thiết kế cầu bãi cháy bằng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn

thiết kế cầu bãi cháy ,bằng phương pháp, phân tích phần tử hữu hạn

3) Cáp dây văng Nghiên cứu sâu tạo mơ hình cáp văng thực sử dụng mơ hình cáp văng đơn giản hố Mục đích nghiên cứu làm để lựa chọn kiểu dáng cáp văng phù hợp, phần tử dài mảnh phân tích phi tuyến cáp văng có khả xảy vấn đề “chốt cắt” (shear lock) cách độc đáo Để tránh tình trạng này, nên chia cáp văng thành số phần tử (Đề xuất chia 100 phần tử) điều khơng thể áp dụng cho phân tích tồn kết cấu Vì vậy, thực tế Tư vấn định sử dụng phần tử giàn cho cáp văng 4) Tốc độ gió Tải trọng gió xác định mục 2-2-2-5 5) Cốt thép cấu kiện Bố trí cốt thép theo chiều thẳng đứng trình bày Hình 2-38 Cốt thép chân tháp trình bày Bảng 2-28 Hình 2-39 Bảng 2-28 Lượng cốt thép Thanh cốt thép Thép Đặc điểm Đường kính Khoảng cách SD490 51 mm 150 mm 42 lớp 250x250 Thép-H 10200x200 6) Kết tính toán Hệ số tải trọng ngang Cấu kiện chịu tải trọng gió lớn tháp khơng có hậu then chốt đến cấu kiện khác (Hình.2-40) Hệ số tải trọng ngang mặt cắt nguy hiểm tháp (6,125m tính từ chân tháp) 1,332 Momen uốn tháp tính với 1,332 lần tải trọng gió trình bày Hình 2-40 Phân tích phi tuyến thực chương trình máy tính có tên “ABAQUS” Để xác nhận lại chương trình mơ hình, Tư vấn tính tốn lại cách sử dụng chương trình máy tính khác có tên “Chương trình phân tích mơ hình thớ” Dựa vào kết phân tích, theo chương trình phân tích mơ hình thớ, hệ số tải trọng ngang mặt cắt nguy hiểm tháp 1.35 giá trị gần giống giá trị 1.332 chương trình “ABAQUS” 67 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình.2-38 Hình.2-40 Hình.2-39 68 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 2-9 THIẾT KẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN [1b],[3b] 2-9-1 Khái quát thiết kế Thiết kế phân tích Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) áp dụng cho đoạn cấu kiện phân tích cách đầy đủ thơng qua phân tích hệ thơng thường Phân tích FEM tiến hành để thực thiết kế sau 1) Thiết kế phương ngang dầm 2) Thiết kế tháp 3) Thiết kế mối nối tháp, dầm trụ cầu 2-9-2 Thiết kế phương ngang dầm chủ 2-9-2-1 Khái quát phân tích kết cấu (1) Mơ hình kết cấu theo phương dọc Mơ hình thiết kế phương ngang dầm chủ có kết cấu gồm dầm đúc hẫng có đầu tự có mơ men uốn khơng trạng thái làm việc tồn tĩnh tải, dầm đỡ đơn giản có momen uốn khơng điểm đỡ (xem Hình 2-41) Trong mơ hình kết cấu theo phương dọc, bỏ qua hình tuyến cầu phương thẳng đứng phân tích Hình 2-41 Momen uốn dầm chủ trạng thái làm việc tồn tĩnh tải mơ hình cho phân tích FEM (2) Mơ hình kết cấu theo phương ngang 69 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com a) Giả định chung Độ dốc ngang xem xét theo mơ hình phương ngang Mơ hình phân tích gồm có phần tử vỏ cho cấu kiện bê tông cấu kiện thanh chống thép b) Thuộc tính phần tử Thuộc tính phần tử trình bày Bảng 2-29 Bảng 2-29 Thuộc tính phần tử Bề dày Mô đun đàn Trọng Ghi (m) hồi lượng (Tf/m2) (T) 0.206 3.2E6 0.2551 Cánh hẫng 0.229 “ “ mặt cầu 0.276 “ “ 0.348 “ “ 0.443 “ “ 0.700 3.2E9 “ Vùng cứng 0.700 “ “ Vùng cứng Bản mặt cầu 0.375 3.2E6 “ 0.250 “ “ 0.350 “ “ 0.457 “ “ Ụ neo (Độ dày trung bình) Sườn 0.850 3.2E9 0.0 Vùng cứng 0.350 3.2E6 0.2551 Bản đáy 0.365 3.2E9 “ Vùng cứng 0.200 3.2E6 “ Thanh chống đường kính Tf/m2 T thép (m) 2.0E7 0.801 Bề dày t=9.3mm Neo 3.2E6 0.2551 Bệ bê tông đầu (Đỉnh) chống “ “ Bê bê tông đầu (Chân) c) Chia phần tử hữu hạn Mặt cắt ngang dầm chủ chia thành phần tử hữu hạn trình bày Hình 2-42 70 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-42 Chia phần tử hữu hạn theo phương ngang (3) Tải trọng 1) Trọng lượng riêng phần tử xem tải trọng phân bố 2) Tĩnh tải chất tính tải trọng tập trung điểm nút tải trọng phân bố 3) Dự ứng lực tính phần tử ngoại lực ví dụ lực ngang, thẳng đứng mô men 4) Đối với lực kéo cáp văng, thành phần ngang thẳng đứng lực kéo đặt vào ụ neo 5) Đối với tổ hợp tải trọng, xét trạng thái làm việc toàn tĩnh tải trạng thái làm việc tải trọng khai thác 6) Tải trọng - T tác dụng lực tập trung Tải trọng - L tải trọng người sử dụng thiết kế dầm xem lượng tăng lên lực kéo cáp văng không tác dụng trực tiếp 2-9-2-2 Phân tích mơ hình dầm đỡ giản đơn Giả định 1) Việc chia thành phần tử hữu hạn theo phương dọc cầu mơ hình dầm đỡ giản đơn dùng thiết kế ngang dầm chủ trình bày Hình 2-43 2-44 2) Điều kiện gối đỡ giả định sau • Bản đáy cuối mơ hình : Chốt nối • Sườn mặt cầu cuối mơ hình: cố định với chuyển vị dọc 71 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com 3) Vật liệu gồm có: • Bê tơng : f’ ck = 450 Kgf / cm2 • Thanh chống thép : STKI 490 4) Chuẩn bị loại mơ hình đỡ đơn giản với khoảng cách chống 3.25 m 6.60m để xác định khoảng cách chống phù hợp Hình 2-43 Chia phân tử hữu hạn theo phương dọc Hình 2-44 Mơ hình dầm đỡ đơn giản cho thiết kế ngang 72 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Kết phân tích Những hình sau trình bày đường ứng suất theo hướng pháp tuyến Y mặt mặt mặt cầu trạng thái làm việc toàn tĩnh tải (T.D.W.S.) làm ví dụ 1) Bản mặt cầu Hình 2-44 Đường bao ứng suất thường theo hướng pháp tuyến Y mặt trạng thái TDWS Hình 2-45 Đường bao ứng suất thường theo hướng pháp tuyến Y mặt trạng thái TDWS 73 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Tương tự, có đường ứng suất khác loại ứng suất, cho đáy sườn tổ hợp tải trọng khác 2-9-2-3 Phân tích mơ hình dầm hẫng Giả định 1) Tiến hành phân tích mơ hình dầm hẫng đoạn đặt trụ P4& P5 trình bày Hình 2-41 2) Mơ hình phải cố định P4 đầu lại tự khoảng cách chống 3.25 m Chia phần tử hữu hạn theo phương dọc mơ hình dầm đúc hẫng cho thiết kế dầm chủ ngang trình bày Hình 2-47 3) Phân tích áp dụng cho thiết kế vùng quanh trụ thiết kế theo phương ngang dầm chủ kéo cáp Hình 2-47 4) Xem xét tổ hợp tải trọng sau: • Trạng thái làm việc lực kéo dây văng (Giai đoạn thi cơng) • Trạng thái làm việc tồn tĩnh tải • Trạng thái làm việc tải trọng khai thác Đối với trạng thái làm việc lực kéo dây văng, trọng lượng riêng dầm, dự ứng lực ngang, lực kéo cáp văng lúc truyền sang dầm, dự ứng lực ngoại tạm thời, trọng lượng xe đúc xem xét phân tích Hình 2-47 Chia phần tử hữu hạn theo phương dọc 74 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-48 Mơ hình dầm hẫng để thiết kế theo phương ngang dầm chủ Kết phân tích Hình 2-49 Đường bao ứng suất theo hướng pháp tuyến Y mặt trạng thái TDWS 75 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Hình 2-50 Đường bao ứng suất theo hướng pháp tuyến Y mặt TDWS 2-9-3 Thiết kế dầm chủ theo phương ngang khu vực neo cáp văng [1b],[3b] 2-9-3-1 Thiết kế mặt cầu (1) Tổng quát Bản mặt cầu thiết kế phần tử bê tông DƯL phần để thoả mãn điều kiện sau a) Trong giai đoạn thi công, ứng suất kéo vùng nén không lớn 0.7 f’ ck2/3, ứng suất kéo vùng kéo không lớn 0.5 f’ck2/3 b) Ứng suất kéo uốn không xảy trạng thái làm việc toàn tĩnh tải c) Ở trạng thái làm việc tải trọng khai thác, ứng suất kéo không lớn 0.5f’ck2/3 (2) Kết phân tích 1) Bố trí đường tim thép dự ứng lực Bố trí đường tim thép dự ứng lực ngang trình bày Hình 2-51 76 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ... 0.2551 Cánh hẫng 0.229 “ “ mặt cầu 0. 276 “ “ 0. 348 “ “ 0 .44 3 “ “ 0.700 3.2E9 “ Vùng cứng 0.700 “ “ Vùng cứng Bản mặt cầu 0.375 3.2E6 “ 0.250 “ “ 0.350 “ “ 0 .45 7 “ “ Ụ neo (Độ dày trung bình) Sườn... tơng : f’ ck = 45 0 Kgf / cm2 • Thanh chống thép : STKI 49 0 4) Chuẩn bị loại mơ hình đỡ đơn giản với khoảng cách chống 3.25 m 6.60m để xác định khoảng cách chống phù hợp Hình 2 -43 Chia phân tử... hạn theo phương dọc cầu mơ hình dầm đỡ giản đơn dùng thiết kế ngang dầm chủ trình bày Hình 2 -43 2 -44 2) Điều kiện gối đỡ giả định sau • Bản đáy cuối mơ hình : Chốt nối • Sườn mặt cầu cuối mơ hình: