Nghiên cứu phân tích ứng xử cầu treo dây võng do sự cố đứt cáp gây ra

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CAO ĐÌNH DŨNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CAO ĐÌNH DŨNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 8580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ DUY HÙNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn hồn tồn tơi thực Các đoạn trích dẫn số liệu sử dụng luận văn đẫn nguồn có độ xác cao phạm vi hiểu biết tơi Tác giả luận văn Cao Đình Dũng LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước hết xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất quý Thầy Cô khoa xây dựng cầu đường, Phòng Đào tạo sau Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, người truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập trường Bằng tất lịng, tơi xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lời cảm ơn tình cảm chân thành nhất, người khuyến khích, hỗ trợ, động viên, tạo điều kiện cho tơi theo hết khóa học đào tạo cao học hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS Võ Duy Hùng tận tình hướng dẫn tơi suốt trình thực luận văn Xin chân thành cám ơn! TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI : “NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA” Học viên: Cao Đình Dũng Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8580205 Khóa:2016-2018 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Kết cấu cầu kết cấu sử dụng với tần suất cao, chịu nhiều ảnh hưởng trực tiếp điều kiện môi trường, thiên tai tai nạn người gây tượng cáp bị ăn mịn, tuột neo cáp, tuột nêm neo, phá hoại cáp chịu mỏi biến dạng nhiệt trình khai thác mà chưa có liệu pháp ngăn ngừa triệt để tác động Các tác động bất lợi gây ảnh hưởng xấu cho cầu điều kiện vận hành, khai thác, gây nguy hiểm cho người phương tiện Khi lưu lượng xe ô tô qua cầu ngày lớn, xe tải nhiều, tải trọng xe phức tạp …, cộng với giảm yếu tiết diện cáp treo dầm theo thời gian dẫn đến cố đứt cáp treo, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khai thác khả làm việc cầu Do đó, Luận văn sâu vào nghiên cứu mức độ ảnh hưởng từ cố đứt cáp treo dầm đến khả khai thác bình thường cầu thông qua việc ứng dụng phần mềm Midas/Civil 2011 để phân tích ứng xử Cầu treo dây võng cố đứt cáp treo dầm gây có sở thiết thực Kết phân tích cầu treo Thuận Phước cho thấy trường hợp có dây treo bất lợi bị đứt lực căng dây treo tăng 163.13%, độ võng cầu thay đổi cao 39.22% so với ban đầu Trường hợp có hai dây treo bị đứt lực căng dây treo tăng 255.51%, độ võng cầu thay đổi cao 110.36% so với ban đầu rõ rệt Khi ba dây treo liên tiếp bị đứt lực căng dây treo tăng 149.89%, độ võng cầu thay đổi cao 1.47% so với ban đầu, hai cặp dây treo đối xứng bị đứt lực căng dây treo tăng 101.29%, độ võng cầu thay đổi cao 1.16% so với ban đầu, ba cặp dây treo liên tiếp đối xứng bị đứt lực căng dây treo tăng 154.69%, độ võng cầu thay đổi cao 2.84% so với ban đầu rõ rệt Trường hợp đứt hai dây 66 Các dây có ứng suất dây treo ban đầu lớn 717 N/mm2 nhỏ ứng suất cho phép 1670 N/mm2, lực căng tăng 251.51% độ võng 110.36% tức tăng 34 cm so với ban đầu So sánh với số kết kiểm định cầu treo Thuận Phước , tác giả kết luận cầu vận hành điều kiện an toàn trường hợp nhiên cần có biện pháp khắc phục theo dõi kịp thời Từ khóa: cáp treo; đứt cáp treo dầm; ứng xử cầu treo; dao động cầu treo; vận hành khai thác cầu treo TOPIC: “ A STUDY ON BEHAVIOR OF SUSPENSION BRIDGE DUE TO HANGER CABLE BREAK” Abstract: Bridge structure is the structure used in high frequency, directly affected by environmental conditions, natural disasters and human-induced accidents such as cable erosion, damage to the cable due to fatigue or thermal deformation in the operating process without any preventive measures This can lead to adverse effects to operation, exploitation, endangering people and transportation means Nowadays, the traffic pass through the bridge is getting more crowded, together with the deterioration process leading to the borken of the suspender Therefore, this thesis study of the impact from the breakdown of hanger cable to bridge behaviors by application of Midas Civil software The analysis of the Thuan Phuoc suspension bridge shows that there is a broken suspension cable, the tension in other hangers increases 163.13% and the maximum deflection of the bridge increases 39.22% compared with the original In case of two suspension break at the same time, the tension of the hanger increases 255.51%, the deflection of the bridge is the highest change 110.36% compared to the original value When the three suspenders broke, the hanger’s tension increased 149.89%, the deflection of the bridge is the highest change is 1.47% compared to the original one When two pairs of symmetric suspension is broken, the tension of the suspension cable increase 101.29% and the maximum change in deflection was 1.16% over the original, with three pairs break symmetrically, the suspension tension increased 154.69%, the deflection of the bridge changed 2.84% from the original In case of breaking of two cable and 66 These cable have the highest initial stress of 717 N/mm2, which is less than the allowable stress of 1670 N/mm2, the tension increases by 251.51% and the deflection is 110.36% Compared with some results of inspection of Thuan Phuoc suspension bridge, the author concludes that the bridge will operate safe but need more inspection and monitoring works Key words: suspender; broken of hangers; behavior of suspension bridge; vibration mode shape; operation and exploitation of the suspension bridge MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Đối tượng khảo sát Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài Dự kiến nội dung luận văn .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG VÀ CÁC SỰ CỐ LIÊN QUAN 1.1 Tổng quan cầu treo dây võng .4 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Sự phát triển cầu treo dây võng Thế Giới 1.1.3 Sự phát triển cầu treo dây võng Việt Nam 10 1.2 Tình hình nghiên cứu cố đứt cáp treo dầm cầu treo dây võng Thế Giới Việt Nam 13 1.2.1 Các nghiên cứu Thế Giới .13 1.2.2 Các nghiên cứu Việt Nam 18 1.3 Tình hình điều tiết giao thơng cầu đứt cáp treo cầu treo dây võng Thế Giới Việt Nam 19 1.3.1 Ở Thế Giới 19 1.3.2 Ở Việt Nam 20 1.4 Tầm quan trọng việc điều tiết giao thông cầu đứt cáp treo 22 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 23 2.1 Giới thiệu lý thuyết mơ hình hóa cầu treo dây võng 23 2.2 Cơ sở xây dựng mơ hình 25 2.3 Giới thiệu phần mềm Midas 25 2.4 Cơ sở phân tích phần tử hữu hạn 26 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỨT CÁP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG .32 3.1 Mơ hình hóa kết cấu 32 3.2 Ảnh hưởng việc đứt dây cáp treo đến làm việc cầu 61 3.3 Ảnh hưởng đứt dây cáp treo đến làm việc cầu 64 3.4 Ảnh hưởng đứt dây cáp treo liên tiếp, cặp dây treo đối xứng, cặp dây đối xứng liên tiếp đến làm việc cầu 67 3.5 Kết mơ hình hóa mode dao động cầu treo dây võng 71 3.6 Các biện pháp điều tiết cảnh báo có cố xảy 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .80 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Kích thước cầu treo dây võng nhịp lớn giới 1.2 Kích thước cầu treo dây võng Việt Nam 11 3.1 Thông số Cáp chủ cáp treo dầm 32 3.2 Đặc trưng mặt cắt ngang dầm chủ sau 33 3.3 3.4 Các trường hợp tải hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH sử dụng (AASHTO- LRFD Load) Các tổ hợp tải trọng khai báo chương trình để có tổ hợp giá trị bất lợi 36 36 3.5 Bảng kết ứng suất dây treo dầm 37 3.6 Bảng tính tốn, tổ hợp vị trí cáp treo đứt theo ứng suất lớn dây treo dầm bảng 39 3.7 Bảng tổng hợp lực căng dây treo trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với điều kiện dây treo không bị đứt (TH0) 46 3.8 Bảng tính tốn chênh lệch % lực căng dây treo trước sau đứt dây treo (TH1.1-TH5.2) 50 3.9 Bảng tổng hợp độ võng dầm chủ trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng điều kiện dây treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93 gây ra: 54 3.10 Bảng tổng hợp độ võng dầm chủ trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng điều kiện dây treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93 + người gây 56 3.11 Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng dầm chủ trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng điều kiện dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93 gây 58 3.12 Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng dầm chủ trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng điều kiện dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93+người gây ra: 60 Số hiệu bảng 3.13 Tên bảng Bảng tần số riêng cầu trạng thái đầy đủ dây treo “TH0” trạng thái đứt cặp dây treo 9+66 “TH5.2” Trang 76 ... civil để phân tích ứng xử cầu treo dây võng cố đứt cáp treo dầm gây ra, thơng qua cho thấy : Nghiên cứu xu hướng phân bố lực căng sau đứt cáp, đưa dây có ứng suất lớn trước sau đứt cáp treo Ảnh... hợp đứt dây, đứt hai dây liền kề đứt ba dây liền kề cầu vòm mạng lưới Qua nghiên cứu tác giả thấy chưa có nghiên cứu phân tích ứng xử cầu treo dây võng sau đứt dây cáp treo dầm Vì tác giả nghiên. .. chung Cầu treo dây võng loại cầu có kết cấu cầu treo dạng cáp treo cáp, thay cáp treo trực tiếp vào trụ cầu cầu treo dây văng Hệ cáp treo cầu móc liên kết chắn vào đỉnh tháp cầu, đường dây điện