Phân tích ứng xử cơ học của phân đoạn dầm hộp bê tông cốt thép trong cầu dây văng một mặt phẳng dây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI BÙI NGỌC TÌNH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA PHÂN ĐOẠN DẦM HỘP BTCT TRONG CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÙI NGỌC TÌNH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA PHÂN ĐOẠN DẦM HỘP BTCT TRONG CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY Ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thông Mã số: 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Ngọc Long GS.TS Nguyễn Viết Trung HÀ NỘI- 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực Các số liệu kết trình bày luận án trung thực, chưa công bố tác giả hay cơng trình khác Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2020 Tác giả Bùi Ngọc Tình ii LỜI CẢM ƠN Luận án Tiến sỹ thực Trường Đại học Giao thông Vận tải hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Ngọc Long cố GS.TS Nguyễn Viết Trung Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy định hướng khoa học, liên tục quan tâm sâu sát, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu, có lúc nghiên cứu sinh cảm tưởng khó tiếp tục nghiên cứu nhờ động viên, khích lệ thầy cộng với nỗ lực không ngừng nghỉ thân, đến luận án hoàn thành Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn nhà khoa học ngồi nước, tác giả cơng trình nghiên cứu nghiên cứu sinh sử dụng trích dẫn luận án nguồn tư liệu quý báu, kết liên quan trình nghiên cứu hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Bộ môn Cầu Hầm, Hội đồng Tiến sỹ Trường Đại học Giao thông Vận tải tạo điều kiện để nghiên cứu sinh thực hoàn thành chương trình nghiên cứu Cuối biết ơn đến gia đình liên tục động viên để trì nghị lực, hy sinh thầm lặng, cảm thông, chia sẻ thời gian, sức khỏe khía cạnh khác sống trình thực luận án Tác giả iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quát trình thiết kế cầu dây văng 1.2 Vấn đề neo cáp dây văng với dầm mặt cầu cầu dây văng (xem (Gimsing and Georgakis 2011)) 11 1.3 Kết luận chương 18 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA PHÂN ĐOẠN MẶT CẮT HÌNH HỘP CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY CHỊU LỰC CĂNG DÂY 20 2.1 Mơ hình sử dụng cầu 20 2.2 Đề xuất mơ hình “nứt theo tổng biên dạng” để phân tích ứng xử mặt cầu dầm hộp BTCT chịu lực căng dây cầu dây văng mặt phẳng dây .23 2.2.1 Tổng quan mơ hình phân tích ứng xử BTCT chịu lực kéo, nén mặt phẳng 23 2.2.2 Mơ hình nứt theo tổng biến dạng 25 2.2.3 Thông số đầu vào vật liệu bê tông mơ hình “Nứt theo tổng biến dạng” 28 2.3 Kết luận chương 45 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM ÁP DỤNG MƠ HÌNH PHÂN TÍCH “NỨT THEO TỔNG BIẾN DẠNG” CHO BÀI TOÁN BẢN MẶT CẦU CHỊU LỰC KÉO/NÉN XIÊN NGOÀI MẶT PHẲNG BẢN 47 3.1 Mục đích thí nghiệm 47 3.2 Thiết kế thí nghiệm 47 iv 3.2.1 Mẫu thí nghiệm 47 3.2.2 Bố trí điểm đo 49 3.2.3 Vật liệu bê tơng thí nghiệm 51 3.3 Phân tích - tính tốn ứng xử mẫu thí nghiệm theo mơ hình tính tốn đề xuất 52 3.3.1 Mơ hình kết cấu 52 3.3.2 Mơ hình vật liệu 53 3.3.3 Mơ hình vật liệu cốt thép thường 54 3.3.4 Mô hình tải trọng 54 3.3.5 Kết mơ hình phân tích mơ hình “nứt theo tổng biến dạng” 56 3.3.6 Chế tạo mẫu thí nghiệm bê tơng 63 3.3.7 Thiết bị trình tự thí nghiệm: 64 3.3.8 Quy trình thí nghiệm: 66 3.3.9 Kết thí nghiệm nén mẫu bê tơng 67 3.4 So sánh kết thí nghiệm kết mơ hình 71 3.4.1 Kết phân tích kết thực đo 71 3.5 Kết luận chương 77 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH “TỔNG BIẾN DẠNG NỨT” PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA MẶT CẮT HÌNH HỘP BÊ TƠNG CỐT THÉP CẦU DÂY MỘT MẶT PHẲNG DÂY ĐIỂN HÌNH VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ KHẢO SÁT THỰC TẾ 78 4.1 Lựa chọn kết cấu phân tích - tính tốn 78 4.1.1 Mơ hình hóa kết cấu phân đoạn mặt cắt hình hộp cầu dây văng mặt phẳng dây chịu lực 78 4.1.2 Vật liệu sử dụng 79 4.1.3 Mơ hình hóa điều kiện biên 80 4.1.4 Tải trọng tác dụng 80 4.2 Kết tính tốn, phân tích 82 4.2.1 Trường hợp không tăng cường ống thép vị trí ụ neo cáp dây văng 82 v 4.2.2 Trường hợp tăng cường ống thép vị trí ụ neo cáp dây văng 98 4.3 Kết luận chương 122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Cầu Millau - Pháp (nhịp dài 342m) Hình 1-2 Cầu Tsurumi tsubasa - Nhật Bản Hình 1-3 Cầu Yiling - Trung Quốc Hình 1-4 Cầu Skyway Sunshine Hình 1-5 Cầu Bãi Cháy - Việt Nam 10 Hình 1-6 Cầu Trần Thị Lý - Việt Nam 10 Hình 1-7 Các loại cứng mặt cắt dầm cho phép điều chỉnh hướng cáp 11 Hình 1-8 Các loại liên kết không trực tiểp với cáp văng 11 Hình 1-9 Liên kết bó cáp lớn với mặt cầu hộp 12 Hình 1-10 Liên kết bó cáp đơn dầm hộp đơn 12 Hình 1-11 Liên kết đơn giản bó cáp đơn dầm với vách .13 Hình 1-12 Liên kết néo dầm truyền lực từ bụng dầm cầu đến dây cáp .14 Hình 1-13 Neo cáp vào dầm cầu Maracaibo 14 Hình 1-14 Liên kết hộp dầm cáp đơn neo cạnh mặt cầu 14 Hình 1-15 Thành phần cáp thẳng đứng xuyên ngang dầm từ cạnh neo đến hộp dầm (cầu Tjorn) 15 Hình 1-16 Neo cáp dây văng hình tam giác bên hệ giàn chủ cầu Oresund 15 Hình 1-17 Phân bố ứng suất lực tập trung ΔN khu vực cho thép 16 Hình 1-18 Sự thay đổi ứng suất dọc trục giả sử phân bố theo cách 17 vii Hình 1-19 Lí tưởng hóa thay đổi ứng suất dọc trục đến lực tập trung ΔN/2 gần cạnh dầm 17 Hình 2-1 Mơ hình dầm chủ phần tử tấm, vỏ 21 Hình 2-2 Biểu đồ bao ứng suất mặt cầu dầm chủ 21 Hình 2-3 Mơ hình nứt bê tông 25 Hình 2-4 Trạng thái ứng suất - biến dạng cho phân tố bê tông cốt thép 26 Hình 2-5 Tăng tải - dỡ tải 30 Hình 2-6 Mơ hình nén 40 Hình 2-7 Đường cong nén Erik Thorenfeldt 40 Hình 2-8 Mơ hình kéo 44 Hình 2-9 Ứng xử nứt giịn Brittle 45 Hình 3-1 Góc nghiêng cáp dây văng 48 Hình 3-2 Kích thước mẫu 48 Hình 3-3 Mẫu thí nghiệm 49 Hình 3-4 Sơ đồ bố trí điểm đo LVDT đáy dầm 49 Hình 3-5 Bố trí điểm đo biến dạng 50 Hình 3-6 Bố trí điểm đo biến dạng cốt thép 50 Hình 3-7 Mơ hình bê tơng với góc nghiêng khác .52 Hình 3-8 Mơ hình cốt thép thường 52 Hình 3-9 Mơ hình hình điều kiện biên 53 Hình 3-10 Mơ hình vật liệu bê tông 54 Hình 3-11 Mơ hình thí nghiệm mẫu bê tông 55 Hình 3-12 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .56 Hình 3-13 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .56 Hình 3-14 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .57 Hình 3-15 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .57 viii Hình 3-16 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .58 Hình 3-17 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .58 Hình 3-18 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .59 Hình 3-19 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .59 Hình 3-20 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .60 Hình 3-21 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải .60 Hình 3-22 Kết chuyển vị thẳng đứng ứng suất cốt thép Cấp tải 10 61 Hình 3-23 Biểu đồ quan hệ tải trọng độ võng 62 Hình 3-24 Biểu đồ quan hệ tải trọng ứng suất bê tơng .62 Hình 3-25 Biểu đồ quan hệ tải trọng ứng suất cốt thép 63 Hình 3-26 Mẫu ván khn để đúc mẫu thí nghiệm 63 Hình 3-27 Gán điện trở để đo ứng suất cốt thép đổ bê tông mẫu 64 0 Hình 3-28 Mẫu thí nghiệm góc 25 , 45 , 70 64 Hình 3-29 Thiết bị gia tải 65 Hình 3-30 Thiết lập thí nghiệm 66 Hình 3-31 Biểu đồ quan hệ tải trọng độ võng thực đo 25 68 Hình 3-32 Kết chung mẫu nén góc 25 68 Hình 3-33 Biểu đồ quan hệ tải trọng độ võng thực đo 45 69 Hình 3-34 Kết chung mẫu nén góc 45 69 Hình 3-35 Biểu đồ quan hệ tải trọng độ võng thực đo 70 70 Hình 3-36 Kết chung mẫu nén góc 70 70 Hình 3-37 Vùng phát triển vết nứt mẫu thí nghiệm điển hình .71 Hình 3-38 Dạng phá hoại bê tơng 71 Hình 3-39 Các vết nứt xuất mặt bê tơng 72 Hình 3-40 Biểu đồ lực - độ võng lý thuyết thực tế thí nghiệm lần 73 Hình 3-41 Biểu đồ lực - độ võng lý thuyết thực tế thí nghiệm lần 73 115 Ứng suất kéo lớn bê tông σkyy = Ứng suất nén lớn bê tông σnyy = - 3.350 MPa -29.605 MPa Ứng suất ống thép tăng cường z x y Hình 4-67 Kết ứng suất kéo Ứng suất kéo lớn ống thép - σko = 68.892 Ứng suất cốt thép vị trí neo z x y Hình 4-68 Kết ứng suất kéo nén MPa 116 Ứng suất kéo lớn cốt thép σkt = 197.73 MPa Ứng suất nén lớn cốt thép σnt = -221.77 Mpa - Độ mở rộng vết nứt z x y Hình 4-69 Kết nứt Cw Chiều rộng vết nứt lớn = 0.3031 mm Từ kết phân tích trên, cấp tải 0.7fpy cho thấy mặt cầu có xuất vết nứt với chiều rộng vết nứt 0.3031 mm Bảng 4.4 Bảng tổng hợp kết so sánh có khơng có giải pháp tăng cường hệ ống thép Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) Ứng suất Phương kéo bê X nén tông Phương kéo (MPa) Y nén 0.2fpy Khơng Có tăng tăng cường cường 0.3fpy Khơng Có tăng tăng cường cường 0.4fpy Khơng Có tăng tăng cường cường 0.547 0.531 0.943 1.395 1.251 3.016 -6.268 3.061 -6.368 2.909 -7.472 3.199 -8.01 3.35 -13.185 3.35 -16.723 3.334 -15.29 3.35 -16.3 0.868 3.233 3.14 -9.655 -11.269 3.317 3.323 -12.333 -12.093 117 Ứng suất kéo 28.65 23.58 56.05 49.68 96.26 78.98 thép thường (MPa) nén -41.2 -44.62 -65.12 -72.35 -92.58 -104.31 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.012 0.020 0.066 0.055 0.133 0.100 Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) Ứng suất bê tông (MPa) Phương kéo X Ứng suất 0.6fpy Khơng Có tăng tăng cường cường 0.7fpy Khơng Có tăng tăng cường cường 1.898 1.693 2.479 2.161 3.098 2.666 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 -24.972 -28.249 3.35 3.35 nén -16.903 Phương kéo Y 0.5fpy Không Có tăng tăng cường cường 3.35 -19.436 -20.876 -23.779 3.35 3.35 3.35 nén -21.219 -20.722 -25.761 -25.168 -30.198 -29.61 kéo 119.99 246.72 197.73 138.31 thép thường (Mpa) nén -122.59 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.203 194.16 158.34 -141.03 -156.26 -179.87 -192.721 -221.77 0.173 0.297 0.237 0.385 0.300 Từ kết phân tích ta thấy rằng: - Cốt thép thường có ứng suất kéo lớn giảm 20% có hệ tăng cường (246.72MPa giảm xuống cịn 197.73MPa) cấp tải trọng căng kéo cáp = 0.7fpy - Chuyển vị thẳng đứng lớn vị trí đỉnh ụ neo giảm đáng kể so với hệ chưa tăng cường (giảm từ 3.098mm xuống 2.666mm với cấp tải 0.7fpy) - Vùng xuất vết nứt vùng cục mặt cầu tăng cường nhỏ so với kết cấu khơng có hệ tăng cường, đồng thời độ mở rộng vết nứt nhỏ (giảm từ 0.3845mm xuống 0.3mm tương đương giảm gần 30%) Đối với trường hợp góc nghiêng khác dây văng ta có bảng tổng hợp kết sau: 118 Bảng 4.5 Bảng tổng hợp kết so sánh có khơng có giải pháp tăng cường hệ ống thép trường hợp góc nghiêng cáp dây văng 22 Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) 0.2fpy Trước Sau 0.3fpy Trước Sau o 0.4fpy Trước Sau tăng tăng tăng tăng tăng tăng cường cường cường cường cường cường 0.217 0.20 0.36 0.3274 0.504 0.46 Ứng suất Phương kéo 0.846 0.828 1.26 1.236 1.689 1.65 bê X nén -3.845 -3.816 -5.72 -5.848 -7.89 -7.86 tông Phương kéo 2.028 1.823 3.066 3.051 3.25 3.247 (Mpa) Y nén -5.527 -5.538 -8.19 -8.427 -11.22 -11.24 Ứng suất thép kéo 18.53 19.89 26.58 34.32 44.07 48.85 thường (Mpa) nén -17.82 -17.72 -27.97 -27.98 -38.4 -38.37 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.005 0.006 0.011 0.020 0.030 0.033 Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) 0.5fpy Trước Sau 0.6fpy Trước Sau 0.7fpy Trước Sau tăng tăng tăng tăng tăng tăng cường cường cường cường cường cường 0.652 0.595 0.81 0.735 0.885 Ứng suất Phương kéo 2.125 2.075 2.566 2.504 3.347 2.841 bê X nén -9.942 -9.91 -12.03 -11.99 -14.312 -14.1 tông Phương kéo 3.307 3.257 3.346 3.356 3.346 3.347 (Mpa) Y nén -13.97 -16.73 -19.301 -19.25 Ứng suất thép -13.963 -16.621 kéo 57.673 63.67 71.1 79.19 94.94 94.82 nén -48.98 -48.91 -60.1 -59.82 -72.88 -71.48 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.043 0.036 0.063 0.058 0.246 0.078 thường (Mpa) 119 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết so sánh có khơng có giải pháp tăng cường hệ ống thép trường hợp góc nghiêng cáp dây văng 50 Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) 0.2fpy Trước Sau tăng tăng cường cường 0.3fpy Trước Sau tăng tăng cường cường o 0.4fpy Trước Sau tăng tăng cường cường 0.61 0.543 1.035 0.906 1.53 1.31 Ứng suất Phương kéo 3.015 3.114 3.041 3.12 3.35 3.348 bê nén -6.517 -6.255 -10.05 -9.55 -13.84 -13.01 kéo 3.312 3.181 3.34 3.34 3.35 3.338 nén -5.024 -5.043 -8.19 -8.15 -11.69 -11.43 Ứng suất thép kéo 30.81 24.38 63.24 53.54 108.19 84.58 thường (Mpa) nén -41.35 -35.44 -66.87 -57.55 -95.66 81.99 0.023 0.0122 0.0794 0.0625 0.154 0.115 tông (Mpa) X Phương Y Độ mở rộng vết nứt (mm) Cấp tải căng kéo cáp Chuyển vị thẳng đứng vị trí neo (mm) 0.5fpy Trước Sau tăng tăng cường cường 0.6fpy Trước Sau tăng tăng cường cường 0.7fpy Trước Sau tăng tăng cường cường 2.068 1.77 2.65 2.25 3.31 2.757 Ứng suất Phương kéo 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 bê nén -17.86 -16.68 -22.05 -20.67 -26.5 -24.72 kéo 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 nén -15.197 -14.93 -18.52 -18.2 -21.6 -21.16 Ứng suất thép kéo 154.35 129.18 203.65 170.26 268.83 213.43 thường (Mpa) nén -126.14 -110.09 -158.2 -140.07 -193.11 -172.96 0.231 0.189 0.315 0.2578 0.4 0.33 tông (Mpa) X Phương Y Độ mở rộng vết nứt (mm) 120 Chuyển vị thẳng đứng (mm) Ứng suất cốt thép (MPa) 100 1.2 Trước tăng cường Sau tăng cường 0.8 Trước tăng cường 80 Sau tăng cường 60 0.6 40 0.4 20 0.2 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.2 0.7 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.100 Trước tăng cường 0.080 0.060 Sau tăng cường 0.040 0.020 0.000 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Hình 4-70 Trước sau tăng cường trường hợp góc nghiêng cáp 22 Chuyển vị thẳng đứng (mm) 3.5 Ứng suất cốt thép (MPa) 300 Trước tăng cường Sau tăng cường 2.5 250 Trước tăng cường 200 Sau tăng cường 150 1.5 100 50 0.5 o 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.2 0.7 0.3 0.4 0.5 0.6 Độ mở rộng vết nứt (mm) 0.500 0.400 Trước tăng cường 0.300 Sau tăng cường 0.200 0.100 0.000 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Hình 4-71 Trước sau tăng cường trường hợp góc nghiêng cáp 45 o 0.7 121 Chuyển vị thẳng đứng Ứng suất cốt thép thường 3.5 300 2.5 1.5 0.5 Trước tăng cường 250 Trước tăng cường Sau tăng cường 200 Sau tăng cường 150 100 50 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Độ mở rộng vết nứt 0.500 Trước tăng cường 0.400 Sau tăng cường 0.300 0.200 0.100 0.000 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Hình 4-72 Trước sau tăng cường trường hợp góc nghiêng cáp 50 o Tương tự trường hợp góc nghiêng 45 độ, việc tăng cường cho kết cấu mặt cầu vị trí ụ neo (vùng cục bộ) có tác dụng: - Giảm ứng suất kéo cốt thép thường (khoảng 20%); - Chuyển vị thẳng đứng lớn vị trí đỉnh ụ neo giảm so với hệ chưa o tăng cường (khoảng 1mm, với góc nghiêng dây 50 - tương ứng với khoảng 29%); - Vùng xuất vết nứt vùng cục mặt cầu tăng cường nhỏ so với kết cấu hệ tăng cường, đồng thời độ mở rộng vết nứt nhỏ Tuy nhiên, cần thấy hiệu tăng cường ống thép không thực rõ ràng; đặc biệt góc nghiêng dây nhỏ bố trí ống thép chịu kéo vng góc với mặt phẳng nên huy động phần nhỏ khả chịu lực ống thép tham gia chịu lực với mặt cầu Kể góc nghiêng o dây lớn (50 ) việc giảm độ dịch chuyển thẳng đứng vị trí đầu neo khoảng 1mm (tương ứng với khoảng 28%) đáng kể, nhiên hiệu thực 122 tế thiết kế không nhiều việc dịch chuyển đầu neo thêm khoảng 1mm chưa gây phá hoại bản, kể phải chịu lực kéo tương ứng với giá trị ứng suất dây văng 0.7f py Bên cạnh đó, có giúp giảm phạm vi vùng ảnh hưởng lực căng cục ống thép không làm giảm đáng kể độ mở rộng vết nứt Các kết luận phù hợp với thực tế vết nứt khảo sát dầm hộp cầu dây văng mặt phẳng dây Bãi Cháy 4.3 Kết luận chương Trong chương 4, tác giả ứng dụng mơ hình phân tích “nứt theo tổng biến dạng” đề xuất chương kiểm tra thơng qua thí nghiệm chương để phân tích ứng xử học phân đoạn mặt cắt hình hộp cầu dây văng mặt phẳng dây điển hình Rõ ràng rằng, áp dụng mơ hình phân tích dạng thông thường áp dụng thiết kế đề cập chương cho phân tích kết cấu nhịp cầu dây văng mặt phẳng dây khơng thể phân tích, đánh giá ứng xử cục xung quanh đầu neo cáp văng phân đoạn mặt cắt hình hộp; khơng thể đánh giá xác hiệu giải pháp tăng cường để đề xuất giải pháp tăng cường phù hợp Kết phân tích sử dụng mơ hình lí thuyết đề xuất trạng thái ứng suất - biến dạng vùng cục đầu neo; ứng suất cốt thép thường đặc biệt, phân tích khu vực chịu ảnh hưởng lực cục độ mở rộng vết nứt lớn nhất, vấn đề đặc biệt quan trọng với việc xây dựng cầu vị trí có khả xảy ăn mịn cao vị trí cầu dây văng Bãi Cháy Kết phân tích áp dụng cho tải trọng lực căng dây văng khác nhau, góc nghiêng cáp khác giúp làm rõ hiệu tác dụng hệ thống tăng cường kết cấu dầm hộp, mặt cầu vị trí có neo cáp cầu Bãi Cháy Kết cho thấy việc bố trí ống thép chịu kéo có hiệu quả, khơng hồn tồn rõ ràng đặc biệt cho vị trí góc nghiêng cáp dây văng nhỏ 123 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong luận văn này, nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm ứng xử học phân đoạn dầm hộp bê tông cốt thép chịu lực căng dây văng nắp cầu dây văng mặt phẳng dây Trong đó, nghiên cứu tổng quan chương cho thấy vấn đề cịn tồn tốn phân tích ứng xử học phân đoạn mặt cắt hình hộp BTCT cầu dây văng mặt phẳng dây cần phải đề xuất mơ hình phân tích cho phép tính tốn, đánh giá ứng xử cục vị trí neo dây (bao gồm hư hỏng bê tông xung quanh đầu neo) đồng thời với việc phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng tổng thể kết cấu dầm; đặc biệt kết cấu nắp hình hộp phải đồng thời chịu hiệu ứng lực như: lực kéo mặt phẳng bản, lực uốn theo hai phương dọc ngang cầu, lực kéo - nén phương Trên sở nghiên cứu tổng quan chương 1, chương 2, nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đề xuất mơ hình phân tích “nứt theo tổng biến dạng” để phân tích ứng xử phân đoạn mặt cắt hình hộp chịu lực căng dây cầu dây văng mặt phẳng dây Kết thí nghiệm chương phân tích áp dụng chương chứng minh tính đắn mơ hình đề xuất cho thấy khả ứng dụng mơ hình vào phân tích tốn phân đoạn mặt cắt hình hộp BTCT chịu lực căng dây thực tế Sau đề xuất mô hình phân tích lý thuyết, chương 4, nghiên cứu sinh ứng dụng mơ hình đề xuất để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng cho phân đoạn mặt cắt hình hộp bê tơng cốt thép chịu lực căng dây điển hình cầu dây văng Bãi Cháy Kết phân tích chương cho thấy mức độ hiệu giải pháp tăng cường mặt cắt hình hộp thực tế ống chịu kéo có khơng thực rõ rệt Cụ thể giải pháp không thực phù hợp vị trí góc nghiêng dây nhỏ khơng giúp giảm đáng kể độ mở rộng vết nứt Trong luận án này, nghiên cứu sinh tập trung nghiên cứu có số đóng góp sau: 124 - Đã đề xuất việc sử dụng mô hình phân tích phi tuyến “nứt theo tổng biến dạng” để phân tích mặt cầu kết cấu phân đoạn dầm hộp bê tông cốt thép cầu dây văng mặt phẳng dây; - Đã xây dựng mô hình thí nghiệm để kiểm chứng độ tin cậy việc mơ hình đề xuất phân tích BTCT chịu lực xiên mặt phẳng bản; - Đã phân tích ứng xử học phân đoạn dầm hộp BTCT cầu dây văng mặt phẳng dây chịu lực tập trung đầu neo, cho phép đánh giá vai trò, hiệu giải pháp thiết kế kết cấu Kiến nghị Mơ hình nghiên cứu đề xuất luận án tiếp tục phát triển để phân tích tốn phân đoạn mặt cắt hình hộp chịu tải trọng lực căng dây có xung kích (lực căng động - đứt dây), phân tích mỏi bê tơng cốt thép chịu lực cục khu vực neo dây văng Mơ hình nghiên cứu đề xuất luận án áp dụng để phân tích, đánh giá giải pháp thiết kế, tăng cường phù hợp vị trí mặt cắt ngang dầm hộp neo dây; giải pháp tăng cường vị trí như: - Neo trực tiếp vào đáy nắp; - Tăng cường dầm ngang, vách ngang; - Sử dụng ống thép neo; - Sử dụng bê tơng cốt sợi bê tơng có cường độ cao hơn; từ đề xuất giải pháp tăng cường phù hợp với loại bề rộng mặt cầu, chiều dài phân đoạn mặt cắt hình hộp neo cáp văng góc nghiêng cáp văng Đây hướng nghiên cứu mà nghiên cứu sinh tiếp tục tiến hành nghiên cứu thời gian tới 125 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Bùi Ngọc Tình, Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Viết Trung, Ngơ Văn Minh: “Phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng mặt cầu hiệu hệ tăng cường cầu dây văng mặt phẳng dây”, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, số 56, (tháng 2/2017) Bùi Ngọc Tình, Nguyễn Ngọc Long, Nguyễn Viết Trung, Ngơ Văn Minh: “Ứng dụng mơ hình nứt theo tổng biến dạng phân tích ứng xử phi tuyến bê tơng cốt thép chịu lực nén xiên”, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, số 72, 2019 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ban QLDA85- Bộ GTVT, “Phương pháp thiết kế cầu dây văng bê tông dự ứng lực mặt phẳng dây Bãi Cháy,” Hà Nội, 7/2005 Bộ GTVT, "Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22-TCN-272-05," NXB Giao thông vận tải, 2005 Nguyễn Đăng Minh, “Trao đổi lịch sử xây dựng cầu lớn Việt Nam” Hội thảo KH-CN Viện Khoa học Công nghệ GTVT, 2007 TCVN 11823:2017 :”Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường ô tô”, NXB Giao thông vận tải, 2018 TCVN 9394: 2014 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép vùng biển”, NXB Xây dựng 2014 Nguyễn Duy Tiến, Ngô Văn Minh, Đỗ Anh Tú, Hồ Xuân Nam (2019), “Phương pháp đại phân tích kết cấu cầu”, NXB Giao thơng Vận tải Nguyễn Viết Trung (2007), Hướng dẫn dùng Midas/Civil để phân tích ứng xử cầu dây văng giai đoạn khai thác hồn thành, NXB Giao thơng Vận tải Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà, Nguyễn Ngọc Long (2011), Cầu Bê tông cốt thép, NXB Giao thông Vận tải Tiếng Anh A Ibrahimbegovic and D Brancherie (2003), Combined hardening and softening constitutive model of plasticity: precursor to shear slip line failure, Computational Mechanics, Vol 31 10 A Ibrahimbegovic and E Wilson (1991), A Modified Method of Incompatible Modes., Communications in Applied Mechanics Methods 11 A.Ibrahimbegovic (2009), Nonlinear Solid Mechanics: Theoretical Formulation and Finite Element Solution Methods, Springer 12 AASHTO (1996), Standard specifications for highway bridges, Washington D.C: American Association of State Highway and Transportation Officials 13 AASHTO-LRFD-2012 (2011), AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Highway Subcommittee on Bridges and Structures 127 14 B Ngekpe (2016), Application of Total-Strain Crack Model in Finite Element Analysis for Punching Shear at Edge Connection, Vol 06, no August 15 CEB-FIP (1993), Ceb-Fip Model Code 1990: Design Code p 437, 1993, doi: 10.1680/ceb-fipmc1990.35430 16 D Brancherie (2003), Modeles continus et discrets pour les problemes de localisation et de rupture fragile et/ou ductile, Ecole Normale Superieure de Cachan, Cachan 17 E C Bentz, F J Vecchio, and M P Collins (2006), Simplified modified compression field theory for calculating shear strength of reinforced concrete elements, ACI Struct J., Vol 103, no 4, pp 614-624, 2006, doi: 10.14359/16438 18 E Davalos (2000), Structural Behaviour of Cable - Stayed Bridges, Thesis, pp 1-74 19 E Thorenfeldt, A Tomaszewicz and J.J Jensen (1989), Mechanical properties of high-strength concrete and applications in design , In Proc Symp Utilization of High-Strength Concrete (Stavanger, Norway) (Trondheim, 1987), Tapir 20 P.H Feenstra, (1993) Computational Aspects of Biaxial Stress in Plain and Reinforced Concrete PhD thesis, Delft University of Technology, 1993 21 F Armero and C Linder (2008), New finite elements with embedded strong discontinuities in the finite deformation range, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 22 F Armero and J Park (2003), An analysis of strain localisation in a shear layer under thermally coupled dynamic conditions Part 2: Localized thermoplastic model, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol 56, no 14: Computational Failure Mechanics, 14 April 23 F Vecchio and Emara (1992), Shear Deformation in Reinforced Concrete Frames, ACI Structural Journal 24 F Vecchio and M Collins (1988), Predicting the Response of Reinforced Concrete Beams Subjected to Shear Using Compression Field Theory, ACI Structural Journal 128 25 Faculty of Civil Engineering and Architecture (2001), Design and Calculation of Cable - Stayed Bridge 26 H Wang, Z Pan, and R Jiang (2011), Analysis of flutter stability of cablestayed bridge with single cable plane, Adv Mater Res., Vol 163-167, no 9, pp 4320-4323, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.163-167.4320 27 J R J G Blaauwendraad (1989), Crack models for concrete, Heron, Vol 34, no p 59, 1989, doi: 0046-7316 28 J S Lee (2009), A critical analysis of the Rama VIII bridge, Bangkok 29 M Fadaee, A Iranmanesh, and M J Fadaee (2013), A Simplified Method for Designing RC Slabs under Concentrated Loading, Int J Eng Technol., Vol 5, no 6, pp 675-679, 2013, doi: 10.7763/ijet.2013.v5.640 30 M Ngo, A Ibrahimbegovic, and D Brancherie (2013), Continuum damage model for thermo-mechanical coupling in quasi-brittle materials, Eng Struct., Vol 50, pp 170-178, May, doi: 10.1016/j.engstruct.2012.10.007 31 M Ngo, A Ibrahimbegovic, and D Brancherie (2014), Thermomechanics failure of RC composites: computational approach with enhanced beam model, Coupled Syst Mech., Vol 3, no 1, pp 111-145, Jul 2014, doi: 10.12989/csm.2014.3.1.111 32 M Ngo, D Brancherie, and A Ibrahimbegovic (2014), Softening behavior of quasi-brittle material under full thermo-mechanical coupling condition: Theoretical formulation and finite element implementation, Comput Methods Appl Mech Eng., Vol 281, pp 1-28, Nov., doi: 10.1016/j.cma.2014.07.029 33 N J Gimsing and C T Georgakis (2011), Cable Anchorage and Connection, Cable Support Bridg., pp 413-461, doi: 10.1002/9781119978237.ch6 34 N Marne (2004), The design and the construction of the Millau Viaduct, no October 2001, pp 1-18, 2004 35 N N Bui, M Ngo, M Nikolic, D Brancherie, and A Ibrahimbegovic (2014), Enriched Timoshenko beam finite element for modeling bending and shear failure of reinforced concrete frames, Comput Struct., vol 143, pp 9-18, doi: 10.1016/j.compstruc.2014.06.004 129 36 P D I Milano (2012), Master of Science in Civil Engineering for Environmental Risks Mitigation, pp 2011-2012 37 Q Deng and C Shao (2005), Recent Major Cable-Stayed Bridges in Shanghai, Bscces.Com, no October, pp 34-42 38 R C G Menin, L M Trautwein, and T N Bittencourt (2009), Modelos de fissuraỗóo distribuớda em vigas de concreto armado pelo mộtodo dos elementos finitos, Rev IBRACON Estruturas e Mater., vol 2, no 2, pp 166-200, 2009, doi: 10.1590/s1983-41952009000200004 39 R G Selby and F J Vecchio (1997), A constitutive model for analysis of reinforced concrete solids, Can J Civ Eng., vol 24, no 3, pp 460-470, 1997, doi: 10.1139/l96-135 40 S Takai, M Inoue, N Nakamura, F Takashi, A Fukunaga, and K Shimizu, (1996), Design and construction of the Tsurumi Tsubasa Bridge, NKK Tech Rev., no 74, pp 46-52 41 T D Hrynyk and F J Vecchio (2015), Capturing Out-of-Plane Shear Failures in the Analysis of Reinforced Concrete Shells, J Struct Eng (United States), vol 141, no 12, pp 1-11, doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001311 42 V M Ngo, A Ibrahimbegović, and D Brancherie (2012), Model for localized failure with thermo-plastic coupling: Theoretical formulation and ED-FEM implementation, Comput Struct., vol 127, pp 2-18, doi: 10.1016/j.compstruc.2012.12.013 43 V M Ngo, A Ibrahimbegovic, and E Hajdo (2014), Nonlinear instability problems including localized plastic failure and large deformations for extreme thermo-mechanical loads, Coupled Syst Mech., vol 3, no 1, pp 89-110, Jul, doi: 10.12989/csm.2014.3.1.089 ... kết cáp văng với dầm chủ cầu dây văng mặt phẳng dây 20 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA PHÂN ĐOẠN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CẦU DÂY VĂNG MỘT MẶT PHẲNG DÂY CHỊU LỰC CĂNG DÂY Trong. .. 435m cầu dây văng mặt phẳng dây sử dụng mặt cắt hình hộp bê tông dài giới So sánh dầm hộp thép dầm hộp bê tông Thống kê cầu mặt phẳng dây giới cho thấy khả vượt nhịp dầm hộp thép dầm hộp bê tông. .. Chương liên kết dây văng - dầm 19 chủ cầu dây văng, đặc biệt cầu dây văng mặt phẳng dây cho thấy: vấn đề liên kết dây văng dầm chủ cầu dây văng mặt phẳng dây mặt cắt hình hộp bê tông cốt thép vấn đề