Phân tích ứng xử kết cấu nhịp cầu dây văng có xét đến hiện tượng đứt dây cáp văng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN UT N PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NHỊP CẦU DÂY VĂNG CÓ XÉT ĐẾN HIỆN TƢỢNG ĐỨT DÂY CÁP VĂNG LUẬN VĂN T ẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN UT N PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NHỊP CẦU DÂY VĂNG CÓ XÉT ĐẾN HIỆN TƢỢNG ĐỨT DÂY CÁP VĂNG Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 85.80.205 LUẬN VĂN T ẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GVC.TS NGUYỄN VĂN MỸ Đà Nẵng - 2019 i LỜI CẢM ƠN c vi n xin ch n th nh cảm ơn Thầy GVC.TS Nguyễn Văn Mỹ tận tình hướng dẫn - bảo trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đường Phòng – Ban Trường Đại h c B ch hoa - Đại h c Đ ẵng, gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện cho h c vi n thời gian h c cao h c v ho n th nh luận văn tốt nghiệp Với thời gian nghiên cứu v lực thân hạn chế, luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót, tồn c vi n mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Trân tr ng cảm ơn ! ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Ngu n u T nh iii PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KẾT CẤU NHỊP CẦU DÂY VĂNG CÓ XÉT ĐẾN HIỆN TƢỢNG ĐỨT DÂY CÁP VĂNG H c viên: Ngu n u T nh Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 Khóa: K36.XGT.TV Trường Đại h c Bách Khoa - Đ Đ TÓM TẮT: Cầu d y văng lu n l ết cấu có nhiều đ c t nh ưu việt m đó, thể khả vượt nh p lớn v có hình d ng iến tr c độc đ o v l giải ph p ết cấu ưu ti n lựa ch n Tr n giới cầu d y văng n i tiếng x y dựng cầu Tatara (Nhật Bản , cầu ormandy h p , ; V Việt am cầu Cầu Cần Thơ Cần Thơ , Cầu hật T n ội , go i c n phải ể đến c c c ng trình cầu d y văng v triển hai cầu V m Cống Đồng Th p , cầu Đại gãi óc Trăng – Tr Vinh ; Trong cầu d y văng c p văng l phận quang tr ng có độ mảnh lớn v nhạy cảm với c c nguy n nh n g y giao động Một nội dung thiết ế cầu d y văng l x t đến l m việc ết cấu nh p hi d y c p văng b đứt, thay c p uận văn tập trung nghi n cứu l m việc ết cấu nh p có x t đến số d y c p văng b đứt cho c ng trình cầu d y văng giả đ nh Từ khóa: Cầu d y văng; đứt c p cầu d y văng ANALYZE ANALYSIS OF TEXTILE STRUCTURE CONDUCTIONS WITH CONSIDERATIONS TO THE CONDITIONS OF CANDY WIRE CABLES ABSTRACT: The cable-stayed bridge is always a structure with many preeminent features in it, it shows the ability to exceed large span and has unique architectural shape and is the preferred structural solution to choose In the world, famous cable-stayed bridges have been built such as Tatara Bridge (Japan), Normandy Bridge (France) ; And in Viet Nam such as Can Tho Bridge (Can Tho), Nhat Tan Bridge (Hanoi), In addition, cable-stayed bridge works have been implemented such as Vam Cong bridge (Dong Thap), Dai Ngai bridge (Soc Trang - Tra Vinh) ; In the cable-stayed cable-stayed bridge is the most important component due to its large slenderness and sensitivity to the causes of oscillation One of the contents of the cable stayed bridge design is to consider the work of the span structure when the cable stayed broken, replaced cables The dissertation focuses on studying the operation of the span structure taking into account a number of broken stay cables for a hypothetical cable stayed bridge construction Keywords: Cable-stayed bridge, Break cable stayed cable bridge iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vii DANH MỤC CÁC CH VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xii MỞ ĐẦU C ƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU DÂY VĂNG TRÊN T Ế GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẦU DÂY VĂNG TRÊN T Ế GIỚI 1.2 TỔNG QUAN VỀ CẦU DÂY VĂNG Ở VIỆT NAM 1.3 CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH THÁI CẦU DÂY VĂNG 13 1.3.1 Bố trí sơ đồ nhịp 13 1.3.1.1 Cầu dây văng nhịp 13 1.3.1.2 Cầu dây văng hai nhịp 15 1.3.1.3 Cầu dây văng ba nhịp 16 1.3.1.4 Cầu dây văng nhiều nhịp 18 1.3.2 Sơ đồ phân bố dây văng 19 1.3.2.1 Sơ đồ dây đồng quy 19 1.3.2.2 Sơ đồ dây song song 20 1.3.2.3 Sơ đồ dây rẽ quạt 21 Kết luận Chƣơng 23 C ƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CẦU DÂY VĂNG VÀ NGUN LÝ TÍN TỐN K I DÂY CÁP VĂNG BỊ ĐỨT 24 2.1 CÁC TRẠNG THÁI NỘI LỰC TRONG KẾT CẤU CẦU 24 2.2 TÍNH CẦU DÂY VĂNG C ỊU TẢI TRỌNG TĨN VÀ LỰC ĐIỀU CHỈNH 25 v 2.2.1 Mục đích điều ch nh nội lực cấu dây văng tr ng thái hoàn thiện 25 2.2.2 Tr ng thái xuất phát 26 2.2.3 Các biện pháp điều ch nh nội lực 27 2.2.3.1 Tạo dầm c độ võng ngược trình chế tạo 27 2.2.3.2 Điều chỉnh cách căng kéo dây văng 27 2.3 TÍN CẦU DÂY VĂNG C ỊU TĨN TẢI VÀ ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC 29 2.3.1 Mục tiêu việc tính điều ch nh nội lực 29 2.3.2 Nội dung tính c u dây văng chịu t nh t i v điều ch nh nội ực 30 2.3.3 Phương trình tắc tính điều ch nh nội lực theo phương pháp lực 30 2.4 CƠ SỞ LÝ T UYẾT TÍN TỐN ĐỨT DÂY CÁP VĂNG 32 Kết luận Chƣơng 34 C ƢƠNG ỨNG DỤNG TÍN TOÁN VÀO CẦU DÂY VĂNG GIẢ ĐỊNH 35 3.1 GIỚI T IỆU SƠ ĐỒ CẦU 35 3.1.1 t cắt d c c u 36 3.1.2 t cắt d c c u 37 3.1.3 Sơ đồ nhịp c u 38 3.2 ĐIỀU C ỈN NỘI LỰC KẾT CẤU N ỊP CẦU DÂY VĂNG T EO C NG NG Ệ Đ C NG CÂN BẰNG 38 3.2.1 iều ch nh nội ực c u dây văng 38 3.2.2 Nội dung căng ch nh 38 3.2.3 Trình tự tính tốn 39 3.2.4 Trình tự thi cơng v điều ch nh nội lực c u dây văng 40 3.2.5 i u đồ ao ô en cuối ao thi công v hai thác 50 3.2.6 Tổng hợp bao lực d c cuối (bao thi công khai thác) 53 3.3 TÍN TỐN LỰC CĂNG TRONG DÂY CÁP VĂNG CĨ XÉT ĐẾN TRƢỜNG ỢP MỘT S DÂY CÁP VĂNG BỊ ĐỨT 55 3.4 ỨNG XỬ CỦA DẦM TRONG TRƢỜNG ỢP ĐỨT DÂY CÁP 57 3.4.1 rư ng hợp đ t cáp 57 vi 3.4.1.1 So sánh mô men 57 3.4.1.2 So sánh lực d c 61 3.4.2 rư ng hợp đ t cáp 65 3.4.2.1 So sánh mô men 65 3.4.2.2 So sánh lực d c 69 3.4.3 rư ng hợp đ t cáp 11 73 3.4.3.1 So sánh mô men 73 3.4.3.2 So sánh lực d c 77 3.4.4 rư ng hợp đ t cáp 16 81 3.4.4.1 So sánh mô men 81 3.4.4.2 So sánh lực d c 85 3.4.5 rư ng hợp đ t cáp 21 89 3.4.5.1 So sánh mô men 89 3.4.5.2 So sánh lực d c 93 Kết luận Chƣơng 97 KẾT LUẬN 99 TÀI LIỆU T AM K ẢO vii DAN MỤC CÁC KÝ IỆU Ký hiệu Đơn vị S  KN.m Khả ch u tải tiết diện Sh KN.m Nội lực hoạt tải St KN.m Nội t nh tải S dc Fi KN mm Xi KN g M i0 KN/m mm2 KN.m Tải tr ng ph n bố t c d ng l n dầm Tiết diện dầm Mômen uốn n t thứ i trạng th i ban đầu (A) M ix KN.m Mômen uốn chuẩn cần đạt n t thứ i m c tiêu) M iII KN.m Mômen uốn nút thứ i t nh tải phần v c c ảnh hưởng thứ cấp (nhiệt độ, co ngót, từ biến b t ng hệ trạng th i ho n chỉnh Ma trận ảnh hưởng m men uốn phần t KN.m d M Giải thích ý nghĩa ội lực điều chỉnh Độ v ng điều chỉnh n lực lực căng d y M II KN.m KN.m KN.m Yi o mm Mômen uốn nút i lực căng d y nút j có giá tr b ng đơn v gây Véctơ ẩn lực c c d y văng V ctơ m men uốn hệ xuất phát (A) V ctơ m men uốn chuẩn, giá tr muốn đạt tới V ctơ m men uốn t nh tải phần II ảnh hưởng thứ cấp g y hệ trạng th i ho n chỉnh Độ v ng nút thứ i trạng th i ban đầu (A) Yi c mm Độ võng chuẩn cần đạt nút thứ i (m c tiêu) Yi x mm Độ võng nút thứ i lực điều chỉnh g y Yi II mm Độ võng nút thứ i t nh tải phần v c c ảnh hưởng thứ cấp (nhiệt độ, co ngót, từ biến b t ng hệ trạng thái hoàn chỉnh Ma trận ảnh hưởng độ v ng phần t mm Độ võng nút i lực căng đ y nút j có giá tr b ng đơn v gây V ctơ độ võng chuẩn, giá tr muốn đạt tới V ctơ độ v ng t nh tải phần II ảnh hưởng mij X M0 Mc  Y yij Yc Y II viii Ký hiệu Đơn vị DC KN/m KN/m DW N cc  KN  cc Giải thích ý nghĩa thứ cấp gây hệ trạng thái hoàn chỉnh T nh tải thân dầm, lan can tay v n, gờ chắn T nh tải lớp ph ng nước, lớp bê tông nhựa, tiện ích chiếu sáng Lực căng chỉnh dây ch u t nh tải phần v t nh tải phần qu trình thi c ng tính toán ph n điều chỉnh nội lực Hệ số tải tr ng lực căng chỉnh t nh tải FX KN ực căng thay cho d y văng b đứt theo phương x FZ  KN ực căng thay cho d y văng b đứt theo phương z N MAX KN Lực căng lớn d y văng t hợp tải tr ng kiểm tra đứt d y văng g y Hệ số sức kháng d y văng, trường hợp kiểm tra hi đứt d y văng Sức h ng danh đ nh c p l m d y văng  Rn 99 KẾT LUẬN uận văn đạt c c ết sau đ y: Điều chỉnh cao độ mong muốn ết cấu nh p có x t đến c ng nghệ thi c ng đ c hẫng c n b ng h n t ch l m việc ết cấu nh p có x t đến c c d y văng 1, 6, 11, 16, 21 b đứt Kết cho thấy r ng hiệu ứng m men dầm thay đ i hoản 10939.42 K m đến 37575.98 K m trường hợp đứt c p so với -10653.62 K m đến 19259.08 K m trường hợp h ng đứt c p Kết cho thấy r ng hiệu ứng lực d c dầm thay đ i hoản -62029.40 K đến 2967.59 K trường hợp đứt c p so với -61809.44 K đến 1692.13 K trường hợp h ng đứt c p Từ so sánh cho thấy l m việc nh p hi x t đến đứt dây cáp văng hiệu ứng m men nh p nguy hiểm Từ ết tr n hi thiết ế cầu d y văng cần phải x t đến hiệu ứng c c d y c p văng b đứt ạn chế luận văn: uận văn x t đến số d y văng b đứt chưa x t đến to n d y văng uận văn chưa x t đến thay đ i biến dạng chuyển v dầm chủ v th p cầu Luận văn chưa x t đến trường hợp dầm ch u đồng thời tỉnh tải hoạt tải trường hợp h ng đứt c p v trường hợp đứt c p văng TÀI LIỆU T AM K ẢO [1 Đinh uốc Kim (2008), Thiết kế xây dựng cầu dây văng đường bộ, giao th ng vận tải, ội h xuất [2] Ng C ng uang – Trần g c inh – Bùi C ng Độ (2010), hình h a phân t ch kết cấu cầu với idas ivil (Tập 1, 2), h xuất x y dựng, ội [3] Recommendations for Stay Cable Design, Testing and Installation, 4th Edition, Post Tensioning Institute 2007 [4 Đình T m – hạm Duy ỹ thuật, ội a (2000), ầu dây văng, h xuất hoa h c v a,fr Hec ne NAwc rRUS|{$ 0.*r rlqg s qH KH0A coiyG nna EBIE,I\{ x.4 HQr cHU Ncxia yrEr NAM -"Hanh nOc $p * fu I}AN HQF IrQr DoNG DANH CU r-U5N VAN TH4,C S? NSiy 24 thdng 11 n5m 2019, ll$i d6ng duryc thinh lAp theo Quyiit dinh s6 3136/QD-DHBK ngiy 1411 ll2Al9 cua I{ipu tru$ng Tru}ng Dai hgc Bdch khoa, ,l , gom cac vren: Hg vA TEN TT cuoNs YI TR0NG IrQr DoNS TS E{ng Vi$t Dfing Chir tich H$i ddng 2, TS Hoing Trqrng Ldrn Thir ky Hdi d6ng J TS Nguy8n Vdn ChAu Uy vi6n PhAn biQn r+ PGS.TS Hoing Phuorlg Hoa Uy vi6n Phin biQn 5, CVC.TS Nguy6n Lan dE hqp (cd mht:,f., u6ng rndt:r, viCIn) O6 Aann gi6 lu6n vin thac s!: _,t - Ten de tAi: Phdn tich t|ng xtr ker tau nhip cdu cla1, vdng co xdt dAn hiQn fwqng I Uy vi6n d*t day cdp vdng - Chuy6n nglnh: (K36 XGT rv) - Cua hoc viOn cao Ky thu6t xiy dUng cdng trinir giao th6ng hqc: Nguy6n Hiru Tinh N$i dung Uu6i frgp rl6nh gid giim cic phin chfnh sau df;y; a Thu ky HQi d6ng bdo cdo qud trinh hqc t4p, nghi6n ciru vh dqc ly lich khoa hqc cira hgc vi6n (c6 b, c d e f g h vin bdn kdin theo); Hpc vi6n trinh bAy" lu0n v6n; Cic ph&n bi$n dqc nhAn xet vi nOr-r cALr hoi (cd v[n bin k0n: t]reo); Hgc viOn trA kyi c*c cfiu h6i ciia thinh vidn H$i ddng; -^ -) HQi ddng thAo luSn kin vi dfnh gi6; Kiiim phieu vh cOng UO tet qua (co bitn bin kidm phi6u va phi6u kem theo) T6c gi6 lr.rAn vdn phSt bidu , ki0n Ch* tich H6i d6ng tuy€n bd b6 mac 2, fi5t tu$n cria H$i ddng: a) K€t iufin chung: b; Ytu cdu chinh, sua vO noi clung: e) C6c y kien khdc: ts a rlnj rt sQr poxc rr I g chl _1ry_- =,.1_rr-.r :r.r_ : CHU TICH HQI ilONG G" I i.ii._!!@ TS Hodng Trqng LAm TS Dsng Vigt Diing :rric NI{SN c*e TRUoNG D4r Hec rAcH KI{oA TL HrEU TRUONG rRv{}Nc PHONG SAO TSO PGS TS Nguy$n H6ng Hf;i LlAr uqlc DA 1'ttti'aiN(,- DAI HOc NiNr; Biclt KII0"\ I\.IH4N XIT cQlic It0;\ xi l:)r.rc il()1 clrti \(;lll\ \'l['l'\.\"\l lip - 1'g'do - l'lirnh pli0e LLiA}.i VAN THAC Si lddnh clw Chi rith HAiJoitgl l.lo r,i tfn ngLLtri uhan sdt: ['loc him: ChLr,r,611 Dring Yiit Dirng iloc rl:'lS Xav dtr:rtg cottg trinlt rtgirnlt: Cu rlunn cOr:g tiic: l,liNll l-[o vir tOn hoc vieu clr.r hoc: \gur in Xil ClrrrS'dn neiinh: Ii? thur1t ]-rn cli r;\i lr,rfirr r,lrr: I'liiin Lhinh Dri Ning l i ir u 'I du'ng CiOng.trirrlr ticlr rirrg ui' riiu tlil' inh (iito thOug virng cd rit d0n hiOn tr:r1rlg ilrlrt tirp liittg \ri li c,lo chgn di tii: r TgTIiX TIIA}i XET "nlx'u"'ci6i r$i tic ddrng bdn ngorii nhrr: tii rl$ng siir irirel t'l0ng diit Di;'cnp rilng llint viic -fLr1,"nhi0n la dip hiin clrr.r iu chiu kuo {o rr19 rltrng cua Lrin nguui rrhrr tai lrollg tLrong irn nton diil'ciip l'[ng diri tlcn ilir rnrtg co tiri hi dirt, f iic giir lLtarr viitt c]ron cld rii: ''Phiirr tich frng xri'ciu tlf,r,r':irng cd r6t d$n lri0n tu'1rng rlri'{ crili vitttg" ntang )- nglria khon hqc vi\ thuc tilrr cira miit luin rriur"l']ltc s! hi rliuilt l^ v0 chdt lu'r;'ng tlrg'c hi$rr rti tll: o,lrrttt rttr"rt l'tLt't Il.iriret tttittit viii 9, tranrl l