Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo trong cầu vòm ống thép nhồi bê tông

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  LÊ HOÀNG AN NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG Chuyên ngành : Xây dựng Cầu - Hầm LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS PHẠM QUANG NHẬT Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2009 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ HOÀNG AN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10-1-1983 Nơi sinh: Thành Phố Huế Chuyên ngành: Xây Dựng Cầu Hầm MSHV: 03807472 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu đặc điểm kết cấu ống thép nhồi bê tơng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo cầu vịm Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo áp dụng cho cầu vòm ống thép nhồi bê tơng có kéo đƣờng xe chạy dƣới 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 2-2-2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 3-7-2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHẠM QUANG NHẬT Nội dung đề cƣơng Luận văn thạc sĩ đƣợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS PHẠM QUANG NHẬT TS LÊ BÁ KHÁNH KHOA QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CÁM ƠN Để hồn thành luận văn này, trước hết tơi xin trân trọng gởi lời cảm ơn đến tất quý Thầy Cô khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường ĐH Bách Khoa TPHCM, người truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian hai năm học tập trường Bằng tất lịng, tơi xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lời cám ơn tình cảm chân thành nhất, người khuyến khích, hỗ trợ, động viên, tạo điều kiện cho tơi theo hết khóa học thạc sĩ hồn thành luận văn Xin gởi lời cám ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phạm Quang Nhật, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn Xin chân thành cám ơn! TĨM TẮT LUẬN VĂN Cầu vịm ống thép nhồi bê tông dạng kết cấu cầu với nhiều ưu điểm khả chịu lực, kinh tế , thẩm mỹ, triển khai xây dựng nước ta Dây treo cầu vịm ống thép nhồi bê tơng đóng vai trị quan trọng, việc bố trí dây treo khơng ảnh hưởng đến làm việc kết cấu cầu vịm mà cịn tạo tính mỹ quan cho loại cầu Chính việc nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo cần thiết vấn đề cần nghiên cứu cầu vòm ống thép nhồi bê tông Luận văn đưa sơ đồ bố trí dây treo đứng, dây treo xiên, dây treo rẽ quạt cho cầu vòm ống thép nhồi bê tơng có kéo đường xe chạy dưới, qua phân tích, so sánh đánh giá trường hợp nghiên cứu nội lực, biến dạng cầu Từ rút ảnh hưởng sơ đồ bố trí dây treo đến nội lực biến dạng cầu, so sánh sơ đồ bố trí dây treo lựa chọn sơ đồ bố trí dây treo hợp lí Luận văn gồm chương : Chương : Giới thiệu tổng quan kết cấu ống thép nhồi bê tông Chương : Giới thiệu sơ đồ bố trí dây treo cầu vịm Chương : Cơ Sở lý thuyết tính tốn Chương : Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo cầu vịm ống thép nhồi bê tông Chương : Kết luận kiến nghị ABSTRACT The concrete filled steel tubular arch bridges are new structures with several advantages like good loading capacity, saving of cost and aestheticism, these bridges have been used in our country Hangers in the concrete filled steel tubular arch bridges play an important roll, the arrangement of hangers not only effects working of structures, but also it creates the aestheticism of structures Research of the hanger arrangement in the concrete filled steel tubular arch bridges is a necessary problem in the research of these bridges The thesis will anlyse the vertical hangers, inclined and fan hangers arrangement for the concrete filled steel tubular arch bridges with tie rod and roadway located under arch bridge and compare, access the internal forces, the deformation of the construction From the results of the internal forces and the deformation in cases, the thesis will take out the impact of the hanger arrangement on the internal forces and the deformation of construction, comparisions between arrangements of the hangers and choosing the best arrangement are shown The master thesis includes chapters: Chapter : General introduction of the concrete filled steel tubular structures Chapter : General introduction of the hanger arrangement in arch bridges Chapter : The theory of calculation Chapter4 : Research of the hanger arrangement in the concrete filled steel tubular arch bridges Chapter : Conclusion, Recommendation -1- MỤC LỤC CHƢƠNG MỞ ĐẦU MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .4 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 1.1 GIỚI THIỆU KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 1.1.1 Các loại kết cấu ống thép nhồi bê tông .5 1.1.2 Đặc điểm làm việc ống thép tròn nhồi bê tông chịu nén 1.1.3 Ƣu điểm kết cấu ống thép nhồi bê tông 1.2 SỰ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG .8 1.2.1 Sự phát triển kết cấu ống thép nhồi bê tông 1.2.2 Sự phát triển Cầu vịm ống thép nhồi bê tơng giới 11 1.2.3 Sự phát triển cơng trình Cầu vịm ống thép nhồi bê tơng Việt Nam .19 1.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA CẦU VÕM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG CĨ THANH KÉO VÀ ĐƢỜNG XE CHẠY DƢỚI 21 1.3.1 Một số dạng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng 21 1.3.2 Cấu tạo Sƣờn Vòm 22 1.3.3 Cấu tạo hệ giằng 24 1.3.4 Cấu tạo hệ cáp giằng chân vòm 25 1.3.5 Cấu tạo hệ dây treo 26 1.3.6 Cấu tạo dầm ngang 27 1.3.7 Cấu tạo dầm dọc 27 1.3.8 Cấu tạo chân vòm 28 1.3.9 Nhận xét kết cấu cầu vòm ống thép nhồi bê tông .29 CHƢƠNG 30 GIỚI THIỆU CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VỊM .30 2.1 CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VÕM .30 2.2 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VÕM MẠNG LƢỚI .36 -2- 2.3 NHẬN XÉT VỀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VÕM VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU 42 CHƢƠNG 44 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 44 3.1 TÍNH TỐN THEO PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 44 3.2 MỘT SỐ PHẦN MỀM TÍNH TỐN 50 3.2.1 SAP 2000 51 3.2.2 MIDAS/CIVIL 51 CHƢƠNG 53 NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VÕM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 53 4.1 CÁC TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU 53 4.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH TÍNH TỐN 59 4.2.1 Mơ hình tính tốn cho trƣờng hợp chiều dài nhịp 75m 59 4.2.2 Mơ hình tính tốn cho trƣờng hợp chiều dài nhịp 100m 61 4.2.3 Mơ hình tính tốn cho trƣờng hợp chiều dài nhịp 150m 63 4.3 KẾT QUẢ TÍNH TỐN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG 65 4.3.1 Kết tính tốn cho trƣờng hợp chiều dài nhịp L=75m 65 4.3.2 Kết tính tốn cho trƣờng hợp chiều dài nhịp L=100m .93 4.3.3 Kết tính toán cho trƣờng hợp chiều dài nhịp L=150m .102 4.3.4 Tổng hợp kết cho ba trƣờng hợp chiều dài nhịp nghiên cứu 111 CHƢƠNG 123 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123 5.1 KẾT LUẬN 123 5.2 KIẾN NGHỊ .125 5.3 HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 126 -3- CHƢƠNG MỞ ĐẦU MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Cầu vịm ống thép nhồi bê tơng bắt đầu đƣợc xây dựng Việt Nam, loại cầu mang dáng vẻ kiến trúc đẹp, làm việc dựa làm việc liên hợp thép bê tơng vành vịm, mang lại hiệu lớn khả chịu lực… Chính việc nghiên cứu loại kết cấu cầu điều cần thiết nƣớc ta Trong cầu vịm ống thép nhồi bê tơng, dây treo đóng vai trị quan trọng, nối vành vòm hệ kết cấu bên dƣới, đảm nhận việc truyền tải trọng Thơng thƣờng cầu vịm ống thép nhồi, dây treo đƣợc bố trí thẳng đứng Cịn dây treo xiên hay gặp cầu vòm thép Việc bố trí dây treo xiên khơng tạo tính mỹ quan cho tổng thể kiến trúc kết cấu cầu vòm, mà đem lại số hiệu có lợi lực cho kết cấu Chính luận văn nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo c ầu vịm ống thép nhồi bê tơng có kéo đƣờng xe chạy dƣới Từ đƣa đƣợc ảnh hƣởng việc bố trí dây thẳng, dây xiên đến nội lực biến dạng kết cấu loại cầu Trên sở làm đa dạng, phong phú thêm cho kiểu dáng Cầu vòm ống thép nhồi bê tơng, giúp cho ngƣời thiết kế có đƣợc lựa chọn xác cho phƣơng án thiết kế MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu đặc điểm phát triển kết cấu ống thép nhồi bê tông  Nghiên cứu đặc điểm loại cầu vòm ống thép nhồi chạy dƣới có căng  Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây cầu vịm nói chung  Nghiên cứu lý thuyết tính tốn cầu vịm -4-  Phân tích nội lực, biến dạng cầu vịm ống thép nhồi bê tơng có kéo đƣờng xe chạy dƣới với sơ đồ bố trí dây treo theo chiều dài nhịp khác Từ thấy đƣợc ảnh hƣởng sơ đồ bố trí dây treo đến nội lực, biến dạng loại cầu PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu luận văn đƣợc giải thông qua số phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau :  Thu thập, tổng hợp phân tích tài liệu tham khảo có liên quan đến kết cấu ống thép nhồi bê tông cầu vịm ống thép nhồi bê tơng  Phân tích sơ đồ bố trí dây treo Cầu vịm nói chung sở ý tƣởng sơ đồ bố trí dây thẳng, dây xiên, đặc điểm chịu lực khác nhau, ƣu, nhƣợc điểm sơ đồ  Phân tích lý thuyết tính tốn nội lực cầu vòm  Lựa chọn số trƣờng hợp nghiên cứu, tiến hành xây dựng mơ hình kết cấu trƣờng hợp nghiên cứu Luận văn đƣa trƣờng hợp sơ đồ bố trí dây xiên khác ứng với chiều dài nhịp khác Trên sở phân tích kết cấu theo phần mềm Midas, giải tốn tónh ứng với sơ đồ kết cấu Từ nội lực, biến dạng, luận văn tổng hợp, phân tích, so sánh, đánh giá kết trƣờng hợp nghiên cứu dƣới dạng biểu đồ đồ thị Từ đƣa kết luận, kiến nghị, hƣớng nghiên cứu sơ đồ bố trí dây GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Trong phạm vi luận văn Thạc sĩ, nghiên cứu cho loại cầu vịm ống thép nhồi có kéo đƣờng xe chạy dƣới Luận văn chƣa thực kiểm tốn tiết diện, khơng nghiên cứu dao động, ổn định cầu, cơng nghệ trình tự thi cơng ... quan kết cấu ống thép nhồi bê tông Chương : Giới thiệu sơ đồ bố trí dây treo cầu vòm Chương : Cơ Sở lý thuyết tính tốn Chương : Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo cầu vịm ống thép nhồi bê tông Chương... ống thép nhồi bê tông cầu vịm ống thép nhồi bê tơng Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo cầu vịm Nghiên cứu sơ đồ bố trí dây treo áp dụng cho cầu vịm ống thép nhồi bê tơng có kéo đƣờng xe chạy dƣới... Dựng Cầu Hầm MSHV: 03807472 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SƠ ĐỒ BỐ TRÍ DÂY TREO TRONG CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nghiên cứu đặc điểm kết cấu ống thép nhồi bê tông cầu vịm ống