Nghiên cứu tính bấc đối xứng của chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực trong cầu treo dây văng

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -W X - NGUYỄN HỮU HÙNG NGHIÊN CỨU TÍNH BẤT ĐỐI XỨNG CỦA CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM Mà SỐ NGÀNH : 605825 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM - WœX - Cán hướng dẫn nhận xét: TS PHÙNG MẠNH TIẾN :TS TRƯƠNG TÍCH THIỆN Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Trường Đại học BÁCH KHOA TP.HCM, ngày …… tháng …… năm ……… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -X—W - CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -X—W Tp Hị Chí Minh ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày tháng năm sinh Chuyên ngành Khóa :Nguyễn Hữu Hùng : 08/11/1974 : Cầu Hầm : 2005 Giới tính : Nam Nơi sinh : Quảng Nam MSHV : 04005664 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH BẤT ĐỐI XỨNG CỦA CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 2.1 Nhiệm vụ: Nghiên cứu tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu treo dây văng 2.2 Nội dung: Mở đầu Chương 1: Giới Thiệu Lịch Sử Phát Triển Của Cầu Dây Văng Chương 2: Các Đặc Điểm Cơ Bản Của Cầu Treo Dây Văng Chương 3: Giới thiệu lý thuyết tính tốn cầu dây văng Chương 4: Nghiên Cứu Tính Bất Đối Xứng Của Chiều Trụ Tháp Đến Phân Bố Nội Lực Trong Cầu Treo Dây Văng Chương 5: Kết luận kiến nghị NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : : NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Phùng Mạnh Tiến : TS Trương Tích Thiện Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ thông qua Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Phùng Mạnh Tiến TS Trương Tích Thiện BỘ MƠN QL CHUYÊN NGÀNH TS Lê Bá Khánh LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian hai năm học tập nghiên cứu, giảng dạy tận tình q thầy cơ, cảm thấy trưởng thành kiến thức khoa học chuyên môn lĩnh vực chuyên ngành Cầu – Tuynen cơng trình khác Đường Ơtơ Đường Sắt, phần giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa, Bộ Môn Cầu Đường – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Đặc biệt thầy TS Phùng Mạnh Tiến thầy TS Trương Tích Thiện – Giáo viên hướng dẫn tận tình hướng dẫn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn bạn lớp Cao Học Cầu Đường niên khóa 2005-2007, bạn bè đồng nghiệp quan tâm động viên, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Con xin cảm ơn ba má anh chị hy sinh nhiều để có ngày hơm Mặc dù cố gắng hồn thành luận văn, thời gian kiến thức có hạn, chắn luận văn tốt nghiệp thạc sĩ cịn thiếu sót định Vì vậy, kính mong quý thầy cô, quý anh chị bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến giúp tơi khắc phục nâng cao kiến thức Thành phố Hồ Chí Minh Ngày tháng 11 năm 2007 Nguyễn Hữu Hùng TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH BẤT ĐỐI XỨNG CỦA CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG Sự cần thiết tính thực tiễn đề tài Trong lịch sử phát triển cầu treo dây văng, nhà nghiên cứu đề nghị sơ đồ nhịp hợp lý khả chịu lực cầu treo dây văng đối xứng Trong thực tế vị trí xây dựng kết cấu đối xứng mong đợi Trong vị trí trụ tháp chiều dài nhịp phụ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, yêu cầu khổ thông thuyền yêu cầu kiến trúc Do tính bất đối xứng chiều cao tháp cầu trực tiếp ảnh hưởng đến chiều dài nhịp, góc nghiêng dây văng, kéo theo thay đổi nội lực toàn hệ (dầm chính, dây treo, trụ tháp…) Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Mục tiêu luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng tính bất đối xứng chiều cao tháp cầu đến phân bố nội lực cầu treo dây văng Thông qua việc tổng hợp phân tích kết nghiên cứu làm sáng tỏ mối liên quan trụ tháp nội lực cầu treo dây văng với sơ đồ bố trí trụ không đối xứng Phương pháp nghiên cứu Để đạt mục tiêu trên, luận văn sử dụng phần mềm MIDAS để lập mơ hình có chiều cao trụ tháp không đối xứng để xem xét thay đổi nội lực cầu Đồng thời tìm hiểu cầu có chiều cao trụ tháp khơng đối xứng xây dựng giới từ rút kết luận mối quan hệ tỷ lệ chiều dài nhịp chiều cao trụ tháp hợp lý Kết đạt Qua trình nghiên cứu, luận văn có nhận xét mối quan hệ tỷ lệ nhịp chiều cao trụ tháp phù hợp Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm: 166 trang thuyết minh trình bày gồm chương sau: Chương 1: Giới Thiệu Lịch Sử Phát Triển Của Cầu Dây Văng Chương 2: Các Đặc Điểm Cơ Bản Của Cầu Treo Dây Văng Chương 3: Giới Thiệu Các Lý Thuyết Tính Tốn Cầu Dây Văng Chương 4: Nghiên Cứu Tính Bất Đối Xứng Của Chiều Cao Trụ Tháp Đến Phân Bố Nội Lực Trong Cầu Treo Dây Văng Chương 5: Kết luận kiến nghị -X—W - SUMMARY OF MASTER THESIS TITLE: “RESEARCH ON ASYMMETRY OF HEIGHT OF TOWER COLUMN AFFECTING THE DISTRIBUTION OF INTERNAL FORCE IN THE CABLE – STAYED BRIDGE.” Neccessity and reality of thesis In the history of development of cable-stayed bridge, reseachers suggested appropriate superstructure of symmetric bridge about loading capacity In fact, we can’t construct the expected symmetric bridge at anywhere because the location of tower column and the length of spans should base on condition of geology, topography, hydrography, required nevigation clearance and architectural requirements accordingly For this reason, asymmetry of height of tower column affects directly the length of span, declination of cables in coordination with changing the internal force of bridge (main girder, cable, tower column, ect.) Target and scope of thesis Target and scope of thesis are to research on the effect of the asymmetry of height of tower column on the distribution of internal force in the cable-stayed bridge Base on the summary and analysis of the reseached result for clafying the correlation between the tower column and the internal force in cable-stayed bridge against the arrangment plan of asymmetric span Method of study In order to obtain the above-mentioned target, the thesis focuses on using MIDAS sofware to make models with the height of the asymmetric tower column for considering the change of the internal force of bridge Concurrently, the thesis also studies the cablestayed bridges including the height of the constructed asymmetric tower column in the world, from that the thesis put an end the conclusion on the relation between the best appropriate rate of length of the span and the height of tower column for internal force of asymmetric cable-stayed bridge Result By means of study process, this thesis focuses on research on the relation between the best appropriate rate of length of the span and the height of tower column for internal force of asymmetric cable-stayed bridge Structure of thesis The thesis includes 143 pages and is stated in chapters: Chapter 1: Introduction of history of development of cable-stay bridge Chapter 2: General characteristics of cable-stayed bridge Chapter 3: Introduction on caculation theory of cable-stayed bridge Chapter 4: Reseach on asymmetry of height of tower column affecting the distribution of internal force in the cable-stayed bridge Chapter 5: Conclusions and comments -X—W - MỞ ĐẦU Mục tiêu Trong cơng nghệ xây dựng cầu lồi người đạt nhiều thành tựu chiều dài nhịp cầu, cầu treo dây võng chiều dài nhịp đạt đến 2000m (Cầu Akashi-Kaikyo Nhật) cầu treo dây văng vượt nhịp gần 1000m (Cầu Tatara Nhật) Việc ứng dụng cầu treo có vai trò quan trọng việc vượt qua chướng ngại vật ngăn cách loài người, quốc gia lục địa Dĩ nhiên, tiêu kinh tế quan trọng không So với loại cầu khác, cầu dây văng (CDV) có hiệu kinh tế cao phạm vi áp dụng định Trong năm gần đây, nước ta xây dựng cầu treo dây văng lớn Đông Nam Á, cầu có chiều dài nhịp dài so với nước khu vực, đặc biệt cầu dây văng Hiên xây dựng cầu, chức vượt chướng ngại vật thật quan tâm đến mỹ quan cơng trình cầu Cầu treo dây văng hệ siêu tĩnh bậc cao Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phân bố nội lực cầu treo dây văng như: sơ đồ kết cấu nhịp, chiều dài nhịp, cấu tạo dầm chính, số lượng mặt phẳng dây treo, chiều cao tháp cầu, vật liệu… Trong lịch sử phát triển câu treo dây văng, nhà nghiên cứu đề nghị sơ đồ nhịp hợp lý khả chịu lực cầu treo dây văng Trong thực tế vị trí xây dựng kết cấu đối xứng mong đợi Trong vị trí trụ tháp chiều dài nhịp phụ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn u cầu khổ thơng thuyền Do tính bất đối xứng chiều cao tháp cầu trực tiếp ảnh hưởng đến chiều dài nhịp, góc nghiêng dây văng, kéo theo thay đổi nội lực tồn hệ (dầm chính, dây treo, trụ tháp…) Chính phạm vi đề tài tập trung “nghiên tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu dây văng” Thơng qua việc tổng hợp phân tích kết nghiên cứu làm sáng tỏ mối liên quan trụ tháp nội lực cầu treo dây văng với sơ đồ bố trí trụ khơng đối xứng Đối tượng nghiên cứu Cầu ba nhịp, có chiều dài nhịp chiều cao trụ tháp không đối xứng, số thông số sau: Chiều dài cầu: L= L1+Lnc+L2 = 157+276+97 = 530m Sơ đồ khoang dầm: 5+14x10+12+12+15x10+12+9x10+12+12+8x10+5 Bề rộng cầu: B=16m Cầu gồm hai mặt phẳng dây, trụ tháp hình thang Dầm chính: Dầm chủ dầm hộp đơn thép tiết diện không đổi Tháp cầu: Tháp cầu vật liệu bê tông cốt thép, có chiều cao H1, H2 Số lượng cáp: 52x2=104 Sơ đồ bố trí dây hình rẽ quạt Liên kết dầm trụ tháp gối đàn hồi Trong luận văn nghiên cứu phân tích 16 trường hợp chiều cao trụ tháp thay đổi (trong phạm vi: hi/Li=1/3÷7/9, Li, hi chiều dài nhịp biên chiều cao trụ tháp tương ứng ) để từ tìm mối quan hệ tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu treo dây văng Chiều cao trụ tháp (bên phía nhịp biên L1=157m) có chiều cao nhỏ tính từ cao độ mặt cầu h1= 52m ≈ L1/3 Sau tăng dần, lần tăng Δh1=23m (L1/3, L1/2, 5/8L1, 7/9L1), chiều cao lớn h1=121m Tương tự trụ tháp 1, chiều cao trụ tháp (bên phía nhịp biên 2) có chiều cao nhỏ tính từ cao độ mặt cầu h2= 30m Sau tăng dần, lần tăng Δh2=15m (L2/3, L2/2, 5/8L2, 7/9L2), chiều cao h2=75m Khoảng cách từ mặt cầu đến bệ trụ tháp luận văn giả thuyết 50m, chiều cao trụ tháp (H1) trụ tháp (H2) tính từ bệ trụ đến đỉnh tháp tương ứng là: H1=102÷171m, H2=80÷125m Phạm vi nghiên cứu Xuất phát từ mục tiêu trên, luận văn giới hạn phạm vi: xem xét sở lý thuyết có, lựa chọn phần mềm tính tốn (Midas) nội lực mơ hình trường hợp nghiên cứu Nội dung luận văn phân tích tính toán trường hợp nghiên cứu để thấy thay đổi nội lực (mômen uốn, lực dọc, lực cắt) số mặt cắt bất lợi kết cấu dầm chủ, trụ tháp, dây treo cầu treo dây văng thay đổi tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp Luận văn xem xét phân tích trạng thái xuất phát (A) trạng thái hồn thiện (B) – tốn tĩnh Phân tích so sánh kết tính tốn thu từ mơ hình Mơ hình nghiên cứu mơ hình 3D, có nhiều phận kết cấu (dầm chủ, trụ tháp, dây văng, dầm ngang, ), phận kết cấu lại có nhiều phần tử Do chúng có trục đối xứng sơ đồ kết cấu tải trọng trạng thái (A), trạng thái (B) đường tim trắc dọc cầu Vì để đơn giản khơng tính tổng qt, kết trình bày luận văn thể mặt phẳng (gồm dầm chủ, trụ tháp dây văng) bên phải tim cầu Trong luận văn nêu phân bố lại nội lực mơ hình cho số kết cấu dầm chủ, trụ tháp dây văng Ngoài kết cấu (dầm chủ, trụ tháp dây văng) luận văn phân tích nội lực số mặt cắt bất lợi làm đại diện Phương pháp nghiên cứu Phân tích lý luận dựa sở lý thuyết kết cấu, sức bền vật liệu, Các nội dung tiến hành đề tài bao gồm: - Tìm hiểu cầu trêo dây văng có chiều cao trụ tháp bất đối xứng xây dựng giới - Phân tích đặc điểm cầu treo dây văng - Phân tích cở sở lý thuyết tính tốn cầu treo dây văng - Sử dụng phần mềm Midas/Civil giải bài, phân tích, so sánh giá trị nội lực, chuyển vị kết cấu dầm chính, trụ tháp, dây văng Lập biểu đồ thể ảnh hưởng tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp phân bố nội lực cầu treo dây văng nhịp mặt phẳng dây - Kết luận kiến nghị Ý nghĩa khoa học giá trị đề tài Trên thực tế, kinh nghiêm thiết kế thi công cầu treo dây văng nước ta chưa nhiều, khâu quan trọng từ thiết kế thi công nước ta hầu hết chuyên gia nước đảm nhiệm Về cầu treo dây văng có chiều cao trụ tháp bất đối xứng xây dựng giới chưa nhiều, Việt Nam thời điểm đề tài thực chưa có cầu treo dây văng có chiều cao trụ tháp bất đối xứng xây dựng, tài liệu thiết kế cầu treo dây văng chưa đề cập đến tính bất đối xứng chiềo cao trụ tháp cầu treo dây văng Hiện nay, Việt Nam thức gia nhập Tổ chức Thương mại giới (WTO) Đây vận hội thách thức cho Trước tình hình đó, địi hỏi phải phát triển nhiều sở hạ tầng phục vụ cho việc phát triển kinh tế Vì đề tài cung cấp khái niệm ban đầu việc lựa chọn tỷ lệ chiều cao trụ tháp cầu treo dây văng ba nhịp có chiều cao trụ tháp khơng đối xứng -154- • Nhóm 3: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 31÷77% giá trị lực kéo dây số tăng 44% dây s 52 gim 70% ã Nhúm 4: h2/h1= 25ữ37% giá trị lực dọc giảm 12% dây số 13% dây số 52, tiếp tục tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 37÷62% giá trị lực kéo dây số tăng lại giảm dây số 52 c) Xét điểm cực trị đồ thị điểm có giá trị lực kéo nhỏ so với trường hợp 1: • Đối với dây văng số có trường hợp 14 - Đối với trường hợp chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 0% giá trị lực kéo dây giảm 92% - Đối với trường hợp 14 chiều cao trụ tháp h1 tăng 133%, h2 tăng 150% giá trị lực dọc giảm 93% Vậy dây số chọn chiều cao trụ tháp trường hợp hợp lý Theo bảng 2-29: Đối với dây số 52 chọn chiều cao trụ tháp trường hợp hợp lý 4.2.6.2 Lực kéo dây văng gần trụ tháp (số 17 42) Kết tính tốn mơmen trụ tháp trường hợp nghiên cứu trình bày bảng 4-30 4-31 sau: Bảng 4-30: Lực kéo dây văng số 17 Trạng thái tải trọng Nhóm TH A N (kN) Trụ tháp B Ni/N1 (%) N (kN) Ni/N1 h1 h1i/52 (%) (m) (%) 308 100% 609 100% 290 94% 604 99% 294 96% 600 289 94% 9 Trụ tháp h2 (m) h2/h1 h2i/30 h2i/h1i (%) (%) 30 100% 58% 45 150% 87% 98% 60 200% 115% 596 98% 75 250% 144% 3% 567 93% 30 100% 40% 3% 557 91% 45 150% 60% 52 75 100% 144% -155- 147 48% 553 91% 60 200% 80% 144 47% 547 90% 75 250% 100% 103 33% 573 94% 30 100% 31% 10 97 32% 559 92% 45 150% 46% 11 0% 331 54% 60 200% 61% 12 0% 325 53% 75 250% 77% 13 70 23% 578 95% 30 100% 25% 14 67 22% 563 92% 45 150% 37% 15 65 21% 557 91% 60 200% 50% 16 0% 329 54% 75 250% 62% 98 121 188% 233% Bảng 4-31: Lực kéo dây văng số 42 Trạng thái tải trọng Nhóm TH A N (kN) Trụ tháp B Ni/N3 (%) N (kN) Ni/N1 h1 h1i/52 (%) (m) (%) 415 253% 754 100% 178 108% 634 84% 164 100% 614 128 78% 378 Trụ tháp h2 (m) h2/h1 h2i/30 h2i/h1i (%) (%) 30 100% 58% 45 150% 87% 81% 60 200% 115% 613 81% 75 250% 144% 230% 712 94% 30 100% 40% 157 95% 607 80% 45 150% 60% 157 96% 587 78% 60 200% 80% 124 75% 589 78% 75 250% 100% 403 246% 678 90% 30 100% 31% 10 218 133% 586 78% 45 150% 46% 11 0% 369 49% 60 200% 61% 12 0% 374 50% 75 250% 77% 13 402 245% 668 89% 30 100% 25% 14 216 132% 579 77% 45 150% 37% 15 154 94% 566 75% 60 200% 50% 16 0% 367 49% 75 250% 62% 52 75 98 121 100% 144% 188% 233% -156- a) Trạng thái (A): Kết lực dọc dây gần trụ tháp nhóm nghiên cứu thể biểu đồ 4-65 4-66 sau: Chiều cao trụ tháp h2(m) Lực kéo (kN) 30 45 60 75 400 300 200 100 -100 Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Biểu đồ 4-65: Lực kéo dây số 17 - trạng thái A Chiều cao trụ tháp h2(m) Lực kéo (kN) 30 500 400 300 200 100 -100 45 60 Nhóm Nhóm 75 Nhóm Nhóm Biểu đồ 4-66: Lực kéo dây số 42 - trạng thái A Phân tích kết bảng biểu đồ cho thấy giá trị lực kéo dây gần trụ tháp (dây số 17, 42) thay đổi sau so sánh với trường hợp 1: • Nhóm 1: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=58÷144% lực kéo dây số 17 42 giảm, đặc biệt dây số 17 giảm 6%, dây số 42 giảm 175% • Nhóm 2: tăng h2/h1=40÷60% lực kéo dây số 17 khơng thay đổi lực kéo dây 42 giảm 135%, tăng h2/h1=60÷80% lực kéo dây số 17 tăng 45% tăng 1% dây 42, tiếp tục tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=80÷100% lực kéo hai dây giảm nhẹ -157- • Nhóm 3: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=31÷46% lực kéo giảm chậm, tiếp tục tăng h2/h1=46÷61% lực kéo giảm mạnh giá trị 0, h2/h1=61÷77% giá trị lực cắt khơng đổi • Nhóm 4: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=25÷62% lực kéo giảm, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1=50÷62% đạt giá trị b) Trạng thái (B): Kết nhóm nghiên cứu trình bày biểu đồ 467 4-68 sau: Nhóm Nhóm Lực kéo (kN) 700 Nhóm Nhóm 600 500 400 300 30 45 60 75 Chiều cao trụ tháp h2(m) Biểu đồ 4-67: Lực kéo dây số 17 - trạng thái B Lực kéo (kN) 800 Nhóm Nhóm 700 Nhóm Nhóm 600 500 400 300 30 45 60 75 Chiều cao trụ tháp h2(m) Biểu đồ 4-68: Lực kéo dây số 42 - trạng thái B Kết bảng biểu đồ cho thấy giá trị lực kéo dây thay đổi sau: -158- • Nhóm 1: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 58÷144% lực kéo dây số 17 giảm 2% lại giảm 19% dây số 42, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1= 58÷87% dây số 42 • Nhóm 2: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 40÷100% lực kéo dây số 17 giảm 3% giảm 6% dây số 42, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1= 58÷87% dây số 42 • Nhóm 3: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=31÷61% lực kéo dây số 17 giảm 40% giảm 41% dây số 42, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1= 46÷61% , tiếp tục tăng h2/h1= 61÷77% giá trị lực kéo tiếp tục giảm 1% dây số 17 tăng 1% dây số 42 • Nhóm 4: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=25÷62% lực kéo giảm, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1= 50÷62% c) Xét điểm cực trị đồ thị điểm có giá trị lực kéo nhỏ so với trường hợp 1: • Đối với dây văng số 17 có trường hợp 11 12 - Đối với trường hợp 11 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=61%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 100% giá trị lực kéo dây giảm 46% - Đối với trường hợp 12 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=77%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 150%, giá trị lực dọc giảm 47% Vậy dây số 17 chọn chiều cao trụ tháp khoảng trường hợp 1112 hợp lý • Theo bảng 2-31: Đối với dây số 42 chọn chiều cao trụ tháp trường hợp 11 hợp lý 4.2.6.3 Lực kéo dây văng nhịp (số 32 33) Kết tính tốn mơmen trụ tháp trường hợp nghiên cứu trình bày bảng 4-32 4-33 sau: -159- Bảng 4-32: Lực kéo dây văng số 32 Trạng thái tải trọng Nhóm TH A N Ni/N3 (%) (kN) Trụ tháp B N (kN) Ni/N1 h1 h1i/52 (%) (m) (%) 0% 1828 100% 10 2% 1867 102% 582 100% 1861 536 Trụ tháp h2 (m) h2/h1 h2i/30 h2i/h1i (%) (%) 30 100% 58% 45 150% 87% 102% 60 200% 115% 92% 1861 102% 75 250% 144% 15 3% 1365 75% 30 100% 40% 15 3% 1363 75% 45 150% 60% 560 96% 1360 74% 60 200% 80% 518 89% 1361 74% 75 250% 100% 793 136% 1113 61% 30 100% 31% 10 631 109% 1114 61% 45 150% 46% 11 0% 703 38% 60 200% 61% 12 0% 712 39% 75 250% 77% 13 779 134% 973 53% 30 100% 25% 14 622 107% 974 53% 45 150% 37% 15 548 94% 974 53% 60 200% 50% 16 0% 610 33% 75 250% 62% 52 75 98 121 100% 144% 188% 233% Bảng 4-33: Lực kéo dây văng số 33 Trạng thái tải trọng Nhóm TH A N (kN) Trụ tháp B Ni/N3 (%) N (kN) Ni/N1 h1 h1i/52 (%) (m) (%) 1835 100% 1770 100% 1774 97% 1299 73% 1459 79% 1068 1404 77% 930 Trụ tháp h2 (m) h2/h1 h2i/30 h2i/h1i (%) (%) 30 100% 58% 45 150% 87% 60% 60 200% 115% 53% 75 250% 144% 52 100% -160- 1643 90% 1792 101% 1593 87% 1302 74% 1182 64% 1068 1140 62% 30 100% 40% 45 150% 60% 60% 60 200% 80% 930 53% 75 250% 100% 1143 62% 1816 103% 30 100% 31% 10 1082 59% 1313 74% 45 150% 46% 11 1485 81% 690 39% 60 200% 61% 12 1467 80% 597 34% 75 250% 77% 13 1053 57% 1815 103% 30 100% 25% 14 1000 55% 1313 74% 45 150% 37% 15 964 53% 1068 60% 60 200% 50% 16 1418 77% 34% 75 250% 62% 596 75 98 121 144% 188% 233% a) Trạng thái (A): Kết lực dọc dây văng nhịp trình bày nhóm nghiên cứu thể biểu đồ 4-69 4-70 sau: Chiều cao trụ tháp h2(m) Lực kéo (kN) 30 1000 800 600 400 200 -200 45 60 Nhóm Nhóm 75 Nhóm Nhóm Biểu đồ 4-69: Lực kéo dây số 32 - trạng thái A -161- Nhóm Nhóm Lực kéo (kN) 1900 1700 Nhóm Nhóm 1500 1300 1100 900 30 45 60 75 Chiều cao trụ tháp h2(m) Biểu đồ 4-70: Lực kéo dây số 33 - trạng thái A Phân tích kết bảng biểu đồ cho thấy giá trị lực kéo dây văng nhịp (dây số 32, 33) thay đổi sau so sánh với trường hợp 1: • Nhóm 1: biến thiên lực kéo dây có dạng hình sin, tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=58÷115% giá trị lực kéo dây số 32 tăng từ 0% đến 100%, giá trị dây số 33 giảm từ 100% đến 79%, đặc biệt h2/h1=87÷115% giá trị tăng nhanh dây 32 giảm mạnh dây 33 Tiếp tục tăng h2/h1= 115÷144% giá trị lực kéo hai dây giảm 2% • Nhóm 2: biến thiên lực kéo giống nhóm 1, tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 40÷80% giá trị lực kéo dây số 32 tăng từ 3% đến 96%, giá trị dây số 33 giảm từ 99% đến 64%, đặc biệt h2/h1=60÷80% giá trị tăng nhanh dây 32 giảm mạnh dây 33 Tiếp tục tăng h2/h1= 80÷100% giá trị lực kéo hai dây giảm nhẹ • Nhóm 3: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=31÷46% lực kéo giảm từ 136% đến 109% dây số 32 giảm 3% dây số 33, khi, tiếp tục tăng h2/h1= 46÷61% lực kéo giảm mạnh giá trị dây số 32 tăng 22% dây số 33, tiếp tục tăng h2/h1=61ữ77% giỏ tr lc ct khụng i ã Nhúm 4: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=25÷62% lực kéo giảm nhẹ, tiếp tục tăng h2/h1=50÷62% giá trị giảm từ 94% đến 0% dây số 32 tăng từ 53% đến 77% dây số 33 -162- b) Trạng thái (B): Kết nhóm nghiên cứu trình bày biểu đồ 4- Lực kéo (kN) 71 4-72 sau: Nhóm Nhóm 2,100 1,900 1,700 1,500 1,300 1,100 900 700 500 30 45 Nhóm Nhóm 60 75 Chiều cao trụ tháp h2(m) Lực kéo (kN) Biểu đồ 4-71: Lực kéo dây số 32 - trạng thái B 1,900 1,700 1,500 1,300 1,100 900 700 500 Nhóm Nhóm 30 45 Nhóm Nhóm 60 75 Chiều cao trụ tháp h2(m) Biểu đồ 4-72: Lực kéo dây số 33 - trạng thái B Kết bảng biểu đồ cho thấy giá trị lực kéo dây thay đổi sau: • Nhóm 1: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 58÷144% lực kéo dây số 17 tăng 2% lại giảm 47% dây số 42 • Nhóm 2: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1= 40÷100% lực kéo dây số 17 giảm 1% lại giảm 48% dây số 42 -163- • Nhóm 3: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=31÷61% lực kéo dây số 32 giảm 23% giảm 64% dây số 33, đặc biệt giá trị giảm mạnh h2/h1= 46÷61% , tiếp tục tăng h2/h1= 61÷77% giá trị lực kéo tăng 1% dây số 32 giảm 5% dây số 33 • Nhóm 4: tăng tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=25÷62% lực kéo dây giảm c) Xét điểm cực trị đồ thị điểm có giá trị lực kéo nhỏ so với trường hợp 1: • Đối với dây văng số 32 có trường hợp 11 16 - Đối với trường hợp 11 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=61%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 100% giá trị lực kéo dây giảm 62% - Đối với trường hợp 16 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=62%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 133%, h2 tăng 150% giá trị lực dọc giảm 67% Vậy dây số 32 chọn chiều cao trụ tháp trường hợp 11 hợp lý • Đối với dây văng số 33 có trường hợp 11 12 - Đối với trường hợp 11 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=61%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 100% giá trị lực kéo dây giảm 61% - Đối với trường hợp 12 tỷ lệ bất đối xứng h2/h1=77%, chiều cao trụ tháp h1 tăng 88%, h2 tăng 150%, giá trị lực dọc giảm 66% Vậy dây số 33 chọn chiều cao trụ tháp trường hợp 11-12 hợp lý -164- CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 TÓM TẮT Nhiệm vụ luận văn nghiên cứu tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu treo dây văng Xuất phát từ nhiệm vụ trên, luận văn tiến hành xây dựng mơ hình có chiều cao trụ tháp bất đối xứng thay đổi chiều cao trụ tháp để tìm mơ hình có tỷ lệ chiều cao thích hợp mặt nội lực kết cấu Công cụ chủ yếu phục vụ cho mục tiêu luận văn chương trình Midas/Civil phiên 7.01 5.2 KẾT LUẬN Kết phân tích trường hợp nghiên cứu cho thấy tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp ảnh hưởng đến phân bố nội lực hạng mục kết cấu cầu treo dây văng sau: a) Nội lực dầm chủ: Khi thay đổi tỷ lệ bất đối xứng từ nhỏ đến lớn giá trị nội lực thay đổi biến thiên có dạng hình sin, giá trị cực tiểu nội lực thay đổi giảm dần tỷ số bất đối xứng chiều cao trụ tháp h2/h1=61÷77%, hay tỷ số chiều cao trụ tháp chiều dai nhịp biên tương ứng h1/L1≈ h2/L2 = 62 ≈75%, giá trị nội lực nhỏ b) Nội lực trụ tháp: Sự biến thiên với mômen lực cắt trụ tháp giống biến thiên nội lực dầm chủ, đặc biệt lực dọc trụ tháp tăng chiều cao trụ tháp tăng c) Lực kéo dây văng: Nhìn luật biến thiên nội lực dây văng tương tự biến thiên nội lực dầm chủ 5.3 KIẾN NGHỊ Từ số liệu luận văn sử dụng tạo mơ hình, kết nhận phân tích trên, nhận thấy tỷ lệ bất đối xứng chiều cao trụ tháp h2/h1=61÷77%, hay tỷ số chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp biên trụ tháp trụ tháp gần -165- (h1/L1≈ h2/L2 = 62 ≈75%) hợp lý khả chịu lực giai đoạn hoàn thiện Mặt khác để tránh trường hợp mặt cắt bất lợi nhịp dầm chủ dịch chuyển phía trụ tháp có nhịp biên lớn giai đoạn khai thác, ta dùng trụ neo nhịp biên lớn rút ngắn chiều dài nhịp biên lớn chiều dài nhịp khơng thay đổi Tuy nhiên, thời gian có hạn nên chưa nghiên cứu 5.4 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP Ngoài kết nghiên cứu trên, tồn vấn đề sau cần nghiên cứu tiếp: • Xét phân bố nội lực đặc trưng hình học tiết diện đặc trưng vật liệu thay đổi • Xét phân bố nội lực có hoạt tải -166- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gs, Ts Lê Đình Tâm, Cầu Dây Văng, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội 2001 [2] Chu Quốc Thắng, Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 1987 [3] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghĩa, Mơ Hình Hóa Và Phân Tích Kết Cấu Cầu với Midas/Civil, Tập 1+2, Nhà Xuất Bản Xây Dựng [4] Cách tính hệ treo theo sơ đồ biến dạng – Lều Thọ Trình, NXB Khoa học kỹ thuật, 1985 [5] Tiêu Chuẩn Thiết Kế Cầu ASSHTO 272-05 [6] Cable stayed bridges – Experiences and Practice, W Kanok-Nukulchai, 1987 [7] Cable stayed bridges – Theory and Design, M.S Troitsky, DSc [8] Cable stayed bridges, René Walther, Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moia, 1985 [9] User guide, Midas, Final and Construction Stage Analysis for Cable-Staye Bridge, 2006 -X—W - TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT - Họ tên: Nguyễn Hữu Hùng - Phái: Nam - Sinh ngày : 08/11/1974 - Nơi sinh : Tỉnh Quảng Nam II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC - Chi nhánh: 15A Hoàng Hoa Thám Phường 6, Quận Bình Thạnh, Tp.HCM Điện thoại: 0909245352 - Cơ quan : Tổng Công Ty Tư Vấn Thiết Kế Giao Thông Vận Tải (TEDI) 278 Tôn Đức Thắng, Quận Đống Đa, Hà Nội Điện thoại: (04) 8514431 III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 1999 – 2004 : Sinh viên trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Tốt nghiệp đại học : năm 2004 Hệ: Chính quy Trường : Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh Chuyên ngành : Xây dựng Cầu Đường Năm 2005 : Trúng tuyển cao học Niên Khóa 2005-2007 Mã số học viên : 04005664 IV QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - Từ đầu năm 2004 – đến tháng 01 năm 2006 : công tác Chi nhánh Tổng Công ty Tư Vấn Thiết Kế GTVT (TEDI) - Tham gia thiết kế cơng trình sau : Dự án tuyến N2 : (TKKT) + Cầu Bùi Mơí + Cầu Địn Dơng + Cầu Địn Dơng + Cầu 350 Dự án Đường Cao tốc TP Hồ Chí Minh – Trung Lương: (TKKT) + Cầu Ván + Sàn giảm tải, cống chui dân sinh Dự án Cầu yếu vốn vay JBIC: (TKKT) + Cầu Bằng Lăng, cầu Cái Sâu, cầu Thuận Thới, cầu Kênh Lãi Dự án cầu Thủ Thiêm: (TKKT) + Tường chắn sàn giảm tải đường đầu cầu phía Quận Dự án đường nối từ Vành đai phía Đơng đến Ngã Tư Bình Thái: (TKCS) + Chủ nhiệm hạng mục phần cầu Đường Xuồng cầu Vượt Dự án đường nối cầu Thủ Thiêm – Đại lộ Đông Tay: (TKCS) + Cầu Cá Trê Dự án Cầu vượt nút giao Ngãi Giao – Bà Rịa Vũng Tàu: (TKKT) + Phần cầu vượt Dự án cầu đường Nhơn Trạch – Quận TP Hồ Chí Minh (TKCS): + Phần đường phía Nhơn Trạch Dự án cầu Quận sang Quận 7: (TKCS) + Cầu vượt sông - Từ tháng 04 năm 2006 đến nay: theo phân công Của quan, tham gia Dự án Đại lộ Đông Tây + Thực hiện: Thiết kế chỉnh sữa gối thầu số (phía Thủ Thiêm) ... Cơ Bản Của Cầu Treo Dây Văng Chương 3: Giới Thiệu Các Lý Thuyết Tính Tốn Cầu Dây Văng Chương 4: Nghiên Cứu Tính Bất Đối Xứng Của Chiều Cao Trụ Tháp Đến Phân Bố Nội Lực Trong Cầu Treo Dây Văng Chương... Điểm Cơ Bản Của Cầu Treo Dây Văng Chương 3: Giới thiệu lý thuyết tính tốn cầu dây văng Chương 4: Nghiên Cứu Tính Bất Đối Xứng Của Chiều Trụ Tháp Đến Phân Bố Nội Lực Trong Cầu Treo Dây Văng Chương... bất đối xứng chiều cao tháp cầu đến phân bố nội lực cầu treo dây văng Thơng qua việc tổng hợp phân tích kết nghiên cứu làm sáng tỏ mối liên quan trụ tháp nội lực cầu treo dây văng với sơ đồ bố