Nghiên cứu ảnh hưởng độ nghiêng của trụ tháp đến phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây văng hai nhịp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ ĐỨC QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG HAI NHỊP CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ NGÀNH : 15 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học : TS ĐẶNG ĐĂNG TÙNG Cán Bộ Chấm Nhận Xét : PGS.TS LÊ VĂN NAM Cán Bộ Chấm Nhận Xét : TS VŨ XUÂN HÒA Luận văn Thạc Sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 13 tháng 01 năm 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : VŨ ĐỨC QUANG Phái: Nam Ngày tháng năm sinh : 15/06/1977 Nơi sinh : HƯNG YÊN Chuyên ngành : Xây đựng Cầu hầm Mã số ngành : 2.15.10 Khóa: 2005 Mã số học viên : 04005670 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG HAI NHỊP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu ảnh hưởng độ nghiêng tháp cầu đến phân bố nội lực biến dạng phận kết cấu cầu Thơng qua việc tổng hợp phân tích kết nghiên cứu kiến nghị độ nghiêng tháp cầu treo dây văng để vừa đảm bảo yêu cầu mỹ quan mà không phát sinh nội lực biến dạng bất lợi Nội dụng luận án: Mở đầu Chương 1: Tổng quan cầu treo dây văng Chương 2: Sơ đồ hình thái cấu tạo phận cầu dây văng Chương 3: Giới thiệu lý thuyết tính tốn cầu dây văng Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng cầu dây văng hai nhịp Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục tính tốn III/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV/ NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHÙNG MẠNH TIẾN VI/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS ĐẶNG ĐĂNG TÙNG CÁN BÔ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung Luận án Cao học thông qua Hội đồng Chuyên ngành Tp HCM, ngày 13 tháng 01 năm 2009 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Học viên thực luận văn xin chân thành tỏ lòng biết ơn đối với: Khoa Đào Tạo Sau Đại Học – Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Thầy Cô Bộ Môn Cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Thầy Cô giảng dạy chương trình cao học chuyên ngành Xây dựng Cầu hầm - Khoa Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Thầy TS Phùng Mạnh Tiến thầy TS Đặng Đăng Tùng tận tình hướng dẫn tơi thực luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU DÂY VĂNG HAI NHỊP Sự cần thiết tính thực tiễn đề tài Ta biết phân bố nội lực cầu dây văng phụ thuộc vào độ cứng phần tử tham gia chịu lực hệ độ cứng dây văng, độ cứng tháp cầu, độ cứng dầm chủ … Khi tìm hiểu số cầu dây văng hai nhịp xây dựng giới Việt Nam tác giả nhận thấy số cơng trình có dáng kiết trúc độc đáo, số cơng trình gây ấn tượng mạnh khách tham quan biểu tượng vùng nơi cầu xây dựng Ví dụ cầu Bratislava (Slovakia), cầu Rotterdam (Hà Lan), cầu Batman (Australia), Cầu Gilly (Gilly-sur-Isère, Savoie (73), Rhơne-Alpes, France)…, điều đặc biệt cơng trình cầu trụ tháp thiết kế nghiêng với góc nhỏ 900 so với trục dọc cầu Qua tìm hiểu cấu tạo cầu treo dây văng có trụ tháp nghiêng, tác giả đặt câu hỏi: Với chiều dài nhịp chiều cao trụ tháp không đổi ta thay đổi góc nghiêng trụ tháp nội lực biến dạng kết cấu cầu dây văng hai nhịp thay đổi nào? Để làm sáng tỏ vấn đề nêu trên, ta thấy cần thiết phải nghiên cứu: ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây văng Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Qua phân tích trên, mục tiêu đề tài tập trung “nghiên cứu ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây văng hai nhịp” Do thời gian khả hạn chế, đề tài giới hạn nghiên cứu phạm vi sau: sơ đồ hai nhịp, cáp bố trí rẻ quạt, hai mặt phẳng dây, trụ hình thang Phương pháp nghiên cứu Để đạt mục tiêu trên, luận văn tập trung tính tốn với số CDV cụ thể có đặc điểm: CDV hai nhịp, hai mặt phẳng dây, sơ đồ dây hình rẽ quạt, trụ hình thang, với góc nghiêng trụ tháp khác nhau, thơng qua việc sử dụng phần mềm MIDAS/CIVIL Kết đạt Qua trình nghiên cứu, luận văn rút quy luật ảnh hưởng góc nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng CDV hai mặt phẳng dây, từ đưa góc nghiêng trụ tháp hợp lý Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương phần phụ lục kết qủa tính tốn sau: Chương mở đầu Chương 1: Tổng quan cầu treo dây văng Chương 2: Sơ đồ hình thái cấu tạo phận cầu dây văng Chương 3: Giới thiệu lý thuyết tính tốn cầu dây văng Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng cầu dây văng hai nhịp Kết luận kiến nghị \ -  - MỤC LỤC MỞ ĐẦU: I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VĂNG I.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU DÂY VĂNG .3 I.1.1 Lịch sử phát triển cầu dây giới .3 I.1.2 Sự phát triển cầu dây Việt Nam .9 I.2 NỘI DUNG MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ CVD Ở VIỆT NAM 13 I.2.1 Nội dung đề tài “Phân tích điều chỉnh nội lực cầu dây văng” 13 I.2.2 Nội dung đề tài “Phân tích tĩnh động cầu dây văng” 13 I.2.3 Nội dung đề tài “Một số cầu dây văng cho giao thông nông thôn” 14 I.2.4 Nội dung đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng dầm đến phân bố nội lực cầu dây văng hai mặt phẳng dây” .14 I.2.5 Nội dung đề tài “ Nghiên cứu tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu treo dây văng” 14 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU TREO DÂY VĂNG 16 II.1 SƠ ĐỒ HÌNH THÁI CẦU DÂY VĂNG 16 2.1.1 Sơ đồ phân bố dây 17 2.1.2 Các dạng tháp cầu 22 2.1.2.1 Tháp cầu dạng chữ H 23 2.1.2.2 Tháp cầu dạng chữ A chữ Y 23 2.1.2.3 Tháp cầu dạng hình thang 24 2.1.2.4 Dạng tháp cầu nghiêng so với trục dọc cầu 25 II.2 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CẦU DÂY VĂNG .30 2.2.1 Cáp dùng cho dây văng 30 2.2.2 Dầm chủ 32 II.3 LỰA CHỌN CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU DÂY VĂNG 37 2.3.1 Căn chọn sơ đồ kết cấu nhịp .37 2.3.2 Căn chọn chiều dài khoang dầm 39 2.3.3 Căn chọn tháp cầu 40 2.3.3.1 Căn chọn chiều cao tháp 40 2.3.3.2 Liên kết tháp cầu 40 2.3.3.3 Căn chọn tiết diện tháp 41 2.3.4 Căn chọn tiết diện dây văng 42 2.3.5 Chọn tiết diện chiều cao dầm 44 2.3.5.1 Chọn tiết diện dầm 44 2.3.5.2 Chọn chiều cao dầm 45 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CẦU TREO DÂY VĂNG 46 III.1 THEO LÝ THUYẾT CỦA CƠ HỌC KẾT CẤU .46 III.1.1 Phương pháp lực 46 III.1.2 Phương pháp chuyển vị 48 III.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 49 III.3 PHẦN MỀM SỬ DỤNG 50 III.3.1 Tổng quan phần mềm MIDAS/ Civil 51 III.3.2 Mơ hình hố phân tích kết cấu cầu dây văng Midas/Civil 56 III.3.2.1 Mơ hình hóa phân tích nghịch 56 III.3.2.2 Mô hình hóa phân tích thuận 57 III.3.2.3 Xây dựng mơ hình kết cấu cầu dây văng 57 III.3.3 Một số công trình cầu thiết kế, tính tốn với MIDAS/Civil 58 III.3.3.1 Cầu SooTong 58 III.3.3.2 Cầu Stonecutter 59 III.3.3.3 Cầu Cầu Incheon .59 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG HAI NHỊP 60 IV.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 60 IV.1.1 Đối tượng nghiên cứu chung 60 IV.1.2 Các sơ đồ cầu thay đổi góc nghiêng trụ tháp 61 IV.1.2.1 Phương án kết cấu 61 IV.1.2.2 Sơ đồ I .62 IV.1.2.3 Sơ đồ II 64 IV.1.2.4 Sơ đồ III 65 IV.1.3 Thông số vật liệu đặc trưng hình học phận kết cấu 67 IV.1.4 Tải trọng thiết kế 68 IV.2 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN .69 IV.2.1 Nhập số liệu đầu vào .68 99 TỔNG HỢP: Khi dùng giá trị lực cắt lớn trụ tháp trường hợp thụ tháp thẳng đứng làm chuẩn, ta có bảng tổng hợp số liệu sau: Bảng 4.16 Tổng hợp số liệu Sz,max (α) / Sz,max(900) trụ tháp α0 thay đổi Góc nghiêng (α): 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Sz,max (α) / Sz,max(900) -SĐ I 4.44 1.74 1.00 2.68 5.14 Sz,max (α) / Sz,max(900) -SĐ II 2.65 0.91 1.00 1.65 4.60 Sz,max (α) / Sz,max(900) -SĐ III 2.03 1.40 1.00 1.77 2.97 Sz,max (α) / Sz,max(900) trung bình 3.04 1.35 1.00 2.04 4.24 MỐI QUAN HỆ: α - Sz,m ax (α) / Sz,m ax(900) TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (SƠ ĐỒ I, NHỊP: 55m + 100m =155m ) (SƠ ĐỒ II, NHỊP: 75m + 140m =215m ) (SƠ ĐỒ III, NHỊP: 115m + 200m =315m ) 6,0 Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ I Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(90 0) 5,0 Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ II 4,0 Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ III 3,0 Poly (Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ I) 2,0 Poly (Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ II) 1,0 Poly (Tỷ lệ Sz,max (α) / Sz,max(900) ứng với SƠ ĐỒ III) 0,0 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.27 Quan hệ α0 – Sz,max (α) / Sz,max(900) trụ tháp 100 Nhận xét: Trên bảng tổng hợp số liệu biểu đồ ta nhận thấy tỷ số Az,max (α) / Az,max(900) trụ tháp thay đổi gần theo hàm bậc góc nghiêng trụ tháp α Tỷ số Az,max (α) / Az,max(900) tăng nhanh α > 900 ( trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn) Khi α = 1200 giá trị lực cắt lớn tăng từ 2.97 đến 5.14 (trung bình 4.24) lần so với giá trị lực cắt Az,max trụ tháp trụ tháp thẳng đứng, với α = 600 ( trụ tháp nghiêng lớn phía nhịp nhỏ) tỷ số 3.04 lần Như nói trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn, giá trị lực cắt Az,max trụ tháp bất lợi 4.3.3.2 Ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến biến dạng trụ tháp Ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến biến dạng Dx,max(mm) trụ tháp Bảng 4.17 Tổng hợp chuyển vị Dx(mm) lớn trụ tháp α0 thay đổi Góc nghiêng (α): 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Dx,max (mm)- SĐ I 81.92 47.93 105.98 180.75 315.44 Dx,max (mm)- SĐ II 191.53 172.79 220.35 314.65 454.89 Dx,max (mm)- SĐ III 503.12 482.39 496.20 574.67 943.57 QUAN HỆ: α - Dx,max TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (mm ) (SƠ ĐỒ I, NHỊP: 55m + 100m =155m ) Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) 350 (mm) Dx,max = 0.1124α2 - 16.234α + 646.38 300 (mm) 120(độ); 315,440 (mm) 250 (mm) 105(độ); 180,747 (mm) 200 (mm) 150 (mm) 100 (mm) 50 (mm) 90(độ); 105,984 (mm) 60(độ); 81,919 (mm) (mm) 60(độ) 75(độ); 47,931 (mm) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.28 Quan hệ (α0 – Dx,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ I) 101 Nhận xét: Trong SĐ I α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: Dx,max = 0.1124α - 16.234α + 646.38 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị Dx,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng lân cận 750 QUAN HỆ: α - Dx,max TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (mm) (SƠ ĐỒ II, NHỊP: 75m + 140m =215m) Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) 500 (mm) 120(độ); 454,892 (mm) 450 (mm) Dx,max = 0.1158α - 16.383α + 755.41 400 (mm) 350 (mm) 105(độ); 314,654 (mm) 300 (mm) 250 (mm) 200 (mm) 90(độ); 220,351 (mm) 60(độ); 191,534 (mm) 75(độ); 172,793 (mm) 150 (mm) 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.29 Quan hệ (α0 – Dx,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ II) Nhận xét: Trong SĐ II α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: 102 Dx,max = 0.1158α2 - 16.383α + 755.41 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị Dx,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng lân cận 750 QUAN HỆ: α - Dx,max TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (mm) (SƠ ĐỒ III, NHỊP: 155m + 200m =355m) Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) 1000 (mm) 120(độ); 943,573 (mm) 900 (mm) Dx,max = 0.2679α - 41.736α + 2065.6 800 (mm) 700 (mm) 600 (mm) 105(độ); 574,668 (mm) 60(độ); 503,115 (mm) 500 (mm) 90(độ); 496,199 (mm) 75(độ); 482,389 (mm) 400 (mm) 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.30 Quan hệ (α0 – Dx,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ III) Nhận xét: Trong SĐ III α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục x (Dx,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: Dx,max = 0.2679α - 41.736α + 2065.6 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị Dx,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng lân cận 750 103 TỔNG HỢP: Khi lấy giá trị chuyển vị lớn theo trục x trụ tháp thụ tháp thẳng đứng làm chuẩn, ta có bảng tổng hợp số liệu sau: Bảng 4.18 Tổng hợp số liệu Dx,max (α) / Dx,max (900 ) trụ tháp α0 thay đổi Góc nghiêng (α): 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SĐ I 0.77 0.45 1.00 1.71 2.98 Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SĐ II 0.87 0.78 1.00 1.43 2.06 Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SĐ III 1.01 0.97 1.00 1.16 1.90 Dx,max (α) / Dx,max (900 ) trung bình 0,89 0,74 1,00 1,43 2,31 QUAN HỆ: α - Dx,m ax (α) / Dx,m ax (900 ) TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (SƠ ĐỒ I, NHỊP: 55m + 100m =155m ) (SƠ ĐỒ II, NHỊP: 75m + 140m =215m ) (SƠ ĐỒ III, NHỊP: 115m + 200m =315m ) Tỷ lệ Dx,max (α) / Dx,max (900 ) 3,0 Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ I 2,5 Tỷ lệ Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SƠ ĐỒ II 2,0 Tỷ lệ Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SƠ ĐỒ III 1,5 Poly (Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ I) 1,0 Poly (Tỷ lệ Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SƠ ĐỒ II) 0,5 Poly (Tỷ lệ Dx,max (α) / Dx,max (900 ) SƠ ĐỒ III) 0,0 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.31 Quan hệ α0 – Dx,max (α) / Dx,max (900 ) trụ tháp 104 Nhận xét: Trên bảng tổng hợp số liệu biểu đồ ta nhận thấy tỷ số Dx,max (α) / Dx,max (900 ) trụ tháp thay đổi gần theo hàm dạng bậc góc nghiêng trụ tháp α Tỷ số Dx,max (α) / Dx,max (900 ) tăng α > 900 ( trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn) Khi α = 1200 giá trị chuyển vị theo trục x lớn tăng từ 1.90 đến 2.98 (trung bình 2.31) lần so với giá trị Dx,max (900 ) trụ tháp trụ tháp thẳng đứng, với α < 900 ( trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ) tỷ số có xu hướng giảm nhỏ 1.0 ( 0.74 đến 0.89) Như nói trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn, chuyển vị trụ tháp theo trục x bất lợi, ngược lại trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ chuyển vị trụ tháp theo trục x giảm so với trụ thẳng đứng Ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến biến dạng Dz,max(mm) trụ tháp Bảng 4.19 Tổng hợp chuyển vị Dz(mm) lớn trụ tháp α0 thay đổi Góc nghiêng (α): 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Dz,max (mm)- SĐ I 51,91 9,46 2,95 51,54 186,81 Dz,max (mm)- SĐ II 65,36 41,88 3,69 87,90 268,16 Dz,max (mm)- SĐ III 222,93 121,06 10,66 232,40 554,32 Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) QUAN HỆ: α - Dz,m ax TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (m m ) (SƠ ĐỒ I, NHỊP: 55m + 100m =155m ) 200 (mm) Dz,max = 0.1303α2 - 21.381α + 870.45 120(độ); 186,809 (mm) 150 (mm) 100 (mm) 50 (mm) 60(độ); 51,914 (mm) (mm) -50 (mm) 60(độ) 105(độ); 51,538 (mm) 90(độ); 2,954 (mm) 75(độ); 9,455 (mm) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.32 Quan hệ (α0 – Dz,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ I) 105 Nhận xét: Trong SĐ I α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: Dz,max = 0.1303α - 21.381α + 870.45 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị Dz,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng từ 750 đến 900 QUAN HỆ: α - Dz,max TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (mm) (SƠ ĐỒ II, NHỊP: 75m + 140m =215m) Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) 300 (mm) 120(độ); 268,156 (mm) 250 (mm) Dz,max = 0.1682α2 - 27.268α + 1109.3 200 (mm) 150 (mm) 100 (mm) 105(độ); 87,902 (mm) 60(độ); 65,359 (mm) 50 (mm) 75(độ); 41,875 (mm) 90(độ); 3,691 (mm) (mm) -50 (mm) 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.33 Quan hệ (α0 – Dz,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ II) Nhận xét: Trong SĐ II α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: Dz,max = 0.1682α2 - 27.268α + 1109.3 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị 106 Dz,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng từ 750 đến 900 QUAN HỆ: α - Dz,max TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (mm) (SƠ ĐỒ III, NHỊP: 155m + 200m =355m) Giá trị chuyển vị lớn trụ tháp (mm) 600 (mm) 120(độ); 554,320 (mm) 500 (mm) Dz,max = 0.3745α2 - 62.252α + 2628.8 400 (mm) 300 (mm) 200 (mm) 105(độ); 232,403 (mm) 60(độ); 222,934 (mm) 100 (mm) 75(độ); 121,063 (mm) (mm) 60(độ) 75(độ) 90(độ); 10,661 (mm) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.34 Quan hệ (α0 – Dz,max) trụ tháp (SƠ ĐỒ III) Nhận xét: Trong SĐ III α thay đổi, chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi theo Khi trụ tháp nghiêng hai phía (600 đến 1200 ) chuyển vị lớn theo trục z (Dz,max) trụ tháp thay đổi phụ thuộc α theo hàm số gần với dạng bậc 2: Dz,max = 0.3745α2 - 62.252α + 2628.8 Khi trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn giá trị Dz,max trụ tháp có xu hướng tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ Dx,max trụ tháp đạt gía trị nhỏ α nằm khoảng từ 750 đến 900 107 TỔNG HỢP: Bảng 4.20 Tổng hợp chuyển vị Dz,max (α) / Dz,max (900 ) trụ tháp α0 thay đổi Góc nghiêng (α): 60(độ) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Dz,max (α) / Dz,max (900 ) -SĐ I 17.57 3.20 1.00 17.45 63.24 Dz,max (α) / Dz,max (900 ) -SĐ II 17.71 11.35 1.00 23.82 72.65 Dz,max (α) / Dz,max (900 ) -SĐ III 20.91 11.36 1.00 21.80 52.00 Dz,max (α) / Dz,max (900 ) trung bình 18.73 8.63 1.00 21.02 62.63 QUAN HỆ: α - Dz,max (α) / Dz,max (900 ) TRONG TRỤ THÁP SAU KHI ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC (SƠ ĐỒ I, NHỊP: 55m + 100m =155m) (SƠ ĐỒ II, NHỊP: 75m + 140m =215m) (SƠ ĐỒ III, NHỊP: 115m + 200m =315m) 80,0 Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ I Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) 70,0 Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ II 60,0 50,0 Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ III 40,0 Poly (Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ I) 30,0 20,0 Poly (Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ II) 10,0 0,0 -10,0 60(độ) Poly (Tỷ lệ Dz,max (α) / Dz,max (900 ) SƠ ĐỒ III) 75(độ) 90(độ) 105(độ) 120(độ) Góc nghiêng trụ tháp so với trục dọc cầu (độ) Biểu đồ 4.35 Quan hệ α0 – Dz,max (α) / Dz,max (900 ) trụ tháp 108 Nhận xét: Trên bảng tổng hợp số liệu biểu đồ ta nhận thấy tỷ số Dz,max (α) / Dz,max (900 ) trụ tháp thay đổi theo hàm gần với dạng bậc góc nghiêng trụ tháp α Tỷ số Dz,max (α) / Dz,max (900 ) tăng nhanh trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn Khi α = 1200 giá trị chuyển vị theo trục z lớn tăng từ 52.0 đến 72.65 (trung bình 62.63) lần so với giá trị Dx,max (900 ) trụ tháp trụ tháp thẳng đứng, với α = 600 ( trụ tháp nghiêng phía nhịp nhỏ) tỷ số 18.73 Như nói trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn, chuyển vị trụ tháp theo trục z bất lợi 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu cầu dây văng hai nhịp, hai mặt phẳng dây, sơ đồ dây hình rẻ quạt với sơ đồ bố trí nhịp: Sơ đồ I: L = 55 m + 100 = 155 m; sơ đồ II: L = 75 m + 140 m = 215 m; sơ đồ III:L = 115 m + 200 m = 315 m Với sơ đồ cầu ta lập mơ hình với góc nghiêng trụ tháp thay đổi từ 600 đến 1200, với bước thay đổi 150( tổng cộng 15 mô hình phân tích), tiến hành phân tích tính tốn nội lực biến dạng phận kết cấu cầu phần mềm Midas/Civil Kết phân tích, tổng hợp cho thấy số kết luận sau: 1) Góc nghiêng trụ tháp nằm khoảng 700 đến 1000 có lợi nội lực kết cấu như: tháp, cáp, dầm chủ 2) Khi góc nghiêng trụ tháp >1000 ( trường hợp trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn) gây bất lợi cho nội lực cáp 3) Khi góc nghiêng trụ tháp >1000 ( trường hợp trụ tháp nghiêng phía nhịp lớn) biến dạng tháp tăng đột biến so với trụ tháp thẳng đứng tăng lớn trụ tháp nghiêng phía nhịp ngắn 4) Mối quan hệ thành phần nội lực biến dạng tháp với góc nghiêng trụ tháp tuân theo gần hàm dạng bậc 110 B KIẾN NGHỊ Trong tính tốn sơ với sơ đồ tính phạm vi nghiên cứu sử dụng hàm quan hệ gần thông số nội lực, biến dạng cầu với góc nghiêng trụ tháp Cần nghiên cứu tính tốn thêm ổn định, dao độ cầu treo dây văng hai nhịp có trụ tháp nghiêng Cần nghiên cứu tính tốn tác động hoạt tải cầu treo dây văng nhịp có trụ tháp nghiêng Cần nghiên cứu ứng dụng cầu treo dây văng hai nhịp với trụ tháp nghiêng xây dựng hệ thống giao thông thành phố nhằm giải tốn “mỹ học cầu” giao thơng thị \ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu Chuẩn Thiết Kế Cầu 22 TCN 272-05 - Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải - 2005 [2] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa - Cầu dây văng - NXB Khoa học Kỹ Thuật - 2000 [3] Lê Đình Tâm, Hồng Hà - Tính tốn cầu treo dây văng chịu tác dụng tĩnh động, chuyên đề NCS (cấp tiến sỹ) - Trường Đại học GTVT - Hà Nội– 1999 [4] Lều Thọ Trình - Cách tính hệ treo theo sơ đồ biến dạng - NXB Khoa học Kỹ Thuật - 1985 [5] Cơ học kết cấu - Tập II - NXB ĐH THCN - Hà Nội - 1986 [6] Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ xây dựng cầu Mỹ Thuận - Hà Nội - 2001 [7] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghĩa – Mơ Hình Hố Và Phân Tích Kết Cấu Cầu Với MIDAS/CIVIL - Tập 1&2 - Nhà Xuất Bản Xây Dựng - 2005 [8] Ks Vũ Hồng Nghiệp, “Phân tích tính toán điều chỉnh nội lực cầu dây văng”, Luận văn thạc sĩ, thành phố Hồ Chí Minh, 2005 [9] Ks Trần Phương Hùng, “Phân tích tĩnh động cầu dây văng”, Luận văn thạc sĩ, thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [10] Ks Huỳnh Ngọc Tâm, “Một số cầu dây văng cho giao thông nông thôn”, Luận văn thạc sĩ, thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [11] Ks Lê Thị Hạnh , Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng dầm đến phân bố nội lực cầu dây văng hai mặt phẳng dây”, Luận văn thạc sĩ, thành phố Hồ Chí Minh, 12/2007 [12] Ks Nguyễn Hữu Hùng, “Nghiên cứu tính bất đối xứng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực cầu treo dây văng”, Luận văn thạc sĩ, thành phố Hồ Chí Minh, 11/2007 [13] VSL Stay Cables for Cable stayed bridges – H U Aeberhard, Civil Engineer ETH, F Fischlrr Civil Engineer ETH, K Luthr Mechanical Engineer HTL, W Scholar Civil Engineer ETH [14] Cable stayed bridges - Theory and Design, M.S Troitsky, DSc [15] Cable stayed bridges - René Walther, Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moia – 1985 [16] Bridge Engineering Handbook, Ed Wai-Fah Chen and Lian Duan Boca Raton: CRC Press, 2000 [17] Structural Steel Designer’s Handbook, RogerL.Brockenbrough and FrederickS.Merritt, Mcgraw-Hill,Inc, 1999 [18] Cable stayed bridges – Experiences & Practice, W.Kanok-NukulchaiAsian Institute of Technology, Bangkok, Thailand, November 18-20, 1987 Đề Cương Luận văn thạc só TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT - Họ tên: Vũ Đức Quang - Phái: Nam - Sinh ngày : 15/06/1977 - Nơi sinh : Hưng Yên II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC - Nhà riêng : 318B Chung cư Khu công nghiệp Tân Bình, Phường Tây Thạnh, Quận Tân Phú, Tp.HCM Điện thoại: CĐ: 082.679.179; DĐ: 0989.611.605 - Cơ quan : Khoa Cơng trình – Trường Cao đẳng GTVT 189 Kinh Dương Vương, Phường 12, Quận 6, Tp.HCM Điện thoại: (08) 8750589 III QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 1997 – 2002 : Sinh viên trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội Tốt nghiệp đại học : năm 2002 Hệ: Chính quy Trường : Đại học Giao thơng vận tải Hà Nội Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm Năm 2005 : Trúng tuyển cao học Khóa 2005 Mã số học viên : 04005670 IV Q TRÌNH CƠNG TÁC - Từ đầu năm 2002 đến tháng 09 năm 2003: Công tác Công ty Cầu 14 – Tổng công ty Cơng trình giao thơng - Từ tháng 09 năm 2003 đến nay: Cơng tác Khoa Cơng trình - Trường Cao đẳng GTVT Chuyên ngành : Xây dựng cầu hầm Trang ... TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG HAI NHỊP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu ảnh hưởng độ nghiêng. .. TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ NGHIÊNG CỦA TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG CẦU DÂY VĂNG HAI NHỊP Sự cần thiết tính thực tiễn đề tài Ta biết phân bố nội lực cầu dây văng phụ thuộc vào... lực biến dạng cầu treo dây văng 2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Qua phân tích trên, mục tiêu đề tài tập trung ? ?nghiên cứu ảnh hưởng độ nghiêng trụ tháp đến phân bố nội lực biến dạng cầu treo dây