Phân tích sự mất ổn định dầm hộp thép liên hợp trong quá trình thi công

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ DUY LONG PHÂN TÍCH SỰ MẤT ỔN ĐỊNH DẦM HỘP THÉP LIÊN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH THI CƠNG ANALYSIS STABILITY OF COMPOSITE STEEL BOX GIRDER BRIDGE DURING CONSTRUCTION Chuyên nghành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng Mã số: 60580205 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HỒ DUY LONG MSHV: 1770397 Ngày, tháng, năm sinh: 14/11/1994 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng Mã số : 60580205 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỰ MẤT ỔN ĐỊNH DẦM HỘP THÉP LIÊN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nội dụng thực nhiệm vụ cụ thể luận văn sau : Khảo sát khoảng cách hệ giằng sườn tăng cường đến việc ổn định dầm hộp thép vách đứng chịu tải trọng đứng Sử dụng kết cấu nhịp cầu Chà Là để tiến hành phân tích cách thay đổi khoảng cách hệ giằng sườn tăng cường Tiến hành mơ phân tích phi tuyến phần mềm ABAQUS/CAE để tìm tải trọng phá hoại dầm theo đường cong Arch lengthLoad proportionality factor So sánh với tải trọng q trình thi cơng để khảo sát khoảng cách hệ giằng ảnh hưởng đến việc ổn định dầm, phân tích chi tiết ứng suất, biến dạng phát triển trường hợp bao gồm hình dạng chuyển vị (mất ổn định tổng thể, ứng suất gối, ứng suất hệ giằng, vị trí ổn định cục bộ) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 11 tháng 02 năm 2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 02 tháng 06 năm 2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN CẢNH TUẤN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Tp HCM, ngày………tháng 05 năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TS Nguyễn Cảnh Tuấn PGS.TS Nguyễn Mạnh Tuấn TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) TS Lê Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN Lời em xin cảm ơn Ban lãnh đạo trường ĐH Bách Khoa Thầy giáo, Cô giáo môn Cầu – Đường tạo điều kiện tốt cho em hồn thành Luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Cảnh Tuấn tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Anh Thắng thầy Huỳnh Ngọc Thi dành thời gian chấm phản biện cho luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô hội đồng nhận xét, đánh giá giúp em hoàn thiện luận văn Mặc dù cố gắng trình thực luận văn kinh nghiệm quỹ thời gian hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Em kính mong dẫn thêm nhiều từ quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2020 Học viên Hồ Duy Long LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Hồ Duy Long, xin cam đoan luận văn Thạc sĩ với đề tài “PHÂN TÍCH SỰ MẤT ỔN ĐỊNH DẦM HỘP THÉP LIÊN HỢP TRONG Q TRÌNH THI CƠNG” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, số liệu dùng luận văn hoàn toàn trung thực Các trích dẫn luận văn từ nguồn tài liệu sách, báo mạng, tiêu chuẩn hành ghi chép chi tiết nguồn trích dẫn tên tác giả Nếu có điều gian dối, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2020 Tác giả luận văn Hồ Duy Long Học viên cao học khóa 2017 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN CẢNH TUẤN ……………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ ANH THẮNG ……………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: TS HUỲNH NGỌC THI ……………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 24 tháng 08 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS NGUYỄN MẠNH TUẤN TS LÊ BÁ KHÁNH TS LÊ VĂN PHÚC TS LÊ ANH THẮNG TS HUỲNH NGỌC THI Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Phân tích ổn định dầm hộp thép q trình thi cơng TĨM TẮT Một phần quan trọng thiết kế cầu dầm thép – BTCT liên hợp kiểm toán độ ổn định kết cầu dầm q trình thi cơng Đây phần tính tốn qua trọng dầm dễ bị oằn xoắn ngang hệ giằng hay sườn tăng cường không đảm bảo bề dày cánh dầm yếu tố cần kiểm tra Nghiên cứu tập trung khảo sát khoảng cách hệ giằng sườn tăng cường đến việc ổn định dầm hộp thép vách đứng chịu tải trọng đứng Trong phạm vi đề tài, tác giả khảo sát khoảng cách hệ giằng sườn tăng cường xem biến thay đổi theo tải trọng đứng Các biến số lại độ mảnh bụng, loại hệ giằng, tải trọng ngang…cũng ảnh hưởng đến ổn định dầm Tuy nhiên, để xác đinh biến số khác mối quan hệ chúng không nằm đề tài thời gian giới hạn đề tài luận văn Nghiên cứu sử dụng kết cấu nhịp cầu Chà Là để tiến hành phân tích cách thay đổi khoảng cách hệ giằng sườn tăng cường Tiến hành mơ phân tích phi tuyến phần mềm ABAQUS/CAE để tìm tải trọng phá hoại dầm theo đường cong Arch length-Load proportionality factor Sau so sánh với tải trọng q trình thi cơng để khảo sát khoảng cách hệ giằng ảnh hưởng đến việc ổn định dầm phân tích chi tiết ứng suất, biến dạng phát triển trường hợp bao gồm hình dạng chuyển vị (mất ổn định tổng thể, ứng suất gối, ứng suất hệ giằng, vị trí ổn định cục bộ) Các trường hợp bố trí hệ giằng mơ với ba mơ hình dầm đơn mơ hình dầm đơi So sánh kết quan sát ứng suất-biến dạng dầm ổn định xoắn ngang dầm chịu tải trọng thẳng đứng so sánh với kết tính tốn lý thuyết để đưa kết luận đề xuất Phân tích ổn định dầm hộp thép q trình thi cơng ABSTRACT An important part when designing composite steel girder is to check the stability of the girder bridge during construction This is an important calculation because the beams are easily twisted due to horizontal twisting when the bracing or stiffener are not guaranteed as well as the thickness of the beam plate is the factor to be checked The study focused on surveying the distance of internal bracing and reinforced ribs to the instability of vertical steel box beams with vertical load Within the scope of the topic, the author only surveyed the distance between bracing and reinforcing slopes as a variable changing according to the vertical load The remaining variables such as the slender of web, the type of bracing, the horizontal load also affect the instability of the beam However, to determine other variables and their relationship is not in the topic due to time and limitations on the thesis topic Study using the main span structure of Cha La bridge to analyze by changing the distance between bracing and stiffener Conducting simulation and nonlinear analysis using ABAQUS / CAE software to find destructive load beams Arch length-Load proportionality factor It will then be compared with the load during construction to examine the bracing system affecting the instability of beams as well as detailed analysis of stresses and deformed developments in each case including transfer shape taste (overall instability, knee stress, bracing stress, local instability positions) Cases of bracing are modeled with three single beam models and a double beam model Comparing results and observing stress-deformation of beams when horizontal stability is unstable when beams are subjected to vertical load as well as compared with theoretical calculation results to make conclusions and suggestions Phân tích ổn định dầm hộp thép q trình thi cơng MỤC LỤC TÓM TẮT ABSTRACT .3 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU .10 Giới thiệu 11 1.1 Tổng quan 11 1.1.1 Thống kê cầu bị sập ổn định q trình thi cơng 11 1.1.2 Các kết nghiên cứu ổn định dầm thép 14 1.2 Đề tài nghiên cứu 15 1.2.1 Mục đích nghiên cứu 15 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu 15 1.2.3 Phạm vi nghiên cứu 16 Cơ sở lý thuyết 17 2.1 Lý thuyết biến dạng dẻo kim loại 17 2.1.1 Khái quát trình biến dạng 17 2.1.2 Phân loại phương pháp biến dạng 19 2.1.3 Những vấn đề cần xem xét nghiên cứu trình biến dạng 20 2.2 Quan hệ ứng suất – biến dạng biến dạng dẻo 21 2.3 Tiêu chuẩn chảy dẻo Von-Mises 24 2.4 Tính chất lý thép 25 2.4.1 Tính chất chịu kéo thép 25 2.4.2 Các miền biến dạng .26 2.4.3 Điểm chảy, cường độ chảy cường độ chịu kéo 26 2.4.4 Tính dẻo 27 2.4.5 Tỷ số Poisson 27 2.4.6 Tính chất chịu cắt thép 27 2.4.7 Ứng suất dư 28 2.5 Lý thuyết tính tốn ổn định dầm thép 28 2.5.1 Ổn định tổng thể 28 2.5.2 Ổn định cục 29 Phương pháp nghiên cứu 32 3.1 Cầu Chà Là 32 3.1.1 Kết cấu nhịp 32 3.1.2 Bản mặt cầu 33 3.1.3 Vách gối 33 3.1.4 Hệ giằng 33 Phân tích ổn định dầm hộp thép trình thi cơng 3.1.5 Hệ giằng ngồi 33 3.1.6 Sườn tăng cường đứng 33 3.1.7 Sườn tăng cường dọc 33 3.2 Tải trọng thi công 34 3.2.1 Tải trọng bê tông ướt mặt cầu 34 3.2.2 Tải trọng ván khuôn mặt cầu 34 3.2.3 Tải trọng đổ đầm rung bê tông ướt 34 3.2.4 Tải trọng người thiết bị thi công 34 3.3 Cấu tạo hình học mặt cắt dầm hộp vách đứng 35 3.3.1 Moment chảy moment dẻo .35 3.3.2 Sức kháng ổn định uốn ngang xoắn 36 3.4 Mơ hình phân tích phần tử hữu hạn 37 3.4.1 Mơ hình kết cấu thép 38 3.4.2 Định nghĩa vật liệu 39 3.4.3 Định nghĩa thuộc tính mặt cắt .39 3.4.4 Chia lưới phần tử 40 3.4.5 Thiết lập bước phân tích .40 3.4.6 Điều kiện biên tải trọng 40 3.4.7 Cơng tác phân tích 41 3.4.8 Mơ hình 42 3.4.9 Mơ hình 42 3.4.10 Mơ hình 43 3.4.11 Mơ hình 43 Kết phân tích .46 4.1 Mơ hình 46 4.1.1 Mơ hình tham chiếu 46 4.1.2 Mơ hình phi tuyến 47 4.1.3 Tính tốn tải trọng phá hoại 56 4.1.4 Tổng hợp nhận xét 58 4.2 Mô hình 59 4.2.1 Mơ hình tham chiếu 59 4.2.2 Mơ hình phi tuyến 60 4.2.3 Tính tốn tải trọng phá hoại 69 4.2.4 Tổng hợp nhận xét 71 4.3 Mơ hình 72 4.3.1 Mơ hình tham chiếu 72 4.3.2 Mơ hình phi tuyến 73 4.3.3 Tính toán tải trọng phá hoại 82 4.3.4 Tổng hợp nhận xét 84 4.4 Mơ hình 85 4.4.1 Mô hình tham chiếu 85 4.4.2 Mơ hình phi tuyến 87 4.4.3 Tính tốn tải trọng phá hoại 95 4.4.4 Tổng hợp nhận xét 97 4.5 So sánh trường hợp phân tích 98 Phân tích ổn định dầm hộp thép trình thi cơng 4.5.1 4.5.2 Tổng hợp kết mơ hình 98 So sánh kết PTHH với kết lý thuyết 100 Kết luận 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC A 104 PHỤ LỤC B 116 PHỤ LỤC C 129 PHỤ LỤC D 131 Phân tích ổn định dầm hộp thép q trình thi cơng 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 417 418 418 419 420 421 422 423 426 431 432 434 435 435 436 436 436 436 435 434 432 430 427 424 421 421 421 421 421 421 422 427 433 437 442 447 456 467 483 499 514 0.00599 0.00599 0.00599 0.00599 0.00599 0.00599 0.00599 0.00598 0.00598 0.00596 0.00595 0.00593 0.00592 0.00591 0.00590 0.00588 0.00587 0.00584 0.00581 0.00578 0.00575 0.00570 0.00563 0.00556 0.00548 0.00546 0.00544 0.00541 0.00539 0.00535 0.00532 0.00525 0.00520 0.00517 0.00515 0.00512 0.00509 0.00505 0.00501 0.00497 0.00493 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 53.31 53.31 53.30 53.30 53.29 53.28 53.27 53.24 53.21 53.06 52.99 52.79 52.68 52.59 52.49 52.37 52.20 51.98 51.69 51.41 51.14 50.74 50.13 49.50 48.81 48.63 48.44 48.12 47.93 47.60 47.38 46.77 46.29 46.03 45.83 45.59 45.32 44.96 44.55 44.19 43.87 20898 20897 20895 20893 20890 20886 20881 20872 20857 20801 20771 20693 20652 20614 20577 20528 20464 20377 20261 20152 20045 19888 19651 19403 19135 19063 18987 18864 18788 18658 18574 18333 18145 18043 17963 17872 17764 17623 17464 17324 17198 135 Phân tích ổn định dầm hộp thép q trình thi cơng 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 528 549 569 589 608 627 644 661 678 693 707 711 714 718 721 725 728 731 736 744 745 746 746 746 746 0.00489 0.00484 0.00479 0.00475 0.00470 0.00466 0.00461 0.00458 0.00454 0.00451 0.00448 0.00448 0.00447 0.00446 0.00446 0.00445 0.00445 0.00444 0.00443 0.00442 0.00442 0.00442 0.00442 0.00442 0.00442 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 LPF 0.001951 0.00382 0.005569 0.007249 0.008848 0.009212 0.009298 0.009381 0.009425 0.009436 Load (N/mm2) 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 43.56 43.10 42.67 42.26 41.85 41.44 41.07 40.73 40.42 40.14 39.89 39.83 39.77 39.72 39.66 39.61 39.56 39.51 39.44 39.34 39.32 39.31 39.31 39.31 39.31 17077 16894 16728 16565 16404 16245 16099 15966 15843 15734 15636 15613 15590 15569 15548 15527 15508 15489 15462 15422 15412 15410 15409 15409 15408 d) Mơ hình Frame 10 11 Lateral 0.00 21.55 46.40 74.49 106.37 142.98 153.39 156.14 158.96 160.59 161.00 q (KN/m) 0.00 13.03 25.50 37.17 48.39 59.06 61.49 62.06 62.62 62.91 62.98 M(KNm) 5106 9996 14572 18968 23152 24105 24329 24545 24662 24690 136 Phân tích ổn định dầm hộp thép trình thi cơng 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 161.41 161.43 161.46 161.48 161.50 161.52 161.54 161.57 161.59 172.75 184.72 184.93 185.13 185.34 185.55 185.76 185.97 186.28 186.60 186.92 187.40 188.13 189.24 191.36 192.03 192.95 193.27 193.51 193.70 0.009446 0.009446 0.009447 0.009447 0.009448 0.009448 0.009449 0.009449 0.009449 0.009004 0.008987 0.008987 0.008986 0.008986 0.008985 0.008984 0.008984 0.008983 0.008981 0.00898 0.008978 0.008974 0.008968 0.008943 0.008931 0.008897 0.008879 0.008863 0.008847 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 63.05 63.06 63.06 63.06 63.06 63.07 63.07 63.07 63.07 60.10 59.99 59.99 59.98 59.98 59.98 59.97 59.97 59.96 59.95 59.94 59.93 59.90 59.86 59.70 59.61 59.39 59.27 59.16 59.05 24716 24718 24719 24720 24721 24723 24723 24724 24725 23559 23516 23515 23513 23512 23510 23509 23507 23504 23501 23497 23491 23481 23464 23401 23368 23279 23233 23190 23149 137 PHÂN TÍCH SỰ MẤT ỔN ĐỊNH DẦM HỘP THÉP LIÊN HỢP TRONG Q TRÌNH THI CƠNG by Duy Long Hồ Submission date: 17-Feb-2020 10:24PM (UTC+0700) Submission ID: 1258921252 File name: MSc_Thesis_report H_Duy_Long.pdf (6.33M) Word count: 26433 Character count: 106135 PHÂN TÍCH SỰ MẤT ỔN ĐỊNH DẦM HỘP THÉP LIÊN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH THI CƠNG ORIGINALITY REPORT 17 % SIMILARITY INDEX 15% 9% % INTERNET SOURCES PUBLICATIONS STUDENT PAPERS PRIMARY SOURCES www.zbook.vn Internet Source imechanica.org Internet Source es.scribd.com Internet Source www.research.manchester.ac.uk Internet Source www.coursehero.com Internet Source doc.edu.vn Internet Source Hanoi Pedagogycal University Publication www.imechanica.org Internet Source luanvan.net.vn 7% 1% 1% 1% 1%