Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến nội lực, biến dạng cầu treo dây văng duới tác dụng của tải trọng gió

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA W X PHẠM VŨ ANH QUÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN NỘI LỰC, BIẾN DẠNG CẦU TREO DÂY VĂNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ Chuyên ngành : Xây dựng Cầu Hầm LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2010 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Cán chấm nhận xét : TS PHẠM QUANG NHẬT Cán chấm nhận xét : TS LƯU BÂN Luận văn thạc só bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 02 tháng 10 năm 2010 Thành phần Hội đồng đanh giá luận văn thạc só gồm : GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS PHÙNG MẠNH TIẾN TS PHẠM QUANG NHẬT TS LƯU BÂN TS.TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa Chủ tịch hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày 25 tháng 01 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : PHẠM VŨ ANH QUÂN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 08/01/1984 Nơi sinh : VĨNH LONG Chuyên ngành : Xây dựng cầu hầm Mã số học viên : 03808514 I TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN NỘI LỰC, BIẾN DẠNG CẦU TREO DÂY VĂNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệm vụ: Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực, biến dạng cầu treo dây văng ba nhịp, hai mặt phẳng dây chịu tác dụng tải trọng gió vùng gió khác Việt Nam Dựa vào kết phân tích được, kiến nghị chiều cao trụ tháp hợp lý cho cầu treo dây văng dạng vùng gió Nội dung : Chương : Tổng quan cầu treo dây văng Chương : Mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên cứu Chương : Vấn đề gió tính toán cầu treo dây văng Chương : Lý thuyết tính toán cầu treo dây văng Chương 5: Phân tích ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực, biến dạng cầu treo dây văng tác dụng tải trọng gió Chương 6: Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/01/2010 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/07/2010 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHÙNG MẠNH TIẾN Nội dung đề cương Luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS PHÙNG MẠNH TIẾN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS LÊ BÁ KHÁNH LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trường Đại Học Bách Khoa TP HCM, nhờ tận tình giảng dạy giúp đỡ quý thầy cô tham gia giảng dạy chương trình cao học khóa 2008, giúp tích lũy kiến thức cần thiết để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Phùng Mạnh Tiến tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn từ hình thành ý tưởng ban đầu Nhờ đóng góp ý kiến quý báu thầy, giúp hướng hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu đề Tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô môn Cầu Đường, anh chị bạn đồng nghiệp có ý kiến đóng góp kịp thời đắn thiếu xót luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình quan tâm động viên tinh thần tạo thời gian thuận lợi để yên tâm học tập hoàn thành luận văn Học viên thực PHẠM VŨ ANH QUÂN TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến nội lực, biến dạng cầu treo dây văng tác dụng tải trọng gió” Tóm tắt đề tài : Việt Nam nằm vùng hay có gió bão, nên việc xét đến ảnh hưởng gió thiết kế cầu cần thiết Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực, biến dạng cầu treo dây văng ba nhịp, hai mặt phẳng dây chịu tác dụng tải trọng gió Thông qua việc sử dụng phần mềm tính toán hỗ trợ, tiến hành phân tích với điều kiện chiều dài nhịp không đổi, thay đổi chiều cao trụ tháp, đồng thời cho tác dụng lực gió ứng với vùng tính gió khác Việt Nam theo qui định tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 Từ kết phân tích được, kiến nghị chiều cao trụ tháp hợp lý cầu treo dây văng dạng ứng với vùng gió khác SUMMARY OF THESIS Title: “AFFECT OF TOWER HEIGHT ON THE INTERNAL FORCE AND DEFORMATION OF THE CABLE STAYED BRIDGE UNDER WIND LOAD” Abstract : Viet Nam is a nation which usually has wind storms, should consider the impact of wind when the bridge design is essential The aim of this thesis is researching on how the tower height change will affect on the internal force and deformation of the cable stayed bridge under wind load By used softwares build, proceed analyzing with condition the constant span lenght and the tower height change The wind load shall be determined base on the design wind velocity conform classification table for wind zone in Viet Nam according to TCVN 2737-1995 From the result of the analysis, proposed the reasonable tower height of every zone wind -1- MỤC LỤC Chương TOÅNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VĂNG 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VỀ CẦU TREO DÂY VĂNG : 1.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CẦU TREO DÂY VĂNG: .8 1.2.1 Sơ đồ nhịp : .8 1.2.2 Số mặt phẳng dây : 1.2.3 Sơ đồ phân bố : .10 1.2.4 Tháp cầu: 11 1.2.5 Dầm cứng : 11 1.2.6 Caùp : 12 1.3 CÁC HIỆN TƯNG KHÍ ĐỘNG XẢY RA KHI CẦU TREO DÂY VĂNG CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ : 13 1.3.1 Hiện tượng dao động tròng trành (Flutter) : 14 1.3.2 Hiện tượng luồng gió bị rối loạn gây rung lắc không bất thường cầu dây văng (Buffeting): .16 1.3.3 Hiện tượng dao động xoáy khí (Vortex-Shedding) : 17 1.3.4 Hiện tượng dao động với biên độ lớn dây văng dài, tiết diện không đối xứng khí động (Galloping ) : 18 Chương 20 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 20 2.1 CÁC NGHIÊN CỨU Đà THỰC HIỆN: 20 2.1.1 Luận văn thạc só : 20 2.1.2 Bài báo khoa học : 22 2.1.3 Kết luận : 24 2.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU : 24 2.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU : 27 Chương 28 VẤN ĐỀ GIÓ TRONG TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VĂNG 28 3.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA GIÓ TỰ NHIEÂN : 28 3.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TẢI TRỌNG GIÓ : 29 3.3 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA GIÓ : 30 3.3.1 Toác độ gió V10,10 m/s : 30 3.3.2 Tốc độ gió thiết keá Vd m/s : 32 3.4 TẢI TRỌNG GIÓ TĨNH : 34 3.4.1 Cao độ tiêu chuẩn : 34 -2- 3.4.2 Tải trọng gió lực tónh tác dụng lên dầm chủ : 34 3.4.3 Tải trọng gió lực tónh tác dụng lên tháp cầu cáp chủ : 36 3.4.4 Phương pháp đặt tải trọng gió lực tónh : 37 3.5 TẢI TRỌNG GIÓ ĐỘNG : 37 Chương 41 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU DÂY VĂNG 41 4.1 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KẾT CẤU: .41 4.2 LÝ THUYẾT CƠ HỌC KẾT CẤU CỔ ĐIỂN : 41 4.2.1 Phương pháp lực : 41 4.2.2 Phương pháp chuyển vị : .42 4.3 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN : 43 4.3.1 Phần tử cáp : 44 4.3.2 Phần tử dầm, tháp (thanh) khoâng gian : 45 4.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO SƠ ĐỒ KHÔNG BIẾN DAÏNG: .46 4.4.1 Mômen uốn làm ẩn soá : 46 4.4.2 Dầm cứng khớp : 46 4.4.3 Dầm cứng dầm liên tục tựa gối đàn hồi .47 4.4.4 Tính đối xứng phản đối xứng 50 4.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO SƠ ĐỒ BIẾN DẠNG : 51 4.6 LỰA CHỌN PHẦN MỀM PHỤC VỤ TÍNH TOÁN : .53 4.6.1 Phần mềm Midas : 54 4.6.2 Phaàn meàm RM : 55 4.6.3 Phần mềm SAP-2000 : 55 4.6.4 Phần mềm Lusas : 56 Chương 58 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CHIỀU CAO TRỤ THÁP ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC, BIẾN DẠNG TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG GIÓ 58 5.1 CÁC TRƯỜNG HP NGHIÊN CỨU : .58 5.1.1 Sơ đồ cầu : .58 5.1.2 Đặc trưng vật liệu : 60 5.1.3 Đặc trưng hình học : 60 5.1.4 Tải trọng trường hợp tổ hợp tải trọng: .62 5.1.5 Mô hình hóa kết cấu : .63 5.1.6 Các thành phần nội lực chuyển vị phân tích : 64 5.2 TRƯỜNG HP CẦU DÂY VĂNG NẰM TRONG VÙNG GIÓ THỨ NHẤT VỚI VẬN TỐC GIÓ CƠ BAÛN V=38m/s : 65 -3- 5.2.1 Nội lực dầm chủ : 65 5.2.2 Nội lực trụ thaùp : .75 5.2.3 Nội lực dây văng : 81 5.2.4 Chuyeån vị dầm : 86 5.2.5 Chuyển vị trụ tháp : 88 5.2.6 Kết luận : 90 5.3 TRƯỜNG HP CẦU DÂY VĂNG NẰM TRONG VÙNG GIÓ THỨ HAI VỚI VẬN TỐC GIÓ CƠ BẢN V=45m/s : .92 5.3.1 Nội lực dầm chủ : 92 5.3.2 Nội lực trụ tháp : .99 5.3.3 Nội lực dây văng : .103 5.3.4 Chuyeån vị dầm : 107 5.3.5 Chuyển vị trụ tháp : 110 5.3.6 Keát luaän : 112 5.4 TRƯỜNG HP CẦU DÂY VĂNG NẰM TRONG VÙNG GIÓ THỨ BA VỚI VẬN TỐC GIÓ CƠ BAÛN V=53m/s : .114 5.4.1 Nội lực dầm chủ : 114 5.4.2 Nội lực trụ tháp : 121 5.4.3 Nội lực dây văng : .125 5.4.4 Chuyển vị dầm : 130 5.4.5 Chuyển vị trụ tháp : 132 5.4.6 Kết luận : 134 5.5 TRƯỜNG HP CẦU DÂY VĂNG NẰM TRONG VÙNG GIÓ THỨ TƯ VỚI VẬN TỐC GIÓ CƠ BẢN V=59m/s: 136 5.5.1 Nội lực dầm chuû : 136 5.5.2 Nội lực trụ tháp : 143 5.5.3 Noäi lực dây văng : .147 5.5.4 Chuyển vị dầm : 152 5.5.5 Chuyeån vị trụ tháp : 154 5.5.6 Kết luận : 156 Chương 158 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 158 6.1 KẾT LUẬN : .158 6.2 KIẾN NGHỊ 161 TAØI LIỆU THAM KHẢO 162 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 164 - 150 - Bảng 5.70 : Giá trị lực kéo F(kN) nhóm dây văng nhịp Tỉ lệ H/L 0.15 0.17 0.19 0.21 Nhoùm 1’ 20300.10 17877.10 16078.44 14668.35 13517.37 12584.48 Nhoùm 2’ 14376.20 12591.90 11238.45 10194.22 9376.64 8702.62 Nhoùm 3’ 8223.94 7337.25 6683.48 6163.89 5737.23 5401.09 Nhoùm 4’ 4457.68 4000.94 3660.93 3436.50 3268.50 3139.32 Nhoùm 5’ 2085.73 1941.12 2045.39 1937.74 1908.12 1888.63 0.23 0.25 Biểu đồâ 5.67 : Giá trị lực kéo nhóm cáp dây văng nhịp ứng với tỉ Lực kéo cáp dây văng (kN) lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp khác 25000 20000 Nhóm 1' Nhóm 2' 15000 Nhoùm 3' 10000 Nhoùm 4' Nhoùm 5' 5000 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 Tỉ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) Từ giá trị lực kéo nhóm dây văng nhịp biên trình bày bảng 5.70 biểu đồ 5.67 ta tính thay đổi giá trị lực kéo trường hợp so với trường hợp ban đầu sau : - 151 - Bảng 5.71 : Sự thay đổi giá trị lực kéo F(kN) nhóm dây văng nhịp trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 Tỉ lệ H/L 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 Nhoùm 1’ - -11.94% -20.80% -27.74% -33.41% -38.01% Nhoùm 2’ - -12.41% -21.83% -29.09% -34.78% -39.47% Nhoùm 3’ - -10.78% -18.73% -25.05% -30.24% -34.32% Nhoùm 4’ - -10.25% -17.87% -22.91% -26.68% -29.58% Nhoùm 5’ - -6.93% -1.93% -7.10% -8.52% -9.45% Biểu đồâ 5.68 : Sự thay đổi giá trị lực kéo F(kN) nhóm dây văng nhịp Phần trăm thay đổi (%) trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 0% 0.15 -10% 0.17 0.19 0.21 0.23 Nhoùm 1' Nhoùm 2' -20% Nhoùm 3' Nhoùm 4' -30% Nhoùm 5' -40% -50% 0.25 Tỉ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) Nhận xét : − Cũng trường hợp nghiên cứu trước đó, ta thấy giá trị lực kéo nhóm dây văng nhịp có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, giá trị lực kéo nhóm 1’ lớn giá trị lực kéo nhóm 5’ nhỏ − Ngoại trừ nhóm 5’mức độ giảm giá trị lực kéo nhóm lại - 152 - tương đối gần theo quy luật tuyến tính Trong nhóm 2’ giảm nhiều khoảng 39.47% so với trường hợp ban đầu, nhóm 5’thay đổi khoảng 9.45% Việc thay đổi chiều cao trụ tháp ảnh hưởng đến nhóm 2’ nhiều 5.5.4 Chuyển vị dầm : Sự ảnh hưởng tỷ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp đến chuyển vị dầm chủ mặt cắt xem xét thể bảng 5.72 Bảng 5.72 : Giá trị chuyển vị theo phương đứng Dz(cm) dầm chủ Tỉ lệ H/L 0.15 0.17 Mặt cắt 0.19 0.21 0.23 0.25 Giá trị chuyển vị theo phương đứng (cm) 1-1 -0.45 -0.30 -0.24 -0.21 -0.22 -0.21 2-2 6.01 6.45 6.83 7.42 8.15 8.54 3-3 6.74 7.86 8.88 10.61 12.92 14.20 5-5 123.70 122.37 121.11 119.26 116.82 115.50 6-6 166.65 166.55 166.60 166.55 166.55 166.60 Biểu đồâ 5.69 : Giá trị chuyển vị theo phương đứng Dz(cm) dầm chủ 180 160 Chuyển vị Dz(cm) 140 MC 1-1 120 MC 2-2 100 MC 3-3 80 MC 5-5 MC 6-6 60 40 20 -200.15 0.17 0.19 0.21 0.23 Tỉ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) 0.25 - 153 - Bảng 5.73 : Sự thay đổi chuyển vị đứng Dz dầm chủ mặt cắt trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 Tỉ lệ H/L 0.15 0.17 Mặt cắt 0.19 0.21 0.23 0.25 Phần trăm thay đổi (%) 1-1 - - -18.48% -28.32% -25.52% -29.12% 2-2 - 7.28% 13.58% 23.48% 35.55% 42.05% 3-3 - 16.68% 31.74% 57.43% 91.79% 110.82% 5-5 - -1.07% -2.09% -3.59% -5.56% -6.63% 6-6 - -0.06% -0.03% -0.06% -0.06% -0.03% Biểu đồâ 5.70 : Sự thay đổi chuyển vị Dz dầm chủ mặt cắt trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 Phần trăm thay đổi (%) 150% MC 1-1 100% MC 2-2 MC 3-3 MC 5-5 50% MC 6-6 0% 0.15 -50% 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 Tæ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) Nhận xét : − Ta thấy chuyển vị nhịp giảm không đáng kể so với trường hợp ban đầu khoảng 0.06% - 154 - − Còn chuyển vị vị trí 1/4 nhịp có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, nhiên mức độ giảm không nhiều lớn khoảng 6.63% ; − Trong chuyển vị vị trị nhịp biên vị trí 3/4 nhịp biên lại có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp, mức độ tăng lớn nhịp biên 42.05%, vị trí 3/4 110.82%; − Còn chuyển vị vị trí 1/4 nhịp biên lại có xu hướng giảm giảm tuyến tính theo tỉ lệ H/L, với mức độ giảm lớn khoảng 29.12% 5.5.5 Chuyển vị trụ tháp : Bảng 5.74 : Giá trị chuyển vị theo phương ngang Dy(cm) trụ tháp Tỉ lệ H/L 0.15 Mặt cắt 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 Giá trị chuyển vị theo phương ngang (cm) 7-7 4.337 5.111 6.810 9.018 13.089 16.922 8-8 0.450 1.199 1.691 2.335 3.126 3.767 9-9 0.814 1.154 1.431 1.783 2.226 2.616 20.00 ngang Dy(cm) Chuyển vị theo phương Biểu đồâ 5.71 :Giá trị chuyển vị theo phương ngang Dy(cm) trụ tháp 15.00 MC 7-7 10.00 MC 8-8 5.00 MC 9-9 0.00 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 Tỉ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) 0.25 - 155 - Bảng 5.75 : Sự thay đổi chuyển vị ngang Dy trụ tháp mặt cắt trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 Tỉ lệ H/L 0.15 0.17 0.19 Mặt cắt 0.21 0.23 0.25 Phần trăm thay đổi (%) 7-7 - 17.84% 57.02% 107.93% 201.80% 290.16% 8-8 - 166.52% 275.94% 419.01% 594.86% 737.51% 9-9 - 41.80% 75.82% 119.14% 173.47% 221.50% Biểu đồâ 5.72 : Sự thay đổi chuyển vị ngang Dy trụ tháp mặt cắt Phần trăm thay đổi (%) trường hợp so với trường hợp ban đầu H/L=0.15 800% 600% MC 7-7 400% MC 8-8 200% MC 9-9 0% 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 Tỉ lệ chiều cao trụ tháp chiều dài nhịp (H/L) Nhận xét : − Cũng kết nghiên cứu đạt trường hợp nghiên cứu trên, ta thấy ta tăng chiều cao trụ tháp giá trị chuyển vị mặt cắt có xu hướng tăng, với mức độ tăng nhanh Cũng giống trường hợp nghiên cứu vùng gió thứ hai vùng gió thứ ba, mức độ tăng nhanh xảy mặt cắt 8-8 Tại mặt cắt 7-7 9-9 mức độ tăng giá trị chuyển vị gần giống trường hợp tỉ lệ H/L - 156 - 5.5.6 Kết luận : Qua kết nghiên cứu cho vùng gió thứ tư, ta thấy tăng chiều cao trụ tháp thành phần nội lực biến dạng dầm chủ, trụ tháp, dây văng thay đổi sau : ™ Nội lực dầm chủ : − Mô men uốn My dầm chủ : tăng chiều cao trụ tháp mô men uốn nhịp có xu hướng giảm, nhịp biên lại có xu hướng tăng Riêng mặt cắt nhịp biên H/L0.19; − Mô men uốn Mz dầm chủ : có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp tăng gần tuyến tính theo tỉ lệ H/L với mức tăng lớn 11.62% mặt cắt nhịp biên; Ta thấy nên chọn H/L khoảng 0.15÷0.17 mô men uốn My hợp lý giá trị Mz chấp nhận lớn trường hợp nhỏ chưa tới 3% − Lực dọc dầm chủ: đa số lực dọc mặt cắt có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tráp, với mức độ giảm lớn 35.31% mặt cắt vị trí trụ tháp ™ Nội lực trụ tháp : − Mô men uốn trụ tháp : có xu hướng giảm tăng chiều cao trụ tháp giảm gần tuyến tính theo tỉ lệ H/L, với mức độ giảm lớn 61.19% so với trường hợp ban đầu Tuy nhiên H/L>0.23 tốc độ giảm chậm lại; - 157 - − Lực dọc trụ tháp : có xu hướng tăng H/L0.21, riêng mặt cắt 7-7 lực dọc có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp với mức độ tăng không nhiều lớn 5.38% so với trường hợp ban đầu ™ Nội lực cáp : − Lực kéo nhóm dây văng nhịp biên có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, với mức độ giảm lớn 29.69% so với trướng hợp ban đầu; − Lực kéo nhóm dây văng nhịp có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, với mức độ giảm lớn 39.47% ™ Chuyển vị : − Chuyển vị nhịp chuyển vị vị trí 1/4 nhịp biên có xu hướng giảm, chuyển vị nhịp biên lại có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp Tuy nhiên chuyển vị dầm chủ chênh lệch không lớn trường hợp với khoảng lệch lớn 8.20cm; − Trong chuyển vị trụ tháp lại có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp Từ kết luận ta thấy chọn tỉ lệ H/L khoảng 0.15÷0.17 mô men uốn dầm chủ biến dạng trụ tháp hợp lý Còn chọn tỉ lệ H/L gần với giá trị 0.25 thành phần nội lực biến dạng lại dầm chủ, trụ tháp, dây văng hợp lý - 158 - Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN : Thông qua việc áp dụng lý thuyết kết thu từ việc lập mô hình tính, việc nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến biến dạng nội lực cầu dây văng tác dụng tải trọng gió đúc kết lại thành số kết luận sau : ™ Khi tăng chiều cao trụ tháp vùng gió khác có số thành phần nội lực biến dạng thay đổi giống nhau, thay đổi sau : − Mô men uốn Mz dầm chủ: có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp tăng gần tuyến tính theo tỉ lệ H/L với mức tăng lớn dao động khoảng từ 11.62÷12.82% xem xét vùng gió; − Lực dọc dầm chủ: lại có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, với mức độ thay đổi đáng kể từ 35.31÷35.65% so với trường hợp ban đầu, với trị số nhỏ ứng với vùng gió trị số lớn ứng với vùng gió 1; − Mô men uốn trụ tháp : có xu hướng giảm tăng chiều cao trụ tháp, giảm nhanh 0.15≤H/L≤0.23 H/L>0.23 tốc độ giảm chậm lại với mức độ giảm lớn từ 61.08÷61.19% so với trường hợp ban đầu, giảm nhiều vùng gió vùng gió 1; − Lực kéo nhóm dây văng nhịp biên: có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, với mức độ thay đổi tương đối lớn từ 29.56÷29.69% so với trường hợp ban đầu; - 159 - − Lực kéo nhóm dây văng nhịp chính: có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp, với mức độ giảm lớn khoảng 39.47% so với trường hợp ban đầu − Chuyển vị trụ tháp: có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp, chuyển vị lớn mặt cắt 7-7 dao động khoảng 7.03÷16.92 cm, chuyển vị nhỏ xảy vùng gió 1, lớn vùng gió 4; Qua ta thấy quy luật thay đổi giá trị nội lực biến dạng phụ thuộc vào việc thay đổi chiều cao trụ tháp, việc thay đổi giá trị tác dụng lực gió ảnh hưởng đến mức độ thay đổi giái trị ™ Khi tăng chiều cao trụ tháp vùng gió khác có số thành phần nội lực biến dạng thay đổi khác nhau, thay đổi sau : − Mô men uốn My dầm chủ : vùng gió giá trị mô men âm mô men dương lớn dầm chủ có xu hướng giảm ta tăng chiều cao trụ tháp với mức độ giảm lớn 15.04% so với trường hợp ban đầu; Còn vùng gió giá trị mô men âm mô men dương lớn dầm chủ có xu hướng giảm H/L0.21 với mức độ giảm lớn 10.55% so với trường hợp ban đầu; Trong vùng gió thứ vùng gió thứ diễn biến lại theo chiều hướng khác, tăng chiều cao trụ tháp mô men uốn nhịp có xu hướng giảm, nhịp biên lại có xu hướng tăng Riêng mặt cắt nhịp biên H/L0.19; - 160 - − Lực dọc trụ tháp : vùng gió 1,2 giá trị nội lực có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp, nhiên mức độ tăng không nhiều chưa tới 10% so với trường hợp ban đầu Ở vùng gió số trường hợp giá lực dọc giảm mức độ giảm không đáng kể (chưa tới 2%); Còn vùng gió thứ giá trị lực dọc có xu hướng tăng H/L0.21, riêng mặt cắt 7-7 lực dọc có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp với mức độ tăng không nhiều lớn 5.38% so với trường hợp ban đầu − Chuyển vị dầm chủ : vùng gió vùng gió giá trị chuyển vị không thay đổi nhiều tăng chiều cao trụ tháp Còn vùng gió thứ thứ chuyển vị nhịp chuyển vị vị trí 1/4 nhịp biên có xu hướng giảm, chuyển vị nhịp biên lại có xu hướng tăng ta tăng chiều cao trụ tháp ™ Khi xây dựng cầu dây văng vùng gió, để có sở lựa chọn sơ chiều cao trụ tháp phục vụ cho việc tính toán thiết kế, đề tài xin đưa số kết luận chiều cao trụ tháp hợp lí ứng với vùng gió : − Khi xây dựng cầu dây văng vùng gió thứ với vận tốc gió v=38m/s chiều cao trụ tháp hợp lí tỉ lệ H/L nằm khoảng lận cận giá trị 0.25; − Khi xây dựng cầu dây văng vùng gió thứ hai với vận tốc gió v=45m/s chiều cao trụ tháp hợp lí tỉ lệ H/L nằm khoảng lận cận giá trị 0.21; − Khi xây dựng cầu dây văng vùng gió thứ ba với vận tốc gió - 161 - v=53m/s chiều cao trụ tháp hợp lí tỉ lệ H/L nằm khoảng 0.17÷0.19; − Khi xây dựng cầu dây văng vùng gió thứ tư với vận tốc gió v=59m/s chiều cao trụ tháp hợp lí tỉ lệ H/L nằm khoảng 0.15÷0.17; Từ kết luận cho thấy xây dựng cầu dây văng vùng có tốc độ gió lớn chiều cao hợp lí trụ tháp giảm, điều hoàn phù hợp với nhận định ban đầu, chiều cao giảm diện tích chắn gió giảm nên giảm tác dụng lực gió 6.2 KIẾN NGHỊ Trong phạm vi nghiên cứu đề tài phân tích ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến nội lực biến dạng cầu treo dây văng tác dụng tải trọng gió Do xét ảnh hưởng nội lực biến dạng nên lực tác dụng lên kết cấu suy cho lực tónh Tuy nhiên, để phản ánh đầy đủ tác dụng lực gió, kiến nghị hướng nghiên cứu đề tài cần xét thêm thành phần tác dụng lực động tải trọng gió Đây công việc đòi hỏi người nghiên cứu phải thực theo hướng bán thực nghiệm nhằm kết hợp gữa tính toán lý thuyết mô hình thí nghiệm hầm gió Vì nêu phần lý thuyết chương 3, xét đến tải trọng gió động phải dùng thí nghiệm hầm gió để xác định vài thông số khí động học - 162 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 [2] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa Cầu dây văng NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 [3] Đinh Quốc Kim Thiết kế xây dựng cầu dây văng đường NXB Giao thông vận tải , 2008 [4] Nguyễn Viết Trung, Phạm Hữu Sơn, Vũ Văn Toản Cơ sở thiết kế chống gió cầu dây nhịp lớn NXB Xây dựng, 2006 [5] Lều Thọ Trình Cơ học kết cấu NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2004 [6] Lều Thọ Trình Cơ học kết cấu NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2006 [7] Lều Thọ Trình Cách tính hệ treo theo sơ đồ biến dạng NXB Khoa học kỹ thuật, 1985 [8] TS Phùng Mạnh Tiến Bài giảng môn học Tự động hóa tính toán công trình cầu đường Trường Đại học Bách Khoa-TP HCM, 2009 [9] TS Lê Đình Hồng Bài giảng môn học Phương pháp số nâng cao Trường Đại học Bách Khoa, TP HCM 2008 [10] M.S Troitsky, DSc Cable stayed bridges – Theory and Design [11] Chỉ dẫn kháng gió đường Trung Quốc Nhà xuất giao thông nhân dân (Bản dịch tiếng Việt năm 2006) [12] Emil Simiu, Robert H.Scanlan Wind effects on structures – Fundamental and Applications to Design [13] John D Holmes Wind loading of Structures - 163 - [14] Davenport The interaction of Wind and Structures Engineering Meteorology, Amsterdam 1982 [15] Y Kobu Tác dụng gió thiết kế cầu Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 5.2000 [16] Nguyễn Viết Trung, Vũ Văn Toản Về tính toán cộng hưởng xoáy cầu dây xiên cầu treo chịu tải trọng gió Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 6.2001 [17] Nguyễn Viết Trung, Bùi Hữu Hưởng Phân tích ổn định khí động cho cầu dây văng nhịp lớn Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 6.2002 [18] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Hữu Hưng Phân tích kết cấu cầu dây văng theo giai đoạn chương trình Midas 2006 NXB Xây dựng, 2006 [19] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghóa Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu với Midas/Civil – Tập NXB Xây dựng, 2005 [20] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Việt Anh Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu với Midas/Civil – Tập NXB Xây dựng, 2007 - 164 - LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : PHẠM VŨ ANH QUÂN Ngày tháng năm sinh : 08/01/1984 Nơi sinh : Vónh Long Địa liên lạc : 343/42, Tô Hiến Thành, Phường 12, Quận 10, Thành phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 2002 - 2007 : Sinh viên khoa Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp đại học : năm 2007 Hệ: Chính quy Chuyên ngành : Xây dựng Cầu Đường Trường : Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Năm 2008 : Trúng tuyển cao học Khóa 2008 Chuyên ngành: Xây dựng Cầu Hầm Mã số học viên : 03808514 QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ năm 2007 đến : công tác Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Thiết Bị Công Nghiệp – Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh ... nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến nội lực biến dạng cầu treo dây văng đề tài thực chưa xét đến ảnh hưởng tải trọng gió Do đề tài xét đến ảnh hưởng tải trọng gió, tiêu chuẩn thiết kế cầu. .. tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến nội lực, biến dạng cầu treo dây văng tác dụng tải trọng gió? ?? Tóm tắt đề tài : Việt Nam nằm vùng hay có gió bão, nên việc xét đến ảnh hưởng gió. .. toán cầu treo dây văng Chương : Lý thuyết tính toán cầu treo dây văng Chương 5: Phân tích ảnh hưởng chiều cao trụ tháp đến phân bố nội lực, biến dạng cầu treo dây văng tác dụng tải trọng gió Chương