Phân tích ứng suất và biến dạng của tiết diện hộp kín trong cầu dầm cong

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM QUỐC QN PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN HỘP KÍN TRONG CẦU DẦM CONG Chuyên ngành: XÂY DỰNG CẦU, HẦM LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ VĂN NAM Cán chấm nhận xét 1:……………………………………………………………… ……………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:……………………………………………………………… ……………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày …….tháng …….năm…… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày…… tháng…… năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : PHẠM QUỐC QUÂN Phái: Nam Ngày tháng năm sinh : 03/02/1982 Nơi sinh : Quảng Ngãi Chuyên ngành : Xây dựng Cầu, Hầm Mã số học viên : 03807492 I Tên đề tài: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN HỘP KÍN TRONG CẦU DẦM CONG II Nhiệm vụ nội dung luận văn Nhiệm vụ: Cầu cong với tiết diện hộp giải pháp kết cấu kiến trúc ứng dụng nhiều xây dựng cầu vượt nút giao thông khác mức, phổ biến khu vực thành phố Về mặt kết cấu mặt cắt ngang, tiết diện hộp có ưu điểm trội như: Giảm thiểu trọng lượng thân kết cấu, độ ổn định khả chống xoắn cao; nữa, cầu cong yếu tố chống xoắn-uốn loại tiết diện quan trọng cần phân tích kỹ Về mặt kiến trúc, có ưu điểm mang tính đặc trưng sau: Cầu cong tiết diện hộp có tính thẩm mỹ, tiết diện hộp tạo cho cầu có hình dáng gọn mảnh Nhờ độ cứng chống xoắn lớn, tính ổn định cao, mang lại êm thuận cho giao thơng cầu Với đề tài, tác giả thực phân tích ứng suất biến dạng tiết diện ngang hình hộp kín vật liệu bê tơng cốt thép (kích thước tiết diện lựa chọn cụ thể) vị trí nguy hiểm kết cấu nhịp (kích thước kết cấu lựa chọn cụ thể với bán kính cong thường áp dụng thực tế) Mục đích tìm hiểu làm việc cầu cong tiết diện hộp kín khác với kết cấu cầu thẳng tương tự nào, mức độ phức tạp kết cấu điểm cần ý tính tốn thiết kế dạng kết cấu Đề tài nhằm giúp tác giả tiếp tục bước nghiên cứu chi tiết loại kết cấu này, từ tiếp cận hiểu biết tổng quát thực đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài “Thiết kế cầu cong liên tục nhịp tiết diện hộp kín bê tơng cốt thép, thép ứng suất trước nút giao thông thành phố”, bảo vệ năm 2005 trường Đại học Bách khoa Tp.Hồ Chí Minh; từ yêu cầu thực tế Nội dụng luận văn: Phần 1: Tổng quan Chương 1: Vài nét cầu cong Chương 2: Mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên cứu Chương 3: Mơ hình tính tốn, phương pháp tính tốn cầu cong Phần 2: Trọng tâm đề tài Chương 4: Yếu tố xoắn-uốn cầu cong tiết diện hộp Chương 5: Phân tích ứng suất biến dạng tiết diện ngang hộp kín cầu dầm cong chịu tổ hợp tải trọng Phần 3: Kết luận kiến nghị hướng phát triển đề tài Tài liệu tham khảo Tóm tắt lý lịch khoa học III Ngày giao nhiệm vụ: 02/02/2010 IV Ngày hoàn thành: Ngày 06/12/2010 V Họ tên cán hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Nam CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS LÊ VĂN NAM TS LÊ BÁ KHÁNH LỜI CẢM ƠN Tơi hồn thành luận văn nhờ có hướng dẫn tận tình quý giá, quan tâm thường xuyên đến tiến trình thực Thầy giáo: PGS TS LÊ VĂN NAM Bên cạnh giúp đỡ thầy, cô Bộ môn Cầu đường – Khoa Kỹ thuật Xây dựng – Trường ĐHBK Tp.Hồ Chí Minh; bạn bè, đặc biệt bạn: Nguyễn Trọng Tài (đang du học Hàn Quốc) Trần Vũ Tự (đang du học Nhật Bản) giúp tải tài liệu nghiên cứu liên quan có quyền, Bùi Nam Biên (học viên cao học Trường ĐHBK Tp.Hồ Chí Minh-Khóa 2007) đồng nghiệp (Văn phịng TV Xây dựng thuộc Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Thiết bị công nghiệp Trường ĐHBK Tp.HCM - RECTIE, Cơng ty TNHH TVXD Chân Tín, Sở GTVT tỉnh Quảng Ngãi) Thêm nữa, động viên cổ vũ gia đình, người thân Chính thế, tơi ln trân trọng chân thành cảm ơn tất người giúp đỡ đồng hành q trình thực Luận văn Hơn hết, tơi cảm ơn Thầy hướng đẫn: PGS TS LÊ VĂN NAM./ Tác giả Phạm Quốc Quân TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Cầu cong dạng kết cấu cầu xây dựng phổ biến nhiều nước phát triển giới Ở Việt Nam, kết cấu cịn giai đoạn đầu áp dụng xây dựng Vì vậy, nghiên cứu để hiểu rõ cần thiết tất yếu Đề tài tác giả lựa chọn nghiên cứu với mong muốn góp thêm vào nghiên cứu trước đề nghị hướng nghiên cứu dạng kết cấu này, trước tiên cho việc ứng dụng thiết kế xây dựng kết cấu Việt Nam Luận văn trình bày theo trình tự nội dung sau: + Đánh giá tính ứng dụng cầu dầm cong tiết diện hộp kín phát triển việc xây dựng kết cấu thực tế (chương 1) + Tìm hiểu từ kết nghiên cứu tác giả trước liên quan kết cấu dạng phạm vi vấn đề mà tác giả mong muốn xem xét; kết hợp với tiêu chuẩn thiết kế liên quan; thực tế thiết kế, xây dựng thời lượng, điều kiện phục vụ thực luận văn…Tác giả đưa giới hạn nghiên cứu cụ thể đề tài (chương 2) + Trình bày phương pháp tính tốn cầu dầm cong: Phương pháp gần phương pháp có xác cao Phương pháp áp dụng lý thuyết thành mỏng kín để tính cho dầm cong tiết diện hộp kín (chương 3) + Trình bày định nghĩa, chất, cơng thức tính tốn đặc trưng tiết diện để áp dụng tính tốn thiết kế tốn dầm chịu xoắn-uốn Các cơng thức tính nội lực, ứng suất, biến dạng áp dụng tính cho cầu dầm cong tiết diện hộp kín Đánh giá định tính ảnh hưởng yếu tố xoắn-uốn kết cấu (chương 4) + Mơ hình phân tích kết tính ứng suất, biến dạng trường hợp giới hạn nghiên cứu này, thể qua biểu đồ kết hình ảnh biến dạng phận kết cấu (chương 5) + Tổng hợp kết đạt luận văn, hạn chế nghiên cứu hướng phát triển vấn đề khác liên quan cần quan tâm nghiên cứu thêm tương lai (chương 6) ******* Trang MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: VÀI NÉT VỀ CẦU CONG .4 1.1 Tổng quan cầu cong .4 1.1.1 Sự phát triển cầu cong giới 1.1.2 Các thơng số cầu cong 1.1.3 Mặt cắt ngang 1.1.4 Tiết diện ngang hộp kín .10 1.1.5 Đặc điểm thiết kế 10 1.2 Sự phát triển kết cấu cầu cong Việt Nam 12 1.2.1 Tính tất yếu .12 1.2.2 Một số cầu cong đã, xây dựng Việt Nam 12 CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 14 2.1 Một số nghiên cứu tham khảo định hướng đề tài 14 2.1.1 Luận văn thạc sĩ 14 2.1.2 Các báo 15 2.2 Mục tiêu, nội dung phạm vi nghiên cứu .17 2.2.1 Mục tiêu nội dung 17 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 17 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH TÍNH TỐN, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CẦU CONG .26 3.1 Việc lựa chọn mơ hình tính tốn, phương pháp tính tốn 26 3.2 Các phương pháp tính tốn cầu cong 27 3.2.1 Phương pháp V-Load 27 3.2.2 Phương pháp M/R .30 3.2.3 Phương pháp nén lệch tâm tổng quát 31 3.2.4 Phương pháp theo tiêu chuẩn AASTHO [14] 31 3.2.5 Phương pháp phần tử hữu hạn 32 3.2.6 Phương pháp áp dụng lý thuyết thành mỏng 33 Trang PHẦN 2: TRỌNG TÂM ĐỀ TÀI 47 CHƯƠNG 4: YẾU TỐ XOẮN-UỐN TRONG CẦU CONG TIẾT DIỆN HỘP 47 4.1 Các đặc trưng mặt cắt ngang .47 4.2 Các loại ứng suất mặt cắt ngang hộp kín kết cấu cầu cong 57 4.2.1 Xoắn kiềm chế dầm tiết diện hộp kín 57 4.2.2 Ứng suất pháp 60 4.2.3 Ứng suất tiếp .60 4.3 Ảnh hưởng xoắn-uốn 61 4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến xoắn-uốn cầu cong 61 4.4.1 Ảnh hưởng yếu tố cấu tạo kết cấu 61 4.4.2 Ảnh hưởng hoạt tải xe gió ngang cầu 62 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN NGANG HỘP KÍN TRONG CẦU DẦM CONG KHI CHỊU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG 64 5.1 Tải trọng tác động tải trọng .64 5.1.1 Các loại tải trọng: 64 5.1.2 Sự tác động tải trọng 64 5.2 Mơ hình phân tích điều kiện biên 65 5.2.1 Mơ hình hóa kết cấu 65 5.2.2 Điều kiện biên .69 5.2.3 Khai báo tải trọng di động 70 5.3 Kết tính tốn trường hợp kết cấu lựa chọn phân tích .71 5.3.1 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R=15m (R15), 30m (R30), 60m (R60), dầm thẳng; khơng siêu cao; hộp có thành đứng (kí hiệu trường hợp TH1) 72 5.3.2 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15, R30, R60; xoay siêu cao 6%; hộp có thành đứng (TH2) 81 5.3.3 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15, R30, R60; nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành đứng (TH3) 84 Trang 5.3.4 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành đứng (TH4) 87 5.3.5 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành nghiêng (TH5) 89 5.3.6 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; so sánh hộp có thành đứng thành nghiêng (TH6) .91 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .93  TÀI LIỆU THAM KHẢO LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Trang 84 5.3.3 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15, R30, R60; nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành đứng (TH3) Bảng 10 Giá trị ứng suất chuyển vị trường hợp xét TH3 Bán kính cong (m) 15 30 60 DC THCB1 THCB2 THCB3 THCB4 Chuyển vị theo phương đứng-Dz (m), chuyển vị xuống 2.34E-03 5.77E-03 6.26E-03 4.95E-03 5.44E-03 1.81E-03 4.45E-03 4.80E-03 3.81E-03 4.16E-03 1.62E-03 3.97E-03 4.28E-03 3.41E-03 3.71E-03 Chuyển vị tổng-Dxyz (m) 5.82E-03 6.31E-03 4.49E-03 4.84E-03 4.00E-03 4.31E-03 15 30 60 2.36E-03 1.82E-03 1.62E-03 4.99E-03 3.85E-03 3.43E-03 5.48E-03 4.21E-03 3.74E-03 15 30 60 Ứng suất max (KN/m2), ứng suất nén 4.00E+03 1.17E+04 1.36E+04 1.17E+04 4.36E+03 1.11E+04 1.33E+04 1.11E+04 4.42E+03 1.07E+04 1.32E+04 1.07E+04 1.36E+04 1.33E+04 1.32E+04 15 30 60 Ứng suất max (KN/m2) 5.76E+03 7.12E+03 5.13E+03 6.56E+03 5.27E+03 6.67E+03 7.05E+03 6.54E+03 6.65E+03 1.87E+03 1.98E+03 2.01E+03 5.70E+03 5.11E+03 5.24E+03 Trang 85 Chuyen vi theo phuong dung 7.00E‐03 6.00E‐03 Dz(m) 5.00E‐03 DC 4.00E‐03 3.00E‐03 THCB1 2.00E‐03 THCB2 1.00E‐03 THCB3 0.00E+00 THCB4 20 40 60 80 R(m) Hình 16 Chuyển vị Dz(m)-TH3 Chuyen vi tong 7.00E‐03 Dxyz(m) 6.00E‐03 5.00E‐03 DC 4.00E‐03 3.00E‐03 THCB1 2.00E‐03 THCB2 1.00E‐03 THCB3 0.00E+00 THCB4 20 40 60 R(m) Hình 17 Chuyển vị Dxyz(m)-TH3 80 Trang 86  max(KN/m2) Ung suat phap chinh 1.60E+04 1.40E+04 1.20E+04 1.00E+04 8.00E+03 6.00E+03 4.00E+03 2.00E+03 0.00E+00 DC THCB1 THCB2 THCB3 THCB4 20 40 60 80 R(m) Hình 18 Ứng suất max-TH3 max(KN/m2) Ung suat tiep lon nhat 8.00E+03 7.00E+03 6.00E+03 5.00E+03 4.00E+03 3.00E+03 2.00E+03 1.00E+03 0.00E+00 DC THCB1 THCB2 THCB3 THCB4 20 40 60 80 R(m) Hình 19 Ứng suất max-TH3  Nhận xét: - Khi bố trí siêu cao cách nâng sườn (gối cầu bố trí cầu thẳng) thay xoay siêu cao (gối bố trí xà mũ nghiêng chiều cao gối khác nhau), ta nhận thấy, bán kính cong thay đổi phạm vi bán kính nhỏ (R15-R60) ứng suất lớn thay đổi theo qui luật có tính ổn định với trường hợp tải Ứng suất pháp tổ hợp tải trọng gây giảm bán kính tăng - So sánh qui luật biến đổi ứng suất lớn theo bán kính cong TH2 TH3, ta nhận thấy, bố trí siêu cao cách nâng sườn có tính ổn định Trang 87 yếu tố cong nhạy cảm kết cấu Điều này, cần nghiên cứu thêm tương lai 5.3.4 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành đứng (TH4) Bảng 11 Giá trị ứng suất chuyển vị trường hợp xét TH4 Điều kiện mặt cầu kết cấu cầu cong DC THCB1 THCB2 THCB3 THCB4 Chuyển vị theo phương đứng-Dz (m), chuyển vị xuống Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao 2.820E-03 7.150E-03 7.760E-03 6.160E-03 6.770E-03 2.854E-03 7.180E-03 7.790E-03 6.170E-03 6.790E-03 2.340E-03 5.770E-03 6.260E-03 4.950E-03 5.440E-03 1.21 0.42 0.39 0.16 0.30 -17.02 -19.30 -19.33 -19.64 -19.65 Chuyển vị tổng-Dxyz (m) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao 2.830E-03 7.180E-03 7.790E-03 6.180E-03 6.800E-03 2.870E-03 7.230E-03 7.850E-03 6.230E-03 6.850E-03 2.360E-03 5.820E-03 6.310E-03 4.990E-03 5.480E-03 1.41 0.70 0.77 0.81 0.74 -16.61 -18.94 -19.00 -19.26 -19.41 1.150E+04 1.357E+04 Ứng suất max (KN/m2), ứng suất nén Mặt cầu nằm ngang (0%) 4.538E+03 1.155E+04 1.361E+04 Trang 88 Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao 4.530E+03 1.189E+04 1.393E+04 1.185E+04 1.389E+04 4.001E+03 1.169E+04 1.362E+04 1.166E+04 1.359E+04 -0.18 2.94 2.35 3.04 2.36 -11.83 1.21 0.07 1.39 0.15 2.171E+03 5.094E+03 6.259E+03 4.999E+03 6.250E+03 2.100E+03 5.242E+03 6.393E+03 5.149E+03 6.387E+03 1.871E+03 5.762E+03 7.115E+03 5.701E+03 7.054E+03 Ứng suất max (KN/m2) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao -3.27 2.91 2.14 3.00 2.19 -13.82 13.11 13.68 14.04 12.86  Nhận xét: - Kết cấu bố trí siêu cao cách nâng sườn ổn định kết cấu cầu thẳng thông thường cầu cong bố trí xoay siêu cao Chuyển vị lớn kết cấu bố trí siêu cao cách nâng sườn (với trường hợp kết cấu phân tích trên) giảm gần 20% so với kết cấu cầu thẳng Kết cấu bố trí xoay siêu cao dễ ổn định Trang 89 5.3.5 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; hộp có thành nghiêng (TH5) Bảng 12 Giá trị ứng suất chuyển vị trường hợp xét TH5 Điều kiện mặt cầu kết cấu cầu cong DC THCB1 THCB2 THCB3 THCB4 Chuyển vị theo phương đứng-Dz (m), chuyển vị xuống Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 2.950E-03 7.690E-03 8.370E-03 6.660E-03 7.330E-03 2.980E-03 7.710E-03 8.390E-03 6.670E-03 7.350E-03 2.420E-03 6.140E-03 6.680E-03 5.290E-03 5.830E-03 Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao 1.02 0.26 0.24 0.15 0.27 Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao -17.97 -20.16 -20.19 -20.57 -20.46 Chuyển vị tổng-Dxyz (m) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 2.960E-03 7.720E-03 8.400E-03 6.680E-03 7.360E-03 2.990E-03 7.780E-03 8.460E-03 6.730E-03 7.410E-03 2.440E-03 6.190E-03 6.740E-03 5.340E-03 5.880E-03 Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao 1.01 0.78 0.71 0.75 0.68 Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao -17.57 -19.82 -19.76 -20.06 -20.11 Ứng suất max (KN/m2), ứng suất nén Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 5.293E+03 1.206E+04 1.371E+04 1.057E+04 1.222E+04 4.973E+03 1.206E+04 1.347E+04 1.067E+04 1.207E+04 4.868E+03 1.159E+04 1.354E+04 1.157E+04 1.351E+04 Trang 90 Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao -6.05 0.00 -1.75 0.95 -1.23 Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao -8.03 -3.90 -1.24 9.46 10.56 Ứng suất max (KN/m2) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 2.559E+03 5.883E+03 6.471E+03 4.988E+03 5.576E+03 2.335E+03 5.400E+03 6.009E+03 4.738E+03 5.424E+03 2.367E+03 5.396E+03 6.549E+03 5.107E+03 6.528E+03 Tỷ lệ (%) gia tăng: Giữa xoay siêu cao 6% không siêu cao -8.75 -8.21 -7.14 -5.01 -2.73 Tỷ lệ (%) gia tăng: Nâng sườn siêu cao 6% không siêu cao -7.50 -8.28 1.21 2.39 17.07  Nhận xét: - Sự ổn định kết cấu từ hình thức bố trí siêu cao cầu dầm cong mặt cắt ngang hộp kín thành nghiêng có kết tương tự TH5 Trang 91 5.3.6 Nhịp 15m-20m-15m; bán kính R15; mặt cầu nằm ngang (0%), xoay siêu cao 6%, nâng sườn siêu cao 6%; so sánh hộp có thành đứng thành nghiêng (TH6) Bảng 13 Giá trị ứng suất chuyển vị trường hợp xét TH6 DC Điều kiện mặt cầu kết cấu cầu cong Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% THCB2 Trọng lượng thân Chuyển vị theo phương đứng-Dz (m), chuyển vị xuống Thành nghiêng Tỷ lệ (thành nghiêng/ thành đứng) Tỷ lệ (thành nghiêng/ thành đứng) Thành đứng Thành nghiêng Tỷ lệ (thành nghiêng/ thành đứng) 2.820E-03 2.950E-03 1.046 7.760E-03 8.370E-03 1.079 0.973 2.854E-03 2.980E-03 1.044 7.790E-03 8.390E-03 1.077 0.973 2.340E-03 2.420E-03 1.034 6.260E-03 6.680E-03 1.067 0.976 Thành đứng Chuyển vị tổng-Dxyz (m) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 2.830E-03 2.960E-03 1.046 7.790E-03 8.400E-03 1.078 0.973 2.870E-03 2.990E-03 1.042 7.850E-03 8.460E-03 1.078 0.973 2.360E-03 2.440E-03 1.034 6.310E-03 6.740E-03 1.068 0.976 Ứng suấtmax (KN/m2), ứng suất nén Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 4.538E+03 5.293E+03 1.166 1.361E+04 1.371E+04 1.007 0.973 4.530E+03 4.973E+03 1.098 1.393E+04 1.347E+04 0.967 0.973 4.001E+03 4.868E+03 1.217 1.362E+04 1.354E+04 0.994 0.976 Ứng suấtmax (KN/m2) Mặt cầu nằm ngang (0%) Xoay siêu cao 6% Nâng sườn để có siêu cao 6% 2.171E+03 2.559E+03 1.179 6.259E+03 6.471E+03 1.034 0.973 2.100E+03 2.335E+03 1.112 6.393E+03 6.009E+03 0.940 0.973 1.871E+03 2.367E+03 1.265 7.115E+03 6.549E+03 0.920 0.976 Trang 92  Nhận xét: - Tiết diện hộp thành đứng ổn định chịu tải tốt hộp thành nghiêng (tải trọng thân tương đương nhau) Tuy nhiên, có bố trí siêu cao tiết diện hộp thành nghiêng chịu tải tốt bố trí cách nâng sườn tạo siêu cao chịu tải tốt Như vậy, hộp thành nghiêng nên ưu tiên lựa chọn thiết kế vừa đảm bảo chịu lực tốt vừa tạo vẻ đẹp cầu ******* Trang 93 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Cầu dầm cong tiết diện hộp kín dùng phổ biến xây dựng cơng trình cầu vượt nút giao thông, đường cao… Ưu điểm dạng tiết diện hộp tính ổn định cao, tiết kiệm vật liệu, tạo dáng đẹp, mềm mại thi công dễ dàng Tiết diện ứng dụng nhiều kết cấu cầu thẳng thể rõ tính hiệu Cho nên, tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để áp dụng kết cấu cầu dầm cong điều cần thiết Ở nước ta, cầu cong giai đoạn đầu ứng dụng xây dựng Một số cầu xây chủ yếu cầu cong nhịp đơn giản tiết diện chữ I chữ T, dầm liên tục tiết diện dầm Từ trình tìm hiểu, tổng hợp nghiên cứu, kết hợp với việc phân tích ứng suất biến dạng trường hợp kết cấu lựa chọn mơ hình tính tốn phần mềm Midas, tác giả có kết luận sau: + Cầu dầm cong có chuyển vị (hay biến dạng) khơng có tính đối xứng cầu thẳng Các điểm lưng đường cong chuyển vị lớn điểm đối xứng với qua trục đầm phía bụng đường cong Vị trí chuyển vị lớn điểm thuộc cánh hẫng hộp thuộc mặt cắt có chuyển vị lớn (mặt cắt nhịp có chiều dài lớn nhất) + Chuyển vị theo phương đứng, chuyển vị giảm bán kính tăng, đặc biệt giảm nhanh phạm vi thay đổi bán kinh nhỏ (R15-R30) + Bố trí siêu cao dầm theo hình thức nâng cao sườn kết cấu ổn định việc bố trí siêu cao theo hình thức xoay siêu cao ổn định kết cấu thẳng thơng thường có qui mơ kết cấu nhịp tương tự + Tiết diện hộp kín BTCT cầu dầm cong nên tính tốn với dạng thành mỏng chịu xoắn kiềm chế mặt cắt không biến dạng Vì có độ cứng lớn (thể rõ qua kết phân tích mơ hình) Trang 94 Do thời gian có hạn, việc tác giả lựa chọn phân tích kết cấu cách mơ hình hóa tồn kết cấu nhịp phần tử khối nên tốn nhiều thời gian công sức Do đó, số vấn đề chưa xem xét có hạn chế sau: + Chưa xét nhiều bán kính cong (chỉ giới hạn bán kính cong) + Chỉ giới hạn sơ đồ kết cấu nhịp (3 nhịp liên tục: 15m-20m-15m) + Không xét ảnh hưởng lực ly tâm, tải trọng gió ngang, lực hãm xe mặt cầu + Chỉ xét siêu cao 6% Khắc phục bổ sung hạn chế hướng phát triển đề tài Khi đó, có đánh giá định lượng rõ ràng ảnh hưởng yếu tố cong đến làm việc kết cấu, xác định phạm vi bán kính nhỏ khoảng bán kính Bên cạnh đó, q trình tìm hiểu dạng kết cấu này, tác giả thấy số vấn đề cần nghiên cứu thêm: + Sơ đồ bố trí gối cầu dầm cong nhịp liên tục ảnh hưởng đến nội lực dầm + Bố trí cốt thép DƯL ảnh hưởng đến độ cứng chống xoắn kết cấu cầu cong, đến ứng suất biến dạng kết cấu + Ảnh hưởng dây cung nối gối kết cấu cầu cong đến ứng suất biến dạng kết cấu cầu dầm cong./ ******* TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] p dụng phương pháp phần tử hữu hạn tính toán thiết kế công trình cầu, có cầu cong, Bài báo, tác giả Ts.Lê Hoàng Hà, đăng Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, số 11 – 2008; [2] p dụng lý thuyết dầm thành mỏng để phân tích biến dạng dầm hộp BTCT, Bài báo, tác giả Ts.Lê Hoàng Hà, đăng Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, soá - 2009; [3] Analysis of thin-walled curved box beam under in-plane flexure, Youngkyu Kim - Yoon Young Kim*, International Journal of Solids and Structures 40 (2003) 6111– 6123, www.elsevier.com/locate/ijsolstr; (*)School of Mechanical and Aerospace Engineering, National Creative Research Initiatives Center for Multiscale Design, Seoul National University, San 56-1, Shinlim-Dong, Kwanak-Gu, Seoul 151-744, South Korea ; [4] Analysis Reference, Midas/Civil 2006 (V7.0.1 Release No.2), MIDAS Information Technology Co., Ltd.; [5] Behavior ofcurved steel trapezoidal box-girders during construction, Cem Topkaya, Eric B Williamson*, Karl H Frank; Department of Civil Engineering, The University of Texas at Austin, Austin, TX 78712, USA; received November 2002; received in revised form 12 December 2003; accepted 18 December 2003, www.sciencedirect.com; [6] Bridge Engineering Handbook - Section 15 Horizontally Curved Bridges, Ed Wai-Fah Chen and Lian Duan, Boca Raton: CRC Press, 2000; [7] Cầu bê tông cốt thép (học phần II), Nguyễn Viết Trung – Hoàng Hà – Nguyễn Ngọc Long, Trường Đại học Giao thơng vận tải, Hà Nội 1998; [8] Cầu thép – phần giáo trình nâng cao, Giáo trình, Gs.Ts Nguyễn Như Khải, Ts Nguyễn Minh Hùng, trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Hà Nội 1997; [9] Các ví dụ tính toán dầm chữ I, T, Super-T bê tông cốt thép dự ứng lực theo tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05, Gs.Ts Nguyễn Viết Trung, PGs.Ts Hoàng Hà, Ths Đào Duy Lâm, nhà Xuất xây dựng, tháng 12/2005; [10] Mô hình hóa phân tích Kết cấu cầu với Midas/Civil – tập 1, Ngô Đăng Quang (chủ biên), Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghóa, nhà Xuất xây dựng, tháng 12/2005; [11] Mô hình hóa phân tích Kết cấu cầu với Midas/Civil – tập 2, Ngô Đăng Quang (chủ biên), Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Việt Anh, nhà Xuất xây dựng, tháng 5/2007; [12] Nghiên cứu làm việc cầu cong, Luận văn thạc só, tác giả Phan Lê Vũ, học viên cao học khóa 13 – Trường Đại học Bách khoa Tp.Hồ Chí Minh, bảo vệ năm 2005; [13] Nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng hệ dầm ngang đến phân bố nội lực cầu cong, Luận văn thạc só, tác giả Trần Văn Thiện, học viên cao học khóa 2005 – Trường Đại học Bách khoa Tp.Hồ Chí Minh, bảo vệ năm 2007; [14] Phân tích làm việc xoắn-uốn dầm hộp có chiều cao thay đổi, Luận văn thạc só, tác giả Lê Vũ Hưng, học viên cao học khóa 13 – Trường Đại học Bách khoa Tp.Hồ Chí Minh, bảo vệ năm 2005; [15] Prestressed Concrete Analysis And Design, Fundamentals, Second Edition, Antoine E.Naaman – Professor of Civil Engineering, Departement of Civil and Environmental Engineering, University of Michigan, Michigan, USA, từ mục 6.13 đến 6.18; [16] Spacing of intermediate diaphragms in horizontally curved steel box girder bridges, Nam-Hoi Parka,Young-Joon Choib,Young-Jong Kanga,*; (a) Department of Civil and Environmental Engineering, Korea University, 5-1, Anam-Dong, Sungbuk-Ku, Seoul 136-701, Republic of Korea; (b) Hyundai-Development Company Limited, Seoul, Republic of Korea; received July 2004; received in revised form 20 December 2004; accepted 29 December 2004; available online March 2005, www.sciencedirect.com; [17] Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông – tập VIII, tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN – 272 – 05, tiêu chuẩn song ngữ Việt – Anh, Bộ giao thông vận tải, nhà Xuất giao thông vận tải, Hà Nội, 2005 ******* LÝ LỊCH TRÍCH NGANG I TÓM TẮT - Họ tên: Phạm Quốc Quân Phái: Nam - Sinh ngày : 03/02/1982 - Nơi sinh : Tịnh Bình – Sơn Tịnh – Quảng Ngãi - Thường trú : Tịnh Ấn Tây – Sơn Tịnh – Quảng Ngãi II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Năm 2000 ÷ 2005: Sinh viên hệ quy, khoa Kỹ thuật Xây dựng, chuyên ngành Xây dựng Cầu đường, trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp đại học năm 2005 với đề tài “Thiết kế cầu cong liên tục nhịp tiết diện hộp kín bê tông cốt thép, thép ứng suất trước nút giao thơng thành phố”; - Năm 2007 ÷ nay: Học viên cao học, chuyên ngành Xây dựng Cầu - Hầm, trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC - Năm 2005 ÷ 2007: Kỹ sư thiết kế vẽ thi công công trình cao ốc, cơng ty trăm phần trăm vốn nước Pháp - Structures Vietnam, thành viên tập đồn Structures Groups Pháp; tịa nhà Sở cơng nghiệp Tp.HCM, đường Hai Bà Trưng, Q.3, Tp HCM; - Năm 2007 ÷ 04/2010: Kỹ sư thiết kế cầu đường giám sát thi cơng xây dựng, Văn phịng TV Xây dựng, Trung tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Thiết Bị Công Nghiệp – ĐHBK Tp.HCM, 268 Lý Thường Kiệt, P.14, Q.10, Tp HCM; - 05/2010 ÷ nay: Chuyên viên phịng Kế hoạch –Tài chính, Sở GTVT tỉnh Quảng Ngãi, 39 Hai Bà Trưng, Tp.Quảng Ngãi ******* ... dựng Cầu, Hầm Mã số học viên : 03807492 I Tên đề tài: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN HỘP KÍN TRONG CẦU DẦM CONG II Nhiệm vụ nội dung luận văn Nhiệm vụ: Cầu cong với tiết diện hộp. .. cấu 61 4.4.2 Ảnh hưởng hoạt tải xe gió ngang cầu 62 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA TIẾT DIỆN NGANG HỘP KÍN TRONG CẦU DẦM CONG KHI CHỊU CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG ... sườn hộp gồm phần: t = t0 + t1 (3.6) Trong : to  Qy S xo Ix luồng ứng suất tiết diện hộp hệ khơng khép kín tĩnh định cách cắt đường tiết diện hộp kín t1 : luồng ứng suất thực tế tiết diện hộp