2 Mụ hỡnh hoỏ cỏc tỏc động lờn kết cấu (với kết cầu cầu)
2.3.1 Phân chia các giai đoạn thi công
Sơ đồ cầu: Đúc trên đà giáo 14m Đúc hẫng cân bằng từ trụ ra 2 bên: 12/2+4@3+6@3.5+5@4 (m) K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11K12 K13K14 K15 Hl2 Đg2 K15 K14K13 K12 K11K10 K9 K8 K7 K6 K5K4 K3 K2 K1 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8K9 K10 K11K12 K13K14 K15 Hl3 Hl1 K15 K14K13 K12 K11K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 Đg1 14 2 5@4 6@3.5 4@3 12 4@3 6@3.5 5@4 2 5@4 6@3.5 4@3 12 4@3 6@3.5 5@4 2 14 75 120 75
Các giai đoạn thi công:
1. Thi công trụ1 và trụ 2 : 60 ngày 2. Thi công đốt K0 trên trụ 1, 2 : 7ngày ...
17.Thi công đốt K15 trên trụ 1, 2 : 7ngày 18.Hợp long nhịp biên trái (HL 1) : 7ngày 19.Hợp long nhịp biên phải (HL2) : 7 ngày 20.Hợp long nhịp giữa (HL 3) : 7 ngày
21.Gỡ bỏ liên kết cứng tạm giữa đốt K0 và trụ, thay bằng liên kết gối : 0 ngày 22.Thi công lớp phủ, lan can, các thiết bị trên cầu : 30 ngày
23.Giai đoạn khai thác : (xét cho cuối thời kỳ khai thác : 100 năm) 2.3.2 Mô hình hoá nhóm kết cấu
2.3.2.1 Định nghĩa nhóm kết cấu:
Với từng giai đoạn thi công, từng phần của kết cấu lần l−ợt xuất hiện và tham gia chịu lực. Các phần xuất hiện đó đ−ợc t−ơng ứng với mỗi nhóm kết cấu (structure group.
Gọi chức năng định nghĩa nhóm kết cấu : Model\ Group\ Define Structure Group
Tại dòng Name: Nhập tên nhóm kết cấu (ví dụ nhập “Pier”)
Tại dòng Suffix: nhập các chỉ số cuối (ví dụ 1 to 2, nghĩa là nhập Pier1, Pier2)
Nhấn Add
Nút Modify: có chức năng thay đổi tên của nhóm kết cấu đ7 nhập Nút Delete: có chức năng xoá nhóm kết cấu đ7 định nghĩa
Sau đó nhấn Close.
Gán nhóm kết cấu:
Từ Tree Menu, chọn tab Group
Chọn phần tử cần gán bằng chức năng SELECT
Nhấp chuột vào nhóm kết cấu và dùng chức năng “kéo – thả” (Drag and Drop) để
gán nhóm kết cấu cho các phần tử t−ơng ứng.
Ví dụ với sơ đồ cầu đúc hẫng trên, ta sẽ có 40 nhóm kết cấu nh− sau : 1. Trụ 1 : P1 2. Trụ 2 : P2 3. K0 – Trụ 1 4. K1 –Trụ 1 5. K2 – Trụ 1 ... 18.K15 –Trụ 1 19.K0 – Trụ 2 20.K1 –Trụ 2 21.K2 – Trụ 2 ... 34.K15 –Trụ 2
35.HL 1 ( hợp long biên trái) 36.HL 2 ( hợp long biên phải ) 37.HL 3 (hợp long nhịp giữa) 38.ĐG1 : (Đà giáo trái) 39.ĐG2 : (Đà giáo phải)
40.Super : (Nhóm kết cấu chịu tĩnh tải phần 2 + hoạt tải) Ví dụ mô hình nhóm kết cấu Trụ 1
Model\ Group\ Define Structure Group..
Name > Tru 1
Suffix < >
Add.
2.3.2.2 Định nghĩa nhóm điều kiện biên:
Với sơ đồ cầu dầm đúc hẫng 3 nhịp nh− trên, ta sẽ có 5 nhóm điều kiện biên nh− sau : 1. Ngàm tại chân trụ 1 và trụ 2
2. Liên kết cứng tạm thời giữ đốt K0 và trụ 1, 2. 3. Liên kết gối tại hai mố
4. Đà giáo thi công tại 2 nhịp biên
5. Liên kết gối tại đỉnh trụ 1, 2 ( thay cho liên kết cứng nữa) Trình tự khai bao một nhóm điều kiện biên nh− sau:
Name ( Tên của nhóm điều kiện biên) : BC
Suffix (Số thứ tự) : 1to5
Add.
2.3.2.3 Định nghĩa nhóm tải trọng:
Tải trọng thi công là những tải trọng chỉ tác dụng trong giai đoạn thi công và sẽ đ−ợc dỡ đi sau khi thi công xong. Tuỳ thuộc vào ph−ơng pháp thi công mà có các loại tải trọng khác nhau.
Trong ph−ơng pháp thi công phân đoạn, công nghệ thi công hẫng (đúc hẫng hay lắp hẫng) là một giải pháp xây dựng đang đ−ợc áp dụng phổ biến. ở đây trình bày tải trọng cho các giai đoạn thi công đúc hẫng.
Các tải trọng thi công bao gồm: 1. Tải trọng xe đúc
2. Tải trọng bê tông −ớt
3. Tải trọng bản thân của kết cấu. 4. Tải trọng dự ứng lực
5. Tải trọng thời gian Cách định nghĩa :
Model\ Group\ Define Load Group
Self (Tải trọng bản thân)
WC ( Tải trọng Bê tông −ớt)
PS (Tải trọng dự ứng lực)
FT (Tải trọng xe đúc)
Với ví dụ trên, có
Self (tải trọng bản thân ) : 1
WC ( bê tông −ớt) : 15@2 + 3 = 33
PS ( dự ứng lực) : 16@2 + 3 = 35
FT (tải trọng xe đúc) : 16@2 = 32
Time load (tải trọng thời gian) : 1 Tổng cộng có 102 nhóm tải trọng.
Ví dụ, để khai báo nhóm tải trọng bê tông −ớt cho đốt K13 trên trụ 1, ta làm nh− sau : Model\ Group\Define Load Group\
Name( Tên) : WC-P1-K
Suffix : 13
Add
2.3.2.4 Định nghĩa các giai đoạn thi công
Có 2 cách gọi chức năng đinh nghĩa các giai đoạn thi công
Load\ Construction Stage Analysis Data\ Define Construction Stage...
Hoặc nháy chuột phải vào màn hình chính của ch−ơng trình, chọn Load\ Construction Stage Analysis Data\ Define Construction Stage...
Add: định nghĩa và tạo một giai đoạn thi công vào danh sách các giai đoạn thi công. Giai đoạn thi công đ−ợc tạo sẽ đ−ợc thêm vào phía d−ới trong danh sách các giai đoạn thi công.
Insert Prev: tạo một giai đoạn thi công mới ở ngay phía trên giai đoạn thi công đ−ợc chọn trong danh sách.
Insert Next: tạo một giai đoạn thi công mới ở ngay phía d−ới giai đoạn thi công đ−ợc chọn trong danh sách.
Generate: định nghĩa nhiều giai đoạn thi công cùng một lúc.
Modify/ Show: điều chỉnh và thay đổi một giai đoạn thi công đ−ợc chọn.
Delete: xoá một giai đoạn thi công đ7 đ−ợc định nghĩa.
Close: đóng hộp thoại
* Khi định nghĩa 1 giai đoạn thi công bằng chức năng Add (hoặc Insert Prev / Inserv Next) hoặc điều chỉnh một giai đoạn thi công đ−ợc chọn bằng chức năng Modify/ Show, xuất hiện hộp thoại:
Trong mục Stage:
- Name (nhập tên của giai đoạn thi công cần tạo) : CS1
- Duration( nhập khoảng thời gian ứng với giai đoạn thi công đó) : 7 (days)
Trong mục Save Result:
Stage: l−u lại kết quả theo giai đoạn thi công
Addtional Steps: l−u kết quả theo các b−ớc trong giai đoạn thi công.
Nút Current Stage Imformation: xuất bảng mô tả các thông số về nút, phần tử, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng đ−ợc gán cho giai đoạn thi công.
Addtional Steps: khai báo các b−ớc thi công trong từng giai đoạn thi công. Trong một giai đoạn thi công, khi nhóm kết cấu và nhóm điều kiện biên là không thay đổi thì chức năng Addtional Steps cho phép định nghĩa các nhóm tải trọng tác dụng thay đổi theo thời gian và các tải trọng phụ.
Ví dụ trong quá trình thi công đúc hẫng một đốt dầm, có nhiều tải trọng tác dụng tại các thời điểm khác nhau lên cùng một nhóm kết cấu với cùng một nhóm điều kiện biên trong cùng một giai đoạn thi công. Để đơn giản cho quá trình mô hình hoá, thay vì chia giai đoạn thi công một đốt dầm thành nhiều giai đoạn thi công t−ơng ứng với tiến độ thi công, ch−ơng trình Midas/ Civi hỗ trợ chức năng khai báo Addtional Steps trong cùng một giai đoạn thi công. Giả thiết thời gian thi công một đốt dầm là 7 ngày, thời gian chuẩn bị gồm di chuyển xe đúc, lắp dựng ván khuôn, cốt thép, lắp đặt ống chứa cáp là 3 ngày, thời gian đổ bêtông là 4 ngày. Nh− vậy, khoảng thời gian từ giữa b−ớc chuẩn bị và đổ bêtông là 3 ngày. Do đó Additional Steps đ−ợc gán là 3 ngày.
- Days: khoảng thời gian t−ơng ứng với mỗi một b−ớc thi công trong một giai đoạn thi công. Nó đ−ợc thể hiện trong lựa chọn Active Day và Deactive Day trong Load Tab.
- Add: nhập khoảng thời gian t−ơng ứng với từng b−ớc thi công vào phía d−ới của Step list.
- Modify: thay đổi số ngày t−ơng ứng với b−ớc thi công đ−ợc chọn trong mục Step list.
- Delete: xoá b−ớc thi công đ−ợc chọn trong Step list. - Clear: xoá tất cả các b−ớc thi công có trong Step list.
Auto Generation: tự động phát sinh nhiều b−ớc thi công.
Nhập số b−ớc thi công vào mục Step Number và nhấn Generate Steps. Tổng khoảng thời gian đ−ợc nhập trong Duration sẽ đ−ợc chia đều cho số b−ớc theo mô hình logarit.
Trong Element Tab: kích hoạt và không kích hoạt các phần tử có liên quan để gán
chúng vào giai đoạn thi công đ−ợc định nghĩa.
Group List: danh sách các nhóm kết cấu đ7 đ−ợc định nghĩa.
Có thể nhấn vào ô ... ở bên phải Group List để bật hộp thoại Define Structure Group và tạo mới hoặc thay đổi các nhóm kết cấu.
Activation:
Lựa chọn nhóm kết cấu t−ơng ứng trong danh sách Group List và nhấn vào một trong các nút sau:
- Add: kích hoạt nhóm kết cấu đ−ợc chọn
- Modify: thay đổi tuổi (Age) của nhóm kết cấu đ−ợc chọn - Delete: đ−a nhóm kết cấu đ−ợc chọn trở về Group List. Chú ý:
Có thể lựa chọn nhiều nhóm kết cấu cùng một lúc bằng cách nhấn phím CTRL.
Trọng l−ợng bản thân của phần tử sẽ tự động đ−ợc cập nhập ngay khi phát sinh phần tử đó, miễn là THTT Self Weight đ7 đ−ợc định nghĩa.
- Age: nhập tuổi của các phần tử bằng bêtông đ−ợc tạo mới hoặc điều chỉnh. Nó đ−ợc dùng để thể hiện các ảnh h−ởng do co ngót và từ biến của bêtông. Nó là tuổi của phần tử tr−ớc khi bắt đầu tiến hành giai đoạn thi công này, và th−ờng đ−ợc lấy bằng khoảng thời gian từ lúc đổ bêtông cho tới khi tháo ván khuôn đối với các phần tử nằm ngang nh− kết cấu nhịp...
Deactivation: dùng trong tr−ờng hợp có sử dụng các kết cấu tạm, khi các nhóm kết cấu đ−ợc kích hoạt ở giai đoạn thi công tr−ớc không còn tồn tại trong giai đoạn thi công hiện tại.
- Add: không kích hoạt nhóm kết cấu đ−ợc chọn trong Group List
- Modify: thay đổi tỉ lệ phân bố nội lực trong phần tử của nhóm kết cấu đ−ợc chọn.
- Delete: đ−a nhóm kết cấu đ−ợc chọn trở lại Group List.
- Element Force Distribution: Khi có những phần tử không đ−ợc kích hoạt, cần xác định xem phần trăm sức kháng mà phần tử phân bố cho các phần tử còn lại là bao nhiêu. Thông th−ờng chọn là 100%.
Chú ý: Kết quả của tất cả các giai đoạn thi công tr−ớc sẽ đ−ợc tích luỹ vào giai đoạn hiện tại. Bởi vì các phần tử, các điều kiện biên và tải trọng đ−ợc kích hoạt vẫn còn hoạt động cho tới
khi chúng không đ−ợc kích hoạt. Khi một phần tử bị xoá bỏ, nội lực trong phần tử sẽ tác dụng lên các phần tử liên tục còn lại theo h−ớng ng−ợc lại.
Boundary Tab:
Dùng để kích hoạt hay không kích hoạt nhóm điều kiện biên t−ơng ứng với giai đoạn thi công cần khai báo.
Group List: danh sách các nhóm điều kiện biên đ7 đ−ợc định nghĩa.
Có thể nhấn vào ô ... ở bên phải Group List để bật hộp thoại Define Boundary Group và tạo mới hoặc thay đổi các nhóm điều kiện biên.
Activation:
Lựa chọn nhóm điều kiện biên t−ơng ứng trong danh sách Group List và nhấn vào một trong các nút sau:
- Add: kích hoạt nhóm điều kiện biên đ−ợc chọn
- Modify: thay đổi liên kết hoặc vị trí t−ơng đối của nhóm điều kiện biên đ−ợc chọn
- Delete: đ−a trở lại nhóm điều kiện biên đ−ợc chọn về Group List
- Spring Support Position: khai báo vị trí của nhóm điều kiện biên và các hạn chế hoặc gối đàn hồi tại các nhóm điều kiện biên.
o Original: đặt điều kiện biên tại vị trí không biến dạng. Điều này t−ơng đ−ơng với chuyển vị c−ỡng bức tại vị trí gối tr−ớc khi đặt gối.
o Deformed: đặt điều kiện biên tại vị trí biến dạng.
- Add: không kích hoạt nhóm điều kiện biên đ−ợc chọn trong Group List. - Delete: đ−a trở lại nhóm điều kiện biên đ−ợc chọn về Group List.
Load Tab: Dùng để kích hoạt hoặc không kích hoạt nhóm tải trọng t−ơng ứng với giai đoạn thi công cần khai báo. Trạng thái kích hoạt có thể đ−ợc thực hiện trong cả giai đoạn thi công cũng nh− trong từng b−ớc. Tuy nhiên nếu Kích hoạt/ Không kích hoạt ở từng b−ớc thi công thì phải định nghĩa Additional Steps tr−ớc.
Group List: danh sách các nhóm tải trọng đ7 đ−ợc định nghĩa.
Có thể nhấn vào ô ... ở bên phải Group List để bật hộp thoại Define Load Group và tạo mới hoặc thay đổi các nhóm tải trọng.
Activation:
Lựa chọn nhóm tải trọng t−ơng ứng trong danh sách Group List và nhấn vào một trong các nút sau:
- Add: kích hoạt nhóm tải trọng đ−ợc chọn
- Modify: thay đổi ngày tác dụng của nhóm tải trọng đ−ợc chọn. - Delete: đ−a trở lại nhóm tải trọng đ−ợc chọn về Group List.
- Active Day: xác định thời gian từ khi bắt đầu thi công cho tới thời điểm tác dụng nhóm tải trọng đ−ợc chọn. Có thể lựa chọn ngày bắt đầu hoặc ngày kết thúc của giai đoạn thi công đ−ợc chọn. Lựa chọn Days có thể bao gồm cả Additional Step nếu đ7 đ−ợc định nghĩa.
Lựa chọn nhóm tải trọng t−ơng ứng trong danh sách Group List và nhấn vào một trong các nút sau:
- Add: không kích hoạt nhóm tải trọng đ−ợc chọn
- Modify: thay đổi ngày thôi tác dụng của nhóm tải trọng đ−ợc chọn. - Delete: đ−a trở lại nhóm tải trọng đ−ợc chọn về Group List.
Khi định nghĩa nhiều giai đoạn thi công đồng thời sử dụng chức năng Generate:
Trong mục Stage:
Name: nhập tên của giai đoạn thi công
Suffix: nhập số l−ợng các giai đoạn thi công đ−ợc tạo đồng thời theo thứ tự 1 tới n (có thể bỏ qua)
Duration: khoảng thời gian ứng với giai đoạn thi công
Addtional Steps:
Day: khoảng thời gian ứng với các bứơc thi công trong một giai đoạn thi công.
Số ngày này sẽ đ−ợc gán vào trong mục Active Day và Deactive Day trong hộp thoại Compose Construction Stage.
Add: nhập khoảng thời gian t−ơng ứng với từng b−ớc thi công vào phía d−ới của Step list. Modify: thay đổi số ngày t−ơng ứng với b−ớc thi công đ−ợc chọn trong mục Step list. Delete: xoá b−ớc thi công đ−ợc chọn trong Step list.
Clear: xoá tất cả các b−ớc thi công có trong Step list.
Auto Generation: tự động phát sinh nhiều b−ớc thi công.
Nhập số b−ớc thi công vào mục Step Number và nhấn Generate Steps. Tổng khoảng thời gian đ−ợc nhập trong Duration sẽ đ−ợc chia đều cho số b−ớc theo mô hình logarit.
Stage: l−u lại kết quả theo giai đoạn thi công
Addtional Steps: l−u kết quả theo các b−ớc trong giai đoạn thi công.
Nhấn Apply.
Ví dụ khai báo cho giai đoạn thi công đốt K2 nh− sau :
Load\ Construction Stage Analysis Data\ Define Construction Stage...
Chọn Add
Hiện ra bảng sau :
Nhập các thông số nh− trong bảng.
Nhấn vào Element Tab : Nhập các thông số nh− trong bảng.
Nhấn vào Boundary Tab : ta không phải nhập các nhóm điều kiện biên cho CS2 vì nhóm điều kiện biên của CS2 là giống với giai đoạn tr−ớc đó.
ở mục Activation, ta phải nhập các nhóm tải trọng là
Tải trọng kéo dự ứng lực đốt K1 – trụ1 và 2 ở ngày đầu tiên ( PS-P1(2)-K1 : first)
Tải trọng xe đúc đặt trên đốt K1 để thi công đốt K2, tác dụng từ ngày đầu tiên ( FT-
P1(2)-K1 : FIRST)
Tải trọng bê tông −ớt của đốt K2, tác dụng từ ngày thứ 3 (WC-P1(2)-K2 : 3)
ở mục Deactivation, ta phải dỡ các nhóm tải trọng là
Tải trọng xe đúc đặt trên đốt K0, bỏ từ ngày đầu tiên ( FT-P1(2)-K0 : FIRST)
Tải trọng bê tông −ớt của đốt K1, bỏ từ ngày đầu tiên (WC-P1(2)-K2 : first) 2.3.3 Khai báo các tr−ờng hợp tải trọng
Một bài toán đúc hẫng cần đ−ợc tính với các tr−ờng hợp tải trọng khái nhau. Trong ví dụ này, ta xét 5 tr−ờng hợp tải trọng là
Trọng l−ợng bản thân
Trọng l−ợng xe đúc
Trọng l−ợng bê tông −ớt
Tải trọng dự ứng lực
Ví dụ với nhập tr−ờng hợp tải trọng bản thân ta nhập nh− sau :
Name ( Tên của tr−ờng hợp tải trọng ) : SW
Type ( Dạng tải trọng ) : Construction Stage Load (tải trọng theo giai đoạn thi công)
Description (Mô tả) : trong luong ban than T−ơng tự, ta nhập đ−ợc các tr−ờng hợp tải trọng còn lại. 2.3.4 Gán tải trọng thi công
Trình tự gán các tải trọng trên nh− sau:
Trọng l−ợng bản thân của kết cấu
Tải trọng xe đúc
Tải trọng bê tông −ớt
Tải trọng dự ứng lực
Tải trọng thời gian
2.3.4.1 Nhập trọng l−ợng bản thân:
Để ch−ơng trình tự động gán trọng l−ợng bản thân của các kết cấu mới đ−ợc phát sinh, cần phải định nghĩa THTT trọng l−ợng bản thân và chất tải ở Giai đoạn thi công đầu tiên (CS1).
Stage : CS 1.
Load/ Self Weight
Load Case Name> SW
Load Group Name> SW
Self Weight Factor > Z (-1)
Nhấn Add
2.3.5 Nhập tải trọng xe đúc
Sử dụng xe đúc có năng lực là 80T. Khi đó ta có tải trọng xe đúc gồm một lực thẳng đứng có trị số là 80 T (hay 800 KN) và một mômen quay quanh trục y, có giá trị là 160 Tm (hoặc