Bài toỏn vớ dụđược mụ hỡnh húa theo bản vẽ cầu Cỏi Mụn bắc qua sụng Vàm Cỏ Tõy thuộc xó Vĩnh Thuận huyện Vĩnh Hưng tỉnh Long An, trờn tuyến đường Vĩnh Hưng – Tõn Hưng. Sơđồ tớnh: 152 64 11 4. 3 Don vi: m Vật liệu: Dầm: Bờ tụng cốt thộp mỏc 500 Trụ: Bờ tụng cốt thộp mỏc 400 Cỏp dựứng lực. Mặt cắt: Gồm cỏc mặt cắt K0 gần trụ, K9 gần gối, mặt cắt gối trụ, mặt cắt trụ, cỏc mặt cắt khỏc là mặt cắt thay đổi. Dầm cú cấu tạo là dầm hộp, trụ là trụđặc. Tải trọng: - Tải trọng bản thõn. - Tải trọng gối lỳn - Tải trọng xe đỳc - Tải trọng dựứng lực - Tải trọng nhiệt độ - Tải trọng di động 2. Chuẩn bị số liệu Đặt tờn phần tử, nỳt: - Nỳt: Nửa trỏi: 1000 → 1031
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu Nửa phải: 2000 → 2031 Trụ P1: 3000 → 3006 Trụ P1: 4000 → 4006 -Phần tử: Nửa trỏi: 1001 → 1031 Nửa phải: 2001 → 2031 Trụ P1: 3001 → 3006 Trụ P2: 4001 → 4006
Điều kiện biờn: Gồm cỏc gối như hỡnh vẽ, riờng phần đỳc trờn đà giỏo tại 2 gối điều kiện biờn cần được mụ hỡnh như sau:
Cỏc nhúm kết cấu: Nhúm 1: Trụ P1, P2 Nhúm 2: Đoạn dầm đỳc trờn đà giỏo tại trụ P1 và P2, đoạn dầm tại 2 mố trờn đà giỏo. Nhúm 3: Đoạn dầm đỳc hẫng K1 trờn trụ P1 và P2. .... Nhúm 10: Đoạn dầm đỳc hẫng K8 trờn trụ P1 và P2. Nhúm 11: Đoạn dầm hợp long nhịp bờn trỏi. Nhúm 12: Đoạn dầm hợp long nhịp bờn phải. Nhúm 13: Đoạn dầm hợp long giữa cầu. 3. Nhập số liệu 3.1 Phỏt sinh phần tử nỳt
- Đặt tờn nỳt và tờn phần tử khởi đầu. Việc đặt này hết sức quan trọng vỡ giỳp chỳng ta dễ giàng quản lý và nhập liệu hơn.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Model > Nodes > Start Number
- Chia kết cấu thành nhiều phần tử, nờn chia theo cỏc giai đoạn thi cụng. Với cầu này ta cú thể chia như sau: Nhịp trỏi: 2x0.5+6x2+3.5+8x3+2+1.5 Nhịp giữa: 1.5+2+8x3+3.5+2+3.5+8x3+2+1.5 Nhịp phải: 1.5+2+8x3+3.5+6x2+2x0.5 Trụ: 5x(-2)+(-1) Tọa độ nỳt đầu tiờn của trụ là (44,0,-4.3) - Tạo nỳt đầu tiờn nhịp bờn trỏi tại gốc tọa độ (0,0,0).
Model > Nodes > Create Nodes
Coordinate (x, y, z) ( 0, 0, 0 ) ↵
- Dựng Extrudeđể tạo cỏc phần tử thanh theo 1 đường thẳng.
Model > Elements > Extrude
Extrude Type>Node →Line Element
Element Type>Beam ; Material>1: M500
Section>2: MCK0 ; Generation Type>Translate
Translation>Unequal Distance ; Axis>x
Distances ( 2@0.5, 6@2, 3.5, 8@3, 2, 2@1.5, 4, 2, 8@3, 3.5, 1 ) ↵
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Sử dụng phương thức đối xứng để mụ hỡnh húa phần cũn lại: Mode>Copy ; Reflection>y-z plane x : (152)
Reverse Element Local (on) ↵
Làm tương tự với trụ ta cú kết quả mụ hỡnh kết cấu:
3.2 Định nghĩa mặt cắt và gỏn mặt cắt
- Dựa vào bản vẽđịnh nghĩa cỏc loại mặt cắt ngang cú trong kết cấu. Đểđịnh nghĩa cỏc mặt cắt chọn:
Model > Properties > Section. Chọn Add để thờm cỏc mặt cắt và khai bỏo theo hướng dẫn.
Mặt cắt trụ:
Chọn thẻ DB/User
Name (MCTru)
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Cỏch định nghĩa mặt cắt cho nhịp chớnh: Mặt cắt K0 (gần trụ)
Chọn thẻ PSC
Name (MCK0) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Section Type>1 Cell
Joint On/Off>JO2 (on), JI2 (on), JI4 (on) Offset>Center-Top
Outer
HO1 (0.25) ; HO2 (0.313) ; HO2-2 (0) ; HO3 (3.237)
BO1 (1.85) ; BO1-2 (1) ; BO2 (0) ; BO3 (2.5) Inner
HI1 (0.25) ; HI2 (0.313) ; HI2-2 (0); HI3 (2.137)
HI4 (0.3) ; HI4-2 (0); HI5 (0.8)
BI1 (2) ; BI1-2 (1)
BI3 (2) ; BI3-2 (1.7) ↵
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Mặt cắt K9 (Gần mố)
Chọn thẻ PSC
Name (MCK9)
Section Type>1 Cell
Joint On/Off>JO2 (on), JI2 (on), JI4 (on) Offset>Center-Top
Outer
HO1 (0.25) ; HO2 (0.313) ; HO2-2 (0) ; HO3 (1.437)
BO1 (1.85) ; BO1-2 (1) ; BO2 (0) ; BO3 (2.5) Inner
HI1 (0.25) ; HI2 (0.313) ; HI2-2 (0); HI3 (0.887)
HI4 (0.3) ; HI4-2 (0); HI5 (0.25)
BI1 (2) ; BI1-2 (1)
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Khai bỏo cỏc mặt cắt thay đổi: Span1st, Span2st, Span2nd, Span3st
Chọn thẻ Tapered
Name (Span1st); Section Type>PSC-1 Cell; Size-I> (MCK9); Size-J> (MCK0);
y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear; Offset>Center-Top
Name (Span2st ); Section Type>PSC-1 Cell; Size-I> (MCK0); Size-J> (MCK9)
y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear; Offset>Center-Top ↵ Name (Span2nd ); Section Type>PSC-1 Cell; Size-I> (MCK9); Size-J> (MCK0)
y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear; Offset>Center-Top ↵ Name (Span3st); Section Type>PSC-1 Cell; Size-I> (MCK0); Size-J> (MCK9)
y Axis Variation>Linear ; z Axis Variation>Linear; Offset>Center-Top ↵ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Khi đó cú cỏc mặt cắt ta tiến hành gỏn mặt cắt cho kết cấu. Rất đơn giản vỡ Midas/Civil hỗ trợ chức năng kộo thả. Chọn cỏc phần tử cần gỏn mặt cắt, dựng chuột kộo mặt cắt cần gỏn vào vựng Model View.
Sau khi đó gỏn hết cỏc mặt cắt ta chọn
Model > Properties > Tapered Section Group để hiệu chỉnh lại mặt cắt thay đổi, nguyờn nhõn hiệu chỉnh là do mặt cắt thay đổi chưa biết khai bỏo điểm bắt đầu và điểm kết thỳc.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Nhập thụng số danh sỏch phần tử (Gồm những phần tử nào), mặt cắt thay đổi theo đường gấp khỳc hay đường cong. Nhập xong chọn Add. Sau khi nhập chọn View > Remove Hidden Lines ta sẽ kiểm tra được hỡnh dạng phối cảnh của kết cấu:
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
3.3 Định nghĩa vật liệu
Đểđịnh nghĩa cỏc loại vật liệu ta chọn: Model > Properties > Material Chọn Addđể thờm cỏc loại vật liệu, khai bỏo theo hướng dẫn.
Cú thể sử dụng những vật liệu cú sẵn trong chương trỡnh theo cỏc qui trỡnh như AASHTO hoặc tựđịnh nghĩa một kiểu vật liệu bằng cỏch nhập vào cỏc thụng số.
Name>M400; Type>User Defined; Modulus of Elasticity (2.944e7); Thermal Coefficient (1.08e-5);
Poisson’s Ratio (0.2) ↵
Name>M500; Type>User Defined; Modulus of Elasticity (3.1799e7); Thermal Coefficient (1.08e-5);
Poisson’s Ratio (0.2) ↵
Name>Tendon; Type>User Defined; Modulus of Elasticity (1.9500); Thermal Coefficient (1.08e-5);
Poisson’s Ratio (0.2) ↵
Vớ dụ bờ tụng trụ M400 và cỏp dựứng lực định nghĩa theo người dựng.
Sau khi đó cú cỏc loại vật liệu tương tự nhưđối với mặt cắt ta gỏn vật liệu bằng cỏch kộo và thả.
3.4 Điều kiện biờn
- Để việc tớnh toỏn được chớnh xỏc ta định nghĩa cỏc nhúm điều kiện biờn: Processed by We Batch PDF UnlockerBuy a license to remove it.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Model > Group > Define Boundary Group.
Cỏc nhúm gồm:
BG1: Trụ BG2: Trờn trụ
BG3: Mố BG4: Đà giỏo
- Tại trụ liờn kết với dầm bằng liờn kết đàn hồi (Elastic Link), tại mố cũng liờn kết với cỏc gối bằng liờn kết đàn hồi. Trong quỏ trỡnh đỳc dầm, đoạn ởđầu mốđược đỳc trờn đà giỏo sau đú mới hợp long với dầm đỳc hẫng. Và đà giỏo cũng được liờn kết với gối cố định bằng liờn kết đàn hồi.
- Gỏn điều kiện biờn:
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Chọn Model > Boundaries > Supports
- Chọn nhúm điều kiện biờn. - Chọn nỳt cần gỏn điều kiện biờn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tại trụ là liờn kết ngàm ta chọn D-all và R- All. Thuộc nhúm điều kiện biờn BG1. - Tại mố là nhúm BG3, gối di động. -Tại đà giỏo phớa mố là nhúm BG4, gối cố định.
-Tại nơi liờn kết trụ và dầm là BG2. Sau mỗi lần chọn ta nhấn Apply.
3.5 Chia cỏc giai đoạn thi cụng
Dựa theo quỏ trỡnh thi cụng trong thực tế ta chia kết cấu thành cỏc giai đoạn thi cụng: CS1: Thi cụng trụ P1, P2 CS2: Đỳc đốt K0 tại trụ P1 và P2 trờn đà giỏo, đỳc dầm tại 2 mố trờn đà giỏo. CS3: Đức đốt K1 trờn trụ P1, P2 .... CS10: Đỳc đốt K8 trờn trụ P1, P2 CS11: Hợp long nhịp bờn trỏi CS12: Hợp long nhịp bờn phải CS13: Hợp long nhịp bờn giữa
CS14: Tĩnh tải giai đoạn II và khai thỏc 30 năm (Co ngút – Từ biến)
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Đểđịnh nghĩa nhúm cỏc giai đoạn thi cụng chọn:
Model > Group > Define Structure Group
Ở trờn chỳng ta mới chỉđịnh nghĩa cỏc giai đoạn thi cụng, chưa biết quỏ trỡnh thi cụng diễn ra như thế nào? Vỡ thế ta cần tiến hành gỏn kết cấu cho cỏc giai đoạn thi cụng. Gỏn kết cấu cho cỏc nhúm tải trọng bằng cỏch chọn nhúm nỳt và phần tử cựng một nhúm bằng cụng cụ Selection, kộo và thả giai đoạn thi cụng cần gỏn ở Tree Menu tới cửa sổ Model. Số lượng nỳt và phần tử sẽđược thụng bỏo trong cỏc giai đoạn thiết kế.
Cú thể kết hợp sử dụng file MCT để nhập nhanh hơn. Khai bỏo cỏc giai đoạn thi cụng.
Giai đoạn 1: Thời gian 30 ngày Giai đoạn 2: Thời gian 45 ngày Giai đoạn 3 => 13: Thời gian 14 ngày
Giai đoạn khai thỏc 14 : Thời gian 10000 ngày
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Nhập tờn, thời gian thi cụng, bước phõn tớch, kớch hoạt những phần tử nào, gối nào được kớch hoạt, dỡProcessed by We Batch PDF Unlocker bỏ... NhậBuy a license to remove it.p cho tất cả cỏc giai đoạn ta cú:
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu 3.6 Khai bỏo cỏc trường hợp tải trọng, nhúm tải trọng
Khai bỏo cỏc trường hợp tải trọng giỳp chỳng ta dễ quản lý việc nhập tải trọng cũng như dễ giàng sử lý kết quả tớnh toỏn.
Cỏc trường hợp tải trọng gồm
- Giai đoạn thi cụng: Tải trọng bản thõn(SW), Tải trọng bờ tụng ướt (WC), Tải trọng xe đỳc (FT), Tải trọng DƯL (PS).
- Giai đoạn khai thỏc: Tĩnh tải giai đoạn II (GII), Gối lỳn (SE), Nhiệt độ (GE), Co ngút từ biến (CS).
Để khai bỏo chọn: Load > Static Load Cases
Nhập tờn tải trọng, loại tải trọng, và mụ tả. Để cú thể nhõp tải trọng một cỏch chớnh xỏc ta tiến hành định nghĩa cỏc nhúm tải trọng bao gồm: PSP1K1 to PSP1K9, PSP2K1 to PSP2K9,: Tải trọng dựứng lực. FTP1K1 to FTP1K9, FTP2K1 to FTP2K9: Tải trọng xe đỳc từng giai đoạn. WCP1K1 to WCP1K9, WCP2K1 to WCP2K9: Tải trọng bờ tụng ướt từng giai đoạn. FSM1, FSM2: Đốt trờn đà giỏo mố 1,2. PierTableP1, PierTableP2: Đốt K0 trờn P1, P2.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Để khai bỏo chọn: Model > Group > Define Load Group
3.7 Nhập tải trọng và xem kết quả
a. Tải trọng bờ tụng ướt và tải trọng xe đỳc
Nhập cho từng giai đoạn thi cụng. Tải trọng bờ tụng ướt và xe đỳc chỉ xuất hiện ở giai đoạn CS2 trởđi. Bảng số liệu: Tải trọng bờ tụng ướt: Section (m2) Element I J Length (m) Volume (m3) Weight (KN) Moment 101 5.5841 5.6404 3 16.836609 387.24 580.86 102 5.6404 5.7782 3 17.1279045 393.94 590.91 103 5.7782 5.9989 3 17.66568 406.31 609.47 104 5.9989 6.3022 3 18.4516605 424.39 636.58 105 6.3022 6.6883 3 19.485846 448.17 672.26 106 6.6883 7.1572 3 20.7682365 477.67 716.50 107 7.1572 7.7087 3 22.298832 512.87 769.31 108 7.7087 8.3430 3 24.077631 553.79 830.68 109 8.3430 9.0601 3 26.104635 600.41 900.61 110 9.0601 9.5841 3 27.9661695 643.22 964.83 Tải trọng xe đỳc:
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Weight
(KN) Moment
800 1100 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn giai đoạn thi cụng, chọn nỳt cần nhập tải trọng:
Để nhập tải trọng chọn: Load > Nodal Loads. Chọn loại tải trọng, nhúm tải trọng, nỳt đặt tải trọng, cỏc giỏ trị của tải trọng.
Tiến hành nhập theo từng giai đoạng và từng nỳt, từng loại tải trọng.
b. Tải trọng bản thõn.
Chọn Load > Self Weight.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Nhập tờn tải trọng, nhúm tải trọng. X, Y, Z là hệ số, vớ dụ tải trọng bản thõn hướng xuống dưới => Z=-1, chọn Add.
c. Tải trọng nhiệt độ và gradient nhiệt độ.
Gồm 2 loại, nhiệt độ biến đổi đều và nhiệt độ gradient Nhiệt độ thi cụng: Ttc=25oC Cao nhất khu vực: 47oC Thấp nhất khu vực: 5oC Chờnh nhiệt (+): T+ c=22oC Chờnh nhiệt (-): T- c=20oC Gradient nhiệt 0.1m A=0.3m 0.2m Hdam T+ T- T1 T2 T3 Thụng số T1 +23 -7 T2 +6 -1
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
T3 +3 0
Khai bỏo trong Midas/Civil: - Nhiệt độ biến đổi đều chọn:
Load > Temperature Loads > Element Temperatures.
- Nhiệt độ gradient chọn: Load > Temperature Loads > Beam Section Temperature
Nhập xong cỏc tải trọng cơ bản trờn chỳng ta cú thể tiến hành tớnh toỏn để kiểm tra việc nhập. Để tớnh toỏn nhấn F5.
Sau khi tớnh toỏn để xem biểu đồ chọn: Results > Forces > Beam Diagrams
Tiến hành lựa chọn cỏc kết quả muốn thể hiện rồi chọn Apply ta được kết quả. Vớ dụ kết quả biểu đồ moment của kết cấu trong giai đoạn CS5.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
d. Cỏp dựứng lực
- Khai bỏo tờn của phần tử cỏp:
Load > Prestress Loads > Tendon Property >Add.
Thờm cỏc loại bú cỏp theo bảng số liệu sau.
Cỏp 25T13 Cỏp 19T13
Loại ống ghen: đường kớnh trong 100mm đường kớnh ngoài 107mm đường kớnh trong 90mm đường kớnh ngoài 97mm Hệ số ma sỏt giữa cỏp và ống: 0.2 0.2 Hệ số ma sỏt cong: 0.001 o/m 0.001 o/m Tụt neo max 6mm 6mm Lực kộo kớch cho bú cỏp 3444kN 2618kN Giới hạn bền 1860000 1860000 Giới hạn chảy 1670000 1670000
Tendon Name ( 19T23 ) ; Tendon Type>Internal
Material>3: tendon
Total Tendon Area (0.00187549)
Duct Diameter (0.097) ;
Curvature Friction Factor (0.2) ; Wobble Friction Factor (0.001)
Ultimate Strength (1860000) ; Yield Strength (1670000) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Load Type>Post-Tension
Anchorage Slip>Begin (0.006) ; End (0.006) ↵ Tendon Name (25T23 ) ; Tendon Type>Internal
Material>3: tendon
Total Tendon Area (0.00246775)
Duct Diameter (0.107) ;
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu
Curvature Friction Factor (0.2) ; Wobble Friction Factor (0.001)
Ultimate Strength (1860000) ; Yield Strength (1670000)
Load Type>Post-Tension
Anchorage Slip>Begin (0.006) ; End (0.006) ↵
-Khai bỏo hỡnh học của cỏp
Load > Prestress Loads > Tendon Profile > Add. Dựa vào bản vẽ nhập dữ liệu hỡnh học của cỏp. Cần lưu ý khi nhập sốđiểm trờn mặt phẳng xz bằng sốđiểm trờn mặt phẳng xy. Bảng số liệu hỡnh học cỏp rỳt ra từ bản vẽ: Tờn x y R x z R TC1 4.119 2.56 4.119 -0.125 5.15 2.56 15 5.15 -0.16 15 6.45 2.56 6.45 -0.25 -4.119 2.56 -4.119 -0.125 -5.15 2.56 15 -5.15 -0.16 15 -6.45 2.56 -6.45 -0.25 TC2 4.119 1.94 4.119 -0.125 5.15 1.94 15 5.15 -0.16 15 6.45 1.94 6.45 -0.25 -4.119 1.94 -4.119 -0.125 Processed by We Batch PDF UnlockerBuy a license to remove it.
Nghiờn cứu ứng dụng chương trỡnh Midas/Civil trong phõn tớch kết cấu và cầu -6.45 1.94 -6.45 -0.25 TC3 7.394 2.79 7.119 -0.125 8.229 2.732 15 8.15 -0.16 15 9.45 2.56 9.45 -0.25 -7.394 2.56 -7.119 -0.125 -8.229 2.732 15 -8.15 -0.16 15 -9.45 2.79 -9.45 -0.25 TC4 10.394 1.71 10.119 -0.125 11.229 1.768 15 11.15 -0.16 15 12.45 1.94 12.45 -0.25 -10.394 1.71 -10.119 -0.125 -11.229 1.768 15 -11.15 -0.16 15 -12.45 1.94 -12.45 -0.25 TC5 13.348 2.874 15 13.119 -0.125 15 15.45 2.56 14.15 -0.16 15.45 -0.25 -13.348 2.874 15 -13.119 -0.125 15 -15.45 2.56 -14.15 -0.16 -15.45 -0.25 TC6 16.348 1.626 15 16.119 -0.125 15