Cầu Kiền được thi cụng theo phương phỏp lắp hẫng cõn bằng từ trụ ra 2 phớa
1. NHẬP LỰC CĂNG BAN ĐẦU CHO CÁP
+) Xúa cỏc tổ hợp tải trọng đó tạo ở giai đoạn hoàn thành.
Để tạo ra mụ hỡnh phõn tớch giai đoạn thi cụng từ giai đoạn cuối, ta xoỏ cỏc tổ
hợp tải trọng LBC1,2&3, điều kiện lực kộo đơn vị từ 1 đến 18 và định nghĩa
- Results > Combination
- Load Combination >Name:LCB1, LCB2, LCB3 - Load> Static Load Cases
- Name(Tension1) – Name(Tension 18)
- Name(Pretension); Type>User Define Load
Hỡnh 90. Nhập trường hợp tải lực kộo ban đầu trong cỏp
+) Mụ hỡnh dõy văng thành phần tử loại TensionOnly/Hook/Cable
Trong phõn tớch giai đoạn thi cụng cho cầu dõy văng, phõn tớch hỡnh học phi
tuyến cho phần tử cỏp nờn được thực hiện để xem xột độ chựng của cỏp. Do đú
phần tử Truss được sử dụng trong phõn tớch giai đoạn cuối nờn được chuyển
thành phần tử TensionOnly/Hook/Cable.
- Model/Elements/ Change Elements Parameters - Select indentify-Elements
- Model>From>Truss(on);
- To>Tension only/Hook/Cable: Cable(on)
Hỡnh 91. Chuyển phần tử dàn thành phần tử cỏp
+) Nhập lực căng trong cỏp
Phương phỏp nhập được thực hiện tương tự như nhập lực kộo đơn vị cho cỏp ở giai đoạn hoàn thành.
- Load>Prestress Loads> Pretension Loads - Select Interect
- Load Case Name>Tension1; Load Group Name>Default - Option>Add; Pretension Load: 3791
…
- Load Case Name>Tension18; Load Group Name>Default - Option>Add; Pretension Load:1388
Hỡnh 92. Bảng giỏ trị lực căng trong cỏp
Hỡnh 93.Mụ hỡnh nhập lực căng trong cỏp
2. ĐỊNH NGHĨA TấN CÁC GIAI ĐOẠN THI CễNG
Để định nghĩa mỗi giai đoạn thi cụng thực hiện phõn tớch thuận thỡ đầu tiờn cần phải gỏn tờn cho mỗi giai đoạn thi cụng.
Trong vớ dụ này sẽ định nghĩa tổng cộng 32 giai đoạn thi cụng gồm cả giai đoạn hoàn thiện cuối cựng.
Cỏc giai đoạn thi cụng được thể hiện ở bảng sau:
Giaiđoạn Nội dung Giai đoạn Nội dung
CS0 Tạo trụ thỏp CS16 Tạo đốt dầm CS1 Tạo đốt dầm CS17 Lắp dõy cỏp CS2 Lắp dõy cỏp CS18 Đặt xe lắp hẫng CS3 Đặt xe lắp hẫng CS19 Tạo đốt dầm CS4 Tạo đốt dầm CS20 Lắp dõy cỏp CS5 Lắp dõy cỏp CS21 Đặt xe lắp hẫng CS6 Đặt xe lắp hẫng CS22 Tạo đốt dầm CS7 Tạo đốt dầm CS23 Lắp dõy cỏp CS8 Lắp dõy cỏp CS24 Đặt xe lắp hẫng CS9 Đặt xe lắp hẫng CS25 Tạo đốt dầm CS10 Tạo đốt dầm CS26 Lắp dõy cỏp CS11 Lắp dõy cỏp CS27 Đặt xe lắp hẫng CS12 Đặt xe lắp hẫng CS28 Hợp long nhịp biờn CS13 Tạo đốt dầm CS29 Đặt xe lắp hẫng
CS14 Lắp dõy cỏp CS30 Hợp long nhịp giữa
CS15 Đặt xe lắp hẫng CS31 Hoàn thiện với TT phụ
thờm
Hỡnh 99. Bảng cỏc giai đoạn thi cụng
- Load> Construction Stage Analysis Data> Construction Stage
Hỡnh 95.Nhập tờn cỏc giai đoạn thi cụng
3. ĐỊNH NGHĨA NHểM KẾT CẤU
+) Nhập tờn nhúm kết cấu
- Model> Group> Define Structure Group
- Name(SG); Suffix(0to31)
- Nhấp
Hỡnh 95.Nhập tờn cỏc nhúm kết cấu6
Gỏn nhúm kết cấu là ta gỏn những phần tử, mà được thờm vào hoặc xoỏ đi
trong mỗi giai đoạn thi cụng, cho mỗi nhúm kết cấu tương ứng. Giai đoạn đầu được định nghĩa bằng nhúm cấu trỳc SGO. Chỳng ta bỏ qua giai đoạn thi cụng
CS3, CS6, CS9, CS12, CS15, CS18, CS21, CS24, CS27, CS29, CS31 bởi vỡ đú
chỉ là cỏc giai đoạn thi cụng khụng thờm vào hay bớt đi cỏc phần tử liờn kết.
-) Gỏn cho SG0
- Group>Structure Group
- Select indentify-Elements(on); Node(on)
- Select Type>Material Type>Pylon ; SG0 (Drag&Drop) - Inactive
Cỏc nhúm kết cấu khỏc ta gỏn tương tự dựa theo bảng cỏc giai đoạn thi cụng ở trờn.
Hỡnh 97. Gỏn nhúm kết cấu SG0
4. ĐỊNH NGHĨA NHểM ĐIỀU KIỆN BIấN
+) Nhập tờn nhúm điều kiện biờn
- Model> Group> Define Boundary Group
- Name: Fixed Support(Tower); Fixed Support(Pier) Elastic Link ; Rigid Link(Tower)
Rigid Link > Suffix: 1to10
Hỡnh 98. Định nghĩa nhúm điều kiện biờn +) Gỏn liờn kết đó cú cho nhúm điều kiện biờn.
Gỏn liờn kết ngàm, liờn kết đàn hồi và liờn kết cứng mà đó được định
nghĩa cho nhúm điều kiện biờn khi phõn tớch giai đoạn thi cụng bằng cỏch kộo- thả.
- Gỏn điều kiện biờn liờn kết gối của trụ thỏp:
-) Group>Boundary Group - Select Window
- Fixed Support(Tower): Drag &Drop - Select Boundary Type>Support(on)
- Gỏn điều kiện biờn liờn kết gối của dầm:
- Select Window
- Fixed Support(Tower): Drag &Drop - Select Boundary Type>Support(on)
Hỡnh 99. Gỏn liờn kết gối tại trụ và dầm
- Gỏn điều kiện biờn liờn kết đàn hồi:
- Select Window
- Select Boundary Type>Elastic Link(on)
Hỡnh 100. Gỏn liờn kết đàn hồi cho nhúm điều kiện biờn
- Gỏn điều kiện biờn liờn kết cứng:
- Select Window
- Rigid Link(Drag&Drop)
- Select Boundary Type>Rigid Link(Tower)(on) , Rigid Link(1to10)(on)
Hỡnh101. Gỏn liờn kết cứng cho nhúm điều kiện biờn
5. GÁN NHểM TẢI TRỌNG
Những tải trọng được xem xột trong giai đoạn thi cụng là trọng lượng bản
thõn, tĩnh tải phụ thờm, lực căng cỏp và tải trọng xe lắp hẫng.
+) Nhập tờn cỏc nhúm tải trọng
- ) Group tap
- Group>Load Group>New… -Name (SelfWeight) ; -Name(Additional Load)
-Name(Pretension Load) > Suffix: 1to18 -Name(Crane) ) > Suffix: 1to10
Hỡnh 102. Nhập tờn cỏc nhúm tải trọng
+) Gỏn cỏc nhúm tải trọng
- Gỏn nhúm tải trọng bản thõn:
- Model/ Load/ Self Weight - Load Case Name> SelfWeight - Load Group Name> SelfWeight - Operation>
Hỡnh 103. Gỏn nhúm tải trọng bản thõn
- Gỏn nhúm tải trọng phụ thờm
- Select All
- Group> Load Group
- Additional Load (Drag &Drop)
Hỡnh 104. Gỏn nhúm tải trọng phụ thờm - Gỏn nhúm tải trọng lực kộo cỏp
- Select Window - Group> Load Group
- Pretension Load(1to18):Drag&Drop
Hỡnh 105. Gỏn nhúm tải trọng lực căng cỏp
- Gỏn nhúm tải trọng xe lắp hẫng: (gỏn lần lượt cho 10 trường hợp)
- Select Window
- Model/ Load/ Nodal Load - Load Case Name> Crane
- Load Group Name> Crane(1to10) - Fz=-400 kN
Hỡnh 106. Gỏn nhúm tải trọng xe lắp hẫng
+) Chỳng ta gỏn nhúm kết cấu, điều kiện biờn và tải trọng cho mỗi giai đoạn thi cụng từ giai đoạn thi cụng CS0 đến CS31 theo bảng cỏc giai đoạn thi
cụng thuận.
- Load/ Construction Stage Analysis Data/ Define Construction Stage - CS0 Modify/Show;
-Save Result>Stage(on)
-Element tap> Group List>SG0; Activation>
-Boundary tap> Group List>Fixed Support(Tower), Rigid Link(Tower) Activation>
-Load tap> Group List>Selfweight Activation>
Hỡnh 107. Định nghĩa đk tải trọng, kết cấu, điều kiện biờn cho CS0
Sructure Boundary Load Group
Activation Activation Activation Deactivation CS0 SG0 FixedSupport (T), RigidLink T Self Weight
CS1 SG1
CS2 SG2 Rigid Link 1 Pretension 9; Pretension18
CS3 SG3 Crane 1
CS4 SG4
CS5 SG5 Rigid Link 2 Pretension 8; Pretension17
CS6 SG6 Crane 2 Crane 1
CS7 SG7
CS8 SG8 Rigid Link 3 Pretension 7; Pretension16
CS9 SG9 Crane 3 Crane 2
CS10 SG10
CS11 SG11 Rigid Link 4 Pretension 6; Pretension15
CS12 SG12 Crane 4 Crane 3
CS13 SG13
CS14 SG14 Rigid Link 5 Pretension 5; Pretension14
CS15 SG15 Crane 5 Crane 4
CS16 SG16
CS17 SG17 Rigid Link 6 Pretension 4; Pretension13
CS18 SG18 Crane 6 Crane 5
CS19 SG19
CS20 SG20 Rigid Link 7 Pretension 3; Pretension12
CS21 SG21 Crane 7 Crane 6
CS22 SG22
CS23 SG23 Rigid Link 8 Pretension 2; Pretension11
CS24 SG24 Crane 8 Crane 7
CS25 SG25
CS26 SG26 Rigid Link 9 Pretension 1; Pretension10
Elastic, Rigid Link 10
CS29 SG29 Crane 10 Crane 9
CS30 SG30
CS31 SG31 Addition Load Crane 10
+) Nhập giữ liệu phõn tớch giai đoạn thi cụng
-Analysis/ Contruction Stage Analysis Control
-Final Stage> Last Stage(on)
-Analysis Option> Include Time Dependent Effect(off)
Hỡnh 108. Nhập giữ liệu phõn tớch giai đoạn thi cụng
7. THỰC HIỆN PHÂN TÍCH KẾT CẤU
7.1. THỰC HIỆN PHÂN TÍCH GIAI ĐOẠN THI CễNG CHO TẢI TRỌNG BẢN THÂN, TĨNH TẢI PHỤ THấM VÀ ỨNG SUẤT BAN ĐẦU TRONG CÁP.
Analysis/ Perform Analysis
7.2. XEM KẾT QUẢ PHÂN TÍCH GIAI ĐOẠN THI CễNG
+) Xem sự thay đổi biến dạng và nội lực mặt cắt cho mỗi giai đoạn thi cụng - Xem biến dạng
-Stage Toolbar> CS8
-Result/ Deformations/ Deformed Shape - Load Cases/ Combinations>CS: Summation
- Components>DXYZ; Type of Display> Underformed(on) - Deform
- Deformation Scale Factor(0.5)
Hỡnh109. biến dạng của dầm chớnh và trụ thỏp cho CS8
- Xem mụmen uốn
- Stage Toolbar>CS3
- Components>My
- Display Options>5Points;Line Fill
- Type of Display >Contour(on);Deform(off
Hỡnh110. Mụ men uốn cho CS3
-Xem lực dọc
- Stage Toolbar>CS20
- Result/ Forces/ Truss Forces
-Load Cases/Combinations>CS: Summation
Hỡnh111. Lực dọc cho cỏp ở CS20
+) Đồ thị phõn tớch gđ thi cụng
- Xem biến dạng của dầm chớnh và trụ thỏp cho mỗi gđ thi cụng.
+Result/ Stage/ Step History Graph
+Define Function>Displacement>
-Displacement>Name (Horizontal Disp.);Node Number(2);components>DX
-Displacement>Name (Vertical Disp.);Node Number(35);components>DZ
-Mode> Multi Func.;Step Option>Last Step
-Check Functions to Plot> Horizontal Dip (on),Vertical Dip.(on) -Load Cases/Combinations>Summation
Hỡnh112. Biểu đồ chuyển vị thẳng và ngang của CS15
- Xem dao động của cỏp.
+)Result/ Stage/Step History Graph
-Define Function>Truss Force/Stress>
-Truss Force/Stress>Name(Cable9);Element No(94);Force(on); -Truss Force/Stress>Name(Cable10);Element No(108);Force(on); -Check Functions to Plot> Cable9 (on), Cable10 (on)
-Load Cases/Combinations>Summation
Hỡnh113. Biểu đồ chuyển vị thẳng đứng của cỏp9 và10
- Xem biến đổi mụ men uốn cho dầm chớnh và trụ
+)Result/ Stage/Step History Graph
-Define Function>Beam Force/Stress>
-Beam Force/Stress>Name(Moment of Gider);Element No(33);Force(on); Point>I-Node;Components>Moment-y
-Beam Force/Stress>Name(Moment of Tower);Element No(5);Force(on); Point>I-Node; Components>Moment-y
-Mode>Multi Func.;Step Option>Last Step
-Check Functions to Plot>Moment of Gider(on), Moment of Tower(on) -Load Cases/Combinations>Summation
-Graph Title(Bending Moment for each CS) ,
Hỡnh114. Biểu đồ mụ men uốn cho giai đoạn thi cụng
MỘT SỐ LƯU í VỀ TÍNH TOÁN
Phõn tớch kết cấu cầu dõy văng núi chung là rất phức tạp nờn việc sử dụng cỏc chương trỡnh tớnh toỏn kết cấu cho nú cũng thực sự cần thiết.
Cỏc chương trỡnh mỏy tớnh phục vụ cho việc mụ hỡnh húa và phõn tớch kết
cấu đang phỏt triển rất mạnh, cú thể giỳp con người thực hiện được những cụng
việc phức tạp hơn.
Tuy nhiờn cỏc cụng cụ dự mạnh và hoàn hảo đến đõu cũng khụng thể thay
thế được trớ tuệ con người. Do vậy, khi sử dụng yờu cầu phải nắm vững cụng cụ để khai thỏc chỳng cú hiệu quả, nhất là với những kết cấu phức tạp như cầu dõy văng thỡ vai trũ của người sử dụng là rất quan trọng để đạt được kết quả mong
Kết quả phõn tớch một kết cấu phụ thuộc vào việc mụ hỡnh húa kết cấu, vật
liệu, điều kiện biờn và tải trọng tỏc dụng. Với những kết cấu phức tạp khối lượng
cụng việc nhiều đũi hỏi phải thật cẩn thận và chớnh xỏc trong từng thao tỏc khụng
sẽ mắc phải những sai xút.
Đối với cầu dõy văng việc xỏc định nội lực trong dõy cỏp là quan trọng
nhất. Trong Midas/Civil cú thể xỏc định lực căng dưới tỏc dụng của tĩnh tải bằng
chức năng Unknown Load Factor. Giỏ trị lực nhận được phụ thuộc vào điều kiện
ràng buộc mà ta đưa ra. Lực trong dõy văng là khụng õm. Điều chỉnh được coi là thành cụng nếu sau đú cầu làm việc như dầm liờn tục tựa trờn cỏc gối cứng cú
biểu đồ mụmen như sau:
Cỏc chỳ ý khi phõn tớch cầu dõy văng bằng Midas
Khi bắt đầu phõn tớch một kết cấu phải chọn cho nú mụi trường làm việc
phự hợp về hệ đơn vị, hệ tọa độ sử dụng,…
Khi nhập mặt cắt từ AotoCad sang MIDAS nờn chỳ ý kết quả thuộc tớnh được tớnh ra, và biểu đồ Mụmen do trọng lượng bản thõn sẽ cú bước nhảy,
do mặt cắt chỉ được hiểu với thuộc tớnh chứ khụng được hiểu về hỡnh dạng, nờn nếu mặt cắt khụng quỏ phức tạp tốt nhất là nhập trực tiếp trong
Midas.
Nếu mụ hỡnh húa kết cấu để liờn kết cứng giữa trụ và dầm thỡ biểu đồ mụmen cú bước nhảy, cũn tạo gối tự do đỡ dầm thỡ khụng cú bước nhảy
Nếu ta neo cỏp với dầm bởi cỏc điểm nỳt khụng thẳng với tim dầm thỡ biểu đồ mụmen cú bước nhảy do cú sự chờnh lệch theo trục z tạo ra
mụmen xoắn tại cỏc điểm liờn kết đú.
Mụ hỡnh húa nờn sử dụng cỏch mụ hỡnh húa trực tiếp sẽ nhanh hơn, nhưng
mụ hỡnh húa theo Wizard thỡ cú thể tạo được độ dốc của cầu dễ dàng và
chớnh xỏc hơn.
Liờn kết dõy văng khụng để neo trực tiếp vào đỉnh trụ, mà phải tạo một điểm gần đú rồi liờn kết cứng vào trụ, điều này ảnh hưởng đến chiều dài
dõy do đú làm ảnh hưởng đến lực căng trong cỏp.
Khi tớnh toỏn lực căng trong cỏp
+ Tớnh dựa vào tĩnh tải bản thõn và tĩnh tải phần 2.
+ Số điều kiện ràng buộc phải lớn hơn hoặc bằng số lực căng cỏp cần
tớnh
+ Nếu khống chế chuyển vị ngang đỉnh trụ thỡ lực căng trong cỏp sẽ
nhỏ
+ Nờn khống chế chuyển vị xoay tại đỉnh trụ và chuyển vị thẳng tại cỏc điểm neo cỏp vào dầm.
+ Tựy bài toỏn cú thể khống chế theo mụmen tại cỏc điểm nỳt.
+ Biểu đồ mụmen sau khi tớnh lực căng trong cỏp phải là biểu đồ của
dầm liờn tục cú cỏc gối tai cỏc điểm neo cỏp, khụng cú bước nhảy.
+ Biểu đồ chuyển vị sau khi tớnh lực căng cỏp khụng được cú chuyển
vị tại đỉnh trụ lớn.
+ Lực căng trong cỏp tớnh được phụ thuộc rất nhiều vào người sử
dụng vào cỏc điều kiện ràng buộc mà ta khống chế để tớnh lực căng.
MỤC LỤC
Phần I: CÁC THễNG SỐ BAN ĐẦU... 5
1. Mụ hỡnh cầu Kiền... 5
2. Thuộc tớnh vật liệu... 5
3. Hỡnh dạng mặt cắt... 5
4. Điều kiện biờn ... 6
5. Điều kiện tải trọng... .6
Phần II: PHÂN TÍCH CẦU Ở GIAI ĐOẠN HOÀN THÀNH... 7
...
1.Thiết lập mụi trường làm việc... 7
2. Mụ hỡnh húa vật liệu... 8
2.1. Khai bỏo vật liệu... 8
2.2. Khai bỏo co ngút và từ biến... 11
2.3. Khai bỏo sự thay đổi cường độ theo thời gian... 13
2.4. Gỏn cỏc đặc tớnh về co ngút và từ biến cho vật liệu... 14
2.5. Xỏc định kớch thước danh định của phần tử... 15
3. Mụ hỡnh húa mặt cắt... 15 3.1. Nhập mặt cắt cho cỏp... 16 3.2. Nhập mặt cắt cho dầm chớnh... 17 3.3. Nhập mặt cắt cho trụ... 22 3.4. Nhập mặt cắt cho dầm ngang... 23 4. Mụ hỡnh húa kết cấu... 24 4.1. Mụ hỡnh húa trụ thỏp... 25 4.2. Mụ hỡnh húa dầm chủ... 34
4.3. Mụ hỡnh húa dõy văng... 38
4.4. Hoàn thiện mụ hỡnh cầu... 40
5. Mụ hỡnh húa kiện biờn ... 43
5.1. Tạo liờn kết giữa phần trờn và dưới của trụ thỏp... 44
5.2. Tạo liờn kết của trụ chịu lực và thỏp cầu... 45
6. Mụ hỡnh húa tải trọng... 49
6.1.Khai bỏo cỏc trường hợp tải trọng... 49
6.1.1. Khai bỏo trường hợp tải cho tải trọng bản thõn... 49
6.1.2. Khai bỏo trường hợp tải cho tĩnh tải phụ thờm... 49
6.1.3. Khai bỏo trường hợp tải cho tải trọng đơn vị của cỏp... 49
6.1.4. Khai bỏo trường hợp tải cho tải trọng di động... 50
6.2. Khai bỏo tải trọng... 50
6.2.1. Nhập tải trọng bản thõn... 50
6.2.2. Nhập tĩnh tải phụ thờm... 51
6.2.3. Nhập lực kộo đơn vị cho mỗi cỏp... 52
6.2.4. Khai bỏo tải trọng di động... 54
6.3. Khai bỏo tổ hợp tải trọng... 62