Mô hình hóa kết cấu - PHÂN TÍCH DỮ LIỆU XE TẢ- 123docz.net

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU XE TẢI NẶNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA VÀ ĐÁNH GIÁ CẦU YẾU

3.3. Mô hình hóa kết cấu

Sử dụng phần mềm SAP 2000 V14 để mô hình hóa kết cấu và phân tích các hiệu ứng.

 Dầm chủ I được mô phỏng bằng phần tử Frame.

 Dầm ngang được mô phỏng bằng phần tử Frame.

Xác định sức kháng danh định của dầm:

 Vật liệu: Thép dầm CT3 có cường độ chịu kéo khi uốn Rut = 200Mpa, bê tông bản mặt cầu sử dụng M300.

 Kích thước dầm chủ: I690x300x20.

 Diện tích mặt cắt ngang: Anc = 25000 mm2.

 Momen tĩnh đối với đáy dầm: Snct = 8625000 mm2.

 Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ chịu kéo, nén: Ync = 345mm

 Momen quán tính của dầm thép đối với trục trung hòa: Inc = 1804808333 mm4

 Sức kháng uốn danh định của dầm: Mn = 950,17 kN.m.

 Sức kháng cắt danh định của dầm: Vn = 1266,84 kN.

Phân tích kết cấu:

Kết cấu nhịp 12,6m chịu các tải trọng.

 Tĩnh tải thường xuyên bản thân dầm, lan can tay vịn, bản mặt cầu : DC

 Tĩnh tải lớp phủ : DW

Riêng đối với hoạt tải, tiến hành phân tích momen và lực cắt dầm dưới tác dụng của:

 Hoạt tải HL93.

 Tải trọng hợp pháp bao gồm : Xe 3, Xe 3-S2, Xe 3-3.

Hình 3.4: Mô hình rời rạc hóa phần tử

Hình 3.5: Khai báo tải trọng lớp phủ

 Momen do DC tại mặt cắt giữa nhịp.

Hình 3.6: Momen do DC, MDC= 178,77(kN.m)

Hình 3.7. Momen do DW, MDW= 21,21(kN.m)

 Lực cắt tại gối do DC:

Hình 3.8: Lực cắt do DC, VDC= 54,21 (kN)

Hình 3.9: Lực cắt do DW, VDW= 6,73(kN)

Hình 3.10: Momen do hoạt tải HL93, MHL93=324,59(kN.m)

Hình 3.11: Momen do hoạt tải 3, M3 =199,86 (kN.m)

Hình 3.12: Momen do hoạt tải 3-S2, M3-S2 =167,98(kN.m)

Hình 3.13: Momen do hoạt tải 3-3, M3-3 =184,98 (kN.m)

Hình 3.14: Lực cắt do hoạt tải HL93, VHL93 =108,62 (kN)

Hình 3.15: Lực cắt do hoạt tải 3, V3 =167,33 (kN)

Hình 3.16: Lực cắt do hoạt tải 3-S2, V3-S2 =60,96 (kN)

Hình 3.17: Lực cắt do hoạt tải 3-3, V3-3 =57,41(kN) Bảng 3.5. Hệ số đánh giá sức kháng uốn dầm

Tải trọng CM (KN.m) MDL (kN.m) MLL (kN.m)

ФC.ФS.Mn MDC DW MDW M(LL+IM) RF

HL93, IR 726,88 1,25 178,77 1,50 21,21 1,75 324,59 0,66 HL93,

OR 726,88 1,25 178,77 1,50 21,21 1,35 324,59 0,86 3 726,88 1,25 178,77 1,50 21,21 1,80 199,86 1,05 3-S2 726,88 1,25 178,77 1,50 21,21 1,80 167,98 1,25 3-3 726,88 1,25 178,77 1,50 21,21 1,80 184,98 1,13

Bảng 3.6. Hệ số đánh giá sức kháng chịu cắt dầm

Tải trọng CV (KN) VDL (kN) VLL (kN)

ФC.ФS.Vn VDC DW VDW V(LL+IM) RF

HL93, IR 969,13 1,25 54,21 1,50 6,73 1,75 108,63 3,87 HL93, OR 969,13 1,25 54,21 1,50 6,73 1,35 108,63 5,02

3 969,13 1,25 54,21 1,50 6,73 1,80 67,34 6,07

3-S2 969,13 1,25 54,21 1,50 6,73 1,80 57,41 7,12 3-3 969,13 1,25 54,21 1,50 6,73 1,80 60,96 6,71

Bảng 3.7. Hệ số đánh giá TTGH sử dụng dầm chủ

Tải trọng CV (KN) DL (Mpa) LL (Mpa)

ФC.ФS.Vn DC DW DW V(LL+IM) RF

HL93, IR 145,35 1,0 34,18 1,0 4,05 1,3 62,05 1,06 HL93, OR 145,35 1,0 34,18 1,0 4,05 1,0 62,05 1,38

3 145,35 1,0 34,18 1,0 4,05 1,3 38,21 1,73

3-S2 145,35 1,0 34,18 1,0 4,05 1,3 32,11 2,05

3-3 145,35 1,0 34,18 1,0 4,05 1,3 35,36 1,86

Bảng 3.8. Hệ số đánh giá sức kháng uốn bản mặt cầu

Tải trọng CM (KN.m) MDL (kN.m) MLL (kN.m)

ФC.ФS.Mn MDC DW MDW M(LL+IM) RF

HL93, IR 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,75 10,85 1,60 HL93,

OR 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,35 10,85 2,07

3 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,66 2,98

3-S2 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,16 3,26

3-3 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,32 3,17

Bảng 3.9. Hệ số đánh giá sức kháng cắt bản mặt cầu

Tải trọng CM (KN.m) MDL (kN.m) MLL (kN.m)

ФC.ФS.Mn MDC DW MDW M(LL+IM) RF

HL93, IR 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,75 10,85 1,60 HL93,

OR 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,35 10,85 2,07

3 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,66 2,98

3-S2 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,16 3,26

3-3 39,22 1,25 0,86 1,50 0,16 1,80 5,32 3,17

Kết luận và xác định tải trọng cắm biển tải trọng:

Hệ số cho HL93 ở cấp OR bằng 0,86 (trong giới hạn cường độ), do vậy cầu cần cắm biển tải trọng. Các biển tải trọng được xác định theo công thức :

Nếu RF ( cho các xe hợp pháp <1 ), cắm biển :

W ( 0.3) T  0.7 RF

Nếu RF ( cho các xe hợp pháp >1 ), cắm biển :

T RFxW

Với T : là tải trọng cắm biển, không vượt quá tải trọng tối đa cho phép theo 46/2015/TT-BGTVT.

RF: là hệ số đánh giá ứng với xe hợp pháp tương ứng Bảng 3.10. Tính toán biển cắm tải trọng

Loại xe Tải trọng cắm biển đề xuất (Tấn)

Xe liền khối [3] 24

Xe Sơ-Mi Rơ Mooc [3-S2] 44

Xe kéo Mooc [3-3] 43

PHỤ LỤC: BIỂN TẢI TRỌNG CẦU

a/ Biển số 106a

b/ Biển số 505b

24T 44T t

t 43T t

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

 Luận văn đã tập hợp thông tin về tình hình lưu hành xe tải nặng trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa, đã thu thập dữ liệu cân xe tải nặng làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô phỏng hiệu ứng tải trọng giao thông qua cầu trên cơ sở dữ liệu cân xe theo mô hình xác xuất thống kê.

 Từ dữ liệu xe tải nặng của 1000 xe, sử dụng chương trình phân tích chuyên dụng đã xây dựng được phổ hiệu ứng tải trọng (momen và lực cắt) qua cầu so sánh với phổ hiệu ứng tải trọng hợp pháp dùng trong đánh giá cầu và phổ hiệu ứng tải trọng thiết kế HL93.

 Từ kết quả phổ tải trọng xe tải nặng tỉnh Khánh Hòa cho thấy Hiệu ứng tải trọng hợp pháp luôn nhỏ hơn hiệu ứng tải thiết kế HL93. Qui luật phân bố hiệu ứng các xe tải nặng gần như qui luật phân bố chuẩn. Có những xe tải nặng gây ra hiệu ứng tải lớn hơn hiệu ứng tải mô hình tải hợp pháp cho đánh giá cầu nhân với hệ số vượt tải 1.8, điều này chứng tỏ vẫn có nguy cơ mất an toàn cho cầu khi lưu hành xe tải nặng qua các cầu đã đánh giá cắm biển theo xe tải hợp pháp.

 Một số ví dụ đánh giá và cắm biển tải trọng cầu yếu đã được giới thiệu minh họa cho phương pháp đánh giá cầu theo hướng dẫn MBE-2011.

Kiến nghị: Để đảm bảo an toàn cho cầu cần có biện pháp mạnh hạn chế lưu hành các xe tải nặng, các xe quá tải trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa.

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Giao thông vận tải, Thông tư 46/2015/TT-BGTVT Quy định về tải trọng, khổ

giới hạn của đường bộ; lưu hành xe quá tải trọng, xe quá khổ giới hạn, xe bánh xích trên đường bộ; vận chuyển hàng siêu trường, siêu trọng, giới hạn xếp hàng hóa trên phương tiện giao thông đường bộ.

[2] Nguyễn Lan, “Nghiên cứu đánh giá tải trọng cho phép qua cầu trên cơ sở kết quả kiểm định cầu,” Luận án Tiến Sỹ, Hà Nội, 2015.

[3] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Lan, Trương Minh Phước, "Phân tích và thiết kế kết cấu xây dựng bằng phần mềm SAP2000 Vesrion 14", Tập 1, Tập 2, Nhà Xuất bản Xây dựng.

[4] Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272- 05, NXB. Giao thông vận tải, Hà Nội.

[5] Tiêu chuẩn ngành 22TCN 18-79: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn.

[6] Nguyễn Lan, Nguyễn Viết Trung, Đỗ Hữu Thắng, "Đánh giá tải trọng cầu cũ và xác định tải trọng cắm biển trên cơ sở lý thuyết độ tin cậy," Tạp chí Giao thông vận tải, 8/2013.

[7] Tiêu chuẩn ngành 22TCN-266-2000: Tiêu chuẩn kỹ thuật thi công và nghiệm thu cầu cống, NXB. Giao thông vận tải, Hà Nội.

[8] Tiêu chuẩn ngành 22TCN 243-98: Quy trình kiểm định cầu trên đường ô tô, NXB. Giao thông vận tải, Hà Nội.

[9] QCVN 41:2016/BGTVT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về báo hiệu đường bộ.

[10] AASHTO (2011). The Manual for Bridge Evaluation (MBE)-2011.

[11] ASSHTO (2007). ASSHTO LRFD Bridge Design Specifications.

[12] TRB's National Cooperative Highway Reserach (NCHRP) Report 368:

Calibration of LRFD Bridge Design Code explores the results of a study on the calculation of load resistance factors for the AASHTO "LRFD Bridge Design Specifications" (1994).

[13] TRB's National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), Report 575:

Legal Truck Loads and ASSHTO Legal Loads for Posting.

[14] NCHRP REPORT 454. Calibration of Load Factors for LRFR Bridge Evaluation.

[15] NCHRP Project 20-7, Task 186, National Cooperative Highway Research Program, Transportation Research Board.