4.2 PHÂN TÍCH CẦU AN ĐÔNG BẰNG MIDAS CIVIL
4.2.3 Mô hình hóa kết cấu
Các bước mô hình hóa kết cấu:
Bước 1: Thiết lập kiểu kết cấu, đơn vị tính toán trong Midas:
Để thiết lập kiểu kết cấu: Model/ Structure Type/ Hộp thoại tùy chọn kiểu kết cấu xuất hiện và tiến hành lựa chọn các thông số (Hình 4.4).
Hình 4.5. Thiết lập kiểu kết cấu
Thiết lập đơn vị tính toán trong Midas: Tools/ Unit System/ Tiến hành lựa chọn đơn vị tính cho phù hợp, trong trường hợp này, lực lấy đơn vị là kN, đơn vị chiều dài là m, đơn vị nhiệt độ là 0C (Hình 4.5).
Bước 2: Khai báo đặc trưng vật liệu và tiết diện các mặt cắt:
Được khai báo thông qua hai hộp thoại: Model/ Properties/ Material để khai báo vật liệu và Model/ Properties/ Section để khai báo đặc trưng tiết diện.
Hình 4.7. Khai báo vật liệu thép cho cáp dự ứng lực
Hình 4.8. Khai báo vật liệu thép dây văng
Các thông số về vật liệu, bao gồm: cường độ chịu nén, Modun đàn hồi và trọng lượng riêng của bê tông, giới hạn chảy, Modun đàn hồi và trọng lượng riêng của cáp dự ứng lực được chọn như hồ sơ thiết kế.
Hình 4.9. Khai báo vật liệu bê tông trụ và tháp
Các đặc trưng mặt cắt hình học của dầm chính và trụ tháp được mô hình theo bản vẽ từ hồ sơ thiết kế dùng công cụ Import từ AutoCAD mà Midas đã có sẵn.
Hình 4.11. Khai báo tiết diện tháp
Hình 4.12. Mặt cắt điển hình thân tháp
Hình 4.13. Mặt cắt điển hình thân trụ
Hình 4.14. Mặt cắt điển hình thân trụ
Hình 4.15. Mặt cắt điển hình dầm chủ
Hình 4.16. Mô hình mặt cắt dầm chủ
Mặt cắt dây văng là Solid Round, có đường kính là 0,08406m do diện tích cáp theo hồ sơ thiết kế là loại 6-C37 tao 15.7mm với S=5550mm2.
Bước 3: Mô hình hóa kết cấu
Sau khi import các mặt cắt của từng khối đúc từ AutoCAD sang Midas, tiến hành mô hình các phần từ dầm chủ của cầu theo đúng bản vẽ thiết kế của 1 bên tháp và dùng lệnh mirror nhằm lấy đối xứng mô hình vừa thiết lập.
Hình 4.17. Các khối đúc nhịp biên trụ T2 (T5)
Hình 4.18. Nhịp biên trụ T2 (T5) sau khi mô hình
Mô hình tương tự cho các nhịp còn lại và dùng lệnh mirror để lấy đối xứng mô hình ta được như Hình 4.19.
Hình 4.19. Mô hình toàn bộ các đốt dầm
Tiến hành mô hình trụ cầu và tháp cầu (Hình 4.20). Các dầm chính được tựa lên trụ cầu nhờ gối được nối vào dầm và trụ nhờ liên kết Elastic Link (Rigid).
Tạo thêm các node trên tháp nhằm mô hình các dây cáp, các node này cũng được liên kết Elastic Link (Rigid) vào tháp (Hình 4.21).
Hình 4.20. Mô hình trụ và tháp cầu
Hình 4.21. Liên kết Elastic link giữa dầm với trụ cầu và giữa các node cáp với tháp
Bước tiếp theo là mô hình các cáp dây văng. Với lực kéo ban đầu trong hồ sơ thiết kế là 4000kN, các dây cáp được mô hình với từng Pretension load của Load case là 4000kN.
Bảng 4.1. Lực căng ban đầu theo hồ sơ thiết kế [10]
Tại vị trí đầu dầm của cáp, node của cáp được nối vào phần tử dầm qua liên kết Elastic Link (Rigid).
Hình 4.22. Nút cáp được nối cứng Elastic Link(Rigid) vào dầm
Hình 4.23. Mô hình sau khi hoàn thiện
Bước 4: Nhập cáp dự ứng lực căng trong và các nhóm tĩnh tải, hoạt tải
Hình 4.24. Thông số của cáp dự ứng lực được nhập từ hồ sơ thiết kế
Dựa trên hồ sơ thiết kế, sơ đồ cáp dự ứng lực căng trong được mô hình chính xác vị trí và lực căng cáp. Chọn Load/Prestressed Load/Tendon Properties/Add để tiến hành nhập thuộc tính cáp căng của cáp dự ứng lực.
Chọn Load/Prestressed Load/Tendon Profile/Add và nhập các dây cáp dự ứng lực của dầm vào Midas.
Hình 4.25. Bảng nhập thông số cáp dự ứng lực tại 2 điển hình trụ T2
Tiến hành mô hình cho các vị trí cáp khác của trụ T3,T4,T5. Kết quả thu được như Hình 4.26:
Hình 4.26. Cáp dự ứng lực căng trong dầm tại trụ T2 sau khi mô hình
Sau đó, khai báo tải trọng tĩnh tải và hoạt tải cho mô hình. Chọn Load/Static Load Case và khai báo các tải bản thân, tĩnh tải giai đoạn II, tải dây văng, cáp dự ứng lực,…
Hình 4.27. Khai báo các trường hợp tải trọng
Khai báo hoạt tải qua Moving Load Analysis/Moving Load Code chọn LRFD. Moving Load Analysis/Traffic Line Lanes nhằm khai báo tải làn.
Cùng một mục chọn, Moving Load Analysis/Vehicles để khai báo loại xe, chọn xe HL-93 loại 2 trục và thiết kế, tải người 3kN/m. Cuối cùng gán các loại Vehicles vừa tạo vào các làn Traffic line lanes ở trên.
Hình 4.28. Nhập hoạt tải xe thiết kế HL93
Hình 4.29. Nhập hoạt tải xe tải 2 trục HL-93