CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HÌNH DẠNG KHỐI RỖNG
3.3 Thiết lập mô hình trên phần mềm PTHH Abaqus CAE
3.3.3 Phân tích các kết quả thu được từ phần mềm Abaqus CAE
3.3.3.5 Ảnh hưởng của chiều cao khối rỗng có dạng hình chữ nhật đến sự phân bố ứng suất dọc và ngang
Phần này trình bày kết quả nghiên trên mô hình phần tử hữu hạn cho bản khối rỗng hình chữ nhật của cầu kết nối khu dân cư Him Lam với chiều cao khối rỗng thay đổi lần lượt như sau: 0,95m; 1,0m; 1,05m và 1,1m. Chiều rộng khối rỗng và chiều cao bản giữ nguyên theo thực tế lần lượt là 1,7m và 1,45m. Bảng khối lượng và mô men quán tính đối với trục trung tâm thẳng đứng của bản theo mỗi trường hợp được thể hiện trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Bảng khối lượng và mô men quán tính bản theo chiều cao khối rỗng
Chiều cao khối rỗng (m)
Tỉ số chiều cao khối rỗng và chiều cao bản
Khối lượng bản (tấn)
Mô men quán tính (m4)
0,95 0,655 2977,230 9,473E+08
1,00 0,690 2870,900 9,234E+08
1,05 0,724 2764,580 8,995E+08
1,10 0,759 2658,260 8,756E+08
Chọn mặt cắt 2-2 để tiến hành phân tích sự ảnh hưởng của chiều cao khối rỗng đến sự phân bố ứng suất trong bản. Hình 3.48 thể hiện phân bố ứng suất S11 và S22 tại mặt cắt 2-2 cho trường hợp chiều cao khối rỗng 1,05m.
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Hình 3.48. Phân bố ứng suất S11 và S22 tại mặt cắt 2-2 của bản khối rỗng
Kết quả phân bố ứng suất S11 và S22 tại thớ biên trên và thớ biên dưới của mặt cắt 2-2 cho các trường hợp chiều cao khối rỗng khác nhau được thể hiện trong Hình 3.49 – 3.52.
Hình 3.49. Phân bố ƯS S11 tại thớ biên trên cho mặt cắt 2-2 với chiều cao khối rỗng khác nhau
-4,5 -4 -3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất S11(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m)
Chiều cao 1,1m Chiều cao 1,05m Chiều cao 1,0m Chiều cao 0,95m
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Hình 3.50. Phân bố ƯS S11 tại thớ biên dưới cho mặt cắt 2-2 với chiều cao khối
rỗng khác nhau
Hình 3.51. Phân bố ƯS S22 tại thớ biên trên cho mặt cắt 2-2 với chiều cao khối rỗng khác nhau
0,00E+00 5,00E-01 1,00E+00 1,50E+00 2,00E+00 2,50E+00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất S11(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m)
Chiều cao 1,1m Chiều cao 1,05m Chiều cao 1,0m Chiều cao 0,95m
-3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất S22(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m)
Chiều cao 1,1m Chiều cao 1,05m Chiều cao 1,0m Chiều cao 0,95m
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Hình 3.52. Phân bố ƯS S22 tại thớ biên dưới cho mặt cắt 2-2 với chiều cao khối
rỗng khác nhau
Các biểu đồ trên đều cho thấy rằng cả S11 và S22 đều tăng khi chiều cao khối rỗng tăng, điều này được cho là do khi các khối rỗng tăng chiều cao đã làm giảm mô men quán tính của bản và làm giảm bề dày bản nắp, bản đáy khiến khối rỗng bị biến dạng riêng (khối rỗng bị méo mó) dưới tác dụng của tải trọng.
Phân bố ứng suất S11 ở biên dưới ít có sự biến động giữa các trường hợp, trong khi ở biên trên thì có sự biến động lớn tại 8 vị trí. 8 vị trí này chính là các vệt bánh xe của hoạt tải. Như vậy về tổng thể các khối rỗng chỉ làm thay đổi giá trị ứng suất S11
do khối rỗng bị méo mó dưới tác dụng của hoạt tải chứ không làm thay đổi sự phân bố ứng suất S11 trên phạm vi toàn bản.
Phân bố ứng suất S22 cũng cho thấy rằng hầu như tại các vị trí giữa khối rỗng và giữa bản sườn ứng suất S22 ít thay đổi khi tăng chiều cao khối rỗng trong khi tại các vị trí gần kề góc khối rỗng ứng suất S22 lại tăng lên đáng kể. Để tìm hiểu kỹ hơn về vấn đề này cần tiến hành khảo sát ứng suất S22 tại ba điểm đại diện cho ba vị trí giữa khối rỗng, giữa bản sườn và gần kề góc khối rỗng thuộc cả thớ biên trên và thớ biên dưới của bản sàn. Chi tiết ba vị trí được thể hiện trong Hình 3.53.
-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất S22(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m)
Chiều cao 1,1m Chiều cao 1,05m Chiều cao 1,0m Chiều cao 0,95m
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Hình 3.53. Ba vị trí dùng để khảo sát ứng suất S22
Vị trí 1: điểm giữa bản sườn (T – thớ biên trên; B – thớ biên dưới) Vị trí 2: điểm có ƯS cực đại gần kề góc khối rỗng; Vị trí 3: điểm giữa khối rỗng
Bảng 3.6. Ứng suất S22 tại ba vị trí cần xem xét
Chiều cao khối
rỗng (m)
Tỉ số chiều cao khối rỗng và chiều cao
bản
Ứng suất S22 tại vị trí 1 (Pa)
Ứng suất S22 tại vị trí 2 (Pa)
Ứng suất S22 tại vị trí 3 (Pa)
1T 1B 2T 2B 3T 3B
0,95 0,655 102991 -76779.5 509757 -475903 -319984 283293 1,00 0,690 109350 -83838.1 602166 -571919 -329047 286628 1,05 0,724 118231 -99693.2 715288 -693650 -345280 289940 1,10 0,759 135425 -108149 855287 -828459 -374656 304096
Tiến hành so sánh sự thay đổi giá trị ứng suất S22 của mỗi trường hợp so với giá trị ứng suất S22 của trường hợp khối rỗng cao 0,95m như Bảng 3.7 để thấy được mức độ thay đổi ứng suất tại mỗi vị trí khi tăng chiều cao khối rỗng. Có thể nhận thấy mức độ tăng ứng suất tại điểm 2T, 2B là lớn nhất và tại điểm 3T, 3B là nhỏ nhất khi tăng chiều cao khối rỗng. Mức độ tăng này càng lớn khi chiều cao khối rỗng càng lớn. Các điểm 2T, 2B có ứng suất S22 cực đại và nằm trong phạm vi cách điểm 1T, 1B từ 0,2m đến 0,3m (cách góc khối rỗng từ 0,05 đến 0,15m).
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Bảng 3.7.Bảng so sánh ứng suất S22
Chiều cao khối rỗng (m)
Tỉ số chiều cao khối rỗng và chiều cao bản
So sánh tỉ số (%)
So sánh S22 tại vị trí 1 (%)
So sánh S22 tại vị trí 2 (%)
So sánh S22 tại vị trí 3 (%)
1T 1B 2T 2B 3T 3B
0,95 0,655 - - - - - - -
1 0,690 5,2631579 6,174 9,193 18,128 20,176 2,832 1,177 1,05 0,724 10,526316 14,797 29,844 40,319 45,754 7,905 2,346 1,1 0,759 15,789474 31,492 40,857 67,783 74,081 17,086 7,343