3.3.1. GIỚI THIỆU CHUNG CẦU CÂY DƯƠNG
Cầu Cõy Dương – Km 90+552. 95 nằm trờn Quốc lộ 91 thuộc địa phận huyện Chõu
Phỳ tỉnh An Giang.
3.3.1.1. Quy mụ và tiờu chuẩn thiết kế:
Quy mụ:
- Cầu xõy dựng vĩnh cửu bằng bờ tụng cốt thộp và bờ tụng cốt thộp DƯL.
- Tần suất tớnh toỏn P1%.
- Tải trọng thiết kế: HL93, người 300kg/m2.
- Động đất cấp 7.
- Khổ thụng thuyền (mức nước H5%): B=30m, H=7m.
- Cầu nằm trờn đường cong đứng bỏn kớnh R=2500m. 3 nhịp dẫn đầu cầu phớa Long
Xuyờn nằm trờn đường cong bằng bỏn kớnh R=500m. Cầu đặt vuụng gúc với dũng chảy.
- Bề rộng toàn cầu BTC = 0. 5+11+0. 5=12m
- Chiều dài toàn cầu LTC = 351. 76m
- Đường hai đầu cầu theo tiờu chuẩn đường cấp III đồng bằng.
Tiờu chuẩn thiết kế:
- Tiờu chuẩn thiết kế đường ụ tụ: TCVN 4054-98 kết hợp TCVN 4054-85.
- Tiờu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272-01.
3.3.1.2. Giải phỏp kết cấu :
Kết cấu nhịp:
- Cầu gồm 9 nhịp, sơ đồ nhịp 3x33+42+63+42+3x33, dầm giản đơn và dầm hộp liờn tục
BTCT DƯL.
- Nhịp chớnh: Dầm hộp BTCT DƯL gồm 3 nhịp liờn tục 42m+63m+42m, thi cụng dầm
hộp theo phương phỏp đỳc hẫng cõn bằng đối xứng, mặt cắt ngang cầu bố trớ một hộp. Chiều cao dầm tại trụ h1=3. 8m, tại giữa nhịp và đầu mỳt h2=2. 0m. Bờ tụng dầm hộp dựng loại 45MPa (loại A). Cỏp cường độ cao dựng loại tao 7 sợi, đường kớnh tao 15. 2mm theo tiờu chuẩn ASTM A416 grade 270 độ chựng thấp. Thộp thường dựng loại G60.
- Gờ lan can BTCT đổ tại chỗ, bờ tụng dựng loại 30MPa, cốt thộp loại G60. Lan can
- Lớp phủ mặt cầu bằng bờ tụng Asphalt dày 7cm, lớp phũng nước dày 0. 4cm.
- Gối cầu: Dầm liờn tục dựng gối chậu thộp nhập ngoại, dầm nhịp dẫn dựng gối cao su
bản thộp nhập ngoại.
- Khe co gión: Dựng khe co gión nhập ngoại. Tại đầu nhịp liờn tục dựng khe co gión cú
độ dịch chuyển 100mm về phớa Long xuyờn và 160mm về phớa Chõu Đốc, tại đầu mố và nhịp dầm 33m dựng khe co gión cú độ dịch chuyển 50mm.
- Ống thoỏt nước: ống thoỏt nước đường kớnh 150mm. Tại mỗi nhịp dầm 33m bố trớ 10
ống thoỏt nước, trờn nhịp liờn tục bố trớ 42 ống thoỏt nước. Tổng cộng toàn cầu bố trớ 102 ống thoỏt nước.
Kết cấu phần dưới.
- Mố cầu bằng bờ tụng cốt thộp, múng cọc khoan nhồi, đường kớnh cọc D=1. 2m, mỗi mố bố trớ 6 cọc. Chiều dài cọc dự kiến là 34. 5m ở mố M1 và mố M2, chiều dài cọc chớnh thức sẽ được xỏc định căn cứ vào tỡnh hỡnh địa chất thực tế khi khoan cọc. - Trụ cầu bằng bờ tụng cốt thộp, múng cọc khoan nhồi, đường kớnh cọc D=1. 2m, Trụ
T1, T2, T7, T8 bố trớ 5 cọc, trụ T3, T6 bố trớ 6 cọc, trụ T4 bố trớ 12 cọc, trụ T5 bố trớ 10 cọc. Chiều dài cọc dự kiến từ 33m đến 34. 5m. Chiều dài cọc là dự kiến, chiều dài cọc chớnh thức sẽ được xỏc định căn cứ vào tỡnh hỡnh địa chất thực tế khi khoan cọc.
3.3.2. ỨNG DỤNG MIDAS TÍNH TOÁN CẦU
3.3.2.1. Mụ hỡnh kết cấu
- Đặt tờn nỳt và tờn phần tử khởi đầu.
- 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 biờn: 42 = 9, 5 + 2 + 7x3, 5 +6 Nhịp giữa: 63/2 = 6 + 7x3, 5 +1
- Tạo nỳt đầu tiờn nhịp biờn bờn trỏi tại gốc tọa độ (0, 0, 0).
Model > Nodes > Create Nodes
Coordinate (x, y, z): (0, 0, 0) ↵
- Dựng Extrude để tạo cỏc phần tử thanh theo 1 đường thẳng: Model > Elements >
Extrude
Extrude Type>Node → Line Element
Element Type>Beam ; Material>1: Grade C4500
Translation>Unequal Distance ; Axis> x
Distances: 9. 5, 2 , 7@3. 5 , 6 , 6 , 7@3. 5 , 1 ↵
Sử dụng phương thức đối xứng để mụ hỡnh húa phần cũn lại, chọn mặt phẳng đối xứng là mặt phẳng yz tại điểm giữa cầu:
Model > Elements > Mirror.
Mode>Copy ; Reflection > y-z plane x : (73.5)
3.3.2.2. Định nghĩa mặt cắt và gỏn mặt cắt
Model > Properties > Section. Chọn Add để thờm cỏc mặt cắt và khai bỏo theo
hướng dẫn.
Chọn thẻ PSC
Mặt cắt thay đổi: ST - HL và HL – ST Chọn thẻ Tapered
Mặt cắt ST-HL là mặt cắt thay đổi từ đầu i (ST) tới đầu j (HL)
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. Cỏc thao tỏc chớnh: Đặt tờn nhúm: Group Name
Chọn phần tử: Element list
Chọn kiểu thay đổi hỡnh dạng mặt cắt: Polynomial 2 (parabol bậc 2) Chọn mặt phẳng đối xứng: đầu i hay đầu j > Chọn Add
Chọn Convert to Tapered Section để tỏch thành cỏc phần tử cú mặt cắt thay đổi ở hai đầu phần tử.
Sau khi nhập chọn View> Remove Hidden Lines ta sẽ kiểm tra được hỡnh dạng phối cảnh của kết cấu:
3.3.2.3. Định nghĩa vật liệu
Để định nghĩa cỏc loại vật liệu ta chọn: Model > Properties > Material Chọn Add để
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 tự định nghĩa một kiểu vật liệu bằng cỏch nhập vào cỏc thụng số.
Name>Grade C4500; Type>Concrete; Standard>ASTM(RC); DB> Grade C4500;
Modulus of Elasticity: 2.6650e7 (KN/m2); Thermal Coefficient : 9e-6 ( 1/[C] ); Weight
density : 23.56 (KN/m3); Poisson’s Ratio (0.2) ↵
- Khai bỏo vật liệu thộp DƯL:
Name>ThepDUL; Type>Steel; Standard>ASTM(S); DB> A416-270(Low); Modulus
of Elasticity: 1.9995e8 (KN/m2); Thermal Coefficient : 1.17e-5 ( 1/[C] ); Weight density :
77.09 (KN/m3); Poisson’s Ratio (0.3) ↵
- Khai bỏo vật liệu cho tớnh toỏn sự biến đổi của modun đàn hồi (Comp. Strength)
theo thời gian.
Model > Properties > Timedependent Material (Com, Strength)...
chọn Add
- Khai bỏo vật liệu cho tớnh toỏn co ngút, từ biến Model > Properties > Time
Dependent Material (Creep/Shrinkage) > Add
Name: VLdam; Code>CEB-FIP
Compressive strength of concrete at the age of 28 days: 45000 KN/m2
Relative Humidity of ambient environment (40 ~ 99): 75% Notational size of member: 1m
Type of cement>Normal or rapid hardening cement (N, R)
Age of concrete at the beginning of shrinkage (3) ↵
Name (M500) ; Code>CEB-FIP
Compressive strength of concrete at the age of 28 days (40000) Relative Humidity of ambient environment (40 ~ 99) (70) Notational size of member (1)
Type of cement>Normal or rapid hardening cement (N, R)
Age of concrete at the beginning of shrinkage: 3day ↵
Model > Properties > Time Dependent Material Link
Time Dependent Material Type Creep/Shrinkage>VLdam Comp. Strength> cuongdodam
Select Material for Assign>Materials> 1: Grade M4500 Selected Materials Time Dependent Material Type Creep/Shrinkage>VLdam Comp. Strength> cuongdodam
Select Material for Assign>Materials> 2: ThepDUL Selected Materials
3.3.2.4. Khai bỏo cỏc nhúm GROUP 3.3.2.4.1. Khai bỏo nhúm phần tử
- P1K0, P1K1, P1K2, …, P1K7: Nhúm cỏc đốt K0, K1…, K7 trờn trụ P1 - P2K0, P2K1, P2K2, …, P2K7: Nhúm cỏc đốt K0, K1…, K7 trờn trụ P2 - HL1, HL2, HL3: Nhúm hợp long nhịp bờn trỏi, nhịp bờn giữa, nhịp bờn phải. - DG1, DG2: Nhúm đỳc trờn đà giỏo. Model > Group > Define Structure Group
3.3.2.4.2. Khai bỏo nhúm điều kiện biờn
Để việc tớnh toỏn được chớnh xỏc ta định nghĩa cỏc nhúm điều kiện biờn:
3.3.2.4.3. 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 dàng sử lý kết quả tớnh toỏn.
Cỏc trường hợp tải trọng gồm:
- Giai đoạn thi cụng: Tải trọng bản thõn, Tải trọng bờ tụng , Tải trọng xe đỳc, Tải trọng DƯL.
- Giai đoạn khai thỏc: Tĩnh tải giai đoạn 2 (TTGD2)
Để khai bỏo chọn: Load > Static Load Cases
Nhập tờn tải trọng, loại tải trọng, và mụ tả: + Gỏn điều kiện biờn:
Chọn Model > Boundaries > Supports
- Chọn nhúm điều kiện biờn. - Chọn nỳt cần gỏn điều kiện biờn.
- Tại trụ là liờn kết ngàm ta chọn D-all và R- All.
Thuộc nhúm goitruthicong1, 2 - Tại mố là nhúm gối di động.
Để cú thể nhập tải trọng một cỏch chớnh xỏc ta tiến hành định nghĩa cỏc nhúm tải trọng bao gồm:
+ Banthan: Tải trọng bản thõn
+ DULP1K0 to DULP1K7, DULP2K0 to DULP2K7,: Tải trọng dự ứng lực.
+ XDP1K1 to XDP1K7, XDP2K1 to XDP2K7, XDHL1 to XDHL3: Tải trọng xe đỳc từng giai đoạn.
+ BTP1K1 to BTP1K7, BTP2K7 to BTP2K7, BTHL1 to BTHL3: Tải trọng bờ tụng ướt từng giai đoạn.
+ TTGD2: Tĩnh tải giai đoạn 2
3.3.2.4.4. Gỏn cỏc Group
- Gỏn group kết cấu: chọn cỏc phần tử rồi 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.
+ Khối P1K0 + Khối đỳc hẫng
+ Khối hợp long
+ Khối đà giỏo
3.3.2.4.5. Khai bỏo cỏc bước thi cụng:
Để khai bỏo chọn: Load > Construction Stage Analysis Data > Define Construction
Name: CS
Surffix: 1to15 (15 bước thi cụng)
Duration: 12 (12 ngày, khoảng thời gian thi cụng 1 đốt) Day: 7(VD căng cỏp DUL) => Add
3.3.2.4.6. Khai bỏo kết cấu và điều kiện biờn
- Khai bỏo cỏc giai đoạn thi cụng: + Giai đoạn 1: Thời gian 20 ngày
+ Giai đoạn 2 => 11: Thời gian 12 ngày
Để khai bỏo chọn: Load > Construction Stage Analysis Data > Define Construction
Stage > Add > Element
Nhập tờn, thời gian thi cụng, bước phõn tớch, kớch hoạt những phần tử nào, gối nào được kớch hoạt, dỡ bỏ... Nhập cho tất cả cỏc giai đoạn ta cú:
Để khai bỏo chọn: Load > Contruction Stage Analysis Data > Define Construction Stage > Modify/Show > Boundary.
CS1: goitruthicong1, goitruthicong2 > Chọn Origin > Add CS9: goimo1 > Chọn Deformed > Add
CS10: goimo2 > Chọn Deformed > Add CS12:
Activation Deactivation
goitrukhaithac1 goitruthicong1 Chọn Deformed > Add
3.3.2.4.8. Khai bỏo gỏn tải lờn cỏc kết cấu theo cỏc bước thi cụng
3.3.2.4.8.1. Trọng lượng bản thõn
Để khai bỏo chọn: Load > Self Weight
Chọn trường hợp tải trọng: Load Case Name: Banthan
Chọn nhúm tải trọng: Load Group Name: Banthan
z: -1 chọn: Add
3.3.2.4.8.2. Tải trọng xe đỳc
* Gỏn GROUP:
Để Khai bỏo chọn: Load > Construction Stage
Analysis Data > Define Construction Stage > Load.
+ Stage: SC1. Activation: XDP1K1 Active Day: First
XDP2K1
+ Stage: SC2. Activation: XDP1K2 Active Day: First
XDP2K2
Deactivation: XDP1K1 Inactive Day: First
XDP2K1 Từ SC3 đến SC7 khai bỏo giống SC1
+ Stage: SC8. Activation: XDHL1 Active Day: First
XDHL2 XDHL3
Deactivation: XDP1K7 Inactive Day: First
*Gỏn tải xe đỳc lờn kết cấu theo cỏc bước thi cụng (tải tỏc dụng lờn nỳt).
Để khai bỏo chọn: Load > Nodal Load.
+ CS1: Load Case name: Xeduc
Load Group name: XDP1K1
Chọn nỳt phải: Fz: -700 My: 1700 Apply Chọn nỳt trỏi: Fz: -700 My: -1700 Apply + CS2 to CS8 làm tương tự. 3.3.2.4.8.3. Tải trọng Bờ tụng ướt. * Gỏn Group vào cỏc bước thi cụng.
Để Khai bỏo chọn: Load > Construction Stage Analysis Data > Define
Construction Stage > Load.
+ Stage: CS1. Activation: BTP1K1 Active Day: 7
BTP2K1
+ Stage: CS2. Activation: BTP1K2 Active Day: 7
BTP2K2
Deactivation: BTP1K1 Inactive Day: First
BTP2K1 Từ CS3 đến CS7 khai bỏo giống CS2
+ Stage: CS8. Activation: BTHL1 Active Day: 7
Deactivation: BTP1K7 Inactive Day: First
+ Stage: CS9. Activation: BTHL3 Active Day: 7
Deactivation: BTHL1 Inactive Day: First
+ Stage: CS10. Activation: BTHL2 Active Day: 7
Deactivation: BTHL3 Inactive Day: First
* Gỏn tải trọng Bờ tụng ướt. +) Tớnh tải trọng Bờ tụng ướt.
Midas cú chức năng tự tớnh trọng lượng bản than kết cấu.
Chọn: Tool > Bill of Materiol
Để khai bỏo chọn: Load > Nodal Load.
+ CS1: Load Case name: Bờ tụng
Load Group name: BTP1K1
Chọn nỳt phải: Fz:-645.5 My:968.25 Apply Chọn nỳt trỏi: Fz:-645.5 My:- 968.25 Apply + CS2 to CS10 làm tương tự. +Analysis>ConstructionStage Analysis Control. (Đặt cỏc thụng số).
3.3.2.5. Khai bỏo tải trọng DƯL. 3.3.2.5.1 Gỏn Group vào cỏc bước TC
Để Khai bỏo chọn: Load > Construction Stage Analysis Data > Define Construction Stage > Load.
+ Stage: CS1. Activation: DULP1K1 Active Day: First
DULP2K1 Từ CS2- CS7 khai bỏo giống CS1
+ Stage: CS8. Activation: DULHL1Active Day: First
+ Stage: CS9. Activation: DULHL3Active Day: First
+ Stage: CS10. Activation: DULHL2Active Day: First
3.3.2.5.2. Khai bỏo DƯL. 3.3.2.5.3. Cỏp dự ứng lực
- Khai bỏo thuộc tớnh cỏp dự ứng lực:
Load > Prestress Loads > Tendon Property >Add.
Load > Prestress Loads > Tendon Profile > Add. Dựa vào bản vẽ nhập dữ liệu hỡnh học của cỏp.
* Bú cỏp nhúm 1 chịu mụmen õm C1-1:
C1-2 C1-3 C1-4 C1-5 C1-6 C1-7 C1-8 C1-9 C1-10:
- Sau đú lấy đối xứng sang bờn phải tim cầu cần chỳ ý đổi dấu tọa độ y từ dương sang õm cũn tọa độ x và z khụng thay đổi.
+ Chọn tất cả từ C1-1 đến C1-10 sau đú đặt tiền tố Prefix là P rồi chọn copy như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
- Sau đú lấy đối xứng qua nhịp giữa của cầu cần chỳ ý:
+ Chọn tất cả từ C1-1 đến C1-10 sau đú đặt tiền tố Prefix là T2 rồi chọn copy kết quả đạt được như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
- Rồi lại lấy đối xứng sang bờn phải tim cầu cần chỳ ý đổi dấu tọa độ y từ õm sang dương cũn tọa độ x và z khụng thay đổi.
+ Chọn tất cả từ T2C1-1 đến T2C1-10 sau đú đặt tiền tố Prefix là P rồi chọn copy như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
Sau đõy là tọa độ của cỏc bú cỏp ở nhịp giữa chịu mụmen dương:
C2-2 C2-3
C2-4 C2-5
- Sau đú lấy đối xứng sang bờn trỏi tim cầu cần chỳ ý đổi dấu tọa độ y từ õm sang dương cũn tọa độ x và z khụng thay đổi.
+ Chọn tất cả từ C2-1 đến C2-6 sau đú đặt tiền tố Prefix là T rồi chọn copy như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
Sau đõy là tọa độ của cỏc bú cỏp của nhúm 3:
C3-2 C3-3
C3-4 C3-5:
- Sau đú lấy đối xứng sang bờn trỏi tim cầu cần chỳ ý đổi dấu tọa độ y từ õm sang dương cũn tọa độ x và z khụng thay đổi.
+ Chọn tất cả từ C3-1 đến C3-5 sau đú đặt tiền tố Prefix là T rồi chọn copy như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
- Sau đú lấy đối xứng qua nhịp giữa của cầu cần chỳ ý:
+ Chọn tất cả từ C3-1 đến C3-5 sau đú đặt tiền tố Prefix là DG2 rồi chọn copy kết quả đạt được như hỡnh vẽ:
- Rồi lại lấy đối xứng sang bờn trỏi tim cầu cần chỳ ý đổi dấu tọa độ y từ õm sang dương cũn tọa độ x và z khụng thay đổi.
+ Chọn tất cả từ DG2C3-1 đến DG2C3-5 sau đú đặt tiền tố Prefix là T rồi chọn copy như hỡnh vẽ:
Kết quả thu được là:
3.3.2.5.4. Khai bỏo lực căng:
Load > Prestress Loads > Tendon Prestress Loads
Nhập theo từng nhúm cỏp DƯL. Chọn cỏch kộo