hướng dẫn mô phỏng và phân tích cầu bằng phần mềm sap2000 version 11.

1




Ths. Nguyễn Lan
Giảng viên Bộ môn Cầu-Hầm
Khoa Xây dựng Cầu đường




HƯỚNG DẪN MÔ PHỎNG VÀ PHÂN
TÍCH CẦU BẰNG PHẦN MỀM
SAP2000 Version 11.









Đà Nẵng, tháng 02 năm 2008



2
1- SƠ LƯỢT GIAO DIỆN SAP2000 V11.

- Về cơ bản giao diện người dùng (GUI) của SAP2000 v11 phát triễn từ các version trước
bao gồm các phần chính : Menu lệnh, Thanh công cụ, Các nút lệnh, Vùng đồ họa thể
hiện mô hình, dòng trạng thái cuối cùng thể hiện đơn vị hiện hành và một số thông tin
khác.





- SAP2000 v11 có một menu BRIDGE riêng cho mô phỏng và phân tích cầu.

- Để kích hoạt menu BRIDGE phải kích hoạt giấy phép
trong menu OPTION.










3
* CÁC TÍNH NĂNG PHÂN TÍCH CẦU CỦA SAP 2000
PARAMETRIC BRIDGE MODELING : Mô phỏng cầu theo tham số
• Bridge Wizard with Step by Step Guidance to Create a Bridge Model
: Hướng dẫn tạo mô hình cầu từng bước
• Parametric Bridge Model Templates: Các mô hình cầu mẫu theo
tham số

• Highway Layout Lines Definition using Horizontal & Vertical Curves :
Sử dụng đường cong nằm và đứng xác định các tuyến đường bộ
• Super Elevations and Skews: Mô phỏng siêu cao và cầu chéo
• Parametric Cross Sections – Box Girders & Steel Composites : Mô
phỏng cắt ngang cầu dầm hộp và cầu thép liên hợp theo tham số
• Cross Sections May Vary Along Bridge Length: Cắt ngang có thể
thay đổi dọ
c theo chiều dài cầu
• Parametric Post Tensioning Tendon Layout for Box Girders: Bố trí
các bó cáp dự ứng lực cho dầm hộp
• Abutments with User Defined Support Conditions: Mô phỏng mố cầu
với các điều kiện của gối đở
• Bents with Single or Multiple Columns: Trụ cầu có một hoặc nhiều
cột
• Hinges : Các khớp nối
• Layered Shell Element : Phần tử vỏ xếp lớp
• Lane Definition Using Highway Layout or Frame Objects: Định nghĩa
làn xe sử dụng các tuyến đường hoặc phần tử thanh
• Automatic Application of Lane Loads to Bridge: Áp dụng tự động tải
trọng làn xe cho cầu
• Predefined Vehicle and Train Loads : Tải trọng tàu lửa và xe cộ định
nghĩa trước
BRIDGE DESIGN OPTIONS : CÁC TÙY CHỌN THIẾT KẾ CẦU
• Moving Loads with 3D Influence Surface : Phân tích tải trọng di động
với mặt ảnh hưởng không gian
• Moving Loads with Multi-Step Analysis: Phân tích nhiều bước tải
trọng di động
• Lane Width Effects : Xét hiệu ứng bề rộng làn xe
• P/T Concrete Box Girder Design: Thiết kế dầm hộp dự ứng l
ực căng

sau
• Composite Steel Deck Bridge Design: Thiết kế bản mặt cầu dầm
thép liên hợp
• Straight & Curved Girder Design: Thiết kế dầm thẳng và cong
• AASHTO, LFD & LRFD and BS 5400-2 Codes: Hổ trợ thiết kế theo
tiêu chuẩn của AASHTO (Mỹ) và BS (Anh).
4
• Dynamic Effects of Moving Loads: Hiệu ứng động của tải trọng di
động
BRIDGE RESULTS & OUTPUT: KẾT XUẤT KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
CẦU
• Influence Lines and Surfaces: Mặt và đường ảnh hưởng
• Forces and Stresses Along and Across Bridge: Biểu đồ nội lực và
ứng suất theo phương dọc và ngang cầu
• Displacement Plots: In biểu đồ chuyển vị
• Graphical and Tabulated Outputs: Kết quả đồ họa và dạng bảng
ADVANCED ANALYSIS OPTIONS (Requires Advanced): CÁC TÙY
CHỌN PHÂN TÍCH NÂNG CAO ( Yêu cầu có giấy phép bản Nâng
cao).
• Segmental Construction (SC): Phân tích cầ
u thi công phân đoạn
(Đúc hẫng, đúc đẩy, dây văng)
• Include the Effects of Creep, Shrinkage Relaxation: Xét ảnh hưởng
của từ biến, co ngót, chùng rảo vật liệu
• Pushover Analysis using Fiber Models: Phân tích Pushover (phi
tuyến) dùng mô hình Fiber (dải)
• Bridge Base Isolation and Dampers: Phân tích giảm chấn và các bộ
cản dao động của cầu
• Explicitly Model Contact Across Gaps: Mô hình phần tử tiếp xúc và
hở

• Nonlinear Large Displacement Cable Analysis: Phân tích phi tuyến
cáp chuyển vị lớn (cầu dây võng)
• Line and Surface Multi-Linear Springs (P-y curves): Các gối đàn hồi
tuyến và mặt phi tuyến ( Mô hình
đường cong P-y trong phân tích
tương tác kết cấu- đất nền)
• High Frequency Blast Dynamics using Wilson FNA: Phân tích Động
lực tần số cao sử dụng phương pháp Wilson FNA
• Nonlinear Dynamic Analysis & Buckling Analysis: Phân tích động lực
học và ổn định phi tuyến
• Multi-Support Seismic Excitation: Phân tích động đất
• Animated Views of Moving Loads: Mô phỏng động tải trọng di động

Với các tính năng trên SAP2000 vẫn được đánh giá là một trong những phần mềm đạt
đến đỉnh cao của nghệ thuật phân tích và thiết kế kết cấu.




5
2- TRÌNH TỰ TỔNG QUÁT MÔ PHỎNG CẦU TRÊN SAP2000 V11.

- Mô phỏng và phân tích cầu bằng lệnh Bridge\Wizard….





- Mô phỏng cầu theo 3 bước cơ bản như sau:
1. Define Layout Lines

: Định nghĩa các đường tuyến phác thảo của cầu
2. Define Bridge Deck Sections
: Định nghĩa cắt ngang kết cấu nhịp
3. Define Bridge Objects
: Định nghĩa các đối tượng của cầu ( Cáp dự ứng lực, Gối
cầu, Liên kết, ….)
- Các bước chi tiết mô phỏng cầu như sau theo lệnh Bridge\Wizard…
6


Bước Hạng mục Yêu cầu Bước
trước
1 Định nghĩa các đường tuyến cầu
2 Định nghĩa mặt cắt ngang cầu
3 Định nghĩa Mố cầu
4 Định nghĩa trụ cầu
5 Định nghĩa các bản chắn ngang (cầu dầm hộp)
6 Định nghĩa các khớp (cầu khung T-dầm đeo)
7 Định nghĩa sự thay đổi các tham số hình học kết cấu nhịp
(Tạo biên cong kết cấu nhịp)

8 Định nghĩa các đối tượng của cầu 1,2
9 Cập nhật mô hình liên kết của cầu 8
10 Định nghĩa làn xe 1 hoặc đã có
các phần tử
thanh
11 Định nghĩa xe cộ (Hoạt tải trên cầu)
12 Định nghĩa các trường hợp phân tích (tỉnh tải, hoạt tải,…)
13 Xác định các đáp ứng phân tích cầu

7
3- ĐỊNH NGHĨA CÁC ĐƯỜNG TUYẾN PHÁC THẢO CẦU:
Bấm nút
Hiện hộp thoại , bấm tiếp nút Add New Line…




Hiển thị hộp thoại nhập các dữ liệu đường tuyến cầu.




8

Nhập tên đường tuyến :

Chọn đơn vị lực, chiều dài, nhiệt độ:

Xác định tọa độ điểm đầu cầu (Initial Station), Độ dốc ban đầu ( Initial Grade ), Tọa độ
Điểm cuối (End Station).

Định nghĩa các dữ liệu xác định đường cong nằm (cầu cong) :

Định nghĩa các dữ liệu xác định đường cong đứng (cầu cong) :

4- ĐỊNH NGHĨA MẶT CẮT NGANG CẦU

Bấm nút
hiện hộp thoại
9


Bấm tiếp nút định nghĩa mới mặt cắt ngang :
hiện hộp thoại




Sau đó bấm chọn dạng cắt ngang cầu có sẵn để nhập các thông số chi tiết cho cắt ngang.
Hầu hết các dạng cắt ngang cầu phổ biến SAP đều hổ trợ. Ví dụ bấm nút Hộp thành xiên
( Ext. Girder Slope) hiện hộp thoại sau:

10





Xác đinh các thông số cho mặt cắt ngang cầu như hướng dẫn ở hộp thoại bao gồm các
thông số hình học, Vật liệu. Có thể kiểm tra hình dạng mặt cắt ngang đã nhập một cách
trực quan.