Tuyển tập báo cáo Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lĩnh vực cầu đường bộ

Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
1
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL TRONG TÍNH TOÁN
CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ HẪNG
STUDYING TO APPLY MIDAS CIVIL SOFTWARE TO ANALYSIS CONTINUOUS
GIRDER BRIDGES CONTRUCTED BY FREE CANTILEVER METHOD

SVTH: Nguyễn Trí Nam Hưng - 01X3A
GVHD:ThS Lê Văn Lạc

TÓM TẮT
Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực thi công bằng công nghệ hẫng đã được thiết kế
và thi công phổ biến hiện nay. Tuy nhiên để tính toán chính xác loại cầu này qua từng giai đoạn
thi công không phải là điều đơn giản. Đề tài này nghiên cứu khả năng tính toán và phân tích cầu
dầm liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực qua từng giai đoạn thi công, giai đoạn khai thác sử
dụng của phần mềm Midas Civil .
ABSTRACT
Continuos prestressed concrete bridge constructed by free cantilever method is designed,
contruscted commonly. Together with the development of construction technology, new material,
applying informatics in analyzing bridge becomes common nowadays. This topic applies Midas
Civil software to analyze continuos prestressed concrete bridge throughout contruction process
and in the use stage.

1 . ĐẶT VẤN ĐỀ :
Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ hẫng là loại cầu được hình thành và phát triến dựa
vào công nghệ thi công là chủ yếu. Qua từng giai đoạn thi công, hệ thống kết cấu, tác dụng của
điều kiện biên, tải trọng tác dụng lên cầu sẽ thay đổi liên tục. Cần phải phân tích cầu đúc hẫng
dựa trên sự thay đổi liên tục các điều kiện này. Trong quá trình phân tích có xét đến sự thay đổi
đặc trưng của bê tông theo ngày tuổi, hiệu ứng co ngót, từ biến của bê tông, các mất mát ứng
suất trong cáp như: ma sát, tụt neo, chùng dão
Ngoài ra trong toán kết cấu siêu tĩnh đối với các tác động như từ biến và dự ứng lực cần

phân biệt hai khái niệm nội lực sơ cấp và nội lực thứ cấp. Nguyên lý chung có thể hiểu nội lực sơ
cấp là nội lực sinh ra ngay trong kết cấu chịu tác động trực tiếp của các yếu tố như từ biến, dự
ứng lực, còn nội lưcû thứ cấp sinh ra trên toàn bộ kết cấu do phản lực trong các liên kết biên sinh
ra chống lại các tác động kể trên. Hay có thể hiểu một cách đơn giản hơn là các tác động sinh ra
nội lực sơ cấp trên phần tử nó đồng thời gây biến dạng cho phần tử đó. Do biến dạng này bị
kiềm chế bởi các liên kết biên nên gây ra nội lực, nó tác động trở lại kết cấu và gây ra nội lực
thứ cấp. Các tác động thứ cấp này cũng được kể đến trong tính toán.
2 . NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
2.1. Mô hình hóa cầu dầm liên tục thi công hẫng và nội dung tính toán:
2.1.1. Trong giai đoạn thi công hẫng:
- Các đốt dầm được mô hình hóa bằng các phần tử thanh .
- Tải trọng do xe đúc ván khuôn và bê tông ướt quy thành một tải trọng tập trung đặt tại nút
cộng với một momen tập trung.
- Liên kết giữa dầm và trụ trong giai đoạn thi công được mô hình hóa bằng liên kết đàn hồi
2.1.2. Trong giai đoạn khai thác sử dụng:
- Điều kiện biên lúc này thay đổi: liên kết giữa dầm và trụ, mố là liên kết cứng .
- Tải trọng tác dụng lên cầu :hoạt tải xe, bộ hành, lún mố trụ, nhiệt độ, co ngót, từ biến
2.1.3.Nội dung tính toán:
- Tính toán nội lực, cốt thép trong giai đoạn thi công
- Tính toán nội lực cốt thép trong giai đoạn khai thác sử dụng
- Kiểm toán trong quá trình thi công : kiểm tra ứng suất , độ võng , cường độ kháng uốn
- Kiểm toán trong quá trình sử dụng: kiểm tra ứng suất, độ võng, cường độ kháng uốn , cắt
2.2. Mô hình hóa cầu dầm đúc hẫng bằng phần mềm Midas:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
2
2.2.1 Sơ đồ phân tích :

2. 2.2 Phân tích giai đoạn thi công trong Midas:
Midas phân chia các giai đoạn thi công thành 3 giaiđoạn: Base Stage: giai đoạn cơ bản,
Contruction Midas phân chia các giai đoạn thi công thành 3 giaiđoạn: Base Stage: giai đoạn cơ
bản, Contruction Nội dung cơ bản của mỗi giai đoạn như sau :
Base Stage: giai đoạn cơ bản
Quá trình phân tích nói chung sẽ được thực hiện tại giai đoạn cơ bản nếu như các giai đoạn
thi công không được định nghĩa. Khi giai đoạn thi công được định nghĩa nhóm kết cấu, nhóm
điều kiện biên, nhóm tải trọng được tạo ra mà không cần phải thực hiện phân tích kết cấu
Contruction Stage : giai đoạn thi công
Là các giai đoạn thi công do người dùng định nghĩa để mô tả quá trình thi công giống hệt
như thực tế. Điều kiện biên và điều kiện tải trọng cho việc kích hoạt nhóm điều kiện biên và
nhóm tải trọng sẽ được gán tương ứng.
Post Contruction Stage : giai đoạn sau khi thi công xong
Là giai đoạn cuối cùng của các giai đoạn thi công, các phân tích về tải trọng di động, động
đất, lún lệch sẽ được thực hiện ở giai đoạn này. Đối với cầu bê tông cốt thép giai đoạn này
thường được lấy trong khoảng 10000 ngày để xét co ngót, từ biến .
2.3. Cách thức thiết lập giai đoạn thi công trong Midas :
1. Chuâín bị kết cấu đã được mô hình hóa, ngoại trừ điều kiện biên và tải trọng .
2. Định nghĩa nhóm kết cấu ( Structure Group ) trong mục: Model > Group > Define
Structure và gán mỗi nhóm kết tương ứng sẽ được xây dựng và gỡ bỏ đồng thời.
3. Định nghĩa nhóm điều kiện biên trong mục Model > Group >Define Boundary group
4. Định nghĩa nhóm điều kiện tải trọng trong mục Model > Group > Define Load group 5.
Xây dựng các giai đoạn thi công bằng cách chọn Add trong mục Load > Contruction Stage
Analyis Data > Define Contruction Stage .
6. Chỉ rõ thời gian mỗi giai đoạn thi công, thời gian các bước tính toán, bước tính toán trong

mỗi giai đoạn thi công được định nghĩa nếu như thời gian tác dụng lên nhóm kết của các loại tải
trọng là khác nhau.
S
S
ơ
ơ


đ
đ
ồ
ồ


đ
đ
ầ
ầ
y
y


đ
đ
ủ
ủ


c
c

ủ
ủ
a
a


b
b
à
à
i
i


t
t
o
o
á
á
n
n


p
p
h
h
â
â

n
n


t
t
í
í
c
c
h
h


k
k
ế
ế
t
t


c
c
ấ
ấ
u
u

Thi
ế
t k
ế
, đ
ị
nh ngh
ĩa k
ế
t c
ấ
u theo tiêu
D
ự
ng mô hình phân tích.
Đi
ề
u ki
ệ
n biên

Đ
ị
nh ngh
ĩa h
ình h
ọ
c ban đ
ầ
u

K
ế
t qu
ả
là các thành ph
ầ
n n
ộ
i l
ự
c, chuy
ể
n v
ị
& ph
ả
n l
ự
c

Phân tích các giai đo
ạ
n thi công

Đ
ị
nh ngh
ĩa các giai đo
ạ

n thi
công
Định nghĩa tải trọng thi công

Thực hiện phân tích các giai
đoạn thi công
(Phân tích các quá trình tháo
d
ỡ
)

Phân tích t
ĩnh

Phân tích t
ả
i tr
ọ
ng di đ
ộ
ng

(Phân tích đường ảnh
hưởng)
Phân tích tải trọng không
đổi
(Nhiệt độ, Gối lún & Dung
sai Ch
ế
t

ạ
o / xây l
ắ
p)

Phân tích đ
ộ
ng

Phân tích đ
ộ
ng đ
ấ
t

Phân tích tải trọng
gió
(Phân tích trị riêng)

Kiểm tra gió , động
đất
Phân tích
ổ
n đ
ị
nh

Ki
ể
m tra l

ạ
i thay
thế cáp
Phân tích trị riêng
Mất ổn định của
dầm & cột
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
3
7. Từ Group List của mục Element chọn nhóm kết cấu sẽ được thêm vào hay loại bỏ của giai
đoạn thi công thông qua chức năng kích hoạt hay không kích hoạt .Age : là số ngay kết cấu được
kích hoạt .
8. Từ Group List của mục Boundary, chọn nhóm điều kiện biên thêm vào hay loại bỏ trong
giai đoạn thi công thông qua chức năng kích hoạt hay không kích hoạt .
9. Từ Group List của mục Load, chọn các nhóm tải trọng thêm vào hay loại bỏ thông qua
chức năng kích hoạt hay không kích hoạt, Active Day và Inactive Day là ngày mà tải trọng tác
dụng hay được gỡ bỏ .
10. Sau khi tạo ra một giai đoạn thi công như trên, ta có thể chuyển đổi qua lại giữa các giai
đoạn thi công bằng cách sử dụng thanh công cụ các giai đọan thi công và gán điều kiện biên và
tải trọng vào các nhóm điều kiện biên và tải trọng, tương ứng mỗi giai đoạn thi công .
2.4.Ứng dụng FCM Wizard (mẫu cầu đúc hẫng) tính toán cụ thể cầu liên tục đồ án tốt
nghiệp:
Sử dụng bằng các phương pháp thông thường để tạo sơ đồ tính cầu liên tục qua các giai
đoạn thi công là một việc làm hết sức phức tạp, dễ dẫn đến sai sót. Một cách chính xác hơn là sử
dụng FCM Wizard. Cách này vừa cho kết quả chính xác và rút ngắn được nhiều thời gian thực
hiện .
Áp dụng cụ thể vào đồ án tốt nghiệp như sau :
2.4.1 Sơ đồ cầu như sau :

4500

6800
4500
Trô cÇu
Trô cÇu

Hình 1: Sơ đồ cầu
2.4.2 .Vật liệu :
Bê tông dầm có cường độ chịu nén ngày 28 là 50 Mpa
Bê tông trụ có cường độ chịu nén ngày 28 là 30 Mpa
Bê tông thay đổi đặc trưng theo thời gian
Độ ẩm môi trường là 70%
Thép dự ứng lực có fu =1860Mpa , fy =1670 Mpa
2.4.3. Các giai đoạn thi công như sau :
Ø Giai đoạn 1 (CS1) : 14 ngày
- Kích hoạt nhóm kết cấu gồm : Trụ cầu và đốt Ko
- Kích hoạt nhóm điều kiện biên cho trụ và đốt Ko, liên kết giữa trụ và đốt Ko là liên kết
đàn hồi, kiểu nút cứng (Rigid Link).
- Ngày thứ 1: kích hoạt tải trọng xe đúc để đúc K1, kích hoạt dự ứng lực, tải trọng bản thân
( của đốt Ko).
- Ngày thứ 7: kích hoạt tải trọng bê tông ướt của đốt K1
Ø Giai đoạn 2 (CS2) : 14 ngày
- Kích hoạt nhóm kết cấu đối với đốt K1.
- Ngày thứ 1: dỡ tải xe đúc, trọng lượng bê tông ướt của giai đoạn 1 ( đối với đốt K1), kích
hoạt tải trọng xe đúc đối với đốt K2, kích hoạt tải trọng dự ứng lực đối với K1.
- Ngày thứ 7: kích hoạt tải trọng bê tông ướt của đốt K2.
Ø Giai đoạn 3 đến 9 : tương tự như các giai đoạn trên, sau giai đoạn 9 các đốt từ K1 đến
K9 đã được thi công xong .
Ø Giai đoạn 10 (CS10) : 30 ngày
- Kích hoạt nhóm kết cấu với đốt K9.
- Ngày thứ 1 : dỡ tải xe đúc và bê tông ướt của giai đoạn 9, kích hoạt tải trọng xe đúc cho

đốt hợp long 1 và 3 (đốt hợp long biên trái và biên phải) và dự ứng lực cho K9.
- Ngày thứ 20 : kích hoạt tải trọng bê tông ướt của đốt hợp long 1 và 3.
Ø Giai đoạn 11 (CS14) :14 ngày
- Kích hoạt đốt hợp long 1 và 3, đoạn đúc trên đà giáo biên trái và biên phải.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
4
- Kích hoạt nhóm điều kiện biên cho đoạn đà giáo trái và phải .
- Ngày thứ 1 : dỡ tải xe đúc, tải trọng bê tông ướt của đốt hợp long 1 và 3, kích hoạt tải
trọng dự ứng lực đối với hợp long 1 và 3.
- Ngày thứ 10: kích hoạt đốt hợp long 1 và 3, đoạn đúc trên đà giáo.
Ø Giai đoạn 12 (CS12) : 30 ngày
-Ngày thứ 20 : kích hoạt tải trọng bê tông ướt của đốt hợp long giữa .
Ø Giai đoạn 13(CS13) :14 ngày
- Ngày thứ 1 : dỡ tải xe đúc, tải trọng bê tông ướt của đốt hợp long 2, kích hoạt tải trọng dự
ứng lực đối với đốt hợp long 2.
Ø Giai đoạn14 (CS14) :10000 ngày để xét tải trọng co ngót từ biến
- Ngày thứ 1 : chịu thêm tĩnh tải phần 2, các liên kết đàn hồi bây giờ thay bằng các gối cầu
cứng giống thực tế, cầu trở thành cầu liên tục 3 nhịp làm việc theo sơ đồ hệ siêu tĩnh
- Sau đó cầu chịu thêm hoạt tải và các tác động thứ cấp
2.4.4. Mô hình hóa cầu và các giai đoạn thi công bằng FCM Wizard :
Các bước thực hiện như sau :
1. Nhập các thông tin tổng quát về : chiều dài cầu, chiều dài đoạn đúc trên đà giáo, chiều dài
đoạn đúc hẫng, kích thước đốt Ko, số trụ, số nhịp, kích thước hình học các phân đoạn, thời gian
thi công các đốt, vật liệu làm dầm chủ , trụ trong Tab Model.



Hình2: Tab Model Hình 3: Tab Section

2. Nhập kích thước hình học mặt cắt ngang các vị trí khác nhau của cầu, nhập tải trọng xe
đúc trong Tab Section .
3. Nhập số liệu về cáp dự ứng lực: vật liệu, số lượng bó cáp, tọa độ cáp, lực căng cáp trong
Tab Tendon.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
5


Hình 4 : Tab Tendon

Sau đó sẽ thu được mô hình cầu đúc hẫng qua các giai đoạn thi công hoàn chỉnh .




Hình 5 : Mô hình cầu liên tục trong Midas

4. Định nghĩa thêm các nhóm tải trọng, điều kiện biên phù hợp giai đoạn khai thác sử dụng.
Khai báo các loại tải trọng tác dụng trong giai đoạn khai thác sử dụng :
ü Tỉnh tải phần 2: tải trọng phân bố đều khai từ Load >Element Beam Load
ü HL 93+ tải trọng làn : Load > Moving Load Analyis Data .Chọn tiêu chuẩn AASHTO
LRFD, tiêu chuẩn này phù hợp với TCN 2720-05. Midas có chức năng tự động tổ hợp bất
lợi theo đúng yêu cầu của qui trình TCN 272-05 .
ü Tải trọng đoàn người ta phải định nghĩa thêm dưới dạng một tải trọng làn .
ü Lún mố trụ (SE) : trước hết khai báo 1 nhóm các trường hợp mố trụ sẽ lún từ Load
>Settlement Analysis Data , sau đó khai báo trường hợp tải trọng gối lún từ Load >
Settlement Load Case Một tổ hợp bất lợi nhất trong các trường hợp lún mố trụ sẽ được
tự động tính toán .

ü Tải trọng do nhiệt độ khai báo 2 trường hợp : Gradient nhiệt và nhiệt độ phân bố đều từ
Load >Temperature Load
ü Tính toán co ngót và từ biến theo tiêu chuẩn CEB -FIP 90.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
6
ü Trong giai đoạn thi công liên kết giữa dầm và trụ là liên kết đàn hồi, đến giai đoạn khai
thác sử dụng ta thay bằng liên kết cứng không gây momen ở trụ (gối cố định và gối di động).
ü Các nội lực sơ cấp và thứ cấp sinh ra trong kết cấu phải được xem xét thích đáng
ü Vật liệu bê tông có đặc tính thay đổi theo thời gian , cần phải phân tích dựa trên ngày tuổi
ü Các nội dung tính toán và kiểm tra:
ü Kiểm toán trong quá trình thi công :
Kiểm toán ứng suất : ứng suất nén bê tông ≤ 0,45 f’c ; ứng suất kéo bê tông ≤0,5
,
c
f
Tính độ võng, vồng và kiểm tra trong quá trình thi công
ü Kiểm toán trong giai đoạn sử dụng :
Kiểm toán ứng suất: ứng suất nén bê tông ≤ 0,6f’c, ứng suất kéo bê tông ≤0,5
,
c
f với
TTGHSD.
Kiểm toán ứng suất trong cốt thép UST trong giai đoạn khai thác : f ≤ 0,8 fy
Kiểm toán sức kháng uốn : M
u
≤ fM
n
= M
r

Kiểm toán sức kháng cắt : V
n
≤ fV
n
= V
r
ü Tính toán dầm theo phương ngang
ü Tất cả nội dung tính toán tuân theo qui trình TCN 272 -05 .
5. Chạy chương trình thu được kết quả và nhận xét kết quả .
ü Các kết quả tính toán thu được tỏ ra khá phù hợp ( so sánh với các đồ án và các file
Midas khác).
2.4.5 . Kết quả thu được như sau :
- Biểu đồ lực dọc, lực cắt, momen uốn, xoắn, ứng suất qua từng giai đoạn thi công của các
loại tải trọng và hiệu ứng co ngót, từ biến .
- Bảng dãn dài của bó cáp qua từng giai đoạn thi công .
- Biểu đồ độ vồng do căng cáp.
- Bảng tính toán các mất mát ứng suất trong cáp
Một vài kết quả bằng hình ảnh :

Hình 6: Biểu đồ ứng suất giai đoạn 13 Hình 7: Diễn biến Momen do các loại tải
trọng do tổ hợp thi công khác nhau qua các giai đoạn thi công
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
7

H 8 : Biểu đồ độ vồng H 9: Diễn biến chuyển vị qua các giai đoạn thi công




Hình 10 : Ứng suất trong dầm trong giai đoạn khai thác sử dụng



Hình 11:Ứng suất trên mặt cắt ngang dầm tại đầu đốt K1
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
8


Hình 12: Lực căng cáp có hiệu sau các mất mát ứng suất

3.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ :
3.1.Kết luận:
Việc ứng dụng phần mềm Midas trong tính toán cầu liên tục thi công bằng công nghệ hẫng
đem lại các kết quả sau :

ü Nâng cao độ chính xác trong tính toán cầu .
ü Theo dõi được ứng suất, biến dạng qua từng giai đoạn thi công do nhiều yếu tố khác
nhau từ đó có những điều chỉnh thích hợp về công nghệ thi công .
ü Giảm bớt được thời gian tính toán , thiết kế .
3.2.Kiến nghị:
Cần tiếp tục nghiên cứu sâu thêm về Midas.Nghiên cứu lập các chương trình tự động hóa
việc nhập liệu trên cơ sở các file MCT của Midas
Sử dụng Midas rộng rãi trong tính toán, thiết kế cầu
4.TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1. Bộ Giao Thông Vận Tải. Qui trình thiết kế cầu 22TCN 272-05, NXB GTVT, Hà Nội,
2005.
2. Midas Civil - Getting Started.
3. Tạp chí cầu đường .
4. Nguyễn Viết Trung , Nguyễn Hữu Hưng , Nguyễn Đức Vương - Tính toán cầu đúc hẫng
trên phần mềm Midas , NXB XâyDựng, Hà Nội,7-2005 .
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
9
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000-VERSION 9.x TÍNH TOÁN
KẾT CẤU CẦU DẦM LIÊN TỤC THI CÔNG ĐÚC HẪNG.
SEARCHINH THE SAP2000-VERSION 9.x SOFTWARE TO DESIGN
CONTINUOUS
BRIDGE (FREE CANTILEVER METHOD)

SVTH: Võ Như Đăng Khoa - 01X3A
CBHD:ThS Nguyễn Lan

TÓM TẮT
Họ phần mềm phân tích kết cấu SAP đã nổi tiếng trên thế giới từ năm năm 1970 và luôn
được cập nhật các tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực phân tích và thiết kế kết cấu. SAP2000

version 9 là version mới nhất vừa mới du nhập vào Việt Nam. Trong phiên bản này đã bổ sung
thêm chức năng dành riêng cho thiết kế cầu rất hiện đại. Đề tài này nghiên cứu ứng dụng các
tính năng phân tích cầu của phần mềm SAP2000 ver 9.x tính toán thiết kế kết cấu cầu dầm liên
tục BT UST thi công đúc hẫng.
ABSTRACT
The structure analysis software SAP has been famous in the world since 1970 and has been
updated the newest progresses in the field of analysis and design of the structure. SAP 2000
version 9 is the newest version which has just been imported into Viet Nam. In this version, the
modal just for designing modern bridges has been added. This topic studies, applies the features
of bridge analysis of the software SAP 2000 version 9.x , calculates and designs the structures
of Segmental bridge.


1. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Kết cấu cầu dầm BTUST liên tục thi công đúc hẫng đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.
Trong những năm qua ta đã xây dựng hàng lọat kết cấu cầu kiểu này như: cầu sông Gianh-Quảng
Bình, cầu Tuyên Sơn-Đà Nẵng, Cầu Câu Lâu- Quảng Nam, cầu Trà khúc-Quảng Ngãi hầu hết
các cầu này được phân tích bằng phần mềm RM chuyên dụng của Áo với chi phí khá đắt
(khoảng 1 tỷ đồng/ 1 bộ phần mềm). Hầu hết các đơn vị tư vấn nhỏ không đủ kinh phí đầu tư
phần mềm RM chuyên dụng thì không thể thiết kế loại cầu này. Mong muốn của tác giả là
nghiên cứu sử dụng phần mềm SAP2000 là phần mềm đang được dùng phổ biến và rất dể tìm
trong giới kỹ sư và sinh viên ngành xây dựng để tính toán thiết kế kết cấu cầu dầm liên tục thi
công đúc hẫng nhằm giảm chi phí đầu tư mua phần mềm chuyên dụng khi thiết kế loại cầu này.
2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC TÍNH NĂNG PHÂN TÍCH CẦU CỦA SAP 2000
VERSION 9.x:
- Khả năng phát sinh tự động các mô hình cầu : Lệnh Bridge Wizard ; Temlate Model
- Hổ trợ nhiều dạng phần tử và liên kết: phần tử thanh-Frame; tấm vỏ- Shell, khối-Solid;
cable dự ứng lực - Tendon; Cable chỉ chịu kéo- Tension only,
- Xét các hiệu ứng thời gian co ngót, từ biến , chùng rão của vật liệu: Time dependent effec
- Xét các hiệu ứng phi tuyến hình học: Biến dạng lớn, P-delta ứng dụng tính toán kết cấu dây

và cầu dây võng theo sơ đồ biến dạng.
- Mô phỏng kết cấu thi công theo giai đoạn: Stage Constuctons
- Mô phỏng tự động tải trọng gió, động đất theo các tiêu chuẩn khác nhau.
- Thiết kế kết cấu bê tông và kết cấu thép theo các tiêu chuẩn tiên tiến: AASHTO, ACI,
CSA,
- Khả năng tính toán tải trọng di động rất mạnh: Phân tích đường ảnh hưởng, mặt ảnh hưởng,
tính đường bao nội lực nhiều loại hoạt tải tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO.
Với các tính năng trên có thể khai thác SAP2000 để tính toán thiết kế hầu hết các dạng cầu.


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
10

3. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU ĐÚC HẪNG BẰNG MÔDUN “BRIDGES
WIZARD” CỦA PHẦN MỀM SAP2000 VERSION 9.x:
- Bước 1: Khai báo sơ đồ cầu: Vào Bridges/ Layout line.
Chức năng này cho phép ta có thể khai báo các dạng cầu thẳng, cong…
- Bước 2: Khai báo các liên kết giữa dầm và trụ: Bridges/ Abutment
Chức năng này cho phép chúng ta khai báo các liên kết gần với thực tế làm việc của cầu.
- Bước 3: Định nghĩa các trụ cầu: Bridges/ Bridges Column Supports.
- Bước 4: Định nghĩa các mặt cắt: Bridges/ Bridges Deck Section.
Chức năng này ta cho phép ta định nghĩa các loại mặt cắt của cầu, nhưng chỉ cần định nghĩa
các mặt cắt đặc trưng như mặt cắt trên trụ , mặt cắt trên mố.
- Bước 5: Định nghĩa sự biến đổi tiết diện Bridges/ Parametric Variations.
Chức năng này cho phép ta khai báo sự biến đổi tiết diện của dầm từ mố ra trụ và ngược lại.
- Bước 6: Định nghĩa đối tượng cầu: Bridges/ Bridges Objects.
Chức năng này cho phép ta có thể khai báo tọa độ các bó cáp giống với thực tế làm việc.
Ngoài ra nó còn dùng để gán các định nghĩa trước đó.
- Bước 7: Cập nhật các chức năng liên kết cầu: Bridges/ Update Linked Bridge Modal.
Chức năng này cho phép ta có thể cập nhật các sự thay đổi trong mô hình kết cấu, chia mô
hình cầu ra thành các phân đoạn.

4. VÍ DỤ ỨNG DỤNG:
- Số liệu: Sơ đồ cầu liên tục: 52+80+52(m)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
11
25
4
1
1,5% 1,5%
20
15402525
2020
60
20
33
50280280
100200
100
150
400 400 30 10030100
100
15402525
400
20
110 110
250
100 2020 100
60
110 110
25150
20 40
50

20
100
550
20
850

Mặt Cắt trên trụ và đoạn đúc trên đà giáo

- Mô hình hóa kết cấu:


Mô hình hóa kết cấu cầu liên tục bằng môđun “Bridge Wizard” trong SAP2000.V9.09:
- Kết quả: Ngoài các tính năng khai thác kết quả giống các phiên bản củ phiên bản SAP2000.Ver
9 có thể xuất ra giá trị ứng suất tại các mặt cắt, điều này sẽ vô cùng thuận lợi khi ta kiểm tra ứng
suất trong TTGHSD. Sau đây là một số kết quả phân tích trong giai đoạn này.




Biểu đồ bao mômen trong giai đoạn khai thác sử dụng ở TTGHSD (KNm)



Biểu đồ lực dọc trong giai đoạn khai thác sử dụng ở TTGHSD(KN).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
12

Biểu đồ lực cắt trong giai đoạn khai thác sử dụng ở TTGHSD(KN).

Biểu đồ bao ứng suất thớ trên.



Biểu đồ bao ứng suất thớ dưới.
- Nhìn trên biểu đồ bao ứng suất thớ trên và thớ dưới ta dễ dàng kết luận được bêtông có đảm
bảo yêu cầu về ứng suất phát sinh trong kết cấu hay không qua điều kiện:
+ Ứng suất nén bêtông: σ
n
<= 0,6.f'c . (Với f'c là cường độ chịu nén của bêtông).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
13
+ Ứng suất kéo bêtông: σ
k
<= 0,5 cf' .
Với f'c là cường độ chịu nén của bêtông.
1. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
Qua một thời gian ngiên cứu tương đối ngắn các tác giả đã nghiên cứu ứng dụng phần mềm
SAP2000.Ver9.09 trong tính toán thiết kế cầu và đã đạt được một số kết quả bước đầu như: Mô
hình hóa và tính toán kết cấu cầu dầm liên tục thi công hẫng có xét đến các hiệu ứng theo thời
gian (co ngót, từ biến,lún mố trụ….). Với các kết quả nghiên cứu được có thể khẳng định rằng
phần mềm SAP 2000.Ver 9 ứng dụng tính toán thiết kế kết cấu cầu là rất tốt cần được tiếp tục
nghiên cứu và phổ biến cho các kỹ sư cũng như sinh viên ngành cầu. Trong thời gian tới các tác
giả sẽ tiếp tục nghiên cứu các tính năng nâng cao của phần mềm như: Phân tích phi tuyến hình
học cầu treo, phân tích và tính toán các loại cầu cong
6.TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Lan, Phân tích kết cấu cầu treo dây võng theo sơ đồ biến dạng tương tác cùng

đất nền, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng - số 4(12).2005.
2. Bùi Đức Vinh, Phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm SAP 2000, Nhà Xuất bản
thống kê.
3. Phùng Thị Nguyệt, Tính toán kết cấu với SAP 2000, Nhà Xuất bản giao thông vận tải.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
14
NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM RM2004 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN
TỤC THI CÔNG PHÂN ĐOẠN - ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CẦU AN HẢI TỈNH
PHÚ YÊN VÀ CẦU QUA HỒ TRUNG TÂM TỈNH ĐĂKNÔNG
SEARCHINH THE RM2004 SOFTWARE TO DESIGN CONTINUOUS
BRIDGE (FREE CANTILEVER METHOD), APLYING TO DESIGN AN HAI BRIDGE
IN PHU YEN PROVINCE AND THE BRIDGE OVER THE POOL OF DAKNONG
PROVINCE.

SVTH: Nguyễn Vũ Sinh, Nguyễn Văn Tuân - 01X3AB
CBHD: ThS Nguyễn Lan

TÓM TẮT
Phần mềm RM của hãng TDV ( Áo) là một phần mềm rất nổi tiếng trong lĩnh vực tính toán
thiết kế kết cấu cầu nhịp lớn. Một số công ty tư vấn thiết kế giao thông ở nước ta đã đầu tư hàng
tỷ đồng để mua bộ phần mềm này phục vụ tính toán thiết kế cầu nhịp lớn. Đề tài này tập trung
nghiên cứu các tính năng phân tích cầu của phần mềm RM2004, ứng dụng kết quả nghiên cứu
tính toán kết cấu cầu An Hải tỉnh Phú Yên và cầu qua Hồ trung tâm tỉnh Đăk Nông.
ABSTRACT
RM software of Austria is a well-known software in the field of calculating and designing
lagre span bridge.Some consulting designing transportation of our country invested millions of
dong in buying this software in the aim at calculating and designing lagre span bridge. This
study concentrates on researching and analising bridge of the RM 2004 software, applying the

study result of An Hai bridge in Phu Yen province and the bridge over the pool of DakNong
province.

1- ĐẶT VẤN ĐỀ:
Cầu dầm liên tục là một trong những những loại cầu khá phổ biến hiện nay,nó không chỉ thể
hiện được tính thẩm mỹ cao mà còn mang tính hợp lý về khả năng chiu lực. Việc giải quyết bài
toán tính toán thiết kế cho cầu liên tục từ trước đến nay thường dùng là các phần mềm như
Sap2000,…tuy nhiên những phần mềm này tính tự động hoá của chúng không cao và thường gặp
nhiều khó khăn khi có các ngoại lực phức tạp.Trước sự phát triển về công nghệ phần mềm như
ngày nay thì đã có rất nhiều quốc gia trên thế giới ứng dụng mạnh những phần mềm
RM2004,MIDAS CIVIL, để tính toán kết cấu cầu. Trong những năm gần đây ở Việt Nam
chúng ta cũng đã ứng dụng những phần mềm này để thiết kế nhiều công trình cầu lớn, như cầu
Sông Gianh, cầu Cao lâu, cầu Trà khúc,Trường Giang,…
RM2004 là một trong những phần mềm nổi tiếng về tính toán kết cấu cầu. Hiện nay phần
mềm này chỉ có ở một vài công ty tư vấn giao thông lớn, tài liệu hướng dẫn phần mềm này rất
thiếu; rất ít kỹ sư và sinh viên có điều kiện tiếp cận phần mềm này.
Nhận thấy được sự mới lạ và khả năng tính toán cầu rất mạnh của phần mềm này các tác giã đã
bước đầu nghiên cứu và khai thác một số khả năng của chương trình để tính toán thiết kế cầu liên
tục thi công theo công nghệ hẩng.

2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI :
2.1- Thiết kế cấu tạo cầu liên tục đúc hẩng (Phương dọc).


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
15

2.2-Các dạng mặt cắt ngang có thể sử dụng trong kết cấu cầu:

Dạng thành hộp xiên(Hộp đơn) Dạng thành hộp đ ứng(Hộp đơn)






Dạng thành hộp xiên(Hai hộp)









2.3 Nguyên lý tính toán thiết kế cầu đúc hẩng:
Tính toán cầu dầm liên tục thi công hẫng gắn liền với trình tự công nghệ thi công như
sau:
2.3.1 Tính toán sơ bộ: Tính nội lực sơ bộ, tính lượng thép UST cần thiết cho dầm; căn cứ
lượng thép tính được và công nghệ thi công, yêu cầu cấu tạo tiến hành bố trí thép DUL cho
các phân đoạn dầm.
2.3.2 Tính toán chi tiết: Mô phỏng các giai đoạn thi công và khai thác gồm: phần tử kết cấu;
iều kiện biên;tải trọng ngoài; tải trọng UST; vật liệu và các hiệu ứng phụ thuộc thời gian (từ

biến, co ngót, chùng cốt thép); tính toán nội lực, biến dạng; kiểm toán ứng suất; kiểm toán
cường độ tiết diện.
Hình 2: Cầu có chiều cao thay đổi theo đư
ờng

cong
.

Hình 3: các d
ạng mặt cắt ngang cầu dầm liên tục
Hình 1: Cầu có chiều cao thay đổi theo đường thẳng
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
16
2.4. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm RM2004 thiết kế cầu đúc hẩng.2I.4.1-Các bước tổng
quát mô hình hoá và phân tích cầu đúc hẩng trên RM2004.
− Mô hình phần tử kết cấu.
− Khai báo mặt cắt ngang và gán mặt cắt tới từng phần tử.
− Khai báo các liên kết giữa các phần tử với nhau.
− Kiểm tra sự làm việc và tên của các phần tử, nút.
− Khai báo các thông số đầu vào như :Vật liệu,thông số từ biến co ngót,các loại tải
trọng,lực xung kích,hãm xe,….
− Khai báo các thông số khác như: độ tụt neo, độ chùng cốt thép, độ lún mố trụ, các trị số
giới hạn ứng suất…
2.4.2- Khả năng phân tích xử lý tính toán của chương trình:
− Chương trình có tất cả các chức năng để phân tích đánh giá ngay kết quả do người dùng
đưa vào.Trong quá trình tính toán nếu gặp vấn đề không tương thích chương trình sẽ báo
lổi và buộc người dùng phải làm lại.
− Kết quả cuối cùng của chương trình tin cậy khi công tác mô phỏng và nhập các số liệu
chính xác.

− Có thể phân tích tính toán cho hầu hết các loại cầu hiện nay như:Cầu giản đơn,cầu liên
tục,cầu dây văng,dây võng.
− Chương trình có thể đưa ra tất cả các kết quả dưới dạng biểu đồ giúp người thiết kế dễ
dàng kiểm tra.Ví dụ : Các biểu đồ kiểm tra ứng suất thớ dưới và thớ trên của dầm, các
biểu đồ sức kháng mômen (Utimate moment capacity) hoặc các bảng tính khả năng chịu
cắt dầm(Shear capacity),…
2.4.3- Ứng dụng tính cầu An Hải tỉnh Phú Yên bằng RM2004 .
*Sơ đồ cầu (42m + 62m + 42m)








* Tải trọng thiết kế :
− Tọng lượng bản thân các đốt dầm (DC)
− Trọng lượng xe đúc ván khuôn(tổ hợp trong DC)
− Hoạt tải thi công phân bố đều trên mặt cầu(tổ hợp trong DC)
− Lực kéo cáp dự ứng lực(khai báo lc501-512 trong chương trình)
Hình 4: Mô hình cầu An Hải, tỉnh Phú Yên
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
17
− Ảnh hưởng của co ngót từ biến trong quá trình thi công khai thác(CREEP)
− Gió tác dụng lên các đốt dầm .( WS,WL)
− Trong quá trình khai thác còn chịu thêm các tải trọng sau.
− Ảnh hưởng của co ngót từ biến trong quá trình khai thác(CREEP).
− Trọng lượng tỉnh tải phần 2(DW)

− Ảnh hưởng của thay đổI nhiệt độ.
− ảnh hưởng của gối lún không đều(SETTLE).
− Hoạt tải xe và người đi bộ(LIVE).
− Gió tác dụng lên kết cấu và hoạt tải (WS,WL).
− Hiệu ứng gây ra do nhiệt độ (TEMP)

Bảng 1: tổ hợp tải trọng theo 22 TCN 272-05
STT

CD 1 CD 2 CD 3 SD (4,5) SD (6,7)

KH
MAX

MIN

MAX MIN

MAX

MIN

XE+BĐ
NOT(XE)+
BD
XE+NOT(BD)
NOT(XE)+
NOT(BD)
1 DC 1.25 0.9 1.25 0.9 1.25 0.9 1 1 1 1 1 1 1 1
2 DW 1.5 0.65 1.5 0.65 1.5 0.65 1 1 1 1 1 1 1 1

3 CREEP 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1 1 1
4 LIVE 1.75 1.75 1.35 1.35 1 1 1 1
5 IM 1.75 1.75 1.35 1.35 1 1 1 1
6 BR 1.75 1.75 1.35 1.35 1 1 1 1
7 WST(25) 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
8 WST(>25)

1.4 1.4
9 WL 1 1 1 1 1 1
10 TEMP 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1 1 1 1
11 SETTLE 0.5 0.5 1 1 0.5 0.5 1 1

125124123 126
20881088107710661055 210110
4066
4055
4044
4033
406
405
404
403
104103102101
123122121120
122121120
4077
3066
407
306
119118117

2007
2006
119118117
1044103310221011
3055
30443033
305
304303
103 102 101
116115114
115114
3022
3011
302
301
106 105 104
113112111
112111110 113
1066 1055 1044 1033 1022 1011
601
109 108 107
110109108107
109108107106
3066
3055
3044
3033
3022
3011
601

306
305
304
303
302
301
106105104103102
4002
4001
105104103102101
101
60116011 1088 1077110
116
5066
5055
5044
5033
5022
5011
602
506
505
504
503
502
501
156
155154
153152151
4006

4005
155154
153152151
6022
602
209208207
150149148147
149148147
5022
5011
502
501
206205204
146145144
145144143 146
602220882077206620552044 210
150
5055
5044 5033
505
504 503
203202201
143142141
142141140
5066
4077
4066
506
407
406

201
140139138137
3007
3006
139138137
2033202220112011
4055
4044
4033
405
404
403
204 203 202
136135134
136135134
4022
4011
402
401
207 206 205
133132131
132131130 133
2077 2066 2055 2044 2033 2022
209 208109108
130129128127
129128127
4022
4011
402
401

107106105
126125124



* Kết quả tính toán :(Ví dụ một số kết quả cuối cùng)
Kiểm toán ứng suất thớ trên và dưới của tổ hợp 4,5 trong giai đoạn sử dụng.Utimate
capacity CĐ1,CĐ2,CĐ3.
Đây là biểu đồ kiểm tra ứng suất thớ trên của dầm, đường đen bên trên là đường giới hạn ứng
suất nén của bêtông, đường bên dưới là đường giới hạn ứng suẩt kéo của bê tông. Nếu biểu đồ
ứng suất do tải trọng ngoài và dự ứng lực nằm ở giữa hai đường ứng suất giới hạn là thoả
mãn.Các đường chấm trên là thể hiện giá trị MIN đường đen dưói thể hiện giá trị MAX.

Hình 5: Mô hình các bó cáp khai báo trong RM

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
18

Hình 6: Biểu đồ kiểm tra ứng suất thớ trên và thớ dưới của dầm ở TTGH sử dụng, giai đoạn khai
thác



So sánh kết quả thực hiện với kết quả của một số bản thiết kế trước thì hoàn toàn hợp lý riêng
cáp dự ứng lực ở nhịp gi ữa có tăng lên và cáp ở trên trụ có giảm xuống do các hiệu ứng từ
biến,co ngót và nhiệt.
2.4.4- Ứng dụng tính cầu qua Hồ Trung Tâm tỉnh ĐăkNông :
- Sơ đồ kết cấu nhịp: 2*33+55+90+55 +2*33 (m)
- Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN 272-05.

Hình 7: Biểu đồ kiểm tra sức kháng mômen TTGH cường độ 1,2
Hình 8: Mô hình 3D cầu trong RM2004
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
19














Hình 9: K
ết quả kiểm tra ứng suất giai đoạn khai thác
Hình 10: Kết quả kiểm tra sức kháng uốn giai đoạn khai thác
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
20
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:

Đề tài đã nghiên cứu được các tính năng phân tích cầu của phần mềm RM2004 tính toán
thiết kế kết cấu cầu dầm BT UST thi công theo công nghệ đúc hẫng, đây là loại cầu đang được
sử dụng khá phổ biến hiên nay. Kết quả ứng dụng tính toán cầu An Hải và cầu qua hồ Trung tâm
tỉnh Đăk Nông là khá tin cậy, phù hợp với các dạng biểu đồ kết quả do tư vấn Nhật bản tính toán
bằng cùng loại phần mềm ở các cầu Cao Lâu, Trà khúc. Phần mềm RM2004 là bộ phần mềm
lớn có thể ứng dụng để tính toán thiết kế hầu hết các dạng cầu nhịp lớn, trong thời gian tới các
tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu ứng dụng RM2004 tính toán các dạng cầu khác như cầu dây văng,
cầu treo, cầu vòm,
4.TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu Bộ giao thông vận tải Việt Nam 22TCN272-05.
2. Qui trình thiết kế và thi công cầu phân đoạn (Theo đề án NCHRP 20-7/32 năm 1989).
3. Tiêu chuẩn ACI 1999.
4. Nguyễn Viết Trung & TS Hoàng Hà,”Công nghệ đúc hẫng cầu bê tông cốt thép”, Nhà
xuất bản giao thông vận tải -2004
5. Phiên bản RM2004 version 9.14 .
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
21
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS-CIVIL
TÍNH TÓAN KẾT CẤU CẦU DÂY VĂNG.
APLYING THE MIDAS–CIVIL SOFTWARE
TO DESIGN THE STRUCTURES OF CABLE-STAYED BRIDGE

SVTH: Võ Thái Tây - 01X3A
CBHD: ThS Nguyễn Lan

TÓM TẮT
Phần mềm Midas-Civil của hãng MIDAS IT Hàn Quốc mới du nhập vào Việt Nam trong
vài năm gần đây, hiện đang được các kỹ sư kết cấu nghiên cứu áp dụng, đặc biệt là trong lĩnh
vực tính toán kết cấu cầu. Đề tài này tập trung nghiên cứu khai thác ứng dụng các tính năng

phân tích cầu của phần mềm, áp dụng kết quả nghiên cứu tính toán thiết kế phương án cầu
dây văng qua hồ Trung Tâm tỉnh Đăk Nông
ABSTRACT
The software Midas–Civil of MIDAS IT Korean company which has imported into Việt Nam
recently, are being studied and applied by engineers, especially in the field of bridge structure
calculation. This topic studies, develops and applies the features of bridge analysis of this
software, puts the result of the reaseach into practice to calculate and design the structures of
cable-stayed bridge crossing Cental Lake in Dak Nong Province.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Việc tính toán thiết kế kết cấu cầu nhịp lớn (cầu dây văng, cầu dầm liên tục, ) rất phức tạp
vì cần phải xem xét các vấn đề như: Bậc siêu tĩnh của hệ lớn; tải trọng di động; xét các hiệu ứng
thời gian (co ngót, từ biến); tính phi tuyến hình học (sơ đồ biến dạng); các hiệu ứng thứ cấp
(nhiệt độ, gối lún) Vì vậy trong thực tế thiết kế kết cấu cầu nhịp lớn đều phải sử dụng các phần
mềm chuyên dụng.
MIDAS-Civil là bộ phần mềm có khả năng tính toán kết cấu cầu rất mạnh được du nhập vào
Việt Nam trong vài năm gần đây, tuy nhiên tài liệu hướng dẫn phần mềm này cũng còn rất hạn
chế. Đề tài này nghiên cứu, khai thác các tính năng phân tích và thiết kế kết cấu cầu của phần
mềm MIDAS-Civil ứng dụng tính toán thiết kế cầu qua hồ Trung Tâm tỉnh Đăk Nông.
2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MIDAS-CIVIL.
MIDAS/Civil là một sản phẩm nổi tiếng phục vụ mục đích tính toán kết cấu cầu với nhiều
tính năng chuyên nghiệp của hãng MIDAS IT Hàn Quốc. Phần mềm này hiện nay đang được áp
dụng rất phổ biến ở các nước châu Á như Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Malaysia và bắt đầu sử
dụng ở Việt nam. Một số tính năng nổi bật của phần mềm như:
- Hỗ trợ trực tiếp việc mô hình hóa các dạng sơ đồ kết cấu riêng biệt: Cầu dây văng, cầu dây
võng, Cầu liên tục thi công theo công nghệ hẫng, đúc đẩy, đúc tại chỗ trên đà giáo, qua mô đun
Bridge Wizard
- Mô hình hóa và phân tích các giai đoạn thi công có xét đến sự thay đổi tính năng của vật
liệu theo thời gian(co ngót, từ biến, chùng rão).
- Hỗ trợ nhiều loại phần tử để mô phỏng các cấu kiện của cầu: phần tử thanh, tấm, vỏ, khối,

cáp ứng sứng trước, dây chỉ chịu kéo, phần tử liên kết, phần tử giảm chấn,
- Phân tích có xét đến yếu tố phi tuyến hình học, phi tuyến vật liệu: Xét hiệu ứng biến dạng
lớn; hiệu ứng P-delta; vật liệu di hướng
- Khả năng phân tích tải trọng di động mạnh: hỗ trợ các loại hoạt tãi tiêu chuẩn theo các qui
trình thiết kế cầu tiên tiến AASHTO-LRFD-02 (Mỹ),
- Khả năng tính toán thiết kế theo nhiều tiêu chuẩn tiên tiến:
- Khả năng tính toán lực điều chỉnh trong các dây cáp của cầu treo theo lý thuyết tối ưu qua
lệnh Unknow factor.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
22
3. TRÌNH TỰ MƠ HÌNH HĨA VÀ THIẾT KẾ CẦU BẰNG MIDAS-CIVIL:
4. ỨNG DỤNG MIDAS TÍNH TỐN KẾT CẤU CẦU DÂY VĂNG -
Tính tốn phương án cầu dây văng qua hồ Trung tâm tỉnh Đăk Nơng:
4.1. Các số liệu của cầu:
- Chiều dài nhịp: 82 +168 + 82 (m)
- Khổ cầu 12,5 + 2x3,25 (m)
Bàõt dáưu
Chøn bë cạc dỉû liãûu
cáưn thiãút ca bi toạn
Mä hçnh hoạ kãút cáúu
Mä hçnh hoạ ti
trng
Täø håüp ti trng
Thiãút láûp thäng säúcho
quạ trçnh gii bi toạn
Chảy chỉång trçnh , phán
têch , dạnh giạ kãút qu
Kãút thục
-Så âäư tênh

-Váût liãûu
-Điãưu kiãûn biãn
-Ti trng tạc dủng
-Cạc ti trng v täø håüp ti trng
-Nhọm kãút cáúu , nhọm âiãưu kiãûn
biãn v nhọm ti trng
-Cạc giai âoản thi cäng
-Mä hçnh hoạ kãút cáúu
-Mä hçnh hoạ pháưn tỉí
-Mä hçnh hoạ âiãưu kiãûn biãn
-Mä hçnh hoạ váût liãûu
-Mä hçnh hoạ váût liãûu
-Mä hçnh hoạ cạc giai âoản thi cäng
Tu thüc vo quy âënh trong TC
thiãút kãú sỉí dủng m tiãún hnh täø håüp
cạc ti trng
Våïi22TCN272-01 thç xẹt cạc täø håüp
sau :
-Täø håüp ti trng TTGH cỉåìng âäü I
-Täø håüp ti trng TTGH cỉåìng âäüII
-Täø håüp ti trng TTGH cỉång â III
-Täø håüp ti trng TTGH âàûc biãût
-Täø håüp ti trng TTGH sỉí dủng
*Ti trng ténh
-Khai bạo ti trng ténh
-khai bạo cạc nhọm ti trng ténh
(trong cạc giai âoản thi cäng)
-Gạn ti trng ténh lãn kãút cáúu
-Gạn ti trng ténh lãn cạc giai âoản
thi cäng

*Ti trng di âäüng (hoat ti)
-khai bạo ln xe
-khai bạo loải ti trng
-Khai bạo trỉåìng håüp xe
*Ti trng âäüng
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
23
- Tải trọng: HL-93 và đoàn người 300 (kG/m
2
)
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272-05
- Dầm cứng BTCT f’ = 50 Mpa mặt cắt ngang dạng hộp hai 3 ngăn thi công theo công nghệ
lắp hẫng cân bằng.
- Kết cấu tháp cầu dạng chữ A tiết diện hộp f’c = 50 Mpa


4.2. Mô hình hóa kết cấu:
Kết cấu cầu dây văng được mô hình hóa dưới dạng mô hình không gian 3D như sau:
- Dây văng chịu kéo được mô phỏng bằng phần tử cable chỉ chịu kéo ( TENS-TRUSS)
- Dầm cứng chịu nén uốn được mô phỏng bằng phần tử thanh không gian (BEAM).
- Tháp cầu chịu nén uốn được mô phỏng bằng phần tử BEAM.
- Do độ cứng ngang của dầm cứng BTCT khá lớn nên sử dụng liên kết rạng buột dạng cứng
Rigid để nối các nút cable dây văng và dầm cứng.
- Tải trọng di động HL-93 theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 phù hợp với tiêu chuẩn
AASHTO-LRFD-02 trong chương trình được mô phỏng và tính toán một cách tự động thông
qua các đường ảnh hưởng.

4.3.Tính toán điều chỉnh nội lực theo công nghệ hẫng với sự hỗ trợ của phần mềm
MIDAS/Civil:
Cầu dây văng là hệ siêu tỉnh bậc cao làm việc như một dầm liên tục tựa trên các gối đàn hồi
và gối cứng, khi chịu tỉnh tải dầm chủ bị võng, dây biến dạng. Độ võng do tỉnh tải làm sai lệch
trắc dọc và độ dốc thiết kế, ảnh hưởng xấu đến hình dạng kiến trúc, các chỉ tiêu khai thác và gây
momen uốn lớn trong dầm cứng. Do đó việc điều chỉnh nội lực nhằm cực tiểu hóa momen uốn
tổng thể và độ võng trong dầm cứng là việc làm không thể bỏ qua và có hiệu quả rất cao.
-Hệ phương trình chính tắc viết dưới dạng ma trận khi mục tiêu điều chỉnh là độ võng:
[
Y
].{X} + {Y
0
} + {Y
II
} +{Y
C
}=0
Trong đó:
Hình 2: Mô hình 3D c
ủa cầu
30
30
1110
30
100 30
30 625325
2
%
2 %
325625

30 100
1110
30
3
0
50
200
210 110550 700 550
Hình:1 M
ặt cắt ngang dầm cứng cầu qua hồ Trung tâm
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
24
[
Y
]: ma trận ảnh hưởng độ võng, phần tử y
ij
là độ võng tại nút thứ i do lực căng dây tại nút
thứ j có giá trị bằng đơn vị gây ra (tương ứng với sơ đồ của hệ ở thời điểm căng dây tại nút
thứ j). Tùy theo phương pháp thi công, cấu trúc của ma trận này có thể đầy hoặc có dạng tam
giác.
{X} : Vectơ ẩn lực trong các dây văng.
{Y
0
}: Vectơ độ võng của hệ xuất phát (A).
{Y
C
}: Vectơ độ võng chuẩn, là giá trị muốn đạt tới.
{Y
II

}: Vectơ độ võng do tĩnh tải phần II gây ra
- Các bước thực hiện xác định lực điều chỉnh trong dây văng bằng phần mềm MIDAS:
-Mô hình hóa sơ đồ kết cấu theo sơ đồ hoàn chỉnh
-Xây dựng các nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng. Các nhóm này sẽ được
kích hoạt hay làm mất ở từng giai đoạn thi công nhất định.
-Dùng lệnh Save Current Stage As… để lưu các giai đoạn thi công thành các sơ đồ kết cấu
riêng biệt
-Chạy chương trình để có nội lực và chuyển vị do tác dụng của tỉnh tải, lực căng đơn vị trong
các giai đoạn thi công
- Thiết lập và giải hệ phương trình chính tắc
4.4. Sử dụng tính năng Design để thiết kế tháp cầu:
- Định nghĩa các phần tử
thiết kế: lệnh Design / General
Design Parameter / Member
Assignment
-Xác định loại phần tử thiết
kế là phần tử Column: lệnh
Design /General Design
parameter / Modify Member
Type…
-Định nghĩa đặc trưng vật
liệu của phần tử thiết kế:- Chọn
các thông số vật liệu theo tiêu
chuẩn ASTM
- Định nghĩa cốt thép cho các
mặt cắt: Lệnh Design/Concrete
Design Parameter/ Colomn
section Data for Design…

4.5. Tính toán cầu theo phương ngang:
- Mô hình hóa bản nắp hộp dầm theo sơ đồ dầm liên tục trên các gối cứng.
- Mô hình hóa toàn bộ hộp dầm theo sơ đồ khung cứng, xét cho 1m dài cầu.
- Mô tả các tải trọng và tổ hợp tải trọng.
- Tính toán xác định đường bao nội lực: Lấy giá trị bất lợi trong hai sơ đồ.
- Tính toán cốt thép thường cho hộp dầm.
4.6. Một số kết quả mô hình và tính toán chính:
- Biểu đồ bao mô men ở giai đoạn khai thác khi không điều chỉnh nội lực.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” Khoa XD Cầu đường năm 2006
25
- Biểu đồ bao mô nen ở giai đoạn khai thác khi có điều chỉnh nội lực.

- Đường cong tương tác kiểm tra sự làm việc của tháp cầu



- Kết quả thiết kế tiết diện cáp dây văng.
1
3
57
9
111315
17
19
2 4 6 8
10 12 14 16 18 20

Tên Dây Loại Dây

N
max
(KN)
Lực Căng
Cho phép
(KN)
Kết Luận
Dây 1 31 tao 1197,7 3030 Đạt
Dây 2 31 tao 1198,3 3030 Đạt
Dây 3 31 tao 1810,1 3030 Đạt
Dây 4 31 tao 1827,6 3030 Đạt
Dây 5 31 tao 2126,6 3030 Đạt
Dây 6 31 tao 2179,2 3030 Đạt
Dây 7 61 tao 3665,5 4995,9 Đạt
Dây 8 61 tao 3801,4 4995,9 Đạt
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com