Tính toán cầu đúc hẫng có xét đến ảnh hưởng của đất nền trên nền Sap 2000

Trường đại học giao thông vận tải
khoa công trình

------- -------

nghiên cứu khoa học sinh viên
Tính toán cầu đúc hẫng có xét đến ảnh hư
ởng của đất nền trên nền Sap 2000
Giáo
hướng
: Đào
Nhómviên
sinh
viêndẫn
thực hiện
: Duy
Lê Lâm
Thị Hà

Linh
ng

Hoàn

Nguyễn Kim Hư
Nguyễn Huy
Vũ Trí Phúc
Hà Nội, 05 - 2004 Trần Quốc Hoan


Trường đại học giao thông vận tải

khoa công trình

------- -------

Mục đích của đề tài.
Tổng quan về cầu đúc hẫng
Sự làm việc chung giữa kết cấu và đất nền
Mô hình hoá trên SAP2000
Kết quả tính toán
Kết luận, kiến nghị và hướng phát triển của đề tài


Mơc ®Ých cđa ®Ị tµi
Đưa ra bài toán sát với thực tế về sự làm việc
chung giữa kết cấu cầu và đất nền
Mô hình hóa và giải bài toán trên SAP
Dự đoán độ võng và dao động của kết cấu


Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng
Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ
hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu hoàn chỉnh
Các hình thức đúc hẫng.
Đúc hẫng từ trụ ra hai phía: Đây là hình thức phổ biến nhất của phương pháp đúc
hẫng:Nguyên lí chung là từ đoạn dầm đầu tiên đã được neo chắc trên đỉnh trụ, kết
cấu nhịp được đúc hẫng vươn dài ra hai phía theo nguyên tắc đảm bảo tính đối xứng
qua trụ để giữ ổn định chống lật đổ. Phương pháp này có ưu điểm là lợi dụng được
tính đối xứng, tự cân bằng ổn định, tốc độ thi công nhanh.
Đúc hẫng kết cấu nhịp từ bờ ra: ở các nhịp sát bờ khoảng chống dưới cầu không cao lắm
nên có thể dùng hệ đà giáo cố định đỡ bên dưới để đúc tại chỗ toàn bộ nhịp sát bờ. Nhịp

giữa sông sẽ được đúc hẫng tiếp nối từ trụ sát bờ ra và nhờ trọng lượng của nhịp bờ giữ ổn
định chống lật. Nhịp bờ sẽ được căng kéo cốt thép hoàn chỉnh trước khi đúc hẫng nhịp
giữa. Phương pháp này thích hợp cho các cầu có ba nhịp mà nhịp giữa có chiều dài lớn để
vượt qua phần dòng chính của sông.


Tr×nh Tù tÝnh to¸n CÇu ®óc hÉng
Lựa chọn sơ đồ nhòp, dạng kích thước chính trong
mặt cắt ngang của cầu,phân các đoạn đúc
`

Xác đònh các sơ đồ tónh học của kết cấu nhòp thay
đổi qua từng bước thi công đúc hẫng
Tính toán nội lực kết cấu nhòp dầm, nội lực trụ và
trụ tạm, các phản lực gối đỡ và các chuyển vò
thẳng đứng, chuyển vò nằm ngang phát sinh trong
quá trình đúc hẫng. Vẽ các hình bao nội lực và
biểu đồ độ võng trong giai đoạn thi công


Sơ đồ làm việc của kết cấu
Dầm

Dầm
Bệ trụ

cọc

Trụ

Trụ
Lò Xo

Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức:

Klx= Ks.F


C¸c S¬ ®å tÝnh


MÆt c¾t ngang dÇm


Sè
hiÖu
MC

ChiÒu
dµi ®èt
li (cm)

ChiÒu cao
tiÕt diÖn
H

ChiÒu
dµy
ban®¸y
hb

ChiÒu
réng
b¶n ®¸y

0

0

600

60.0

1

400

539.3

2

400

3

DiÖn tÝch

VÞ trÝ trôc
trung hoµ yo

Jx
(cm4)

Jy
(cm4)

600

139400

264.7

6369937450

8782857500

53.9

600.0

130288

231.1

4819310044

8180924390

484.3

48.4

600.0

122045

201.4

3632548187

7636318244

400

435.1

43.5

600.0

114669

175.5

2735740435

7149039060

4

400

391.7

39.2

600.0

108160

153.4

2067234724

6719086839

5

400

354.1

35.4

600.0

102520

134.9

1576306990

6346461581

6

400

322.3

32.2

600.0

97747.1

119.8

1221943580

6031163285

7

400

296.3

29.6

600.0

93842.1

107.8

971722926

5773191952

8

400

276.0

27.6

600.0

90805

98.8

800789780

5572547583

9

400

261.6

26.2

600.0

88635.5

92.5

690930032

5429230176

10

400

252.9

25.3

600.0

87333.9

88.8

629773212

5343239731

11

400

250.0

25.0

600.0

86900

87.6

610166816

5314576250


Mô hình hóa trên Sap
- Đề tài sử dụng phần mềm SAP2000 Version 7.42
- Mô hình kết cấu trên SAP bằng các phần tử thanh (Frames)
- Thay thế đất nền bằng các lò xo có độ cứng tương đương

Trình tự mô hình hóa:
- Vẽ một nửa của kết cấu

- Khai báo và gán các mặt cắt Trụ(TRU), Bệ trụ
(BETRU) , cọc nhồi (COC), các mặt cắt
MC1,MC2,MC3,...MC12 để tiến hành khai báo mặt cắt
biến đổi M44.
- Lấy đối xứng toàn bộ phần đã tạo ra qua trục đối xứng.
Khai báo các gối ở mố và hoàn thiện việc mô hình hoá kết
cấu.


KÕt qu¶ chuyÓn vÞ
KÕt qu¶ néi lùc
KÕt qu¶ dao déng riªng
§¸nh gi¸ kÕt qu¶


S¬ ®å hoµn chØnh(TLBT)

S¬ ®å hÉng(XEDUCBL)


S¬ ®å hoµn chØnh

S¬ ®å hÉng


Joint 17

Joint 2
Joint 5

Joint 2

Joint 5

Joint 17

Joint 138

U1

0.000036

-0.004181

0.000011

-0.000348

U3

-0.023700

-0.023500

-0.054400

-0.138400

R2

0.000678

0.000439

0.001756

0.000010

Joint 2

Joint 5

Joint 17

Joint 138

0.000349

0.000000

0.000105

-0.000163

U1
U3

0.000260

0.000000

-0.049300

-0.100800

R2

0.000202

0.000000

0.001416

0.000018

Joint 17

Joint 138

Joint 2

Joint 5

Joint
138


 

Joint 17

Joint 2

Joint 9

Joint 5

U1

0,0890

0,0890

0,0890

0,0220

U3

0,3800

-0,00046

-0,4100

-0,00046

R2

0,0086

0,0086

0,0099

0,0083

 

Joint 17

Joint 2

Joint 9

Joint 5

U1

0,0015

0,0015

0,0150

0

U3

0,0160

0,0000

-0,0460

0

R2

0,00037

0,00037

0,0016

0


B¶ng 4.2. Gi¸ trÞ m« men t¹i mÆt c¾t bÊt lîi nhÊt

M« men T¹i mÆt c¾t nguy hiÓm
Cã xÐt ®Êt nÒn: M=19173,88Tm

M« men T¹i mÆt c¾t nguy hiÓm
Kh«ng xÐt ®Êt nÒn: M=19525,97Tm


S¬ ®å hÉng
Cã xÐt ®Êt nÒn

Kh«ng cã ®Êt nÒn

TLBT

BATLOI

TLBT

BATLOI

(T.m)

(T.m)

(T.m)

(T.m)

22262,30

24902,30

22262,30

24902,30


Cã xÐt ®Õn sù lµm viÖc víi ®Êt nÒn
S¬ ®å

MODE

TÇn sè

S¬ ®å
HÉng

S¬ ®å
Hoµn

Kh«ng xÐt ®Õn sù lµm viÖc chung

Chu kú(s)

TÇn sè

Chu kú(s)

1

0,22

4,53

0,94

1,06

2

1,52

0,66

1,59

0,63

3

1,67

0,60

4,76

0,21

4

3,85

0,26

5,56

0,18

5

4,76

0,21

7,69

0,13

1

1,23

0,81

1,56

0,64

2

1,82

0,55

2,04

0,49

3

2,04

0,49

2,27

0,44

4

3,03

0,33

3,57

0,28

chØnh


®¸Nh gi¸ kÕt qu¶
So s¸nh tr­êng hîp cã xÐt ®Õn ¶nh h­ëng
cña ®Êt nÒn víi tr­êng hîp kh«ng xÐt ®Õn ¶nh
h­ëng cña ®Êt nÒn.

Néi lùc: Kh«ng thay ®æi
ChuyÓn vÞ, gãc xoay: Cã sù kh¸c nhau
Dao ®éng riªng: Cã sù kh¸c nhau

Các kiến nghị






Khi mô hình hoá, đất nền được coi là đàn
hồi, thay bằng các lò xo có độ cứng tương
đương ở các nút.
Công thức:
Klx= Ks.F
Liên kết giữa cọc và đất nền được coi là ngàm
cứng khi chân cọc chôn sâu vào tầng đá gốc.
Khi nền dưới chân cọc là đất cứng hoặc đá
phong hóa thì coi là liên kết chốt
Trường hợp móng cọc đài thấp dưới đáy bệ ta
cũng khai báo là các gối đàn hồi có độ cứng tư
ơng đương.


Hướng phát triển của đề tài
Để kết quả tính toán này sát với thực tế hơn nữa, đề tài cần được hoàn thiện
theo hướng sau đây:
- Mở rộng sơ đồ tính với mô hình không gian
- Phát trển cho các dạng liên kết của kết cấu: Liên kết giữa trụ và kết cấu nhịp,
liên kết chân cọc với nền, liên kết giữa mố với nền cũng được thay thế bằng các
lò xo tương đương
- Nghiên cứu một cách chi tiết việc đưa các hệ số đàn hồi của đất nền vào tính

toán để đưa đến kết quả tính toán ngày càng sát với thực tế hơn.
- Trên cơ sở mô hình hoá ngày càng sát với sự làm việc thực thế của kết cấu thì
kết quả tính toán có thể dùng để dự đoán cho các công việc tiếp theo. Mô phỏng
các tác động đối với kết cấu ngày càng hợp lý hơn
Ngoài ra trong phạm vi đề tài này mới chỉ giới hạn cho cầu đúc hẫng, thực tế
đề tài có thể mở rộng cho bất kỳ loại cầu nào vấn đề chỉ là ở chỗ mô hình hoá
trên SAP cho sát với thực tế kiểu cầu đó.


Kết luận
Với những kết quả và nhận xét từ đề tài nghiên cứu, các
tác giả hy vọng rằng sẽ giúp được cho các kỹ sư xây dựng
khi thiết kế công trình đặt trên nền đất có thêm cơ sở để
làm chính xác hơn kết quả tính toán, nhằm đưa ra một kết
cấu phù hợp với điều kiện làm việc thực tế và tiến hành tổ
chức thi công đúng thiết kế.
Do thời gian và trình độ còn có hạn, đề tài không thể
tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong nhận được
sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và
những độc giả quan tâm để đề tài được hoàn thiện và có
tính thực tế hơn nữa.
Nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn các thầy
giáo:K.S.Nguyễn Hữu Hưng, PGS.TS. Nguyễn Viết
Trung, ThS. Đào Duy Lâm đã trực tiếp hướng dẫn và giúp
đỡ nhiệt tình để đề tài được thực hiện.
End Show


So sánh chuyển vị

Chuyển vị tại điểm giữa đoạn hợp long
Không xét ảnh hưởng đất nền

Chuyển vị tại đầu cánh hẫng (BATLOI)
Không xét ảnh hưởng đất nền

Chuyển vị tại điểm giữa đoạn hợp long
có xét ảnh hưởng đất nền

Chuyển vị tại đầu cánh hẫng (BATLOI)
Có xét ảnh hưởng đất nền