Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao khả năng kháng mài mòn của mặt đường bê tông xi măng các tuyến đường tỉnh, đường huyện trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (711.39 KB, 26 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ VĂN VANG
NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG ĐỘNG CẦU
CỬA ĐẠI – QUẢNG NGÃI DƢỚI TÁC ĐỘNG
CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 85.80.205
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2018
Công trình được hoàn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. NGUYỄN XUÂN TOẢN
Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN PHI LÂN
Phản biện 2: TS. HOÀNG TRỌNG LÂM
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật, Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông họp tại
Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 21 tháng 10 năm 2018.
* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
-Thư viện Khoa kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, Trường
Đại học Bách khoa - ĐHĐN
1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, hoạt động địa chấn trên thế giới
cũng như khu vực xãy ra rất phức tạp. Các trận động đất xãy ra đều
gây thiệt hại nặng nề cho xã hội trong đó phải kể đến các công trình
cơ sở hạ tầng giao thông. Trận động đất 9,0 độ Richter ngày
11/3/2011 tại Nhật Bản đã làm 15.854 người thiệt mạng, 125.000
công trình xây dựng bị hư hại hoặc phá hủy hoàn toàn [16]. Tại Việt
Nam cũng đã xãy ra nhiều dư chấn tại Hà Nội, TP Hồ Chí Minh và
gần đây là các trận động đất khoảng 4,0 độ Richter xãy ra liên tục tại
khu vực thủy điện Sông Tranh – Bắc Trà My – Quảng Nam gây đe
dọa cho cuộc sống người dân cũng như các công trình xây dựng.
Việt Nam nằm trong vùng chịu ảnh hưởng động đất mạnh từ
cấp 6 đến cấp 9 (5-7,6 độ richter) nên việc xem xét thiết kế kháng
chấn đối với công trình cầu là hết sức cần thiết; hiện nay, việc tính
toán động đất ở nước ta còn khá mới mẻ và rất ít tài liệu đề cập đến
các cách tính toán động đất cũng như các tác động của động đất gây
ra đối với công trình cầu. Đặc biệt là rất ít kết quả nghiên cứu tính
toán công trình cầu chịu tải trọng động đất bằng phương pháp lịch sử
thời gian có phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn để
giải quyết bài toán phản ứng động đất cho cầu.
Trong khi đó, với những hoạt động địa chấn phức tạp như đã
nêu trên thì việc nghiên cứu tác dụng của động đất là rất cần thiết
đảm bảo an toàn cho các công trình cầu. Đồng thời, từ nghiên cứu
này, chúng ta hiểu hơn về động đất và sẽ tìm cách hạn chế các thiệt
hại về kinh tế, xã hội do động đất gây ra. Do đó việc thực hiện đề tài:
2
“Nghiên cứu phản ứng động cầu Cửa Đại - Quảng Ngãi dƣới tác
động của tải trọng động đất” là cần thiết, góp phần làm rõ ảnh
hưởng của tải trọng động đất tác dụng lên công trình. Từ đó, chúng ta
hiểu hơn về động đất và sẽ tìm cách hạn chế các thiệt hại về kinh tế,
xã hội do động đất gây ra. Trong luận văn này học viên tập trung
nghiên cứu xây dựng mô hình và phân tích phản ứng động của Cửa
Đại - Quảng Ngãi chịu tải trọng động đất. Đây cũng là lĩnh vực
nghiên cứu mang tính khoa học và thực tiễn.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp tính toán.
Nghiên cứu sự phân bố nội lực và biến dạng trong kết cấu
nhịp Extradosed cầu Cửa Đại trong trường hợp xảy ra động đất.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu phản ứng động của kết
cấu cầu chịu tải trọng động đất.
Phạm vi nghiên cứu: Phân tích phản ứng động kết cấu nhịp
Extradosed của cầu Cửa Đại - Quảng Ngãi chịu tác động của tải trọng
động đất.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các phương pháp phân tích phản
ứng động cầu chịu tác dụng của tải trọng động đất và ứng dụng phần
mềm CSI Bridge vào phân tích phản ứng động kết cấu nhịp
Extradosed cầu Cửa Đại chịu động đất.
5. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Luận văn gồm có những nội dung chính như sau:
3
Mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về động đất và tác động của động đất
đến công trình cầu
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết phân tích phản ứng động của cầu
chịu tải trọng động đất
Chƣơng 3: Ứng dụng phân tích phản ứng động cầu Cửa Đại
– Quảng Ngãi dưới tác động của tải trọng động đất
Kết luận và kiến nghị
Danh mục tài liệu tham khảo
4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG
ĐẤT ĐẾN CÔNG TRÌNH CẦU
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG ĐẤT
1.1.1. Đặc điểm của động đất
Định nghĩa động đất
Động đất hay địa chấn là một sự rung chuyển hay chuyển
động lung lay của mặt đất. Động đất thường là kết quả của sự chuyển
động của các phay (geologic fault) hay những bộ phận đứt gãy trên
vỏ của Trái Đất hay các hành tinh cấu tạo chủ yếu từ chất rắn như đất
đá.
Đặc điểm động đất
Động đất xảy ra hằng ngày trên trái đất, nhưng hầu hết không
đáng chú ý và không gây ra thiệt hại. Động đất lớn có thể gây thiệt
hại trầm trọng và gây tử vong bằng nhiều cách. Động đất có thể gây
ra đất lở, đất nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ, và hỏa hoạn.
Nguyên nhân động đất
Có rất nhiều nguyên nhân xảy ra động đất như từ các hoạt
động kiến tạo, từ các đứt gãy hay từ những nguyên nhân khác. Các
nhà địa chấn học đã đưa ra thuyết kiến tạo mảng để giải thích các trận
động đất bắt nguồn từ những hoạt động kiến tạo.
1.1.2. Sóng địa chấn và sự truyền sóng
Năng lượng giải phóng từ chấn tiêu lan truyền tới bề mặt trái
đất dưới dạng sóng. Có ba loại sóng đàn hồi cơ bản gây ra chấn động
làm cho con người cảm nhận được và phá hoại các công trình xây
dựng. Trong ba loại đó, có hai loại sóng có thể truyền từ chấn tiêu
qua nền đá cứng ra môi trường bao quanh được gọi chung là sóng
5
khối, còn loại thứ ba chỉ lan truyền trong vùng sát mặt đất nên được
gọi là sóng mặt. Sóng khối còn gọi là sóng thể tích bao gồm hai loại
sóng khác nhau về bản chất đó là sóng dọc và sóng ngang.
1.1.3. Đánh giá mức độ của động đất
Để đánh giá mức độ của động đất, người ta thường dùng
Thang Richter và thang MSK – 64 để đánh giá. Ngoài ra còn có các
thang khác như: Thang độ lớn mômen (Mw), thang Rossi-Forel (viết
tắt là RF), thang Medvedev-Sponheuer-Karnik (viết tắt là MSK),
thang Mercalli (viết tắt là MM), thang Shindo của cơ quan khí tượng
học Nhật Bản, thang EMS98 tại châu Âu.
1.1.4. Tính chất dịch chuyển nền của động động đất
Động đất là hiện tượng dịch chuyển nền đất tự nhiên do
nhiều nguyên nhân khác nhau bao gồm: quá trình kiến tạo, núi lửa,
chuyển động trượt... Sự dịch chuyển đất nền được ghi lại bởi địa chấn
kế theo thời gian của các đại lượng như gia tốc, vận tốc, chuyển vị
của một điểm định trước.
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CẦU
CHỊU ĐỘNG ĐẤT
1.2.1. Phƣơng pháp hệ số động đất
Phương pháp hệ số động đất giả thiết lực gây ra bởi động đất
tác dụng lên các thành phần khối lượng của kết cấu như 1 lực tĩnh
theo cả 3 phương: hai phương ngang và 1 phương thẳng đứng.
1.2.2. Phƣơng pháp ực tĩnh ngang tƣơng đƣơng
Phương pháp tĩnh lực ngang tương đương là phương pháp
trong đó lực quán tính do động đất sinh ra tác động lên kết cấu theo
phương ngang được thay thế bằng tĩnh lực ngang tương đương.
1.2.3. Phƣơng pháp phổ phản ứng (Response Spectrum Method)
6
Phương pháp phổ phản ứng trước tiên xác định các chu kì và
dạng dao động cho mỗi dạng dao động chính của kết cấu. Sau đó, từ
phổ phản ứng thiết kế cho trước, xác định gia tốc cực đại ứng với chu
kì dao động và hệ số cản tới hạn cho mỗi dạng dao động. Trên cơ sở
này, bằng kỹ thuật phân tích dạng xác định phản ứng lớn nhất của hệ
kết cấu ở các dạng dao động chính.
1.2.4. Phƣơng pháp ịch sử thời gian (Time History Analysis)
Phương pháp lịch sử thời gian thay vì dùng phổ gia tốc thiết
kế như phương pháp phổ phản ứng, người ta dùng gia tốc đồ thực. Có
hai cách để giải phương trình chuyển động của hệ kết cấu trong
phương pháp này:
- Kỹ thuật phân tích dạng chính.
- Tích phân trực tiếp phương trình chuyển động.
1.3. CÁC TÁC ĐỘNG DO ĐỘNG ĐẤT GÂY RA ĐỐI VỚI
CÔNG TRÌNH CẦU VÀ QUY ĐỊNH CÁC PHƢƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH ĐỘNG ĐẤT
1.3.1. Tổng quan về kết cấu cầu Extradosed
Cầu Extradosed là loại cầu có kết cấu dầm - cáp hỗn hợp.
Nói một cách đơn giản, nó là sự tích hợp giữa sử dụng độ
cứng của dầm trong cầu dầm thông thường và sức căng của các dây
cáp để neo dầm cầu (như trong cầu dây văng).
1.3.2. Các hƣ hỏng điển hình do động đất gây ra đối với công
trình cầu
Do tác dụng của động đất, nền móng cũng như các bộ phận
của kết cấu đều có những chuyển vị nhất định. Các chuyển vị này có
thể có thể gây ra nhiều hư hỏng khác nhau nếu kết cấu không được
7
thiết kế hợp lý, vi dụ như độ lớn của các chuyển vị cho phép ở các bộ
phận mối nối hay khoảng cách giữa các bộ phận hay công trình
không được thiết kế đủ lớn v…v…
1.3.3. Quy định các phƣơng pháp tính động đất
Các phương pháp tính động đất cho kết cấu cầu hiện nay
được quy định theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05.
1.3.4. Một vài vấn đề khi phân tích cầu chịu động đất
Công trình cầu, đặc biết là cầu nhịp lớn thường có dao động
với chu kỳ lớn ở chu kỳ cơ bản. Đối với kết cấu cầu Extradosed khác
với những kết cấu cầu khác là do đặc tính tương đối mềm dẻo nên bị
ảnh hưởng lớn bởi tác động động lực. Tuy nhiên tính chất động lực
học của cầu lại phụ thuộc vào các thông số như chiều dài nhịp, hệ cáp
văng, điều kiện biên...
1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Nội dung chương 1, học viên đã nghiên cứu tổng quan về
động đất và các phương pháp tính toán công trình cầu chịu động đất
cũng như các hỏng điển hình của cầu do động đất gây ra.
Trong chương tiếp theo của luận văn này tổng hợp các
phương pháp tính toán động đất cho công trình cầu và đề xuất
phương pháp tốt nhất có thể áp dụng trong điều kiện Việt Nam hiện
nay.
8
CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH PHẢN ỨNG ĐỘNG CỦA
CẦU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
2.1. LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐỘNG ĐẤT
2.1.1. Giới thiệu chung
Mục tiêu chính của phân tích kết cấu cầu là bao giờ cũng
đánh giá ứng xử của kết cấu dưới tác dụng của các tải trọng khác
nhau nhằm cung cấp những thông tin như nội lực, biến dạng cần thiết
cho việc thiết kế. Phân tích kết cấu thường được chia làm hai dạng:
Phân tích tĩnh và phân tích động. Phân tích tĩnh xem xét tải trọng độc
lập với thời gian, ngược lại phân tích động quan tâm tải trọng tác
dụng có các yếu tố như cường độ, hướng, vị trí thay đổi theo thời
gian.
Việc lựa chọn các phương pháp phân tích cho các loại cầu
khác nhau không nên đơn thuần là để trình diễn việc phân tích kết
cấu mà nên dựa vào sự phù hợp và tính hiệu quả trong việc thiết kế.
2.1.2. Hệ một bậc tự do (SDOF) chịu tác dụng của động đất
Một mô hình tính toán động của hệ bất kì luôn phải thể hiện
được các nội dung cơ bản sau:
- Khối lượng
- Tính chất đàn hồi (mềm hoặc cứng)
- Cơ chế phân tán năng lượng hoặc cản.
- Nguồn ngoại lực tác động hoặc cản
2.1.3. Hệ nhiều bậc tự do (MDOF) chịu tác dụng của động đất
Trên thực tế, không phải lúc nào các kết cấu cầu cũng mô
hình hoá bằng hệ SDOF được, chẳng hạn như là cầu khung, cầu dàn,
9
cầu dây văng,... Để dự đoán được phản ứng của các kết cấu cầu phức
tạp này thì kết cấu được chia ra nhiều khối lượng tập trung. Khi các
khối lượng tập trung này tăng thì số lượng chuyển vị cần thiết để xác
định vị trí tất cả các khối lượng cũng tăng (số bậc tự do động tăng).
Vì vậy, phản ứng của hệ nhiều bậc tự do cũng cần được nghiên cứu
để mô hình hóa kết cấu cầu phức tạp:
- Phương trình chuyển động
- Dao động tự do của hệ MDOF
- Mô hình cản trong hệ MDOF
2.2. PHƢƠNG PHÁP PHỔ PHẢN ỨNG
2.2.1. Khái niệm chung về phổ phản ứng
Phổ phản ứng của một trận động đất là một đồ thị mà tung độ
của nó biểu diễn biên độ lớn nhất của một trong các thông số phản
ứng (chuyển vị tương đối, vận tốc tương đối, gia tốc tuyệt đối) của hệ
kết cấu theo chu kỳ dao động tự nhiên của nó và độc lập với lịch sử
chuyển động của kết cấu theo thời gian.
2.2.2. Phƣơng pháp phổ phản ứng tính toán động đất công trình
cầu
Phương pháp phổ phản ứng là một phương pháp gần đúng
trong tính toán động lực học nhằm đưa ra các phản ứng lớn nhất của
công trình như chuyển vị, vận tốc, gia tốc của hệ một bậc tự do có
cùng hệ số cản nhưng khác nhau tần số tự nhiên khi phản ứng với các
kích thích khác nhau. Mô hình kết cấu của hệ có n bậc tự do động có
thể chuyển về n hệ có một bậc tự do, như vậy thì các nguyên lý của
phân tích phổ phản ứng có thể áp dụng cho hệ có nhiều bậc tự do.
Đối với hầu hết các loại cầu, phân tích theo lịch sử thời gian dường
10
như không cần thiết vì cần công sức tính toán lớn nên phương pháp
phổ phản ứng được sử dụng khá phổ biến; các phương pháp thường
sử dụng:
- Phân tích đơn phổ
- Phương pháp tải trọng phân bố đều
- Phân tích đa phổ (Phân tích phổ nhiều dạng dao động)
- Phương pháp phân tích phổ phản ứng cho cầu nhịp lớn
2.3. PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỊCH SỬ THỜI GIAN
Khi kết cấu cầu đòi hỏi phải phân tích phi tuyến hoặc tính
chất cản không còn được mô hình như thông thường thì phân tích
dạng chính không còn được sử dụng. Một phương pháp tích phân số,
thông thường được hiểu là phân tích lịch sử thời gian, được sử dụng
để phân tích chính xác phản ứng của kết cấu.
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Trong chương 2, học viên đã nghiên cứu các nội dung lý
thuyết tính toán công trình cầu chịu tải trọng động đất:
- Với Phương pháp phổ phản ứng: Tìm hiểu khái niệm phổ
phản ứng, nghiên cứu các cách tính theo phương pháp này.
- Với Phương pháp lịch sử thời gian: xây dựng phương trình
dao động, và các cách đi giải phương trình.
Qua nghiên cứu cơ sở lý thuyết đã tổng hợp cho ta các
phương pháp tính toán động đất cho công trình cầu.
11
CHƢƠNG 3
ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH PHẢN ỨNG ĐỘNG CẦU CỬA
ĐẠI – QUẢNG NGÃI DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA TẢI
TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
3.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH CẦU CỬA ĐẠI
3.1.1. Giới thiệu chung về công trình cầu Cửa Đại – Quảng Ngãi
Cầu Cửa Đại nằm trong quy hoạch tuyến đường ven biển
Việt Nam. Đây là công trình quan trọng kết nối giao thông của khu
vực ven biển các tỉnh, thành phố trong khu vực Vùng kinh tế trọng
điểm miền Trung.
3.1.2. Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật và giải pháp kết cấu cầu
Xây dựng cầu theo quy mô vĩnh cửu, kết cấu nhịp chính là
nhịp Extradose, kết cấu nhịp dẫn là nhịp dầm Super T bê tông cốt
thép dự ứng lực; Liên nhịp dầm Extradosed 6 nhịp bằng bê tông cốt
thép dự ứng lực sơ đồ (75+4x120+75)m chiều cao dầm thay đổi
h=4,0m trên đỉnh trụ, h=2,4m tại giữa nhịp và đầu dầm.
Mặt cắt ngang dạng hộp kép, thành hộp xiên, bề rộng mặt cầu
b=22,0m, đoạn đầu dầm được thiết kế cắt ngắn bản cánh để vuốt nối
với bề rộng cầu dẫn b=20,0m.
Tải trọng tính toán
Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL93 + Người đi 3x10-3MPa.
Cấp động đất: Cấp VII theo tiêu chuẩn 22TCN – 272-05, gia
tốc nền theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 9386:2012: Hệ số
gia tốc A=0,0912.
12
3.2. PHÂN TÍCH PHẢN ỨNG ĐỘNG CẦU CỬA ĐẠI
3.2.1. Phân tích theo phƣơng pháp phổ phản ứng
a. Xây dựng phổ phản ứng
Hệ số đáp ứng động đất đàn hồi Csm cho dạng thức dao động
thứ m được lấy theo:
(3.1)
Csm
1,2 AS
2,5 A
Tm2/3
Tm
-
chu kỳ dao động kiểu thứ m (s)
A
-
hệ số gia tốc
S
-
hệ số thực địa
Trong đó:
Bảng 3.1. Hệ số gia tốc ứng với các vùng động đất
Cấp (MSK - 64)
A 0,09
Vùng động đất
1
0.09 < A 0,19
2
6,5 < Cấp 7,5
0.19 < A < 0,29
3
7,5 < Cấp 8
Hệ số gia tốc
Cấp 6,5
Bảng 3.2. Hệ số thực địa ứng với các loại đất
Hệ số thực địa
S
Loại đất
I
II
1,0
1,2
III
1,5
IV
2,0
[7]
Từ các số liệu trên, ta xây dựng được phổ đáp ứng đàn hồi
13
như sau:
Hình 3.1. Phổ phản ứng đàn hồi tại cầu Cửa Đại - Quảng Ngãi
b. Ứng dụng phần mềm CSI Bridge xây dựng mô hình cầu
Các bước thực hiện chính trong quá trình phân tích:
- Xây dựng mô hình và gán các điều kiện biên
Hình 3.2. Mô hình tính toán cầu dây Cửa Đại – Quảng Ngãi
- Kết cấu cầu chính gồm 06 nhịp nên chọn phương pháp phân
tích trị riêng và chọn số dạng dao động chính tối thiểu là 18.
Bảng 3.3. Tổng hợp tần số các dạng dao động riêng
Mode
Tấn số
f (Hz)
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,734 0,758 1,039 1,147 1,360 1,453 1,552 1,648 1,686
10
11
12
13
14
15
16
17
18
14
Tấn số
f (Hz)
1,808 2,013 2,105 2,388 2,451 2,505 2,541 2,593 2,598
Như vậy, chu kì dao động cao nhất của cầu là T=1,36s ứng
với mode1 có tần số dao động f=0,734Hz.
Chọn phương pháp tổ hợp các dạng dao động chính là tổ hợp
căn bậc hai (CQC).
c. Tổ hợp tải trọng động đất
Hiệu ứng tải trọng động đất được tổ hợp theo 3 phương, với
các tổ hợp động đất như sau:
+ Hiệu ứng động đất phương dọc cầu:
EQXY = 100%RX + 30%RY
EQXZ = 100%RX + 30%RZ
+ Hiệu ứng động đất phương ngang cầu:
EQYX = 100%RY + 30%RX
EQYZ = 100%RY + 30%RZ
+ Hiệu ứng động đất phương thẳng đứng:
EQZX = 100%RZ + 30%RX
EQZY = 100%RZ + 30%RY
EQ=Envelop (EQXY; EQXZ; EQYX; EQYZ; EQZX;
EQZY)
d. Kết quả phân tích
Lực động đất tại các điểm ứng với các dạng dao động
15
chính
Với phổ phản ứng xây dựng như trên, chương trình CSI
Bridge cũng tính cho ta lực động đất của tất cả các điểm trên kết cấu
ứng với các dạng dao động chính theo các phương X,Y,Z.
Bảng 3.4. Tổng hợp nội lực trên dầm do tải trọng động đất gây ra
theo phương pháp phổ phản ứng
Vị trí mặt
cắt
K/cách
mặt cắt
(m)
Gối trụ T17
0
1/2 nhịp
Gối trụ T18
1/2 nhịp
Nội lực
Fz
Mx
(KN) (KN.m)
222
1.155
Fx
(KN)
33
Fy
(KN)
1.257
My
(KN.m)
0
Mz
(KN.m)
26
37,5
75
135
1.100
801
246
1.099
8.167
20.541
2.442
930
1.701
643
1.317
167
1.806
1.440
20.645
26.550
35.390
14.494
Gối trụ T19
195
3.385
1.317
1.959
2.335
37.210
41.126
1/2 nhịp
255
2.902
678
275
1.753
30.628
12.949
Gối trụ T20
315
3.784
1.079
2.222
987
34.017
34.721
1/2 nhịp
375
2.902
678
274
1.753
30.621
12.949
Gối trụ T21
435
3.385
1.317
1.959
2.335
37.211
41.131
1/2 nhịp
495
932
643
167
1.439
26.555
14.496
Gối trụ T22
555
2.442
1.700
1.317
1.806
20.651
35.355
592,5
1.100
800
246
1.098
8.162
20.541
33
1.257
222
1.153
0
26
1/2 nhịp
Gối trụ T23
630
Bảng 3.5. Tổng hợp nội lực tại chân tháp do tải trọng động đất gây
ra theo phương pháp phổ phản ứng
Vị trí tính
toán
Nội lực trong tháp cầu
Fx
(KN)
Fy
(KN)
Fz
(KN)
Mx
(KN.m)
My
(KN.m)
Mz
(KN.m)
16
Vị trí tính
toán
Nội lực trong tháp cầu
Fx
(KN)
Fy
(KN)
Fz
(KN)
Mx
(KN.m)
My
(KN.m)
Mz
(KN.m)
Tháp trụ T19
469
184
999
6.531
3.880
3
Tháp trụ T20
696
461
958
9.624
6.890
3
Tháp trụ T21
895
148 1.049
12.381
2.890
3
Tháp trụ T22
696
461
958
9.676
6.890
3
Tháp trụ T23
468
177
999
6.522
3.769
3
Bảng 3.6. Tổng hợp nội lực trên hệ dây cáp văng (lực căng cáp) do
tải trọng động đất gây ra theo phương pháp phổ phản ứng
Lực căng dây cáp văng (kN)
Vị trí
Trụ
T18
Trụ
T19
Trụ
T20
Trụ
T21
Trụ
T22
Phía trụ T17
Phía trụ T19
Phía trụ T18
Phía trụ T20
Phía trụ T19
Phía trụ T21
Phía trụ T19
Phía trụ T22
Phía trụ T21
Phía trụ T23
C1
C2 C3
C4
C5
C6
C7 C8 C9
67
48
50
51
56
56
51
50
48
67
70
56
57
56
63
63
56
57
56
70
71
70
70
65
74
74
65
70
70
71
70
77
75
68
79
79
68
75
77
70
68
83
78
71
84
84
71
78
82
68
65
88
80
73
87
87
73
80
87
65
72
63
64
61
69
69
61
64
63
72
63
92
81
73
89
89
73
81
92
63
64
95
80
72
89
89
72
80
95
64
Chuyển vị dầm
Bảng 3.7. Tổng hợp chuyển vị dầm do tải trọng động đất gây ra theo
phương pháp phổ phản ứng
Vị trí mặt
K/Cách
Phương chuyển vị
17
cắt
Gối trụ T17
1/2 nhịp
Gối trụ T18
1/2 nhịp
Gối trụ T19
1/2 nhịp
Gối trụ T20
1/2 nhịp
Gối trụ T21
1/2 nhịp
Gối trụ T22
1/2 nhịp
Gối trụ T23
mặt cắt
(m)
0,0
37,5
75,0
135,0
195,0
255,0
315,0
375,0
435,0
495,0
555,0
592,5
630,0
X (mm)
Y (mm)
Z (mm)
R (radian)
6,54
6,14
6,13
6,01
6,47
5,80
6,28
5,80
6,47
6,01
6,13
6,14
6,54
0,17
1,02
2,39
5,91
6,37
10,66
10,57
10,65
6,37
5,91
2,38
1,02
0,17
0,02
29,63
0,05
33,18
0,05
26,67
0,06
26,67
0,05
33,18
0,05
29,64
0,02
1,86E-07
1,93E-06
2,75E-06
5,01E-06
6,60E-06
9,09E-06
1,04E-05
9,09E-06
6,60E-06
5,01E-06
2,75E-06
1,93E-06
1,85E-07
Bảng 3.8. Tổng hợp chuyển vị trụ tháp cầu do tải trọng động đất gây
ra theo phương pháp phổ phản ứng
Vị trí
Tháp trụ T18
Tháp trụ T19
Tháp trụ T20
Tháp trụ T21
Tháp trụ T22
Chân tháp
Đỉnh tháp
Chân tháp
Đỉnh tháp
Chân tháp
Đỉnh tháp
Chân tháp
Đỉnh tháp
Chân tháp
Đỉnh tháp
Phương chuyển vị
X (mm) Y (mm)
6,13
2,39
15,30
16,10
6,47
6,37
13,70
28,70
6,28
10,57
11,50
42,11
6,47
6,37
13,70
28,70
6,13
2,38
15,30
16,20
Z (mm)
0,05
0,11
0,05
0,11
0,06
0,12
0,05
0,11
0,05
0,11
18
3.2.2. Kiểm toán kết cấu cầu Cửa Đại chịu tải trọng động đất
Nội lực trong dầm chủ
Hình 3.3. Momen uốn Mz trong dầm chủ
Hình 3.4. Momen uốn My trong dầm chủ
Hình 3.5. Momen xoắn Mx trong dầm chủ
Hình 3.6. Lực nén dọc trục Nx trong dầm chủ
19
Hình 3.7. Lực cắt Qy trong dầm chủ
Hình 3.8. Lực cắt Qz trong dầm chủ
Kiểm toán khả năng chịu lực của dầm chủ
Bảng 3.9. Kểm toán khả năng chịu uốn kết cấu dầm chủ
Vị trí mặt
cắt
K/C
lẻ
(m)
K/C
cộng
dồn
(m)
Gối trụ T17
0
1/2 nhịp
Mr
Mu
(KN.m)
0
0,8
Mr
Mu
(KN.m)
(KN.m)
(KN.m)
Kết
quả
14.088
3
Đạt
27.447
3
Đạt
0,8
150.607
2.604
Đạt
38.908
546
Đạt
0,8
1,6
150.615
5.205
Đạt
38.908
1.089
Đạt
8,5
37,5
112.588
74.765
Đạt
189.598
-
Đạt
34,25 71,75
18.715
-
Đạt
620.355
439.936
Đạt
75
18.715
-
Đạt
688.087
539.374
Đạt
3,25
78,25
18.715
-
Đạt
620.355
449.075
Đạt
7
135
206.624
133.639
Đạt
27.447
-
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
577.202
Đạt
18.715
-
Đạt
688.087
672.366
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
484.866
Đạt
206.624
123.054
Đạt
27.447
-
Đạt
56,75 191,75
Gối trụ T19 3,25
195
3,25 198,25
1/2 nhịp
Momen âm
Kết
quả
Gối trụ T18 3,25
1/2 nhịp
Momen dương
15
255
20
Vị trí mặt
cắt
K/C
lẻ
(m)
K/C
cộng
dồn
(m)
Momen dương
Mr
Mu
(KN.m)
Mr
Mu
(KN.m)
Kết
quả
(KN.m)
(KN.m)
Kết
quả
18.715
-
Đạt
620.355
519.493
Đạt
18.715
-
Đạt
688.087
611.546
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
519.559
Đạt
206.624
123.056
Đạt
30.496
-
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
484.801
Đạt
18.715
-
Đạt
688.087
672.332
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
577.261
Đạt
206.624
133.636
Đạt
27.447
-
Đạt
18.715
-
Đạt
620.355
448.999
Đạt
18.715
-
Đạt
688.087
539.387
Đạt
3,25 558,25
18.715
-
Đạt
620.355
440.077
Đạt
34,25 592,5
112.588
74.820
Đạt
187.975
-
Đạt
27,4
628,4
150.615
5.205
Đạt
38.908
1.089
Đạt
0,8
629,2
150.607
2.604
Đạt
38.908
546
Đạt
630
14.088
3
Đạt
27.447
3
Đạt
56,75 311,75
Gối trụ T20 3,25
315
3,25 318,25
1/2 nhịp
56,75
375
42,75 431,75
Gối trụ T21 3,25
435
3,25 438,25
1/2 nhịp
56,75
495
42,75 551,75
Gối trụ T22 3,25
1/2 nhịp
Momen âm
Gối trụ T23 0,8
555
Sức kháng uốn Mr lấy theo hồ sơ Thiết kế BVTC.
Bảng 3.10. Kiểm toán sức kháng cắt dầm chủ
Vị trí mặt cắt
K/C
lẻ (m)
K/C cộng
dồn (m)
Sức kháng
cắt.Vn
(KN.m)
Lực cắt
tính toán
Vu
(KN.m)
Kết
quả
0,00
0,00
45.651
12.763
Đạt
0,80
0,80
43.503
11.702
Đạt
0,80
1,60
26.906
10.641
Đạt
1/4 nhịp
17,15
18,75
24.099
2.604
Đạt
1/2 nhịp
18,75
37,50
23.568
7.616
Đạt
Gối trụ T17
21
Vị trí mặt cắt
K/C
lẻ (m)
K/C cộng
dồn (m)
Sức kháng
cắt.Vn
(KN.m)
Lực cắt
tính toán
Vu
(KN.m)
Kết
quả
18,75
56,25
27.498
16.468
Đạt
14,50
70,75
37.747
24.874
Đạt
1,00
71,75
42.739
25.688
Đạt
3,25
75,00
60.284
27.807
Đạt
3,25
78,25
42.739
27.061
Đạt
1,00
79,25
37.747
26.253
Đạt
1/4 nhịp
25,75
105,00
23.335
12.832
Đạt
1/2 nhịp
30,00
135,00
25.458
2.443
Đạt
1/4 nhịp
30,00
165,00
23.335
14.945
Đạt
25,75
190,75
37.747
27.753
Đạt
1,00
191,75
42.739
28.563
Đạt
3,25
195,00
60.284
30.672
Đạt
3,25
198,25
42.739
26.915
Đạt
1,00
199,25
37.747
26.109
Đạt
1/4 nhịp
25,75
225,00
23.335
13.272
Đạt
1/2 nhịp
30,00
255,00
25.458
1.164
Đạt
1/4 nhịp
30,00
285,00
23.335
13.912
Đạt
25,75
310,75
37.747
26.799
Đạt
1,00
311,75
42.739
27.609
Đạt
3,25
315,00
60.284
29.719
Đạt
3,25
318,25
42.739
27.521
Đạt
1,00
319,25
37.747
26.715
Đạt
1/4 nhịp
25,75
345,00
23.335
13.828
Đạt
1/2 nhịp
30,00
375,00
25.458
1.096
Đạt
1/4 nhịp
30,00
405,00
23.335
13.356
Đạt
25,75
430,75
37.747
26.193
Đạt
1/4 nhịp
Gối trụ T18
Gối trụ T19
Gối trụ T20
22
Vị trí mặt cắt
K/C
lẻ (m)
K/C cộng
dồn (m)
Sức kháng
cắt.Vn
(KN.m)
Lực cắt
tính toán
Vu
(KN.m)
Kết
quả
1,00
431,75
42.739
27.003
Đạt
3,25
435,00
60.284
29.113
Đạt
3,25
438,25
42.739
28.476
Đạt
1,00
439,25
37.747
27.671
Đạt
1/4 nhịp
25,75
465,00
23.335
14.863
Đạt
1/2 nhịp
30,00
495,00
25.458
2.375
Đạt
1/4 nhịp
30,00
525,00
23.335
12.911
Đạt
25,75
550,75
37.747
26.344
Đạt
1,00
551,75
42.739
27.157
Đạt
3,25
555,00
60.284
29.278
Đạt
3,25
558,25
42.739
25.592
Đạt
1,00
559,25
37.747
24.783
Đạt
1/4 nhịp
14,50
573,75
27.498
16.290
Đạt
1/2 nhịp
18,75
592,50
23.568
7.608
Đạt
1/4 nhịp
18,75
611,25
24.099
2.634
Đạt
17,15
628,40
26.906
10.702
Đạt
0,80
629,20
43.503
11.733
Đạt
0,80
630,00
45.651
12.763
Đạt
Gối trụ T21
Gối trụ T22
Gối trụ T23
Sức kháng cắt.Vn lấy theo hồ sơ Thiết kế BVTC.
Kiểm toán kéo đứt dây cáp văng
Lực căng cáp lớn nhất tại dây C7, C8 trụ T21 bên phía trụ
T22:
Nmax = 3.464 kN
Kiểm toán cường độ cáp văng theo công thức
t t f y
23
Trạng thái giới hạn đặc biệt
0, 95
1, 00
Sức chịu của 01 bó cáp ở TTGH đặc biệt
. f y 0,95 1.860 1.767MPa
Diện tích 1 tao cáp
A = 150,0 mm2
Bó cáp gồm 19 tao có diện tích S = 150,0*19 = 2.850,0 mm2
Ứng suất lớn nhất cáp phải chịu
N max
3.464
1.215MPa
S
2,85
Như vậy,
t
t
f y cáp đảm bảo đủ khả năng chịu
kéo.
3.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
Như vậy, Cầu dao động chu kì cao nhất là 1,362s ứng với
mode1. Chuyển vị lớn nhất theo phương dọc cầu là 10,3cm tại đỉnh
tháp trụ T18, phương ngang cầu 6,3cm tại đỉnh tháp trụ T20. Chuyển
vị thẳng đứng lớn nhất trên dầm 36,86cm.
Kết quả nhìn chung là công trình cầu Cửa Đại có thể làm việc
bình thường khi chịu được tải trọng động đất với cường độ mạnh cấp
VII theo thang MSK-64.
