Mô hình tính toán dầm U căng trước bằng Midas civil

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM

BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU
___________________

NHĨM:

07

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Đồn Việt Hưng

92062

62CD4

Cao Hồng Tiến

62

62CD4

Đoàn Văn Hải

64562

62CD4

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:

TS. TRẦN VIỆT HÙNG

Hà Nội, 10/10/2021


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ .........................................................................................2
YÊU CẦU CHUNG .............................................................................................................2
CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU.........................................................................2
VẬT LIỆU ...........................................................................................................................3
1.3.1. Bê tông bản mặt cầu ..........................................................................................................3
1.3.2. Bê tông dầm chủ ...............................................................................................................4
1.3.3. Cáp DƯL ...........................................................................................................................4
1.3.4. Lớp phủ: Bê tông Aspalt ...................................................................................................4
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỘT DẦM CHỦ: ...........................................................4
1.4.1. Tĩnh tải ..............................................................................................................................4
CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU THIẾT KẾ .........................................................................................4
KHAI BÁO VẬT LIÊU (DEFINE MATERIAL PROPERTIES) .......................................4
2.1.1. Khai báo vật liệu ...............................................................................................................4
2.1.2. Khai báo tính chất vật liệu thay đổi ..................................................................................8
KHAI BÁO MẶT CẮT ( DEFINE SECTION PROPERTIES) ........................................11
2.2.1. Khai báo tiết diện dầm chủ .............................................................................................11
2.2.2. Khai báo tiết diện liên hợp ..............................................................................................12
2.2.3. . Khai báo dầm ngang ảo.................................................................................................13

MƠ HÌNH HĨA KẾT CẤU (BRIGE STRUCTURE MODELING) ................................14
KHAI BÁO ĐIỀU KIỆN BIÊN (DEFINE BOUNDARY CONDITIONS) ......................16
KHAI BÁO TẢI TRỌNG ( DEFINE LOADS) ................................................................17
2.5.1. Nhóm các tải trọng ..........................................................................................................17
2.5.2. Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh .................................................................................18
2.5.3. Khai báo cáp dữ ứng lực .................................................................................................22
2.5.4. Khai báo hoạt tải .............................................................................................................29
KHAI BÁO CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG .....................................................................33
2.6.1. Giai đoạn 1 ......................................................................................................................33
2.6.2. Giai đoạn 2 ......................................................................................................................34
2.6.3. Giai đoạn 3 ......................................................................................................................35
KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC .........................................................................................36
2.7.1. Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐI , và TTGHSD ..............................................................36
2.7.2. Phân tích và xuất kết quả nội lực ....................................................................................38
CHƯƠNG 3. SO SÁNH KẾT QUẢ ......................................................................................41
HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG ..........................................................................................41
3.1.1. Hệ số phân phối momen đối với dầm trong ....................................................................41
3.1.2. Hệ số phân phối momen dầm biên ..................................................................................42
3.2. TỔ HỢP TẢI TRỌNG DẦM CHỦ - TTGH CĐI .............................................................42

1


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

CHƯƠNG 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
YÊU CẦU CHUNG
- Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017
- Hoạt tải: HL- 93

- Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân dầm chủ, bản mặt cầu, lan can, lớp phủ,...
CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU
- Chiều dài dầm l=33.6m
- Loại dầm: Dầm I căng trước
- Khổ cầu: 9m
- Bề rộng phần xe chạy: 8m

2


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

VẬT LIỆU

1.3.1. Bê tông bản mặt cầu
3


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

- Bê tông C30
- Mô đun đàn hồi: E = 29440000 kN/𝑚2
- Hệ số Poisson: υ = 0.2
- Trọng lượng riêng: 𝛾𝑐 = 24 kN/𝑚3
- Cường độ bê tông ở 28 ngày tuổi: 𝑓’𝑐 = 30 MPa

1.3.2. Bê tông dầm chủ
- Bê tông C45

- Mô đun đàn hồi: E = 37500000 kN/𝑚2
- Hệ số Poisson: υ = 0.2
- Trọng lượng riêng: 𝛾𝑐 = 24 kN/𝑚3
- Cường độ bê tông ở 28 ngày tuổi: 𝑓’𝑐 = 45 MPa

1.3.3. Cáp DƯL
- Đường kinh tao cáp: 15.2 mm
- Mô đun đàn hồi: E = 196500000 kN/𝑚2
- Giới hạn bền: fu = 1860 MPa
- Giới hạn chảy: fy = 1675 Mpa

1.3.4. Lớp phủ: Bê tông Aspalt
- Chiều dày lớp phủ: 75mm
- Trọng lượng riêng bê tông: 22.5 kN/𝑚3
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỘT DẦM CHỦ:

1.4.1. Tĩnh tải
Tĩnh tải do lan can:
2 × 𝐴𝑙𝑎𝑛 𝑐𝑎𝑛 × 𝛾𝑏𝑡 2 × 0.3875 × 24
=
=
= 4.378𝑘𝑁/𝑚
𝑛
4
Tĩnh tải do trọng lượng lớp phủ:
𝐷𝑊 =

𝐵𝑥𝑒 𝑐ℎạ𝑦 × ℎ𝑙𝑝 × 𝛾𝑙𝑝 11 × 0.075 × 22.5
=
= 4.5 𝑘𝑁/𝑚

𝑛
4

CHƯƠNG 2. SỐ LIỆU THIẾT KẾ

KHAI BÁO VẬT LIÊU (DEFINE MATERIAL PROPERTIES)

2.1.1. Khai báo vật liệu
−

Định nghĩa các loại vật liệu:
-

Bê tông bản.

-

Bê tông dầm.

-

Bê tông dầm ngang ảo (Dummy).
4


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

-

Cáp DUL.

Tới tab Properties > Click chọn Material Properties > Tiến hành khai báo.

5


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

6


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

7


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

Khai báo tính chất vật liệu thay đổi

2.1.2.
−

Yêu cầu các công đoạn:
-

Khai báo co ngót, từ biến của bê tơng.
8


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

-

Khai báo sự thay đổi cường độ bê tơng theo thời gian.

-

Gán thuộc tính cho vật liệu.

Khai báo co ngót, từ biến cho bê tông:
Vào tab Properties > thẻ Time Dependent Material > Click chọn
Creep/Shrinkage

−

Khai báo sự thay đổi cường độ bê tông:
Vào tab Properties > thẻ Time Dependent Material > Click chọn Comp,
Strength

9

BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

Gán thuộc tính cho vật liệu:
Vào tab Properties > thẻ Time Dependent Material > Click chọn Material Link

10


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

KHAI BÁO MẶT CẮT ( DEFINE SECTION PROPERTIES)

2.2.1.

Khai báo tiết diện dầm chủ

Vào tab Properties > Chọn Section > Click chọn PSC > Chọn PSC value >
Chọn Define by Coordinates...Tiến hành nhập tọa độ các điểm của tiết diện

11


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

2.2.2. Khai báo tiết diện liên hợp

−

Vào tab Properties > Chọn Section > Click chọn Compostie > Chọn
Compostie PSC >...Tiến hành Import tiết diện dầm chủ và khai báo thông
số của bản liên hợp

−

12


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

2.2.3. . Khai báo dầm ngang ảo
- Vào tab Properties > Thẻ Section > Click chọn Sections Properties > thẻ
DB/User > Solid Rectangle.
-

13


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

MƠ HÌNH HĨA KẾT CẤU (BRIGE STRUCTURE MODELING)

−

Tạo dãy nút ban đầu:

−

Vào tab Node/Element > Click chọn Create Nodes > Khai báo các nút.
Tạo phần tử dầm chủ:
Vào tab Node/Element > Click chọn Extrude > Chọn tất cả các Node trên
màn hình > Tiến hành thiết lập thông số > Apply > Close.

14


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

Tạo phần tử dầm ngang ảo:
Giữ nguyên cửa sổ Extrude Element > Chọn lại các thông số phù hợp với dầm
ngang > Lựa chọn tất cả các Node của dầm chủ ngoài cùng > Apply > Close.

15


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

KHAI BÁO ĐIỀU KIỆN BIÊN (DEFINE BOUNDARY CONDITIONS)

−

Bao gồm các loại:
-

Gối cố định.

-

Gối di động theo phương y.

-

Gối di động theo phương x.

-

Gối di động theo phương x và y.

Vào tab Boundary > Define Supports > Lựa chọn Node cần gán > Tích chọn
vào những ô cần ràng buộc chuyển vị> Apply > Close.

( Tại nút 2)

( Tại nút 15,29 )

16


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

( Tại nút 13 )

( Tại nút 27,41 )

KHAI BÁO TẢI TRỌNG ( DEFINE LOADS)

−

Gồm các yêu cầu:
-

Khai báo nhóm tải trọng.
Tĩnh tải.
Tải trọng do ứng suất nén trước.
Hoạt tải.

2.5.1. Nhóm các tải trọng
17


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

Bao gồm các nhóm tải trọng:
- Dầm chủ.
- Lan can.
- Lớp phủ.
- Lực căng trước.

Để tạo nhóm cho tải trọng ta thực hiện:
Trên Tree Menu chọn thẻ Group > Click chọn Load Group > New... > Tiến
hành khai báo các nhóm tải trọng > Close.

2.5.2. Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh
−

−

Gồm các loại tải trọng:
-

Tĩnh tải dầm chủ: loại tải trọng Dead Load.

-

Lan can: loại tải trọng Dead Load.

-

Lớp phủ: loại tải trọng Dead Load.

-

Lực căng trước: loại tải trọng Dead Load.

Để khai báo tải trọng tĩnh ta thực hiện theo các bước:
Vào tab Load > Click chọn Static Loads trong thẻ Load Type > Click chọn
Static Load Cases > Tiến hành khai báo các loại tải trọng > Close.

18


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

−

Gán tải trọng cho các phần tử:
-

Đối với tải trọng dầm chủ, tiến hành gán theo dạng Seft weight để
chương trình tự động tính tốn.

-

Đối với các tải trọng cịn lại, thực hiện quy đổi tải trọng phân bố trên
toàn bộ các dầm rồi tiến hành gán vào các dầm chủ tương ứng.

-

Tải trọng do lực căng trước sẽ tiến hành gán sau khi khai báo cáp DUL.

Đối với loại tải trọng phân bố đều:
Vào tab Load > ở thẻ Beam Load Section > Click chọn Element > Thiết lập
các thông số ứng với từng loại tải trọng > Lựa chọn phần tử cần gán > Apply >
Close.

−

Đối với tải trọng dầm chủ:
Vào tab Load > ở thẻ Beam Load Section > Click chọn Seft Weight > Mục
Load Case Name: Dam chu Load Group Name: Dam chu > Seft weight
> z = -1 > Add > Close.

19


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

20


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

21


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

2.5.3. Khai báo cáp dữ ứng lực

22

BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

Tạo Group cáp DUL: mỗi group đại diện cho 1 loại cáp và 1 dầm riêng.

−

Ở bài này chúng ta có 3 dầm U, mỗi dầm U có 2 loại cáp là cáp thẳng và cáp
xiên.
Vào Tree Menu > Mục Group > Tendon Group > Tiến hành tạo 6 group cáp
tương ứng với 6 loại vừa nêu > Close.

23


BÀI TẬP LỚN
TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU

−

Khai báo thuộc tính cáp, chia cáp DUL thành 2 loại:
-

Loại 1: Cáp xiên, 5 tao 15.2mm.

-

Loại 2: Cáp thẳng 30 tao 15.2mm.

Vào tab Load > Click chọn Temp./Prestress trong thẻ Load Type > Click
chọn Tendon Property > Tiến hành khai báo các loại cáp và thuộc tính cáp

24