Bài viết "Phân tích tính toán điều chỉnh nội lực cầu dây văng" trình bày cách mô hình phần tử cáp và cách xác định lực căng ban đầu trong cáp để đảm bảo hình dạng trắc dọc trong cầu dây văng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích tính toán điều chỉnh nội lực cầu dây văngNguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp. HCM PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC CẦU DÂY VĂNG ANALYSING AND DETERMINING THE INITIAL FORCE IN CABLES OF CABLE STAYED BRIDGES Lê Văn Nam và Vũ Hồng Nghiệp* Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh *Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp. Hồ Chí Minh BẢN TÓM TẮT Bài báo này trình bày cách mô hình phần tử cáp và cách xác định lực căng ban đầu trong cáp để đảm bảo hình dạng trắc dọc trong cầu dây văng. Quá trình tính toán đã được các tác giả đã lập trình thành một chương trình tính toán phục vụ trong việc làm luận văn tốt nghiệp cho các sinh viên chuyên ngành cầu đường và phục vụ cho thiết kế các công trình thực tế. n .v ASTRACT m This paper presents a new method of modeling cable elements and determining the initial force in co cables to maintain the design profile of cable stayed bridges. The calculating process has been developed to become a program for serving students major in Bridge Engineering and design e. Engineers. in 1. GIỚI THIỆU CHUNG nl Theo các nghiên cứu về giao thông nông thôn thì khu vực ĐBSCL cần đến hơn 65.000 cây cầu go Do tính thẩm mỹ cao, vượt được nhịp lớn và ưu với chiều dài nhịp ≤ 200m bắc qua hệ thống điểm về kinh tế, nhiều cầu dây văng (CDV) đã kênh rạch chằng chịt nối liền các huyện thị. Do on được xây dựng trên thế giới trong thời gian 50 điều kiện địa chất, thi công và kinh tế, phương năm qua. án xây dựng CDV được xem là tối ưu nhất. du Tại Việt Nam, các CDV lớn đã và đang xây Nhiều cầu vượt dạng CDV được xây dựng tại au dựng là cầu Mỹ Thuận có nhịp chính L=350m, các thành phố lớn ở Nhật Bản, Mỹ, Anh, Trung cầu Kiền với L=200m, cầu Rạch Miễu (Bến Quốc … cho thấy chúng không những phù hợp với giao thông bộ hành trong nội thành mà còn .c Tre), cầu Phú Mỹ ở Thành phố Hồ Chí Minh, cầu Bãi Cháy với L=435m, sau khi xây dựng có tính thẩm mỹ cao vàu ưu điểm khác về kinh w xong sẽ chiếm kỷ lục dài nhất về loại CDV một tế. w mặt phẳng dây, cầu Cần Thơ có nhịp chính Trong tính toán CDV, một trong những vấn đề L=550m dài nhất Đông Nam Á. w khó khăn nhất là xác định lực điều chỉnh của dây văng để đảm bảo hình dạng trắc dọc của cầu. Do hạn chế về lý thuyết và nhất là công cụ tính toán cho nên đây là một nguyên nhân gây trở ngại cho việc thiết kế, áp dụng phổ biến loại cầu này. Dựa vào các nghiên cứu về phần tử dây mềm [1][2][3][4], PPPTHH [6][8], Matlab, các tác giả đã nghiên cứu, xây dựng một chương trình tính xác định lực căng trong dây văng để đảm bảo trắc dọc của cầu và chuyển vị nhỏ nhất trên đỉnh tháp. Chương trình đã được các sinh viên Trường ĐHBK sử dụng trong các đồ án, luận văn tốt nghiệp về CDV và tham gia tính toán một số công trình thực tế. Hình 1 . Cầu cho người đi bộ Huerfanos (Chilê), L=26m+57m+26m=109m 632 Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp. HCM Trình tự tính toán lực điều chỉnh của dây văng 2. NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN như sau : Bước 1 : 2.1. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN Các dây văng được treo ở trạng thái ban đầu với mũi tên võng fo (giả thiết duy nhất của phương pháp) và chỉ chịu lực căng do trọng lượng bản thân dây. Từ đó ta có thể xác định chiều dài dây Hình 2. Mô hình tính toán lực điều chỉnh dây văng. n .v Trong CDV, lực căng trong cáp gây ra các Lo và lực căng ban đầu tại các nút. m chuyển vị bên (cho các vị trí neo khác), lực nén l D cos 3 θ H ol Do trong tháp và dầm. Do bởi lực căng trong dây rất Lo = + o 2 − − cos α EF cos θ EFH o co 2 nhạy với sự thay đổi nhỏ về hình học nên 2H o chuyển vị của dầm và tháp phải được xem xét. (2) e. Hơn nữa ảnh hưởng của lực nén lên khả naăng d 2 M ql P1 = H 0 = = = − P3 nén uốn dọc trục của dầm và tháp cũng phải in 0 (3) được tính toán. Do đó toàn bộ kết cấu cầu gồm f0 8 f0 nl dây văng, dầm, tháp cần phải được phân tích ql ql ql 2 go đồng thời [5][7][9]. Dầm và tháp cầu được mô P2 = R A = − H 0tgθ = − tgθ (4) hình như phần tử khung. Các dây văng được 2 2 8 f0 on xem như phần tử dây mềm liên kết với hệ dầm, tháp tại các vị trí neo và tác dụng lên hệ lực nút du như hình 2. ql ql ql 2 P4 = RB = + H 0tgθ = + tgθ (5) Dựa vào phương pháp phần tử hữu hạn, phương 2 2 8 f0 au trình tính toán của hệ như sau : Tính [Pc], thay thế vào (1) giải tìm chuyển vị của .c hệ. [K][q] = [P] + [Pc] (1) w Bước 2 : w Điều chỉnh lực căng dây theo các chuyển vị đã Trong đó : tìm được (6). Do ta chỉ quan tâm đến cao độ của w [K] : Ma trận độ cứng gồm chỉ của dầm cầu nên ta chỉ hiệu chỉnh thành phần phần tử dầm và tháp. chuyển vị đứng : [q] : Chuyển vị nút của hệ. [P] : Vectơ tải trọng tương đương. H1 = H o − EFDo 2 cos 5 θ − EF l ( v sin θ cos 2 θ ) [Pc] : Vectơ lực nút tại các vị trí đầu 2lH o cáp. (6) Việc tính toán ma trận độ cứng [K] và vectơ tải Tính lại [Pc], thay thế vào (1) giải tìm chuyển vị trọng tương đương [P] chỉ là quá trình lắp ghép của hệ. các ma trận con, vectơ con có thể tham khảo Bước 3 : trong các tài liệu về phương pháp phần tử hữu hạn [ ...
