Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động đất đến ứng xử của cầu treo dây võng trong quá trình thi công

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động đất đến ứng xử của cầu treo dây võng trong, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Phan Trọng Tú
• Người hướng dẫn: Phùng Mạnh Tiến
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng Cầu hầm
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động đất đến ứng xử của cầu treo dây võng trong quá trình thi công
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN
• 1.2. Bài báo khoa học
• 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
• 2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG ĐẤT
• 2.1.1. Nguyên nhân gây ra động đất
• 2.1.2. Thang độ lớn động đất
• 2.1.3. Thang cƣờng độ động đất Medvedev-Sponheuer-Karnik
• 2.1.4. Bảng chuyển đổi đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất theo thang cƣờng độ động đất MSK-64 và MM
• 2.1.5. Thống kê các trận động đất mạnh xảy ra trong lịch sử thế giới
• 2.1.6. Động đất ở Việt Nam
• 2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT
• 2.2.1. Phƣơng pháp tính toán tĩnh kết cấu chịu tải trọng động đất
• 2.2.2. Phƣơng pháp phổ phản ứng
• 2.2.3. Phƣơng pháp phân tích theo lịch sử thời gian
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VÕNG
• 3.1. TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG
• 3.1.1. Lịch sử phát triển cầu treo dây võng
• 3.1.2. Một số hình ảnh về sự cố phá hủy cầu do tải trọng gió và động đất
• 3.1.3. Đặc điểm cấu tạo chung của cầu treo dây võng
• 3.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VÕNG
• 3.2.1. Phƣơng pháp lực
• 3.2.2. Phƣơng pháp chuyển vị
• 3.2.3. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Giới thiệu phƣơng pháp Phần Tử Hữu Hạn (PTHH)
• 3.2.4. Khả năng ứng dụng phƣơng pháp PTHH trong tính toán kết cấu
• 3.3. LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
• 3.3.1. Phần mềm RM
• 3.3.2. Phần mềm SAP-2000
• 3.3.3. Phần mềm Lusas
• 3.3.4. Phần mềm Midas
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU TREO DÂY VÕNG
• 4.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CHIỀU DÀI NHỊP
• 4.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG
• 4.2.1. Phƣơng pháp liên kết
• 4.2.2. Phƣơng pháp lắp dầm cứng
• 4.3. CÁC GIAI ĐOẠN TÍNH TOÁN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG THEO PHƢƠNG PHÁP LẮP DẦM CỨNG
• 4.3.1. Phƣơng pháp lắp từng khối dầm từ giữa nhịp
• 4.3.2. Phƣơng pháp lắp hẫng từng khối dầm từ trụ tháp
• 5. CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG ĐỘNG ĐẤT ĐẾN SỰ PHÂN BỐ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẦU DÂY VÕNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
• 5.1. LỰA CHỌN TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU
• 5.1.1. Sơ đồ kết cấu cầu
• 5.1.2. Thông số vật liệu và đặc trƣng hình học của các bộ phận kết cấu
• 5.1.3. Các trƣờng hợp tải trọng nghiên cứu
• 5.1.4. Các thành phần nội lực và biến dạng nghiên cứu
• 5.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN KHI THI CÔNG THEO PHƢƠNG PHÁP LẮP TỪNG KHỐI DẦM TỪ GIỮA NHỊP
• 5.2.1. PHÂN TÍCH NỘI LỰC
• 5.2.1.1. Nội lực trụ tháp
• 5.2.1.2. Nội lực Dầm chủ
• 5.2.1.3. Nội lực Cáp chủ
• 5.2.2. PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG
• 5.2.2.1. Chuyển vị ngang Trụ tháp
• 5.2.2.2. Chuyển vị hệ Dầm chủ
• 5.2.2.3. Chuyển vị Cáp chủ
• 5.2.3. BIẾN DẠNG HỆ DẦM KHI ĐỘNG ĐẤT THEO PHƢƠNG Z
• 5.2.3.1. Các điểm gãy trên biểu đồ biến dạng
• 5.2.3.2. Lựa chọn sơ đồ nhịp và giai đoạn thi công tính toán
• 5.2.3.3. Kết quả phân tích chuyển vị hệ dầm chủ
• 5.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN KHI THI CÔNG THEO PHƢƠNG PHÁP LẮP HẪNG TỪNG KHỐI DẦM TỪ TRỤ THÁP
• 5.3.1. PHÂN TÍCH NỘI LỰC
• 5.3.1.1. Nội lực Trụ tháp
• 5.3.1.2. Nội lực Dầm chủ
• 5.3.1.3. Nội lực Cáp chủ
• 5.3.2. PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG
• 5.3.2.1. Chuyển vị ngang Trụ tháp
• 5.3.2.2. Chuyển vị hệ Dầm chủ
• 5.3.2.3. Chuyển vị Cáp chủ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Thi công theo phƣơng pháp lắp từng khối dầm từ giữa nhịp
• 6.2. Thi công theo phƣơng pháp lắp hẫng từng khối dầm từ trụ tháp
• 6.3. HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Ảnh hưởng tải trọng động đất đến cầu treo dây võng

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng tải trọng động đất đến cấu trúc của cầu treo dây võng trong quá trình thi công cầu treo. Các yếu tố như sự phân bố nội lực và biến dạng được đánh giá kỹ lưỡng. Tải trọng động đất được xem xét ở các mức độ khác nhau để hiểu rõ tác động của nó đến kết cấu cầu. Kết quả cho thấy, tải trọng động đất có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định và an toàn của cầu trong giai đoạn thi công.

1.1. Phân tích nội lực và biến dạng

Phân tích nội lực và biến dạng của cầu treo dây võng dưới tác động của tải trọng động đất được thực hiện thông qua mô hình tính toán. Các phương pháp như phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng và đánh giá. Kết quả cho thấy, biến dạng và nội lực tăng đáng kể khi tải trọng động đất tăng, đặc biệt ở các vị trí như trụ tháp và dầm chính.

1.2. Đánh giá an toàn cầu treo

Việc đánh giá cầu treo trong điều kiện tải trọng động đất là cần thiết để đảm bảo an toàn cầu treo. Các biện pháp thi công cần được điều chỉnh để giảm thiểu rủi ro. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, việc tăng cường độ cứng của các bộ phận chính như trụ tháp và dầm chính có thể cải thiện khả năng chịu lực của cầu.

II. Kỹ thuật thi công cầu treo dây võng

Nghiên cứu cũng đề cập đến các kỹ thuật cầu treo được áp dụng trong quá trình thi công. Hai phương pháp chính là lắp dầm từ giữa nhịp và lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp được phân tích chi tiết. Các phương pháp này được đánh giá dựa trên hiệu quả và khả năng chịu tải trọng động đất. Kết quả cho thấy, phương pháp lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp mang lại hiệu quả cao hơn trong việc giảm thiểu biến dạng và nội lực.

2.1. Phương pháp lắp dầm từ giữa nhịp

Phương pháp lắp dầm từ giữa nhịp được sử dụng phổ biến trong thi công cầu treo. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là dễ gây biến dạng lớn khi chịu tải trọng động đất. Nghiên cứu chỉ ra rằng, cần tăng cường độ cứng của dầm chính để giảm thiểu rủi ro.

2.2. Phương pháp lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp

Phương pháp lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp được đánh giá cao trong việc giảm thiểu biến dạng và nội lực. Phương pháp này giúp phân bố lực đều hơn trên kết cấu cầu, đặc biệt khi chịu tải trọng động đất. Kết quả nghiên cứu khuyến nghị sử dụng phương pháp này trong các dự án cầu treo dây võng.

III. Thiết kế cầu treo dây võng và động đất

Nghiên cứu đưa ra các khuyến nghị về thiết kế cầu treo để đối phó với tải trọng động đất. Các yếu tố như độ cứng, độ mảnh và vật liệu được xem xét kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy, việc tăng cường độ cứng của trụ tháp và dầm chính là cần thiết để đảm bảo an toàn cầu treo trong điều kiện động đất.

3.1. Tăng cường độ cứng kết cấu

Việc tăng cường độ cứng của các bộ phận chính như trụ tháp và dầm chính là cần thiết để đối phó với tải trọng động đất. Nghiên cứu chỉ ra rằng, việc sử dụng vật liệu có độ cứng cao và thiết kế hợp lý có thể giảm thiểu biến dạng và nội lực.

3.2. Lựa chọn vật liệu phù hợp

Lựa chọn vật liệu phù hợp là yếu tố quan trọng trong thiết kế cầu treo. Nghiên cứu khuyến nghị sử dụng vật liệu có độ bền cao và khả năng chịu lực tốt để đảm bảo an toàn cầu treo trong điều kiện tải trọng động đất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cầu treo dây võng là một trong những loại kết cấu cầu có khả năng vượt khẩu độ lớn và được ứng dụng rộng rãi trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Theo thống kê, cầu treo dây võng có nhịp chính dài nhất thế giới lên đến gần 2.000m, trong khi tại Việt Nam, cầu Thuận Phước với nhịp chính 405m là công trình tiêu biểu. Tuy nhiên, kết cấu cầu treo dây võng có đặc điểm độ cứng nhỏ, độ mảnh lớn, rất nhạy cảm với các tải trọng động đất và gió, đặc biệt trong giai đoạn thi công khi kết cấu chưa hoàn thiện.

Nghiên cứu này tập trung phân tích ảnh hưởng của tải trọng động đất đến sự phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng trong quá trình thi công. Mục tiêu chính là xây dựng mô hình tính toán nội lực và biến dạng dưới các cấp độ gia tốc động đất khác nhau (0,09g, 0,18g, 0,36g) cho sơ đồ nhịp 125m + 400m + 125m, khổ ngang cầu 11m, với bố trí hai mặt phẳng dây treo thẳng đứng song song. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong giai đoạn thi công, sử dụng phần mềm Midas Civil để phân tích mô hình phần tử hữu hạn.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và thi công cầu treo dây võng chịu tải trọng động đất, góp phần nâng cao độ an toàn và hiệu quả kinh tế của công trình. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ xây dựng biểu đồ mối quan hệ giữa cấp tải trọng động đất với nội lực và biến dạng, phục vụ cho việc kiểm soát và điều chỉnh biện pháp thi công phù hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính trong tính toán cầu treo dây võng:

• Lý thuyết tính toán động đất: Bao gồm các phương pháp tính toán tĩnh lực ngang tương đương, phổ phản ứng và phân tích theo lịch sử thời gian. Trong đó, phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian được lựa chọn để mô phỏng chính xác phản ứng của kết cấu dưới tác động động đất với các gia tốc nền khác nhau.

• Lý thuyết tính toán cầu treo dây võng: Áp dụng lý thuyết đàn hồi và lý thuyết biến dạng lớn, trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô hình hóa kết cấu cầu với các đặc điểm phi tuyến hình học, tính đến ảnh hưởng của biến dạng lớn trong giai đoạn thi công.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: nội lực (lực căng cáp chủ, mômen uốn dầm chính, lực trong dây treo), biến dạng (chuyển vị ngang trụ tháp, chuyển vị dầm chủ, chuyển vị cáp chủ), sơ đồ nhịp cầu, và các loại tải trọng động đất theo thang gia tốc nền (g).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các tài liệu khoa học, báo cáo kỹ thuật về cầu treo dây võng và động đất, kết hợp với số liệu thực tế từ các công trình cầu treo lớn trên thế giới và Việt Nam.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Thu thập và tổng hợp tài liệu: Nghiên cứu các lý thuyết tính toán động đất, tính toán cầu treo dây võng, các biện pháp thi công phổ biến.

• Xây dựng mô hình tính toán: Mô hình cầu treo dây võng ba nhịp với chiều dài nhịp biên 125m, nhịp chính 400m, khổ ngang 11m, bố trí hai mặt phẳng dây treo thẳng đứng song song.

• Phân tích bằng phần mềm Midas Civil: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích nội lực và biến dạng dưới các cấp tải trọng động đất 0,09g, 0,18g, 0,36g trong giai đoạn thi công theo hai phương pháp lắp dầm: lắp từng khối từ giữa nhịp và lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 02/2011 đến 06/2012, bao gồm giai đoạn thu thập tài liệu, xây dựng mô hình, phân tích số liệu và tổng hợp kết quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình kết cấu cầu treo dây võng với các thông số kỹ thuật cụ thể, lựa chọn phương pháp phân tích phần tử hữu hạn nhằm đảm bảo độ chính xác và khả năng mô phỏng các trạng thái biến dạng lớn trong thi công.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của tải trọng động đất đến nội lực trụ tháp: Nội lực trụ tháp tăng đáng kể khi gia tốc động đất tăng từ 0,09g lên 0,36g, với mức tăng khoảng 35-50%. Nội lực lớn nhất tập trung tại giai đoạn thi công lắp từng khối dầm từ giữa nhịp.

2. Nội lực dầm chủ và cáp chủ: Lực căng trong cáp chủ và mômen uốn dầm chủ cũng tăng theo cấp độ tải trọng động đất, với sự gia tăng nội lực lên đến 40% khi gia tốc động đất tăng gấp bốn lần. Phân bố nội lực không đồng đều, tập trung tại các vị trí gần trụ tháp và neo cáp.

3. Biến dạng kết cấu: Chuyển vị ngang trụ tháp và dầm chủ tăng rõ rệt theo cấp độ tải trọng động đất, với chuyển vị ngang trụ tháp đạt khoảng 12cm ở gia tốc 0,36g, tăng gần 3 lần so với 0,09g. Biến dạng cáp chủ cũng có xu hướng tăng, ảnh hưởng đến ổn định tổng thể của kết cấu.

4. So sánh hai phương pháp thi công: Phương pháp lắp từng khối dầm từ giữa nhịp tạo ra nội lực và biến dạng lớn hơn so với phương pháp lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp, do sự phân bố tải trọng động đất và trạng thái kết cấu khác nhau trong quá trình thi công.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự gia tăng nội lực và biến dạng là do đặc tính kết cấu cầu treo dây võng có độ cứng nhỏ và độ mảnh lớn, khiến kết cấu rất nhạy cảm với tải trọng động đất, đặc biệt trong giai đoạn thi công khi các liên kết chưa hoàn chỉnh. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ứng xử cầu treo dây võng dưới tải trọng động đất trong giai đoạn khai thác, nhưng mở rộng thêm góc độ thi công.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc sử dụng phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian và phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chính xác hơn phản ứng phi tuyến của kết cấu, đồng thời cung cấp dữ liệu chi tiết về phân bố nội lực và biến dạng tại các vị trí điển hình. Kết quả có thể được trình bày qua các biểu đồ nội lực và đồ thị chuyển vị theo cấp độ gia tốc động đất, giúp trực quan hóa ảnh hưởng tải trọng động đất trong quá trình thi công.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn phương pháp thi công phù hợp, điều chỉnh thiết kế kết cấu nhằm giảm thiểu rủi ro do động đất, đồng thời hỗ trợ xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình kiểm soát chất lượng thi công cầu treo dây võng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp thi công lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp: Giảm thiểu nội lực và biến dạng trong giai đoạn thi công, nâng cao độ an toàn kết cấu dưới tác động động đất. Thời gian thực hiện: ngay trong các dự án thi công cầu treo dây võng hiện tại và tương lai. Chủ thể thực hiện: nhà thầu thi công và tư vấn thiết kế.

2. Tăng cường kiểm soát và giám sát nội lực, biến dạng trong thi công: Sử dụng hệ thống cảm biến và đo đạc định kỳ để phát hiện sớm các biến dạng bất thường, đặc biệt tại trụ tháp và neo cáp. Mục tiêu giảm thiểu rủi ro kết cấu. Thời gian: xuyên suốt quá trình thi công. Chủ thể: chủ đầu tư và đơn vị giám sát.

3. Cải tiến thiết kế sơ đồ nhịp và bố trí dây treo: Tối ưu tỷ lệ chiều dài nhịp biên và nhịp chính, tăng độ cứng dầm chủ và trụ tháp để giảm chuyển vị và nội lực do động đất. Thời gian: áp dụng trong giai đoạn thiết kế dự án mới. Chủ thể: đơn vị thiết kế và tư vấn kỹ thuật.

4. Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu mới có tính năng chịu lực cao và độ bền tốt hơn: Giúp tăng khả năng chịu tải động đất và giảm biến dạng kết cấu. Thời gian: nghiên cứu và thử nghiệm trong 2-3 năm tới. Chủ thể: viện nghiên cứu và các trường đại học chuyên ngành xây dựng cầu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cầu: Nắm bắt các phương pháp tính toán nội lực và biến dạng cầu treo dây võng dưới tải trọng động đất, áp dụng vào thiết kế kết cấu an toàn và hiệu quả.

2. Nhà thầu thi công cầu: Hiểu rõ ảnh hưởng của tải trọng động đất trong giai đoạn thi công, lựa chọn biện pháp thi công phù hợp, kiểm soát chất lượng thi công nhằm đảm bảo an toàn kết cấu.

3. Chuyên gia giám sát và quản lý dự án xây dựng cầu: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng kế hoạch giám sát, đánh giá rủi ro và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trong quá trình thi công.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng cầu hầm: Tham khảo các lý thuyết, phương pháp phân tích phần tử hữu hạn và ứng dụng thực tiễn trong nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu về cầu treo dây võng và tác động động đất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tải trọng động đất lại quan trọng trong thiết kế cầu treo dây võng?
   Tải trọng động đất gây ra các lực quán tính lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực và biến dạng kết cấu, đặc biệt với cầu treo dây võng có độ cứng nhỏ và độ mảnh lớn. Việc xem xét tải trọng này giúp đảm bảo an toàn và độ bền công trình.

2. Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian có ưu điểm gì?
   Phương pháp này mô phỏng chính xác phản ứng động lực học của kết cấu dưới tác động động đất theo thời gian thực, cho phép đánh giá chi tiết nội lực và biến dạng trong từng giai đoạn, phù hợp với kết cấu phức tạp như cầu treo dây võng.

3. Tại sao cần phân tích ảnh hưởng tải trọng động đất trong giai đoạn thi công?
   Trong giai đoạn thi công, kết cấu chưa hoàn chỉnh, độ cứng thấp hơn so với giai đoạn khai thác, nên dễ bị ảnh hưởng mạnh hơn bởi tải trọng động đất, gây ra biến dạng lớn và rủi ro mất ổn định.

4. Phần mềm Midas Civil có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   Midas Civil hỗ trợ mô hình hóa phần tử hữu hạn kết cấu cầu treo dây võng, phân tích nội lực và biến dạng dưới các tải trọng động đất khác nhau, giúp đưa ra kết quả chính xác và tin cậy cho thiết kế và thi công.

5. Làm thế nào để giảm thiểu ảnh hưởng của động đất trong thi công cầu treo dây võng?
   Có thể áp dụng biện pháp thi công lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp, tăng cường độ cứng kết cấu, giám sát chặt chẽ nội lực và biến dạng, đồng thời tối ưu thiết kế sơ đồ nhịp và vật liệu sử dụng.

Kết luận

• Nghiên cứu đã phân tích chi tiết ảnh hưởng của tải trọng động đất đến nội lực và biến dạng cầu treo dây võng trong giai đoạn thi công với các cấp gia tốc từ 0,09g đến 0,36g.
• Phương pháp phân tích theo lịch sử thời gian kết hợp phần tử hữu hạn cho kết quả chính xác, phản ánh rõ sự nhạy cảm của kết cấu cầu treo dây võng với tải trọng động đất.
• Phương pháp thi công lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp được khuyến nghị nhằm giảm thiểu nội lực và biến dạng trong quá trình thi công.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế, thi công và giám sát cầu treo dây võng chịu tải trọng động đất tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu về ổn định tổng thể, kiểm toán ứng suất và ảnh hưởng cộng dồn tải trọng trong các giai đoạn thi công khác nhau.

Hành động đề xuất: Các đơn vị thiết kế, thi công và quản lý dự án cần áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao an toàn và hiệu quả công trình cầu treo dây võng trong điều kiện địa chấn phức tạp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------------oo------------------ PHAN TRỌNG TÚ NGHI N C U NH HƯ NG T I TRỌNG Đ NG Đ T Đ N NG C A C U TREO D V NG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CHUYÊN NGÀNH : DỰNG C U, H M MÃ SỐ NGÀNH : 60 58 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HỒ CHÍ MINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -----oOo----- Tp. HCM, ngày tháng năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: PHAN TRỌNG TÖ Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 09/8/1983 Nơi sinh : Đồng Nai Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm. Khoá (Năm trúng tuyển) : 2008 1- TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ẢNH HƢ NG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Đ N ỨNG X CỦA C U TREO D V NG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG.

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết tính toán cầu treo dây võng. - Nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết tính toán động đất. - Phân tích ảnh hƣởng tải trọng động đất đến sự phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng trong quá trình thi công. 3- NGÀ GIAO NHIỆM VỤ : 14/02/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH : 30/6/2012 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS.

PHÙNG MẠNH TI N CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHU ÊN NGÀNH TS. PHÙNG MẠNH TI N TS. LÊ BÁ KHÁNH Nội dung và đ cƣơng uận văn thạc s đ đƣ c Hội đồng Chuyên Ngành th ng qua ngày…. TRƢ NG PHÕNG ĐT – SĐH TRƢ NG KHOA QL NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS.

PHÙNG MẠNH TIẾN Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Ê VĂN NAM Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. ƢƠNG VĂN HẢI uận văn thạc s đƣ c bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ UẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 6 năm 2012 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá V và Bộ môn quản lý chuyên ngành. Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành LỜI CẢM ƠN uận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động đất đến ứng xử của cầu treo dây võng trong quá trình thi công” đƣ c thực hiện từ tháng 02/2011 đến 06/2012 với mục đích nghiên cứu sự phân bố nội lực và biến dạng của cầu treo dây võng trong giai đoạn thi c ng. T i xin trân trọng cảm ơn thầy TS.

Phùng Mạnh Tiến đ tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn định hƣớng và cung cấp các th ng tin cần thiết để t i hoàn thành luận văn này. T i xin chân thành cảm ơn các thầy c giáo trong Bộ M n Cầu Đƣờng của trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, các bạn trong lớp Cao học chuyên ngành Cầu hầm Khóa 2008 đ giúp t i trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Xin cảm ơn tất cả mọi ngƣời trong gia đình t i đ giúp đỡ và tạo đi u kiện thuận l i v thời gian để t i hoàn thành luận văn đúng tiến độ. Vì kiến thức và thời gian thực hiện luận văn có hạn nên kh ng tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót.

T i rất mong đƣ c sự đóng góp của quý thầy c giáo, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn đƣ c hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. Hồ Chí Minh 06 – 2012 PHAN TRỌNG TÖ TÓM TẮT LUẬN VĂN uận văn bao gồm 06 chƣơng chính: Chƣơng 1: MỤC TIÊU, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nêu mục tiêu, phạm vi, phƣơng pháp và giới hạn của đ tài trên cơ sở tổng h p, tóm tắt các kết quả đ đạt đƣ c của các tác giả từ các c ng trình nghiên cứu luận văn thạc s , báo cáo khoa học của các tác giả trong và ngoài nƣớc. Chƣơng 2: ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH ĐỘNG ĐẤT Tìm hiểu các nguyên nhân và khả năng xảy ra động đất, đồng thời tìm hiểu v thang cƣờng độ và độ lớn động đất.

Thống kê một số trận động đất lớn đ xảy ra trên thế giới và ở Việt Nam. Giới thiệu các phƣơng pháp tính toán tải trọng động đất: Phƣơng pháp t nh lực ngang tƣơng đƣơng, phƣơng pháp phổ phản ứng và phƣơng pháp lịch sử thời gian. Chƣơng 3: TỔNG QUAN VÀ LÝ THU T TÍNH TOÁN C U TREO D VÕNG Giới thiệu v sự phát triển của cầu treo dây võng trên thế giới và ở Việt Nam. Nêu các đ c điểm cơ bản và cấu tạo các bộ phận chính của cầu treo dây võng bao gồm: trụ tháp, dầm chính, cáp dùng cho dây võng, bộ phận neo cáp chủ.

Cầu treo dây võng là một kết cấu rất phức tạp, độ cứng nhỏ, độ mảnh lớn, quá trình thi c ng có ảnh hƣởng rất lớn đến nội lực c ng nhƣ biến dạng của kết cấu cầu treo dây võng. Thuộc loại kết cấu siêu t nh bậc cao nên việc tính toán cầu treo rất phức tạp. Nội dung chƣơng này giới thiệu chung các phƣơng pháp tính toán cầu treo dây võng: tính toán cầu treo theo lý thuyết đàn hồi có phƣơng pháp lực và phƣơng pháp chuyển vị, tính toán cầu treo theo lý thuyết biến dạng, giới thiệu phƣơng pháp phần tử hữu hạn và khả năng ứng dụng của phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong tính toán kết cấu. Giới thiệu một số phần m m tính toán cầu treo dây võng, nguyên lý tính toán cầu treo dây võng trong phần m m MIDAS/Civil – phần m m đang đƣ c sử dụng rộng r i trên thế giới.

Chƣơng 4: CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG C U TREO D V NG. Trình bày 02 phƣơng pháp thi c ng phổ biến hiện nay là phƣơng pháp lắp dầm từ giữa nhịp và phƣơng pháp lắp hẫng cân bằng từ trụ tháp, từ đó đƣa ra sơ đồ tính cho cầu dây võng trong giai đoạn thi c ng. Chƣơng 5: PH N TÍCH ỨNG X CỦA C U TREO D V NG TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG ĐỐI VỚI TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT. Với các phƣơng pháp phân tích kết cấu và phần m m đ đƣ c lựa chọn trong Chƣơng 3 4, luận văn thực hiện phân tích tính toán một số trƣờng h p cụ thể để nghiên cứu ảnh hƣởng của tải trọng động đất đến sự phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng.

Các trƣờng h p nghiên cứu với m hình cầu treo dây võng ba nhịp với chi u dài hai nhịp biên bằng nhau, đƣ c bố trí hai m t ph ng dây với các dây treo th ng đứng song song, khổ ngang cầu S 11m. Để nghiên cứu ảnh hƣởng của tải trọng động đất đến sự phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng, tiến hành lập m hình tính toán nội lực cầu với sơ đồ nhịp, th ng số kỹ thuật và tải trọng chọn trƣớc với chi u dài nhịp biên 1 là 125m, chi u dài nhịp chính 0 là 400m, tải trọng động đất thay đổi v độ lớn 0,09g, 0,18g, 0,36g. Trên cơ sở m hình các trƣờng h p nghiên cứu, dùng phần m m Midas Civil phân tích xác định nội lực và biến dạng tại một số vị trí điển hình. Th ng qua việc so sánh nội lực và biến dạng giữa các trƣờng h p nghiên cứu, luận văn nêu đƣ c ảnh hƣởng của tải trọng động đất đến sự phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng thể hiện qua các đồ thị.

Chƣơng 6: K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ uận văn nêu một số kết luận tổng quan v ảnh hƣởng của tải trọng động đất đến phân bố nội lực và biến dạng trong cầu treo dây võng th ng qua các trƣờng h p nghiên cứu. Qua đó, luận văn trình bày một số kiến nghị liên quan đến biện pháp thi c ng cầu treo dây võng trong quá trình thi c ng. M t khác, một số hƣớng nghiên cứu tiếp theo c ng đƣ c nêu trong luận văn nhằm góp phần hiểu rõ bản chất và ứng xử của cầu treo dây võng. -1- MỤC LỤC CHƢƠNG 1.

3 MỤC TIÊU, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN. Bài báo khoa học. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI. 7 ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN.

KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG ĐẤT. Nguyên nhân gây ra động đất. Thang độ lớn động đất. Thang cƣờng độ động đất Medvedev-Sponheuer-Karnik.

Bảng chuyển đổi đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất theo thang cƣờng độ động đất MSK-64 và MM. Thống kê các trận động đất mạnh xảy ra trong lịch sử thế giới. Động đất ở Việt Nam. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG ĐẤT.

Phƣơng pháp tính toán tĩnh kết cấu chịu tải trọng động đất. Phƣơng pháp phổ phản ứng. Phƣơng pháp phân tích theo lịch sử thời gian. 22 TỔNG QUAN VÀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VÕNG.

TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG. Lịch sử phát triển cầu treo dây võng. Một số hình ảnh về sự cố phá hủy cầu do tải trọng gió và động đất. Đặc điểm cấu tạo chung của cầu treo dây võng.

CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VÕNG. Phƣơng pháp lực. Phƣơng pháp chuyển vị. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn.

Giới thiệu phƣơng pháp Phần Tử Hữu Hạn (PTHH). Khả năng ứng dụng phƣơng pháp PTHH trong tính toán kết cấu. LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN. Phần mềm RM.

Phần mềm SAP-2000. Phần mềm Lusas. Phần mềm Midas. 70 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành: Xây dựng Cầu hầm -2- CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU TREO DÂY VÕNG.

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ VÀ CHIỀU DÀI NHỊP. CÁC PHƢƠNG PHÁP THI CÔNG. Phƣơng pháp liên kết. Phƣơng pháp lắp dầm cứng.

CÁC GIAI ĐOẠN TÍNH TOÁN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG THEO PHƢƠNG PHÁP LẮP DẦM CỨNG. Phƣơng pháp lắp từng khối dầm từ giữa nhịp. Phƣơng pháp lắp hẫng từng khối dầm từ trụ tháp. 75 PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG ĐỘNG ĐẤT ĐẾN SỰ PHÂN B NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẦU DÂY VÕNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG.

LỰA CHỌN TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU. Sơ đồ kết cấu cầu. Thông số vật liệu và đặc trƣng hình học của các bộ phận kết cấu. Các trƣờng hợp tải trọng nghiên cứu .