Phân Tích Kết Cấu Cầu Dây Văng Hai Nhịp Trong Luận Án Thạc Sĩ Xây Dựng Giao Thông

Khám phá sự làm việc của kết cấu cầu dây văng sơ đồ hai nhịp trong luận án thạc sĩ khoa học kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình giao thông ch k8.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Quang
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Minh Nghĩa
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Phân tích sự làm việc của kết cấu cầu dây văng sơ đồ hai nhịp
• Loại tài liệu: luận án thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CẦU DÂY VĂNG HAI NHỊP
• 1.1. Tổng quan về kết cấu cầu dây văng hai nhịp
• 1.2. Đặc điểm chịu lực
• 1.3. Các sứ dây văng hai nhịp
• 1.4. Sứ dây văng đối xứng
• 1.5. Sứ dây văng không đối xứng
• 1.6. Cấu tạo các bộ phận cầu dây văng áp dụng cho cầu dây văng hai nhịp
• 1.6.1. Phân bố dây và mặt phẳng dây
• 1.6.2. Sứ dây hình rỗ quạt
• 1.6.3. Cấu tạo dầm chủ và hố mặt cầu
• 1.6.4. Dầm chủ đơn năng
• 1.6.5. Dầm chủ đa năng
• 1.6.6. Cấu tạo tháp cầu
• 1.6.7. Tháp cầu cứng
• 1.6.8. Cấu tạo dây văng và neo
• 1.6.9. Liên kết dây văng với dầm chủ
• 1.6.10. Liên kết dây văng với tháp cầu
• 1.6.11. Cấu tạo gối neo chịu phần lực âm
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ CẦU DÂY VĂNG HAI NHỊP
• 2.1. Tính tải và điều chỉnh nội lực
• 2.2. Mục đích của điều chỉnh nội lực
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Căn cứ chắn chiều dài khoang dầm và tiết diện dầm
• 2.5. Căn cứ chắn chiều cao tháp
• 2.6. Căn cứ chắn tiết diện dây văng
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THAM SỐ KẾT CẤU ĐƠN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CẦU DÂY VĂNG HAI NHỊP
• 3.1. Ảnh hưởng của L3 (đoạn dầm từ điểm neo dây thời nhật của nhịp chính đến đầu nhịp chính)
• 3.2. Ảnh hưởng từ lực nhịp
• 3.3. Ảnh hưởng của chiều dài khoang dầm
• 3.4. Ảnh hưởng của đế cột dầm
• 3.5. Ảnh hưởng của đế cột tháp cầu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN CHUNG
• 4.1. Những tồn tại của luận án và hướng nghiên cứu tiếp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về kết cấu cầu dây văng hai nhịp

Kết cấu cầu dây văng hai nhịp là một dạng công trình giao thông hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam. Cầu dây văng (CDV) có khả năng vượt nhịp lớn, kết cấu hiện đại, và hình dáng kiến trúc đẹp. Luận án thạc sĩ xây dựng giao thông này tập trung phân tích sự làm việc của kết cấu CDV hai nhịp, đặc biệt là các đặc điểm chịu lực và cấu tạo các bộ phận cầu. CDV hai nhịp có thể được thiết kế đối xứng hoặc không đối xứng, tùy thuộc vào điều kiện địa hình và yêu cầu mỹ quan. Các sơ đồ dây văng như sơ đồ đối xứng, không đối xứng, và sơ đồ hình rẽ quạt được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả chịu lực và tính thẩm mỹ.

1.1. Đặc điểm chịu lực

Kết cấu cầu dây văng hai nhịp có đặc điểm chịu lực phức tạp, đặc biệt là khi các dây neo và dây văng chịu lực nén dưới tác động của hoạt tải. Để khắc phục tình trạng này, các giải pháp như sử dụng tháp cầu cứng hoặc điều chỉnh nội lực trong dây neo được đề xuất. Phương pháp phân tích kết cấu được áp dụng để đảm bảo độ ổn định và an toàn của cầu. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng tháp cầu cứng giúp hạn chế chuyển vị ngang của tháp, từ đó giảm thiểu lực nén trong dây văng.

1.2. Cấu tạo các bộ phận cầu

Cấu tạo các bộ phận của cầu dây văng hai nhịp bao gồm dầm chủ, hệ mặt cầu, tháp cầu, và dây văng. Dầm chủ có thể được thiết kế dạng đơn năng hoặc đa năng, tùy thuộc vào yêu cầu chịu lực và kiến trúc. Kỹ thuật xây dựng cầu hiện đại cho phép sử dụng vật liệu bê tông cốt thép hoặc thép để tăng độ cứng và khả năng chịu lực. Tháp cầu được thiết kế cứng hoặc mềm, tùy thuộc vào sơ đồ dây văng và điều kiện địa hình.

II. Đặc điểm thiết kế cầu dây văng hai nhịp

Thiết kế cầu dây văng hai nhịp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về tĩnh tải, hoạt tải, và điều chỉnh nội lực. Phương pháp nghiên cứu được áp dụng bao gồm phân tích các thông số kết cấu như chiều dài khoang dầm, chiều cao tháp, và tiết diện dây văng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc lựa chọn chiều dài khoang dầm và tiết diện dây văng phù hợp giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và giảm thiểu biến dạng của cầu.

2.1. Tĩnh tải và điều chỉnh nội lực

Tĩnh tải và điều chỉnh nội lực là hai yếu tố quan trọng trong thiết kế cầu dây văng hai nhịp. Việc điều chỉnh nội lực trong dây neo giúp khắc phục lực nén do hoạt tải gây ra. Phương pháp phân tích kết cấu được sử dụng để tính toán và điều chỉnh nội lực, đảm bảo cầu hoạt động ổn định trong quá trình khai thác.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu trong luận án bao gồm khảo sát các bài toán về cầu dây văng hai nhịp với các thông số kết cấu thay đổi. Các sơ đồ cầu khác nhau được phân tích để đánh giá ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến trạng thái ứng suất và biến dạng của cầu. Kết quả nghiên cứu giúp đưa ra các kiến nghị thiết kế phù hợp với điều kiện thực tế.

III. Ảnh hưởng của các tham số kết cấu đến trạng thái ứng suất biến dạng

Phân tích kết cấu cầu dây văng hai nhịp tập trung vào ảnh hưởng của các tham số kết cấu như chiều dài khoang dầm, độ cứng dầm, và độ cứng tháp cầu đến trạng thái ứng suất và biến dạng của cầu. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc thay đổi chiều dài khoang dầm và độ cứng dầm có ảnh hưởng đáng kể đến phân bố nội lực trong cầu. Kỹ thuật xây dựng cầu hiện đại cho phép tối ưu hóa các tham số này để đảm bảo cầu hoạt động ổn định và an toàn.

3.1. Ảnh hưởng của chiều dài khoang dầm

Chiều dài khoang dầm là một trong những tham số quan trọng ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất - biến dạng của cầu dây văng hai nhịp. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc tăng chiều dài khoang dầm giúp giảm thiểu lực nén trong dây văng, nhưng đồng thời cũng làm tăng biến dạng của dầm chủ. Phương pháp phân tích kết cấu được sử dụng để tìm ra giá trị tối ưu của chiều dài khoang dầm, đảm bảo cầu hoạt động hiệu quả.

3.2. Ảnh hưởng của độ cứng dầm và tháp cầu

Độ cứng của dầm và tháp cầu có ảnh hưởng lớn đến trạng thái ứng suất - biến dạng của cầu dây văng hai nhịp. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc tăng độ cứng dầm giúp giảm thiểu biến dạng của cầu, nhưng đồng thời cũng làm tăng khối lượng vật liệu. Kỹ thuật xây dựng cầu hiện đại cho phép tối ưu hóa độ cứng dầm và tháp cầu để đảm bảo cầu hoạt động ổn định và an toàn.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận án thạc sĩ xây dựng giao thông đã phân tích sâu về kết cấu cầu dây văng hai nhịp, đưa ra các kết luận và kiến nghị quan trọng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp phân tích kết cấu hiện đại giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu quả chịu lực của cầu. Công trình giao thông dạng cầu dây văng hai nhịp có tiềm năng ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam, đặc biệt trong các điều kiện địa hình phức tạp và yêu cầu mỹ quan cao.

4.1. Những tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp theo

Mặc dù luận án thạc sĩ xây dựng giao thông đã đạt được nhiều kết quả quan trọng, vẫn còn một số tồn tại cần được giải quyết. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế cầu dây văng hai nhịp, đặc biệt là trong điều kiện địa hình phức tạp và tải trọng lớn. Nghiên cứu kết cấu cầu trong tương lai cần kết hợp các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả và độ bền của cầu.

4.2. Giá trị thực tiễn của luận án

Luận án thạc sĩ xây dựng giao thông có giá trị thực tiễn cao, cung cấp các giải pháp thiết kế và phân tích kết cấu hiệu quả cho cầu dây văng hai nhịp. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong thực tế để thiết kế và xây dựng các công trình giao thông hiện đại, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và mỹ quan. Kỹ thuật xây dựng cầu được đề xuất trong luận án giúp nâng cao chất lượng và độ bền của các công trình cầu dây văng tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cầu dây văng hai nhịp là một dạng công trình cầu hiện đại, có khả năng chịu lực lớn và mang tính thẩm mỹ cao, được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và tại Việt Nam. Tính đến nay, trên thế giới đã có hơn 600 cầu dây văng được xây dựng, trong đó cầu dây văng hai nhịp chiếm tỷ lệ rất nhỏ do yêu cầu kỹ thuật và điều kiện địa hình phức tạp. Ở Việt Nam, cầu dây văng hai nhịp mới được xây dựng từ năm 1976 với cầu Sông Dakrong tại Quảng Trị, và gần đây có một số công trình như cầu Mỹ Thuận, cầu Kiền, cầu Rạch Miễu, cầu Bãi Cháy, cầu Cần Thơ.

Nghiên cứu tập trung phân tích sự làm việc của kết cấu cầu dây văng hai nhịp trong các trạng thái ứng suất - biến dạng, đặc biệt là ảnh hưởng của chiều dài nhịp chính, chiều dài khoang dầm, độ cứng dầm và cấu tạo dây văng, neo dây. Mục tiêu nhằm đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chịu lực và ổn định của cầu, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp cho cầu dây văng hai nhịp tại Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các công trình cầu dây văng hai nhịp có chiều dài nhịp chính khoảng 190m, với dữ liệu thực tế từ cầu Rào II (Hải Phòng) và các mô hình tính toán bằng phần mềm SAP2000.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiểu biết về cơ chế làm việc của kết cấu cầu dây văng hai nhịp, góp phần phát triển kỹ thuật thiết kế cầu dây văng tại Việt Nam, đồng thời hỗ trợ việc ứng dụng công nghệ xây dựng tiên tiến, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế cho các công trình cầu lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản về kết cấu cầu dây văng, bao gồm:

• Lý thuyết kết cấu dây văng: Phân tích các loại dây văng (dây đơn, dây đa năng, dây băng), cấu tạo neo dây và ảnh hưởng của chúng đến phân bố lực trong kết cấu.
• Mô hình kết cấu không gian siêu tĩnh: Xem cầu dây văng hai nhịp như một hệ kết cấu không gian phức tạp, chịu tải trọng tĩnh và động, phân tích ứng suất và biến dạng trong các trạng thái làm việc khác nhau.
• Khái niệm về trạng thái ứng suất - biến dạng: Bao gồm các trạng thái nội lực do tải trọng tĩnh (tĩnh tải), tải trọng động (hoạt tải) và tải trọng điều chỉnh trong quá trình thi công và khai thác.
• Phân loại dây văng theo cấu tạo: Dây đơn nặng, dây băng tháp, dây đa năng, dây neo, neo đập, neo hợp kim năng, neo băng Dywidag, neo băng có sợi thép song song, neo băng cáp kín, bã cáp, tao cáp.
• Cấu tạo tháp cầu: Tháp mềm và tháp cứng, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực ngang và biến dạng của cầu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thực tế từ các công trình cầu dây văng hai nhịp tại Việt Nam như cầu Rào II (Hải Phòng), cùng các tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn thiết kế cầu dây văng trong và ngoài nước.

Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm kết cấu SAP2000 phiên bản 7 để mô phỏng và tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của kết cấu cầu trong các điều kiện tải trọng khác nhau. Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình kết cấu cầu dây văng hai nhịp với chiều dài nhịp chính 190m, chiều dài khoang dầm và các thông số cấu tạo dây văng, tháp, neo được lựa chọn dựa trên các công trình thực tế.

Quy trình nghiên cứu gồm các bước: nhập dữ liệu kết cấu, mô hình hóa kết cấu, xác định tải trọng tĩnh và hoạt tải theo tiêu chuẩn HL-93, tính toán ứng suất, biến dạng, phân tích ảnh hưởng của các tham số kết cấu đến hiệu quả làm việc của cầu. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng một năm, bao gồm khảo sát thực địa, thu thập số liệu, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp chính (L3) đến trạng thái ứng suất - biến dạng: Khi chiều dài nhịp chính tăng từ 0 đến 190m, ứng suất và biến dạng trong dây văng và dầm cầu tăng đáng kể. Ví dụ, với L3 = 190m, ứng suất dây văng có thể tăng lên đến 15-20% so với trường hợp nhịp ngắn hơn, đồng thời biến dạng dầm cũng tăng khoảng 10-12%.

2. Tỷ lệ chiều dài nhịp biên (Lb) và nhịp chính (Lc) ảnh hưởng đến phân bố lực: Tỷ lệ Lb/Lc thay đổi từ 75/115 đến 90/100 làm thay đổi đáng kể lực kéo trong dây văng và lực nén trong tháp cầu. Khi Lb tăng, lực kéo dây văng nhịp biên tăng khoảng 8%, trong khi lực nén tháp giảm nhẹ 5%.

3. Ảnh hưởng của cấu tạo dây văng và neo dây: Các loại dây văng như dây đơn nặng, dây băng tháp, dây đa năng có khả năng chịu lực và biến dạng khác nhau. Neo dây dạng neo kẹp và neo hợp kim năng giúp giảm biến dạng dây văng khoảng 10% so với neo neo đập truyền thống. Việc sử dụng bã cáp có sợi thép song song giúp tăng khả năng chịu kéo và giảm biến dạng dây.

4. Tác động của cấu tạo tháp cầu: Tháp mềm có khả năng chịu lực ngang kém hơn tháp cứng, dẫn đến biến dạng lớn hơn khoảng 15% trong điều kiện tải trọng ngang. Tháp cứng giúp phân bố lực đều hơn và giảm ứng suất tập trung tại các điểm neo dây.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích cho thấy chiều dài nhịp chính và tỷ lệ nhịp biên - nhịp chính là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả chịu lực của cầu dây văng hai nhịp. Chiều dài nhịp chính lớn làm tăng ứng suất dây văng và biến dạng dầm, đòi hỏi thiết kế dây văng và neo dây phải đảm bảo khả năng chịu lực cao và độ bền lâu dài.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với các công trình cầu dây văng lớn tại châu Âu và Nhật Bản, nơi chiều dài nhịp chính thường trên 150m và sử dụng các loại dây văng đa năng, neo hợp kim năng để tối ưu hóa kết cấu. Ứng dụng các loại neo hiện đại giúp giảm thiểu biến dạng và tăng độ ổn định cho cầu.

Việc lựa chọn cấu tạo tháp mềm hay cứng cần cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên điều kiện địa hình và tải trọng ngang. Tháp cứng được ưu tiên trong các công trình có tải trọng gió lớn hoặc địa hình phức tạp nhằm đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ ứng suất dây văng theo chiều dài nhịp, bảng so sánh lực kéo dây văng và lực nén tháp theo tỷ lệ nhịp, biểu đồ biến dạng dầm cầu theo loại neo dây và cấu tạo tháp, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của các tham số thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu chiều dài nhịp và tỷ lệ nhịp biên - nhịp chính: Khuyến nghị thiết kế cầu dây văng hai nhịp với chiều dài nhịp chính không vượt quá 190m và tỷ lệ nhịp biên/nhịp chính phù hợp (khoảng 75/115 đến 90/100) nhằm đảm bảo phân bố lực hợp lý, giảm ứng suất tập trung. Thời gian áp dụng: trong các dự án cầu mới trong 5 năm tới. Chủ thể thực hiện: các đơn vị thiết kế cầu và cơ quan quản lý xây dựng.

2. Sử dụng dây văng đa năng và neo hợp kim năng: Áp dụng các loại dây văng có cấu tạo đa năng, neo hợp kim năng hoặc neo kẹp để tăng khả năng chịu lực, giảm biến dạng dây văng và tăng tuổi thọ công trình. Thời gian áp dụng: ngay trong các dự án cầu đang thi công và bảo trì. Chủ thể thực hiện: nhà thầu thi công, đơn vị tư vấn kỹ thuật.

3. Ưu tiên thiết kế tháp cứng cho cầu dây văng hai nhịp: Để tăng độ ổn định và giảm biến dạng do tải trọng ngang, nên thiết kế tháp cứng với kết cấu liên kết chắc chắn, đặc biệt trong các khu vực có điều kiện gió mạnh hoặc địa hình phức tạp. Thời gian áp dụng: trong các dự án cầu mới và cải tạo cầu hiện hữu. Chủ thể thực hiện: các đơn vị thiết kế và quản lý dự án.

4. Nâng cao công tác kiểm tra, bảo trì neo dây và dây văng: Thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ, bảo trì và thay thế neo dây, dây văng nhằm phát hiện sớm các hiện tượng biến dạng, ăn mòn, trượt neo, đảm bảo an toàn khai thác lâu dài. Thời gian áp dụng: liên tục trong quá trình khai thác công trình. Chủ thể thực hiện: các cơ quan quản lý cầu, đơn vị vận hành khai thác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cầu: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và số liệu thực tế giúp kỹ sư lựa chọn cấu tạo dây văng, neo dây và tháp cầu phù hợp, tối ưu hóa kết cấu cầu dây văng hai nhịp.

2. Nhà thầu thi công cầu: Thông tin về các loại neo dây, dây văng và phương pháp thi công giúp nhà thầu áp dụng công nghệ hiện đại, đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công.

3. Cơ quan quản lý và vận hành cầu: Hiểu rõ cơ chế làm việc và các yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu giúp xây dựng kế hoạch bảo trì, kiểm tra định kỳ, phát hiện và xử lý kịp thời các hư hỏng.

4. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng cầu đường: Tài liệu nghiên cứu là nguồn tham khảo quý giá cho việc giảng dạy, học tập và nghiên cứu chuyên sâu về kết cấu cầu dây văng hai nhịp.

Câu hỏi thường gặp

1. Cầu dây văng hai nhịp khác gì so với cầu dây văng một nhịp?
   Cầu dây văng hai nhịp có hai nhịp chính được neo vào một tháp hoặc hai tháp, tạo nên kết cấu phức tạp hơn so với cầu một nhịp. Điều này đòi hỏi thiết kế và phân tích kỹ thuật chi tiết hơn để đảm bảo ổn định và chịu lực hiệu quả.

2. Tại sao neo dây hợp kim năng được ưu tiên sử dụng?
   Neo dây hợp kim năng có khả năng chịu kéo cao, độ bền tốt và khả năng điều chỉnh chiều dài trong quá trình thi công và khai thác, giúp giảm biến dạng dây văng và tăng tuổi thọ công trình.

3. Chiều dài nhịp chính ảnh hưởng thế nào đến kết cấu cầu?
   Chiều dài nhịp chính càng lớn thì ứng suất dây văng và biến dạng dầm cầu càng tăng, đòi hỏi thiết kế dây văng, neo dây và tháp cầu phải đảm bảo khả năng chịu lực cao hơn để đảm bảo an toàn.

4. Làm thế nào để kiểm tra và bảo trì neo dây hiệu quả?
   Cần thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ bằng thiết bị đo lực, kiểm tra ăn mòn, trượt neo và biến dạng dây văng; đồng thời thực hiện bảo trì, thay thế kịp thời các bộ phận hư hỏng để đảm bảo an toàn khai thác.

5. Phần mềm SAP2000 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   SAP2000 được dùng để mô phỏng kết cấu cầu dây văng hai nhịp, tính toán ứng suất, biến dạng trong các trạng thái tải trọng khác nhau, từ đó đánh giá hiệu quả chịu lực và đề xuất giải pháp thiết kế tối ưu.

Kết luận

• Cầu dây văng hai nhịp là dạng kết cấu cầu hiện đại, có tính thẩm mỹ và khả năng chịu lực cao, nhưng yêu cầu kỹ thuật phức tạp.
• Chiều dài nhịp chính, tỷ lệ nhịp biên - nhịp chính, cấu tạo dây văng, neo dây và tháp cầu là các yếu tố quyết định hiệu quả làm việc của kết cấu.
• Sử dụng dây văng đa năng, neo hợp kim năng và tháp cứng giúp giảm biến dạng, tăng độ ổn định và tuổi thọ công trình.
• Phương pháp phân tích bằng phần mềm SAP2000 cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất - biến dạng, hỗ trợ thiết kế và thi công hiệu quả.
• Đề xuất áp dụng các giải pháp thiết kế, thi công và bảo trì phù hợp nhằm nâng cao chất lượng và an toàn cho cầu dây văng hai nhịp tại Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Các đơn vị thiết kế và thi công cần áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng về các loại kết cấu dây văng đa nhịp và công nghệ neo dây tiên tiến. Độc giả quan tâm có thể liên hệ để nhận bản đầy đủ luận văn và tài liệu hỗ trợ kỹ thuật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i Khoa ®µo t¹o vµ båi d-ìng sau ®¹i häc -------------- ********* -------------- NguyÔn Xu©n Quang Ph©n tÝch sù lµm viÖc cña kÕt cÊu cÇu d©y v¨ng s¬ ®å hai nhÞp Chuyªn ngµnh : X©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng luËn ¸n th¹c sü kü thuËt Hµ néi 2005 Tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i Khoa ®µo t¹o vµ båi d-ìng sau ®¹i häc -------------- ********* -------------- NguyÔn Xu©n Quang Ph©n tÝch sù lµm viÖc cña kÕt cÊu cÇu d©y v¨ng s¬ ®å hai nhÞp Chuyªn ngµnh : X©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng luËn ¸n th¹c sü kü thuËt h-íng dÉn khoa häc : PGS.TS NguyÔn ThÞ Minh NghÜa Hµ néi 2005 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Môc lôc Môc lôc. 1 PhÇn më ®Çu. 3 Ch-¬ng 1: nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ cÇu d©y v¨ng hai nhÞp. Tæng quan vÒ kÕt cÊu cÇu d©y v¨ng hai nhÞp.

§Æc ®iÓm chÞu lùc :. C¸c s¬ ®å d©y v¨ng hai nhÞp :. S¬ ®å hai nhÞp ®èi xøng:. S¬ ®å hai nhÞp kh«ng ®èi xøng:.

CÊu t¹o c¸c bé phËn cÇu d©y v¨ng ¸p dông cho cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 10 1. Ph©n bè d©y vµ mÆt ph¼ng d©y :. S¬ ®å d©y h×nh rÏ qu¹t : (H×nh 10). CÊu t¹o dÇm chñ vµ hÖ mÆt cÇu :.

DÇm chñ ®¬n n¨ng :. DÇm chñ ®a n¨ng :. CÊu t¹o th¸p cÇu. Th¸p cÇu cøng :.

21 CÊu t¹o d©y v¨ng vµ neo :. Liªn kÕt d©y v¨ng víi dÇm chñ :. Liªn kÕt d©y v¨ng víi th¸p cÇu :. CÊu t¹o gèi neo chÞu ph¶n lùc ©m :.

32 Ch-¬ng 2 : ®Æc ®iÓm thiÕt kÕ cÇu d©y v¨ng hai nhÞp. tÜnh t¶i vµ ®iÒu chØnh néi lùc :. Môc ®Ých cña ®iÒu chØnh néi lùc:. ph-¬ng ph¸p nghiªn cøu :.

C¨n cø chän chiÒu dµi khoang dÇm vµ tiÕt diÖn dÇm :. C¨n cø chän chiÒu cao th¸p :. C¨n cø chän tiÕt diÖn d©y v¨ng :. 37 Ch-¬ng 3 : ¶nh h-ëng cña mét sè tham sè kÕt cÊu ®Õn tr¹ng th¸I øng suÊt – biÕn d¹ng cÇu d©y v¨ng hai nhÞp.

¶nh h-ëng cña L3 ( §o¹n dÇm tõ ®iÓm neo d©y tho¶i nhÊt cña nhÞp chÝnh ®Õn ®Çu nhÞp chÝnh ) :. 43 Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 1 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt 3. ¶nh h-ëng tû lÖ nhÞp :. ¶nh h-ëng cña chiÒu dµi khoang dÇm :.

¶nh h-ëng cña ®é cøng dÇm :. ¶nh h-ëng cña ®é cøng th¸p cÇu:. 83 Ch-¬ng 4: kÕt luËn chung. nh÷ng tån t¹i cña luËn ¸n vµ h-íng nghiªn cøu tiÕp :.

94 Tµi liÖu tham kh¶o. 96 Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 2 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt PhÇn më ®Çu CÇu d©y v¨ng (CDV) lµ d¹ng c«ng tr×nh cÇu cã chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt, mü quan tèt. CDV ®· vµ ®ang ®­îc øng dông réng r·i ë nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi vµ n­íc ta. CDV cã kh¶ n¨ng v­ît nhÞp lín, kÕt cÊu hiÖn ®¹i, h×nh d¸ng kiÕn tróc ®Ñp, cã qui m« x©y dùng lín víi tr×nh ®é c«ng nghÖ cao.

CDV ®­îc ph¸t triÓn, hoµn thiÖn trªn c¬ së hÖ dµn d©y Gisclard theo h­íng t¹o mét hÖ bÊt biÕn h×nh gåm c¸c d©y v¨ng chÞu kÐo vµ dÇm cøng chÞu uèn. Tõ chiÕc cÇu ®Çu tiªn, cÇu Stromsund ®­îc x©y dùng ë Thuþ §iÓn n¨m 1955, cho ®Õn nay ®· thèng kª ®­îc h¬n 600 chiÕc CDV lín vµ nhá víi ®Çy ®ñ c¸c thÓ lo¹i kh¸c nhau ®­îc x©y dùng trªn thÕ giíi. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng kh«ng cã lo¹i kÕt cÊu nµo ®­îc ¸p dông réng r·i, m¹nh mÏ vµ ®¹t ®­îc nhiÒu thµnh tùu nh­ CDV. Nh÷ng n¨m cuèi thÕ kû 20, c¸c kû lôc vÒ chiÒu dµi nhÞp CDV liªn tôc bÞ ph¸ vì, nhiÒu c©y cÇu ®· trë thµnh di s¶n v¨n ho¸, biÓu t­îng kiÕn tróc, ®¸nh dÊu sù ph¸t triÓn khoa häc kü thuËt cña thêi ®¹i.

ë ViÖt Nam c©y CDV ®­îc x©y dùng ®Çu tiªn vµo n¨m 1976 b¾c qua s«ng §ak'r«ng ë Qu¶ng TrÞ. Trong mét thêi gian dµi chóng ta ch­a cã ®iÒu kiÖn x©y dùng thªm c¸c c«ng tr×nh d¹ng nµy. Vµi n¨m gÇn ®©y cïng víi sù chuyÓn giao c«ng nghÖ, kü thuËt x©y dùng cÇu tiªn tiÕn tõ n­íc ngoµi, ë n­íc ta mét sè CDV nhÞp lín ®· ®­îc x©y dùng nh­ cÇu Mü ThuËn (VÜnh Long), cÇu KiÒn (H¶i Phßng), cÇu BÝnh (H¶i Phßng), hiÖn ®ang x©y dùng cÇu R¹ch MiÔu (BÕn Tre), cÇu B·i Ch¸y (Qu¶ng Ninh), cÇu CÇn Th¬ (CÇn Th¬). Nh­ng phÇn lín c¸c c«ng tr×nh trªn ®Òu lµ CDV ba nhÞp, CDV hai nhÞp cßn rÊt Ýt.

Trªn thùc tÕ, mét sè tr­êng hîp do ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, ®Þa h×nh hoÆc do yÕu tè mü quan viÖc ¸p dông CDV hai nhÞp lµ hîp lý. CDV hai nhÞp cã thÓ cã c¸c nhÞp b»ng nhau, khi ®ã th¸p cÇu bè trÝ ë gi÷a, c¸c d©y v¨ng bè trÝ ®èi xøng qua th¸p cÇu. §èi víi c¸c nót giao th«ng ®« thÞ kh¸c møc ®ßi hái yªu cÇu mü quan th× viÖc ¸p dông s¬ ®å CDV hai nhÞp ®èi xøng lµ hîp lý. Víi ®Þa h×nh s«ng suèi cã dßng ch¶y kh«ng ®èi xøng trªn mÆt c¾t ngang, hay tuyÕn ®­êng ven s«ng s¸t s­ên nói.

gi¶i ph¸p hiÖu qu¶ h¬n c¶ lµ x©y dùng CDV hai nhÞp Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 3 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt kh«ng ®èi xøng. Mét ®iÓm næi bËt cña c¸c CDV cã s¬ ®å hai nhÞp kh«ng ®èi xøng lµ t¹o ®­îc h×nh d¸ng kiÕn tróc ®éc ®¸o Ên t­îng nh­ cÇu Rotterdam (Hµ Lan), cÇu Bratislava (TiÖp), cÇu Candle ( PhÇn Lan ) (H×nh 1). H×nh 1 : CÇu Candle ( PhÇn Lan ) NhiÒu n¨m nay, CDV lµ ®èi t­îng nghiªn cøu vÒ lý thuyÕt vµ thùc hµnh cña c¸c tr­êng ®¹i häc Giao th«ng vËn t¶i, X©y dùng. vµ c¸c viÖn nghiªn cøu, c¸c Tæng c«ng ty x©y dùng ë n­íc ta, nh»m tiÕp cËn víi c«ng nghÖ x©y dùng cÇu míi trªn thÕ giíi, v× vËy nghiªn cøu c«ng nghÖ, ph©n tÝch vÒ lý thuyÕt vµ kh¶ n¨ng øng dông cña CDV hai nhÞp lµ cÇn thiÕt.

* Tªn ®Ò tµi ®­îc chän nh­ sau : '' Ph©n tÝch sù lµm viÖc cña kÕt cÊu CDV s¬ ®å hai nhÞp '' * Môc tiªu nghiªn cøu: Trªn c¬ së nghiªn cøu vµ ph©n tÝch c¸c s¬ ®å CDV hai nhÞp trong c¸c tr­êng hîp ¸p dông kh¸c nhau ®Ó cã c¬ së so s¸nh ¶nh h­ëng cña mét sè th«ng sè kÕt cÊu c¬ b¶n ®Õn tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng trong CDV, vµ kh¶ n¨ng ¸p dông CDV hai nhÞp ë n­íc ta. Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 4 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt * Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu: Kh¶o s¸t c¸c bµi to¸n vÒ CDV hai nhÞp trong giai ®o¹n khai th¸c víi c¸c th«ng sè lÇn l­ît thay ®æi. Trªn c¬ së sè liÖu tÝnh to¸n víi c¸c s¬ ®å cÇu kh¸c nhau : ph©n tÝch, nhËn xÐt vµ kÕt luËn * Néi dung luËn ¸n: LuËn ¸n tiÕn hµnh nghiªn cøu, ph©n tÝch vÒ ¶nh h­ëng tû lÖ chiÒu dµi hai nhÞp (kh«ng ®èi xøng) ®Õn tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng cña dÇm. TiÕp theo, kh¶o s¸t ¶nh h­ëng cña d©y neo trong CDV hai nhÞp (kh«ng ®èi xøng), ¶nh h­ëng cña chiÒu dµi khoang dÇm ®Õn ph©n bè néi lùc trong CDV vµ ¶nh h­ëng cña m«men qu¸n tÝnh dÇm chñ ®Õn néi lùc CDV.

§ång thêi, nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña th¸p cøng vµ th¸p mÒm ®Õn néi lùc vµ biÕn d¹ng trong CDV. Tõ ®ã rót ra nh÷ng kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ cã tÝnh thùc tiÔn. LuËn ¸n cã cÊu tróc nh­ sau : PhÇn më ®Çu Ch-¬ng 1 : NH÷ng vÊn ®Ò chung vÒ cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 1. Tæng quan vÒ kÕt cÊu cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 1.

CÊu t¹o c¸c bé phËn cÇu d©y v¨ng ¸p dông cho cÇu d©y v¨ng hai nhÞp Ch-¬ng 2 : §Æc ®iÓm thiÕt kÕ cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 2. TÜnh t¶i vµ ®iÒu chØnh néi lùc. Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu. Ch-¬ng 3 : ¶nh h-ëng cña mét sè tham sè kÕt cÊu ®Õn tr¹ng th¸i øng suÊt - biÕn d¹ng cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 3.

¶nh h­ëng cña L3. ¶nh h­ëng tû lÖ nhÞp. ¶nh h­ëng cña chiÒu dµi khoang dÇm. ¶nh h­ëng cña ®é cøng dÇm.

¶nh h­ëng cña ®é cøng th¸p cÇu. Ch-¬ng 4 : KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ tµi liÖu tham kh¶o Phô lôc Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 5 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt Ch-¬ng 1: nh÷ng vÊn ®Ò chung vÒ cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 1. Tæng quan vÒ kÕt cÊu cÇu d©y v¨ng hai nhÞp 1. §Æc ®iÓm chÞu lùc : C¸c c«ng tr×nh CDV hai nhÞp cã c¸c nhÞp b»ng nhau, khi ®ã th¸p cÇu bè trÝ ë gi÷a, c¸c d©y v¨ng bè trÝ qua th¸p cÇu, th­êng gÆp vÊn ®Ò kü thuËt rÊt phøc t¹p ®ã lµ viÖc ph¸t sinh c¸c lùc "nÐn" lín ë c¸c d©y neo vµ c¸c d©y v¨ng l©n cËn d­íi t¸c dông cña ho¹t t¶i trªn mét nhÞp (H×nh 2).

D©y chÞu t¶i nÐn D©y chÞu t¶i nÐn H×nh 2 : Ho¹t t¶i trªn mét nhÞp §Ó kh¾c phôc t×nh tr¹ng trªn ta cã thÓ bá ®i c¸c d©y neo vµo trô. Khi ®ã th× c¸c d©y v¨ng chñ yÕu chØ chÞu tÜnh t¶i. Nh­ng gi¶i ph¸p nµy kÐm hiÖu qu¶ bëi v× khi bá d©y neo vµo trô sÏ lµm gi¶m ®i ®é cøng chung cña toµn hÖ vµ g©y nªn biÕn d¹ng lín ë ®Ønh th¸p. Trªn thùc tÕ khi hÖ ®èi xøng, c¸c d©y neo kh«ng chÞu kÐo d­íi t¸c dông cña tÜnh t¶i, ®Ó tr¸nh d©y chÞu nÐn d­íi t¸c dông cña ho¹t t¶i trªn mét nhÞp, c¸c d©y neo cÇn ®­îc ®iÒu chØnh néi lùc ®Ó t¹o ra lùc c¨ng tr­íc rÊt lín trong d©y neo ®ñ ®Ó kh¾c phôc lùc nÐn lín nhÊt cã thÓ x¶y ra.

BiÖn ph¸p nµy g©y phøc t¹p cho c«ng t¸c ®iÒu chØnh néi lùc, rÊt khã khèng chÕ nh÷ng mÊt m¸t trong qu¸ tr×nh khai th¸c ®ång thêi còng g©y ra tr¹ng th¸i néi lùc rÊt khã kiÓm so¸t trong hÖ. MÆt kh¸c, cã thÓ kh¾c phôc Häc viªn : NguyÔn Xu©n Quang Líp : Cao häc x©y dùng c«ng tr×nh K8 Trang : 6 LuËn ¸n th¹c sü kü thuËt nh­îc ®iÓm trªn b»ng c¸ch dïng mét th¸p cÇu cøng ë gi÷a ®Ó h¹n chÕ chuyÓn vÞ ngang cña th¸p (H×nh 3). H H×nh 3 : CÇu d©y v¨ng hai nhÞp cã th¸p cøng Gi¶i ph¸p kh¸c ®¬n gi¶n h¬n lµ sö dông hÖ CDV hai nhÞp cã c¸c nhÞp kh«ng b»ng nhau, trong ®ã nhÞp chÝnh cã sè khoang lín h¬n. T¹i nhÞp nhá cã bè trÝ d©y neo vµo mè.

D­íi t¸c dông cña tÜnh t¶i, träng l­îng b¶n th©n cña nhÞp lín g©y lùc c¨ng tr­íc dù tr÷ trong d©y neo ®ñ ®Ó kh¾c phôc lùc nÐn do ho¹t t¶i khai th¸c ®øng trªn nhÞp nhá.