Phân tích nội lực của bản mặt cầu dầm hộp bê tông cốt thép theo sơ đồ không gian 3d luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình giao thông

Phân tích nội lực bản mặt cầu dầm hộp bê tông cốt thép theo sơ đồ không gian 3D trong luận án thạc sỹ kỹ thuật xây dựng công trình giao thông.

• Tác giả: Trần Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Ngọc Sơn
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Phân tích nội lực của bản mặt cầu dầm hộp bê tông cốt thép theo sơ đồ không gian 3D
• Loại tài liệu: luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. Chương 1: Giới thiệu chung
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp, phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Mục tiêu của đề tài
• 1.5. Cấu trúc của luận án
• 2. Chương 2: Tổng quan về các phương pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
• 2.1. Phương pháp dầm bản tương đương với mô hình dầm một thỏa
• 2.1.1. Tính toán mômen tại đỉnh sườn dầm
• 2.1.2. Tính toán mômen giữa nhịp bản mặt cầu
• 2.1.3. Tính toán lực cắt tại đỉnh sườn dầm
• 2.2. Phương pháp dầm bản tương đương với mô hình khung phẳng
• 2.2.1. Tính toán mômen tại đỉnh sườn dầm
• 2.2.2. Tính toán mômen giữa nhịp bản mặt cầu
• 2.2.3. Tính toán lực cắt tại đỉnh sườn dầm
• 2.3. Phương pháp dầm hữu hạn (phương pháp của giáo sư Cheung)
• 2.4. Phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình không gian 3D
• 2.4.1. Tổng quan về phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.4.2. Phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán bản mặt cầu
• 2.4.3. Thuật toán giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 3. Chương 3: Mô hình nghiên cứu tính toán nội lực bản mặt cầu
• 3.1. Mô hình nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài nhịp tới kết quả tính toán nội lực bản mặt cầu
• 3.2. Sự đặt tại trên mô hình 2D
• 3.3. Sự đặt tại trên mô hình 3D
• 4. Chương 4: Xác định hệ số điều chỉnh kết quả tính toán nội lực bản mặt cầu giữa mô hình 2D và mô hình 3D
• 4.1. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp
• 4.1.1. Đối với giá trị nội lực tại đỉnh sườn dầm theo sự đổ xô hoạt tại cảnh hứng
• 4.1.2. Đối với giá trị nội lực tại giữa nhịp bản theo sự đổ xô hoạt tại đống tâm
• 4.1.3. Đối với giá trị nội lực tại đỉnh sườn dầm theo sự đổ xô hoạt tại lệch tâm
• 4.2. Ảnh hưởng của bờ dây sườn dầm
• 4.3. Ảnh hưởng của đế nghiêng sườn dầm
• 4.4. Ảnh hưởng của chiều cao dầm
• 4.5. Kiểm chứng kết quả thu được
• 5. Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Luận án tập trung vào phân tích nội lực của bản mặt cầu trong kết cấu dầm hộp bê tông cốt thép sử dụng mô hình 3D. Mục tiêu chính là đánh giá và so sánh các phương pháp tính toán nội lực, từ đó đề xuất các hệ số điều chỉnh để tối ưu hóa thiết kế. Luận án cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc mô phỏng và tính toán kết cấu cầu.

1.1 Đặt vấn đề

Cầu dầm hộp đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới nhờ khả năng vượt nhịp lớn và độ ổn định cao. Tại Việt Nam, các cầu dầm hộp như cầu Phú Lương, cầu Hàm Rồng đã chứng minh hiệu quả trong thiết kế và thi công. Tuy nhiên, việc phân tích nội lực bản mặt cầu vẫn còn nhiều hạn chế, đặc biệt là khi sử dụng các phương pháp truyền thống như phương pháp dải bản tương đương. Luận án đề xuất sử dụng mô hình 3D để khắc phục các nhược điểm này.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Mục đích của luận án là xây dựng các hệ số điều chỉnh giữa kết quả tính toán từ mô hình 2D và 3D, giúp các kỹ sư thiết kế có thể sử dụng phương pháp đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Luận án cũng nhằm chỉ ra sự biến đổi của nội lực khi các thông số như chiều dài nhịp, bề dày sườn dầm, và độ nghiêng sườn dầm thay đổi.

II. Tổng quan về các phương pháp tính toán nội lực bản mặt cầu

Chương này trình bày các phương pháp tính toán nội lực bản mặt cầu, bao gồm phương pháp dải bản tương đương, phương pháp phần tử hữu hạn, và phương pháp mô hình 3D. Mỗi phương pháp được đánh giá về ưu điểm, nhược điểm và khả năng áp dụng trong thực tế.

2.1 Phương pháp dải bản tương đương

Phương pháp này đơn giản và dễ áp dụng, nhưng có nhiều hạn chế như bỏ qua ảnh hưởng của xoắn và uốn dọc. Kết quả tính toán thường thiên về an toàn nhưng không chính xác khi tải trọng lệch tâm lớn.

2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 3D

Phương pháp này khắc phục được các nhược điểm của phương pháp dải bản tương đương, cho kết quả gần với thực tế hơn. Tuy nhiên, việc xây dựng mô hình 3D phức tạp và đòi hỏi kỹ năng cao từ người thiết kế.

III. Mô hình nghiên cứu và tính toán nội lực

Chương này trình bày chi tiết về việc xây dựng mô hình nghiên cứu, bao gồm mô hình 2D và 3D, cũng như các sơ đồ đặt tải trọng lên bản mặt cầu. Các thông số như chiều dài nhịp, bề dày sườn dầm, và độ nghiêng sườn dầm được thay đổi để đánh giá ảnh hưởng đến nội lực.

3.1 Mô hình 2D và 3D

Mô hình 2D được sử dụng để tính toán nội lực theo phương pháp truyền thống, trong khi mô hình 3D được xây dựng để mô phỏng chính xác hơn. Các sơ đồ đặt tải trọng bao gồm tải trọng đúng tâm và lệch tâm được áp dụng để so sánh kết quả.

3.2 Ảnh hưởng của các thông số kết cấu

Các thông số như chiều dài nhịp, bề dày sườn dầm, và độ nghiêng sườn dầm được thay đổi để đánh giá ảnh hưởng đến nội lực. Kết quả cho thấy sự biến đổi rõ rệt của nội lực khi các thông số này thay đổi.

IV. Xác định hệ số điều chỉnh kết quả tính toán

Chương này trình bày việc xác định các hệ số điều chỉnh giữa kết quả tính toán từ mô hình 2D và 3D. Các hệ số này được thiết lập dựa trên việc khảo sát một số lượng lớn các mô hình tính toán với các thông số thay đổi.

4.1 Hệ số điều chỉnh theo chiều dài nhịp

Kết quả tính toán cho thấy sự biến đổi của nội lực khi chiều dài nhịp thay đổi từ 20m đến 50m. Các hệ số điều chỉnh được thiết lập để hiệu chỉnh kết quả từ mô hình 2D.

4.2 Hệ số điều chỉnh theo bề dày sườn dầm

Bề dày sườn dầm ảnh hưởng đáng kể đến nội lực của bản mặt cầu. Các hệ số điều chỉnh được xác định để đảm bảo kết quả tính toán chính xác hơn.

V. Kết luận và kiến nghị

Luận án kết luận rằng việc sử dụng mô hình 3D và các hệ số điều chỉnh giúp cải thiện độ chính xác trong tính toán nội lực bản mặt cầu. Các kiến nghị được đưa ra nhằm tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các phương pháp tiên tiến trong thiết kế cầu dầm hộp.

5.1 Kết luận

Luận án đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng mô hình 3D và các hệ số điều chỉnh trong việc tính toán nội lực bản mặt cầu. Kết quả tính toán gần với thực tế hơn so với các phương pháp truyền thống.

5.2 Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp tính toán tiên tiến, đồng thời áp dụng rộng rãi các kết quả nghiên cứu vào thực tế thiết kế và thi công cầu dầm hộp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cầu dầm hẹp bản mặt cầu là một trong những kết cấu quan trọng trong xây dựng công trình giao thông, đặc biệt tại các thành phố lớn như Hà Nội. Theo ước tính, các cầu dầm hẹp có chiều dài từ 20 đến 50 mét, với chiều rộng bản mặt cầu thường dao động trong khoảng 1 đến 2 mét. Việc phân tích nội lực bản mặt cầu đóng vai trò then chốt trong thiết kế và đảm bảo an toàn kết cấu, đặc biệt khi chịu tác động của tải trọng xe và các yếu tố môi trường.

Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích nội lực bản mặt cầu dầm hẹp theo không gian 3D, so sánh với phương pháp tính toán truyền thống 2D nhằm xác định các sai lệch và đề xuất các hệ số điều chỉnh phù hợp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các cầu dầm hẹp đơn giản với vật liệu bê tông cốt thép, chiều dài từ 20 đến 50 mét, chiều dày sàn từ 240 đến 480 mm, và các biến đổi về chiều dài nhịp, bề rộng bản mặt cầu, độ nghiêng sàn dầm.

Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng hệ thống bảng điều chỉnh nội lực bản mặt cầu giữa mô hình 2D và 3D, giúp kỹ sư thiết kế có thể áp dụng phương pháp tính toán đơn giản nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và sát với thực tế. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao hiệu quả thiết kế, giảm thiểu sai số và tăng cường độ an toàn cho các công trình cầu dầm hẹp tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính:

1. Phương pháp dầm bản tương đương (2D): Đây là phương pháp tính toán truyền thống, mô hình dầm một thỏa mãn các điều kiện về mô men tại điểm sàn dầm, mô men giữa nhịp và lực cắt tại điểm sàn dầm. Phương pháp này đơn giản, dễ áp dụng nhưng bỏ qua ảnh hưởng của chiều dài nhịp, độ nghiêng sàn dầm và các tác động xoắn, uốn phức tạp.

2. Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEA) không gian 3D: Sử dụng phần mềm ANSYS với phần tử khối SOLID92, mô hình hóa chi tiết kết cấu cầu dầm hẹp theo không gian ba chiều. Phương pháp này cho phép phân tích chính xác các nội lực, biến dạng, bao gồm cả tác động của tải trọng xe đa trục và các hiệu ứng không gian phức tạp.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: mô men uốn, lực cắt, mô hình phần tử hữu hạn, tải trọng tập trung và phân bố, hệ số điều chỉnh nội lực, biến dạng dầm, và độ nghiêng sàn dầm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các số liệu thực nghiệm và tiêu chuẩn thiết kế cầu dầm hẹp tại Việt Nam, kết hợp với mô phỏng số trên phần mềm ANSYS. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm các mô hình cầu dầm hẹp với chiều dài nhịp từ 20 đến 50 mét, chiều dày sàn từ 240 đến 480 mm, và các biến đổi về bề rộng bản mặt cầu từ 1 đến 2 mét.

Phương pháp chọn mẫu là mô hình hóa các trường hợp điển hình đại diện cho các biến đổi kích thước và tải trọng phổ biến. Phân tích số liệu được thực hiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn 3D, so sánh với kết quả tính toán theo phương pháp dầm bản tương đương 2D.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 3 năm, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và tổng hợp bảng điều chỉnh nội lực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của chiều dài nhịp đến nội lực bản mặt cầu: Khi chiều dài nhịp tăng từ 20m lên 50m, nội lực tại điểm sàn dầm theo mô hình 3D tăng khoảng 15-20% so với mô hình 2D. Điều này cho thấy mô hình 2D thường đánh giá thấp nội lực khi chiều dài nhịp lớn.

2. Tác động của chiều dày sàn dầm: Khi chiều dày sàn tăng từ 240mm lên 480mm, nội lực uốn tại mặt cắt giữa nhịp theo mô hình 3D giảm khoảng 10%, trong khi mô hình 2D không phản ánh chính xác sự thay đổi này do bỏ qua hiệu ứng không gian.

3. Ảnh hưởng của độ nghiêng sàn dầm: Độ nghiêng sàn dầm thay đổi từ 0 đến 0.25 làm giảm nội lực uốn tại điểm sàn dầm khoảng 5-7% theo mô hình 3D, trong khi mô hình 2D không tính đến yếu tố này, dẫn đến sai số lớn trong thiết kế.

4. Phân bố tải trọng xe đa trục: Mô hình 3D cho phép phân tích chính xác tải trọng xe đa trục, bao gồm cả tải trọng ngang và dọc, trong khi mô hình 2D chỉ xét tải trọng dọc, gây thiếu sót trong đánh giá nội lực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân các sai lệch trên chủ yếu do mô hình 2D không tính đến các hiệu ứng không gian như xoắn, uốn ngang, và phân bố tải trọng đa chiều. Kết quả mô hình 3D phản ánh sát thực tế hơn, đặc biệt với các cầu có chiều dài nhịp lớn và cấu tạo phức tạp.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn 3D để nâng cao độ chính xác trong thiết kế cầu dầm hẹp. Việc xây dựng bảng điều chỉnh nội lực giữa 2D và 3D giúp kỹ sư có thể áp dụng phương pháp tính toán đơn giản mà vẫn đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh nội lực uốn, lực cắt tại các vị trí khác nhau trên bản mặt cầu theo từng mô hình, cũng như bảng tổng hợp hệ số điều chỉnh nội lực theo các biến đổi kích thước và tải trọng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng bảng hệ số điều chỉnh nội lực: Kỹ sư thiết kế nên sử dụng bảng điều chỉnh nội lực giữa mô hình 2D và 3D để hiệu chỉnh kết quả tính toán, đảm bảo độ tin cậy cao hơn trong thiết kế cầu dầm hẹp. Thời gian áp dụng: ngay lập tức; Chủ thể: các đơn vị thiết kế cầu.

2. Đào tạo nâng cao năng lực sử dụng phần mềm FEA 3D: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phần mềm ANSYS và phương pháp phân tích phần tử hữu hạn không gian 3D cho kỹ sư thiết kế và giám sát công trình. Thời gian: trong vòng 6 tháng; Chủ thể: các trường đại học và trung tâm đào tạo kỹ thuật.

3. Cập nhật tiêu chuẩn thiết kế cầu dầm hẹp: Đề xuất cơ quan quản lý xây dựng xem xét bổ sung các quy định về hệ số điều chỉnh nội lực và phương pháp tính toán 3D trong tiêu chuẩn thiết kế cầu dầm hẹp. Thời gian: 1-2 năm; Chủ thể: Bộ Giao thông Vận tải và các tổ chức tiêu chuẩn.

4. Nghiên cứu mở rộng cho các loại cầu phức tạp hơn: Tiếp tục nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích 3D cho các loại cầu dầm hẹp có cấu tạo phức tạp, tải trọng đặc biệt hoặc điều kiện làm việc khắc nghiệt. Thời gian: 2-3 năm; Chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế cầu: Nắm bắt phương pháp tính toán nội lực chính xác, áp dụng bảng điều chỉnh để nâng cao chất lượng thiết kế, giảm thiểu sai sót kỹ thuật.

2. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng cầu đường: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp phân tích phần tử hữu hạn và mô hình hóa kết cấu cầu dầm hẹp.

3. Cơ quan quản lý xây dựng và tiêu chuẩn: Cung cấp cơ sở khoa học để cập nhật và hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế cầu dầm hẹp phù hợp với thực tế.

4. Nhà thầu thi công và giám sát công trình: Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến nội lực bản mặt cầu, từ đó kiểm soát chất lượng thi công và đảm bảo an toàn công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp phân tích 3D có ưu điểm gì so với 2D?
   Phương pháp 3D cho phép mô hình hóa chính xác các hiệu ứng không gian như xoắn, uốn ngang và phân bố tải trọng đa chiều, giúp kết quả tính toán sát thực tế hơn. Ví dụ, nội lực uốn tại điểm sàn dầm có thể tăng 15-20% so với mô hình 2D khi chiều dài nhịp lớn.

2. Tại sao cần bảng điều chỉnh nội lực giữa 2D và 3D?
   Bảng điều chỉnh giúp hiệu chỉnh kết quả tính toán đơn giản của mô hình 2D để sát với kết quả chính xác hơn của mô hình 3D, từ đó đảm bảo an toàn và hiệu quả thiết kế mà không cần mô hình hóa phức tạp cho mọi trường hợp.

3. Chiều dày sàn dầm ảnh hưởng thế nào đến nội lực?
   Khi chiều dày sàn tăng từ 240mm lên 480mm, nội lực uốn giảm khoảng 10% theo mô hình 3D do tăng khả năng chịu lực và phân bố ứng suất tốt hơn, điều này không được mô hình 2D phản ánh đầy đủ.

4. Độ nghiêng sàn dầm có tác động ra sao?
   Độ nghiêng sàn dầm từ 0 đến 0.25 làm giảm nội lực uốn khoảng 5-7% theo mô hình 3D, giúp giảm ứng suất tập trung và tăng tuổi thọ kết cấu.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế?
   Kỹ sư thiết kế có thể sử dụng bảng hệ số điều chỉnh nội lực để hiệu chỉnh kết quả tính toán 2D, đồng thời áp dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn 3D cho các công trình phức tạp hoặc có yêu cầu cao về an toàn.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công hệ thống bảng điều chỉnh nội lực bản mặt cầu giữa mô hình 2D và 3D, giúp nâng cao độ chính xác trong thiết kế cầu dầm hẹp.
• Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn 3D cho kết quả nội lực sát thực tế hơn, đặc biệt với các cầu có chiều dài nhịp lớn và cấu tạo phức tạp.
• Các biến đổi về chiều dài nhịp, chiều dày sàn dầm và độ nghiêng sàn dầm ảnh hưởng rõ rệt đến nội lực bản mặt cầu.
• Đề xuất áp dụng bảng điều chỉnh nội lực và đào tạo kỹ sư sử dụng phần mềm FEA 3D để nâng cao chất lượng thiết kế.
• Các bước tiếp theo bao gồm cập nhật tiêu chuẩn thiết kế và mở rộng nghiên cứu cho các loại cầu phức tạp hơn nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông.

Hãy áp dụng ngay các kết quả nghiên cứu này để nâng cao hiệu quả và độ an toàn trong thiết kế cầu dầm hẹp!

Trích đoạn nội dung tài liệu

bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Tr−êng §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i Hμ Néi ------------------------ trÇn anh tuÊn ph©n tÝch néi lùc cña b¶n mÆt cÇu dÇm hép bª t«ng cèt thÐp theo s¬ ®å kh«ng gian 3D ngμnh: x©y dùng c«ng tr×nh giao th«ng luËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt H−íng dÉn khoa häc : TS. Ng« Ngäc S¬n : TS. NguyÔn Duy TiÕn Hμ Néi 2006 Lêi c¶m ¬n Sau 3 n¨m häc tËp vμ nghiªn cøu t¹i líp Cao häc X©y dùng C«ng tr×nh Giao th«ng- K11 tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i em ®· nhËn ®−îc sù chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c thÇy c« trong tr−êng. §Õn nay em ®· hoμn thμnh néi dung häc tËp vμ luËn ¸n tèt nghiÖp theo yªu cÇu nhμ tr−êng ®Ò ra.

Lêi ®Çu tiªn em xin ch©n thμnh c¶m ¬n ts.Ng« ngäc s¬n, ts.nguyÔn duy tiÕn ®· ®Þnh h−íng nghiªn cøu vμ tËn t×nh h−íng dÉn em hoμn thμnh luËn ¸n nμy. D−íi sù dÉn d¾t chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c thÇy em ®· tõng b−íc x©y dùng cho m×nh nh÷ng t− duy trong nghiªn cøu khoa häc, c¸ch thμnh lËp vμ ph−¬ng ph¸p gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò khoa häc mμ thùc tiÔn ®Æt ra. Em còng xin ch©n thμnh c¶m ¬n GS.NguyÔn v¨n ph¸i-§H Trier CHLB §øc, gs.Henning Schutte-§H Bochum CHLB §øc, TS.nguyÔn t−êng long-§H B¸ch Khoa TP HCM ®· gióp ®ì em hoμn thμnh luËn ¸n nμy. Hμ néi, ngμy 24 - 12 - 2006 Häc viªn LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Môc lôc Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu chung 1.2 Môc ®Ých nghiªn cøu 10 1.3 Ph−¬ng ph¸p, ph¹m vi nghiªn cøu 11 1.4 Môc tiªu cña ®Ò tμi .5 CÊu tróc cña luËn ¸n 12 Ch−¬ng 2: Tæng quan vÒ C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu 2.1 Ph−¬ng ph¸p d¶i b¶n t−¬ng ®−¬ng víi m« h×nh dÇm mót thõa 14 2.1 TÝnh to¸n m«men t¹i ®Ønh s−ên dÇm .2 TÝnh to¸n m«men gi÷a nhÞp b¶n mÆt cÇu .3 TÝnh to¸n lùc c¾t t¹i ®Ønh s−ên dÇm .2 Ph−¬ng ph¸p d¶i b¶n t−¬ng ®−¬ng víi m« h×nh khung ph¼ng .1 TÝnh to¸n m«men t¹i ®Ønh s−ên dÇm .2 TÝnh to¸n m«men gi÷a nhÞp b¶n mÆt cÇu .3 TÝnh to¸n lùc c¾t t¹i ®Ønh s−ên dÇm .3 Ph−¬ng ph¸p d¶i h÷u h¹n (ph−¬ng ph¸p cña gi¸o s− Cheung) 26 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -1- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 2.4 Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n víi m« h×nh kh«ng gian 3D .1 Tæng quan vÒ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n .2 Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n trong tÝnh to¸n b¶n mÆt cÇu .3 ThuËt to¸n gi¶i bμi to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n.

39 Ch−¬ng 3: m« h×nh nghiªn cøu tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu 3.1 M« h×nh nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu dμi nhÞp tíi kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu .2 M« h×nh nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu dμy s−ên dÇm tíi kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu .3 M« h×nh tÝnh to¸n ¶nh h−ëng cña ®é nghiªng s−ên dÇm tíi kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu .4 M« h×nh tÝnh to¸n ¶nh h−ëng cña chiÒu cao dÇm tíi kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu .1 S¬ ®å ®Æt t¶i trªn m« h×nh 2D. 53 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -2- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 3.2 S¬ ®å t¶i träng ®Æt ®óng t©m .3 S¬ ®å t¶i träng ®Æt lÖch t©m .2 S¬ ®å ®Æt t¶i trªn m« h×nh 3D .2 S¬ ®å t¶i träng ®Æt ®óng t©m .3 S¬ ®å t¶i träng ®Æt lÖch t©m. 59 Ch−¬ng 4: X¸c ®Þnh hÖ sè ®iÒu chØnh kÕt qu¶ tÝnh to¸n néi lùc b¶n mÆt cÇu gi÷a m« h×nh 2D vμ m« h×nh 3D 4.1 ¶nh h−ëng cña chiÒu dμi nhÞp .1 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng .2 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m .3 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m .2 ¶nh h−ëng cña bÒ dμy s−ên dÇm 68 4.1 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng.2 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m .3 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m .3 ¶nh h−ëng cña ®é nghiªng s−ên dÇm. 75 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -3- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 4.1 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng .2 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m .3 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m .4 ¶nh h−ëng cña chiÒu cao dÇm .1 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng .2 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m .3 §èi víi gi¸ trÞ néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm theo s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m .5 KiÓm chøng kÕt qu¶ thu được.

100 Ch−¬ng 5: KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ 5. 101 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -4- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt danh s¸ch b¶ng 2. HÖ sè t¶i träng. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng theo chiÒu dμi nhÞp.

HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m theo chiÒu dμi nhÞp. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m theo chiÒu dμi nhÞp. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng theo chiÒu dμy s−ên dÇm. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m theo chiÒu dμy s−ên dÇm.

HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m theo chiÒu dμy s−ên dÇm. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng theo ®é nghiªng s−ên dÇm 75 4. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m theo ®é nghiªng s−ên dÇm 77 4. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m theo ®é nghiªng s−ên dÇm.

HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i c¸nh hÉng theo chiÒu cao dÇm. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i gi÷a nhÞp b¶n víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i ®óng t©m theo chiÒu cao dÇm 84 4. HÖ sè ®iÒu chØnh néi lùc t¹i ®Ønh s−ên dÇm víi s¬ ®å xÕp ho¹t t¶i lÖch t©m theo chiÒu cao dÇm. 86 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -5- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt danh s¸ch h×nh vÏ 2.1 M« h×nh ph−¬ng ph¸p d¶i h÷u h¹n 27 2.2 M« h×nh c¸c lùc, chuyÓn vÞ côc bé vμ tæng thÓ 28 2.4 PhÇn tö dÇm ph¼ng .5 PhÇn tö dÇm kh«ng gian .9 M« h×nh chia l−íi phÇn tö h÷u h¹n dμnh cho b¶n mÆt cÇu 38 2.10 M« h×nh chia l−íi phÇn tö h÷u h¹n dμnh cho dÇm hép 3D 38 2.11 M« h×nh phÇn tö h÷u h¹n cña mét dÇm hép 38 2.1 M« h×nh 2D nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu dμi dÇm .2 M« h×nh 2D nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña bÒ dμy s−ên dÇm.3 M« h×nh 2D nghiªn cøu ¶nh h−ëng ®é nghiªng s−ên dÇm.4 M« h×nh h×nh häc phÇn tö SOLID92 .5 KÕt qu¶ øng suÊt trong phÇn tö SOLID92 44 3.6 S¬ ®å bè trÝ gèi cÇu.

45 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -6- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 3.7 M« h×nh 3D dÇm hép nhÞp gi¶n ®¬n .8 KÝch th−íc h×nh häc mÆt c¾t ngang dÇm khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu dμi nhÞp .9 M« h×nh 3D dÇm hép víi chiÒu dμi dÇm L=20(m) .10 M« h×nh 3D dÇm hép víi chiÒu dμi dÇm L=50(m) .11 KÝch th−íc h×nh häc mÆt c¾t ngang dÇm khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu dμy s−ên dÇm .12 M« h×nh 3D dÇm hép víi chiÒu dμy s−ên dÇm 240(mm) .13 M« h×nh 3D dÇm hép víi chiÒu dμy s−ên dÇm 480(mm) .14 KÝch th−íc h×nh häc mÆt c¾t ngang dÇm khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña ®é nghiªn s−ên dÇm .15 M« h×nh 3D dÇm hép víi ®é nghiªng s−ên dÇm tg=0 .16 M« h×nh 3D dÇm hép víi ®é nghiªng s−ên dÇm tg=0.17 KÝch th−íc h×nh häc mÆt c¾t ngang dÇm khi nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña chiÒu cao dÇm .18 M« h×nh 3D dÇm hép tû lÖ gi÷a chiÒu cao dÇm vμ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 s−ên dÇm = 0.19 M« h×nh 3D dÇm hép tû lÖ gi÷a chiÒu cao dÇm vμ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 s−ên dÇm = 1.20 M« h×nh 2D víi s¬ ®å ®Æt t¶i c¸nh hÉng .21 M« h×nh 2D víi s¬ ®å ®Æt t¶i ®óng t©m .22 M« h×nh 2D víi s¬ ®å ®Æt t¶i lÖch t©m .23 M« h×nh xe t¶i tiªu chuÈn 56 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -7- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt 3.24 S¬ ®å ®Æt t¶i c¸nh hÉng m« h×nh 3D .25 S¬ ®å ®Æt t¶i ®óng t©m m« h×nh 3D .26 S¬ ®å ®Æt t¶i lÖch t©m m« h×nh 3D 59 Häc viªn: TrÇn Anh TuÊn -8- LuËn ¸n th¹c sü khoa häc kü thuËt Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu chung 1.1 ®Æt vÊn ®Ò CÇu dÇm hép ®· ®−îc x©y dùng réng r·i trªn thÕ giíi: cÇu Gennevillier(Ph¸p), cÇu Siegtalbrucke(§øc), cÇu Medway(Anh), cÇu Chillon(Thôy SÜ), cÇu Rio Parana(Brasil), cÇu Johar(Malaysia), cÇu New Heang-Ju(Hμn Quèc) .bëi nh÷ng tÝnh n¨ng v−ît tréi nh− kh¶ n¨ng v−ît nhÞp lín, æn ®Þnh ®μn håi cña kÕt cÊu rÊt tèt do ®é cøng chèng xo¾n tèt, ph©n bè vËt liÖu hîp lý vμ ®Æc biÖt cÇu dÇm hép cã kiÓu d¸ng kiÕn tróc ®Ñp. T¹i ViÖt Nam tõ nh÷ng c©y cÇu dÇm hép ®Çu tiªn nh− cÇu Phó L−¬ng, cÇu §¸p CÇu, cÇu TrÇn Phó ®Õn cÇu Hμm Rång, cÇu T©n §Ö, cÇu T¹ Khoa, cÇu Phï §æng, cÇu Thanh Tr× c¸c kü s− cÇu ViÖt Nam ®· dÇn lμm chñ c«ng nghÖ thiÕt kÕ thi c«ng cÇu dÇm hép ®Ó x©y dùng nh÷ng c©y cÇu dμi h¬n cã khÈu ®é nhÞp lín h¬n còng nh− cã kiÕn tróc thanh m¶nh. Ph©n tÝch, thiÕt kÕ b¶n mÆt cÇu lμ mét trong nh÷ng b−íc quan träng ®Ó thiÕt kÕ cÇu dÇm hép. Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®−îc ¸p dông dùa trªn c¸c gi¶ thiÕt kh¸c nhau.

Mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông phæ biÕn vμ ¸p dông réng r·i nhÊt hiÖn nay lμ ph−¬ng ph¸p d¶i b¶n t−¬ng ®−¬ng. Ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm ®¬n gi¶n trong x©y dùng m« h×nh tÝnh to¸n vμ kÕt qu¶ tÝnh to¸n thu ®−îc thiªn vÒ an toμn cao.