Nghiên Cứu Phân Tích Ứng Suất Cục Bộ Tại Vị Trí Neo Cáp Trên Dầm Cầu Dây Văng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích ứng suất cục bộ tại vị trí neo cáp trên dầm cầu dây văng, cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Văn Điệp
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Bích Thủy
• Trường học: Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây Dựng Cầu, Hầm
• Đề tài: Phân Tích Ứng Suất Cục Bộ Tại Vị Trí Neo Cáp Trên Dầm Cầu Dây Văng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Bài viết này tập trung vào việc phân tích ứng suất cục bộ tại vị trí neo cáp trên dầm cầu dây văng. Cầu dây văng là một trong những loại cầu hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu đường. Việc phân tích ứng suất tại các vị trí neo cáp là rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và độ bền của cầu. Các yếu tố như tải trọng, cấu trúc cầu và vật liệu đều ảnh hưởng đến ứng suất cục bộ. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức ứng suất phân bố trong dầm cầu và các yếu tố ảnh hưởng đến nó.

1.1. Tầm quan trọng của việc phân tích ứng suất

Phân tích ứng suất cục bộ giúp xác định các vùng có nguy cơ cao bị hư hỏng trong cấu trúc cầu. Điều này đặc biệt quan trọng trong thiết kế và thi công cầu dây văng, nơi mà tải trọng và ứng suất có thể thay đổi theo thời gian. Việc hiểu rõ về ứng suất giúp kỹ sư đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý, từ đó nâng cao độ bền và tuổi thọ của cầu. Ngoài ra, việc phân tích này cũng giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời.

II. Phân tích cấu tạo neo cáp

Cấu tạo của neo cáp trong cầu dây văng bao gồm hai phần chính: phần kết nối cáp với khoá neo và phần kết nối khoá neo với dầm cầu. Phần kết nối cáp thường được thiết kế để chịu lực kéo lớn, trong khi phần kết nối với dầm cầu cần đảm bảo tính ổn định và khả năng chịu tải. Việc phân tích cấu tạo này giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất cục bộ tại vị trí neo cáp. Các phương pháp phân tích hiện đại như mô hình tính toán và phần mềm Ansys được sử dụng để mô phỏng và đánh giá ứng suất trong cấu trúc cầu.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất tại vị trí neo

Các yếu tố như góc nghiêng của cáp, khoảng cách giữa các cáp và tải trọng tác động đều có ảnh hưởng lớn đến ứng suất cục bộ. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi góc nghiêng của cáp thay đổi, ứng suất tại vị trí neo cũng sẽ thay đổi theo. Điều này có thể dẫn đến việc tăng nguy cơ hư hỏng nếu không được tính toán và thiết kế hợp lý. Việc phân tích các yếu tố này là cần thiết để đưa ra các khuyến cáo về thiết kế và thi công cầu dây văng.

III. Phân tích ứng suất trong dầm cầu

Phân tích ứng suất trong dầm cầu là một phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho cầu dây văng. Các phương pháp phân tích hiện đại cho phép mô phỏng và đánh giá ứng suất một cách chính xác. Việc sử dụng phần mềm như Ansys giúp kỹ sư có thể dự đoán được các vùng có ứng suất cao, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, việc phân tích ứng suất không chỉ giúp cải thiện thiết kế mà còn giúp tiết kiệm chi phí bảo trì trong tương lai.

3.1. Kết quả phân tích ứng suất

Kết quả phân tích cho thấy rằng, ứng suất cục bộ tại các vị trí neo cáp có thể đạt đến mức cao trong điều kiện tải trọng lớn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thiết kế các vị trí neo cáp một cách hợp lý để giảm thiểu nguy cơ hư hỏng. Các số liệu thu thập được từ mô hình tính toán cho thấy rằng, việc tối ưu hóa thiết kế có thể giúp giảm thiểu ứng suất và nâng cao độ bền của cầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp. Hoà Chí Minh TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA --------oOo-------- NGUYEÃN VAÊN ÑIEÄP NGHIEÂN CÖÙU PHAÂN TÍCH ÖÙNG SUAÁT CUÏC BOÄ TAÏI VÒ TRÍ NEO CAÙP TREÂN DAÀM CUÛA CAÀU DAÂY VAÊNG CHUYEÂN NGAØNH : XAÂY DÖÏNG CAÀU, HAÀM MAÕ SOÁ NGAØNH : 2.10 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TP.HOÀ CHÍ MINH, thaùng 7 naêm 2007 Trang 1 COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc : TS. Leâ Thò Bích Thuûy GS. Nguyeãn Vieát Trung Caùn boä chaám nhaän xeùt 1 : TS.

Löu Baân Caùn boä chaám nhaän xeùt 2 : TS. Vuõ Xuaân Hoøa Luaän vaên thaïc syõ ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SYÕ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA, ngaøy 22 thaùng 9 naêm 2007 Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo--- Tp. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Hoï vaø teân hoïc vieân : NGUYEÃN VAÊN ÑIEÄP Giôùi tính : Nam Ngaøy, thaùng, naêm sinh : 08/01/1980 Nôi sinh : TP.HCM Chuyeân ngaønh : Xaây döïng caàu, haàm Khoùa (Naêm truùng tuyeån) : K2005 1- TEÂN ÑEÀ TAØI : Nghieân cöùu phaân tích öùng suaát cuïc boä taïi vò trí neo caùp treân daàm cuûa caàu daây vaêng 2- NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN : Phaân tích caáu taïo, moâ hình tính toaùn vaø söï phaân boá öùng suaát cuïc boä trong daàm hoäp beâtoâng coát theùp cuûa caàu daây vaêng moät maët phaúng daây döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng keùo cuûa daây vaêng vaøo khoái neo, ñoàng thôøi ñöa ra khuyeán caùo nhöõng vuøng taäp trung öùng suaát lôùn coù nhieàu khaû naêng xuaát hieän veát nöùt daãn ñeán bò phaù hoaïi cuïc boä.

Ngoaøi ra, ñeà taøi phaân tích moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán söï phaân boá öùng suaát trong daàm döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng daây vaêng : goùc nghieâng cuûa daây vaêng, khoaûng caùch giöõa caùc daây vaêng vaø ñoä lôùn cuûa löïc keùo trong daây vaêng. 3- NGAØY GIAO NHIEÄM VUÏ : 01/7/2006 4- NGAØY HOAØN THAØNH : 5- HOÏ VAØ TEÂN CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN : TS. LEÂ THÒ BÍCH THUÛY GS. NGUYEÃN VIEÁT TRUNG Noäi dung vaø ñeà cöông luaän vaên thaïc syõ ñaõ ñöôïc Hoäi ñoàng chuyeân ngaønh thoâng qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS. LEÂ THÒ BÍCH THUÛY TS. LEÂ THÒ BÍCH THUÛY Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 3 LÔØI CAÛM ÔN Hai naêm hoïc taäp vaø nghieân cöùu, moät naêm thöïc hieän luaän vaên vaø baây giôø laø thôøi ñieåm saép keát thuùc khoùa hoïc cao hoïc taïi tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TP. Hoà Chí Minh.

Vaøo thôøi ñieåm keát thuùc cuûa moät quaù trình, moïi ngöôøi coù thöôøng coù taâm traïng nhìn nhaän laïi “con ñöôøng” ñaõ ñi qua. Thoâng qua khoùa hoïc, toâi quen bieát theâm ñöôïc moät soá ngöôøi baïn vaø tieáp nhaän theâm moät soá kieán thöùc höõu ích cho coâng vieäc hieän taïi. Qua ñoù, toâi coù moät caùch nhìn roõ hôn veà ngaønh xaây döïng noùi chung vaø ngaønh caàu ñöôøng noùi rieâng maø toâi ñang theo ñuoåi. Toâi xin caûm ôn taát caû nhöõng ngöôøi thaày ñaõ giaûng daïy trong khoùa hoïc K15 ñaõ truyeàn ñaït nhieàu kieán thöùc vaø kinh nghieäm boå ích.

Qua ñaây, toâi xin ñöôïc göûi lôøi caûm ôn chaân thaønh tôùi coâ Leâ Thò Bích Thuûy vaø thaày Nguyeãn Vieát Trung ñaõ taän tình giuùp ñôõ toâi hoaøn thaønh ñeà taøi naøy, caûm ôn thaày Tröông Tích Thieän ñaõ cuøng trao ñoåi giuùp toâi hieåu theâm veà phaàn meàm Ansys. Toâi cuõng xin chaân thaønh caûm ôn ngöôøi baïn Huyønh Ñình Baûo Phöông ñaõ nhieät tình giuùp ñôõ toâi vaø nhöõng ngöôøi ñoàng nghieäp ñaõ taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå toâi coù theå hoaøn thaønh luaän vaên naøy. Vaø ñaëc bieät, toâi xin gôûi loøng bieát ôn saâu saéc nhaát ñeán ba meï vaø nhöõng ngöôøi thaân trong gia ñình cuûa toâi ! Xin chaân thaønh caûm ôn ! Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 4 TOÙM TAÉT LUAÄN VAÊN Luaän vaên goàm nhöõng noäi dung chính nhö sau : Môû ñaàu Giôùi thieäu khaùi quaùt söï ra ñôøi vaø phaùt trieån cuûa keát caáu caàu daây vaêng treân theá giôùi. Caên cöù treân tình hình phaùt trieån loaïi caàu daây vaêng ôû Vieät Nam vaø söï naûy sinh nhöõng vaán ñeà veà kyõ thuaät vaø keát caáu cuûa loaïi caàu naøy ñeå ñaët vaán ñeà nghieân cöùu, ñöa ra muïc tieâu vaø giôùi haïn cuûa ñeà taøi.

Chöông 1 Phaân tích caáu taïo keát caáu neo caùp daây vaêng treân daàm chuû Giôùi thieäu toång quan veà caùc hình daïng caáu taïo keát caáu neo cuûa caàu daây vaêng treân daàm chuû vaø phaân tích söï truyeàn löïc caêng cuûa caùp daây vaêng vaøo trong daàm. Chöông 2 Phaân tích moâ hình tính toaùn söï phaân boá öùng suaát cuûa daây vaêng vaøo daàm chuû Xaây döïng caùc moâ hình tính toaùn söï phaân boá öùng suaát cuïc boä trong daàm chuû baèng beâtoâng coát theùp ñoái vôùi caàu daây vaêng moät maët phaúng daây döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng keùo cuûa daây vaêng baèng phaàn meàm Ansys. Chöông 3 Nghieân cöùu tính toaùn vaø phaân tích söï phaân boá öùng suaát cuïc boä treân daàm chuû döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng trong daây vaêng Tính toaùn vaø phaân tích söï phaân boá öùng suaát treân daàm chuû döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng keùo cuûa daây vaêng, tính toaùn ñoái vôùi moät caàu daây vaêng moät maët phaúng daây coù daàm chuû laø daïng daàm hoäp baèng beâtoâng coát theùp. Ngoaøi ra, xeùt theâm söï aûnh höôûng cuûa khoaûng caùch giöõa caùc daây vaêng, goùc nghieâng vaø ñoä lôùn cuûa löïc caêng cuûa caùp daây vaêng ñeán söï phaân boá öùng suaát trong daàm chuû.

Keát luaän vaø kieán nghò Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 5 MUÏC LUÏC Trang MÔÛ ÑAÀU. Đaët vaán ñeà nghieân cöùu. Toång quan veà söï phaùt trieån cuûa caàu daây vaêng. Giôùi thieäu ñeà taøi.

Muïc tieâu nghieân cöùu. Giôùi haïn nghieân cöùu cuûa ñeà taøi .11 CHÖÔNG 1 : PHAÂN TÍCH CAÁU TAÏO KEÁT CAÁU NEO CAÙP DAÂY VAÊNG TREÂN DAÀM CHUÛ. Phaân tích caáu taïo. Caáu taïo neo.

Baûo veä neo. Lieân keát daây vaêng vôùi daàm chuû baèng beâtoâng coát theùp. Neo daây vaøo daàm ngang. Neo daây tröïc tieáp döôùi ñaùy daàm chuû hoaëc vaùch ñöùng tieát dieän hoäp.

Phaân tích söï truyeàn löïc caêng cuûa caùp daây vaêng vaøo trong daàm .17 CHÖÔNG 2 : PHAÂN TÍCH MOÂ HÌNH TÍNH TOAÙN SÖÏ PHAÂN BOÁ ÖÙNG SUAÁT CUÛA DAÂY VAÊNG VAØO DAÀM CHUÛ. Giaû thieát tính toaùn. Xaây döïng moâ hình tính toaùn. Chi tieát caùc ñaëc tính cuûa caùc phaàn töû duøng trong moâ hình baøi toaùn .24 CHÖÔNG 3 : NGHIEÂN CÖÙU TÍNH TOAÙN VAØ PHAÂN TÍCH SÖÏ PHAÂN BOÁ ÖÙNG SUAÁT CUÏC BOÄ TREÂN DAÀM CHUÛ DÖÔÙI TAÙC DUÏNG CUÛA LÖÏC CAÊNG TRONG DAÂY VAÊNG.

Phaân tích ñoái vôùi caàu daây vaêng moät maët phaúng daây. Soá lieäu tính toaùn. Keát quaû tính toaùn caàu daây vaêng baèng phaàn meàm Midas. Moâ hình ñoaïn daàm baèng phaàn meàm Ansys.

Keát quaû tính toaùn baèng phaàn meàm Ansys .31 Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 6 3. Phaân tích söï aûnh höôûng cuûa goùc nghieâng caùp daây vaêng ñeán söï phaân boá öùng suaát treân baûn naép cuûa daàm. Moâ hình tính toaùn. Keát quaû tính toaùn baèng phaàn meàm Ansys.

Phaân tích söï aûnh höôûng cuûa chieàu daøi phaân ñoaïn daàm (baèng vôùi khoaûng caùch giöõa caùc daây vaêng) vaø ñoä lôùn löïc caêng keùo cuûa daây vaêng ñeán söï phaân boá öùng suaát treân baûn naép cuûa daàm. Phaân tích söï aûnh höôûng cuûa chieàu daøi phaân ñoaïn daàm (baèng vôùi khoaûng caùch giöõa caùc daây vaêng) ñeán söï phaân boá öùng suaát treân baûn naép cuûa daàm. Phaân tích söï aûnh höôûng cuûa ñoä lôùn löïc caêng daây vaêng ñeán söï phaân boá öùng suaát treân baûn naép cuûa daàm .97 KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ. 104 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.

Keát quaû tính toaùn caùc moâ hình coù goùc nghieâng cuûa daây vaêng thay ñoåi. Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm.

Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm.

Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Keát quaû tính toaùn caùc moâ hình coù chieàu daøi phaân ñoaïn daàm thay ñoåi. 119 Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 7 2. Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm.

Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm.

Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Keát quaû tính toaùn caùc moâ hình coù ñoä lôùn cuûa löïc caêng daây vaêng thay ñoåi.

Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SX (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SY (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm.

Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát SZ (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët treân cuûa baûn naép daàm. Giaù trò phaân boá öùng suaát toång (kN/m2) doïc theo ñöôøng tim maët döôùi cuûa baûn naép daàm .154 LYÙ LÒCH TRÍCH NGANG.

157 Chuyeân ngaønh Xaây Döïng Caàu, Haàm Trang 8 MÔÛ ÑAÀU 1. Ñaët vaán ñeà nghieân cöùu 1. Toång quan veà söï phaùt trieån cuûa caàu daây vaêng Caàu daây vaêng coù moät lòch söû laâu ñôøi.