Báo cáo nghiên cứu khoa học: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU TREO DÂY VÕNG THEO SƠ ĐỒ BIẾN DẠNG TƯƠNG TÁC CÙNG ĐẤT NỀN

Kết cấu cầu treo dây võng là hệ có độ cứng nhỏ, khả năng biến dạng hình học lớn nên thường yêu cầu phải phân tích theo mô hình biến dạng. Nghiên cứu này giới thiệu về các tính năng phân tích phi tuyến của phần mềm SAP2000 và FB-PIER, ứng dụng hai phần mềm này phân tích cầu treo Thuận Phước theo mô hình biến dạng, từ đó rút ra một vài khuyến nghị cho việc mô hình hoá loại cầu này. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU TREO DÂY VÕNG THEO SƠ ĐỒ BIẾN DẠNG TƯƠNG TÁC CÙNG ĐẤT NỀN" PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU TREO DÂY VÕNG THEO SƠ ĐỒ BIẾN DẠNG TƯƠNG TÁC CÙNG ĐẤT NỀN ANALYSIS OF A SUSPENSION BRIDGE BY DEFORMED MODEL INCLUDING SOIL-STRUCTURE INTERACTION NGUYỄN LAN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Kết cấu cầu treo dây võng là hệ có độ cứng nhỏ, khả năng biến dạng hình học lớn nên thường yêu cầu phải phân tích theo mô hình biến dạng. Nghiên cứu này giới thiệu về các tính năng phân tích phi tuyến của phần mềm SAP2000 và FB-PIER, ứng dụng hai phần mềm này phân tích cầu treo Thuận Phước theo mô hình biến dạng, từ đó rút ra một vài khuyến nghị cho việc mô hình hoá loại cầu này. ABSTRACT Suspension bridge is structure with small hardness and large displacement, so it is often analyzed by the deformed model. This study introduces the nonlinear capacity of SAP2000 and FB-PIER programs, and the use of these programs to analyze the Thuan Phuoc suspension bridge. Based on the analysis results, we make some recommendations for the modeling of this bridge. 1. Đặt vấn đề Quan điểm phân t ích kết cấu công trình trước đây thường tách rời các bộ phận để tínhtoán riêng rẽ với kiểu mô hình hoá thông thường như sau: + Phần kết cấu bên trên: Tính từ chân cột (nhà) hay đĩnh trụ (cầu) lên phía trên. Phầnnày liên kết với phần dưới và với móng qua các liên kết cứng. + Kết cấu phần dưới: Gồm thân trụ (cầu), móng và nền đất. Phần thân trụ cũng đượctính riêng rẽ với giả thiết được liên kết ngàm cứng với đề móng, vật liệu là đàn hồi tuyến tính.Phần nền móng được tính riêng với nhiều giả thiết gần đúng như xem hệ nền và móng nhưmóng khố i qui ước, móng cọc đài thấp, móng cọc đài cao (đài tuyệt đối cứng)... và hầu nhưcác mô hình gần đúng này thường chưa xem xét sự ảnh hưởng của đất nền xung quanh đếnkết cấu móng và kết cấu bên trên. + Về phương pháp tính toán kết cấu: Thường sử dụng các phương pháp cơ học kếtcấu thông thường tính toán trên sơ đồ không biến dạng, nghĩa là chấp nhận giả thiết hệ cóchuyển vị và biến dạng nhỏ. Cầu treo dây võng nhịp lớn là một kết cấu kiến trúc đẹp, có độ cứng nhỏ, độ mảnh lớn.Là một loại kết cấu siêu tĩnh bậc cao nên việc tính cầu treo dây võng rất phức tạp.Ngày nay đểtính toán các loại cầu này thường phải sử dụng các chương trình máy tính chuyên dụng trêncở sở mô hình hóa cầu theo sơ đồ không gian gồm cả kết cấu phần trên và phần dưới cùnglàm việc đồng thời với nền đất. Việc sử dụng các chương trình máy tính chuyên dụng tínhtoán giúp người kỹ sư có thể mô hình hoá kết cấu gần với thực tế nhất. Nghiên cứu này sử dụng các chương trình phân tích kết cấu theo phương pháp phần tửhữa hạn (PTHH) SAP2000 và FB-Pier phân tích kết cấu cầu treo dây võng theo mô hìnhkhông gian có xét đến yếu tố phí tuyến hình học (sơ đồ biến dạng) có xét tương tác kết cấuvới nền, trên cơ sở đó rút ra một số khuyến nghị yêu cầu mô hình hoá tính toán loại kết cấunày. 2. Giới thiệu khả năng phân tích phi tuyến của phần mềm SAP2000 và phần mềmFB-PIER SAP2000 là một trong những phần phần mềm phần tử hữu hạn (PTHH) phân tích vàthiết kế kết cấu rất mạnh và đa năng của hãng COMPUTER & STRUCTURE (Mỹ). SAP2000có khả năng phân tích các bài toán phi tuyến sau: + Phi tuyến vật liệu (Material Nonliner): Có thể mô phỏng các loại vật liệu trực hướng(Othotropic), vật liệu dị hướng (Anisotopic), vật liệu có các đặc tính thay đổi theo thời gian(Time dependent properties). + Phi tuyến hình học (Geomectric Nonliner): Xét các hiệu ứng P-delta, hiệu ứng biếndạng lớn (Large displacement). + Phần tử phi tuyến (Nlink element): Mô phỏng các phần tử liên kết, phần tử gối đở,phần tử giảm chấn có các ứng xử phi tuyến. Chi tiết về cách mô tả các tính năng phân tích phi tuyến trên có thể tham khảo ở các tàiliệu hướng dẫn đi kèm theo bộ chương trình. FB-PIER là phần mềm PTHH chuyên về phân tích mố trụ cầu và các bài toán tươngtác kết cấu - đất nền (soil-structure interaction). FB-PIER được phát triễn bởi các Chuyên giacủa viện phần mềm cầu trường đại học bang Florida và được bảo trợ bởi cục đường bộ liênbang Hoa kỳ (FHWA). Chương trình có khả năng phân tích hệ móng cọc theo mô hình khônggian, trong đó tương tác phi tuyến cọc-đất mô phỏng bằng các đường cong p-y. Chương trìnhcòn có khả năng tính được độ cứng tương đương của một hệ móng cọc thành một gối đàn hồitổng quát được đặc trưng bằng một ma trận độ cứng của gố i đàn hồi. Gố i đàn hồi này đượcgắn vào kết cấu phần trên để mô phỏng tương tác giữa kết cấu phần trên của cầu và nền móng. Hình 1: Mô hình các cấu kiện của trụ cầu trong FB-PIER 3. Cơ sở tính toán của phương pháp phần ...