Hướng dẫn nâng cao Phân tích thi cơng cầu sử dụng mặt cắt liên hợp Civil NỘI DUNG Giới thiệu Mặt cắt ngang Error! Bookmark not defined Vật liệu Error! Bookmark not defined Tải trọng Error! Bookmark not defined Mơ hình bước thi cơng Cài đặt điều kiện làm việc nhập đặc tính mặt cắt/ vật liệu Cài đặt điều kiện làm việc Nhập thông số vật liệu 10 Nhập thông số mặt cắt 12 Nhập đặc tính vật liệu theo thời gian 14 Xây dựng mơ hình cầu 19 Khai báo nhóm 19 Xây dựng mơ hình cầu 22 Nhâpk điều kiện biên 28 Nhập điều kiện cho gối 28 Nhập bề rộng có hiệu29 Nhập liệu tải trọng 31 Khai báo bước thi cơng 38 Khai báo nhóm phần tử 38 Mơ hình bước thi cơng 39 Khai báo mặt liên hợp tương ứng với giai đoạn thi cơng 44 Thực phân tích kết cấu 49 Kiểm tra ết phân tích 50 Kiểm tra nội lực phần tử 50 Kiểm tra ứng suất 52 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Giới thiệu Khi mặt cắt liên hợp từ hai hay nhiều vật liệu, việc xem xét hiệu ứng liên hợp phân tích kết cấu Ngồi ra, mặt cắt liên hợp có chứa vật liệu bê tơng chắn người dùng phải xem xét tới tượng co ngót từ biến bê tơng Cầu liên hợp, trình hướng dẫn này, cấu tạo từ mặt cầu bê tông với dầm thép chữ I mơ hình thơng qua chức Composite Section wizard sử dụng phương pháp phân tích thi cơng Construction Stage Q trình phân tích kết trình bày phần sau Dạng cầu cấu tạo nhịp trình bày đây: Loại cầu: cầu liên hợp dầm I nhịp liên tục (PSC floor) Chiều dài cầu: L = 45.0 + 55.0 + 45.0 = 145.0 m Bế rộng cầu: B = 12.14 m Độ nghiêng: 90˚(vng góc) ADVANCED APPLICATION Hình Mơ hình phân tích MIDAS/Civil cung cấp mặt cắt liên hợp cho tốn phân tích thi cơng Trong hướng dẫn này, phương pháp phân tích kết cấu bao quát thảo luận biện pháp thi cơng lẫn Dưới quy trình thực phân tích thi cơng cho tốn cầu liên hợp: : Khai báo đặc tính vật liệu mặt cắt Khai báo nhóm kết cấu, nhóm biên nhóm tải trọng Khai báo bước thi cơng Kích hoạt nhóm biên nhóm tải trọng tương ứng với bước thi cơng Kích hoạt mặt cắt sàn tương ứng với bước thi cơng theo trình tự thi cơng mặt sàn Kiểm tra kết phân tích bước Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Mặt cắt ngang [Đơn vị: mm] Hình Sơ đồ mặt cắt Mơ hình cầu đơn giản hóa để dầm có chung mặt cắt dầm ngang có mặt cắt, nghĩa mặt cắt không thay đổi Vật liệu Thành ph n M tc t Ghi Girder A53 Steel Cross beam A36 Steel Grade Concrete (Sử dụng chức chịu nén bê C6000 tơng) Slab Tải trọng  Tính tải_Dead Load trước liên hợp - Tải trọng thân dầm thép: tự động chuyển đổi thành Self Weight ADVANCED APPLICATION chương trình  - Tải trọng thân mặt bê tông: nhập Beam Loads Dead Load sau liên hợp - Nhập Beam Loads Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Bố cục giai đoạn thi công  Khai báo trường hợp tải trọng nhóm tải trọng C S4 C S3 C S2 0.2L2 +0.2L =20m 0.2L +0.2L =20m 0.8L =36m 0.6L =33m 0.8L3 =36 m L = 45m L = 55m L3 = 45m 145m Hình Quy trình thi cơng mặt cầu phần mặt cắt BMC Các có điểm uốn vị trí 0.2L tính từ gối trong, đúc lớp bê tông lên lớp bê tông cũ, phải đổ tới điểm uốn- điểm mà khơng có ứng suất xảy TH Nhóm Loại Tải trọng Tải trọng tải trọng DL (BC) DL (BC) Self Weight DL (BC) DL (BC) Beam Loads Ghi Tải trọng thân dầm TTBT mặt cầu tương ứng với phạm vi 0.8  L1 DL (BC) DL (BC) Beam Loads TTBT mặt cầu tương ứng với phạm vi 0.2  L1 + 0.8  L2 DL (BC) DL (BC) Beam Loads TTBT mặt cầu tương ứng với phạm vi 0.2  L2 + L3 DL (AC) DL (AC) Beam Loads Các tính tải bổ sung (vỉa hè, lan can, rào chắn) ADVANCED APPLICATION  Khai báo nhóm điều kiện biên Nhóm Loại K biên điều kiện biên BGroup Supports Ghi Điều kiện gối lệ mơ men qn tính w r t bề rộng ảnh Width Tỷ E_Width1 Effective hưởng mơ men qn tính w r t tổng bề rộng, Scale Factor mặt cắt CS2 (tại vị trí nhịp 1) Tỷ lệ mơ men qn tính w r t bề rộng ảnh Width hưởng mơ men qn tính w r t tổng bề rộng, E_Width2 Effective Scale Factor mặt cắt CS3 (tại gối 1, tạo vj trí nhịp 2) Tỷ lệ mơ men qn tính w r t bề rộng ảnh Width hưởng mô men quán tính w r t tổng bề rộng, E_Width3 Effective Scale Factor mặt cắt CS4 (tại gối 2, tạo vj trí nhịp 3)  Khai báo bước thi cơng Bước Nhóm TC kết cấu CS1 SGroup CS2 Nhóm tải trọng Nhóm biên (Kích hoạt) Khoảng Ghi Nhóm Bước thời gian BGroup DL (BC) DL (BC) First step First step Mặt cắt chưa liên hợp - E_Width1 DL (BC) 25 days (User step) 30 Liên hợp mặt cắt CS2 CS3 - E_Width2 DL (BC) 25 days (User step) 30 Liên hợp mặt cắt CS3 CS4 - E_Width3 DL (AC) First step 10,000 Liên hợp mặt cắt CS4 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section # # # # # SGroup đại diện cho nhóm kết cấu bao gồm cấu kiện (dầm, dầm ngang) Một nhóm phần tử đủ phần hình học kết cấu khơng có thay đổi q trình thi cơng Sử dụng mặt cắt liên hợp cho dòng lệnh Construction Stage, khai báo mặt cắt liên hợp/không liên hợp phù hợp với trình tự thi cơng mặt cầu Giả thiết cần 25 ngày để lắp ghép ván khuôn ngày để bê tông đạt cường độ ban đầu Theo đó, 30 ngày để hồn thiện thi cơng Tải trọng thân mặt cầu nhập thông qua chức Element Beam Loads kích hoạt ngày thứ 25 cơng tác lắp ghép ván khn hồn thành  CS1 Mơ hình dầm thép dầm ngang theo chiều dài cầu Sử dụng lệnh Self Weight để nhập tải trọng thân dầm sử dụng lệnh Element Beam Loads để nhập tải trọng thên mặt cầu mặt cắt CS2 (Xem Hình 4)  CS2 Liên hợp diễn mặt cắt CS2 Nhập chiều rộng có hiệu mặt cắt CS2 Sử dụng lệnh Element Beam Loads để nhập TTBT mặt cầu mặt cắt CS3 (Xem Hình 4)  CS3 Liên hợp diễn mặt cắt CS3 Nhập chiều rộng có hiệu mặt cắt CS3 Sử dụng lệnh Element Beam Loads để nhập TTBT mặt cầu mặt cắt CS4 (Xem Hình 4)  CS4 Liên hợp diễn mặt cắt CS4 Nhập chiều rộng có hiệu mặt cắt CS4 Sử dụng lệnh Element Beam Loads để nhập tĩnh tải bổ sung ADVANCED APPLICATION C S1 C S2 C S3 AdditionalLoad Slab W eight C S4 Hình Tải trọng mặt cầu tĩnh tải bổ sung nhập vào giai đoạn thi công Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Mơ hình bước thi cơng Tham chiếu bẳng việc khai báo bước thi công Bước Nhóm TC kết cấu Nhóm tải trọng Nhóm biên (Kích hoạt) Khoảng Ghi Nhóm Bước thời gian First step First step Mặt cắt chưa liên hợp CS1 SGroup BGroup DL (BC) DL (BC) CS2 - E_Width1 DL (BC) 25 days (User step) 30 Liên hợp mặt cắt CS2 CS3 - E_Width2 DL (BC) 25 days (User step) 30 Liên hợp mặt cắt CS3 CS4 - E_Width3 DL (AC) First step 10,000 Liên hợp mặt cắt CS4 Nhấn nút Generate để taọ tất bước thi công lần, sau chỉnh sửa liệu phù hợp với bước Top left of screen > Define Construction Stage Stage > Name( CS ); Suffix( 1to4 ); Duration ( 30 ) Addition Steps > Day ( 25 ) Save Result>Stage (on), Additional Steps (on) > Apply > Cancel 39 ADVANCED APPLICATION Hình 24 Tạo bước thi cơng sử dụn lệnh Generate Chọn CS1 chỉnh sửa liệu thi cơng  Khi chọn “First” Active Day, nhóm tải trọng chọn kích hoạt từ ngày đầu thi cơng bước (Duration) 40 Name>CS1 Addition Steps > Day (25) ; Duration ( ) Element tab Group List > SGroup Activation>Age (0); Group List Boundary tab Group List > BGroup Activation>Support/Spring Position>Deformed Group List Load tab Group List>DL(BC)1 + Shift Key + DL(BC)2 Activation > Active Day>First; Group List > Apply > OK  Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Hình 25 Chỉnh sửa liệu thi cơng Chọn bước CS2 chỉnh sửa liệu thi công Name>CS2 Boundary tab Group List>E_Width1 Activation>Support/Spring Position>Deformed Group List Load tab Group List > DL (BC) Activation>Active Day>25; Group List OK  Hình 26 Chỉnh sửa liệu thi cơng bước CS2 Tham khảo Hình 27 việc chỉnh sửa liệu thi cơng bước CS3 41 ADVANCED APPLICATION Hình 27 Chỉnh sửa liệu thi công bước CS3 42 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Trong bước thi công CS4, nhập thời gian “10,000” ngày vào mục Duration để xem xét ứng xử lâu dài kết cấu, thay đổi liệu nhóm tải trọng để kích hoạt tĩnh tải bổ sung Name>CS4 Addition Steps > Day ( 25 ) ; Duration (10000) Boundary tab Group List >E_Width3 Activation > Support/Spring Position>Deformed Group List Load tab Group List > DL(AC) Activation>Active Day>First; Group List OK >Close 43 ADVANCED APPLICATION Hình 28 Hộp thoại Composite Construction Stage chỉnh sửa liệu thi công bước CS4 Khai báo mặt cắt liên hợp tương ứng với bước thi cơng Xác định việc kích hoạt mặt cắt dầm mặt cầu giai đoạn thi công Nếu dạng liên hợp “Composite” chọn mục Section Type, đặc tính mặt cắt liên hợp khai báo trước sử dụng Tham chiếu Hình 29 để xác định bước kích hoạt Active Stage với hoạt động mặt cắt dầm mặt cầu bước thi cơng Trong bà giả thiết tất dầm kích hoạt bước CS1 C S2 C S4 C S3 0.2L2 +0.2L =20m 0.2L +0.2L =20m 0.8L =36m 0.6L =33m 0.8L3 =36 m L = 45m L = 55m L3 = 45m 145m Hình 29 Quy trình thi cơng mặt cầu phần BMC Đầu tiên gán mặt cắt liên hợp cho mặt cắt mặt cầu (i.e., CS2) Theo mặc định, Composite Type cài đặt “Normal” Chú ý Part Part có sẵn phân tích thi cơng Nếu người dùng chọn “User” danh sách Composite Type, người dùng gán nhiều Part theo ý muốn, người dùng phải sử dụng kích thước phía tâm mặt cắt sau liên hợp  Các dầm (Part 1) kích hoạt Active 44Stage, CS1 BMC (Part 2) kích hoạt bước CS2 Load Tab > Construction Stage Option > Composite Section for Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Construction Stage Active Stage > CS1; Section>1: Sect Composite Type > Normal  Tuổi ban đầu nhập cho Composite Section hộp thoại Construction Stage ưu tiên so với độ tuổi nhập hộp thoại Define Construction Stage Construction Sequence Part >1 Mat.Type > Element; Compo Stage > Active Stage; Age (0) Part >2 Mat.Type>Material ; Material>3:Grade C6000 ; Composite Stage>CS2 ; Age (5) ; Stiff Scale> Weight>  > OK > Apply  Nhập giá trị “0” cho mục Weight, khơng bao gồm TTBT bê tơng tính tự động lệnh Self Weight Khi đó, phải dùng lệnh Element Beam Loads để nhập TTBT mặt cắt bê tông liên hợp Hình 30 Khai báo mặt cắt liên hợp cho giai đoạn thi công CS1 45 ADVANCED APPLICATION Bây giở gán mặt cắt liên hợp thứ hai ba cho mặt cắt mặt cầu Active Stage>CS1 ; Section>2: Sect Composite Type>Normal Construction Sequence Part>1 Mat.Type>Element; Composite Stage>Active Stage; Age (0) Part>2 Mat.Type>Material; Material>3: Grade C6000; Composite Stage>CS3; Age (5); Stiff Scale> Weight> > OK > Apply Active Stage>CS1; Section>3: Sect 3, Composite Type>Normal Construction Sequence Part>1 Mat.Type>Element; Composite Stage>Active Stage; Age (0) Part>2 Mat.Type>Material; Material>3: Grade C6000; Composite Stage>CS4 ; Age (5); Stiff Scale> Weight> > OK > Apply 46 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Hình31 Khai báo mặt cắt liên hợp cho bước thi công CS3 Nhập điều kiện phân tích thi cơng  Việc kiểm tra Auto Time Step Generation cho Large Time Gap tạo thêm bước mà koảng thời gian thi công dài, để xem xét tải bền vững Analysis Tab >Construction Stage Final Stage>Last Stage Analysis Option>Include Time Dependent Effect (on) Time Dependent Effect Creep & Shrinkage (on) ; Type>Creep & Shrinkage Convergence for Creep Iteration Number of Iteration (5); Tolerance (0.01) Internal Time Step for Creep (1) Auto Time Step Generation for Large Time Gap (on) Variation of Comp Strength (on)   Việc kiểm tra Calculate Output of Each Part để tính toán nội lực cho phần mặt cắt liên hợp  Trong phân tích thi cơng, tất TH tải trọng ngoại trừ độ tự chùng cáp tải trọng theo thời gian gộp vào Tĩnh tải Dead (CS) kết trả theo dạng Dead (CS) Với TH tải trọng phân biệt kết xuất CS với Dead Load, chọn dạng Beam Loads Nodal Loads mong muốn để phân biệt với Dead (CS) tạo kết dạng Tải trọng tháo dỡ_Erection Load (CS) 47 ADVANCED APPLICATION Hình 32.Hộp thoại Construction Stage Analysis Control Data 48 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Thực phân tích kết cấu Sau hồn thành việc mơ hình măt cắt liên hợp bước thi công, việc phân tích kết cấu thực Analysis> Perform Analysis 49 ADVANCED APPLICATION Kiểm tra kết phân tích Có hai để kiểm tra kết phân tích cho tốn phân tích thi cơng Một kiểm tra nội lực tổng chuyển phần tử bước thi công cụ thể, hai kiểm tra thay đổi ứng suất phần mặt cắt liên hợp bước thi công trước định dạng bảng Kiểm tra nội lực phần tử Kiểm tra nội lực phần tử bước thi cơng CS4, giá trị mát ứng suất Trong đó, Summation = Dead + Erection Load + Creep Secondary + Shrinkage Secondary Stage>CS4 Results Tab / Forces / Beam Diagrams Load Cases/Combination > CS:Summation; Step>Last Step Components>My; Output Options > Points; Line Fill Type of Display > Contour (on); Legend (on)  50 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Hình 33 Biểu đồ mơ men bước CS4 Như quan sát phía dưới, kiểm tra sựt hay đổi mô men qua bước thi công CS1: Summation, Last Step CS2: Summation, Last Step CS3: Summation, Last Step 51 ADVANCED APPLICATION HÌnh 34 Biểu đồ mơ men bước thi công CS4 Kiểm tra ứng suất Kiểm tra ứng suất phần mặt cắt liên hợp tai bước thi công CS4, bước thể cho việc mát ứng suất dài hạn Results Tab / Result Tables Tab / Composite Section for C.S > Beam Stress Node or Element> ; (19) Load case / Combination > Summation(CS) (on) Stage/Step>CS1:001(first) ~ CS4:002(last) (on) Part Number>Part j (on)  52 Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Hình 35.Kiểm tra nội lực ứng suất mặt cắt liên hợp bước thi công Khi hoạt tải tải chung phải gán vào kết cấu trước hoàn thiện bước thi cơng, chương trình tạo tổ hợp tải trọng chứa tải tải trọng thi công xác nhận ứng suất cho phần thiết kế sau thi công_PostCS (i.e., thiết kế sau thi công) 53 ... Bridge Using a Composite Section Cài đặt điều kiện làm việc nhập thông số vật liệu/ mặt cắt Mở file ( New Project) để bắt đầu cho mô hình cầu liên hợp lưu trữ file ( Save) với tên I-Girder Composite. .. cho mô hình cầu liên hợp lưu trữ file ( Save) với tên I-Girder Composite Bridge > New Project > Save (I-Girder Composite Bridge) Cài đặt điều kiện làm việc chương trình Cài đặt hệ thống đơn vị... nghĩa Construction Stage Analysis of a Bridge Using a Composite Section Properties Tab > Section>Add Composite tab Section ID (1); Name (Sect 1); Section Type >Steel- I; Slab Width (12.14) Girder>Num