Đang tải... (xem toàn văn)
SLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢPSLIDE THUYẾT TRÌNH LUẬN VĂN KỸ THUẬT VỀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ PHÙ HỢP TRONG DẦM THÊP LIÊN HỢP
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -*** - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ KÍCH THƯỚC HỢP LÝ CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU DẦM LIÊN HỢP GIẢN ĐƠN CHO CẦU VƯỢT NÚT GIAO CBHD:TS NGUYỄN QUỐC HÙNG HV: NGUYỄN VỸ PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Nghiên cứu, ứng dụng phân tích đánh giá dạng kết cấu dầm liên hợp thép – BTCT cho cầu vượt nút giao thành phố Đối tượng nghiên cứu Các dạng kết cấu nhịp cầu dầm liên hợp thép – BTCT giản đơn Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tìm trọng lượng thép tối ưu kết cấu cầu thép liên hợp dạng I giản đơn => Từ đó, lựa chọn tiết diện, hợp lý hóa tiết diện dầm áp dụng cho cơng trình giao thơng cụ thể cầu vượt nút giao - Tìm hiểu làm việc, tính tốn dầm liên hợp - Nghiên cứu lựa chọn thông số tiết diện liên hợp để có tiết diện hợp lý theo tiêu chí giảm trọng lượng thép nyuwng đảm bảo khả chịu lực - Giới thiệu chi tiết dạng cầu liên hợp thép – BTCT - Nguyên lí thiết kế , tính tốn kết hợp với chun gia nhằm phân tích ưu nhược điểm so với cầu BTCT thơng thường CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẦU DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG CỐT THÉP I ĐẶC ĐIỂM CỦA CẦU LIÊN HỢP THÉP – BTCT II CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU TRONG NHỊP CẦU LIÊN HỢP III CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI NHỊP CẦU LIÊN HỢP I ĐẶC ĐIỂM CỦA CẦU LIÊN HỢP THÉP – BTCT Hình 1.1 - Các dạng tiết diện cầu liên hợp thép - Bê tông cốt thép a Dầm thép chữ I bụng đặc - Ưu nhược điểm: + Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, thi công, dễ tu, sửa chữa + Chiều cao cấu trúc thường nhỏ, giảm đất đắp sau mố, phù hợp với cầu + Khó thỏa mãn yêu cầu mỹ quan - Phạm vi áp dụng: Thích hợp cho độ nhỏ Với cầu dầm đặc thường dùng cho độ 30m đến 40m, cầu liên hợp tới 40m đến 50m Hình 1.2 - Dầm thép chữ I bụng đặc b Dầm thép chữ I bụng rỗng Thích hợp cho cầu có độ nhỏ Thường kết hợp với loại dầm khác dầm bụng đặc, thường dùng cho độ 30m đến 50m, cơng trình cầu vượt nhẹ, cơng trình nơng thơn Được áp dụng rộng rãi cơng trình dân dụng cơng nghiệp Hình 1.3- Cầu The Brownrig-bridge c Dầm thép chữ I bụng lượn sóng Thích hợp cho cầu có độ nhỏ Thường kết hợp với loại dầm khác dầm bụng đặc, thường dùng cho độ 30m đến 50m, cơng trình cầu vượt nhẹ, cơng trình nơng thơn Hình 1.4 - Dầm thép chữ I bụng lượn sóng d Dầm thép hộp đơn (1 hộp) Thích hợp cho việc thi công cầu vượt cạn Áp dụng cho cầu dầm liên hợp, cầu vượt bộ… Hình 1.5 - Dầm thép hộp đơn e Dầm thép hộp đơi (2 hộp) Có thể áp dụng cho cầu vượt sông, cầu cạn với chiều dài nhịp lớn 100m Hình 1.6 - Dầm thép hộp đơi f Dầm thép hộp trực hướng Có thể áp dụng cho cầu vượt sơng, cầu dầm độ lớn Thích hợp cho nhịp dài tỷ số mô men tĩnh tải hoạt tải tương đối cao Hình 1.7 - Dầm thép hộp trực hướng CÔNG THỨC TÍNH TỐN CỦA THUẬT TỐN PSO - - PSO có hai mơ hình: Mơ hình tối ưu tồn cục mơ hình tối ưu địa phương Trong mơ hình tồn cục, cá thể có thơng tin từ từ tồn quần thể Ngược lại mơ hình địa phương, cá thể có thơng tin từ từ nhóm cá thể lân cận Mơ hình tồn cục, cho kết nhanh mơ hình địa phương, mơ tả giải thuật cho tốn cực tiểu hóa hình 3.5 Hình 3.5: Sơ đồ khối thuật tốn PSO theo mơ hình tồn cục luận văn KỸ THUẬT XỬ LÝ CÁC BÀI TỐN CĨ RÀNG BUỘC Có phương pháp sau: - Phương pháp cho trước lời giải khả nghiệm - Phương pháp sử dụng hàm phạt - Phương pháp loại bỏ dần lời giải khơng khả nghiệm Hình 3.6: Minh họa vùng khả nghiệm không gian hai chiều CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỢP LÝ MCN CẦU DẦM LIÊN HỢP THEO LÝ THUYẾT TỐI ƯU XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG THÉP THEO KHOẢNG CÁCH DẦM CHỦ, THEO CHIỀU DÀY BẢN MẶT CẦU, THEO CHIỀU CAO DẦM CHỦ KẾT QUẢ BÀI TOÁN VÍ DỤ XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU ( NHIỆM VỤ TÍNH TỐN) a Hàm mục tiêu: Tìm {X} để: G = f(xi) = f(x1, x2, x3,…,xn) => Xét tốn tối ưu dầm thép liên hợp bê tơng cốt thép tổng thể hình vẽ: Trong đó: X1 – Chiều rộng cánh bê tông X2 – Chiều dày cánh bê tông X3 – Chiều rộng cánh X4 – Chiều dày cánh X5 – Chiều cao sườn X6 – Chiều dày sườn X7 – Chiều rộng cánh X8 – Chiều dày cánh Hình 4.1: Cầu liên hợp đơn giản tham số giả định XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU ( NHIỆM VỤ TÍNH TỐN) b Các điều kiện ràng buộc: Giả sử kết cấu dầm thép liên hợp có kích thước hình 4.1, điều kiện ràng buộc kích thước lấy sau: X1 – Chiều rộng cánh bê tông với ≤ X1 ≤ B/2 X2 – Chiều dày cánh bê tông với 0,15 ≤ X2 ≤ 0,2 X3 – Chiều rộng cánh với (2b+δ+0,025) ≤ X3 ≤ 0,5 X4 – Chiều dày cánh với 0,01≤ X4 ≤ 0,02 X5 – Chiều cao sườn với L/20 ≤ X5 ≤ L/15 X6 – Chiều dày sườn với 0,02 ≤ X6 ≤ 0,04 X7 – Chiều rộng cánh với (2b+δ+0,025) ≤ X7 ≤ 0,07 X8 – Chiều dày cánh 0,01 ≤ X8 ≤ 0,04 XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG THÉP CỦA DẦM LIÊN HỢP a Tính diện tích: Bước 1: Cho đối số Xi Giá trị giới hạn tham số: Giá trị X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 Min 0.16 2b+δ+0,025 0.01 L/20 0,02 0.4 0.01 Max B/2 0.2 0.5 0.02 L/15 0,04 2b+δ+0,025 0.04 Cường độ bê tông Rb =28 MPa (ở 28 ngày tuổi) Mô đun đàn hồi bê tông Eb = 28441.10-2 kG/m3 Cường độ thép chọn Rt = 275 N/mm2 = 275.10-2 MPa (theo bảng tra CĐ thép ) Mô đun đàn hồi thép Et = 2.105 MPa Mô men mặt cắt dầm Mt ( kết tính tốn theo cơng thức) Cho B =2 (m) B/2=1 (m); Bề rộng cầu Bc = (m) Bc/1,4 = (m) Giới hạn chiều dài nhịp L= 28÷33 (m) Ở ta chọn L=30 (m) L/20= 1,5 (m); L/15= (m) Thay giá trị vào ta có, đối số sau: Giá trị X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 Min 0,15 0,25 0,01 1,5 0,02 0,4 0.01 Max 0,2 0,5 0,02 0,04 0.7 0.04 XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG THÉP CỦA DẦM LIÊN HỢP Bước 2: Tính diện tích dầm thép theo cơng thức ANC = X3.X4 + (X5-X4-X8).X6 + X7.X8 Bước 3:Mô men tĩnh tiết diện thép trục qua đáy dầm thép: So = X3 X4.( X5-X4/2)+ X6(X5- X4- X8)( X X X X )+ X8X7 X8/2 Vị trí trục trung hòa: Y = So/ ANC Y= X5 X X8 X8) X8 X7 X8 / 2 X 3.X X X X X X X X X X X / 2 X X X X ( Bước 4:Mơ men qn tính dầm thép trục trung hòa I-I Mơ men bụng: X ( X X X )3 X X4 X8 I1 (X5 Y X4 ) X ( X X X ) 12 Mô men cánh chịu nén: X X 43 X I2 ( X Y )2 X X 12 Mô men cánh chịu kéo: X X 83 X I3 (Y ) X X 12 2 XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG THÉP CỦA DẦM LIÊN HỢP Mơ men qn tính dầm thép giai đoạn I: I NC = I1 + I2 + I3 I NC = X X ( X X X )3 X X X8 X X 43 (X5 Y X4 ) X ( X X X ) + ( X Y )2 X 3.X 12 2 12 + X X 83 X (Y )2 X X + 12 • Bước 5: - Tính diện tích bê tơng: As = X1X2 - Mơ men tĩnh tiết diện liên hợp với trục trung hòa I-I Vị trí trục trung hòa II-II: • • • • • S xI X X ( X Y X ) X1 X ( X Y X ) S xI z1 X1 X X 3.X X X X X X X ANC ANC Bước 6: Xác định mô men quán tính tiết diện liên hợp: Bước 7:Trọng lượng thân dầm Bước 8:Tính ứng suất Bước 9: Tính ứng suất bê tông giai đoạn II Bước 10: Ứng suất thép bê tông hoạt tải gây ra; độ võng XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG THÉP CỦA DẦM LIÊN HỢP Kiểm tra ứng suất, độ võng : t h tt Rt bt bh Rb (*) f vt f vh [ f ] Nếu không thỏa mãn điều kiện (*) quay lại nhập số liệu [Xi]=Xi+1 Nếu thỏa mãn điều kiện (*) tính trọng lượng thép G1 Tính trọng lượng thép (của phương án này) G1 G1 = f(X)1 = f(X1, X2, X3,…,X8) b Thay đổi đối số: Xi = Xi + c ( với c số gia tốc; c = 2) Tính lặp bước trên, ta tìm G2 = f(X)2 = f(X1, X2, X3,…,X8) c Tìm giá trị cuối: Ta có : k = G2-G1 (**) + Nếu k > lấy Xi G1 + Nếu k < lấy Xi G2 Tiến hành lặp n lần kết mong muốn.Thuật toán biểu diễn hình bên: Hình 4.2: Thuật tốn phương pháp tối ưu dầm liên hợp KẾT QUẢ BÀI TỐN VÍ DỤ - Sử dụng " phương pháp vùng khả nghiệm kết hợp với phương pháp hàm phạt " Lý thuyết tối ưu để giải toán - Sử dụng ngơn ngữ lập trình matlab R12 để viết thuật tốn PSO chương trình tính áp lực điều kiện ổn định Thuật toán PSO sử dụng số cá thể N =50, số vòng lặp 10^2, số lần chạy độc lập 10 lần Ví dụ 2: Nhập số liệu tính tốn Tải trọng dải điều tương đương : 5000 Chiều dài nhịp tính tốn : 33 Chiều rộng bê tơng : 1.4 Số lần tính ngẫu nhiên : 10000 Xong nhập số liệu ! KẾT QUẢ BÀI TỐN VÍ DỤ KẾT QUẢ BÀI TỐN VÍ DỤ G1 = 19,947 (T)Với số X1 = 1.4 X2 = 0.19 X3 = 0.493 X4 = 0.015 X5 = 1.56 X6 = 0.04 X7 = 0.5 X8 = 0.017 … X1 = 1.4 X2 = 0.17 X3 = 0.49 G25 = 14,118 (T) Với số X4 = 0.016 X5 = 1.56 X6 = 0.025 X7 = 0.5 X8 = 0.017 G2 = 16,061(T) Với số X1 = 1.4 X2 = 0.18 X3 = 0.492 X4 = 0.016 X5 = 1.55 X6 = 0.03 X7 = 0.5 X8 = 0.017 X1 = 1.4 X2 = 0.15 X3 = 0.483 Gmin = 12,046 (T) Với số X4 = 0.017 X5 = 1.555 X6 = 0.02 X7 = 0.5 X8 = 0.017 KẾT QUẢ BÀI TỐN VÍ DỤ Từ kết ví dụ ta có: 140 18 1,7 1,7 155 140 50 Hình 4.5: Quan hệ trọng lượng thép tối ưu số vòng lặp 1,7 Hình 4.6: Dầm liên hợp đơn giản với kích thước hợp lý Đơn vị : cm KẾT LUẬN v Ý nghĩa khoa học đề tài Việc nghiên cứu đề tài dầm thép liên hợp bê tông cốt thép cho kết cấu cầu vượt mở hướng nghiên cứu cho loại kết cấu sử dụng phổ biến cho kết cấu cầu vượt nhẹ nút giao thông thành phố Lý thuyết tính tốn tối ưu Phương pháp tính tốn Ngơn ngữ lập trình ứng dụng Matlab Tính tốn dầm liên hợp giản đơn nút giao thông KẾT LUẬN v Đánh giá khả áp dụng dầm thép liên hợp BTCT kết cấu cầu vượt nhẹ nước ta Áp dụng tình trạng ùn tắc vị trí giao cắt điều khó tránh khỏi.Rõ thành phố lớn thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Áp dụng nước ta với xu hướng gia tăng không ngừng phương tiện giao thông đô thị lớn Phương pháp tính giải thuật chưa đa dạng chương trình chưa tối ưu hóa HẠN CHẾ Chưa xét trạng thái phi tuyến Cơ sở LT tối ưu có đặc trưng hình học khơng đổi chưa phù hợp kết cấu thực tế Mới tính tốn 2D chưa xét hết tác động khác động đất, gió, cộng hưởng gây kết cấu HƯỚNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ảnh hưởng chịu cắt mối nối hàn bụng dầm, đánh giá ảnh hưởng mức độ an toàn mối nối khai thác Nghiên cứu, ứng dụng loại thép cường độ cao liên hợp BTCT để tăng cường khả chịu lực kết cấu, tăng cường khả vượt nhịp kết cấu, giảm chiều cao dầm ... Cấu tạo dầm thép liên hợp dạng I Hình 2.1 - Mặt cắt ngang dầm thép liên hợp dạng I Phân tích đặc điểm cấu tạo mặt cắt cầu dầm liên hợp thép – BTCT: b Bố trí dầm thép liên hợp dạng I - Dầm chủ:... mặt cắt cầu dầm liên hợp thép – BTCT: b Bố trí dầm thép liên hợp dạng I - Bản mặt cầu liên hợp: Hình 2.4- Mặt cắt thể mặt cầu liên hợp Ảnh hưởng nhiệt độ co ngót nội lực cầu dầm liên hợp Ảnh hưởng... Hình 2.2- Mặt cắt dầm chủ Phân tích đặc điểm cấu tạo mặt cắt cầu dầm liên hợp thép – BTCT: b Bố trí dầm thép liên hợp dạng I - Dầm ngang: Hình 2.3- Bố trí dầm ngang cầu thép liên hợp BTCT Phân tích