Nghiên cứu sự làm việc cục bộ kết cấu trụ cột công trình cầu

Abstract

Việc tính toán, phân tích ứng suất cục bộ tại các vị trí phức tạp như: kết cấu trụ cột, kết cấu mố trụ công trình cầu... Luôn luôn là bài toán phức tạp và khó khăn, đối với các kỹ sư thiết kế kết cấu Cầu. Đã có nhiều nghiên cứu và thực tế chỉ ra rằng tại vị trí trụ cột thường xuất hiện nhiều vết nứt và hư hỏng khác. Những hư hỏng này làm giảm sự làm việc an toàn, ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác cũng như tuổi thọ của công trình. Do đó, Luận văn này đi sâu vào nghiên cứu sự làm việc cục bộ của kết cấu Trụ cột cầu, từ đó đưa ra các giải pháp hạn chế sự làm việc bất lợi của kết cấu thông qua việc ứng dụng phần mềm Midas/Civil 2011. Kết quả phân tích một mô hình kết cấu trụ cầu toàn khối có thân cột cấu tạo bằng BTCT, thân trụ theo phương ngang cầu gồm 2 cột tròn đặc, được thiết kế với đường kính 1,6m, và chiều cao trụ là 6,0m. Bệ trụ được cấu tạo hình chữ nhật đơn giản với chiều rộng bệ là 7,0m, chiều dài bệ trụ 16,0m, chiều cao bệ trụ 2,0m. Xà mũ nằm trên 2 trụ với kích thước chiều dài xà mũ theo phương ngang cầu 16,0m, chiều rộng xà mũ theo phương dọc cầu 2,0m, chiều cao xà mã thay đổi từ 1,5m ÷ 2,5m; Bên trên được đặt hệ dầm gồm 8 dầm chữ I cao H=1.8m, Chiều dài toàn dầm: Lnhịp = 36m. Khi xét chi tiết ở từng trường hợp thì ta nhận thấy vị trí lực cắt nguy hiểm nhất thường xuất hiện tại các vị trí như tiếp giáp với xà mũ, hoặc tiếp giáp với đế trụ và giảm dần về phía giữa trụ. Khi xét ứng suất pháp theo phương X ta thấy rằng tại vị trí phía thớt trên của trụ thì ứng suất kéo là lớn nhất lên đến 5.531,94 kN/m2, tại vị trí dưới nách trụ thì xuất hiện ứng suất nén là lớn nhất lên đến 6.096,48 kN/m2 và giảm dần theo các vị trí cách xa trụ. Khi xét sự làm việc cục bộ kết cấu trụ cầu theo ứng suất pháp theo phương Z ta thấy rằng tại vị trí giữa các gối thì ứng suất kéo là lớn nhất lên đến 1.797,22 kN/m2, tại vị trí dưới trụ ứng suất nén là lớn nhất lên đến 11.160,80 kN/m2 và giảm dần về phía giữa trụ. Khi phân tích chuyển vị của trụ cột công trình cầu theo các phương thì kết cấu trụ cột chuyển vị lớn nhất ở vùng 2 biên của xà mũ có giá trị 4,7mm và giảm dần về phía trụ, rồi xuống bệ trụ có giá trị bằng không. Từ các kết quả nghiên cứu được tác giả có nhận xét rằng, ứng suất tập trung trong trụ cột công trình cầu phân bố không tuyến tính, ứng suất nguy hiểm tập trung ở các vị trí tiếp giáp giữa xã mũ với thân trụ và giữa thân trụ với bệ. Do đó những vị trí này cũng cần chú ý hơn trong thiết kế tổng thể.