Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng xử cơ học kết cấu mặt cầu bê tông cốt thép dạng b

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC HIẾU NGHİÊN CỨU ỨNG XỬ CƠ HỌC KẾT CẤU MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẠNG BẢN TRÊN DẦM CHỊU TÁC DỤNG TĨNH CỦA TẢİ TRỌNG XE LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - 2022 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC HIẾU NGHİÊN CỨU ỨNG XỬ CƠ HỌC KẾT CẤU MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẠNG BẢN TRÊN DẦM CHỊU TÁC DỤNG TĨNH CỦA TẢİ TRỌNG XE Ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Chuyên ngành : Xây dựng cầu hầm Mã số : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TRẦN THẾ TRUYỀN Hà Nội - 2022 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả Nguyễn Đức Hiếu luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ii LỜI CẢM ƠN Luận án được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Trần Thế Truyền.

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn đã chỉ dẫn tận tình và đã đóng góp các ý kiến quý báu để giúp tôi thực hiện luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Trần Đức Nhiệm, TS. Ngô Châu Phương đã đóng góp các ý kiến quý báu cho luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Giao Thông Vận tải, Ban Giám đốc Phân hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, bộ môn Cầu Hầm, bộ môn Sức bền vật liệu, bộ môn Vật liệu xây dựng, Trung tâm khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, Phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập nghiên cứu.

Tôi cũng xin trân trọng cám ơn Viện khoa học công nghệ xây dựng đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực nghiệm. Cuối cùng tôi bày tỏ cảm ơn các đồng nghiệp, gia đình người thân đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả Nguyễn Đức Hiếu luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii DANH MỤC BẢNG.

xiii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU. xiv MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ NỨT BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ VẤN ĐỀ XE QUÁ TẢI Ở VIỆT NAM. Kết cấu mặt cầu bê tông cốt thép dạng bản trên dầm.

Tình trạng hư hỏng kết cấu bản mặt cầu dạng bản trên dầm do ảnh hưởng của tải trọng xe. Cầu Nam Đồng Bà Thìn trên Quốc lộ 1 tỉnh Khánh Hòa. Cầu Bà Triên trên Quốc lộ 1 tỉnh Khánh Hòa. Cầu Bà Bếp trên đường Tỉnh lộ 8 huyện Củ Chi.

Nứt kết cấu bê tông cốt thép do tải trọng. Tổng quan về các nguyên nhân gây nứt bê tông. Nguyên nhân gây nứt kết cấu bê tông cốt thép do vượt tải. Nguyên nhân gây nứt kết cấu bê tông cốt thép do mỏi.

Tính toán độ mở rộng vết nứt. Độ mở rộng vết nứt cho phép. Xe tải trên cầu. Xe tải thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam.

Xe hợp pháp trong đánh giá tải trọng khai thác cầu. Tình trạng xe quá tải ở Việt Nam. Tình hình nghiên cứu về nứt bản mặt cầu bê tông cốt thép do tải trọng xe trên thế giới và ở Việt Nam. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.

Tình hình nghiên cứu trong nước. Kết luận Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC DỤNG TĨNH CỦA TẢİ TRỌNG XE. Các mô hình ứng xử của bê tông và cốt thép.

Các mô hình ứng xử của vật liệu bê tông. 36 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat iv 2. Các mô hình ứng xử của cốt thép. Mô phỏng tương tác giữa bê tông và cốt thép.

Lý thuyết phá huỷ dòn. Lí thuyết phá huỷ dòn bê tông. Mô hình phá huỷ dòn bê tông điển hình. Lý thuyết phá hủy và rạn nứt bê tông, ứng dụng trong phân tích cơ chế phá hoại của kết cấu bê tông cốt thép.

Ứng xử của bê tông khi bị phá hủy và rạn nứt. Ứng xử của bê tông theo các mô hình rạn nứt. Áp dụng phương pháp số trong cơ học phá hủy. Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method-FEM).

Phương pháp phần tử hữu hạn mở rộng (Extended Finite Method-XFEM)59 2. Phương pháp phần tử biên (Boundary Element Method-BEM). Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với phương pháp phần tử biên có hiệu chỉnh (Scale Boundary Finite Element Method-SBFEM). Phương pháp không lưới.

Kết luận Chương 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC, ĐẶC TÍNH PHÁ HỦY CỦA BÊ TÔNG VÀ ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu. Công tác bê tông.

Cường độ chịu nén. Cường độ chịu kéo. Thí nghiệm xác định các đặc trưng nứt của vật liệu. Thí nghiệm kết cấu dầm T dưới tác dụng của tải trọng tĩnh - Thí nghiệm 1.

Gia công cốt thép và ván khuôn. Đúc mẫu và bảo dưỡng. Bố trí thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm.

Thí nghiệm kết cấu dầm T bị hư hỏng nặng được sửa chữa bằng dán vải sợi FRP dưới tác dụng của tải trọng tĩnh - Thí nghiệm 3. Dán vải sợi FRP tăng cường. Bố trí thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm.

Thí nghiệm bản kê 2 cạnh dưới tác dụng của tải trọng tĩnh - Thí nghiệm 3. 86 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat v 3. Gia công cốt thép và ván khuôn. Lắp đặt các thiết bị đo.

Đúc mẫu và bảo dưỡng. Bố trí thí nghiệm. Kết quả đo độ võng. Kết quả đo độ mở rộng vết nứt.

Kết luận Chương 3. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ ỨNG XỬ CỦA BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐỔ TẠI CHỖ DO TẢI TRỌNG TẬP TRUNG 97 4. Mô hình phần tử trong tính toán kết cấu bê tông cốt thép. Mô hình phần tử trong ANSYS.

Mô hình phần tử trong Midas FEA. Đánh giá kết quả mô phỏng số. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả giải tích. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả thí nghiệm ứng xử nứt phi tuyến.

Phân tích kết cấu nhịp dầm T chịu tác dụng tĩnh của xe tải nặng. Mô hình phân tích. Kết quả phân tích kết cấu nhịp chịu tác dụng tĩnh của xe. Xác định sơ đồ dải bản mặt cầu tương đương khi chịu tải trọng của xe tải nặng.

Sơ đồ dải bản khảo sát. Kết quả phân tích tuyến tính. Kết quả phân tích phi tuyến. Kết luận và kiến nghị.

Ứng xử cơ học của bản mặt cầu BTCT của kết cấu nhịp dầm I BTCT DƯL chịu tác dụng tĩnh của tải trọng xe. Mô hình phân tích. Kết quả tính toán. Nghiên cứu tham số ảnh hưởng đến ứng xử cơ học của bản mặt cầu BTCT dạng bản trên dầm chịu tác dụng tĩnh của tải trọng xe.

Sơ đồ tính bản mặt cầu. Khảo sát tham số vật liệu. Khảo sát tham số chiều dày bản. Khảo sát tham số cấu tạo cốt thép.

135 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat vi 4. Đề xuất giải pháp cấu tạo BMC BTCT dạng bản trên dầm chịu tác dụng của xe tải nặng. Kết luận Chương 4. 139 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.

143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ. 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 2 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN. 10 PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH PHÂN TÍCH NỨT DẢI BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP (CODE CHẠY TRÊN ANSYS APDL).

26 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1: Các loại kết cấu cầu được sử dụng tại Mỹ. 2: Tỷ lệ phần trăm nhịp của cầu nhiều dầm đỡ ở bang Wisconsin, Mỹ. 3: Tỷ lệ phần trăm khoảng cách dầm của cầu nhiều dầm đỡ ở bang Wisconsin, Mỹ.

4: Bố trí chung cấu tạo cốt thép trong bản mặt cầu dạng bản trên dầm. 5: Cấu tạo cốt thép BMC của kết cấu nhịp dầm I BTCT DƯL. 6: Cấu tạo cốt thép BMC của kết nhịp dầm T ngược BTCT DƯL. 7: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp có bản mặt cầu dạng bản trên dầm.

8: Hiện trạng vết nứt đáy bản mặt cầu tại cầu Nam Đồng Bà Thìn nằm trên QL1 huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa. 9: Vị trí các vết nứt đáy bản mặt cầu - Cầu Bà Triên Km 1482+474 QL1. 10: Các vết nứt đáy bản mặt cầu - Cầu Bà Triên Km 1482+474 QL1. 11: Tình trạng nứt ở đáy bản mặt cầu Bà Bếp trước khi sửa chữa.

12: Các nguyên nhân chính gây nứt bê tông. 13: Các giai đoạn làm việc của cấu kiện BTCT chịu uốn. 14: Hiệu ứng vòm trong bản mặt cầu bê tông. 15: Vòng đai kéo xung quanh trường nén.

16: Đường cong phát triển vết nứt phù hợp với đường cong tuổi thọ mỏi. 17: Sự phân bố ứng suất và biến dạng dọc theo thanh thép sau khi hình thành vết nứt đầu tiên (a) và giữa hai vết nứt (b). 19: Đoàn xe H10, H13, H18 theo phương ngang cầu. 20: Đoàn xe H10, H13, H18 theo phương dọc cầu.

22: Đoàn xe H30 theo phương ngang cầu. 23: Đoàn xe H30 theo phương dọc cầu. 26: Xe tải thiết kế. 27: Xe 2 trục thiết kế.24 luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat viii Hình 1.

28: Tải trọng làn thiết kế. 32: Biểu đồ thống kê % xe quá tải qua trạm cân Dầu Giây. 33: Phân bố tổng tải trọng xe tải. 34: Phân bố tổng trọng lượng xe quá tải.

35: Phân bố tổng tải trọng xe quá tải 2 trục. 36: Phân bố tải trọng trục 1 các xe quá tải 2 trục. 37: Phân bố tải trọng trục 2 xe hai trục quá tải. 38: Đồ thị xác suất tổng tải trọng các xe quá tải 3 trục.

39: Mật độ phân bố tải trọng các trục xe 3 trục quá tải. 40: Mật độ phân bố tổng tải xe quá tải 4, 5, 6 trục.