Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 140
CHƢƠNG V
THIẾT KẾ CẦU VỚI MIDAS CIVIL

Trong chƣơng này bao gồm các vấn đề sau:
Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT DƯL
Thiết kế cầu dầm thép liên hợp BTCT
Thiết kế cầu đúc hẫng BTCT DƯL

1. Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT
1.1

Số liệu thiết kế
Thiết kế cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn với các số liệu sau:
- Chiều dài nhịp L = 33m;
- Khổ cầu B = 14.5m;
- Dầm chủ sử dụng là dầm định hình PCI của Mỹ. (hình vẽ)

Hình 5. 1: Mặt cắt ngang cầu
- Vật liệu sử dụng:
o Bản mặt cầu và dầm ngang sử dụng bê tông theo tiêu chuẩn ASTM
Grade C4000;
o Dầm chính đúc trước sử dụng bê tông theo tiêu chuẩn ASTM Grade
C6500;
o Cốt thép thường sử dụng A36 theo tiêu chuẩn ASTM;
o Cốt thép DƯL sử dụng tao cáp 7 sợi 15,2mm cấp 270 theo ASTM.
- Tải trọng thiết kế HL93.
- Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 272 – 05.
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 141

- Trên menu chính lựa chọn File/New Project hoặc bấm vào biểu tượng
trên thanh Toolbars.
- Lựa chọn Tools/ Unit System, xuất hiện hộp thoại:

Hình 5. 3: Hộp thoại lựa chọn đơn vị hệ thống
Lựa chọn đơn vị chiều dài Length: m; đơn vị lựa chọn là tonf; …
b. Khai báo các đặc trưng hình học của mặt cắt và vật liệu
 Khai báo các đặc trưng của vật liệu
Các loại vật liệu cần khai báo là:
+ Bản mặt cầu;
+ Dầm chính;
+ Cốt thép DƯL;
+ Dầm ngang.
Khai báo:
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Material.
- Kích vào nút trên hộp thoại xuất hiện.
- Khai báo các thông số vào hộp thoại sau:
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 143
Name: Banmc;
Type of Design: Concrete;
Standard: None;
Modulus of Elastic: 2.6956e+6;
Poission’s Ratio: 0.2;
Weight Density: 0;

Hình 5. 4: Khai báo các đặc trƣng của vật liệu
Sau đó bấm nút Apply và khai báo cho các loại tiếp theo (theo bảng sau).
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 144

Dam
ngang
Concrete None 2.6956e+006 0.2 0

Khai báo ảnh hưởng của từ biến, co ngót tới vật liệu:
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Time Dependent Material
(Creep/Shrinkage).
- Bấm nút trên hộp thoại xuất hiện.
- Khai báo các thông số vào hộp thoại:

Hình 5. 5: Khai báo từ biến, co ngót
Name: Co ngot – Tu bien;
Code: CEB – FIP;
Compressive Strength of concrete at the age of 28 days: 4500;
Relative Humidity of ambient environment (40 – 99): 70;
Notational size of member: 1;
Type of cement: (N, R);
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 145
Age of concrete at the beginning shrinkage: 3.
- Sau đó bấm nút để biểu diễn kết quả.

Hình 5. 6: Biểu diễn co ngót, từ biến theo thời gian
Khai báo ảnh hưởng của thời gian tới cường độ vật liệu:
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Propertoes/ Time Dependent Material
(Com. Strength);
- Bấm nút trên hộp thoại xuất hiện.
- Khai báo các thông số yêu cầu:

Hình 5. 7: Khai báo ảnh hƣởng của thời gian tới cƣờng độ bê tông

+ Dầm ngang đầu dầm;
+ Dầm ngang bên trong.
Khai báo mặt cắt dầm trong:
- Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Section.
- Tab Section bấm nút trên hộp thoại.
- Khai báo các thông số cần thiết vào hộp thoại Section Data.
- Chuyển sang Tab Composite và khai báo các thông số sau:
Name: Damtrong;
Section Type: Composite – I;
Slab Width: 1540 (Bề rộng toàn cầu);
Girder: Num: 6 (Số lượng dầm chủ);
CTC: 270 (Khoảng cách giữa tim 2 dầm chủ);
Slab:
Bc: 270;
tc: 20;
Hh: 0;
Girder:
Symmetry: on; (Khai báo đối xứng qua trục).
Joint: tích vào các điểm J1, JL1;
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 148

Hình 5. 9: Khai báo mặt cắt dầm trong
Nhập giá trị mặt cắt theo bảng sau:
H1 180.000
HL1 8.000
HL2 10.000
HL2-1 5.000
HL3 135.000
HL4 12.000

- Lựa chọn Tab DB/ User trên hộp thoại xuất hiện và khai báo các thông
số sau:
Name: damngangdaudam;
Lựa chọn mặt cắt dạng chữ nhật: Solid Rectangle;
User: on;
Kích thước mặt cắt:
H: 20;
B: 108;
Khai báo mặt cắt dầm ngang:
Name: damngang;
Lựa chọn mặt cắt dạng chữ nhật: Solid Rectangle;
User: on;
Kích thước mặt cắt:
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 150
H: 20;
B: 127.5;
 Mô hình hóa kết cấu:
o Tạo điểm nút trong kết cấu:
- Lựa chọn đơn vị của hệ thống là tonf, cm.
- Mặt phẳng biểu diễn là Top View.
- Trên meu chính lựa chọn Model/ Nodes/ Create Nodes.

Hình 5. 10: Hộp thoại tạo điểm của kết cấu
Coordinates (x, y, z): 0,0,0;
Copy/ Number of Times: 5;
Distances (dx, dy, dz): 0, 270, 0;
- Sau đó bấm nút và .
o Mô hình hóa dầm chính:
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Element/ Extrude (Alt + 5).

- Section: 3: Damngangdaudam;
- Generation Type: Translate;
- Translation: Equal Distance; dx, dy, dz: 0, 270, 0;
- Number of Times: 5;
- Bấm vào nút .
- Lựa chọn điểm 7to27by2 (lựa chọn những điểm có số hiệu lẻ bắt đầu từ
điểm có số hiệu 7, kết thúc bởi điểm có số hiệu 27).
- Extrude Type: Node Elements.
- Element Atribute/ Element Type: Beam;
- Material: 4: Dam ngang;
- Section: 4: Damngang;
- Generation Type: Translate;
- Translation: Equal Distance; dx, dy, dz: 0, 270, 0;
- Number of Times: 5;
- Bấm vào nút .
o Gán thay đổi thuộc tính vật liệu do thời gian:
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Change Element
Dependent Material Properties.
- Lựa chọn tất cả các điểm và phần tử.
- Element Dependent Material: Notational Size of Member;
- Lựa chọn tùy chọn Auto Calculate;
- Code: CEB – FIP;
- Bấm nút và .
o Gán điều kiện biên cho kết cấu:
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 153
- Trên menu chính lựa chọn Model/ Boundaries/ Support.
- Lựa chọn điểm 1;
Boundary Group Name: Default;
Options: Add;


Hình 5. 12. Khai báo nhóm tải trọng
- Sau đó bấm nút .
- Nếu muốn thay đổi tên một nhóm thì bấm nút , muốn xóa bỏ
bấm nút .
- Cuối cùng bấm nút .
o Khai báo tĩnh tải
- Trên menu chính lựa chọn Load/Static Load Cases

Hình 5. 13. Khai báo các trƣờng hợp tải trọng
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 155
- Trong mục Name tiến hành nhập tên các trường hợp tải trọng tĩnh. Ở đây
ta khai báo các trường hợp tải trọng tĩnh sau:
Damchinh&Damngang (DC);
Lancan&Gochan (DC);
Banmatcau (DC);
Lopphu (DW);
DUL (PS);
Creep (CR);
Shrinkage (SH).
- Gán tải trọng tĩnh lên kết cấu:
 Chuyển kết cấu sang dạng biểu diễn 3D (Iso View).
 Lựa chọn phần tử theo mặt cắt có tên là 1: Damtrong.
Trong mục Select Type chọn: Section.
Nhấp chuột vào tên mặt cắt là 1: Damtrong.
Sau đó bấm nút và .

Hình 5. 14. Hộp thoại lựa chọn phần tử
 Từ menu chính lựa chọn Load/Element Beam Loads.

Projection: No;
Value: Relative;
W: - 0.25 tonf/m.
Sau đó bấm nút .
 Nhấp chuột vào nút đê lựa chọn các phần tử trước đó.
 Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:
Load Case Name: Lancan&Gochan;
Load Group Name: Lancan&Gochan;
Direction: Global Z;
Projection: No;
Value: Relative;
W: - 0.14 tonf/m.
Sau đó bấm nút và nút .
 Từ menu chính lựa chọn Load/Self Weight.
 Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:
Load Case Name: Damchinh&Damngang;
Load Group Name: Damchinh&Damngang;
Self Weight Factor: Z = -1;
Sau đó bấm nút và nút .
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 158

Hình 5. 16. Khai báo trọng lƣợng bản thân dầm
o Khai báo tải trọng dự ứng lực

Hình 5. 17. Tọa độ trọng tâm của mặt cắt
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 159

Hình 5. 18. Bố trí cáp DƢL trên mặt cắt ngang

 Bấm nút .
o Ultimate Strength: 270 (cường độ giới hạn)
o Yield Strength: 243 (cường độ chịu uốn).
o Sau đó bấm nút .
Lặp lại quá trình như vậy cho cáp dự ứng lực kéo thẳng. Chú
ý số lượng tao cáp của bó cáp kéo thẳng là 34 tao cáp.
Sau đó bấm nút .
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 161

Hình 5. 21. Khai báo cáp dự ứng lực thẳng
- Kích hoạt các phần tử thuộc dầm chính:
 Tắt chế độ hiển thị số hiệu điểm và bật chế độ hiển thị số hiệu
phần tử .
 Chuyển mặt phẳng biểu diễn về mặt phẳng X-Y (Top View).
 Lựa chọn phần tử theo thuộc tính .
Trên hộp thoại Select Identity mục Select Type lựa chọn
Section.
Bấm và giữ phím Ctrl rồi nhấp chuột vào hai dạng mặt cắt là
1: damtrong và 2: dambien;
Sau đó bấm nút và .
 Cuối cùng bấm nút (Active) hoặc bấm phím F2.
- Bố trí cáp dự ứng lực trên mặt cắt:
 Trên menu chính lựa chọn Load/Prestress Loads/Tendon Profile.
 Trên hộp thoại Tendon Profile bấm vào nút .
 Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện:
Tendon Name: TH1;
Group: DUL1;
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 162

Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 164

Hình 5. 24. Làn xe và độ lệch tâm của làn
 Chuyển đơn vị về dạng: Length (ft); Force (kips).
 Khai báo các nhóm kết cấu cho dầm ngang:
Name: Dam ngang;
Suffix: 1to5 (vì có 5 khoang dầm).
Lựa chọn phần tử trong từng khoang dầm rồi gán cho từng
nhóm kết cấu.
 Từ menu chính lựa chọn Load/Moving Load Analysis Data/Moving
Load Code.
 Lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế: AASHTO LRFD;
 Khai báo làn xe: Load/Moving Load Analysis Data/Traffic Line
Lanes.
 Khai báo các thông số vào hộp thoại Traffic Line Lanes:
Name: Lan1;
Eccentricity: 4.5;
Vehicle Load Distribution: Cross Beam;
Cross Beam Group: Dam ngang1;
Moving Direction: Both;
Selection by: 2 points> lựa chọn các phần tử của dầm chính
thứ nhất.
Các làn khác khai báo tương tự, kích thước trên hình 5.24.
 Khai báo xe:
Từ menu chính Load/Moving Load Analysis Data/Vehicles.
Nhấp chuột vào nút để nhập đoàn xe tiêu chuẩn:

Trích đoạn Mô hình hóa kết cấu:

---