Abstract:
ปัจจุบันประเทศไทยมีการก่อสร้างสะพานขึงข้ามแม่น้ำขนาดใหญ่อยู่หลายแห่ง เนื่องจากการก่อสร้างสะพานขึงที่เป็นโครงสร้างใหญ่และมีความซับซ้อนใช้ระยะเวลาการก่อสร้างนาน จึงทำให้ลำดับขั้นตอนการก่อสร้างสะพานขึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความเครียดและแรงภายใน โครงสร้างที่มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุตามเวลาทั้งในระหว่างการก่อสร้างและในช่วงการใช้งาน เช่น การคืบของคอนกรีต (creep) การหดตัวของคอนกรีต (shrinkage) และการคลายตัวของลวดอัดแรงในสายเคเบิล (cable relaxation) โดยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุตามเวลาเหล่านี้ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงแรงภายในของเสาสะพานขึงและการเปลี่ยนแปลงแรงดึงภายในลวดของสายเคเบิล ซึ่งเป็นผลทำให้พฤติกรรมของโครงสร้างสะพาน เปลี่ยนแปลงไปทั้งในระหว่างการก่อสร้างและช่วงการใช้งานของสะพาน การศึกษาครั้งนี้จึงมุ่งเน้นการวิเคราะห์ผลของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุก่อสร้างตามเวลา ที่มีผลพฤติกรรมของสะพานขึงจากลำดับขั้นตอนการก่อสร้างจนถึงอายุการใช้งาน 30 ปี โดยการศึกษาได้ทำการวิเคราะห์สะพานพระราม 8 ด้วยแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ 3 รูปแบบ คือ 1) แบบจำลองที่มีขั้นตอนการก่อสร้างมีผลของคุณสมบัติวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา 2) แบบจำลองที่มีขั้นตอนการก่อสร้างไม่มีผลของคุณสมบัติวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา และ 3) แบบจำลองที่ไม่มีขั้นตอนการก่อสร้างไม่มีผลของคุณสมบัติวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา โดยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา เช่น การคืบ การหดตัวของ คอนกรีต และการคลายตัวของลวดอัดแรงในสายเคเบิลใช้มาตรฐาน CEB-FIP ในการวิเคราะห์ และ ผลจากแรงภายในโครงสร้างสะพานและพฤติกรรมพลศาสตร์ของสะพานที่ได้จากแบบจำลองได้ นำมาเปรียบเทียบ เพื่อวิเคราะห์ผลของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติวัสดุตามเวลาที่มีต่อพฤติกรรมของโครงสร้างสะพาน
Cable-stayed bridges have been widely used in several countries and Thailand owning to their capacity to facilitate long span construction. The construction of these bridges generally requires long construction period and complicated techniques. The internal forces and strains in the bridge structures are affected by the sequences used in the construction. In addition, with a combination of the time-dependent mechanical properties of materials, i.e. creep and shrinkage of concrete and cable relaxation of steel, the internal forces in the concrete pylon and tension forces in steel cable can be significantly altered, resulting in significant changes in the structural behaviors of the bridge structures during construction and in-service periods. This research study focuses on the effects of time-dependent material properties on the structural behaviors of a cable-stayed bridge from construction period to 30 years in service. The finite element analysis was conducted on the Rama VIII cable-stayed bridge. Three finite element models were developed, including stage construction models with and without time-dependent material properties and a model without the considerations of stage construction and time dependent material properties. The time-dependent material properties, i.e. creep, shrinkage, and stress relaxation, specified in CEB-FIP were used in the analysis. The internal forces and dynamic responses obtained from the models were evaluated and compared to evaluate the effect of time dependent material properties on the bridge structural behaviors.