Chương 4 : NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP THƯỜNG pptx

27 2.5K 36
Chương 4 : NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP THƯỜNG pptx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chương : NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 4.1 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN : 4.1.1 Phân tích cấu tạo chọn sơ đồ tính toán : Trong kết cấu nhịp cầu ôtô thường có sơ đồ tính toán mặt cầu : - Bản hẫng - Bản hai cạnh ( hướng - kiểu dầm ) - Bản bốn cạnh ( hai hướng ) - Bản mặt cầu cầu không dầm ngang A Nguyên lý tính toán theo sơ đồ nói : - Bản hẫng tính theo sơ đồ công xon, lấy mét chiều rộng theo phương dọc cầu để xét chiều rộng mặt cắt chịu lực, vào để tính toán bố trí cốt thép cho tất mét dài khác theo dọc - Bản hai cạnh thường gặp tựa dầm dọc ( dầm ngang ) hay thực tế tựa bốn cạnh ( dầm dọc dầm ngang ) tỷ số chiều dài cạnh lớn 2, có nghóa làm việc chịu uốn với nhịp tính toán lấy song song với cạnh ngắn ( cầu dầm giản đơn thông thường, nhịp đo theo hướng ngang cầu ) Người ta theo sơ đồ tính toán qui ước dầm giản đơn để tính mômen vào sườn dầm Để tính toán lực cắt lớn lại không nhân hệ số hiệu chỉnh, nhằm thiên an toàn - Trong số trường hợp cầu vòm, cầu dây xiên dầm cứng BTCT, gặp loại hai cạnh mà tựa lên dầm ngang tựa lên dầm dọc Khi nhịp tính toán lấy theo hướng dọc cầu theo hướng ngang cầu - Bản bốn cạnh thường gặp cầu mặt cắt hình hộp, coi tựa hai sườn dầm dọc hai sườn dầm ngang ( tỷ số chiều dài cạnh nhỏ ), dùng bảng tra lập sẵn để tính nội lực cách riêng rẽ theo hai hướng - Bản cầu không dầm ngang tính theo hai bước, trước hết tính chịu lực cục theo sơ đồ hai cạnh, sau tính nội lực xét làm nhiệm vụ dầm ngang, kết tính toán cộng lại với để làm tính duyệt mặt cắt chọn cốt thép B Các yêu cầu cấu tạo mặt cầu : - Chiều dày tối thiểu mặt cầu : Điều 5.13.1 phần 22 TCN 272-05 dẫn yêu cầu mặt cầu - Chiều dày tối thiểu mặt cầu BTCT qui định điều 9.7.1.1 175mm ( không kể lớp hao mòn ) - Khi chọn chiều dày bản, phải thêm lớp hao mòn 15mm - Đối với hẫng dầm cùng, phải thiết kế chịu tải trọng va chạm vào rào chắn nên chiều dày phải tăng thêm 25mm ( chiều dày tối thiểu mút hẫng 200mm ) ( Điều 13.7.3.5.1 ) - Chiều dày tối thiểu chọn theo tỷ lệ với chiều dài nhịp tính toán để đảm bảo yêu cầu độ cứng qui định Điều 2.5.2.6.3-1 : S + 3000 (4.1) hmin = (mm) 30 S độ nhịp + Riêng dầm hộp dầm chữ T, BTCT đúc chỗ, yêu cầu chiều dày cánh ( mặt cầu ) phải lớn 1/20 lần khoảng cách nách dầm sườn dầm C Sơ đồ tính toán : - Xét dải kê cấu kiện đỡ Các cấu kiện đỡ dầm chủ hay dầm ngang Nhịp dải coi song song với hướng ( hướng có khoảng cách gối đỡ ngắn ) Các hẫng, chiều dài hẫng tính từ tim sườn dầm biên đến mút hẫng - Các dải tính theo hai sơ đồ : sơ đồ hẫng, sơ đồ kiểu dầm liên tục kê dầm chủ - Trong thực tế, mặt cầu kê dầm chủ dầm ngang Khi khoảng cách dầm ngang lớn 1,5 lần khoảng cách dầm chủ hướng chịu lực theo phương ngang cầu Dải tương đương coi ngàm hai dầm chủ chịu toàn lực Nếu tỷ lệ nhỏ 1,5 phải xét mô hình giao - Lực tác dụng lên sơ đồ tuỳ thuộc vào cấu tạo Hình 4.1 Các sơ đồ tính toán mặt cầu 4.1.2 Nguyên tắc tính toán : A Phương pháp phân tích nội lực : - Phương pháp kinh nghiệm theo Điều 9.7.2 nội dung qui định chi tiết kích thước cấu tạo, số lớp cốt thép, số lượng cốt thép tối thiểu, cấp cốt thép Sau yêu cầu cấu tạo thỏa mãn không cần tính toán - Phương pháp truyền thống ( Điều 9.7.3) : qui định chiều dày, lớp cốt thép tính lượng cốt thép để chịu mômen sau quy định phân bố cốt thép theo hướng phụ vuông góc với hướng - Phương pháp xác : Có thể áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính mặt cầu Ngày cách tính toán thông dụng có sẵn chương trình máy tính SAP, MIDAS, STAAD PRO - Phương pháp gần ( kỹ sư thường dùng, dễ dàng áp dụng ) Trong nội dung sách này, sau B Thiết kế theo phương pháp gần : Có thể sử dụng phương pháp phân tích gần để thiết kế mặt cầu BTCT đúc bêtông chỗ đúc liền khối ( Điều 4.6.2.1.6 ) Mô hình tính : coi mặt cầu dải vuông góc với cấu kiện kê đỡ Khi tính toán hiệu ứng lực bản, phân tích dải rộng 1m theo chiều ngang cầu Các cấu kiện kê giả thiết cứng tuyệt đối Có hai sơ đồ tính : phần cánh hẫng dầm biên tính theo sơ đồ công son, mặt cầu phía tính theo sơ đồ dầm liên tục kê gối cứng vị trí dầm chủ Cũng sử dụng sơ đồ ngàm hai sườn dầm chủ với đường lối phân tích gần sơ đồ giản đơn kê hai cạnh tính dầm giản đơn, sau xét hệ số điều chỉnh cho ngàm Chiều rộng dải chịu ảnh hưởng bánh xe gọi chiều rộng dải tương đương, lấy + Đối với phần hẫng : E = 1140 + 0,833x (mm) (4.2) + Đối với vị trí có mômen dương : E+ = 660 + 0,55S (mm) (4.3) + Đối với vị trí có mômen âm : E- = 1220 + 0,25S (mm) (4.4) : x - khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải S - khoảng cách cấu kiện đỡ Trong cầu dầm thường khoảng cách dầm chủ E - chiều rộng dải tương đương Có thể hiểu chiều rộng ảnh hưởng tải trọng ( làm phát sinh nội lực ) Đường lối phân tích mô hình xác định lực tác động lên dải tương đương sau qui lực tác động lên dải có chiều rộng 1m theo phương xác định E Như vậy, đưa toán mô hình phẳng để tính toán nội lực bố trí vật liệu 4.1.3 Bản hẫng : 1- Tính toán nội lực hẫng : Xét cấu tạo thực tế, xảy ba trường hợp : + Bản hẫng chịu tónh tải người + Bản có tónh tải tải trọng ôtô + Bản chịu tónh tải, bánh xe ôtô người Sau đây, trình bày trường hợp tổng quát cho trường hợp hẫng chịu tónh tải, bánh xe ôtô người a) Tónh tải tác dụng : Các phận kết cấu tính cho 1m chiều rộng (phương dọc cầu) Hệ số vượt tải tónh tra theo bảng 3.4.1.2 : Hệ số vượt tải TT Loại tải trọng Ký hiệu Dạng tác động ≥1 ≤1 Tải trọng thân DC1 Phân bố 1,25 0,90 Lan can DC2 Tập trung 1,25 0,90 Gờ chắn bánh xe DC3 Tập trung 1,25 0,90 Lớp phủ mặt cầu DW Phân bố 1,50 0,65 Vị trí tác động bánh xe lên hẫng : tim bánh xe cách mép đá vỉa 300mm (3.6.1.3.1) Khi tính toán thiết kế hẫng, thường bố trí xe nên phải nhân thêm với hệ số xe m = 1,2 Theo Điều 3.6.1.3.4 chiều dài hẫng không 1800mm = 1,8m có lan can bêtông liên tục, tải trọng dãy bánh xe thay băng tải phân bố đều, cường độ 14,6N/mm =1460N/m, đặt cách đầu mút hẫng 0,3m Tải trọng ngang va xe vào rào chắn hẫng tính theo qui định Phần 13 Tiêu chuẩn thiết kế Do người : PL = 3kPa qui tải trọng rải theo phương ngang lực tập trung đặt tim lề người Công thức tính toán nội lực hẫng : • Mômen ngàm : M− = η ∑  L2 L2 γ iQ = η  γ p1 DC1 + γ p1 DC2 L2 + γ p1 DC3 L3 + γ p2 DW + i 2    IM   + m γ n LL  + (b + hf )L5 + mγ pl  100     • Lực cắt ngàm : Q = η  γ p1 DC1 L1 + γ p1 DC2 + γ p1 DC3 + γ p2 DW L4 + m γ n ( LL + IM ) L5 + mγ pl PL   : γp1 - hệ số tải trọng tónh tải thân kết cấu, γp1 = 1,25 γp2 - hệ số tải trọng tónh tải lớp phủ mặt cầu, γp2 = 1,5 γn - hệ số tải trọng hoạt tải xe, γn = 1,75 4.1.4 Bản kiểu dầm : 1- Tính toán mômen dương : Hình 4.5 • Đối với cầu dầm, phân tích mô hình dải liên tục kê dầm chủ • Đối với mặt cầu dầm có mặt cắt hình hộp phân tích theo mô hình dải ngàm hai đầu tính theo phương pháp gần với đường lối tính toán mômen dương mặt cắt nhịp mô hình giản đơn kê hai gối khớp Trị số mômen mặt cắt nhịp hai đầu ngàm xác định theo công + thức : M0,5 L = kM0,5 L (4.8) M0,5 L Với : - mômen ngoại tải gây mặt cắt nhịp giản đơn a) Tónh tải tác dụng : Các phận kết cấu tính cho 1m chiều rộng (phương dọc cầu) hệ số vượt tải tónh tra theo bảng 3.4.1.2 : Dạng TT Loại tải trọng Ký hiệu tác động Trọng lượng thân DC1 Phân bố Lớp phủ mặt cầu DW Phân bố Hệ số tải trọng ≥1 ≤1 1,25 0,90 1,50 0,65 b) Hoạt tải tác dụng : Dải chịu lực theo phương ngang cầu, chiều rộng dải tương đương theo phương dọc cầu tính theo bảng 4.6.2.1.3-1 : + - Tác dụng bánh xe tải thiết kế : Theo mô hình tính toán theo sơ đồ phẳng, tác dụng tải trọng bánh xe qui băng tải dài (b + hf) theo phương ngang cầu có cường độ phân bố cho 1m chiều rộng : Ptr LL = (b + hf )E với E ≥ 1000mm - Tác dụng bánh xe hai trục : tùy thuộc vào trị số chiều rộng dải tương đương E : + Nếu E < 1,2m, có bánh xe xe hai trục đặt phạm vi chiều rộng dải tương đương nên cường độ tải trọng băng bánh xe gây : Pta LL = (b + hf )E với E ≥ 1000mm + Nếu E ≥ 1,2m, có hai bánh xe xe hai trục đặt phạm vi chiều rộng dải tương đương nên cường độ tải trọng băng bánh xe gây : Pta LL = (b + hf )E Hình 4.6 Xếp bánh xe mặt So sánh chọn giá trị lớn áp lực bánh xe trường hợp để đưa vào tính toán thiết kế - Tác dụng tải trọng : Điều 3.6.1.3.3 qui định : + Khi dải ngang ( chịu lực chủ yếu theo phương ngang cầu ) có chiều dài nhịp tính toán không vượt 4600mm - dải ngang phải thiết kế theo bánh xe trục nặng xe tải 145kN + Khi dải ngang có chiều dài nhịp tính toán vượt 4600mm - dải ngang phải thiết kế theo bánh xe trục nặng xe tải 145kN tải trọng + Khi dải dọc - dải ngang phải thiết kế với tất tải trọng qui định điều 3.6.1.2 bao gồm tải trọng Vị trí tác động bánh xe lên : tim bánh xe cách mép đá vỉa 300mm cách mép 600mm (3.6.1.3.1) Cần xê dịch vị trí trục xe theo phương ngang cầu để tìm vị trí gây nội lực bất lợi nhất, phép xê dịch phạm vi Cấu tạo ngàm hai đầu Sơ đồ tính mômen mặt cắt nhịp dầm giản đơn Sơ đồ tính toán lực cắt gối Hình 4.7 Trên hình 4.7 thể cách xếp tải theo phương ngang cầu để tính toán mômen dương mặt cắt nhịp, có chiều dài nhịp lớn 4600mm Việc xếp vị trí xe bất lợi theo phương ngang cầu phân tích tương tự chương I : + Điều 3.6.1.2.2 qui định xe tải thiết kế có ghi rõ chiều rộng xe thiết kế 3500mm + Điều 3.6.1.1.1 dẫn cách xác định số xe thiết kế W/ 3500mm với W chiều rộng cầu Đồng thời dẫn hai điểm đáng ý sau : - Chiều rộng xe thiết kế nhỏ 3500mm - Cầu có chiều rộng từ 6000÷ 7000mm, phải thiết kế với hai xe, nửa cầu Như vậy, có trường hợp bố trí số xe theo phương ngang cầu sau : * Chiều rộng cầu W < 6000mm : có xe, chiều rộng chuẩn xe thiết kế 3500mm Tuy nhiên, vị trí xe mặt cắt ngang xê dich cho tạo ứng lực lớn * Khi 6000mm ≤ W < 7000mm, cầu có hai xe chiều rộng W/2 * Khi 7000mm ≤ W < 10500mm cầu có hai xe chiều rộng 3500mm, tính từ tim hai bên, phần dư chiều rộng cầu không đặt tải trọng xe Như với trường hợp này, vị trí xe xê dịch để tạo nội lực cực đại phạm vi xe Công thức tính toán mômen dương mặt cắt nhịp kiểu dầm : Mômen mặt cắt nhịp dầm giản đơn :  + M o = η  γ p1 DC1 Ω M + γ p2 DW Ω M + mγ n D D  ∑ LL(1 + IM ) Ω M + mγ p P 100 ∑  LLl Ω M  L  : γp1 - hệ số tải trọng tónh tải thân kết cấu = 1,25 γp2 - hệ số tải trọng tónh tải thân kết cấu = 1,5 γn - hệ số tải trọng hoạt tải = 1,75 m - hệ số chất tải Ω M- diện tích phần đường ảnh hưởng mômen D tác dụng tónh tải Ω M- diện tích phần đường ảnh hưởng mômen P tác dụng bánh xe tải thiết Ω M - diện tích phần đường ảnh hưởng mômen P tác dụng tải trọng thiết kế LLl - cường độ tải trọng theo phương ngang cầu (9.3/3) kN/m Các tham số khác trình bày phần Mômen mặt cắt nhịp +khi xét tới hiệu ứng + M L / = 0, M o ngaøm hai đầu : 2- Tính toán mômen âm : Trình tự tính toán hoàn toàn tương tự tính toán mômen dương thay trị số chiều rộng dải tương đương E tính theo công thức : E - = 1220 + 0,25s (mm) Sau tính mômen mặt cắt nhịp mô hình dầm giản đơn hai gối khớp , mômen âm gối suy nhờ xét tới hệ số điều chỉnh + M− � tính chất ngàm : goi = −0, 8Mo 3- Lực cắt ngàm : Lực cắt xác định theo nguyên lý học thông thường Điểm lưu ý : đặt tải theo phương ngang cầu, để tạo hiệu ứng bất lợi cần thoả mãn qui định vị trí tải trọng tới mép đá vỉa mép xe thiết kế Công thức tính toán lực caét :  Q = η  γ p1 DC1 Ω Q + γ p2 DW.Ω Q + mγ n D D  ∑ IM Q LL(1 + )Ω P + mγ p 100 ∑  LLl Ω Q  L  : γp1 - hệ số tải trọng tónh tải thân kết cấu = 1,25 γp2 - hệ số tải trọng tónh tải thân kết cấu = 1,5 γn - hệ số tải trọng hoạt tải = 1,75 m - hệ số chất tải Ω Q - diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt D tác dụng tónh tải ΩQ P - diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt tác dụng bánh xe tải thiết kế ΩQ L - diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt tác dụng tải trọng thiết kế LLl - cường độ tải trọng theo phương ngang cầu (9.3/3) kN /m 4- Tính toán mặt cầu đầu nhịp : Hình 4.8 Các mặt cầu đầu nhịp nâng đỡ dầm ngang nên phạm vi ảnh hưởng tải trọng bánh xe bị thu hẹp dẫn đến chiều rộng dải tương đương giảm Chiều rộng dải tương đương lấy theo dẫn mục 4.6.2.1.4c mô tả hình 4.8 tính theo công thức : E Eb = a + (4.10) 5- Tính toán mặt cầu có chiều dài làm việc theo phương dọc cầu : Căn tính toán qui định điều 6.2.1.2 : Đối với cầu bêtông cốt thép có nhịp lớn 4600mm có hướng nhịp tính toán song song với hướng xe chạy, phải áp dụng điều 4.6.2.3 Chiều rộng dải tương đương tính toán sau : + Khi xếp tải xe : E = 250 + 0, 42 L1W1 (4.11) + Khi xếp tải nhiều xe : W E = 2100 + 0,12 L1W1 ≤ Nt (4.12) : W - chiều rộng cầu ( mép tới mép ); Nt - số xe thiết kế L1 - chiều dài nhịp qui ước, lấy trị số nhỏ chiều dài nhịp tính toán 18000mm W1 - chiều rộng qui ước cầu, lấy trị số nhỏ chiều rộng thực tế cầu (W) 9000mm - Đối với dải biên ( cầu lề người hay có lề người gờ chắn bánh xe phía ), chiều rộng dải tương đương xét E � chỉEb n điề�4.6.2.1.4b chan + 300 + ≤ 1800mm daã= chieu rong g� : � u � ... vụ dầm ngang, kết tính toán cộng lại với để làm tính duyệt mặt cắt chọn cốt thép B Các yêu cầu cấu tạo mặt cầu : - Chiều dày tối thiểu mặt cầu : Điều 5.13.1 phần 22 TCN 272-05 dẫn yêu cầu mặt cầu. .. theo công thức : E Eb = a + (4. 10) 5- Tính toán mặt cầu có chiều dài làm việc theo phương dọc cầu : Căn tính toán qui định điều 6.2.1.2 : Đối với cầu bêtông cốt thép có nhịp lớn 46 00mm có hướng... lớp phủ mặt cầu, γp2 = 1,5 γn - hệ số tải trọng hoạt tải xe, γn = 1,75 4. 1 .4 Bản kiểu dầm : 1- Tính toán mômen dương : Hình 4. 5 • Đối với cầu dầm, phân tích mô hình dải liên tục kê dầm chủ • Đối

Ngày đăng: 02/04/2014, 21:21

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Slide 1

  • Slide 2

  • Slide 3

  • Slide 4

  • Slide 5

  • Hình 4.1 Các sơ đồ tính toán bản mặt cầu

  • Slide 7

  • Slide 8

  • Slide 10

  • Slide 11

  • Slide 12

  • Slide 13

  • Slide 14

  • Slide 15

  • Slide 16

  • Slide 17

  • Hình 4.6 Xếp bánh xe trên mặt bằng

  • Slide 19

  • Slide 20

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan