11/17/14 1 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Học viên: LÊ ĐĂNG LONG Giáo viên h ớng dẫn: GS.TS NGUYễN VIếT TRUNG PHÂN TíCH Sự LàM VIệC CủA Bệ CọC CầU DÂY PHÂN TíCH Sự LàM VIệC CủA Bệ CọC CầU DÂY TRÊN MóNG CọC KHOAN NHồI THEO SƠ đồ TRÊN MóNG CọC KHOAN NHồI THEO SƠ đồ CHốNG - GIằNG CHốNG - GIằNG 11/17/14 2 Bố cục luận văn Bố cục luận văn Mở đầu Ch ơng I: Lý thuyết chung về mô hình Chống - Giằng 1.1 Khái quát 1.2 Các bộ phận cấu thành mô hình Chông - Giằng 1.3 Sơ đồ trình bày các mô hình Chống - Giằng Ch ơng II: áp dụng mô hình Chống - Giằng trong việc tính toán bệ cọc cầu dây 2.1 Cơ sở hình thành mô hình Chống và Giằng 2.2 Các thanh chịu kéo nén trong sơ đồ Chống và Giằng 2.3 Mô hình hóa bệ trụ cầu Thuận Ph ớc Ch ơng 3: Tính toán bệ cọc cầu Thuận Ph ớc theo sơ đồ Chống - Giằng. 3.1 Số liệu tải trọng tính toán 3.2 Phân tích bệ trụ theo ph ơng pháp thông th ờng 3.3 Tính toán bệ trụ theo ph ơng pháp Chống và Giằng 3.4 Liểm tra khả năng chịu lực của các thanh Chống và Giằng Ch ơng 4: Kết luận 11/17/14 3 Mở đầu Mở đầu Trong thời gian gần đây ở n ớc ta đã xây dựng các cầu mang tầm cỡ khu vực, đặc biệt là các cầu treo nhịp lớn nh cầu Rạch Miễu, cầu Thuận Ph ớc, Cầu Kiền Các công trình này đ ợc thiết kế, thi công theo các Quy trình, Quy phạm và các Tiêu chuẩn của Quốc tế. Trên thực tế cho thấy Bê tông cốt thép là một loại hình kết cấu đ ợc sử dụng chủ yếu và thông dụng nhất. Đặc biệt là các cấu kiện khối lớn nh bệ móng, mố, trụ Để đáp ứng đ ợc những yêu cầu của thực tế chúng ta phải phân tích sự làm việc của kết cấu theo những sơ đồ phù hợp với quan điểm tính toán của Quy phạm mới. Mô hình Chống và Giằng rất cần đ ợc xem xét khi thiết kế các đế móng dày, bệ cọc hoặc các tr ờng hợp khác mà khoảng cách giữa các điểm đặt lực và các phản lực gối nhỏ. Xuất phát từ những quan điểm đó, với trong khuôn khổ một luận văn tốt nghiệp cao học và với sự h ớng dẫn tận tình của các Thầy Cô giáo, Học viên đã mạnh dạng chọn đề tài: Phân tích sự làm việc của Bệ trụ cầu dây trên móng cọc khoan nhồi theo sơ đồ Chống và Giằng. 11/17/14 4 Các vấn đề nghiên cứu của luận văn này bao gồm: - Lý thuyết về Mô hình chống và giằng trong kết cấu Bê tông cốt thép. - Phân tích sự làm việc của kết cấu bệ trụ cầu Thuận Ph ớc theo mô hình Giằng và Chống . - Tính toán bệ trụ cầu Thuận Ph ớc theo cách làm thông th ờng và theo mô hình Giằng và Chống . - So sánh sự kết quả tính toán của hai cách tính. Đề tài chỉ dừng lại ở mức độ phân tích tính toán kết cấu bệ trụ dựa trên Lý thuyết tính toán theo sơ đồ Giằng và Chống - một lý thuyết t ơng đối mới so với hệ thông Quy phạm ở n ớc ta. 11/17/14 5 Ch ơng I Ch ơng I Lý THUYếT CHung Về MÔ HìNH Lý THUYếT CHung Về MÔ HìNH CHốNG Và GIằNG CHốNG Và GIằNG 1.1 Khái quát Lý thuyết chung Các b ớc tiến hành Mô hình hóa vùng D bằng ph ơng pháp đ ờng tải trọng Một số nguyên tắc khi lựa chọn hệ thanh Một số mô hình tiêu biểu 11/17/14 6 Nguyên lý chung Các ứng suất và nội lực trong kết cấu có thể đ ợc vẽ hay hình ảnh hoá d ới dạng các quỹ đạo. Những sơ đồ quỹ đạo đó gần giống các đ ờng dòng, do vậy chúng ta có thể gọi là dòng nội lực trong kết cấu. Khái niệm và các dạng quỹ đạo lực chạy từ biên chịu tải qua kết cấu tới các gối thực sự là các công cụ hữu hiệu để hiểu đúng quá trình chịu tải của kết cấu và là sự trợ giúp tiện ích cho ng ời thiết kế. Tuy vậy các mẫu quỹ đạo tổng quát là khá phức tạp và chỉ có thể xác định đúng nhất đối với vật liệu làm việc đàn hồi tuyến tính, hơn nữa trong BTCT các đ ờng chịu kéo chạy dọc theo cốt thép và có thể gây ra nứt và biến dạng dẻo, do vậy tốt hơn hết là trong các bài toán thực tế, cần đơn giản hoá hình đồ quỹ đạo và làm cho phù hợp với những đặc điểm, tính chất riêng biệt của kết cấu bê tông. 11/17/14 7 Các vùng không liên tục: Trạng thái làm việc của các bộ phận trong cấu kiện Bê tông cốt thép khi xét ở giới hạn cực hạn sẽ có sự thay đổi lớn, nó đ ợc phân chia hai loại: - Vùng B là Vùng chịu tải trọng tác dụng theo kiểu dầm: Vùng này đ ợc khảo sát dựa trên cơ sở giả thuyết Becnuli, lý thuyết dầm. - Vùng D là Vùng chịu tải trọng tác dụng theo kiểu vòm: Đây là những vùng không liên tục, tiếp giáp với vùng gián đoạn hoặc đứt gãy. Vùng này không thể áp dụng các ph ơng pháp tính toán thông th ờng. Trong vùng B trạng thái ứng suất tại một mặt cắt bất kỳ dễ dàng tính toán từ các tác động tại một mặt cắt bằng các ph ơng pháp thông th ờng, với điều kiện là vùng này không bị nứt và thỏa mãn định luật Húc, các ứng suất sẽ đ ợc tính toán theo lý thuyết uốn sử dụng các đặc tr ng mặt cắt Trong vùng D trạng thái ứng suất bị thay đổi đột gột, bị gián đoạn về hình học (những chổ bị lồi lõm, các góc khung ), hoặc bị gián đoạn về tỉnh học (những nơi có lực tập trung). Gían đoạn tỉnh học phát sinh từ các lực tập trung hoặc các phản lực gối và các neo cốt thép dự ứng lực. 11/17/14 8 Ph ơng pháp cơ bản để giải quyết vùng D Từ tr ớc đến nay phần lớn việc tính toán kết cấu bê tông cốt thép chỉ quan tâm nhiều đến vùng B, việc tính toán thiết kế vùng D th ờng dựa trên kinh nghiệm hoặc quan sát thực nghiệm. Trong thời gian gần đây việc nghiên cứu tính toán vùng D đã đ ợc các tổ chức: Hiệp hội Bê tông dự ứng lực, Viện bê tông Hoa kỳ, và Uỷ ban bê tông Châu Âu nghiên cứu đ a ra những quy định tiêu chuẩn thiết kế đối với vùng D khá chi tiết. Theo các tổ chức này thì trạng thái làm việc của bê tông trong giai đoạn giới hạn cực hạn đ ợc tính theo mô hình toán cơ và mô hình tốt nhất đ ợc sử dụng là mô hình chống và giằng. Việc tính toán, thiết kế bê tông theo trạng thái ứng suất tới hạn bằng mô hình chống và giằng là việc xem xét các điều kiện làm việc của hai vùng B và D trong kết cấu. Vùng không liên tục có thể giả định kéo dài xấp xỉ bằng khoảng cách d từ điểm gián đoạn. 11/17/14 9 Giới thiệu mô hình một vùng D trong cấu kiện dầm đơn giản và dầm công xôn VùngB (b) Vùng B Vùng D Lỗ VùngD (a) Vùng D Vùng B Vùng B 11/17/14 10 1.2 C¸c bé phËn cÊu thµnh m« h×nh Chèng - Gi»ng  C¸c thanh chÞu nÐn  C¸c thanh chÞu kÐo  C¸c vïng nót  C¸c qu¹t chÞu nÐn  C¸c vïng chÞu nÐn  C¸c vßng xo¸y lùc, vßng l în ch÷ U  TÝnh hiÖu lùc cña m« h×nh Chèng - Gi»ng [...]... Việc kết hợp giữa các phơng pháp đờng lực với phơng pháp phần tử hữu hạn (đàn hồi tuyến tính) là một phơng pháp mạnh để xây dựng mô hình đối với các kết cấu phức tạp 25 11/17/14 áp dụng phơng pháp đờng tải trọng với tải phân bố A q q B q C T A B T A T B A B Đuờng tải trọng áp dụng phơng pháp đờng tải trọng với tải tập trung góc F F F Z2 T T T C-C Z1 C q F B1 B2 F B1 B2 26 11/17/14 áp dụng phơng pháp. .. độ bền chịu nén hiệu quả dùng để tham khảo: Cấu kiện kết cấu v1 Các nút giàn: Các mối nối giới hạn bởi các thanh chống và các tấm đỡ 1,0 Các mối nối neo bằng một thanh giằng chịu kéo 0,85 Các mối nối neo bằng nhiều thanh giằng chịu kéo 0,75 Các thanh chống: Các thanh chống có ứng suất dọc trục không bị nứt: 1,00 Các thanh chống bị nứt theo chiều dọc do trờng ứng suất có dạng hình chai: 0,80 Các thanh... c) Cốt thép tơng ứng; d) Mô hình dàn chuẩn với các thanh kéo thẳng ứng 29 và mô hình vùng b ngắn; e) Cốt thép tơng ứng 11/17/14 Mô hình tiêu biểu của vùng D Sơ đồ ứng suất chính ở các vùng D (Discontiuity) đợc xác định bằng phơng pháp phần tử hữu hạn với giả thiết vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi Các sơ đồ ứng suất nén mang tính quyết định cho mô hình thanh nén hơn là các ứng suất kéo đợc... trong mỗi vùng riêng biệt Phơng pháp này cho phép xác định khoảng cách Z1 của lực nén nằm ngang C từ mép dới nh trọng tâm miền ứng suất nén trong mặt cắt thẳng ứng có x = l/2 Khoảng cách Z2 của hợp lực kéo ngang T đợc xác định t ơng tự Cần chú ý rằng việc thay đổi mặt cắt thẳng ứng sẽ làm thay đổi vị trí hợp lực của ứng suất Do vậy nhận thấy có nhiều cách để ngời thiết kế lựa chọn việc bố trí các thanh... qua nết nứt, các kết quả phân tích đàn hồi là mối quan tâm chính yếu vì chúng thể hiện sự phân bố các ứng suất mà gây ra vết nứt và vì vậy đa ra chỉ dẫn về hớng cho vết nứt và dong lực sau khi nứt Trong Hình 1-10a và Hình 1-11a đến Hình 1-12a các đờng vết nứt là các quỹ đạo ứng suất nén song song với các ứng suất chính và các đờng liền nét là các quỹ đạo ứng suất kéo song song với các ứng suất kéo chính... điểm 1/4 nhịp ứng suất nén ứng suất kéo (b) Sự phân bố các ứng suất (a) Các quỹ đạo ứng suất W /2 đàn hồi ngang theo lý thuyết W /2 W /4 h 15 0 (c) Mô hinh dàn nếu /h . chống. G C C C (a) H F C B A E (b) 11/17/14 13 Sự hình thành vết nứt của các thanh chống chịu nén 1.5bef a/4 bef/2 bef bef/4 (a) Vùng có dạng hình chai (b) Mô hình chống và giằng (c) Lực nén và lực kéo ngang Lực. ng suất kéo ứ ng suất nén l h Dầm cao nhịp đơn 11/17/14 20 Các phân tích và trạng thái làm việc của dầm cao Những phân tích đàn hồi đôi với các dầm cao làm việc ở trạng thái ch a nứt chỉ. các góc khung ), hoặc bị gián đoạn về tỉnh học (những nơi có lực tập trung). Gían đoạn tỉnh học phát sinh từ các lực tập trung hoặc các phản lực gối và các neo cốt thép dự ứng lực. 11/17/14 8 Ph