Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu BTCT Dự Ứng Lực Đúc Hẫng (Kèm Bản Vẽ Autocad) _ www.bit.ly/taiho123
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.69 MB, 494 trang )
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
1.1.QUI MÔ THIẾT KẾ
Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN 272 – 05
Quy mô xây dựng: cầu vónh cửu bê tông cốt thép dự ứng lực
Khổ cầu:
−
−
−
Cầu được thiết kế cho 2 làn xe, bề rộng phần xe chạy: B1=7.0m
Lề bộ hành 2 bên, mỗi bên rộng: B2=1.5m
Bề rộng tường lan can: B3=0.25m
Vậy tổng bề rộng cầu :
B= B1+2 × B2+ 2 × B3=10.5m
Tải trọng thiết kế:
HL93, tải trọng người
Khổ thông thuyền:
B = 55m, H = 8m
Thuỷ văn:
MNCN: +5.75 m
MNTT: +3.8 m
MNTN: +1.5 m
Điều kiện đòa chất:
Lớp 1 : Bùn sét hữu cơ màu nâu đen , đôi chổ lẫn cát
− Chiều dày lớp : h1 = 12.7m
−
Các chỉ tiêu cơ lý :
+
3
Trọng lượng riêng : γ w = 1.48T / m
+
Lực dính c = 0.082 (KG/cm2) , góc ma sát trong : ϕ = 6004’ .
+
Giá trò SPT = 0
Lớp 2 : sét cát màu trắng xám, xám vàng , trạng thái dẻo cứng
− Chiều dày lớp : h1 = 4.08m
−
Các chỉ tiêu cơ lý :
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 3
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
+
3
Trọng lượng thể tích : γ w = 1.85T / m
+
Lực dính c = 0.14 (KG/cm2) , góc ma sát trong ϕ = 10 049’.
+
Giá trò SPT :
Lớn nhất :18
Nhỏ nhất : 1
Lớp 3 : Sét màu nâu vàng, xám vàng, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng mặt lẩn
nhiều đá dăm sạn
− Chiều dày lớp : h1 = 10.20m
−
Các chỉ tiêu cơ lý :
+
Trọng lượng thể tích : γw = 2.01 T/m3.
+
Lực dính c = 0.313 (KG/cm2) , góc ma sát trong : ϕ = 21028’ .
+
Giá trò SPT
Lớn nhất : 29
Nhỏ nhất : 13
Lớp 4 : Sét pha, màu nâu
nhạt , trạng thái dẻo cứng
− Chiều dày lớp : h1 = 4.10m
−
Các chỉ tiêu cơ lý:
+
Trọng lượng thễ tích : γw = 1.74 T/m3.
+
Lực dính c = 0.125 (KG/cm2) , góc ma sát trong ϕ = 7010’.
+
Giá trò SPT
Lớn nhất : 17
Nhỏ nhất : 13
Lớp 5 : Cát mòn đến trung kết cấu rất chặt
− Chiều dày lớp h 5 = 10.5m
−
Các chỉ tiêu cơ lý :
+
Trọng lượng thể tích : γw = 1.983 T/m3.
+
Lực dính c = 0 (KG/cm2), Góc ma sát trong ϕ = 23052’
+
Giá trò SPT
Lớn nhất : >50
Nhỏ nhất : 15
Lớp 6 : Sét màu nâu vàng ,đầu tầng đôi chỗ lẫn nhiều sỏi sạn ,trạng thái cứng
−
Chiều dày lớp : h6
−
Các chỉ tiêu cơ lý :
+
Trọng lượng thễ tích : γw = 2.12 T/m3.
+
Lực dính c = 0.335 (KG/cm2) , góc ma sát trong ϕ = 260.39’.
+
Giá trò SPT : >50
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 4
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu:
−
Thiết kế cầu phải phù hợp với quy hoạch tổng thể.
−
Mặt cắt ngang cầu phù hợp với mặt cắt ngang đường và phải dựa trên kết quả điều tra
lưu lượng xe và tính toán dự báo nhu cầu vận tải trong khu vực.
−
Bảo đảm khổ tónh không thông thuyền và tónh không xe chạy cho các đường chạy
dưới.
−
Sơ đồ nhòp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận
dụng thiết bò công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước.
−
Thời gian thi công ngắn, thi công thuận tiện, đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi
công.
−
Hạn chế tối đa tác động tới môi trường.
−
Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng.
−
Kiểu dáng kiến trúc phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng.
−
Đạt hiệu quả kinh tế cao, giá thành rẻ.
Trên cơ sở nghiên cứu các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, mỹ thuật, đặc điểm đòa hình lòng
sông, đòa chất, thuỷ văn, yêu cầu thông thuyền như trên có thể nghiên cứu lựa chọn một
số dạng kết cấu nhòp chính với khẩu độ nhòp phù hợp như sau:
− Phương án I: Cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực nhòp liên tục thi công theo phương
pháp đúc hẫng cân bằng.
− Phương án II: Cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực nhòp liên tục thi công theo phương
pháp đà giáo di động
1.2.PHƯƠNG ÁN 1
1.2.1.Sơ đồ kết cấu và các đặc trưng vật liệu sử dụng
Sơ đồ bố tri chung toàn cầu: 3 × 33.6m + 50m + 78m+ 50m + 3 × 33.6m
Cầu gồm 2 mố M1, M2 và 8 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8
Đường cong đứng: R=5000m
Độ dốc dọc cầu: 3%
Độ dốc ngang cầu: 2%
1.2.1.1.Kết cấu phần trên
Nhòp chính:
Nhòp chính là dầm liên tục 3 nhòp bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp
đúc hẫng cân bằng với khẩu độ nhòp chính : 50m+78m+50m
Kết cấu nhòp chính có tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi, đáy dầm dạng đường cong
bậc 2
Hộp dầm có dạng thành đứng. Kích thước hộp như sau:
−
Chiều sao dầm trên đỉnh trụ: 4.8 m
−
Chiều cao dầm giữa nhòp:2.2 m
−
Chiều dày bản nắp: 25 cm
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 5
−
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Chiều dày bản đáy:
+ Mặt cắt gối dày: 80 cm
+ Mặt cắt giữa nhòp dày 25 cm
Chiều dày sườn bên của hộp: 50 cm
Chiều dày bản mặt cầu tại vách: 55cm
Gối cầu sử dụng gối chậu
Nhòp dẫn
Nhòp dẫn sử dụng kết cấu dầm Super T gồm 5 dầm, khoảng cách giữa các dầm là 2105
mm
Chiều cao mỗi dầm là 1.6m. Bản mặt cầu dày 20cm
Dầm ngang bằng bê tông cốt thép, cường độ chòu nén f’ c=30Mpa
Gối cầu sử dụng gối cao su bản thép
1.2.1.2.Kết cấu phần dưới
Trụ cầu:
Trụ chính
−
Loại trụ thân đặc, kết cấu BTCT đổ tại chỗ.
−
Thân trụ dạng hình ô van dài 9m, rộng 3m, đường kính bo tròn 3m
−
Bệ trụ dài 13.2m, rộng 9.6m, cao 2.5m
−
Móng trụ gồm 12 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài 43m, cao độ mũi cọc
-42.8m (trụ T4, T5)
Trụ nhòp dẫn:
−
Loại trụ thân đặc, kết cấu BTCT đổ tại chỗ.
−
Thân trụ dạng hình ô van dài 6.5m, rộng 1.4m, đường kính bo tròn 1.4m
−
Bệ trụ dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.0m
−
Móng trụ gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài 35m
Mố cầu:
Loại mố: Mố chữ U, kết cầu BTCT đổ tại chỗ
Tường đỉnh mố dày 0.5m, tường cánh dày 0.5m
Tường thân dày 1.3m, rộng 10.5m, cao 2.2m
Bệ mố dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.0m
Móng mố gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài cọc 35m, cao độ mũi cọc
-28.88m
1.1.1.3. Đặc trưng vật liệu sử dụng:
−
Bêtông:
3
+ Bê tông thường có tỷ trọng: γ = 25(KN / m )
+ Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông: cc = 10.8 × 10−6 / o c
1.5
+ Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau: E c = 0.043 × γ c × f c '
+ Với dầm hộp:Cường độ chòu nén của bê tông qui đònh ở tuổi 28 ngày tuổi của mẫu
'
hình trụ 150-300mm là: f c = 50Mpa
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 6
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
+ Đối với dầm ngang, bản mặt cầu, trụ cầu, mố, cọc khoan nhồi sử dụng bê tông có
cường độ chòu nén qui đònh ở tuổi 28 ngày tuổi của mẫu hình trụ 150-300mm là:
f c' = 30Mpa
+ Ximăng pooclăng mác PC40, loại 1.
+ Vữa bơm ống gen sau khi kéo cáp chọn M500
− Cốt thép dự ứng lực:
Theo ASTM A416M chọn tao thép dự ứng lực độ chùng thấp, vùng neo bán kính uốn cong
bó cáp không được nhỏ hơn 3600mm, các vùng còn lại không được nhỏhơn 6000mm, chọn
10000mm, thông số kỹ thuật của cáp như sau:
+ Bó cáp gồm 19 tao cáp 15.2mm
+ Bó cáp gồm 13 tao cáp 15.2mm
+ Giới hạn kéo đứt là: fpu = 1860 Mpa .
f py = 0.9f pu = 0.9 × 1860 = 1674Mpa
+ Giới hạn chảy:
Mô đun đàn hồi: E ps = 197000 Mpa .
Hệ số ma sát: µ = 0.25
Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp : K = 6.67 × 10−7
Neo dùng hai loại là HVM15-12 và HVM15-19 (dạng neo sống của VSL), ống
ghen dùng hai loại D 100/107mm và D 90/97mm.
− Cốt thép thường:
Theo 22TCN-272-05, Không được dùng thép thiết kế có giới hạn chảy > 520 Mpa nhưng
không được nhỏ hơn 420 Mpa (trừ khi có sự chấp thuận của chủ đầu tư):
+ Loại thép:
Thép M270 cấp 250:
+ Giới hạn chảy:
+
+
+
+
Với thép
φ < 18mm,Fy = 280 MPa
φ > 18mm,Fy = 400 MPa
+ Trọng lượng riêng:
γ s = 7.85 × 10−5 N / mm 3
E s = 200000Mpa
+ Môđun đàn hồi:
− Ôáng gen:
Lựa chọn ống gen phải thỏa mãn những điều kiện sau:
+ Ống gen phải là loại cứng hoặc nửa cứng bằng thép mạ kẽm
+ Bán kính cong của ống bọc không được nhỏ hơn 6000mm, trừ ở vùng neo có thể
cho phép nhỏ tới 3600mm
+ Đường kính của ống bọc ít nhất phải lớn hơn bó cáp dự ứng lực 6mm, khi kéo sau
thì diện tích của ống bọc phải gấp 2.5 lần diện tích mặt cắt bó cáp
Chọn ống gen có đường kính trong, ngoài là φi = 105mm,φS = 112 mm , và đường kính
trong, ngoài của ống nối là φi = 115mm,φS = 122 mm đối với bó cáp 19 tao 15.2mm và
đường kính trong, ngoài là φi = 80 mm,φS = 87mm , và đường kính trong, ngoài của ống
nối là φi = 90 mm,φS = 97mm đối với bó cáp 13 tao 15.2mm, cự li tim 2 bó cáp cách nhau
250mm cho cáp âm và cáp dương.
Neo
Để ứng suất trong cáp tương đối đều, ta dùng tất cả là neo sống HVM15-19.
−
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 7
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Thanh dự ứng lực:
Theo ASTM A722, thép loại 2, có gờ φ38
+
Diện tích: A=1017.87mm2
+
Cường độ chòu kéo f pu = 1035Mpa
+
Giới hạn chảy: f py = 0.8f pu = 0.8 × 1035 = 828Mpa
−
+
Môđun đàn hồi: E p = 207000Mpa
1.3.PHƯƠNG ÁN 2
1.3.1.Sơ đồ kết cấu và các đặc trưng vật liệu sử dụng
Sơ đồ bố tri chung toàn cầu: 3 × 45 m + 60m + 3 × 45 m
Cầu gồm 2 mố M1, M2 và 6 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6
Độ dốc dọc cầu: 3%
Độ dốc ngang cầu: 2%
1.2.1.1.Kết cấu phần trên
Nhòp chính là dầm liên tục 7 nhòp bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp
đà giáo di động
Kết cấu nhòp chính có tiết diện hình hộp chiều cao không đổi.
Hộp dầm có dạng thành đứng. Kích thước hộp như sau:
−
Chiều sao dầm: 2.5m
−
Chiều cao bản nắp: 25 cm
−
Chiều cao bản đáy: 25 cm
Chiều dày sườn bên của hộp: 50 cm
Chiều dày bản mặt cầu tại vách: 55cm
Gối cầu sử dụng gối chậu.
1.2.1.2.Kết cấu phần dưới
Trụ cầu:
−
Loại trụ thân đặc, kết cấu BTCT đổ tại chỗ.
−
Thân trụ dạng hình ô van dài 8m, rộng 2m, đường kính bo tròn 2m
−
Bệ trụ dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.5m
−
Móng trụ gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài 43m, cao độ mũi cọc
-42.77m (trụ T3, T4)
Mố cầu:
Loại mố: Mố chữ U, kết cầu BTCT đổ tại chỗ
Tường đỉnh mố dày 0.7m, tường cánh dày 0.5m
Tường thân dày 1.3m, rộng 10.5m, cao 2.2m
Bệ mố dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.0m
Móng mố gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài cọc 38m, cao độ mũi cọc
-32.75m
1.1.1.3. Đặc trưng vật liệu sử dụng:
−
Bêtông:
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 8
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
3
+ Bê tông thường có tỷ trọng: γ = 25(KN / m )
+ Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông: cc = 10.8 × 10−6 / o c
1.5
+ Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau: E c = 0.043 × γ c × f c '
+ Cường độ chòu nén của bê tông dầm hộp qui đònh ở tuổi 28 ngày tuổi của mẫu hình
'
trụ 150-300mm là: f c = 50Mpa
+ Ximăng pooclăng mác PC40, loại 1.
+ Vữa bơm ống gen sau khi kéo cáp chọn M500
− Cốt thép dự ứng lực:
Theo ASTM A416M chọn tao thép dự ứng lực độ chùng thấp, vùng neo bán kính uốn cong
bó cáp không được nhỏ hơn 3600mm, các vùng còn lại không được nhỏhơn 6000mm, chọn
10000mm, thông số kỹ thuật của cáp như sau:
+ Bó cáp gồm 19 tao cáp 15.2mm
+ Giới hạn kéo đứt là: fpu = 1860 Mpa .
f py = 0.9f pu = 0.9 × 1860 = 1674Mpa
+ Giới hạn chảy:
+ Mô đun đàn hồi: E ps = 197000 Mpa .
+ Hệ số ma sát: µ = 0.25
+ Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp : K = 6.67 × 10−7
− Cốt thép thường:
Theo 22TCN-272-05, Không được dùng thép thiết kế có giới hạn chảy > 520 Mpa nhưng
không được nhỏ hơn 420 Mpa (trừ khi có sự chấp thuận của chủ đầu tư):
+ Loại thép:
Thép M270 cấp 250:
+ Giới hạn chảy:
Với thép
φ < 18mm,Fy = 280 MPa
φ > 18mm,Fy = 400 MPa
+ Trọng lượng riêng:
γ s = 7.85 × 10−5 N / mm 3
E s = 200000Mpa
+ Môđun đàn hồi:
− Ôáng gen:
Lựa chọn ống gen phải thỏa mãn những điều kiện sau:
+ Ống gen phải là loại cứng hoặc nửa cứng bằng thép mạ kẽm
+ Bán kính cong của ống bọc không được nhỏ hơn 6000mm, trừ ở vùng neo có thể
cho phép nhỏ tới 3600mm
+ Đường kính của ống bọc ít nhất phải lớn hơn bó cáp dự ứng lực 6mm, khi kéo sau
thì diện tích của ống bọc phải gấp 2.5 lần diện tích mặt cắt bó cáp
Chọn ống gen có đường kính trong, ngoài là φi = 95mm,φS = 102 mm , và đường kính
trong, ngoài của ống nối là φi = 105mm,φS = 112 mm đối với bó cáp 19 tao 15.2mm
− Neo:
Để ứng suất trong cáp tương đối đều, ta dùng tất cả là neo sống HVM15-19.
CHƯƠNG 2
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 9
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
2.1. TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN
2.1.1. Xác đònh phương trình đường cong đáy dầm hộp
Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo quy luật parabol bậc 2.
Ta bỏ qua đốt hợp long và đoạn đỉnh trò vì có đáy dầm hộp nằm ngang. Khi đó điểm đỉnh
của đường cong đi qua điểm cuối đốt K9. Vậy chiều dài đoạn dầm có chiều cao thay đổi:
Lh =
(L − Bvn − K HLg )
2
= 36.5m
Trong đó chiều dài vách ngăn tại mặt cắt gối lấy bằng bề rộng trụ: B vn=3m.
Lấy trục toạ độ như hình vẽ , gốc toại độ tại điểm cuối đốt K 9, trục Oy quay xuống phía
dưới.
36500
4500
0
3000
1
3000
2
3000
3000
4
3
4000
5
4000
6
4000
7
4000
8
4000
9
10
C(0;-0.25)
0(0;0)
B(36.5;1.8)
A(36.5;2.6)
y
Hình 4.1: Phân chia các mặt cắt ngang dầm tại trụ T4-T5
Xác đònh phương trình đường cong đáy dầm
Phương trình đường cong đáy dầm có dạng:
y1 = ax2 + bx + c
(1)
Đường cong đáy dầm đi qua 2 điểm 0(0;0) và A(36.5;2.6)
Xét tại điểm 0(0;0), thay vào phương trình (1) ta có:
0 = a × 02 + b × 0 + c ⇒ c = 0
Mặt khác điểm cực trò của đường cong đáy dầm đi qua điểm 0(0;0) nên ta có:
y1 ' = 2ax + b ⇒ 0 = 2 × a × 0 + b = 0 ⇒ b = 0
Xét tại điểm A(36.5;2.6), thay vào phương trình (1) ta có:
2.6 = a × 36.52 ⇒ a =
52
26645
Vậy phương trình đường cong có dạng :
y1 =
52
× x2
26645
Chiều cao dầm tại các mặt cắt i được xác đònh theo công thức:
Hi=H0.5 + y1i
Xác đònh phương trình đường cong mặt trên bản đáy
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 10
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Phương trình đường cong mặt trên bản đáy dạng:
y 2 = ax 2 + bx + c .
Đường cong đáy dầm đi qua 2 điểm B(36.5;1.8) và C(0; –0.25)
Dời hệ trục toạ độ 0xy về Cxy. Lúc này ta có
y 2 = ax 2 + bx + c − 0.25
(2)
Toạ đồ 2 điểm B và C lúc này sẽ là B(36.5;2.05) và C(0; 0)
Xét tại điểm C(0; 0) thay vào phương trình (2) ta có:
0 = a × 02 + b × 0 + c − 0.25 ⇒ c = 0.25
Mặt khác điểm cực trò của đường cong đáy dầm đi qua điểm (0; 0)nên ta có:
y 2 ' = 2ax + b ⇒ 0 = 2 × a × 0 + b = 0 ⇒ b = 0
Xét tại điểm B(36.5;2.05) thay vào phương trình (2) ta có:
2.05 = a × 36.52 + 0.25 ⇒ a =
36
26645
Vậy phương trình đường cong có dạng:
y2 =
36
× x 2 + 0.25
26645
Chiều cao dầm tại các mặt cắt i được xác đònh theo công thức:
Hi=H0.5 – 0.25+ y2i
Vậy bề dày đáy bản hộp được xác đònh theo công thức:
Hi=y1i – y2i
Ta có bảng sau:
Mặt cắt Khoảng cách lẻ Li (m)
Cộng dồn (m)
H (m)
h (m)
H-h (m)
0-0
4.5
36.5
4.8
4
0.8
1-1
3
32
4.1984
3.5257
0.6727
2-2
3
29
3.8413
3.2441
0.5972
3-3
3
26
3.5193
2.9902
0.5291
4-4
3
23
3.2324
2.764
0.4684
5-5
4
20
2.9806
2.5655
0.4151
6-6
4
16
2.6996
2.3439
0.3557
7-7
4
12
2.481
2.1716
0.3094
8-8
4
8
2.3249
2.0485
0.2764
9-9
4
4
2.2312
1.9746
0.2566
10-10
0
0
2.2
1.95
0.25
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 11
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
2.1.2. Tính toán đặc trưng hình học
Các đặc trưng hình học của tiết diện sẽ được tính theo tọa độ của mặt cắt:
Diện tích:
1
∑ ( xi − xi+1 ) × ( y i + y i+1 )
2
A=
Mômen tónh của dầm đối với trục x:
Sx =
1
(x i − x i+1 ) × (y 2i + y i × y i +1 + y 2i +1 )
∑
6
Tọa độ trọng tâm mặt cắt so đáy dầm:
yc =
1
x i − x i +1 ) × y i2 + y i × y i +1 + y i2+1
(
∑
6A
(
)
Mô men quán tính đối với trục x:
Ix =
1
(x i − x i+1 ) × (y3i + y 2i × y i +1 + y i × y 2i +1 + y 3i+1 )
∑
12
Trong đó: i, i+1... là các điểm gấp khúc liên tục tạo nên dầm hộp
Y
7
8
6
9
10
17
16
15
14
18
3
5
4
20
21
13 22
12
11
19
1
2
X
Hình 4.2: Đánh số các điểm gấp khúc liên tục để tính đặc trưng hình học
Các đặc trưng hình học của tiết diện được tính toán rồi lập thành bảng sau :
Bảng các đặc trưng hình học tại các mặt cắt ngang
Mặt
Li
Cộng dồn
H
h
A
Sx
Ytg
Ybg
Ith
3
(m )
(m )
(m)
(m)
(m4)
4.800 0.800
12.165
2.473
30.083
119.347
41.659
32
4.198 0.673
10.927
2.080
22.724
122.122
28.929
3
29
3.841 0.597
10.192
1.850
18.851
123.809
22.647
3-3
3
26
3.519 0.529
9.870
1.689
16.675
126.475
18.300
4-4
3
23
3.232 0.468
8.939
1.465
13.097
125.665
13.966
5-5
4
20
2.981 0.415
8.421
1.310
11.032
125.744
11.079
cắt
(m)
(m)
0-0
4.5
36.5
1-1
3
2-2
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
(m)
(m)
2
TRANG: 12
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
6-6
4
16
2.700 0.356
7.843
1.140
8.943
125.155
8.308
7-7
4
12
2.481 0.309
7.393
1.011
7.475
124.105
6.469
8-8
4
8
2.325 0.276
7.072
0.921
6.512
122.992
5.316
9-9
4
4
2.231 0.257
6.879
0.868
5.968
122.167
4.687
10-10
0
0
2.200 0.250
6.815
0.850
5.792
121.864
4.488
Trong đó:
A
: Diện tích tiết diện
y bg
: Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến thớ dưới
y tg
: Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến thớ trên
Sx
: Mô men quán tính tónh của tiêt diện
Ith
: Mô men quán tính của tiết diện lấy với trục trung hòa của tiết diện
Việc tính toán đặc trưng hình học với tiết diện nguyên này rất cần thiết cho việc tính toán
sơ bộ trong giai đoạn thi công và khai thác để xác đònh tónh tải rồi sau đó thiết kế nội lực
và tính ra số bó thép dự ứng lực cần thiết.
Vì quá trình thi công cầu đúc hẫng trải qua nhiều giai đoạn khác nhau, qua mỗi giai đoạn
thì các đặc trưng vật liệu (cường độ chòu nén, môđun đàn hồi…) và đặc trưng hình học tiết
diện (diện tích, momen quán tính…) lại thay đổi.
Đặc trưng vật liệu:
t
× fc, ≤ fc,
α + β× t
−
Cường độ của bê tông:
fci, =
−
Môđun đàn hồi bê tông:
E ci = 0.043 × γ1.5
× fci,
c
−
Tỉ số môđun giữa cáp DƯL và BT: n ps =
Ep
E ci
Trong đó:
α , β : hệ số phụ thuộc vào loại xi măng và cách bảo dưỡng.
α = 4, β = 0.85: Xi măng loại I và bảo dưỡng ẩm.
t : tuổi của bê tông tính đến thời điểm khảo sát, đơn vò ngày.
Bảng cường độ bê tông theo thời gian
Lúc căng cáp đốt
f'c (MPa)
K0
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
HL
HL
biên
giữa
50.0
50.0
TRANG: 13
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
K1
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
50.0
50.0
K2
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
50.0
50.0
K3
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
50.0
50.0
K4
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0 50.0 50.0
50.0
50.0
K5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0 50.0
50.0
50.0
K6
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0 50.0
50.0
50.0
K7
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6 50.0
50.0
50.0
K8
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0 47.6
50.0
50.0
K9
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
40.0
49.5
50.0
HL biên
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
44.8
50.0
HL giữa
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
44.8
Bảng modun đàn hồi bê tông theo thời gian
Eci
(MPa)
K0
Lúc căng cáp đốt
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
0
K2
0
0
K3
0
0
0
K4
0
0
0
0
K5
0
0
0
0
0
K6
0
0
0
0
0
0
K7
0
0
0
0
0
0
0
K8
0
0
0
0
0
0
0
0
K9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
biên
HL
giữa
HL
biên giữa
38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007
K1
HL
HL
33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007 38007
33994 37091 38007 38007
33994 37818 38007
35967 38007
0
35967
TRANG: 14
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Bảng tỷ số modun đàn hồi giữa thép DUL và bê tông theo thời gian
Lúc căng cáp đốt
nps (MPa)
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
HL
HL
biên
giữa
K0
5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K1
0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K2
0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K3
0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K4
0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K5
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183 5.183
K6
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183 5.183
K7
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183 5.183
K8
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.311 5.183 5.183
K9
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.209 5.183
HL biên 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.477 5.183
HL giữa 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.477
2.2. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
2.2.1. Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp tải trọng
Khi tính toán nội lực và thi công kết cấu bằng phương pháp đúc hẫng, kết cấu được coi
như làm việc trong giai đoạn đàn hồi và chấp nhận nguyên lý cộng tác dụng. Tuy nhiên do
ta dùng chương trình để tính toán nội lực trong kết cấu do đó ta không áp dụng nguyên lý
cộng tác dụng mà lấy kết quả trực tiếp từ các tổ hợp tải trọng trong chương trình.
Độ cứng của tiết diện tính theo kích thước bêtông chưa xét đến bố trí cốt thép.
Quá trình tính toán nội lực ta xét tổ hợp theo từng giai đoạn thi công và khai thác để thiết
kế và kiểm tra tiết diện ở từng giai đoạn.
Kết cấu thi công bằng phương pháp đúc hẫng phải tính theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn I : Thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ (từ đốt K0-K9) :
Kết cấu chòu lực theo sơ đồ conson. Khi đó moment âm là lớn nhất. Tải trọng tác dụng bao
gồm:
−
Trọng lượng bản thân các đốt bêtông, trọng lượng khối neo.
−
Trọng lượng 2 xe đúc đối xứng (bao gồm cả ván khuôn). Các tải trọng thứ cấp như từ
biến, co ngót.
−
Hoạt tải thi công, hoạt tải gió thẳng đứng.
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 15
−
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Dự ứng lực xuất hiện dần dần sau khi thi công từng đốt hẫng. Các trò số sẽ thay đổi
trong quá trình đúc hẫng, cần xét ảnh hưởng của độ cong của các cáp cụ thể.
Nội dung tính toán của giai đoạn này là phải xác đònh nội lực theo từng bước đúc hẫng để
kiểm tra và bố trí lượng cốt thép cần thiết khi thi công. Tính toán kiểm tra độ võng cho
từng bước thi công để điều chỉnh đảm bảo đúng cao độ của mút dầm khi hợp long.
Giai đoạn II : Đổ bê tông xong đốt hợp long ở nhòp biên nhưng bê tông chưa đông
cứng
Khi đó bê tông dẻo còn chưa hoá cứng, trọng lượng của ván khuôn hợp long, của hỗn hợp
bê tông dẻo, của cốt thép hợp long được coi như chia đôi để tác dụng lên hai sơ đồ hệ
thống kết cấu tách biệt nhau, một là sơ đồ đúc trên đà giáo phần nhòp biên, hai là sơ đồ
khung cứng T của phần đúc hẫng từ trụ ra nhòp biên.
Các tải trọng tác dụng:
−
Trọng lượng bản thân của các đốt hợp long biên
−
Trọng lượng ván khuôn và thiết bò để hợp long biên (một xe đúc và ván khuôn của
nó.
−
Tải trọng thi công rải đều (CLL)
Giai đoạn III : Hợp long xong nhòp biên và bê tông đã hoá cứng
Trong giai đoạn này ván khuôn ở thành bên của đốt hợp long đã tháo ra và tiến hành căng
cáp dự ứng lực nhóm B ở bản đáy của nhòp biên, sau đố tháo nốt ván khuôn đáy của đốt
hợp long. Tiếp tục thay các neo tạm trên trụ T4 và T5 bằng gối vónh cửu. Như vậy tương
ứng với 2 lực tập trung hướng lên trên đặt tại 2 đầu của đốt hợp long. Dự ứng lực của cáp
nhóm B sẽ làm cong vồng lên cả nhòp biên khiến cho tónh tải bản thân của phần đúc trên
đà giáo và phần tải trọng thi công rải đều mà trước đây đè lên đà giáo thì nay tác dụng
lên kết cấu nhòp vừa được nối thành sơ đồ khung siêu tónh.
Sơ đồ kết cấu lúc này là khung T có 1 đầu tựa lên gối di đọng ở đầu nhòp biên (sơ đồ siêu
tónh bậc 1).
Các tải trọng tác dụng:
−
Trọng lượng ván khuôn và thiết bò hợp long biên (1 xe đúc) tác dụng theo hướng
ngược lên trên vì các thiết bò này đã bò tháo dỡ)
−
Trọng lượng bản thân đoạn đổ trên đà giáo
−
Tải trọng thi công rải đều trên phần đúc trên đà giáo và trên đốt hợp lonh g nhòp biên
−
Các cáp dự ứng lực đặt tại các ụ neo
Giai đoạn IV : Thi công đốt hợp long giữa nhòp giữa (bê tông đốt hợp long chưa khô) :
Khi đó sẽ lắp các ván khuôn hợp long nhòp giữa và đổ bê tông nhòp giữa. Sơ đồ kết cấu
vẫn là 2 hệ thống riêng biệt.
Tải trọng tác dụng:
−
Trọng lượng ván khuôn và thiết bò hợp long giữa (1 xe đúc)
−
Trọng lượng bản thân đốt hợp long
−
Tải trọng thi công rải đều
Giai đoạn V : Hợp long giữa và bê tông đã hoá cứng.
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 16
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Trong giai đoạn này ván khuôn thành bên đã được tháo dỡ, các cáp dự ứng lực nhóm B đã
được đặt và căng xong, xe đúc đã rút đi, ván khuôn đáy hợp long đã được tháo dỡ.
Lúc này sơ đồ cầu đã được nối cứng ở đốt hợp long trở thành một kết cấu dầm liên tục 3
nhòp.
Tải trọng tác dụng:
−
Trọng lượng xe đúc và ván khuôn cùng các thiết bò khác, nhưng tác dụng hướng lên
trên vì đã bò tháo dỡ.
−
Các dự ứng lực nhóm B, chúng đặt tại các ụ neo trên mặt bản đáy.
Giai đoạn VI : Giai đoạn khai thác
Sơ đồ kết cấu: Dầm liên tục 3 nhòp
−
Tải trọng tác dụng:
−
Tải trọng bản thân
−
Tónh tải giai đoạn 2
−
Hoạt tải xe + tải trọng người+ tải trọng làn
2.2.2. Tính toán tải trọng tónh tải giai đoạn 1
Từ đặc trưng hình học của mặt cắt dầm ta tính được trọng lượng các đốt dầm
Bảng tính toán trọng lượng các đốt dầm và tónh tải rải đều của từng đốt
Với
Atb
: Diện tích trung bình giữa 2 mặt cắt đầu và cuối mỗi đốt
Li, V
: Chiều dài và thể tích mỗi đốt
DC ,DCtt: Trọng lượng và trọng lượng tính toán của từng đốt
e, Mtc
: Độ lệch tâm và momen do trọng lượng khối đúc so với mép khối trước.
Bảng tính tónh tải từng khối đúc trên trụ T4-T5
Tên đốt
Atb
2
Li
V
3
DC
DCtt
e
Mtc
(m )
(m)
(m )
(KN)
(KN)
(m)
(KNm)
K1
10.56
3.00
31.68
791.98
989.97
1.50
1187.97
K2
10.03
3.00
30.09
752.34
940.43
1.50
1128.52
K3
9.40
3.00
28.21
705.36
881.70
1.50
1058.04
K4
8.68
3.00
26.04
651.02
813.78
1.50
976.54
K5
8.13
4.00
32.53
813.22
1016.52
2.00
1626.43
K6
7.62
4.00
30.47
761.82
952.27
2.00
1523.63
K7
7.23
4.00
28.93
723.26
904.08
2.00
1446.53
K8
6.98
4.00
27.90
697.56
871.95
2.00
1395.13
K9
6.85
4.00
27.39
684.71
855.89
2.00
1369.43
1/2HL
6.82
1.00
6.82
170.38
212.97
1.00
170.38
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 17
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Tổng
6751.65
8439.56
11882.58
2.2.3. Tính toán tải trọng tónh tải giai đoạn 2
2.2.3.1.Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu
Chiều dày h (cm)
γ (KN/m3)
Lớp bê tông Atphan
7.5
24
Lớp bê tông mui luyện TB dày
5.5
25
Lớp phòng nước
0.5
18
Tên gọi các đại lượng
Lớp phủ bê tông nhựa :
q1 = h × γ at × b = 0.075 × 24 × 7.0 = 12.6 kN m
Trọng lượng lớp mui luyện:
q 2 = h × γ at × b = 0.055 × 25 × 7.0 = 9.625 kN m
Lớp phòng nước :
q3 = h × γ at × b = 0.005 × 18 × 7.0 = 0.63 kN m
Vậy DW1 = q1 + q 2 + q 3 = 12.6 + 9.625 + 0.63 = 22.855 kN m
DW2 = 0.5 kN m
Tiện ích công cộng :
Tổng khối lượng tónh tải giai đoạn 2 tác dụng lên kết cấu nhòp :
DW = DW1 + DW2 = 22.855 + 0.5 = 23.355 kN m
2.2.3.2.Tính trọng lượng của lan can + tay vòn + gờ chắn bánh xe
300
VÁT
20x20
VÁT
20x20
1.5%
300
200 100
650
350
1370
720
350
70
CẤU TẠO LỀ BỘ HÀNH
1300
250
200
1500
Hình 4.4 : Kích thước chi tiết hệ lan can – lề bộ hành.
Trọng lượng tường bê tông :
DCtg = 0.65 × 0.25 × 25 = 4.0625 kN m
Trọng lượng bó vỉa :
DC bv = 0.2 × 0.3 × 25 = 1.5 kN m
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 18
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Trọng lượng lề bộ hành:
DClbh = 0.1 × 1.3 × 25 = 3.25 kN m
Trọng lượng thanh lan can :
D2 − d 2
DCP1 = 2 × γ thep × π ×
÷=
4
1002 − 902
−5
= 2 × 7.85 × 10 × π ×
÷ = 0.234 kN m
4
Trọng lượng cột lan can :
DCP2 =
n cot × P1cot 89 × 292.71 × 10 −3
=
= 0.146 kN m
L nhip
178
DClc = DC P + DCP = 0.234 + 0.146 = 0.38 kN m
1
2
DC2 = 2 × ( 4.0625 + 1.5 + 3.25 + 0.38 ) = 18.885 kN m
2.2.4. Hoạt tải (LL):
Hoạt tải ô tô: HL- 93 (theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 ).
Chiều rộng phần xe chạy: BL = 7 m.
Số làn xe thiết kế:
Hệ số làn xe:
nL = 2.
m= 1
Hoạt tải xe thiết kế Hl-93 sẽ gồm một tổ hợp của:
−
Xe tải thiết kế + Tải trọng làn thiết kế.
−
Xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn thiết kế.
2.2.4.1.Xe tải thiết kế:
Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng 145KN, khoảng
cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm
sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là
1800mm.
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 19
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Hình 4.5 : Xe tải thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
2.2.4.2. Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục thiết kế gồm một cặp trục 110KN cách nhau 1.2m, cự ly của các bánh xe theo
chiều ngang lấy bằng 1.8m.
DỌC CẦU
110kN
NGANG CẦU
110kN
1200
1800
Hình 4.6: Xe 2 trục thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
2.2.4.3. Tải trọng làn thiết kế:
Gồm tải trọng 9.3N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết
là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét
lực xung kích.
9.3 KN/m
3m
Hình 4.7:. Đặc trưng tải trọng làn thiết kế
2.2.4.4. Hoạt tải người đi bộ (PL):
Là tại trọng phân bố được qui đònh độ lớn là 3.10 -3 MPa.
Tải trọng người bộ hành phân bố đều trên toàn bộ bề rộng 1500 mm của lề bộ hành và
kéo dài đến hết chiều dài nhòp dầm. Ta chuyển từ tải trọng phân bố trên diện tích thành
tải trọng phân bố theo phương dọc cầu, bằng cách nhân giá trò độ lớn với 1500 mm. Được
giá trò độ lớn phân bố trên chiều dài.
−3
WPL= 3 × 10 × 1500 = 4.5 N / mm
Không tính hệ số xung kích cho tải trọng người đi.
2.2.4.5. Tải trọng xung kích:
Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng 25% tại trọng của mỗi xe.
2.2.5.Tải trọng gió (WS):
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 20
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
2.2.5.1. Tốc độ gió thiết kế:
Tốc độ gió thiết kế V được xác đònh theo công thức:
V = VB × S
Trong đó:
VB : Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng
tính gió tại vò trí cầu đang nghiên cứu. Tra bảng theo TCVN 2337- 1995. Tải trọng
và tác động giả sử nằm trong khu vực gió I có VB = 38 m/s.
S:
Hệ số điều chỉnh đối với khu vực chòu gió và độ cao mặt cầu. Tại khu vực xây dựng
là khu vực lộ thiên, mặt nước thoáng, cao độ mặt cầu cao hơn cao độ mặt nước xấp
xỉ 12m, nên tra bảng 8.3.1.1-2 (22TCN272-05) được S = 1.14
V = 38 × 1.14 = 43.32 m / s
2.2.5.2. Tải trọng gió tác động lên công trình
Tải trọng gió ngang:
Tải trọng gió ngang P D phải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng
tâm của các phần diện tích thích hợp và được tính như sau:
PD = 0.0006 × V 2 × A t × Cd 3 ≥ 1.8 × A t ( kN )
Trong đó:
V:
Tốc độ gió thiết kế.
At:
Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m 2), tính trung
bình cho kết cấu:
At =
Cd:
( 2.2 + 4.8 )
78
+
2
×
50
×
+
0.65
= 738.7 m 2 .
(
)
2
Hệ số cản phụ thuộc vào tỉ số b/d
Trong đó:
b: Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can, b = 10.0 m.
d: Chiều cao kết cấu phần trên gồm cả lan can đặc:
d=
=>
( 2.2 + 4.8) + 0.65
2
= 4.15 m.
b
10.0
=
= 2.41 , tra bảng 3.8.1.2.1.1 được: Cd = 1.4
d
4.15
PD = 0.0006 × 43.32 2 × A t × 1.4 = 1.58 × A t < 1.8 × A t kN.
=> PD = 1.8 × 738.7 = 1329.66 kN
Tính quy ra lực phân bố đều trên toàn cầu chính:
q=
1329.66
= 7.47 kN / m.
178
2.2.5.3. Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ:
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 21
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Khi xét tổ hợp tải trọng Cường Độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào cả kết cấu
và xe cộ. Tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5 KN/m, tác
dụng thẳng góc, phía trên mặt đường 1800 mm và được truyền vào kết cấu. Tải trọng
dọc của gió lên xe cộ là tải trọng phân bố 0.75KN/m tác dụng nằm ngang, song song
với tim cầu dọc kết cấu và đặt cách mặt đường 1800 mm.
2.2.5.4. Tải trọng gió tác động lên thiết bò (WE):
Lấy theo 4.8x10-4 MPa của mặt cầu
2.2.5.5. Tải trọng gió đứng trên một cánh hẫng (WUP):
Lực nâng của gió trên một cánh hẫng lấy bằng 2.4x10 -4 MPa trên diện tích mặt cầu với
phương pháp thi công hẫng, và chỉ tác động với một bên cánh hẫng.
Với chiều rộng mặt cầu trong giai đoạn thi công là b = 10.5 m, lực gió đứng trên đơn vò dài
là:
p = 2.4 × 10 −4 × 10.5 × 103 = 2.52 KN / m.
2.2.5. Tải trọng thi công cầu chính:
Trọng lượng bản thân kết cấu:
Trọng lượng bê tông tươi:
γ = 25 KN/m3.
γ = 24 KN/m3.
Trọng lượng các khối neo (DCNEO): 2.5 KN/m.
Hoạt tải thi công và thiết bò phụ (CLL): Hoạt tải thi công phân bố được lấy bằng
4.8 × 10 −4 MPa trên diện tích mặt cầu. Trong giai đoạn đúc hẫng tải trọng này được lấy
−4
−4
bằng 4.8 × 10 MPa ở một bên cánh hẫng và bằng 2.4 × 10 MPa trên cánh hẫng kia.
Qui về tải trọng phân bố:
4.8 × 10 −4 × 10.5 × 103 = 5.04 KN / m.
2.4 × 10 −4 × 10.5 × 103 = 2.52 KN / m.
Tải trọng chênh lệch DIFF : lấy bằng 2% tải trọng tónh tác động lên một cánh hẫng. Trọng
lượng một cánh hẫng (trụ T4 – T5) 9123.7 KN
=> DIFF = 2% × 9123.7 = 182.47 kN
Trọng lượng xe đúc + ván khuôn: PXD = 690 KN, độ lệch tâm e=2m (hình vẽ)
e=2m
XE DUC
Hình 4.8 : sơ đồ bố trí xe đúc
2.3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 22
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Để thuận tiện cho việc tính toán ta ký hiệu các mặt cắt như sau:
2000
4@3000=12000
12000
4@3000=12000
1000
Hình 4.9: Ký hiệu các mặt cắt tính toán
Dùng chương trình phân tích kết cấu Midas civil V7.01 với các thông số khai báo và các
bước khai báo được trình bày ở chương sau. Sau khi phân tích giai đoạn thi công và khai
báo các loại tải trọng của từng giai đoạn thi công ta có giá trò mô men tại các mặt cắt như
sau:
2.3.1. Nội lực giai đoạn I:
Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
2.47146e+003
0.00000e+000
-3.76135e+004
-5.76560e+004
-7.76984e+004
-9.77409e+004
-1.17783e+005
-1.37826e+005
-1.57868e+005
-1.77911e+005
-1.97953e+005
-2.17996e+005
STAGE:THI CONG K9
CB: TH4
Last Step
MAX : 202
MIN : 214
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.10: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn đúc hẫng
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
1.97717e+003
0.00000e+000
-2.90816e+004
-4.46110e+004
-6.01403e+004
-7.56697e+004
-9.11991e+004
-1.06728e+005
-1.22258e+005
-1.37787e+005
-1.53317e+005
-1.68846e+005
STAGE:THI CONG K9
CB: th6
Last Step
MAX : 202
MIN : 214
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 23
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
Hình 4.11: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn đúc hẫng
2.3.2. Nội lực giai đoạn II:
Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
2.88465e+004
0.00000e+000
-1.45038e+004
-3.61790e+004
-5.78541e+004
-7.95293e+004
-1.01204e+005
-1.22880e+005
-1.44555e+005
-1.66230e+005
-1.87905e+005
-2.09580e+005
STAGE:THI CONG HL BIEN
CB: TH4
Last Step
MAX : 400
MIN : 114
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.12: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn hợp long biên (bê tông chưa đông
cứng)
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
2.03100e+004
0.00000e+000
-1.32580e+004
-3.00421e+004
-4.68261e+004
-6.36101e+004
-8.03942e+004
-9.71782e+004
-1.13962e+005
-1.30746e+005
-1.47530e+005
-1.64314e+005
STAGE:THI CONG HL BIEN
CB: th6
Last Step
MAX : 400
MIN : 114
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.13: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long biên (bê tông chưa đông
cứng)
2.3.3. Nội lực giai đoạn III:
−
Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 24
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
1.14834e+004
0.00000e+000
-2.34652e+004
-4.09395e+004
-5.84137e+004
-7.58880e+004
-9.33623e+004
-1.10837e+005
100
101
102
103 104
105
106
107
108
109 110 111 112
113 114115 116
117 118 119 120
121
122
123
124
125
-1.28311e+005
-1.45785e+005
-1.63259e+005
300
301
302
-1.80734e+005
STAGE:THI CONG HA GOI DINH TRU
CB: TH4
Last Step
MAX : 203
MIN : 114
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.14: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn hợp long biên (bê tông đã đông
cứng)
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
9.15713e+003
0.00000e+000
-1.86904e+004
-3.26142e+004
-4.65379e+004
-6.04617e+004
-7.43855e+004
-8.83092e+004
100
101
102
103 104
105
106
107
108
109 110 111 112
113 114115 116
117 118 119 120
121
122
123
124
125
-1.02233e+005
-1.16157e+005
300
301
302
-1.30081e+005
-1.44004e+005
STAGE:THI CONG HA GOI DINH TRU
CB: th6
Last Step
MAX : 203
MIN : 114
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.15: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long biên (bê tông đã đông cứng)
2.3.4. Nội lực giai đoạn IV:
Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 25
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
6.27043e+003
0.00000e+000
-3.29751e+004
-5.25979e+004
-7.22207e+004
-9.18434e+004
-1.11466e+005
-1.31089e+005
-1.50712e+005
-1.70335e+005
-1.89957e+005
-2.09580e+005
STAGE:THI CONG HOP LONG GIUA
CB: TH4
Last Step
MAX : 202
MIN : 115
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.16: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn hợp long giữa (bê tông chưa đông
cứng)
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
5.41150e+003
0.00000e+000
-2.54477e+004
-4.08774e+004
-5.63070e+004
-7.17366e+004
-8.71662e+004
-1.02596e+005
-1.18025e+005
-1.33455e+005
-1.48885e+005
-1.64314e+005
STAGE:THI CONG HOP LONG GIUA
CB: th6
Last Step
MAX : 202
MIN : 115
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.17: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long giữa (bê tông chưa đông
cứng)
2.3.5. Nội lực giai đoạn V:
Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01:
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 26
-
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S DƯƠNG KIM ANH
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
7.96012e+003
0.00000e+000
-2.96089e+004
-4.83935e+004
-6.71780e+004
-8.59625e+004
-1.04747e+005
-1.23532e+005
-1.42316e+005
-1.61101e+005
-1.79885e+005
-1.98670e+005
STAGE:THI CONG NOI LIEN KET
CB: TH4
Last Step
MAX : 202
MIN : 114
CAU NHIP
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.18: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn hợp long giữa (bê tông đã đông
cứng)
MIDAS/Civil
POST-PROCESSOR
BEAM DIAGRAM
MOMENT-y
6.59393e+003
0.00000e+000
-2.31579e+004
-3.80338e+004
-5.29097e+004
-6.77857e+004
-8.26616e+004
-9.75375e+004
-1.12413e+005
-1.27289e+005
-1.42165e+005
-1.57041e+005
STAGE:THI CONG NOI LIEN KET
CB: th6
Last Step
MAX : 202
MIN : 114
FILE: UNTITLED
UNIT: kN·m
DATE: 05/26/2011
VIEW-DIRECTION
X: 0.000
Y:-1.000
Z: 0.000
Hình 4.19: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long giữa (bê tông đã đông cứng)
2.3.6. Nội lực giai đoạn VI:
Mô hình hoá kết cấu và tính toán bằng phần mềm Midas v7.01, so sánh kết quả ta thấy
nội lực do xe 3 trục gây ra lớn hơn so với nội lực do xe 2 trục nên ta lấy kết quả nội lực do
xe 3 trục để tính toán. Dưới đây là kết quả nội lực do xe 3 trục:
SVTH: NGUYỄN NHƯ NGỌC
TRANG: 27
CAU NHIP
