Bảng tính toán phục vụ cho việc bố trí thiết bị sửa chữa thay gối cầu

BẢNG TÍNH TOÁN PHỤC VỤ CHO VIỆC
BỐ TRÍ THIẾT BỊ SỬA CHỮA, THAY THẾ GỐI CẦU
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH:
Cầu Hòa Xuân nằm trên địa bàn thuộc hai quận Hải Châu và quận Cẩm Lệ
- thành phố Đà Nẵng, được thi công và đưa vào sử dụng năm 2010.
I.1. TIÊU CHUÂN THIẾT KẾ:
- Qui mô xây dựng: Vĩnh cửu.
- Tần suất: Tần suất thiết kế, P =1%.
- Tải trọng thiết kế:
+ Hoạt tải thiết kế HL93 có hệ số chiếc giảm 0,65.
+ Đoàn người 3kN/m2.
+ Cấp động đất: Động đất cấp VII.
- Khổ cầu: B = 10,5 + 2x2 = 14,5m.
- Khổ thông thuyền: Sông thông thuyền cấp V (khổ thông thuyền BxH =
25x3,5m).
- Đường hai đầu cầu: Theo quy hoạch Bn=27m, Bm=15m.
I.2. GIẢI PHÁP KẾT CẤU:
1. Kết cấu nhịp:
- Cầu gồm 07 nhịp dầm BTCT DƯL. Sơ đồ nhịp 7x42m, được liên tục hóa
bằng dầm và bản mặt cầu. Chiều dài toàn cầu Ltc=303,55m. Cắt ngang cầu gồm
05 dầm đặt cách nhau 2,50m. Chiều cao dầm 1,90m, bản mặt cầu đổ tại chỗ bằng
BTCT 25MPa dày 20cm.
- Các lớp mặt cầu gồm: Lớp BTN dày 5cm, lớp phòng nước dày 0,4cm.
2. Kết cấu hạ bộ:
- Mố cầu: Hai mố được thiết kế dạng mố tường bằng BTCT 25MPa. Móng
mố là móng cọc khoan nhồi BTCT 25MPa, mỗi mố bố trí 06 cọc đường kính D =
120cm. Sau mỗi mố có bố trí các bản dẫn bằng BTCT 20 MPa.
- Trụ cầu: Các trụ được thiết kế dạng chữ T bằng BTCT 25MPa. Móng trụ
là móng cọc khoan nhồi BTCT 25MPa, mỗi trụ bố trí 05 cọc đường kính D =
120cm.
3. Đường hai đầu cầu:

- Đường hai đầu cầu có Bn=27m, Bm=15m.
- Taluy đường đoạn 20m đầu cầu phía Hòa Xuân được gia cố bằng đá hộc
xây vữa M100 dày 25cm, trên lớp dăm sạn đệm dày 10cm.
1


I.3. HIỆN TRẠNG CẦU:
- Căn cứ kết quả khảo sát, tại vị trí mố trụ kết cấu nhịp không có hiện
tượng chuyển vị (chuyển vị đứng, chuyển vị dọc, chuyển vị ngang và chuyển vị
xoay).
- Tuy nhiên trong quá trình khai thác, do xe chạy qua với tải trọng quá lớn,
vượt quá tải trọng thiết kế nên gây ra chuyển vị lớn (theo phương thẳng đứng)
của kết cấu nhịp tại đỉnh trụ. Kết hợp với lực xung kích tại mố, trụ nên làm cho
một số gối cầu bị biến dạng, một số gối cầu dịch chuyển khỏi vị trí thiết kế ban
đầu.
II. MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU:
Sử dụng phần mềm RM Bridge (bản quyền) để mô hình hóa kết cấu và
phân tích các hiệu ứng.
+ Dầm I được mô phỏng bằng phần tử Space Frame.
+ Dầm ngang được mô phỏng bằng phần tử Space Frame.
III. TÍNH TOÁN LỰC KÍCH VÀ KIỂM SOÁT TRONG QUÁ TRÌNH SỬA
CHỮA, THAY THẾ GỐI CẦU:

Hình 1: Mô hình rời rạc hóa phần tử

Hình 2: Mô hình cầu hoàn thiện 3D
2


Hình 3: Mặt cắt ngang dầm

III.1. Tính toán kiểm soát trong quá trình sửa chữa, thay thế gối cầu:
- Trong quá trình nâng hạ kết cấu nhịp, ta tiến hành bố trí các hệ thống cảm
biến đo đạc các ứng xử của kết cấu để giám sát an toàn quá trình nâng hạ kết cấu
nhịp, kịp thời điều chỉnh để đảm bảo an toàn cho kết cấu.
1. Tại vị trí mố M1:
- Tiến hành kích đều 05 dầm, tính toán với chiều cao kích nâng dầm là
10mm, 15mm, 20mm.
- Trong quá trình nâng hạ dầm, bố trí cảm biến kiểm soát chuyển vị tại vị
trí đầu dầm và ứng suất bản mặt cầu (chi tiết xem bản vẽ bố trí).

Hình 4: Chuyển vị gối cầu tại mố M1: 10mm

Hình 5: Chuyển vị gối cầu tại mố M1: 15mm
3


Hình 6: Chuyển vị gối cầu tại mố M1: 20mm
2. Tại vị trí trụ T1:
- Tiến hành kích đều 10 dầm tại vị trí trụ T1, tính toán chiều cao kích nâng
dầm là 10mm, 15mm, 20mm.
- Trong quá trình nâng hạ dầm, bố trí cảm biến kiểm soát chuyển vị tại vị
trí đầu dầm và ứng suất bản mặt cầu (chi tiết xem bản vẽ bố trí).

Hình 7: Chuyển vị gối cầu tại trụ T1: 10mm

Hình 8: Chuyển vị gối cầu tại trụ T1: 15mm

4

Hình 9: Chuyển vị gối cầu tại trụ T1: 20mm
3. Tại vị trí trụ T2:
- Tiến hành kích đều 10 dầm tại vị trí trụ T2, tính toán chiều cao kích nâng
dầm là 10mm, 15mm, 20mm.
- Trong quá trình nâng hạ dầm, bố trí cảm biến kiểm soát chuyển vị tại vị
trí đầu dầm và ứng suất bản mặt cầu (chi tiết xem bản vẽ bố trí).

Hình 10: Chuyển vị gối cầu tại trụ T2: 10mm

Hình 11: Chuyển vị gối cầu tại trụ T2: 15mm
5


Hình 12: Chuyển vị gối cầu tại trụ T2: 20mm
3. Tại vị trí trụ T3:
- Tiến hành kích đều 10 dầm tại vị trí trụ T3, tính toán chiều cao kích nâng
dầm là 10mm, 15mm, 20mm.
- Trong quá trình nâng hạ dầm, bố trí cảm biến kiểm soát chuyển vị tại vị
trí đầu dầm và ứng suất bản mặt cầu (chi tiết xem bản vẽ bố trí).

Hình 13: Chuyển vị gối cầu tại trụ T3:10mm

Hình 14: Chuyển vị gối cầu tại trụ T3:15mm
6


Hình 15: Chuyển vị gối cầu tại trụ T3:20mm
4. Các vị trí khác:
- Tại vị trí mố M2: Tương tự như mố M1.
- Tại vị trí trụ T6: Tương tự như trụ T1.

- Tại vị trí trụ T5: Tương tự như trụ T2.
- Tại vị trí trụ T4: Tương tự như trụ T3.
5. Kết quả tính toán:
5.1 Kết quả ứng suất dầm khi kích tại mố M1, M2.

Hình 16: Ứng suất dầm với chuyển vị tại mố M1, M2, 10mm

Hình 17: Ứng suất dầm với chuyển vị tại mố M1, M2, 15mm
7


Hình 18: Ứng suất dầm với chuyển vị tại mố M1, M2, 20mm
5.2 Kết quả ứng suất dầm khi kích tại trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6.

Hình 19: Ứng suất dầm với chuyển vị tại trụ 10mm

Hình 20: Ứng suất dầm với chuyển vị tại trụ 15mm

8


Hình 21: Ứng suất dầm với chuyển vị tại trụ 20mm
5. 3 Tổng hợp kết quả tính toán
Vị trí kích

Trụ T1
(Tại mố M1)

Trụ T1

Trụ T2

Trụ T3

Giá trị ứng suất (kN/m2); (+) Ứng suất kéo; (-) Ứng suất nén
Chuyển vị
Max
(mm)

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

597
896
1194

-287
-430
-574

1077
1615
2154

-1116
-1675
-2233

1243
1864
2485

-613
-913
-1226

1243
1864
2485

-613
-913
-1226

10
15
20
Ứng suất
cho phép

3162 -18000

3162

-18000

3162

-18000

3162

-18000

Kết quả

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

Đạt

*Kết luận:
Trong quá trình kích dầm lên Vy max = 20mm để sửa chữa, thay thế
gối cầu thì kết cấu đảm bảo.

9


PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

10