Giáo trình kết cấu cầu bê tông cốt thép - Chương 2

Chương 2:
Tải Trọng – Hệ Số Tải Trọng
Tải Trọng – Hệ Số Tải Trọng
Tổ Hợp Tải Trọng
Tổ Hợp Tải Trọng
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Sơn
Bộ Môn: Kỹ Thuật Xây Dựng .
Thiết Kế Cầu BTCT
Thiết Kế Cầu BTCT
Thiết Kế Cầu BTCT
2
Khái Niệm Cơ Bản
Khái Niệm Cơ Bản
1.
1.
Quan Điểm Tính Toán:
Quan Điểm Tính Toán:
- Mỗi cấu kiện và liên kết phải thoả mãn pt 1 ở tất cả các trạng thái giới hạn:
(1)
Y
i
: hệ số tải trọng
η
i
: hệ số điều chỉnh tải trọng (tính dẻo, dư, tầm quan trọng)
Φ : hệ số sức kháng ( ≤ 1.0)
R
n
: Sức kháng danh định của vật liệu.
R
r

: Sức kháng tính toán của vật liệu.
95.0≥=
IRDi
ηηηη
0.1
1
≤=
IRD
i
ηηη
η
∑
=Φ≤
rniii
RRQY
η
Thiết Kế Cầu BTCT
3
Khái Niệm Cơ Bản
Khái Niệm Cơ Bản
2.
2.
Các Khái Niệm:
Các Khái Niệm:
- Trạng thái giới hạn (TTGH): là trạng thái khi cấu kiện, liên kết vượt qua
thì không làm việc bình thường hay mất khả năng chịu lực, phá hoại.
- TTGH cường độ I: tổ hợp tải trọng cơ bản gồm tĩnh tải và hoạt tải xe,
không xét đến gió.
- TTGH cường độ II: tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc
vượt quá 25m/s, tức là tổ hợp bao gồm tĩnh tải, tác động gió gây ra,…

không xét đến tác động do hoạt tải gây ra.
- TTGH cường độ III: tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu
chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s. Tổ hợp này xét đến sự tác dụng
đồng thời của tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió và các tải trọng khác.
Thiết Kế Cầu BTCT
4
Khái Niệm Cơ Bản
Khái Niệm Cơ Bản
2.
2.
Các Khái Niệm:
Các Khái Niệm:
- TTGH đặc biệt: tổ hợp tải trọng xét đến động đất, lực va của tàu thuyền và
xe cộ. Trong tổ hợp này thì hệ số tổ hợp của tải trọng là 0.5.
- TTGH sử dụng: tổ hợp tải trọng dùng để kiểm tra cầu trong điều kiện làm
việc bình thường và có xét đến tải trọng gió gây ra (kiểm tra với gió có vận
tốc 25m/s). Kiểm tra cầu trong TTGH này bao gồm: độ võng, bề rộng vết
nứt trong kết cấu bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, sự chảy dẻo
của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác dụng của
hoạt tải xe, ổn định mái dốc.
- TTGH mỏi: tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gãy liên quan đến hoạt tải xe
trùng phục và xung kích dưới tác dụng của một xe tải đơn chiếc. Tức là tổ
hợp này chỉ xét đến tác dụng do một xe tải và lực xung kích, lực ly tâm
gây ra.
Thiết Kế Cầu BTCT
5
Khái Niệm Cơ Bản
Khái Niệm Cơ Bản
3.
3.

Tổ Hợp và Hệ Số Tải Trọng:
Tổ Hợp và Hệ Số Tải Trọng:
Thiết Kế Cầu BTCT
6
Tải Trọng Thường Xuyên
Tải Trọng Thường Xuyên
Khái niệm:
Khái niệm:


-
- Trọng lượng bản thân của cấu kiện, phụ kiện,…
- Nếu không có số liệu chi tiết thì có thể lấy trọng lượng riêng theo bảng sau:
Thiết Kế Cầu BTCT
7
Hoạt Tải
Hoạt Tải
1.
1.
Làn Xe Thiết Kế:
Làn Xe Thiết Kế:
a. Số làn xe thiết kế:
a. Số làn xe thiết kế:


-
- Nếu bề rộng phần xe chạy, w ≥ 3500mm thì số làn xe thiết kế, n, là số
nguyên của w/3500
- Nếu w < 3500mm thì n = số làn giao thông, bề rộng làn xe thiết kế = bề
rộng làn giao thông.

- Nếu w = 6000 – 7200 mm thì n = 2 và bề rộng làn xe thiết kế = bề rộng
làn giao thông.
b. Hệ số làn xe thiết kế:
b. Hệ số làn xe thiết kế:
-
- Dựa vào xác xuất thống kê
- Không áp dụng cho TTGH mỏi vì chỉ sử dụng 1 xe tải thiết kế.
Thiết Kế Cầu BTCT
8
Hoạt Tải
Hoạt Tải
2.
2.
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
a. Hoạt tải xe HL – 93:
a. Hoạt tải xe HL – 93:
LL
LL
-
- Hoạt tải xe HL – 93 bao gồm một tổ hợp của:
+ Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và
+ Tải trọng làn thiết kế.
→ Mổi làn chỉ bố trí tổ hợp của xe tải và tải trọng làn thiết kế hoặc xe 2
trục và tải trọng làn thiết kế.
Thiết Kế Cầu BTCT
9
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
2.

2.
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
a. Xe tải thiết kế:
a. Xe tải thiết kế:


Thiết Kế Cầu BTCT
10
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
2.
2.
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
b. Xe 2 trục thiết kế:
b. Xe 2 trục thiết kế:


1200 mm
Thiết Kế Cầu BTCT
11
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
2.
2.
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
c. Tải trọng làn thiết kế:
c. Tải trọng làn thiết kế:

- Xét đến tải trọng gây ra do của đoàn xe.
- Tải trọng làn thiết kế: tải trọng phân bố đều 9.3 N/mm theo chiều dọc cầu.
- Theo phương ngang cầu được giả thiết là phân bố trên bề rộng 3000mm.
- Khi xét tải trọng làn không được xét đến lực xung kích.
Thiết Kế Cầu BTCT
12
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
c. Diện tích tiếp xúc của lốp xe:
c. Diện tích tiếp xúc của lốp xe:


- Giả thiết là một hình chữ nhật có chiều rộng 510mm và chiều dài được
xác định theo công thức dưới đây:
L = 2.28 × 10
-3
γ (1 + IM/100) × P ; (mm)
A = 510L ; (mm)
p = P/A ; (N/mm
2
);
P = 72500N cho xe tải
P = 55000N cho xe 2 trục
- Áp lực lốp xe là phân bố điều trên diện truyền tải:
+ Diện truyền tải ≥ diện tích quy định → áp lực quy định
+ Diện truyền tải < diện quy định → áp lực thực tế:
real
real

A
A
pp
=
Thiết Kế Cầu BTCT
13
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
c. Diện tích tiếp xúc của lốp xe:
c. Diện tích tiếp xúc của lốp xe:


- Xác định diện tích tiếp xúc của lốp xe tải và xe 2 trục ở TTGH Cường độ I:
+ Ở TTGH cường độ I thì:
+ Đối với xe tải : P = 72500 N → L = 362 mm; A = 184620 mm2.
+ Đối với xe 2 trục: P = 55000 N → L = 274 mm; A = 139740 mm2.



=
=
75.1
%25
γ
IM
Thiết Kế Cầu BTCT
14
Hoạt Tải Xe Cộ
Hoạt Tải Xe Cộ
2.

2.
Tác Dụng của Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
Tác Dụng của Hoạt Tải của Xe Thiết Kế:
a. Các quy định chung:
a. Các quy định chung:


- Ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau:
+ Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế.
+ Tổ hợp của xe tải thiết kế có cự ly các trục thay đổi từ 4.3m đến 9.0m với
tải trọng làn thiết kế.
+ Đối với moment âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng dải
đều và chỉ đối với phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của xe tải thiết kế
có khoảng cách trục bánh trước xe này và trục bánh sau xe kia là 15000mm
tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, nhưng khoảng cách giữa
các trục 145KN của mỗi xe phải lấy bằng 4300mm.