Bài tập lớn môn Chuyên đề cầu: Cầu đúc hẫng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (440.62 KB, 38 trang )
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
Mục lục
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
1
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
PHẦN 1: NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN
1.1. Đề bài
Thiết kế cầu với khẩu độ:
Nhóm
1
c dài
nhịp
chính
(m)
85
c dài
nhịp
biên
(m)
50
Chiều
cao trụ
(m)
c rộng
mặt
cầu
10
13
Với các điều kiện:
Cấp bê tông
Thep CĐC Fpu =
Fpy =
Mô đun đàn hồi Es =
Ứng suất căng kéo
Tụt neo
Hệ số ma sát trượt
Hệ số ma sát lắc
40
1860
1670
2.00E+05
70 -75 (%) Fpu
6
0.2
0.00066
(Mpa)
(Mpa)
(Mpa)
(Mpa)
(mm)
1.2. Thiết kế sơ bộ
+
+
+
+
+
+
Chiều cao dầm thay đổi
Bố trí phân đốt
Mặt cắt dầm tại các vị trí đặc biệt (tiếp giáp giữa các đốt, trên trụ, trên mố, …)
Chiều dày đáy dầm hộp
Chiều dày thành hộp
Kích thước hình học bản trên
1.3. Mô hình để tính nội lực từ đó tính lượng cáp (theo CĐ và
theo điều kiện xuất hiện vết nứt)
1.4. Thiết kế bố trí hệ thống DUWL trong dầm
1.5. Kiểm toán theo ứng suất
1.6. kiểm toán theo cường độ tại các vị trí có giá trị đường bao
MM uốn lớn nhất tại từng nhịp
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
2
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
1.7. Yêu cầu 1 nhóm trình bày
•
•
•
2 bản vẽ A3
1 Bản thuyết minh
1 bản trình bày dạng PPT
PHẦN 2: THIẾT KẾ DẦM CHỦ.
2.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHI TIẾT DẦM.
Chiều cao dầm trên trụ : L/16 ~ L/20 = 5.3 ~ 4.23 (m)
Chọn Hg = 5 (m)
- Chiều cao dầm giữa nhịp : L/40 ~ L/ 60 ≥ 1.42 (m)
Chọn Hn = 2.5 (m)
2.1.1. Thiết kế sườn hộp.
Sườn hộp chủ yếu chịu lực cắt do trọng lượng dầm và hoạt tải. Ngoài ra nó còn chịu
một phần mô men uốn truyền xuống từ bản mặt cầu, mô men xoắn do tải trọng lệch
tâm gây ra.
Chiều dầy sườn phải đảm bảo hai yêu cầu: Đủ khả năng chịu lực và đảm bảo khả năng
thi công.
Tại các mặt cắt gần gối, lực cắt rất lớn, do vậy chiều dầy sườn phải lớn. Tại các mặt
cắt giữa nhịp, lực cắt nhỏ, chiều dày sườn dầm có thể chọn nhỏ hơn tại gối. Tuy nhiên
để thuận tiện cho thi công, quyết định chọn bề dầy sườn dầm không đổi. Tham khảo
các sơ đồ cầu liên tục đã thiết kế, chọn chiều dầy sườn dầm là 500 mm.
2.1.2. Thiết kế bản đáy hộp.
Bản đáy hộp chịu tải trọng sau:
+ Trọng lượng bản thân.
+ Lực nén do mô men uốn theo phương dọc cầu và lực cắt gây ra.
+ Trọng lượng của các thiết bị, ván khuôn trong quá trình thi công.
Để phù hợp với đặc điểm chịu lực, bản đáy hộp thường có bề dày thay đổi.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
3
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
+ Tại giữa nhịp: Chiều dày bản đáy hộp phụ thuộc vào yêu cầu về khoảng
cách từ tim bó cáp dự ứng lực tới mép bê tông. Do có bố trí cáp dự ứng
lực, chọn chiều dầy bản đáy tại giữa nhịp bằng 300 mm.
+ Tại khu vực gần trụ: Chiều dày bản tăng lên để chịu lực nén lớn do mô men
uốn và lực cắt gây ra. Tham khảo một số cầu đã xây dựng, ta chọn 1000
mm.
Chiều dày bản đáy thay đổi chiều dày tại mép trụ là 1000 mm đến chiều dày 300 mm
trong phạm vi (0.4-0.6)Lhc, lấy phạm vi này là 40m = 0.48 Lhc. Phương trình thể hiện
sự thay đổi chiều dày bản đáy như sau:
Trong đó:
+ h1: Chiều dày bản tại giữa nhịp.
+ hp: Chiều dày bản tại trụ.
+ L1: Phạm vi thay đổi bề dày bản đáy.
+ X: Khoảng cách từ mặt cắt tới trụ.
Tọa độ
TT
Mặt cắt
Hx
xi (m)
(mm)
(mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
0
4
8
12
16
20.5
25
30
35
40
2.1.3. Thiết kế đường cong biên dầm.
Ưu điểm của thiết kế dầm có chiều cao thay đổi.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
4
0
70
140
210
280
358.75
437.5
525
612.5
700
1000.00
930.00
860.00
790.00
720.00
641.25
562.50
475.00
387.50
300.00
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
+ Tiết kiệm vật liệu, bê tông và thép dự ứng lực được bố trí phù hợp cả trong
thi công và khai thác.
+ Giảm được ứng suất cắt.
+ Kết cấu có hình dáng đẹp.
Để bố trí cốt thép chịu cắt phân bố đều, và bề rộng sườn dầm thay đổi đều theo chiều
dài dầm, ta chọn đường cong biên dầm có bậc từ 1.4 – 2. Trong tính toán đặc trưng
hình học mặt cắt ngang dầm, lấy đường cong dạng bậc 2.
yd = a1.x2 + b1.x+c1
(I-1)
- Xác định các hệ số:
+ Tại vị trí x = 0; y = 0:
c1 = 0
+ Tại vị trí cực trị: x = 0; y’= 0
2.a1.x + b1 = 0
+ Tại vị trí x = Ln= 37.5; y = H0 - H0,5
b1 = 0
H0 - H0.5 = a1.(Ln)2
- Thế vào phương trình (I-1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:
yid = 1,77.10-3. (xi)2
- Thay các giá trị xi =
vào phương trình để tìm giá trị yi tương ứng.
- Chiều cao dầm cần vẽ tại mặt cắt i tương ứng sẽ là:
Hid = H0,5+yid
Bảng 2. 1. Tọa độ (xi; yi) đường cong biên dưới tại vị trí các mặt cắt
TT
Mặt cắt
1
2
3
4
5
S1
S2
S3
S4
S5
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
5
Tọa độ
xi (m)
0
4
8
12
16
yi (m)
0
0.25
0.5
0.75
1
Hi = H0,5 + yi
(m)
5.00
4.75
4.50
4.25
4.00
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
TT
6
7
8
9
10
11
Mặt cắt
S6
S7
S8
S9
S9
S10
Tọa độ
xi (m)
20.5
25
30
35
40
yi (m)
1.28125
1.5625
1.875
2.1875
2.5
Hi = H0,5 + yi
(m)
3.72
3.44
3.13
2.81
2.50
2.1.4. Xác định đặc trưng hình học các mặt cắt.
Để phục vụ cho việc tính toán trong chương trình MIDAS CIVIL cũng như để xác
định đường ảnh hưởng nội lực, ta cần xác định các đặc trưng mặt cắt của các tiết diện.
Các đặc trưng của mặt cắt tại các tiết diện được phần mềm MIDAS CIVIL tự động
tính trên cơ sở mặt cắt đầu - cuối và quy luật dầm biến đổi mà người dùng định nghĩa
được thể hiện trong bảng (phần phụ lục). Dưới đây thể hiện các mặt cắt tại tiết diện
trên trụ, tiết diện giữa nhịp và sơ đồ phân đốt dầm cho nửa cầu.
Chi tiết các kích thước như sau:
+ Bề rộng mặt cắt ngang hộp B = 13.0 m.
+ Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ 1.00 m sát trụ tới 0.30 m ở giữa nhịp.
+ Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút phần hẫng: 25 cm.
+ Chiều cao bản mặt cầu giữa nhịp bản: 30 cm.
+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút: 60 cm.
+ Chiều dày sườn dầm không đổi là 50 cm.
+ Chiều cao dầm trên trụ: H = 5.0 m.
+ Chiều cao dầm giữa nhịp: h = 2.5 m.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
6
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
15000
5001500250
5250
5250
2501500 500
IV
6000
5750
1500
3906
500
1227
2226
1023
1500
600
2226
1227
1000 1700
600
2450 250
2700
2%
300
250
2%
Hình 3.1: 1/2 Mặt cắt ngang trên trụ và giữa nhịp.
( vẽ lại)
Trên cơ sở đó ta phân chia các đốt thi công sau sau:
Đốt hợp long nhịp giữa: 2m
Đốt họp long nhịp biên :2 m
Đốt thi công trên trụ : 11 m
Đốt thi công K1 đến K3 : 4m
Đốt thi công K4 –K5: 4.5 m
Đốt thi công K6 – K8 : 5m
2.2. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC.
2.2.1. Các giai đoạn hình thành nội lực.
Trong công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng, nội lưc của dầm chủ phát triển dần theo
các giai đoạn thi công. Để xác định chính xác nội lực của dầm chủ ta phải xây dựng
được sơ đồ thi công và tính toán nội lực theo các giai đoạn thi công đó. Sau đây là các
giai đoạn thi công và cũng chính là các giai đoạn hình thành nội lực, trong đó giàn
giáo cố định của nhịp biên (của phần dầm liên tục) kê trực tiếp lên đất nền. Kết cấu
nhịp của dầm liên tục trình bày dưới đây được hợp long từ nhịp biên vào nhịp giữa.
69.5m
P2
100m
P3
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
7
69.5m
P4
P5
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
Hình 3.2: Sơ đồ cầu.
2.2.1.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn đúc hẫng cân bằng từ trụ ra giữa nhịp.
Sau khi thi công xong khối K0 trên trụ và giàn giáo mở rộng trụ, tiến hành thi công các
đốt từ K1 cho đến đốt cuối cùng của cánh hẫng Sơ đồ tĩnh học trong giai đoạn này là
dầm công xôn chịu tác dụng của các tải trọng sau: Trọng lượng bản thân dầm, tải trọng
do người và vật liệu thi công cũng như tải trọng xe đúc + bê tông ướt trong quá trình
thi công, lực căng cốt thép cường độ cao chịu mômen âm.
Phần đúc trên đà giáo truyền tải trọng trực tiếp xuống đất nền.
- a : Sơ đồ tính, b : Dạng biểu đồ momen
wbt
(P +P )
bt
xd i+1
Mxd(i)
wbt
Mxd(i+1)
Mxd(i+1)
(Pbt+Pxd)i+1
(Pxd)i
(Pxd)i
wbt
Mxd(i+1)
(Pbt+Pxd)i+1
Mxd(i) Mxd(i)
wbt
Mxd(i+1)
(Pxd)i
(Pbt+Pxd)i+1
Mxd(i)
Hình 3.3: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn thi công hẫng.
Các tải trọng thi công chính bao gồm:
•
•
•
•
Xe đúc
Bê tông tươi và mô men gây ra do lệch tâm
Tải trọng thi công: 2.88KN/m
TLBT đốt K0
Sau khi căng kéo cốt thép cường độ cao chịu mômen âm cho đốt đúc hẫng vừa thi
công, ta tiến hành dỡ xe đúc, di chuyển ra đúc các đốt hẫng tiếp theo và đốt hợp long.
Sơ đồ tính và biểu đồ mô men khi dỡ xe đúc như hình 3.5.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
8
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
wbt
Mxd(i)
wbt
(Pxd)i
(Pxd)i
wbt
Mxd(i) Mxd(i)
wbt
(Pxd)i
Mxd(i)
Hình 3.4: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men khi dỡ xe đúc.
2.2.1.2. Giai đoạn 2: Hợp long nhịp biên.
Sau khi thi công hẫng trên các trụ và đổ bê tông trên giàn giáo các đoạn sát các trụ P3
và P6 kết thúc tiến hành hợp long nhịp biên.
Dùng xe đúc đứng trên cánh hẫng để hợp long nhịp biên, tải trọng là trọng lượng và
mô men do xe đúc + bê tông ướt đốt hợp long. Pxd = 800 KN, Mxd = 1600 KNm.
(Pvk+Phl)i+1/2
wbt
(Pvk+Phl)i+1/2
w
bt
Hình 3.5: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 2.
2.2.1.3. Giai đoạn 3: Căng cáp dương, hạ giàn giáo nhịp biên.
Khi bêtông đã đạt cường độ, ta tiến hành căng cáp dương cho nhịp biên. Ngay sau khi
căng cáp dương nhịp biên, bêtông đã bị tách ra khỏi hệ giàn giáo, toàn bộ trọng lượng
của phần đúc trên đà giáo và đốt hợp long sẽ truyền lên cánh hẫng và gối.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
9
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
Hình 3.6: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 3.
2.2.1.4. Giai đoạn 4: Hạ gối tạm trụ P4, P5 - Dỡ xe đúc hợp long biên.
Sau khi căng cáp dương và dỡ giàn giáo nhịp biên, tiến hành tháo ngàm trên trụ P4 và
P5, dỡ xe đúc. Tải trọng trong giai đoạn này tác dụng như hình vẽ:
Hình 3.7: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 4.
Mômen tại trên gối Mo là tổng mô men tác dụng lên trụ tích luỹ qua các giai đoạn
trước. Giai đoạn 1 đúc hẫng cân bằng nên không có mômen tác dụng lên trụ, chỉ có
giai đoạn 2 và 3 mới gây ra mômen (tại trụ P5 và P5).
2.2.1.5. Giai đoạn 5: Hợp long nhịp giữa.
Dùng xe đúc đứng trên cánh hẫng để hợp long nhịp giữa, tải trọng là trọng lượng và
mô men do xe đúc + bê tông ướt đốt hợp long. Pxd = 800 KN, Mxd = 1600 KNm.
Hình 3.8: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 5.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
10
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.2.1.6. Giai đoạn 6: Hạ gối thật trụ P4, P5 - Dỡ xe đúc hợp long giữa.
Sau khi bê tông của đốt hợp long nhịp 5 đạt cường độ, tiến hành căng cáp dương tại
nhịp này, tiến hành tháo ngàm và dỡ ván khuôn thi công đốt hợp long
Hình 3.9: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 6.
2.2.1.7. Giai đoạn 7: Cầu chịu tĩnh tải phần 2.
Giai đoạn thi công tĩnh tải phần hai (bao gồm các lớp phủ, lan can, hệ thống thoát
nước, hệ thống chiếu sáng) Sơ đồ chịu lực như hình vẽ:
Hình 3.10: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 7.
2.2.1.8. Giai đoạn 8: Cầu chịu tác dụng của hoạt tải.
Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ bao gồm một
tổ hợp của: Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế, và tải trọng làn thiết kế.
2.2.1.8.1. Tải trọng làn thiết kế.
Trừ trường hợp qui định trong điều (3.6.1.3.1), mỗi làn thiết kế được xem xét phải
được bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng
được. Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9.3 KN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo
chiều ngang cầu được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Hiệu ứng của tải
trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.
2.2.1.8.2. Xe tải thiết kế.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
11
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
Trọng lượng và khoảng cách các trục bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo điều
3.6.1.2.2, lực xung kích lấy theo điều 3.6.2.
Trừ quy định trong điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1 cự ly giữa hai trục 145.000N phải thay
đổi giữa 4300mm và 9000mm để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất.
2.2.1.8.3. Xe hai trục thiết kế.
Xe hai trục gồm một cặp trục 110 KN cách nhau 1.2m. Khoảng cách theo phương
ngang của các bánh xe lấy bằng 1.8m. Lực xung kích lấy theo điều 3.6.2.
2.2.1.8.4. Các tổ hợp hoạt tải.
Trong giai đoạn khai thác, dầm chịu tác dụng của tải trọng hoạt tải. Sơ đồ tĩnh học là
dầm liên tục ba nhịp chịu tác dụng của ba tổ hợp hoạt tải:
+ Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế.
+ Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay đổi như trong điều
3.6.1.2.2 tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế.
+ Đối với các mômen âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng
rải đều trên các nhịp và chỉ đối phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của
hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này đến trục bánh sau
xe kia là 15000mm tổ hợp 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế; khoảng
cách giữa các trục 145KN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm.
2.2.2. Mô hình hóa và phân tích kết cấu với MIDAS CIVIL.
Nội lực trong từng giai đoạn được xác định bằng phần mềm MIDAS CIVIL. Về
nguyên tắc là ta vẽ đường ảnh hưởng nội lực tại tiết diện cần tính toán nội lực, sau đó
chất hoạt tải lên đường ảnh hưởng sao cho gây ra nội lực lớn nhất.
Trên đây ta đã miêu tả các giai đoạn thi công cũng là các giai đoạn hình thành nội lực.
Cụ thể trong đồ án này ta đã sử dụng phần mềm hỗ trợ MIDAS CIVIL để tính kết cấu,
do đó mỗi giai đoạn hình thành nội lực sẽ phải tương ứng với viếc mô hình hóa và xác
định các điều kiện áp đặt khác nhau. Các công việc bao gồm:
+ Xác định các phần tử kích hoạt.
+ Xác định các điều kiện biên.
+ Xác định các tải trọng.
Từ đó xuất ra các biểu đồ nội lực trong giai đoạn phân tích:
+ Biểu đồ mô men do: Tải trọng tĩnh, tải trọng do co ngót - từ biến, tải trọng
tổng cộng.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
12
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
+ Biểu đồ lực cắt do: Tải trọng tĩnh, tải trọng do co ngót - từ biến, tải trọng
tổng cộng.
Thực chất của việc tính toán thiết kế này là thực hiện các vòng lặp, ta phải tính được
số bó cáp DƯL toàn cầu và các bó cáp âm căng kéo trong khi thi công mỗi đốt dầm.
Do đó nội lực do thi công phải có cả nội lực do cáp nhưng ở đây ta tạm thời chưa kể
đến hiệu ứng do cáp gây ra để lấy nội lực phục vụ cho tính cáp. Sau khi đã có cáp, ta
mô hình trở lại vào cầu trong quá trình thi công và nội lực này sẽ được trình bày trong
các bảng ở phần phụ lục.
Các dữ liệu đầu vào của các giai đoạn thi công được mô tả trong phần phụ lục "INPUT
DATA FOR MIDAS - CẤU TRÚC DỮ LIỆU TRONG MÔ HÌNH HÓA VÀ PHÂN
TÍCH". Giả thiết quá trình thi công diễn ra như sau:
+ Thi công trụ : Kéo dài khoảng 42 ngày.
+ Thi công đốt K0 trên đỉnh trụ : Kéo dài khoảng 12 ngày.
+ Thi công đúc hẫng cân bằng các đốt, mỗi đốt kéo dài khoảng 7 ngày theo
trình tự như sau :
- Ngày đầu tiên : Căng cáp DƯL cho đốt đã đúc trước đó, di chuyển và
lắp xe đúc để đúc khối mới.
- Ngày thứ 1 đến ngày thứ 3 : Công tác ván khuôn, cốt thép thường, lắp
đặt ống gen, đổ bê tông.
- Ngày thứ 4 đến ngày thứ 7 : Bảo dưỡng bê tông.
+ Hợp long nhịp biên : Khoảng 7 ngày.
+ Hợp long nhịp giữa : Khoảng 7 ngày.
2.2.3. Các tổ hợp tải trọng.
Trong quy trình 272-05 có 8 tổ hợp tải trọng, mỗi tổ hợp xét đến các tải trọng với hệ số
khác nhau, và yêu cầu kiểm toán cụ thể đối với từng tổ hợp tải trọng. Trong phạm vi
đồ án chỉ xét đến hai tổ hợp tải trọng sau đây.
2.2.3.1. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn Cường độ I.
Tổ hợp Mô men theo trạng thái giới hạn cường độ I (Điều 3.4.1.1)
MU = η(γP.MDC + γP.MPb +γP.M DW +1.75MLL+IM +1.75M PL)
Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I (Điều 3.4.1.1)
VU = η(γP.VDC + γP.VPb +γP.V DW +1.75VLL+IM +1.75VPL)
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
13
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
Trong đó:
+ MU: Mô men tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I.
+ VU: Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I.
+ γP: Hệ số xác định theo theo bảng 3.4.1-2.
- Đối với DC1 và DC2:
γP max = 1.25, γP min = 0.9
- Đối với DW:
γP max = 1.5, γP min = 0.65
+ η: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác
xác định theo Điều 1.3.2.
η = ηiηDηR ≥ 0.95
- Hệ số liên quan đến tính dẻo: ηD = 1.
- Hệ số liên quan đến tính dư: ηR = 1.
- Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác: Cầu quan trọng
nên chọn η = 1.05.
+ IM: Hệ số xung kích IM = 25%.
2.2.3.2. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn Sử dụng.
MU = M DC + M Pb + M DW +MLL+IM + M DN
VU = V DC + V Pb + V DW +VLL+IM + V DN
Trong đó:
+ M DC , VDC , MPb , VPb: Mômen, lực cắt do tải trọng bản thân và những thành
phần phi kết cấu gắn vào (lan can, bộ hành vv…).
+ MDW, VDW: Mômen, lực cắt do tải trọng lớp phủ.
+ MLL+IM , VLL+IM: Mômen, lực cắt do hoạt tải gây ra.
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
14
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.2.4. Biểu đồ nội lực.
Biểu đồ nội lực của giai đoạn thi công K1
Biểu đồ nội lực của giai đoạn thi công K8
Biểu đồ nội lực của giai đoạn thi công hợp long biên
2.2.5. Tính toán cáp dự ứng lực
Cốt thép DUL được tính để đảm baowr 2 điều kiện sau :
Điều kiện 1: về ứng suất trong bê tông
.... chung làm
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
15
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.2.5.1. Tính toán cáp DƯ L âm cho dầm cầu :
•
Giai
đoạn
Thi
công
Khai
thác
Theo điều kiện ứng suất:
Momen
quán
Yt
tính
5.29E+ 2361.
13
5
5.29E+ 2361.
13
5
Aps=Ff/
(0.72*fpu)
A
S
Momen
Ff
143820
36
143820
36
2.24E+
10
2.24E+
10
2.43E+
11
3.22E+
11
4.57E+
07
6.67E+
07
34150
49850
Theo điều kiện về cường độ:
•
mm2
Aps=
Vậy lựa chọn cáp dựa theo điều kiện khai thác với Aps=49850 mm2
Lựa chon 16 bó mỗi bó gồm 22 tao 15.2 mm
Bố trí cáp DƯL âm theo tọa độ
Bó Cáp
T0-Trái
T 1-Trái
T2-Trái
T 3-Trái
X(m)
-5.5
0
5.5
-9.5
-8.5
-6.5
0
6.5
8.5
9.5
-13.5
-12.5
-10.5
0
10.5
12.5
13.5
-17.5
Y(m)
3.75
3.75
3.75
3.75
3.94
4
4
4
3.94
3.75
3.75
3.56
3.5
3.5
3.5
3.56
3.75
3.75
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
16
Z(m)
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.40
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.40
-0.4
-0.4
Bó Cáp
T0-Phải
T1-Phải
T2-Phải
T3 -Phải
X(m)
-5.5
0
5.5
-9.5
-8.5
-6.5
0
6.5
8.5
9.5
-13.5
-12.5
-10.5
0
10.5
12.5
13.5
-17.5
Y(m)
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.938
-4
-4
-4
-3.938
-3.75
-3.75
-3.563
-3.5
-3.5
-3.5
-3.563
-3.75
-3.75
Z(m)
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
-16.5
T 4-Trái
T 5-Trái
T 6-Trái
T 7-Trái
T 8-Trái
-14.5
0
14.5
16.5
17.5
-22
-20.5
-18.5
0
18.5
20.5
22
-26.5
-24.75
-22.5
0
22.5
24.75
26.5
-31.5
-29.25
-27
0
27
29.25
31.5
-36.5
-34
-31.5
0
31.5
34
36.5
-41.5
-39
-36.5
0
36.5
39
41.5
4.13
4.25
4.25
4.25
4.13
3.75
3.75
4.31
4.5
4.5
4.5
4.31
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.56
3.5
3.5
3.5
3.56
3.75
3.75
3.94
4
4
4
3.94
3.75
3.75
4.13
4.25
4.25
4.25
4.13
3.75
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
17
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.40
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.21
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.21
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.21
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.21
-0.4
T 4-Phải
T 5-Phải
T 6-Phải
T 7-Phải
T 8-Phải
-16.5
-4.125
-0.4
-14.5
0
14.5
16.5
17.5
-22
-20.5
-18.5
0
18.5
20.5
22
-26.5
-24.75
-22.5
0
22.5
24.75
26.5
-31.5
-29.25
-27
0
27
29.25
31.5
-36.5
-34
-31.5
0
31.5
34
36.5
-41.5
-39
-36.5
0
36.5
39
41.5
-4.25
-4.25
-4.25
-4.125
-3.75
-3.75
-4.313
-4.5
-4.5
-4.5
-4.313
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.75
-3.563
-3.5
-3.5
-3.5
-3.563
-3.75
-3.75
-3.938
-4
-4
-4
-3.938
-3.75
-3.75
-4.125
-4.25
-4.25
-4.25
-4.125
-3.75
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.213
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.213
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.213
-0.4
-0.4
-0.213
-0.15
-0.15
-0.15
-0.213
-0.4
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.2.5.2. Tính toán cáp DƯ L dương cho dầm cầu
Theo điều kiện ứng suất:
Momen
quán
tính
7.88E+
12
Giai
đoạn
Khai
thác
Aps=Ff/
(0.72*fpu)
Yt
A
S
Momen
Ff
942.40
33
91807
38
8.36E+
09
3.70E+
10
1.39E+
07
10380
Theo điều kiện về cường độ:
mm2
Aps=
Vậy lựa chọn cáp dựa theo điều kiện khai thác với Aps=10380 mm2
Tương tự ta có : cáp DƯL cho mo men dương: bố trí
8 bó 12 tao 15.2
Bố trí cáp DƯL âm theo tọa độ
2.2.5.2.1. Cáp DƯ L giữa dầm
Bó
Cáp
D1Trái
D2Trái
D3Trái
X(m)
Y(m)
Z(m)
-6
-5.25
-4.5
0
4.5
5.25
6
-11
-8.5
-6
0
6
8.5
11
-16
-13.5
-11
0
11
2.813
2.86
2.875
2.875
2.875
2.86
2.813
2.813
2.97
3.024
3.024
3.024
2.97
2.813
2.813
3.08
3.174
3.174
3.174
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
18
Bó
Cáp
D1Phải
D2Phải
D3Phải
X(m)
Y(m)
Z(m)
-6
-5.25
-4.5
0
4.5
5.25
6
-11
-8.5
-6
0
6
8.5
11
-16
-13.5
-11
0
11
-2.813
-2.86
-2.875
-2.875
-2.875
-2.86
-2.813
-2.813
-2.971
-3.024
-3.024
-3.024
-2.971
-2.813
-2.813
-3.084
-3.174
-3.174
-3.174
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
D4Trái
13.5
16
-20.5
-19.25
-18
0
18
19.25
20.5
3.08
2.813
2.813
3.20
3.324
3.324
3.324
3.20
2.813
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
D4
-Phải
13.5
16
-20.5
-19.25
-18
0
18
19.25
20.5
-3.084
-2.813
-2.813
-3.196
-3.324
-3.324
-3.324
-3.196
-2.813
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
2.2.5.2.2. Cáp DƯ L dương biên trái
Bó
Cáp
D1Trái
D2Trái
D3Trái
D4Trái
X(m)
Y(m)
Z(m)
-7
-5.25
-4.5
0
4.5
5.25
6
-7
-5.25
-4.5
0
6
8.5
11
-7
-5.25
-4.5
0
11
13.5
16
-7
-5.25
-4.5
0
18
19.25
20.5
2.813
2.86
2.875
2.875
2.875
2.86
2.813
2.813
2.86
2.875
3.024
3.024
2.97
2.813
2.813
2.86
2.875
3.174
3.174
3.08
2.813
2.813
2.86
2.875
3.324
3.324
3.20
2.813
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
19
Bó
Cáp
D1Phải
D2Phải
D3Phải
D4
-Phải
X(m)
Y(m)
Z(m)
-7
-5.25
-4.5
0
4.5
5.25
6
-7
-5.25
-4.5
0
6
8.5
11
-7
-5.25
-4.5
0
11
13.5
16
-7
-5.25
-4.5
0
18
19.25
20.5
-2.813
-2.86
-2.875
-2.875
-2.875
-2.86
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.024
-3.024
-2.971
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.174
-3.174
-3.084
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.324
-3.324
-3.196
-2.813
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.2.5.2.3. Cáp DƯ L dương biên phải :
Bó
Cáp
D1Trái
D2Trái
D3Trái
D4Trái
X(m)
Y(m)
Z(m)
7
5.25
4.5
0
-4.5
-5.25
-6
7
5.25
4.5
0
-6
-8.5
-11
7
5.25
4.5
0
-11
-13.5
-16
7
5.25
4.5
0
-18
-19.25
-20.5
2.813
2.8595
2.875
2.875
2.875
2.8595
2.813
2.813
2.8595
2.875
3.024
3.024
2.9713
2.813
2.813
2.8595
2.875
3.174
3.174
3.0838
2.813
2.813
2.8595
2.875
3.324
3.324
3.1963
2.813
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
Bó
Cáp
D1Phải
D2Phải
D3Phải
D4
-Phải
X(m)
Y(m)
Z(m)
7
5.25
4.5
0
-4.5
-5.25
-6
7
5.25
4.5
0
-6
-8.5
-11
7
5.25
4.5
0
-11
-13.5
-16
7
5.25
4.5
0
-18
-19.25
-20.5
-2.813
-2.86
-2.875
-2.875
-2.875
-2.86
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.024
-3.024
-2.971
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.174
-3.174
-3.084
-2.813
-2.813
-2.86
-2.875
-3.324
-3.324
-3.196
-2.813
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
-1.953
-2.23
-2.322
-2.322
-2.322
-2.23
-1.953
2.3. KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN.
2.3.1. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng.
Nội dung kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng được quy định trong điều 5.5.2.
Trong đồ án kiểm toán các nội dung sau:
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
20
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
2.3.1.1. Kiểm tra ứng suất trong bê tông theo điều 5.9.4.
Các ứng suất tính được ở thớ chịu kéo và nén của tiết diện cần thoả mãn các khả năng
chịu lực sau của bê tông:
• Trước khi xảy ra các mất mát ứng suất.
+ Khả năng chịu nén: Đối với cầu xây dựng phân đoạn.
+ Khả năng chịu kéo:
• Sau khi xảy ra các mất mát ứng suất (ở trạng thái giới hạn sử dụng).
+ Khả năng chịu nén:
- Khi chỉ chịu tác dụng của tải trọng thường xuyên.
- Khi chịu tác dụng của tất cả các loại tải trọng:
+ Khả năng chịu kéo:
• Quá trình kiểm toán cần kiểm toán ở 3 giai đoạn sau.
Giai đoạn 1: Quá trình đúc hẫng cân bằng, trong giai đoạn này các mất mát là tức thời
gồm mất mát do ma sát, do thiết bị neo và do co ngắn đàn hồi. Do việc thi công các
đốt đúc và căng cáp được tiến hành theo nhiều bước, khi thi công xong 1 đốt dầm sẽ
căng cáp rồi phun vữa lấp lỗ cáp. Tương ứng với mỗi giai đoạn đó ta lại phải kiểm
toán lại các tiết diện. Việc kiểm toán các tiết diện giai đoạn này lấy tại thời điểm khi đã
thi công xong các đốt dầm từ trụ ra giữa nhịp, chưa hợp long, chưa căng cáp dương và
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
21
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
cáp âm ở trên đốt hợp long. Lực trong cáp và mô men tác dụng vào tiết diện ở thời
điểm nào thì lấy đặc trưng hình học của tiết diện tương ứng ở thời điểm đó:
- Các đặc trưng hình học có xét đến sự giảm yếu của tiết diện trong giai đoạn này được
chương trình MIDAS CIVIL tính toán chính xác với từng bước thi công.
- Cường độ giới hạn của bê tông khi kiểm tra:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và dương:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén tại tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và cáp
dương:
Giai đoạn 2: Quá trình hoàn thiện cầu, kiểm tra ở 2 thời điểm:
+ Khi đã thi công xong toàn bộ cầu, cáp âm trên đốt hợp long thi công xong và bơm
vữa, tiến hành căng cáp dương. Tiết diện làm việc là tiết diện có cáp âm quy đổi tương
ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2a. Mất mát ứng suất là mất mát tức thời (∆fPT1).
Cường độ giới hạn của bê tông như giai đoạn 1.
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
22
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và dương:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và cáp
dương:
+ Thời điểm cáp âm và dương đều đã thi công xong, thi công xong lớp mặt cầu + lan
can. Tiết diện làm việc là tiết diện quy đổi tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn
2b. Mất mát ứng suất coi như gồm toàn bộ mất mát (∆fPT). Cường độ giới hạn của bê
tông dùng để kiểm tra:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và dương:
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
23
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và cáp
dương:
Giai đoạn 3: Quá trình sử dụng khi chịu tác dụng thêm của hoạt tải lấy theo tổ hợp ở
TTGHSD. Tiết diện làm việc là tiết diện quy đổi (giai đoạn 2b). Cường độ giới hạn bê
tông dùng kiểm toán:
Khi kiểm toán ứng suất bê tông chịu mô men max: Lấy mất mát cho cáp dương lớn
nhất (∆fPT), còn mất mát cho cáp âm là nhỏ nhất (mất mát tức thời ∆fPT1) bởi vì cáp
dương bố trí nhằm gây ra ứng suất trước trong bê tông ngược dấu với ứng suất trong
bêtông do ngoại lực gây ra.
Khi kiểm toán ứng suất bê tông chịu mô men min: Lấy mất mát cho cáp dương nhỏ
nhất (∆fPT1), còn mất mát cho cáp âm là lớn nhất (toàn bộ mất mát ∆fPT1) vì cáp âm gây
ra ứng suất trước trong bê tông ngược dấu với ứng suất trong bê tông do ngoại lực gây
ra.
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén của tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và dương:
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện trên gối chỉ có cáp âm:
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
24
BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ CẦU
- Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tại tiết diện giữa nhịp có cả cáp âm và cáp
dương:
Trong đó:
+ FT, FT’: Lực nén do cáp dương và âm gây ra cho dầm, có tính đến các mất
mát tuỳ theo từng giai đoạn tương ứng.
+ A1, I1: Diện tích và mômen quán tính của tiết diện giảm yếu.
+ A2a, I2a: Diện tích và mômen quán tính của tiết diện có cáp âm quy đổi
tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2a.
+ A2b, I2b: Diện tích và mômen quán tính của tiết diện quy đổi tương ứng với
tiết diện quy đổi giai đoạn 2b.
+ e, e’: Độ lệch tâm của trọng tâm thép ứng suất trước dương, âm so với trục
trung hoà của tiết diện giảm yếu và tiết diện có cáp âm quy đổi, mang dấu
dương khi nằm dưới trục trung hoà và ngược lại.
+ y1, y2a, y2b: Khoảng cách từ thớ đang xét đến trục trung hoà của tiết diện
giảm yếu, tiết diện có cáp âm quy đổi, tiết diện quy đổi tương ứng, mang
dấu dương khi nằm dưới trục trung hoà và ngược lại.
+ Mbt: Mô men do tải trọng bản thân, xe đúc, giàn giáo trong các giai đoạn
đúc hẫng của tiết diện kiểm toán.
+ Mtt1: Mô men do tĩnh tải 1 sau khi đúc xong toàn bộ cầu (do thi công tổng
cộng).
+ Mtt2: Mô men do tĩnh tải 2.
+ M(LL+IM): Mô men do hoạt tải thiết kế (có xét đến hệ số xung kích).
2.3.1.2. Kiểm toán nứt trong bê tông theo điều 5.7.3.4 tiêu chuẩn 22TCN 272-05.
Đối với kết cấu bê tông cốt thép ƯST khi điều kiện kiểm tra ứng suất ở trên được thoả
mãn thì việc kiểm tra nứt cũng đảm bảo. Mặt khác theo quy định của điều 5.7.3.4:
“Chỉ khống chế nứt khi sự kéo của mặt cắt ngang vượt quá 80% cường độ chịu kéo do
NHÓM SV THỰC HIỆN :2
25
