kiểm tra trong trạng thái làm việc của tải trọng cực đại

Trong đó,
D : Tải trọng tĩnh
L : Hoạt tải
0 : ứng suất nén theo sợi
u : ứng suất của thớ chịu kéo
As : Số lượng thanh thép cần thiết
As = T/ sa
N(t) : Lực dọc trục
M(tfm) : Mô men uốn
s : ứng suất kéo do cốt thép chịu (kgf/cm 2)
2-5-1-5
Kiểm tra trong trạng thái làm việc của tải trọng cực hạn (ULWS)
(1) Khái quát về thiết kế
1- Việc kiểm tra tình trạng hoạt động của tại trọng cực hạn sẽ được thực hiện
phù hợp với JSHB-96. Tổ hợp ứng suất thiết kế trong trạng thái ULWS sẽ
được tính toán có tính đến tổ hợp tải trọng sau:
(a) 1.3x(D + Psc,e)+2.5x(LL+IL+LSL)+CRG+SHG+PG,E
(b) D+2.5x(LL+IL+LSL)+CRG+SHG+PG,E+Psc,e
(c) 1.7x(D+Psc,e+LL+IL+LSL+CRG+SHG+PG.E
2- Khă năng uốn thiết kế tại một mặt cắt của một cấu kiện sẽ được tính toán
phù hợp với những giả thiết sau đây.
1- Biến dạng của thớ vật liệu tỷ lệ với khoảng cách từ trục trung hoà.
2- Không tính đến cường độ kéo của bê tông.
3- Sự phân bổ ứng suất nén của bê tông đạt được bằng đường cong ứng suất
biến dạng; kết hợp đường parabôn và đường thẳng, như được thể hiện dưới
đây.

Hình 2-27

Đường cong ứng suất biến dạng lý tưởng hóa của bê tông

47
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


c
cu
ck

Trong đó,

: biến dạng của bê tông
: biến dạng cực hạn của bê tông
: Cường độ nén danh nghĩa của bê tông (kgf/cm2)

4- Đường cong ứng suất biến dạng lý tưởng của thép được trình bày
trong hình sau
a) Thanh cốt thép
b) Dây dự ứng lực, Bó dây và
và thép kết cấu
thanh #1

c) Thanh dự ứng lực #2

Hình 2-28
Trong đó,
sy
pu
s
Es, Ep
s, p

:
:
:
:
:

ứng suất chảy quy định của thanh cốt thép (Kgf/cm2)
Cường độ kéo quy định của thép dự ứng lực (Kgf/cm 2)
ứng suất của thanh cốt thép (Kgf/cm 2)
Môđun Young của cốt thép và thép dự ứng lực (Kgf/cm 2)
Biến dạng của cốt thép và thép dự ứng lực

Theo điều kiện trên, tổ hợp ứng suất trong trạng thái ULWS và khả năng uốn
thiết kế sẽ được tính toán bằng máy tính
48
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


2-5-2 Thiết kế kháng cắt và xoắn
2-5-2-1 Khái quát về thiết kế
(1) Tóm tắt các tiêu chí thiết kế
1) Kiểm tra lực cắt và xoắn trong SLWS
1 Trong trạng thái làm việc của tĩnh tải (D), ứng suất kéo chủ không
được vượt quá các giá trị sau
Khi lực cắt hoặc mômen xoắn được xem xét: 0.25f ck2/3
Khi cả lực cắt và momen xoắn được xem xét: 0.35 f ck2/3
2 Trong trường hợp cả hoạt tải và tĩnh tải đều trong điều kiện làm việc
(SD + LL + IL + LSL), ứng suất kéo chủ không được vượt quá các giá
trị sau

Khi lực cắt hoặc mômen xoắn được xem xét: 0.50f ck2/3
Khi cả lực cắt và mômen xoắn đều được xem xét: 0.75f ck2/3
2) Nghiên cứu lực cắt và xoắn trong trạng thái ULWS
1 Cần phải khẳng định rằng trong trạng thái làm việc của tải trọng cực hạn,
bản sườn bê tông không bị nứt gãy khi chịu tác động của lực nén chủ và khả
năng chịu lực thiết kế của mặt cắt ngang (Rd) phải lớn h ơn tổ hợp ứng suất
thiết kế (Su).
2 Việc tính toán để kiểm tra sự phá hỏng bê tông do lực nén chủ ở bản sườn
bê tông và các tính toán về khả năng chịu lực thiết kế của mặt cắt ngang (Rd)
phải được thực hiện phù hợp với Tiêu chuẩn JSHB-96.
3 Tổ hợp ứng suất thiết kế phải phù hợp với mục (3), (2) tr ên đây.
(2) Quy trình kiểm tra
Kiểm tra lực cắt và xoắn phải được thực hiện phù hợp với các qu y trình như
trình bày dưới đây. Hình 2-29
Trong đó
s
: ứng suất cắt trung bình của bê tông tại SLWS ( kgf/cm2)
u
: ứng suất cắt trung bình của bê tông tại ULWS ( kgf/cm2)
max
: giới hạn của ứng suất cắt trung bình của bê tông ( kgf/cm2)
c
: ứng suất cắt trung bình tác dụng lên bê tông ( kgf/cm2)
1
: ứng suất kéo chủ tại SLWS ( kgf/cm 2)
1a
: ứng suất kéo chủ có giới hạn tại SLWS ( kgf/cm 2)
Aw
: cốt thép kháng cắt yêu cầu ( cm2)
Aw,s

: cốt thép kháng cắt yêu cầu tại SLWS trong cấu kiện BTCT (cm2)
Aw,u
: cốt thép kháng cắt yêu cầu tại ULWS trong cấu kiện BTCT (cm2)
Aw,min : cốt thép kháng cắt tối thiểu yêu cầu (cm2)
49
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Bắt đầu

Kích thước mặt cắt sẽ
thay đổi

Tính toán cốt thép chịu lực cắt
đối với SLWS (Aws) và ULWS
(Aw, u)
Giá trị nào lớn hơn Aw,s hay
Aw, u sẽ được thay thế như Aw

Giá trị Aw nhỏ nhất
sẽ được thay thế

Giá trị Aw sẽ
được thay thế

Tính toán cốt thép
chịu lực cắt (Aw)

Giá trị Aw nhỏ nhất
sẽ được thay thế

Giá trị Aw sẽ
được thay thế

Kết thúc

Hình 2-29

50
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


(3) Mô tả tính toán
1) ứng suất kéo chủ của bê tông
ứng suất kéo chủ do tải trọng làm việc của cấu kiện b ê tông không được lớn
hơn giá trị của ứng suất kéo chủ giới hạn. ứng suất kéo chủ của bê tông được
tính theo phương trình dưới đây:



1

=

1


2 c

2
c

2
+ 4 t


(S S )Q
t=

(2-6)

p

i bw

trong đó,
1
: ứng suất kéo chủ của bê tông ở mặt cắt của cấu kiện (kgf/cm 2)
c
: ứng suất uốn và ứng suất nén dọc trục của b ê tông ở mặt cắt của cấu
kiện ( Kgf/cm2)

: ứng suất cắt của bê tông ở mặt cắt của cấu kiện ( Kgf/cm2)
bw
: bề dày của bản sườn ở mặt cắt của cấu kiện (cm)
S
: lực cắt tại mặt cắt của cấu kiện ( Kgf)
Sp

: thành phần dự ứng lực theo hướng hoạt động của lực cắt (kgf)
Q
: mômen hình học của phần tử mặt cắt bao kín bởi thớ biên và thới
đang xem xét đối với trục trọng tâm tiết diện (cm3)
I
: mômen quán trính đến trục tâm của mặt cắt (cm4)
Hoặc xem xét mômen xoắn,




11

1 2

= 1 2 c





= 1 2 c




2
c

2

c

2
+ 4 t


[

+ 4 t +

2) ứng suất cắt trung bình do tải trọng thiết kế cực hạn

]

2





(2-7)

ứng suất cắt trung bình tại mặt cắt của cấu kiện b ê tông do tải trọng thiết kế
cực hạn phải nhỏ hơn giá trị lớn nhất của ứng suất cắt giới hạn được tính toán
theo phương trình sau

51
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

m

=

(S S ) d.b
h

p

(2-8)

w

Trong đó
Sh
: lực cắt có xem xét đến ảnh hưởng do thay đổi chiều cao mặt cắt
hiệu dụng của một cấu kiện (kgf)
Sp
: thành phần dự ứng lực theo hướng tác động của lực cắt (kgf)
d
: chiều cao hiệu dụng của mặt cắt của một cấu kiện (cm)
bw
: chiều dày sườn của mặt cắt của một cấu kiện (cm)
3)

Tính toán cốt thép chịu lực cắt

Cốt thép cho một cấu kiện bê tông dự ứng lực, thậm chí cho tải trọng cực

hạn, phải được tính toán theo công thức sau:
'

A

w

=



1.15 S h

sy

.d (Sin + Cos )

a

(2-9)

Sh = Sh Sp - Sc
Trong đó,
Aw : lượng cốt thép kháng cắt yêu cầu khi đặt với khoảng cách a và
góc tạo với trục của cấu kiện (cm2)
Sh : lực cắt do cốt thép kháng cắt đặt với khoảng cách a và góc tạo
với trục của cấu kiện (Kgf)
Sh
: lực cắt thiết kế có xem xét đến thay đổi trong chiều cao hiệu dụng
của cấu kiện (Kgf)

Sc
: lực cắt tác động lên bê tông (Kgf)
Sc = k.c.bw.d ; k = 1+M0/Md 2
Sp
: thành phần dự ứng lực theo hướng tác dụng của lực cắt (kgf)
Sp = Ap.pe.sin
c
: ứng suất cắt trung bình tác động lên bê tông ( kgf/cm2)
Md : mô men uốn do các tải trọng cực hạn làm việc tại mặt cắt của cấu
kiện (kgf-cm)
M0 : mô men giảm áp của ứng suất thớ b ê tông do dự ứng lực và lực dọc
trục bằng không (Kgf-cm)
a
: khoảng cách cốt thép cắt trong trục của cấu kiện (cm)
sy : cường độ chảy của cốt thép (kgf/cm2)
d
: chiều cao hiệu dụng tại mặt cắt của cấu kiện (cm)

52
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


4)

Bố trí cốt thép ngang và cốt thép trục cho mô men xoắn được tính toán
theo công thức sau:
1- Cốt thép ngang

A

wt

=

a.M
1.6.b h

(2-10)

t

t

t

sy

2- Cốt thép trục

A

lt

=

2 Awt (bt + ht )

(2-11)

a

Trong đó,
Awt
: số lượng yêu cầu của cốt thép ngang với khoảng cách a cho mô
men xoắn (cm2)
Alt
: tổng số lượng yêu cầu của cốt thép dọc đặt tại mặt cắt ngang cho
mô men xoắn (cm2)
a
: khoảng cách của cốt thép ngang (cm)
Mt
: mô men xoắn thiết kế tác dụng tại mặt cắt ngang của một cấu
kiện (kgf-cm)
sy
: cường độ chảy của cốt thép (kgf/cm2)
bt,ht : chiều rộng và chiều cao của các mặt cắt như thể hiện dưới đ ây

Hình 2-30
2-5-2-2 Kiểm tra ứng suất kéo chủ tại trạng thái SLWS
ứng suất kéo chủ phải được kiểm tra tại các thớ dưới đ ây thể hiện như sau.
(Hình 2-31).

53
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Hình 2-31
Các kết quả kiểm tra ứng suất kéo chéo của dầm tại trạng thái SLWS được
tóm tắt trong sơ đồ ứng suất (Hình 2-32 ). Như thể hiện trong các hình nà y,
ứng suất kéo chéo tại bất kỳ mặt cắt nào của dầm đều thoả mãn ứng suất giới

hạn như quy định trong Tiêu chuẩn thiết kế Cầu dây văng Cầu Bãi Cháy.
Theo đó, có thể đánh giá rằng dầm có đủ khả năng để chịu lực cắt và xoắn tại
trạng thái SLWS.

Hình 2-32

ứng suất kéo chéo tại sợi 2-2 của mặt cắt dầm trong quá trình
thi công

2-5-2-3 Kiểm tra khả năng cắt và xoắn
(1) Lượng cốt thép cắt yêu cầu
(2) Lượng cốt thép xoắn yêu cầu
(3) Lượng cốt thép uốn ngang trên mặt cắt được thiết kế là kết cấu hệ thanh,
mặt cắt dạng hộp
(4) Tóm tắt cốt thép sườn

54
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Hình 2-33 ứng suất kéo chủ tại thớ G-G (tâm hình vẽ) của mặt cắt dầm trong
quá trình thi công

Hình 2-34 ứng suất kéo chủ tại thớ 3-3 của mặt cắt dầm trong quá trình thi
công
1) Cốt thép ngang tại sườn bên ngoài
Khối lượng cốt thép ngang tại sườn phía bên ngoài phải được đặt bằng
tổng của Aws,u và Awt,u
2) Cốt thép ngang tại sườn phía trong
Khối lượng cốt thép ngang tại sườn phía trong phải được đặt lớn hơn so

với các giá trị nêu dưới đây.
55
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Aws,u +Awt,u+Awf,u
Awf,d
Awf,s+1
Trong đó,
Aws,u
Awt,u
Awf,u
Awf,d
Awf,s+1

2-6

: tổng số lượng cốt thép cắt yêu cầu tại trạng thái ULWS
(cm2)
: tổng số lượng cốt thép xoắn yêu cầu tại trạng thái ULWS
(cm2)
: số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu do tĩnh tải cực hạn
trên kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho mỗi sườn (cm2)
: số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu do tĩnh tải trên kết cấu
hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho mỗi sườn (cm2)
: số lượng cốt thép uốn ngang yêu cầu do tải trọng phục vụ
trên kết cấu hệ thanh, mặt cắt dạng hộp cho mỗi sườn (cm2)

Thiết kế tháp

2-6-1

Khái quát thiết kế

Tháp sẽ phải được kiểm tra như là các cấu kiện b ê tông cốt thép về trạng thái
ứng suất trong suốt quá trình thi công, ở trạng thái làm việc của tải trọng
khai thác (SLWS) và ở trạng thái làm việc tải trọng cực hạn (ULWS) như nêu
dưới đây để khẳng định rằng các cấu kiện này có độ bền và an toàn quy định.
(1) Kiểm tra trong giai đoạn thi công
Để ngăn ngừa phát triển nứt trong tháp do uốn và cắt trong quá trình thi
công, các ứng suất phải giới hạn không vượt quá các giá trị sau đ ây:
ứng suất nén của bê tông ở trạng thái uốn không vượt quá 0.6f ck
ứng suất kéo của cốt thép ở trạng thái uốn và ở cốt thép đai phải
không vượt quá 1000 kgf/cm2
(2) Kiểm tra mô men uốn ở trạng thái SLWS
1) Trong tổng trạng thái làm việc của toàn bộ tĩnh tải ( D), ứng suất nén
của bê tông phải không vượt quá 0.4 f ck. ứng suất kéo trong cốt thép
phải không vượt quá 1000 kgf/cm 2

56
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


2) Phải được xác nhận rằng trong trạng thái khi mà tổng tải trọng tĩnh
(SD) cộng với 50% hoạt tải (LL+IL+LSL) đang diễn ra, độ rộng vết
nứt (W) sẽ không vượt quá độ rộng vết nứt cho phép (Wa). ứng suất
nén của bê tông phải không được vượt quá 0.6 f ck
W Wa
Tại vị trí, Wa : độ rộng vết nứt cho phép (Tham khảo bảng dưới đây)
Bảng 2-19 Độ rộng vết nứt cho phép, Wa (cm)

Điều kiện môi trường về ăn mòn
Môi trường nói chung Môi trường trong trạng
thái bị ăn mòn
0.005 C

0.004 C

Đặc biệt là môi trường
trong trạng thái bị ăn
mòn nghiêm trọng
0.0035 C

C : Lớp bê tông bảo vệ cốt thép (cm); phải là 10 cm hoặc ít hơn theo như
tiêu chuẩn.
W : Độ rộng vết nứt (cm)
W = K1 { 4C + 0.7(Cs- ) } ( se/E + cs )
(2-12)
K1 : một hằng số biểu thị ảnh hưởng của trạng thái gắn kết giữa bê tông và
cốt thép; 1.0 trường hợp các thanh cốt thép có gai, và 1.3 trường hợp
các thanh trơn và các bó cáp dự ứng lực.
Cs : Khoảng cách tâm cốt thép (cm)
: đường kính của cốt thép (cm)
cs : một giá trị được tính có xem xét đến sự tăng độ rộng nứt do t ừ biến và
độ co ngót bê tông. Thông thường giá trị này được giả sử là 150 x 10 -6
Tuy nhiên, giá trị này phải giả sử là o nếu s được tính toán chặt chẽ có
xem xét đến ảnh hưởng của từ biến và độ co ngót của bê tông.
se : độ tăng ứng suất kéo trong cốt thép, trong trư ờng hợp có xét tới cs, tỉ
lệ mô đun đàn hồi của cốt thép và bê tông được sử dụng để tính se
phải được tính toán có sử dụng các giá trị mô tả những mô đun này;
giá trị, n=15, mà thông thường được sử dụng, không được phép sử

dụng.
(3) Kiểm tra lực cắt trong trạng thái làm việc của tải trọng phục vụ
(SLWS)
Phải được xác nhận rằng các ứng suất ( w,d) trong cốt thép cắt trong trạng
thái làm việc của toàn bộ tĩnh tải (D) không vượt quá các giá trị nêu
trong bảng dưới đây (Bảng 2-20).
Dùng cốt thép có gai để làm thanh cốt thép.
57
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


(4) Nghiên cứu trạng thái làm việc của tải trọng cực hạn (ULWS)
Phải tiến hành nghiên cứu như đã được đề cập trong Mục (3),3) của Phần
2-5-2-1, tổng quan thiết kế.
Bảng 2-20
(kgf/cm2)

Các giá trị giới hạn cho ứng suất kéo trong cốt thép kháng cắt

Điều kiện môi trường về ăn mòn
Môi trường nói chung
Môi trường trong trạng
thái bị ăn mòn
1200
1000
2-6-2

Đặc biệt là môi trường
bị ăn mòn nghiêm trọng
800

Kiểm tra chiều dọc

2-6-2-1 Kiểm tra ứng suất uốn trong quá trình thi công
ứng suất nén của bê tông không vượt quá giá trị giới hạn và ứng suất cốt thép
là ứng suất nén. Do đó, bất kỳ mặt cắt nào của thép cũng đủ chất lượng trong
quá trình thi công.
Bảng 2-21 ứng suất uốn của tháp trong quá trình thi công ( Ví dụ)
Mặt cắt
Lực thiết kế
c
ca
s(độ nén)
sa
2
2
2
thiết kế
N(t) M(tm) (kgf/cm ) (kgf/cm )
(kgf/cm )
(kgf/cm2)
278~351 -652 ~ 0 ~
5.9 ~
270
88 ~ 1844
-1000
-15892 6507 171.7
2-6-2-2 Kiểm tra ứng suất uốn ở những trạng thái làm việc khác của tải
trọng
Kiểm tra ứng suất uốn ở trạng thái SLWS, kiểm tra vết nứt do cắt ở những

trạng thái tải trọng tĩnh hoạt động, kiểm tra khả năng uốn và cắt tại các trạng
thái tải trọng làm việc cực hạn đã được tiến hành và các kết quả là bất kỳ mặt
cắt ngang nào của tháp cũng có đủ khả năng chống chịu những tác động này.
2-6-3

Kiểm tra theo phương ngang

Phải tiến hành kiểm tra chiều ngang của tháp dựa theo thiết kế b ằng cách
phân tích phi tuyến tính, Xem mục 2-8-4-1.

58
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


2-7

thiết kế cáp dây văng

2-7-1 Khái quát về thiết kế
2-7-1-1 Tiêu chuẩn thiết kế
Trong thiết kế cáp dây văng như các cấu kiện của kết cấu hệ thanh bằng
thuyết tuyến tính, đã tiến hành các cuộc kiểm tra về trạng thái ứng suất trong
quá trình thi công và trong những trạng thái làm việc của tải trọng khai thác
như nêu dưới đây.
(1) Kiểm tra trạng thái ứng suất trong quá trình thi công
Lực kéo căng của cáp dây văng trong quá trình thi công không được vượt
quá 60% cường độ chịu kéo căng của cáp dây văng.
(2) Kiểm tra trạng thái SLWS
1) Trong trạng thái mà tổng trọng tải tĩnh (D) cộng với trọng tải giao
thông (LL+IL) đang diễn ra, ứng suất kéo căng của cáp dây văng phải

không được vượt quá 45% cường độ kéo căng của cáp.
2) Trong trạng thái tổ hợp những trọng tải sau, ứng suất kéo của cáp dây
văng phải không được vượt quá 60% cường độ kéo căng của cáp.
(a) Tổng tĩnh tải (D) cộng hoạt tải (L L+IL+LSL) cộng với tác động của
sự thay đổi nhiệt độ (T)
(b) Tải tĩnh (D) cộng với ảnh hưởng của động đất (EQ)
3) Hệ thống cáp dây văng phải được sử dụng đảm bảo không đạt tới độ
mỏi thậm chỉ với 2x106 chu trình biên độ ứng suất tương đương 50%
tải trọng thiết kế (L L+IL), và việc kiểm tra độ mỏi của hệ thống cáp
văng do hoạt tải có thể được bỏ qua.
(3) Phải thực hiện riêng rẽ công tác kiểm tra độ rung của cáp dây văng do
gió.
2-7-1-2

Ký hiệu cáp dây văng
Hình 2-35
2-7-2 Kiểm tra lực kéo căng của cáp dây văng
2-7-2-1 Kiểm tra trong quá trình thi công

59
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Hình 2-35
Bảng 2-22 Lực căng kéo của cáp dây văng tại tháp P3 trong quá trình thi công
Ký hiệu

Loại

S1~S6

S7~S14
S15~S20
S21~S28
T1
T2
T3
T4
S29~S36
S37~S42
S43~S50
S51~S56

75H
61H
48H
37H
432
432
432
432
37H
48H
61H
75H

Lực căng
kéo ban
đầu (t)
500~650
550~570

480~480
340~380
250
250
250
250
340~380
480~480
550~570
500~650

Giá trị tối đa
trong quá trình
thi công ( t)
711~771
648~684
575~588
414~433
266
260
259
267
413~429
574~587
653~684
723~772

Lực căng kéo
Chỉ sau khi
hoàn thành

kết cấu
(t)
620~711
515~551
438~447
307~376
279~353
408~417
499~530
615~723

Lực giới
hạn
0.6PU
(t)
1197
973
766
590
270
270
270
270
590
766
973
1197

Số giá trị tối
đa xuất hiện

trong quá
trình lắp
dựng

Chú ý : Lực căng kéo của cáp dự ứng lực tại tháp P4 hầu như tư ơng tự lực căng kéo tại tháp P3.
T1, T2, T3, T4 là các cáp văng tạm th ời. Lực căng kéo giới hạn = 0.7PU

2-7-2-2 Kiểm tra tại trạng thái SLWS
Bảng 2-23 Lực căng kéo của cáp văng tại tháp P3 ở trạng thái SLWS
D+LL+IL
D+LL+IL+LSL+T
D+EQ
Lực giới Lực căng Lực
Lực
Lực
Lực
Ký hiệu Loại
kéo (t) giới
hạn
căng
giới
căng
hạn
0.6PU
kéo
hạn
kéo
0.6U
(t)
(t)

0.45P
(t)
(t)
U
(t)
S1~S6
75H 650~500+200 781~868 897
814~899 1197
735~811 1197
Lực căng kéo
ban đầu
(t)

S7~S14

61H

550~570

659~694 730

677~723 973

614~667

973

S15~S20 48H

480~480

551~566 574

575~589 766

537~547

766

S21~S28 37H

340~380

403~439 442

420~455 590

379~423

590

S29~S36 37H

340~380

381~408 442

390~426 590

351~389

590

S37~S42 48H

480~480

541~552 574

562~573 766

498~507

766

S43~S50 61H

550~570

643~689 730

666~713 973

588~630

973

S51~S56 75H

650~500+200 771~826 897

801~857 1197

707~776

1197

Chú ý : Lực căng kéo của cáp văng tại tháp P4 tương tự như lực tại tháp P3.

60
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Trong đó.
D
: Tĩnh tải
LL
: Hoạt tải
IL
: Xung kích do hoạt tải
LLS : Hoạt tải bộ hành kết hợp với hoạt tải
T
: Tác động của thay đổi nhiệt độ
EQ : Tác động của động đất
2-7-2-3 Biên độ ứng suất của cáp văng dưới tác động của hoạt tải
Bảng 2-24
Ký hiệu

Loại

(Xét 100% hoạt tải)

S1~S6

75H

S7~S14

61H

Diện
tích
(mm2
)
1040
3
8461

S15~S20

48H

6658

S21~S28

37H

5132

S29~S36

37H

5132

S37~S42

48H

6658

S43~S50

61H

8461

S51~S56

75H

1040
3

D
(t)
715~
805
594~

635
507~
521
367~
403
342~
372
490~
502
588~
628
707~
773

Lực căng kéo
D+Lmax D+Lmin
(t)

(t)

ứng suất kéo căng
Lmax
Lmin

Biên
độ
ứng suất

(t)

Kgf/mm 2

Kgf/mm2

Kgf/mm2

-4~11
-10~
-16
-8~
-11
-5~
-7
-5~
-18
-2~
-5
-1~
-2
-2~
-5

8.4~8.9

-0.4~ -1.1

8.8~10.0

9.1~9.6

-1.2~ -1.9

10.3~11.5

9.3~9.8

-1.2~ -1.7

10.9~11.0

8.8~9.9

-1.0~ -1.4

9.8~11.1

6~10.3

-1.0~-3.5

9.5~11.3

10.5~10.7

-0.3~-0.8

10.8~11.3

9.0~10.4

-0.1~-0.2

9.1~11.6

7.0~8.7

-0.2~-0.5

7.5~8.9

Lmax

Lmin

(t)

808~893

704~801

87~93

671~716

584~620

77~81

569~584

496~512

62~65

417~453

360~398

45~51

375~420

326~364

31~53

560~572

485~499

70~71

664~712

587~627

76~88

797~846

705~768

73~90

Chú ý : Biên độ ứng của của cáp văng tại tháp P4 To wer hầu như tương tự biên độ ứng suất tại tháp P3.

2-8

thiết kế bằng phân tích phi tuyến

[1b] [17b]

2-8-1 Tổng quan thiết kế
(1) Phải tiến hành phân tích phi tuyến để kiểm tra những hạng mục sau
1) Nghiên cứu so sánh các kết quả phân tích tuyến tính và kết quả của
phân tích phi tuyến
2) Nghiên cứu sự an toàn của dầm trong trạng thái tải trọng cực hạn.
3) Nghiên cứu tính ổn định của tháp
4) Nghiên cứu cáp văng trong trạng thái tải trong cực hạn.

61
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


2-8-2 Phân tích kết cấu
(1)
(2)

(3)

(4)

(5)

Mô hình kết cấu dùng cho phân tích phi tuyến phải đúng về cơ bản
như mô hình trong phân tích tuyến tính.
Việc phân tích phải được tiến hành bằng phân tích đa phi tuyến.
Tính chất phi tuyến của vật liệu cũng phải được xem xét theo các
phương pháp phù hợp.
Theo quy định, các đường cong ứng suất - biến dạng sử dụng cho bê
tông, cốt thép và thép dự ứng lực phải là các đư ờng cong ứng suất biến dạng được sử dụng thực tế.
Tĩnh tải, tĩnh tải chất trên và hoạt tải phải được đặt lên kết cấu đã
hoàn thành như tải trọng cố định. Biện pháp tăng tải trọng phải được
xác định phù hợp theo các tổ hợp tải trọng được ch ỉ ra trong mục 22-2-11. Tải trọng phải tăng cho tới khi một mặt cắt ngang của cấu
kiện có sự hư hại đáng quan tâm về cường độ chịu nén uốn.
Các ảnh hưởng của bó cáp dự ứng lực trong dầm chủ và dây văng
phải được xem xét hợp lý.

2-8-3 Thiết kế Dầm
Độ an toàn của dầm phải được xác định bằng việc kiểm tra các hạng mục sau
đây dựa trên các kết quả phân tích phi tuyến.
(1) Các kết quả phân tích tuyến tính và kết quả phân tích phi tuyến phải
được so sánh về các mô men dương và mô men âm phát sinh trong
dầm tại trạng thái SLWS để xác định rằng tuyến tính là thích hợp.
(2) Việc xác định này phải đạt được rằng tải trọng tại thời điểm dầm bị
hỏng được tính bằng phân tích phi tuyến là bằng hoặc lớn hơn các giá
trị sau.
(3) Tải trọng tại thời điểm dầm chủ bị hỏng
1.3 x (D + Psc,e) + 2.5 x (LL + IL +LSL) + PG,e
và 1.7 x (D + LL + IL + LSL + PG,e + Psc,e)

2-8-4 Thiết kế Tháp
Độ ổn định của tháp được xác định bằng việc nghiên cứu các hạng mục sau
đây dựa trên các kết quả phi tuyến.
62
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


(1) Tháp phải ổn định cả về chiều dọc và chiều ngang của cầu.
(2) Trục cấu kiện của tháp đang xem xét trong việc kiểm tra chiều dọc
của cầu phải trùng hợp với biến dạng của tháp ở trạng thái làm việc
của toàn bộ tĩnh tải trong phân tích tuyến tính.
(3) Tháp được coi như ở trạng thái mất ổn định khi hư hỏng do lực nén
khi uốn tại tiết diện ngang chân cột tháp, hoặc khi biến dạng của tháp
bị phân rẽ.
(4) Tháp phải ổn định với những tải trọng trong phạm vi sau đây, hoặc
trước khi dầm bị hỏng.
Theo chiều dọc của cầu:
1.3 x (D + Psc,e) + 2.5 x (LL + IL + LSL) + PG,e
và 1.7 x (D + LL + IL + LSL + PG,e + Psc,e)
Theo chiều ngang của cầu:
1.0 D + EQmax
Sự ổn định của tháp theo chiều ngang phải được kiểm tra theo tình trạng hoạt
động tải trọng của gió và động đất (Lấy hệ số động đất k H = 0.14).
2-8-4-1 Độ ổn định khí động theo phương ngang của tháp chính
Việc phân tích kết cấu phải được tiến hành dựa trên sự sửa đổi bố trí thanh
cốt thép đã đề xuất cho thi công thực tế với tốc độ gió thiết kế là 50m/gi ây và
hệ số an toàn là 1.3.
Việc nghiên cứu tháp theo chiều ngang trụ cầu, ổn định khí động của cầu
được phân tích bằng phương pháp phi tuyến 3 chiều có xét đến hai tính chất
phi tuyến vật liệu và phi tuyến hình học. Việc phân tích phi tuyến phải được

tiến hành bằng phương pháp gia tăng chiều dài cung, phương pháp này có thể
phân tích cả hai trạng thái trước và sau khi tháp bị oằn.
Mô hình kết cấu cho việc phân tích được trình bày trong hình 2-36.
Độ cứng của cấu kiện như sau:
1) Dầm chủ
Giả sử như các cấu kiện tuyến tính với độ cứng được chỉ ra trong bảng 2-25
Bảng 2-25
Độ cứng của Dầm chủ
Cường độ
Môđun đàn Diện tích tiết
Mô men quán tính (m4)
chịu nén
hồi
diện ngang
Hướng trụ
Chiều ngang
2
2
2
(N/mm )
(N/mm )
(m )
cầu
với trụ cầu
45
32000
12.895
21.837
491.013
63

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


2) Tháp chính và Trụ

Hình 2-36

(i)

Trước khi nứt
Độ cứng của tháp và trụ trước khi nứt được chỉ ra trong
Bảng 2-26 và Bảng 2-27
Bảng 2-26 Độ cứng của Tháp
Cường độ
Môđun Diện tích mặt
chịu nén
cắt ngang
đàn hồi
2
2
(N/mm ) (N/mm )
(m2)
Đỉnh tháp
45
32000
9.588
Đáy Tháp

45

32000 10.974

Bảng 2-27
Độ cứng của trụ
Cường độ
Môđun đàn Diện tích tiết
hồi
diện ngang
chịu nén
2
2
(N/mm )
(N/mm )
(m2)
35
29500
21.066
(ii)

Mô men quán tính (m4)
Hướng
Chiều ngang
trụ cầu
với trụ cầu
8.362
21.141
12.467
40.471

Mô men quán tính (m4)

Hướng trụ
Chiều ngang
cầu
với trụ cầu
173.050
173.050

Sau khi nứt

64
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Trạng thái này được xem như các cấu kiện phi tuyến tính. Phi
tuyến tính vật liệu được xem xét với đường cong mô men uốn độ
cong (sau đây xem như đường cong M-) . Đường cong M- phải
được xét đến các hiệu ứng của độ cứng do kéo và các hiệu ứng do
các lực dọc khác nhau.
A) Phương pháp tính độ cong có xét đến các hiệu ứng độ cứng
do kéo
Có hai phương pháp để tính độ cong có tính đến hiệu ứng độ cứng
do kéo, đó là phương pháp tính trực tiếp (như chỉ ra trong CEB và
Tadros etc.). Công thức chỉ ra trong CEB được sử dụng trong việc
phân tích này được chỉ ra như sau.
m = (1-0)1 + 0(0 + 2)
(2-13)
Tại,

1

=

0

=

N ( x1 x 2)
Ec.Icr

M
Ec.Ig

N,M Lực dọc trục và mô men tác động lên các cấu kiện hoặc tiết diện
x1, Ig Khoảng cách từ thớ biên chịu lực nén đến trục trung hoà và mô men
quán tính tại trục trung hoà trong trư ờng hợp chỉ có uốn tác động lên mặt cắt
ngang.



2

=

M
EcIcr

x2, Icr Khoảng cách từ thớ biên chịu lực nén đến trục trung hoà và mô men

quán tính tại trục trung hoà trong trư ờng hợp chỉ có uốn tác động lên mặt cắt
ngang bị nứt.
0 : Trong trường hợp


1

2

.Mcr M 0

MMcr :


M
0

= 1 (



. Mcr M 0
)2
M M0
1

2

(2-14)

0 = 0
65

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version


Trong trường hợp


1

2

.Mcr <

M

0

M Mcr : 0 = 1.0
M< Mcr : 0 = 0
Mcr : Mô men chịu nứt

M

0

=

N ( x1 x 2)
1 ( Icr / Ig )

(2-15)

1 : Hệ số để tính đặc điểm lực dính kết của cốt thép
Thanh có gai = 1.0
Thanh tròn
= 0.5
2 : Hệ số để tính các đặc tính tải trọng
Tải trọng ban đầu = 1.0
Tải trọng liên tục hoặc tải trọng tuần hoàn = 0.5. Đường cong ứng suất
biến dạng áp dụng cho tính toán đường cong M- Hình 2-37

Hình. 2-37
66
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version