Nghiên cứu giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp và áp dụng cho cầu Ngã Tư, tỉnh Trà Vinh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (798.01 KB, 24 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------------
LÊ VĂN CHÍ
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP VÀ ÁP DỤNG
CHO CẦU NGÃ TƢ, TỈNH TRÀ VINH
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông
Mã số: 8580205
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ
THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Đà Nẵng – Năm 2019
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Nguyễn Văn Mỹ
Phản biện 1: TS. Đặng Việt Dũng
Phản biện 2: TS. Võ Duy Hùng
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao
thông họp tại trường Đại học Trà Vinh vào ngày 23 tháng 11
năm 2019
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
- Thư viện Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách
khoa - ĐHĐN
1
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Nguyễn Văn Mỹ đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ, giảng viên
Khoa Xây dựng Cầu đường và các Ph ng – Ban c a Trường Đại học
Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, c ng gia đình, bạn b đã động viên,
tạo đi u kiện cho em trong thời gian học cao học và hoàn thành luận
văn tốt nghiệp này.
Với thời gian nghiên cứu và năng lực c a bản thân c n hạn chế,
luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp từ phía quý thầy cô và bạn
b đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng cảm ơn!
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
2
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
VÀ ÁP DỤNG CHO CẦU NGÃ TƢ, TỈNH TRÀ VINH
Học viên: Lê Văn Chí. Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình
giao thông. Mã số: 8580205. Khóa K36.
Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: Ở Việt Nam nói chung và tỉnh Trà Vinh nói riêng, cầu
dầm đơn giản được áp dụng rộng rãi do kết cấu này có nhi u ưu
điểm như được tiêu chuẩn hóa, cơ giới hóa, công nghệ thi công đơn
giản và đặc biệt nó ph hợp với năng lực c a các nhà thầu hiện nay.
Tuy nhiên, kết cấu nhịp giản đơn vẫn tồn tại một số nhược điểm như
khe co giãn trên trụ cầu gây ra xung kích, gây cảm giác khó chịu
cho người tham gia giao thông và việc duy tu bảo dưỡng tốn kém.
Hơn nữa, kết cấu dầm giản đơn thường không hiệu quả kinh tế khi
nhịp lớn. Để khắc phục những nhược điểm đó, giải pháp công nghệ
liên tục hóa các dầm giản đơn thành dầm liên tục là một giải pháp
cần thiết vừa mang ưu điểm c a cầu dầm liên tục vừa có ưu điểm
c a cầu dầm giản đơn. Giải pháp liên tục hóa này giảm được
mômen dương ở giữa nhịp do xuất hiện mômen âm trên gối cầu,
giảm được số khe co giãn tạo đi u kiện cho xe chạy êm thuận trên
cầu, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp và hệ thống thoát bên dưới cầu
được giảm đáng kể. Luận văn áp dụng giải pháp liên tục hóa kết cấu
nhịp trong công tác thiết kế và thi công cầu Ngã Tư thuộc tỉnh Trà
Vinh.
Từ khóa:
Bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, kết cấu nhịp
giản đơn, kết cấu nhịp liên tục hóa, cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên
tục hóa, công nghệ liên tục, giải pháp liên tục hóa, cầu Ngã Tư.
3
RESEARCH SOLUTIONS CONTINUOUSTIRED
STRUCTURE AND APPLY FOR NGA TU BRIDGE, TRA
VINH PROVINCE
Abstract:
In Vietnam in general and Tra Vinh province in particular,
simple girder bridges are widely applied because this structure has
many advantages such as standardization, mechanization, simple
construction technology and especially it is suitable suitable with
the capacity of current contractors. However, the simple span
structure still has some disadvantages such as expansion joints on
piers that cause a shock, causing discomfort to the road users and
costly maintenance and maintenance. Moreover, simple girder
structures are often not economically effective at a large span. To
overcome these disadvantages, the technological solution to
continuously simplify simple beams into continuous beams is a
necessary solution that brings both the advantages of a continuous
girder bridge and the advantages of a simple girder bridge. This
continuous solution reduces the positive torque in the middle of the
span due to the presence of a negative torque on the bearings,
reducing the number of expansion joints to facilitate smooth running
on the bridge, low maintenance costs and drainage systems.
underneath the bridge is greatly reduced. The thesis applies the
solution of continuous span structure in the design and construction
of Nga Tu Bridge in Tra Vinh Province.
Keywords:
Reinforced concrete, pre-stressed reinforced concrete, Simple
metronome texture, continuous rhythmic structure, imple girder
bridge, girder bridge continuous, continuous technology, solution of
continuousization, Nga Tu bridge.
4
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam đang trong trong giai đoạn phát triển, n n kinh tế hội
nhập với toàn cầu và ngày càng sâu rộng. Cơ sở hạ tầng ngày một
được chú trọng đầu tư, tuy nhiên vẫn chưa tương xứng với sự phát
triển c a n n kinh tế.
Nước ta có hệ thống sông ng i chằng chịt, nhất là các tỉnh
mi n Tây Nam Bộ trong đó có tỉnh Trà Vinh, nhu cầu xây dựng cầu
để phục vụ đi lại, vận chuyển hàng hóa là rất lớn. Vì thế trong thời
gian tới, khối lượng xây dựng và nâng cấp công trình cầu mang tính
cấp thiết.
Kết cấu nhịp giản đơn được sử dụng khá rộng rãi bởi tính cơ
giới hoá, dễ vận chuyển và dễ lắp đặt. Tuy nhiên, nhược điểm c a
kết cấu dầm nhịp đơn giản nhi u nhịp là vị trí các khe co giãn,
không chỉ gây sốc xe khi chạy qua, gây khó chịu cho hành khách và
người đi u khiển phương tiện giao thông, giảm tốc độ khi lưu thông
qua cầu, tạo lực xung kích lớn tác dụng vào cầu, công tác bảo dưỡng
các khe co giãn cũng phức tạp và tốn kém. Để tăng sức chịu tải, tạo
sự êm thuận trong lưu thông và giảm chi phí duy tu sửa chữa các
khe co giãn, nâng cao hiệu quả khai thác, đồng thời nâng cao hiệu
quả sử dụng vật liệu, nên việc sử dụng sơ đồ dầm liên tục trong đó
mômen dương c a sơ đồ tính toán kết cấu nhịp liên tục hóa nhỏ hơn
so với nhịp giản đơn và có khả năng vượt khẩu độ lớn hơn.
Tăng sức chịu tải khi liên tục hóa kết cấu nhịp so với sơ đồ
dầm giản đơn, tận dụng hiệu quả tính năng cơ lý c a vật liệu bê tông
và cốt thép khi đồng thời chịu mômen âm và mômen dương do tĩnh
tải với c ng giá trị, giảm số lượng các khe co giãn dẫn đến giảm giá
thành đồng thời giảm sốc cho các phương tiện khi lưu thông qua
cầu, giảm lực hãm c a đoàn xe cho các trụ cầu, giảm phản lực gối
cầu do hoạt tải, giảm biên độ dao động c a các nhịp cầu khi chịu tải
5
trọng động đã đặt ra yêu cầu cần tìm giải pháp công nghệ để giải
quyết vấn đ này.
Trước vấn đ trên cần đưa ra giải pháp xử lý, việc ứng dụng
“Giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp” vào quá trình xây dựng và
nâng cấp cầu là rất cần thiết. Mục đích làm giảm tối đa các vị trí khe
co giãn, tăng khả năng chịu tải, đảm bảo mỹ quan, an toàn ổn định
hơn cho công trình cầu, cải thiện khả năng vượt khẩu độ cho dầm
giản đơn là rất thiết thực, vừa có tính khả thi v cơ sở khoa học, vừa
có triển vọng ứng dụng vào thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đ tài nghiên cứu v một số công nghệ ứng dụng để liên tục
hóa kết cấu, lý thuyết tổng quát, tính toán cụ thể để so sánh giữa
nhịp giản đơn và nhịp liên tục. Chứng minh tính khả thi c a giải
pháp liên tục hóa kết cấu nhịp ứng dụng cho kết cấu nhịp giản đơn
dầm bê tông cốt thép dự ứng lực. Làm giảm sốc cho các phương tiện
và hành khách khi lưu thông qua cầu, tăng sức chịu tải, từ đó tăng
thêm khả năng khai thác cho công trình cầu.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu bê tông cốt thép, bê tông cốt thép dự ứng lực, cầu
bê tông cốt thép, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực.
Nghiên cứu kết cấu nhịp giản đơn, kết cấu nhịp liên tục hóa
cho cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực.
Các hình thức cấu tạo, công nghệ xây dựng, lý thuyết tổng quát
tính toán c a việc ứng dụng công nghệ kết cấu nhịp liên tục hóa cho
cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực.
Tính toán mô hình liên tục hóa cụ thể đối với cầu Ngã Tư, tỉnh
Trà Vinh.
4. Phạm vi nghiên cứu
Đ tài nghiên cứu cầu dầm bê tông cốt thép, cầu dầm bê tông
cốt thép dự ứng lực, giải pháp liên tục hóa kết cấu các nhịp.
6
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Khảo sát, thu thập số liệu từ thực địa và hồ sơ công trình.
- Lý thuyết tổng quát để tính toán và phân tích số liệu cho kết
cấu nhịp giản đơn, kết cấu nhịp liên tục.
- Ứng dụng chương trình để tính toán, phân tích số liệu cho kết
cấu nhịp.
6. Bố cục luận văn:
Phần Mở Đầu:
Trình bày v tính cấp thiết c a đ tài; Mục tiêu nghiên cứu c a
đ tài; Đối tượng nghiên cứu c a đ tài; Phạm vi nghiên cứu c a đ
tài; Phương pháp nghiên cứu và bố cục c a đ tài.
Chƣơng 1: TỔNG QUAN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ
ỨNG LỰC VÀ LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU
1.1. Lịch sử phát triển cầu bê tông cốt thép dự ứng lực trên thế
giới và Việt Nam.
1.2. Tổng quan các giải pháp liên tục hóa kết cấu.
Kết luận chương 1.
Chƣơng 2: CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU
NHỊP
2.1. Khái niệm liên tục hóa kết cấu nhịp.
2.2. Một số giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp.
2.3. Lý thuyết tổng quát tính toán kết cấu nhịp.
2.4. Trình tự giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp trong thi công.
2.5. Kiểm toán kết cấu nhịp theo các giai đoạn.
Kết luận chương 2.
Chƣơng 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP LIÊN
TỤC HÓA CHO CẦU NGÃ TƢ THUỘC TỈNH TRÀ VINH
3.1. Giới thiệu sơ bộ v cầu Ngã Tư.
3.2. Mô hình và các thông số tính toán.
3.3. Tính toán kết cấu nhịp giản đơn cầu Ngã Tư.
7
3.4. Tính toán liên tục hóa cầu Ngã Tư.
3.5. So sánh nội lực c a cầu dầm nhịp đơn giản và cầu dầm đã
liên tục.
Kết luận chương 3.
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
VÀ LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ
ỨNG LỰC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.1.1. Trên thế giới
1.1.2. Ở Việt Nam
1.2. TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT
CẤU
Hiện nay cầu bê tông cốt thép kết cấu giản đơn đang được sử
dụng rộng rãi trên thế giới cũng như Việt Nam nói chung và địa bàn
tỉnh Trà Vinh nói riêng. Vì cầu bê tông cốt thép kết cấu giản đơn có
nhi u tính năng ưu việt như thi công đơn giản, dễ lắp đặt, mang tính
cơ giới cao, đã được tiêu chuẩn hóa và đặt biệt ph hợp với năng lực
c a phần lớn các nhà thầu hiện nay. Tuy nhiên, việc sử dụng kết cấu
giản đơn tồn tại nhi u nhược điểm làm giảm tính năng khai thác c a
công trình cầu. Có thể kể đến là khả năng vượt nhịp, cầu tồn tại
nhi u khe co giãn, đường đàn hồi không liên tục khiến cho xe lưu
thông qua cầu không êm thuận và xuất hiện lực xung kích, tốn kém
cho công tác duy tu, bảo dưỡng,... Trong khi đó, giải pháp liên tục
hóa kết cấu nhịp sẽ khắc phục đáng kể những nhược điểm c a kết
cấu nhịp giản đơn. Vì vậy, hiện nay công nghệ LTH kết cấu nhịp
đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi để nâng cao hiệu quả khai thác
c a công trình cầu, như giảm tối đa các khe co giãn, tăng khả năng
8
chịu tải, đảm bảo mỹ quan, an toàn ổn định hơn cho công trình cầu,
cải thiện khả năng vượt khẩu độ, lưu thông qua cầu êm thuận,...
1.2.1. Ưu điểm
- Làm việc với sơ đồ liên tục thuần túy cho nên giải pháp liên
tục nhịp sẽ làm giảm được số lượng khe co giãn, tạo đi u kiện cho
phương tiện đi lại giảm xung kích và làm giảm chi phí bảo dưỡng
các khe co giãn trên cầu.
- Sơ đồ làm việc liên tục có đường đàn hồi liên tục. Vì vậy,
phương tiện di chuyển trên cầu có cảm giác êm thuận hơn so với khi
di chuyển trên cầu có kết cấu giản đơn.
- Sau khi liên tục hóa kết cấu nhịp sẽ làm giảm đáng kể mômen
dương ở giữa nhịp, tăng khả năng chịu tải c a công trình cầu.
- Nếu mối nối các nhịp giản đơn thành nhịp liên tục xuất hiện
mômen âm (-) làm giảm trị số tuyệt đối c a mômen dương (+) tại
mặt cắt giữa nhịp làm giảm kích thước và vật liệu kết cấu tạo khả
năng vượt nhịp lớn hơn.
- Khi liên tục hóa sẽ làm giảm kích thước mũ trụ do chỉ bố trí
một gối trụ cầu dầm liên tục chỉ chịu tải trọng thẳng đứng tác dụng
đúng tâm và làm giảm mômen uốn lệch tâm, tiết kiệm được kích
thước thân trụ và n n móng.
1.2.2. Phạm vi ứng dụng
Công nghệ liên tục hóa dầm cầu đơn giản đã được ứng dụng
từ rất sớm ở các nước phát triển trên thế giới, trong những năm
gần đây cũng áp dụng khá nhi u tại Việt Nam.
1.2.2.1. Trên thế giới
1.2.2.2. Tại Việt Nam
Kết luận Chƣơng 1
Với sự phát triển c a khoa học và công nghệ, c ng với nhu cầu
đầu tư và sửa chữa các cầu ngày càng lớn, nên việc sử dụng bê tông
cốt thép dự ứng lực cho các công trình cầu ngày càng rộng rãi và
9
phát triển mạnh mẽ. Với những ưu điểm c a bê tông cốt thép dự ứng
lực dần được ứng dụng cho giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp bởi
những lợi thế hơn hẳn so với nhịp giản đơn. Một số giải pháp liên
tục hóa kết cấu nhịp sẽ được trình bày trong chương 2.
CHƢƠNG 2
CÁC GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
2.1. KHÁI NIỆM LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
2.2. MỘT SỐ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
- Phương pháp 1: Liên tục bản dạng liên kết chốt
- Phương pháp 2: Dầm ngang li n khối
- Phương pháp 3: Dầm ngang hẫng
- Phương pháp 4: Cầu toàn khối
- Phương pháp 5: Liên tục bản mặt cầu - liên tục nhiệt
2.3. LÝ THUYẾT TỔNG QUÁT TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP
2.3.1. Tổng quan về lý thuyết tính toán
Triết lý thiết kế kết cấu theo Tiêu chuẩn LRFD:
η Q R = R
i i
i
n
r
(2.1)
Trong đó:
ηi =
i =
ηi = ηD ηR ηI 0.95
(2.2)
1
1
ηD ηR ηI
(2.3)
hệ số tải trọng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng
lực;
= hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho
sức kháng danh định;
ηi = hệ số đi u chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo,
tính dư và tầm quan trọng trong khai thác;
ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo;
10
ηR = hệ số liên quan đến tính dư;
ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác;
Qi = hiệu ứng c a tải trọng;
Rn = sức kháng danh định;
Rr = sức kháng tính toán.
2.3.2. Các trạng thái giới hạn
2.3.2.1. Trạng thái giới hạn sử dụng
2.3.2.2. Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn
2.3.2.3. Trạng thái giới hạn cường độ
2.3.2.4. Trạng thái giới hạn đặc biệt
2.4. TRÌNH TỰ GIẢI PHÁP LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
TRONG THI CÔNG
Trình tự thi công dầm bê tông cốt thép dự ứng lực và liên tục
kết cấu nhịp, chia làm 4 giai đoạn chính.
2.4.1. Giai đoạn 1
2.4.2. Giai đoạn 2
2.4.3. Giai đoạn 3
2.4.4. Giai đoạn 4
2.5. KIỂM TOÁN KẾT CẤU NHỊP THEO CÁC GIAI ĐOẠN
2.5.1. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng
2.5.1.1. Kiểm toán ứng suất kéo nén trong bê tông
2.5.1.2. Lực căng cáp có hiệu
2.5.1.3. Kiểm toán võng
2.5.2. Kiểm toán theo trạng thái cường độ 1
Kết luận Chƣơng 2
Qua chương 2 chúng ta rút ra những kết luận như sau:
- Đã đưa ra các giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp như: Liên tục bản
dạng liên kết chốt, dầm ngang li n khối, dầm ngang hẫng, cầu toàn
khối, liên tục bản mặt cầu.
- Đã trình bày trình tự thi công và các giai đoạn c a dầm ch .
11
- Đã trình bày lý thuyết tính toán kết cấu dầm bê tông cốt thép dự
ứng lực.
+ Trên cơ sở đó vận dụng tính toán thiết kế liên tục hóa kết cấu nhịp
cầu Ngã Tư và được trình bày ở chương 3.
CHƢƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP LIÊN
TỤC HÓA CẦU NGÃ TƢ THUỘC TỈNH TRÀ VINH
3.1. GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ CẦU NGÃ TƢ
Cầu Ngã Tư là cầu BTCT dài 75m, gồm 03 nhịp (mỗi nhịp dài
L = 24,54m); b rộng mặt cầu 7,5m; b rộng phần xe chạy 6,5m; lan
can 0,5x2 = 1m; tải trọng thiết kế HL93.
Hình 3.1. Mặt cắt ngang cầu
3.2. MÔ HÌNH VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
3.2.1. Thông số kỹ thuật chung
3.2.1.1.Thông số kỹ thuật về mặt cắt ngang cầu
3.2.1.2.Thông số kỹ thuật về dầm cầu Ngã Tư
3.2.2. Thông số kỹ thuật về kết cấu nhịp
3.2.2.1. Kết cấu nhịp giản đơn cầu Ngã Tư
3.2.2.2. Kết cấu nhịp liên tục hóa
3.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP GIẢN ĐƠN CẦU NGÃ TƢ
12
3.3.1. Lựa chọn các thông số tính toán
3.3.1.1. Thông số hình học
3.3.1.2. Thông số về vật liệu bê tông
3.3.1.3.Thông số về vật liệu thép cường độ cao
3.3.2. Các bước mô hình tính toán
3.3.2.1. Mô hình và tải trọng
3.3.2.2. Kết quả nội lực
Bảng 3.2. Kết quả nội lực cầu dầm nhịp đơn giản
Tĩnh
Tĩnh tải
Hoạt Cƣờng Sử dụng
Vị Trí
tải DC1 DC2+DW
Tải
độ 1
1
Mặt cắt gối
Momen (KN.m)
0
0
0
0
0
Lực cắt (KN)
153
105,12
306,54 671,62
411,6
Giữa nhịp biên
Momen (KN.m)
918
630,72 2188,09 4646,18 2818,81
Lực cắt (KN)
0
0
64,2
109,52
64,45
Giữa nhịp giữa
Momen (KN.m)
918
591,74 2052,87 4359,06 2644,61
Lực cắt (KN)
0
0
60,23 105,41
60,47
3.4. TÍNH TOÁN LIÊN TỤC HÓA CẦU NGÃ TƢ
3.4.1. Lựa chọn các thông số tính toán
3.4.1.1. Thông số hình học
3.4.1.2. Thông số về vật liệu bê tông
3.4.1.3.Thông số về vật liệu thép cường độ cao
3.4.2. Trình tự thi công
+ Giai đoạn 1: Lao lắp các dầm đúc sẵn lên mố trụ;
+ Giai đoạn 2: Thi công dầm ngang, bản mặt cầu tại vị trí mối
nối và căng cáp liên tục dầm (Có chừa ống gen);
13
+ Giai đoạn 3: Thi công bản mặt cầu phần c n lại, lớp ph bản
mặt cầu;
+ Giai đoạn 4: Thi công hoàn thiện cầu và đưa cầu vào khai
thác.
3.4.3. Nội lực
3.4.3.1. Nội lực dầm ở giai đoạn dầm làm việc tĩnh định chịu tải
bản thân DC1
Hình 3.4. Biểu đồ Mômen giai đoạn 1
Hình 3.5. Biểu đồ lực cắt giai đoạn 1
3.4.3.2. Nội lực giai đoạn 3, liên tục dầm thi công bản mặt cầu
và lớp phủ
Ở giai đoạn này tôi chỉ xét sự phân bố lại tải trọng DW và DC2
(tĩnh tải phần 2) khi dầm đã được liên tục.
14
Hình 3.6. Biểu đồ Mômen giai đoạn 3 do DW và DC2
Hình 3.7. Biểu đồ lực cắt giai đoạn 3 do DW và DC2
3.4.3.3. Nội lực giai đoạn 4 giai đoạn đưa xe vào khai thác
Hình 3.8. Bao mômen hoạt tải
Hình 3.9. Bao lực cắt hoạt tải
15
3.4.3.4. Nội lực theo trạng thái cường độ 1
Hình 3.10. Bao mômen giới hạn cường độ 1
Hình 3.11. Bao lực cắt giới hạn cường độ 1
3.4.3.5. Nội lực theo giới hạn sử dụng 1
Hình 3.12. Bao mômen giới hạn sử dụng 1
16
Hình 3.13. Bao lực cắt giới hạn sử dụng 1
3.4.3.6. Kết quả nội lực
Bảng 3.3. Kết quả nội lực cầu dầm liên tục nhịp
Tĩnh tải Tĩnh tải
Hoạt
Cƣờng
Sử
Vị Trí
DC1 DC2+DW
Tải
độ 1
dụng 1
Mặt cắt gối
Mômen
(KN.m)
0
504.25 1675.04 3584.55 2179.29
Lực cắt
(KN)
153
126.19
374.39 818.65 500.57
Giữa nhịp biên
Mômen
(KN.m)
918
404.04 1543.99 3224.59 1947.4
Lực cắt
(KN)
0
0
66.24
117.06
68.53
Giữa nhịp giữa
Mômen
(KN.m)
918
382.05 1452.21 3075.25 1885.25
Lực cắt
(KN)
0
0
62.15
110.33
64.30
17
3.4.4. Tính toán cáp dự ứng lực tăng cường tại mặt cắt gối cầu
3.4.4.1. Sơ bộ tính khối lượng cáp dự ứng lực
3.4.4.2. Bố trí thép
3.4.4.3. Kiểm toán theo TTCĐ 1
3.5. SO SÁNH NỘI LỰC CỦA CẦU DẦM NHỊP ĐƠN GIẢN
VÀ CẦU DẦM ĐÃ LIÊN TỤC
Để thấy rõ hơn ưu điểm c a giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp
ta cần so sánh nội lực trong kết cấu nhịp ứng với hai trường hợp cầu
dầm đơn giản (không liên tục hóa) và cầu dầm liên tục (khi đã liên
tục hóa).
Bảng 3.5. Bảng so sánh nội lực giữa nhịp đơn giản và nhịp liên tục
Cầu đơn
Cầu liên Chênh lệch
Hạng mục so sánh
giản
tục nhịp
(%)
I. Tĩnh tải DC2+DW
1. Mặt cắt tại gối
1.1. Mômen (KN.m)
0
504.25
100
1.2. Lực cắt (KN)
105.12
126.19
16.70
2. Mặt cắt giữa nhịp
biên
2.1. Mômen (KN.m)
630.72
404.04
35.94
2.2. Lực cắt (KN)
0
0
3. Mặt cắt gữa nhịp
giữa
3.1. Mômen (KN.m)
591.74
382.05
35.44
3.2. Lực cắt (KN)
0
0
II. Hoạt tải
1. Mặt cắt tại gối
1.1. Mômen (KN.m)
0
1675.04
100.00
1.2. Lực cắt (KN)
306.54
374.39
18.12
2. Mặt cắt giữa nhịp
18
Hạng mục so sánh
biên
2.1. Mômen (KN.m)
2.2. Lực cắt (KN)
3. Mặt cắt gữa nhịp
giữa
3.1. Mômen (KN.m)
3.2. Lực cắt (KN)
III. Tổ hợp CĐ1
1. Mặt cắt tại gối
1.1. Mômen (KN.m)
1.2. Lực cắt (KN)
2. Mặt cắt giữa nhịp
biên
2.1. Mômen (KN.m)
2.2. Lực cắt (KN)
3. Mặt cắt gữa nhịp
giữa
3.1. Mômen (KN.m)
3.2. Lực cắt (KN)
IV. Tổ hợp SD1
1. Mặt cắt tại gối
1.1. Mômen (KN.m)
1.2. Lực cắt (KN)
2. Mặt cắt giữa nhịp
biên
2.1. Mômen (KN.m)
2.2. Lực cắt (KN)
Cầu đơn
giản
Cầu liên
tục nhịp
Chênh lệch
(%)
2188.09
64.2
1543.99
66.24
29.44
3.08
2052.87
60.23
1452.21
62.15
29.26
3.09
0
671.62
3584.55
818.65
100.00
17.96
4646.18
109.52
3224.59
117.06
30.60
6.44
4359.06
105.41
3075.25
110.33
29.45
4.46
0
411.66
2179.29
500.57
100
17.76
2818.81
64.45
1947.4
68.53
30.91
5.95
19
Hạng mục so sánh
3. Mặt cắt gữa nhịp
giữa
3.1. Mômen (KN.m)
3.2. Lực cắt (KN)
Cầu đơn
giản
Cầu liên
tục nhịp
Chênh lệch
(%)
2644.61
60.47
1885.25
64.3
28.71
5.96
5000
4500
4000
3500
3000
2500
dầm giản đơn
2000
Dầm liên tục
1500
1000
500
0
1
2
3
4
Hình 3.18. Biểu đồ so sánh nội lực dầm nhịp giản đơn và dầm liên
tục khi chịu các tổ hợp tải khác nhau.
* Nhận xét:
+ Mômen âm tại vị trí gối xuất hiện ch yếu do DW, DC2, và
hoạt tải;
+ Xét v tổng thể cho thấy được tính ưu việt c a giải pháp liên
tục hóa khi làm giảm một lượng lớn mômen ở giữa nhịp, giúp tăng
đáng kể khả năng vượt nhịp c a công trình cầu.
+ Kết cấu liên tục nhịp sẽ không bố trí khe co giãn ở các vị trí
trụ, làm giảm một phần chi phí lắp đặt và duy tu bảo dưỡng.
+ Đường đàn hồi c a kết cấu liên tục nhịp được liên tục tạo
cảm giác êm thuận khi phương tiện lưu thông trên cầu.
20
Kết luận Chƣơng 3
Qua hương 3 cho phép kết luận một số vấn đ như sau:
- Đã thiết kế liên tục hóa kết cấu nhịp cầu Ngã Tư tỉnh Trà
Vinh.
- Kết quả so sánh sau khi liên tục hóa kết cấu nhịp, như sau:
+ Mômen ở vị trí giữa nhịp đối với trạng thái cường độ 1 giảm
30.6%.
+ Mômen ở vị trí giữa nhịp đối với trạng thái sử dụng giảm
30.91%.
+ Mômen tại vị trí gối tăng do hoạt tải là 1675,04 KN.m so với
kết cấu giản đơn;
+ Mômen tại gối theo tổ hợp CĐ1 tăng 3584,55 KN.m và SD1
tăng 2179,29 KN.m so với kết cấu giản đơn.
+ Giá trị Mômen ở dầm biên lớn hơn dầm giữa trung bình
4,6% vì vậy sử dụng nội lực ở dầm biên để tính toán thiết kế tiết
diện.
21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Luận văn đã đạt được những kết quả sau đây:
(1) Đã tổng quan được các giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp,
từ đó đã thấy được hiệu quả c a từng giải pháp.
(2) Đã ứng dụng thiết kế cầu Ngã Tư thuộc tỉnh trà Vinh với
giải pháp liên tục hóa kết cấu nhịp với 10 tao cáp đường kính
15,2mm.
(3) Kết quả luận văn cũng cho thấy:
+ Từ giải pháp liên tục nhịp có thể giảm một lượng đáng kể giá
trị Momen cực đại trong kết cấu nhịp, đối với TTCĐ 1 giảm 30,6%
với TTSD 1 giảm 30,91%;
+ Sau khi liên tục nhịp sơ đồ kết cấu là sơ đồ liên tục, vì vậy
giá trị mômen tại mặt cắt trên đỉnh trụ tăng lên, để đảm bảo chịu lực
tại mặt cắt tôi đã thiết kế và chọn 10 tao cáp 15,2mm;
+ Toàn bộ số lượng khe co giãn tại vị trí mối nối đ u được loại
bỏ sau khi thực hiện giải pháp liên tục nhịp;
+ Từ những nhận xét cơ bản trên ta thấy được tính hiệu quả c a
giải pháp liên tục nhịp cả v mặt kinh tế lẫn mặt khai thác.
Kiến nghị
Do thời gian nghiên cứu hạn chế nên trong đ tài chưa có đi u
kiện nghiên cứu một số vấn đ có liên quan khác c a loại hình kết
cấu này, kiến nghị nên tiếp tục có các hướng nghiên cứu tiếp theo
tính toán sâu hơn v các vấn đ như co ngót nhiệt độ, từ biến, ảnh
hưởng c a sự phân bố nội lực lên mố trụ./.
22
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Giao thông Vận tải (2017), Tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế
đường bộ TCVN 11823:2017.
[2] GS. TS. Lê Đình Tâm (2008), Cầu bê tông cốt thép trên đường
ô tô (tập1), Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
[3] GS. TS. Lê Đình Tâm (2008), Cầu bê tông cốt thép trên đường ô
tô (tập2), Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
[4] L u Thọ Trình (2005), Cơ học kết cấu - Tập 1 (Hệ tĩnh định),
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[5] L u Thọ Trình (2005), Cơ học kết cấu - Tập 2 (Hệ siêu tĩnh),
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[6] GS. TS. Nguyễn Viết Trung - PGS.TS. Hoàng Hà - ThS. Đào
Duy Lâm (2005), Các ví dụ tính toán Dầm cầu chữ I, SuperT bê tông cốt thép dự ứng lực theo tiêu chuẩn 22TCN 27205, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
[7] GS. TS. Nguyễn Viết Trung (2004), Các công nghệ thi công
cầu, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
[8] GS. TS. Nguyễn Viết Trung - PGS. TS. Hoàng Hà - PGS. TS.
Nguyễn Ngọc Long (2007), Cầu bê tông cốt thép, Nhà xuất
bản Giao thông Vận tải Hà Nội.
[9] GS. TS. Nguyễn Viết Trung, (2004), Công nghệ hiện đại trong
xây dựng cầu bê tông cốt thép, Nhà xuất bản Xây dựng Hà
Nội.
