Luận văn thạc sỹ - Tổng quan cầu sử dụng bản liên tục - nhiệt trên thế giới và ở Việt nam - Chương 4 - Các nghiên cứu tính toán chi tiết

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>CHƯƠNG IV : </b>

<b>CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN CHI TIẾT</b>

<b> </b>

<b>4.1 Tính tốn chọn chiều dài bản liên tục nhiệt hợp lý : </b>

<b>4.1.1 Trường hợp dầm I, chiều dài dầm 24,54m : </b>

<i>4.1.1.1 Các giả thiết : </i>

Chiều dày của bản h

f

= 20cm > h

min

=

1, 2.( 3000)
300

<i>S</i>+

_{= 19,2 cm ;}

Chiều rộng cầu 10.8m (mép tới mép).

Mặt cắt ngang cầu gồm 6 dầm BTCT ứng suất trước, cấp bêtông f’

c

=

500Mpa đúc tại Nhà máy bêtông Châu Thới 620, cự ly giữa các dầm là S =

1,80m.

Bản mặt cầu bằng BTCT cấp bêtông f’

c

= 300Mpa đổ tại chỗ dày 20cm ;

Chiều dài nhịp : L

nhịp

= 24,54m; Ltt = 24,54-0,15*2 = 24,24m ;

Môđun đàn hồi của dầm : E

d

= 38.007 Mpa ;

Moâmen quán tính của dầm : J

d

= 0,1432 m

4

;

Mơđun đàn hồi của bản nối : E

n

= 29.440 Mpa ;

Mômen quán tính của bản nối : J

n

= 6,67.10

-4

m

4

;

Tĩnh tải giai đoạn 2 gồm : lớp BTN hạt mịn dày 5cm :

q = 0,05 x 2.300 x 1,80 = 207 KG/m

Bản liên tục nhiệt được tính theo sơ đồ cấu tạo như sau :

<i><b>Hình 4.1 </b>: Cấu tạo bản nối liên tục nhiệt </i>

<i>4.1.1.2 Tính tốn nội lực với chiều dài bản nối liên tục nhiệt Ln = 2,0m </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

a) Nội lực trong bản nối do góc xoay và chuyển vị thẳng đứng do tác dụng tĩnh

tải phần II trên kết cấu nhịp :

Trị số góc xoay tại mặt cắt ngàm do tĩnh tải giai đoạn II gây ra xác định

theo cơng thức :

ϕ

tónh

=

δ
δ<i>J</i>
<i>E</i>
<i>ql</i>
.
32
3

=

2,07 24, 24₃ 3

32 38,007.10 0,1432

×

× ×

=

1,69.10

-4



Mômen và lực cắt tại mặt cắt ngàm của bản nối:

M

n

=

<i>n</i>
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>L</i>
<i>J</i>
<i>E</i>
2

−

_ϕ

tónh

=

2 6,67.10 4 29440.103

2,0
−

− × ×

_×

_1,69.10

-4

= -3,32 (KNm) ;

V

n

= 0

b) Nội lực trong bản nối do chuyển vị dưới tác dụng của từ biến gây ra trên kết

cấu nhịp :

Chuyển vị tại mặt cắt ngàm của bản nối do từ biến gây nên với tải trọng tác

dụng : trọng lượng bản thân kết cấu và cáp dự ứng lực trong dầm.

ϕ

cr

=

ψ

(t,t

i

) .

ϕ

c

ϕ

c

=

ϕ

ctĩnh

(trọng lượng bản thân kết cấu) +

ϕ

CDƯL

(cáp DƯL)

ϕ

ctĩnh

=

δ
δ<i>J</i>
<i>E</i>
<i>l</i>
<i>q</i>
<i>p</i>
<i>c</i>
.
32
. 3

Trọng lượng bản thân kết cấu : q = 2247KG/m

→

ϕ

ctónh

=

δ
δ<i>J</i>
<i>E</i>
<i>l</i>

<i>q</i>
<i>p</i>
<i>c</i>
.
32
.3

= 1,84.10

-3



ϕ

CDƯL

: góc xoay do cáp DƯL xiên và thẳng đặt lệch tâm gây nên;

ϕ

CDƯL

=

2
.(1 ). .

2. .
<i>b</i> <i>b N l</i>

<i>E I</i>

−

₊

.

2. .
<i>M l</i>
<i>E I</i>

N

=

<i>P e</i>. '

<i>bl</i>

;

M = P.e ;

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<i><b>Hình 4.2</b> : Trường hợp cáp DƯL xiên </i>

<i><b>Hình 4.3</b> : Trường hợp cáp DƯL thẳng </i>

Lực kéo cáp DƯL sau khi mất mát ứng suất : P = f

pe

.A

ps

.

Với f

u

= 1860 Mpa : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cáp DƯL;

f

y

= 0,9 f

u

: giới hạn chảy cáp DƯL;

f

pe

= 0,8f

py

= 1339 Mpa : lực kéo cáp DƯL sau khi mất mát.

Tính được :

N = 80,16 KN ;

M = 2306,87 KNm ;

b = 0,375 ;

ϕ

CDÖL

=

2
.(1 ). .

2. .
<i>b</i> <i>b N l</i>

<i>E I</i>

−

₊

.

2. .
<i>M l</i>

<i>E I</i>

= -0,0062 ;

→

ϕ

C

= -0,0062 + 0,00184 = -0,00436 ;

Do tính tốn với tuổi của bêtơng dầm khi nối chuỗi là 3 tháng nên chuyển vị

do từ biến gây ra đối với bản nối liên tục nhiệt là chuyển vị còn lại khi dầm

3tháng tuổi đến cuối thời kì khai thác :

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Độ ẩm tương đối lấy H = 70%;

Tỷ lệ thể tích/diện tích = 100;

t = 100năm; ti = 30 ngày, A5.4.3.2.1

→

kc = 0,75;

kf = 0,67;

ψ

1

(t,t

i

) = 3,5k

c

k

f

(1,58-120

<i>H</i>

_)t

i-0.118

[

₀_.₆
6
.
0
)
(
10

)
(
<i>i</i>
<i>i</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
−
+
−

_]

= 1,159 ;

-

Hệ số từ biến tính từ lúc cắt cáp DUL đến khi nối chuỗi :

Tính toán tương tự :

ψ

2

(t,t

i

) = 0,361;

Vậy biến dạng còn lại do từ biến :

ϕ

cr

= (1,159-0,361)

×

(-0,00436) = -0,00344

Mơmen và lực cắt tại mặt cắt ngàm của bản nối do từ biến (tính cho 1m rộng

của bản nối) :

M

cr

=

<i>n</i>
<i>n</i>
<i>n</i>

<i>L</i>
<i>J</i>
<i>E</i>
2
−

_ϕ

cr

=

3 4

2 29440.10 6,67.10
2,0

−

− × ×

_×

_{( -3,44.10}

-3

₎

= 67,58 KNm

V

cr

= 0 ;

Tính tốn tương tự cho trường hợp tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi là 6tháng,

9tháng, 12tháng và 24 tháng.

Kết quả tính tốn như sau :

<i><b>Bảng 4.1 : Nội lực do ảnh hưởng của từ biến </b></i>

Tuổi dầm

lúc nối chuỗi
(tháng)

f'c

(Mpa) Kf kc
H
(%)

t-ti

(ngaøy) ψ1 ψ2 ϕ

Mcr
(KNm/m)
6 50 0,67 0,46 70 156 0,488 0,671 -0,00431 56,79
9 50 0,67 0,53 70 248 0,608 0,551 -0,00431 46,62
12 50 0,67 0,58 70 335 0,699 0,460 -0,00431 31,14
24 50 0,67 0,64 70 700 0,842 0,317 -0,00431 26,84
Cuối thời kì

khai thaùc 50 0,67 0,75 70 36470 1,159 0,000 -0,00431 0,00

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

BIỂU ĐỒ MOMENT DO TỪ BIẾN GÂY RA

67,58

56,79

46,62

31,14

26,84

0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27

<b>TUỔI DẦM (tháng)</b>

<b>Mom</b>

<b>ent (KNm</b>

<b>/m</b>

<b>)</b>

<i><b>Hình 4.4</b> : Biểu đồ quan hệ giữa mômen và tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi </i>

Nhận xét :

Dựa vào biểu đồ thấy rằng biến dạng do từ biến giảm dầm theo thời gian và

giảm nhiều nhất ở giai đoạn đầu từ lúc tuổi dầm là 3 tháng đến 12tháng, từ

khoảng thời gian 12tháng đến 24 tháng ảnh hưởng của từ biến thay đổi nhỏ.

c) Nội lực trong bản nối do góc xoay và chuyển vị thẳng đứng do tác dụng hoạt

tải trên kết cấu nhịp :

Trị số góc xoay tại mặt cắt ngàm do hoạt tải xe thiết kế gây ra có xét đến hệ

số phân bố ngang (hoạt tải xét trên cả 2 nhịp) và tải trọng làn :

<i><b>Hình 4.5</b> : Hoạt tải đặt trên kết cấu nhịp </i>

Để thiên về an tồn và đơn giản trong tính tốn ta quy về tải tập trung tại

giữa nhịp.

Hệ số phân bố ngang :

+ Với một làn xe chịu tải :

g

mg1

= 0,06+

0,4

4300
<i>S</i>

<i>mm</i>

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎝ ⎠

.

0,3

<i>tt</i>

<i>S</i>
<i>L</i>
⎛ ⎞
⎜ ⎟
⎝ ⎠

.

0,1

3

<i>g</i>

<i>tt</i> <i>f</i>

<i>K</i>
<i>L h</i>

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎜ ⎟

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

3 55,8 -10,30 27 60000 12,62 10,03 32,70
5 93,0 -15,98 35 60000 29,21 9,03 50,85

7 130,2 -21,65 47 60000 43,50 8,60 67,25
9 167,4 -27,33 56 70000 70,99 8,36 99,82
11 204,6 -33,01 67 105000 133,50 8,21 174,57
12

13 241,8 -38,69 78 105000 160,55 8,10 206,84
3 55,8 -8,77 27 60000 10,62 10,03 30,30
5 93,0 -13,55 35 60000 24,59 9,03 45,31
7 130,2 -18,33 37 60000 46,51 8,60 70,86
9 167,4 -23,11 47 60000 61,03 8,36 87,87
11 204,6 -27,89 56 60000 76,83 8,21 106,56
24

13 241,8 -32,67 67 105000 157,33 8,10 202,97

<i>4.2.4.3 Kiểm toán bản nối liên tục nhiệt : </i>

Kiểm toán tương tự như trường hợp ở dầm 24,54.

Với từng loại chiều dày bản h

f

= 20cm, 21cm và tuổi bêtông dầm lúc nối tuổi

là 3, 6, 12 và 24 tháng. Kết quả tính toán theo bảng sau :

<i><b>Bảng 4.62 : Kết quả kiểm tốn </b></i>

Số thanh thép /1m
Tuổi nối chuỗi

(tháng)

Số
nhịp

Chiều dài
chuỗi (m)

Chiều dày

bản (cm) Mômen âm Mômen dương
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 9Φ20 9Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
3

13 241,80 21 10Φ20 10Φ16
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
6

13 241,80 21 10Φ20 8Φ16
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
12

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 8Φ20 8Φ16
24

13 241,80 20 9Φ20 9Φ16

Nhận xét :

Theo kết quả tính tốn ở bảng trên, với chiều dày bản 20cm : liên tục nhiệt

được 11 nhịp khi tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi 3, 6tháng và liên tục 13nhịp khi

tuổi bêtông dầm 12, 24tháng. Khi tăng chiều dày bản 21cm thì liên tục được

13nhịp cho tuổi bêtông dầm 3, 6, 12, 24 tháng.

</div>

<!--links-->