Bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (16.26 MB, 201 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CƠNG TRÌNH
BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG
1959
Bài giảng
THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1
Hà Nội
© BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
- 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Cơng trình – Bộ mơn CTGT
Mơn học: THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP 1
Giảng viên: TS. Lương Minh Chính
Email:
Mobile: 0948.060.950
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG
MỘ SỐ LƯU Ý VỀ TẢI TRỌNG VA TÀU VÀ ĐỘNG ĐẤT
1.
2.
3.
4.
Tải trọng & Tổ hợp
Một số lưu ý về tải trọng hoạt tải và gió
Một số lưu ý về tải trọng động đất
Một số lưu ý về tải trọng va tàu
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
3
TẢI TRỌNG VÀ KÝ HIỆU
1.
Tải trọng: Các tải trọng sau đây cần phải xét tới trong thiết kế
Tên tải trọng
Ký hiệu trong 22 TCN 272 - 05
Tải trọng thường xuyên
Ma sát âm
Tĩnh tải kết cấu và các cơng trình phụ khác
DD
Tĩnh tải phần 2
DW
Tĩnh tải đất
Áp lực ngang của đất
EF
EH
Tải trọng đất đắp tương đương
Áp lực đất thẳng đứng
ES
EV
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
DC
4
TẢI TRỌNG VÀ KÝ HIỆU
Tải trọng tức thời hoặc theo thời gian
Hãm xe
BR
Lực ly tâm của xe
CE
Va tàu
CS
Va xe vào trụ
CT
Động đất
EQ
Ma sát
FR
Xung kích của xe
IM
Chất tải tương đương của hoạt tải
LS
Lún
SE
Co ngót
SH
Nhiệt độ thay đổi đều
TU
Gradien nhiệt
TG
Áp lực nước và dịng chảy
WA
Gió vào hoạt tải
WL
Gió vào kết cấu
WS
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
5
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Các trạng thái giới hạn
Đặt vấn đề
Trong các bài tốn nghiên cứu trước đây, việc tính toán độ bền của một kết
cấu căn cứ vào việc coi ứng suất lớn nhất do tải trọng tác dụng phải nhỏ hơn
giá trị ứng suất cho phép của vật liệu (tính tốn theo ứng suất cho phép)
VD :
bài tốn kéo thuần túy :
σmax ≤ σ0/n
- σmax : ứng suất lớn nhất xuất hiện trong kết cấu
- σ0 : ứng suất cho phép (sức kháng của vật liệu)
- n : hệ số an toàn
Tuy nhiên trong thực tế, tải trọng tác dụng σmax là một tổ hợp của các tác
dụng khác nhau, và bản thân các tải trọng tác dụng đó cũng có sự thay đổi.
Việc chỉ đưa vào 1 hệ số an tồn «n» liên quan đến cường độ của vật liệu,
chưa đánh giá hết đc mức độ thay đổi của các loại tải trọng. Thiết kế theo ứng
suất cho phép có nhược điểm: mức độ thay đổi của các loại tải trọng khơng
được xem xét
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
6
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Để khắc phục những thiếu sót này, cần có 1 phương pháp đảm
bảo:
➢ Xét tới sự thay đổi khơng những ở VL mà cịn ở hiệu ứng tải
trọng
➢ Đánh giá độ an toàn liên quan đến xác suất phá hoại
Phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn ra đời: để xét tới sự
thay đổi ở cả tải trọng và cường độ của vật liệu, cường độ VL sẽ
đc nhân với một hệ số nhỏ hơn 1, và tải trọng sẽ đc nhân với một
hệ số lớn hơn 1.
Nguyên lý thiết kế theo trạng thái giới hạn, đặc biệt là việc lựa
chọn các hệ số tải trọng và điều chỉnh tải trọng dựa trên thống kê
& kinh nghiệm.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
7
HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Tổng hiệu ứng lực được tính theo cơng thức sau:
Q = i i Qi
• : Hệ số điều chỉnh theo các đặc tính dẻo, tính dư, mức độ quan
trọng trong khai thác thường ≥ 0.95 & ≤ 1.0.
• : Hệ số tải trọng
• Qi: Hiệu ứng lực của các tải trọng gây ra
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
8
HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
9
TỔ HỢP TẢI TRỌNG
Bảng tổ hợp tải trọng trong khai thác theo 22 TCN 272 - 05
Tổ hợp tải trọng
Trạng thái giới hạn
DC
DD
DW
EH
EV
ES
LL
IM
CE
BR
PL
LS
Cùng một lúc chỉ sử
dụng 1 tải trọng
WA
WS
WL
Cường độ I
p
1.75
1
-
Cường độ II
p
-
1
1.4
Cường độ III
p
1.35
1
Đặc biệt
p
0.5
1
Sử dụng I
1
1
Sử dụng II
1
1.3
Sử dụng III
1
Sử dụng IV
1
Mỏi
-
FR
TU
CR
SH
TG
SE
EG
CT
CV
-
1
0.5/1.2
TG
SE
-
-
-
-
1
0.5/1.2
TG
SE
-
-
-
0.4
1
1
0.5/1.2
TG
SE
-
-
-
-
-
1
-
-
-
1
1
1
1
0.3
1
1
1/1.2
TG
SE
-
-
-
1
0.3
1
1
1/1.2
TG
SE
-
-
-
0.8
1
0.3
1
1
1/1.2
TG
SE
-
-
-
-
1
0.7
-
1
1/1.2
-
SE
-
-
-
0.75
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Hệ số TG: Gradien nhiệt = 0 khi tính với các tổ hợp đặc biệt
= 1.0 với THGH sử dụng khi trên cầu khơng có xe
= 0.5 với THGH sử dụng khác khi trên cầu có xe
Trong mọi trường hợp THGH cường độ TG, SE cần ghi trong hồ sơ
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
10
HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Hệ số tải trọng:
Đối với các tải trọng thường xuyên hệ số tải trọng p lấy theo bảng
Max Min
Ma sát âm
DD
1.8
0.45
Tĩnh tải kết cấu và các cơng trình DC
phụ khác
1.25
0.9
Tĩnh tải phần 2
DW
1.5
0.65
Áp lực ngang của đất
EH
1.5
0.9
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
11
HỆ SỐ TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Các trạng thái giới hạn
Định nghĩa: Trạng thái giới hạn là một trạng thái mà vượt qua nó thì kết cấu hay
một bộ phận nào đó khơng hồn thành được nhiệm vụ thiết kế đề ra (như bị
võng quá mức, hay rung động quá lớn…)
Các trạng thái giới hạn được áp dụng cho mọi giai đoạn trong thời gian phục vụ
của cầu.
➢ trạng thái giới hạn sử dụng,
➢ trạng thái giới hạn mỏi,
➢ trạng thái giới hạn cường độ
➢ trạng thái giới hạn đặc biệt.
Điều kiện chung cho mỗi trạng thái giới hạn:
η∑γiQi ≤ ϕRn
➢
➢
➢
➢
➢
ϕ : hệ số sức kháng của vật liệu (ϕ <1)
Rn : Sức kháng vật liệu
η : hệ số điều chỉnh tải trọng (η ≥ 0,95)
γi : hệ số tải trọng
Qi : tải trọng
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
12
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
1.
2.
3.
4.
Các trạng thái gới hạn:
Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng liên quan tới sử dụng cho xe
tiêu chuẩn không xét tới gió.
Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan tới sử dụng cầu
khơng có xe trên cầu xét tới gió có vận tốc v> 90 km/h (25 m/s).
Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan tới sử dụng cầu
có xe trên cầu xét tới gió có vận tốc v< 90 km/h (25 m/s).
Trạng thái giới hạn đặc biệt: Liên quan đến động đất, va tàu, va xe (chỉ xét
tới một phần hoạt tải trên cầu)
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
13
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Các trạng thái gới hạn:
5. Trạng thái giới hạn sử dụng I: Liên quan đến khai thác bình thường của cầu
với vận tốc gió < 90 km/h (25 m/s) dùng để tính độ võng, bề rộng vết nứt
trong kết cấu bê tơng cốt thép, tính ổn định mái dốc (Lưu ý trong tính tốn
ổn định mái dốc hệ số kháng cho ổn định ví dụ như trượt sâu lấy bằng 0.85
khi các thông số được xác định chuẩn xác, đối với các trường hợp khác
=0.65).
6. Trạng thái giới hạn sử dụng II: Dùng để kiểm toán biến dạng chảy của kết
cấu thép, các điều kiện trượt của mối nối kết cấu thép.
7. Trạng thái giới hạn sử dụng III: Là tổ hợp chỉ dùng để kiểm toán ứng suất
kéo trong kết cấu bê tông dự ứng lực.
8. Trạng thái giới hạn sử dụng IV: Là tổ hợp chỉ dùng để kiểm tốn ứng suất
kéo trong bê tơng khi vận tốc gió > 90 km/h (25 m/s)
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
14
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
15
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Tải trọng khai thác là gì ???
Cơng trình cầu chịu tác dụng của rất nhiều tải trọng khác nhau. Trong đó có những
tải trọng thường xun tác dụng lên cơng trình, một số khác chỉ tác dụng vào
những thời gian, và thời điểm nhất định.
➢ Do đó, khi tính tốn cần phải xét đến mọi khả năng xuất hiện các tải trọng có
thể gây nguy hiểm cho cơng trình.
Tải trọng thường xuyên bao gồm : trọng lượng bản thân kết cấu, áp lực do áp lực
đất, áp lực tĩnh của nước, tác động của ứng suất trước, co ngót của bê tông, lún
của nền đất.
Tải trọng nhất thời:
Hoạt tải và các tác động của hoạt tải : bao gồm tải trọng thẳng đứng của xe,
đoàn người đi bộ, lực ly tâm, lực xô ngang, lực hãm, lực kéo : của tàu xe.
Hoạt tải và các tác động khác : bao gồm tải trọng gió, tải trọng do va tàu, tác
động của sự thay đổi nhiệt độ, ma sát gối cầu, động đất, tải trọng thi cơng.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
16
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Tải trọng thường xuyên (DC & DW)
Trị số của các tải trọng nói trên được tính bằng cách lấy thể
tích của các bộ phận nhân với trọng riêng của vật liệu :
Theo TCVN 272-05:
➢ Thép : 7,85 T/m3
➢ Bê tông cốt thép : 2,5 T/m3
➢ Bê tông, đá xây : 2,3 T/m3
➢ Bê tông nhựa : 2,3 T/m3
➢ Đất tiêu chuẩn : 1,8T/m3
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
17
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Bảng: Hệ số tải trọng cho tĩnh tải
Loại tải trọng
Các bộ phận và liên kết (DC)
Lực ma sát âm (DD)
Lớp áo đường và thiết bị (DW)
Áp lực ngang của đất (EH)
-chủ động
-bị động
Các ứng suất do lắp ráp (EL)
Áp lực đất thẳng đứng (EV)
-ổn định tông thể
-tường chắn
-kết cấu cứng bị vùi lấp
-khung cứng
-kết cấu mềm bị vùi, không phải cống hộp thép
-cống hộp thép mềm
Đất chất thêm (ES)
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
Hệ số
Lớn nhất
Nhỏ nhất
1,25
0,9
1,8
0,45
1,5
0,65
1,5
1,35
1,0
0,9
0,9
1,0
1,35
1,35
1,3
1,35
1,95
1,50
1,50
K áp dụng
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
0,75
18
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Tải trọng nhất thời
Xét đến sự xuất hiện của
các xe khác cùng xuất
hiện trên cầu
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
19
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ HOẠT TẢI
Tải trọng hoạt tải
Hệ số làn xe
3500 mm
Chất tải xe tính mỏi
q= 9.3 N/mm bề rộng làn 3000 mm
110 kN
1200 mm
Dùng xe tải khoảng cách hai
trục bánh sau = 9 000 mm
110 kN
q= 9.3 N/mm bề rộng làn 3000 mm
3500 mm
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
20
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ HOẠT TẢI
Khi chất hoạt tải:
1. Để tính mơ men âm, và phản lực gối chất tải hai xe tải cách nhau nhỏ nhất 15 m
giữa trục sau của xe trước và trục trước của xe sau, giá trị lấy bằng 90 % và tải
trọng làn lấy bằng 90%.
2. Các trục bánh không gây bất lợi bỏ qua.
3. Chất tải tính bản mặt cầu: tim trục bánh cách mép đá vỉa min 300 mm, khi tính
các kết cấu khác 600 mm.
4. Đối với cách cánh hẫng nhỏ hơn 1800 mm tính từ tim dầm biên tới mép gở bó
vỉa chỉ cần đặt tải trọng dải đều tương đương 14.6 kN/m và cách mép gờ bó vỉa
300 mm để tính.
5. Hệ số xung kích: Khi tính mối nối bản mặt cầu 75%, Các cấu kiện khác: khi tính
mỏi 15 %, và các trạng thái giới hạn khác: 25 %.
6. Khơng cần xét xung kích cho móng, tường chắn (không chịu lực thẳng đứng từ
kết cấu phần trên), và tải trọng làn.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
21
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
22
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
23
TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP
Hệ số xung kích
Xét tới ảnh hưởng của những xung lượng và va chạm chấn động mà hoạt tải đang
chạy sinh ra. Nhân tố chính phát sinh ra tác dụng xung kích là tốc độ và chấn động
của bánh xe va chạm với mặt đường trên cầu, vì mặt cầu khơng bằng phẳng, các lị
xo sinh ra những chấn động tuần hồn...
Do đó tải trọng hoạt tải phải được tăng thêm một tỷ lệ phần trăm được quy định
trong bảng dưới đây cho lực xung kích.
Bảng hệ số xung kích
Kết cấu
Mối nối bản mặt cầu cho tất cả các trường hợp
(TTGH)
Tất cả các kết cấu khác
- Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy
- Các trạng thái giới hạn khác
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
IM
75%
15%
25%
24
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ VÀ GIÓ
Lực tác dụng vào mặt cắt
Lift
Y’
Y
Moment
Drag
L
Z’
α
H
Z
VZ
B
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
25
Một số lưu ý về và gió
Khi tính gió:
1. Vận tốc gió thiết kế: V=VB x S (cần lưu ý VB – vận tốc gió cơ bản giật 3s /
chiều cao 10 m – chu kỳ 100 năm)
2. Các thơng tin về vùng gió, vận tốc gió cơ bản, thông số S tham khảo TCVN
2737-1995
3. Tải trọng gió tác động nên cơng trình:
Pd= 0.0006 V2 At Cd ≥ 1.8 At (kN) – Cd theo thí nghiệm nếu khơng có lấy
theo 3.8.2 – Tiêu chuẩn.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
26
Một số lưu ý về và gió
Chiều cao z
Vận tốc gió thay đổi theo chiều cao
Chênh lệch vận tốc
Ugr
a = ..........?
Vận tốc gió cơ bản U(z)
Khi tính gió động:
Mất ổn định đàn hồi khí động: Với tất cả các kết cấu khi độ mảnh (Tỉ số giữa chiều dài
nhịp/ bề rộng cầu hoặc chiều cao nhịp)> 30 cần xét tới.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
27
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH ĐỘNG ĐẤT
1. Hệ số gia tốc A - cần xác định theo bản đồ trong 22 TCN 272-05 hoặc qui trình động đất và
phân vùng
Hệ số gia tốc Vùng động đất
Cấp (MSK 64)
A≤ 0.09
1 ≤ 6.5
0.09
0.19
2.
Hệ số thực địa S
➢ S=1 Môi trường đá hoặc đất có bề dày < 60 m nằm trên nền đá, sỏi hoặc sét cứng –
nền ổn định
➢ S=1.2 đất có bề dày < 60 m nằm trên nền đá, sỏi hoặc sét cứng – nền ổn định
➢ S=1.5 đất có bề dày > 90 m nằm trên nền đá, sỏi hoặc sét cứng – nền ổn định
➢ S=1.5 đất có bề dày >120 m nằm trên nền đá, sỏi hoặc sét cứng – nền ổn định
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
28
Một số lưu ý về tính động đất
1.
Hệ số đáp ứng động đất đàn hồi:
Csm = 1.2 A S/ Tm 2/3 ≤ 2.5 A
Một số ngoại lệ: Đối với đất loại III và IV và chu kỳ dao động
của các mốt dao động không phải là cơ bản nhỏ hơn 0.3 s
Cms = A (0.8 + 4.0 Tm)
Vơi bất kỳ mốt dao động nào > 4 s
Csm = 3A S / Tm 4/3
2. Hệ số điều chỉnh đáp ứng R
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
29
Một số lưu ý về tính động đất
1. Tổ hợp động đất được xét:
Tổ hợp 1: Động đất dọc: 100 % lực do động đất dọc + 30 % lực
do động đất ngang
Tổ hợp 2: Động đất ngang: 30 % lực do động đất dọc + 100 %
lực do động đất ngang
2. Đối với cầu một nhịp giản đơn; Khơng cần phân tích động đất chỉ cần thiết
kế liên kết giữa kết cấu và mố cầu chịu các điều kiện tối thiểu về lực và
chuyển vị. Tương tự như vậy đối với các cầu khác ở vùng động đất 1 (có hệ
số gia tốc nền < 0.09 - 6.5 MSK) - khơng cần phân tích động đất.
3. Đối với các vùng động đất có hệ số gia tốc lớn hơn cần phân tích động đất
theo các phương pháp phổ đơn, chất tải dải đều tương đương hoặc phân
tích đa phổ (bảng phân loại trong mục 4.7.4 - 22 TCN 272-05)
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
30
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH ĐỘNG ĐẤT
Phương pháp phổ đơn
α = Vs (x)dx
β = W (x)Vs (x)dx
γ = W(x)Vs (x)dx
2
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
31
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH ĐỘNG ĐẤT
Phương pháp đa phổ
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
32
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
•
•
u cầu của tiêu chuẩn là các cầu cần phải được thiết kế chịu va tàu, hoặc phải
được bảo vệ.
Trên nguyên tắc chủ đầu tư: thiết lập và duyệt tàu thiết kế,vận tốc thiết kế, và đáp
ứng các yêu cầu phối hợp của cục Đường sông, Cục Hàng Hải Việt Nam.
Cấp sông
DWT (tấn)
của tàu
2000
1000
300
200
100
40
I
II
III
IV
V
VI
DWT (tấn) của
xà lan
500
500
400
400
100
100
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
33
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
DWT
Tàu
Xà lan
2000
1000
300
200
100
40
500
400
100
Chiều dài lớn nhất LOA (m)
90
75
38
34
15
8
40
41
27
Chiều rộng lớn nhất (m)
12
10.5
7
6.6
5
3
10
11.2
6.4
Mớn nước đầy tải (m)
3.5
2.8
2.2
1.7
1.0
0.8 1.7
1.3
1.0
Đối với các cầu nhiều nhịp ở nhũng vị trí xa khoang thơng thuyền chính hoặc qua đoạn nước nơng
hơn có thể giảm nhỏ tải trọng tàu thiết kế tuy nhiên phải có chấp thuận của chủ đầu tư.
Cần lưu ý là chiều sâu của nước cần xem xét tới: ví dụ tàu có chiều sâu mớn nước 6 m khơng thể
va vào trụ có chiều sâu nước 4m...., tuy nhiên khi đó xà lan có độ mớn nước 1.0 m hồn tồn có
thể va trực tiếp vào trụ.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
34
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Với các cơng trình cầu lớn phương pháp phân tích xác st theo AASHTO 1998 có thể
dùng để xác định tàu thiết kế.
Phân tích rủi ro va tàu " Collision Risk Analysis"
Tiêu chuẩn chấp thuận rủi ro:
Trên cơ sở phân tích:
•Cầu bắc qua sông trên tuyến giao thông thủy việc va tàu thuyền vào kết cấu hồn tồn có
thể xẩy ra bất kỳ thời điểm nào.
• Cầu phải được thiết kế có tính kinh kế nhất mà vẫn đảm bảo các tính năng kỹ thuật khác
bởi vậy không thể thiết kế với điều kiện tải trọng có thể nói là tồi tệ nhất.
•Bài tốn phân tích chấp thuận rủi ro được đưa ra trên cơ sở nêu trên
"Cần lưu ý là tất cả các tải trọng theo hệ qui trình mới đều đựơc phân tich và tính tốn trên
cơ sở lý thuyết xác suất"
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
35
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Tiêu chuẩn chấp thuận rủi ro tính tới xác xuất va tàu và hậu quả của va tàu.
– Xác xuất va tàu phụ thuộc vào các thông số của Đường sông,các thơng số của tàu, và
chính bản thân các thơng số của cầu.
– Hậu quả của va tàu phụ thuộc vào mức độ va tàu, cường độ chịu lực của kết cấu....
– Trong tiêu chuẩn AASHTO 1998 xuất bản lần thứ 2 chấp thuận tần suất sập cầu=
0.0001 cầu đặc biệt và đối với các cầu bình thường khác là 0.001 tức là cho phép xẩy
ra 1 lần cho 10 000 năm(cầu đặc biệt) và 1 lần cho 1000 năm (cầu bình thường).
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
36
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Mơ hình phân tích rủi ro:
AF=(N) (PA) (PG) (PC)
AF - tần suất có thể cầu sập
N- Lưu lượng bình quân năm của các phương tiện vận tải thủy có thể va vào cầu
PA - Xác xuất va của các phương tiện đường thủy
PG - Xác xuất hình học va tàu giữa phương tiện và kết cấu cầu
PC- Xác xuất cầu bị đổ do tàu va.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
37
Một số lưu ý về tính va tàu
•Giá trị N- Số lượng(/năm) phương tiện đường thuỷ qua dưới cầu được thống
kê và liệt kê vào các nhóm tàu có cùng tải trọng
•Giá trị PA - Xác xuất va tàu phản ánh khả năng tàu có thể mất phương hướng,
có thể do lái sai, hỏng hóc kỹ thuật, hoặc do môi trường gây bất lợi. Theo
thống kê của các tài liệu nuớc ngoài phần lớn các vụ tàu va vào kết cấu là do
lái tàu, qui trình AASHTO 1998 đưa ra trị số PA= 0.6x10-4 cho tàu và 1.2x10-4
cho xà lan.
•PG - Xác xuất hình học va tàu giữa phương tiện và kết cấu cầu.
•PC - Xác xuất cầu bị sập cầu do tàu va
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
38
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Biểu đồ xác định xác xuất PG
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
39
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Biểu đồ xác định xác xuất PC
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
40
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Lực va tàu
Lực va của xà lan
Ps - lực va tàu (N)
V
- vận tốc thiết kế (m/s)
DWT - tải trọng tàu (Mg)
Xc
X
VT
Vmin
V
XL
- khoảng cách tới mép khoang thơng thuyền
- Khoảng cách tính từ tim khoang thông thuyền tới
mép trụ (bệ coc)
- vận tốc tàu chạy trên sông
- lấy nhỏ nhất bằng vận tốc dịng chảybình qn năm
- vận tốc va thiết kế > Vmin
- Khoảng cách tính bằng 3 lần chiều dài của tàu
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
41
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ TÍNH VA TÀU
Lực va của xà lan
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
Lực va tàu (xà lan)
▪
Tính qui đổi lực tĩnh 100% hướng
dọc sông và 50 % hướng ngang
sông
▪
Hai trường hợp chất tải riêng biệt.
42
5/21/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CƠNG TRÌNH
BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG
1959
Bài giảng
THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1
Hà Nội - 2020
© BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Cơng trình – Bộ mơn CTGT
Mơn học: THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP 1
Giảng viên: TS. Lương Minh Chính
Email:
Mobile: 0948.060.950
1
5/21/2020
NỘI DUNG MÔN HỌC
1 – Chương I (lịch sử, đặc điểm, vật liệu cầu BTCT)
2 – Chương II (Cơ sở thiết kế cầu theo 22TCN-05)
3 – Chương III (Cầu dầm BTCT)
4 – Chương IV (Tính tốn và thiết kế cầu dầm BTCT)
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
3
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
Cầu bê tơng cốt thép trên đường ơ tơ (tập 1) – Lê Đình Tâm, NXB Xây dựng, HN 2009.
2.
Cầu bê tông cốt thép trên đường ơ tơ (tập 2) – Lê Đình Tâm, NXB Xây dựng, HN 2008.
3.
Các ví dụ thiết kế kết cấu nhịp cầu BTCT trên đường ô tô theo 22TCN 272-05 – Phạm văn
Thoan, Nguyễn Quý Thành, Nguyễn Trưởng Toán… NXB Xây Dựng, HN 2014.
4.
Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272.05 - Bộ GTVT.
5.
Bridge Engineering Handbook - Wai Fan Chen and Lien Duan, NXB CRC press, NewYork, 2000.
6.
Design of highway bridge - Richard M.Baker, Jay A.Pucket, NXB MC Graw Hill, 1997.
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
4
2
5/21/2020
MỤC LỤC BÀI GIẢNG
1 – Chương I (lịch sử, đặc điểm, vật liệu cầu BTCT)
o Lịch sử phát triển cầu BTCT (trên thế giới & Việt nam)
o Đặc điểm cầu BTCT
o Phân loại cầu BTCT (theo sơ đồ, công nghệ thi công)
o Vật liệu xây dựng cầu BTCT (Bê tông và cốt thép)
5
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
CHƯƠNG 1 - LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG TRÌNH CẦU
600 A.D. Asia
Cầu tự nhiên
Anji - Stone Bridge in China
Cầu đá
Low Bridge (7,3m)
Shallow Arch
Thân cây
Đá
VL cường độ cao
Lý thuyết tính
tốn ra đời
Roman Arch Bridge
Sự PT của VL thép
Cầu vịm
Sự ra đời CKD
100 B.C. Romans
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
1300 A.D. Renaissance
6
3
5/21/2020
CHƯƠNG 1 - LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠNG TRÌNH CẦU
1800 A.D.
1900 A.D.
Cầu gang đầu tiên
Coalbrookdale, England
Britannia Tubular Bridge
Cầu thép
Cầu BTCT dự
ƯL
Cầu thép
Cầu dàn
Suspension Bridges
Use of Steel for
the suspending
cables
1850 A.D.
2000 A.D.
Cable - Stayed Bridges
Use of Steel for
the cables
1920 A.D.
1958 A.D.
7
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
CHƯƠNG 1 - PHÂN LOẠI CẦU THEO SƠ ĐỒ CẦU
Cầu vòm
Cầu giàn
Cầu Dây văng
(Millau – France)
Cầu dầm
Cầu dây võng
Use of Steel for the
suspending cables
2020 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS. LƯƠNG MINH CHÍNH
8
4
