NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP LIÊN TỤC HÓA CẦU TÂN AN (KM1947+182) - LONG AN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.11 MB, 26 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN VĂN TÌNH
NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP LIÊN TỤC HÓA
CẦU TÂN AN (KM1947+182) - LONG AN
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng CT Giao thông
Mã số: 8.58.02.05
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
Đà Nẵng – Năm 2018
Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học:
TS. CAO VĂN LÂM
Phản biện 1:
PGS.TS. Nguyễn Phú Lân
Phản biện 2:
TS. Nguyễn Văn Mỹ
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng Cơng trình Giao thơng họp tại
Trường Đại học Bách khoa vào ngày 25 tháng 11 năm 2018.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thơng tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Trường Đại học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo quyết định số 4697/QĐ-BGTVT ngày 12/12/2014 Bộ
Giao thơng Vận tải phê duyệt có tổng số 345 cầu nằm trên 72 tuyến
Quốc lộ trải dài trên cả nước, từ kết quả rà soát, khảo sát hiện trường
và các số liệu khác thu thập được trong đó bao gồm 163 cầu có tiêu
chuẩn kỹ thuật thấp và đang xuống cấp. Trong số này có cầu Tân An
nằm ở KM1947+182 Quốc lộ 1A, thuộc địa phận thành phố Tân An,
tỉnh Long An. Cầu bắc qua sông Vàm Cỏ Tây nằm trong phạm vi
quản lý của Công ty 714, khu Quản lý đường bộ 7. Cầu gồm 13 nhịp
bố trí theo sơ đồ 6x24,54+ (48,7+60,5+48,7) +4x24,54 (m). Chiều
dài tồn cầu là 409,13m.
Nhịp chính vượt sơng là nhịp N7, N8 và N9 với sơ đồ (48,7+
Hiện nay phần kết cấu nhịp đã xuống cấp, đặc biệt là nhịp chính
N8 khơng đủ khả năng chịu tải trọng vì đã xuống cấp nghiêm trọng.
Nên việc lựa chọn biện pháp nâng cấp cầu chính Tân An để bảo đảm
đồng bộ tải trọng khai thác trên quốc lộ 1A là hết sức cần thiết.
3. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mục tiêu: Nâng cấp cầu chính Tân An để đảm bảo đồng bộ
tải trọng khai thác.
- Đối tượng: Công trình cầu Tân An; Nghiên cứu biện pháp
liên tục hóa cơng trình cầu dầm thép có nhịp Đeo;
- Phạm vi nghiên cứu: Nhịp chính cầu Tân An (N7, N8, N9).
Thiết kế giải pháp để liên tục hóa cầu chính Tân An
- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu.
Ý nghĩa khoa học; việc lựa chọn biện pháp nâng cấp cầu chính
Tân An để bảo đảm đồng bộ tải trọng khai thác trên quốc lộ 1A sẽ
2
giải quyết được các khó khăn trong thực tế nêu trên.
3. Kết quả dự kiến
- Nghiên cứu được phương pháp thi cơng liên tục hóa cầu
chính Tân An.
- Tính tốn đồng bộ được tải trọng cho Cầu Tân An trên quốc
lộ 1 đoạn qua thị xã Tân An, tỉnh Long An bằng phương pháp liên
tục hóa cầu dầm đeo thành cầu dầm liên tục.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH CẦU TÂN AN (KM1947+182)
TỈNH LONG AN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG CƠNG TRÌNH CẦU TÂN AN.
- Cầu Tân An ở KM1947+182 Quốc lộc 1A được xây dựng
Cầu được xây dựng năm 1968 và thông xe đưa vào sử dụng năm
1972 tuổi thọ của cầu đã đạt 46 năm, hiện đã xuống cấp nhiều nhưng
vẫn phải gồng mình gánh hàng ngàn lượt ơ tơ lưu thơng mỗi ngày.
- Cầu gồm 13 nhịp bố trí theo sơ đồ 6x24,54+
(48,7+60,5+48,7) +4x24,54 (m). Chiều dài toàn cầu là 409,13m;
- Nhịp chính vượt sơng là nhịp N7, N8 và N9 với sơ đồ
(48,7+60,5+48,7) (m), các nhịp này là nhịp dầm thép dạng dầm giản
đơn mút thừa có nhịp đeo dài L=17m tại giữa nhịp N8. Các nhịp dẫn
gồm 6 nhịp phía bờ TP Hồ Chí Minh và 4 nhịp phía bờ TP Tân An,
các nhịp dẫn là dầm bê tơng tiền áp định hình được sản xuất ở Thái
Lan dài 24,54m;
- Với những lý do nêu trên, việc đầu tư xây dựng Sửa chữa,
gia cường các cầu trên quốc lộ nói chung và cầu Tân An nói riêng để
đảm bảo đồng bộ tải trọng khai thác trên các tuyến là thật sự cần
3
thiết và đã đủ điều kiện về chủ trương và nguồn vốn để triển khai.
- Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nâng cấp cầu chính Tân An
để đảm bảo đồng bộ tải trọng khai thác
- Phạm vi nghiên cứu: Nhịp chính cầu Tân An (N7, N8, N9);
Thiết kế giải pháp để liên tục hóa cầu chính Tân An.
1.2. HIỆN TRẠNG CỦA CẦU TÂN AN
- Cầu gồm 13 nhịp bố trí theo sơ đồ 6x24,54+
(48,7+60,5+48,7) + 4x24,54 (m). Chiều dài tồn cầu là 409,13m;
Nhịp chính vượt sơng là nhịp N7, N8 và N9 với sơ đồ
(48,7+60,5+48,7) (m), các nhịp này là nhịp dầm thép dạng dầm giản
đơn mút thừa có nhịp đeo tại nhịp N8. Các nhịp dẫn gồm 6 nhịp phía
bờ thành phố Hồ Chí Minh và 4 nhịp phía bờ thành phố Tân An, các
nhịp dẫn là dầm bê tơng tiền áp định hình được sản xuất ở Thỏi Lan
di 24,54m;
nhIP CHINH cầu HIệN HữU
T6
T9
T7
T8
Hỡnh 1.1. Trc dc nhịp chính N7, N8 và N9 với sơ đồ
(48,7+60,5+48,7) (m)
- Hiện tại cầu đang được cắm biển hạn chế tải trọng nhiều loại
xe với nhiều biển báo tiêu biểu là 03 loại xe thân liền, sơ mi rơ mooc
và rơ mooc.
1.3. NHU CẦU ĐỒNG BỘ TẢI TRỌNG HIỆN NAY CỦA CẦU
TÂN AN
- Cầu Tân An được đưa vào sử dụng năm 1972, nằm trên
tuyến đường huyết mạch nối liền miền đồng và Tây Nam bộ. Qua
nhiều năm sử dụng, phần bản mặt cầu bằng sàn thép hộp rỗng giữa
cầu thuộc nhịp đeo khơng cịn phù hợp và tiềm ẩn nhiều nguy cơ
4
mất an tồn giao thơng cho người và phương tiện khi lưu thơng qua
cầu.
Vị trí cầu Tân An
Hình 1.2. Vị trí cầu Tân An
Hình 1.4. Biển cấm tải trọng
- Liên tục hóa nhằm đồng bộ tải trọng khai thác trên tuyến
giải quyết vấn đề về hạn chế tải trọng đối với các loại xe nêu trên
5
hướng đến bảo vệ bềnh vững kết cấu cơng trình.
- Trên cơ sở quy mô hiện trạng cầu cũ (bị hạn chế tải trọng),
thực hiện sửa chữa, gia cường các bộ phận kết cấu của cầu và đường
đầu cầu, đặc biệt là đồng bộ tải trọng liên tục hóa nhịp chính cầu,
nhằm duy trì, nâng cao tải trọng khai thác của cầu.
1.4. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC NÂNG CẤP LIÊN TỤC
HĨA CƠNG TRÌNH CẦU TÂN AN
- Hiện nay, đây tuyến chính nằm trên Quốc lộ 1A là tuyến
huyết mạch để lưu thơng hàng hóa và hành khách từ Thành phố Hồ
Chí Minh về miền Tây và ngược lại đặc biệt là các loại xe thân liền,
sơ mi rơ mooc và rơ mooc.
- Trong những năm gần đây với vai trò là đơ thị vệ tinh của
thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Tân An đã hình thành nhiều khu
đơ thị và khu công nghiệp, lưu lượng xe trên khu vực này khá lớn
khoản 15.000 -:- 20.000 lượt/ngày đêm. Loại tải trọng phần lớn là xe
tải các loại, xe thân liền, sơ mi rơ mooc và rơ mooc, xe khách và xe
buýt. Đặt biệt các dịp Tết Nguyên đán, trên Quốc lộ 1A đoạn qua
cầu Tân An, ngày cao điểm đã lên tới 50.000 lượt xe/ngày đêm. Đây
là một trong 2 điểm đen trên Quốc lộ 1A thường xuyên xảy ra tai
nạn giao thơng. Mặt khác, trên cầu Tân An cịn có 2 chốt đèn giao
thơng cách nhau chưa đầy 1Km gây cản trở giao thông. Cầu Tân An
được thiết kế nhịp giữa là nhịp đeo dạng như dầm đơn giản bản mặt
cầu bằng sắt hộp rỗng. Trường hợp xe ùn tắc đoạn giữa cầu sẽ gây ra
lực tập trung tại nhịp đeo tăng khả năng mất an toàn tại nhịp đeo.
- Với những lý do nêu trên, việc đầu tư xây dựng Sửa chữa,
gia cường và đặc biệt là liên tục hóa nhịp chính cầu Tân An để đảm
bảo đồng bộ tải trọng khai thác trên tuyến là thật sự cần thiết và cấp
bách.
6
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ ĐỂ TÍNH TỐN NÂNG CẤP LIÊN TỤC HĨA CẦU
CHÍNH TÂN AN
2.1. MƠ HÌNH TÍNH TỐN LIÊN TỤC HĨA KẾT CẤU CẦU
CHÍNH TÂN AN
- Mơ hình hiện tại của nhịp chính N7, N8, N9 cầu Tân An Với
Sơ Đồ (48,7+60,5+48,7) (M).
Hình 2.1 Sơ đồ làm việc hiện trạng cầu Tân An
Nhịp chính gồm hai nhịp cầu dầm thép giản đơn mút thừa liên
kết gồm hai gối cố định tại trụ T7 và T8, hai gối di động tại T6 và
T9; giữa nhịp T7-T8 có dầm đeo gối lên hai đầu mút thừa và được
bố trí một đầu cố định và một đầu di động như một dầm giản đơn
gối trên hai đầu mút thừa.
Mơ hình sau khi liên tục hóa nhịp chính N7, N8, N9 cầu
cũng gồm 3 nhịp liên tục theo Sơ Đồ (48,7+60,5+48,7) (M).
T6
T7
T8
T9
Hình 2.2 Sơ đồ làm việc sau khi liên tục hóa cầu Tân An
Sơ đố làm việc của nhịp chính cầu Tân An gồm 3 gối di
động là T6; T8; T9 và một gối cố định T7 sơ đồ chịu lực là sơ đồ
dầm liên tục 3 nhịp với nhịp chính là T7- T8.
7
Để mơ tả nhằm phục vụ cho q trình tính tốn tác giả sử
dụng chương trình Midas Civil.
2.1.1. Mơ hình tính tốn bằng Midas Civil.
Mơ hình tính tốn nhịp chính cầu Tân An trước khi liên tục
hóa:
Hình 2.3. Khai báo liên kết gối
Mơ hình tính tốn cầu Tân An sau khi liên tục hóa
Hình 2.4. Khai báo liên kết gối
- Khai báo các liên kết ngang, khai báo tải trọng DC; DW và
8
hoạt tải (chi tiết tại phụ lục 02 kèm theo).
2.1.2. Các phương án thi cơng phục vụ liên tục hóa cầu
dầm đeo
- Số liệu về thủy văn, địa chất, địa hình
- Điều tra số liệu thủy văn và đo thực tế tại hiện trường.
+ Chiều cao từ mặt đất tự nhiên tại trụ T7 đến mặt cầu là 16 m.
+ Cao độ mực nước hiện trạng cách mặt cầu 7,5m
+ Mực nước hiện tại cách mặt đất tự nhiên taị trụ T7 là 8,5 m
+ Mực nước thấp nhất vào mùa khơ tại trụ T8 là 3,5m
Ðáy dâm
MNTN
MNTN
T7
Hình 2.14. Số liệu thủy văn
- Phương án chung cẩu tháo dở dầm đeo; và cẩu lắp dầm thay
thế:
+ Dự kiến sử dụng cẩu Kanglim KS 5206, 25 tấn 6 đốt có tải
trọng 18 Tấn độ cao max 28,3m. Dùng để tháo dở dầm đeo và cẩu lắp
dầm thay thế.
a. Giai đoạn cẩu tháo dỡ dầm đeo
Biện pháp 1: Thi công bằng 02 xe cẩu Kanglim KS 5206, 18
tấn 6 đốt đứng trên cầu:
9
Dầ
m đeo thá
o dở
1/2 Cầ
u
Cẩ
u thá
o dởdầ
m đeo
Đoạn dầ
m đục bỏ
Đoạn dầ
m đục bỏ
T8
T7
Hình 2.15. Sơ đồ thi cơng xe cẩu trên cầu
Biện pháp 2: Thi công bằng 2 xe cẩu đứng trên phà dưới cầu
cẩu tháo dầm đeo và cẩu lắp dầm thay thế.
Vp
Cẩu đứng trên phà
T8
T7
Hình 2.16. Bố trí thi cơng xe cẩu trên phà
- So sánh 2 biện pháp thi cơng dự kiến thì khi xe cẩu đứng
trên cầu tải trọng tác dụng sẽ gây ra nội lực bất lợi hơn khi xe cẩu
đứng dưới cầu. Bên cạnh đó về kinh tế sẽ có giá thành thấp hơn xe
cẩu đứng dưới cầu và nếu xe cẩu đứng trên cầu sẽ rút ngắn các bước
kiểm toán trong quá trình thi cơng.
- Dựa vào các cơ sở trên tác giả đề xuất chọn biện pháp thi
công dùng xe cẩu đứng trên cầu thi công lần lượt 1/2 cầu, và đảm bảo
thơng xe 1/2 cầu cịn lại.
10
Hình 2.17. Sơ đồ tính thi cơng tháo dở dầm thay thế
b) Giai đoạn cẩu lắp dầm thay thế: Cẩu lắp dầm thay thế
bằng xe cẩu đứng trên cầu dầm thay thế tác dụng 1/2 tải trọng bản
thân tại vị trí điểm nối.
Neo cẩ
u dầ
m
Dầ
m Thay thế
Cẩ
u 18 t?n
T8
T7
Hình 2.18. Bố trí Thi cơng cẩu lắp dầm thay thế
Hình 2.19. Sơ đồ tính ½ cầu khi cẩu lắp dầm thay thế
C) Giai đoạn thi công xong dầm thay thế, nhịp chính trở thành
nhịp liên tục..
Hình 2.20. Sơ đồ phân bố tải trọng khi hồn thành liên tục hóa
11
2.2. PHÂN TÍCH TẢI TRỌNG PHỤC VỤ THIẾT KẾ LIÊN
TỤC KẾT CẤU NHỊP
2.2.1. Tháo dở dầm đeo bằng 02 xe cẩu đứng trên cầu
Dựa vào biện pháp thi cơng ½ cầu ta có sơ đồ chất tải
Hình 2.21. Sơ đồ phân bố tải trọng ½ cầu khi tháo dầm
Bảng 2.1. Bảng tổ hợp tải trọng tính tốn giai đoạn thi công tháo
Loại tải trọng
Tải trọng bản thân
Tải trọng lớp phủ
Tải trọng tập trung
Hoạt tải thi công
dầm đeo
Hệ số tải trọng
TTGHCĐ
1,25
1,5
1,25
1,5
Hệ số tải trọng
TTGHSD
1,0
1,0
1,0
1,0
2.2.2. Giai đoạn thi công cẩu lắp dầm thay thế:
Gỉa thuyết dự kiến mặt cắt dầm thay thế như hình vẽ
Bảng 2.2. Bảng tổ hợp tải trọng tính tốn giai đoạn thi cơng lắp dầm
Loại tải trọng
Tải trọng bản thân và
Tải trọng lớp phủ
Tải trọng tập trung
Hoạt tải thi công
thay thế
Hệ số tải trọng
TTGHCĐ
1,25
1,5
1,25
1,5
Hệ số tải trọng
TTGHSD
1,0
1,0
1,0
1,0
12
2.2.3. Giai đoạn thi cơng xong nhịp chính thành nhịp liên
tục kiểm tốn ở 2 trạng thái giới hạn
Hình 2.24. Sơ đồ phân bố tải trọng khi hoàn thành liên tục
Loại tải trọng
Hệ số tải trọng
Hệ số tải trọng
TTGHCĐ
TTGHSD
1,25
1,0
1,5
1,0
1,75
1,0
Tải trọng bản
thân và hệ liên
kết (DC)
Tải trọng lớp
phủ mặt cầu
(DW)
Hoạt tải HL93
và PL
Ở mục này luận văn đã phân tích tải trọng và hệ số tải trọng
phục vụ cho quá trình tính tốn liên tục hóa cầu Tân An.
2.3. TỔ HỢP TẢI TRỌNG PHỤC VỤ TÍNH TỐN NÂNG
CẤP CẦU TÂN AN
2.3.1. Tổ hợp tải trọng thiết kế dầm tăng cường.
a. Giai đoạn thi công
*TTGH cường độ 1:
U= η [ 1,25.Dc+1,5.Dw +1,25gi +1,5.Pxc].
* TTGH sử dụng:
U=1,0.(Dc+ Dw) + gi + 1,0.Pxc
b. Giai đoạn liên tục hóa
- Lực xung kích lấy IM = 25%=0,25
13
* TTGH cường độ 1:
U= η [ 1,25.Dc+1,5.Dw +1,75(LL+IM) + 1,75.PL].
* TTGH sử dụng:
U=1,0.(Dc+ Dw) + 1,0(LL+IM) + 1,0.PL
2.3.2. Tổ hợp tải trọng phục vụ thiết kế và kiểm toán cầu
chính
* TTGH cường độ 1:
U= η [ 1,25.Dc+1,5.Dw +1,75(LL+IM) + 1,75.PL].
* TTGH sử dụng:
U=1,0.(Dc+ Dw) + 1,0(LL+IM) + 1,0.PL
2.4. CỞ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ LIÊN TỤC HÓA KẾT CẤU NHỊP
Cơ sở thứ nhất: Xét về các biên chịu kéo của dầm chủ: Hiện
trạng diễn biến chính nội lực của cầu Tân An là chịu mô men (-) taị
trụ và giữa nhịp không xuất hiện mô men (+). Nếu chuyển qua dầm
liên tục thì diễn biến chính nội lực của cầu cũng là mô men (-) tại gối
và xuất hiện thêm mô men (+) tại giữa nhịp; Về lý thuyết hai sơ đồ
diễn biến nội lực ở 02 hệ kết cấu nhịp là có phần tương đồng nhau.
Hình 2.27. Dạng phân bố mô men cầu dầm đeo hiện trạng
- Khi chuyển qua nhịp liên tục nội lực phân bố có dạng
T6
T7
T8
T9
14
Hình 2.28. Dạng phân bố mơmen cầu dầm liên tục
Cơ sở thứ hai: Xét về chiều cao dầm chủ khi chuyển qua cầu
dầm liên tục; (h=L/23) thuộc nhịp cho phép h=(1/18 -:- 1/24)L nhịp.
Cơ sở thứ 03: Xét về điều kiện để thi cơng liên tục hóa cầu
Tân An. Theo 02 phương án thi công được tác giả đề xuất như trên ta
có dạng sơ đồ phân bố momen tương tự như hiện trạng của cầu.
+ Dựa vào 3 cơ sở trên có thể khẳn định việc chuyển nhịp
chính từ dầm đeo sang nhịp liên tục là hồn tồn có cơ sở và khả thi.
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ LIÊN TỤC HÓA NHỊP CHÍNH CẦU TÂN AN
3.1. PHÂN TÍCH NỘI LỰC CẦU CHÍNH TÂN AN
3.1.1. Giai đoạn thi cơng tháo dở dầm đeo
Trên cơ sở tổ hợp nội lực ở hai giai đoạn thi công ta chọn tổ
hợp tải trọng lớn nhất dùng để kiểm tốn ổn định trong q trình thi
cơng theo bảng tổng hợp sau:
Bảng 3.7. Bảng tổng hợp nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị
Đầu dầm
T6, T9
Mơmen
Lực cắt
Giữa nhịp
Đầu dầm
T7, T8
Dầm giữa
KN.m
0
3290,23
-13546,0
Dầm biên
KN.m
0
3253,4
-13490,6
Dầm giữa
KN
-427,7
-221,1
-(+)989,9
Dầm biên
KN
-425,5
-219,2
-(+)985,5
15
Chọn nội lực dầm giữa để tính tốn
Bảng 3.8. Bảng tổng hợp nội lực ở TTGH sử dụng
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị Đầu dầm
Đầu dầm
Giữa nhịp
N6, N10
N7, N9
Dầm giữa KN.m
0
2746,7
-10139,6
Mơmen
Dầm biên
KN.m
0
2721,0
-10100,9
Chọn mơ men dầm giữa để tính tốn
Độ võng
Độ võng
Bảng 3.9. Bảng tổng hợp độ võng
Nhịp N7 và N9
Vị trí
Đơn vị
Giữa nhịp
Dầm giữa
m
0,02
Dầm biên
m
0,019
Nhịp hẫng
Đầu mút thừa
0,19
0,19
Độ võng lớn nhất tại đầu mút thừa với giá trị là 0,19m
3.1.2. Sau khi liên tục hóa cầu bằng phương pháp nối cứng
a. Nội lực tại các vị trí mặt cắt giữa nhịp N7; N9 và tại trụ
T7; T8 với tiết diện dầm chủ không thay đổi (phụ lục 03)
Bảng 3.10. Tổng hợp nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị
Vị trí
Đầu dầm
Giữa nhịp
T6, T9
T7, T8
Dầm giữa
KN.m
0
15365,7
18789,1
Mômen
Dầm biên
KN.m
0
8038,1
12124,7
Dầm giữa
KN
2341,1
1067,5
3006,8
Lực cắt
Dầm biên
KN
717,9
271,8
1203,9
Nội lực dầm giữa gây bất lợi hơn ta lấy nội lực dầm giữa để
tính tốn
Bảng 3.11. Tổng hợp nội lực ở trạng thái giới hạn sử dụng
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị Vị trí
Đầu dầm
Giữa nhịp
T6, T9
T7, T8
Mơmen Dầm giữa
KN.m
0
9667,9
12578,7
Dầm biên
KN.m
0
5583,6
8761,2
16
Nội lực dầm giữa gây bất lợi hơn ta lấy nội lực dầm giữa để tính tốn
Bảng 3.12. Tổng hợp độ võng tại các MC giữa nhịp
Nhịp N7 và N9
Nhịp N8
Độ võng
Vị trí
Đơn vị
Giữa nhịp
Giữa nhịp
TH1: Do một
Dầm giữa
m
0,059
0,075
xe tải thiết kế
Dầm biên
m
0,021
0,043
TH2: 25% xe
Dầm giữa
m
0,015
0,019
tải TK và tải
Dầm biên
m
0,005
0,011
trọng làn
Độ võng lớn nhất tại giữa nhịp N8 với giá trị là 0,075m
b. Tổng hợp nội lực tại các tiết diện trụ và giưã nhịp dùng để
thiết kế dầm thay thế (phụ lục 04).
Bảng 3.13. Bảng tổng hợp nội lực tại các MC ở các giai đoạn liên
Tổ
hợp
tải
trọng
hợp TTGHCĐ
Tải trọng tác dụng
Mặt cắt ngang dầm
Đầu dầm
Ls/2
Mômen (KN.m)
Tải trọng DC1
Cường Tải trọng DC2+DW
độ
Hoạt tải LL+IM
Tổng cộng
Lực cắt (KN)
Tải trọng DC1
Cường Tải trọng DC2+DW
độ
Hoạt tải LL+IM
Tổng cộng
562,50
2235,10
7555,00
10352,60
919,10
3651,90
7151,80
11722,80
64,23
255,30
867,30
1186,83
0,00
0,00
694,10
694,10
17
Bảng 3.14. Tổng hợp nội lực tại các MC ở các giai đoạn liên hợp của
Tổ
hợp
tải
trọng
Sử
dụng
Sử
dụng
THGHSD
Tải trọng tác dụng
Mặt cắt ngang dầm
Đầu dầm
Mômen (KN.m)
Tổng cộng
10352,60
Tải trọng DC1
450,00
Tải trọng DC2+DW
1738,40
Hoạt tải LL+IM
4317,00
Tổng cộng
6505,40
Lực cắt (KN)
Tổng cộng
1186,83
Tải trọng DC1
51,40
Tải trọng DC2+DW
198,70
Hoạt tải LL+IM
495,60
Tổng cộng
745,70
Ls/2
11722,80
735,30
2839,40
4086,70
7661,40
694,10
0,00
0,00
396,60
396,60
Bảng 3.15. Tổng hợp nội lực trạng thái GHCĐ
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị
Vị trí
Đầu dầm
Giữa nhịp
T6, T9
T7, T8
Dầm giữa KN.m
0
15365,7
-18789,1
Mômen
Dầm biên KN.m
0
8038,1
-12124,7
Dầm giữa
KN
-2341,1
-1067,5
-(+)3006,8
Lực cắt
Dầm biên
KN
-717,9
-271,8
-(+)1203,9
Bảng 3.16. Bảng tổng hợp nội lực và độ võng ở TTGH sử dụng:
Nhịp N7 và N9
Nội lực
Vị trí
Đơn vị
Vị trí
T6, T9
Mơmen
Giữa nhịp
Đầu dầm
T7, T8
Dầm giữa
KN.m
0
9667,9
-12578,7
Dầm biên
KN.m
0
5583,6
-8761,2
18
Bảng 3.17. Bảng tổng hợp độ võng giữa nhịp chính
Độ võng
Dầm giữa
m
0,075
Dầm biên
m
0,043
Bảng 3.18. Tổng hợp độ võngng tại mặt cắt giữa nhịp
Độ võng
Vị trí
Đơn vị
Nhịp N8
Giữa nhịp
TH1: Do một xe tải
Dầm giữa
m
0,075
thiết kế
Dầm biên
m
0,043
TH2: 25% xe tải TK
Dầm giữa
m
0,019
và tải trọng làn
Dầm biên
m
0,011
3.2. THIẾT KẾ DẦM TĂNG CƯỜNG THAY THẾ NHỊP ĐEO
Tác giả đề xuất thiết kế dầm tăng cường thay thế có chiều dài
L = 17+2,5*2 = 22 m được thiết kế với tiết diện liên hợp. Kéo dài
dầm thay thế mỗi bên 2,5 m so với dầm cũ.
Hình 3.2. Biểu đồ bao mơ men khi liên tục hóa
3.2.1. Tính Tốn Ứng suất mặt cắt
Ứng suất mặt cắt được tính tốn dưới tác dụng của tải trọng
bản thân kết cấu DC1 áp dụng với mặt cắt dầm thép không liên
hợp, tải trọng gờ lan can, lớp phủ mặt cầu và các phụ kiện khác
(DC2+DW) áp dụng với mặt cắt dầm thép liên hợp với hệ số
mođun 3n, Hoạt tải (LL+IM) áp dụng với mặt cắt dầm thép liên
hợp với hệ số mođun n.
19
c. Kiểm tra các giới hạn kích thước của mặt cắt
Căn cứ việc nghiên cứu về kết cầu chịu uốn, các tỉ lệ cấu tạo
mặt cắt dầm thép chữ I phải thỏa mãn các điều kiện sau đây trong tất
cả các giai đoạn thi công và trạng thái cuối cùng
d1. Điều kiện cấu tạo chung: Ta có mặt cắt ngang tiết diện
thiết kế dự kiến
Vị trí mặt cắt
Thơng số
mặt cắt
Đầu dầm
Ls/2
Iy(mm )
5,31E+08
3,51E+08
Iyc(mm4)
2,65E+08
8,58E+07
Tỷ số Iyc/Iy
0,50
0,24
Kiểm tra
ĐẠT
ĐẠT
4
d2. Độ mảnh bản bụng: đạt yêu câù (Chi tiết phụ lục 03)
(6.10.2.2.1); (6.10.2.2.2); (C6.10.3.1.4a-1)
d. Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn cường độ;
(Xem phụ lục 03)
e1. Xác định mặt cắt đặc chắc hay không đặc chắc
e6. Mômen chảy
e. Sức kháng uốn dương của mặt cắt liên hợp đặc chắc
20
Sức kháng uốn tính tốn: Mr=jf*Mn
Bảng 3.25. Kiểm tốn ứng suất
Vị trí
Thơng số
Đơn vị
Cánh trên
ff
Cánh dưới
Kiểm tra
Vị trí mặt cắt
Đầu dầm
Ls/2
Mpa
112,53
148,80
ff
Mpa
249,85
297,84
0.95**Rb*Rh*Fyf
Mpa
327,75
327,75
ĐẠT
ĐẠT
ff < 0.95*Fyf
f. Sức kháng cắt
h2. Sức kháng cắt bản bụng có và khơng có sườn tăng cường
(xem phụ lục 3)
- Sức kháng cắt tính tốn của dầm:
g. Kiểm tốn độ võng
Độ võng lớn nhất tại giữa nhịp N8 với giá trị là 0,075m
∆=
CL
1
=
L 0,0756 m (A2.5.6.2)
800
Độ võng do hoạt tải: 0,075 m theo số liệu kiểm toán dầm thay
thế
Vậy dầm đảm bảo điều kiện độ võng
Chi tiết dầm thay thế: Gồm hai loại đoạn dầm; 2 đoạn đầu
dầm dài 7m đoạn giữa dầm dài 8m. Vậy ta có 2 mối nối tại đầu dầm
M1 và hai mối nối tại vị trí cách giữa nhịp 4 m về 2 phía M2.
3.3. TÍNH TỐN LIÊN KẾT GIỮA DẦM TĂNG CƯỜNG VỚI
SƠ ĐỒ CŨ
3.3.1. Tính tốn mối nối bản biên dầm chủ
3.3.1.1. Xác định nội lực tại tiết diện mối nối cách trụ T7 và
T8 19,25m (dầm trong và dầm biên)
21
Vậy ta có 2 mối nối tại đầu dầm M1 và hai mối nối tại vị trí cách
giữa nhịp 4 m về 2 phía M2. Ta có tổng hợp nội lực tại đầu dầm và
giữa nhịp như sau.
Mặt cắt ngang dầm
Tổ hợp
Tải trọng tác dụng
tải trọng
Đầu dầm
Ls/2
Mômen (KN.m)
Trạng thái GHCĐ
10352,60
11722,80
Lực cắt (KN)
Trạng thái GHCĐ
1186,83
694,10
Để tính chung cho cả 2 loại mối nối và tiến hành bố trí theo
cấu tạo của từng loại ta chọn nội lực max trong 2 mặt cắt trên. Mmax
= 11722,8 KN.m; Qmax = 1186,83 KN
- Mối nối của bản biên trên dự định bố trí 6 hàng đinh:
- Mối nối của bản biên dưới dự định bố trí 6 hàng đinh d =
20mm.
+ Chọn bản nối có tiết diện 510.18 mm và hai bản táp
220.18mm.
Suy ra Nb = 14720.230.10-3 = 3385.6 KN.
3.3.1.2. Tính tốn sức kháng danh định của một đinh
a. Tính tốn sức kháng cắt của bulông
Rn = 0,48.Ab.Fub.Ns
Suy ra Rn = 0,48.314.820.2. 10-3 =247,18 KN(biên trên).
Rn = 0,48.314.820.2. 10-3 =247,18 KN(biên d ưới).
Trường hợp mà đường ren của bulông nằm trong mặt phẳng
cắt:
Rn = 0,38.314.820.2.10-3 =195,68 KN(biên trên).
Rn = 0,38.314.820.2.10-3 =195,68 KN(biên d ưới).
b. Sức kháng chịu ép mặt của bulông
Rn = 2,4.d.t.Fu
22
Rn = 414 KN. == > Rr=φRn =1.397,44 KN(biên trên).
Rn = 414 KN. == > Rr=φRn =1.397,44 KN(biên dưới).
Số bulông dùng cho mối nối bản biên trên là:
nt = 1853,65/(0,9.397) = 5,19 bulông.
Mối nối M1; M2 Chọn nt = 28 bulơng bố trí cấu tạo thành 6
hàng mỗi hàng 6, 5, 4 đinh.
- Số bulơng bổ trí cho mối nối bản biên dưới là:
nb = 3385.6/(0,9. 397) = 9,47 bulông.
Chọn nb = 52 bulơng bố trí thành 6 hàng.
3.3.1.3. Tính toán mối nối vách dầm chủ
Chọn n =7. Đã đảm bảo để bố trí theo cấu tạo ta chọn n=18.
Bố trí chung cho M1; M2
3.3.1.4. Tính tốn các liên kết trong tiết diện dầm chủ
3.4. KIỂM TOÁN KẾT CẤU CẦU
a. Kiểm tra lật quanh trụ T8
Mg >= 1,5Mlât => Đạt yêu cầu về chống lật
b. Kiểm tra Sức kháng uốn dương - Trạng thái giới hạn
cường độTại trụ T7,T8
Kiểm tra: Mr>MU
ĐẠT
(Chi tiết xem phụ lục 2 kèm theo)
Bảng 3.30. Thông số kiểm tra sức kháng cắt giai đoạn thi công
Vị trí mặt cắt
Vị trí
Thơng số
Đơn vị
Trụ T7;T8
Cánh trên
ff
Mpa
94,15
Cánh dưới
ff
Mpa
113,64
0.95**Rb*Rh*Fyf
Mpa
327,75
Kiểm tra
ff < 0.95*Fyf
ĐẠT
(Chi tiết xem phụ lục 2 kèm theo)
c. Sức kháng cắt - Trạng thái giới hạn cường độ
23
d. Kiểm tra chuyển vị tại B so với chuyển vị cho phép
- Giới hạn độ võng của đầu dầm hẫng: Lnhịp/300 = 60,5/300 =
0,202m = 202mm (2.5.2.6.2).
3.4.1. Giai đoạn cẩu lắp dầm thay thế
Kiểm tra lật quanh trụ T8:
Vậy
Mg >= 1,5Mlât => Đạt yêu cầu về chống lật
3.4.2. Giai đoạn đã liên tục hóa nhịp chính
Kiểm tốn dầm chủ theo các TTGH như sau:
- Sức kháng uốn theo TTGH cường độ được quy định trong
mục (A6.10.4)
- Sức kháng cắt theo TTGH cường độ được quy định trong
mục (A6.10.7)
- Kiểm tra TTGH sử dụng đối với độ võng dài hạn được quy
định trong mục (A6.10.5)
3.4.2.1. Kiểm toán tại các mặt cắt trên trụ và giữa các nhịp
N7; N9 theo tiết diện không liên hợp
3.4.2.2. Sức kháng uốn của dầm (A6.10.4)
a. Momen chảy
3.4.2.3. Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (Chi tiết xem
phục lục 02)
a. Giới hạn biến dạng quá đàn hồi.
a. Giới hạn độ võng
Độ võng do hoạt tải: 0,075 m theo số liệu kiểm toán dầm thay
thế
3.5. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
- Về momen taị mặt cắt tại vị trí trụ T7; T8 hoạt tải thiết kế là
HL93 sau khi liên tục hóa mơ men đã giảm xuống 28,4% và ứng
suất cũng giảm 28,4% cụ thể như sau:
