đề cương ôn tập kiểm định cầu

1 Đề cương ôn tập kiểm định cầu Một số lưu ý :  Khái niệm đoàn xe Đoàn xe đưa vào tính tốn bao gồm đồn xe H-30 H-10, xếp phải đảm bảo kích thước khoảng cách trục bánh xe, khoảng cách xe Xếp bánh nặng vào đường ảnh hưởng có giá trị tung độ lớn để gây ảnh hưởng bất lợi Lưu ý xếp phải xếp hết toàn ĐAH, xếp hết xe mà xếp phần xe xếp Dưới sơ đồ đoàn xe H-10,H-30 cần phải nhớ: 1600 6000 0.4P 0.4P 10000 1600 6000 0.4P 0.4P 0.2P 10000 1600 0.4P 0.4P 0.2P 0.2P L/4 L Hình Sơ đồ xếp xe đoàn xe H-30 4000 0.7P 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 0.3P L Hình Sơ đồ xếp xe đoàn xe H-10  Các hệ số kèm  Hệ số vượt tải:  Đối với hoạt tải: n = 1.4  Tải trọng người bộ: n = 1.4, gng = 300kg/m2  Tĩnh tải loại 1: ng1 = 1.1  Tĩnh tải loại 2: ng2 = 1.5  Hệ số xe:   α =   α = 0.9 ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH   α = 0.8  ≥4  α = 0.7  Lưu ý khác  Chiều dài nhịp ln ln phải tính chiều dài nhịp tính tốn  Nếu đề u cầu tính theo momen uốn có nghĩa tính momen uốn tiết diện nhịp - nơi gây tác động bất lợi  Nếu đề cho thông số "thơng số kỹ thuật đo đạc ngồi trường"  không cần nhân với hệ số vượt tải  Cuối tốn ln ln phải có kết luận với tải trọng qua cần hay không - quan trọng công việc kiểm định cầu Dạng 1: Xác định hoạt tải cho phép qua cầu theo ứng suất cho phép Dạng hệ số vượt tải lấy Ví dụ 1: Sử dụng phương pháp ứng suất cho phép để đánh giá khả chịu lực kết cấu nhịp theo momen uốn Cho biết: Sơ đồ đoàn xe qua cầu H-30, P = 30T Dầm chủ dùng để đánh giá cấp tải trọng kết cấu nhịp có thơng số kỹ thuật sau:  Chiều dài nhịp: L = 38.2m  Momen chống uốn: Wtt = 13840 cm3  Ứng suất cho phép: [σ] = 1600 kg/cm2  Hệ số xung kích: 1+ = 1.28  Hệ số phân phối ngang:  = 0.4125 Sơ đồ đoàn xe tải trọng đơn vị H-1 xếp giống đoàn xe H-30 với P = 1T Tĩnh tải dầm chủ: T/m Cầu khơng có đường cho người Giải  Xác định cấp hoạt tải  Ta có chiều dài nhịp tính tốn: 1  1  Ltt  L     lcg  lgoi   38.2     0.05  0.25   37.65 m 2  2   Xác định nội lực đoàn xe H-30 gây - S0: vẽ đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp xếp đoàn xe H-30 H-1 ta được: ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 6T 1600 12T 12T 6T 0.6125 3.6125 0.6125 12T 10000 1.4125 12T 6T 6000 6.4125 12T 1600 8.6125 12T 10000 9.4125 6000 Nội lực đoàn xe H-30 gây ra: S0  K 0 0 1  0 P y   i i 0 0 1  0    [0.2 P0   3.6125  6.4125   0.4 P0   0.6125  8.6125  9.4125  1.4125  ]  0  1  0  Nội lực đoàn xe đơn vị H-1 gây ra: S1  P y  K   1     i 1 1 i 1 1.1 1  1   [0.2 P1   3.6125  6.4125   0.4 P1   0.6125  8.6125  9.4125  1.4125  ] 1  1  1   Cấp hoạt tải: K0  S0 S1  [0.2 P0   3.6125  6.4125   0.4 P0   0.6125  8.6125  9.4125  1.4125  ] 0  1  0  [0.2 P1   3.6125  6.4125   0.4 P1   0.6125  8.6125  9.4125  1.4125  ]  1  1  1   P0 30   30 P1  Cấp kết cấu nhịp Kk  Quy đổi tải trọng đoàn xe đơn vị H-1 ta được: K1   P y 1  0.2 P1   3.6125  6.4125   0.4 P1   0.6125  8.6125  9.4125  1.4125   37.65  9.4125  0.056577  Hoạt tải lớn mà kết cấu nhịp chịu được: K max  Wtt    q. q 1.1.q 1  1  ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP  37.65  9.4125  0.525 37.65  9.4125  1.28 0.4125  0.9  13840  106 16000   NGUYỄN TÀI ĐÌNH  Cấp kết cấu nhịp: Kk  K max 0.525   9.29 K1 0.056577  Kết luận: với Kk = 9.29 < K0 = 30  đoàn xe theo sơ đồ đồn xe tiêu chuẩn H-30 qua cầu khơng an tồn ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH Dạng 2: Xác định hoạt tải cho phép qua cầu theo trạng thái giới hạn Loại có nhân hệ số vượt tải Ví dụ 2: Sử dụng phương pháp trạng thái giới hạn để đánh giá khả chịu lực nhịp giản đơn theo momen uốn, biết: Sơ đồ đoàn xe H-10, P = 10 Dầm chủ dùng để đánh giá cấp tải trọng kết cấu nhịp có thông số kỹ thuật sau:  Chiều dài nhịp: L = 35.15m  Momen chống uốn Wtt = 14740 cm3 = 14740×10-6 m3  Cường độ tính tốn vật liệu dầm chủ: R = 1900 kg/cm2 = 19000 T/m2  Hệ số xung kích: 1+ = 1.15  Hệ số phân phối ngang:  = 0.55  Tĩnh tải dầm chủ tương ứng là: g1 = 0.7 T/m, g2 = 0.3 T/m Sơ đồ đồn xe đơn vị H-1 có bố trí đồn xe H-10 với P = 1T Cầu có xe, khơng có người Bài làm  Chiều dài nhịp tính tốn kết cấu nhịp: 1  1  Ltt  L   lcg  lgoi   35.15     0.05  0.25   34.6 m 2  2  Cấp hoạt tải: K0  P0  P0  10 P1 (Với đoàn xe H-10 sinh momen S0, đoàn xe H-1 sinh momen S1, lúc ta có K0  S0 P0 )  S1 P1 Phần nên viết rõ ví dụ  Xác định cấp kết cấu nhịp:  Ta có tải trọng đoàn xe H-1 quy đổi thành lực phân bố: K1  ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP  P.y i i  NGUYỄN TÀI ĐÌNH 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 0.7P 0.3P Ta có giá trị tải trọng quy đổi: K1  0.7  8.65   0.3  0.3  6.65   0.7  0.7   4.65   0.3  0.3   2.65   0.7  0.7   0.65  0.127 8.65  34.6  Cấp kết cấu nhịp: Kk  Wtt    q.nq  q K max  K1 K1.1.n1.1.1 1  1  34.6  8.65   8.71 34.6  8.65 0.127  0.9 1.4  0.55  1.15 0.01474 19000   0.7  0.3  1 Kết luận: Kết tính cho thấy K0 = 10 > Kk = 8.71  khơng cho phép đồn xe H-10 qua cầu Ví dụ 3: Sử dụng phương pháp TTGH để đánh giá khả chịu lực KCN giản đơn theo momen uốn, biết: Sơ đồ đoàn xe H-10, P=10T Dầm chủ dùng để đánh giá cấp tải trọng có thơng số kĩ thuật theo số liệu đo đạc khảo sát:  L = 35.15m  Wtt = 14740 cm3  Cường độ tính tốn vật liệu dầm R = 1900 kg/cm2  Hệ số xung kích: 1+ = 1.16  Hệ số phân phối ngang:  = 0.55  Tĩnh tải dầm chủ: 0.7 T/m 0.3 T/m Sơ đồ đoàn xe đơn vị H-1 bố trí đồn xe H-10 với P = 1T Cầu có xe khơng có cho người Giải  Xác định cấp hoạt tải K0  Chiều dài nhịp tính tốn: ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 1  1  Ltt  L     lcg  lgoi   35.15     0.05  0.25   34.6 m 2  2   Nội lực S0 đoàn xe tiêu chuẩn H-10 gây ra: Vẽ đường ảnh hưởng momen tiết diện dầm xếp đồn xe H-10, H-1 ta có: 6.65 0.7P 4000 0.3P 4000 0.7P 4000 0.3P 0.7P 0.3P 0.65 4000 2.65 0.3P 4.65 2.65 0.7P 4000 4.65 4000 6.65 0.3P 0.65 0.7P 4000 8.65 4000  Cấp tải trọng xác định theo phương pháp trạng thái giới hạn: K   1  0  n0 K S   K0   0 S1 K1.1.1 1  1  n1 K1   P y i i 0   P1i y1i 1  P y  P y i i i i 0.3P0   2.65   6.65    0.7 P0   0.65   4.65   8.65  P0   10 0.3P1   2.65   6.65    0.7 P1   0.65   4.65   8.65  P1 Vì hệ số đồn xe nên giản ước  Xác định cấp kết cấu nhịp  Quy đổi tải trọng đoàn xe đơn vị H-1 ta được: K1  P y  i i  0.3P1   2.65   6.65    0.7 P1   0.65   4.65   8.65   34.6  8.65  0.127  Hoạt tải lớn mà kết cấu nhịp chịu được: K max   tt R  q.nq  q 1. q 1  1   n1 36.4  8.65  0.969 36.4  8.65  1.16  0.9  1.4 0.55  14740  106  19000   0.7  0.3    Cấp kết cấu nhịp: ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH Kk  K max 0.969   7.63 K1 0.127  Kết luận: Kết tính cho thấy K0 = 10 > Kk = 7.63  không cho phép đoàn xe H10 qua cầu ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH Dạng 3: Xác định khả chịu tải kết cấu nhịp Ví dụ 4: Xác định khả chịu tải kết cấu nhịp, cho biết: Sơ đồ đoàn xe qua cầu H-10 Dầm chủ dùng để xác định khả chịu tải kết cấu nhịp có thơng số kỹ thuật sau:  Chiều dài nhịp: L = 34.2m  a = 1m, b = 20cm, c = 35cm, d = 25cm, e = 65cm, h = 1.5m  Hệ số phân phối ngang:  = 0.5  Trọng lượng lớp phủ mặt cầu tác dụng lên dầm chủ: g2 = 0.8T/m  Ứng suất biên tiết diện nhịp lực căng trước: [σ] = 1600 kg/cm2  Hệ số lực xung kích: 1+ = 1.15 Cầu có xe khơng có đường dành cho người Giải  Chiều dài nhịp tính tốn: 1  1  Ltt  L  2. lcg  lgoi   34.2     0.05  0.25   33.65 m 2  2   Xác định đặc trưng hình học tiết diện:  Tung độ trọng tâm so với mép tiết diện: yc    A y  A y  A y   A  A  A  c1 c2 c3 1 0.2   1.4   0.35  1.05   0.775   0.25  0.65   0.125   0.8 1 0.2  0.35 1.05  0.25  0.65  ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 10  Momen qn tính tiết diện: 2 I   I1  A1  yc1  yc     I  A2  yc  yc     I  A3  yc  yc         1 0.23  0.35  1.053 2 2    0.2  1  1.4  0.8       0.35  1.05    0.775  0.8   12  12     0.65  0.253 2    0.65  0.25    0.125  0.8    0.1815 12   m4  Xác định ứng suất: Khả chịu tải kết cấu nhịp theo ứng suất:     HT   TT Trong đó: [] - ứng suất nén trước; σHT - ứng suất gây hoạt tải; TT - ứng suất gây tĩnh tải  Ứng suất tĩnh tải gây ra:  TT  M TT M  M TT y  TT y I I Trong đó: I - momen qn tính trục x toàn tiết diện y - khoảng cách từ trục trung hòa tới mép tiết diện (thớ chịu kéo xa nhất) MTT - momen tĩnh tải tác dụng lên kết cấu nhịp, bao gồm tĩnh tải loại Ta có momen tác dụng lên kết cấu nhịp: Ltt S  c 1  g  L Tm 33.65  0.73  2.5 33.65  8.4125 33.65  8.4125    0.8   375.765 34.2 2 M TT  M TT  M TT  g1.1  g   Ứng suất tĩnh tải tác dụng:  TT  M TT 375.765  0.8  1656.26 y 0.1815 I T / m2  Ứng suất hoạt tải tác dụng  HT  M HT y I Trong đó: ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 11 MHT - momen hoạt tải gây ra, tính theo cơng thức: M HT  n.  1     Pi yi Với: n - hệ số vượt tải hoạt tải  - hệ số phân phối ngang α - hệ số Vẽ đường ảnh hưởng tiết diện nhịp xếp đoàn xe H-10 ta được: 0.7P 4000 0.3P 0.7P 0.3P 0.4125 0.3P 4000 2.4125 0.7P 4000 4.4125 0.3P 4000 8.4125 0.7P 4000 6.4125 4000 6.4125 0.3P 2.4125 0.4125 0.7P 4000 4.4125 4000 Momen hoạt tải gây ra: 0.3P   2.4125   6.4125    M HT  1.4  0.5  0.9  1.15     0.7 P   0.4125   4.4125   8.4125    12.9966 P Ứng suất hoạt tải gây ra:  HT  M HT y I 12.9966 P  0.8 0.1815  57.285P   HT    HT  Xác định khả chịu tải kết cấu nhịp: Ta có biểu thức:     TT   HT  16000  1656.26  57.285P  P  250.4 T  Kết luận: Như kết cấu nhịp cho chịu tải trọng đoàn xe ứng với đoàn xe tiêu chuẩn H-10 với P = 250.4T Ví dụ 5: Xác định khả chịu tải KCN giản đơn BTCT theo momen uốn, cho biết: Sơ đồ đoàn xe qua cầu theo tiêu chuẩn đoàn xe H-30 ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 12 Dầm chủ dùng để xác định khả chịu tải KCN có thông số kỹ thuật theo số liệu khảo sát:  Chiều dài nhịp: L = 42.05m  Các kích thước dầm cho hình vẽ  Hệ số phân phối momen = 0.48  Trọng lượng lớp phủ BMC tác dụng lên dầm chủ tính tốn 0.3T/m  Ứng suất biên tiết diện nhịp lực căng trước: [σ] = -235 kg/cm2  Hệ số xung kích = 1.07 Cầu có xe khơng có đường dành cho người 2100 200 2000 200 Giải  Chiều dài nhịp tính tốn: 1  1  Ltt  L  2. lcg  lgoi   42.05     0.05  0.25   41.5 m 2  2   Xác định đặc trưng hình học tiết diện:  Tung độ trọng tâm so với mép tiết diện: yc    A y  A y     0.2  2.2  0.2  2.11.05  1.61 m  0.2  0.2  2.1  A  A  c1 2 c2  Momen quán tính tiết diện: 2 I   I1  A1  yc1  yc     I  A2  yc  yc         0.23  0.2  2.13 2 2   0.2    2.2  1.61     0.2  2.1 1.05  1.61   12   12   0.426 m ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 13  Xác định ứng suất: Khả chịu tải kết cấu nhịp theo ứng suất:     HT   TT Trong đó: [] - ứng suất nén trước; σHT - ứng suất gây hoạt tải; TT - ứng suất gây tĩnh tải  Ứng suất tĩnh tải gây ra:  TT  M TT M  M TT y  TT y I I Trong đó: I - momen qn tính trục x tồn tiết diện y - khoảng cách từ trục trung hòa tới mép tiết diện (thớ chịu kéo xa nhất) MTT - momen tĩnh tải tác dụng lên kết cấu nhịp, bao gồm tĩnh tải loại Ta có momen tác dụng lên kết cấu nhịp: Ltt S  c 1  g  L Tm 41.5  0.82  2.5 41.5  10.375 41.5  10.375    0.3   511.76 42.05 2 M TT  M TT  M TT  g1.1  g   Ứng suất tĩnh tải tác dụng:  TT  M TT 511.76 1.61  1934 T / m2 y 0.426 I  Ứng suất hoạt tải tác dụng  HT  M HT y I Trong đó: MHT - momen hoạt tải gây ra, tính theo cơng thức: M HT  n.  1     Pi yi Với: n - hệ số vượt tải hoạt tải  - hệ số phân phối ngang α - hệ số ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 14 Vẽ đường ảnh hưởng tiết diện nhịp xếp đoàn xe H-30 ta được: 0.2P 1600 0.4P 0.4P 0.2P 0.775 10000 1.575 0.4P 9.575 0.4P 0.2P 6000 6.575 1600 10.375 0.4P 10000 2.375 1.575 0.4P 6000 5.375 1600 Momen hoạt tải gây ra: 0.2 P   5.375  6.575    M HT  1.4  0.48  0.9  1.07    0.4 P  1.575  2.375  10.375  9.375  1.575  0.775    8.28P  Xác định khả chịu tải kết cấu nhịp: Ta có biểu thức:     TT   HT  2350  1934  8.28P  P  50.24 T  Kết luận: Như kết cấu nhịp cho chịu tải trọng đồn xe ứng với đoàn xe tiêu chuẩn H-30 với P = 50.24T ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 15 Dạng 4: Xác định khả chịu tải móng trụ cầu Ví dụ 6: Xác định khả chịu lực móng trụ cầu theo hình vẽ cho trước, biết thơng số kỹ thuật trụ cầu theo số liệu khảo sát sau: L1 = 27m, L2 = 40m Sơ đồ đoàn xe qua cầu: H-30 Số lượng cọc móng: 30 cọc Sức chịu tải giới hạn cọc: Pgh = 50T Thân trụ, bệ trụ có tiết diện không đổi Cường độ tĩnh tải nhịp L1, L2 tương ứng là: g1 = 1.2T/m, g2 = 1.5T/m Cầu có đường người bộ, rộng 1.5m 27000 40000 4000 2000 B-B 4000 B B 2000 A A 4000 A-A 6000 Giải  Số lượng cọc: n R Pgh Trong đó: β - hệ số kể đến áp lực ngang momen tác dụng vào trụ R - tổng lực thẳng đứng tác dụng lên móng Pgh - sức chịu tải giới hạn cọc  Xác định áp lực thẳng đứng tác dụng lên móng trụ R  RTT  RHT  Áp lực thẳng đứng tĩnh tải tác dụng: RTT  RTT  RTT   G1  G2   Q Trong đó: G1, G2 - áp lực thẳng đứng tải trọng nhịp tác dụng lên trụ Q - trọng lượng thân trụ, bệ móng ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 16 Chất tĩnh tải lên đường ảnh hưởng, xác định áp lực tác dụng lên trụ ta có: g1 g2 27000 40000  27  16.2  40 G2  g1.  1.5   30 G1  g1.1  1.2  T T Trọng lượng thân trụ: Q  Qtru  Qbe  Vtru  bt  Vbe  bt     2.5     2.5  200 (T) Giá trị áp lực thẳng đứng tĩnh tải tác dụng lên trụ: RTT  16.2  30  200  246.2 (T)  Áp lực thẳng đứng hoạt tải tác dụng lên trụ: RHT  Roto  Rnguoi 1600 0.4P 6000 10000 0.4P 0.2P 0.348 0.57 0.29 1600 6000 0.4P 0.4P 0.2P 0.94 10000 1600 0.4P 0.85 0.6 27000 6000 10000 0.4P 0.4P 0.2P 0.41 0.56 1600 0.4P 0.2P 0.16 0.12 40000 Trường hợp (không bất lợi bằng) 0.4P 0.4P 0.2P 0.12 0.08 0.37 0.4P 0.2P 0.52 0.56 0.81 0.63 0.4P 0.4P 0.2P 0.96 0.4P 0.4P 0.2P 0.348 0.407 0.4P Trường hợp (bất lợi hơn) Áp lực ô tô tác dụng lên trụ: Roto  n '.n.  Pi yi 0.2 P   0.63  0.81  0.37      1.4  0.9    0.4 P   0.348  0.407   0.96  0.56  0.52  0.12  0.08    4.9588 P ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 17 Áp lực người tác dụng lên trụ:  27 1 40 1  Rnguoi  n '.n.B.g nguoi  1  2   1.4 1.5  0.3      42.21 (T)   Áp lực hoạt tải tác dụng lên trụ: RHT  4.9588 P  42.21  Áp lực thẳng đứng tổng tải trọng tác dụng lên trụ: R  RHT  RTT  4.9588P  42.21  246.2  4.9588P  288.41  Xác định tải trọng cho phép: Ta có: n   R Pgh  R n.Pgh   R 30  50  1000 (T) 1.5 Lại có: R  4.9588 P  288.41 Như tải trọng cho phép qua cầu là: P 1000  288.41  143.5 (T) 4.9588  Kết luận: Như kết cấu trụ cho chịu tải trọng đoàn xe ứng với đoàn xe tiêu chuẩn H-30 với P = 143.5T ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH ... = 50.24T ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH 15 Dạng 4: Xác định khả chịu tải móng trụ cầu Ví dụ 6: Xác định khả chịu lực móng trụ cầu theo hình vẽ cho trước, biết thông số kỹ thuật trụ cầu theo... kết cấu nhịp: ĐỀ CƯỜNG ÔN TẬP NGUYỄN TÀI ĐÌNH Kk  K max 0.969   7.63 K1 0.127  Kết luận: Kết tính cho thấy K0 = 10 > Kk = 7.63  khơng cho phép đồn xe H10 qua cầu ĐỀ CƯỜNG ƠN TẬP NGUYỄN TÀI... ln phải có kết luận với tải trọng qua cần hay khơng - quan trọng công việc kiểm định cầu Dạng 1: Xác định hoạt tải cho phép qua cầu theo ứng suất cho phép Dạng hệ số vượt tải lấy Ví dụ 1: Sử dụng