Hcmute thiết kế bản vẽ liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn tcvn 11823 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN PHÂN TÍCH THIẾT KẾ BẢN LIÊN TỤC NHIỆT THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823-2017 MÃ SỐ:SV2019-45 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN PHÂN TÍCH THIẾT KẾ BẢN LIÊN TỤC NHIỆT THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823-2017 Mã số đề tài: SV2019-45 Thuộc nhóm ngành khoa học: QUY HOẠCH – KIẾN TRÚC- XÂY DỰNG TP Hồ Chí Minh, 25 Tháng Năm 2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ BẢN LIÊN TỤC NHIỆT THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823-2017 Mã số đề tài: SV2019-45 Thuộc nhóm ngành khoa học: QUY HOẠCH- KIẾN TRÚC- XÂY DỰNG SV thực hiện: Lê Trung Hậu Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 161270A, Khoa Xây Dựng Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Kĩ thuật xây dựng công trình giao thơng Người hướng dẫn: T.S Nguyễn Duy Liêm TP Hồ Chí Minh, 25 Tháng Năm 2019 Luan van MỤC LỤC Chương 1:MỞ ĐẦU…………………………………………………………………0 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Lý chọn đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Trong nước Error! Bookmark not defined 2.2 Ngoài nước Chương 3: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Thiết kế liên tục nhiệt 3.1 Trình tự thi cơng ngun lý tính tốn 3.2 Xác định mô men liên tục nhiệt 3.3 Tính góc xoay φ dầm chủ gối 3.4 Ví dụ minh họa tính góc xoay dầm chủ 3.5 Do tải trọng lớp phủ hoạt tải: 10 3.5.1 Do tải trọng lớp phủ: 10 3.5.2 Do hoạt tải xe 3T taỉ làn: 12 3.6 Do co ngót 14 3.7 Do từ biến 16 3.8 Do nhiệt độ Gradien 19 Chương 4: KẾT LUẬN ……………………………………………………………21 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………22 PHỤC LUC……………………………………………………………………… 23 Luan van DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam BTCT: Bê tơng cốt thép Luan van DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Chuổi dầm nối liên tục nhiệt Hình 2: Bố trí điển hình liên tục nhiệt Hình 3: Góc xoay bên liên tục nhiệt Hình 4: Góc xoay bên liên tục nhiệt Hình 5: Sơ đồ tính liên tục nhiệt Hình 6: Sơ đồ chất tải lên dầm chủ Hình 7: Mặt cắt ngang dầm L=20 m 10 Hình 8: Các thơng số chung 23 Hình 9: Các thơng số chung 24 Hình 10: Các yếu tố tải trọng chủ yếu tác dụng lên liên tục nhiệt 24 Hình 11: Do tải trọng lớp phủ tác dụng lên liên tục nhiệt 25 Hình 12: Do tải trọng hoạt tải tác dụng lên liên tục nhiệt 25 Hình 13: Do tải trọng co ngót tác dụng lên liên tục nhiệt 26 Hình 14: Do tải trọng từ biến tác dụng lên liên tục nhiệt 26 Hình 15: Do nhiệt độ gradien tác dụng lên liên tục nhiệt 27 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn TCVN 11823-2017 - SV thực hiện: Lê Trung Hậu - Lớp: 16127047 Mã số SV: Khoa: Xây Dựng Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: TS Nguyễn Duy Liêm Mục tiêu đề tài: Phân tích nội lực, thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 11823-2017 Tính sáng tạo: Tính nội lực tác dụng lên liên tục goác xoay dầm chủ nguy hiểm Kết nghiên cứu: Xác định nội lực tác dụng lên liên tục nhiệt nhịp dầm khác Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Phương tiện tham gia giao thông cầu cảm thấy êm thuận hơn, góp phần giữ gìn vẽ đẹp tăng tuổi thọ kết cấu bên mặt cầu Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài : Đề tài đăng Tạp Chí Xây Dựng xuất tháng 8/2019 Ngày 25 tháng năm 2019 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài: Ngày tháng năm Xác nhận Trường (kí tên đóng dấu) Luan van Người hướng dẫn (kí, họ tên) Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung Trong cơng trình cầu bố trí nhiều nhịp giản đơn, số lượng lớn khe co giãn, dù sử dụng loại tốt, ảnh hưởng đến độ êm thuận xe chạy Một mặt chênh lệch độ cứng vật liệu (giữa khe co giãn mặt đường bê tông nhựa), mặt khác kỹ thuật thi cơng thường khó đạt độ phẳng thiết kế, điều tạo góc lõm mặt cầu, gây xung va đập khơng êm thuận Liên tục hóa kết cấu dầm giản đơn thành chuỗi liên tục giải pháp nâng cao độ êm thuận xe chạy Sử dụng liên tục nhiệt giải pháp đơn giản hiệu nhằm khắc phụ độ êm thuận xe chạy mặt cầu Cơ có hai loại hình nối liên tục nhiệt kết cấu nhịp: dùng giải pháp nối liên tục nhiệt mặt cầu (xem mơ tả Hình 1), hai nối liên tục nhiệt dầm chủ thông qua dầm ngang đầu nhịp Tại Việt Nam, liên tục nhiệt áp dụng sớm cho mặt cầu dẫn đường ô tô cầu Thăng Long trợ giúp kĩ thuật chuyên gia Liên Xô sử dụng phổ biến cầu đường bộ, kể đến dự án cầu Mỹ Thuận cầu Cần Thơ, dự án cao tốc Tp Hồ Chí Minh – Trung Lương, cao tốc Tp Hồ Chí Minh - Long Thành – Dầu Giây… Do thông tin cách tính liên tục nhiệt chưa phổ biến, đặc biệt số sơ đồ làm việc bất lợi liên tục nhiệt mà tài liệu tham khảo chưa đề cập Kết nghiên cứu cung cấp thêm thơng tin hữu ích giúp kỹ sư thiết kế cầu, đặc biệt em sinh viên tham khảo, thuận tiện áp dụng Ln e Lg Ltt Ltt 2Lg+e Ltt 2Lg+e Hình 1: Chuổi dầm nối liên tục nhiệt Trong đó, Ltt chiều dài nhịp tính toán, Lg khoảng cách từ gối đến đầu dầm, e bề rộng khe co giãn Luan van 1.2 2.2 Lý chọn đề tài Hiện chưa có tài liệu hướng dẫn cách tính liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 11823-5:2017 ban hành Vì vậy, nghiên cứu trình bày phương pháp ví dụ minh họa thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường TCVN11823:2017 1.3 Mục tiêu đề tài Phân tích, thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường TCVN11823:2017 1.4 2.3 Phương pháp nghiên cứu đối tượng nghiên cứu Tham quan thực tế, phân tích nội lực, tính tốn liên tục nhiệt Luan van Chương 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Trong nước: Bản liên tục nhiệt giải pháp đơn giản thông dụng nhằm giảm khe co giãn nhờ tăng độ êm thuận cho xe chạy Hiện chưa có tài liệu hướng dẫn cách tính liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 118235:2017 ban hành Bài báo trình bày phương pháp tính liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn ví dụ cụ thể cho ba độ nhịp dầm thông dụng gồm nhịp 15m, 20m 24m 2.4 Ngoài nước: Ngun lý tính liên tục nhiệt có áp dụng cụ thể chưa có ví dụ rõ ràng Luan van 14  Nội lực trạng thái giới hạn sử dụng 1: 2.26 Góc xoay đầu dầm xe tải 3T: 3T  1  2  3   1 1.33  0.0027  Rad  2.27 Góc xoay tải làn: Lan qLan Ltt 9.3  19400  1   0.0009  Rad  24 Ed I c 24 36933  0.052  1012 2.28 Momen dương ngàm: M   2En I n 3T   Lan   a  2e   2e  a   a  e  150  0.0027  0.0009  12  1200  50  1200   50   50  1200   33014  1000   24.14  KN m  2.29 Momen âm giữa: M  En I n   (a  2e) 1503   0.0047  0.0015  12  51.43  KN m  1200   50   33014 1000  2.30 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.063  KN  3.6 Do co ngót 2.31 Góc xoay mặt cắt ngàm nối:  SH  Ltt 2R Ltt : Là chiều dài nhịp tính tốn R  SH  SH độ cong xác định sau: SH   in yi Ai  E I  E i i g I g Trong đó: yi : khoảng cách từ trục trung hòa tiết diện liên hợp đến trọng tâm phần tử i Luan van 15 Ai : Diện tích tiết diện phần tử i Ei , I i : Momen đàn hồi momen quán tính phần tử i Eg , I g : Momen đàn hồi momen quán tính tiết diện dầm chưa liên hợp  in : Ứng suất biến dạng co ngót gây phần tử Được xác định sau:  in   SH Ei Với Eg lấy moddun đàn hồi mặt cầu Ở ta xét mặt cầu phần tử nhất, đó:  SH : biến dạng co ngót xác định sau:  SH  ks kSH k f ktd  0.48  10 3 Trong đó: k s hệ số kích thước xác định: ks  1.45  0.051 V / S   1.45  0.051 81.6  1.03 Hệ số xét ảnh hưởng co ngót: kSH   0.014H   0.014  75  0.95 Hệ số xét ảnh hưởng cường độ bê tông lên cấu kiện chịu tải: kf  35 35   0.95  f c'  30 Hệ số xét ảnh hưởng phát triển cường độ bê tơng lên biến dạng co ngót trường hợp Suy  in  4.46  104  33014  14.72 SH  14.72  380  120  1000  5.48  10 7 6 33014  144  10  36933  0.603  10 Góc xoay:  SH  Ltt  SH 19400  5.48  10 7   0.0056  Rad  2  Nội lực trạng thái giới hạn cường độ 1: 2.32 Góc xoay: CD1  SH  1.25  0.007  Rad  2.33 Momen dương ngàm: Luan van 16 M  2En I n   a  e   a  2e   2e  a  150  33014  1000   0.007 12   1200  50  1200   50   50  1200   46.94  KN m  2.34 Momen âm giữa: M  En I n   (a  2e) 1503  0.007 12  99.9  KN m  1200   50   33014 1000  2.35 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.122  KN   Nội lực trạng thái giới hạn sử dụng 1: 2.36 Góc xoay: CD1  SH   0.0056  Rad  2.37 Momen dương ngàm: M  2En I n   a  e   a  2e   2e  a  150  0.0056 12   1200  50  1200   50   50  1200   33014  1000   37.55  KN m  2.38 Momen âm giữa: M   2En I n   33014  0.052 1012  0.0056   80  KN m  (a  2e) 1200   50  2.39 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.098  KN  3.7 Do từ biến Chuyển vị mặt cắt ngàm nối liên tục nhiệt từ biến gây nên với tải trọng tác dụng gồm trọng lượng thân kết cấu cáp dự ứng lực Do để tính tốn chuyển vị trọng lượng thân kết cấu cáp dự ứng lực sau lấy tổng chuyển vị thành phần gây nên Luan van 17 Góc xoay xác định sau: CR   t ,ti  c Trong  c : góc xoay trọng lượng thân kết cấu cáp dự ứng lực Góc xoay trọng lượng thân kết cấu: ctinh q L3tt 0.603  106  2.5  10 5  19400    0.0024  Rad  24.Ed I 24  36933  0.052  1012 Góc xoay cáp dự ứng lực:  DUL  P xLtt 1860    12.7  30   430  100   19400   0.0118  Rad  2.Ed I   36933  0.052  1012 Suy ra: c  ctinh  DUL  0.0024  0.0118  0.0094  Rad  Hệ số từ biến:   t f ,td   1.9kc khc k f ktd ti 0.118 Kc hệ số kích thước xác định sau: kc  1.45  0.005  V / S  1.45  0.005  127.1  0.815 Chọn kc = Hệ số độ ẩm cho trình từ biến: khc  1.56  0.008.H  1.56  0.008  75  0.96 Hệ số xét cường dộ bê tông kết cấu chịu tải: kf  35 35   0.714 '  f c  42 Hệ số xét cường độ phát triển bê tơng lên biến dạng co ngót: ktd  t f tính đến cuối thời kì khai thác lấy vơ cùng, td tính từ lúc thi công mặt cầu Suy hệ số từ biến từ lúc cắt cáp đến cuối thời kì khai thác:   t f ,ti   1.9.kc khc k f ktd ti 0.118  1.9   0.96  0.714   10.118  1.302 Hệ số từ biến từ lúc cắt cáp đến nối chuỗi: ktd  t 70    0.653  10  0.58 f c'   10  0.58  38  12    12   0.145  38  20  '   145 f  20 c   Luan van 18   td ,ti   1.9.kc khc k f ktd ti 0.118  1.9   0.96  0.714  0.653  10.118  0.85 Hệ số từ biến từ lúc nối chuỗi đến cuối thời kì khai khác:   t f ,td     t f ,ti    td ,ti   1.302  0.85  0.452   Suy ra: CR   t f ,td c  0.452   0.0094   0.0036  Nội lực trạng thái giới hạn cường độ 1: 2.40 Góc xoay: CD1  CR   0.0036  Rad  2.41 Momen dương ngàm: M  2En I n   a  e   a  2e   2e  a  150  33014  1000   0.0036 12   1200  50  1200   50   50  1200   49.28  KN m  2.42 Momen âm giữa: 1503  33014 1000   0.0036 E I  12 M  n n   51.43  KN m  (a  2e) 1200   50  2.43 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.122  KN   Nội lực trạng thái giới hạn sử dụng 1: 2.44 Góc xoay: CD1  SH   0.0056  Rad  2.45 Momen dương ngàm: M  2En I n   a  e   a  2e   2e  a   33014  0.052  10 12  0.0056   1200  50  1200   50   50  1200   37.55  KN m  2.46 Momen âm giữa: Luan van 19 M   2En I n   33014  0.052 1012  0.0056   80  KN m  (a  2e) 1200   50  2.47 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.098  KN  3.8 Do nhiệt độ Gradien Để tính nội lực gốc xoay nhiệt độ Gradien gây ra, theo phương đứng ta chia cấu kiện thành nhiều phần tử có chiều cao h Sự chia có xét đến chênh lệch nhiệt độ bên cấu kiện cấu kiện Cơng thức góc xoay đầu dầm gradien nhiệt độ dương gây ra:  PTG  L 2R Trong đó: L: chiều dài nhịp tính tốn R  , với  độ cong xác định sau:     T I  yi Ai  Ti  hi Ii   Trong đó:   10 ,  10 6 : Hệ số giản nở nhiệt I i : Momen quán tính tiết diện liên hợp Tai : Nhiệt độ tâm phần tử i yi : Khoảng cách từ trục trung hòa đến trọng tâm phần tử xét Ai : Diện tích tiết diện phần tử i Tai : Độ chênh lệch nhiệt độ mặt mặt phần tử i    5.8 , T  0.4 , h  20mm , I  666666.67  mm   , T  5.2 , h  260mm , I  1347493333  mm  Ta1  2o ,130 , T1  17 , h1  100mm , I1  83333333 , 33 mm Ta Ta3 0 2 2 2 Luan van 20  Ti  10 ,  10 6    Tai yi Ai  Ii   [ I hi  0.052  1012  83333333 , 33    20.13  390  1000  100  17   100    666666 ,67     5.8  330  1000  20  0.4   20   1347493333     190  920  260  5.2  ] 260    2.087  10 7 R    4791566.68 2.087  10 7 Suy ra:  PTG  L 19400   0.002 2R  4791566  Nội lực trạng thái giới hạn cường độ 1: 2.48 Góc xoay: CD1  TG    Rad   Nội lực trạng thái giới hạn sử dụng 1: 2.49 Góc xoay: CD1  SH  0.5  0.001 Rad  2.50 Momen dương ngàm: M   2En I n   a  e   a  2e   2e  a  150   0.001 12  1200  50  1200   50  50   1200   33014  1000   6.7  KN m  2.51 Momen âm giữa: M  En I n   (a  2e) 1503   0.001 12  14.28  KN m  1200   50   33014 1000  2.52 Lực cắt ngàm giữa: Q  0.074  KN  Luan van 21 Chương 5: KẾT LUẬN - Kết cấu nối liên tục nhiệt đóng vai trị quan trọng tạo êm thuận chạy xe cầu, đặc biệt cầu lớn gồm nhiều nhịp giảm số lượng lớn khe co giãn - So với tài liệu phổ biến nay, báo phân tích sơ đồ thực tế làm việc (Hình 3b + 3c) liên tục nhiệt dầm chủ xoay cưỡng tác dụng tải trọng ngồi - Các cơng thức xác định mô men bao thớ xác định Luan van 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Mai Lựu, Lê Hồng Lam, Cầu bê tông cốt thép, Nhà xuất GTVT (2018) TVCN 11823-2017: Thiết kế cầu đường (2017) Công ty CP Tư vấn Thiết kế cơng trình Quỹ Đạo (Orbitec), Thiết kế BVT cầu Cả Cấm (2018) Luan van 23 PHỤC LỤC  Dùng phần mềm EXCEL có VBA để tính toán nooih lực lên liên tục nhiệt trình bày sau: Nhập tính tốn số liệu chung: Hình 8: Các thơng số chung Nhấn nút tiếp để nhập tính tiếp thơng số khác: Luan van 24 Hình 9: Các thơng số chung Tính tốn tải trọng chủ yếu tác dụng lên liên tục nhiệt: Hình 10: Các yếu tố tải trọng chủ yếu tác dụng lên liên tục nhiệt Luan van 25 2.1 Do tĩnh tải tác dụng ( Tải trọng lớp phủ) Hình 11: Do tải trọng lớp phủ tác dụng lên liên tục nhiệt 2.2 Do hoạt tải tác dụng: Hình 12: Do tải trọng hoạt tải tác dụng lên liên tục nhiệt Luan van 26 2.3 Do co ngót: Hình 13: Do tải trọng co ngót tác dụng lên liên tục nhiệt 2.4 Do từ biến: Hình 14: Do tải trọng từ biến tác dụng lên liên tục nhiệt 2.5 Do nhiệt độ Gradien: Luan van 27 Hình 15: Do nhiệt độ gradien tác dụng lên liên tục nhiệt Luan van S K L 0 Luan van ... tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 11823- 5 :2017 ban hành Vì vậy, nghiên cứu trình bày phương pháp ví dụ minh họa thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường TCVN1 1823 :2017. .. Mục tiêu đề tài: Phân tích nội lực, thiết kế liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 11823- 2017 Tính sáng tạo: Tính nội lực tác dụng lên liên tục goác xoay dầm chủ nguy hiểm Kết... tài liệu hướng dẫn cách tính liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn thiết kế cầu đường TCVN 118235 :2017 ban hành Bài báo trình bày phương pháp tính liên tục nhiệt theo tiêu chuẩn ví dụ cụ thể cho ba độ