thiết kế cầu bê tông cốt thép- tính toán nôi lực trong kết cấu cầu

chương 5 bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang chương 5 bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang 3.3Phư­¬ng ph¸p truyÒn thèng TÝnh néi lùc dÇm ngang chương 5 bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang 3.3Phư­¬ng ph¸p truyÒn thèng TÝnh néi lùc dÇm ngang chương 5 bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang 3.3Phư­¬ng ph¸p truyÒn thèng TÝnh néi lùc dÇm ngang chương 5 bài giảng thiết kế cầu bê tông cốt thép phần tính toán nội lực trong kết cấu cầu Ctính toán thiết kế theo 22 TCN-272-05 tính toán nội lực trong kết cấu cầu tính toàn bộ mặt cắt tính bản mặt cầu kinh nghiệm tính nội lực dầm ngang

S 2

CH ƯƠNG V: NG V:

CH ƯƠNG V: NG V: TÝnh to¸n néi lùc

trong kÕt cÊu cÇu

1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-05

2 TÝnh néi lùc dÇm chñ

3 TÝnh to¸n b¶n mÆt cÇu

3.1 Ph ¬ng ph¸p d¶i b¶n ư¬ng ph¸p d¶i b¶n

3.2 Ph ¬ng ph¸p kinh nghiÖm ư¬ng ph¸p d¶i b¶n

3.3 Ph ¬ng ph¸p truyÒn thèng ư¬ng ph¸p d¶i b¶n

4 TÝnh néi lùc dÇm ngang

CÇu bª t«ng cèt thÐp Ch – Chương V ư¬ng ph¸p d¶i b¶nơng V ng V

S 3

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn - Bộ GTVT năm 1979 (Qui trình 79),

dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế cầu cống của Liên xô cũ (CH 200-62 và BCH 365-67)

S 4

TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

- Tĩnh tải của kết cấu và liên kết DC

- Tĩnh tải của lớp mặt cầu và thiết bị DW

- Tĩnh tải của đất chất thêm ES

S 5

TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

Tổ hợp tải trọng cơ bản tính cầu với tải trọng xe khai thác không xét đến gió

1.R Trạng thái giới hạn cường độ I

Tổ hợp tải trọng tính cầu không có xe chịu lực gió với vận tốc lớn hơn 25m/s

2.R Trạng thái giới hạn cường độ II

Tổ hợp tải trọng tính cầu với tải trọng xe khai thác và gió với vận tốc 25m/s

3.R Trạng thái giới hạn cường độ III

Tổ hợp tải trọng liên quan đến các biến cố như động đất, va xô xe cộ và tàu bè

4.R Trạng thái giới hạn đặc biệt

Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s và tải trọng lấy theo giá trị tiêu chuẩn

5.R Trạng thái giới hạn sử dụng

Tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gãy do tải trọng xe trùng phục và xung kích

6.R Trạng thái giới hạn mỏi

S 7

HỆ SỐ TẢI TRỌNG

2.R Hệ số tải trọng thường xuyên

S 8

HỆ SỐ TẢI TRỌNG

3.R Hệ số tải trọng thi cụng

4.R Hệ số tải trọng cho lực kớch nõng hạ và lực kộo sau cỏp dự ứng lực

- Khi không có qui định khác của chủ đầu t :

- Khi không có qui định khác của chủ đầu t :

- Lực kích thiết kế không nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng

th ờng xuyên

- Khi kích dầm mà không ngừng giao thông thì phải xét đến phản lực do hoạt tải nhân

với hệ số tải trọng của hoạt tải

- Trọng l ợng gờ chắn bánh, lan can và lề ng ời đi

- Trọng l ợng lớp phủ mặt cầu và các thiết bị trên cầu

- Bao gồm các tổ hợp nội lực tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải và hoạt tải

- Sử dụng hoạt tải rải đều hoặc đặt tải trực tiếp lên ĐAH

- Tr ờng hợp tính mômen âm trên gối dầm liên tục:

- Lấy bằng 90% hiệu ứng của xe tải thiết kế và 90% hiệu

ứng của tải trọng làn

- Đ ợc phép xếp 2 xe tải cách nhau 15m trên 2 nhịp lân cận

- Khoảng cách giữa các trục 145kN lấy bằng 4300mm

Nội lực do xe tải/xe 2 trục thiết kế LL

- Không xét đến lực xung kích

- Công thức tính: S = m.g..qi.i

S 11

tính nội lực dầm chủ

Nội lực do ng ời đi bộ PL

Tổ hợp nội lực hoạt tải xe theo các TTGH

- Không xét đến lực xung kích

- Công thức tính: S = g..qi.i

- Với cầu ô tô: q = 3.10-3 Mpa

- Với cầu chỉ dành cho ng ời đi bộ: q = 4,1.10-3 MPa

- HSPB cho tải trọng ng ời đi bộ nên tính theo PP đòn bẩy

- Xe tải thiết kế +IM) tải trọng làn

- Xe 2 trục thiết kế +IM) tải trọng làn

- Xe tải thiết kế (có xét xung kích 25%)

- 25% hiệu ứng của xe tải thiết kế +IM) tải trọng làn

liên tục không quá 1800mm có thể thay tải trọng dãy bánh xe ngoài

cùng bằng tải trọng phân bố đều 14,6N/mm, đặt cách mặt lan can

300mm

gian của bản (PP phần tử hữu hạn, PP dải hữu hạn, PP biến

theo h ớng phụ vuông góc với h ớng chính đ ợc lấy theo qui định

- Do nội lực do biến dạng tổng thể th ờng nhỏ hơn nhiều do biến dạng cục bộ nên coi bản nh

các dải liên tục kê trên gối cứng là các dầm đỡ

- Dải bản đ ợc coi nh tấm bản có chiều rộng SW kê vuông góc với các dầm đỡ có xét đến sự

làm việc khác nhau của các dải bản

- Lấy mô men âm và d ơng lớn nhất để thiết kế

Phạm vi áp dụng

- Dùng cho các bản đúc tại chỗ có chiều dài nhịp nhỏ hơn 4600mm

- Với nhịp lớn hơn 4600mm song song với h ớng xe chạy phải đ ợc tính toán nh cầu bản

S 14

Xác định chiều dài nhịp bản và chiều dày bản

Xác định chiều dài nhịp tính toán của bản

S 16

Bản có nhịp song song với h ớng xe chạy

(cầu bản đúc tại chỗ)

Nguyên tắc tính

Chiều rộng dải bản t ơng đ ơng của dải bản trong

- Cho 1 làn xe: E = 250 +IM) 0,42 L√L 1W1

- Cho nhiều làn xe: E = 2100 +IM) 0,12 L√L 1W1  W/NL

với L1 – chiều dài nhịp có điều chỉnh, = min (Lthực tế, 18000mm)

W – chiều rộng toàn bộ cầu

W1 – chiều rộng toàn bộ cầu có điều chỉnh

Chịu tải trên 1 làn: W1 = min (W, 9000mm)Chịu tải trên nhiều làn: W1 = min (W, 18000mm)

- Với bản có nhịp lớn hơn 4600mm và song song với h ớng xe chạy phải đ ợc tính toán nh

cầu bản

Chiều rộng dải bản t ơng đ ơng của dải bản ngoài

Chiều rộng hũu hiệu = k/c mép bản đến mặt trong lan can +IM) 300mm +IM) E/2  E hoặc 1800mm

- Chiều dài: l = 2,28.10-3..(1+IM).IM).P (mm)

- áp lực bánh xe truyền xuống tim bản coi nh phân bố theo góc 45°

- Tải trọng bánh xe đ ợc tính nh tải trọng tập trung hoặc tải trọng phân bố đều:

- Khi E > k/c 2 trục bánh xe:

Tải trọng làn và ng ời đi bộ

P p

P p

- Khi dải cơ bản là ngang có L > 4600mm hoặc dải cơ bản là dọc, các dải ngang phải đ ợc

thiết kế bao gồm cả tải trọng làn

S 18

tính nội lực bản mặt cầu

Qui định vị trí tiết diện chịu mômen âm và lực cắt

tính từ đ ờng tim gối

Tổ hợp nội lực

- Trạng thái giới hạn c ờng độ I

- Trạng thái giới hạn sử dụng

- Trạng thái giới hạn mỏi

- Trạng thái giới hạn đặc biệt

- Phải tính với bề rộng hữu hiệu E đã đ ợc chiết giảm do phạm vi ảnh h ởng của tải trọng bị

giảm đi

Tính nội lực bản ở khu vực đầu dầm

S 19

tính nội lực bản kê trên 2 cạnh ( QT 79)

- Có thể tính M(-) và M(+IM).) theo mômen mặt cắt giữa nhịp bản giản đơn t ơng ứng

- K/c từ tim bánh xe đến mép làn xe thiết kế theo ph ơng ngang cầu không đ ợc lấy nhỏ hơn

600mm

- M(+IM).) tại giữa nhịp = 0,5.M0

- M(-) tại ngàm = -0,8.M0

- Lực cắt tại ngàm = Q0

S 20

- Cốt thép h ớng chính song song với làn xe: 1750/ S √L  50%

- Cốt thép h ớng chính vuông góc với làn xe: 3840 S √L  67%

với S – chiều dài nhịp có hiệu lấy theo mục 9.7.2.3

trên 150mm phải đ ợc bố trí đều nhau trên cả 2 mặt

- Tính duyệt khả năng chịu uốn của bản

- Tính duyệt nứt

- Tính duyệt mỏi: không cần tính cho mặt cầu BTCT khi dùng nhiều dầm chủ

- Tính duyệt c ờng độ bản hẫng do tải trọng xe va vào lan can

bố trí cốt thép và tính duyệt

Tính duyệt

Chọn tiết diện cốt thép

S 21

- Dùng với bản mặt cầu làm việc theo ph ơng ngang, trừ bản hẫng

- Không cần tính toán khi đã thoả mãn các điều kiện thiết kế

- Cốt thép tối thiểu lấy theo các yêu cầu về cốt thép

Thiết kế theo kinh nghiệm

Chiều dài nhịp tính toán của bản

rộng hơn của chiều dài bản ở 2 vị trí trên hình 9.7.2.3.1

S 22

-Coi dầm ngang là dầm liên tục kê trên các gối cứng

-Vẽ đ ờng ảnh h ởng áp lực lên dầm ngang

-Khi có dầm dọc phụ-Khi không có dầm dọc phụ-Khi nối bản mặt cầu

-Khi không nối bản mặt cầu

-Nội lực trong dầm ngang có thể tính bằng PP không gian hoặc PP gần đúng

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp

S 23

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp

- Vẽ ĐAH áp lực Ri của các dầm chủ: PP nén lệch tâm, đòn bẩy, dầm trên gối đàn

hồi,

- Vẽ ĐAH nội lực dầm ngang căn cứ vào ĐAH áp lực Ri

- Đặt tải lên ĐAH để tính nội lực dầm ngang

-Chỉ đặt những tải trọng tác dụng sau khi thi công xong mối nối dầm ngang-Nội lực do tĩnh tải phải tính với n>1 và n<1

-Nội lực do hoạt tải phải tính Mmax và Mmin-Hệ số xung kích  tính với chiều dài nhịp dầm chủ

11

x

2.2 6.6

k 1 0 1 2 3 4 5 k 2

p =1

1,9m

S 25

- Cộng nội lực ở b ớc 2 với các nội lực ở b ớc 1 để đ ợc nội lực ở mặt cắt giữa và trên gối dầm

ngang  đ ờng bao mô men và lực cắt

- Dầm ngang ở đầu kết cấu nhịp: tính theo sơ đồ dầm liên tục trên gối cứng

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp