chương 4 tính toán phân bố tải trọng cho bộ phận kết cấu cầu

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP TS Hồ Xuân Nam Bộ môn Cầu Hầm, Đại học Giao thông Vận ti S1 CHNG IV: tính toán phân bố tải trọng cho phận kết cấu cầu Các nhóm phương pháp tính toán phân bố tải trọng Phương pháp đòn bẩy Phương pháp nén lệch tâm Phương pháp dầm liên tục gối đàn hồi Các phương pháp xác Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 Cầu bê tông cốt thép – Chương IV S2 Phân loại theo phương pháp mô hình hoá - Giả thiết vật liệu đàn hồi tuyến tính - Là kết cấu không gian bao gồm phận: mặt cầu, dầm ngang, dầm chủ tham gia chịu lực - Dựa nguyên lý cân lực tương thích biến dạng - Hoạt tải theo phương ngang cầu dọc cầu di chuyển vị trí - Phân bố tải trọng phận phụ thuộc vào độ cứng liên kết phận - Người ta chia làm nhóm: Nhóm - Giả thiết KCN hệ - Các phần coi chịu lực cục truyền lực lên dầm dọc dầm ngang Nhóm - Giả thiết KCN hệ thống thành mỏng có mặt cắt kín hở Nhóm - Giả thiết KCN hệ thống dạng Nhóm - Giả thiết KCN gần với kết cấu thực - Dùng phương pháp phức tạp có độ xác cao sử dụng phần mềm máy tính ®Ĩ tÝnh to¸n C¸c nhãm PP tÝnh PBTT S3 Phân loại theo phạm vi áp dụng Các phương pháp đơn giản - Phương pháp đòn bẩy - Phương pháp nén lệch tâm - Phương pháp dầm liên tục gối đàn hồi Các phương pháp xác - Phương pháp mạng dầm - Phương pháp trực hướng - Phương pháp có sườn - Phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp tra bảng 22 TCN-272-05 - Phương pháp dầm đơn áp dụng cho cầu dầm - Phương pháp tuyến dầm áp dụng cho dầm hộp nhiều ngăn Các nhóm PP tính PBTT S4 phương pháp đòn bẩy Giả thiết - Kết cấu ngang dầm giản đơn dầm hẫng gối chốt lên dầm dọc chủ bị cắt rời dầm dọc chủ - Khi mặt cắt ngang KCN gồm nhiều hộp giả thiết mặt cắt hộp không quay MCN độ cứng chống xoắn lớn Phạm vi áp dụng - KCN có 2, dầm dọc độ cứng liên kết ngang nhỏ nhiều so với độ cứng dầm dọc Phương pháp tính - Vẽ ĐAH phản lực gối dầm ngang lên dầm dọc theo nguyên tắc: tải trọng tác dụng qua kết cấu ngang lên dầm chủ liền kề phân bố theo qui tắc đòn bẩy - Với dầm hộp giả thiết tung độ ĐAH sườn hộp - Đặt tải trọng lên ĐAH phản lực gối để tính HSPBN theo công thức: K = 0,5.yi i Phương pháp đòn bẩy S5 phương pháp nén lệch tâm Giả thiết - Kết cấu ngang có độ cứng lớn, chịu tải mặt cắt nhịp không biến dạng mà chuyển vị thẳng đứng quay ®i gãc như­ cÊu kiƯn chÞu nÐn lƯch tâm Phạm vi áp dụng - KCN có dầm ngang nhịp - Tỉ số B/L 0,5 Phương pháp tính - Tính HSPBN cho dầm chủ theo nguyên tắc kết cấu chịu nén lệch tâm: áp lực dầm ngang lên dầm dọc tỉ lệ với độ võng dầm dọc 1 e.ai K = +  n ∑ a2 j  -      I e.ai I i K = i + Khi ®é cøng cđa dầm khác nhau: I a2 j I j j Có thể đặt tải trọng lên ĐAH áp lực lên dầm để tính HSPBN theo: K = 0,5.yi i Phương pháp nén lệch tâm S6 phương pháp dầm liên tục gối đàn hồi Giả thiết - Kết cấu ngang dầm liên tục gối đàn hồi dầm dọc - Hệ số đàn hồi gối phụ thuộc vào độ cứng dầm dọc Phạm vi áp dụng - d > 0,005 6.E.I´.∆p l4 ∆P = 384 Ed I d Các cầu không dầm ngang kết cấu ngang không đủ cứng với: = Với I=In/a với a khoảng cách dầm ngang Có thể tính theo c«ng thøc: 1,28d I d α= l 4In - Tỉ số B/L > 0,5 - Vẽ ĐAH áp lực lên dầm chủ ĐAH phản lực gối đàn hồi dầm liên tục: dùng PP thông số ban dầu hay phương trình mô men - Tung độ ĐAH đầu công xon: Phương pháp tính Rpn,k = Rpn,0 + dk.(dRMn,0)/d - Trong thùc tÕ dïng c¸c bảng tra tung độ Rpn,r RMn,0 theo số nhịp dầm ngang - Đặt tải trọng lên ĐAH áp lực lên dầm để tính HSPBN theo: K = 0,5.yi i Phương pháp dầm liên tục GĐH S7 Phạm vi áp dụng phương pháp đơn giản Giả thiết - Tại mặt cắt gối tính HSPBN theo phương pháp đòn bẩy - Tại vùng nhịp tính theo phương pháp NLT dầm liên tục GĐH - Giữa mặt cắt gối vùng nhịp HSPBN thay đổi theo qui luật đ ường thẳng Phạm vi áp dụng < 0,005: tính theo phương pháp NLT vùng dầm ngang đầu nhịp > 0,005: tính theo PP dầm liên tục GĐH đoạn 1/3L nhịp Phương pháp dầm liên tục GĐH S8 phương pháp phần tử hữu hạn Giả thiết - Giả thiết KCN gần với kết cấu thực Phạm vi áp dụng - Là phương pháp số mạnh nhất, mô loại kết cấu với điều kiện biên khác Phương pháp tính - Mô hình hầu hết thiết lập giải theo phương pháp chuyển vị - Sử dụng phần mềm máy tính để tính toán Các phương pháp xác S9 Qui định xếp tải theo phương ngang cầu - Tải trọng xếp theo phương ngang cầu cho đạt hiệu ứng lực cần tính lớn Số xe thiÕt kÕ NL vµ bỊ réng lµn xe BL - W < 6m: NL = 1; BL = 3,5m - 6m ≤ W < 7m: NL = 2; BL = W/2 - 7m ≤ W < 10,5m: NL = 2; BL = 3,5m - W ≥ 10,5m: NL = phần nguyên W/3,5; BL = 3,5m K/c tối thiểu từ tim bánh xe tới mép đá vỉa, lan can mép xe - Khi tính hẫng: 300mm tới mép đá vỉa hay lan can - Khi tính phận khác: 600mm tới mép xe Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 10 Phạm vi áp dụng - Bề rộng mặt cầu không đổi - Số dầm n - Các dầm nằm song song có độ cứng xấp xỉ - Phần đường xe chạy phần hẫng d e 910mm - Độ cong mặt nhỏ giới hạn 4.6.1.2 - Mặt cắt ngang phù hợp với bảng (22 TCN-27205) Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 11 Phạm vi áp dụng - Có thể sử dụng để đánh giá loại xe mà tổng bề rộng tương đương với bề rộng xe tải thiết kế - Tải trọng thường xuyên mặt cầu mặt cầu coi phân bố cho dầm - Các dầm biên cầu nhiều dầm sức kháng nhỏ sức kháng dầm Tham số độ cứng dọc Kg = n.(I+A.eg2) víi n = EB / ED EB – môđun đàn hồi vật liệu dầm ED môđun đàn hồi vật liệu A, I diện tích (mm2) mômen quán tính (mm4) mặt cắt dầm không liên hợp eg khoảng cách trọng tâm mặt cắt dầm chủ mặt cầu (mm) Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 12 Các bảng tra HSPB m« men - Khi thiÕt kế sơ lấy Kg/(Lts3) (I/J) Khi cự li dầm thay đổi theo chiều dài cầu phải xác định số xe thiết kế NL theo chiều rộng lòng đờng w lấy nhịp Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 13 Các bảng tra HSPB mô men - Khoảng cách de lấy giá trị dương âm tuỳ theo vị trí sườn dầm biên so với bó vỉa lan can - Với cầu dầm có vách ngăn ngang khung ngang, HSPB dầm biên không nhỏ tính theo PPNLT - Khi góc chéo đường tim kề gối tựa không lớn 10 giảm M uốn dầm theo bảng 4.6.2.2.2d-1 Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 14 Các bảng tra HSPB lực cắt - Đối với loại dầm bảng, phân bố tải trọng gần đầu nhịp phải tính theo phương pháp đòn bẩy - Khi thiÕt kÕ s¬ bé cã thĨ lÊy I/J b»ng Với dầm hộp BT mặt cầu nhiều dầm I J không thoả mÃn điều kiện bảng lấy HSPB mômen Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 15 Các bảng tra HSPB lực cắt - Đối với loại dầm bảng, phân bố tải trọng gần đầu nhịp phải tính theo phơng pháp đòn bẩy - Khoảng cách de lấy giá trị dương âm tuỳ theo vị trí sườn dầm biên nằm phía hay so với bó vỉa lan can - Với cầu dầm có vách ngăn ngang khung ngang, HSPB dầm biên không nhỏ tính theo PP nén lệch tâm - Phải đưa vào hệ số điều chỉnh tất dầm góc tù Phương pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 S 16 ...CHNG IV: tính toán phân bố tải trọng cho phận kết cấu cầu Các nhóm phương pháp tính toán phân bố tải trọng Phương pháp đòn bẩy Phương pháp nén lệch tâm... vị - Sử dụng phần mềm máy tính để tính toán Các phương pháp xác S9 Qui định xếp tải theo phương ngang cầu - Tải trọng xếp theo phương ngang cầu cho đạt hiệu ứng lực cần tính lớn Số xe thiết kÕ... nguyên lý cân lực tương thích biến dạng - Hoạt tải theo phương ngang cầu dọc cầu di chuyển vị trí - Phân bố tải trọng phận phụ thuộc vào độ cứng liên kết phËn - Ng­êi ta chia lµm nhãm: Nhãm - Giả