tính toán nội lực kết cấu cầu

TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNGTổ hợp tải trọng cơ bản tính cầu với tải trọng xe khai thác không xét đến gió 1.. Trạng thái giới hạn cường độ I Tổ hợp tải trọng tính cầu không có

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

TS Hồ Xuân Nam

Bộ môn Cầu Hầm, Đại học Giao thông Vận tải

CH ƯƠ NG V:

CH ƯƠ 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

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)

TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

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 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 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 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 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 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 Trạng thái giới hạn mỏi

HỆ SỐ TẢI TRỌNG

1 Tổ hợp và hệ số tải trọng

HỆ SỐ TẢI TRỌNG

2 Hệ số tải trọng thường xuyên

HỆ SỐ TẢI TRỌNG

3 Hệ số tải trọng thi cụng

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

- Với tải trọng kết cấu và phụ kiện: không lấy nhỏ hơn 1,25

- Với tải trọng thiết bị và các tác động xung kích: không lấy nhỏ hơn 1,5

- Với tải trọng gió: không lấy nhỏ hơn 1,25

- Với các tải trọng khác: lấy bằng 1,0

th ờng xuyên

với hệ số tải trọng của hoạt tải

- Lực thiết kế với vùng neo kéo sau: lấy bằng 1,2 lần lực kích lớn nhất

- Träng l îng gê ch¾n b¸nh, lan can vµ lÒ ng êi ®i

- Träng l îng líp phñ mÆt cÇu vµ c¸c thiÕt bÞ trªn cÇu

øng cña t¶i träng lµn

Néi lùc do xe t¶i/xe 2 trôc thiÕt kÕ LL

1 2 Tính nội lực dầm chủ 3 4 5

tính nội lực dầm chủ

Nội lực do ng ời đi bộ PL

Tổ hợp nội lực hoạt tải xe theo các TTGH

- TTGH c ờng độ I, III, sử dụng (không kể võng), đặc biệt: lấy trị số lớn trong các tổ hợp sau

- TTGH sử dụng về độ võng: lấy trị số bất lợi trong các tổ hợp sau

- TTGH mỏi và đứt gãy: xe tải thiết kế (có xét xung kích 15%) với k/c các trục nặng là 9m

Tính toán bản mặt cầu

Các sơ đồ tính toán của bản mặt cầu

Các ph ơng pháp tính toán

- Bản hẫng: 1 đầu ngàm vào s ờn dầm,1 đầu tự do

- Bản kê trên 2 cạnh (bản kiểu dầm): kê trên 2 cạnh ngắn khi b/a ≥1,5

- Bản kê trên 4 cạnh (giao nhau theo 2 ph ơng): khi b/a <1,5

- Khi chiều dài hẫng tính từ tim dầm ngoài cùng đến mặt lan can BT

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

- PP chính xác: bao gồm các ph ơng pháp có xét tới làm việc không

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

- PP truyền thống: tính l ợng CT chịu mômen theo ph ơng chính, CT

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

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

làm việc khác nhau của các dải bản

Phạm vi áp dụng

Xác định chiều dài nhịp bản và chiều dày bản

Xác định chiều dài nhịp tính toán của bản

- Theo yêu cầu cấu tạo: hmin ≥ 175mm

Xác định chiều rộng dải bản

Chiều rộng dải bản t ơng đ ơng E

X – khoảng cách từ điểm đặt tải trọng đến gối

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

W – chiều rộng toàn bộ cầu

cầu bản

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

T¶i träng lµn vµ ng êi ®i bé

P p

2

P p

b h E f

=+

thiÕt kÕ bao gåm c¶ t¶i träng lµn

tính nội lực bản mặt cầu

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

- Dầm hộp BT và đúc liền khối: ở mặt cấu kiện đỡ

- Dầm thép: ở 1/4 bề rộng bản cánh dầm kể từ đ ờng tim của gối

- Dầm BT đúc sẵn dạng T hoặc I: ở 1/3 bề rộng của bản cánh dầm, nh ng không quá 380mm

tính từ đ ờng tim gối

Tổ hợp nội lực

giảm đi

Tính nội lực bản ở khu vực đầu dầm

tÝnh néi lùc b¶n kª trªn 2 c¹nh ( QT 79)

600mm

- L ợng cốt thép chịu lực cần thiết: As = Mu/(330d)

- L ợng cốt thép max: c ≤ 0,42.de hoặc a – 0,42.β1de

- L ợng cốt thép min: ρ = As/(b.d) ≥ 0,03.(f–c/fy)

- Cốt thép phân bố theo chiều dọc: lấy theo tỉ lệ % của cốt thép chính chịu mô men d ơng

- Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ: tối thiểu cho mỗi ph ơng As ≥ 0,75.(Ag/fy), với bản dày

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

bố trí cốt thép và tính duyệt

Tính duyệt

Chọn tiết diện cốt thép

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

Thiết kế theo kinh nghiệm

Chiều dài nhịp tính toán của bản

- Tr ờng hợp các cấu kiện đỡ đặt chéo nhau: lấy bằng phần

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

-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

1 Xét dầm ngang chịu tải trọng cục bộ do các bánh xe đặt lên

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp

hồi,

-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

2 Xét dầm ngang làm việc không gian với toàn kết cấu nhịp

11

x

2.2 6.6

k 1 0 1 2 3 4 5 k 2

p =1

TÝnh néi lùc dÇm ngang nhiÒu nhÞp

1,9m

- 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

3 Cộng nội lực ở 2 b ớc với nhau

Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp