Bài giảng Thiết kế cầu bê tông cốt thép 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN: CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG MÔN HỌC: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GIẢNG VIÊN: TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC email: dangvietduc@tlu.edu.vn © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC TP HCM, 2015 NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN CHƯƠNG II: CẦU DẦM VÀ CẦU KHUNG CHƯƠNG III: CẦU CONG CHƯƠNG IV: CẦU VÒM BTCT CHƯƠNG V: CẦU HỆ LIÊN HỢP © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn 1.2 Các công nghệ thi cơng cầu BTCT nhịp lớn © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn CẦU DẦM HỘP NHỊP LIÊN TỤC – CHIỀU CAO DẦM KHÔNG ĐỔI Khẩu độ nhịp phù hợp 40 – 60 (m) MẶT CẮT HỘP CÓĐƠN VÁCH MẶT CẮT HỘP © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn CẦU DẦM HỘP NHỊP LIÊN TỤC – CHIỀU CAO DẦM KHÔNG ĐỔI © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn CẦU DẦM HỘP NHỊP LIÊN TỤC – CHIỀU CAO DẦM THAY ĐỔI Khẩu độ nhịp thực tế 60 – 200 (m) © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn CẦU DẦM HỘP NHỊP KHUNG LIÊN TỤC Khẩu độ nhịp dầm hộp nhịp liên tục © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn VỊM BÊ TƠNG Khẩu độ nhịp thực tế 60 – 200 (m) © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.1 Các sơ đồ cầu dầm BTUST nhịp lớn - VỊM BÊ TƠNG © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẦU BTCT NHỊP LỚN 1.2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC TẠI CHỖ TRÊN HỆ ĐÀ GIÁO CỐ ĐỊNH © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 10 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi cơng liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục nhiệt cho mặt cầu – tính tốn Tính tốn lực dọc lực hãm Lực dọc trục tổng lực hãm tác dụng lên kết cấu nhịp Tính tốn lực dọc trường hợp trụ mềm © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 108 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi công liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục nhiệt cho mặt cầu – tính tốn Tính tốn lực dọc dầm có dốc dọc 2.3.5-16 © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 109 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi cơng liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục dầm ngang tồn khối – tính tốn Tóm tắt lại phương pháp - Lao lắp phiến dầm theo trình tự thơng thường - Thi cơng mặt cầu để lại khu vực trụ - Lắp đặt cốt thép ván khn dầm ngang tồn khối - Khi bê tông dầm ngang đạt cường độ tiến hành căng kéo thêm tao ngang học cần thiết © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 110 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi công liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục dầm ngang tồn khối – tính tốn Tóm tắt lại phương pháp - Lao lắp phiến dầm theo trình tự thơng thường - Thi công mặt cầu để lại khu vực trụ - Lắp đặt cốt thép ván khuôn dầm ngang tồn khối - Khi bê tơng dầm ngang đạt cường độ tiến hành căng kéo thêm tao ngang học cần thiết © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 111 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi cơng liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục dầm ngang tồn khối – tính tốn Một số yêu cầu - Cốt thép chịu kéo phải bố trí khu vực chiều rộng có hiệu cánh - DƯL cho dầm ngang phải đạt mức 1.5 Mpa - Cáp DUWL phải phân bố điều phạm vi dầm ngang © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 112 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi cơng liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục dầm ngang tồn khối – tính tốn Giải pháp thứ - Dầm ngang tồn khối thi cơng trước đổ bê tông mặt cầu - Cốt thép phục vụ mô men âm mô men dương tính tốn bố trí dầm ngang - Chuyển sang gối - Thi công mặt cầu © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 113 CHƯƠNG 2: CẦU DẦM VÀ KHUNG 2.3.5 Cấu tạo đặc điểm thi cơng liên tục hóa kết cấu nhịp Các biện pháp liên tục hóa kết cấu nhịp Phương pháp liên tục dầm ngang toàn khối – tính tốn Giải pháp thứ – Bố trí tính tốn thép chịu MM+ - MM+ phát sinh hệ thống DƯL hệ dầm gây từ biến co ngót - MM+ tăng dần theo thời gian tốc độ tăng giảm dần - Phải sử dụng phần mềm chun dụng để tính tốn mức MM+ thời điểm ổn định (không tăng ) © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 114 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 GiỚI THIỆU CHUNG • Áp dụng phổ biến nút giao cắt khác mức, cầu cao, cầu đô thị, cầu, ven sườn núi, cầu qua sơng • Dạng kết cấu nhịp nhiều phiến dầm, nhịp liên tục dầm hộp BTCT DƯL, nhịp dầm thép b © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 115 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 GiỚI THIỆU CHUNG Dạng kết cấu • nhịp nhiều phiến dầm, • nhịp liên tục dầm hộp dầm rỗng BTCT DƯL • nhịp dầm thép bê tơng liên hợp © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 116 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 GiỚI THIỆU CHUNG Công nghệ thi cơng • Đổ chỗ • Lắp ghép, lao lắp cấu kiện đức sẵn • Đúc hẫng cân • Lắp hẫng cân • Đúc đẩy © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 117 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN Phương pháp giải tích • Phương pháp thơng số ban đầu giáo trình sức bền Các điều kiện cân chuyển vị dw  ds d M    ds EJ R d  T   ds GJt R G : Modul đàn hồi chống cắt Jt : Mơ men qn tính chống xoắn quanh trục    w mp E : modul đàn hồi  d ds ds d ds ds © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC  dw w ds ds Q T  dT ds ds Q M dM ds ds dQ ds ds 118 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN Phương pháp giải tích • Phương pháp thơng số ban đầu giáo trình sức bền Các điều kiện cân nội lực dQ P0 ds dM T  Q  ds R M dT  m 0 R ds M: Mô men uốn T : Mô men xoắn m: Mô men xoắn dải P : Tải trọng tác dụng thẳng đứng    w mp Q : Lực cắt  d ds ds d ds ds © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC  dw w ds ds Q T  dT ds ds Q M dM ds ds dQ ds ds 119 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN Phương pháp giải tích • Phương pháp thơng số ban đầu giáo trình sức bền Các điều kiện cân nội lực Từ phương trình cân nội lực chuyển vị thiết lập phương trình vi phân bậc hàm độ võng điểm hệ cong Wi  2Wi VI  IV  Wi II P' ' R PR (1   )m' ' R    EJ  EJ EJ GJt EJ Với đối tượng áp dụng dầm cong nhịp liên tục, nghiệm thu phương trình vi phân sau: Wi  Wi 1   i 1 R sin    i 1 R(1  cos  )  M i 1  Ti 1 [(1   ) AR (sin    cos  )] R2 R3 2(1  cos  ) sin   Qi 1 [2  (3   ) cos  ] A A A  (2   ) EJ © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 120 CHƯƠNG 3: CẦU CONG 3.1 CƠ SỞ TÍNH TỐN Phương pháp giải tích • Phương pháp thơng số ban đầu giáo trình sức bền Wi  Wi 1   i 1 R sin    i 1 R(1  cos  )  M i 1 R2 R3 2(1  cos  ) sin   Qi 1 [2  (3   ) cos  ] A A  Ti 1 [(1   ) AR (sin    cos  )] • Đạo hàm bậc liên tiếp hàm độ võng Wi thu hàm góc uốn i, hàm góc xoắn i, hàm mơ men uốn Mi, hàm lực cắt Qi hàm mô men xoắn Ti • Với hàm chuyển vị - nội lực thiết lập ma trận quan hệ Fi, phương trình phương pháp biểu diễn sau: Zi = Fi x Zi-1 Zi Zi-1 vector chứa thông số nội lực-chuyển vị vị trí i-1 i • Phương trình thể chuyển tiếp thông số chuyển vị- nội lực qua vị trị có thay đổi yếu tố tải trọng, điều kiện biên, đặc trưng hình học, vật liệu, độ cong, hướng cong • Q trình chuyển tiếp thơng số thực đến vị trí cuối kết cấu, số lượng thông số nội lực- chuyển vị chưa biết vị trí chuyển tiếp số lượng điều kiện biên, giải hệ phương trình bậc thu nghiệm giá trị chuyển vị - nội lực vị trí điều kiện biên © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC 121 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP CẢM ƠN! GIẢNG VIÊN: TS LƯƠNG MINH CHÍNH email: chinhlm@wru.edu.vn © BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG – TS ĐẶNG VIỆT ĐỨC TP HCM 2015 122