THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - CHƯƠNG 8 doc

3- Phương pháp dầm liên tục trên các gối đàn hồi : Trong trường hợp mà kết cấu ngang của nhòp không đủ cứng, ví dụ, ở các nhòp cầu không có dầm ngang thì ảnh hưởng áp lực lên các dầm chủ sẽ được tính theo phương pháp dầm liên tục trên các gối đàn hồi. a) Giả thiết và sơ đồ tính toán: - Giả thiết kết cấu ngang được coi như một dầm liên tục trên các gối đàn hồi. Bởi vì gối đàn hồi ở đây chính là các dầm chủ cho nên hệ số đàn hồi của các gối đó coi là tuyến tính và tỉ lệ với tải trọng tác dụng lên dầm nên sẽ được xác đònh căn cứ vào độ võng của các dầm chủ. - Độ cứng của dầm ngang là một số hữu hạn. - Khi tải trọng tác dụng thì mặt cắt ngang kết cấu nhòp có chuyển vò đứng, chuyển vò xoay và có cả biến dạng. b) Nguyên tắc tính toán: Tải trọng phân bố cho các dầm chủ theo nguyên lý phân bố phản lực tại các gối tựa đàn hồi của dầm liên tục. Khi độ cứng của liên kết ngang càng lớn thì tải trọng càng phân bố cho nhiều dầm chủ. Để tính hệ số phân bố cho dầm chủ nào, phải vẽ ĐAH phản lực của gối tương ứng. ĐAH áp lực lên các dầm chủ được tính và vẽ như ĐAH các phản lực gối đàn hồi của dầm liên tục. Có thể dùng phương pháp thông số ban đầu, hoặc dùng phương trình 5 mômen ( trong môn “Sức bền vật liệu” ) để lập ra các công thức tính toán. Người ta đã lập sẵn bảng tra các tung độ của các ĐAH nói trên cho nhiều tình huống khác nhau về số lượng gối đàn hồi, khác nhau về hệ số mềm của liên kết ngang nhòp, chỉ tra bảng là vẽ được các ĐAH phản lực gối đàn hồi. Hình 3.46 Biểu đồ quy ước về sự thay đổi của hệ số phân bố ngang theo dọc nhòp cầu a) Khi xét tải trọng tập trung; b) Khi xét tải trọng rải đều Sau đó xếp tải lên đường ảnh hưởng đã vẽ rồi tính hệ số phân bố ngang theo công thức (3.4a) hoặc (3.4b). Sau đây là các kết quả công thức, dựa trên phương pháp dùng phương trình 5 mômen : • Phản lực gối đàn hồi thứ n, do tải trọng đơn vò P = 1 đặt tại gối thứ i gây ra là : (3.7) • Phản lực gối đàn hồi thứ n, do mômen đơn vò M = 1 đặt tại gối thứ 0 ( gối biên trái ) gây ra là : (3.8) • Tung độ ở đầu công xon của đường ảnh hưởng phản lực gối là : (3.9) trong đó : - phản lực gối thứ n do tải trọng đơn vò P = 1, đặt trên gối biên gây ra. - phản lực gối thứ n do mômen đơn vò M = 1, đặt trên gối biên gây ra. = + α + α + α 2 3 1 2 3 1           P n i o i i i i R A A A A D = + α + α + α 2 3 1 2 3 1        M n i o R B B B B D d = + 0 0    P P M n k n k n R R d R 0 P n R 0 M n R d k - chiều dài công xon ; d - cự ly giữa các dầm chủ. (3.10) Hệ số  ( hệ số mềm của liên kết ngang ) được tính theo công thức : (3.11) - mômen quán tính được tính rải dọc cầu của kết cấu ngang. = I n /a - ( Tỷ số giữa mômen quán tính của một dầm ngang với khoảng cách giữa các dầm ngang ). Với cầu không có dầm ngang, chính là mômen quán tính của phần bản mặt cầu có mặt cắt hình chữ nhật và rộng 1 mét.  p - độ võng dầm chủ do tải trọng p = l T/m phân bố đều theo nhòp dầm chủ, nhưng chưa kể đến sự phân bố đàn hồi của kết cấu ngang (m). A i , B i , C i - các hệ số phụ thuộc vào số lượng nhòp của dầm ngang liên tục và phụ thuộc vào số hiệu gối đàn hồi. = + α + α + α 2 3 1 2 3      o D C C C C α = ′ ∆ 3 6   n P d E I ′ n I ′ n I ′ n I Trong thực tế tính toán, đã có sẵn các bảng tra ra các tung độ R n,i và R n,0 tùy theo giá trò của hệ số  và số nhòp của dầm ngang liên tục. Nếu số nhòp của dầm ngang nhiều hơn 8 thì ảnh hưởng của các nhòp tiếp theo là nhỏ và có thể bỏ qua. Sau khi đã vẽ được các đường ảnh hưởng áp lực lên dầm chủ thì việc đặt tải trọng và tính toán hệ số phân bố ngang tương tự như khi dùng phương pháp đòn bẩy, và phương pháp nén lệch tâm. Sau khi xác đònh hệ số  xuất phát từ độ võng  p ở giữa nhòp dầm dọc, và xác đònh hệ số phân bố ngang của các lực đối với các dầm dọc đang xét bằng phương pháp đã nêu, có thể giả thuyết rằng k ng ( phân bố ngang ) trên các gối dầm dọc phải được xác đònh theo phương pháp đòn bẩy. Sự thay đổi k ng trên đoạn giữa gối và điểm giữa của dầm dọc phải theo qui luật đường cong nào đó, tuy vậy để dễ dàng tìm k ng đối với các lực đặt tại bất cứ tiết diện nào của dầm dọc, có thể dùng qui luật thay đổi theo (H.3.46), ở đó các nhánh của đường cong thay bằng những đường thẳng. Để dễ vẽ các đường ảnh hưởng của áp lực gối người ta lập những bảng cho trò số cần thiết để tính kết cấu nhòp dầm, có số lượng dầm chủ 3 ÷ 7 và với những trò số thực tế thường gặp của hệ số  từ 0,005 ÷ 1,5. Hình 3.47 Lập các đường ảnh hưởng phản lực gối đàn hồi R (dầm chủ) và đường ảnh hưởng M và Q trong các dầm ngang theo phương pháp dầm liên tục trên các gối đàn hồi (6 dầm chủ). Hình 3.48 Các đường ảnh hưởng để tính toán theo phương pháp dầm liên tục trên các gối đàn hồi ( trường hợp 14 dầm chủ ) Hình 3.49 Các đường ảnh hưởng áp lực lên dầm chủ khi xét sự phân bố ngang của tải trọng theo phương pháp dầm liên tục trên các gối đàn hồi [...]... J - mômen quán tính chống xoắn trong đó : ts - chiều dày của bản b tông mặt cầu (mm) t - chiều dày của bản cánh trong mặt cầu thép trực hướng (mm) (4.6.2.6.4) tg - chiều dày lưới thép hoặc tấm thép hình lượn sóng (mm) (4.6.2.1.1) t0 - chiều dày của lớp phủ kết cấu (mm) (4.6.2.2.1) Nb - số dầm, dầm dọc phụ hay dầm tổ hợp ( dàn ) (4.6.2.2.1) N0 - số ô trong dầm hộp b tông (4.6.2.2.1) NL - số làn xe thiết. .. tạo của các bộ phận của cầu ( lý thuyết phân tích kết cấu ) • Chính vì dựa trên nguyên lý phân tích kết cấu nên cách tính hệ số phân bố ngang được phân loại rất cụ thể - Phân đònh riêng cho việc tính mômen và lực cắt - Công thức tính riêng bộ phận kết cấu ( dầm dọc, dầm ngang, bản ) - Tính riêng cho vật liệu làm kết cấu ( thép, b tông, gỗ, ván ép dán ) - Tính riêng cho kiểu dạng kết cấu : dầm có sườn,... Một phần phụ thêm cho các dầm chòu tình huống bất 6- Phương pháp tính gần đúng theo Tiêu chuẩn 22 TCN 27 2-0 5 : Qua thực tế áp dụng các phiên bản của AASHTO liên tục điều chỉnh các điều khoản chỉ dẫn về tính toán thiết kế cầu, trong đó có nội dung tính toán hệ số phân bố tải trọng Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 27 2-0 5 dựa trên cơ sở của AASHTO-LRFD- 98 đưa ra hệ thống các công thức tính toán hệ số... các cầu dầm bản Các cầu gồm nhiều hộp thép có bản mặt cầu bằng BTCT có công thức tính riêng Điều kiện áp dụng cần thỏa mãn các yêu cầu sau đây : - Bề rộng mặt cầu là không đổi Như vậy ý tưởng của 22 TCN 27 2-0 5 đã phân tích thống kê các vò trí bất lợi nhất cho dầm trên các mặt cắt ngang Kỹ sư thiết kế không cần xếp tải trên mặt cắt ngang để chọn vò trí bất lợi nhất khi tính hệ số phân bố ngang - Số... ( phụ thuộc vào hệ số độ mềm theo phương ngang cầu ) Hình 3.52 b) Công thức tính cho các dầm hộp ( có độ cứng chống xoắn lớn ) : 2NL S K= +k (3.12) NB L trong đó : K - hệ số phân bố ngang NL - số làn xe thiết kế NB - số dầm chủ ( dạng hộp ) ( 4 ≤ NB ≤ 10 ) S - khoảng cách giữa hai dầm chủ L - chiều dài nhòp k = 0,07W.NL (0,10NL – 0,26) – 0,20NB – 0,12 W - chiều rộng phần đường xe chạy Có thể thấy công... dụng phương pháp đòn bẩy - Các dầm song song với nhau và độ cứng xấp xỉ nhau - Phần hẫng của đường xe chạy không quá 0,91m - Độ cong trên mặt bằng có góc ở tâm nhỏ hơn 120 - Mặt cắt ngang phù hợp với các loại dầm theo nhóm b) Công thức tính hệ số phân bố dùng cho mômen và lực cắt : • Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN27 2-0 5 đưa ra 11 dạng mặt cắt ngang điển hình của các dạng cầu dầm và cầu bản đánh số từ (a)... 4.6.2.2.1.1; trang 98 của TCN ), các nhóm : 1 Các nhóm dầm có sườn dạng chữ T, chữ I, thép hoặc b tông có bản mặt cầu đổ tại chỗ, hoặc dầm BTCT đúc tại chỗ (H 3.53) : Hình 3.53 Các dạng mặt cắt ngang kiểu mạng dầm 2 Dầm dạng hộp rỗng kín hoặc hở bằng BTCT hoặc bằng thép có bản mặt cầu đúc tại chỗ Đặc điểm chòu lực có khả năng chống xoắn tốt hơn so với hệ mạng dầm trên (H.3.54) : Hình 3.54 3 Hộp b tông đúc sẵn... trọng + Độ cứng của kết cấu + Liên kết giữa các bộ phận kết cấu + Tỷ lệ độ cứng giữa chúng Các phương pháp nêu trên có cùng một nguyên lý cơ học, dựa vào giả thiết tương quan độ cứng theo phương dọc và phương ngang cầu của kết cấu nhòp khác nhau, * thể hiện trên hình 3.51 Hình 3.51 Các mô hình phân tích phân bố tải trọng 5- Phương pháp tính gần đúng theo Tiêu chuẩn AASHTO-92 và AASHTO-96 : • Nguyên tắc... thiết kế (4.6.2.2.1) S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ (mm); khoảng cách giữa các dầm chủ hoặc bản bụng dầm (mm); độ xiên của gối đỡ đo từ đường thẳng vuông góc với nhòp ( DGE ) (4.6.2.1.3); (4.6.2.2.1); (4.7.4.4) Sb - khoảng cách giữa các thanh của mạng dầm (mm) r - hệ số chiết giảm tác dụng của lực dọc trong các cầu chéo (4.6.2.3) q - góc chéo của cầu ( độ ) (4.6.2.2.1) W - tổng bề rộng cầu (... tự tính toán : - Tính mômen tính toán của dầm chủ J - Tính mômen quán tính của liên kết ngang trên 1 đơn vò chiều dài - Tính hệ số độ mềm theo công thức (3.10) - Tra bảng ở phụ lục để xác đònh các tung độ đường ảnh hưởng đến phần trong của hai dầm biên - Tính tỷ số, trong đó dk là chiều dài đoạn mút thừa, d : khoảng cách giữa hai dầm chủ M - Tra bảng ở phụ lục để xác đònh toạ độ dRno - Tính tung độ . và lực cắt. - Công thức tính riêng bộ phận kết cấu ( dầm dọc, dầm ngang, bản ) - Tính riêng cho vật liệu làm kết cấu ( thép, b tông, gỗ, ván ép dán ). - Tính riêng cho kiểu dạng kết cấu : dầm. d k - chiều dài công xon ; d - cự ly giữa các dầm chủ. (3.10) Hệ số  ( hệ số mềm của liên kết ngang ) được tính theo công thức : (3.11) - mômen quán tính được tính rải dọc cầu của kết cấu. theo phương ngang cầu ). Hình 3.52 b) Công thức tính cho các dầm hộp ( có độ cứng chống xoắn lớn ) : (3.12) trong đó : K - hệ số phân bố ngang N L - số làn xe thiết kế N B - số dầm chủ ( dạng