CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG - CÔNG TRÌNH CẦU - TS. LÊ BÁ KHÁNH - 3 pps

- 36 - Bài giảng CTGT phần cầu TẢI TRỌNG & HỆ SỐ TẢI TRỌNG Trong nội dung giảng ưu tiên phân tích kết cấu nhịp giản đơn 8.1 Các định nghĩa Bánh xe - Một hai bánh lốp đầu trục xe Bề rộng lòng đường, Bề rộng phần xe chạy - Khoảng cách tịnh rào chắn và/ đá vỉa Tải trọng danh định - (Tải trọng tiêu chuẩn) Mức tải trọng thiết kế lựa chọn theo quy ước Tải trọng thường xuyên – (Tĩnh tải) Tải trọng lực không đổi giả thiết khơng đổi sau hồn thành việc xây dựng Đường ảnh hưởng: đồ thị biểu diễn thay đổi cuả đại lượng lực đơn vị P = có hướng khơng đổi chuyển động cơng trình Hoạt tải: (Tải trọng thời) tải trọng mà khơng ngừng thay đổi vị trí cuả cơng trình Khi hoạt tải thay đổi vị trí đại lượng cần nghiên cứu (lực dọc, lực cắt, moment v.v…) thay đổi theo vị trí hoạt tải Cơng trình phải tính với giá trị bất lợi lực dọc, ứng suất, chuyển vị, tính tốn cơng trình có hoạt tải cần phải xác định vị trí hoạt tải gây cực trị cuả đại lượng Vị trí gọi vị trí khống chế (tính tốn), cịn giá trị cuả đại lượng ứng với vị trí gọi giá trị khống chế (giá trị tính tốn) Hình 8-1 Hệ trục toạ độ qui định giáo trình 8.2 Tải trọng tác dụng lên cầu 8.2.1 Hệ số tải trọng γp, γLL Để kể đến số yếu tố trọng lượng thể tích vật liệu thực tế có sai khác với số lý thuyết; chế tạo, đo đạc khơng xác Khi tính toán, cần phải đưa vào hệ số tải trọng γi (HSTT) HSTT ≤ hay > 1, miễn phải tạo trạng thái bất lợi http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 37 - 8.2.2 Tải trọng thường xuyên Bảng 8-1 Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên, γp LOẠI TẢI TRỌNG DC: Cấu kiện thiết bị phụ DW: Lớp phủ mặt cầu tiện ích EH: Áp lực ngang đất + Chủ động + Nghỉ EV: Áp lực đất thẳng đứng + Kết cấu tường chắn + Kết cấu vùi cứng + Khung cứng + Kết cấu vùi mềm khác với cống hộp thép Hệ số tải trọng Lớn Nhỏ 1,25 0,90 1,50 0,65 1,50 1,35 0,90 0,90 1,35 1,30 1,35 1,95 1,00 0,90 0,90 0,90 Bảng 8-2 Bảng Khối lượng riêng Vật liệu Tỷ trọng (kg/m3) Betong cốt thép 2500 Betong thường (không cốt thép) 2400 Cát chặt phù sa hay đất sét 1925 Cát rời phù sa sỏi 1600 Lớp phủ bê tông at-phan 2250 Đất sét mềm 1600 Đá xây 2725 Nước 1000 Sỏi, cuội, macadam balat 2250 Thép 7850 8.2.3 Tải trọng thời Ký Tên tải trọng hiệu BR lực hãm xe CE lực ly tâm Ký Tên tải trọng hiệu PL tải trọng người TU nhiệt độ CR từ biến LL hoạt tải xe CT lực va xe WL gió hoạt tải CV lực va tầu thuỷ WS tải trọng gió kết cấu EQ động đất FR ma sát IM lực xung kích xe WA tải trọng nước áp lực dòng chảy http://www.ebook.edu.vn - 38 - Bài giảng CTGT phần cầu Tổ hợp tải trọng Trạng thái giới hạn Cường độ I Cường độ II Cường độ III Đặc biệt Sử dụng Mỏi có LL, IM & CE 8.3 DC DW EH EV Bảng 8-3 Tổ hợp hệ số tải trọng γLL Cùng lúc dùng LL tải trọng IM TU CE WA WS WL FR CR BR EQ CT CV PL γp γp γp γp 1.0 1,75 1,35 0,50 1,00 - 0,75 - 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,40 0.4 0,30 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,5/1.20 0,5/1.20 0,5/1.20 1,0/1,20 1,00 - 1,00 - 1,00 - - - - - - - - Hoạt tải xe 8.3.1 Số xe thiết kế Số xe thiết kế xác định phần số nguyên tỷ số w/3500, w bề rộng khoảng trống lòng đường hai đá vỉa hai rào chắn, đơn vị mm Trong trường hợp bề rộng xe nhỏ 3500mm số xe thiết kế lấy số giao thông bề rộng xe thiết kế phải lấy bề rộng giao thơng Lịng đường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có xe thiết kế, nửa bề rộng lòng đường 8.3.2 Hệ số xe, m Những quy định Điều không áp dụng cho trạng thái giới hạn mỏi, trường hợp dùng với xe tải thiết kế, số xe thiết kế Ứng lực cực hạn hoạt tải phải xác định cách xét tổ hợp số chịu tải nhân với hệ số tương ứng Bảng 8-4 Hệ số Bảng 8-4 không áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần quy định Chương 9, trừ dùng quy tắc đòn bẩy Bảng 8-4 Hệ số ″m″ Số chất tải Hệ số xe m >3 1,20 1,00 0,85 0,65 http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 39 - 8.3.3 Hoạt tải xe ôtô thiết kế 8.3.3.1 Tổng quát Hoạt tải xe ôtô mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đặt tên HL-93, gồm nhóm tổ hợp : Nhóm tổ hợp Xe tải thiết kế (xe trục) & tải trọng thiết kế Nhóm tổ hợp Xe trục thiết kế & tải trọng thiết kế Trừ có quy định khác, ứng lực lớn phải lấy theo giá trị lớn tổ hợp 8.3.3.2 Xe tải thiết kế (xe trục) Trọng lượng khoảng cách trục bánh xe xe tải thiết kế phải lấy theo Hình 8-2 Lực xung kích lấy theo Điều 8.3.4 Trừ quy định Điều 8.3.3.6, cự ly trục 145.000N phải thay đổi 4300 9000mm để gây ứng lực lớn Đối với cầu tuyến đường cấp IV thấp hơn, Chủ đầu tư xác định tải trọng trục cho Hình 8-2 nhân với hệ số 0,50 0,65 Hình 8-2 Đặc trưng xe tải thiết kế a0 – xem điều 8.3.3.6 8.3.3.3 Xe hai trục thiết kế (Xe Tandem) Xe hai trục gồm cặp trục 110 kN cách 1200 mm Cự ly chiều ngang bánh xe lấy 1800 mm Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 8.3.4 Đối với cầu tuyến đường cấp IV thấp hơn, Chủ đầu tư xác định tải trọng xe hai trục nói nhân với hệ số 0,50 0,65 http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu - 40 - 8.3.3.4 Tải trọng thiết kế Gồm tải trọng 9,3 N/mm phân bố theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu giả thiết phân bố chiều rộng 3000 mm Ứng lực tải trọng thiết kế khơng xét lực xung kích 8.3.3.5 Diện tích tiếp xúc lốp xe Diện tích tiếp xúc lốp xe bánh xe có hay hai lốp giả thiết hình chữ nhật có chiều rộng 510mm chiều dài tính mm lấy sau: L = 2,28 x 10-3 γ (1 + IM/100)P (8-1) đó: γ = hệ số tải trọng IM = lực xung kích tính phần trăm P = 72,5 kN cho xe tải thiết kế 55 kN cho xe hai trục thiết kế Áp lực lốp xe giả thiết phân bố diện tích tiép xúc Áp lực lốp xe giả thiết phân bố sau: Trên bề mặt liên tục phân bố diện tích tiếp xúc quy định Trên bề mặt bị gián đoạn phân bố diện tích tiếp xúc thực tế phạm vi vết xe với áp suất tăng theo tỷ số diện tích quy định diện tích tiếp xúc thực tế 8.3.3.6 Tác dụng hoạt tải xe thiết kế Các trục bánh xe không gây ứng lực lớn xem xét phải bỏ qua Mỗi thiết kế xem xét phải bố trí xe tải thiết kế xe hai trục chồng với tải trọng áp dụng Tải trọng giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang xe thiết kế Cả tải trọng vị trí bề rộng 3000mm phải đặt cho gây ứng lực lớn Xe tải thiết kế xe hai bánh thiết kế phải bố trí chiều ngang cho tim tải trọng bánh xe không gần thiết kế : • hẫng: a0 ≥ 300mm (tính từ mép đá vỉa hay lan can ) ; • phận khác: a0 ≥ 600mm (tính từ mép xe thiết kế) Trừ có quy định khác, chiều dài xe thiết kế phần mà gây ứng lực lớn phải chất tải trọng thiết kế Đối với mô men âm điểm uốn ngược chiều chịu tải trọng rải nhịp phản lực gối lấy 90% hiệu ứng hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách bánh sau xe 15000mm tổ hợp với 90% hiệu ứng tải trọng thiết kế; khoảng cách trục 145kN xe tải phải lấy 4300mm http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phaàn caàu (LBK 02/2008) - 41 - 8.3.3.7 Tải mỏi 8.3.3.7.1 Độ lớn dạng Tải trọng tính mỏi xe tải thiết kế trục quy định Điều 8.3.3.2 với khoảng cách không đổi 9000 mm trục 145.000N Lực xung kích quy định Điều 8.3.4 phải áp dụng cho tải trọng tính mỏi 8.3.3.7.2 Tần số Tần số tải trọng mỏi phải lấy theo lưu lượng xe tải trung bình ngày xe đơn (ADTTSL) Tần số phải áp dụng cho tất cấu kiện cầu, chúng nằm xe có số xe tải Khi thiếu thơng tin tốt ADTT xe đơn phải lấy sau: đó: ADTT ADTTSL p ADTTSL = p x ADTT (8-2) = số xe tải / ngày theo chiều tính trung bình tuổi thọ thiết kế; = số xe tải / ngày xe đơn tính trung bình tuổi thọ thiết kế; = lấy theo Bảng 8-5 Bảng 8-5 Phân số xe tải xe đơn, p (3.6.1.4.2 -1) Số xe có giá trị cho xe tải ≥3 p 1, 00 0, 85 0, 80 8.3.3.7.3 Phân bố tải trọng tính mỏi a Các phương pháp xác Do tính phức tạp, giảng chưa xét đến phương pháp xác b Các phương pháp gần Khi cầu tính tốn theo phân bố gần tải trọng quy định Điều 9.4 - 9.6 phải sử dụng hệ số phân bố cho xe 8.3.3.8 Tải trọng hành Đối với tất đường hành rộng 600m phải lấy tải trọng người kN/m2 phải tính đồng thời hoạt tải xe thiết kế Đối với cầu dành cho người và/hoặc xe đạp phải thiết kế với hoạt tải kN/m2 http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu - 42 - Khi đường hành, cầu cho người cầu xe đạp có dụng ý dùng xe bảo dưỡng và/hoặc xe ngẫu nhiên tải trọng phải xét thiết kế Lực xung kích loại xe không cần phải xét 8.3.4 Lực xung kích: IM Đối với kết cấu nhịp phận nó, tác động tĩnh học xe tải hay xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm lực hãm, phải tăng thêm tỷ lệ phần trăm quy định Bảng 8-6 cho lực xung kích Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh lấy bằng: (1 + IM/100) Lực xung kích khơng áp dụng cho tải trọng hành tải trọng thiết kế Bảng 8-6 Lực xung kích IM Cấu kiện Mối nối mặt cầu - Tất TTGH Tất cấu kiện khác (gồm mặt cầu) • Trạng thái giới hạn mỏi giịn • Tất trạng thái giới hạn khác IM 75% 15% 25% Lực xung kích chiết giảm cho cấu kiện trừ mối nối, có thêm phân tích động lực học http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 43 - PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT CẤU Nhìn chung, kết cấu cầu phân tích sở tính đàn hồi, thoả mãn điều kiện cân tính tương hợp Tuy nhiên, tiêu chuẩn cho phép xem xét làm việc không đàn hồi vật liệu 9.1 Các định nghĩa Phương pháp phân tích chấp nhận - Phương pháp phân tích khơng địi hỏi việc xác minh lại trở thành thông dụng thực tế kỹ thuật kết cấu cơng trình Biến dạng - Sự thay đổi hình học kết cấu tác dụng lực, bao gồm chuyển vị dọc trục, chuyển vị cắt xoay Bộ phận, Cấu kiện, thành phần - Là chi tiết kết cấu riêng biệt tổ hợp chi tiết cầu đòi hỏi phải xem xét thiết kế riêng Chiều rộng lõi - Chiều rộng kết cấu nhịp liền khối trừ phần hẫng mặt cầu Dầm tương đương - Dầm giản đơn cong thẳng chịu tác động lực xoắn uốn Dải tương đương - Một phần tử tuyến tính nhân tạo tách từ mặt cầu để phân tích, hiệu ứng lực cực trị tính cho đường tải trọng bánh xe, theo phương ngang dọc, xấp xỉ tải trọng xuất thật mặt cầu Góc chéo - Góc đường tim gối đỡ đường thẳng vng góc với tim đường Hệ mặt cầu - Kết cấu phần trên, mặt cầu thể thống với cấu kiện đỡ, mà tác động biến dạng cấu kiện đỡ có ảnh hưởng đáng kể đến làm việc mặt cầu Mặt cầu - Cấu kiện, có khơng có lớp áo đường, trực tiếp chịu tải trọng bánh xe Đàn hồi - Sự làm việc vật liệu kết cấu tỉ lệ ứng suất biến dạng số, lực thơi tác dụng vật liệu quay trở lại trạng thái ban đầu chưa chịu tải Đường bao - Lấy nhiều cực trị tham số để vẽ đường bao đặc trưng nhằm đạt thiết kế thiên an toàn Ứng xử tuyến tính - Sự làm việc kết cấu biến dạng tỉ lệ thuận với tải trọng Phần tử - Một phần cấu kiện phận cấu tạo loại vật liệu Phương pháp biến dạng cổ điển - Phương pháp phân tích kết cấu chia thành thành phần mà độ cứng chúng tính cách độc lập Điều kiện cân tính tương hợp thành phần bảo đảm cách xác định biến dạng giao diện http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu - 44 - Phương pháp lực cổ điển - Phương pháp phân tích kết cấu chia thành thành phần tĩnh định tính tương hợp thành phần bảo đảm cách xác định lực giao diện Phương pháp phần tử hữu hạn - Phương pháp phân tích kết cấu tách thành phần tử nối với nút, dạng trường chuyển vị phần tử giả định, tính tương hợp phần đầy đủ trì giao diện phần tử, chuyển vị nút xác định cách sử dụng nguyên lý biến đổi lượng phương pháp cân Tỉ số mặt cắt - Tỉ số chiều dài chiều rộng hình chữ nhật Thiết kế - Việc xác định kích thước bố trí cấu tạo cấu kiện liên kết cầu nhằm thoả mãn yêu cầu Tiêu chuẩn kỹ thuật Trạng thái cân - Trạng thái có tổng lực mô men điểm không gian không Vết bánh xe - Diện tích tiếp xúc bánh xe mặt đường Vị trí khống chế - Vị trí hướng tải trọng tức thời để gây tác động cực trị hiệu ứng lực 9.2 A de e g Kg L Nb NL S to ts W θ μ 9.3 Ký hiệu = diện tích dầm dọc phụ, dầm dầm tổ hợp (mm2) = khoảng cách tim bụng phía ngồi dầm biên mép bó vỉa lan can chắn xe, Hình 9-2; (mm) = hệ số điều chỉnh = hệ số phân bố = tham số độ cứng dọc (mm4) = nhịp dầm = số dầm, dầm dọc phụ dầm tổ hợp = số thiết kế nêu Điều 8.3.1 = khoảng cách dầm bụng dầm (mm) = chiều dày lớp phủ (mm) = chiều dày bê tông (mm) = bề rộng mép-đến-mép cầu (mm) = góc chéo (Độ) = hệ số Poisson Các phương pháp phân tích kết cấu chấp nhận Có thể sử dụng phương pháp phân tích kết cấu thoả mãn yêu cầu điều kiện cân tính tương hợp sử dụng mối liên hệ ứng suất - biến dạng cho loại vật liệu xét, chúng bao gồm phương pháp sau danh sách cịn mở rộng nữa: PP chuyển vị pp lực cổ điển, pp phần tử hữu hạn, pp đường chảy dẻo … http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phaàn caàu (LBK 02/2008) - 45 - Người thiết kế có trách nhiệm sử dụng chương trình máy tính để dễ phân tích kết cấu giải trình sử dụng kết Trong tài liệu tính tốn báo cáo thiết kế cần rõ tên, phiên ngày phần mềm đưa vào sử dụng Nếu chiều dài nhịp kết cấu phần với mặt cắt kín cứng chịu xoắn vượt q 2.5 lần chiều rộng nó, kết cấu phần lý tưởng hố dầm giản đơn Để phân tích kết cấu cầu, tuỳ mục đích người ta sử dụng: phương pháp phân tích xác phương pháp phân tích gần Phương pháp phân tích xác : Đó nhóm phương pháp PTHH, soạn thảo phần mềm chuyên dụng tính kết cấu thương mại hóa thị trường Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà thể có mức độ xác khác (VD Có hay khơng có xét làm việc đồng thời kết cấu nhịp móng ) Phương pháp gần : đưa vào nhiều giả thiết để đơn giản hoá toán PP hệ số phân phối ngang : phương pháp gần Sau xét pp gần để phân tích kết cấu phần thượng tầng (bản mặt cầu, dầm ngang, dầm chính) 9.4 Dầm 9.4.1 Phương pháp hệ số phân phối ngang (phân bố ngang) Để thiết kế hệ thống phức tạp cầu, cần phải phân chia hệ thống thành thành hệ con, hệ lại bao gồm kết cấu thành phần Đối với cầu, hệ : kết cấu nhịp, mố – trụ, móng Các kết cấu thành phần dầm chính, dầm ngang, mặt cầu, lan can, gối cầu, cọc, móng, … Có thể xem xét làm việc kết cấu thông qua hệ số phân phối tải trọng theo công thức sau Hoạt tải hiệu dụng = Hệ số phân bố × Hoạt tải đặt lên cấu nhịp Zokaie (1991) người khác, đề nghị số cơng thức để tính g, công thức đưa vào Tiêu chuẩn http://www.ebook.edu.vn - 46 - Bài giảng CTGT phần cầu 9.4.2 Phân loại mặt cắt ngang KCN Bảng 9-1 Kết cấu phần cầu thông thường Cấu kiện đỡ Loại mặt cầu Mặt cắt ngang cầu điển hình Dầm thép Mặt cầu bê tông đúc chỗ, đúc sẵn, lưới thép Mặt cắt chữ I chữ T béo, bê tông đúc sẵn Bê tông đổ chỗ, bê tông đúc sẵn Các bảng Điều 9.4.3 9.4.4 áp dụng với mặt cắt a, k 9.4.3 Hệ số phân bố cho moment Bảng 9-2 Phân bố hoạt tải theo mô men dầm Loại dầm Mặt bê tông dầm thép bê tông; dầm bê tông chữ T, mặt cắt T Các hệ số phân số Một thiết kế chịu tải: Phạm vi áp dụng 0, 0, ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛ Kg ⎞ 0,06 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 4300 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎝ Lt s ⎠ ,1 1100 ≤ S ≤ 4900 110 ≤ ts ≤ 300 6000 ≤ L ≤ 73000 Nb ≥ ≥ thiết kế chịu tải: 0,6 0, ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛ Kg ⎞ 0,075 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎝ 2900 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎜ Lt s ⎟ ⎝ ⎠ ,1 MIN (tính từ phương trình với Nb = 3; theo nguyên tắc đòn bẩy) ⎛ Kg ⎞ Để thiết kế sơ bộ, chấp nhận ⎜ ⎟ ⎜ Lt ⎟ ⎝ S⎠ Nb = 0,1 = Bảng 9-3 Phân bố hoạt tải theo mô men dầm dọc biên Loại kết cấu nhịp thiết kế chịu tải Mặt cầu bê tông, dầm bê tông Quy tắc thép; dầm bê địn bẩy tơng chữ T, mặt cắt T ≥ thiết kế chịu tải Phạm vi áp dụng mg = e (mgbên ) e = 0,77 + de -300 ≤ de ≤1700 2800 MIN (tính theo phương trình với Nb = ; theo nguyên tắc địn bẩy) http://www.ebook.edu.vn Nb = Bài giảng CTGT phaàn caàu (LBK 02/2008) - 47 - Khoảng cách, de, phải lấy giá trị dương bụng dầm biên vào phía mặt tay vịn lan can âm phía ngồi bó vỉa lan can ( Hình 9-2 ) 9.4.4 Hệ số phân bố cho lực cắt Bảng 9-4 Phân bố hoạt tải theo lực cắt dầm thiết kế chịu tải Loại kết cấu nhịp Mặt cầu bêtông, dầm thép bêtông, dầm bêtông chữ T, mặt cắt I S 0,36 + 7600 Quy tắc đòn bẩy ≥ thiết kế chịu tải 0,2 + S ⎛ S ⎞ −⎜ ⎟ 3600 ⎝ 10700 ⎠ Quy tắc đòn bẩy 2,0 Phạm vi áp dụng 1100 ≤ S≤ 4900 6000 ≤ L ≤ 73000 110 ≤ ts ≤ 300 4x109 ≤ Kg ≤ 3x1012 Nb ≥ Nb = Bảng 9-5 Sự phân bố hoạt tải theo lực cắt dầm biên thiết kế chịu tải Dạng kết cấu nhịp Mặt cầu bê tông, dầm bê tông thép; dầm T bê tông Quy tắc đòn bẩy ≥ thiết kế chịu tải mg = e mgbên e = 0,77 + de Phạm vi áp dụng - 300 ≤ de ≤ 1700 3000 Quy tắc đòn bẩy Nb = Bất kể phương pháp phân tích áp dụng, tức phương pháp xấp xỉ hay phương pháp xác, dầm biên cầu nhiều dầm phải có sức kháng ≥ sức kháng dầm 9.5 Dầm ngang Nếu mặt cầu tựa trực tiếp lên dầm ngang hệ mặt cầu hệ mặt cầu thiết kế cho tải trọng xác định theo Bảng 9-6 Các phân số cho Bảng 9-6 phải sử dụng với tải trọng trục thiết kế 145 kN Đối với cự ly dầm hệ mặt cầu nằm phạm vi áp dụng cho, tất hoạt tải thiết kế phải xét sử dụng quy tắc đòn bẩy Bảng 9-6 Phân bố hoạt tải theo mô men lực cắt cho dầm ngang Loại mặt cầu Bê tông Phần số tải trọng bánh xe cho dầm sàn S/1800 http://www.ebook.edu.vn Phạm vi áp dụng S ≤ 1800 - 48 - Bài giảng CTGT phần cầu 9.6 Bản mặt cầu 9.6.1 Tổng quát Trong nội dung giảng xem xét pp phân tích gần để phân tích mặt cầu BTCT cầu dầm I, T Theo đó, mặt cầu chia thành dải nhỏ vng góc với cấu kiện đỡ dầm Trên Hình 9-1, mơ hình hố thành dải ngang, có sơ đồ tính dầm liên tục gối tựa dầm Nếu tính với tải trọng thường xun chiều rộng dải 1mm, tính với hoạt tải chiều rộng thay đổi tuỳ theo muốn xác định M+ hay M– Khi áp dụng phương pháp dải phải lấy M+ cực trị pa-nen sàn dầm để đặt tải cho tất vùng có M+ Tương tự phải lấy M– cực trị dầm để đặt tải cho tất vùng có M– Đối với tính tốn gần đúng, lấy M HL-93 theo Bảng 9-7 9.6.2 Bề rộng dải tương đương bên WOS WESM+ WESM– Hình 9-1 Bản chia thành dải ngang kê gối tựa S = khoảng cách cấu kiện đỡ (mm); + M = mô men dương; M– = mô men âm X = khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm) WES, WOS - chiều rộng dải tương tương bên hẫng; WOS = 1140,0 + 0,833X; WESM+ = 660,0 + 0,55S; WESM– = 1220,0 + 0,25S Khi dải ngang nhịp ≤ 4600 mm dải ngang phải thiết kế theo bánh xe trục 145 kN 9.6.2.1 Tải trọng hẫng Khi thiết kế mặt cầu hẫng có chiều dài hẫng ≤ 1800mm tính từ trục tim dầm ngồi đến mặt lan can bê tông liên tục kết cấu, tải trọng bánh xe dãy ngồi thay tải trọng tuyến phân bố với cường độ 14,6N/mm, đặt cách bề mặt lan can 300mm http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 49 - Mặt cắt thiết kế cho M– lực cắt lấy sau: Cho dầm thép : 1/4 bề rộng cánh dầm kể từ đường tim gối, Cho dầm BT đúc sẵn dạng T I : a1 = MIN ( bf / 3; 380 mm ) bf – bề rộng cánh dầm Hình 9-2 Sơ đồ tính hẫng a0 = 300 mm; a1 – Khoảng cách từ tim dầm đến mặt cắt tính M–; P = 72.5 kN – tải trọng bên trục xe; a2 – phần hẫng BMC; 9.6.3 Bề rộng dải tương đương mép Khi thiết kế, phải xem có dầm biên quy ước dải băng có chiều rộng quy định cộng thêm phận tăng chiều dày cục gắn liền với hay phận nhơ có tác dụng tăng cứng cho mặt cầu Phải giả thiết dầm biên đỡ hàng bánh xe, thích hợp, đỡ thêm phần tải trọng thiết kế 9.6.4 Tính tốn hiệu ứng lực Các dải phải coi dầm liên tục dầm đơn giản Chiều dài nhịp phải lấy khoảng cách tâm đến tâm cấu kiện đỡ Nhằm xác định hiệu ứng lực dải, cấu kiện đỡ phải giả thiết cứng vô hạn Các tải trọng bánh xe mơ hình hoá tải trọng tập trung tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc lốp xe Điều 8.3.3.5, cộng với chiều cao mặt cầu Các dải cần phân tích lý thuyết dầm cổ điển Trong Điều này, bụng dầm dầm hộp thép bê tơng coi cấu kiện đỡ riêng biệt http://www.ebook.edu.vn - 50 - Bài giảng CTGT phần cầu Bảng 9-7 Bảng tính moment ( N.mm / mm ) mặt cầu HL-93 M– S mm M+ 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 21130 21010 21050 21190 21440 21790 22240 22780 23380 24040 24750 25500 26310 27220 28120 29020 29910 30800 31660 32500 33360 34210 35050 35870 36670 37450 38230 38970 39710 40420 41120 41800 42460 43110 Cự ly từ tim dầm đến mặt cắt thiết kế M– , a1 0.0 mm 75 mm 150 mm 225 mm 300 mm 450 mm 600 mm 11720 14140 16320 18400 20140 21690 23050 24260 26780 27670 28450 29140 29720 30220 30680 31050 32490 34630 36630 38570 40440 42250 43970 45650 47250 48820 50320 51790 53190 54560 55880 57150 58420 59620 10270 12210 14030 15780 17290 18660 19880 20960 23190 24020 24760 25420 25990 26470 26920 27300 28720 30790 32770 34670 36520 38340 40030 41700 43310 44880 46390 47870 49280 50670 52000 53290 54580 55800 8940 10340 11720 13160 14450 15630 16710 17670 19580 20370 21070 21700 22250 22730 23170 23550 24940 26960 28890 30770 32600 34430 36090 37760 39370 40940 42460 43950 45370 46770 48130 49440 50740 51980 7950 8940 9980 11030 12010 12930 13780 14550 16060 16740 17380 17980 18510 18980 19420 19990 21260 23120 23970 26880 28680 30520 32150 33810 35430 37010 38540 40030 41470 42880 44250 45580 46900 48160 7150 7670 8240 8970 9710 10440 11130 11770 12870 13490 14570 15410 16050 16480 16760 17410 18410 19460 21150 22980 24770 26610 28210 29870 31490 33070 34600 36110 37570 38990 40380 41720 43060 44340 http://www.ebook.edu.vn 6060 5960 5820 5910 6060 6270 6650 7030 7410 7360 9080 10870 12400 13660 14710 15540 16800 18030 19230 20380 21500 22600 23670 24700 25790 27080 28330 29570 30770 31960 33130 34250 35380 36700 5470 5120 5250 4290 4510 4790 5130 5570 6080 6730 8050 9340 10630 11880 13110 14310 15480 16620 17780 18910 20010 21090 22130 23150 24140 25100 25550 26410 27850 28730 29570 30400 31290 32360 Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 51 - 10 MỐ TRỤ CẦU 10.1 Khái niệm mố trụ cầu Mố trụ cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức đỡ kết cấu nhịp, truyền tải tải trọng thẳng đứng ngang xuống đất Mố cầu phận chuyển tiếp đảm bảo xe chạy êm thuận từ đường vào cầu Trụ cầu cịn có tác dụng phân chia nhịp cầu Về mặt kinh tế, mố trụ cầu chiếm tỷ lệ đáng kể, đến 50% vốn đầu tư xây dựng cơng trình Mố trụ cầu cơng trình thuộc kết cấu phần dưới, nằm vùng đất ẩm ướt, dễ bị xâm thực, xói lở, bào mịn; việc xây dựng, thay đổi sửa chữa khó khăn nên thiết kế cần ý cho phù hợp với địa hình, địa chất, điều kiện kỹ thuật khác dự đoán trước phát triển tải trọng 10.2 Cấu tạo mố trụ cầu 10.2.1 Phân loại mố trụ cầu Có nhiều cách phân loại mố trụ cầu : Theo độ cứng dọc cầu, theo vật liệu, theo phương pháp xây dựng, theo hình dạng … 10.2.2 Cấu tạo trụ cầu Hình 10-1 Trụ cầu có dạng hay nhiều cột http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu - 52 - Hình 10-2 Trụ thân đặc móng cọc khoan nhồi 10.2.3 Cấu tạo mố cầu Hình 10-3 Các phận mố cầu: – Tường đỉnh; – Mũ mố; – Tường trước; – Tường cánh; – Móng mố; – Đất đắp nón mố Hình 10-4 Một số dạng mố cầu áp dụng http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) Hình 10-5 Mố chân dê - 53 - Hình 10-6 Mố chữ U BTCT - Bản độ 10.2.4 Nền móng mố trụ cầu Hình 10-7 Các dạng móng trụ cầu – móng; – lớp BT lót; – biểu đồ áp lực lên đất đáy móng; –cọc; – cọc ống; – móng giếng chìm; – biểu đồ áp lực lên đất bề mặt xung quanh móng 10.3 Thiết kế mố trụ 10.3.1 Trình tự thiết kế mố trụ cầu thường phải qua bước sau: - Chọn loại mố trụ; - Sơ xác định kích thước kết cấu mố trụ; - Chọn sơ đồ tính tốn; - Xác định loại tải trọng tiết diện cần tính tốn phận mố trụ; - Lập tổ hợp tải trọng nhằm xác định trị số nội lực bất lợi có khả xảy q trình xây dựng khai thác cơng trình - Kiểm tra lại tiết diện theo trạng thái giới hạn - Kiểm tra ổn định đường đầu cầu http://www.ebook.edu.vn ... 7 030 7410 736 0 9080 10870 12400 136 60 14710 15540 16800 18 030 19 230 2 038 0 21500 22600 236 70 24700 25790 27080 2 833 0 29570 30 770 31 960 33 130 34 250 35 380 36 700 5470 5120 5250 4290 4510 4790 5 130 ... 55800 8940 1 034 0 11720 131 60 14450 15 630 16710 17670 19580 2 037 0 21070 21700 22250 22 730 231 70 235 50 24940 26960 28890 30 770 32 600 34 430 36 090 37 760 39 370 40940 42460 439 50 4 537 0 46770 48 130 49440... 31 00 32 00 33 00 34 00 35 00 36 00 37 00 38 00 39 00 4000 4100 4200 430 0 4400 4500 4600 21 130 21010 21050 21190 21440 21790 22240 22780 233 80 24040 24750 25500 2 631 0 27220 28120 29020 29910 30 800 31 660 32 500