TÍNH TOÁN NỘI LỰC CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CẦU GIẢN ĐƠN

Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 Chơng 5 TNH TON NI LC CC B PHN KT CU CU GIN N Các nôi dung tính toán: Tính toán nội lực dầm chủ Tính toán nội lực dầm ngang Tính toán nội lực dầm dọc phụ Tính toán nội lực bản mặt cầu 5.1 Tính toán nội lực dầm chủ + Các mặt cắt tối thiểu cần phải tính là: mặt cắt gối, mặt cắt l/2, mặt cắt l/4 L/4 L/2 + Công thức tổng quát để xác định nội lực do tĩnh tải gây ra trong một mặt cắt nào đó của dầm chủ S = n. g . (5 1 ) Trong đó: n = hệ số tải trọng của tĩnh tải g = tĩnh tải rải đều + Công thức tổng quát để xác định nội lực do hoạt tải gây ra S = n h .(1 + à) q. max . (5-2) Trong đó: S = mô men hay lực cắt cần tính toán n h = hệ số tải trọng của hoạt tải ( n h = 1,4 với ôtô, ngời và bằng 1,1 với X60, XB80 ) max = diện tích lớn nhất của đờng ảnh hởng (1 + à) = hệ số xung kích( chỉ xét tới hoạt tải ôtô) q = tải trọng rải đều tơng đơng ứng với hoạt tải và đờng ảnh h- ởng đang xét = hệ số làn xe Cụ thể : Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 1 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 QT79 tính với 2 tổ hợp tải trọng chính nh sau * TH1 = Tĩnh tải + H30 + Ngời * TH2 = Tĩnh tải + XB80(hoặc X60) Vẽ đờng ảnh hởng C 0 Đảh Mc ltt/4 0.5 0.5 1.0 1.0 Đảh Qc 1.0 Đảh Qo ltt Tính TH1 maxmax3030212/1 )( MngngMHHM tc qqggM +++= maxmax30303022112/1 ).1.(.).( MngngngMHHHM tt qnqngngnM ++++= à maxmax3030212/1 )( QngngQHHQ tc qqggQ +++= maxmax30303022112/1 ).1.(.).( QngngngQHHHQ tt qnqngngnQ ++++= à Tính TH2 max8080212/1 )( MXBXBM tc qggM ++= max80808022112/1 ) ( MXBXBXBM tt qngngnM ++= max8080212/1 )( QXBXBQ tc qggQ ++= max80808022112/1 ) ( QXBXBXBQ tt qngngnQ ++= n 1 = 1,1 hệ số vợt tải đối với tính tải giai đoạn 1 n 1 = 1,2 hệ số vợt tải đối với tính tải giai đoạn 2 n H30 , n ng = 1,4 n = 1,1 với X60 và XB80 5.2 Tính toán nội lực dầm dọc phụ Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 2 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 + Dầm dọc phụ, dầm ngang có tác dụng làm giảm nhịp tính toán của bản mặt cầu, dầm dọc phụ chủ yếu có ở cầu đổ tại chỗ + Dầm dọc phụ thực chất là dầm liên tục kê trên các gối là dầm ngang + Khi tính toán coi dầm dọc phụ là dầm giản đơn sau đó xét đến hệ số điều chỉnh do liên tục l 1 1 l 1 g 2 g 5.2.1 Tính dầm dọc phụ chịu tĩnh tải + Tải trọng tác dụng - Lớp phủ mặt cầu - Bản mặt cầu Phân bố với góc 45 0 - Sờn dầm dọc phụ + Tính mô men, lực cắt 8 ) ( 2 1 22112/1 l gngnM tt += 2 ) ( 2211 l gngnQ tt g += Trong đó: g 2 = tĩnh tải lớp phủ mặt cầu rải đều g 1 = tải trọng rải đều của bản mặt cầu và sờn dầm dọc phụ 5.2.2 Tính dầm dọc phụ chịu hoạt tải + Tính hệ số phân bố ngang theo phơng pháp đòn bẩy - Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối Lu ý khi vẽ đờng ảnh hởng: đờng ảnh hởng không có dạng tam giác vì tải trọng truyền theo hai phơng ( phơng dọc và ngang cầu) Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 3 Dầm dọc chủ Dầm dọc phụ Dầm ngang b l 2 l l 1 Diện tích tính tải trọng b l 2 l 1 P 2 P 1 P 2 P 1.0 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 - Tung độ = 0,5 33 1 3 1 b ll l + max = 0,5 ( khi l 1 2l b ) đờng ảnh hởng coi nh dạng tam giác - Xếp tải bất lợi lên đờng ảnh hởng = 2 1 y i ( y i tung độ ĐAH dới các bánh xe ) + Tính mô men, lực cắt iMih tt yQnM += .).1.( 2/1 à iQih tt yQnQ += .).1.( 0 à 5.2.3 Xét đến tính liên tục 5.3 Tính nội lực dầm ngang của cầu lắp ghép ( nhiều dầm chủ) + Trong kết cấu nhịp lắp ghép có dầm ngang, mối nối đợc thực hiện ở dầm ngang, toàn bộ kết cấu nhịp là một mạng dầm phức tạp + Nội lực trong dầm ngang là tổng cộng của hai loại nội lực sau Loại 1: Dầm ngang chịu tải trọng cục bộ do các bánh xe ôtô, xe nặng, tầu . . . đặt lên. Khi này theo phơng ngang cầu coi dầm ngang là dầm liên tục kê trên các gối cứng là dầm chủ Loại 2: Nội lực do dầm ngang tham gia vào làm việc không gian cùng kết cấu nhịp Cộng hai loại nội lực trên để duyệt mặt cắt dầm ngang 5.3.1 Nội lực xuất hiện trong dầm ngang do chịu tải trọng cục bộ + Dầm ngang theo phơng ngang cầu thực chất là một dầm liên tục kê trên các gối là dầm chủ khi tính toán coi là dầm giản đơn sau đó xét đến hệ số điều chỉnh do ngàm Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 4 1.0 0 C Đảh Qo Đảh Mc 1 l l /4 1 Q 1 Q 2 Q 3 Q Q 1 Q 3 2 1 y y 3 y 2 y 3 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 l 2 2 l 1 l 1/2 mặt cắt ngang Theo ph ơng dọc cầu Bớc 1: Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối dầm ngang theo phơng dọc cầu Theo ph ơng dọc cầu 1 l l 1 l /2 1 1.01.0 l 2 * THa) khi bản mặt cầu có khe nối đỗ tại chỗ ( mối nối ớt ) Mối nối ớt * THb) khi nối bằng bản thép chờ ( mối nối khô ) Đờng ảnh hởg có dạng cong lõm vì tải trọng truyền theo hai phơng Tung độ đờng ảnh hởng = 0,5 3 2 3 1 3 2 ll l + Bớc 2: Xếp tải bất lợi lên đờng ảnh hởng Xếp lần lợt cho các trờng hợp tải H10, H13, H30, XB80 . . . Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 5 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 4m 8m 4m 4m 4m 8m 4m 0.3P 0.7P 0.35P 0.95P 0.3P 0.7P 0.3P 0.7P 8m 8m H10, H13 6T 12T12T 6T 12T12T 6T 12T12T 6m 1.6m 10m 6m 1.6m 10m 6m 1.6m 10m 10m H30 20T20T 20T 20T 3@1.2m 0.8m 0.8m 2.7m 5m 0.7m 0.7m 2.6m 60T 6T/m XB80 X60 2l 1 1.0 l /2 1 1 Q 3 Q 2 Q 1 y 3 y 2 y áp lực do một bánh xe truyền lên dầm ngang A i = 2 1 Q i .y i Tính A iH30 , A ĩB80 . . . Trong đó: Q i = tải trọng trục xe y i = là tung độ đờng ảnh hởng áp lực gối dới các bánh xe Bớc 3: Vẽ đờng ảnh hởng mô mmen và lực cắt tại mặt cắt giữa nhịp và tại gối dầm ngang sau đó xếp tải A i lên đờng ảnh hởng ta có mô men và lực cắt Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 6 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 l 2 2 l 1/2 mặt cắt ngang P P PP l /4 2 1.0 Đảh M1/2 Đảh Qo Mô men: + Do tĩnh tải dầm ngang M tt tĩnh tải = 8 ) ( 2 2 2211 l gngn + + Do hoạt tải M tc hoạt tải = A i .y i M tt hoạt tải = n h . (1+à). M tc hoạt tải Lực cắt: + Do tĩnh tải dầm ngang Q tt tĩnh tải = 2 ) ( 2 2211 l gngn + + Do hoạt tải Q tc hoạt tải = A i .y i Q tt hoạt tải = n h . (1+à). Q tc hoạt tải Bớc 4: Xét đến tính liên tục do ngàm 5.3.2 Nội lực xuất hiện trong dầm ngang do tham gia làm việc không gian cùng kết cấu nhịp Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 7 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 + Để tính nội lực này ta tiến hành nh sau: Vẽ đờng ảnh hởng M r , Q r tại mặt cắt cần tính toán sau đó xếp tải lên đờng ảnh hởng + Để vẽ đợc đờng ảnh hởnh M r , Q r ta tiến hành vẽ đờng ảnh hởng phản lực gối R i bằng các phơng pháp ( đòn bẩy, nén lệch tâm, dầm liên tục trên các gối đàn hồi) tuỳ thuộc vào mặt cắt cần tính toán ( vị trí dầm ngang ) và hệ số mềm < 0,005 tính theo phơng pháp nén lệch tâm 0,005 1,5 tính theo phơng pháp nén lệch tâm + Các tung độ để vẽ đờng ảnh hởng đợc xác định nh sau Khi P = 1 đặt ở bên trái mặt cắt r ta lấy mô men tại mặt cắt r cho phần trái Ta có : M r = -1.(x x r ) + R i trái .(0,5a i x r ) ( y= 0 bên trái ) ta tính đợc Q r = -1 + R i trái Khi P = 1 đặt ở bên phải mặt cắt r Ta có: Lấy mô men mặt cắt r phần bên trái, y= 0 bên trái ta đợc M r = R i trái .(0,5a i x r ) Q r = R i trái Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 8 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 đah R3 đah R2 đah R1 1 2 3 3 y 2 y 1 y 1 2 a a a 3 y 3 4 5 , , , 2 y y 1 6 R 1 2 R R 3 r x x r P = 1 P H30 ,, H30 ,, P P ,, H30 H30 ,, P 1.90m 1.90m1.10m H30 ,, P 1.90m1.10m1.90m P ,, H30 H30 ,, P P ,, H30 đảh Mri đảh Qri + Xếp tải lên đờng ảnh hởng Hoạt tải: Trong đó: P H30 ; P XB80 là tải trọng do một hàng bánh xe tác dụng lên dầm ngang P H30 = 2 1 q tđH30 .l 1 P XB80 = 2 1 q tđXB80 .l 1 M r , Q r = n h .(1+à).P H30, XB80 .y i ; M, Q = n h .P ngời . Trong đó: q tđH30 , q tđXB80 xác định nh sau + Xác định vị trí dầm ngang tính toán + Vẽ đờng ảnh hởng M, Q theo phơng dọc cầu Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 9 Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 + Tra bảng ta có q tđ Theo kinh nghiệm thì các dầm ngang ở gần với tim cầu thờng bất lợi hơn Tĩnh tải: + Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang khi làm việc không gian cùng kết cấu nhịp bao gồm các tải trọng nào mà đợc đặt lên kết cấu nhịp sau khi đã thi công xong các mối nối * Tĩnh tải phần 2 * Vỉa hè * Lan can + Các nội lực này đợc xác định bằng cách nhân diện tích, tung độ đờng ảnh hởng với giá trị của tải trọng ( tính nh cơ kết cấu ) Lu ý: + Khi tính nội lực do tĩnh tải phải xếp hai lần với hai hệ số tải trọng là n t = 1,5; 1,5 và 0,9. + Khi tính nội lực dầm ngang do tải trọng cục bộ thì (1+à) lấy theo nhịp của dầm ngang (l 2 ) thờng (1+à) = 1,3 vì l 2 thờng < 5 m + Khi tính dầm ngang làm việc không gian cùng kết cấu nhịp thì (1+à) lấy theo dầm dọc chủ l tt ( dầm chủ ) 5.3.3 Tổng hợp nội lực 5.3.1 và 5.3.2 tính toán duyệt tiết diện, tính cốt thép. + Tính nhanh cốt thép F t = ZR M t tt . 5.4 tính nội lực dầm ngang của cầu đỗ tại chỗ 5.5 Tính toán nội lực bản mặt cầu 5.5.1 Các mối nối và sơ đồ làm việc Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 10 h o ~ z ~ 0.9h o Bê tông bản mặt cầu Ván khuôn Dầm dọc chủ (I) Dầm ngang chỉ làm việc không gian cùng KCN [...]... Ph ơng ngang cầu Ph ơng ngang cầu 22TCN272-01 0.51m 5.5.1.3 Kích thớc vệt bánh xe theo 22TCN272-01 Trong đó: 11 Ph ơng ngang cầu Nguyễn đắc đức Ph ơng dọc cầu L (m) L = 2,28.10-3..(1+IM/100).P (mm) Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 = hệ số tải trọng IM = lực xung kích tính bằng % P = tải trọng bánh xe ( 145/2KN, 110/2KN ) 5.5.2 Tính nội lực bản mặt cầu hẫng 5.5.2.1 Bản hẫng không... ngang khi này bản măt cầu nó chỉ kê lên hai dầm chủ + Có dầm ngang nhng tỷ lệ hai cạnh 2 l Dầm dọc chủ b Ngàm hai đầu Dầm ngang 5.5.3.2 Tính mô men + Sơ đồ tính coi nh dầm giản đơn kê lên hai dầm chủ sau đó xét đến ngàm Nguyễn đắc đức 15 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 + Tải trọng: xếp tải sao cho có đợc hiệu ứng lớn nhất, khoảng cách tim các dầm chủ ở nhịp giản đơn nhỏ nên thông... Nguyễn đắc đức 18 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 P P 1.1m b2 b2 45 Fx a1 a ax a1 5.5.3.3 Tính lực cắt - Khi này ta cũng coi bản là dầm giản đơn nhng để thiên về an toàn thì không xét đến hệ số điều chỉnh do ngàm * Tĩnh tải Xét 1m chiều rộng bản theo phơng dọc cầu ta có g1, g2 g1 = trọng lợng bản thân bản g2 = trọng lợng lớp phủ mặt cầu * Hoạt tải Tuỳ vào nhịp tính toán của bản mà...Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 5.5.1.1 Các mối nối và sơ đồ làm việc Trám vữa Công son Hàn đính Chi tiết A Bản thép Công son Cốt thép chờ Ngàm hai đầu A Mối nối ớt A Công son 5.5.1.2 Kích thớc vệt bánh xe theo 22TCN18-79 H30, H13 XB80 0.2m 0.2m Ph ơng dọc cầu 0.8m 0.6m Ph ơng dọc cầu Ph ơng ngang cầu Ph ơng ngang cầu H10 XB60 0.2m 0.2m Ph ơng dọc cầu 0.7m 0.4m Ph ơng dọc cầu Ph ơng ngang cầu. .. mặt cầu H = chiều dầy lớp phủ mặt cầu Chiều rộng làm việc của bản là a a = a1 + 2x0 x0 = lb b1/2 + Sơ đồ tính là sơ đồ công son H Ta có: 45 a1 a2 Bản mặt cầu P H b2 b1 a1 a 45 b1 /2 45 Đ ờng truyền tải trọng xo lb + Tải trọng tác dụng Nguyễn đắc đức 12 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 Trọng lợng bản thân bản g1 ( n1 = 1,1) Tính1 m rộng bản Trọng lợng bản thân lớp phủ mặt cầu. .. cắt lớn nhất xuất hiện ở gối Qtt = ( n1g1 + n2g2) lb + nh.(1+à) (qx.x + q ) 2 x , : diện tích đờng ảnh hởng tơng ứng với qx và q 5.5.4 Tính toán bản mặt cầu kê trên 4 cạnh Nguyễn đắc đức 19 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Nguyễn đắc đức Học phần 1 20 Bộ môn cầu hầm ... 17 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 2 Mott = (n1.g1 + n2.g2) lb + nh.(1+à) q.c1 (lb c1 ) 4 8 2 2 Motc = (g1 + g2) lb + q.c1 (lb c1 ) 8 4 2 + Xét hệ số điều chỉnh do ngàm Nếu : 1 hb 4 h M+ = 0,5M0 M- = -0,7M0 tt tc Mo, Mo M- Nếu : 1 hb < 4 h M+ = 0,7M0 M+ M- = -0,7M0 Hoặc một cách chính xác hơn ta tra bảng 5-1 có hệ số M = M0 Trong thực tế do sự xoắn của các dầm chủ nên các. .. Nguyễn đắc đức 14 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 Ta có: a1 = a2 + 2H P b2 b1 = b2 + 2H chiều rộng làm việc của bản a = a1 + 2x0 xét 1m ngang b1 xo { Mtt, Mtc, Qtt, Qtc} P q = xexich 2.b1 l xich với H30,XB80 a1 a1 b1 45 a q= PH 30, XB 80 45 với X60 b1 q g1, g2 Prào chắn, lan can lb 5.5.3 Tính bản kê trên hai cạnh 5.5.3.1 Điều kiện để tính bản kê trên hai cạnh + Trong cầu không có... (1+à) = 1,3 khi l < 5m và 1,0 khi l 45m, khoảng còn lại nội suy b1 q g1, g2 lb Với H30, XB80 q= P 1 (T/m) a1 b1 Với X60 q= Pxe 1 (T/m) ( lx = 5m, Pxe = 60 2.b1 l x T) => Mtt, Qtt Fthép kiểm toán M, Q Mtc, Qtc kiểm toán nứt 5.5.2.2 Bản hẫng có rào chắn Quy định xếp xe QT79 + Xe bánh XB80, X60 Nguyễn đắc đức 13 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 Mép bánh xe 0.25m Mép bánh xe 0.25m... Nguyễn đắc đức 16 Bộ môn cầu hầm Bài giảng môn học cầu BTCT Học phần 1 P 1.1m P b2 b2 b1 b1 p g 1, g 2 lb Ta có: c1 = c + b2 + 2H + Xác định chiều rộng làm việc của bản và tải trọng phân bố Xét cho 1m mặt cầu ta có g1, g2 Chiều rộng làm việc của bản a ( xác định bằng thực nghiệm) Xếp 1 xe a = a1 + q= 1 2 lb lb 2 3 P a.b1 Xếp 2 xe a= 1 1 1 ( a1 + 1,6 + lb ) lb + 0,8 2 3 3 q= 2P a.c1 + Tính Mott, Motc . dầm chủ ) 5. 3.3 Tổng hợp nội lực 5. 3.1 và 5. 3.2 tính toán duyệt tiết diện, tính cốt thép. + Tính nhanh cốt thép F t = ZR M t tt . 5. 4 tính nội lực dầm ngang của cầu đỗ tại chỗ 5. 5 Tính toán. số tải trọng IM = lực xung kích tính bằng % P = tải trọng bánh xe ( 1 45/ 2KN, 110/2KN ) 5. 5.2 Tính nội lực bản mặt cầu hẫng 5. 5.2.1 Bản hẫng không có rào chắn Ta có: a 1 = a 2 + 2H b 1 = b 2 . dọc chủ b l Dầm ngang 5. 5.3.2 Tính mô men + Sơ đồ tính coi nh dầm giản đơn kê lên hai dầm chủ sau đó xét đến ngàm Nguyễn đắc đức Bộ môn cầu hầm 15 P b 2 a 1 a 4 5 4 5 o x b 1 Bài giảng môn