Cơ chế chịu lực của cầu vòm ống thép nhồi bê tông

Slide luận văn thạc sĩ: Cơ chế chịu lực của cầu vòm ống thép nhồi bê tông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỦA CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊTƠNG

CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CƠNG TRÌNH KHÁC

TRÊN ĐƯỜNG ƠTƠ VÀ ĐƯỜNG SẮT

CHUYÊN NGÀNH

Luận văn gồm 5 chương

Chương I

cầu vòm ống thép nhồi bêtông

Chương II

Đặc điểm kết cấu ống thép nhồi bêtông và

cầu vòm ống thép nhồi bêtông

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU ỐNG

VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

CHƯƠNG 1

1.1 CẤU TẠO KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG (CFT)

1.2 ỨNG DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG VÀO XÂY

DỰNG CÔNG TRÌNH

Liên Xô

1.2.2 Tại Việt Nam

Lõi bêtông Vỏ thép

Mặt cắt ngang tiết diện ống thép nhồi bêtông

Cầu Beipanjiang, Trung Quốc Cầu Yajisha, Quảng Đông, Trung Quốc

Cầu Wuhan thứ 3, bắc qua sông

Hanjiang, Trung Quốc

Cầu Lupu, Thượng Hải, Trung Quốc Cầu Lupu, Thượng Hải, Trung Quốc

Cầu Wanxian, Trung Quốc Cầu Beichuan, Trung Quốc

Toà nhà Sannomiya Intes, Nhật Bản Toà nhà Sannomiya Grand Building, Nhật Bản

Ống thép nhồi bêtông trong tiết diện tròn Ống thép nhồi bêtông trong tiết diện chữ nhật

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ỐNG THÉP

THÉP NHỒI BÊTÔNG

2.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

bêtông.

2.2 CẤU TẠO CHI TIẾT CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

2.2 CẤU TẠO CHI TIẾT CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

2.2.2 Cầu vòm ống thép nhồi bêtông

bêtông

ngang của vòm

treo

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG

2.3.1 Công tác chuẩn bị

ngoài

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG

thân, không cần ngoại lực tác động.

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG

2.3.5 Phương pháp xây lắp sườn vòm:

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG

công tác căng chỉnh thanh giằng.

Cầu vòm thường

Cầu vòm 2 khớp

Cầu vòm 3 khớp

Cầu vòm dạng vì kèo

Sườn vòm

Tổ hợp 2 ống đơn Tổ hợp 3 ống đơn Tổ hợp 4 ống đơn

Tổ hợp 2 ống đơn tiết diện chữ nhật

Hệ thanh giằng cầu Ông Lớn

Côn

Abrams

Thiết bị chữ U

Thiết bị chữ

L

Phễu

V

thanh căng

lan can

thanh treo

lan can

dầm bản mặt cầu BTN mặt cầuLớp BTCT tăng cường

Cấu tạo chi tiết các bộ phận cầu vịm

CƠ CHẾ CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU

ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

3.1 KHẢ NĂNG CHỊU NÉN CỦA BÊTÔNG TRONG ỐNG THÉP NHỒI

BÊTÔNG

điều này là tăng khả năng chịu tải của bêtông.

3.2 KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA ỐNG THÉP

3.2.2 Trạng thái ứng suất của thép

hồi.

3.3 CƠ CHẾ TRUYỀN LỰC GIỮA BÊTÔNG VÀ VỎ THÉP

mất đi khi xảy ra trượt giữa mặt tiếp xúc hai vật liệu chưa đến

0,01mm

3.3.2 Liên kết cài lẫn vào nhau trên mặt phân cách

của ống thép.

đặt trong lòng ống thép tạo ra.

3.3 CƠ CHẾ TRUYỀN LỰC GIỮA BÊTÔNG VÀ VỎ THÉP

3.3.3 Ma sát

trong khoảng từ 0 đến 0,6

= s t

s f l

N y £ D

Một số kiểu neo trong ống thép

3.4 SỰ KIỀM CHẾ BỊ ĐỘNG TRONG LÕI BÊTÔNG

ngang của bêtông khi bêtông chịu nén, nghĩa là gây ra áp lực kiềm chế bị hộng đối với lõi bêtông Tác động kiềm chế bị hộng của cốt

bêtông, làm tăng khả năng chịu tải.

hiệu quả

cả hai nhiệm vụ như các cốt thép dọc và cốt thép đai Vì vậy, lõi

ra

r : là bán kính của lõi bêtông

t : là chiều dày của ống thép

u Do ống thép cũng chịu tải trọng dọc trục, sự kiềm chế bị i ộng phụ

3.5 CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC

và lõi bê tông m ạt đến cường độ giới hạn Tải trọng lệch tâm ít ảnh hưởng đến cột ngắn.

cho cột võng sớm hơn so với tải trọng đúng tâm tương đương

tâm ban đầu sẽ gây ra biến dạng uốn ngang được gọi là mômen sơ

3.5 CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC

3.5.1 Cột thép ngắn nhồi bêtông

làm cho lõi bê tông tiếp tục chịu được tải trọng cho đến khi ống thép

tăng sức chịu tải trong lõi bêtông không được phát huy.

3.5 CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC

3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁCH ĐẶT TẢI ĐẾN TRẠNG THÁI CƠ

vòng theo chu vi trong ống thép Tại trạng thái này và sau nó, lõi

3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁCH ĐẶT TẢI ĐẾN TRẠNG THÁI CƠ

thép vào khả năng chịu lực dọc tổng cộng được tăng lên.

vào sức kháng tải trọng dọc đồng thời tham gia vào việc kiềm chế lõi

3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁCH ĐẶT TẢI ĐẾN TRẠNG THÁI CƠ

nhỏ

như cột liên hợp

Tải trọng tác dụng lên toàn bộ mặt cắt

Tải trọng tác dụng lên ống thép rỗng

3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁCH ĐẶT TẢI ĐẾN TRẠNG THÁI CƠ

đường kính ngoài của ống thép 15.9cm, chiều dày của ống thép là

4.8mm) ứng với 3 trường hợp:

biến dạng (mm)30 40

20 10

0

N/P

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

max

lực tác dụng trên ống thép lực tác dụng trên bêtông lực tổng hợp

Tải trọng tác dụng lên mặt

cắt liên hợp

Tải trọng chỉ tác dụng lên mặt cắt bêtơng

Tải trọng tác dụng lên mặt cắt ống thép

lõi bêtơng chịu tải trọng lớn hơn phần ống thép, aiều này phát huy đúng khả năng làm việc của cấu kiện.

0.25 0.0

hệ số ma sát bằng 0.2

hệ số ma sát bằng 0.6 hệ số ma sát bằng 0

chiều dài của cột Trường hợp

chiều dài cột

Với tải trọng tác dụng lên

giữa ống thép và lõi bêtơng

nhanh hơn.

( + q + q )

= f c A c 1 o

N

o

N e 1

u

c

A c

A a

f

= q

: Khả năng chịu lực của đúng tâm : Chỉ tiêu gò chặt của tiết diện : Diện tích mặt cắt ngang của bêtông : Diện tích mặt cắt ngang của ống thép

: Hệ số giảm khả năng chịu lực có xét đến độ mảnh

: Cường độ chịu nén tính toán của bêtông : Cường độ chịu kéo tính toán của ống thép

: Hệ số giảm khả năng chịu lực có xét đến độ lệch tâm của tải trọng

3.9.1 Tiêu chuẩn của Trung Quốc

3.9.2 Theo Viện Kiến Trúc Nhật Bản (Architectural Institute of Japan AIJ)

ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CẦU VÒM

ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

4.1 NHẬN XÉT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

(ts), cố ịnh 2 yếu tố, cho một yếu tố kia thay i ổi, sau đó kiểm tra khả

kết cấu

Biểu đồ quan hệ N - L (D=1,2m; ts=20mm)

-1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Đường kính ngoài ống thép (m)

Biểu đồ quan hệ M - L (D=1,2m; ts=20mm; N=10.000kN)

4.1 NHẬN XÉT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

của kết của kết cấu ống thép nhồi bêtông tính toán theo quy trình của Trung Quốc lớn hơn so với phương pháp tính toán theo AIJ.

nhanh, aiều này cho thấy rằng diện tích mặt cắt ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu tải của kết cấu.

đoạn thẳng biểu diễn phương pháp tính theo AIJ dài hơn, điều này là

4.2 TÍNH TỐN CẦU VỊM ỐNG THÉP NHỒI BÊTƠNG

4.2.1 Cấu tạo cầu vịm

6000

lan can

dầm bản mặt cầu BTN mặt cầuLớp BTCT tăng cường

4.2 TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

mỗi đầu dầm ngang Dầm ngang đầu vòm được liên kết ngàm cứng vào chân vòm.

trên lớp bê tông cốt thép tăng cường.

4.2 TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

phận tham gia kết cấu cầu vòm như: giằng ngang, cáp thanh treo, cáp

cốt thép tăng cường mặt cầu, các lớp mặt đường, hộp bê tông đậy cáp thanh kéo

trọng làn).

vòm thông qua thanh treo

một thành phần tải trọng theo phương thẳng đứng được truyền lên

12,2 m

Đường tên

15 mm

Chiều dày ống thép

1,2 m

Đường kính ống thép sườn vòm

10 cm

Chiều dày lớp Bêtông tăng cường

7 cm

12 m

72.8 m

Chiều dài nhịp tính toán

Đơn vị

6.613 kNm 16.754 kN

17.731 kN

Mômen M Lực dọc N

4.2 TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

4.2 TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

= 15mm lên ts = 21mm hoặc tăng đường kính ống thép lên D=1,35m

mômen của ống thép đảm bảo.

KẾT LUẬN

u Kết cấu ống thép nhồi bêtông ứng dụng có hiệu quả trong các

công trình cầu vượt nhịp lớn (từ 60m đến 150m) Hiện nay tại

u Phương ph Phương ph áp nhồi bêtông tốt nhất vào ống thép là sử dụng vật

u Hệ số ma sát giữa ống thép và lõi bêtông trong niều kiện tiếp

dụng lên tiết diện ống thép.

khả năng chịu tải của kết cấu ống thép nhồi bêtông trong điều

toán sức chịu tải cực hạn của kết cấu

XIN CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ