CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ GỐI CẦU

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN CHƯƠNG VI THIẾT KẾ GỐI CẦU I GIỚI THIỆU CHUNG - Gối cầu thiết kế đặt trụ T1, T2, T7, T8 - Giải pháp lựa chọn gối cầu: dùng gối cao su chế tạo lớp cao su, có dán thép mỏng Có thể tham khảo loại gối hãng Liểu Châu Trung Quốc chế tạo với quy cách sau : Khả biến vò Khả biến Sức chòu nén Vò trí đặt gối Kích thước ngang tối thiểu vò góc tối thiểu min(KN) (mm) tgÞ Trụ T1, T2, T7, 300x600x78 1800 30 0.0091 T8 - Ưu điểm loại gối chòu lực nén thẳng đứng tốt, đảm bảo chuyển vò dọc quay điểm tựa, đồng thời làm cho gối chòu lực ngang hãm xe kết cấu nhòp đặt nghiêng gây - Loại gối cầu tốn thép, chế tạo sử dụng đơn giản II TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN GỐI CẦU Kết lấy từ phần thiết kế trụ T1 - Trọng lượng tónh tãi kết cấu phần tác dụng lên gối: RD = 840.22kN - Trọng lượng hoạt tải truyền xuống gối: RL = 628.34 kN III TÍNH TOÁN GỐI CẦU - Các giá trò dùng để tính toán gối cầu: G = 0.95MPa : Mun đàn hồi lực cắt f y = 270MPa : Cường độ chảy thép γ = 1.2 : Hệ số tải trọng nhiệt độ - Xác đònh chuyển vò gối cầu: + Chuyển vò nhiệt độ: ∆ Temp = α × ∆T × L Trong đó: α = 10.8 × 10-6/0C: hệ số giãn nở nhiệt (Theo điều 5.4.2.2, với bêtông thường) ∆T : Chênh lệch nhiệt độ Biên độ thay đổi nhiệt độ bêtông khoảng +10 0C ÷ 470C, nhiệt độ tiến hành thi công lắp đặt khảng 250C : Chênh lệch nhiệt độ: ∆T = 47 – 25 = 220 C L = 37.63m: Chiều dài nhòp tính toán Chuyển vò nhiệt độ: ∆ Temp = α × ∆T × L = 10.8 × 10 −6 × 22 × 37630 = 8.9mm + Chuyển vò co ngót: ∆ Shink = β × µ × L Trong : SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 247 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN β = 0.0002: Hệ số co ngót giới hạn sau lắp đặt mối nối µ = 0.8: Hệ số dầm giản đơn => ∆ Shink = β × µ × L = 0.0002 × 0.8 × 37630 = 6.02 mm + Chuyển vò lớn gối cầu: ∆ s = γ (∆ temp + ∆ shink ) =1.2 × (8.9 + 6.02) =17.9mm < 30mm => Thỏa mãn chuyển vò ngang - Xác đònh chiều dày gối cầu: Chiều dày gối cầu phải lớn lần chuyển vò lớn gối cầu: h rt ≥ 2∆ S => h rt ≥ 2∆ S =17.9x2 = 35.8 mm Chọn : hrt = 78mm: Chiều dày gối n = 5: Số lớp cao su hri : Chiều dày lớp cao su thứ i hr1 = hr5 = 10mm : Chiều dày lớp cao su hr2 = hr3 = hr4 = 15mm: Chiều dày lớp cao su bên Bố trí lớp thép, lớp dày 3mm - Kích thước gối cầu: Chọn kích thước gối: LxWxhrt = 300x600x78 mm + Hệ số hình dạng lớp gối chất dẻo: LW Si = (14.7.5.1-1) 2hri ( L + W ) Trong đó: L = 300mm: Chiều dài gối cầu (song song với trục dọc cầu) W = 600mm: Bề rộng gối theo phương ngang cầu hri = 15mm : Chiều dày lớp cao su lớn gối Si : Hệ số hình dạng gối LW 300 × 600 = = 6.66 => S i = h ri (L + W) × 15 × (300 + 600) Đối với gối chòu biến dạng cắt, ứùng suất nén trung bình trạng thái giới hạn sử dụng phải thỏa mãn điều 14.7.5.3: σ S ≤ 1.66GS ≤ 11MPa σ L ≤ 0.66GS Trong đó: σ S : Ứng suất nén trung bình tổng tải trọng (Mpa) R + R L 840.22 + 628.34 σS = D = = 8.15 × 10 −3 kN / m = 8.15 MPa LW 300 × 600 σ L : Ứng suất nén trung bình hoạt tải (Mpa) R 628.34 σL = L = = 3.49 × 10 −3 kN / mm = 3.49MPa LW 300 × 600 G = 0.95 Mpa: Module kháng cắt chất dẻo (Mpa) S = 6.66: Hệ số hình dạng lớp dày gối => 1.66 × G × S = 1.66 × 0.95 × 6.66 = 10.5MPa 0.66GS = 0.66 × 0.95 × 6.66 = 4.18MPa SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 248 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Kiểm tra: σ S = 8.15MPa < 1.66GS = 10.5MPa < 11MPa => Thỏa mãn σ L = 3.49MPa < 0.66GS = 4.18MPa => Thỏa mãn - Biến dạng nén tức thời: δ = ∑ ε i h ri Trong đó: ε i : Ứng biến nén tức thời lớp chất dẻo thứ i gối cán mỏng Với σ S = 8.15MPa S = 6.66 => Tra biểu đồ quan hệ biến dạng tương ứng suất nén: ε i = 0.018 hri : Chiều dày lớp chất dẻo thứ i gối cán mỏng Biến dạng nén tức thời gối: δ = ∑ ε i h r i = 5x0.018x15 = 1.35 mm - Góc xoay lớn gối: Khả xoay gối tính toán sau: 2δ × 1.35 θs = = = 0.009 rad < 0.0091 rad L 300 => Thỏa mãn chuyển vò xoay - Kiểm tra biến dạng nén xoay kết hợp gối: Đối với gối hình chữ nhật, để thỏa mãn yêu cầu không bò nhổ lên, dùng chúng thỏa mãn: + Điều kiện chòu tải trọng đứng : θ B ∂ S ,uplift = 1.0GS ( S )( ) < σs (14.7.5.3.5-1) n hri + Biến dạng cắt :  θ B  ∂ S ,shear = 1.875GS 1 − 0.2( S )( )  > σs (14.7.5.3.5-2) n hri   Trong đó: n = 5: Số lượng lớp cao su hri = 15mm: Chiều cao lớp chất dẻo thứ i σ i = Ứng suất lớp chất dẻo thứ i B : Chiều dài gối quay xung quanh trục ngang nó, chiều rộng gối xoay xung quanh trục dọc B = 300mm θ s = 0.009rad: Độ quay xung quanh trục gối Kết tính toán: 0.009 300 ∂ S,uplift = 1.0 × 0.95 × 6.66 × ( )×( ) = 4.56 MPa < σ S = 8.15 Mpa 15 => Thỏa mãn điều kiện chòu tải trọng đứng 0.009 300 ∂ S,shear = 1.875 × 0.95 × 6.66 × [1 − (0.2 × )( ) ] = 10.15 Mpa > σ S = 8.15 15 Mpa => Thỏa mãn biến dạng cắt - Kiểm tra ổn đònh gối chất dẻo: SVTH: TRẦN TÂN TIẾN 249 MSSV: CD02099 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS BÙI ĐỨC TÂN Gối cầu thiết kế để bảo đảm ổn đònh với tổ hợp tải trọng giới hạn khai thác Ứng suất nén trung bình gối gới hạn nửa ứng suất tới hạn G σS ≤ 2A − B Trong đó: h 78 1.92 × 1.92 rt 300 L = A= = 0.053 (14.7.5.3.6-2) 2L × 300 S 1+ 6.66 × + W 600 2.67 2.67 B= = L 300 = 0.044 (14.7.5.3.6-3) S(S + 2.0) + 6.66 × (6.66 + 2) × + 4W × 600 G 0.95 = => = 15.3MPa > σ S = 8.15MP (14.7.5.3.6-4) 2A − B × 0.053 − 0.044 => Thỏa mãn điều kiện ổn đònh gối - Thép gia cường gối cầu: Thép gia cường gối cầu phải thiết kế để chòu ứng suất kéo tạo bò nén Bề dày nén thép hs phải thoả mãn: + Tại trạng thái giới hạn khai thác: 3h σ × 15 × 8.15 h S ≥ max S = = 0.906 mm < 1.6 mm (14.7.5.3.7-1) fy 270 + Tại trạng thái giới hạn mỏi: 2h σ × 15 × 8.15 h S ≥ max S = =1.482 mm