Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng : - Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng , kết cấu nhịp BTCT được đúc trên đà giáo di động theo từng đốt nối liền nhau đối xứng qua trụ cầu.. S
Trang 1ĐỒ ÁN CẦU ĐÚC HẪNG
Trang 2MỤC LỤC
ĐỒ ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 1
CHƯƠNG I 4
GIỚI THIỆU CHUNG 4
I – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCTDƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BĂNG 4
II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 5
II.1 – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 5
II.2 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU 5
II.2.1 – Kết cấu phần trên 5
CHƯƠNG II 7
TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 7
I CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CẦU CHÍNH 7
II TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ 7
II.1 – Phân chia đốt dầm 7
II.3 – Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm 9
II.4 – Xác định cao độ mặt dầm chủ 9
II.5 – Xác định các kích thước cơ bản và đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện 9
CHƯƠNG III 12
TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN 12
I TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 1 (DC ): 12
II TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 2 (DW) : 12
III TÍNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU NHỊP 13
III.1 NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ GIAI ĐOẠN THI CÔNG 13
III.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC 29
III.3 TỔNG HỢP NỘI LỰC TÍNH TOÁN: 36
CHƯƠNG IV 40
TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 40
Trang 3I- TÍNH LƯỢNG CỐT THÉP TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 40
I.1 Đặc trưng vật liệu : 40
I.2 Quy đổi mặt cắt : 40
I.3 Xác định số bó cốt thép DƯL trong giai đoạn thi công: 42
II TÍNH VÀ BỐ TRÍ CÔT THÉP DƯL TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC : 47
II.1 Xác định vị trí TTH của mặt cắt 47
II.2 Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết 47
CHƯƠNG V 54
KIỂM TOÁN KẾT CẤU NHỊP 54
I KIỂM TOÁN GIAI ĐOẠN THI CÔNG 54
I.1.Quy đổi mặt cắt đỉnh trụ về mặt cắt chữ T 54
I.2 Tính mất mát ứng suất trong giai đoạn thi công 54
I.3 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I tại mặt cắt 20-20 (mặt cắt đỉnh trụ) 62
II KIỂM TOÁN GIAI ĐOẠN SỬ DỤNG 67
II.1.Đặc trưng hình học của mặt cắt tính đổi 67
II.2 Tính mất mát ứng suất trong giai đoạn khai thác 68
II.3.Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I: 76
II.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng ( Điều 5.5.2) 83
II.4.1 Các giới hạn ứng suất đối bê tông (5.9.4) 83
II.4.2 Biến dạng(5.7.3.6) 83
Trang 4CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG
I – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCTDƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BĂNG
Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dầm từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía hoặc hẫng dần từ bờ ra Phương pháp này có thể áp dụng thích hợp để thi công các kết cấu liên tục, cầu dầm hẫng , cầu khung hoặc cầu dây xiên dầm cứng BTCT
Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng :
- Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng , kết cấu nhịp BTCT được đúc trên đà giáo di động theo từng đốt nối liền nhau đối xứng qua trụ cầu Cốt thép thường của các khối được liên kết với nhau trước khi đúc bê tông để đảm bảo tính liền khối và chịu cắt tốt của kết cầu Sau khi bê tông đốt dầm đủ cường độ cần thiết thì các đốt dầm này được liên kết với các đốt đã đúc trước đó nhờ cốt thép DƯL
- Phần cánh hẫng của kết câu nhịp BTCT đã thi công xong phải đảm bảo đủ khả năng nâng đỡ trọng lượng của các đốt dầm thi công sau đó cùng với trọng lượng giàn giáo ván khuôn đúc dầm và các thiết bị phục vụ thi công
- Để đảm bảo ổn định chống lật trong suốt quá trình thi công đúc hẫng phải đảm bảo tính đối xứng của hai cánh hẫng ( Thi công hẫng từ trụ ra ) hoặc nhờ trọng lượng bản thân của nhịp sát bờ đã đúc trên đà giáo làm đối trọng Đối các sơ
đồ cầu khung , đốt dẩm trên đỉnh trụ được liên kết cứng với thân trụ nhờ các cáp thép DƯL chạy suốt trên chiều cao trụ , Với các sơ đồ cầu dầm đốt này cũng được liên kết cứng tạm thời vào trụ cầu nhờ các gối tạm và các cáp thép hoặc các thanh thép DƯL mà sau khi thi công xong sẽ tháo bỏ
- Ở giai đoạn thi công hẫng , kết cấu nhịp chỉ chịu mô men âm do đó chỉ cần bố trí cốt thép DƯL ở phía trên Sau khi thi công xong 1 cặp đốt dầm đối xứng thì căng kéo cốt thép DƯl từ đầu mút này sang đầu mút kia và bơm vữa bê tông lấp kín khe hở giữa cốt thép và thành ống ngay để bảo vệ cốt thép
- Sau khi đúc xong đốt cuối cùng của các cánh hẫng tiến hành nối ghép chúng thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh
Việc đúc hẫng từng đốt trên đà giáo di động giảm được chi phí đà giáo Ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng với 1 thao tác lặp lại sẽ giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động
Phương pháp đúc hẫng thích hợp với xây dựng các dạng kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi , khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ đáy ván khuôn cho hợp
lý
Trang 5Phương pháp thi công đúc hẫng không phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó
có thể thi công trong điều kiện sông sâu , thông thuyền hay xây dựng các càu vượt trong thành phố , các khu công nghiệp mà không cho phép đình trệ sản xuất hay giao thông dưới công trình
II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN
II.1 – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
- Quy trình thiết kế : 22TCN272 –05 Bộ Giao thông vân tải
- Chiều dài toàn cầu Lc = 511 m , khổ cầu 8+2x1,5 m
II.2.1 – Kết cấu phần trên
- Một liên dầm liên tục ở giữa , 2 bên là các nhịp dầm giản đơn L=33m
- Dầm khung liên tục BTCTDƯL 3 nhịp ( 75 + 120 + 75 ) tiết diện hình hộp , vách nghiêng , chiều cao dầm thay đổi H= 7m trên trụ đến H=3m tại giữa nhịpvà đầu dầm ,
+) Chiều dày sườn dầm : Tại trụ ts = 80 cm , Tại mặt cắt giữa nhịp ts = 50 cm
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp
3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12
4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu:
+) fy = 420 (MPa)
- Dầm dẫn : bằng bê tông cốt thép DƯL có chiều dài L = 33m , Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ tiết diện chữ T , chiều cao h = 1,5 m , đặt cách nhau 2,3m
- Trắc dọc cầu theo bán kính R = 3866 m , trong phạm vi 270m , tiếp theo dốc 3%
về phía 2 mố và đường đầu cầu , Độ dốc ngang cầu in = 2%
- Mặt cầu BT Asphan 7cm , dưới là lớp phòng nước 4mm
Trang 6- Gối cầu , khe co giãn bằng cao su , lan can bằng thép , Thoát nước và chiếu sáng theo quy định hiện hành
- Bản mặt cầu trên nhịp dẫn giản đơn bằng BTCT 15 cm , Lớp phủ mặt cầu gồm 3 lớp : Lớp bê tông tạo dốc 4cm , lớp phòng nước 0,4cm , Lớp bê tông asphan 7cm ; độ dốc ngang cầu in = 2%
II.2.2 – Kết cấu phần dưới
a) Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ cầu dùng loại trụ thân đặc bằng BTCT đổ bê tông tại chỗ bê tông có cường
độ chịu nén f’c = 30Mpa
- Trụ T1, T2, T3 , T8, T9 : được đặt trên móng cọc đóng : d = 40 cm
- Trụ T4, T7 : được đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 100 cm
- Trụ T5, T6: được đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm
- Phương án móng : Móng cọc đài thấp
b) Cấu tạo mố cầu
- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo f’c = 30Mpa
- Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc đóng d= 40 cm
Trang 7CHƯƠNG II TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
I CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CẦU CHÍNH
- Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên
Lnb= (0,6 0,8) chiều dài nhịp giữa Lng
+) Trong phương án này chọn Lng = 120m
II.1 – Phân chia đốt dầm
Nguyên tắc chung phân chia đốt dầm :
- Chọn chiều dài đốt K0 trên phần đà giáo mở rộng trụ : Trong phương pháp đúc hẫng cân bằng , Chiều dài của đốt K0 thường vào khoảng 12-14 m, để có đủ diện tích mặt bằng cho việc lắp đặt 2 xe đúc đối xứng nhau trên đó mà thi công hai cánh hẫng đối xứng nhau
500800
Trang 8- Chọn chiều dài đốt hợp long nhịp chính : Có thể lấy trong khoảng 2-4 m
- Phần còn lại của chiều dài cánh hẫng có thể lấy trong khoảng từ 2,5 – 4 m , Theo dọc cầu sẽ có từng nhóm đốt, mỗi nhóm gồm các đốt có chiều dài giống nhau , Các nhóm khác nhau có chiều dài khác nhau Chiều dài của đốt được chọn sao cho tận dụng hết
năng lực của thiết bị xe đúc Ví dụ trọng lượng của xe đúc nên gần bằng với khả năng treo của xe đúc Như vậy sẽ giảm bớt số xe đốt đúc hẫng Mặt khác khối lượng bê tông mỗi đốt phải phù hợp với khả năng cung cấp bê tông đến công trường
- Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bị hiện có của đơn vị thi công ta phân chia các đốt dầm như sau :
+) Đốt trên đỉnh trụ : do = 14m (khi thi công sẽ tiến hành lắp đồng thời 2 xe đúc trên trụ)
+) Đốt hợp long nhịp giữa : dhl = 2m +) Đốt hợp long nhịp biên : dhl = 2m +) Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo : ddg = 14 m +) Số đốt ngắn trung gian : n = 4 đốt , chiều dài mỗi đốt : d = 3 m +) Số đốt trung gian còn lai : n = 10 đốt , chiều dài mỗi đốt d = 4 m
- Sơ đồ phân chia đốt dầm :
16'
II.2 – Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm
- Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol bậc 2 theo phương trình :
Trang 9A = 0,001169 B=0
Vậy phương trình có dạng:
Y = 0,001169.x2
II.3 – Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm
- Tính toán tương tự ta có phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm như sau ( Với gốc toạ độ chọn tại mặt trên của đáy dầm tại vị trí giữa nhịp) :
Y = 0,00108119.x2 – 0,000097307
II.4 – Xác định cao độ mặt dầm chủ
-Mặt cầu nằm trên đường cong đứng bán kính R = 3866 m
II.5 – Xác định các kích thước cơ bản và đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện
Sau khi khai báo mặt cắt thay đổi trong MiDas xong , ta tính được kích thước của các mặt cắt như sau :
½ Mặt cắt dầm chủ
BI1BI1-2
BI3BI3-2
HI2 0.4 0.4182 0.4274 0.436 0.4441 0.4516 0.4608 0.469
Trang 10HI3 4.7 4.1262 3.8375 3.566 3.3116 3.0744 2.7848 2.5256 HI4 0.6 0.5545 0.5316 0.51 0.4898 0.471 0.448 0.4274 HI5 1 0.8725 0.8083 0.748 0.6915 0.6388 0.5744 0.5168 BI1 2.95 2.9739 2.987 3 3.013 3.0261 3.0435 3.0609
BI3 2 2.0861 2.133 2.18 2.227 2.2739 2.3365 2.3991 BI3-2 1.3 1.4052 1.4626 1.52 1.5774 1.6348 1.7113 1.7878
HI2 0.4763 0.4826 0.4879 0.4923 0.4956 0.4981 0.4995 0.5 HI3 2.2969 2.0988 1.9311 1.7939 1.6872 1.611 1.5652 1.55 HI4 0.4093 0.3936 0.3802 0.3694 0.3609 0.3548 0.3512 0.35 HI5 0.466 0.422 0.3847 0.3542 0.3305 0.3136 0.3034 0.3 BI1 3.0783 3.0957 3.113 3.1304 3.1478 3.1652 3.1826 3.2
BI3 2.4617 2.5243 2.587 2.6496 2.7122 2.7748 2.8374 2.9 BI3-2 1.8643 1.9409 2.0174 2.0939 2.1704 2.247 2.3235 2.4
- Bảng tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt đầm chủ
hd
(cm)
B (m)
S (cm3)
Yo (cm)
J (cm4)
Trang 1114 55 3.0193 37.02 12 6.4514 52 70599 1.22E+07 173.20 1.08E+09
15 59 3 36.42 12 6.56 50 70072 1.21E+07 172.06 1.07E+09 Trong đó :
+) F : Diện tích tính đổi của mặt cắt +) S : Mômen tĩnh của mặt cắt với đáy dầm
+) Yo : Khoảng cách từ trục trung hoà đến đáy dầm +) J : Mômen quán tính của mặt cắt dầm với trục trung hoà +) hd : Chiều cao bầu dầm tính đổi
+) bd : Chiều rộng đáy mặt cắt hộp +) Bs : Bề rộng của sườn dầm +) h : Chiều cao của dầm +) B : Bề rộng đỉnh mặt cắt hộp
Trang 12CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN
I TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 1 (DC ):
Tĩnh tải giai đoạn I (DC) Chính là trọng lượng của bản thân kết cấu Khi sử dụng chương trình phân tích kết cấu bằng MiDas ta khai bao ngay được loại tải trọng này
II TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 2 (DW) :
- Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau :
+) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng cột lan can, tay vịn
+) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tổng : DWIITC = DWmc+ DWclc+ DWlc+tv
a)Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
Lớp phủ mặt cầu dày 7,4 cm bao gồm : Lớp bê tông asphan dày 7cm và lớp phòng nước dày 0,4 cm
+) Lớp bê tông Asphalt :
DWasphalt = 12x0,07x22,5 = 18,9 ( KN/m) +) Lớp phòng nước :
DWpn = 12x0,004x22,5 = 1,08 ( KN/m) -> Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu :
DWmc tc
= 18,9 + 1,08 = 19,98 ( KN/m) b) Tính trọng lượng của chân lan can + tay vịn + lề Người đi bộ :
+) Trọng lượng chân lan can :
DWclc = 0,5x0,3x2x24 = 7,2 ( KN/m)
Trọng lượng dải đều của cột lan can Pclc 0 135 KN/m
Trọng lượng dải đều phần tay vịn Ptv 0.7 KN/m
Trọng lượng dải đều lan can và tay vịn Plc+tv 0.835 KN/m
- Tính tĩnh tải giai đoạn II
+) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn
DWIITC = DWmc+ DWclc+ DWlc+tv
Trang 13III TÍNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU NHỊP
III.1 NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ GIAI ĐOẠN THI CÔNG
1 Các sơ đồ tính :
Sơ đồ phân chia đốt đúc và các mặt cắt
Đặc điểm của công nghệ thi công đúc hẫng là sơ đồ kết cấu thay đổi liên tục trong quá trình thi công
Căn cứ trình tự thi công và phương pháp thi công ta chia ra làm các giai đoạn thi công sau:
1.1.Thi công đúc hẫng đối xứng ra hai bên trụ
Hình 3.1 Sơ đồ tải trọng khi thi công đúc hẫng đối xứng
- Tải trọng trong giai đoạn này bao gồm:
Trang 14WC : Trọng lượng bê tông ướt
F1 , F2 : Diện tích của hai mặt của khối đúc
γwc : Trọng lượng riêng của bê tông ướt (γwc = 24,5 KN/m3) Tính quy đổi về nút WC đặt tại trọng tâm của đốt đúc quy đổi về nút thành lực cắt và mô men như hình vẽ trên
Bảng tính trọng lượng bê tông ướt :
Tên đốt Chiều dài đốt
Trang 151.2 Đổ bê tông xong đốt hợp long ở nhịp biên nhưng bê tông chưa đông cứng :
Khi đó bê tông dẻo còn chưa hóa cứng , trọng lượng của ván khuôn hợp long , của hỗn hợp bê tông dẻo , của cốt thép hợp long được coi như chia đôi để tác dụng lên hai sơ
đồ hệ thông kết cấu tách biệt nhau , Một là sơ đồ đúc trên đà giáo phần nhịp biên , Hai là
sơ đồ khung cứng T của phần đúc hẫng từ trụ ra nhịp biên
Các tải trọng tác dụng bao gồm :
- Trọng lượng bản thân của đốt hợp long nhịp biên
- Trọng lượng ván khuôn và thiết bị để hợp long nhịp biên
- Tải trọng thi công rải đều
1.3 Hợp lọng xong nhịp biên và bê tông đã hóa cứng :
Nhịp biên có đoạn đúc trên đà giáo cố định dài 14 m Sau khi đúc hẫng cân bằng xong ta tiến hành hợp long nhịp biên Việc tính toán hợp long nhịp biên là rất phức tạp do trình tự đổ bê tông, căng kéo cáp DƯL, điều chỉnh vị trí khối hợp long ảnh hưởng rất nhiều đến trình tự và phương pháp tính toán hợp long
Sơ đồ tính toán :
Trang 16Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng khi hợp long nhịp biên
-Tải trọng:
+ Trọng lượng bản thân đoạn đổ trên đà giáo
+ Trọng lượng bản thân đốt hợp long
+ Lực ngược do rỡ tải trọng thi công
+ Lực ngược do rỡ xe đúc
1.4.Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng
-Tải trọng tác dụng:
+ Trọng lượng ván khuôn và thiết bị để hợp long nhịp biên
+ Tải trọng thi công rải đều
+ Trọng lượng bản thân đốt hợp long + Trọng lượng bê tông ướt
1.5 Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng
Trang 17Sơ đồ kết cấu: Dầm liên tục 3 nhịp
Hình 3.4 : Sơ đồ kết cấu giai đoạn khai thác Tải trọng tác dụng:
+ Tải trọng bản thân ( DC)
+ Tĩnh tải giai đoạn II (DW)
+ Tải trọng gió
+ Co ngót, từ biến
+ Hoạt tải xe LL (Design truck + Tandom) + PL + Lane Load
2 Tính toán nội lực tác dụng lên kết cấu nhịp giai đoạn thi công :
Mục đích:
Tính ra được nội lực tại các mặt cắt trong từng giai đoạn dưới tác dụng của tải trọng để từ đố bố trí cốt thép DƯL đảm bảo an toàn cho kết cấu
Sau đây là nội dung tính toán các giai đoạn thi công kết cấu nhịp liên tục
2.1.Thi công đúc hẫng đối xứng từ hai bờ ra trụ
Hình 3.1 Sơ đồ tải trọng khi thi công đúc hẫng đối xứng
- Tải trọng trong giai đoạn này bao gồm:
Trang 18CLL = 0.24x12 =2.88 KN/m; và hệ số tải trọng nCLL = 1.3
+ Tải trọng bê tông ướt (WC)
- Tính toán nội lực tại các mặt cắt trong từng giai đoạn đúc hẫng
Dùng chương trình phân tích kết cấu MiDas sau khi phân tích giai đoạn thi công và khai bao các loại tải trọng của từng giai đoạn thi công ta có giá trị mô men tại các mặt cắt như sau :
Khi đúc đốt K0:
Mặt cắt M (KN.m) V(KN)
20 -11533.87 4054.19 Khi đúc đốt K1:
Mặt cắt M (KN.m) V(KN)
18 -1848.92 1240.54
20 -34751.6 6834.35 Khi đúc đốt K2:
Mặt cắt M (KN.m) V(KN)
17 -1755.65 1178.14
20 -52461.5 7974.85 Khi đúc đốt K3:
Trang 232.2.Hợp lọng xong nhịp biên và bê tông chưa đông cứng :
-Mô hình hoá kết cấu trên MiDas và thực hiện tính toán ta thu được kết qủa sau:
(KN.m)
F (KN)
Trang 242.3 Hợp long xong nhịp biên và bê tông đã đông cứng :
-Mô hình hoá kết cấu trên MiDas và thực hiện tính toán ta thu được kết qủa sau:
Trang 25Mặt cắt M
(KN.m)
F (KN)
Trang 262.4 Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng
-Mô hình hoá kết cấu trên MiDas và thực hiện tính toán ta thu được kết qủa sau:
(KN.m)
F (KN)
Trang 272.5 Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng
-Mô hình hoá kết cấu trên MiDas và thực hiện tính toán ta thu được kết qủa sau:
(KN.m)
F (KN)
2 19279.96 224.42
Trang 2936 -8056.01 -223.71
37 -8056.01 223.71
III.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC
Sơ đồ kết cấu: Liên tục 3 nhịp
Hình 2.1.Sơ đồ kết cấu giai đoạn khai thác
- Tải trọng tác dụng:
+ Trọng lượng bản thân của kết cấu nhịp (DC)
+ Tĩnh tải giai đoạn II (DW)
+ Hoạt tải LL (Design truck + Tandom)+ PL + Lane Load
+ Tai trọng xung kích IM , Lực xung kích IM = 0,25.LL (Theo điều 3.6.2, bảng 3.6.2.1-1,Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05)
+ Nhiêt độ phân bố đêu (TU)
+ Co ngót (SH)
+ Từ biến (CR) …
Trọng lượng và khoảng cách bánh xe của xe tải thiết kế phải được lấy theo hình vẽ sau :
Hình 2.2 Mô hình tải trọng thiết kế theo 22TCN 272-05
+ Xe tải thiết kế, gồm 3 trục 35KN +145KN +145KN, khoảng cách 2 trục trước 4.3m khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4.3 đến 9m
+ Tải trọng làn Lane Load thiết kế được lấy theo chiều dọc cầu với trị số là 9.3 N/mm
+ Xe 2 trục thiết kế Tandem gồm một cặp trục 110 KN đặt cách nhau 1200
mm Cự li các bánh xe theo chiều ngang bằng 1800 mm
+ Tải trọng người đi rải đều 3 KN/m2, do chiều rộng lề đi bộ 1.5m nên lấy bằng 4.5 KN/m
Trang 30- Xác định nội lực tại từng mặt cắt
Nội lực tại từng mặt cắt có thể xác định bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng nội lực như trong cơ học kết cấu thông thường Tuy nhiên công việc tính toán khối lượng lớn, để thuận tiện và vận dụng những tiến bộ khoa học mới trong quá trình học tập,
đồ án sử dụng chương trình MiDas 7.01 để phân tích kết cấu và xác định nội lực
Trong quy trình AASHTO có tới 8 tổ hợp tải trọng, mỗi tổ hợp xét đến các tải trọng với hệ số khác nhau, và yêu cầu kiểm toán cụ thể đối với từng tổ hợp tải trọng Trong phạm vi đồ án chỉ xét đến hai tổ hợp tải trọng sau đây:
+ Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ I : Gồm các tổ hợp tải trọng cơ bản đảm vảo xe chạy bình thường khi trên cầu không có gió
+ Tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng : Tổ hợp tải trọng lien quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả các tải trọng lấy theo giá trị danh định Dùng để kiểm tra độ võng , bề rộng vết nứt trong kết cấu bê tông cốt thép và bê tông cốt thép DWL, Sự trượt của các lien kết có nguy cơ trượt do tác dụng của hoạt tải xe
- Công thức chung xác định tổng ứng lực tính toán :
Q = i.i.Q i ( Điều 4.3.2-1)
Trong đó :
+) I : Hệ số diều chỉnh tải trọng
= i D R 0.95 Với:
+ Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0.95 (theo Điều 1.3.3)
+ Hệ số liên quan đến tính dư R = 0.95(theo Điều 1.3.4)
+ Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1.05 (theo Điều 1.3.5 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05)
= 1 +) γi : Hệ số tải trọng
STT Ký
hiệu
Tổ hợp tải trọng Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử dụng Mỏi Max Min Max Min Max Min Max Min
Trang 3112 TU 1.2 0.5 1.2 0.5 1.2 0.5 1.2 1 -
+) Qi : Tải trọng quy định ở đây
1 Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ I:
Q = 1,25.DC + 1,5.DW + 1,75(LL + IM) +1,75.PL + 1,2.(TU + CR +SH)
- Biểu đồ bao mô men :
Nội lực do tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I được cho trong bảng sau:
- Bảng tổng hợp nội lực với hoạt tải là Xe tải thiết kế :
TTGH CƯỜNG ĐỘ I
Mặt cắt
M(Max) (KN.m)
M(Min) (KN.m)
V(Max) (KN)
V(Min) (KN)
Trang 32M(Max) (KN.m)
M(Min) (KN.m)
V(Max) (KN)
V(Min) (KN)
2 109556.8 33411.35 20.86 -5200.48
4 117394.8 32968.85 728.9 -4368.27
Trang 34Nội lực do tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I được cho trong bảng sau:
- Bảng tổng hợp nội lực với hoạt tải là Xe tải thiết kế :
TTGH SỬ DỤNG
Mặt cắt
M(Max) (KN.m)
M(Min) (KN.m)
V2(Max) (KN)
V2(Min) (KN)
Trang 35M(Min) (KN.m)
V2(Max) (KN)
V2(Min) (KN)
Trang 36III.3 TỔNG HỢP NỘI LỰC TÍNH TOÁN:
Ta lấy giá trị nội lực lớn nhất tại các mặt cắt trong giai đoạn thi công và khai thác làm nội lực tính toán :
1 Giai đoạn thi công :
Trang 382 Giai đoạn khai thác( Sử dụng) :
Trang 3934 205223.8 -6051.97
35 216824.6 -4461.67
36 221762.5 -2902.25
37 150205.2 -2516.32 Giữa đốt HL nhịp giữa
Trang 40CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP I- TÍNH LƯỢNG CỐT THÉP TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG
I.1 Đặc trưng vật liệu :
- Cốt thép :
Sử dụng thép cường độ cao loại tao xoắn 7 sợi, mỗi bó gồmg 19 tao có các chỉ tiêu sau:
+ Đường kính danh định: d = 15,2 mm
+ Diện tích tiết diện tao: A = 1,387 cm2
+ Cường độ kéo quy định: fpu = 1860 MPa
+ Cường độ chảy: fpy = 0,85 fpu = 0.85 x 1860 = 1581 (Mpa)
+ Mô đuyn đàn hồi quy ước: E = 197000 (Mpa)
- Bê tông:
+ Cường độ chịu nén khi uốn: f’c = 40 Mpa
+ Môđun đàn hồi: Ec = 0.043.yc1.5 f'c
Trong đó :
yc: tỷ trọng của bê tông (kg/m3)
fc’: cường độ quy định của bê tông, fc’ =40MPa
Ec = 32979,77 MPa + Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (5.7.2.2):
764,07
28f'0,050,85
+ Cường độ chịu kéo khi uốn (5.4.2.6):
fr = 0.63 f'c = 3,984 MPa
I.2 Quy đổi mặt cắt :
- Quy đổi mặt cắt hộp dầm về mặt cắt chữ T nhằm mục đích xây dựng các công thức tính duyệt thuận lợi
- Nguyên lí qui đổi như sau:
+ Chiều cao tiết diện quy đổi bẳng chiều cao tiết diện hộp
+ Bề rộng cánh tiết diện quy đổi bằng bề rộng đáy hoặc bề rộng bản của tiết diện hộp
+ Chiều dày sườn dầm tiết diện quy đổi bằng chiều dày hai sườn dầm của tiết diện hộp
+ Chiều dày cánh tiết diện quy đổi được xác định tương đương về diện tích với tiết diện hộp