PP giao ao tinh be tru cau

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật PHÂN TíCH Sự LàM VIệC CủA Bệ CọC CầU DÂY TRÊN MóNG CọC KHOAN NHồI THEO SƠ đồ CHốNG - GIằNG Học viên: Giáo viên hớng dẫn: 12/03/18 LÊ ĐĂNG LONG GS.TS NGUYễN VIếT TRUNG Bố cục luận văn Mở đầu Chơng I: Lý thuyết chung mô hình Chống - Giằng 1.1 Khái quát 1.2 Các phận cấu thành mô hình Chông - Giằng 1.3 Sơ đồ trình bày mô hình Chống - Giằng Chơng II: áp dụng mô hình Chống - Giằng việc tính toán bệ cọc cầu dây 2.1 Cơ sở hình thành mô hình Chống Giằng 2.2 Các chịu kéo nén sơ đồ Chống Giằng 2.3 Mô hình hóa bệ trụ cầu Thuận Phớc Chơng 3: Tính toán bệ cọc cầu Thuận Phớc theo sơ đồ Chống - Giằng 3.1 Số liệu tải trọng tính toán 3.2 Phân tích bệ trụ theo phơng pháp thông thờng 3.3 Tính toán bệ trụ theo phơng pháp Chống Giằng 3.4 Liểm tra khả chịu lực Chống Giằng Chơng 4: Kết luận 12/03/18 Mở đầu Trong thời gian gần nớc ta xây dựng cầu mang tầm cỡ khu vực, đặc biệt cầu treo nhịp lớn nh cầu Rạch Miễu, cầu Thuận Phớc, Cầu Kiền Các công trình đợc thiết kế, thi công theo Quy trình, Quy phạm Tiêu chn cđa Qc tÕ Trªn thùc tÕ cho thÊy Bª tông cốt thép loại hình kết cấu đợc sử dụng chủ yếu thông dụng Đặc biệt cấu kiện khối lớn nh bệ móng, mố, trụ Để đáp ứng đợc yêu cầu thực tế phải phân tích làm việc kết cấu theo sơ đồ phù hợp với quan điểm tính toán Quy phạm Mô hình Chống Giằng cần đợc xem xét thiết kế đế móng dày, bệ cọc trờng hợp khác mà khoảng cách điểm đặt lực phản lực gối nhỏ Xuất phát từ quan điểm đó, với khuôn khổ luận văn tèt nghiƯp cao häc vµ víi sù híng dÉn tËn tình Thầy Cô giáo, Học viên mạnh dạng chọn đề tài: Phân tích làm việc Bệ trụ cầu dây móng cọc khoan nhồi theo sơ đồ Chống Giằng 12/03/18 Các vấn đề nghiên cứu luận văn bao gồm: - Lý thuyết Mô hình chống giằng kết cấu Bê tông cốt thép - Phân tích làm việc kết cấu bệ trụ cầu Thuận Phớc theo mô hình Giằng Chống - Tính toán bệ trụ cầu Thuận Phớc theo cách làm thông thờng theo mô hình Giằng Chống - So sánh kết tính toán hai cách tính Đề tài dừng lại mức độ phân tích tính toán kết cấu bệ trụ dựa Lý thuyết tính toán theo sơ đồ Giằng Chống - lý thuyết tơng đối so với hệ thông Quy phạm nớc ta 12/03/18 Chơng I Lý THUYếT CHung Về MÔ HìNH CHốNG Và GIằNG 1.1 Khái quát Lý thuyết chung Các bớc tiến hành Mô hình hóa vùng D phơng pháp đờng tải trọng Một số nguyên tắc lựa chọn hệ Một số mô hình tiêu biểu 12/03/18 Nguyên lý chung Các øng st vµ néi lùc kÕt cÊu cã thĨ đợc vẽ hay hình ảnh hoá dới dạng quỹ đạo Những sơ đồ quỹ đạo gần giống đờng dòng, gọi dòng nội lực kết cấu Khái niệm dạng quỹ đạo lực chạy từ biên chịu tải qua kết cấu tới gối thực công cụ hữu hiệu để hiểu trình chịu tải kết cấu trợ giúp tiện ích cho ngời thiết kế Tuy mẫu quỹ đạo tổng quát phức tạp xác định vật liệu làm việc đàn hồi tuyến tính, BTCT đờng chịu kéo chạy dọc theo cốt thép gây nứt biến dạng dẻo, tốt hết toán thực tế, cần đơn giản hoá hình đồ quỹ đạo làm cho phù hợp với đặc điểm, tính chất riêng biệt kết cấu bê tông 12/03/18 Các vùng không liên tục: Trạng thái làm việc phận cấu kiện Bê tông cốt thép xét giới hạn cực hạn có thay đổi lớn, đợc phân chia hai loại: - Vùng B Vùng chịu tải trọng tác dụng theo kiểu dầm: Vùng đợc khảo sát dựa sở giả thuyết Becnuli, lý thuyết dầm - Vùng D Vùng chịu tải trọng tác dụng theo kiểu vòm: Đây vùng không liên tục, tiếp giáp với vùng gián đoạn đứt gãy Vùng áp dụng phơng pháp tính toán thông thờng Trong vùng B trạng thái ứng suất mặt cắt dễ dàng tính toán từ tác động mặt cắt phơng pháp thông th ờng, với điều kiện vùng không bị nứt thỏa mãn định luật Húc, ứng suất đợc tính toán theo lý thuyết uốn sử dụng đặc trng mặt cắt Trong vùng D trạng thái ứng suất bị thay đổi đột gột, bị gián đoạn hình học (những chổ bị lồi lõm, góc khung ), bị gián đoạn tỉnh học (những nơi có lực tập trung) Gían đoạn tỉnh học phát sinh từ lực tập trung phản lực gối neo cốt thép dự ứng lực 12/03/18 Phơng pháp để giải vùng D Từ trớc đến phần lớn việc tính toán kết cấu bê tông cốt thép quan tâm nhiều đến vùng B, việc tính toán thiết kế vùng D thờng dựa kinh nghiệm quan sát thực nghiệm Trong thời gian gần việc nghiên cứu tính toán vùng D đợc tổ chức: Hiệp hội Bê tông dự ứng lực, Viện bê tông Hoa kỳ, Uỷ ban bê tông Châu Âu nghiên cứu đa quy định tiêu chuẩn thiết kế vùng D chi tiết Theo tổ chức trạng thái làm việc bê tông giai đoạn giới hạn cực hạn đợc tính theo mô hình toán mô hình tốt đợc sử dụng mô hình chống giằng Việc tính toán, thiết kế bê tông theo trạng thái ứng suất tới hạn mô hình chống giằng việc xem xét điều kiện làm việc hai vùng B D kết cấu Vùng không liên tục giả định kéo dài xấp xỉ khoảng cách d từ điểm gián đoạn 12/03/18 Giới thiệu mô hình vùng D cấu kiện dầm đơn giản dầm công xôn Vùng D Vùng B (a) VïngB VïngD (b) Vïng B  Vïng D 12/03/18 Lỗ Vùng B 1.2 Các phận cấu thành mô hình Chống - Giằng Các chịu nén Các chịu kéo Các vùng nút Các quạt chịu nén Các vùng chịu nén Các vòng xoáy lực, vòng lợn chữ U Tính hiệu lực mô hình Chống Giằng 12/03/18 10 Theo 22TCN-272-01 kết cấu cấu kiện hay vùng kết cấu đợc mô hình hóa nh tổ hợp giằng thép chịu kéo chống bê tông chịu nén nối với nút để tạo thành kết cấu giàn ảo có khả chịu đợc tất lực đặt vào truyền tới gối Chiều rộng yêu cầu chịu nén chịu kéo đợc xem xét xác định yếu tố hình học Sức kháng tính toán giàn ảo Sức kháng tính toán Pr , chịu kéo nén đợc coi nh cấu kiện chịu lực dọc trơc: p r  Pn Trong ®ã : Pn = Cờng độ danh định chống nén giằng kÐo (N)  = HƯ sè søc kh¸ng cho trêng hợp chịu kéo nén đợc quy định 12/03/18 33 Định kích thớc chống chịu nén Cờng độ chịu nén không cốt thép Sức kháng danh định chịu nén không cốt thép nh nhau: p r  f cu Acs Trong ®ã : Pn = Sức kháng danh định chịu nén (N) fcu = Uứng suất chịu nén giới hạn quy định điều 2.2.2.3 (MPa) Acs= diện tích mặt cắt ngang hữu hiệu chịu nén nh quy định điều 5.6.3.3.2 (mm2) Diện tích mặt cắt ngang hữu hiệu chịu nén: Giá trị Acs phải đợc xác định với xem xét khả diện tích bê tông điều kiện đầu chống, nh biểu thị hình Khi đầu chống đợc neo cốt thép vi phạm bê tông hữu hiệu mở rộng thêm khoảng sáu lần đờng kính cốt thép tính từ cốt thép neo, nh biểu thị hình (a) 12/03/18 34 Sơ đồ xác định kích thớc chịu nén X l as dbg X  6dba  6dba s s s la 6dba in dba 6dba X-X Lb s hs a) Thanh chống đ uợ c neo cốt thép s 0.5ha Lbsins+hacoss 6db Lbsins+hscoss Lb b) Thanh chèng đ uợ c neo gối cốt thép c) Thanh chống đ uợ c neo gối chống 35 12/03/18 Định kích thớc giằng chịu kéo Cốt thép kéo phải đợc neo vào vùng nút với chiều dài neo quy định móc neo neo học lực kéo phải đợc phát triển mặt vùng nút Sức kháng định giằng chịu kéo phải lấy bằng: Pn = fyAst+ Aps+[ fpe+fy] Trong ®ã: Ast = Tỉng diƯn tÝch cđa cèt thÐp däc thêng gi»ng (mm2) Aps = diện tích thép DƯL (mm2) fy = cờng độ chảy cña cèt thÐp däc thêng (MPa) fpe = øng suÊt thép DƯL tạo DƯL, xét mát (MPa) 12/03/18 36 2.3 Mô hình hóa bệ trụ cầu Thuận Phớc Giới thiệu tổng quan cầu Xây dựng mô hình Chống Giằng bệ trụ 12/03/18 37 Giíi thiƯu tỉng quan vỊ cÇu CÇu Thn Phớc bắt qua Sông Hàn, Thành phố Đà Nẵng Cầu nối đờng Nguyễn Tất Thành với đờng Bạch Đằng Đông Phần cầu dài 664m Kết cấu cầu loại cầu treo dây võng nhịp: 129.5m+405m+129.5m Tháp cầu bê tông chất lợng cao loại C50 Móng tháp cọc khoan nhồi đờng kính 2.5m Xây dựng mô hình Chống Giằng bệ trụ Dựa vào cách định kích thớc chịu nén, chịu kéo đồng thời xem bệ trụ làm việc nh dầm cao theo phơng ngang phơng dọc cầu Xem cọc khoan nhồi nh gối đỡ hệ thanh, Ta xây dựng mô hình Chống Giằng cho bệ trụ cầu Thuận Phớc nh hình vẽ sau: 12/03/18 38 THIếT LậP SƠ Đ GIàN ảO CủA Bệ TRụ PHíA t ây CầU THUậN PHƯ C MặT CHÝNH 3875 4000 3880 5980 MỈT B£N 5980 3880 4000 3875 2500 2500 2750 6250 5870 8735 5800 8735 6250 2750 MỈT B» NG 11750 11970/2 2750 11970/2 2500 65000 2500 5800 6250 2750 11750 R= 27 50 2750 6250 2750 3275 2500 65000 2500 11750 5200 6500 6500 3275 2750 6250 2750 11970/2 11860 5875 35470 39 12/03/18 S¥ Đ GIàN ảO KHÔNG GIAN Bệ TRụ PHíA t ây CầU THUậN PHƯ C MặT CHíNH 5835 5835 5275 2700 THƯ ợ NG LƯ U Z 6000 1 x 2 x 3 x 2 x 1 x 6000 1500 5800 y 1 5870 x 1 5800 x 2 x 3 x 2 x 1 6250 6250 6250 SƠ Đ KHÔNG GIAN 5275 5835 5835 1500 2125 5275 4 3 270 Hạ LƯ U Y 625 X 6250 12/03/18 6000 5275 6000 2125 MỈT B£N 1500 2125 1 y 1500 5800 5870 5800 6250 40 THIếT LậP SƠ Đ GIàN ảO CủA Bệ TRụ PHíA đô ng CầU THUậN PHƯ C MặT BÊN MặT CHíNH 4000 4025 2900 2935 2935 2900 4025 4000 3875 6500 5200 6400 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2500 65000 2500 65000 2500 2750 6250 5800 11750 5800/2 5800/2 11970/2 5800 11970/2 6250 2750 2750 6250 6250 2750 18000 11750 MỈT B» NG R= 27 50 2750 6250 18000 6250 2750 6400 6500 3875 2750 6250 5800 5870/2 11860 5875 35470 12/03/18 41 SƠ Đ GIàN ảO KHÔNG GIAN Bệ TRụ PHíA đô ng CầU THUậN PHƯ C MặT CHíNH 1500 2125 5275 5835 5835 MỈT B£N 1500 2125 5275 1y 6000 6000 6000 1 x 2 x 2 x 3 x 5800 1y 5870 x 1 5800 2x x 6250 3 x 2 x 1 1 x 6000 2940 6250 6250 6250 SƠ Đ KHÔNG GIAN 1500 294 THƯ ợ NG LƯ U Z 5305 5835 5835 6 Y Hạ LƯ U 625 X 625 6250 12/03/18 1500 5305 5800 58700 5800 6250 42 Ch¬ng III TíNH TOáN Bệ CọC CầU THUậN PHớc theo phơng pháp chống giằng 3.1 Số liệu tính toán Tại trụ phía đông Tại trụ phía tây Toàn số liệu tính toán đợc cập nhật từ Công ty t vấn XDGT 533 - Đơn vị t vấn thiết kế công trình Mỗi trụ có ba tổ hợp bất lợi theo ba phơng 12/03/18 43 3.2 Phân tích bệ trụ theo phơng pháp thông thờng Tính toán chọc thủng Tính toán chịu uốn xuất khe nứt nghiêng Kết tính toán chọc thủng, tính toán chịu uốn xuất khe nứt nghiêng cho thấy cấu tạo bố trí cốt thép bệ trụ đảm bảo yêu cầu 12/03/18 44 3.3 Tính toán bệ trụ theo phơng pháp giằng chống Sơ đồ tính toán Tải trọng tính toán Thực tính toán Kết tính toán 12/03/18 - Sơ đồ tính toán giàn không gian có đợc lấy theo mô hình thiết lập chơng II - Tải trọng tính toán: Trên sở tổ hợp lực có phân chia ngoại lực nút giàn nằm dới chân tháp - Dùng phàn mềm Sap2000 để tính toán nội lực giàn - Kết tính toán ®ỵc chän lùa theo tõng nhãm cã cïng kÝch thớc, vị trí tơng đối giàn nhng xuát nội lực lớn 45 3.4 Kiểm tra khả chịu lực Kiểm tra bệ trụ phía Tây Kiểm tra bệ trụ phía đông - Kiểm tra sức kháng theo công thức nêu chơng II Kết kiểm tra đạt yêu cầu - Cần quan tâm đến vùng bê tông từ đáy chân tháp đến đỉnh cọc khoan nhồi có xuất lực kéo lớn xiên số 52 trụ tháp phía Tây 12/03/18 46 Chơng IV KếT LUậN Qua việc phân tích sở lý thuyết tính toán khả chịu lực bệ trụ tháp cầu Thuận Phớc có thĨ ®óc kÕt mét sè vÊn ®Ị sau: - ViƯc tính toán bê tông cốt thép theo sơ đồ chống giằng giải đợc toán có sơ đồ tính phức tạp nhờ vào việc mô hình hóa thành sơ đồ giàn ảo - Cách tính bê tông cốt thép theo sơ đồ chống giằng giúp hiểu sâu việc phân bố ứng suất khối bê tông Từ bố trí cốt thép cách hợp lý vùng mà trớc theo cách tính thông thờng cha để ý đến (vùng bê tông từ chân tháp đến đỉnh cọc khoan nhồi có xuất hiƯn lùc kÐo lín nh trêng hỵp 54 bệ trụ phía Tây cầu Thuận Phớc nêu trên) Một số vấn đề cần nghiên cứu tiếp đề tài: Khi tính toán bê tông cốt thép theo sơ đồ chống giằng việc phân tích để đa sơ đồ làm việc hợp lý khối bê tông cốt thép quan trọng Do để làm đợc việc cần phải sử dụng vài công cụ để phân tích phổ ứng suất kết cấu (Nh phơng pháp phần tử hữu hạn khối) từ làm sở cho việc xây dựng mô hình đợc xác 12/03/18 47 ... 12/03/18 C H 12 1.5bef a/4 bef/2 bef/4 bef Sự hình thành vết nứt chống chịu nén (b) Mô hình chống giằng (a) Vùng có dạng hình chai C bef / a /  T   bef /  C a  T  1   bef  Lùc kÐo... Dầm cao nhịp đơn 19 12/03/18 Các phân tích trạng thái làm việc dầm cao Những phân tích đàn hồi đôi với dầm cao làm việc trạng thái cha nứt có ý nghĩa trớc hình thành vết nứt Trong dầm cao hình... chịu kéo dầm cao bao gồm chống chịu nén bê tông, cốt thép xem nh giằng chịu kéo P Nút giàn (phần tử thủy tĩnh) Ws Thanh chống xiên chịu nén Lực giằng T V1 V2 Mô hình Chống Giằng dầm cao 12/03/18