Bài giảng Thiết kế và xây dựng cầu 1 - Chương 9: Một số vấn đề khác cung cấp cho người học các kiến thức: Tính bản mặt cầu cho dầm hộp đơn, neo và cáp dự ứng lực VSL. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ mơn Cầu Cơng trình ngầm Website: http://www.nuce.edu.vn Website: http://bomoncau.tk/ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BTCT 1 TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website mơn học: http://caubetong1.tk/ Link dự phịng: https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐ vietnamese/cau‐btct‐1 Hà Nội, 1‐2014 CHƯƠNG IX Một số vấn đề khác 682 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 9.1. Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn – Với cầu dầm I T thơng thường mặt cầu có nhịp làm việc vng góc với hướng xe chạy nói chung chiều dài nhịp S 4600mm và cánh hẫng Lh > 1800mm S Lh Lh hb hh h 683 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) – Như vậy, bản mặt cầu cho dầm hộp đơn tính gần sử dụng phương pháp dải ngang. Tuy nhiên, do nhịp > 4600mm và nhịp hẫng > 1800mm nên tính hoạt tải phải kể đến “tải trọng thiết kế” – Sơ đồ tính gồm phần hẫng phần ngàm 2 cạnh hình vẽ SƠ ĐỒ MẶT CẮT NGANG Lh hh S SƠ ĐỒ TÍNH Lh hb Lh h Bản hẫng S Bản ngàm 2 cạnh Lh Bản hẫng 684 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) A. Tính nội lực cho hẫng (bản mút thừa) Nội lực tính cho đơn vị chiều rộng làm việc – (1). Nội lực do tĩnh tải: Pb Mô men WDW Ws Lực cắt M b Pb Llc Vlb Pb LDW M s Ws Llc L2h M DW WDW Vs Ws Lh Lh L2DW VDW WDW LDW 685 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) LqL – (2). Nội lực do hoạt tải: Lo 1800 Mô men L L MW W W W 2 Sw Sw W W qL = 3.1 kN/m2 Bc 300 LW2 Lực cắt VW W Sw1 Sw2 LW1 M qL qL Lo LqL Lh VqL qL Lo đó: Lo = chiều dài có tải trọng phân bố làn; Sw1 = chiều rộng làm việc với lực W1 (mm) (Sw1 = 1440 + 0.833xLw1) Sw2 = chiều rộng làm việc với lực W2 (mm) 686 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) B. Tính nội lực cho ngàm 2 cạnh – Trước tiên cần tính nội lực dầm đơn giản có nhịp tính tốn L bằng chiều dài nhịp (L = S) – Mô men trong ngàm mô men giữa nhịp đơn giản nhân với hệ số ngàm để kể đến tính chất ngàm • Hệ số ngàm cách gần lấy theo tương quan độ cứng mặt cầu sườn đỡ – Lực cắt ngàm lấy nhịp dầm giản đơn tương ứng 687 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) – (1). Nội lực do tĩnh tải dầm đơn giản tương ứng: WDW Ws L dah M • Có thể tính nội lực dùng đ.a.h cơng thức kết cấu M so Ws L2 o M DW WDW L dah V Vso Ws L2 L o VDW WDW L 688 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) 1800 – (2). Nội lực hoạt tải dầm đơn giản tương ứng: W 1200 W 1800 W W q L = 3.1 kN/m2 dah M y1 y2 = L4 y4 y3 L/2 1800 W 1200 W 1800 W W q L = 3.1 kN/m2 dah V y1v = y2v y3v yv4 M Wo W y1 y2 y3 y4 VWo W y1V y2V y3V y4V o M qL q L L VqLo qL LV 689 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) – Mơ men trong ngàm tính sau: Mơ men ở mặt cắt ngàm Mô men dương ở giữa nhịp ng o M Ws kng M Ws gi o M Ws k gi M Ws ng o M DW kng M DW gi o M DW k gi M DW M Wo Sw o kng M qL M Wo Sw o k gi M qL M Wng kng M Wgi k gi ng M qL gi M qL đó: kng kgi hệ số k n tớnh ngm ca dm ã Nu hb/hẳthỡ kng = 0.7 và kgi = 0.5 • hb = chiều cao trung bình mặt cầu; • h = chiều cao dầm đỡ (= chiều cao sườn dầm hộp) 690 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) – Lực cắt lớn vị trí ngàm (được tính giống lực cắt dầm đơn giản có chiều dài nhịp): VWsng VWso ng o VDW VDW VWo Sw VqLo VWng VqLng 691 Tính mặt cầu cho dầm hộp đơn (t.theo) C. Tổ hợp nội lực theo TTGH – Nội lực ngàm hẫng M u _ h D C M b M s DW M DW L L 1 M W M qL V u _ h D C V b V s D W V D W L L 1 VW V q L – Nội lực ngàm M u _ n g D C M ng Ws DW M ng DW L L 1 M ng W M ng qL V u _ n g D C V Wn gs D W V DnWg L L 1 V Wn g V qnLg – Nội lực nhịp M u _ g i D C M gi Ws DW M gi DW L L 1 M gi W M gi qL 692 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Tổng kết cách tính nội lực mặt cầu • Đối với mặt cầu kê ngàm 2 cạnh có nhịp Ls – Bản có phương làm việc thẳng góc với hướng xe chạy • Nếu Ls dùng phương pháp dải ngang; hoạt tải xét trục xe (truck hoặc tandem) không xét tải trọng thiết kế • Nếu Ls > 4600 mm => dùng phương pháp dải ngang; hoạt tải xét đồng thời trục xe (truck hoặc tandem) tải trọng thiết kế – Bản có phương làm việc song song với hướng xe chạy • Nếu Ls dùng phương pháp dải dọc; hoạt tải xét trục xe (truck hoặc tandem) không xét tải trọng thiết kế • Nếu Ls > 4600 mm => áp dụng cách tính cầu • Đối với mặt cầu kê ngàm 4 cạnh • Tính theo lý thuyết kê 4 cạnh 693 9.2. Neo và cáp dự ứng lực VSL Ống kiểm tra vữa lấp lòng ống ghen Đầu neo chủ động Đầu neo chết (neo bị động) Ống bơm vữa (Ống ghen) (Đầu neo) Tấm đệm neo (bằng thép đúc) (Nêm neo) (Tao cáp DƯL) 694 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Kích thước hình học đặc trưng cáp Ví dụ: Với tao cáp 7 sợi đường kính danh định 12.7mm có thơng số sau: • Diện tích danh định: Astr = 98.7 mm2 • Trọng lượng danh định: Wstr = 0.775 kg/m • Cường độ chảy dẻo: Fpy = 1670 MPa • Giới hạn bền: Fpu = 1860 MPa • Lực kéo đứt tối thiểu: Pmin = 183.7 kN • Độ chùng: Relaxation = 2.5% 695 Neo và cáp dự ứng lực VSL (t.theo) Số tao cáp Đường kính danh định ống ghen (trong/ngồi) 696 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Neo và cáp dự ứng lực VSL (t.theo) Lực kéo đứt tối thiểu 697 Quá trình lắp căng cáp DƯL (1) Luồn cáp DƯL và lắp đầu neo (2) Lắp nêm neo cơng tác “A” và kích A B (3) Lắp nêm neo cơng cụ “B” → căng (4) Xả kích đồng thời đóng nêm neo “A” 698 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Kích thước cụm đầu neo Type EC (tao 12.7mm) 699 Kích thước cụm đầu neo Type EC (tao 15.2mm) 700 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 10 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Kích thước cụm đầu neo Type E (tao 12.7mm) 701 Kích thước cụm đầu neo Type E (tao 15.2mm) 702 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 11 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Cấu tạo cụm đầu neo Type E Lực DƯL được truyền sang bê tơng thơng qua tấm đệm neo. Nếu cần thiết, đặt thêm thép cuộn lò xo để gia cường cho bê tông chịu nén đầu neo Tấm đệm neo Ống bơm vữa (bằng thép đúc) (Ống ghen) (Đầu neo / Bát neo) (Ống măng sơng) (Tao cáp DƯL) (Nêm neo) 703 Kích thước yêu cầu bố trí cụm đầu neo – Khi bố trí cụm đầu neo cần lưu ý những điểm sau • Khoảng cách hai mép đệm neo liền kề khơng nhỏ 10mm; • Khoảng cách từ mép đệm neo đến mép dầm không nhỏ giá trị E, với E phụ thuộc số lượng tao bó cáp theo bảng sau: 704 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 12 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Lưu ý khi uốn bó cáp DƯL – Khi uốn bó cáp dự ứng lực cần đảm bảo yêu cầu sau: • Bán kính uốn khơng nhỏ giá trị Rmin • Phải bố trí bó cáp đường thẳng tối thiểu Lmin sau mặt đệm neo. 705 Khoảng khơng cần thiết cho kích – Cần đảm bảo khơng gian bố trí kích theo quy định ở bảng sau: 706 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 13 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 9.3. Neo và cáp dự ứng lực Freyssinet Ví dụ xét “Neo và cáp kiểu C” 707 Neo và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 708 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 14 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Neo và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 709 Neo và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 710 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 15 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Neo và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 711 9.4. Lưu ý khi tính Mn tiết diện bán lắp ghép – Xét tiết diện dầm BTCT‐DƯL bán lắp ghép • d1, d2, và d3 khoảng cách từ thớ tới trọng tâm thép dọc bản, trọng tâm thép DƯL trên dầm đúc sẵn • hb = chiều dày mặt cầu • c = khoảng cách từ thớ tới trục trung hòa (Thép mặt cầu) (Bê tông đổ chỗ) hb c (Thép DƯL trên) (Bê tông DƯL) (Thép DƯL dưới) 712 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 16 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Lưu ý khi tính Mn tiết diện bán lắp ghép (t.theo) – Bản mặt cầu đổ chỗ BTCT thường nên có cường độ nén 28 ngày f’c1 thấp so với cường độ nén 28 ngày bê tông dầm DƯL đúc sẵn f’c2 • Do vậy, khi tính sức kháng uốn danh định Mn tiết diện cần lấy độ lớn khối ứng suất nén quy ước bê tông dầm 0.85 f’c1 0.85 f’c2 713 Lưu ý khi tính Mn tiết diện bán lắp ghép (t.theo) – Xét biểu đồ biến dạng tiết diện dầm trước thời điểm phá hoại do cường độ: • Biến dạng ε1, là biến dạng nén cốt thép => ứng suất thép fs1 ứng suất nén. Biến dạng ε2 biến dạng kéo lại thép DƯL trên => ứng suất thép DƯL trên fs2 ứng suất kéo. Ứng suất thép DƯL dưới fs3 ứng suất kéo do ε3 biến dạng kéo 714 Bộ mơn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 17 Giảng viên: TS. Nguyễn Ngọc Tuyển 4/14/2014 Lưu ý khi tính Mn tiết diện bán lắp ghép (t.theo) – Từ biểu đồ ứng suất tính lực tác dụng tiết diện sau: • • • • • Lực nén bê tông bản: C1 = Ac1 x 0.85f’c1 Lực nén bê tông dầm: C2 = Ac2 x 0.85f’c2 Lực nén cốt thép bản: Cs1 = As1 x fs1 Lực kéo thép DƯL trên: Ts2 = As2 x fs2 Lực kéo thép DƯL dưới: Ts3 = As3 x fs3 M n d3 Ts d Ts d1 Cs1 hb C1 dC C2 C1 c Cs1 hb Ts2 Mn C2 Ts3 715 Bộ môn Cầu và CTN ‐ ĐHXD 18 ... “Neo? ?và cáp kiểu C” 707 Neo? ?và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 708 Bộ môn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD 14 Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 4/14/2014 Neo? ?và cáp dự ứng lực Freyssinet (t.theo) 7 09 Neo? ?và. .. Relaxation = 2.5% 695 Neo? ?và cáp dự ứng lực VSL (t.theo) Số tao cáp Đường kính danh định ống ghen (trong/ngồi) 696 Bộ mơn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 4/14/2014 Neo? ?và cáp dự ứng... Bộ mơn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển 4/14/2014 Kích thước cụm đầu neo Type EC (tao 12.7mm) 699 Kích thước cụm đầu neo Type EC (tao 15.2mm) 700 Bộ môn? ?Cầu? ?và? ?CTN ‐ ĐHXD 10 Giảng? ?viên:? ?TS.? ?Nguyễn? ?Ngọc? ?Tuyển