Nghiên cứu thiết kế và biện pháp thi công nâng cấp cầu bàu quảng ngãi bằng cáp dự ứng lực ngoài

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo ĐẶNG HỮU LINH NGHI N CỨU THI T K V BI N PHÁP THI C NG NÂNG CẤP CẦU B U - QUẢNG NGÃI BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGO I LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo ĐẶNG HỮU LINH NGHI N CỨU THI T K V BI N PHÁP THI C NG NÂNG CẤP CẦU B U - QUẢNG NGÃI BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGO I Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng Mã số: 80.85.205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS CAO VĂN LÂM Đà Nẵng, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đặng Hữu Linh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài: Tính cần thiết đề tài: Mục tiêu nghiên cứu luận văn Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: Nâng cấp dầm cầu cũ dự ứng lực phƣơng pháp dự ứng lực Chƣơng 2: Tính tốn thiết kế gia cƣờng cầu Bàu cáp dự ứng lực Chƣơng 3: Tổng quan tài liệu nghiên cứu Ý nghĩa thực tế đề tài Chƣơng 1.NÂNG CẤP DẦM CẦU CŨ DỰ ỨNG LỰC 4BẰNG PHƢƠNG PHÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI 1.1 Tổng quan Cầu Bàu Km1096+713 nằm Quốc lộ thuộc địa phận huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi [1] 1.1.1 Kết cấu cầu: 1.1.2 Các dạng hƣ hỏng kết cấu nhịp cầu 1.2 Tổng quan biện pháp nâng cấp cơng trình cầu 11 1.2.1 Gia cƣờng phƣơng pháp tăng cƣờng tiết diện 11 1.2.2 Gia cƣờng cầu polymer cốt sợi cacbon (FRP) 12 1.3 Tổng quan công tác gia cƣờng cầu cũ sử dụng cơng nghệ căng cáp dự ứng lực ngồi 17 1.3.1 Sơ lƣợc cơng nghệ dự ứng lực ngồi 18 1.3.2 Khái niệm dự ứng lực 19 1.3.3 Phạm vi ứng dụng 19 1.3.4 Các hình thức bố trí cáp DUL 21 1.3.5 Các giả thiết tính tốn cấu tạo 22 1.3.6 Các hình thức cấu tạo bố trí cáp ngồi dọc cầu 23 1.3.7 Ƣu, nhƣợc điểm 25 1.4 Những khó khăn q trình căng cáp dự ứng lực 26 1.5 Kết luận chƣơng 26 Chƣơng 2.TÍNH TỐN THIẾT KẾ GIA CƢỜNG CẦU BÀU BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI 27 2.1 Cơ sở dự đốn lực căng cịn lại cầu cũ 27 2.1.1 Xác định độ vồng cáp dự ứng lực dầm gây ra: (Theo lý thuyết) 27 2.1.2 Xác định độ võng cầu tỉnh tải gây 27 2.1.3 Tính tốn lực kéo cịn lại thực tế cáp DƢL: (Trƣờng hợp khơng có hoạt tải) 27 2.1.4 Xác định độ võng cầu có hoạt tải gây 28 2.1.5 Tính tốn lực kéo cịn lại thực tế cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) 28 2.2 Tính tốn lƣợng cáp dự ứng lực cần bổ sung 29 2.2.1 Xác định sức kháng uốn lại dầm 29 2.2.2 Kiểm toán giới hạn cốt thép 30 2.2.3 Kiểm toán sức kháng cắt lại dầm 30 2.2.4 Kiểm toán ứng suất giai đoạn sử dụng 30 2.2.5 Xác định cáp DUL cần gia cƣờng 30 2.2.6 Số tao cáp DUL cần phải bổ sung 32 2.3 Kiểm toán lại cầu với trạng thái giới hạn 32 2.3.1 Tính mát ứng suất q trình căng kéo cốt thép 32 2.3.2 Kiểm tốn sức kháng uốn dầm vị trí nhịp 34 2.3.3 Kiểm toán sức kháng cắt dầm 35 2.3.4 Kiểm toán theo TTGH sử dụng 36 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 38 Chƣơng 3.QUY TRÌNH THI CƠNG VÀ KIỂM SỐT ỨNG SUẤT – CHUYỂN VỊ TRONG Q TRÌNH THI CƠNG CĂNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI 39 3.1 Tổ chức xác định đo độ võng trƣờng 39 3.1.1 Công tác chuẩn bị để thí nghiệm trƣờng gồm 39 3.1.2 Tải trọng thử sơ đồ xếp tải 39 3.1.3 Bố trí điểm đo 43 3.1.4 Mục đích việc đo trƣờng 43 3.1.5 Kết đo độ võng thực tế trƣờng tính tốn lực kéo cịn lại dầm43 3.2 Tính tốn lực căng cịn lại dầm cầu cũ 44 3.2.1 Các thông số kỹ thuật số liệu đầu vào: [Theo kết kiểm định cầu năm 2017] 44 3.2.2 Tính tốn đặc trƣng hình học mặt căt 44 3.2.3 Tính tốn hệ số phân bố ngang hoạt tải 44 3.2.4 Tính tốn nội lực dầm 44 3.2.5 Tính tốn lực kéo cịn lại cáp DƢL theo lý thuyết 46 3.2.6 Tính tốn lực kéo cịn lại thực tế cáp DƢL (Đo độ võng thực tế trƣờng) 46 3.2.7 Kiểm toán trạng thái giới hạn dƣới tác dụng tải trọng tính tốn HL93 47 3.2.8 Kiểm tốn ứng suất giai đoạn sử dụng 50 3.2.9 Tính tốn lƣợng cáp cần gia cƣờng 52 3.2.10 Tính tốn mát ứng suất 53 3.2.11 Kiểm toán trạng thái giới hạn 54 3.3 Tổ chức thi công 57 3.3.1 Kiểm sốt chuyển vị q trình thi cơng theo cấp 59 3.3.2 Kiểm soát ứng suất vị trí gối nhịp trình thi cơng theo cấp 59 3.4 Quy trình cơng nghệ thi cơng căng cáp dự ứng lực 59 3.4.1 Những yêu cầu chung 59 3.4.2 Những vấn đề cần ý sửa chữa DUL 60 3.5 Kết luận chƣơng 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHI N CỨU THI T K V BI N PHÁP THI C NG NÂNG CẤP CẦU B U - QUẢNG NGÃI BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGO I Học viên: Đặng Hữu Linh Mã số: 85.80.205; Khóa: K33 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Trƣờng: Đại học Bách Khoa - ĐHĐN - Nghiên cứu biện pháp gia cƣờng cho cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, phân tích ƣu, nhƣợc điểm, phạm vi áp dụng Ứng dụng biện pháp gia cƣờng kết cấu nhịp cầu Bàu phƣơng pháp căng cáp dự ứng lực ngoài, đƣa khó khăn cơng nghệ căng cáp dự ứng lực - Trên sở lý thuyết học để dự đốn lực căng cịn lại dầm bê tông cốt thép dự ứng lực làm sở dự đốn sức chịu tải cầu Tiến hành thí nghiệm đo chuyển vị cầu dƣới tác dụng xe tải thí nghiệm, làm sở quan trọng cho việc dự đốn lực căng cịn lại cáp dự ứng lực - Tính tốn nâng cấp cầu Bàu với tải trọng yêu cầu HL93 - Kiểm toán lại dầm để kết cấu đảm bảo khả chịu lực theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I theo trạng thái giới hạn sử dụng - Đề xuất công nghệ, quy trình thi cơng kiểm sốt ứng suất, chuyển vị trình căng kéo cáp dự ứng lực ngồi đảm bảo dầm khơng bị nứt gẫy DESIGN STUDIO AND MEASUREMENT METHODS FOR LEADING THE BAU QUANG NGAI BRIDGE WITH FORGOTTEN CABLE - Study reinforcement measures for reinforced concrete bridges, analysis of pros and cons, scope of application Application of structural reinforcement measure of Bau bridge by external tensioning cable method, presents the difficulties of external tensioning cable tensioning technology - Based on mechanical theory to predict the remaining tension of prestressed reinforced concrete beam as a basis to predict the bearing capacity of the bridge Carry out a test of the displacement of the bridge under the effect of two experimental trucks, which is an important basis for predicting the remaining tension of the post-tensioning cable - Calculate the Bau Bridge upgrade with the required load of HL93 - Reinforced beams to ensure structural strength under the intensity limitation state I and the status limitation - Proposed technology, construction process and control of stress, displacement in the process of stretching the external tension cable to ensure that the beam is not cracked DANH MỤC CÁC TỪ VI T TẮT BTCT : Bê tông cốt thép BTCTDƢL : Bê tông cốt thép dự ứng lực DUL: Dự ứng lực TCN : Tiêu chuẩn ngành FRP : Fiber Reinforced Polymer (Vật liệu polime) AFRP : Aramid Fiber Reinforced Polymer (Vật liệu polime sợi aramid) GFRP : Glass Fiber Reinforced Polymer (Vật liệu polime sợi thủy tinh) CFRP : Carbon Fiber Reinforced Polymer (Vật liệu polime sợi cacbon) ACI : American Concrete Institu : (Tiêu chuẩn viện bê tông Mỹ) AASHTO : American Association of State Highway and Transportation Officials (Hiệp hội viên chức giao thông đƣờng Hoa Kỳ) ACMA: American Composites Manufactures Association: Hiệp hội doanh nghiệp sản xuất composite Mỹ TCVN: TCN: TTGH CĐ: DC: DW: LL: PL: Tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn ngành Trạng thái giới hạn cƣờng độ Tĩnh tải giai đoạn Tĩnh tải giai đoạn Hoạt tải xe HL93 Hoạt tải ngƣời DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thể tính chất học khác loại chất 14 (Coker 2003) 14 Bảng 1.2: Một số đặc trƣng tiêu biểu hệ thống sợi FRP 15 Bảng 1.3: Một số đặc trƣng tiêu biểu sản phẩm FRP 15 Bảng 1.4:Hệ số giãn nở nhiệt theo phƣơng vật liệu FRP 16 (theo Mallic 1998) 16 Bảng 3.1: Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang hoạt tải gây 44 Bảng 3.2: Bảng nội lực TTGHCĐ I dầm 44 Bảng 3.3: Bảng nội lực TTGHCĐ I dầm 45 Bảng 3.4: Bảng nội lực TTGHSD dầm 45 Bảng 3.5: Bảng nội lực TTGHSD dầm 46 Bảng 3.6: Kiểm toán dầm TTGHCĐ1 dƣới tải trọng HL93 47 Bảng 3.7: Kiểm toán hàm lƣợng cốt thép tối đa 48 Bảng 3.8: Kiểm toán hàm lƣợng cốt thép tối thiểu 48 Bảng 3.9: Kiểm toán sức kháng cắt dầm trƣờng hợp 49 Bảng 3.10: Kiểm toán ứng suất giai đoạn sử dụng dầm 50 Bảng 3.11: Kiểm toán ứng suất giai đoạn sử dụng dầm 51 Bảng 3.12: Xác định lƣợng cáp cần thiết gia cƣờng 52 Bảng 3.13: Tổng hợp mát ứng suất 54 Bảng 3.14: Kiểm toán sức kháng uốn tính tốn theo TTGH cƣờng độ I 54 Bảng 3.15: Kiểm tốn sức kháng cắt tính tốn theo TTGH cƣờng độ I 55 Bảng 3.16: Kiểm toán ứng suất dầm theo TTGH sử dụng 56 Bảng 3.17: Kiểm sốt chuyển vị q trình thi cơng 59 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Hiện trạng cầu Bàu Hình 1.2: Hƣ hỏng mặt đƣờng BTN cầu Hình 1.3 Hƣ hỏng khe co giản Hình 1.4: Hƣ hỏng mối nối dọc cầu 10 Hình 1.5: Các dạng vết nứt kết cấu nhịp cầu 11 Hình 1.6: Các dạng tiết diện tăng cƣờng 11 Hình 1.7: Hƣớng phân bố cốt sợi (Smith, 1996) 15 Hình 1.8: Bố trí sợi FRP tăng cƣờng sức kháng uốn 16 Hình 1.9: Bố trí sợi FRP tăng cƣờng sức kháng cắt 17 Hình 1.10: Tăng cƣờng kháng sức cắt cho dầm BTCT sợi FRP 17 Hình 1.11: Cầu Sài Gịn Sau sửa chữa, gia cƣờng cơng trình cầu tốt, tải trọng khai thác tăng từ HS20-44 lên H30 18 Hình 1.12: Tăng cƣờng dầm cầu BTCT DUL tuyến cáp thẳng 21 Hình 1.13: Tăng cƣờng dầm cầu BTCT DUL tuyến cáp gẫy khúc 22 Hình 1.14: Tăng cƣờng dầm cầu đơn giản BTCT nhiều nhịp DUL ngồi để liên tục hố nhịp dầm 22 Hình 1.15: Neo đặt vào khối dầm ngang đầu dầm 25 Hình 2.1: Sơ đồ tính tốn gia cƣờng cáp DUL 31 Hình 2.2: Sơ đồ tính ứng suất dầm sau gia cƣờng 36 Hình 3.1: Sơ đồ xếp tải đo độ võng thực tế trƣờng 40 Hình 3.2: Xếp tải thực tế trƣờng 41 Hình 3.3: Kiểm tra xác định trị số đồng hồ đo độ võng 42 Hình 3.4: Bố trí điểm đo độ võng dầm chủ 43 Hình 3.5: Biểu đồ mơmen tính tốn TTGHCĐ1 Sức kháng uốn dầm 48 Hình 3.6: Biểu đồ lực cắt tính tốn TTGHCĐ1 Sức kháng cắt dầm 50 Hình 3.7: Vị trí đo ứng suất dầm 58 Hình 3.8:Vị trí đo chuyển vị dầm 58 Phụ lục số 5: 2.5 Tính to n lực éo lại c p DƢL theo lý thuy t 2.5.1 Độ vồng c p dự ứng lực theo lý thuy t Độ vồng cáp dự ứng lực P e L δp  e s Trong đó: 8.E c I c Ứng suất cốt thép DƢL sau mát f = 805,78 MPa Lực kéo cáp dự ứng lực Pe f *fcap*10^-3 = 1.225 KN Độ lệch tâm cáp dự ứng lực es = 350 mm Chiều dài nhịp L = 15.600 mm Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 30.540 Mpa Mơmen qn tính mặt cắt bê tông Ic = 11.061.468.988 mm4 Độ vồng cáp DƢL p = 38,61 mm 2.5.2 Độ võng tĩnh tải 5.q.L4 δt  Độ võng tĩnh tải 384.E c Ic Trong đó: Chiều dài nhịp L = 15.600 mm Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 30.540 Mpa Mơmen qn tính mặt cắt bê tơng Ic = 11.061.468.988 mm4 Tĩnh tải rải TTBT dầm q1 = 4,44 KN/m Tĩnh tải rải tĩnh tải II q2 = 3,96 KN/m Tổng tĩnh tải rải q = 8,40 KN/m Độ võng tĩnh tải t = -19,17 mm Độ vồng ban đầu dầm theo lý thuyết p - t = 19,45 mm 2.5.3 Tính to n lực éo cịn lại thực t c p DƢL (Trƣờng hợp 1) (Trƣờng hợp hơng có hoạt tải) Độ vồng thực tế dầm thời điểm (Bằng kết đo thực tế p trƣờng) = 10 mm p - t Độ vồng thực tế cáp DƢL gây = 29,17 Lực kéo thực tế lại cáp DƢL Pethực tế = 925,18 H số tri t giảm đối cƣờng độ với c p DƢL = 0,76 2.5.4 Độ võng hoạt tải gây + Độ võng hoạt tải trƣờng hợp xếp xe lệch P.b δt  (3L2  4b ) tâm: 24.E c Ic mm KN Trong đó: Chiều dài nhịp Mơ đun đàn hồi bê tơng Mơmen qn tính mặt cắt bê tơng Hoạt tải tác dụng cầu Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặc lực Độ võng hoạt tải gây chƣa xét hệ số PBN Độ võng hoạt tải gây có xét hệ số PBN Độ võng thực tế có tải trọng P L Ec Ic P1 P2 = = = = = 15.600 30.540 11.061.468.988 39,60 77,30 mm Mpa mm4 KN KN P3 b1 b2 b3 dt dt dp - dt = = = = = = = 77,30 4200,00 7500,00 6100,00 -83,45 -23,60 -4,15 KN mm mm mm mm mm mm = = = = = = = = = = = = = = = 15.600 30.540 11.061.468.988 39,60 77,30 77,30 40,50 78,80 78,80 4200,00 7500,00 6100,00 -168,57 -47,67 -28,22 mm Mpa mm4 KN KN KN KN KN KN mm mm mm mm mm mm + Độ võng hoạt tải trƣờng hợp x p xe tâm (2 xe): δt  P.b (3L2  4b ) 24.E c Ic Trong đó: Chiều dài nhịp Mô đun đàn hồi bê tông Mơmen qn tính mặt cắt bê tơng Hoạt tải tác dụng cầu Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặc lực Độ võng hoạt tải gây chƣa xét hệ số PBN Độ võng hoạt tải gây có xét hệ số PBN Độ võng thực tế có tải trọng P L Ec Ic P1 P2 P3 P4 P5 P6 b1 b2 b3 dt dt dp - dt Phụ lục số 6: Kiểm to n cƣờng độ Điều kiện kiểm toán Hệ số sức kháng Sức kháng uốn danh định Mu Mn (3.14)  = 0,9 a a h M n  A ps f ps (d p  )  0.85f' c (b  b w )β1h f (  f ) 2 Trong đó: Diện tích thép DƢL Hệ số chuyển đổi ứng suất k = 2(1.04-fpy/fpu) Ứng suất trung bình thép DƢL Lực kéo lại cáp Giới hạn chảy Hệ số triết giảm cáp DƢL (3.16) Aps 1 = k = fps = fpu(1-k.c/dp) fpu = fpy = ktgi = (3.15) 0,807 0,38 (3.17) 1.217,48 Mpa 1034,86 Mpa 0,99 Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƢL: p a = c1 Chiều dày khối ứng suất tƣơng đƣơng Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén c: (3.19) A ps f pu  0.85β 1f c ' (b  b w )h f c f Chiều rộng chịu nén b 0.85f' c β b w  kA ps dpup Chiều dày bụng bw Chiều dày cánh chịu nén hf (3.18) Bảng 3.22: Kiểm toán dầm TTGHCĐ1 tải trọng HL93 Kí Gối L/8 L/4 L/2 hiệu Diện tích cáp dự ứng lực Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƢL Chiều rộng cánh chịu nén Chiều dày bụng Chiều dày cánh chịu nén Giả sử TTH qua cánh, tính chiều cao trục trung hồ Kết luận vị trí trục trung hồ Tính lại chiều cao TTH Chiều dày khối ứng suất t/đ Chiều dày bụng tính Mn Ứng suất trung bình cáp DƢL đƣợc triết giảm Sức kháng uốn danh định Sức kháng uốn tính tốn Mơmen tính tốn với TH1 Kết luận Đơn vị Aps 1.520,13 1.520,13 1.520,13 1.520,13 mm2 dp 221,67 405,83 600,00 794,17 mm b bw hf 950 200 300 950 180 300 950 160 300 950 140 300 mm mm mm c 208,33 226,70 234,77 239,11 mm c a Cánh 208,33 167,71 Cánh 226,70 182,50 Cánh 234,77 188,99 Cánh 239,11 192,49 mm mm bw 950 950 950 950 mm fps 777,94 953,25 1030,19 1071,67 Mpa Mn Mr MTH1 162,97 146,67 0,00 Đạt 455,85 410,27 548,98 Đạt 791,63 712,47 926,46 Đạt 1136,97 KNm 1023,27 KNm 1.183,40 KNm Đạt Hình 3.8: Biểu đồ mơmen tính tốn TTGHCĐ1 Sức kháng uốn dầm Phụ lục số 7: Kiểm to n sức h ng cắt Vr = Vn > Vu (3.22) Điều kiện kiểm toán Hệ số sức kháng cắt = 0,9 Sức kháng cắt danh định Vn giá trị nhỏ giá trị Vn1 = Vc + Vs + Vp (3.23) Vn2 = 0.25fc'bvdv (3.24) Vc  0.083β f' c b vd v Trong Vs  (3.25) A v f y d v (cot g  cot g ) sin  + X c định chiều cao hữu hi u mặt cắt dv (3.26) s Bảng 3.25: Xác định chiều cao hữu hiệu mặt cắt Chiều cao hữu hiệu mặt cắt dv giá trị lớn giá trị 0.9de, de-a/2 0.72h Kí hi u Gối L/8 L/4 L/2 0.9de de - a/2 0.72 h dv 199,5 137,8 331,2 331,2 365,3 314,6 403,2 403,2 540,0 505,5 482,4 540,0 714,8 697,9 561,6 714,8 Đơn vị mm mm mm mm + Tính to n sức h ng cắt Vn TH1 Bảng 3.26: Kiểm toán sức kháng cắt dầm trường hợp Kí hi u Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mơ men tính toán Mu 548,98 926,46 1.183,40 KNm TH1 Lực cắt tính tốn Vu 363,93 291,83 221,00 96,70 KN TH1 Chiều rộng mặt cắt bv 200,00 180,00 160,00 140,00 mm v= Ứng suất cắt bê tông 6,105 4,468 2,842 1,074 Vu/(bvdv) Tỷ số v/fc' v/fc' 0,178 0,130 0,083 0,031 Ứng biến cốt thép εx 0,0009 0,0020 0,0020 0,0020 phía chịu kéo uốn θ 34,250 38,590 42,070 43,000 Độ cotg θ 1,470 1,254 1,109 1,073 1,940 1,410 1,650 1,720  Sức kháng cắt bê tơng Vc 62,467 49,744 69,298 83,663 KN Diện tích cốt thép chịu cắt Av 226,195 226,195 226,195 226,195 mm2 Góc nghiêng cốt thép α 90 90 90 90 Độ với trục dọc Sức kháng cắt cốt thép đai Góc nghiêng cáp DƢL Sức kháng cắt dự ứng lực Sức kháng cắt danh định Vn1 Sức kháng cắt danh định Vn2 Sức kháng cắt danh định Sức h ng cắt tính to n K t luận sin α cotg α 1,00 0,00 1,00 0,00 1,00 0,00 1,00 0,00 Vs 181,18 112,64 83,45 94,99 KN Vp Vn1 Vn2 Vn Vr 0,045 74,83 318,48 568,01 318,48 286,63 Đạt 0,045 78,12 240,51 622,34 240,51 216,46 Đạt 0,045 71,71 224,46 661,85 224,46 202,01 Đạt 178,65 674,20 178,65 160,78 Đạt radians KN KN KN KN KN Hình 3.9: Biểu đồ lực cắt tính tốn TTGHCĐ1 Sức kháng cắt dầm Phụ lục số 8: X c định lƣợng c p cần gia cƣờng Mu < Mn (3.27) Mu /< Mn=M1+M2 (3.28) Trong đó: M1: Sức kháng uốn lại dầm M2: Sức kháng uốn cần gia cƣờng Sức kháng uốn lại dầm M1 Bảng 3.29 Sức kháng uốn cịn lại dầm M1 Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Sức h ng uốn lại 146,67 410,27 712,47 1023,27 KNm dầm Mr Điều kiện tính tốn Sức kháng uốn cần gia cƣờng (3.29) Lƣợng cáp cần bổ sung (3.30) Hệ số sức kháng Trong đó: Diện tích thép DƢL Hệ số chuyển đổi ứng suất k = 2(1.04-fpy/fpu) (3.31) Ứng suất trung bình thép DƢL Cƣờng độ tiêu chuẩn thép DƢL = 0,9 Aps 1= 0,805 k= 0,38 fps = fpu(1-k.c/dp) fpu= 1.860 fpy= 1.581 Hệ số triết giảm cáp DƢL ktgi= 0,99 Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƢL: dp a = c1 Chiều dày khối ứng suất tƣơng đƣơng Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén c Khoảng cách từ trọng tâm cáp DUL gia cƣờng đến đáy dầm h1 Chiều rộng chịu nén b Chiều dày bụng bw Chiều dày cánh chịu nén hf (3.32) Mpa Mpa =100mm Bảng 3.30: Xác định lƣợng cáp cần thiết gia cƣờng Sức h ng uốn tính to n cần gia cƣờng Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƢL Chiều rộng cánh chịu nén Chiều dày bụng Chiều dày cánh chịu nén Chiều cao TTH Chiều dày khối ứng suất tiết diện Chiều dày bụng tính Mn Ứng suất trung bình cáp DƢL đƣợc triết giảm Diện tích cáp dự ứng lực tính tốn Số tao cáp cần bổ sung Di n tích c p dự ứng lực gia cƣờng Đơn vị Kí hiệu Gối L/8 A 0,00 199,71 316,93 291,61 KNm dp 530,00 630,00 740,00 850,00 mm b bw hf c a bw fps= 0,3fpy Aps> n 950 200 300 208,33 167,71 950 950 180 300 226,70 182,50 950 950 950 160 140 300 300 234,77 239,11 188,99 192,49 950 950 mm mm mm mm mm mm 474,30 474,30 474,30 474,30 Mpa 0,00 4,00 226,85 4,00 431,32 463,43 mm2 4,00 4,00 tao Aps 506,71 506,71 506,71 506,71 mm2 L/4 L/2 Phụ lục số 9: Tính to n m t ứng suất Mất mát ứng suất trình căng kéo cốt thép f pT  f pA  f pES   pR (3.33) Trong đó: ΔfpT ΔfpA ΔfpEs ΔfpR Tổng mát (Mpa) Trƣợc neo (Mpa) Mất mát nén đàn hồi (Mpa) Mất mát tự chùng (Mpa) Mất m t ứng suất i n dạng neo ΔfPA = Ep*ΔA/L (3.34) Trong đó: Bảng 3.34: Mất mát ứng suất biến dạng neo ΔfPA Kí Gối L/8 L/4 L/2 hiệu Môđun đàn hồi cáp Ep 197.000 197.000 197.000 197.000 Độ trƣợt neo ΔA 6,00 6,00 6,00 6,00 Chiều dài cáp DUL L 13.636 13.636 13.636 13.636 Mất mát ứng suất biến ΔfpA 86,68 86,68 86,68 86,68 dạng neo Đơn vị Mpa mm mm MPa Mất m t ứng suất nén đàn hồi f PES  N 1 Ep f cgp N Eci (3.35) Trong đó: N: số lƣợng bó cáp dự ứng lực giống nhau; N = EP: mô đun đàn hồi thép DƢL (MPa); Ep = 197000 MPa Eci: mô đun đàn hồi bê tông lúc truyền lực (MPa) fcgp: ứng suất trọng tâm bó thép dự ứng lực lực căng trƣớc Pi trọng lƣợng thân dầm tiết diện có mơ men max: f cgp Pi Pi e2 M TTBT    e A I I (3.36) Pi : lực nén bê tông lực căng kéo thép DUL gây es: K/c từ trọng tâm CT DƢL đến trục trung hịa tiết diện tính tốn: Atd: diện tích tiết diện tính tốn dầm I: mơ men qn tính tiết diện MTTBT: mơmen trọng lƣợng thân dầm Mặt cắt Bảng Mất mát ứng suất nén đàn hồi fcpg Kí Gối L/8 L/4 hiệu Đơn vị L/2 Cƣờng độ tiêu chuẩn fpu 1860 1860 1860 1860 thép DƢL Diện tích thép DUL gia Aps 506,71 506,71 506,71 506,71 cƣờng Lực nén bê tơng Pi 659,73 659,73 659,73 659,73 Diện tích tiết diện tính Atd 199.306 210.706 219.706 224.306 tốn dầm K/c từ trọng tâm CT DƢL đến trục trung es 80,00 403,30 505,23 610,89 hịa Mơ men qn tính I 3.013.932.6215.337.246.1368.287.338.84511.061.468.988 tiết diện Mômen trọng lƣợng MTTBT 0,00 229,48 393,40 524,53 thân dầm Ứng suất bó thép dự fcgp -4,71 -5,90 0,66 3,77 ứng lực Số lƣợng bó cáp dự N 2,00 2,00 2,00 2,00 ứng lực giống Mô đun đàn hồi Ep 197.000 197.000 197.000 197.000 thép DƢL Mô đun đàn hồi bê Eci 30.539,69 30.539,69 30.539,69 30.539,69 tông Mất mát ứng suất ΔfpES -7,60 -9,51 1,06 6,08 nén đàn hồi MPa mm2 KN mm2 mm mm4 KNm MPa Tao Mpa Mpa Mpa Mất m t ứng suất tự chùng f pR  138  0.3f pF  0.4f pES  0.2  f pSR  f pCR  (3.37) Bảng 3.36: Mất mát ứng suất tự chùng ΔfpR Mất mát tự chùng Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị ΔfpR2 141,04 141,80 137,57 135,57 Mpa Tổng hợp c c m t ứng suất Bảng 3.37: Tổng hợp mát ứng suất Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Mất mát ứng suất biến ΔfPA 86,68 86,68 86,68 86,68 dạng neo Mất mát ứng suất nén đàn ΔfpES 7,60 9,51 (1,06) (6,08) hồi Mất mát ứng suất từ ΔfpR 141,04 141,80 137,57 135,57 chùng Tổng c c m t ứng suất DfPT 235,32 238,99 225,19 219,17 Đơn vị MPa MPa MPa MPa PHỤ LỤC 10: KIỂM SOÁT CHUYỂN VỊ TRONG QUÁ TRÌNH THI C NG Pe (KN) 100 200 300 359,57 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm 5,50 11,00 16,50 19,78 Dầm Dầm 10 5,50 5,50 11,00 11,00 16,50 16,50 19,78 19,78 PHỤ LỤC SỐ 11: BẢNG KIỂM SOÁT ỨNG SUẤT TẠI GỐI CỦA DẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI C NG Pe (KN) Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm 10 TẠI THỚ DƢỚI CỦA DẦM 100 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 -10,00 200 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 -11,62 300 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 -13,24 400 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 -14,86 359,57 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 -14,21 TẠI THỚ TR N CỦA DẦM 100 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 200 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 300 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 400 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 480 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 Pe (KN) BẢNG KIỂM SOÁT ỨNG SUẤT TẠI GIỮA NHỊP CỦA DẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI C NG Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm Dầm 10 TẠI THỚ DƢỚI CỦA DẦM 100 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 10,59 200 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 6,22 300 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 1,84 400 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 -2,53 480 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 -0,76 TẠI THỚ TR N CỦA DẦM 100 -4,94 -11,41 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 -4,94 200 -4,88 -10,54 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 -4,88 300 -4,83 -9,66 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 -4,83 400 -4,78 -8,79 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 -4,78 480 -4,80 -9,14 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 -4,80 ... căng cáp dự ứng lực 26 1.5 Kết luận chƣơng 26 Chƣơng 2.TÍNH TỐN THI? ??T KẾ GIA CƢỜNG CẦU BÀU BẰNG CÁP DỰ ỨNG LỰC NGOÀI 27 2.1 Cơ sở dự đốn lực căng cịn lại cầu cũ... 9,50m - Tải trọng thi? ??t kế: + Hoạt tải thi? ??t kế HS2 0-4 4 + Đoàn nguời kN/m2 + Cấp động đất: Động đất cấp VII - Tần suất thi? ??t kế P = 10% - Đuờng hai đầu cầu: Bn=13,5; Bm=10,5m - Kết cấu nhịp: + Cầu. .. kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo luận văn gồm có chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Nâng cấp dầm cầu cũ dự ứng lực phƣơng pháp dự ứng lực ngồi Chƣơng 2: Tính tốn thi? ??t kế gia cƣờng cầu Bàu cáp dự