Nghiên cứu kết cấu dầm thép tạo ứng suất trước trong cầu thép btct liên hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -oao - NGUYỄN THÀNH QUÍ NGHIÊN CỨU KẾT CẤU DẦM THÉP TẠO ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG CẦU THÉP BTCT LIÊN HỢP CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CẦU, HẦM MÃ SỐ NGÀNH : 60 58 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH QUÍ Giới tính: Nam Ngày tháng năm sinh: 11/07/1982 Nơi sinh: QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Xây dựng cầu, hầm Khóa (Năm trúng tuyển): 2006 TÊN LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU KẾT CẤU DẦM THÉP TẠO ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG CẦU THÉP BTCT LIÊN HỢP NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Dầm thép ứng suất trước có khả tạo miền đàn hồi lớn so với dầm thép thường (trường hợp lý tưởng tăng miền đàn hồi chịu kéo gấp hai lần) Ứng suất trước cho phép sử dụng triệt để loại dầm thép có cường độ khác nhau, để giảm chiều cao kiến trúc trọng lượng thân kết cấu Dầm thép ứng suất trước dầm thép cường độ cao, tạo ứng suất ngược dấu với ứng suất tải trọng gây ra, kết giảm độ võng khai thác Vì vậy, việc nghiên cứu kết cấu dầm thép ứng suất trước (ƯST) điều có ý nghĩa Thơng qua việc tổng hợp phân tích kết nghiên cứu để dẫn lợi dầm làm nhịp cầu vượt NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ THỊ BÍCH THỦY TS BÙI ĐỨC TÂN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS TS LÊ THỊ BÍCH THỦY TS BÙI ĐỨC TÂN TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH (Họ tên chữ ký) TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH (Họ tên chữ ký) CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: PGS TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Cán hướng dẫn khoa học 2: TS BÙI ĐỨC TÂN Cán chấm nhận xét 1: PGS TS LÊ VĂN NAM Cán chấm nhận xét 2: TS LÊ BÁ KHÁNH Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2008 LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến: PGS TS Lê Thị Bích Thủy TS Bùi Đức Tân tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn Cám ơn Thầy Cô môn Cầu Đường- Khoa xây dựng truyền đạt cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm suốt trình học tập trường Đại Học Bách Khoa Tôi chân thành cảm ơn đồng nghiệp tạo điều kiện động viên giúp đỡ nhiều trình học tập thực luận văn TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN THÀNH Q TĨM TẮT LUẬN VĂN Luận văn gồm chương chính: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU THÉP Giới thiệu ưu điểm nhược điểm cầu thép Các phương hướng phát triển cầu thép Nêu biện pháp điều chỉnh nội lực cầu dầm thép BTCT liên hợp nhịp giản đơn Sơ lược tình hình sử dụng dầm thép BTCT liên hợp chế tạo sẵn CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CỦA CẦU DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP VÀ NỘI DUNG CẦN NGHIÊN CỨU Trình bày đặc điểm vật liệu cấu tạo dầm thép BTCT liên hợp Giới thiệu đặc điểm dầm BTCT liên hợp cốt cứng Nội dung phạm vi nghiên cứu luận văn CHƯƠNG NỘI DUNG TÍNH TỐN DẦM THÉP ƯST TRONG CẦU BTCT LIÊN HỢP Tổng quan tiêu chuẩn thiết kế cầu dầm thép BTCT liên hợp Nội dung tính tốn dầm thép BTCT liên hợp theo tiêu chuẩn hành 22 TCN 27205 Trình tự tính tốn dầm thép ƯST cầu BTCT liên hợp CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN DẦM THÉP ƯST TRONG CẦU BTCT LIÊN HỢP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 Kết tính tốn dầm thép BTCT liên hợp dầm thép ƯST cầu BTCT liên hợp cho độ nhịp 20,0m; 24,54m; 33,0m 40,0m Tổng hợp kết phân tích đưa nhận xét CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn trình bày nhận xét tổng quan đặc điểm dầm thép ứng suất trước cầu BTCT liên hợp nhằm mục đích sử dụng cho cầu vượt nút giao thông MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU THÉP 12 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẦU THÉP 12 1.1.1 Đặc điểm vật liệu thép 12 1.1.2 Ưu nhược điểm cầu thép 13 1.2 1.1.2.1 Ưu điểm 13 1.1.2.2 Nhược điểm 14 CÁC LOẠI CẦU DẦM THÉP 15 1.2.1 Cầu dầm thép 15 1.2.2 Cầu trực hướng 15 1.2.3 Cầu dầm thép ứng suất trước 16 1.2.4 Dầm BTCT liên hợp cốt cứng 17 1.2.5 Cầu dầm thép tiết diện hộp liên tục 17 1.3 PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CẦU THÉP 19 1.3.1 Hướng thứ 19 1.3.2 Hướng thứ hai 20 1.3.3 Hướng thứ ba 21 1.4 ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC TRONG CẦU DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP NHỊP GIẢN ĐƠN 22 1.4.1 Điều chỉnh nội lực đà giáo liên tục 22 1.4.2 Điều chỉnh nội lực trụ tạm 23 1.4.3 Điều chỉnh nội lực ép trước bêtơng, [10] 23 1.5 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP CHẾ TẠO SẴN 24 1.5.1 Ở Việt Nam 24 1.5.2 Trên giới 26 1.6 KẾT LUẬN 28 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CỦA CẦU DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP VÀ NỘI DUNG CẦN NGHIÊN CỨU 29 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP 29 2.1.1 Vật liệu 29 2.1.1.1 Thép 29 2.1.1.2 Bêtông 29 2.1.2 Đặc điểm tiết diện 29 2.2 2.1.2.1 Dầm thép 30 2.1.2.2 Neo chống cắt 31 2.1.2.3 Bản bê tông 32 ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦM BTCT LIÊN HỢP CỐT CỨNG 32 2.2.1 Về cấu tạo vật liệu sử dụng 32 2.2.2 Về điều kiện làm việc 33 2.2.3 Ưu nhược điểm dầm BTCT liên hợp cốt cứng 33 2.3 2.2.3.1 Ưu điểm 33 2.2.3.2 Nhược điểm 34 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 34 2.3.1 Mục đích 34 2.3.2 Nội dung 34 2.3.2.1 Chọn tiết diện dầm thép 35 2.3.2.2 Kích trước dầm thép 35 2.3.2.3 Đổ bêtông 35 2.3.2.4 Hạ kích, bê tông đạt cường độ yêu cầu 35 2.3.2.5 Lao lắp vào vị trí, đổ bê tông nối mặt cầu 36 2.3.3 Phạm vi nghiên cứu 36 CHƯƠNG NỘI DUNG TÍNH TỐN DẦM THÉP ƯST TRONG CẦU BTCT LIÊN HỢP 37 3.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP 37 3.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 37 3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 37 3.1.3 Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD 1998 39 3.2 THIẾT KẾ DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 41 3.2.1 Tổng quát 41 3.2.2 Chọn kích thước 41 3.2.3 Tính đặc trưng hình học 42 3.2.3.1 Tiết diện chưa liên hợp 42 3.2.3.2 Chiều rộng cánh có hiệu, [V.4.6.2.6] 42 3.2.3.3 Tiết diện liên hợp ngắn hạn dài hạn, [V.6.10.3.1.1b] 42 3.2.4 Tính nội lực nhiệt độ 42 3.2.5 Tính nội lực co ngót 47 3.2.6 Tính hệ số phân bố ngang hoạt tải 50 3.2.6.1 Hệ số phân bố mômen, [V.4.6.2.2.2] 50 3.2.6.2 Hệ số phân bố lực cắt, [V.4.6.2.2.3] 50 3.2.7 Tính nội lực dầm chủ tĩnh tải hoạt tải 51 3.2.8 Tổ hợp nội lực dầm chủ TTGH 51 3.2.8.1 Lựa chọn hệ số điều chỉnh tải trọng η 51 3.2.8.2 Lựa chọn tổ hợp tải trọng hệ số tải trọng, [V.3.4.1] 52 3.2.9 Tính mơmen chảy My 52 3.2.9.1 Tiết diện không liên hợp 52 3.2.9.2 Tiết diện liên hợp 53 3.2.10 Tính mơmen dẻo Mp 55 3.2.10.1 Tiết diện không liên hợp 55 3.2.10.2 Tiết diện liên hợp 56 3.2.11 Kiểm tra tiết diện liên hợp chữ I TTGH cường độ 57 3.2.11.1 Lựa chọn hệ số sức kháng 57 3.2.11.2 Kiểm tra mỏi sườn dầm, [V.6.10.6] 57 3.2.11.3 Trình tự đặt tải trình tự đổ bêtông, [V.6.10.3.2] 57 3.2.11.4 Kiểm tra mặt cắt đặc 57 3.2.11.5 Kiểm tra tính dẻo chịu uốn dương, [V.6.10.4.2.2b] 57 3.2.11.6 Tính sức kháng uốn, [V.6.10.4.2.1 V.6.10.4.2.2] 58 3.2.11.7 Tính sức kháng cắt, [V.6.10.7.2] 59 3.2.12 Kiểm tra u cầu tính thi cơng 59 3.2.13 Kiểm tra yêu cầu kích thước cấu tạo 59 3.2.14 Thiết kế neo chống cắt, [V.6.10.7.4] 59 3.2.14.1 Lực trượt danh định 61 3.2.14.2 Sức kháng cắt danh định 62 3.2.14.3 Tính số neo trạng thái giới hạn cường độ 62 3.2.14.4 Sức kháng mỏi neo đinh 63 3.2.14.5 Kiểm tra bước neo đinh theo sức kháng mỏi 63 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP ƯST TRONG CẦU BTCT LIÊN HỢP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 64 3.3.1 Giai đoạn chế tạo dầm thép ƯST (Giai đoạn I) 64 3.3.1.1 Giai đoạn A 64 3.3.1.2 Giai đoạn B 67 3.3.1.3 Giai đoạn C 71 3.3.2 Giai đoạn lao lắp đổ mặt cầu, lớp phủ,… (Giai đoạn II) 78 3.3.3 Giai đoạn khai thác (Giai đoạn III) 78 3.4 SƠ ĐỒ KHỐI 79 3.5 KẾT LUẬN 80 CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN DẦM THÉP ƯST TRONG CẦU BTCT LIÊN HỢP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 81 4.1 KHẨU ĐỘ NHỊP L = 20m 81 4.1.1 Sử dụng dầm thép BTCT liên hợp 82 4.1.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp 84 4.1.3 Nhận xét 86 4.2 KHẨU ĐỘ NHỊP L = 24,54m 86 4.2.1 Sử dụng dầm thép BTCT liên hợp 88 4.2.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp 89 4.2.3 Nhận xét 91 4.3 KHẨU ĐỘ NHỊP L = 33,00m 92 4.3.1 Sử dụng dầm thép BTCT liên hợp 93 4.3.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp 95 4.3.3 Nhận xét 96 4.4 KHẨU ĐỘ NHỊP L = 40,00m 97 4.4.1 Sử dụng dầm thép BTCT liên hợp 98 4.4.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp 100 4.4.3 Nhận xét 102 4.5 TỔNG HỢP KẾT QUẢ 102 4.5.1 Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp 102 4.5.2 Độ võng khai thác với hoạt tải HL-93 103 4.5.3 Ứng suất cánh nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 103 4.5.4 So sánh chiều cao dầm chủ 103 - 94 − Bề rộng cánh btf = 300 mm − Chiều dày cánh ttf = 25 mm − Bề rộng cánh bbf = 400 mm − Chiều dày cánh tbf = 30 mm − Diện tích As = 43,400 mm² − Bề rộng vút bv = 450 mm − Chiều dày vút tv = 50 mm • Kết tính tốn − Độ võng nhịp khai thác: 115.37 mm Độ võng (mm) Tải trọng Độ võng nhịp (mm) Tĩnh tải giai đoạn I II 92.96 Hoạt tải HL-93 22.41 Độ võng dầm thép BTCT liên hợp, L = 33,00m 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Chiều dài dầm, L (mm) Tĩnh tải giai đoạn I II Hoạt tải HL-93 − Ứng suất dầm thép nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 Vị trí dầm Dầm Dầm biên Ứng suất cánh (MPa) +195.65 +204.69 Ghi chú: Dấu – ứng suất nén, dấu + ứng suất kéo - 95 − Trọng lượng dầm thép: P = 11.24 Tấn 4.3.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp • Lựa chọn chiều cao dầm chủ, bề rộng BTCT lực kích cho ứng suất thớ dầm thép khai thác với hoạt tải HL-93 đạt xấp xỉ ứng suất ứng dưới dầm thép khai thác tính mục 4.3.1 • Mặt cắt ngang tiết diện dầm thép w bv ts ttf tv btf tw h tbf bbf − Chiều cao dầm chủ h= 920 mm − Chiều rộng BTCT đổ trước w= 1300 mm − Các thông số lại giống dầm thép BTCT liên hợp Pj a Pj b L a − Lực kích Pj = − Chiều dài từ đầu dầm đến vị kích a= 380000 N 9660 mm - 96 • Kết tính tốn − Độ vồng ngược nhịp: -87.99 mm − Độ võng nhịp khai thác: 2.47 mm (≤ [f]=L/800= 40,25mm) Độ võng (mm) Tải trọng Độ võng nhịp (mm) Tĩnh tải giai đoạn II III 46.19 Hoạt tải HL-93 28.78 Độ võng dầm thép BTCT liên hợp ƯST, L = 33,00m -100.0 -80.0 -60.0 -40.0 -20.0 0.0 20.0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Chiều dài dầm, L (mm) Độ vồng ngược Tĩnh tải giai đoạn II III Hoạt tải HL-93 Hình 4-3 Độ võng dầm thép ƯST L = 33,00m − Ứng suất dầm thép nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 Vị trí dầm Dầm Dầm biên Ứng suất cánh (MPa) +175.55 +204.79 Ghi chú: Dấu – ứng suất nén, dấu + ứng suất kéo − Trọng lượng dầm thép: P = 9.53 Tấn − Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp: P = 30.90 Tấn 4.3.3 Nhận xét • Về độ võng: Nhờ tạo độ vồng trước nên dầm thép ƯST thỏa mãn điều kiện độ võng Ở đây, với kết cấu nhịp L = 33,00m, khai thác (Hình 4-3) kết cấu dầm thép võng 2.47 mm - 97 • Về chiều cao dầm thép ƯST BTCT liên hợp: So với dầm thép BTCT liên hợp 330 mm So với dầm “I 33m” BTCT DƯL thấp 430 mm • Về trọng lượng thép giảm: 11.24 - 9.53 = 1.71 Tấn • Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp: P = 30.90 Tấn 4.4 KHẨU ĐỘ NHỊP L = 40,00m • Hoạt tải: HL-93 • Mặt cắt ngang cầu − Chiều rộng phần xe chạy W= 7500 mm − Số xe n= − Chiều rộng phủ bì K= − Độ dốc ngang cầu in = − Số lượng dầm chủ Nb = dầm − Chiều dài nhịp Ln = 40000 mm − Chiều dài nhịp tính tốn L= 39300 mm − Khoảng cách dầm chủ S= 2200 mm − Chiều rộng phần hẫng d= 950 mm − Chiều dày mặt cầu ts = 200 mm 8500 mm % - 98 − Chiều dày lớp phủ (bêtông nhựa) tDW = 50 mm − Cường độ chịu nén f’c = 30 MPa − Tỷ trọng γc = 2400 kG/m³ − Môđun đàn hồi Ec = − Hệ số giãn nở nhiệt αc = 10,08.106 mm/mm/0C − Cường độ chịu kéo nhỏ fu = 450 MPa − Cường độ chảy nhỏ fy = 345 MPa − Tỷ trọng γs = 7850 kG/m³ − Môđun đàn hồi Es = − Hệ số giãn nở nhiệt αs = • Vật liệu Bêtơng mặt cầu vút 27691 MPa Thép làm dầm chủ − Thép kết cấu A 709M, cấp 345 200000 MPa 11,7.106 mm/mm/0C Lớp phủ mặt cầu − Tỷ trọng 4.4.1 Sử dụng dầm thép BTCT liên hợp • Mặt cắt ngang tiết diện dầm thép γDW = 2250 kG/m³ - 99 bv ts ttf tv btf tw h tbf bbf − Chiều cao dầm chủ h= 1,510 mm − Chiều dày sườn dầm tw = 20 mm − Bề rộng cánh btf = 300 mm − Chiều dày cánh ttf = 25 mm − Bề rộng cánh bbf = 400 mm − Chiều dày cánh tbf = 30 mm − Diện tích As = 48,600 mm² − Bề rộng vút bv = 450 mm − Chiều dày vút tv = 50 mm • Kết tính tốn − Độ võng nhịp khai thác: 202.34 mm Tải trọng Độ võng nhịp (mm) Tĩnh tải giai đoạn I II 171.51 Hoạt tải HL-93 30.83 Độ võng (mm) - 100 Độ võng dầm thép BTCT liên hợp, L = 40,00m 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Chiều dài dầm, L (mm) Tĩnh tải giai đoạn I II Hoạt tải HL-93 − Ứng suất dầm thép nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 Ứng suất cánh (MPa) +262.66 +260.56 Vị trí dầm Dầm Dầm biên Ghi chú: Dấu – ứng suất nén, dấu + ứng suất kéo − Trọng lượng dầm thép: P = 15.26 Tấn 4.4.2 Sử dụng dầm thép ƯST BTCT liên hợp • Lựa chọn chiều cao dầm chủ, bề rộng BTCT lực kích cho ứng suất thớ dầm thép khai thác với hoạt tải HL-93 đạt xấp xỉ ứng suất ứng dưới dầm thép khai thác tính mục 4.4.1 • Mặt cắt ngang tiết diện dầm thép w bv ts ttf tv btf tw h tbf bbf - 101 − Chiều cao dầm chủ h= 1,120 mm − Chiều rộng BTCT đổ trước w= 1900 mm − Các thơng số cịn lại giống dầm thép BTCT liên hợp Pj Pj a b L a − Lực kích Pj = − Chiều dài từ đầu dầm đến vị kích a= 410000 N 11790 mm • Kết tính tốn − Độ vồng ngược nhịp: -89.84 mm − Độ võng nhịp khai thác: 33.36 mm (≤ [f]=L/800 = 49,13mm) Độ võng (mm) Tải trọng Độ võng nhịp (mm) Tĩnh tải giai đoạn II III 64.23 Hoạt tải HL-93 38.33 Độ võng dầm thép BTCT liên hợp ƯST, L = 40,00m -100.0 -50.0 0.0 50.0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Chiều dài dầm, L (mm) Độ vồng ngược Tĩnh tải giai đoạn II III Hoạt tải HL-93 Hình 4-4 Độ võng dầm thép ƯST L = 40,00m − Ứng suất dầm thép nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 - 102 Ứng suất cánh (MPa) +208.04 +259.41 Vị trí dầm Dầm Dầm biên Ghi chú: Dấu – ứng suất nén, dấu + ứng suất kéo − Trọng lượng dầm thép: P = 12.81 Tấn − Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp: P = 53.31 Tấn 4.4.3 Nhận xét • Về độ võng: Nhờ tạo độ vồng trước nên dầm thép ƯST thỏa mãn điều kiện độ võng Ở đây, với kết cấu nhịp L = 40,00m, khai thác (Hình 4-4) kết cấu dầm thép võng 33.36 mm (≤ [f]=L/800 = 49,13mm) • Về chiều cao dầm thép ƯST BTCT liên hợp: So với dầm thép BTCT liên hợp 390 mm So với dầm “SUPER T 40m” BTCT DƯL thấp 580 mm • Về trọng lượng thép giảm: 15.26 - 12.81 = 2.45 Tấn • Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp: P = 53.31 Tấn 4.5 TỔNG HỢP KẾT QUẢ 4.5.1 Trọng lượng dầm thép ƯST BTCT liên hợp Khẩu độ nhịp, L (m) Trọng lượng dầm, P (Tấn) (1) (2) 20.00 9.20 24.54 22.08 33.00 30.90 40.00 53.31 - 103 4.5.2 Độ võng khai thác với hoạt tải HL-93 Khẩu độ nhịp, Độ võng dầm thép BTCT Độ võng dầm thép BTCT Độ võng cho phép L (m) liên hợp ƯST (mm) liên hợp (mm) [f] = L/800 (mm) (1) (2) (3) (4) 20.00 +22.56 +16.60 +24.63 24.54 +26.45 +21.11 +30.30 33.00 +28.78 +22.41 +40.25 40.00 +38.33 +30.83 +49.13 Ghi chú: Dấu – (âm) vồng ngược Dấu + (dương) độ võng 4.5.3 Ứng suất cánh nhịp khai thác với hoạt tải HL-93 Khẩu độ nhịp, Ứng suất dầm thép BTCT Ứng suất dầm thép Chênh lệch (%) L (m) liên hợp ƯST (MPa) BTCT liên hợp (MPa) (1) (2) (3) (4) 20.00 +219.36 +220.15 0.36% 24.54 +233.08 +232.29 0.34% 33.00 +204.79 +204.69 0.05% 40.00 +260.56 +259.41 0.44% Ghi chú: Dấu + (dương) ứng suất kéo Chỉ xét ứng suất cánh dầm biên 4.5.4 So sánh chiều cao dầm chủ − So sánh dầm thép ƯST BTCT liên hợp dầm thép BTCT liên hợp thường Khẩu độ nhịp, Chiều cao dầm thép BTCT Chiều cao dầm thép BTCT Tỷ lệ giảm (%) L (m) liên hợp ƯST (mm) liên hợp (mm) (1) (2) (3) (4) 20.00 535 740 27.70% 24.54 630 870 27.59% 33.00 920 1,250 26.40% 40.00 1,120 1,510 25.83% Ghi chú: Chỉ xét chiều cao dầm thép − So sánh dầm thép ƯST BTCT liên hợp dầm BTCT DƯL - 104 Khẩu độ nhịp, Chiều cao dầm thép BTCT Chiều cao dầm BTCT Tỷ lệ giảm (%) L (m) liên hợp ƯST (mm) DƯL (mm) (1) (2) (3) (4) 20.00 735 900 18.33% 24.54 860 1,323 35.00% 33.00 1,150 1,580 27.22% 40.00 1,370 1,950 29.74% Ghi chú: Xét chiều cao dầm kể mặt cầu 4.5.5 So sánh trọng lượng dầm chủ Khẩu độ nhịp, Trọng lượng dầm thép L (m) BTCT liên hợp ƯST (Tấn) (1) (2) 20.00 2.20 24.54 4.53 33.00 9.53 40.00 12.81 Trọng lượng dầm thép Tỷ lệ giảm (%) BTCT liên hợp (Tấn) (3) (4) 2.52 12.69% 5.23 13.31% 11.24 15.23% 15.26 16.06% Ghi chú: Chỉ xét riêng trọng lượng dầm thép 4.6 KẾT LUẬN Dựa vào kết tính tốn loại độ nhịp 20m; 24,54m; 33,00m 40,00m Nhận thấy ưu điểm bật dầm thép ƯST BTCT liên hợp chiều cao dầm chủ giảm so với dầm thép BTCT liên hợp thường dầm BTCT DƯL độ nhịp Đồng thời nhờ tạo độ vồng trước nên đáp ứng yêu cầu độ võng khai thác lâu dài cầu BTCT liên hợp - 105 - CHƯƠNG 5.1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Dầm thép ƯST BTCT liên hợp loại dầm tận dụng làm việc BTCT dầm thép Sau phân tích so sánh cho kết cấu nhịp giản đơn dầm thép ƯST BTCT liên hợp với trường hợp độ nhịp khác nhau: 20m; 24,54m; 33,0m 40,0m Kết nghiên cứu luận văn cho thấy: • Nhờ tạo ứng suất ngược dấu với khai thác nên sử dụng dầm thép ƯST tiết kiệm vật liệu So với dầm thép BTCT liên hợp thng tit kim khong 12,69 ữ16,06% trng lng thộp ã Chiều cao dầm thép: Dầm thép ƯST đưa phần lớn tĩnh tải giai đoạn I II dầm liên hợp chịu làm giảm chiều cao dầm chủ khoảng 25,83 ÷ 27,70% (so với dầm thép BTCT liên hợp thường) 18,33 ÷ 35,00% (so với dầm BTCT DƯL) Hạn chế luận văn: nghiên cứu tính tốn cho kết cấu nhịp giản đơn 5.2 KIẾN NGHỊ Dùng kết cấu nhịp bêtông liên hợp với dầm thép ƯST có lợi cho cầu vượt nhờ giảm bớt chiều cao dầm, giảm bớt cao độ đường mặt cầu Ngoài kết nghiên cứu nêu trên, nhằm hoàn thiện nghiên cứu làm rõ kết cấu dầm thép ƯST BTCT liên hợp cần xem xét phát triển số hướng nghiên cứu sau đây: • Hồn thiện cơng nghệ chế tạo dầm thép ƯST BTCT liên hợp • Tính toán tối ưu thiết kế dầm thép ƯST BTCT liên hợp • Nghiên cứu dầm thép ƯST cầu BTCT liên hợp nhịp liên tục - 106 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ giao thông vận tải, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội, 2005 [2] Bộ giao thơng vận tải, Giải thích tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội, 2005 [3] GS.TS KHKT N.I POLIVANOV, Thiết kế cầu bê tông cốt thép cầu thép đường ô tô, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 [4] GS.TS Lê Đình Tâm, Cầu thép, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội, 2003 [5] GS.TS Đoàn Định Kiến, Thiết kế kết cấu thép, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2004 [6] Phân viện KHCN GTVT phía Nam, Thiết kế định hình dầm BTCT DƯL theo 22TCN 272-05 [7] Nguyễn Như Khải- Nguyễn Bình Hà- Phạm Duy Hịa, Cầu thép bê tơng cốt thép liên hợp, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2005 [8] Ủy ban thiết kế xây dựng tồn Liên Xơ, Qui trình kỹ thuật thiết kế kết cấu nhịp cầu thép liên hợp với bê tông cốt thép, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội, 1985 [9] FHWA/ National Highway Institute Washingtion DC, LRFD Design Example for Steel Girder Superstructure Bridge- SI Units, Prepared by Baker ChallengeUs, December 2003 [10] American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Published by the American Association of State Highway and Transportation Officials, 2005 - 107 [11] American Institute of Steel Construction, Inc., Manual Of Steel Construction- Load & Resistance Factor Design, American Institute of Steel Construction, Inc., 1994 [12] R P JOHNSON, Composite Structures Of Steel And Concrete- Volume 1Beams, Slabs, Columns And Frames For Buildings, Blackwell Scientific Publications, 1994 [13] Website: http://prebeam.jp/ - 108 - TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC I TÓM TẮT - Họ tên: Nguyễn Thành Quí - Sinh ngày: 11/07/1982 - Nơi sinh: Quảng Ngãi Phái: Nam II ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC - Nhà riêng: Chưa có Di động: 0168.307.2205 - Cơ quan: Phân viện KHCN GTVT Phía Nam Địa chỉ: 03, Phạm Ngọc Thạch, Phường 06, Quận 3, Tp.HCM Điện thoại: (08) 8.230.995 - Email: Rotsutc@yahoo.com III Q TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 2000 ÷ 2005: Sinh viên trường Đại học Giao Thông Vận Tải sở Tốt nghiệp đại học: năm 2005 Hệ: Chính qui Trường: Đại học Giao Thông Vận Tải sở Chuyên ngành: Xây dựng cầu đường Năm 2006: Trúng tuyển cao học khóa 2006 Mã số học viên: 03806724 IV QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Từ tháng 06 năm 2005 đến nay: cơng tác Phân viện KHCN GTVT Phía Nam ... thân kết cấu Dầm thép ứng suất trước dầm thép cường độ cao, tạo ứng suất ngược dấu với ứng suất tải trọng gây ra, kết giảm độ võng khai thác Vì vậy, việc nghiên cứu kết cấu dầm thép ứng suất trước. .. Cầu có trực hướng 1.2.3 Cầu dầm thép ứng suất trước Cầu dầm thép ứng suất trước loại cầu lực căng trước dùng để tăng khả chịu tải phận cầu, giống cầu bêtông ứng suất trước Thép gây ứng suất trước. .. Việc sơn cầu gây nhiều phiền tối vậy cần có dẫn riêng sơn cầu 1.2 CÁC LOẠI CẦU DẦM THÉP 1.2.1 Cầu dầm thép Kết cấu nhịp dầm thép khơng liên hợp liên hợp Trong kết cấu không liên hợp, dầm thép làm