Đang tải... (xem toàn văn)
- Tổng quan công tác quản lý công trình giao thông và những hƣ hỏng phổ biến của các công trình cầu bê tông cốt thép trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa. - Nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá tải trọng cầu theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng - Trên cơ sở lý thuyết cơ học để dự đoán lực căng còn lại của dầm bê tông cốt thép dự ứng lực làm cơ sở dự đoán sức chịu tải của cầu. Tiến hành thí nghiệm đo chuyển vị của cầu dƣới tác dụng của 2 xe tải thí nghiệm, làm cơ sở quan trọng cho việc dự đoán lực căng còn lại của cáp dự ứng lực. - Kiểm toán lại dầm để kết cấu đảm bảo khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I và theo trạng thái giới hạn sử dụng.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ TRẦN NHƢ CHINH ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ TRẦN NHƢ CHINH ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS CAO VĂN LÂM Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Nhƣ Chinh TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Học viên: Trần Nhƣ Chinh cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05; Khóa: Trƣờng: Đại học Bách Khoa K33.XGT.KH ĐHĐN - Tổng quan cơng tác quản lý cơng trình giao thơng hƣ hỏng phổ biến cơng trình cầu bê tơng cốt thép địa bàn tỉnh Khánh Hịa - Nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá tải trọng cầu theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng - Trên sở lý thuyết học để dự đoán lực căng cịn lại dầm bê tơng cốt thép dự ứng lực làm sở dự đoán 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 đoán lực căng lại cáp dự ứng lực - 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 CAPACITY ASSESSMENT TO DOWNLOAD THE STRUCTURE OF CONCRETE STEEL BRIDGE THROUGH THE CURRENT SITUATION AND MEASURE TRANSFER UNDER THE EFFICIENCY OF LOADING VEHICLES - Overview of traffic management and common damage of reinforced concrete bridge projects in Khanh Hoa province - Studying the method of assessing the load of demand by the coefficient of resistance and load factor - Based on mechanical theory to predict the remaining tension of prestressed reinforced concrete beams as a basis to predict the load capacity of the bridge Conduct a test to measure the displacement of the bridge under the effect of two experimental trucks, as an important basis for predicting the remaining tension of the prestressed cable - Re-audit beams to ensure structure bearing capacity according to the intensity limit state I and according to the state of limited use MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA .4 1.1 Tổng quan chung cơng trình giao thơng cơng tác quản lý cơng trình cầu Khánh Hịa 1.2.1 Hiện trạng cơng trình cầu địa bàn tỉnh Khánh Hòa 1.2.2 Những khó khăn, hạn chế cơng tác quản lý cơng trình giao thơng: .10 1.2 Tổng quan biện pháp đánh giá khả khai thác sử dụng cơng trình cầu BTCT địa bàn tỉnh Khánh Hòa 12 1.3 Những khó khăn cơng tác đánh giá khả chịu tải cầu 13 1.4 Mô tả hƣ hỏng trạng cầu Giăng Dây: 14 1.5 Mô tả trạng cầu Bãi Giếng .17 KẾT LUẬN CHƢƠNG 19 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CỦA CẦU BTCT, CẦU BTCT DƢL 20 2.1 Cơ sở đánh giá khả chịu tải kết cấu nhịp cầu dầm BTCT 20 2.1.1 Số liệu cần thiết để đánh giá cơng trình cầu: 20 2.1.2 Các phƣơng pháp đánh giá tải trọng cầu: 20 2.1.3 Các bƣớc đánh giá tải trọng theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng: 21 2.1.4 Công thức đánh giá tải trọng: .23 2.1.5 Hiệu ứng tải trọng 25 2.2 Cơ sở lý thuyết xác định lực căng lại dầm cầu cũ BTCT DƢL .27 2.2.1 Xác định độ vồng cáp dự ứng lực dầm gây ra: (Theo lý thuyết) 29 2.2.2 Xác định độ võng cầu tĩnh tải gây .29 2.2.3 Tính tốn lực kéo cịn lại thực tế cáp DƢL: (Trƣờng hợp khơng có hoạt tải) .30 2.2.4 Xác định độ võng cầu có hoạt tải gây ra: 30 2.2.5 Tính tốn lực kéo lại thực tế cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) .31 2.3 Xác định chuyển vị kết cấu nhịp cầu tải trọng xe: .31 2.3.1 Mục đích việc thử tải đo chuyển vị kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép 31 2.3.1 Tổ chức xác định chuyển vị dầm chủ mặt cắt nhịp cầu Giăng Dây: .32 2.3.2 Xác định chuyển vị dầm chủ mặt cắt nhịp cầu Bãi Giếng 33 2.3.3 Kiểm tra cƣờng độ bê tông dầm chủ b ng phƣơng pháp kết hợp s ng bật n y siêu âm 38 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2: 37 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU GIĂNG DÂY VÀ CẦU BÃI GIẾNG 38 3.1 Đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu Giăng Dây 38 3.1.1 Thông số kỹ thuật cầu Giăng Dây .38 3.1.2 Kích thƣớc đặc trƣng hình học mặt cắt dầm chủ vị trí nhịp: 38 3.1.3 Tính nội lực mặt cắt nhịp cầu Giăng Dây: 39 3.1.4 Tính tốn hệ số RF: 40 3.1.5 Kiểm toán sức kháng uốn dầm: .41 3.1.6 Kiểm toán chống nứt giai đoạn sử dụng .42 3.1.7 Kiểm toán độ võng dầm tác dụng hoạt tải HL93 43 3.2 Xác định lực căng lại dầm cầu Bãi Giếng .44 3.2.1 Thơng số kỹ thuật đặc trƣng hình học mặt cắt dầm chủ cầu Bãi Giếng: 44 3.2.2 Tổng hợp nội lực tải trọng khai thác cầu Bãi Giếng 45 3.2.3 Tính tốn lực căng cịn lại cáp DƢL 47 3.2.3.1 Tính mát ứng suất cáp DƢL 47 3.2.3.2 Độ vồng cáp dự ứng lực theo lý thuyết 48 3.2.3.3 Độ võng tĩnh tải 49 3.2.3.4 Tính tốn lực căng cịn lại thực tế cáp DƢL 49 3.2.3.5 Độ võng hoạt tải gây ra: .49 3.2.3.6 Tính tốn lực kéo cịn lại thực tế cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) .50 3.2.4 Kiểm tốn cầu với trạng thái giới hạn 50 3.2.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn dầm vị trí nhịp 50 3.2.4.2 Kiểm toán ứng suất dầm .52 3.2.4.3 Kiểm toán độ võng dầm 55 KẾT LUẬN CHƢƠNG 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .57 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTCT : Bê tông cốt thép BTCTDƢL : Bê tông cốt thép dự ứng lực DUL: Dự ứng lực TCN : Tiêu chu n ngành AASHTO : American Association of State Highway and Transportation Officials (Hiệp hội viên chức giao thông đƣờng Hoa Kỳ) TCVN: Tiêu chu n Việt Nam TCN: Tiêu chu n ngành TTGH CĐ: Trạng thái giới hạn cƣờng độ DC: Tĩnh tải giai đoạn DW: Tĩnh tải giai đoạn LL: Hoạt tải xe HL93 PL: Hoạt tải ngƣời DANH MỤC HÌNH Hình 1 Bản đồ quy hoạch giao thơng tỉnh Khánh Hồ .5 Hình Cảnh quan cầu Trần Phú Hình Cầu Trần Phú bắc qua sơng Cái, Hình Cầu Bình Tân bắc qua sơng Qn Trƣờng Hình Tỷ lệ cầu yếu tuyến giao thơng tỉnh Khánh Hịa .8 Hình Hƣ hỏng dầm cầu bị bong tróc lớp bê tơng Hình Hƣ hỏng đầu dầm Hình Hƣ hỏng gối cầu Hình Hƣ hỏng trụ cầu Hình 10 Thân trụ bị nƣớc biển ăn mòn .9 Hình 11 Cơng trình giao thơng nơng thơn hƣ hỏng bão lũ tuyến ĐT652 11 Hình 12 Giao thơng ùn ứ cầu Trần Phú vào cao điểm 12 Hình 13 Những khó khăn cơng tác đánh giá cầu cũ 13 Hình 14 Mặt cắt ngang cầu Giăng Dây 14 Hình 15 Cầu Giăng Dây 15 Hình 16 Dầm biên lan can cầu Giăng Dây 16 Hình 17 Hiện trạng mố cầu Giăng Dây 16 Hình 18 Vị trí lý trình cầu Bãi Giếng .18 Hình 19 Hiện trạng mặt cầu Bãi Giếng 19 Hình 20 Khe co giãn cầu Bãi Giếng .19 Hình Xe chu n thực tế loại (a); loại 3S2 (b) loại 3-3 (c) .22 Hình 2 Tải trọng trục loại xe chu n (a), 3S2 (b) 3-3 (c) 22 Hình Các bƣớc đánh giá tải trọng theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng: 23 Hình Sơ đồ xếp xe theo phƣơng dọc cầu .34 Hình Sơ đồ xếp tải ngang đ ng tâm .34 Hình Sơ đồ xếp tải lệch tâm 35 Hình Kiểm tra cƣờng độ bê tông b ng súng bật n y 35 Hình Xếp xe thử tải tĩnh, sơ đồ lệch tâm .35 Hình Xếp xe thử tải tĩnh, sơ đồ đ ng tâm 36 Hình 10 Đo độ võng dầm 36 Hình 11 Sơ đồ bố trí điểm đo độ võng 36 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Hệ số tình trạng kết cấu 24 Bảng 2 Hệ số hệ thống 24 Bảng Hệ số sức kháng 25 Bảng Hệ số tải trọng dùng đánh giá tải trọng .26 Bảng Hệ số tải trọng tải trọng hợp pháp 27 Bảng Kết đo độ võng dầm chủ cầu Giăng Dây 32 Bảng Kết đo chuyển vị hệ phân bố ngang cầu Bãi Giếng 37 Bảng Kết kiểm tra chất lƣợng bê tông 38 Bảng Kết kiểm tra cƣờng độ bề mặt bê tông 39 Bảng Đặc trƣng hình học cầu Giăng Dây 38 Bảng Nội lực tĩnh tải mặt cắt nhịp cầu Giăng Dây 39 Bảng 3 Nội lực hoạt tải mặt cắt nhịp cầu Giăng Dây 39 Bảng Đánh giá khả tải trọng cầu Giăng Dây .40 Bảng Thơng số tính cho mặt cắt nhịp cầu Giăng Dây 41 Bảng Thông số kỹ thuật cầu Bãi Giếng .44 Bảng Kích thƣớc dầm chủ cầu Bãi Giếng 45 Bảng Bố trí cáp DƢL cầu Bãi Giếng 45 Bảng Nội lực tĩnh tải dầm cầu Bãi Giếng 45 Bảng 10 Nội lực tĩnh tải dầm cầu Bãi Giếng .46 Bảng 11 Tổng hợp nội lực hoạt tải cầu Bãi Giếng .46 Bảng 12 Hệ số tải trọng hệ số điều chỉnh tải trọng 46 Bảng 13 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm 46 Bảng 14 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm 47 Bảng 15 Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm 47 Bảng 16 Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm 47 Bảng 17 Tổng hợp mát ứng suất cáp DƢL cầu Bãi Giếng 48 Bảng 18 Kiểm toán ứng suất dầm 53 Bảng 19 Kiểm tốn ứng suất dầm ngồi 54 MỞ ĐẦU Tên đề tài: Đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép thông qua khảo sát trạng đo chuyển vị dƣới tác dụng tải trọng xe Tính cấp thiết đề tài: Trong năm trở lại đời sống kinh tế xã hội tỉnh Khánh Hòa có bƣớc tiến phát triển, đời sống nhân dân đƣợc cải thiện nâng cao Một đóng góp cho thành cơng việc phát triển hạ tầng giao thông đƣờng phát triển mở rộng, nhiều tuyến đƣợc đƣợc xây dựng, hệ thống đƣờng xá cầu cống không ngừng phát triển từ đô thị đến nông thôn Mạng lƣới giao thông đƣờng ngày mở rộng phát triển để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội Trong tồn nhiều cơng trình cầu bê tơng cốt thép, bê tông cốt (BTCT, BTCT DƢL) với trạng thái kỹ thuật cơng trình xuống cấp nhiều nguyên nhân khác Bên cạnh cơng tác tu, sửa chữa q trình khai thác, sử dụng cịn nhiều vấn đề, chƣa triệt để dẫn đến chƣa đạt đƣợc hiệu cao Vì cần có nhiều nghiên cứu, đánh giá đƣa biện pháp quản lý tối ƣu nh m đảm bảo hiệu kinh tế, kĩ thuật Theo số liệu khảo sát đánh giá hầu hết cầu đƣợc xây dựng theo định hình đƣợc đƣa vào khai thác sử dụng 15 năm địa bàn tỉnh Khánh Hòa xuất hƣ hỏng tải trọng xe gây nhƣ dầm cầu bị nứt, bê tơng bị hao mịn làm làm lộ cốt thép, dầm cầu bị võng ổn định, hƣ hỏng mặt cầu bêtông, gối cầu bị nứt bể…chẳng hạn nhƣ cầu Bình Tân Km1+038 đƣờng ĐT657I (đại lộ Nguyễn Tất Thành) , cầu Bãi Giếng Km1487+733 Quốc lộ 1, cầu Trần Phú, cầu Xóm Bóng, cầu Hà Ra, cầu Cây Gạo Km1438+666 Quốc lộ 1, cầu Khánh Bình Km25+370 đƣờng ĐT652H (Tỉnh lộ 8)… Các biện pháp sửa chữa nâng cấp cầu cũ phần lớn dựa vào đánh giá trạng hƣ hỏng bên b ng kinh nghiệm chủ yếu Do mà sau đƣợc nâng cấp sửa chữa cầu nhiều chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu ban đầu đề sức chịu tải cầu biện pháp thay không cần thiết gây lãng phí kinh tế Việc nâng cấp, cải tạo cơng trình cần phụ thuộc vào trạng cơng trình nhiều, sức chịu tải dầm kết cấu nhịp, nên tác giả sâu nghiên cứu việc để đáp ứng nhu cầu thực tế Vì việc đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép thông qua khảo sát trạng đo chuyển vị dƣới tác dụng tải trọng xe cần thiết có tính thực tiễn cao Thơng qua việc tính tốn dự đoán đƣợc sức chịu tải 44 - Độ võng tải trọng làn: - Độ võng 25% xe tải thiết kế tải trọng thiết kế: 25% + = 12,85mm Chọn độ võng hoạt tải HL 93 17,47mm Kết luận: Dầm cầu không đạt điều kiện độ võng hoạt tải 3.2 Xác định lực căng lại dầm cầu Bãi Giếng 3.2.1 Thơng số kỹ thu t đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ cầu Bãi Giếng: Xem Phụ lục Mục Chiều dài dầm Chiều dài tính tốn Bề rộng phần xe chạy Bề rộng phần lề ngƣời Bề rộng lan can bên Tổng bề rộng cầu Số xe Loại dầm: Số lƣợng dầm Khoảng cách dầm Ký hiệu Độ lớn L 12,5 Ltt 12 Bx 11,5 Bng Blc 0,25 B 12 Nlàn Dầm T bê tông cốt thép DƢL Nd 10 S 0,95 Đơn vị m m m m m m dầm m Bảng Thông số kỹ thuật cầu Bãi Giếng Kích thƣớc mặt cắt ngang dầm chủ Hình Kích thƣớc mặt cắt ngang dầm chủ cầu Bãi Giếng 45 Bảng Kích thƣớc dầm chủ cầu Bãi Giếng Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị H 457 510 570 647 mm h1 130 130 130 130 mm h3 327 380 440 517 mm b1 950 950 950 950 mm b3 180 180 180 180 mm b 180 180 180 180 mm B 950 950 950 950 mm Bố trí cáp dự ứng lực dầm cầu Bãi Giếng Hình 3 Bố trí cáp DƢL cầu Bãi Giếng Bảng Bố trí cáp DƯL cầu Bãi Giếng K/c cáp N1 đến đáy dầm K/c cáp N2 đến đáy dầm K/c cáp N3 đến đáy dầm K/c cáp N4 đến đáy dầm K/c cáp N5 đến đáy dầm TT cáp DƢL đến đáy dầm Gối 50 150 250 350 400 240,00 L/2 193 210 220 230 240 218,60 Đơn vị mm mm mm mm mm mm 3.2.2 Tổng hợp nội lực tải trọng khai thác cầu Bãi Giếng Xem Phụ lục Nội lực tĩnh tải dầm Bảng Nội lực tĩnh tải dầm cầu Bãi Giếng í hiệu Gối L/2 Đơn vị Mơmen tĩnh tải I MttI 0.00 93.74 KNm Lực cắt tĩnh tải I QttI 31.25 0.00 KN 46 Mômen tĩnh tải II Lực cắt tĩnh tải II MttII QttII 0.00 32,46 97,38 0.00 KNm KN Nội lực tĩnh tải dầm Bảng 10 Nội lực tĩnh tải dầm cầu Bãi Giếng í hiệu Gối L/2 Đơn vị Mơmen tĩnh tải I MttI 0.00 93.74 KNm Lực cắt tĩnh tải I QttI 31.25 0.00 KN Mômen tĩnh tải II MttII 0.00 74,09 KNm Lực cắt tĩnh tải II QttII 24,7 0.00 KN Tổng hợp nội lực hoạt tải Bảng 11 Tổng h p nội lực hoạt tải cầu Bãi Giếng í hiệu Gối L/2 Đơn vị Mômen hoạt tải HL93 MHL93 0.00 909.90 KNm Lực cắt hoạt tải HL93 QHL93 365.75 137.70 KN Mơmen hoạt tải đồn xe 25T M25T 0.00 572.50 KNm Lực cắt hoạt tải đoàn xe 25T Q25T 220.42 110.21 KN Tổ hợp : Tĩnh tải + HL93 Bảng hệ số tải trọng hệ số điều chỉnh tải trọng theo tiêu chu n 22TCN 272-05 Bảng 12 Hệ số tải trọng hệ số u chỉnh tải trọng Trạng thái giới hạn CĐ1 CĐ2 CĐ3 Sử dụng DC 1.25 1.25 1.25 Hệ số xung kích theo lý thuyết: DW 1.5 1.5 1.5 LL, IM, PL 1.75 1.35 η 0.95 0.95 0.95 IM = 0,25 1+IM = 1,25 Hệ số xe m = 0,85 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm Bảng 13 Tổ h p nội lực TTGHCĐ I dầm í hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mômen tĩnh tải giai đoạn I MttI 0,00 51,26 87,88 117,17 KNm Lực cắt tĩnh tải giai đoạn I QttI 39,06 29,29 19,53 0,00 KN Mômen tĩnh tải giai đoạn II MttII 0,00 63,90 109,55 146,06 KNm Lực cắt tĩnh tải giai đoạn II QttII 48,69 36,52 24,34 0,00 KN Mômen hoạt tải HL-93 MHL93 0,00 330,91 542,70 657,79 KNm Lực cắt hoạt tải HL-93 MHL93 172,53 142,40 113,10 64,95 KN Mômen TTGHCĐ I với TH1 MTH1 0,00 423,77 703,12 874,97 KNm Lực cắt TTGHCĐ I với TH1 QTH1 247,26 197,80 149,13 61,71 KN 47 Tổ hợp nội lực TTGHCĐ I dầm Bảng 14 Tổ h p nội lực TTGHCĐ I dầm ngồi í hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mômen tĩnh tải gđ I MttI 0,00 51,26 87,88 117,17 KNm Lực cắt tĩnh tải gđ I QttI 39,06 29,29 19,53 0,00 KN Mômen tĩnh tải gđ II MttII 0,00 48,62 83,35 111,13 KNm Lực cắt tĩnh tải gđ II QttII 37,04 27,78 18,52 0,00 KN Mômen hoạt tải HL-93 MHL93 0,00 192,01 314,90 381,68 KNm Mômen TTGHCĐ I với TH1 MTH1 0,00 277,30 461,82 579,49 KNm Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm Bảng 15 Tổ h p nội lực TTGHSD dầm í hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mômen tĩnh tải gđ I MttI 0,00 41,01 70,30 93,74 KNm Lực cắt tĩnh tải gđ I QttI 31,25 23,43 15,62 0,00 KN Mômen tĩnh tải gđ II MttII 0,00 42,60 73,03 97,38 KNm Mômen hoạt tải HL-93 MHL93 0,00 189,09 310,12 469,85 KNm Mômen TTGH SD với TH1 MTH1 0,00 259,07 430,78 627,92 KNm Tổ hợp nội lực TTGHSD dầm Bảng 16 Tổ h p nội lực TTGHSD dầm ngồi í hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mômen tĩnh tải gđ I MttI 0,00 41,01 70,30 93,74 KNm Mômen tĩnh tải gđ II MttII 0,00 32,41 55,57 74,09 KNm Mômen hoạt tải HL-93 MHL93 0,00 109,72 179,94 218,10 KNm Mômen TTGH SD với TH1 MTH1 0,00 173,99 290,52 366,63 KNm 3.2.3 Tính tốn lực căng cịn lại cáp DƯL 3.2.3.1 Tính mát ứng suất cáp DƢL Xem Phụ lục 10 Để tính độ vồng dầm cáp DƢL theo lý thuyết trƣớc tiên ta cần tính tốn mát ứng suất theo thiết kế ban đầu Mất mát ứng suất cấu kiện bê tông kéo trƣớc ΔfpT = ΔfpEs + ΔfpSR + ΔfpCR + ΔfpR Trong đó: ΔfpT Tổng mát (Mpa) ΔfpEs : Mất mát co ngắn đàn hồi (Mpa) ΔfpSR : Mất mát co ngót (Mpa) ΔfpCR : Mất mát từ biến (Mpa) 48 ΔfpR : Mất mát tự chùng (Mpa) Chi tiết tính tốn mát ứng suất: xem Phụ lục Bảng 17 Tổng h p mát ứng suất cáp DƯL cầu Bãi Giếng í hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi ΔfpES 73,33 76,10 80,01 84,44 MPa Mất mát ứng suất co ngót ΔfpSR 44,90 44,90 44,90 44,90 MPa Mất mát ứng suất từ biến Mất mát ứng suất từ chùng ΔfpCR 47,72 58,41 67,13 73,34 MPa ΔfpR 46,16 45,03 43,83 42,68 MPa Tổng mát ứng suất ΔfPT 212,11 224,44 235,87 245,37 MPa 3.2.3.2 Độ v ng cáp dự ứng lực theo lý thuyết Trong đó: Ứng suất cốt thép DƢL sau mát: f = 1.236,63 MPa Lực kéo cáp dự ứng lực: Pe = 1.111 KN Độ lệch tâm cáp dự ứng lực: es = 218mm Chiều dài nhịp: L = 12.500 mm Mô đun đàn hồi bê tông: Ec = 29.808Mpa Mơmen qn tính mặt cắt bê tơng: Ic = 7,81E+09 Độ vồng cáp DƢL: p = 18,55 mm 49 3.2.3.3 Độ võng tĩnh tải Trong đó: Tĩnh tải rải tải trọng thân dầm: q1 =5,21KN/m Tĩnh tải rải tĩnh tải II: q2 = 4,47 KN/m Tổng tĩnh tải rải : q = 9,67KN/m Độ võng tĩnh tải: = 12,32mm Độ vồng ban đầu dầm theo lý thuyết: p - = 6,24mm 3.2.3.4 Tính tốn lực căng cịn lại thực tế cáp DƢL Độ vồng thực tế dầm thời điểm tại: p - t = -2 mm Độ vồng thực tế cáp DƢL gây ra: p = 10,32mm Lực kéo thực tế lại cáp DƢL: Pethực tế = 610,87 KN Hệ số triết giảm đối cƣờng độ với cáp DƢL: 0,56 3.2.3.5 Độ võng hoạt tải gây ra: Độ võng hoạt tải: Trong đó: Hoạt tải tác dụng cầu: P1 = 47,6 KN P2 = 108,4 KN 50 P3 = 108 KN Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặc lực: b1 = 2800 mm b2 = 6.000 mm b3 = 7.300 mm Độ võng hoạt tải gây chƣa xét hệ số PBN: t = -36,99mm Độ võng hoạt tải gây có xét hệ số PBN: t = -17,98mm Độ võng thực tế có tải trọng P: p - t = 12,89mm 3.2.3.6 Tính tốn lực kéo lại thực tế cáp DƢL (Trƣờng hợp có hoạt tải) Độ võng thực tế dầm thời điểm tại: p - t = 8,39mm Độ vồng thực tế cáp DƢL gây ra: p =16,28mm Lực kéo thực tế lại cáp DƢL: Pethực tế = 964,13KN Hệ số triết giảm đối cƣờng độ với cáp DƢL: 0,88 3.2.4 iểm toán cầu với trạng thái giới hạn 3.2.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn dầm vị trí nhịp Điều kiện kiểm tốn: Mu < Mn : Hệ số sức kháng, lấy b ng 0,9 Trƣờng hợp trục trung hòa qua cánh tính nhƣ tiết diện hình chữ nhật ( ) Trƣờng hợp trục trung hịa khơng qua cánh tính theo tiết diện chữ T ( Trong : ) As Là diện tích mặt cắt ngang (mm2) fs lấy theo giới hạn chảy thép (Mpa) ( ) 51 a Chiều cao vùng chịu nén quy đổi (mm) ds Là khoảng cách từ trọng tâm cố thép đến đỉnh dầm (mm) b Là bề rộng cánh (mm) bw Là chiều rộng bụng (mm) 1 Là hệ số quy đổi phụ thuộc vào fc’; β1 = 0.65 -:- 0.85 fc’ Là cƣờng độ chịu nén bê tông (Mpa) hf Là chiều dày cánh (mm) Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Diện tích cáp dự ứng lực Aps 888,39 888,39 888,39 888,39 mm2 Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép DƢL dp 217,00 277,13 344,27 428,40 mm Chiều rộng cánh chịu nén b 950 950 950 950 mm Chiều dày bụng bw 180 180 180 180 mm Chiều dày cánh chịu nén hf 130 130 130 130 mm Giả sử TTH qua cánh, tính chiều cao trục trung hồ c 71,15 72,59 73,65 74,52 mm Cánh Cánh Cánh Cánh Kết luận vị trí trục trung hồ Tính lại chiều cao TTH c 71,15 72,59 73,65 74,52 mm Chiều dày khối ứng suất t/đ a 58,10 59,28 60,14 60,86 mm Chiều dày bụng tính Mn bw 950 950 950 950 mm Ứng suất trung bình cáp DƢL đƣợc triết giảm fps 1656 1675 1664 1654 Mpa Sức kháng uốn danh định Mn 276 368 464 585 KNm Sức kháng uốn tính tốn Mr 248 331 418 526 KNm MTH1 0.00 292 487 613 KNm Đạt Đạt Đạt Đạt Mơmen tính tốn với TH1 Kết luận Mô mem 52 1000,000 900,000 800,000 700,000 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 - Mu1 - 423,76840 703,12497 874,97448 703,12497 423,76840 - Mu2 - - - - 393,79387 305,75587 227,57073 Mr 227,57073 305,75587 393,79387 504,72985 Chiều dài nhịp (m) Hình Biểu đ kiểm toán ứng suất dầm cầu Bãi Giếng 3.2.4.2 iểm toán ứng suất dầm Giới hạn ứng suất kéo bê tông: √ Giới hạn ứng suất nén bê tông: =2,86 MPa = 19,61 MPa Trong đó: Pe : Lực kéo cáp DUL (N) es : Khoảng cách từ trọng tâm cáp DUL đến trục trung hịa (mm) I : Mơ men qn tính dầm (mm4) yt: Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ vùng chịu nén (mm) yd: Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi vùng chịu uốn (mm) F: Diện tích quy đổi dầm (mm2) MDC+DW+HL93 : Mômen tĩnh tải + HL93 gây (N.mm) Mpe : Mômen cáp DUL (N.mm) ft: Ứng suất thớ dầm (N/mm2) fd: Ứng suất thớ dƣới dầm (N/mm2) fubt : Ứng suất chịu kéo uốn bê tông (N/mm2) fnbt : Ứng suất chịu nén bê tông (N/mm2) Đối với dầm 53 Bảng 18 Kiểm toán ứng suất dầm Kí Gối hiệu L/8 L/4 L/2 Đơn vị Ƣ/s cáp DƢL sau mát nhân hệ số f 1.114,45 1.103,63 1.093,59 1.085,26 Mpa triết giảm Lực kéo cáp DƢL Fkéo 990,07 980,45 971,54 964,13 KN e 75,77 117,59 163,11 218,38 mm tc (1,67) (0,45) 0,39 1,01 MPa (13,84) (15,35) (15,93) (15,82) MPa 41,01 70,30 93,74 KNm (1,66) (2,30) (2,43) MPa 3,64 4,94 5,06 MPa Độ lêch tâm cáp so với TT mặt cắt Ƣ/s thớ DƢL sau mát Ƣ/s thớ dƣới DƢL d c sau mát Mômen tĩnh tải giai đoạn I M MttI Ứng suất thớ t ttI tĩnh tải gđ I Ứng suất thớ dƣới d ttI tĩnh tải gđ I Mômen tĩnh tải giai đoạn II Ứng suất thớ MttII 0,00 42,60 73,03 97,38 KNm t ttII - (1,72) (2,39) (2,53) MPa d ttII - 3,79 5,13 5,26 MPa MHL93 0.00 189,09 310,12 469,85 KNm HL93 - (7,65) (10,15) (12,19) MPa d HL93 - 16,80 21.79 25,37 MPa tĩnh tải gđ II Ứng suất thớ dƣới tĩnh tải gđ II Mômen hoạt tải HL93 Ứng suất thớ hoạt tải Ứng suất thớ dƣới 0.00 t 54 hoạt tải Ứng suất thớ với t (1,67) (11,48) (14,45) (16,14) MPa d (13,84) 8,88 15,93 19,87 MPa Đạt Đạt Đạt Đạt TH1 Ứng suất thớ dƣới với TH1 Kết luận Đối với dầm Bảng 19 iểm tốn ứng suất dầm ngồi Kí hiệu Gối L/8 L/4 L/2 Đơn vị Ƣ/s cáp DƢL sau mát nhân hệ số f 1.114,45 1.103,63 1.093,59 1.085,26 Mpa triết giảm Lực kéo cáp DƢL Độ lêch tâm cáp so với TT mặt cắt Fkéo 990,07 980,45 971,54 964,13 KN e 75,77 117,59 163,11 218,38 mm c (1,49) (0,29) 0,53 1,13 MPa d c (13,67) (15,20) (15,79) (15,70) MPa MttI 0.00 41,01 70,30 93,74 KNm t ttI - (1,66) (2,30) (2,43) MPa d ttI - 3,64 4,94 5,06 MPa MttII 0.00 32,41 55,57 74,09 KNm t - (1,31) (1,82) (1,92) MPa Ƣ/s thớ DƢL sau t mát Ƣ/s thớ dƣới DƢL sau mát Mômen tĩnh tải giai đoạn I Ứng suất thớ tĩnh tải giai đoạn I Ứng suất thớ dƣới tĩnh tải gđ I Mômen tĩnh tải giai đoạn II Ứng suất thớ tĩnh tải giai đoạn II ttII 55 Ứng suất thớ dƣới d ttII tĩnh tải gđ II Mômen hoạt tải HL93 MHL93 Ứng suất thớ hoạt tải Ứng suất thớ dƣới hoạt tải Ứng suất thớ với TH1 Kết luận 2,88 3,90 4,00 - 109,72 179,94 218,10 KNm t Pa HL93 - (4,44) (5,89) (5,66) MPa d HL93 - 9,75 12,64 11,78 MPa (1,49) (7,70) (9,48) (8,88) (13,.67) 1,07 Đạt Đạt t TH1 Ứng suất thớ dƣới với M - d 5,70 Đạt 5,14 M Pa M Pa Đạt Kết luận: Dầm không thỏa mãn mặt cƣờng độ 3.2.4.3 Kiểm toán độ võng dầm Điều kiện: dz ≤ d dz: Độ võng dầm tải trọng HL93 (mm) d: Độ võng cho phép dầm (mm) d=L/800 (mm) Quy ƣớc: Độ võng xuống mang dấu dƣơng, độ vồng lên mang dấu âm Bố trí xe vị trí bất lợi nhƣ hình vẽ Trong đó: Hệ số phân bố độ võng Df lấy b ng số làn/số dầm tất thiết kế chất tải tất dầm chủ giả thuyết võng nhƣ 56 Df = Hoạt tải tác dụng cầu: P1 = 145 KN P2 = 145 KN = 36,25KN P3 = 35 KN = 8,75 KN Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặt lực: mm;b3 = 10.550 mm = 2,87 mm; = 36,25KN mm; b1 = 1.950 mm; b2 = 6.250 = 0,19mm Độ võng xe tải đơn: Độ võng tải trọng làn: Tải FULL (124 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Độ võng 25% xe tải thiết kế tải trọng thiết kế: 25% + = 8,52mm Ta chọn độ võng hoạt tải HL 93 9,4mm Kết luận: độ võng n m giới hạn cho phép, kết cấu nhịp đảm bảo độ cứng; KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong Chƣơng 3, luận văn thực đƣợc nội dung nhƣ sau: - Tính tốn đánh giá tải tải trọng cầu BTCT theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng Từ r t kết luận cầu Giăng Dây khai thác đƣợc với tải trọng HL93, không cần cắm biển hạn chế tải trọng - Dự đốn lực căng cịn lại cáp dự ứng lực dầm cầu bê tông DƢL - Kiểm toán dầm cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng từ r t kết luận khả chịu tải cầu 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn tiến hành nghiên cứu đánh giá khả chịu tải cầu BTCT thông qua việc tính tốn hệ số đánh giá tải trọng RF, xác định lực căng lại dầm BTCT DƢL dựa việc đo chuyển vị dầm cầu dƣới tác dụng tải trọng xe Các kết đạt đƣợc luận văn bao gồm: - Trên sở lý thuyết học để dự đoán lực căng lại dầm BTCT dự ứng lực làm sở dự đoán sức chịu tải cầu Tiến hành thí nghiệm đo chuyển vị cầu dƣới tác dụng xe tải thí nghiệm, làm sở cho việc dự đoán lực căng Tải FULL (124 trang): bit.ly/2Ywib4t lại cáp dự ứng lực Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ - 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 - Tuy nhiên Luận văn số hạn chế: Chƣa có điều kiện tổ chức tiến hành đo đạc kiểm tra, đánh giá trạng cầu Các số liệu dùng cho việc tính tốn đƣợc lấy từ hồ sơ kiểm định cầu cũ nên khơng cịn tính xác phù hợp với thời điểm làm đề tài nhƣ chƣa nghiên cứu biện pháp gia cƣờng tăng cƣờng khả chịu tải cầu 58 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Bộ giao thông vận tải (2005), Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường 22TN272-05, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội Bộ giao thông vận tải (2014), Quy định cắm biển tải trọng cầu theo QCVN41:2012, Bộ Giao thông vận tải, Hà Nội Bộ giao thông vận tải (1998), Quy trình kiểm định cầu đường ơtơ 22TCN243-98, Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội Hồng Phƣơng Hoa, Khai thác sửa chữa - gia cố công trình cầu, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà , Nguyễn Ngọc Long, Cầu bê tông cốt thép (Thiết kế theo tiêu chuần 22TCVN 272-05, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội Tiếng Anh: AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications (2010) Arthur H.NilSon, Design of prestressed concrete (1987), John Wiley & Sons, Andrzej S Nowak and Maria M Szerszen, Structural reliability as applied to highway bridges (2000), John Wiley & Sons, Andrzej S Nowak, Calibration Of LRFD Design Specifications For Steel Curved Girder Bridges (2008), NCHRP Report 563, National Cooperative Highway Research Program (Hoa Kỳ) 10 Andrzej S Nowak (1993), Live Load Models for Highway Bridges 11 ACI 440.2R-08 Guide for the Design and Construction of Externally Bonder FRP Systems for Strengthening Concrete Structures 12 ACI 318-05 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary 13 Eurocode (Basis of structural design) – EN 1991 (2004), European committee for Standardization 14 Ranganathan R, Reliability Analysis and Design of Structures (2000), Tata Mc Graw-Hill Co Civil Engineering Dept., I.I.T., Bombay f7d4b50b ... ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ TRẦN NHƢ CHINH ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE Chuyên ngành: Kỹ thuật xây... Chinh TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ ĐO CHUYỂN VỊ DƢỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng... sức chịu tải dầm kết cấu nhịp, nên tác giả sâu nghiên cứu việc để đáp ứng nhu cầu thực tế Vì việc đánh giá lực chịu tải kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép thông qua khảo sát trạng đo chuyển vị dƣới