Thiết kế dầm hộp bê tông cốt thép ứng suất trước đúc hẫng cân bằng
MỤC LỤC
THUYEÁT MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Đê tài: THIẾT KẾ DẦM HỘP BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC THI CÔNG ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
Đồ Aùn Tốt Nghiệp: Thiết Kế Dầm Hộp Ưùng Suất Trước Thi Công Đúc Hẫng.
29 CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN
81 IV. G IỚI THIEÄU KEÁT CAÁU PHAÀN TREÂN
G IỚI THIỆU KẾT CẤU PHẦN DƯỚI
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC HẪNG CÂN BAÈNG
106 IV. T RÌNH TỰ THI COÂNG
107 CHệễNG V. THIEÁT KEÁ LAN CAN
144 II. T ÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRệNG HÌNH HỌC CUÛA TIEÁT DIEÄN TẠI CÁC MẶT CAÉT
148 IV. T ÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRệNG HÌNH HỌC SAU KHI CAÊNG CÁP
T ÍNH TOÁN MẤT MÁT DO CO NGểT
177 VII. T ÍNH TOÅNG LỰC DỰ ỨNG LỰC TRONG TỪNG GIAI ĐOẠN THI COÂNG
178 CHƯƠNG IX. KIỂM TOÁN CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG
G IỚI HẠN ỨNG SUẤT TRONG BÊ TÔNG
180 III. K IEÅM TOÁN TRONG QUÁ TRÌNH THI COÂNG ĐÚC HAÃNG
K IỂM TOÁN SAU GIAI ĐOẠN HỢP LONG BIÊN
K IỂM TOÁN GIAI ĐOẠN ĐƯA XE ĐÚC LÊN ĐÚC HỢP LONG GIỮA
199 VI. K IEÅM TOÁN SAU KHI THÁO DỠ VÁN KHUOÂN ĐỐT HỢP LONG GIỮA
200 VII. ẹ ẢM BẢO OÅN ẹềNH TRONG QUÁ TRÌNH THI COÂNG ĐÚC HAÃNG
204 CHƯƠNG X. TỔ HỢP NỘI LỰC
T ÍNH TOÁN SỰ PHÂN PHỐI LẠI NỘI LỰC DO HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN
209 II. T ÍNH TOÁN MAÁT MÁT ỨNG SUAÁT TẠI THỜI ẹIEÅM CUOÁI CUỉNG CHO CÁC
214 III. N ỘI LỰC PHÁT SINH DO CHEÂNH LEÄCH NHIEÄT ĐỘ RẢI ĐỀU TU
218 IV. G RADIENT NHIEÄT ĐỘ
220 CHƯƠNG XI. KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG
221 II. K IEÅM TOÁN
222 III. T OÅNG HỢP KEÁT QUẢ TÍNH
224 CHƯƠNG XII. KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ
Q UY ĐỔI TIẾT DIỆN
232 III. T ÍNH TOÁN TẠI MẶT CAÉT S21
237 IV. K IEÅM TRA HÀM LƯỢNG THEÙP TOÁI ẹA
239 V. K IEÅM TRA HÀM LƯỢNG THEÙP TOÁI THIEÅU
T HIEÁT KEÁ COÁT ẹAI
245 II. C OÁT THEÙP CHOÁNG CO NGểT VÀ NHIEÄT ĐỘ
253 CHƯƠNG XIV. TÍNH TOÁN ĐỘ VỒNG VÁN KHUÔN
B IẾN DẠNG TRONG GIAI ĐOẠN ĐÚC HẪNG
268 III. B IEÁN DẠNG TRONG GIAI ĐOẠN HỢP LONG GIỮA
271 IV. B IEÁN DẠNG DO TểNH TẢI GIAI ĐOẠN 2
274 V. B IEÁN DẠNG DO XE ĐÚC
Đ Ộ VỒNG VÁN KHUÔN
280 CHệễNG XV. THIEÁT KEÁ TRUẽ CAÀU
G IỚI THIỆU CHUNG
C ÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ VÀ NỘI LỰC
K IỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT TRỤ
310 II. T ÍNH TOÁN SỨC CHềU TẢI CUÛA CỌC THEO VẬT LIEÄU
310 III. T ÍNH TOÁN SỨC CHềU TẢI CUÛA CỌC THEO ĐẤT NEÀN
314 V. K IEÅM TRA ẹIEÀU KIEÄN LÀM VIEÄC CUÛA CỌC
N ỘI LỰC LỚN NHẤT Ở TRƯỜNG HỢP TTGH ĐẶC BIỆT
315 VI. K IEÅM TRA ẹIEÀU KIEÄN LÀM VIEÄC CUÛA ĐẤT NEÀN DƯỚI KHOÁI MểNG QUY
K IỂM TOÁN CỌC
T HIẾT KẾ CỐT THÉP CHO CỌC KHOAN NHỒI
T ÍNH CHIỀU DÀY LỚP BÊTÔNG BỊT ĐÁY
347 CHệễNG XVII. PHUẽ LUẽC
LẬP TRÌNH TRÊN MATLAB
407 CHệễNG IV. THIEÁT KEÁ TRUẽ CAÀU
457 III. T ÍNH TOÁN SỨC CHềU TẢI CUÛA CỌC THEO VẬT LIEÄU
457 IV. T ÍNH TOÁN SỨC CHềU TẢI CUÛA CỌC THEO ĐẤT NEÀN
461 VI. K IEÅM TRA ẹIEÀU KIEÄN LÀM VIEÄC CUÛA CỌC
462 CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG NGUY HIỂM TẠI MẶT CẮT ĐÁY BỆ
463 VII. K IEÅM TRA ẹIEÀU KIEÄN LÀM VIEÄC CUÛA ĐẤT NEÀN DƯỚI KHOÁI MểNG QUY
K IỂM TOÁN CỌC
T HIẾT KẾ CỐT THÉP CHO CỌC KHOAN NHỒI
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHU VỰC TUYẾN
Điều Kiện Tự Nhiên
Có diện phân bố của lớp 2 rất rộng lớn , gặp trong tất cả các lỗ khoan, nằm dưới lớp 1 và ngay trên bề mặt. Chiều dày lớn 7.5 m, đây là lớp đất rất yếu, thi công hố móng cần phải có phương án xử lý thích hợp. Chiều dày 11.7 m, lớp này có sức chịu tải khá tốt nhưng nằm gần bề mặt, chưa thích hợp cho việc đặt nền móng công trình.
Chiều dày lớp khoảng 8.7 m, đây là lớp đất tốt, nhưng chiều sâu lớp chưa đảm bảo để đặt móng công trình với quy mô lớn.
Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật
THIEÁT KẾ SƠ BỘ
PHƯƠNG ÁN I - CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG
PHƯƠNG ÁN II - CẦU VềM ỐNG THẫP NHỒI BT
Soỏ lieọu thieỏt keỏ
Giới thiệu kết cấu phần trên : 1 Kết cấu vòm
Tất cả không gian bên trong sẽ được lấp bằng bê tông C50 qua những lỗ để sẵn ở mặt trên của chân vòm. Thanh mạ thượng được hàn với ống thép trên của cuống vòm, thanh mạ hạ hàn vào ống thép phía dưới. Cường độ tiêu chẩn của thép Rby = 1860 MPa, bên ngoài có hai lớp bảo vệ bằng polythene mật độ cao.
Mỗi bó cáp của thanh dằng ngang chân vòm gồm 22 tao φ15.24mm, được bảo vệ trong hai lớp polythene mật độ cao.
Giới thiệu kết cấu phần dưới
Tính toán kết cấu phần trên
Tải trọng do trọng lượng lan can và lề bộ hành được tính rải đều cho tất cả dầm dọc T trên mặt cắt ngang, có giá trị. Tải trọng do trọng lượng lớp phủ mặt cầu rải đều theo phương dọc cầu Lớp bê tông atphan dày 5 cm. Trong thiết kế sơ bộ, chỉ xét Trạng thái giới hạn Cường độ I với hoạt tải xe 2 làn, người trên 2 lề bộ hành xếp lệch tâm về 1 bên để gây nội lực bất lợi trong cuống vòm cũng như cáp treo.
SST – moment tĩnh của tiết diện liên hợp ngắn hạn (n) SLT – moment tĩnh của tiết diện liên hợp dài hạn (3n).
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC HẪNG CÂN BAÈNG
+ Tuy nhiên việc thiết kế và phân tích cầu thi công theo phương pháp Đúc hẫng cân bằng không phải là đơn giản, yêu cầu một sự xem xét đầy đủ và chính xác sự phân phối lại nội lực trong suốt thời gian tồn tại cuả kết cấu vì biến dạng phát sinh trên bê tông, hình dạng và kết cấu thay đổi liên tục qua các giai đoạn thi công. Cụ thể là phải xem xét ảnh hưởng của co ngót, từ biến, tính toán các đặc trưng hình học, tính toán mất mát ứng suất một cách chính xác qua từng giai đoạn thi coâng…. + Tại Việt Nam, phương pháp thi công Đúc hẫng cân bằng không phải là vấn đề mới mẻ ngày nay khi hàng loạt cây cầu đã được thi công theo phương pháp này và mới đây nhất như cầu Thủ Thiêm.
+ Dựa trên các nghiên cứu khoa học ngày nay về phương pháp thi công này và hỗ trợ của các phần mềm tính toán thông dụng ngày nay, đồ án này sẽ đi sâu vào việc thiết kế dầm hộp ứng suất trước, đủ khả năng chịu lực, trong đó, quan trọng là xem xét một cách chính xác tác động của từ biến, co ngót đến sự phân bố lại nội lực trong kết cấu.
CÁC SỐ LIỆU VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
- Các thông số về vật liệu
Cụ thể là các yếu tố như cường độ của bêtông, chuyển vị, độ vừng của kết cấu trước khi tiến hành hợp long là khỏc nhau sẽ cú ảnh hưởng khác nhau đến sự phân phối lại nội lực trong kết cấu sau khi tiến hành hợp long. ° Kích thước các gối cầu (trụ chính) của các hãng khác là khác nhau nên khi quyết định chọn loại gối sử dụng cho công trình cần xem xét chi tiết kích thước gối, đảm bảo đủ mặt bằng bố trí các gối kê tạm, các liên kết tạm trên đỉnh trụ T4,T5. + Tiến hành bơm vữa từ đầu thấp lên đầu cao của một ống tạo lỗ với áp lực khoảng 10KG/cm2, trường hợp cao độ hai đầu ống gen bằng nhau phải lắp ống ven vữa vào phía đầu thoát khí và nâng cao độ miệng ống ven lên cao hơn cao độ phía đầu lắp ống bơm vữa.
+ Trường hợp ống bơm vữa bị tắc, áp lực bơm vượt quá áp lực cho phép thì cần tiến hành dừng bơm và xói rửa ống tạo lỗ bằng máy bơm nước áp lực cao từ phía ngược chiều cho đến khi sạch vữa hoàn toàn mới tiến hành lại công tác bơm vữa.
THIEÁT KEÁ LAN CAN
Tính Toán Thanh Lan Can
Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân. + Kiểm tra sự làm việc của bulông: bulông làm việc an toàn khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn sức kháng của bulông. + Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải.
MW : sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng Mc : sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang Mb: sức kháng của dầm đỉnh.
TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
Tải Trọng Tác Dụng : 1 Tĩnh Tải
+ Thực hiện mô hình hoá trên MiDas, gán tải trọng bản thân vào ta có biểu đồ mô men và bảng tổng hợp mô men tại các nút như hình dưới. + Phạm vi tác dụng của tải trọng bánh xe không phải không đổi trên suốt chiều dài truyền lực mà mở rộng ra, gọi là SW. Vì thực chất bản mặt cầu là cấu kiện tấm làm việc 1 phương, nhưng ta qui về gần đúng là cấu kiện dầm.
+ Xe được xếp lên 1 làn hoặc 2 làn, miễn sao đạt được giá trị nội lực lớn nhất tại mặt cắt nguy hiểm.
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
- Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện tại các mặt cắt
- Tính toán các đặc trưng hình học sau khi căng cáp
+ Tính toán diện tích mặt cắt, toạ độ trọng tâm, mômen quán tính đối với trục x đi qua gốc tọa độ, mômen tĩnh, mômen quán tính chính của từng mặt cắt dựa trên phương pháp tọa độ. Vì quá trình thi công cầu đúc hẫng bao gồm nhiều giai đoạn nên đặc trưng hình học bị thay đổi liên tục trong các giai đoạn thi công, ở mỗi thời điểm căng cáp thì đặc trưng hình học lại thay đổi. + Cứ sau mỗi đợt thi công các đốt dầm, lại tiến hành căng cáp dự ứng lực chịu moment âm, do đó tại các mặt cắt, đặc trưng về cáp sẽ bị thay đổi, quá trình tính toán dưới đây sẽ tính toán chi tiết đặc trưng hình học tại từng tiết diện sau mỗi lần căng cáp.
+ Tiết diện làm việc bao gồm cả cáp dự ứng lực và bêtông, do đó cần quy đổi cáp dự ứng lực về một lượng vật liệu bêtông tương đương bằng cách nhân với tỉ số môđun đàn hồi.
TÍNH TOÁN CÁC MẤT MÁT ỨNG SUẤT
Hiệu ứng cong
+ Giả sử đại lượng K dùng để mô tả hệ số ma sát gây ra do sự lượn sóng của sợi cáp. + Đối với các sợi cáp uốn trong không gian theo các bán kính cong trên cả hai phương đứng và bằng. Các sợi cáp lên trên hai mặt đứng và bằng xác định hai góc α1 và α2.
Thực hiện tính toán mất mát ứng suất trong sợi cáp BT2
MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO MA SÁT TẠI TỪNG MẶT CẮT ỨNG VỚI TỪNG GIAI ĐOẠN CĂNG CÁP (∆fPF, Mpa).
Tính toán mất mát do tụt neo
+ Nếu muốn tính chính xác hơn thì có thể nhận xét rằng hệ số ma sát s không phải là hằng số mà thay đổi trên chiều dài cáp, hay nói cách khác là góc nghiêng của đường mất mát do ma sát không tuyến tính trên toán bộ chiều dài mà gãy khúc liên tục, dẫn đến s thay đổi. MẤT MÁT ỨNG SUẤT TỤT NEO TẠI TỪNG MẶT CẮT ỨNG VỚI TỪNG GIAI ĐOẠN CĂNG CÁP (Mpa).
Tính toán mất mát ứng suất do nén đàn hồi.(∆fpES) 1 Lý thuyết tính toán
- Tải trọng này được tính đơn giản theo kiểu cộng trung bình hai diện tích mặt cắt tại mỗi đầu của đốt nhân với chiều dài đốt và trọng lượng riêng. Tải trọng bêtông tươi có độ lệch tâm như của ván khuôn (1.5m), tải trọng bản thân có độ lệch tâm tính tại trọng tâm của khối. + Tính toán tương tự như trên sẽ được độ tăng mất mát trong cáp BT1 khi kích cáp BT3, đồng thời lúc này cáp BT2 bắt đầu bị mất mát.
Mất mát tại mặt cắt S1 đến giai đoạn này phải tính bằng tổng của mất mát trong cáp BT1 qua hai giai đoạn căng BT2, BT3 và mất mát trong cáp BT2 khi kích BT3.
Tính toán mất mát do co ngót
+ Đối với cáp BT1 chỉ cần tính mất mát tại từng thời điểm kích các sợi cáp cho các đốt sau đó. Tuy nhiên cáp BT1 chỉ tác dụng trong vòng 12ngày, do đó cần tính biến dạng do co ngót trong vòng 12 trên. + Để đơn giản trong tính toán, coi như bê tông K0 chỉ có 12 ngày tuổi để tính biến dạng co ngót.
Tính toán mất mát do từ biến
Tính toán mất mát ứng suất do chùng nhão cốt thép trong giai đoạn thi công
KIỂM TOÁN CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG
- Kiểm toán trong quá trình thi công đúc hẫng
- Kiểm toán sau giai đoạn hợp long biên
+ Trước khi kích cáp đốt K0 thì xe đúc vẫn chưa được treo,dàn giáo có nhiệm vụ đỡ đốt K0, do đó tải trọng của xe đúc vẫn chưa tác dụng lên đốt K0, tức là chưa tác dụng lên cáp của đốt K0; Chỉ có hoạt tải thi công và trọng lượng bản thân tác duùng. + Trong giai đoạn này chủ yếu kiểm tra xem tải trọng bản thân của đốt K0, tải trọng ván khuôn,xe đúc và tải trọng bêtông tươi của đốt K1 có gây ra ứng suất kéo nguy hiểm cho thớ trên của đốt K0 hay không. + Trong khoảng thời gian 30 ngày thì các sợi cáp chịu mômen âm cũng bị mất mát theo thời gian và cả mất mát do nén đàn hồi gây ra bởi các sợi cáp chịu mômen dương, tuy nhiên để đơn giản trong tính toán có thể coi các mất mát trên là bằng không.
+ Ưùng suất tại giai đoạn này là tổng ứng suất đã tích luỹ từ trước trong giai đoạn đúc hẫng và ứng suất sau này do cáp chịu mômen dương và trọng lượng đốt hợp long, đoạn thi công trên đà giáo.