Trong trường hợp này thường đổ bờ tụng ở vựng mụmen dương, sau khi bờ tụng ở cỏc vựng mụmen dương đạt cường độ thỡ chất tĩnh tải lờn cỏc vựng đú rồi
đổ bờ tụng ở vựng mụmen õm. Khi bờ tụng ở vựng mụmen õm đạt cường độ thỡ dỡ tĩnh tải, lỳc dỡ tĩnh tải bờ tụng ở vựng mụmen õm sẽ chịu một ứng suất nộn.
Ứng suất nộn trong bờ tụng ở vựng mụmen õm cú giỏ trị lớn hay nhỏ phụ thuộc trọng lượng của tĩnh tải đó chất lờn vựng mụmen dương, tất nhiờn cần tớnh toỏn trọng lượng của tĩnh tải để đảm bảo an toàn cho dầm thộp khi chưa đổ bờ tụng vựng mụmen õm.
Trờn hỡnh 3-27 giới thiệu trỡnh tự đổ bờ tụng cho một dầm liờn tục ba nhịp:
đầu tiờn đổ bờ tụng cỏc vựng1, 2, 3, sau khi chất tải lờn cỏc vựng 1, 2, 3 đổ bờ tụng cỏc vựng 4 và 5, khi bờ tụng cỏc vựng 4 và 5 đạt cường độ thỡ dỡ tĩnh tải ở
vựng 1, 2, 3.
Hỡnh 3-27. Trỡnh tựđổ bờ tụng 3.13.2.4 Kớch gối trung gian
Phương phỏp này đó được ỏp dụng ở việt nam, như cầu Đũ Quan (Nam định), cầu Sụng Mới (Hải Phũng). Ở cầu Sụng Mới (ba nhịp liờn hợp liờn tục 42m + 63m + 42m) chiều cao kớch gối trung gian (trờn hai trụ) là 60cm.
Cú thể tiến hành điều chỉnh nội lực bằng phương phỏp kớch gối trung gian theo trỡnh tự sau đõy:
- Lắp đặt kết cấu nhịp thộp bao gồm toàn bộ phần kết cấu nhịp thộp.
- Kớch cỏc gối trụng gian, khi kớch gối trung gian cần giải quyết cỏc vấn đề sau
đõy:
+ Xỏc định chiều cao cần kớch gối theo phương trỡnh
∑σbt + σbg = F (3-147) trong đú:
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn 108 ∑ σbt – tổng cỏc ứng suất ở mộp trờn của bản bờ tụng, khụng kể ứng suất do hạ gối sinh ra; σbg - ứng suất ở mộp trờn bản bờ tụng do hạ dầm xuống gối sinh ra; F – ứng suất mong muốn ở mộp trờn bản bờ tụng, ứng suất này cú thể là một giỏ trị õm nào đú, hoặc bằng khụng, hoặc bằng cường độ chịu kộo của bờ tụng.
Trong (3-147) cú chứa ẩn số là chiều cao kớch gối Δi, giải phương trỡnh này sẽ
xỏc định được chiều cao cần kớch gối.
+ Từ cỏc chiều cao cần kớch gối Δi kiểm tra dầm thộp theo cỏc trạng thỏi giới hạn cường độ đểđàm bảo an toàn cho dầm thộp trong giai đoạn kớch dầm.
+ Cũng từ chiều cao kớch gối tớnh được phản lực ở cỏc gối, nếu phản lực ở cỏc gối biờn cú giỏ trị õm hoặc rất nhỏ cần thiết phải neo đầu kết cấu nhịp hoặc chất tĩnh tải lờn hai đầu kết cấu nhịp đểđảm bảo an toàn khi kớch dầm.
Sau khi kớch gối trung gian đến cao độ tớnh toỏn cần kờ gối trung gian, cỏc gối kờ phải đủ chắc chắn để chịu được ỏp lực khi đổ bờ tụng bản.
- Tiến hành đổ bờ tụng bản. Cần xỏc định trỡnh tự đổ bờ tụng bản sao cho khụng gõy ra nứt bờ tụng. Thớ dụ dầm liờn tục ba nhịp như trờn hỡnh 3-27 cú thể tiến hành đổ theo một trong cỏc trỡnh tự sau:
+ Trước tiờn đổ bờ tụng bản đồng thời ở cỏc phần1, 2 và 3, sau đú đổ bờ tụng
đồng thời ở cỏc phần 4, 5.
+ Đổ bờ tụng lần lượt ở cỏc phần 1, 2, 4, 3 và cuối cựng là phần 5.
Khi toàn bộ bờ tụng bản đó đủ cường độ tiến hành kớch hạ xuống gối, khi hạ
kết cấu nhịp xuống gối trung gian cần đảm bảo cỏc nguyờn tắc sau đõy: + Ở mỗi mặt cắt cỏc dầm phải được kớch hạ đều.
+ Hạ lần lượt từng mặt cắt theo từng cấp đảm bảo chờnh lệch cao độ giữa cỏc gối khụng lớn và khụng gõy ra nứt bản bờ tụng.
+ Đến cấp hạ cuối cựng cần hạ xuống gối cố định (nếu cú) trước, gối di động
được hạ sau.
Phương phỏp kớch gối trung gian đó đựơc ỏp dụng ở nước ta khỏ nhiều, tuy nhiờn hiện nay nhiều người cho rằng mất mỏt do từ biến và co ngút khỏ lớn (nhất là ở quy trỡnh 22TCN-272-05 lại quy định n’ = 3n), đú là ý kiến xỏc đỏng cần được quan tõm khi chọn giải phỏp cho vựng mụmen õm.
3.13.2.5 Dựứng lực theo phương dọc cầu ở vựng mụmen õm
Căn cứ vào cỏc ứng suất ở mộp trờn bản bờ tụng do cỏc nguyờn nhõn trừ dự ứng lực ∑σbt dễ dàng xỏc định được ứng suất cần thiết do dựứng lực (σd) sinh ra
để thỏa món phương trỡnh:
∑σbt + σd = F (3-148) trong đú:
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn
109
∑σbt và F như đó nờu ở (3-147);
σd – ứng suất do dựứng lực sinh ra.
Từ (3-148) xỏc định được σd và từ σd xỏc định được số lượng bú cốt thộp dự ứng lực cần thiết, để với số bú cốt thộp dựứng lực này sau khi đó trừ mất mỏt dự ứng lực cũn gõy ra trong bờ tụng một ứng lực nộn là σd.
Trong giải phỏp dựứng lực cú hai cỏch thực hiện như sau:
- Kộo dự ứng lực bờ tụng bản sau đú mới lấp bờ tụng cỏc hố neo chống cắt, như
vậy ở giai đoạn kộo dự ứng lực chỉ cú ứng suất trong bản bờ tụng, tất nhiờn sau khi bờ tụng lấp hố neo đó đụng cứng, tiết diện đó liờn hợp thỡ trong dầm thộp cũng cú ứng suất do từ biến của bờ tụng, ứng suất này sẽ xuất hiện theo thời gian.
- Mặt cắt đó liờn hợp mới kộo cốt thộp dự ứng lực dọc bản khi đú lực kộo dự ứng lực sẽ truyền cho cả dầm thộp và bản bờ tụng ngay trong giai đoạn kộo dự ứng lực.
Cả hai phương phỏp đều đó được ỏp dụng trong thực tế và đang là phương phỏp được dựng nhiều hiện nay, bạn đọc cú thể lựa chọn phương phỏp nào cho thớch hợp tương ứng với kết cấu cụ thể.
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn 110
Chương 4 CẦU DÀN 4.1 Cấu tạo của cầu dàn
Ở nước ta hiện tại cầu dàn được dựng nhiều nhất trong cầu đường sắt, do vậy khi thiết kế cầu dàn vẫn đang dựng quy trỡnh 22TCN-18-79 vỡ chưa cú quy trỡnh mới cho cầu đường sắt. Phần đầu khi nghiờn cứu về tớnh cầu thộp theo quy trỡnh cũ đó nghiờn cứu kỹ về cấu tạo, ở đõy chỉ giới thiệu những vấn đề khỏc với quy trỡnh cũ hoặc là những vấn đề mà quy trỡnh cũ chưa đề cập đến.
4.1.1 Cấu tạo dàn chủ
4.1.1.1 Quy định chung
Cỏc cấu kiện của dàn phải bố trớ đối xứng qua mặt phẳng trung tõm dàn. Nếu hỡnh dạng dàn cho phộp nờn bố trớ cỏc thanh biờn chịu nộn liờn tục. Khi cỏc thanh bụng (thanh xiờn và thanh đứng) chịu ứng suất đổi dấu, cỏc liờn kết ở đầu của chỳng khụng được là chốt. Nờn trỏnh dựng cỏc thanh xiờn phụ.
4.1.1.2 Chiều cao dàn chủ
Nếu khụng cú quy định riờng, khi thiết kế nếu chiều cao dàn khụng đổi, cả đối với nhịp giản đơn và liờn tục, chiều cao toàn bộ tối thiểu của dàn là 0,10L, trong
đú L là chiều dài nhịp.
Chiều cao hiệu dụng lấy là:
- Khoảng cỏch trục của thanh biờn trờn và biờn dưới nếu liờn kết bulụng. - Khoảng cỏch tim cỏc chốt nếu liờn kết chốt.
4.1.1.3 Khoảng cỏch cỏc tim dàn
Khoảng cỏch tim cỏc dàn chủ phụ thuộc vào số làn xe cho cầu đi dưới, chiều cao dàn cho cầu đi trờn v.v... nhưng quan trọng nhất là khoảng cỏch tim hai dàn phải đảm bảo ổn định chống lật ngang dưới tỏc dụng của tải trọng ngang.
4.1.1.4 Mặt cắt cỏc thanh dàn chủ
Trước đõy cỏc thanh dàn thường cú cấu tạo phức tạp nhằm tiết kiệm vật liệu, trong cỏc cầu hiện đại mặt cắt cỏc thanh dàn gồm chủ yếu hai loại: mặt cắt chữ
H và mặt cắt hỡnh hộp. Cỏc mặt cắt này là tổ hợp hàn từ cỏc thộp bản mà ớt khi dựng thờm thộp gúc.
Nếu thanh dàn cú khoột lỗ thỡ phải tuõn thủ cỏc quy định sau đõy:
- Tỷ lệ giữa chiều dài lỗ theo phương dọc thanh và chiều rộng lỗ theo phương ngang thanh khụng được lớn hơn 2.
- Khoảng cỏch tịnh của cỏc lỗ theo phương dọc thanh khụng được nhỏ hơn khoảng cỏch ngang giữa cỏc hàng bulụng hoặc đường hàn gần nhất. Khoảng
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn
111 cỏch tịnh giữa đầu bản thộp và lỗ thứ nhất khụng được nhỏ hơn 1,25 lần khoảng cỏch ngang giữa cỏc bulụng hoặc đường hàn.
- Đường trũn đầu lỗ phải cú bỏn kớnh tối thiểu 38mm.
- Diện tớch thực của tiết diện thanh cú khoột lỗ là diện tớch ở mặt cắt I-I hỡnh 4-1, trong đú phần diện tớch của hai bờn lỗ khoột vẫn tham gia vào diện tớch thực của thanh.
- Khi thanh cú khoột lỗ ở cả hai mặt đối nhau và lỗ được bố trớ so le thỡ diện tớch thực phải lấy ở mặt cắt cú cỏc lỗ trong cựng mặt cắt, đú là mặt cắt yếu nhất của thanh vỡ tiết diện giảm yếu là nhiều nhất. Trong thực tế rất ớt khi gặp cỏc thanh cú khoột lỗở hai mặt.
Hỡnh 4-1. Cấu tạo thanh ghộp
Ghi chỳ hỡnh 4-1: a1 – chiều dài lỗ; b – chiều rộng lỗ; a2 – khoảng cỏch tịnh giữa cỏc lỗ; a3 - khoảng cỏch tịnh từ lỗ đến đầu thanh; c – khoảng cỏch giữa cỏc hàng bulụng.
4.1.1.5 Bản nỳt dàn
Nỳt dàn là nơi liờn kết đầu cỏc thanh, thụng thường tại nỳt dàn người ta dựng bản nỳt để liờn kết đầu cỏc thanh. Bản nỳt dàn cần thỏa món cỏc yờu cầu sau
đõy:
- Cỏc bản nỳt được dựng để liờn kết cỏc cấu kiện chớnh, trừ những nỳt cấu kiện
được liờn kết chốt. Cỏc chi tiết liờn kết (bulụng, đường hàn …) để liờn kết từng cấu kiện phải đối xứng qua trục của cấu kiện.
- Cần trỏnh tạo ra cỏc chỗ cắt gúc lừm trừ cỏc đường cong tạo dỏng. - Nếu chiều dài bản nỳt khụng được giằng, chống vượt quỏ 2,06
5 , 0 y F E ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ nhõn với chiều dày bản nỳt thỡ mộp bản nỳt phải được tăng cường. Cỏc mộp bản nỳt được tăng cường hoặc khụng được tăng cường phải được xem xột như mặt cắt cột đó sơđồ húa. 4.1.1.6 Yờu cầu vềđộ mảnh cho cỏc cấu kiện a. Cấu kiện chịu nộn: Cấu kiện chịu nộn phải thỏa món cỏc yờu cầu sau: b a1 a2 a3 c I I
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn 112 - Đối với cỏc bộ phận chớnh: 120 r KL ≤ (4-1) - Đối với cỏc bộ phận liờn kết: 140 r KL ≤ (4-2) trong đú:
K – hệ số chiều dài hiệu dụng: với thanh cú hai đầu liờn kết bulụng hoặc hàn, K = 0,75; với thanh hai đầu liờn kết chốt, K = 0,875;
L – chiều dài khụng giằng (mm); r – bỏn kớnh quỏn tớnh nhỏ nhất (mm). b. Cấu kiện chịu kộo:
Khụng cú quy định về độ mảnh của thanh kộo. Tuy nhiờn cỏc bộ phận chịu kộo khỏc với thanh kộo, thanh cú tai treo, dõy cỏp và cỏc bản phải thỏa món cỏc yờu cầu về độ mảnh như sau: - Đối với cỏc cấu kiện chớnh chịu lực đổi dấu 140 r L ≤ . - Đối với cỏc cấu kiện chớnh khụng chịu lực đổi dấu 200 r L ≤ . - Đối với cỏc cấu kiện giằng 240 r L ≤ . trong đú: L – chiều dài khụng giằng (mm); r – bỏn kớnh quỏn tớnh nhỏ nhất (mm). 4.1.1.7 Độ vồng tĩnh tải
Cầu thộp núi chung khi chế tạo cần tạo độ vồng để đảm bảo trắc dọc tuyến và khắc phục độ vừng do tĩnh tải.
Với cầu dàn cú thể tạo vồng bằng cỏch lựa chọn chiều dài cỏc bộ phận đểđiều chỉnh độ vừng tĩnh tải sao cho phự hợp với vị trớ hỡnh học cuối cựng và cú thểđể điều chỉnh biểu đồ mụmen do tĩnh tải trong dàn siờu tĩnh.
4.1.2 Cấu tạo hệ liờn kết
Hệ liờn kết trong cầu dàn bao gồm liờn kết ngang và liờn kết dọc.
4.1.2.1 Hệ liờn kết dọc
Trong cầu chạy trờn bố trớ liờn kết dọc ở cả trờn và dưới.
Đối với cầu chạy dưới khi cú đủ chiều cao cần bố trớ cả liờn kết dọc trờn và dưới. Khi chiều cao dàn khụng cho phộp chỉ bố trớ liờn kết dọc dưới, trong
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn
113 trường hợp này cú dàn biờn hở, ở dàn biờn hở cần quan tõm đến ổn định của biờn chịu nộn trong mặt phẳng nằm ngang.
Việc bố trớ liờn kết dọc phải xem xột trong cả giai đoạn thi cụng và khai thỏc với mục đớch truyền tải trọng ngang đến gối cầu và kiểm soỏt biến dạng trong quỏ trỡnh chế tạo, lắp rỏp. Nếu khụng cần thiết cho giai đoạn khai thỏc mà chỉ
cần cho giai đoạn thi cụng thỡ sau khi thi cụng cú thể thỏo dỡ và gọi là liờn kết dọc tạm.
Cỏc thanh của liờn kết dọc phải đảm bảo điều kiện độ mảnh như đó nờu ở
trờn. Nếu sử dụng liờn kết dọc dạng chữ X thỡ mỗi cấu kiện cú thể làm việc theo hai hướng kộo và nộn, cần phải liờn kết cỏc thanh ở chỗ giao nhau.
Ở biờn chịu nộn hệ liờn kết dọc bố trớ càng gần thanh biờn càng tốt.
Đối với cầu đường sắt cú hai dầm dọc thỡ hai dầm này cũng cần bố trớ hệ liờn kết.
4.1.2.2 Hệ liờn kết ngang
Trong cầu dàn hệ liờn kết ngang làm nhiệm vụ chớnh là truyền tải trọng ngang xuống gối do vậy cỏc liờn kết ngang ởđầu nhịp thường cú cấu tạo chắc chắn hơn cỏc liờn kết ngang trung gian. Liờn kết ngang ởđầu nhịp gọi là cổng cầu.
Khung cổng cầu cú thể cú dạng hộp hàn hoặc liờn kết bulụng vào thanh đứng hoặc thanh xiờn đầu nhịp, cũng cú thể là dạng dàn, dự dạng nào thỡ cổng cầu vẫn phải đảm bảo truyền được tải trọng ngang đến gối cầu.
4.2 Tớnh toỏn dàn chủ
Khi chấp nhận giả thiết cỏc nỳt dàn là khớp và tải trọng chỉ đặt ở nỳt, cỏc thanh trong dàn chỉ chịu kộo hoặc nộn hoặc lỳc chịu kộo lỳc chịu nộn. Nếu xột
đến trọng lượng bản thõn, nỳt cứng v.v… cỏc thanh sẽ cũn chịu thờm mụmen uốn nờn cỏc thanh sẽ chịu kộo đồng thời uốn hoặc nộn đồng thời uốn.
Cũng như với kết cấu chịu uốn ở đõy trước hết cần nghiờn cứu tớnh toỏn sức khỏng của cấu kiện hay vật liệu sau đú nghiờn cứu tớnh toỏn nội lực theo cỏc trạng thỏi giới hạn để từđú cú giải phỏp kết cấu hợp lý và an toàn. 4.2.1 Cấu kiện chịu kộo 4.2.1.1 Khỏi niệm chung Cấu kiện và cỏc mối nối đối đầu chịu lực kộo cần phải xột hai điều kiện: - Chảy của mặt cắt nguyờn. - Đứt ở mặt cắt thực. Mặt cắt thực cú thể lấy như sau:
- Lấy diện tớch nguyờn khấu trừ đi phần tiờu hao hoặc sử dụng hệ số triết giảm từ
diện tớch nguyờn.
Nguyễn Văn Nhậm – Nguyễn Ngọc Long – Nguyễn Mạnh – Ngụ Ngọc Sơn 114
- Hiệu chỉnh khấu trừ lỗ bulụng khi bố trớ theo hỡnh chữ chi.
- Áp dụng hệ số triết giảm U đối với cỏc bộ phận, bản tỏp nối và cỏc cấu kiện tỏp nối khỏc để xột đến sự trượt khụng đồng thời.
- Áp dụng hệ số diện tớch hiệu dụng lớn nhất là 0,85 đối với cỏc bản tỏp nối và cỏc cấu kiện tỏp nối khi khụng ỏp dụng hệ số triết giảm U.
4.2.1.2 Sức khỏng kộo
Sức khỏng kộo tớnh toỏn Pr lấy như sau:
⎩ ⎨ ⎧ Φ = Φ Φ = Φ = U A F P A F P min P n u u nu u g y y ny y r (4-3) trong đú:
Pny – sức khỏng kộo danh định khi chảy ở mặt cắt nguyờn (N); Fy – cường độ chảy nhỏ nhất quy định (MPa);
Ag – diện tớch nguyờn của mặt cắt ngang (mm2);