4.6. Nghiờn cứu tham số ảnh hưởng đến ứng xử cơ học của bản mặt cầu BTCT dạng
4.6.1. Sơ đồ tớnh bản mặt cầu
BMC BTCT được tớnh theo mụ hỡnh dải bản tương đương đĩ được xỏc định ở Mục 4.4 đú là sơ đồ bản kờ trờn 2 cạnh, biờn ngàm như trong Hỡnh 4. 36. Cỏc thụng số kớch thước của mụ hỡnh:
B: Kớch thước vựng tải phõn bố theo phương ngang cầu trờn đỉnh bản cú xột tới ảnh hưởng của lớp phủ tp, B = 510 + 2tp(mm);
H: Kớch thước vựng tải phõn bố theo phương dọc cầu trờn đỉnh bản cú xột tới ảnh hưởng của lớp phủ, H = 250 + 2tp(mm);
E: Bề rộng rải bản tương đương tớnh theo [5];
Stt: Khẩu độ tớnh toỏn của bản bằng khoảng cỏch tim cỏc sườn dầm trừ đi một nửa chiều dày sườn dầm, Stt = S - tw/2.
VUỉNG ẹAậT TẢI BÁNH XE BIÊN NGAỉM Stt E B H Hỡnh 4. 36: Sơ đồ tớnh bản mặt cầu.
Cỏc mụ hỡnh bản mặt cầu được khảo sỏt là bản mặt cầu BTCT mới đỏp ứng tải trọng thiết kế HL93 theo tiờu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823:2017. Phạm vi cỏc thụng số khảo sỏt như sau:
Khoảng cỏch dầm từ 1,5 m đến 3,4m. Đõy là khoảng cỏch dầm gặp phổ biến trong cỏc cụng trỡnh cầu dạng bản trờn dầm trong thực tế [25, 26].
Tải trọng tỏc dụng lờn bản bao gồm: Trọng lượng bản thõn, tải trọng lớp phủ, tải trọng bỏnh xe của trục xe nặng.
Cường độ chịu nộn BT trong khoảng 20 MPa đến 70 MPa như Bảng 4. 11: Đõy là cấp bờ tụng thụng thường theo tiờu chuẩn thiết kế cầu [5]. Hiện nay, BMC thường sử dụng BT cú cường độ chịu nộn 28 MPa đến 35 MPa. Dải cường độ chịu nộn được khảo sỏt rộng để bao quỏt ảnh hưởng của thụng số cũng như tỡm giải phỏp cho trường hợp BMC chịu tỏc dụng của xe quỏ tải thường xuyờn.
Cốt thộp ngang cầu là cốt thộp chịu lực chớnh được bố trớ xa trục trung hũa BMC với đường kớnh được khảo sỏt từ 12mm đến 18mm. Cốt thộp dọc khụng phải cốt thộp chịu lực chớnh với đường kớnh từ 10mm đến 14mm. Chỉ tiờu cơ lý của cốt thộp như trong Bảng 4. 12.
Bảng 4. 11: Đặc trưng cơ lý của bờ tụng theo cấp cường độ chịu nộn [5, 38, 64].
f'c ft Gf h c Ec ν
(MPa) (MPa) (J/m2) (mm) (kg/m3) (MPa) (x10-51/oC)
20 1,90 56,5 60 2320 24590,4 0,2 1,08 25 2,28 66,0 60 2320 26469,5 0,2 1,08 30 2,63 75,0 60 2320 28110,9 0,2 1,08 35 2,96 83,5 60 2320 29577,9 0,2 1,08 40 3,27 91,7 60 2332 31231 0,2 1,08 45 3,57 99,6 60 2343 32775,8 0,2 1,08 50 3,85 107,2 60 2355 34283,9 0,2 1,08 55 4,13 114,6 60 2366 35710,7 0,2 1,08 60 4,39 121,8 60 2377 37093,4 0,2 1,08 65 4,65 128,9 60 2389 38471,8 0,2 1,08 70 4,90 135,7 60 2400 39788,2 0,2 1,08
Ghi chỳ: f’c - cường độ chịu nộn, ft - cường độ chịu kộo dọc trục, Gf - năng lượng nứt ban đầu, h - bề rộng dải nứt, c - khối lượng thể tớch, Ec - mụ đung đàn hồi,
ν − hệ số poỏt xụng, - hệ số giĩn nở nhiệt.
Bảng 4. 12: Đặc trưng cơ lý của cốt thộp.
Chỉ tiờu cơ lý Đơn vị Trị số
Mụ đun đàn hồi E1 (MPa) 200000
Mụ đun củng cố E2 (MPa) 10000
Khối lượng thể tớch (kg/m3) 7850
Hệ số poỏt xụng 0,3
Hệ số giĩn nở nhiệt (x10-51/oC) 1,17
Giới hạn chảy (MPa) 420
Giới hạn bền (MPa) 560
Mụ hỡnh BMC BTCT cơ sở được xõy dựng cú cỏc thụng số như sau: Khoảng cỏch dầm, S = 1750mm. Chiều dày sườn dầm 160mm. Kớch thước dải bản tương đương theo phương dọc cầu là 1623mm. Khẩu độ tớnh toỏn của dải bản: 1750 - 160/2 = 1670 (mm)
Chiều dày bản, ts = 180mm
Cốt thộp cú fy = 420 MPa như trong Bảng 4. 12.
Bố trớ cốt thộp: Bố trớ 2 lưới cốt thộp trờn và dưới. Mỗi lưới gồm cú cốt thộp ngang D14 bước cốt thộp 150mm và cốt thộp dọc D10 bước 200mm.
Tải trọng bỏnh xe của trục 250 kN. Đõy là tải trọng trục của xe quỏ tải, vượt quỏ 72% so với xe tải thiết kế cú tải trọng trục nặng là 145kN [5]. Tải trọng bỏnh xe phõn bố đều lờn diện tớch tiếp xỳc với mặt cầu cú kớch thước B x H. Tải trọng phõn bố 0,635 MPa, bằng tải trọng bỏnh xe nhõn với hệ số xung kớch 1+IM = 1,33 và chia cho diện tớch tiếp xỳc. Vị trớ bất lợi nhất là khi bỏnh xe đặt giữa cỏc dầm đỡ như trong Hỡnh 4. 36.
Với mỗi mụ hỡnh BMC BTCT khảo sỏt chỉ cú 1 thụng số thay đổi so với mụ hỡnh BMC BTCT cơ sở.