1.1. Nguyên tắt chung.
- Kiểm tra đọ vừng theo TTGH sử dụng bao gồm kiểm tra độ vừng do tĩnh tải và kiểm tra độ vừng do hoạt tải nếu cú yờu cầu. Kiểm tra độ vừng do tĩnh tải cú thể theo phõn tớch đàn hồi hoặc ngoài bố lại miền đàn hồi (có sự phân mômen), trong tính toán thiết kế ở nay ta chỉ cần xét theo phân tích đần hồi.
- Khi kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng ta sử dụng nội lực tiêu chuẩn, tức là nội lực không xét đến hệ số vượt tải và hệ số xung kích.
1 2 3
t t t t
f =f +f +f
1 2 3
b b b b
f =f +f +f
1.2. Kiểm tra độ vừng do tĩnh tải theo phõn tớch đàn hồi.
- Mục đớch của kiểm tra độ vừng do tĩnh tải là để độ vừng do tĩnh tải khụng làm ảnh hưởng đến giao thụng trờn cầu.Phương phỏp kiểm tra độ vừng do tĩnh tải là thụng qua ứng suất trong cỏnh dầm. Do đú điều kiện độ vừng ở ứng suất trong cỏnh dầm khi :
+ Đối với cả hai cánh dầm thép của mặt cắt liên hợp:
+ Đối với cả hai cánh dầm thép của mặt cắt không liên hợp:
Trong đó:
+ ff: ứng suất đàn hồi trong cánh dầm do tải trọng tính toán gây ra (MPa).
+ fyf: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của bản cánh dầm (MPa).
+ Rh: Hệ số lai, Rh = 1,0 và Rb: Hệ số truyền tải trọng, Rb = 1,0.
- Ứng suất trong dầm do tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I:
+ Mômen uốn do tĩnh tải tiêu chuẩn GĐI: MD1tc = 3490.71 kN.m + Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép: INC 2085489.00 cm4 + Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến TTH I-I: yIt = 82.50 cm + Khoảng cách từ mép dưới dầm thépđếnTTH I-I: yIb = 67.50 cm +Ứng suất mép trên dầm thép do MD1tc
-13.80891 kN/cm2 = -13.81 MPa +Ứng suất mép dưới dầm thép do MD1tc
11.2982 kN/cm2 = 11.3 MPa
- Ứng suất trong dầm do tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II:
+ Mômen uốn do tĩnh tải tiêu chuẩn GĐII : MD2tc = 1229.17 kN.m + Mômen quán tính của mặt cắt LH dài hạn : ILT = 3397677.52 cm4 + Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến TTH II’-II’ yII’t = 49.72 cm + Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đếnTTH II’-II’ yII’b = 100.28 cm + Ứng suất mép trên dầm thép do MD2tc
-1.798737 kN/cm2 = -1.8 MPa
+Ứng suất mép dưới dầm thép do MD2tc
1 1.
t Dtc t
I NC
f M y
= − I =
0, 95
f b h yf
f ≤ R R f
0, 80
f b h yf
f ≤ R R f
=
= bI NC
tc
b D y
I f1 M 1 .
'
2 2 .
t Dtc t
II LT
f M y
= − I =
3.627765 kN/cm2 = 3.63 MPa
- Tổng ứng suất trong dầm thép do tải tiêu chuẩn:
+ Ứng suất mép trên dầm thép:
= -13.81 + (-1.8) = -15.61 MPa + Ứng suất mép dưới dầm thép:
= 11.3 + (3.63) = 14.93 MPa - Kiểm toán ứng suất bản cánh trên của dầm thép:
Ta có: ft = -15.61 < 0,95*Rb*Rh*fyc = 327.75 MPa
=> Kết luận: Đạt.
- Kiểm toán ứng suất bản cánh dưới của dầm thép:
Ta có: fb = 14.93 < 0,95*Rb*Rh*fyc = 327.75 MPa
=> Kết luận: Đạt.
1.3. Kiểm tra độ vừng do hoạt tải theo phõn tớch đàn hồi.
a. Nguyên tắc kiểm tra.
- Khi tớnh độ vừng tuyệt đối lớn nhất phải đặt tải ở tất cả cỏc làn xe và đường bộ hành.
- Khi tính chuyển vị tương đối lớn nhất thì số lượng và các vị trí các làn đặt tải phải chọn để sao cho hiệu ứng chênh lệch lớn nhất.
- Tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn có xét lực xung kích IM và hệ số làn xe nhưng không xét đến hệ số tải trọng.
- Độ vừng do hoạt tải cần lấy theo giỏ trị lớn hơn của:
+ Kết quả tính toán chỉ do một mình xe tải thiết kế trong mỗi làn xe + Người.
+ Kết quả tính của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế + Người.
b. Tớnh độ vừng do tải trọng làn và tải trọng người.
- Cụng thức: Độ vừng của dầm tại mặt cắt giữa nhịp do tải trong dải đều được tớnh theo cụng thức:
Trong đó:
+ L: Là chiều dài tính toán kết cấu nhịp, Ltt = 37.2 m + E: Là môđun đàn hồi của dầm chủ, Es = 200000 MPa + Mômen quán tính của mặt cắt LH ngắn hạn: IST = 5762609 cm4 + g: Hệ số phân bố ngang của hoạt tải.
+ Tải trọng rải đều.
- Tớnh độ vừng do tải trọng làn:
+ Tải trọng làn rải đều: qlan = 9.30 kN/m =0.093 kN/cm + Hệ số phân bố ngang của tải trọng làn: glan = 0.61
=
= IIb NC
tc D
b y
I f2 M 2 .
1 2
t t t
f =f +f
1 2
b b b
f =f +f
5 . . 4
384 g q L
∆ = EI
=>Độ vừng do tải trọng làn:
Δlan = 5/384*0.61*0.093*3720^4/(20000*5762609.71) = 1.23 cm - Tớnh độ vừng do tải trọng người:
+ Tải trọng người rải đều: qng = 0.030 kN/cm
+ Hệ số phân bố ngang của tải trọng người: gng = 1.22 =>Độ vừng do tải trọng người:
Δng = 5/384*1.21739130434783*0.03*3720^4/
(20000*5762609.71) = 0.65 cm
c. Tớnh độ vừng do xe tải thiết kế.
- Đối với tải trọng xe thỡ khi tớnh toỏn độ vừng ta phải xếp tải ở vị trớ bất lợi để cú thể tớnh độ vừng lớn
nhất tại mặt cắt tính toán.
- Với kết cấu nhịp giản đơn thỡ độ vừng do tải trọng tập trung P gõy ra cú thể tớnh theo cụng thức:
Trong đó:
+ a: Là khoảng cách tính từ tải trọng đến gối bên trái.
+ L: Là chiều dài tính toán kết cấu nhịp. Ltt =37,2 m
+ x: Khoảng cỏch từ mặt cắt tớnh toỏn đến gối bờn trỏi. Ở nay ta tớnh độ vừng lớn nhất tại
mặt cắt giữa nhịp nên x = 18.60 m
+ E: Là môđun đàn hồi của dầm chủ, Es =200000 MPa
+ Mômen quán tính của mặt cắt LH ngắn hạn: IST =5762609 cm4
+ g: Hệ số phân bố ngang của hoạt tải. G =0,783
+ 1+IM: Hệ số xung kích, 1+IM =
- Xếp xe tải bất lợi để tớnh độ vừng lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp và ỏp dụng Cụng thức trờn để tớnh độ vừng do từng trục xe gõy ra ta cú:
Các đại lượng Kí
hiệu P3 P2 P1
Tải trọng trục (kN) Pi 145 145 35
Khoảng cách trục đến gối trái (m)
a
14.30 18.60 22.90
Độ vừng do trục thứ I (cm) 1.21 1.32 0.3
Tổng độ vừng do xe tải thiết kế
(cm 2.83
d. Kiểm toỏn độ vừng do hoạt tải.
- Theo quy trỡnh quy định, để đảm bảo điều kiện độ cứng thỡ độ vừng của dầm chủ do hoạt tải sinh ra phải nhỏ hơn độ vừng cho phộp.
Trongđó:
( ) .( ). . 2 ( )2 2
. 1 .
6. . .
LL
P L a x L L a x g IM L E I
− − − −
∆ = +
∆pi
∆tr
[ ]
∆ ≤ ∆LL
+ : Là độ vừng lớn nhất do hoạt tải gõy ra.
+ : Là độ vừng cho phộp.
- Khi khụng cú cỏc chỉ tiờu khỏc, độ vừng giới hạn sau được ỏp dụng cho cả kết cấu thộp và bờtụng.
+ Tải trong xe nói chung:
+ Tải trọng xe hoặc Người đi bộ hoặc cả hai trọng tải này:
+ Tải trọng xe ở phần mút thừa của cầu mút thừa:
+ Đối với cầu bản trực hướng:
+ Tải trọng xe trên bản mặt cầu:
+ Tải trọng xe trên sườn tăng cường của bản mặt cầu:
+ Độ vừng tương đối lớn nhất giữa hai sườn tăng cường cạnh nhau khi tải trọng xe đặt trờn sườn tăng cường của bản mặt cầu là 2,5mm.
- Tổng hợp đọ vừng do hoạt tải gõy ra tại mặt cắt giữa nhịp:
+ Độ vừng do tải trọng làn: = 1.23 cm
+ Độ vừng do tải trọng Người: = 0.65 cm
+ Độ vừng do xe tải thiết kế (truck): =2.83 cm + Độ vừng do xe tải thiết kế + Người:
= 2.83 + 0.65 = 3.48
+ Độ vừng do 25% xe tải thiết kế + Làn + Người:
= 25%*2.83 + 1.23 + 0.65 = 2.58
=> Độ vừng do hoạt tải gõy ra tại mặt cắt giữa nhịp là:
= max(3.479 ; 2.58) = 3.48
- Kiểm toỏn độ vừng do hoạt tải:
Ta có:
= 3.48 cm < = 3.72
=> Kết luận: Đạt.
1.4. Tính độ vồng.
- Để đảm bảo khai thác tốt và tăng cường độ cứng cho các dầm thép nhờ hiệu ứng vòm thì
∆LL
[ ]∆
[ ]∆=800Ltt
[ ]∆ =1000Ltt [ ]∆ =300Ltt [ ]∆ =375Ltt
[ ]∆=300Ltt
[ ]∆ =1000Ltt
∆lan
∆Ng
∆tr
1 tr Ng
∆ =∆ +∆
2 25% tr lan Ng
∆ = ∆ +∆ +∆
( 1 2)
max ;
∆ =LL ∆ ∆
∆LL
1000 Ltt
các dầm
thép nên thiết kế có độ vồng ngược. Giá trị độ vồng ngược được lấy là :
- Tớnh độ vừng của dầm do tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải TC giai đoạn I: DCtc = 0.2 kN/cm
+ E: Là môđun đàn hồi của dầm chủ, Es = 200000 kN/cm2
+ I: Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép, INC = 2085489.00 cm4 + Độ vừng do tĩnh tải tiờu chuẩn giai đoạn I:
=1.
20 cm
- Tớnh độ vừng của dầm do tĩnh tải giai đoạn II.
+ Tĩnh tải TC giai đoạn II: DWtc = 0.07 kN/cm
+ E: Là môđun đàn hồi của dầm chủ, Es = 200000 kN/cm2
+ I: Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép, ILT =
3397677.
52 cm4 + Độ vừng do tĩnh tải tiờu chuẩn giai đoạn II:
=0.
26 cm - Độ vừng của dầm do hoạt tải: ΔLL = 3.48 cm
- Độ vồng thiết kế của dầm:
+ Độ vồng tính toán:
= 3.20 cm
+ Độ vồng thiết kế:
= 3.5 cm
2.KIỂM TRA DAO ĐỘNG KẾT CẤU NHỊP.
- Công thức tính chu kỳ dao động đối với KCN giản đơn.
Trong đó:
+ L: Là chiều dài tính toán kết cấu nhịp. Ltt 37.2 m + Tĩnh tải TC giai đoạn I: DCtc = 0.2 kN/cm
+ Tĩnh tải TC giai đoạn II: DWtc
= 0.07 kN/cm
+ qttc : Tổng tĩnh tải tiêu chuẩn:
1
v DC DW 2 LL
∆ = ∆ + ∆ + ∆
. 4
5 384 .
tc DC
s NC
DC L
∆ = E I
. 4
5 384 .
tc DW
s LT
DW L
∆ = E I
1
v DC DW 2 LL
∆ = ∆ + ∆ + ∆
tk
∆v
2. 2
. .
tc t d
s ST
q T L
E I g
= Π
qttc = DCtc + DWtc = 0.27 kN/cm
+ E: Là môđun đàn hồi của dầm chủ, Es = 200000 kN/cm2 + Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép, IST = 5762609.7
1 cm4 + g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/S2 = 981 cm/S2
=>Ta có chu kỳ dao động của KCN là:
= 0.136 s
- Kiểm toán chu kỳ dao động: đối với cầu đường ôtô và cầu thành phố phải đảm bảo:
+ Chu kỳ tính toán của dao động tự do theo phương thẳng đứng không được nằm trong khoảng từ (0,3÷0,7) s
+ Chu kỳ dao động theo Phương ngang cầu không được trùng hoặc bằng bội số của chu kỳ dao động thẳng
đứng.
=> Ta có chu kì dao động theo phương thẳng đứng của kết cấu nhịp:
Tđ = 0.136s ∉ (0,45 ÷ 0,65 ) s
=> Kết luận: Đạt