CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TĂNG CƯỜNG SỨC KHÁNG UỐN, SỨC KHÁNG CẮT CỦA DẦM CẦU HỘI YÊN BẰNG TẤM SỢI FRP VÀ SO SÁNH ĐÁNH GIÁ VỚI SỐ LIỆU BAN ĐẦU
3.2. THIẾT KẾ GIA CƯỜNG KẾT CẤU NHỊP CẦU HỘI YÊN
3.2.3. Thiết kế gia cường kết cấu nhịp dầm
h
Sf Wf
bw
df d
hf
Sf Wf
b
Dán 3 cạnh dạng chữ U
Dán 2 cạnh
DUT.LRCC
3.2.3.1.Vật liệu gia cường trên kết cấu dầm
Đối với kết cấu dầm BTCT cầu Hội Yên, vật liệu gia cường FRP được sử dụng với các chỉ ti u cơ lý thể hiện trên Bảng 3.1. Do kết cấu nhịp đảm bảo sức kháng cắt theo tải trọng yêu cầu nên chỉ cần gia cường FRP nhằm tăng sức kháng uốn. Chi tiết d n FRP theo phương dọc và ngang cầu được thể hiện trên Hình 3.5 và Hình 3.6
Bảng 3.1. Đặc trưng hình học của tấm sợi
TT Thông số Đơn vị Ký hiệu Giá trị
1 Biến dạng cực hạn của tấm sợi cacbon 0.0085
2 Modun đ n hồi của tấm sợi cacbon MPa 82000
3 Cường độ chịu kéo cực hạn của tấm sợi MPa 3400
Hình 3.5. Gia cường dầm chủ theo phương dọc cầu efu
Ef
fu
1/2 chính diện gia c-ờng momen dầm bằng tấm sợi carbon
a
a
b
b
c
c l/8
l/8
l/4
l/4
3l/8
3l/8
l/2
DUT.LRCC l/2
Hình 3.6. Gia cường dầm chủ theo phương ngang cầu
mặt cắt a-a (tỷ lệ : 1/50)
mặt cắt b-b (tỷ lệ : 1/50)
mặt cắt c-c (tỷ lệ : 1/50)
DUT.LRCC
3.2.3.2. Sức kháng uốn sau khi gia cường
Theo cơ sở tính toán trình bày trong phần 3.2.2, sức kháng uốn tiết diện diện dầm sau gia cường được c định trên Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Sức kháng uốn sau khi gia cường
TT Thông số Đơn vị Ký
hiệu Giá trị
1 Bề rộng bản cánh hữu hiệu mm b 1750
2 Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến vùng chịu nén mm 1208
3 Diện tích thép dự ứng lực mm2 7385.28
4 Bề dày của tấm sợi tăng cường mm 0.333
5 Bề rộng tấm sợi tăng cường mm 250
6 Số lượng tấm sợi d n tăng cường tấm n 3
7 Sức kháng uốn sau hi tăng cường KNm Mr 2216
3.2.3.3. Đánh giá tải trọng sau khi gia cường
Dựa vào công thức (1) và kết quả tính toán các hiệu ứng tải trọng do tĩnh tải bản thân, lớp phủ mặt cầu, hoạt tải HL93 v c c e đơn chiếc [3] [3-S2] [3-3], hệ số đ nh gi RF đối với ứng suất do uốnvà lực cắt đƣợc c định v trình b y nhƣ sau:
a) Dầm 1 – nhịp 1
Bảng 3.3. Xác định hệ số đánh giá RF đối với mô men
Tải trọng C (KNm)
DC (KNm) DW (KNm) LL (KNm)
DC MDC DW MDW LL MLL+IM RF
HL93 (IR) 2104.41 1.25 1049.10 1.50 35.17 1.75 1020.12 0.41 HL93 (OR) 2104.41 1.25 1049.10 1.50 35.17 1.35 1020.12 0.54
3 2104.41 1.25 1049.10 1.50 35.17 1.80 595.49 0.69
3S2 2104.41 1.25 1049.10 1.50 35.17 1.80 605.46 0.68
3-3 2104.41 1.25 1049.10 1.50 35.17 1.80 548.10 0.75
ds
As
tf
bf
DUT.LRCC
Bảng 3.4. Xác định hệ số đánh giá RF đối với lực cắt
Tải trọng C (KN)
DC (KN) DW (KN) LL(KN)
DC VDC DW VDW LL VLL+IM RF
HL93 (IR) 544.16 1.25 239.79 1.50 8.04 1.75 260.02 0.51 HL93 (OR) 544.16 1.25 239.79 1.50 8.04 1.35 260.02 0.66
3 544.16 1.25 239.79 1.50 8.04 1.80 150.90 0.86
3S2 544.16 1.25 239.79 1.50 8.04 1.80 168.36 0.77 3-3 544.16 1.25 239.79 1.50 8.04 1.80 162.12 0.80 Kết quả tính toán trên Bảng 3.3 và 3.4 cho thấy rằng cần phải cắm biển tải trọng. Khi đó, ết quả tải trọng cắm biển đƣợc c định và thể hiện trên Bảng 3.5 và Hình 3.7. Như vậy, sau gia cường sức kháng kết cấu nhịp được n ng l n đ p ứng đƣợc tải trọng yêu cầu.
Bảng 3.5. Xác định tải trọng cắm biển
Tải trọng Ký hiệu W
(kN) RF Tải trọng cắm
biển T (tấn)
3 T3 222.50 0.69 13
3S2 T3-S2 320.00 0.68 18
3-3 T3-3 356.00 0.75 23
Hình 3.7. Biển cắm tải trọng hợp pháp sau gia cường
DUT.LRCC
b) Dầm 2 – nhịp 1
Bảng 3.6. Xác định hệ số đánh giá RF đối với mô men
Tải trọng C (KNm)
DC (KNm) DW (KNm) LL (KNm)
DC MDC DW MDW LL MLL+IM RF
HL93 (IR) 2107.47 1.25 1016.27 1.50 35.17 1.75 1020.12 0.44 HL93 (OR) 2107.47 1.25 1016.27 1.50 35.17 1.35 1020.12 0.57 3 2107.47 1.25 1016.27 1.50 35.17 1.80 595.49 0.73 3S2 2107.47 1.25 1016.27 1.50 35.17 1.80 605.46 0.72 3-3 2107.47 1.25 1016.27 1.50 35.17 1.80 548.10 0.80
Bảng 3.7. Xác định hệ số đánh giá RF đối với lực cắt
Tải trọng C (KN)
DC (KN) DW (KN) LL(KN)
DC VDC DW VDW LL VLL+IM RF
HL93 (IR) 551.92 1.25 232.29 1.50 8.04 1.75 260.02 0.55 HL93 (OR) 551.92 1.25 232.29 1.50 8.04 1.35 260.02 0.71
3 551.92 1.25 232.29 1.50 8.04 1.80 150.90 0.92
3S2 551.92 1.25 232.29 1.50 8.04 1.80 168.36 0.82 3-3 551.92 1.25 232.29 1.50 8.04 1.80 162.12 0.85 Kết quả tính toán trên Bảng 3.6 và Bảng 3.7 cho thấy rằng cần phải cắm biển tải trọng. Khi đó, ết quả tải trọng cắm biển đƣợc c định và thể hiện trên Bảng 3.8 và Hình 3.8. Như vậy, sau gia cường sức kháng kết cấu nhịp được n ng l n đ p ứng đƣợc tải trọng yêu cầu.
Bảng 3.8. Xác định tải trọng cắm biển
Tải trọng Ký hiệu W
(kN) RF Tải trọng cắm
biển T (tấn)
3 T3 222.50 0.73 14
3S2 T3-S2 320.00 0.72 20
3-3 T3-3 356.00 0.80 26
DUT.LRCC
Hình 3.8. Biển cắm tải trọng hợp pháp sau gia cường c) Dầm 1 – nhịp 2
Bảng 3.9. Xác định hệ số đánh giá RF đối với mô men
Tải trọng C (KNm)
DC (KNm) DW (KNm) LL (KNm)
DC MDC DW MDW LL MLL+IM RF
HL93 (IR) 2078.78 1.25 994.70 1.50 35.17 1.75 1020.12 0.44 HL93 (OR) 2078.78 1.25 994.70 1.50 35.17 1.35 1020.12 0.57 3 2078.78 1.25 994.70 1.50 35.17 1.80 595.49 0.73 3S2 2078.78 1.25 994.70 1.50 35.17 1.80 605.46 0.72 3-3 2078.78 1.25 994.70 1.50 35.17 1.80 548.10 0.79
Bảng 3.10. Xác định hệ số đánh giá RF đối với lực cắt
Tải trọng C (KN)
DC (KN) DW (KN) LL(KN)
DC VDC DW VDW LL VLL+IM RF
HL93 (IR) 543.43 1.25 227.36 1.50 8.04 1.75 260.02 0.54 HL93 (OR) 543.43 1.25 227.36 1.50 8.04 1.35 260.02 0.70
3 543.43 1.25 227.36 1.50 8.04 1.80 150.90 0.91
3S2 543.43 1.25 227.36 1.50 8.04 1.80 168.36 0.82 3-3 543.43 1.25 227.36 1.50 8.04 1.80 162.12 0.85
DUT.LRCC
Kết quả tính toán trên Bảng 3.9 và 3.10 cho thấy rằng cần phải cắm biển tải trọng. Khi đó, ết quả tải trọng cắm biển đƣợc c định và thể hiện trên Bảng 3.11 và Hình 3.9. Như vậy, sau gia cường sức kháng kết cấu nhịp được n ng l n đ p ứng đƣợc tải trọng yêu cầu.
Bảng 3.11. Xác định tải trọng cắm biển
Tải trọng Ký hiệu W (kN) RF Tải trọng cắm
biển T (tấn)
3 T3 222.50 0.73 14
3S2 T3-S2 320.00 0.72 19
3-3 T3-3 356.00 0.80 26
Hình 3.9. Biển cắm tải trọng hợp pháp sau gia cường d) Dầm 2 – nhịp 2
Bảng 3.12. Xác định hệ số đánh giá RF đối với mô men
Tải trọng C (KNm)
DC (KNm) DW (KNm) LL (KNm)
DC MDC DW MDW LL MLL+IM RF
HL93 (IR) 2130.34 1.25 1019.09 1.50 35.17 1.75 1020.12 0.45 HL93 (OR) 2130.34 1.25 1019.09 1.50 35.17 1.35 1020.12 0.58 3 2130.34 1.25 1019.09 1.50 35.17 1.80 595.49 0.75 3S2 2130.34 1.25 1019.09 1.50 35.17 1.80 605.46 0.74 3-3 2130.34 1.25 1019.09 1.50 35.17 1.80 548.10 0.81
DUT.LRCC
Bảng 3.13. Xác định hệ số đánh giá RF đối với lực cắt
Tải trọng C (KN)
DC (KN) DW (KN) LL(KN)
DC VDC DW VDW LL VLL+IM RF
HL93 (IR) 646.81 1.25 232.93 1.50 8.04 1.75 260.02 0.76 HL93 (OR) 646.81 1.25 232.93 1.50 8.04 1.35 260.02 0.98
3 646.81 1.25 232.93 1.50 8.04 1.80 150.90 1.26
3S2 646.81 1.25 232.93 1.50 8.04 1.80 168.36 1.13 3-3 646.81 1.25 232.93 1.50 8.04 1.80 162.12 1.18 Kết quả tính toán trên Bảng 3.12 và 3.13 cho thấy rằng cần phải cắm biển tải trọng. Khi đó, ết quả tải trọng cắm biển đƣợc c định và thể hiện trên Bảng 3.14 và Hình 3.10. Như vậy, sau gia cường sức kháng kết cấu nhịp được n ng l n đ p ứng đƣợc tải trọng yêu cầu.
Bảng 3.14. Xác định tải trọng cắm biển
Tải trọng Ký hiệu W
(kN) RF Tải trọng cắm
biển T (tấn)
3 T3 222.50 0.75 15
3S2 T3-S2 320.00 0.74 20
3-3 T3-3 356.00 0.81 27
Hình 3.10. Biển cắm tải trọng hợp pháp sau gia cường
DUT.LRCC