CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU NHỊP CẦU GIĂNG DÂY VÀ CẦU BÃI GIẾNG
3.1 Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu nhịp cầu Giăng Dây
3.1.1. Thông số kỹ thuật của cầu Giăng Dây
Dầm chữ T BTCT thường
Chiều dài nhịp: L = 11,30 m
Chiều dài tính toán : = 10,90 m
Bề rộng phần xe chạy : = 11,00 m
Bề rộng người đi bộ (1 bên) : = 0,00 m Bề rộng lan can (1 bên) : = 0,50 m
Bề rộng toàn cầu : B = 12,00 m
Số lƣợng dầm chủ: = 6,00 dầm
Khoảng cách giữa các tim dầm: S = 2,25 m
Số làn xe = 2 làn
3.1.2 ích thước và đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ tại vị trí giữa nhịp:
Xem phụ lục số 2
Bảng 3. 1 Đặc trưng hình học cầu Giăng Dây
Mục Ký hiệu Độ lớn Đơn vị
Đường kính cốt thép D 32,00 mm
Số lƣợng thanh cốt thép Nthép 10,00 Thanh
K/c TT cốt thép đến đáy dầm Yd 127,80 mm
K/c TT cốt thép đến đỉnh dầm Yt 892,00 mm
Tổng diện tích cốt thép Fthép 8.042,00 mm2
Diện tích mặt cắt ngang có cốt thép F 665. 650,00 mm2
Mô men tĩnh của cốt thép quy đổi với
đáy dầm Sthép 6 .856. 471 mm3
Mô men tĩnh của mặt cắt có cốt thép
với đáy dầm Smcnt 426 .627. 271 mm3
Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt có
cốt thép đến đáy dầm Yd2 604,92 mm
Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt có
cốt thép đến đỉnh dầm Yt2 379,08 mm
Mômen quán tính thép quy đổi với đáy
dầm Iothép 1,01E+9 mm4
Mômen quán tính mặt cắt quy đổi với
đáy dầm I2 3,47E+11 mm4
Mômen quán tính chính trung tâm n m
ngang của mặt cắt quy đổi I 7,37E+10 mm4
3.1.3 Tính nội lực tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây:
Hình 3. 1 Xếp tải lên đường ảnh hưởng tại vị trí mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây Nội lực do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:
Bảng 3. 2 Nội lực do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây
Nội lực Dầm trong Dầm ngoài Đơn vị
MttI 288,00 288,00 kN.m
MttII 107,30 107,30 kN.m
Nội lực do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:
Bảng 3. 3 Nội lực do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây Mặt
cắt L/2
y (m) Trục kN
Piyi (m) M (kNm)
MHL-93 (kNm)
giữa
MHL-93 (kNm)
biên
y1 y3
ltt/4
110 kN 110 kN
145 kN
145 kN 9,3N/mm 35 kN
y4 y2 y5
Xe tải thiết
kế
y1 0,575 P1 35 20,125
498,625
359,03 397,76 y2 2,725 P2 145 395,125
y3 0,575 P3 145
83,375 Xe 2
trục
y4 2,425 P4 110 266,750
533,500 y5 2,425 P5 110 266,750
TT làn
q
(kN/m) 9,3 138,117
Ta chọn giá trị lớn nhất của nội lực do hoạt tải để tính toán 3.1.4 Tính toán hệ số RF:
xem phụ lục 4
Với
Bảng 3. 4 Đánh giá khả năng tải trọng cầu Giăng Dây
TT Đại lƣợng Ký hiệu Độ lớn Đơn vị
1 Hệ số hiện trạng kết cấu c 0,85
2 Hệ số hệ thống s 1,00
3 Hệ số sức kháng 0,90
4 Sức kháng uốn danh định R 2078,60 kN.m
5 Khả năng chịu tải C 1590,10 kN.m
6 Hệ số tải trọng của tĩnh tải kết cấu ɣDC 1,25 7 Hệ số tải trọng của lớp phủ và tiện ích ɣDw 1,50 8 Nội lực do tĩnh tải phần 1 dầm dầm trong
đã nhân hệ số ɣDC *DC 360,00 kN.m
9 Nội lực do tĩnh tải phần 1 dầm dầm ngoài
đã nhân hệ số ɣDC *DC 160,50 kN.m
10 Hệ số xung kích IM 1,25
11 Hệ số tải trọng của hoạt tải đánh giá chế độ
kiểm kê ɣLL 1,75
12 Hiệu ứng do hoạt tải ɣLL*(1+IM) 695,92 kN.m
13 Hệ số RF RFg 1,54
Kết luận: Hệ số đánh giá RF = 1,54 1, Cầu khai thác đƣợc với tải trọng thiết kế HL93 và tất nhiên cũng khai thác đƣợc với tải trọng hợp pháp nhƣng nếu khai thác không giới hạn thì tuổi thọ của cầu có thể bị suy giảm, không cần cắm biển hạn chế tải trọng và có thể đánh giá tải trọng cấp phép nếu có đơn xin cấp phép.
3.1.5 iểm toán sức kháng uốn của dầm:
Xem Phụ lục 5
Trên cơ sở lực căng còn lại của dầm ta xác định đƣợc khả năng chịu tải còn lại của dầm để đƣa ra biện pháp nh m đảm bảo cầu đủ khả năng khai thác hiệu quả và an toàn. Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh tính như tiết diện hình chữ nhật
( )
Trường hợp trục trung hòa không đi qua cánh tính theo tiết diện chữ T ( ) ( ) (2.9)
Trong đó : As : diện tích cốt thép (mm2) fs lấy theo giới hạn chảy thép (Mpa)
a Chiều cao vùng chịu nén quy đổi (mm)
ds Là khoảng cách từ trọng tâm cố thép đến đỉnh dầm (mm) b Là bề rộng bản cánh (mm)
bw Là chiều rộng bản bụng (mm)
1 Là hệ số quy đổi phụ thuộc vào fc’ fc’ Là cường độ chịu nén của bê tông (Mpa) hf Là chiều dày bản cánh (mm)
Các thông số tính cho mặt cắt giữa nhịp
Bảng 3. 5 Thông số tính cho mặt cắt giữa nhịp cầu Giăng Dây S
TT
Đại lƣợng Ký hiệu Độ lớn Đơn vị
1 Số thanh cốt thép D32 Nt 10,00 thanh
2 Diện tích cốt thép dầm chủ As 8042,48 mm2
3 Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến
trọng tâm của cốt thép ds 892,20
4 Bề rộng bản cánh chị nén b 1850,00 mm
5 Chiều dày bản bụng bw 350,00 mm
6 Chiều dày bản cánh hf 150,00 mm 7 Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến
trục trung hòa c 72,20 mm
8 Vị trí trục trung hòa qua Cánh
9 Hệ số quy đổi phụ thuộc vào fc’ 1 0,85 10 Chiều dày của khối ứng suất nén tương
đương a 61,37 mm
11 Sức kháng uốn danh định Mn 2.078,61 kN.m
12 Sức kháng uốn tính toán Mn 1.870,75 kN.m
3.1.6 iểm toán chống nứt trong giai đoạn sử dụng Xem Phụ lục 6
Giới hạn ứng suất kéo trong bê tông: √ =2,5 MPa Giới hạn ứng suất nén trong bê tông: = - 15 MPa
Đối với dầm trong
Kí hiệu Độ lớn Đơn vị Mômen do tĩnh tải giai đoạn I MttI 288,00 KNm Mômen do tĩnh tải giai đoạn I MttI 288,00 KNm Ứng suất thớ trên do tĩnh tải gđ I tttI (1,86) MPa Ứng suất thớ dưới do tĩnh tải gđ I dttI 2,96 MPa Mômen do tĩnh tải giai đoạn II MttII 107,30 KNm Ứng suất thớ trên do tĩnh tải gđ II tttII (0,69) MPa Ứng suất thớ dưới do tĩnh tải gđ II dttII 1,10 MPa
Mômen do hoạt tải HL93 MHL93 397,66 KNm
Ứng suất thớ trên do hoạt tải tHL93 (2,56) MPa Ứng suất thớ dưới do hoạt tải dHL93 4,09 MPa
Ứng suất thớ trên với TH1 t (5,11) MPa
Ứng suất thớ dưới với TH1 d 8,16 MPa
Kết luận 0 Đạt
Đối với dầm ngoài
Kí hiệu Độ lớn Đơn vị
Mômen do tĩnh tải giai đoạn I MttI 288,00 KNm
Ứng suất thớ trên do tĩnh tải giai đoạn I tttI (1,86) MPa Ứng suất thớ dưới do tĩnh tải gđ I dttI 2,96 MPa
Mômen do tĩnh tải giai đoạn II MttII 107,30 KNm
Ứng suất thớ trên do tĩnh tải giai đoạn II tttII (0,69) MPa Ứng suất thớ dưới do tĩnh tải gđ II dttII 1,10 MPa
Mômen do hoạt tải HL93 MHL93 170,66 KNm
Ứng suất thớ trên do hoạt tải tHL93 (1,10) MPa
Ứng suất thớ dưới do hoạt tải dHL93 1,76 MPa
Ứng suất thớ trên với TH1 t (3,65) MPa
Ứng suất thớ dưới với TH1 d 5,82 MPa
Kết luận 0 Đạt
3.1.7 iểm toán độ võng của dầm do tác dụng của hoạt tải HL93
Trong đó:
Hoạt tải tác dụng trên cầu: P1 = 145 KN P2 = 145 KN P3 = 35 KN
- Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặt lực: b1 = 1.350 mm; b2 = 5.650 mm;
b3 = 9.950 mm.
- Độ võng của dầm do các tải trọng trục: = 3,99 mm; mm;
= 1,12mm
- Độ võng do xe tải đơn: