CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC CHỊU TẢI KẾT CẤU NHỊP CỦA CẦU BTCT, CẦU BTCT DƢL
2.2 Cơ sở lý thuyết xác định lực căng còn lại trong dầm của cầu cũ BTCT DƢL
Trong công tác thực nghiệm, khi kiểm định để đánh giá năng lực làm việc thực tế của các cầu cũ, do hiện nay chưa có một phương pháp cụ thể và có hiệu quả nào để đo ứng suất biến dạng của kết cấu do tĩnh tải sinh ra, mà mới chỉ đo đƣợc ứng suất và biến dạng do hoạt tải sinh ra trên kết cấu nhịp cầu.
Bởi vậy một thực tế cần phải tiến hành thực hiện đó là xác định đƣợc khả năng dự trữ nội lực còn lại của kết cấu, đo đƣợc biến dạng, ứng suất của kết cấu do tĩnh tải sinh ra. Thực tế cho thấy ở một số sơ đồ kết cấu cầu BTCT DƢL đang đƣợc khai thác thì việc xác định lực căng hiện có trong các sợi cáp (do tĩnh tải, hoạt tải hay do dự ứng lực sinh ra) là việc làm rất cần thiết để xác định sức chịu tải của kết cấu. Có nhƣ vậy mới nâng cao đƣợc tính chính xác và hiệu quả cho công tác thực nghiệm trong kiểm định cầu.
Để xác định lực căng còn lại của dầm trên cơ sở đó xác định đƣợc sức chịu tải còn lại của dầm dựa trên cơ sở lực căng còn lại trong dầm (theo lý thuyết), độ võng do tĩnh tải gây ra, độ võng do hoạt tải gây ra.
Chuyển vị dầm cầu BTCT DƢL bao gồm do 3 nguyên nhân chính là chuyển vị do tải trọng bản thân của cầu, chuyển vị do hoạt tải của xe, chuyển vị do lực căng của cáp dự ứng lực.
Trong dầm chủ của cầu dầm BTCT dự ứng lực bao gồm các tải trọng chính sau:
tải trọng bản thân (DCi), tải trọng tĩnh tải giai đoạn 2 (DW), tải trọng cáp dự ứng lực trong dầm (PS - đây chính là n số cần tìm).
Nguyên lý để dự đoán lực căng còn lại trong dầm nhƣ sau:
Hiện tại, khi chƣa xét đến hoạt tải trong dầm đã có độ võng nhất định, trong đó độ võng bao gồm chuyển vị do trọng lƣợng bản thân và các tĩnh tải khác – xác định đƣợc theo công thức (2.4); độ võng do lực căng của cáp DƢL trong dầm – chƣa xác định đƣợc do chƣa có giá trị lực căng P theo công thức (2.5).
Để dự đoán đƣợc lực căng còn lại trong dầm ta sẽ tiến hành nhƣ sau:
Đo đạc chuyển vị thực tế tại đáy dầm tại vị trí giữa nhịp khi chƣa có tải trọng hoạt tải. Chuyển vị ta đo l c này bao gồm chuyển vị do tĩnh tải và do lực căng của cáp DƢL
= + (2.1)
Ta đo đạc chuyển vị thực tế tại đáy dầm tại vị trí l/2 do sau khi xếp xe theo sơ đồ đã định trước. L c đó chuyển vị ta đo được bao gồm do tĩnh tải, lực căng của cáp DƯL và tải trọng xe
= + + (2.2) Trong đó:
- Giá trị độ võng do tải trọng xe ta dựa vào TCVN 272-05, sử dụng công thức (2.6) tính toán đƣợc
Từ các kết quả đo đạc và tính toán nêu trên ta tìm ra đƣợc độ võng do lực căng thực tế của dầm dựa vào công thức:
(2.3)
Từ đó áp dụng công thức (2.8) hoặc kết hợp với siêu âm dò vị trí cốt thép dự ứng lực sẽ tính toán dự đoán đƣợc lực căng còn cáp dự ứng lực.
2.2.1 Xác định độ vồng do cáp dự ứng lực trong dầm gây ra: (Theo lý thuyết)
(2.4) Trong đó:
p : Độ vồng do cáp dự ứng lực gây ra (mm).
Pe: Lực kéo còn lại trong cáp dự ứng lực của dầm (KN) es: Độ lệch tâm cáp dự ứng lực (mm)
l: Chiều dài nhịp (mm).
Ec: Mô đun đàn hồi của bê tông (Mpa)
Ic: Mômen quán tính của mặt cắt bê tông (mm4) 2.2.2. Xác định độ võng của cầu do tĩnh tải gây ra
Tải trọng do trọng lƣợng bản thân cầu tác dụng lên dầm chủ để đơn giản ta xem nhƣ là tải trọng phân bố đều
(2.5) Trong đó:
t : Độ võng do tĩnh tải gây ra (mm).
L: Chiều dài nhịp (mm)
Ec: Mô đun đàn hồi của bê tông (Mpa)
Ic: Mômen quán tính của mặt cắt bê tông (mm4) q: Tĩnh tải rãi đều (KN/m)
Ghi chú: Công thức này chỉ dùng để tính độ võng ở mặt cắt giữa dầm của nhịp giản đơn, đối với các kết cấu nhịp loại khác thì tính theo các công thức cơ học kết cấu
2.2.3 Tính toán lực kéo còn lại thực tế trong cáp DƯL: (Trường hợp không có hoạt tải)
(2.6) Trong đó:
s : Độ vồng do cáp dự ứng lực ngoài gây ra khi xác định b ng cách đo độ võng thực tế tại hiện trường với tỉnh tải của cầu (mm).
dt: Độ võng đo thực tế tại hiện trường với tỉnh tải của cầu (mm).
Pe: Lực kéo còn lại trong cáp dự ứng lực của dầm (KN) es: Độ lệch tâm cáp dự ứng lực (mm)
L: Chiều dài nhịp (mm).
Ec: Mô đun đàn hồi của bê tông (Mpa)
Ic: Mômen quán tính của mặt cắt bê tông (mm4)
2.2.4. Xác định độ võng của cầu khi có hoạt tải gây ra:
(2.7)
Trong đó:
: Độ võng do hoạt tải gây ra (mm).
L: Chiều dài nhịp (mm)
Ec: Mô đun đàn hồi của bê tông (Mpa)
Ic: Mômen quán tính của mặt cắt bê tông (mm4) P: Hoạt tải chất trên cầu
b: Khoảng cách từ đầu dầm đến điểm đặt lực
2.2.5. Tính toán lực kéo còn lại thực tế trong cáp DƯL (Trường hợp có hoạt tải)
Trong đó:
: Độ vồng do cáp dự ứng lực gây ra khi xác định b ng cách đo độ võng thực tế tại hiện trường với hoạt tải và tỉnh tải của cầu gây ra (mm).
: Độ võng đo thực tế tại hiện trường do hoạt tải và tỉnh tải của cầu gây ra (mm).
Pe: Lực kéo còn lại trong cáp dự ứng lực của dầm (KN) es: Độ lệch tâm cáp dự ứng lực (mm)
L: Chiều dài nhịp (mm).
Ec: Mô đun đàn hồi của bê tông (Mpa)
Ic: Mômen quán tính của mặt cắt bê tông (mm4)