XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU - TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ- 123docz.net

11. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG

15.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU

- Diện tích tiếp xúc cảu bánh xe có lốp đơn hoặc kép được giả thiết là một hình chư nhật có chiều rộng là

510 mm và chiều dài xác định theo công thức:

L = 2.28 .10^-3 . .(1+IM).P (mm) Trong đó:

+ : Hệ số tải trọng

+ (1+IM) hệ số xung kích, (1+Im)= 1.25

+ p : Tải trọng bánh xe, P = 72500 N khi thiết kế cho xe tải( truck) và 55000 N cho xe hai trục( tadem).

 Chiều dài tiết xúc của trục bánh xe:

L = 2.28 .10^-3. .(1+IM).P= 2.28.10^-3 .1.75.1.25.72500 = 36.6 mm =36.16 cm - Áp lực của bánh xe truyền theo góc 450 và truyền đến trọng tâm của bản:

+ Chiều dày bản bê tông mặt cầu: ts = 20 cm + Chiều dày lớp phủ mặt cầu : hmc = 12 cm

+ Bề rông diện tích phân bố áp lực bánh xe ; bpb =51+2.(20+12) = 115 cm + Chiều dài diện tích phân bố áp lực :Lpb = 36.16+2.(20+12) =100.16 cm 15.2.2 Chiều dài tính toán của bản

- chiều dày tính toán của bản theo phương dọc cầu ; theo cấu tạo thì bản được kê trên các dầm chủ, không kê lên hệ liên kết ngang do đó chiều dày tính toán của bản theo phương dọc cầu bằng với chiều dài nhịp : l = 32.4 m = 32400 cm

- Chiều dài nhịp tính toán của bản theo phương ngang cầu (S) xác định như sau:

+ Với bản đúc liền khối kê trên nhiều dầm : S = khoảng cách giữa hai tim dầm đỡ + Với bản hẫng:

S = chiều dài cánh hẫng tính từ đầu ngoài của bản đến mặt vách dầm.

 Chiều dài tính toán của bản bê tông theo phương ngang cầu:

+ bản trong ( bản liên tục ): S = 200 cm

+ Bản hẫng: S = 100cm

- Tỉ lệ chiều dài tính toán bản:

5 . 1 2 . 200 16

3240   S 

L  Bản làm việc theo một phương

15.2.3. Bề rộng tiính toán của dài bản.

- Bản mặt cầu được tính toán theo điều kiện làm việc một phương theo lý thuyết dải bản tương đương.

- Khi chịu hoạt tải, chiều rộng làm việc của dải bản (bản lien tục) đúc tại chỗ, đúc sẵn căng sau SW xác định như sau:

+Khi tính mômen dương:

SW = 660+0.55*S = 660+0.55*2000 = 1760 (mm)= 176.0cm +Khi tính mômen âm:

SW = 1220+0.25*S = 1220+0.25*2000 = 1720 (mm)= 172.0cm

-Bản hẫng được coi như một dải bản một đầu ngàm vào dầm chủ, một đâù tự do có chiều rộng làm việc bằng:

SW= 1140+0.833*X

Với X: là khoang cách đặt tải trọng tới gối bản, X= 200mm

 SW= 1140+0.833*200= 1306.6(mm)= 130.66cm 15.2.4. Xác định nội lực của bản trong (bản lien tục).

a. Nội lực bản chịu mômen dương.

-Sơ đồ tính toán: Dầm lien tục kê trên các gối cứng là các dầm chủ.

Hình 58: Sư đồ tính bản mặt cầu - Đường ảnh hưởng mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp:

Hình 59: ĐAH mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp.

Diện tích ĐAH dương: ω+ = 0.35415 Diện tích ĐAH âm: ω+ = -0.16805 Tổng diện tích ĐAH: ω+ = 0.35415 - Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt giữa gối:

Hình 60: ĐAH mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp Diện tích ĐAH dương: ω+ = 1.18844 Diện tích ĐAH âm: ω+ = -0.17907 Tổng diện tích ĐAH: ω+ = 1.00937 - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản:

+ Chiều rộng tính toán của dải bản: bs = 176 cm + Chiều dày bản: ts = 20cm

+ Diện tích mặt cắt ngang bản: As= 176*20= 3520.00cm2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc= 12 cm

+ Tĩnh tải dải đều của bản:

DCtc = γc*As = 2.5*10*3520*10-4 = 8.80 kN/m + Tĩnh tải dải đều của bản:

DWtc = γa*bs * hmc = 2.3*10*176*12*10-4 = 4.86 kN/m - Nội lực trong bản do trọng lượng bản thân bản:

+Mômen: Mtc = DCtc * ωM = 8.80*0.1834= 1.613 kN.m Mtt = γ1* Mtc = 1.25*1.613= 2.017 kN.m +Lực cắt: Vtc = DCtc * ωV = 4.86*1.0094= 8.882 kN

Vtt = γ1* Mtc = 1.25*8.882= 11.103 kN - Nội lực trong bản do trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+Mômen: Mtc = DCtc * ωM = 4.86*0.1834= 0.891 kN.m Mtt = γ1* Mtc = 1.25*0.891= 1.336 kN.m +Lực cắt: Vtc = DCtc * ωV = 4.86*1.0094= 4.903 kN

Vtt = γ1* Mtc = 1.5*4.903= 7.354 kN - Nội lực trong bản do xe tải (truck): Xếp tải trực tiếp lên ĐAH:

CÁC ĐẠI LƯỢNG P

(kN) γ yM Mtc (kN.m) Mtt (kN.m) YV Vtc

(kN) Vtt

(kN) Bánh 1 của xe 1 72.50 1.75 0.343 24.868 43.518 1 72.50 126.87

Bánh 2 của xe 1 72.50 1.75 0 0 0 0 0.00 0

Bánh 1 của xe 2 72.50 1.75 0 0 0 0 0.00 0

Bánh 2 của xe 2 72.50 1.75 0 0 0 0 0.00 0

T ổng 24.87 43.518 72.50 126.88

- Tổng hợp nội lực bản chịu mômen dương:

CÁC ĐẠI LƯỢNG TẢI

TRỌNG MTC

(kN.m) MTT

(kN.m) VTC

(kN)

VTT

(kN) Do trọng lượng bản thân 8.80 1.61 2.02 8.88 11.10

Do lớp phủ mặt cầu 4.86 0.89 1.34 4.90 7.35

Do hoạt tải truck 24.87 43.52 72.50 126.88

Tổng 27.37 46.87 86.29 145.33

b. Nội lực bản chịu mômen âm.

- Sơ đồ tính toán: Dầm lien tục kê trên các gối cứng là các dâm chủ.

- Đường ảnh hưởng mômen âm tại mặt cắt gối:

Hình 61: ĐAH mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp Diện tích ĐAH dương: ω+ = 0.1256 Diện tích ĐAH âm: ω+ = -0.4322 Tổng diện tích ĐAH: ω+ = -0.3066

- Đường ảnh hưởng mặt cắt tại mặt cắt giữa gối:

Hình 62: ĐAH mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp.

Diện tích đường ảnh hưởng dương:

Diện tích đường ảnh hưởng âm:

Tổng diện tích ĐAH:

- Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản:

+ Bề rộng tính tóan của dải bản: bs = 172 cm.

+ Chiều dày bản: ts = 20 cm.

+ Diện tích mặt cắt ngang bản: As= 172*20 = 3440,00 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc= 12 cm.

+ Tĩnh tải rải đều của bản:

DCtc= c *As = 2,5*10*3440.10-4 = 8,60 kN/m.

+ Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu:

DWtc= a*bs*hmc= 2,3*10*172*12*10-4 = 4,75 kN/m.

- Nội lực trong bản thân do trọng lượng bản thân bản:

+ Mômen: Mtc= DCtc*M = 8,60*(-0,3066)= -2,637 kN.m Mtt= 1*Mtc = 1,25*(-2,637)= -3,296 kN.m + Lực cắt: Vtc= DCtc*V = 4,75*1,0094= 8,680 kN Vtt= 1*Mtc = 1,25*(-1,455) = -2,183 kN.m - Nội lực trong bản do trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Mômen: Mtc= DWtc* M = 4,75*1,0094= 4,791 kN Mtt= 1 *Mtc = 1,25*(-1,455)= -2,183 kN.m + Lực cắt: Vtc= DWtc*V = 4,75*1.0094= 4,791 kN

Vtt= 1 *Mtc= 1,5* 4,791= 7,187 kN

- Nội lực trong bản do xe tải (truck): xếp tải trực tiếp lên ĐAH:

Các đại lượng

P (kN)

 yM Mtc

(kN.m)

Mtt (kN.m)

yv Vtc (kN)

Vtt (kN) Bánh 1

của xe 1

72.50 1.75 -0.157 -11.60 -20.3 1 72.50 126.87

Bánh 2 của xe 1

72.50 1.75 -0.151 -10.94 -19.15 0 0 0

Bánh 1 của xe 2

72.50 1.75 -0.089 -6.474 -11.33 0 0010 0

Bánh 2

của xe 2 72.50 1.75 0 0.000 0 0 0 0

Tổng -29.02 -50.79 72.5 126.88

- tổng hợp nội lực bản chịu mômen âm:

Các đại lượng Tải trọng MTC (kN.m) MTT

(kN.m)

VTC (kN) VTT (kN) Do trọng lượng

bản thân

8.6 -2.64 -3.30 8.68 10.85

Do lớp phủ mặt cầu

4.75 -1.46 -2.18 4.79 7.19

Do họat tải Truck -29.02 -50.79 72.50 126.88

Tổng -33.11 -56.27 85.97 144.91

15.2.5. Xác định nội lực của bản hẫng:

- Sơ đồ tính: Dầm ngàm công son.

-Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản:

+Chiều dài tính tóan

+ Bề rộng tính tóan bản: bs= 130,66 cm.

+ Chiều dày bản: ts= 20cm.

+Diện tích mặt cắt ngang bản: As= 130,66*20= 2613,20 cm2. +Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc= 12cm.

+ Tĩnh tải dải đều của bản:

DCtc= c*As= 2,5*10*2613,20*10-4 = 6,53 kN/m.

+ Tĩnh tải dải đều của lớp phủ mặt cầu:

DWtc= a*bs*hmc= 2,3*10*130,66*12*10-4= 3,61 kN/m.

+ Trọng lượng lan can:

1. Trọng lượng chân lan can dải đều: qclc=1,562 kN/m.

2. Trọng lượng lan can dải đều: qclc=0,1 kN/m

 Trọng lượng lan can + chân lan can trong phạm vi tính tóan bản:

Plc=(1,562+0,1)*1,306= 2,172 kN.

- Xác định nội lực bản do tải trọng bánh xe:

+ Tải trọng tính tóan: Xe tải thiết kế với tải trọng bánh xe: Pb= 73,5 kN.

+ Bánh xe được đặt cách chân lan can 30 cm  Khỏang cách từ tim bánh xe đến vị trí

ngàm là: a= 100-50-30 = 20 cm= 0,2m.

+ Nội lực do tải trọng bánh xe gay ra tại ngàm là:

1. Mômen: Mtc= 72,5*0,2= 14,50 kN.m (mômen âm) Mtt=1,75*14,50= 25,38 kN.m (mômen âm)

2. Lực cắt: Vtc=72,5kN và Vtt= 1,75*72,5= 126,88 kN