IV. Xác định nội lực tại từng mặt cắt theo các sơ đồ khác nhau
V.2. Nguyên tắc tính toán bản mặt cầu
Sử dụng phơng pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt BTCT của cầu dầm hộp đổ tại chỗ và đúc liền khối (Điều 4.6.2.1.6 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01).
Khi tính toán hiệu ứng tải trong bản, cho phép phân tích một dải bản rộng 1m theo chiều dọc cầu Mô hình hoá sơ đồ làm việc của kết cấu nh một dầm liên tục, với các sờn dầm hộp là các gối và đợc giả thiết là có độ cứng tuyệt đối.
Các tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu + Lan can : + Gờ chắn bánh + Trọng lợng bản thân bản : DC + Trọng lợng lớp mặt đờng : DW + Tải trọng ngời : PL + Tải trọng xe : LL
Tính toán hiệu ứng tải cho từng tải trọng thành phần gây ra trong bản mặt cầu. Sau đó tổ hợp lại nh theo điều 3.4.1-1 quy trình 22 TCN 272-01, gồm hai tổ hợp tải trọng nguy hiểm là tổ hợp tải trọng cờng độ 1 và tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng. Sử dụng nội lực này để tính toán và kiểm tra tiết diện bản.
V.3.Xác định các giá trị nội lửctong bản mặt cầu do các tải trọng gây ra: V.3.1. Do tải trọng bản thân:
Trọng lợng bản mặt cầu: DC = 7.5 KN/m. Đợc tính bằng trọng lợng của một mét dài bản mặt cầu chia cho chiều rộng toàn bộ bản mặt cầu.
Ta có bảng tính mômen do trọng lợng bản thân
Tiết diện M (kNm)
Trên gối --75.55
giữa nhịp 29.60
V.3.2. Do tải trọng lan can:
Lan can đợc coi nh là một lực tập trung đặt tại đầu mút thừa có giá trị bằng khối l- ợng của một mét dài lan can.
DWrailing = 2.8(KN/m)
Tiết diện M (KNm)
Trên gối -41.23
Giữa nhịp 22.47
V3.3.Do tải trọng lớp phủ:
Trọng lợng lớp phủ DW = 1.635 KN/m do vậy giá tị mômen do lớp phủ mặt cầu gây ra là
Tiết diện MDW (KNm)
Trên gối -47.08
Giữa nhịp 25.06
V.3.4.Do tải trọng ngời đi bộ:
Tải trọng ngời thiết kế PPL = 3.0 * 1.5 = 4.5 KN/m Tiết diện MDW (KNm)
Trên gối -48.33
V.3.5.Do hoạt tải:
Bản mặt cầu đợc phân tích theo phơng pháp dải gần đúng, đợc quy định trong điều 4.6.2.1. Bản đợc thiết kế cho tải trọng trục 145KN và tải trọng làn (quy định trong điều 3.6.1.3.3 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01). Các bánh xe trong trục cách nhau 1800mm, tải trọng mỗi bánh xe là 72.5KN.
Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9.3N/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu đợc giả thiết là phân bố đều theo chiều rộng 3000 mm. Hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.
Khi thiết kế vị trí ngang của xe đợc bố trí sao cho hiệu ứng lực trong dải phân tích đạt giá trị lớn nhất. Vị trí trọng tâm bánh xe đặt cách đá vỉa 300mm khi thiết kế bản hẩng và 600mm khi thiết kế các bộ phận khác.
Chiều rộng của dải tơng đơng b(mm) trên bất kỳ bánh xe nào đợc lấy nh trong bảng 4.6.2.1.3-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01.
Ta có:
+ Đối với phần hẫng : b = 1140 + 0.833x + Đối với vị trí có moment dơng: b = 660 + 0.55s + Đối với vị trí có moment âm: b = 1220 + 0.25s Trong đó:
x : là khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải (mm). s : là khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ (mm).
Khi tính toán hiệu ứng tải, tải trọng bánh xe đợc mô hình hoá nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc của bánh xe cộng với chiều dày của bản mặt cầu nh đợc xác định dới đây hoặc nh tải trọng phân bố đều đặt tại trọng tâm bánh xe và phân bố dọc theo chiều dài dải tơng đơng đợc tính nh ở trên.
Khi tính toán giá trị b đối với phần hẫng trong đồ án này, vì cả 2 bánh xe HL93 đều nằm trên cánh hẫng nên sẽ có 2 giá trị b khác nhau cho mỗi bánh xe. Do vậy khi tính toán ta lấy b là giá trị trung bình.
Diện tích tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng đợc quy ớc nh trong điều 3.6.1.2.5 phải đợc coi là hình chữ nhật có chiều rộng 510mm và chiều dài là :
P 100 IM 1 γ 2.28x10 L -3 + = Trong đó : P : Tải trọng một bánh xe, P = 750000 KN. IM : Hệ số xung kích, IM = 25%LL.
γ : Hệ số tải trọng (lấy với trạng thái giới hạn cờng độ I), γ = 1.75. Thay số vào tính đợc L = 361.6 mm
Vậy diện tích tiếp xúc lốp bánh xe là 510 x 387.74 mm2 Kết quả tính đợc thể hiện trong bảng sau:
Tiết diện M(KNm)
Trên gối -101.8
Giữa nhịp 18.5
V.3.6: Tổng hợp nội lực:
Sau khi tính toán đợc moment do các tải trọng thành phần gây ra, ta tiến hành tổ hợp nội lực với hệ số tải trọng đợc tra trong bảng 3.4.1-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01. Tất cả các tải trọng tác dụng vào bản mặt cầu đều đợc đa vào tổ hợp.
Đối với bản mặt cầu, chỉ cần tính toán và kiểm tra theo hệ số sức kháng và khống chế bề rộng vết nứt. Cho nên ta tính tổ hợp cho trạng thái giới hạn cờng độ I và trạng thái giới hạn sử dụng.
Tổ hợp nội lực là tổng các tác dụng của các lực vừa tính ở trên (có nhân với hệ số tải trọng). Với từng trạng thái giới hạn khác nhau, hệ số tải trọng là khác nhau (bảng 3.4.1-1)
Tính toán nội lực theo công thức 1.3.2.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-01 : Mfactored = ∑ηiγiQi
Trong đó :
γi: là hệ số tải trọng. Qi: ứng lực.
ηi: là hệ số có liên quan đến tính dẻo, tính d và tầm quan trọng trong khai thác.
ηi = ηD . ηR . ηI - Khi tính toán với trạng thái giới hạn cờng độ:
+ ηD = 1 đối với thiết kế thông thờng.
+ ηR = 1 thiết kế bản mặt cầu với mức d thông thờng. + ηl = 1 cầu đợc thiết kế thông thờng.
Vậy η = 1
- Khi tính toán với trạng thái giới hạn sử dụng: + ηD = 1 đối với thiết kế thông thờng.
+ ηR = 1 thiết kế bản mặt cầu với mức d thông thờng. + ηl = 1 cầu đợc thiết kế thông thờng.
Vậy η = 1
Tiết diện DC DWrailing DW PL LL TTGHCDI TTGHSD
Trên gối 75.55 -41.23 -47.08 -48.33 -101.8 -300.775 -182.69 Giữa nhịp 29.06 22.47 25.06 6.32 18.5 151.055 101.41
γ 1.25 1.5 1.5 1.75 1.75