Đồ án Tính toán thiết kế kết cấu cầu nhịp bản cong liên tục

động 2 phương Gối cố định Gối di động 1 phương Hình 2.7: Bố trí gối cầu Kích thước gối cầu phụ thuộc vào nội lực và biến dạng. Khi sản xuất chỉ tiêu kỹ tuật của từng loại gối được ghi cụ thể gồm: Khả năng chịu lực thẳng đứng, lực nằm ngang và khả năng biến dạng tối đa. Theo kết quả tính toán để chọn gối cầu cho từng vị trí. Chương iII: Tính toán thiết kế nút giao thông đồng văn I/ Phân tích đặc điểm nút giao - Nút giao Đồng Văn nằm trong địa phận tỉnh Hà Nam, đây là một nút giao ngã 4 giữa quốc lộ I và quốc lộ 38 ( giao giữa hướng đi Sài Gòn-Hà Nội và hướng đi Tế Tiêu-Hưng Yên), bên cạnh đó nút giao còn có giao cắt giữa hướng đi Tế Tiêu-Hưng Yên và đường sắt Bắc Nam. -Trong đó tuyến đường Sài Gòn –Hà Nội được quy hoạch là tuyến đường 2 chiều . Chiều đi từ Tp HCM đi Hà Nội có bề rộng làn đường là 14m , chiều đi từ Hà Nội đi TP HCM có bề rộng làn đường là 14m . Tuyến đường Tế tiêu – Hưng Yên được quy hoạch là tuyến đường 2 chiều , bề rộng làn đường của cả 2 chiều đi và về là 18m tai vi trí nút giao và 12m tại vị trí ngoài nút giao . Vận tốc hiên tại của nút là không được lớn hướng Sài Gòn-Hà Nội chỉ khoảng 30km/h còn hướng Tế Tiêu-Hưng Yên chi có khoảng 20-25km/h - Các giao cắt xung đột còn tồn tại trong nút giao hiên tại +/ Hướng Sài gòn-Hà Nội giao với hướng Tế Tiêu-Hưng Yên +/ Hướng Sài gòn-Hưng Yên giao với đường sắt Bắc Nam +/ Hướng Hưng Yên-Hà Nội giao với đường sắt Bắc Nam +/ Ngoài ra còn tồn tại các giao cắt do xe rẽ trái -Do đặc điểm của nút giao như trên và lưu lượng hiên tại của nút nên chọn tuyến Sài Gòn- Hà Nội làm tuyến chính để thiết kế lại nút giao ( hiện tai lưu lượng hướng Sài Gòn- Hà Nội lớn hơn nhiều so vơi hướng Tế tiêu – Hưng Yên) II/ Sự cần thiết phải thiết kế lại nút giao 1/ Sự cần thiết phải thiết kế nút giao thông khác mức -Hiện tại nút giao đang là nút giao cùng mức và thực tế cho thấy thường xuyên xảy ra ùn tắc tại khu vực này. Bên cạnh đó lưu lượng của hướng Sài Gòn-Hà Nội hiện nay lớn (trên 5000xcqd/ngàyđêm) và lưu lượng của Hướng Tế Tiêu- Hưng Yên trên 400xcqđ/ngàyđêm -Từ đặc điêm thực tế như trên theo TCVN4054-2005 điều 11.1.4 thì giao cắt này bắt buộc giải quyết bằng nút giao thông khác mức, mặt khác do tuyến đường sắt Bác Nam chạy song song với tuyến Sài Gòn- Hà Nội và khoảng cách giữa 2 tuyến này là rất gần (khoảng 15-25m) nên thường gây gián đoạn dòng xe của hướng Tế Tiêu-Hưng Yên từ đó gây nên gián đoạn dòng xe hướng Sài Gòn-Hà Nội 2/ Quy mô nút giao -Do tồn tại tuyến đường sắt nằm song song với hướng Sài Gòn- Hà Nội nên bắt buộc phải thiết kế nút giao khác mức kiểu liên thông (là nút giao khác mức có bố trí các nhánh nối để xe chuyển hướng) -Nút giao thiết kế vĩnh cửu - Có 2 hướng để giải quyết nút giao +/ Vẫn còn tồn tại giao cắt xung đột +/ Không còn tồn tại giao cắt xung đột, chỉ còn tồn tại giao cắt tách nhập làn III/ Thiết kế sơ bộ nút giao 1/ Quy mô và tốc độ thiết kế - Nút giao được thiết kế khác mức kiểu liên thông, thiết kế vĩnh cửu - Tuyến chính được thiết kế với tốc độ 80km/h, các đường nhánh thiết kế với tốc độ 40km/h 2/ Quy phạm thiết kế - TCXDVN 104 – 2007: Đường đô thị - TCVN 4054 – 2005: Đường ô tô - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCH272-05 3/ Thiết kế sơ bộ 3.1/ Thiết kế mặt bằng nút giao 3.1.1/ Nguyên tắc thiết kế - Các yếu tố tuyến trên mặt bằng phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế. -Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có liên quan. - Tuyến phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế tới mức thấp nhất khối lượng xây dựng và giải phóng mặt bằng, tuy nhiên cũng phải đảm bảo an toàn và êm thuận tới mức tối đa cho người và phương tiện khi tham gia giao thông trong nút. -Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ - trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan. -Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công của nhà thầu trong nước. -Hạn chế chiều cao kiến trúc. -Đảm bảo tính thông thoáng và thẩm mỹ cao. -Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công như độ rung và tiếng ồn… Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của nút giao Hạng mục Đơn vị Trị số Tốc độ thiết kế đường chính km/h 80 Tốc độ thiết kế nút giao km/h 40 Bề rộng một làn xe m 3,5-3.75 Bán kính đường cong nằm tối thiểu giới hạn m 60 Bán kính đường cong nằm tối thiểu thông thường m 75 Tầm nhìn dừng xe tối thiểu m 40 Độ dốc siêu cao tối đa % 4 Độ dốc dọc tối đa % 5 Độ dốc ngang với mặt đường BTN % 0.15-0.25 3.1.2/ Các phương án thiết kế mặt bằng PHƯƠNG áN I Tổ chức giao thông của phương án +/ Đi từ Sài Gòn về Hà Nội và ngược lại thì chui dưới gầm cầu vượt +/ Đi từ Tế Tiêu về Hưng Yên và ngược lại thì đi trên cầu vượt +/ Đi từ Sài Gòn về Hưng Yên thì đi trên cầu vượt nhánh RamI +/ Đi từ Hưng Yên về Hà Nội thì đi trên cầu vượt nhánh RamII +/ Đi từ Hưng Yên vào Sài Gòn thì rẽ trái gián tiếp +/ Các hướng khác đã được trình bày trong bản vẽ đi cùng PHƯƠNG áN II Tổ chức giao thông của phương án +/ Đi từ Sài Gòn về Hà Nội và ngược lại thì chui dưới gầm cầu vượt +/ Đi từ Tế Tiêu về Hưng Yên và ngược lại thì đi trên cầu vượt +/ Đi từ Sài Gòn về Hưng Yên thì đi trên cầu vượt nhánh RamI +/ Đi từ Hưng Yên về Hà Nội thì đi trên cầu vượt nhánh RamII +/ Đi từ Hưng Yên vào Sài Gòn thì rẽ trái gián tiếp +/ Các hướng khác đã được trình bày trong bản vẽ đi cùng SO SáNH CáC PHƯƠNG áN Phương án I về mặt bằng chiếm dụng diện tích ít hơn nhưng vẫn cồn 2 hướng đi chưa được giải quyết Phương án II các hướng đi đã được giải quyết tuy nhiên diện tích chiếm dụng mặt bằng lại lớn Tuy nhiên do thiết kế nút giao là thiết kế vĩnh cửu nên chúng ta cần phải đảm bảo toàn bộ các hướng đi. Kiến nghị chọn phương án II 3.2/ Tính toán các yếu tố hình học của nút giao 3.2.1/Xác định tầm nhìn trên đường nhánh trong phạm vi nút giao thông khác mức. 3.2.1.1/ Tính toán tầm nhìn trên bình đồ. Khoảng cách tầm nhìn trên bình đồ của các cầu nhánh có một làn xe trong phạm vi nút giao thông khác mức được xác định theo điều kiện tầm nhìn hãm xe trước chướng ngại vật (tầm nhìn phía trước). Và được tính theo công thức: S = l1+l2+l0 Trong đó: - chiều dài đoạn đường ứng với thời gian phản ứng tâm lý của người lái xe = v.tf v - tốc độ chạy xe trên cầu nhánh, m/s tf - thời gian phản ứng tâm lý của lái xe, tf = . Chọn tf = 0,8s - chiều dài hãm xe. Trong đó: t- thời gian lái xe tác dụng và tăng lực hãm lên các bánh xe. Chọn loại phanh là phanh thuỷ lực nên chọn t = 0.2s K - hệ số sử dụng phanh, trị số K thay đổi từ 1,1 đến 2,0 (để đảm bảo cho xe chạy trên cầu nhánh an toàn thường chọn K = 2,0) - hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường, lấy = 0,5 - hệ số sức cản lăn, lấy f = 0,03 - độ dốc dọc đường nhánh, lấy trường hợp bất lợi nhất là xe xuống dốc, i= 0,08 - cự ly an toàn dừng xe trước chướng ngại vật. Thường chọn = 5m Từ đây, công thức được viết lại: 3.2.1.2/ Xác định tầm nhìn trên trắc dọc. Trong trường hợp tổng quát và để bảo đảm an toàn khi tính toán ta chọn % 3.2.2. Xác định bán kính đường cong đứng của các cầu nhánh. Đối với các đường cong đứng lồi thì bán kính được xác định theo công thức Trong đó: S - tầm nhìn tính toán trên trắc dọc cầu nhánh. = 1,2 m chiều cao mắt người lái xe. Vậy bán kính đường cong đứng lồi là: Theo TCXDVN 104 : 2007 với tốc độ tính toán là 40km/h thì bán kính đường cong đứng tối thiểu mong muốn là 700m (bảng 29). Đồng thời chiều dài tối thiểu tiêu chuẩn của đường cong đứng là 35m. Khi mong muốn thiết kế đường cong đứng thỏa mãn tiêu chuẩn và tiếp tuyến với đường đổ dốc 4% trên trắc dọc thì sơ đồ tính toán bán kính đường cong đứng như sau: Trong đó: Tính cho trường hợp chiều dài đường cong đứng tối thiểu: l = 35m. Công thức tính chiều dài đường cong chắn góc là: m Tuy nhiên để thiên về an toàn cho nên kiến nghị chọn đường cong đứng của nhánh là 2000m. 3.2.3. Xác định bán kính đường cong nằm của các cầu nhánh. 1.Tính toán và thiết kế đường nhánh rẽ phải từ đường chính nối vào đường phụ ( nhánh rẽ phải trực tiếp với α < 900 RAM I ) Xác định bán kính đường cong nằm R1 theo công thức sau với: hệ số lực ngang ì = 0,16 isc = 4% vd = 11,1 m/s (=40km/h) = = 62,92m Chọn R1 = 60m Sử dụng đường cong tròn Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp với chiều dài được tính theo công thức : ==45,7m Chọn L = 45m Từ đó tính thông số của đường cong Clothoid C=R1xL = 60x45=2700 Chiều dài đoạn nối vào đường chính của nhánh rẽ phải được tính theo công thức (hoặc tra bảng để có) : l = 34,34m Chiều dài đoạn nâng siêu cao với bề rộng phần xe chạy b1=3.5m =8.888m Chọn l1 = 9m Tổng chiều dài bao gồm đoạn nối và đoạn nâng siêu cao của đường nhánh rẽ phải bằng l+l1 = 9+34,34=43,34 Kiểm tra điều kiện chiều dài đường cong chuyển tiếp đủ để bố rí đoạn nối và đoạn nâng siêu cao . Điều kiện này thỏa mãn : L = 45>(l+l1)= 43,34 Xác định góc ngoặt â của đường cong chuyển tiếp theo công thức : = Tính tọa độ chủa điểm cuối đường cong chuyển tiếp Clothoid theo các công thức sau : ==44,46 ==5,15 Xác định góc ở tâm ã ã= á – 2x â = Tính chiều dài đương cung tròn của nhánh rẽ phải 1 theo công thức : = 40,85m Chiều dài toàn bộ đường cong rẽ phải trên bình đồ của nhánh rẽ phải được tính theo công thức : Lh(MM1) = 2xL + L0 = 45x2+40,85 = 130,85m Khi đó , đường tang lớn của nhánh rẽ phải 1 được tính theo công thức = 74,52m Chiều dài đường tang TH1 =74,52m chính là khoảng cách A2M và A2M1 . Tức là A2M = A2M1 = 74,52m 2.Tính toán và thiết kế đường nhánh rẽ phải từ đường phụ nối vào đường chính ( nhánh rẽ phải trực tiếp với α > 900 – RAM II ) Xác định bán kính R1 theo công thức sau với: hệ số lực ngang ì = 0,16 isc = 4% vd = 11,1 m/s (=40km/h) = = 62,92m Chọn R1 = 60m Sử dụng đường cong tròn Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp với chiều dài được tính theo công thức : ==45,7m Chọn L = 45m Từ đó tính thông số của đường cong Clothoid C=R1xL = 60x45=2700 Chiều dài đoạn nối vào đường chính của nhánh rẽ phải được tính theo công thức (hoặc tra bảng để có) : l = 34,34m Chiều dài đoạn nâng siêu cao với bề rộng phần xe chạy b1=3.5m =8.888m Chọn l1 = 9m Tổng chiều dài bao gồm đoạn nối và đoạn nâng siêu cao của đường nhánh rẽ phải bằng l+l1 = 9+34,34=43,34 Kiểm tra điều kiện chiều dài đường cong chuyển tiếp đủ để bố rí đoạn nối và đoạn nâng siêu cao . Điều kiện này thỏa mãn : L = 45>(l+l1)= 43,34 Xác định góc ngoặt â của đường cong chuyển tiếp theo công thức : = Tính tọa độ chủa điểm cuối đường cong chuyển tiếp Clothoid theo các công thức sau : ==44,46 ==5,15 Xác định góc ở tâm ã ã= á – 2x â = Tính chiều dài đương cung tròn của nhánh rẽ phải theo công thức : = 68,06 m Chiều dài toàn bộ đường con rẽ phải trên bình đồ của nhánh rẽ phải được tính theo công thức : Lh(MM1) = 2xL + L0 = 45x2+68,06 = 158,06m Khi đó , đường tang lớn của nhánh rẽ phải 1 được tính theo công thức = 104,89m Chiều dài đường tang TH1 =104,89m chính là khoảng cách A2M và A2M1 . Tức là A2M = A2M1 = 104,89m 3/ Tính toán đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp - Do thiết kế đường nhánh rẽ trái bán trực tiếp là sự kết hợp của 2 đường cong rẽ phải. Nên thay vì tính toán đường cong rẽ trái bán trực tiếp ta đi tính toán 2 đường cong rẽ phải - Tính toán đại diện đường cong rẽ phải tai RAM III với góc chuyển hướng là 151độ. Các đường cong còn lại tính tương tự( vì đều là đường cong rẽ phải) Xác định bán kính R1 theo công thức sau với: hệ số lực ngang ì = 0,16 isc = 4% vd = 11,1 m/s (=40km/h) = = 62,92m Chọn R1 = 60m Sử dụng đường cong tròn Clothoid để thiết kế đường cong chuyển tiếp với chiều dài được tính theo công thức : ==45,7m Chọn L = 45m Từ đó tính thông số của đường cong Clothoid C=R1xL = 60x45=2700 Chiều dài đoạn nối vào đường chính của nhánh rẽ phải được tính theo công thức (hoặc tra bảng để có) : l = 34,34m Chiều dài đoạn nâng siêu cao với bề rộng phần xe chạy b1=3.5m =8.888m Chọn l1 = 9m Tổng chiều dài bao gồm đoạn nối và đoạn nâng siêu cao của đường nhánh rẽ phải bằng l+l1 = 9+34,34=43,34 Kiểm tra điều kiện chiều dài đường cong chuyển tiếp đủ để bố rí đoạn nối và đoạn nâng siêu cao . Điều kiện này thỏa mãn : L = 45>(l+l1)= 43,34 Xác định góc ngoặt â của đường cong chuyển tiếp theo công thức : = Tính tọa độ chủa điểm cuối đường cong chuyển tiếp Clothoid theo các công thức sau : ==44,46 ==5,15 Xác định góc ở tâm ã ã= á – 2x â = Tính chiều dài đương cung tròn của nhánh rẽ phải 1 theo công thức : =113,07m Chiều dài toàn bộ đường con rẽ phải trên bình đồ của nhánh rẽ phải 1 được tính theo công thức : Lh(MM1) = 2xL + L0 = 45x2+113,07 = 203,07m Khi đó , đường tang lớn của nhánh rẽ phải 1 được tính theo công thức = 74,5m Chiều dài đường tang TH1 =75,5m chính là khoảng cách A2M và A2M1 . Tức là A2M = A2M1 = 74,5m 3.3/ Phương án về kết cấu - CầU CHíNH +/ Cầu được thiết kế gồm 12 nhịp dầm BTUST liên tục theo sơ đồ 12x30m . Mặt cắt ngang là dầm bản rỗng có chiều cao là 1.45m, đường kính các lỗ rỗng 950mm, khoảng cách tim các lỗ rỗng là 1400mm, bề rộng măt cấu là 18m +/ Độ dốc dọc của cầu là 4%,bán kính đường cong lõm: 4000m + / Độ dốc ngang của cầu là: 2% +/ Mặt cắt được đỡ bởi 2 trụ, chung bệ. +/ Móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m +/ Kết cấu mặt cầu gồm 3 lớp : Lớp phòng nước dày 4mm Lớp bê tông at phan hạt trung dày 40mm Lớp bê tông atphan hạt min dày 30mm + / Gối dùng cho cầu là loại gối chậu +/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo kích thước định hình. +/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vào ống nhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm. Các ống này chạy về mố và được dẫn xuống dưới. +/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạng cao su cốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn. +/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bên phía lưng đường cong. - CầU NHáNH +/ Các nhánh cầu Ram I và Ram II có 8 nhịp dầm BTUST sơ đồ cầu như sau 8x25m. Mặt cắt ngang là dầm bản rỗng có chiều cao 1.45m, các lỗ rỗng có đường kính 850mm, khoảng cách giữa các tim lỗ rỗng là 1300mm, bề rộng cầu là 8m +/ Trụ hình ô van. +/ Móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m +/ Độ dốc dọc 4%, bán kính đường cong lồi 2000m +/ Độ dốc ngang 2%, đoạn cong có bố trí siêu cao 4% +/ Kết cấu mặt cầu gồm 3 lớp : Lớp phòng nước dày 4mm Lớp bê tông at phan hạt trung dày 40mm Lớp bê tông atphan hạt min dày 30mm +/ Gối dùng cho cầu là loại gối chậu +/ Lan can cầu được thống nhất trong toàn dự án, được đúc sẵn bằng BTCT theo kích thước định hình. +/ Thoát nước: Các ống thoát nước trên mặt cầu ở mỗi bên được thu vào ống nhựa PVC có đường kính 200mm chạy dọc dưới cánh dầm. Các ống này chạy về mố và được dẫn xuống dưới. +/ Khe biến dạng: Toàn bộ dự án kiến nghị sử dụng khe biến dạng cao su cốt bản thép, bề mặt phía trên cao su được dán lớp hợp kim chống mài mòn. +/ Chiếu sáng : Trên tất cả các cầu nhánh bố trí chiếu sáng một bên phía lưng đường cong -KếT CấU HầM CHUI Hầm gồm 3 loại: +/ Kết cấu hầm kín dài 25m, rộng 8m, Móng được đặt trên cọc đóng 40x40 (cm). Tĩnh không thông xe là 4,75m và 25cm dự phòng +/ Kết cấu hầm hở dài mỗi bên 170m , rộng 8m, móng đặt trên đệm cát đầm chặt k>0.95 +/ Tường hắn trọng lực mỗi bên dai 30m, rộng 8m, móng đặt trên đệm cát đầm chặt k>0.95 MặT CắT NGANG HầM KíN MặT CắT NGANG HầM Hở MặT CắT NGANG TƯờNG CHắN TRọNG LựC Phần II Tính toán thiết kế kết cấu cầu nhịp bản cong liên tục chương i : giới thiệu chung về Tính toán thiết kế kết cấu nhịp bản cong . I/ Cấu tạo kết cấu I.1/ Mặt cắt ngang: Mặt cắt bê tông được tạo rỗng bằng các lỗ tròn, bán kính và cự ly các lỗ bố trí sao cho đủ diện tích đặt cốt thép cường độ cao và cốt thép thường. Lỗ rỗng có cạnh chạy theo tim dầm và cạnh ngang hướng tâm đường cong bằng. Trong phạm vi đầu dầm, trên gối và chỗ nối cáp dầm được thiết kế đặc để bố trí neo. Chiều dài phần đặc thường từ 2,5 ~ 5 m, mặt cắt bê tông thể hiện trên hình 1.1. Hình 1.1: Cấu tạo kết cấu dầm I.2/ Bố trí cốt thép thường - Cốt thép thường được bố trí theo nội lực, chủ yếu là bản mặt cầu và cùng với cốt thép CĐC tham gia chịu lực của dầm. Thép ngang bản mặt cầu chống xoăn và chịu nội lực cục bộ do bánh xe đặt lên. Thép sườn đứng chịu lực cắt và chống xoắn. Tất cả các thanh thép có đường tim vuông góc với trục dầm cùng với bê tông tạo nên mômen chống xoắn và chống nứt. Thép chạy dọc theo trục dầm chủ yếu là thép cấu tạo và chống nứt. Tại các mối nối bê tông cần bố trí bổ sung vừa để làm mối nối đồng thời tăng cường chống nứt do chất lượng bê tông không đồng đều. Tại các vị trí gối cầu và điểm kích dầm phải bố trí cốt thép cục bộ. Cốt thép phải nằm trong bê tông đảm bảo chiều dày tầng bảo hộ cốt thép lớn hơn hoặc bằng: Mặt bản chạy trực tiếp: 60 mm Đáy bản: 25 mm Lộ ra trong không khí biển: 75 mm Cự ly tối thiểu giữa cốt thép ³ hoặc 1,5 lần đường kính cốt thép, hoặc 1,5 đường kính lớn nhất của cốt liệu hoặc 38 mm . Hình 3.2: Mặt cắt bố trí cốt thép thường I.3/ Bố trí cốt thép cường độ cao Cốt thép CĐC thường được bố trí trong sườn hoặc đáy dầm theo tính toán. Một số bó cáp đi dọc suốt chiều dài dầm tham gia chịu cả mômen âm và dương. Cáp CĐC trong dầm cong được uốn theo hai chiều. Dầm bản có chiều cao thấp nên đường tim cáp theo phương đứng cáp nên đi song song với trục dầm rồi chuyển hướng bằng các đường cong tròn. Theo phương ngang cáp thường song song với tim dầm. Tại đầu neo và ống nối đường cáp đi theo đường thẳng, chiều dài đoạn thẳng không nhỏ hơn quy định ghi trong tiêu chuẩn vật liệu của nhà sản suất. Bán kính tối thiểu của đường tim cáp R ³ 6000 mm, tại đầu neo có thể nhỏ hơn nhưng R ³ 3600 mm. Đối với ống bọc cáp bằng nhựa thì R ³ 9000mm. Đường kính ống bọc không vượt quá 0,4 chiều dày kết cấu. Cự ly tĩnh giữa ống gen của các bó cáp không nhỏ hơn 38mm hoặc 1.3 lần đường kính cốt liệu lớn nhất. Cự ly tối đa giữa các bó cáp không lớn hơn 4 lần chiều dày bản. Tại đầu dầm và các đầu nối cáp cự ly tim cáp cần phải được giãn ra đảm bảo cự ly tối thiểu giữa các neo theo quy định của nhà sản xuất đã được thí nghiệm. Hình 1.4, 1.5 thể hiện bố trí cáp CĐC trong dầm bản. R10000 R10000 R10000 R1000 L2 L3 L1 Hình 1.4: Sơ đồ đường tim cáp hình 1.5: Bố trí cốt thép CĐC I.4/ Phân đoạn đổ bê tông Phân đoạn đổ bê tông phụ thuộc vào tính toán và có vai trò quan trọng trong quyết định các giai đoạn thiết kế. Mối nối bê tông thường bố trí tại mặt cắt có giá trị mômen nhỏ, thông thường bằng 0,15 ~ 0,2 chiều dài nhịp. Có thể đổ bê tông một nhịp và vượt qua đỉnh trụ để giảm mối nối cáp hoặc bố trí nối đối xứng qua tim trụ. Sau mỗi đợt đổ bê tông, đủ cường độ cáp được căng kéo rồi mới đổ bê tông đoạn tiếp theo. II/ Tính toán nội lực. Kết cấu dầm bản cong ứng suất trước tính toán tương đối phức tạp, với công nghệ hiện nay việc tính toán thường sử dụng các phần mềm tính toán có sẵn trên máy. ở Việt nam phần mềm ứng dụng cho tính toán kết cấu siêu tĩnh chưa được phổ biến và được kiểm chứng do đó việc tính toán kết cấu chủ yếu sử dụng các phần mềm của các hãng sản suất phần mềm nổi tiếng như RM, midas…. Việc đưa các chỉ tiêu tính toán theo quy trình Việt Nam vào trong nội dung tính toán sẽ không đồng bộ với cách viết phần mềm theo một số quy trình thông dụng trên thế giới. Do đó trong tính toán sử dụng các chỉ tiêu tính toán tương đương, nên trong phần chương này trình bày phương pháp tính toán và các tác động của tải trọng vào kết cấu theo tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN272-05. 1/ Mô hình tính toán kết cấu Tính toán kết cấu nhịp dầm cong rất phức tạp cần mô hình hoá để tính theo các dạng kết cấu thông thường, tuỳ theo các công cụ sẵn có để lựa chọn mô hình tính toán thích hợp có kết quả sát với thực tế. Đối với dầm bản rỗng có thể đưa ra các mô hình tính toán như sau: Mô hình tính theo thanh cong: Lý thuyết tính toán: Khi chiều rộng mặt cầu vừa phải ( < 15m ) có thể áp dụng phương pháp tính toán thanh cong, người ta coi dầm như một thanh cong gối trên các gối đàn hồi. Thanh cong có đặc trưng hình học bằng đặc trưng hình học của dầm bản tương đương. chiều dài tính toán của thanh bằng chiều tại tim dầm (chiều dài trung bình). Trong tính toán các tải trọng tác dụng lên thanh theo đường tim thanh, mô men xoắn do đặt tải lệch tâm được tính riêng và đưa vào như một tải trọng. Sơ đồ tính như hình 3.6 HìNH 1.6 Nội dung và phương pháp tính toán: Như các phương pháp tính khác, đầu tiên số liệu đặc trưng hình học của dầm được xác định theo các phương trình cơ học. Đặc trưng hình học làm cơ sở tính toán nội lực, ứng suất và các biến dạng. Tính toán các tải trọng tác dụng lên kết cấu theo từng trường trường hợp riêng. Tải trọng được xếp dọc theo đường song song với tim dầm. Tính nội lực kết cấu bằng tra bảng có sẵn hoặc bằng các phương trình cơ học. Các chương trình tính toán kết cấu như MIDAS, Shap, Stad ….có thể giải bài toán nội lực thanh cong. Phạm vi áp dụng Phương pháp tính theo thanh cong áp dụng tính toán khi bề rộng mặt cầu không lớn, số lượng nhịp ít và giống nhau. Phương pháp này đơn giản dùng để tính toán thiết kế sơ bộ và khi không có các chương trình tính toán hiện đại có thể dùng để tính toán thiết kế. Mô hình tính toán mạng dầm: Đặc điểm tính toán: Phương pháp tính toán kết cấu bằng cách chia dầm thành nhiều phần tử nhỏ liên kết với nhau bằng các liên kết cứng tạo thành hệ kết cấu không gian. Nội dung tính toán Chia kết cấu thành nhiều phần tử nhỏ, cạnh các phần tử song song với tim dầm và vuông góc với trục dầm ( hướng tâm ), giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Có nhiều phương pháp chia các phần tử, hình 1.7 thể hiện cách phân khối trên kết cấu (a) và cách chia trên mặt cắt ngang (b) DL DL DL DL DL a b HìNH 1.7 Nội dung công việc tính toán cho mỗi trường hợp tải trọng rất lớn, trình tự có thể thực như sau: Chia các phần tử kết cấu theo mặt bằng và mặt cắt ngang Xác định toạ độ các điểm khống chế phần tử Tính đặc trưng hình học các phần tử Xếp tải trọng Thiết lập các ma trận toạ độ, đặc trưng hình học, tải trọng Lập phương trình tính toán Giải phương trình tìm các thành phần nội lực Tổ hợp nội lực Kiểm toán kết cấu. Phương pháp này thường được thiết kế trên các chương trình tính toán kết cấu hiện đại. Phạm vi áp dụng Mô hình tính toán mạng dầm đảm bảo chính xác, giải quyết được kết cấu có hình dạng phức tạp, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi khối lượng tính toán lớn, thường phải nhờ đến công cụ máy tính. 2/ Tải trọng tác dụng 1/ Tĩnh tải bản thân Tất cả các chi tiết kết cấu đều sinh ra tải trọng bản thân, tĩnh tải xuất hiện theo từng giai đoạn bao gồm: Kết cấu bê tông cốt thép : 24,5 kg/m3 Kết cấu bê tông nhựa : 23 kg/m3 Kết cấu thép : 7850 kg/m3 Kết cấu hợp kim nhôm : 2800 kg/m3 2/ Lực căng kéo Lực nén vào bê tông do tiến hành căng kéo cốt thép cường độ cao phát sinh theo các giai đoạn thi công. Lực nén được tính với ứng suất trong cáp tại thời điểm đóng neo bằng 75% fs (cường độ cực hạn) hoặc bằng 83%fy (cường độ chảy). Với cáp loại 416 grade 270 cường độ chảy là 1680 Mpa, ứng suất tại thời điểm đóng neo là 1260Mpa, lực nén cho mỗi bó cáp là P = Aci . 1260 Mpa. Aci :là diện tích mặt cắt ngang bó cáp. Lực căng kéo được tính theo từng giai đoạn thi công, mỗi bước thi công sinh ra nội lực do số lượng bó cáp và lực được căng kéo. Đối với dầm bản ngoài tính toán bê tông cường độ cao thông thường cần phải tính bổ sung nội lực do cáp nằm trên đường cong gây nên. Đối với phương thẳng đứng tại các điểm uốn có một lực phân bố đều hướng tâm gây ra mômen âm bổ sung Đối với phương thẳng đứng tại các điểm uốn có một lực phân bố đều hướng tâm gây ra mômen xoắn trong dầm. Lực này có cao độ thay đổi theo đường tim cáp do đó mô men xoắn sẽ thay đổi dấu tại điểm tim cáp gặp trục trung hoà mặt cắt. Lực hướng tâm tính theo công thức: 8 x P x ( e2 - e1 ) / L2 Trong đó: P: Lực căng trong cáp trừ mất mát ứng suất do ma sát e1, e2 : Độ lệch tâm của cáp tại điểm đầu và cuối đoạn cong L: Chiều dài đoạn cong Sơ đồ tính như sau: Hình 1.8: Sơ đồ tính lực hướng tâm 3/ Hoạt tải Hoạt tải tính toán HL93 được tính gồm tải trọng làn cộng tác dụng với một trong hai loại tải trọng hoặc tải trọng xe tải hoặc tải trong xe 2 trục. Xe tải gồm 3 trục: Trục trước 35KN, Trục giữa 145KN và Trục sau 145KN. Cự ly giữa hai trục trước và giữa bằng 4,3m, cự ly giữa hai trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9m. Xe hai trục gồm một cặp trục 110KN đặt cách nhau 1,2m Các làn xe được xếp trên mặt cắt ngang, đường đặt tải song song với đường tim dầm. Việc bố trí số làn xe một cách có lựa chọn để sinh ra nội lực lớn nhất trong kết cấu. 4/ Lực co giãn do nhiệt độ Nội lực do nhiệt độ sinh ra gồm 2 thành phần chính: Nội lực do nhiệt độ thay đổi đều trên toàn bộ kết cấu theo thời gian và nội lực do nhiêt độ khác nhau giữa các toạ độ mặt cắt trong kết cấu. Nội lực này tuỳ theo từng khu vực xây dựng the