- Cầu dây văng là kết cấu không biến dạng hình học do đó đảm bảo được độ cứng lớn.Hệ làm việc như một dầm cứng kê trên các gối đàn hồi là các dây văng.Việc tăng số lượng gối đàn hồi không làm tăng khối lượng của dây và lực nén trong dầm chủ nhưng lại giảm được đáng kể mômen uốn trong trong dầm cứng , đặc biệt dưới tác dụng của tĩnh tải thì mômen uốn trong dầm cứng gần như được triệt tiêu. Do đó CDV có thể vượt được nhịp rất lớn mà lượng vật liệu tăng không đáng kể.
- Hơn nữa, trong lịch sử phát triển của nghành cầu đường thì chưa có một loại cầu nào có sức hấp dẫn, tập trung trí tuệ gây được niềm say mê và cảm xúc sáng tạo cho các nhà khoa học, các nhà kiến trúc và đông đảo nhân dân như cầu treo đây văng. Trong vòng hơn 40 năm, kể từ ngày xây dựng chiếc cầu đầu tiên Stromsund tại Thụy Điển năm 1955 cho đến nay, cầu treo dây văng đã được xây dựng ở hầu hết các nước trên thế giới, từ các công trình có chiều dài vài chục đến hàng nghìn mét, đảm bảo giao thông an toàn cho ôtô và xe lửa. Nhiều cây cầu với kết cấu và kiến trúc độc đáo đã trở thành biểu tượng kiến trúc, di sản văn hóa của thời đại.
- Đặc điểm cở bản có sức hấp dẫn của cầu dây văng là tính đa dạng. Tính đa dạng của cầu dây văng thể hiện ở số lượng và chiều dài nhịp, số mặt phẳng và các sơ đồ phân bố dây. Hình thái và tầm cao của tháp cầu cũng như tính độc đáo của các loại tiết diện ngang tạo cho công trình có đủ tầm cao, tầm xa để thể hiện hoài bão và trí tưởng tượng của con người.
280 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 1589 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế một cầu vĩnh cửu vượt sông qua sông với mặt cắt sông cho trước và các thông số cơ bản về địa chất, khổ thông thuyền, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ặt cắt
M(tc)
(KN.m)
M(tt)
(KN.m)
V2(tc)
(KN)
V2(tt)
(KN)
Ghi chú
1
0
0
2
1475.3
1844.1
-147.5
-184.4
3
1622.8
2028.5
-147.5
-184.4
Giữa đốt HL biên
4
1770.3
2212.9
-147.5
-184.4
5
2360.5
2950.6
-147.5
-184.4
6
2950.6
3688.2
-147.5
-184.4
7
3540.7
4425.9
-147.5
-184.4
8
4130.8
5163.5
-147.5
-184.4
9
4720.9
5901.1
-147.5
-184.4
10
5311
6638.8
-147.5
-184.4
11
5901.1
7376.4
-147.5
-184.4
12
6491.3
8114.1
-147.5
-184.4
13
6933.8
8667.3
-147.5
-184.4
14
7376.4
9220.5
-147.5
-184.4
15
7819
9773.8
-147.5
-184.4
16
8261.6
10327
-147.5
-184.4
17
8704.2
10880
-147.5
-184.4
18
8925.5
23375
-147.5
-184.4
19
9736.9
12171
-147.5
-184.4
Đỉnh trụ
20
9427.7
24750
206.13
257.66
21
8294
10368
206.13
257.66
22
7675.6
9594.5
206.13
257.66
23
7057.3
8821.6
206.13
257.66
24
6438.9
8048.6
206.13
257.66
25
5820.5
7275.6
206.13
257.66
26
5202.1
6502.7
206.13
257.66
27
4377.6
5472
206.13
257.66
28
3553.1
4441.4
206.13
257.66
29
2728.6
3410.8
206.13
257.66
30
1904.1
2380.2
206.13
257.66
31
1079.6
1349.5
206.13
257.66
32
255.13
318.91
206.13
257.66
33
-569.4
-711.7
206.13
257.66
34
-775.5
-969.4
206.13
257.66
35
-193.9
-242.3
-193.9
-242.3
Giữa đốt HL giữa
2.3.3.2.4. Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng.
-Tải trọng tác dụng:
+ Lực ngược do dỡ tải trọng thi công.
+ Lực ngược do dỡ xe đúc .
-Mô hình hoá kết cấu trên SAP2000 và thực hiện tính toán Tải trọng thu được kết qủa sau. (Do đối xứng nên ta chỉ thể hiện 1/2 sơ đồ).
Mặt cắt
M(tc)
(KN.m)
M(tt)
(KN.m)
V2(tc)
(KN)
V2(tt)
(KN)
Ghi chú
1
0
0
-149.3
-184.6
2
1637.2
2032.8
-178.1
-222
3
1816.8
2256.7
-181
-225.7
Giữa đốt HL biên
4
1999.2
2484.3
-183.9
-229.5
5
2757.8
3432.3
-195.4
-244.5
6
3562.4
4440.1
-206.9
-259.4
7
4413.2
5507.8
-218.4
-274.4
8
5310
6635.5
-230
-289.4
9
6252.9
7823
-241.5
-304.4
10
7241.8
9070.4
-253
-319.3
11
8276.9
10378
-264.5
-334.3
12
9358
11745
-276
-349.3
13
10199
12810
-284.7
-360.5
14
11066
13908
-293.3
-371.8
15
11959
15040
-302
-383
16
12878
16206
-310.6
-394.2
17
13823
17406
-319.2
-405.5
18
15622
19692
-335.1
-426.1
19
16128
20336
558.4
705.92
Mặt cắt Đỉnh trụ
20
15294
19281
554.08
700.3
21
12290
15486
538.24
679.71
22
10688
13464
529.6
668.48
23
9112.1
11475
520.96
657.25
24
7562.1
9520.2
512.32
646.02
25
6038.1
7599
503.68
634.78
26
4540.1
5711.5
495.04
623.55
27
2582.9
3247.3
483.52
608.58
28
671.89
842.91
472
593.6
29
-1193
-1502
460.48
578.62
30
-3012
-3786
448.96
563.65
31
-4785
-6011
437.44
548.67
32
-6511
-8175
425.92
533.7
33
-8192
-10280
414.4
518.72
34
-9422
-11820
5.76
7.488
35
-9427
-11825
0
0.
Giữa đốt HL giữa
2.3.3.2.5. Giai đoạn khai thác
Tải trọng tác dụng:
+ Tĩnh tải giai đoạn II (DW)
+ Hoạt tải LL (Design truck + Tandom)+ PL + Lane Load.
+ Xe tải thiết kế, gồm 3 trục 35KN +145KN +145KN, khoảng cách 2 trục trước 4.3m khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4.3 đến 9m.
+ Tải trọng làn Lane Load thiết kế được lấy theo chiều dọc cầu với trị số là 0.64 Kip/ft hay 9.3 N/mm.
+ Xe 2 trục thiết kế Tandem gồm một cặp trục 110 KN đặt cách nhau 1200 mm. Cự li các bánh xe theo chiều ngang bằng 1800 mm.
Tải trọng người đi rải đều 3 KN/m2, do chiều rộng lề đi bộ 1.5m nên lấy bằng 4.5 KN/m.
- Các tổ hợp tính toán:
+ Tổ hợp 1 :
Xe tải thiết kế + tải trọng làn + tải trọng người đi.
+ Tổ hợp 2 :
Xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + tải trọng người đi.
+ Riêng đối với mô men âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối với phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế; khoảng cách giữa các trục 145KN của mối xe tải phải lấy bằng 4.3m.
Xác định nội lực tại từng mặt cắt
Nội lực tại từng mặt cắt có thể xác định bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng nội lực như trong cơ học kết cấu thông thường. Tuy nhiên công việc tính toán khối lượng lớn, để thuận tiện và vận dụng những tiến bộ khoa học mới trong quá trình học tập, đồ án sử dụng chương trình SAP 2000 để phân tích kết cấu và xác định nội lực.
Trong quy trình AASHTO có tới 8 tổ hợp tải trọng, mỗi tổ hợp xét đến các tải trọng với hệ số khác nhau, và yêu cầu kiểm toán cụ thể đối với từng tổ hợp tải trọng. Trong phạm vi đồ án chỉ xét đến hai tổ hợp tải trọng sau đây:
2.3.3.2.5.1. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ 1:
Tổ hợp Moment theo trạng thái giới hạn cường độ I (theo 3.4.1.1)
MU = h (gP.MDW +1.75 MLL+IM +1.75MPL)
Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I (theo 3.4.1.1)
VU = h (gP.VDW +1.75VLL+IM +1.75VPL)
Trong đó :
MU : Mô men tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa
VU : Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa
gP : Hệ số xác định theo theo bảng 3.4.1-2 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01.
Đối với DW : gP max = 1.5, gP min = 0.65
h: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01, tính theo công thức sau:
h = hi hD hR ³ 0.95
Với:
+ Hệ số liên quan đến tính dẻo hD = 0.95 (theo Điều 1.3.3)
+ Hệ số liên quan đến tính dư hR = 0.95(theo Điều 1.3.4)
+ Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác hi = 1.05 (theo Điều 1.3.5 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01).
ị h = 0.95
Lực xung kích IM = 0.25LL (Theo điều 3.6.2, bảng 3.6.2.1-1,Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01).
Nội lực do tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I được cho trong bảng sau:
Tổ hợp : Truck+ PL + Ti trọng Làn + DW
Mặt cắt
Mô men
Lực Cắt
M(Max)
M(Min)
V2(Max)
V2(Min)
(KN.m)
(KN.m)
(KN)
(KN)
1
2.73E-12
2.73E-12
-105.9
-2984
2
26832.79
-4143.21
562.49
-1822
3
28629.72
-4906.18
633.11
-1710
4
30270.37
-5732.54
704.7
-1600
5
35288.51
-9671.86
1031.7
-1167
6
37932.46
-14625.4
1412.1
-749.3
7
38292.8
-20593.2
1805.8
-346.3
8
36386.66
-27575.3
2205.2
42.369
9
32286.71
-35571.6
2607.5
417.74
10
26052.4
-44582.1
3012.4
780.79
11
17796.21
-54606.9
3419.8
1132.6
12
7487.824
-65645.9
3829.5
1474.1
13
-1572.97
-74590.7
4138.4
1724.1
14
-11393.7
-84493.1
4449
1969.3
15
-21730.4
-95576.5
4761.2
2207.3
16
-32492.2
-107855
5075
2440.1
17
-42724.5
-121381
5390.6
2651.3
18
-59515.6
-149654
5974.1
3008.2
19
-64115.3
-158209
6134.3
3103.6
20
-59449.1
-148146
-3208
-6548
21
-43085.3
-113973
-3112
-6394
22
-34595.9
-97047.6
-2759
-5832
23
-25365.6
-81347.8
-2564
-5527
24
-16140.1
-66825.8
-2367
-5222
25
-7347.61
-53495.4
-2168
-4918
26
890.0037
-42213.6
-1965
-4615
27
10989.87
-29547.6
-1745
-4313
28
20068.93
-18693.4
-1438
-3911
29
28122.59
-9655.72
-1121
-3510
30
35247.53
-2539.11
-795.6
-3110
31
42137.13
1961.881
-461.6
-2712
32
47238.92
5381.932
-118.6
-2316
33
50480.63
8483.5
233.91
-1924
34
51687.61
8926.456
595.68
682.8
35
51853.98
9179.261
-1346
-1249
Tổ hợp :Tandom + PL + Tải trọng Làn + DW
Mặt cắt
Mômen
Lực cắt
M(Max)
M(Min)
V(Max)
V(Min)
(KN.m)
(KN.m)
(KN)
(KN)
1
2.73E-12
2.73E-12
-198.7
-2675
2
23901.58
-2983.31
469.7
-1587
3
25503.12
-3630.29
540.32
-1483
4
26964.68
-4340.65
611.61
-1379
5
31408.08
-7816.02
952.96
-973
6
33656.9
-12305.6
1313.3
-579.8
7
33769.73
-17809.5
1679.8
-199.7
8
31804.11
-24327.6
2051.6
167.82
9
27811.06
-31859.9
2428
523.49
10
21832.42
-40406.4
2808.9
868.12
11
13918.9
-49967.2
3193.8
1202.6
12
4076.273
-60542.3
3582.8
1527.8
13
-4564.035
-69139.2
3877.2
1766.1
14
-13886.18
-78693.6
4173.8
1999.9
15
-23666.22
-89429
4472.6
2229.4
16
-33887.34
-101360
4773.7
2455
17
-44375.67
-114537
5077.1
2673.7
18
-61385.2
-142173
5639.3
3031.3
19
-66028.36
-150553
-3248
-6197
20
-61286.95
-140932
-3152
-6046
21
-44647.18
-108245
-2799
-5498
22
-35806.3
-92125.4
-2604
-5200
23
-26414.66
-77152.4
-2407
-4904
24
-17511.31
-63340.1
-2208
-4609
25
-9115.451
-50667.1
-2002
-4315
26
-1242.601
-39710.9
-1781
-4022
27
8420.01
-27245.6
-1482
-3634
28
17107.61
-16592.2
-1176
-3248
29
24824.24
-7755.19
-862.3
-2865
30
31668.09
-839.296
-541.5
-2484
31
38335.19
3460.975
-212.7
-2107
32
43277.12
6680.308
124.28
-1733
33
46422.71
47578.68
469.43
-1365
34
47578.68
47753.7
733.43
-1092
35
47753.7
10076.2
822.28
-1001
2.3.3.2.5.2. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng :
MU = MDW + MLL+IM + MPL
VU = VDW +VLL+IM + VPL
Tổ hợp : Truck+ PL + Ti trọng Làn + DW
Mặt cắt
Mô men
Lực Cắt
M(Max)
M(Min)
V2(Max)
V2(Min)
(KN.m)
(KN.m)
(KN)
(KN)
1
0
0
-148.05
-1792.7
2
13527.98
-632.48
294.263
-1068.2
3
14402.54
-928.15
340.658
-998.44
4
15192.38
-1266.1
387.604
-929.24
5
17512.87
-3040.4
598.58
-657.82
6
18535.51
-5491
840.143
-394.95
7
18301.71
-8617.6
1089.25
-140.55
8
16819.29
-12420
1341.6
105.721
9
14121.48
-16899
1595.66
344.365
10
10235.46
-22055
1851.19
575.974
11
5212.642
-27886
2108.11
801.154
12
-960.8322
-34393
2366.41
1020.46
13
-6338.167
-39718
2561.02
1181.44
14
-12182.42
-45599
2756.61
1339.66
15
-18382.1
-52140
2953.11
1493.75
16
-24895.66
-59347
3150.55
1644.87
17
-31286.66
-67244
3349.01
1783.7
18
-42414.3
-83621
3715.64
2020.81
19
-45528.11
-88542
3816.26
2084.4
20
-42314.22
-82861
-2164.9
-4073.6
21
-31126.37
-63532
-2101.4
-3976.7
22
-25392.68
-53942
-1866.4
-3622.3
23
-19439.85
-45032
-1736.8
-3429.7
24
-13608.74
-36779
-1606.1
-3237.6
25
-8095.145
-29191
-1474.3
-3045.9
26
-2954.722
-22659
-1340.2
-2854.5
27
3309.291
-15222
-1196.2
-2663.7
28
8894.144
-8825.8
-996.89
-2409.7
29
13797.73
-3472.3
-791.45
-2156.4
30
18064.26
790.369
-581.4
-1903.9
31
22010.69
3644.87
-366.43
-1652.3
32
24927.34
5792.71
-146.24
-1402.1
33
26781.15
7264.4
79.326
-1153.8
34
27472.37
7924.41
310.205
-908.1
35
27568.35
8059.9
486.767
-726.03
Tổ hợp :Tandom + PL + Tải trọng Làn + DW
Mặt cắt
Mômen
Lực cắt
M(Max)
M(Min)
V(Max)
V(Min)
(KN.m)
(KN.m)
(KN)
(KN)
1
0
0
-201.1
-1616
2
12188
-102.23
241.24
-934.2
3
12973.2
-344.89
287.63
-868.5
4
13681.2
-629.8
334.41
-803.3
5
15739
-2192.1
553.61
-546.9
6
16581
-4430.5
783.68
-298.1
7
16234
-7345
1017.2
-56.77
8
14724.4
-10936
1253.8
177.41
9
12075.5
-15203
1493.1
404.79
10
8306.32
-20146
1734.9
625.88
11
3440.16
-25765
1979
841.16
12
-2520.4
-32060
2225.4
1051.2
13
-7705.5
-37226
2411.8
1205.4
14
-13322
-42948
2599.4
1357.1
15
-19267
-49330
2788.2
1506.4
16
-25533
-56378
2978.4
1653.4
17
-32042
-64115
3169.9
1796.5
18
-43269
-80201
3524.3
2034.1
19
-46403
-85043
-2188
-3873
20
-43154
-79563
-2124
-3778
21
-31840
-60914
-1889
-3431
22
-25946
-51692
-1760
-3243
23
-19919
-43114
-1629
-3056
24
-14236
-35186
-1497
-2869
25
-8903.3
-27898
-1361
-2683
26
-3929.6
-21515
-1217
-2498
27
2134.5
-14170
-1022
-2252
28
7540.4
-7865.2
-822.6
-2007
29
12289.9
-2603.5
-619.5
-1764
30
16427.9
1567.43
-412.1
-1522
31
20272.7
4330.17
-200
-1282
32
23116.2
6386.26
16.684
-1045
33
24926.1
7766.19
238.06
-809.9
34
25594
8357.38
407.03
-635.9
35
25693.9
8469.93
463.84
-578.3
- So sánh 2 tổ hợp trên ta thấy tổ hợp của xe tải thiết kế bất lợi hơn xe Tandem.Vậy ta dùng tổ hợp của Truck để tính toán.
2.3.4. Các Tổ hợp tải trọng tính toán:
2.3.4.1.Tổ hợp tải trọng trong giai đoạn thi công:
- Tổ hợp này là tổng cộng các sơ đồ tính toán sau:
+ Sơ đồ I: Sơ đồ tay hẫng bất lợi nhất sau khi đúc đốt cuối cùng trược khi hợp long (Đốt 13).
+ Sơ đồ II: Sơ đồ Hợp lọng nhịp biên
+Sơ đồ III: Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng.
+Sơ đồ IV: Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng.
Sau khi tổng hơp các sơ đồ trên ta tính được nội lực tính toán trong giai đoạn thi công đựoc tổng hợp trong bảng sau:
Mặt cắt
M(tc) (KN.m)
M(tt) (KN.m)
V2(tc)
(KN)
V2(tt)
(KN)
Ghi chú
1
0
0
-1614
-2017
2
6447.55
8053.08
324.62
406.41
3
6025.993
7525.497
-281.5
-351.2
Giữa đốt HL biên
4
6211.737
7757.042
-284.4
-355
5
1835.854
2284.645
-295.9
-370
6
-5628.992
-7048.956
-307.4
-384.9
7
-16228.27
-20300.6
-318.9
-399.9
8
-30033.43
-37559.59
-330.5
-414.9
9
-47141.91
-58947.73
-342
-429.9
10
-67677.12
-84619.29
-353.5
-444.8
11
-91788.46
-114761
-365
-459.8
12
-119651.3
-149592.1
-376.5
-474.8
13
-143130.3
-178942.7
-385.2
-486
14
-168926.2
-211189.5
-393.8
-497.3
15
-197141.9
-246461
-402.5
-508.5
16
-227888.2
-284895.9
-411.1
-519.7
17
-261284.5
-326643.2
-419.7
-531
18
-330396.2
-400840.6
-435.6
-551.5
19
-350246.2
-437850.3
-13543
-16928
Mặt cắt Đỉnh trụ
20
-330311.7
-399966.2
-13037
-16297
21
-263556.9
-329488
-11263
-14079
22
-231134.4
-288960
-10359
-12949
23
-201361.9
-251744.4
-9496
-11870
24
-174120.1
-217692.1
-8671
-10839
25
-149298.1
-186664.5
-7882
-9853
26
-126793
-158533.2
-7126
-8908
27
-100228.6
-125327.7
-6164
-7705
28
-77415.72
-96811.61
-5249
-6562
29
-58178.99
-72765.7
-4375
-5469
30
-42368.99
-53003.2
-3535
-4419
31
-29862.31
-37369.85
-2722
-3403
32
-20561.51
-25743.85
-1931
-2414
33
-14395.14
-18035.89
-1154
-1443
34
-10295.05
-12910.55
-382.5
-478
35
-9620.54
-12067.57
0
0
Giữa đốt HL giữa
2.3.4.2.Tổ hợp tải trọng trong giai đoạn khai thác:
- Xác định nội lực tại từng mặt cắt:
Nội lực tại từng mặt cắt có thể xác định bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng nội lực như trong cơ học kết cấu thông thường. Tuy nhiên công việc tính toán rất khó khăn do khối lượng lớn, để thuận tiện và vận dụng những tiến bộ khoa học mới trong quá trình học tập, đồ án sử dụng chương trình SAP 2000 để phân tích kết cấu và xác định nội lực.
- Tổ hợp này là tổng cộng các sơ đồ tính toán sau:
+ Sơ đồ I: Sơ đồ tay hẫng bất lợi nhất sau khi đúc đốt cuối cùng trược khi hợp long (Đốt 13).
+Sơ đồ II: Sơ đồ Hợp lọng nhịp biên.
+Sơ đồ III: Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng.
+Sơ đồ IV: Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng.
+Sơ đồ V: Giai đoạn khai thác. Ta tính với tổ hợp của xe tải thíêt kế để tính toán.
2.3.4.2.1. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ 1
Tổ hợp Moment theo trạng thái giới hạn cường độ I (theo 3.4.1.1)
MU = h (gP.MDC1 + gP.MDC2 +gP.MDW +1.75 MLL+IM +1.75MPL)
Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I (theo 3.4.1.1)
VU = h (gP.VDC1 + gP.VDC2 +gP.VDW +1.75VLL+IM +1.75VPL)
Trong đó :
MU : Mô men tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa
VU : Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa
gP : Hệ số xác định theo theo bảng 3.4.1-2 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01.
Đối với DC1 và DC2 : gP max = 1.25, gP min = 0.9
Đối với DW : gP max = 1.5, gP min = 0.65
h: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01, tính theo công thức sau:
h = hi hD hR ³ 0.95
với:
+ Hệ số liên quan đến tính dẻo hD = 0.95 (theo Điều 1.3.3)
+ Hệ số liên quan đến tính dư hR = 0.95(theo Điều 1.3.4)
+ Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác hi = 1.05 (theo Điều 1.3.5 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01).
ị h = 0.95
Lực xung kích IM = 0.25LL (Theo điều 3.6.2, bảng 3.6.2.1-1,Tiêu chuẩn 22 TCN 272-01).
Nội lực do tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ I được cho trong bảng sau:
Sau khi tổng hơp các sơ đồ trên ta tính được nội lực tính toán trong giai đoạn khai thác được tổng hợp trong bảng sau:
Tổ hợp I : TTGH CĐ1
Mặt
cắt
M (min)
(KN.m)
M (max)
(KN.m)
V(Max)
(KN)
V(Min)
(KN)
Ghi chú
1
0
0
-2122.9
-5001
2
3909.8666
34886
968.9
-1415.6
3
2619.3178
36155
281.87
-2061.2
Giữa đốt HL biên
4
2024.5063
38027
349.71
-1955
5
-7387.2168
37573
661.74
-1537
6
-21674.383
30884
1027.2
-1134.2
7
-40893.828
17992
1405.9
-746.22
8
-65134.868
-1172.9
1790.3
-372.52
9
-94519.293
-26661
2177.6
-12.128
10
-129201.38
-58567
2567.6
335.95
11
-169367.86
-96965
2960
672.78
12
-215237.98
-142104
3354.7
999.3
13
-253533.43
-180516
3652.4
1238.1
14
-295682.66
-222583
3951.7
1472
15
-342037.54
-268191
4252.7
1698.8
16
-392751.23
-317388
4555.3
1920.4
17
-448023.8
-369368
4859.6
2120.3
18
-550495.01
-460356
5422.6
2456.7
19
-596059.09
-501966
-10794
-13825
Mặt cắt Đỉnh trụ
20
-548112.46
-459415
-19505
-22845
21
-443460.85
-372573
-17191
-20473
22
-386007.57
-323556
-15708
-18781
23
-333092.14
-277110
-14434
-17397
24
-284517.9
-233832
-13206
-16061
25
-240159.91
-194012
-12021
-14771
26
-200746.71
-157643
-10873
-13523
27
-154875.27
-114338
-9450.4
-12018
28
-115505.01
-76743
-7999.8
-10473
29
-82421.413
-44643
-6589.9
-8978.9
30
-55542.307
-17756
-5214.3
-7528.7
31
-35407.967
4767.3
-3864.6
-6115
32
-20361.919
21495
-2532.3
-4729.7
33
-9552.3927
32445
-1208.7
-3366.6
34
-3984.0968
38777
117.68
204.8
35
-2888.3045
39786
-1346
-1249
Giữa đốt HL giữa
Tổ hợp 2 : Theo trạng thái GHSD
MU = MDC1 + MDC2 + MDW + MLL+IM + MDN
VU = VDC1 + VDC2 + VDW +VLL+IM + VDN
Mặt
cắt
M (min)
KN.m)
M (max)
(KN.m)
V(Max)
(KN)
V(Min)
(KN)
Ghi chú
1
0
0
-1720
-4598
2
2304.3369
33280.343
887.111
-1497
3
1119.8132
34655.712
351.606
-1992
Giữa đốt HL biên
4
479.2014
36482.112
420.316
-1884
5
-7836.008
37124.364
735.796
-1463
6
-20254.42
32303.47
1104.68
-1057
7
-36821.5
22064.527
1486.86
-665.2
8
-57608.71
6353.2303
1874.74
-288.1
9
-82713.47
-14855.2
2265.52
75.756
10
-112259.2
-41624.72
2658.9
427.29
11
-146395.3
-73992.25
3054.78
767.58
12
-185297.2
-112163.5
3452.96
1097.6
13
-217721
-144703.2
3753.22
1338.9
14
-253419.3
-180319.9
4055.18
1575.5
15
-292718.4
-218872.2
4358.74
1804.8
16
-335743.6
-260380.4
4663.9
2029
17
-382665.2
-304009
4970.86
2231.6
18
-480050.6
-389911.7
5538.52
2572.6
19
-508455
-414361.5
-7408.3
-10439
Mặt cắt Đỉnh trụ
20
-478458
-389760.8
-16245
-19585
21
-377529.7
-306642.2
-14375
-17657
22
-328182
-265730.3
-13118
-16191
23
-282709.7
-226727.5
-12060
-15023
24
-240945.9
-190260.2
-11038
-13893
25
-202793.4
-156645.7
-10050
-12800
26
-169006.5
-125903
-9091.3
-11741
27
-129776.2
-89238.71
-7909.3
-10477
28
-96109.12
-57346.79
-6687.4
-9160
29
-67834.7
-30056.4
-5496.2
-7885
30
-44908.1
-7121.456
-4330.6
-6645
31
-27900.43
12274.819
-3184
-5434
32
-15179.58
26677.409
-2049.6
-4247
33
-5911.645
36085.489
-920.21
-3078
34
-1368.589
41392.565
213.164
300.28
35
-441.2796
42233.435
-1346
-1249
Giữa đốt HL giữa
Chương IV
Tính toán và bố trí cốt thép
2.4.1. Tính lượng cốt thép trong giai đoạn thi công
2.4.1.1. Đặc trưng vật liệu :
- Cốt thép cường độ cao loại tao xoắn 7 sợi, mỗi bó gồmg 19 tao có các chỉ tiêu sau:
+ Đường kính danh định: d = 15.2 mm.
+ Diện tích tiết diện tao: A = 140 mm2.
+ Trọng lượng danh định: q =10.8106 KN/m.
+ Cường độ kéo quy định: fpu = 1860 MPa.
+ Cường độ chảy: fpy = 0.85 x fpu = 0.85 x 1860 = 1581 (Mpa).
+ Mô đuyn đàn hồi quy ước: E = 197000 (Mpa).
- Bê tông:
+ Cường độ chịu nén khi uốn: f’c =50 Mpa
+ Môđun đàn hồi: Ec = 0.043*yc1.5
Trong đó :
yc: tỷ trọng của bê tông (kg/m3)
fc’: cường độ quy định của bê tông, fc’ =50MPa.
Ec = 35749.529 MPa
+ Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (5.7.2.2):
+ Cường độ chịu kéo khi uốn (5.4.2.6):
fr = 0.63 = 4.455 MPa.
2.4.1.2. Quy đổi mặt cắt :
- Quy đổi mặt cắt hộp dầm về mặt cắt chữ I nhằm mục đích xây dựng các công thức tính duyệt thuận lợi.
Phần diện tích cánh hẫng tham gia làm việc có chiều dài 6hc’.
Bảng đặc trưng hình học của các mặt cắt quy đổi. Trong giai đoạn thi công biểu đồ nội lực đối xứng qua mặt cắt đỉnh trụ do vậy chỉ tính các mặt cắt từ đỉnh trụ ra giữa nhịp.
2.4.1.3. Xác định sơ bộ số bó cốt thép trong giai đoạn thi công:
2.4.1.3.1. Xác định vị trí TTH của mặt cắt
- Giả thiết TTH đi qua mép dưới bản cánh khi đó ta có : a = hf
- Lấy tổng mômen với trong tâm cốt thép DƯL ta có :
- Nếu MTTmax Thì TTH đi qua bản cánh khi đó ta tính toán theo các công thức của mc chữ nhật
- Nếu MTTmax > MC => Thì TTH đi qua sườn dầm khi đó ta tính toán theo các công thức của mc chữ T.
- Sau khi xác định được vị trí TTH thì ta giải hệ phương trình bậc 2 để tìm được chiều cao vùn chịu nén tương đương a
- Xác định chiều cao vùng chịu nén c theo công thức : c = a/b1
2.4.1.3.2. Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết
- Trường hợp TTH đi qua sườn dầm
- Trường hợp TTH đi cánh dầm
Trong đó :
+) Aps : Diện tích cốt thép DUL
+) dp : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL
+) f’c : Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 50 Mpa (bê tông Mác 500)
+) b : Bề rộng mặt cắt chịu nén
+) bw : Bề dày bản bụng
+) hf : Chiều dày cánh chịu nén
+)b1 : Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất: b1= 0.8 theo 5.7.2.2.
+) fpu : Cường độ chịu kéo quy định của thép DUL, fpu = 1860 MPa.
+) fpy : Giới hạn chảy của thép DUL, fpy = 85%fpu = 1581 MPa. (bó 12 tao)
+) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DUL đã bị chảy dẻo.
+) a = cb1: Chiều dày của khối ứng suất tương đương
+) fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1.
Với
- Hàm lượng thép DƯL và thép thường phải được giới hạn sao cho :
bw=120
b=500
h = 650
hf =101.25
1200
30
2.4.1.3.3. Tính và bố trí cốt thép cho mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
Tên gọi các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ
Mtt
478437.6
KN.m
Chiều cao mặt cắt
h
650
cm
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL
atp
30
cm
Chiều cao có hiệu mặt cắt
dp
30
cm
Bề rộng bản cánh chịu nén
b
500
cm
Chiều dày bản cánh chịu nén
hf
101.25
cm
Bề dày bản bụng
bw
70
cm
Cốt thép thường chịu kéo
Đường kính cốt thép
d
2
cm
Diện tích 1 thanh
as
3.14
cm2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo
ats
15.00
cm
Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài cùng
ds
635.00
cm
Khoảng cách bố trí
@
20
cm
Số thanh thép trên 1 lưới
N thanh
59
thanh
Số lưới thép chịu kéobố trí
n luoi
2
lưới
Tổng diện tích thép thờng chịu kéo
As
370.6
cm2
Cốt thép thường chịu nén
Đờng kính cốt thép
d
2
cm
Diện tích 1 thanh
as'
3.14
cm2
Chiều cao bố trí cốt thép thờng chịu nén
ats'
41.60
cm
Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài cùng
ds'
41.60
cm
Khoảng cách bố trí
@
20
cm
Số thanh thép trên 1 lới
n thanh
59
thanh
Số lưới thép chịu nén bố trí
n luoi
3
lưới
Tổng diện tích thép thờng chịu nén
As'
226.2
cm2
Xác định vị trí trục trung hoà
Mô men quán trính bản cánh
Mc
1036640
KN.m
Vị trí trục trung hoà
TTH
Qua cánh
Tính toán cốt thép DƯL
Chiều dày khối ƯS tương đương
a
41.22
cm
Chiều cao vùng chịu nén
c
51.78
cm
Tỉ số c/dp
c/dp
0.083
<0,42
ứng suất trung bình trong thép DƯL
fps
18.2
T/cm2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết
Aps
354.38
cm2
Số bó thép DƯL cần thiết
n cần
13.32
bó
Số bó chọn bố trí
nbt
28
bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí
Aps
744.8
cm2
2.4.1.3.4. Tính và bố trí cốt thép cho các mặt cắt giai đoạn thi công.
Thực hiện tính toán tương tự như trên ta sơ bộ bố trí mỗi đốt khi thi công hẫng 2 bó cáp dự ứng lực phía trên (cáp nhóm 1) theo bảng sau:
Mặt cắt
Mfactored
(KNm)
Số bó cáp đi qua mặt cắt
Astr
(mm2)
19
478437.65
28
52513.72
17
353337.34
26
48762.74
16
308301.38
24
45011.76
15
266869.12
22
41260.78
14
228843.99
20
37509.80
13
199109.37
18
33758.82
12
167450.52
16
30007.84
11
129877.61
14
26256.86
10
97396.87
12
22505.88
9
69775.11
10
18754.90
8
46793.12
8
15003.92
7
28264.14
6
11252.94
6
14033.90
4
7501.96
5
3980.62
2
3750.98
2.4.2 Tính lượng cốt thép trong giai đoạn khai thác
Thép cường độ cao dùng loại thép 12.7 của VSL, mỗi bó gồm 19 tao:
Cường độ phá hoại: Rph = 186000 T/m2
ứng suất căng cốt thép: RCCT = 148800 T/m2
Cường độ trong giai đoạn sử dụng: Rd2 = 108000 T/m2
Diện tích 1 bó cốt thép f = 0.001875m2
Dùng bê tông mác 500 có: Ru = 2400 T/m2
E = 3800000 T/m2
Mặt cắt 11
Trọng tâm của cốt thép: a = 0.15 m
Chiều cao vùng bê tông chịu nén: h0 = h-a
h0 = 5 – 0.15 = 4.85 m
Diện tích cốt thép cần thiết:
Số bó cốt thép cần thiết:
Ta bố trí 26 b