Báo cáo khoa học: "an toàn cho cầu vượt cầu cạn dưới tác động của tải trọng va xe"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để đảm bảo tính liên tục của các ph-ơng tiện tham gia giao thông, tránh đ-ợc sự ùn tắc, tại các tuyến đ-ờng giao nhau th-ờng đ-ợc xây dựng bằng nút giao lập thể trong đó có sử dụng hệ thống cầu v-ợt, và cầu cạn. An toàn cho cầu v-ợt cầu cạn đặc biệt là cho trụ cầu v-ợt cầu cạn là vấn đề cần quan tâm. Bài này nêu một số quan điểm về trụ cầu chịu tác động của tải trọng va xe để có các giải pháp hữu hiệu phục vụ cho công tác thiết...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "an toàn cho cầu vượt cầu cạn dưới tác động của tải trọng va xe"

an toμn cho cÇu v−ît cÇu c¹n d−íi t¸c ®éng cña t¶i träng va xe ThS. nguyÔn ngäc l©m Bé m«n C¬ kÕt cÊu - §H GTVT Tãm t¾t: §Ó ®¶m b¶o tÝnh liªn tôc cña c¸c ph−¬ng tiÖn tham gia giao th«ng, tr¸nh ®−îc sù ïn t¾c, t¹i c¸c tuyÕn ®−êng giao nhau th−êng ®−îc x©y dùng b»ng nót giao lËp thÓ trong ®ã cã sö dông hÖ thèng cÇu v−ît, vμ cÇu c¹n. An toμn cho cÇu v−ît cÇu c¹n ®Æc biÖt lμ cho trô cÇu v−ît cÇu c¹n lμ vÊn ®Ò cÇn quan t©m. Bμi nμy nªu mét sè quan ®iÓm vÒ trô cÇu chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng va xe ®Ó cã c¸c gi¶i ph¸p h÷u hiÖu phôc vô cho c«ng t¸c thiÕt kÕ còng nh− c«ng t¸c qu¶n lý vμ khai th¸c nh»m ®¶m b¶o an toμn cho ng−êi, c¸c ph−¬ng tiÖn vμ c«ng tr×nh cÇu. Summary: In order to guarantee the continuity of transport vehicles and avoid traffic jams, grade-seperated junctions with flyover and elevated way systems are built at intersections. Safety of flyovers and elevated ways, particularly of their piers must be taken into consideration. This article raises some standpoints about piers subjected to vehicle collision loads in order to work out some reasonable solutions for design, management and operation, ensuring safety for road users, vehicles and bridge structures. 1. Më ®Çu 2. mét sè quy ®Þnh vÒ lùc va x« xe cé Theo kh¶o s¸t cña c¸c tæ chøc WB, 2.1. Tiªu chuÈn 22TCN272-01 JICA ®èi víi c¸c thµnh phè lín cña ViÖt Nam nh−: thµnh phè Hµ Néi, thµnh phè Hå ChÝ Mè trô ®Æt trong ph¹m vi c¸ch mÐp lßng Minh... cho thÊy, l−u l−îng xe ch¹y trªn c¸c ®−êng bé 9m hay trong ph¹m vi 15 m ®Õn tim ®−êng qua c¸c nót giao th«ng rÊt lín, trong ®−êng s¾t ®Òu ph¶i thiÕt kÕ cho mét lùc tÜnh khi ®ã m¹ng l−íi ®−êng l¹i qu¸ chËt hÑp, t−¬ng ®−¬ng lµ 1.800.000 N t¸c dông ë bÊt kú chñng lo¹i ph−¬ng tiÖn kh¸ ®a d¹ng, nhiÒu h−íng nµo trong mÆt ph¼ng n»m ngang, c¸ch ng· t− ®Ìn xanh ®Ìn ®á dÉn ®Õn t×nh tr¹ng mÆt ®Êt 1200 mm. ¸ch t¾c th−êng xuyªn x¶y ra. §Ó võa tiÕt kiÖm 2.2. Tiªu chuÈn AUSTROADS-92 ®−îc quü ®Êt võa gi¶i quyÕt ®−îc ¸ch t¾c giao th«ng, hiÖn nay chÝnh phñ ®· phª duyÖt mét Trô cÇu v−ît kh«ng ®Æt hÖ thèng barrie sè dù ¸n quy ho¹ch vµ triÓn khai thi c«ng c¸c cøng th× trô ph¶i ®−îc thiÕt kÕ cho mét t¶i nót giao th«ng cã sö dông c¸c lo¹i cÇu v−ît, träng tÜnh t−¬ng ®−¬ng lµ 1000 kN, va ch¹m cÇu c¹n vµ cÇu dÉn. Víi l−u l−îng xe lín, ho¹t hîp víi h−íng tuyÕn chÝnh ®i qua d−íi cÇu lµ ®éng suèt ngµy ®ªm th× an toµn giao th«ng lµ 100, c¸ch mÆt ®Êt 1.2 m. vÊn ®Ò cÇn ®−îc quan t©m. An toµn giao Nh− vËy theo mét sè quy ®Þnh vÒ lùc va th«ng cho cÇu v−ît, cÇu c¹n mµ ë ®©y ta ®Ò xe ta thÊy c¸c tiªu chuÈn ®· ®−a ra ®−îc gi¸ cËp chñ yÕu ®Õn an toµn cho phÇn trô cÇu trÞ t¶i träng va xe nh−ng kh«ng chØ râ cÊp v−ît, cÇu c¹n. ®−êng, tèc ®é thiÕt kÕ cña ®−êng d−íi cÇu vμ 65
ngoμi ra gi¸ trÞ t¶i träng va xe nμy kh¸ lín cã t ΔK = ∫ F .dt thÓ kh«ng x¶y ra trong ®iÒu kiÖn khai th¸c 0 thùc tÕ ë ViÖt Nam, do ®ã dÉn ®Õn vËt liÖu sö dông cho kÕt cÊu t¨ng lªn qu¸ lín, kh«ng hîp 3.5. §¹i l−îng gia tèc lý, lμm t¨ng gi¸ thμnh cña c«ng tr×nh. V× vËy §¹i l−îng gia tèc a còng ®−îc ®−a vµo cÇn ph¶i nghiªn cøu vμ ph©n tÝch nh»m ®¸nh nh− lµ mét th«ng sè dÉn xuÊt ®Ó tÝnh lùc va x« gi¸ ®óng t¸c ®éng cña t¶i träng nãi chung vμ theo ®Þnh luËt II Newton: cña lùc va x« xe cé nãi riªng lªn kÕt cÊu cÇu r r v−ît, cÇu c¹n ®Ó võa ®¶m b¶o an toμn cho F = ma khai th¸c, võa phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ ë Trong ®éng häc chÊt ®iÓm ng−êi ta cã n−íc ta. thÓ biÓu diÔn gia tèc a qua vËn tèc, qu·ng ®−êng vµ thêi gian. MÆt kh¸c trong ®iÒu kiÖn 3. C¸c th«ng sè khi xÐt ®Õn t¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n cã thÓ biÓu diÔn gia tèc a ®éng cña lùc va xe qua c¸c th«ng sè nh−: chiÒu cao, chiÒu dµi, chiÒu réng cña «t« ... 3.1. T¸c ®éng va ®Ëp theo tèc ®é va ch¹m - Ta xem ®é uèn cña kÕt cÊu b»ng: Tèc ®é va ch¹m lµ vËn tèc ®−îc tÝnh tr−íc vµ lóc b¾t ®Çu tiÕp xóc cña ph−¬ng tiÖn y = y1 + y2 víi kÕt cÊu c«ng tr×nh. y1, y2 - chuyÓn vÞ cña trô vµ cña tiÕt diÖn. 3.2. T¸c ®éng va ®Ëp theo c¸c møc ®é N hÊp thô n¨ng l−îng + NÕu va ch¹m ®µn håi: n¨ng l−îng l-x kh«ng bÞ tiªu hao coi nh− kh«ng x¶y ra biÕn d¹ng. P + NÕu va ch¹m kh«ng ®µn håi (va ch¹m x mÒm): N¨ng l−îng bÞ hÊp thô, tiªu hao trong y N qu¸ tr×nh biÕn d¹ng (KÕt cÊu c«ng tr×nh bÞ ®æ, nøt, « t« bÞ mÐo mã...). - BiÓu thøc ®èi víi ®éng n¨ng cã d¹ng: 2 3.3. HiÖu qu¶ va ch¹m 2 m ⎡ ∂(y 1 + y 2 ) ⎤ ⎡ ∂ ∂y 1 ⎤ l l mIred ∫ ⎢ ∂t ⎥ dx + 2A red ∫ ⎢ ∂t . ∂x ⎥ ∂x K= 2 0⎣ ⎦ 0⎣ ⎦ HiÖu qu¶ va ch¹m phô thuéc tèc ®é va ch¹m hoÆc møc ®é hÊp thô n¨ng l−îng cßn Ms • − • − • + [ y 1 ( x, t) + y 2 ( x, t) + α ] 2 (1) phô thuéc vµo h×nh d¹ng, kÝch th−íc cña bÒ 2 mÆt vËt va ch¹m vµ gãc tiÕp xóc gi÷a ph−¬ng - ThÕ n¨ng cña cét trô. tiÖn vµ kÕt cÊu c«ng tr×nh, kÕt cÊu ph−¬ng tiÖn. 2 2 ⎡ ∂ 2 y1 ⎤ D 0 l ⎡ ∂y 2 ⎤ K α2 l B ∫ ⎢ ∂x ⎥ 2K ∫ ⎢ ∂x ⎥ V= 0 ⎢ 2 ⎥ dx + dx + 1 3.4. Xung l−îng va ®Ëp 0⎣ ⎦ 2 2 0⎣ ⎦ §¸nh gi¸ t¶i träng va x« b»ng ®¹i l−îng (2) gäi lµ xung l−îng cña lùc t¸c dông F . - C«ng cña lùc däc trôc: Theo ®Þnh lý xung l−îng: 66
lùc va ch¹m cña « t«). 2 l ⎛ ∂y ⎞ 1 ∫ W= ⎜ ⎟ dx (3) N ⎝ ∂x ⎠ Trong vËt lý ®éng häc chÊt ®iÓm ta cã: 2 0 v 2 - v 2 = 2as (7) - §Ó thu ®−îc ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng t on chóng ta sö dông ph−¬ng tr×nh Lagrand bËc Sau va ch¹m xe dõng l¹i, lóc ®ã vt = 0, hai: c«ng thøc (7) trë thµnh: d ⎛ ∂K ⎞ ∂K ∂V ∂W ⎜ ⎟− ⎟ ∂T − ∂T = ∂T (4) − v2 dt ⎜ ∂Tn = 2as hay a = on v2 ⎝ ⎠ - on n n n 2s Thay (1), (2), (3) vµo (4) ta ®−îc: Thay c¸c gi¸ trÞ trªn ta cã: && && β ( T ) + δ ( T ) + ξ ( T ) + η ( T ) + ( Δ )α = 0 v 2 sin2 θ v 2 && a= = o sin θ o 2l sin θ 2l && && δ ( T + T ) + η ( T ) + ( Δ )α = 0 && (5 ) Trong (8) ta coi trô kh«ng cã biÕn d¹ng && [X ( x ) ]( T + T ) && + α + ω2 α = 0 && (tøc lµ c«ng tr×nh an toµn tuyÖt ®èi) 0 NghiÖm cña ph−¬ng tr×nh (5) nh− sau: Lùc va ch¹m ®−îc truyÒn cho trô theo ®Þnh luËt II Newton: & Δ0 Φ2 (1 − cos ω 2 t) + sin ω 2 t (6) Δ= M s v 2 sin θ ω2 ω2 F = m.a = M s .a = o 2 (9) 2l Δ(t m ) C Lùc va ch¹m: Fst = sin θ 6. ¸p dông TÝnh lùc va xe theo ph−¬ng ph¸p kiÕn nghÞ 5. TÝnh lùc va xe theo ph−¬ng ph¸p ¸p dông ph−¬ng tr×nh (9) gãc va ch¹m kiÕn nghÞ 0 20 tÝnh to¸n víi c¸c xe H30 vµ xe HL93 víi Gi¶ sö « t« c¸c tèc ®é tõ 40 km/h ®Õn 120 km/h chuyÓn ®éng Khèi t©m ChØ tiªu kü thuËt cña xe « t« thiÕt kÕ vµ va ch¹m vµo T¶i träng tiªu chuÈn Trô cÇu v−ît cÇu c¹n trô d−íi mét ChØ tiªu kü thuËt cña §¬n vÞ 22TCN18-79 22TCN272-01 TT gãc θ. Sau khi xe Xe H30 Xe HL-93 va ch¹m vµo Träng trô « t« theo l−îng mét 1 TÊn 30 32.5 xe qu¸n tÝnh ®i Träng ®−îc thªm mét l l−îng trôc 2 TÊn 2x12 2x14.5 F qu·ng ®−êng s sau θ nµo ®ã råi dõng Träng F l−îng trôc 3 TÊn 6 3.5 h¼n. ë ®©y ta tr−íc bá qua lùc ma Kho¶ng s 4 c¸ch tim mÐt 1.9 1.8 s¸t (coi lùc ma vo b¸nh xe θ s¸t nhá kh«ng Kho¶ng ®¸ng kÓ so víi 6 ÷ 1.6 4.3 ÷ 9 von c¸ch tim 5 mÐt trôc xe 67
Gi¸ trÞ lùc va x« víi tõng lo¹i xe thiÕt kÕ Xe H30 Tèc ®é 120 100 80 60 40 thiÕt kÕ Lùc va 165.5 114.8 73.48 41.33 18.37 (TÊn) Xe HL-93 Tèc ®é 120 100 80 60 40 thiÕt kÕ Lùc va 115.0 79.8 51.11 28.75 12.77 (TÊn) 7. kÕt luËn - So s¸nh kÕt qu¶ ®· tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p kiÕn nghÞ nªu trªn víi Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu 22TCN272-01 ta thÊy gi¸ trÞ lùc va x« xe cé ®−a ra trong Tiªu chuÈn (180 TÊn) lµ kh¸ lín, ®é an toµn cña kÕt cÊu rÊt cao. Tuy nhiªn, chi phÝ x©y dùng ®Ó kÕt cÊu chÞu ®−îc lùc va nµy t¨ng lªn ®¸ng kÓ, g©y l·ng phÝ qu¸ nhiÒu, kh«ng cÇn thiÕt. - KÕt qu¶ tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p kiÕn nghÞ cho ta thÊy gi¸ trÞ lùc va x« t−¬ng øng víi tõng cÊp ®−êng, tõng tèc ®é thiÕt kÕ cô thÓ... mµ vÉn ®¶m b¶o ®é tin cËy cña c«ng tr×nh, gi¸ thµnh x©y dùng c«ng tr×nh hîp lý víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ cña n−íc ta. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn Ngäc L©m. C¸c d¹ng trô cÇu v−ît cÇu c¹n vµ ph©n tÝch trô cÇu chÞu t¶i träng va xe. LuËn v¨n Th¹c sÜ KÜ thuËt. Hµ Néi, 2002. [2]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu ®−êng óc. AUS- ROADS, 1992. [3]. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cÇu - 22TCN272 - 01. [4]. A. V. ZABEGAEV. Sù cè vµ tai n¹n - DÞch ra tiÕng ViÖt - B¶n tiÕng Nga - MOCKVA - 1998 68