Cầu bê tông_Lesson 10

Chia sẻ: Tân Trường Phi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội lực trong các dầm chủ nhịp đơn giản được tính toán có xét sự phân bố ngang của tải trọng cho các dầm chủ. Ngoài ra, còn phải xét đến những qui định của tiêu chuẩn thiết kế về các tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn và tổ hợp tải trọng tính toán, hệ số làn xe, hệ số xung kích, hệ số tải trọng. Các mặt cắt được chọn để tính toán nội lực thường ở các vị trí : L/2 ( giữa nhịp ), L/4, và mặt cắt gối....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Cầu bê tông_Lesson 10

4.2 XAÙC ÑÒNH NOÄI LÖÏC DAÀM : 4.2.1 Noäi löïc trong daàm chính : Noäi löïc trong caùc daàm chuû nhòp ñôn giaûn ñöôïc tính toaùn coù xeùt söï phaân boá ngang cuûa taûi troïng cho caùc daàm chuû. Ngoaøi ra, coøn phaûi xeùt ñeán nhöõng qui ñònh cuûa tieâu chuaån thieát keá veà caùc toå hôïp taûi troïng tieâu chuaån vaø toå hôïp taûi troïng tính toaùn, heä soá laøn xe, heä soá xung kích, heä soá taûi troïng. Caùc maët caét ñöôïc choïn ñeå tính toaùn noäi löïc thöôøng ôû caùc vò trí : L/2 ( giöõa nhòp ), L/4, vaø maët caét goái. Töông öùng vôùi moãi maët caét naøy phaûi veõ caùc ñöôøng aûnh höôûng cuûa moâmen uoán, cuûa löïc caét roài xeáp caùc hoaït taûi vaø tónh taûi leân ñoù ñeå tính ra moâmen hay löïc caét. Trình töï tính toaùn noäi löïc daàm chính, moät caùch toång quaùt, coù theå thöïc hieän theo caùc böôùc sau : 1. Choïn sô boä kích thöôùc maët caét ngang caàu, kích thöôùc daàm chuû, soá laøn xe.
2. Xaùc ñònh caùc heä soá phaân boá taûi troïng cho moâ men, löïc caét cuûa daàm giöõa, daàm bieân vôùi moät laøn thieát keá chòu taûi vaø nhieàu laøn thieát keá chòu taûi. Choïn giaù trò cöïc ñaïi. 3. Xaùc ñònh caùc loaïi tónh taûi taùc duïng leân daàm chuû. 4. Veõ caùc ñöôøng aûnh höôûng moâ men vaø löïc caét taïi caùc maët caét ñaëc tröng : - Taïi goái. - Maët caét caùch goái 0,72h ñeå kieåm tra löïc caét. - Taïi nhöõng maët caét thay ñoåi tieát dieän. - Maët caét taïi L/4. - Maët caét taïi L/2. 5. Tính noäi löïc do tónh taûi taùc duïng leân daàm giöõa vaø daàm bieân.
6. Tính noäi löïc do hoaït taûi taùc duïng leân daàm giöõa vaø daàm bieân :  Moâ men do hoaït taûi HL-93 vaø PL taïi caùc maët caét.  Löïc caét do hoaït taûi HL-93 vaø PL taïi caùc maët caét. Taïi moãi maët caét xaùc ñònh noäi löïc do xe taûi thieát keá vaø xe hai truïc thieát keá trong caùc tröôøng hôïp baát lôïi nhaát, sau ñoù so saùnh choïn trò soá max trong caùc tröôøng hôïp treân. Tính toå hôïp moâ men vaø löïc caét do hoaït taûi ( do taûi troïng xe coù xeùt heä soá phaân boá ngang vaø heä soá ñoäng löïc + do taûi troïng laøn coù xeùt heä soá phaân boá + do taûi troïng ngöôøi coù xeùt heä soá phaân boá ). 7. Toå hôïp taûi troïng taïi caùc maët caét ñaëc tröng : A. Taïi caùc maët caét cuûa daàm giöõa :
1- TTGH cöôøng ñoä I : Moâ men : MuCD1g = η(1,75MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg) Löïc caét : VuCDg = η(1,75VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg) 2- TTGH cöôøng ñoä II : Moâ men : MuCD2g = η(0.MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg) Löïc caét : VuCD2g = η(0.VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg) 3- TTGH cöôøng ñoä III : Moâ men : MuCD3g = η(1,35MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg) Löïc caét : VuCD3g = η(1,35VLLg + 1,25VDCg + 1,5VDWg) 4- TTGH söû duïng : Moâ men : MuSDg = η(1.MLLg + 1.MDCg + 1.MDWg) Löïc caét : VuSDg = η(1.VLLg + 1.VDCg + 1.VDWg) 5- TTGH ñaëc bieät : Moâ men : MuDBg = η(0,5MLLg + 1,25MDCg + 1,5MDWg)
B. Taïi caùc maët caét cuûa daàm bieân : Töông töï nhö treân, xaùc ñònh moâ men Mub vaø löïc caét Vub taïi töøng maët caét ñaëc tröng theo caùc TTGH cho daàm bieân. 8- Töø caùc keát quaû tính ôû treân laáy nhö sau : - Neáu noäi löïc daàm bieân lôùn hôn noäi löïc daàm giöõa : coù theå thieát keá rieâng cho daàm bieân vaø daàm giöõa hoaëc thieát keá chung theo daàm bieân. - Neáu noäi löïc daàm bieân nhoû hôn daàm giöõa : thieát keá daàm bieân theo daàm giöõa. Theo tieâu chuaån qui ñònh : naêng löïc chòu taûi cuûa daàm bieân khoâng theå thaáp hôn naêng lực chòu taûi caùc daàm beân trong. Vaán ñeà tính toaùn moâmen xoaén trong daàm chuû seõ ñöôïc trình baøy trong taøi lieäu chuyeân ñeà rieâng, khoâng giôùi thieäu ôû đâaây.
4.2.2 Tính toaùn noäi löïc trong daàm ngang : 1- Giaû thuyeát tính toaùn : - Daàm ngang chòu löïc raát phöùc taïp. Moái noái giöõa daàm doïc vaø daàm ngang coù tính ngaøm chaët, tính chaát naøy coøn phuï thuoäc vaøo ñoä cöùng choáng xoaén cuûa daàm doïc. Daàm ngang laøm vieäc nhö moät daàm hai ñaàu ngaøm chòu uoán döôùi taùc duïng cuûa löïc thaúng ñöùng. - Ñeå tính daàm ngang, phaûi xaùc ñònh löïc töø baûn maët caàu truyeàn xuoáng. - Khaåu ñoä tính toaùn cuûa daàm ngang laø khoaûng caùch tim giöõa hai daàm doïc. Theo tieâu chuaån thieát keá 272-05 : neáu maët caàu ñöôïc töïa tröïc tieáp leân daàm ngang heä maët caàu thì heä maët caàu coù theå ñöôïc thieát keá cho caùc taûi troïng ñöôïc xaùc ñònh theo Baûng e-1.
Nhö vaäy trong caàu BTCT, vôùi baûn maët caàu baèng beâtoâng, tröôøng hôïp S > 1800 ñeàu ñöôïc tính söï phaân phoái taûi troïng cho daàm ngang theo phöông phaùp ñoøn baåy. Coù theå tính toaùn theo trình töï nhö trong noäi dung döôùi ñaây. 2- Taûi troïng taùc duïng leân daàm ngang : A. Xaùc ñònh phaûn löïc töø baûn maët caàu truyeàn xuoáng daàm ngang : a) Tónh taûi cuûa lôùp phuû vaø baûn maët caàu : Khoaûng caùch hai daàm ngang laø L1 > 1800mm : DCbaûn= γb.hf.L1 Lôùp phuû coù chieàu daøy trung bình hcm, γcm => DW = γcm .hcm.L1 Tónh taûi baûn thaân daàm ngang : DCd = Ad..γ
+ Phaûn löïc do taûi troïng laøn : Rlaøn = 9,3.ω + Phaûn löïc do daõy baùnh xe taûi thieát keá : RK = ∑ Pitr yi + Phaûn löïc do daõy baùnh xe hai truïc thieát keá : Rm = ∑ Pita yi
B. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm ngang : Daàm ngang ñöôïc coi nhö daàm hai ñaàu ngaøm, veõ ñöôøng aûnh höôûng noäi löïc trong daàm, xaùc ñònh moâmen vaø löïc caét trong daàm. a) Ñoái vôùi maët caét giöõa nhòp : + Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng : ω =ω gi
+ Moâmen do tónh taûi : - Lôùp phuû : MDW = DW. ω gi - Baûn maët caàu : MDCb = DCb. ω gi - Daàm ngang : MDCd = DCd. ω gi + Moâmen do hoaït taûi : - Xe taûi : tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùntr xe h yitr : M k = Rk ∑ yi - Xe hai truïc : yita tung ñoä ñöôøng aûnh höôûngMm = caùc∑ nita xe döôùi Rm baùyh : - Taûi troïng laøn : yil döôùi caù ∑ tung ñoä ñöôøng aûnh höôûngM = R c meù yilp laøn : L l 2 Toå hôïp moâmen taïi maët caét giöõa nhòp theo traïng thaùi i haï 75  1 IM  M giôù�= 1,n cöôø+ng ñoä( I :k hoac Mm ) + 1,5 M DW + 1, 25(M DCb + M DCd ) M gi�a   �  100 
b) Ñoái vôùi maët caét ngaøm : • Tính moâmen : Töông töï nhö tính moâmen taïi maët caét giöõa nhòp, phaûi xaùc ñònh dieän tích ñöôøng aûnh höôûng roài laàn löôït tính moâmen do töøng loaïi taûi troïng gaây ra, sau ñoù coäng taùc duïng cuûa chuùng laïi :  IM  Mngam = 1,75  1 + �  ( Mk hoac Mm ) + 1,5M DW + 1, 25(M DCb + M DCd ) �  100 
• Tính löïc caét : + Dieän tích ñöôøng aûnh höôûng löïc caét ω Q : + Löïc caét do tónh taûi : - Lôùp phuû : QDW = DW. ω Q - Baûn maët caàu : QDCb = DCb. ω Q - Daàm ngang : QDCd = DCd. ω Q
+ Löïc caét do hoaït taûi : - Xe taûi : tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùnh xe yitr : - Xe hai truïc : ∑ Qk = Rk . yitr tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc baùnh xe yita : - Taûi troïng laøn : Qm = Rm . ∑ yita tung ñoä ñöôøng aûnh höôûng döôùi caùc meùp laøn yil : QL = Rl . ∑ yil 2 Toå hôïp löïc caét taïi maët caét giöõa nhòp theo traïng thaùi giôùi haïn cöôøng ñoä I :  IM  Qgi� = 1,75  1 + a �  ( Qk hoac Qm ) + 1, 5QDW + 1, 25(QDCb + QDCd ) �  100  Töø noäi löïc tìm ñöôïc, seõ tieán haønh boá trí coát theùp, tính toaùn kieåm tra, kieåm toaùn khaû naêng chòu löïc cuûa keát caáu, goïi laø : Thieát keá keát caáu caàu.
4.3 NHÖÕNG QUI TAÉC CÔ BAÛN THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU CAÀU BEÂ TOÂNG COÁT THEÙP THÖÔØNG : Nguyeân lyù chung ñeå tính toaùn keát caáu caàu laø : söùc khaùng cuûa caàu tuyø theo vaät lieäu vaø caáu taïo phaûi lôùn hôn hieäu öùng cuûa taûi troïng taùc duïng leân caàu, ñoù laø : Söùc khaùng ≥ hieäu öùng cuûa taûi troïng (4.14) • Khi söû duïng caùc bieåu thöùc treân, caû hai veá baát ñaúng thöùc phaûi ñöôïc ñaùnh giaù vôùi cuøng ñieàu kieän. Ví duï, neáu hieäu öùng cuûa taûi troïng taùc duïng laø ñöa ra trò soá öùng suaát neùn treân ñaát neàn, thì trò soá ñoù seõ ñöôïc so saùnh vôùi trò soá söùc khaùng cuûa ñaát. Caàn phaûi ñaùnh giaù caû hai veá baát ñaúng thöùc ôû cuøng moät traïng thaùi giôùi haïn. • Caàn xeùt söï thay ñoåi treân caû hai veá cuûa baát ñaúng thöùc (4.14), veá söùc khaùng cuûa keát caáu seõ ñöôïc nhaân vôùi heä soá söùc khaùng Φ ; döïa treân cô sôû thoáng keâ, nhöõng giaù trò naøy luoân nhoû hôn 1. Coøn veá hieäu öùng taûi troïng ñöôïc nhaân vôùi caùc heä soá taûi troïng γi , caùc heä soá naày ñöôïc choïn döïa treân cô sôû thoáng keâ vaø thöôøng lôùn hôn 1 ( cuõng coù luùc laáy ≤
Bôûi vì hieäu öùng taûi troïng ôû moät traïng thaùi giôùi haïn bao goàm toå hôïp cuûa caùc kieåu taûi troïng khaùc nhau (Qi) maø chuùng coù nhöõng möùc ñoä chính xaùc döï ñoaùn khaùc nhau, veá hieäu öùng taûi troïng ñöôïc mieâu taû baèng toång caùc giaù trò γi Qi. Neáu söùc khaùng danh ñònh ñöôïc ñöa ra baèng Rn, baát ñaúng thöùc theå hieän möùc ñoä an toaøn tôùi haïn caàn thieát laø : Φ Rn ≥ hieäu öùng ∑ γi Qi (4.15) Vì coâng thöùc (4.15) bao goàm caû heä soá taûi troïng vaø heä soá söùc khaùng, neân phöông phaùp thieát keá naøy ñöôïc goïi laø thieát keá theo heä soá taûi troïng vaø heä soá söùc khaùng (LRFD). Heä soá söùc khaùng Φ coù theå xeùt ñeán moät soá yeáu toá sau : - Ñaëc tính vaät lieäu - Phöông trình döï ñoaùn cöôøng ñoä - Trình ñoä tay ngheà cuûa coâng nhaân - Hieäu quaû cuûa coâng taùc quaûn lyù chaát löôïng
Heä soá taûi troïng gi ñöôïc choïn cho phaàn taûi troïng coù theå xem xeùt moät soá ñieàu sau : - Ñoä lôùn cuûa taûi troïng - Phaïm vi taûi troïng - Toå hôïp taûi troïng Ñeå löïa choïn heä soá söùc khaùng vaø heä soá taûi troïng cho keát caáu caàu moät caùch hôïp lyù caàn aùp duïng lyù thuyeát xaùc suaát vôùi döõ lieäu thoáng keâ phong phuù vaø toaøn dieän veà cöôøng ñoä vaät lieäu, khoái löôïng vaät lieäu vaø veà taûi troïng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp LRFD : 1. Xeùt ñeán caû caùc thay ñoåi cuûa söùc khaùng vaø cuûa taûi troïng 2. Ñaït ñöôïc möùc ñoä khaù ñoàng nhaát veà an toaøn ñoái vôùi caùc traïng thaùi giôùi haïn khaùc nhau cuûa caùc loaïi caàu khaùc nhau maø khoâng caàn thöïc hieän vieäc phaân tích xaùc suaát hoaëc thoáng keâ phöùc taïp. 3. Khaéc phuïc ñöôïc caùc haïn cheá vaø toàn taïi cuûa phöông phaùp thieát keá tröôùc ñaây. Cung caáp moät phöông phaùp thieát keá hôïp lyù vaø nhaát quaùn.
4.4 TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ BAÛN MAËT CAÀU : Sau khi tính toaùn noäi löïc trong caùc maët caét ñaëc tröng cuûa baûn nhö trong phaàn 4.1 ñaõ giôùi thieäu, thì tieán haønh thieát keá baûn maët caàu. Döïa vaøo caùc ñieàu kieän caáu taïo ( chöông 3 ) hoaëc kinh nghieäm ñeå choïn loaïi coát theùp, ñöôøng kính coát theùp vaø boá trí chuùng trong maët caét. Sau ñoù, tính duyeät caùc maët caét theo caùc traïng thaùi giôùi haïn. Tính duyeät uoán ñoái vôùi maët caét hình chöõ nhaät coù coát theùp thöôøng nhö sau : Maët caét baûn maët caàu luoân laø daïng maët caét chöõ nhaät, coù theå ñaët coát theùp ñôn hoaëc coát theùp keùp. Sau ñaây, neâu ra caùc coâng thöùc cô baûn : 4.4.1 Maët caét hình chöõ nhaät coát theùp ñôn : Chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñöôïc tính toaùn döïa treân phöông trình caân baèng löïc doïc cuûa maët caét : 0,85 fc′ . ß1 . c. b = As . fy
As .f y c= trong ñoù : 0, 85 fc′.β1 .b (4.17) fc′- cöôøng ñoä neùn qui ñònh cuûa beâtoâng ôû tuoåi 28 ngaøy, MPa ß1 - heä soá qui ñoåi, laáy theo qui ñònh b - chieàu roäng tieát dieän, mm As - dieän tích coát theùp chòu keùo khoâng döï öùng löïc, mm2 f - giôùi haïn chaûy toái thieåu qui ñònh cuûa coát theùp, MPa
Töø giaù trò chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñaõ xaùc ñònh ñöôïc, thaønh laäp phöông trình moâmen vôùi troïng taâm cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn qui öôùc, caùch meùp a ngoaøi cuøng cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn baèng , xaùc ñònh 2 söùc khaùng danh ñònh cuûa maët caét : a Mn = As.fy.(ds – ) (4.18) 2 trong ñoù : Mn - söùc khaùng danh ñònh cuûa maët caét, N.mm ds - khoaûng caùch töø troïng taâm coát theùp khoâng döï öùng löïc chòu keùo ñeán meùp ngoaøi cuøng cuûa vuøng beâtoâng chòu neùn, mm a = ß1.c - chieàu daøy cuûa khoái öùng suaát töông ñöông, mm.
4.4.2 Maët caét hình chöõ nhaät coát theùp keùp : Chieàu cao vuøng beâtoâng chòu neùn c ñöôïc tính toaùn döïa treân phöông trình caân baèng löïc doïc cuûa maët caét : fc′ As +′ 0,85 .ß1.c.b f y . = As.fy ′ trong ñoù : As - dieän tích coát theùp chòu neùn khoâng döï öùng löïc, mm2 ′ f y - giôùi haïn chaûy cuûa coát theùp chòu neùn, MPa. ′