chương 4 tính toán phân bố tải trọng cho bộ phận kết cấu cầu

Các nhóm ph ơng pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 2.. Ph ơng pháp dầm liên tục trên gối đàn hồi ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 5.. Cá

S 1

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

TS Hồ Xuân Nam

Bộ môn Cầu Hầm, Đại học Giao thông Vận tải

S 2

cho các bộ phận kết cấu cầu

1 Các nhóm ph ơng pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

2 Ph ơng pháp đòn bẩy ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

3 Ph ơng pháp nén lệch tâm ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

4 Ph ơng pháp dầm liên tục trên gối đàn hồi ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

5 Các ph ơng pháp chính xác ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Cầu bờ tụng cốt thộp – Chương IV

S 3

1 Các nhóm PP tính PBTT 2 3 4 5 6

Nhóm 1

- Giả thiết vật liệu đàn hồi tuyến tính

- Là kết cấu không gian bao gồm các bộ phận: bản mặt cầu, dầm ngang, dầm chủ cùng tham gia

chịu lực

- Dựa trên nguyên lý cân bằng lực và t ơng thích biến dạng

- Hoạt tải theo ph ơng ngang cầu và dọc cầu di chuyển ở vị trí bất kỳ

- Phân bố tải trọng giữa các bộ phận phụ thuộc vào độ cứng và liên kết giữa các bộ phận

- Ng ời ta chia làm 4 nhóm:

- Giả thiết KCN là hệ thanh

- Các phần bản coi nh chỉ chịu lực cục bộ và truyền lực lên dầm dọc và dầm ngang

Nhóm 2

- Giả thiết KCN nh hệ thống các thanh thành mỏng có mặt cắt kín hoặc hởương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Nhóm 3

- Giả thiết KCN là hệ thống dạng bản

Nhóm 4

- Giả thiết KCN gần với kết cấu thực

- Dùng các ph ơng pháp phức tạp và có độ chính xác cao sử dụng các phần mềm máy tính để ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

tính toán

S 4

Phân loại theo phạm vi áp dụng

1 Các nhóm PP tính PBTT 2 3 4 5 6

Các ph ơng pháp đơn giản ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp đòn bẩyương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp nén lệch tâmương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp dầm liên tục trên gối đàn hồiương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Các ph ơng pháp chính xác ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp mạng dầmương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp bản trực h ớngương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp bản có s ờnương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp phần tử hữu hạnương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Ph ơng pháp tra bảng trong 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp dầm đơn áp dụng cho cầu dầmương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Ph ơng pháp tuyến dầm áp dụng cho dầm hộp nhiều ngănương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

S 5

1 2 Ph ơng pháp đòn bẩy 2 Ph ơng pháp đòn bẩy ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 3 4 5 6

Giả thiết

- Kết cấu ngang là dầm giản đơn hoặc dầm hẫng gối chốt lên các dầm dọc chủ và bị cắt rời

trên các dầm dọc chủ

- Khi mặt cắt ngang KCN gồm nhiều hộp có thể giả thiết mặt cắt hộp không quay trong MCN

do độ cứng chống xoắn lớn

Phạm vi áp dụng

- KCN có 2, 3 dầm dọc hoặc khi độ cứng của liên

kết ngang nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của

dầm dọc

Ph ơng pháp tính

- Vẽ ĐAH phản lực gối của dầm ngang lên dầm

dọc theo nguyên tắc: tải trọng tác dụng qua kết

cấu ngang lên 2 dầm chủ liền kề phân bố theo

qui tắc đòn bẩy

- Với dầm hộp có thể giả thiết tung độ ĐAH giữa

các s ờn của cùng một hộp bằng 1ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Đặt tải trọng lên ĐAH phản lực gối để tính

HSPBN theo công thức: K = 0,5.yi hoặc i

S 6

1 2 3 Ph ơng pháp nén lệch tâm 3 Ph ơng pháp nén lệch tâm ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 4 5 6

Giả thiết

- Kết cấu ngang có độ cứng khá lớn, khi chịu tải mặt cắt giữa

nhịp không biến dạng mà chỉ chuyển vị thẳng đứng và quay

đi 1 góc nh trong cấu kiện chịu nén lệch tâmương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Phạm vi áp dụng

- KCN có ít nhất 3 dầm ngang trong 1 nhịp

- Tỉ số B/L  0,5

Ph ơng pháp tính

- Tính HSPBN cho mỗi dầm chủ theo nguyên tắc nh trong ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

kết cấu chịu nén lệch tâm: áp lực của dầm ngang lên dầm

dọc tỉ lệ với độ võng của dầm dọc đó

- Khi độ cứng của các dầm khác nhau:

- Có thể đặt tải trọng lên ĐAH áp lực lên từng dầm để tính

HSPBN theo: K = 0,5.yi hoặc i





















i

a

a e n























i i j

i

I a

I a e I

I

S 7

1 2 3 4 Ph ơng pháp dầm liên tục trên GĐH 4 Ph ơng pháp dầm liên tục trên GĐH ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 5 6

Giả thiết

- Kết cấu ngang nh 1 dầm liên tục trên gối đàn hồi là các dầm dọcương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Hệ số đàn hồi của các gối phụ thuộc vào độ cứng của các dầm dọc

Phạm vi áp dụng

- Các cầu không dầm ngang hoặc khi kết cấu ngang không đủ cứng với:

Với I =I‘=I n/a với a là khoảng cách các dầm ngang

Có thể tính theo công thức:

- Tỉ số B/L > 0,5

Ph ơng pháp tính

- Vẽ ĐAH áp lực lên các dầm chủ nh ĐAH phản

lực gối đàn hồi của dầm liên tục: dùng PP

thông số ban dầu hay ph ơng trình 5 mô menương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Tung độ của ĐAH ở đầu công xon:

Rp

- Trong thực tế dùng các bảng tra tung độ Rp

n,r

và RM

n,0 theo  và số nhịp của dầm ngang

- Đặt tải trọng lên ĐAH áp lực lên từng dầm để

tính HSPBN theo: K = 0,5.yi hoặc i

  



³

0,005

6 ´

d

E I p

d d

P

I E

l4

384

5





n

d

I l

I

d

4

3

28 ,

1





S 8

1 2 3 4 Ph ơng pháp dầm liên tục trên GĐH 4 Ph ơng pháp dầm liên tục trên GĐH ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 5 6

Giả thiết

- Tại mặt cắt trên gối tính HSPBN theo ph ơng pháp đòn bẩyương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Tại vùng giữa nhịp tính theo ph ơng pháp NLT hoặc dầm liên tục trên GĐHương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Giữa mặt cắt gối và vùng giữa nhịp HSPBN thay đổi theo qui luật đ ờng thẳngương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Phạm vi áp dụng

  < 0,005: tính theo ph ơng pháp NLT trong ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

vùng giữa 2 dầm ngang đầu nhịp

  > 0,005: tính theo PP dầm liên tục trên GĐH

trong đoạn 1/3L giữa nhịp

S 9

1 2 3 4 5 Các ph ơng pháp chính xác 5 Các ph ơng pháp chính xác ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng 6

Giả thiết

- Giả thiết KCN gần với kết cấu thực

Phạm vi áp dụng

Ph ơng pháp tính ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Mô hình hầu hết đ ợc thiết lập và giải theo ph ơng pháp chuyển vịương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Sử dụng các phần mềm máy tính để tính toán

- Là 1 trong những ph ơng pháp số mạnh nhất, ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

có thể mô phỏng bất kỳ loại kết cấu nào với

các điều kiện biên khác nhau

S 10

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

Số làn xe thiết kế NL và bề rộng làn xe BL

- 6m  W < 7m: NL = 2; BL = W/2

- 7m  W < 10,5m: NL = 2; BL = 3,5m

- W  10,5m: NL = phần nguyên của W/3,5; BL = 3,5m

K/c tối thiểu từ tim bánh xe tới mép đá vỉa, lan can và mép làn xe

- Khi tính các bộ phận khác: 600mm tới mép làn xe

- Tải trọng đ ợc xếp theo ph ơng ngang cầu sao cho đạt đ ợc hiệu ứng lực cần tính là lớn ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

nhất

S 11

- Bề rộng mặt cầu không đổi

- Số dầm n 4

- Các dầm nằm song song và có độ cứng xấp xỉ

nhau

- Phần đ ờng xe chạy của phần hẫng dương pháp tính toán sự phân bố tải trọng e  910mm

- Độ cong trên mặt bằng nhỏ hơn giới hạn trong

4.6.1.2

- Mặt cắt ngang phù hợp với bảng 1 (22

TCN-272-05)

Phạm vi áp dụng

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

S 12

Phạm vi áp dụng

- Có thể sử dụng để đánh giá các loại xe mà tổng bề rộng t ơng đ ơng với bề rộng của xe ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

tải thiết kế

- Tải trọng th ờng xuyên của bản mặt cầu và trên bản mặt cầu đ ợc coi nh phân bố đều ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

cho các dầm

- Các dầm biên của cầu nhiều dầm không đ ợc có sức kháng nhỏ hơn sức kháng của dầm

trong

Tham số độ cứng dọc

Kg = n.(I+A.eg2) với n = EB / ED

EB môđun đàn hồi của vật liệu dầm– môđun đàn hồi của vật liệu dầm

ED – môđun đàn hồi của vật liệu bản

A, I – diện tích (mm2) và mômen quán tính (mm4) của mặt cắt dầm không liên hợp

eg – khoảng cách giữa trọng tâm mặt cắt dầm chủ và bản mặt cầu (mm)

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

S 13

Các bảng tra HSPB đối với mô men

- Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy Kg/(Lts3 ) và (I/J) bằng 1

- Khi cự li dầm thay đổi theo chiều dài cầu phải xác

định số làn xe thiết kế NL theo chiều rộng lòng

đ ờng w lấy tại giữa nhịp ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

S 14

Các bảng tra HSPB đối với mô men

- Khoảng cách de có thể lấy giá trị d ơng hoặc ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

âm tuỳ theo vị trí của s ờn dầm biên so với bó ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

vỉa hoặc lan can

- Với cầu dầm bản có vách ngăn ngang hoặc

khung ngang, HSPB đối với dầm biên không

nhỏ hơn khi tính theo PPNLT

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Khi góc chéo của 2 đ ờng tim kề nhau của các

gối tựa không lớn hơn 10 thì có thể giảm M uốn

trong dầm theo bảng 4.6.2.2.2d-1

S 15

Các bảng tra HSPB đối với lực cắt

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Khi thiết kế sơ bộ có thể

lấy I/J bằng 1

- Đối với nh ng loại dầm

không có trong bảng, phân bố tải trọng gần

đầu nhịp phải tính theo

ph ơng pháp đòn bẩy ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Với dầm hộp BT trong

mặt cầu nhiều dầm nếu

I và J không thoả mãn

điều kiện trong bảng thì

có thể lấy HSPB nh ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

đối với mômen

S 16

Các bảng tra HSPB đối với lực cắt

1 2 3 4 5 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 6 Ph ơng pháp HSPB theo 22 TCN-272-05 ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Đối với những loại dầm không có trong bảng,

phân bố tải trọng gần đầu nhịp phải tính theo

ph ơng pháp đòn bẩy ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

- Khoảng cách de có thể lấy giá trị d ơng hoặc ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

âm tuỳ theo vị trí của s ờn dầm biên nằm phía ương pháp tính toán sự phân bố tải trọng

trong hay ngoài so với bó vỉa hoặc lan can

- Với cầu dầm bản có vách ngăn ngang hoặc

khung ngang, HSPB đối với dầm biên không

nhỏ hơn khi tính theo PP nén lệch tâm

- Phải đ a vào hệ số điều chỉnh đối với tất cả các

dầm tại góc tù