CHƯƠNG IX THIẾT KẾ GỐI CAO SU KÊ DẦM 9.1 Giới thiệu chung: Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ và đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di đ
Trang 1CHƯƠNG IX THIẾT KẾ GỐI CAO SU KÊ DẦM
9.1 Giới thiệu chung:
Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ và đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do dưới tác dụng của hoạt tải và nhiệt độ thay đổi
Hiện nay trong cầu BTCT đường ô tô, gối cao su được áp dụng rất rộng rãi do có nhiều ưu điểm:
Tiết kiệm thép
Chiều cao nhỏ
Chế tạo và bảo dưỡng đơn giản
Giảm chấn động giữa các mặt tiếp xúc và các gối cầu hiện đại hầu như không cần bảo dưỡng
Gối cao su hiện đang sử dụng ở nước ta có 2 loại chính: gối cao su phẳng và gối cao su hình chậu
Trong đồ án này, ta sử dụng gối cao su phẳng
Gối cao su phẳng được áp dụng rộng rãi cho các cầu ô tô có chiều dài nhịp dưới 30-40m, có các chuyển vị không lớn (0.5-2.5cm)
Gối cao su có các bản thép dày 5mm nằm giữa các lớp cao su Các bản thép có tác dụng như các cốt thép ngăn cản và tăng độ cứng của gối khi chịu phản lực thẳng đứng Nhờ tính chất đàn hồi của cao su, tiết diện đầu dầm có thể chuyển vị trượt và chuyển vị xoay Gối có thể chịu được tải trọng ngang do hãm xe Gối có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật, có thể chịu được tải trọng thẳng đứng từ 15 đến 200T Hệ số ma sát của gối với bê tông khoảng 0.3
9.2 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ GỐI CẦU
Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp: Ltt = 36.3 m
9.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm:
RDL = VDCdcg + VDCdsg + VDCdag + VDWg = 625.1 KN
Bảng giá trị tính toán lực cắt do tĩnh tải tại mặt cắt X0 dầm giữa
Trang 29.2.2 Hoạt tải tác dụng lên dầm RLL = VLN + VLLg = 518.1 KN Bảng giá trị lực cắt hoạt tải tại mặt cắt X0 dầm giữa (đã nhân HSPBN)
Vị trí xk m.gvgHL m.gvgLN Vtrtk VLN VLLg
9.2.3 Tổ hợp lực cắt theo các trạng thái giới hạn tại mặt cắt X0 dầm giữa
9.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ I:
VuCD1g = η1.(1,75.VLLg+1,25.VDCg+1,5.VDWg
Trạng thái giới hạn sử dụng: VuSDg = η2.(VLLg+VDCg+VDWg)
Với tổng Lực cắt do TT 2 GĐ: VDCg = VDCdcg+VDCdsg+VDCdag
9.3 Chọn kích thước sơ bộ cho gối cầu
Chọn gối PMΠ-1 có kích thước 350x450x75mm, gồm có 11 lớp cao su 5mm và 10 lớp thép 2mm
9.4 Kiểm tra ứng suất nén của cao su: V tb
f m R A
= ≤
Trong đó: A-diện tích gối cao su
V-phản lực gối = 974.4KN ⇔ 97444 KG
tb
R -cường độ tính toán trung bình của cao su; đối với gối
100 /
tb
R = KG cm
m-hệ số điều kiện làm việc; m=0.75
V 97444 f= = =61.87KG/cm m.R =0,75.100=75KG/cm
Xác định chiều dày toàn bộ của cao su h ctheo điều kiện chịu lực trượt Điều kiện kiểm tra : tgγ = [ ]tgγ
h
n ≤
∆
Trong đó :
∆n: chuyển vị lớn nhất của đầu kết cấu nhịp do nhiệt độ thay đổi gây ra
α =0.00001 hệ số giãn nở vì nhiệt của bêtông
Trang 36.5
t
∆n = α× L x ∆t = 0,00001×3630×6.5 = 0,23 (cm)
[tgγ] : tang của góc trượt ma sát trong cao su khi có biến dạng nhiệt Với miền nóng [tgγ] = 0,35
⇒ tgγ = 0,23/7,5 = 0,03 < [tgγ]=0.35 :THỎA
Xác định góc trượt γT do lực hãm xe: 0.6
T
BR tg
A G
G : mođun trượt của cao su , chọn bằng 10 kG/cm2
BR : lực hãm xe trên một dầm lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải
⇒ tgγT = (145 145 35 10 25%) 2
0,52 35.45.10
=
⇒γT = 0,48 (rad)
Mà γ = arctg(0,088) = 0,0877(rad)
⇒ tg(γ + γT) = tg(0,0877+0,48) = 0,01 < 0,6 : THỎA
9.5 Kiểm tra độ lún thẳng đứng ∆V của gối
Độ nén đó không được lớn quá 5% chiều dày cao su của gối:
0,05
3
i
V h
h
G Aµ
Trong đó :
Σhi = 11×0,5 = 5,5 (cm)
µ : hệ số tăng cường độ cứng do ảnh hưởng của cốt thép tấm, nó phụ thuộc vào hệ số hình dạng Φ của tiết diện
45 35
2
× +
×
×
= +b h i a
b a
= 19.69
⇒ Chọn µ = 400
⇒∆d = 97444 5,5
3 10 1575 400
×
× × × = 0,028 < 0,05×7,5 = 0,375 : THỎA
9.6 Kiểm tra ổn định trượt của gối cầu
Lực ngang BR truyền lên gối cao su không được lớn hơn lực ma sát giữa gối và bêtông :
T ≤ f.V
f : hệ số ma sát , chọn 0,2
⇒ f.V = 0,2x97444 = 19488.8(KG) > BR =8125 (KG) : THỎA