Đặc trưng vật liệu thiết kế - Lớp mui luyện tạo dốc 3.. Nội lực do tĩnh tải gây ra đối với dầm trong Tĩnh tải giai đoạn 1 2 - Thép thường + Giới hạn chảy nhỏ nhất quy định của thép + T
Trang 1Thực hiện Kiểm tra Chủ nhiệm
1 SỐ LIỆU CHUNG
- Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05
- Hoạt tải thiết kế 1.00 HL-93
- Gối cầu thiết kế
2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ
2.1 Số liệu kết cấu phần trên
8
1 - Loại dầm
+ Tiết diện dầm chủ: I + Vật liệu kết cấu: BTCT DƯL đúc sẵn + Công nghệ chế tạo: Căng trước
Tên gọi các kích thước và cấu kiện
Gối cao su
9 - Mối nối
+ Số lượng mối nối + Diện tích một mối nối 10
12 - Gờ lan can
+ Diện tích mặt cắt ngang lan can + Số gờ lan can
+ Chiều dài một nhịp lan can
11 - Lề bộ hành
+ Diện tích mặt cắt ngang + Số lề bộ hành
+ Chiều dài 1 lề bộ hành
- Chiều dài dầm
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối
- Số lượng dầm chủ
- Chiều dài nhịp tính toán
- Dầm ngang
+ Số lượng dầm ngang + Diện tích trung bình 1 dầm ngang phương ngang cầu
- Khoảng cách giữa hai dầm chủ
- Phần cánh hẫng
- Ván khuôn
+ Số lượng ván khuôn + Diện tích trung bình 1 ván khuôn + Chiều dài 1 ván khuôn
+ Chiều rộng dầm ngang dọc cầu
Trang 22.2 Đặc trưng vật liệu thiết kế
- Lớp mui luyện tạo dốc
3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TÍNH CHO MỘT GỐI CẦU CHỊU LỰC
3.1 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI GÂY RA
3.1.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra đối với dầm trong
Tĩnh tải giai đoạn 1
2 - Thép thường
+ Giới hạn chảy nhỏ nhất quy định của thép + Tỷ trọng của thép
+ Mô đun đàn hồi của thép
Tên kết cấu hoặc cấu kiện
3 - Bê tông Atphan
+ Tỷ trọng bê tông Atphan 4
+ Tỷ trọng lớp mui luyện tạo dốc
5 - Lớp phòng nước
+ Tỷ trọng lớp phòng nước
+ Bề dày bản mặt cầu + Bề dày lớp bê tông Atphan + Bề dày lớp mui luyện tạo dốc + Bề dày lớp phòng nước + Hệ số làn xe
+ Chiều cao dầm tính đến lớp phủ
Tên gọi và các đặc trưng vật liệu thiết kế
1 - Bê tông dầm chính
+ Cường đđộ nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày + Tỷ trọng bê tông
+ Mô đun đàn hồi của bê tông + Chiều cao dầm chính
- Mặt cắt ngang cầu
+ Khổ cầu + Bề rộng dành cho người đi bộ + Bề rộng lan can
+ Tổng chiều rộng cầu + Số làn xe thiết kế
Tổng cộng
Trang 3Tĩnh tải giai đoạn 2
3.1.2 Nội lực do tĩnh tải gây ra đối với dầm biên
Tĩnh tải giai đoạn 1
Tĩnh tải giai đoạn 2
9 - Tĩnh tải các tiện ít và thiết bị DWti= 3.68 kN
3.2 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA
3.2.1 Xác định hệ số phân bố ngang
3.2.1.1 Hệ số phân bố dầm trong cho 1 làn xe thiết kế:
0.5837
3.2.1.2 Hệ số phân bố dầm trong cho nhiều làn xe thiết kế:
0.6470
- Phạm vi áp dụng:
Tên kết cấu hoặc cấu kiện
Tên kết cấu hoặc cấu kiện
Tổng cộng các lớp phủ mặt cầu
Tổng cộng
Tên kết cấu hoặc cấu kiện Tổng cộng
Tổng cộng Tổng cộng các lớp phủ mặt cầu
Phạm vi áp dụng thỏa
7600 36
mg luccat SI
2 10700 3600
2
mg luccat MI
4
10 3 10
4
73000 6000
300 110
4900 1100
12 9
g tt s
N
K L t S
Trang 43.2.1.3 Hệ số phân bố dầm biên cho 1 làn xe thiết kế: (Sử dụng phương pháp đòn bẩy)
- Với xe tải thiết kế:
0.2471
- Với tải trọng làn:
- Với tải trọng người đi bộ:
- Trong đó:
+ yi: là tung độ đường ảnh hưởng của trục bánh xe, + lan: là diện tích đường ảnh hưởng tải trọng làn, + PL: là diện tích đường ảnh hưởng tải trọng người đi bộ,
3.2.1.4 Hệ số phân bố dầm biên cho nhiều làn xe thiết kế:
- Trong đó:
+ de=Sk-B3-Blbh= -0.40 m
- Phạm vi áp dụng: -300<=de<=1700 Phạm vi áp dụng không thỏa
Bảng kết quả phân bố tải trọng xác định phản lực R i tác dụng lên gối cầu
3.2.2 Xác định nội lực do hoạt tải HL-93
Ghi chú:
Tải trọng Phản lực Đơn vị
Tải trọng xe Tải trọng làn
0.76
1.00
Tải trọng người đi bộ
-0.1988
Nét đứt thể hiện vị trí đặt tải của xe hai trục thiết kế.
Tải trọng Vị trí Tung độ đường
ảnh hưởng Số TT
Dầm biên
1.2706
Vị trí dầm
Xe tải thiết kế 1
110 KN
110 KN
35 KN
145 KN 145 KN
4.3m 4.3m
1.2m
1'
2 1
2'
3
mg
2 1
Lan
m
3
Lan
B
m
2
e mgdamtrong mg
Trang 53 35 18.28 kN
3.2.2.1 Nội lực do hoạt tải gây ra đối với dầm trong
3.2.2.2 Nội lực do hoạt tải gây ra đối với dầm biên
3.3 TẢI TRỌNG NGƯỜI ĐI BỘ
- Tải trọng người đi bộ, dầm biên PL= 34.31 kN
3.4 TẢI TRỌNG DO LỰC HÃM XE
- Lực hãm xe lấy bằng 25% của trọng lượng các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải và coi như đi cùng một chiều
- Lực này tác dụng nằm ngang cách phía trên mặt đường là 1,8m
- Gối cầu thiết kế là
- Tính lực hãm xe tác dụng lên một gối cầu là:
3.5 TẢI TRỌNG DO LỰC LY TÂM
- Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục với hệ số C
- Lực ly tâm tác dụng nằm ngang cách phía trên mặt đường là 1.80 m
- Trong đó:
+ v: là tốc độ thiết kế đường ô tô, m/s v= 16.67 m/s + g: là gia tốc trọng trường, m/s2 g= 9.807 m/s2
- Tải trọng lực ly tâm CE tác dụng lên một gối cầu là:
3.6 TẢI TRỌNG GIÓ
3.6.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình, WS
3.6.1.1 Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên công trình
- Tốc độ gió thiết kế xác định theo công thức
- Trong đó
+ VB: gió giật cơ bản trong 3s với chu kỳ xuất hiện 100 năm, (m/s) + Khu vực xây dựng cầu thuộc vùng tính gió I nên VB= 38.00 m/s + S: là hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu, S = 1.09 Dim
- Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng vào trọng tâm của tiết diện thích hợp xác định theo công thức
Gối cao su
Tải trọng
0.93 2
3
0.52 1.00
gR
v C
2
3 4
Trang 6PV=0.00045V2AV= 12.35 kN
- Trong đó
+ AV: là diện tích phẳng của mặt cầu hay cấu kiện để tính tải trọng gió thẳng đứng, m2 + PV: là tải trọng gió thẳng đứng, kN
3.6.1.2 Tải trọng gió ngang
- Tải trọng gió ngang cầu xác định theo công thức
- Trong đó
+ V: là vận tốc gió thiết kế, m/s + At: là diện tích kết cấu hay cấu kiện tính tải trọng gió ngang, m2 + Cd: là hệ số cản được quy định trong hình 3.8.1.2.1-1 22TCN 272-05 Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can, b= 8.60 m
Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, d= 1.94 m
Bảng tính tải trọng gió ngang tác dụng lên một gối cầu
Số TT Mặt cắt V (m/s) Cd At (m2) 1.8At (kN) PD (kN) PDchon (kN)
3.6.1.3 Tải trọng gió dọc
- Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu khác có một bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc
- Trong trường hợp này không xét đến tải trọng gió dọc lên kết cấu phần trên
3.6.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ, WL
3.6.2.1 Tải trọng gió ngang
- Tải trọng gió ngang lên xe cộ lấy bằng tải trọng phân bố 1.5kN/m, tác dụng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường
3.6.2.1 Tải trọng gió dọc
- Tải trọng gió dọc lên xe cộ lấy bằng tải trọng phân bố 0.75kN/m, tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1.8m so với mặt đường
- Gối cầu thiết kế là gối cao su
4 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ GỐI CẦU
- Hệ số tải trọng tổ hợp cho tất cả các tải trọng xét ở TTGH sử dụng:
+ Hệ số tải trọng do nhiệt độ phân bố đều, co ngót và từ biến: =1,2 + Hệ số tải trọng do gió tác dụng lên công trình =0,3
+ Hệ số tải trọng xét cho các tải trọng còn lại lấy =1,0
4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN GỐI CẦU
- Độ cứng danh định trên thang Shore A Shore A= 60.00 Dim
- Ngưỡng mỏi biên độ không đổi chổ cho loại A FTH= 165.00 Mpa
t d
t
P 0.0006 2 1.8
Trang 74.2 TÍNH CÁC GIÁ TRỊ CHUYỂN VỊ
4.2.1 Chuyển vị do nhiệt độ phân bố đều gây ra ở đầu kết cấu nhịp
- Hệ số giãn nở nhiệt: =10,810-6/0C
4.2.2 Chuyển vị do co ngót của bê tông ở đầu kết cấu nhịp
- Hệ số co ngót sau 28 ngày là: 1=0,0002
- Hệ số co ngót sau một năm khô là: 2=0,0005
- Chuyển vị do từ biến sau một năm khô là SH=(21Ltt/2= 2.70 mm
4.2.3 Chuyển vị do từ biến của bê tông
- Chuyển vị do từ biến của bê tông là một quá trình phức tạp, do đó trong thiết kế không xét đến chuyển
vị do từ biến của bê tông ở đầu kết cấu nhịp
4.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ KIỂM TRA GỐI CẦU THIẾT KẾ
4.3.1 Kích thước gối cầu thiết kế
- Chiều dày của lớp chất dẻo thứ i trong gối chất dẻo hri= 6.00mm
- Số lượng các lớp bên trong của khối chất dẻo n= 4.00Dim
4.3.2 Kiểm tra chiều cao của gối cao su
- Kiểm toán theo công thức: hrt2s
- Trong đó:
+ hrt: là tổng chiều dày của khối chất dẻo, mm + s: là độ biến dạng cắt lớn nhất của chất dẻo ở TTGH SD
s=(TEMP+SH)= 6.16 2s= 12.31 mm
4.3.3 Kiểm tra ứng suất nén của gối cao su
- Trong bất kỳ lớp gối chất dẻo nào, ứng suất nén trung bình ở TTGH SD nào phải thỏa mãn, đối với gối chịu cắt:
+ s1,66GS11Mpa= 11.00 Mpa
- Trong đó:
+ S: là hệ số hình dạng của lớp dày nhất của gối,
+ s: là ứng suất nén trung bình do tổng tải trọng, Mpa
+ VSDmax: là tổng tải trọng lớn nhất tác dụng lên gối ở TTGH SD, kN
9.95 Mpa
8.33 Dim
LW
VSD s
max
) (
LW S
ri
Trang 8+ L: là ứng suất nén trung bình do hoạt tải, Mpa
+ VLLmax: là tải trọng lớn nhất do hoạt tải tác dụng lên gối ở TTGH SD, kN
4.3.4 Nén và quay kết hợp
4.3.4.1 Độ lún do nén
- Các độ lún của gối chất dẻo do tổng tải trọng và riêng hoạt tải phải được xem xét riêng biệt Độ lún tức thời phải lấy như sau:
- Trong đó:
+ i: là ứng biến nén tức thời trong lớp chất dẻo thứ i trong gối cán mỏng, + hri: là chiều dày của lớp chất dẻo thứ i trong gối cán mỏng, mm
- Độ lún tức thời do tổng tải trọng: - Độ lún tức thời do hoạt tải:
Tra biều đồ C14.7.6.3.3.1 i= 0.05 Dim Tra biều đồ C14.7.6.3.3.1 i= 0.04 Dim
4.3.4.2 Xác định góc quay lớn nhất cho phép của gối
- Độ quay xung quanh bất kỳ trục nào của tấm gối có thể xác định theo công thức gần đúng như sau:
4.3.4.3 Góc quay tính toán s tại TTGH SD do tĩnh tải có xét đến từ biến, hoạt tải và sai số cho phép
0.0061
- Trong đó:
+ DC: là góc quay do độ võng tĩnh tải tác dụng thường xuyên, Rad + TB: là góc quay do độ võng tĩnh tải có xét đến từ biến, Rad + LL: là góc quay do độ võng hoạt tải, Rad
+ UN: là sai số cho phép, UN=±0,005 Rad
4.3.4.3.1 Góc quay do độ võng tĩnh tải tác dụng thường xuyên gây ra có xét đến độ vồng do dự ứng lực
4.3.4.3.2 Góc quay do tĩnh tải có xét đến từ biến
0.0029 Rad
- Hệ số từ biến xác định theo công thức:
- Trong đó:
+ t: là tuổi của bê tông tính bằng ngày kể từ thời điểm đổ bê tông, + t: là tuổi của bê tông tính bằng ngày kể từ thời điểm chịu lực,
Rad
0.357
5.14 Mpa
0.0200 Rad
-0.0021
6 0 118
0
) ( 10 120
58 1 5 3
i
i i
f c
t t
t t t
H k
k
LW
V LL
L
max
ri
i h
L
s
tt
DW v DC v DC v DC
L
f f
(
Trang 9+ H: là độ ẩm tương đối, + kf: là hệ số xét đến ảnh hưởng của bê tông, xác định theo công thức:
+ f'c: là cường độ quy định của bê tông dầm chủ ở tuổi 28 ngày, + kc: là hệ số xét đến ảnh hưởng khối lượng/ bề mặt của bộ phận kết cấu, tra hình 5.4.2.3.2.1
2.64 239.4
t (Ngày) ti (Ngày) H (%) kf (Dim) f'c (Mpa) kc (Dim)
4.3.4.3.3 Góc quay do hoạt tải tại gối
Kiểm tra góc quay tính toán:
4.3.4.4 Nén và quay kết hợp
Trường hợp do tổng tải trọng tác dụng
- Gối hình chữ nhật, để thỏa mãn các yêu cầu không bị nhổ lên, có thể được dùng nếu như chúng thỏa mãn:
7.97 Mpa
- Trong đó:
+ B: là chiều dài của tấm gối nếu nó quay xung quanh trục ngang của nó hoặc chiều rộng của tấm gối nếu nó quay quanh trục dọc của nó, B= 150.00 mm
+ s: là độ quay xung quanh của bất kỳ trục nào của tấm gối, Rad
- Gối chữ nhật biến dạng cắt cũng phải thỏa mãn:
12.63 Mpa
Trường hợp chỉ có hoạt tải tác dụng
- Gối hình chữ nhật, để thỏa mãn các yêu cầu không bị nhổ lên, có thể được dùng nếu như chúng thỏa mãn:
0.47 Mpa
- Trong đó:
+ B: là chiều dài của tấm gối nếu nó quay xung quanh trục ngang của nó hoặc chiều rộng của tấm gối nếu nó quay quanh trục dọc của nó, B= 150.00 mm
+ s: là độ quay xung quanh của bất kỳ trục nào của tấm gối, Rad
Diện tích bề mặt
Thể tích
Rad
KIỂM TOÁN
mm
0.674
11.03
0.0004
OK
42 62
c f
f k
tt
Lan v LL v LL
L
f
25 0 (
2 0
1
ri
s s
h
B n
GS
2 2
0 1 875 1
ri
s s
h
B n
2 0
1
ri
s s
h
B n
GS
Trang 10- Gối chữ nhật biến dạng cắt cũng phải thỏa mãn:
15.45 Mpa
4.3.5 Ổn định của các gối chất dẽo
- Xác định các hệ số:
0.0326
0.0276
Các gối thỏa mãn phương trình (1) được xem là ổn định, và không cần nghiên cứu thêm vê độ ổn định
Đối với các gối hình chữ nhật, ứng suất nén sử dụng trung bình do tổng tải trọng s phải được thỏa mãn
- Nếu mặt cầu được tự do tịnh tiến ngang:
- Nếu mặt cầu cố định chống lại tịnh tiến ngang:
4.3.6 Kiểm tra dịch vị ngang của gối cao su (22TCN 217-94)
- Dịch vị ngang được tính theo công thức:
- Lực ngang do sự biến dạng của một kết cấu chất dẻo gối cao su gây ra, có thể xác định theo công thức:
- Trong đó:
26.59 Mpa
199.12 Mpa
9.23 kN
2 2
0 1 875 1
ri
s s
h
B n
W
L S
L
h A
rt
2 1
92 1
W
L S
S B
0 4 1 ) 2 (
67 2
B A
G
s
2
B A
G
s
W L G
H
T rt
1
rt
u
h nGA TU
Trang 11+ G: là mô đun cắt của chất dẻo, G= 1.00 Mpa + A: là diện tích mặt bằng của chất dẻo hoặc gối, A= 45000 mm2
+ hrt: là tổng chiều cao của khối chất dẻo hoặc gối, hrt= 30.00 mm
Hoạt tải thẳng đứng, lực hãm, lực gió
Dự ứùng lực, nhiệt độ, co ngót, từ biến
4.3.7 Kiểm tra ổn định trượt của gối cao su (22TCN 217-94)
- Lực ma sát giữa gối cầu cao su cốt bản thép với mố trụ cầu và kết cấu nhịp xác định theo công thức:
- Trong đó:
+ Rmin: là tải trọng thẳng đứng nhỏ nhất tác dụng lên gối cao su cốt bản thép, kN
+ Hệ số ma sát giữa gối cao su cốt bản thép với mố trụ cầu và kết cấu nhịp
+ Ứng suất nén bình quân trong gối cao su cốt bản thép do tải trọng thẳng đứng nhỏ nhất
4.3.8 Cốt thép tăng cường
- Chiều dày của cốt thép tăng cường, hs, phải thỏa mãn:
+ Ở trạng thái giới hạn sử dụng:
+ Ở trạng thái giới hạn mỏi:
- Chọn chiều dày cốt thép tăng cường là: hs= 0.600 mm
0.519 mm < 1,60 mm
< 1,60 mm 0.374 mm
3
Kiểm tra dịch vị ngang của gối cao su
y
s s
F
h
TH
L s
F h