đề thi cơ học lý thuyết

-Đều là các phương pháp để xác định hệ số phân phối ngang của hoạt tải 0,25 điểm-Đều là các phương pháp tính gần đúng 0,25 điểmHSPPN, xếp tải lên đah, tính HSPPN Phân loại mặt cắt ngang

Đề 1

A/ LÝ THUYẾT (4 điểm)

Câu 1 (2,0 điểm): Trình bày các trường hợp tải trọng của hoạt tải HL93 theo phương

ngang và phương dọc cầu? Trong tính toán thiết kế theo phương dọc cầu thì ta chọntrường hợp tải trọng nào của hoạt tải HL93 để tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN

3,6 0,3-0,6

1.3.Trong tính toán thiết kế theo phương dọc cầu thì ta chọn trường hợp bất lợi hơn giữa:

xe thiết kế + tải trọng làn và xe hai trục + tải trọng làn để tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272:05 (0,5 điểm)

Câu 2 (2,0 điểm): So sánh sự giống nhau, khác nhau và phạm vi áp dụng giữa hai

phương pháp đòn bẩy và phương pháp tiêu chuẩn của AASHTO khi tính hệ số phân phốingang của tải trọng ?

Đáp án:

2.1.Sự giống nhau: (0,5 điểm)

-Đều là các phương pháp để xác định hệ số phân phối ngang của hoạt tải (0,25 điểm)-Đều là các phương pháp tính gần đúng (0,25 điểm)

HSPPN, xếp tải lên đah, tính HSPPN

Phân loại mặt cắt ngang KCN, trabảng áp dụng công thức tínhHSPPN phù hợp theo tiêu chuẩnthiết kế cầu

0,5

2.3.Phạm vi áp dụng: (0,5 điểm)

-Mặt cắt ngang dầm 2-3 dầm, TD

hình hộp, liên kết ngang không chắc

chắn hoặc không liên tục

-Mặt cắt ngang dầm có >= 4 dầm 0,25

-Có thể áp dụng để tính HSPPN của

hoạt tải đoàn người

- Không áp dụng để tính HSPPNcủa hoạt tải đoàn người

250 250

900

Yêu cầu: Tính Mu ; Vu trong bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn cường độ I (trường

hợp bản kê hai cạnh có nhịp làm việc vuông góc với phương xe chạy) do tác

dụng của tĩnh tải DC;tĩnh tải DW; và hoạt tải HL93

Cho biết các số liệu tính toán như bảng sau:

1,25 0,625 +

1.3 Xác định hoạt tải tác dụng lên bản mặt cầu: 0,5 điểm

2 E (b+h) E=0,66+0,55∗2,5=2,035 (m)

1.5 Viết công thức tính M và tính đúng kết quả:

- Công thức tính M theo trạng thái giới hạn cường độ I : 0,5 điểm

- Tính kết quả mô men trong dầm đơn giản: 0,5 điểm

- Tính mô men dương, mô men âm trong bản mặt cầu: 0,5 điểm

1.6 Vẽ đường ảnh hưởng lực cắt V tại gối: 0,5 điểm

-1,0 +

1.7 Xếp tải lên đah lực cắt: 1,0 điểm

DC DW LL

0,69

LL 0,69

1.8 Viết công thức tính V và tính đúng kết quả:

- Công thức tính V theo trạng thái giới hạn cường độ I : 0,5 điểm

- Tính kết quả V trong dầm đơn giản: 0,5 điểm

Đề 2 A/ LÝ THUYẾT (4 điểm)Câu 1 (2 điểm): So sánh ưu nhược điểm của cầu bản

mố nhẹ so với cầu bản mố nặng ? Các lưu ý trong quá trình thi công kết cấu cầu bản mố

nhẹ ?

V =η ∑γ i Q i=η [γ DC×DC×ω DC+γ DW×DW ×ωDW+m×γ LL×(1+IM )×LL×ωLL]

V =η.∑γ i Q i=η.[γ DC×DC×ωDC+γ DW×DW ×ωDW+m×γ LL×(1+IM )×LL×ω LL]

=1.[1,25×4 ,32×1,25+1,5×1,2×1,25+1,2×1 ,75×1 ,25×51 ,63×(0,595+0,098)]=102,9 KN

Đáp án:1.1.So sánh (1,0 điểm)

+Ưu điểm:

-Khả năng ổn định và chịu lực ngang

tốt do trọng lượng bản thân của mố

lớn

-Thi công khá đơn giản

-Tiết kiệm vật liệu hơn do khốilượng mố nhỏ hơn

-Mố có thể dạng toàn khối hoặc lắpghép

0,25

0,25+Nhược điểm:

-Khối lượng mố lớn hơn, ít tiết kiệm

được vật liệu

-Thời gian thi công thường nhiều

hơn

- Khả năng ổn định lực ngang kémhơn

- Quy trình thi công phức tạp hơn

0,250,25

1.2.Các lưu ý khi thi công cầu bản mố nhẹ (1 điểm)

-Hệ làm việc theo sơ đồ 4 khớp → ổn định nhờ đất đắp đầu cầu (0,25 điểm)

-Sau khi xây dựng mố xong thì phải lắp thanh chống và KCN trước khi đắp đất (0,25điểm)

-Đắp đất tiến hành ở cả hai mố (0,25 điểm)

-Đắp đất theo từng lớp và tốc độ đắp đất phải đều nhau ở hai mố (0,25 điểm)

Câu 2 (2 điểm): Phân tích vì sao “Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước giải quyết triệt

để vấn đề vết nứt trong kết cấu bê tông” ?

Đáp án:2.1.Vẽ biểu đồ nguyên lý làm việc vủa kết cấu BTCT ƯST (1,0 điểm)

2.2.Giải thích biểu đồ ứng suất trong bê tông tại các mép dầm do tải trọng gây ra và vị trí vết nứt có thể phát sinh ở vùng chịu kéo(0,5 điểm)

2.3.Giải thích biểu đồ ứng suất trong bê tông tại các mép dầm do căng kéo cốt thép CĐC gây ra (0,25 điểm)

2.4.Giải thích biểu đồ tổng hợp ứng suất trong bê tông → hạn chế ứng suất kéo trong bê tông → giải quyết triệt để vết nứt trong bê tông(0,25 điểm)

Ltt : Chiều dài nhịp tính toán của dầm chủ

DC: Tĩnh tải giai đoạn 1(trọng lượng bản thân dầm chủ/1m dài)

DW: Tĩnh tải giai đoạn 2 tác dụng lên 1 dầm (trọng lượng các lớp mặt cầu,

lan can /1m dài)mgLL: hệ số phân phối ngang của hoạt tải (M,V) đối với dầm trong

Yêu cầu: Tính Mu; Vu tại tiết diện ¼ dầm chủ (dầm trong) theo trạng thái giới hạn cường

độ I do tác dụng của tĩnh tải DC, tĩnh tải DW và hoạt tải HL93

Đáp án:4.1 Vẽ sơ đồ tính và các đường ảnh hưởng nội lực:

- Đường ảnh hưởng mô men : 0,5 điểm

- Đường ảnh hưởng lực cắt : 0,5 điểm

9.3

9.3

2.35 3.425

w = 54 4.2

- Đường ảnh hưởng lực cắt : 1,0 điểm

1.0 1.0

+Xe 2 truc + TTL

9.3

9.3 110

- Tính M theo trạng thái giới hạn cường độ I : 1,0 điểm

Đáp án:1.1.Khái niệm về các mực nước (1,0 điểm)

-MNCN: là mực nước lớn nhất mà đã điều tra được tại khu vực xây dựng cầu (0,25 điểm)-MNTN: là mực nước thấp nhất, được xác định trong mùa cạn (0,25 điểm)

-MNTK: là mực nước tính toán ứng một tần suất lũ thiết kế xác định (1% hoặc 2%) (0,25 điểm) -MNTT: là mực nước thông thuyền, là mực nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại, thường lấy với tần suất 5% (0,25 điểm)

1.2.Ý nghĩa về các mực nước (1,0 điểm)

-MNCN: dùng để chọn cao độ đáy dầm cầu và tính toán khẩu độ thoát nước của cầu (0,25điểm)

-MNTN: dùng để bố trí nhịp thông thuyển; chọn cao độ đỉnh bệ trụ (0,25 điểm)

-MNTK: dùng để chọn cao độ đáy dầm cầu và tính toán khẩu độ thoát nước của cầu ứng với một tần suất lũ xác định (0,25 điểm)

-MNTT: dung để xác định chiều cao khổ gầm cầu của nhịp thông thuyền (0,25 điểm)

Câu 2 (2 điểm): Phân tích các giai đoạn làm việc (tiết diện chịu lực và tải trọng tác dụng

trong các giai đoạn) của cầu dầm BTCTƯST chữ I bán lắp ghép căng sau khi đổ bê tông?

Đáp án:1.1.Giai đoạn căng kéo cốt thép (giai đoạn 1) (0,7 điểm)

-Tiết diện chịu lực: bê tông chữ I + cốt thép thường

-Tải trọng tác dụng: trọng lượng bê tông dầm, lực căng kéo trong cốt thép CĐC

1.2.Giai đoạn đổ bê tông bản mặt cầu (giai đoạn 2) (0,7 điểm)

-Tiết diện chịu lực: bê tông chữ I + cốt thép thường + cốt thép cường độ cao

-Tải trọng tác dụng: trọng lượng bê tông BMC và tải trọng thi công

1.3.Giai đoạn khai thác (giai đoạn 3) (0,6 điểm)

-Tiết diện chịu lực: bê tông chữ I + cốt thép thường + cốt thép cường độ cao + BMC -Tải trọng tác dụng: trọng lượng lớp phủ, lan can tay vịn, hoạt tải khai thác

Ltt : Chiều dài nhịp tính toán của dầm chủ

DC: Tĩnh tải giai đoạn 1(trọng lượng bản thân dầm chủ/1m dài)

DW: Tĩnh tải giai đoạn 2 tác dụng lên 1 dầm (trọng lượng các lớp mặt cầu,

lan can /1m dài)mgLL: hệ số phân phối ngang của hoạt tải (M,V) đối với dầm trong

Yêu cầu: Tính M tại tiết diện ½ nhịp và lực cắt V tại tiết diện ¼ nhịp (dầm trong) theo

trạng thái giới hạn cường độ I do tác dụng của tĩnh tải DC, tĩnh tải DW và hoạt tải HL93

Đáp án:1.1 Vẽ sơ đồ tính và các đường ảnh hưởng nội lực:

- Đường ảnh hưởng mô men: 0,5 điểm

- Đường ảnh hưởng lực cắt: 0,5 điểm

14,00 7,00

28 m

ÂAH M1/2+

1,00

1,00 0,25

1,00 0,25

1,00

1,00 0,25

110 110 Trư ờng hợ p 2: Xe 2 trụ c + TTL

0.707

28 m

Trư ờng hợ p 1: Xe 3 trụ c + TTL

1.3 Viết công thức tính nội lực:

- Tính M theo trạng thâi giới hạn cường độ I: 0,5 điểm

- Tính M theo trạng thâi giới hạn cường độ I: 1,0 điểm

khẩu độ thiết kế, nhịp tĩnh không; nhịp tính toán? Phương pháp xác định khẩu độ cầuthiết kế và nêu mục đích của việc xác định?

Đáp án: (0.25) Khẩu độ yêu cầu(L o ): là bề rộng mặt thoáng yêu cầu phục vụ cho việc thoát nước yêu cầu.

1.1 (0.25) Khẩu độ thiết kế L o tk : là bề rộng mặt thoáng tính tại MNCN

1.2 (0.25) Nhịp tĩnh không (l o ): là bề rộng mặt thoáng tại mực nước cao nhất giữa 2 trụ, trụ và mố hay giữa trụ và mặt đất tự nhiên

1.3 (0.25) Nhịp tính toán: là chiều dài nhịp tính toán (khoảng cách giữa các gối)

1.4 Phương pháp xác định khẩu đổ cầu thiết kế

1.4.1 (0.25) Vẽ được 1 mặt cắt ngang sông, bố trí chung công trình cầu.

1.4.2 (0.25) Tính được khẩu độ thiết kế L o tk = Σl o tk

1.5 (0.5) Mục đích của việc xác định: đảm bảo khả năng thoát nước

Câu 2 (2 điểm): So sánh sự làm việc giống và khác nhau giữa dầm I căng sau và dầm I

căng trước? Việc uốn cốt thép dự ứng lực lên phần đầu dầm trong dầm I với mục đích gì?

2.1 Giống nhau Tạo ứng suất nén trước cho kết cấu bê tông dầm (0.25)

- Giảm cốt thép, trọng lượng bản thân của kết cấu (0.25)

- Khống chế được vết nứt (0.25) Khác nhau

bê tông

Đỗ bê tông đạt cường độ với căng cáp DUL

0.5

thép tốt hơn so với kết cấu

dầm căng sau

Sự dính bám giữa bê tông và thép không tốt như kết cấu dầm căng trước

0.25

lên bê tông)

0.25

B/ BÀI TẬP (6 điểm)

Cho mặt cắt ngang cầu như hình vẽ:

Yêu cầu: Tính Mu; Vu tại tiết diện E theo trạng thái giới hạn cường độ I (trường

hợp bản kê hai cạnh có nhịp làm việc vuông góc với phương xe chạy) do tác dụng của

tĩnh tải DC; tĩnh tải DW; và hoạt tải 0.65HL93

Cho biết các số liệu tính toán như bảng sau:

3.2 Xác định hoạt tải tác dụng lên bản mặt cầu (0.5đ)

- Trường hợp hai bánh xe của một xe tải đặt cách nhau 1.8m:

3.4 Xác định mômen dương giữa nhịp(2.5đ):

A/ LÝ THUYẾT (4 điểm)Câu 1 (2 điểm): Hãy kể tên các bộ phân chính của

công trình cầu? Trình bày tác dụng của chúng?

Đáp ánHãy kể tên các bộ phận chính của công trình cầu? (1đ); Trình bày tác dụng của

chúng? (1đ)

cầu, phân phối tải trọng trên kết cấu nhịp.

chắn đất đầu cầu và tiếp nối giữa đường và cầu.

dụng phân nhịp.

tảng bằng BTCT.

- Câu 2 (2 điểm): Trình bày những nội dung cần kiểm toán theo TTGH sử dụng khi

thiết kế dầm I căng sau? Trình bày công thức kiểm toán ứng suất trong bê tông ởgiai đoạn thi công bản mặt cầu?Các nội dung cần kiểm toán theo TTGH sử dụng (1đ):

DC3: Trọng lượng gờ chắn bánh xe;

DW: Trọng lượng các lớp mặt cầu;

mgLL: hệ số phân phối ngang của hoạt tải (M,V) đối với dầm trong

Yêu cầu: Tính Mu; Vu tại tiết diện 1/4 dầm chủ (dầm trong) theo trạng thái giới hạn

cường độ I do tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải 0.65HL93.

L/4 6.83 30.512 5.59 1.25 1.5  1 5779.10

3.2 Tính nội lực do hoạt tải theo trạng thái giới hạn cường độ 1(3.5):

- Xác định mômen do hoạt tải gây ra (1.5đ)

Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt L/4 nhịp:

Loại xe L x Tải trọng trục yi 0.65×Pi.yi ∑0.65×Pi.yi max∑0.65×Pi.yi

-Xác định l ực cắt do hoạt tải gây ra (1đ):

1 ( )

Vị trí mặt cắt

Trạng thái giới hạn cường độ I

(DC+DW) (KN.m)

(LL+PL) (KN.m)

Trạng thái giới hạn cường độ I

(DC+DW) (KN)

(LL+PL) (KN)

(KN) L/4 423.28 343.40 766.68

A/ LÝ THUYẾT (4 điểm)Câu 1 (2 điểm): Trong tính toán Mu của dầm giản đơn theo

TTGHCĐ I thì lựa chọn hệ số tải trọng như thế nào theo tiêu chuẩn 22TCN272-05? Vì

Các hệ số tải trọng trong công thức trên(1.5đ):

träng trong khai th¸c

(Lấy giá trị max khi moomen do hoạt tải gây ra cùng dấu với mô men do DC;DW)

Câu 2 (2 điểm): Trình bày ý nghĩa của hệ số làn xe, hệ số phân phối ngang trong thiết kế

cầu Trong tính toán áp lực lên mố trụ cầu thì chúng ta có dùng hệ số phân phối ngang

hay không? Vì sao?2.1 Ý nghĩa của hệ số làn xe: Xác suất chất đầy xe trên các làn (0.5đ)

2.2 Ý nghĩa của hệ số phân phối ngang: Đây là hệ số xét đến sự phân bố tải trọng lên dầm đang xét khi hoạt tải trọng di động trên cầu, nhằm chuyển từ bài toán không gian về bài toán phẳng trong tính toán thiết kế (0.5đ).

2.3 Trong tính toán áp lực lên mố trụ cầu thì chúng ta không dùng hệ số phân phối ngang.(0.5) Vì đây là hệ số phân bố tải trọng cho từng dầm cụ thể trong khi đó áp lực lên

mố trụ là tổng áp lực của kết cấu nhịp truyền xuống mố trụ, nên ta không thể xét hệ số này trong tính toán mố trụ được (0.5)

B/ BÀI TẬP (6 điểm)Cho mặt cắt ngang cầu như hình vẽ:

Yêu cầu: Tính Mu tại tiết diện A theo trạng thái giới hạn cường độ I do tác dụng

của tĩnh tải DC; tĩnh tải DW; và hoạt tải 0.65HL93 (Bản làm việc theo phương vuông

góc với phương xe chạy)

Cho biết các số liệu tính toán như bảng sau:

DC1(KN/m)

DC2(KN)

3 Lh: Chiều dài của cánh hẫng

- Do xe tải thiết kế:

+ Xét 1 bánh xe nặng của xe tải thiết kế có trọng lượng P đặt cách mép lan can 0.3m, khoảng cách từ tim bánh xe tới ngàm là x = 0.2m, chiều rộng tiếp xúc bánh là 510mm + Chiều rộng dải tương đương: E =1140+0.833x = 1140+0.833×200 = 1306.6mm

LL = P /2

(b+h)E =

0.65 ×145 /2 (0.51+0.24) ×1.3066 = 48.09kN/m

(phần 575mm là phần tác dụng của bánh xe trong chiều dài cánh hẩng)

(bề rộng người đi bộ là 1.5m nhưng phần nằm trong phần bản hẫng là 0.5m)

– Tác dụng của bánh xe có thể quy về một băng tải có bề rộng là (b + h) Độ lớn của tải trọng băng do bánh xe gây ra là :

LL−= 0 65×P/2

( b+h).E−= 0.65×145/2

( 0 51+0 2)×1.72 =38.59(kN /m)

– Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng.

a Trường hợp chỉ có 1 bánh xe đặt tại vị trí giữa nhịp:

b Trường hợp hai bánh xe của hai xe tải đặt cách nhau 1.2m :

c Trường hợp hai bánh xe của một xe tải đặt cách nhau 1.8m :

Xác định mômen giữa nhịp: Do tĩnh tải và hoạt tải 1 bánh xe gây ra :

r = 0,3 m

Vẽ hình: Các loại tiết diện trụ: a, TD hình chữ nhật; b, TD vát nhọn;

c, TD bán nguyệt; a, TD bán nguyệt và vát nhọn (0.25)

- Phạm vi áp dụng cho từng loại tiết diện:(5 x0.25)

+ TD chữ nhật( hình a): Mặt cắt đơn giản, dễ thi công thường áp dụng cho các cầu

ở trên cạn, không có nước mặt (cầu cạn) hay cầu vượt

+ TD vát nhọn (hình b): Áp dụng cho các trụ ở dưới sông để giúp cải thiện chế độ dòng chảy khu vực xung quanh trụ

+ TD bán nguyệt (hình c): Áp dụng cho các trụ ở dưới sông để giúp cải thiện chế

độ dòng chảy khu vực xung quanh trụ

d,

b,

c,

a,

+ TD vát nhọn và bán nguyệt (hình d): Áp dụng cho các trụ ở dưới sông hay cầu ở vùng núi nơi có vận tốc dòng chảy lớn (lưu tốc lớn).

+ TD khác: Ngoài ra đối với một số công trình khác như cầu vượt trong thành phố,cầu qua thung lũng vực sâu thì do yêu cầu mỹ quan và yêu cầu thông thương dưới cầu và tiết kiệm vật liệu mà thân trụ có thể có các cấu tạo với dáng vẻ đặc biệt không giống các loại đã nêu /

1 Sự khác nhau giữa cầu dầm và cầu bản? Vì sao với cùng một diện tích tiết diện ngang thì cầu dầm có khả năng vượt nhịp lớn hơn cầu bản? (2,0 điểm)

- Sự khác nhau của cầu dầm và cầu bản: (1.0)

- Chiều cao kiến trúc lớn

- Tiết diện dạng dầm có sườn

- Tiết kiệm vật liệu hơn

- Khả năng vượt nhịp lớn hơn (<42m)

- Chiều cao kiến trúc nhỏ

- Cùng một diện tích tiệt diện thì cầu dầm có khả năng vượt nhịp lớn hơn cầu bản, vì: (1.0)

Vật liệu được bố trí ra xa trục trung hòa, bỏ bớt phần bê tông không làm việc tại vùng gần trụng trung hòa nên tiết diện cầu dầm được cấu tạo hợp lý hơn nhiều so vớicầu bản, giảm trọng lượng bản thân nhiều so với cầu bản nên khả năng vượt nhịp

sẽ lớn hơn

(Tiết diện cầu dầm) (Tiết diện cầu bản)

DW(KN/m)

mgLL: Hệ số phân phối tải trọng của hoat tải đối với dầm

Yêu cầu: Tính mô men và lực cắt tại tiết diện 3/8 dầm chủ (dầm trong) theo trạng thái

giới hạn cường độ I do tĩnh tải và hoạt tải 0.5HL93 gây ra.

Đáp án:

Vẽ sơ đồ tính và các đường ảnh hưởng mô men và lực cắt:

32,4m( Sơ đồ tính)

- Vẽ được sơ đồ tính: 0,25 điểm

- Vẽ đúng đường ảnh hưởng mô men ( dạng và các tung độ): 0,5 điểm

- Vẽ đúng đường ảnh hưởng lực cắt (dạng và các tung độ): 0,5 điểm

1 Xếp tĩnh tải và hoạt tải (phải xếp ôtô ở vị trí bất lợi nhất) lên các đường ảnh hưởng, tính tung độ ứng dưới các trục bánh xe, diện tích đường ảnh hưởng.2.1 Đường ảnh hưởng mô men:

(DC+DW) TTL

145 145

35

1,2

110 110

1.2 Đường ảnh hưởng lực cắt