Báo cáo nghiên cứu Tải trọng tác dụng lên công trình cầu giao thông

Báo cáo nghiên cứu ,Tải trọng tác dụng lên, công trình cầu giao thông

-Mục Lục -

I Các khái niệm chung 1

1 Định nghĩa 1

II Tải trọng tác dụng lên cầu 4

1 Kết cấu phần trên cầu 4

a Lan can 4

b Lề bộ hành: 6

c Bản măt cầu 6

d Dầm ngang 9

e Dầm chính 9

2 Kết cấu phần dưới cầu 11

a Tải trọng tác dụng lên mố cầu 11

b Tải trọng tác dụng lên trụ cầu 14

I Các khái niệm chung

1 Định nghĩa

─ Nguyên lý thiết kế: nội lực do tải trọng gây ra (nội lực momen, lực cắt và tùy thuộc vào loại kết cấu), phải nhỏ hơn hoặc bằng sức kháng tính toán

─ Trạng thái giới hạn (TTGH): là trạng thái khi cấu kiện, liên kết vượt qua thì không làm việc bình thường hay mất khả năng chịu lực, phá hoại

+ TTGH cường độ I: tổ hợp tải trọng cơ bản gồm tĩnh tải và hoạt tải xe, không xét đén hướng gió

+ TTGH cường độ II: tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió vận tốc vượt quá 25m/s, tức là tổ hợp bao gồm tĩnh tải, tác động gió, không xét đến hoạt tải

+ TTGH cường đọ III: tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s, tổ hợp này xét đến hoạt tải, tĩnh tải, tác động gió

+ TTGH sử dụng: tổ hợp tải trọng dung để kiểm tra cầu trong điều kiện làm việc bình thường, có xét đến tải trọng gió gây ra Kiểm tra cầu trong TTGH này bao gồm: độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu BTCT, BTCT dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác dụng của hoạt tải xe, ổn định mái dốc

+ TTGH mỏi: tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gãy liên quan đến hoạt tải xe trùng phục và xung kích dưới tác dụng của một xe tải đơn chiếc Tổ hợp này chỉ xét đến tác dụng do một xe tải và lực xung kích, lực ly tâm gây ra

+ TTGH đặc biệt: tổ hợp này xét đến động đất, lức va của tàu thuyền và xe cộ, tổ hợp này thì hệ số tổ hợp của tải trọng là 0.5

2 Tổ hợp và hệ số tải trọng

Bảng - Tổ hợp và hệ số tải trọng

2.1 Tĩnh tải (tải trọng thường xuyên):

Trọng lượng bản thân của cấu kiện, phụ kiện…

Nếu không có số liệu chi tiết thì có thể lấy trọng lượng riêng theo bản sau:

các tải trọng

Cường độ I 1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20 - - - Cường độ II - 1,00 1,4 - 1,00 0,5/1.20 - - - Cường độ III 1,35 1,00 0,4 1,00 1,00 0,5/1.20 - - - Đặc biệt 0,50 1,00 - - 1,00 - 1,00 1,00 1,00

Sử dụng 1.0 1,00 1,00 0,3 1,00 1,00 1,0/1.20 - - - Mỏi chỉ có

LL, IM & CE

0,7

Bảng- Hệ số tải trọng dùng tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên

DC: cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25 0,90 DW: lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,50 0,65 EH: Áp lực ngang của đất

2.2 Hoạt tải (tải trọng nhất thời): là tải trọng mà không ngừng thay đổi vị trí cuả mình

BR Lực hảm xe PL Tải trọng người đi

CE Lực ly tâm TU Nhiệt độ đều

CT Lực va xe WL Gió trên hoạt tải

CV Lực và tàu thủy WS Tải trọng gió trên kết cấu

II Tải trọng tác dụng lên cầu

1 Kết cấu phần trên cầu

a Lan can

─ Trạng thái giới hạn cường độ:

+ Các trạng thái giới hạn cường độ của lan can đươc áp dụng bằng cách dùng tổ hợp tải trọng thích hợp (bảng tổ hợp và hệ số tổ hợp tải trọng) và các tải trọng được quy định

+ Các hệ số sức kháng đối với các cột và lan can phải dùng trong quy định trong các điều 5.5.4 và 6.5.4 (tiêu chuẩn 272-05)

─ Trạng thái giới hạn đặc biệt: các lực truyền từ lan can cầu tới mặt cầu có thể xác định bằng cách phân tích các lực giới hạn của hệ thống lan can cầu, dùng các tải trọng trong điều 13.7.3.3 Các lực đó được xem là các tải trọng tính toán tại trạng thái giới hạn đặc biệt

─ Tải trọng tác dụng lên lan can:

+ Tỉnh tải:

 Trọng lượng kết cấu bản thân: trọng lượng trụ lan can, trọng lượng thanh lan can

Tải trọng tác dụng lên thanh lan can + Hoạt tải:

Va chạm của xe vào lan can:

Lực va tải giữa nhịp

Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành

c Bản măt cầu

Sơ đồ tính toán của bản mặt cầu

─ Tĩnh tải: cho 1m theo phương ngang bề rộng cầu

Tải trọng lớp phủ bề mặt cầu

Mô hình tải trọng tác dụng lên cánh hẫng + Tải trọng do bản thân lan can

+ Tải trọng do gờ chắn bánh xe

+ Tĩnh tải do lớp phủ

─ Hoạt tải: tải trọng xe, hoạt tải làn, cho 1m theo phương ngang cầu

Phân bố tải trọng của bánh xe Phân bố bánh xe trên dải mặt cầu

d Dầm ngang

─ Các phân số cho trong Bảng 9-6 phải được sử dụng cùng với một tải

trọng trục thiết kế 145 kN

─ Đối với các cự ly của các dầm của hệ mặt cầu nằm ngoài phạm vi áp dụng đã cho, thì tất

cả các hoạt tải thiết kế phải được xét

Bảng 9-6 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men và lực cắt cho dầm ngang

E.Dầm chính

Phương pháp hệ số phân phối ngang (phân bố ngang)

+ Để thiết kế một hệ thống phức tạp như cầu, cần phải phân chia hệ thống thành những thành những hệ con, những hệ con này lại bao gồm các kết cấu thành phần

+ Đối với cầu, hệ con sẽ là : kết cấu nhịp, mố – trụ, móng Các kết cấu thành phần

là dầm chính, dầm ngang, bản mặt cầu, lan can, gối cầu, cọc, móng

+ Có thể xem xét sự làm việc của từng kết cấu thông qua hệ số phân phối tải trọng theo công thức sau

Hoạt tải hiệu dụng = Hệ số phân bố × Hoạt tải đặt lên cấu nhịp

─ Phân loại mặt cắt ngang KCN

Bảng 9-1 Kết cấu phần trên của cầu thông thường

─ Hệ số phân bố cho moment

Bảng 9-2 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong các dầm giữa

─ Để thiết kế sơ bộ có thể chấp nhận (Kg / Lt3

S )0,1 = 1

Bảng 9-3 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong dầm dọc biê

─ Hệ số phân bố cho lực cắt

Bảng 9-4 Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong dầm giữa

Bảng 9-5 Sự phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong dầm biên

─ Bất kể phương pháp phân tích nào được áp dụng, tức là phương pháp xấp xỉ hay phương pháp chính xác, các dầm biên của cầu nhiều dầm phải có sức

kháng ≥ sức kháng của dầm trong

2 Kết cấu phần dưới cầu

a Tải trọng tác dụng lên mố cầu

Các tải trọng tác dụng lên mố

─ Tĩnh tải: trọng lượng bản thân của mố DC

─ Hoạt tải: tải trọng đất nằm ngang EH, hoạt tải chất thêm LS, tải trọng từ kết cấu nhip truyền xuống N

+ Tải trọng đất nằm ngang EH và hoạt tải chất thêm LS

Tải trọng EH, LS + Tải trọng từ kết cấu nhịp truyền xuống

Tải trọng kết cấu nhịp truyền xuống

 Hoạt tải xe trên kết cấu nhịp

Hoạt tải của xe

 Độ lệch tâm theo phương dọc so với tim bệ móng

Xe tải thiết kế

Xe 2 trục thiết kế

+ Tải trọng người đi PL: được tính bằng công thức

PL= 2.qPL.W

Trong đó: qPL tải trọng người rải đều

W diện tích đường ảnh hưởng

+ Tải trọng gió lên xe WL

b Tải trọng tác dụng lên trụ cầu

Tải trọng tác dụng lên trụ cầu

─ Tĩnh tải: trọng lượng trụ, trọng lượng kết cấu trên nhịp, trọng lượng lớp phủ mặt cầu

Trọng lượng bản thân trụ

Trụ cầu

─ Hoạt tải:

Tải kết cấu nhịp truyền xuống trụ + Xe tải kết hợp với tải trọng làn: tải trọng của xe tác dụng lên trụ

Xe tải và tải trọng làn trên nhịp

Xe đặc biệt và tải trọng làn trên nhịp

Độ lệch tâm theo phương ngang cầu + Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ WL

Gió tác dụng lên xe cộ theo phương ngang cầu

+ Tải trọng gió lên trụ WS: gió tác dụng lên mũ trụ, gió tác dụng lên cột trụ, gió tác dụng lên thân trụ

+ Lực do nước WA: lực đẩy nổi, lực do dòng chảy

Lực do dòng chảy

+ Tải trọng người PL

Người đi trên 1

Người đi trên cả hai lề trên nhịp phải