Bài giảng Nhập môn cầu: Chương 2 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển (P4)

Bài giảng Nhập môn cầu - Chương 2: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế và thi công cầu nối tiếp phần 3 cung cấp cho người học các kiến thức về nguyên lý thiết kế và tính toán cầu theo TTGH. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 1

Website: http://www.nuce.edu.vn Bộ môn Cầu và Công trình ngầm

Website: http://bomoncau.tk/

NHẬP MÔN CẦU

TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: http://nhapmoncau.tk/

Link dự phòng:

https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐

vietnamese/nhap‐mon‐cau

Hà Nội, 10‐2013

Nguyên lý T.kế và tính toán … (t.theo)

• 2.3‐8. Tổ hợp nội lực

– (1) Mô men

• Mô men do các tĩnh tải DC và DW (chưa nhân hệ số)

• Mô men do hoạt tải (chưa nhân hệ số)

M

M DCA

93_ 1 93_ 2

ax HL TH LL

HL TH

M





3 93_ 1

2 93_ 2



M

M DWA

Trang 2

Tổ hợp nội lực (t.theo)

trong đó:

• ALLM= diện tích đường ảnh hưởng mô men khi tính hoạt tải

(đối với kết cấu nhịp dầm giản đơn thì ADCM= ADWM= ALLM)

• m.gLLM= (hệ số làn xe) × (hệ số phân bố ngang của mô men)

• P = trọng lượng trục xe

• y = tung độ đường ảnh hưởng nội lực tại vị trí lực P

• (1+IM) = 1.25 = hệ số xung kích áp dụng cho hoạt tải xe

3 93_ 1

2 93_ 2



• Mô men tính toán tổ hợp theo TTGH CĐ1:

• Mô men tính toán tổ hợp theo TTGH Sử dụng:

1

Trang 3

– (2) Lực cắt

• Lực cắt do các tĩnh tải DC và DW (chưa nhân hệ số)

• Lực cắt do hoạt tải (chưa nhân hệ số)

V

LL

HL TH

V





3

2



V

• Lực cắt tính toán tổ hợp theo TTGH CĐ1:

• Lực cắt tính toán tổ hợp theo TTGH Sử dụng:

1

Trang 4

Đề bài: Cho kết cấu nhịp dầm đơn giản (1 dầm chủ, 1 làn xe):

• Chiều dài nhịp tính toán Ltt= 32m

• Trọng lượng dầm chủ DC = 14 KN/m

• Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu DW = 5KN/m

• Hoạt tải tác dụng: HL93

Yêu cầu:

• Xác định các giá trị mô men tiêu chuẩn MDC, MDWvà MLLtại ½

nhịp do các tải trọng tương ứng DC, DW và hoạt tải HL93 gây ra

• Xác định mômen tính toán Mutại ½ nhịp theo TTGH cường độ 1

nếu giả thiết hệ số điều chỉnh tải trọng η = 1.05

• Xác định mômen tính toán MSDtại ½ nhịp theo TTGH sử dụng

Ltt= 32 m

Ví dụ tính toán

Hoạt tải HL93

Ứng lực lớn nhất phải được lấy theo các giá trị lớn hơn của các trường hợp sau:

 Hiệu ứng của Xe 3 trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng của Tải trọng làn thiết kế, hoặc

 Hiệu ứng của Xe 2 trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng của Tải trọng làn thiết kế

325

i

P KN



220

i

P KN



Trang 5

MDC= (wDC*A) = (14*128) = 1792 KN.m

MDW = (wDW*A) = (5*128) = 640 KN.m

Ltt= 32 m

đ.a.h (M)

Ltt/ 4 = 8 m Diện tích đ.a.h: A = 128 m 2

wDC= 14 KN/m

wDW= 5 KN/m

MHL93_TH1= m.g * {(1+IM)*Σ(Pi*Yi) + (9.3*A)}

MHL93_TH1= (1.2*1) * {(1+0.25)*(35*5.85+145*8+145*5.85) +

+ (9.3*128)}

MHL93_TH1= 1.2 * {2766.3 + 1190.4} = 4748KN.m

Ltt= 32 m

đ.a.h (M)

Diện tích đ.a.h:

A = 128 m 2

9.3 KN/m

8 m

5.85 m 5.85 m

145KN 145KN 35KN

Trang 6

MHL93_TH2= m.g * {(1+IM)*Σ(Pi*Yi) + (9.3*A)}

MHL93_TH2= (1.2*1) * {(1+0.25)*(110*8+110*7.4) + (9.3*128)}

MHL93_TH2= 1.2 * {2117.5 + 1190.4} = 3969KN.m

Ltt= 32 m

đ.a.h (M)

8 m

Diện tích đ.a.h:

A = 128 m 2

9.3 KN/m

7.4 m

110KN 110KN

 Các giá trị mômen tiêu chuẩn tại tiết diện ½ nhịp

• Do trọng lượng bản thân: DC

MDC= 1792 KN.m

• Do trọng lượng lớp phủ: DW

MDW= 640 KN.m

• Do hoạt tải HL93

Ví dụ tính toán (t.theo)

4748

3969

HL TH LL

HL TH



Trang 7

 Mômen tính toán tại tiết diện ½ nhịp theo TTGH cường

độ I:

Mu= η * [γDCMDC+ γDW MDW+ γLLMLL]

Mu= 1.05 * [1.25*1792 + 1.5* 640 + 1.75*4747]

Mu= 1.05*[2240 + 960 + 8307]

Mu= 12082 KN.m

 Mômen tính toán tại tiết diện ½ nhịp theo TTGH sử

dụng:

MSD= η * [γDCMDC+ γDW MDW+ γLLMLL]

MSD= 1 * [1*1792 + 1* 640 + 1*4747]

MSD= [1792 + 640 + 4747]

MSD= 7179 KN.m

Trang 8

• 2.3‐9. Nguyên tắc phân tích và đánh giá kết cấu

– Kết cấu cầu nói chung là một hệ không gian phức tạp

– Nội lực do nhiều nguyên nhân:

• Tĩnh tải, hoạt tải …

• Co ngót, từ biến của bê tông

• Sự thay đổi nhiệt độ …

– Nhìn chung, các kết cấu cầu được phân tích trên giả thiết vật

liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi tuyến tính

• Ngoài ra còn áp dụng các giả thiết của Sức bền vật liệu và

Cơ học kết cấu

– Phân loại các nhóm phương pháp tính

• Nhóm 1: các phương pháp chính xác cao (sử dụng PTHH)

– Nhóm phương pháp này phức tạp, mất nhiều thời gian

mô hình hóa (ít dùng)

• Nhóm 2: các phương pháp tính gần đúng (quy về bài toán

đơn giản hơn)

– Phương pháp này cho kết quả tính chấp nhận được

nhưng lại đơn giản nên được sử dụng phổ biến

Trang 9

– Nhóm phương pháp tính thứ nhất

• Giả thiết: xem kết cấu nhịp cầu là tập hợp các phần tử hữu hạn –

PTHH – (có thể là các phần tử thanh, phần tử tấm…) đươc liên

kết với nhau tại các nút hoặc đường biên phần tử.

• Phương pháp tính: dựa vào điều kiện cân bằng, liên tục tại liên

kết giữa các phần tử sau đó thiết lập các phương trình chính tắc

để tìm các ẩn số là các chuyển vị hoặc nội lực trong hệ.

• Hiện nay có nhiều phần mềm thương mại như SAP2000,

MIDAS… đã ứng dụng phương pháp PTHH để tính toán nội lực

các kết cấu cầu cho kết quả có độ chính xác cao.

Tuy nhiên, mức độ chính xác còn phụ thuộc vào cách mô hình

hóa kết cấu, sai khác về đặc trưng hình học và đặc tính vật liệu

của các phần tử so với thực tế…

Mô hình hóa cầu theo nhóm phương pháp có độ chính xác cao

Trang 10

• Tổng quan về phương pháp tính cầu (t.theo)NodeFrame Element

(for girders and

Shell Element

(for deck)

Rigid Link

PIER CAP

Frame Element (for diaphragms)

Link Element (represent bearings)

Link Element

Frame Element (for H-piles)

Frame Element (for pier caps)

H-pile

DIAPHRAGM

DECK BARRIER

BEARING GIRDER

• Hoặc để đơn giản hơn có thể mô hình hóa kết cấu như sau:

– Xem kết cấu nhịp là một hệ thanh có cùng cao độ đặt

trên các gối cầu

– Bản mặt cầu một cách gần đúng được coi như là một

phần của tiết diện dầm dọc và dầm ngang

– Nhận xét: cách mô hình hóa kết cấu này phù hợp với

kết cấu cầu dầm, giàn, khung, gần đúng đối với một số

loại cầu bản rỗng, và không chính xác đối với cầu bản

đặc (dạng tấm)

Trang 11

– Nhóm phương pháp tính thứ hai:

• Việc phân tích kết cấu nhịp không gian có thể được đơn

giản hóa thành việc phân tích kết cấu của một dầm đơn lẻ

bằng cách đưa vào sử dụng khái niệm về “Hệ số phân bố

ngang”.

• Phương pháp này đơn giản và hiệu quả cao đối với cầu

dầm đơn giản nên được sử dụng phổ biến

• Nội dung tính nội lực như sau:

– Theo phương ngang cầu

» Tính nội lực bản mặt cầu

» Tính nội lực dầm ngang (nếu có)

– Theo phương dọc cầu

» Tính nội lực dầm chủ

» Tính nội lực dầm dọc phụ (nếu có)

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	494,1 KB