bản liên tục nhiệt ( đồ án tốt nghiệp)

Trong xây dựng cầu, người ta đã sử dụng rộng rãi kết cấu nhịp có số lượng khe biến dạng ít nhất với loại hình cầu có sơ đồ tổ hợp từ các nhịp dầm giản đơn.. Dầm giản đơn được sử dụng rất

CHƯƠNG VIII

TÍNH TOÁN BẢN LIÊN TỤC NHIỆT

8.1 Giới thiệu về bản liên tục nhiệt.

Trong xây dựng cầu, người ta đã sử dụng rộng rãi kết cấu nhịp có số lượng khe biến dạng ít nhất với loại hình cầu có sơ đồ tổ hợp từ các nhịp dầm giản đơn Dầm giản đơn được sử dụng rất rộng rãi ở nước ta bởi tính cơ giới hoá, tiêu chuẩn hoá, tính dễ lắp đặt, lao lắp và vận chuyển phù hợp với trình độ của các đơn

vị thi công trong nước hiện nay Nhưng thực tế thì các công trình cầu giản đơn có các khe co giãn thường bị bong bật, làm giảm khả năng khai thác, tạo ra các xung kích lớn khi xe cộ chạy qua các vị trí này

Để đảm bảo về điều kiện xe chạy, tạo thuận lợi tối đa cho việc khai thác công trình cầu, cần phải giảm số lượng khe co giãn và chi phí bảo dưỡng khe co giãn Giải pháp liên tục nhiệt là một trong những giải pháp được dùng phổ biến hiện nay

Kết cấu nhịp liên tục – nhiệt là kết cấu được tạo

ra bằng cách nối kết cấu nhịp dầm hoặc bản giản đơn với nhau ở mức bản mặt cầu, sao cho dưới tác dụng của lực ngang và nhiệt độ, cầu làm việc như dầm liên tục, còn dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng vẫn làm việc như dầm giản đơn

8.2 Các thông số cơ bản ban đầu

Sơ đồ cơ bản để tính toán bản nối là dầm bản

của bản cách ly khỏi kết cấu nằm phía dưới.

Ln – chiều dài bản nối liên tục nhiệt, Ln = 2.66m

hb - Chiều dày bản liên tục nhiệt, hb = 0.2m

b – bề rộng tính toán, b =1m

In - Momen quán tính của bản đang xét,

b×h3/12 = 1×0.23/12 = 0.002/3 = 0.000667 m4

Id – Momen quán tính của tiết diện dầm liên hợp, đã tính

ở phần dầm Super Tee (Ic = Ig+Ag.KIc2+Ibm+Abm.(ybm-Ybg-KIc)2)

⇒ Id = IC = 0.5215 m4

Dầm dùng bêtông có cường độ 50 MPa

Modul đàn hồi của dầm, bản:

1.5

0.043 c

E = γ f =0.043×25001.5× 50 = 38006.98 MPa.

c - khoảng cách 2 tim gối ở trụ, c = 2.4 m

Chiều dài nhịp tính toán, Ltt = 36.3 m

(Hình 1b)

MỘT SỐ CẤU TẠO BẢN NỐI1a – Nối khi trụ có dạng bình thường

1b – Nối khi xà mũ có dạng chữ T ngược

1c – Bản nối kê lên xà mũ trụ thông qua lớp đệm đàn hồi

1 Cốt thép bản 2 Lớp đệm đàn hồi

Lb Khẩu độ bản nối

hb Chiều dày bản nối

Chiều dài dầm, L = 37 m

Chiều dày lớp BTAS t1 = 75 (mm)

Trọng lượng riêng BTAS γ1 = 2250 (KG/m3)

Chiều dày lớp phòng nước t2 = 5 (mm)

Trọng lượng riêng lớp PN γ2 = 1500 (KG/m3)Chiều dày lớp phủ hp = t1 + t2 = 75+5 = 80 (mm)

TLTB của lớp phủ γp =

8.3 Xác định nội lực:

kết cấu nhịp.

cấu nhịp gây ra.

Tĩnh tải của lớp phủ, các tiện ích, lan can đã được tính

ở phần dầm chủ

Tĩnh tải giai đoạn 2 bao gồm:

Tải trọng lan can trên 1 m dài DCLC = 810.87 (KG/m)

Tải trọng lan can phân bố trên 1 dầm

qLC = 2.DCLC / Nd = 2x810.87/(6x102) = 2.703 (N/mm)

Tĩnh tải lớp phủ BMC trên dầm chủ

Tải trọng lớp phủ phân bố trên 1 dầm: qDW = γp.B1.hp / NdVới: Bề rộng mặt đường xe chạy B1 = 8 (m)

⇒ qDW = 2203.125x8x80/(6x105) = 2.35 (KN/m)

Xác định góc ϕ do tĩnh tải giai đoạn hai:

Với φ được xác định bằng PP nhân biểu đồ

* Hệ số chiết giảm độ cứng: K = 1

Góc xoay tại đầu dầm do TLLP

2 DW DW

q L2

24

DW tt DW

2 LC

24

LC tt LC

Moment ở trạng thái giới hạn cường độ do tĩnh tải giai đoạn 2 đặt trên kết cấu nhịp gây ra:

Sơ đồ đặt tải theo phương dọc cầu để nội lực gây

ra tại bản nối lớn nhất:

tt c c

D L

P x L x I

Số dầm chu theo PNC Nd = 6

Tính toán cho từng trục thành phần

tt c c

D L

P x L x I

f tt

tt c c

D L

P x L x I

* Hệ số chiết giảm độ cứng: K = 1

Mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng do xe hai trục gây ra:

8.3.4 xác định nội lực do xe 3 trục dặt trên kết

cấu nhịp gây ra:

xác định ϕ , y do xe 3 trục gây ra:

Dùng PP nhân biểu đồ để xác định góc xoay do từng trục bánh xe gây ra

Góc xoay được xđ bởi CT

f tt

tt c c

D L

P x L x I

c L

2 2 1

1 13.85 (36.3 13.85 ) 145 0.3338006.99 0.53 36.3 1000

ql 8

2

2

9.3 N/mm

2qL

c c

tt LN LN

I E

L

24

6EI

Ln Y 2

2 Y Ln 6EI

8.4 Dưới tác dụng của tải trọng nhiệt độ:

Dưới tác dụng của biến dạng dọc trục do tác dụng của tải trọng nhiệt độ sẽ gây ra lực kéo hoặc nén trong bản nối biến dạng tại mặt cắt cách mặt cắt cố định trong chuỗi một đoạn được xác định như sau :

L tα

∆ = × × ∆ (mm)

α : Hệ số giản nỡ vì nhiệt

Với bê tông có tỷ trọng thông thường α =10.8 10× − 6

2 1

t t t

∆ = − : Độ chênh lệch nhiệt độ:

t1: tại thời điểm đỗ bê tông 15o

t2: tại thời điểm đang xét 29o

L: Khoảng cách từ mặt cắt cố định của chuỗi đếnmặt cắt cần xác định chuyển vị L=18.15m =18150mm

Vậy ∆ =10.8 10× −6×18150×( −29 15) 1.90512 mm=

Chọn gối cao su: 350x450x75(mm) Cao su phân lớp

Xét cho dầm đầu:

Gối thứ nhất: i

bh

γ ∆=

hpi: Tổng chiều dày các lớp cao su của gối thứ i(cm)

Ưùng suất tiếp: τ γ= ×G

Môđun chống trượt: G = 0.8 (N/mm2 )

Vậy lực dọc tác dụng:

8.6 Nội lực cục bộ trên bản liên tục nhiệt :

Aùp dụng mô hình dãi bản có dãi chính song song với hướng xe chạy và nhịp bé hơn 4.6m nên tính cả hai

xe hai trục , ba trục và tải trọng làn

Bề rông dãi bản

SW+ = 660 + 0.55xS = 660 + 0.55 x 1930 = 1856 mm

SW- = 1220 + 0.25 xS = 1220 + 0.25 x 1930 = 1764 mm.(Với S = 1930 mm)

Xếp tải trọng trục :

Xếp tải theo phương ngang :

Đối với một làn xe xếp trên bản liên tục nhiệt trong phạm vi SW

1800 P/2

Hệ số làn : m 1.2=

Đối với trường hợp đặt hai xe xếp trên bản liên tục nhiệt trong phạm vi SW

Hệ số làn: m=1

Xếp theo phương dọc cầu :

Biến đổi sơ đồ dầm hai đầu ngàm về dầm đơn giản sau đó tính nội lực :

Trạng thái giới hạn cường độ 1

Đối với moment dương :

Tính ở trạng thái giới hạn sử dụng :

Đối với moment dương :

Đối với moment âm : Suy ra : Mgoi=25789000 (Nmm)

Trường hợp hai làn xe :P ' P 14500N0 = = ;m=1

Xét trạng thái giới hạn cường độ I

Đối với moment dương :

Xét trạng thái giới hạn sử dụng

8.6.2 Trường hợp xe hai trục

Trường hợp đặt 1 làn xe và 2 làn xe, mỗi làn một bánh trên bản liên tục nhiệt trong phạm vi SW thì tải trọng xe hai trục luôn bé hơn tải trọng xe ba trục, do đó ta không cần thiết phải tính tải trọng cho trường hợp này

8.6.3 Tải trọng làn :

Vì SW+ và SW- đều bé hơn 3000 mm do đó giá trị tải phân bố theo phương ngang cầu lấy bằng :

9.3

3000

3000

q=9.3/3000

Theo phương dọc cầu:

Ta chỉ xét trên một đơn vị chiều dài theo phương ngang cầu

Trạng thái giới hạn Cường Độ:

Đối với Momen dương:

Trạng thái giới hạn Sử Dụng:

Đối với Momen dương:

2

2 2

2660

+Do tĩnh tải phần 2 đặt trên bản nối.

+Nội lực nằm ngang do lực hãm

+Nội lực nằm ngang do tác dụng của nhiệt độ

Vậy ta có tổ hợp tải trọng trong trường hợp 1:

Trạng thái giới hạn cường độ:

+Do tĩnh tải phần 2 đặt tên bản nối

+Do hoạt tải đặt trên kết cấu nhịp gây ra.

+Nội lực nằm ngang do lực hãm

+Nội lực nằm ngang do tác dụng của nhiệt độ

Trạng thái giới hạn cường độ:

Ta chọn bố trí cốt thép đối xứng φ 28 a100

Chọn a tính toán cốt thép as = 40 (mm)

K/C từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu nén

ds = Hn - aChiều cao vùng nén BT a =

b f

M d

N d d

c

n s

n s s

85,0

.2.'

−

Ta tiến hành vẽ đường cong tương tác để kiểm tra thép bố trí thỏa mãn khả năng chụi lực hay chưa

Xác định điểm thứ nhất(điểm cân bằng):(Mb;Pb)

Lực dọc ở trạng thái phá hoại cân bằng:

P = 0,85fc’.ab.b +As’(fs –fy)

P= 0,85.50.62,1.1000 = 1583550

Mômen ở trạng thái cân bằng:

Mb = 0,85.a.fc’.b.(h-a)/2 +As’.fs’(h/2 – ds’) +As.fy(ds – h/2)

Mb = 0,85.50.62,1.1000.(1000 - 62,1)/2 +5539.280.(1000/2 -40)

200000

=+

Hàm lượng cốt thép:

8.10 Kiểm tra nứt theo TTGH SD:

Điều kiện chịu nứt của dầm

y

3 c

sa s

f.6,0

A.d

Zf

E n E

Chiều dày làm của bêtông sau khi bị nứt :

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * ):

Tính f ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ): s

(d x).nI

Z

f =

Thông số vết nứt: Z = 23000 N/mmDiện tích trung bình của bêtông bao quanh mộtthanh thép:

n

A

780010

3 3

23000

397 25.7800