Nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng từ biến đổi với kết cấu dầm liên tục bằng bêtông dự ứng lựcthi công theo phương pháp đúc hẫng trong điều kiện khí hậu việt nam

Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------ NGUYỄN DUY LIÊM Đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN ĐỐI VỚI KẾT CẤU DẦØM LIÊN TỤC BẰNG BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO PH

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - -

NGUYỄN DUY LIÊM

Đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN ĐỐI VỚI KẾT CẤU DẦØM LIÊN TỤC BẰNG BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2003

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Vũ Xuân Hòa

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN DUY LIÊM Phái: Nam

Ngày tháng năm sinh: 10/7/1974 Nơi sinh: Sài Gòn

Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình Mã số ngành: 2.15.10

xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt

I- TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng từ biến đối với kết cấu dầm liên tục bằng bê tông dự ứng lực thi công theo phương pháp đúc hẫng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nhiệm vụ:

Phân tích nội lực của kết cấu dầm liên tục bằng bê tông dự ứng lực thi công theo phương pháp đúc hẫng có xét đến ảnh hưởng của hiệu ứng từ biến để từ đó có những giải pháp điều chỉnh ứng suất - biến dạng của dầm một cách thích hợp trong quá trình thi công và khai thác

2 Nội dụng luận án:

Chương I : Mở đầu

Chương II : Tổng quan về cầu liên tục xây dựng theo phương pháp đúc hẫng và

ảnh hưởng của hiện tượng từ biến

Chương III : Khái niệm về từ biến

Chương IV : Nghiên cứu sự phân bố lại nội lực do ảnh hưởng của hiện tượng từ

biến trong kết cầu dầm liên tục thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

Chương V : Kết luận

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS VŨ XUÂN HÒA

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 :

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2 :

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

TS VŨ XUÂN HÒA

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm

TS Lê Văn Nam

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô đã tham gia giảng dạy chương trình cao

học ngành Cầu, tuynen và các công trình xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt,

cảm ơn các thầy cô Phòng Quản Lý Khoa Học-Khoa Sau Đại Học và đặc biệt thầy Tiến sĩ Vũ Xuân Hòa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn này

Kính gửi đến Quý Thầy Cô lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27/11/2003

Nguyễn Duy Liêm

One problem of bridge type built by cantilever method is creep concrete In the static structures, effect of creep concrete on structure is only deformation, not bending

moments But in the hyperstatic structures, redistribution of moments caused by

concrete creep happens either during the building phase or when the bridge is in

service and its effect should be attached importance Analysis of creep, generally speaking, is complicated because it depends on lots of factors

In the world and in Vietnam today, the matter of creep is studied by different ways The major parts of these studies are not specific yet This thesis presents some calculation methods and the synthesis of calculation results of many real projects Some conclusions of the law of redistribution bending moments due to creep can be found in the final chapter

TÓM TẮT LÝ LỊCH

Họ và tên : NGUYỄN DUY LIÊM

Ngày sinh : 10-7-1974

Địa chỉ liên lạc : 188 Nguyễn Chế Nghĩa, phường 12, quận 8, Tp.HCM

ĐT 9502299 Nơi công tác : Công ty Tư Vấn Thiết Kế GTVT phía Nam (TEDI South) –

thuộc Bộ Giao Thông Vận Tải

Đ/c 92 Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Quận 1, Tp HCM ĐT 8215057

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO

1992-1997 : Sinh viên Trường Đại Học Bách Khoa, khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

2001-2003 : Học viên cao học Trường Đại Học Bách Khoa, ngành Cầu– Tuynen

và Các Công Trình Khác Xây Dựng Trên Đường Ôtô và Đường Sắt

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC

1997 – đến nay: Công tác tại Công ty Tư Vấn Thiết Kế GTVT phía Nam (TEDI

South) – thuộc Bộ Giao Thông Vận Tải

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] "Precast Segmental Box Girder Bridge Manual" - Post - Tensioning Institute and

Prestressed Concrete Institute, USA

[2] CEB - FIP Model Code 1990

[3] The 1998 American Association of State Highway and Transportation Officials

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications

[4] Nghiên cứu và bước đầu đề xuất các thông số co ngót và từ biến của bê tông

trong điều kiện Việt Nam” của GS.TS Lê Văn Thưởng

[5] "The cantilever construction of prestressed concrete bridge" – Jacques Mathivat,

Professeur au Centre des Hautes Etudes de la Construction, Professeur à l’Ecole

Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, France

[6] "Concrete box-girder bridge" – Professor –Ing Kurt SchaŠfer, University of

Stuttgart, German

[7] "Prestress concrete" – Dr Edward G.Nawy, P.E – Prentice Hall

[8] Cầu bê tông cốt thép – PGS.TS Nguyễn Viết Trung - Nhà xuất bản GTVT 2000 [9] "Prestress concrete" – Dr Edward G.Nawy, P.E – Prentice Hall

[10] "Design of highway bridge" – Richard M Barker-Professor of Civil Engineer,

Virginia Tech, Blacksburg, Virginia and Jay A Puckett-Professor of Civil Engineer,

University of Wyoming, Laramie, Wyoming

MỤC LỤC oOo

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ

Lời cảm ơn

Tóm tắt luận văn thạc sĩ

Mục lục

Nội dung luận văn

CHƯƠNG I

MỞ ĐẦU - I-1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ - I-1

2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI - I-2

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ CẦU LIÊN TỤC XÂY DỰNG THEO PHƯƠNG

PHÁP ĐÚC HẪNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN - II-1

1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG DẦM LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG - II-1

1.1 Nguyên lý của phương pháp đúc hẫng - II-1

1.2 Các ưu điểm của công nghệ đúc hẫng - II-2

1.3 Sơ đồ kết cấu thích hợp với công nghệ đúc hẫng - II-2

1.4 Các dạng đúc hẫng chủ yếu - II-5

1.4.1 Đúc hẫng thông thường - II-5

1.4.2 Đúc hẫng dùng trụ tạm - II-5

1.4.3 Đúc hẫng có hệ dây văng hổ trợ - II-5

1.5 Các công đoạn chủ yếu của đúc hẫng và phạm vi ứng dụng - II-6

1.5.1 Các công đoạn chủ yếu - II-6

1.5.2 Phạm vi ứng dụng - II-7

1.6 Một số công trình tiêu biểu ở Việt Nam - II-8

2 ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ BIẾN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT

CẤU - II-9

CHƯƠNG III

KHÁI NIỆM VỀ TỪ BIẾN - III-1

1 BẢN CHẤT CỦA HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN - III-1

1.1 Khái niệm chung - III-1

1.1.1 Bản chất cơ lý của hiện tượng từ biến - III-1

1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng từ biến - III-2

2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN - III-5

2.1 Tiêu chuẩn CEB-FIP 1990 (MC-90) - III-5

2.1.1 Từ biến dưới ứng suất không vượt quá 40% cường độ chịu nén

danh nghĩa - III-6

2.1.2 Từ biến dưới ứng suất cao - III-7

2.2 Xác định hệ số từ biến trong điều kiện khí hậu Nam bộ - III-7

2.2.1 Điều kiện khí hậu ở Nam bộ - III-7

2.2.2 Xác định hệ số từ biến - III-10

CHƯƠNG IV

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ LẠI NỘI LỰC DO ẢNH HƯỞNG CỦA

HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN TRONG KẾT CẦU DẦM LIÊN TỤC THI

CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG - IV-1

1 PHÂN TÍCH SỰ PHÂN BỐ LẠI NỘI LỰC THEO CÁC

PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG - IV-1

1.1 Giới thiệu chung - IV-1

1.2 Tính toán Mcr theo viện Bê Tông Dự Ứng Lực Prestressed

Concrete Institute) và viện Dự Ứng Lực Hậu Áp (Post-Tensioning

Institute) của Hoa Kỳ - IV-2

1.2.1 Ảnh hưởng của từ biến lên mô men do tĩnh tải kết cấu nhịp - IV-5

1.2.2 Ảnh hưởng của từ biến lên mô men do dự ứng lực - IV-9

1.2.3 Ảnh hưởng của từ biến lên mô men do tĩnh tải và dự ứng lực - IV-14

1.3 Tính toán Mcr theo giáo sư –Ing Kurt Schafer, Đức - IV-15

2 TÍNH TOÁN TỪ BIẾN VỚI MỘT SỐ SƠ ĐỒ NHỊP LIÊN TỤC - IV-17

2.1 Khái quát các nội dung tính toán - IV-17

2.2 Cơ sở tính toán - IV-17

2.3 Kết quả tính toán - IV-18

2.3.1 Trường hợp chỉ xét tĩnh tải, không xét đến dự ứng lực - IV-19

2.3.2 Trường hợp chỉ xét đến dự ứng lực, không xét tĩnh tải - IV-24

2.3.3 Trường hợp xét tĩnh tải và dự ứng lực đồng thời - IV-30

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN - V-1

Phần phụ lục

Tài liệu tham khảo

Tóm tắt lý lịch

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

Từ những năm của thập niên 50 thế kỷ trước cho đến nay, cầu BTCT ứng suất trước

ngày càng phát triển, mở ra một kỷ nguyên mới dùng BTCT thay cho kết cấu thép

Kỹ thuật và công nghệ xây dựng ngày càng hoàn thiện nên sơ đồ kết cấu ngày càng

phong phú, chiều dài nhịp ngày càng lớn, công trình ngày càng thanh thoát mỹ quan

hơn Hiện nay trên thế giới song song tồn tại những công nghệ xây dựng cầu nhịp lớn

như sau: phương pháp thi công trên đà giáo (cố định hay di động), phương pháp hẫng

(đúc hẫng hay lắp hẫng), phương pháp đẩy (đúc đẩy hay lắp đẩy), phương pháp quay,

phương pháp chở nổi….Phương pháp thi công các cầu nhịp lớn phổ biến nhất ở Việt

Nam hiện nay là công nghệ đúc hẫng với sơ đồ nhịp liên tục Khẩu độ nhịp được thi

công theo phương pháp này do các kỹ sư Việt Nam tự thiết kế và thi công đã đạt tới

130m và trong tương lai chắc chắn sẽ xuất hiện các khẩu độ lớn hơn

Để xây dựng được những công trình lớn như vậy, việc nghiên cứu lý luận tính toán

và các giải pháp cấu tạo trở thành vấn đề đáng được quan tâm Một trong những yếu

tố ảnh hưởng đến nội lực và biến dạng của dầm khi thi công theo phương pháp nàøy

là từ biến của bê tông Đối với kết cấu siêu tĩnh thi công trong nhiều giai đoạn, nó

ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bố lại mô men trên các tiết diện

Trên thế giới và trong nước hiện nay, việc nghiên cứu ảnh hưởng từ biến đang được

triển khai theo những hướng khác nhau, theo những thông tin nhận được có thể nêu

ra những kết quả sau:

- Đề tài cấp nhà nước mang mã số KC10-09 “Nghiên cứu và bước đầu đề xuất các

thông số co ngót và từ biến của BT trong điều kiện Việt Nam” của GS.PTS Lê

Văn Thưởng Trong tài liệu này đã cung cấp những khái niệm cơ bản về từ biến

và co ngót, cách xác định các biến dạng này và cách tính các ảnh hưởng của

chúng đến nội lực và chuyển vị của kết cấu

- Các tiêu chuẩn tính toán từ biến và co ngót: CEB-FIF 1990 (MC-90),

EUROCODE 2 -1991 (EC2-91), ACI 209 Các tiêu chuẩn này cung cấp các công

thức để xác định các hệ số co ngót, từ biến theo thời gian

- Các tài liệu có đề cập đến Ảnh hưởng của nội lực theo thời gian gồm có:

“Precast Segmental Box Girder Bridge Manual” do viện Bê Tông Dự Ứng

Lực Prestressed Concrete Institute) và viện Dự Ứng Lực Hậu Áp

(Post-Tensioning Institute) của Hoa Kỳ thực hiện, “Concrete Box-girder Bridge”

Professeur au Centre des Hautes Etudes de la Construction, Professeur à l’Ecole

Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, Pháp

Tại Việt nam, việc nghiên cứu ảnh hưởng của từ biến cho riêng loại kết cấu nhịp liên

tục bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng trên xe treo chưa được rõ ràng và cụ thể vì

vậy cần thiết nghiên cứu mức độ ảnh hưởng bằng định lượng cũng như định tính để

đưa ra kiến nghị cho việc tính toán loại sơ đồ kết cấu này

Cơ sở khoa học để đạt được mục tiêu nghiên cứu là các lý thuyết và phương pháp

tính toán hiện đại đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới, thêm vào đó là các quy

trình, quy phạm hiện hành của nước ta Trong điều kiện ở Việt Nam thiếu thốn các

thiết bị thí nghiệm, chưa có các số liệu thí nghiệm đối với các loại bê tông khác

nhau, các kết quả tính toán trong luận án đã sử dụng các tiêu chuẩn và quy phạm

một số nước để tham khảo

Do thời gian thực hiện đề tài ngắn không đủ để đi sâu hơn về nhiều loại sơ đồ kết

cấu và các phương pháp thi công khác Vì vậy luận văn này chỉ đề cập đến kết cấu

cầu dầm liên tục 3 nhịp, tiết diện hình hộp thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân

bằng (xem cụ thể mục 2.1 Chương IV)

Các nội dung chính sẽ tiến hành trong đề tài này gồm có:

- Phân tích sự phân bố lại mô men do ảnh hưởng của hiện tượng từ biến theo các

công thức gần đúng

- Tính toán với nhiều sơ đồ nhịp liên tục theo các công thức gần đúng và theo phần

mềm chuyên dụng RM

- Tổng hợp các kết quả tính toán để tìm ra quy luật phân bố lại mô men do ảnh

hưởng của hiện tượng từ biến

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CẦU LIÊN TỤC XÂY DỰNG THEO

PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN

TƯỢNG TỪ BIẾN

Hiện nay trên thế giới song song tồn tại những công nghệ xây dựng cầu nhịp lớn như

sau: thi công trên đà giáo cố định, thi công trên đà giáo di động, phương pháp thi

công hẫng, phương pháp thi công đẩy, thi công bằng phương pháp quay, thi công

bằng phương pháp chở nổi Trong đó công nghệ xây dựng theo phương pháp hẫng

đặc biệt là đúc hẫng đang được sử dụng ở nước ta khá phổ biến

1.1 Nguyên lý của phương pháp đúc hẫng

Thi công đúc hẫng là xây dựng kết cấu nhịp từng đốt đối xứng qua trụ hay trong

trường hợp cá biệt có thể xây dựng dần từ mố ra Các đốt dầm được đúc theo sơ đồ

mút thừa, làm xong đốt nào căng cốt thép đến đốt ấy Cốt thép các đốt được nối với

nhau và đổ bê tông tại chỗ trên giàn giáo di động nên bảo đảm tính toàn khối của

kết cấu

Hình 2.1 : Hình ảnh minh họa phương pháp thi công hẫng cầu dầm liên tục

1.2 Các ưu điểm của công nghệ đúc hẫng

- Về mặt chịu lực của kết cấu thì phương pháp đúc hẫng đem lại sự phù hợp khá

lý tưởng giữa sơ đồ trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác sử dụng Các

bó cáp dự ứng lực được căng kéo sau mỗi chu kỳ đúc đối xứng vừa làm nhiệm

vụ chịu trọng lượng bản thân và thiết bị thi công, đồng thời việc tăng dần số

lượng bó cáp dự ứng lực khi cánh hẫng vươn dài ra cũng phù hợp với số lượng bó

cáp cần bố trí khi chịu tải trọng khai thác

- Ưu điểm nổi bật là tiết kiệm được đà giáo và ván khuôn vì mỗi chu kỳ đúc chỉ

tiến hành cho một đoạn ngắn của kết cấu nhịp Ngay trong việc thi công cho 1

công trình thì đà giáo ván khuôn cũng đã được sử dụng lại rất nhiều lần Không

những thế hệ thống đà giáo ván khuôn này còn được sử dụng tiếp tục cho các

công trình khác Như vậy đà giáo ván khuôn tức là xe đúc đã trở thành sản phẩm

công nghiệp Do vậy việc đầu tư ban đầu có lớn một ít nhưng là đầu tư chiều sâu

- Các công việc lập đi lập lại theo chu kỳ giống nhau dù cho công trình có qui mô

đến đâu do đó việc đào tạo công nhân chuyên ngành này mang tính hiệu quả

cao, giảm bớt được nhân lực và nâng cao năng suất lao động Việc kiểm tra chất

lượng của các thao tác, công đoạn cũng như vật liệu được tiến hành dễ dàng và

tại chỗ

- Quá trình thi công kết cấu nhịp hầu như không ảnh hưởng đến công địa bên dưới

cầu, do đó thích hợp cho việc xây dựng cầu ở vùng sông sâu, thung lũng có dốc

cao, kể cả ở những nut giao thông lập thể đòi hỏi không được ngừng trệ giao

thông ở phía dưới (nếu khoảng không từ đáy ván khuôn treo đến mặt đường còn

dư đủ để xe lưu thông)

- Ngoài ra công nghệ thi công hẫng cho phép thiết kế kết cấu nhịp có chiều cao

thay đổi với sơ đồ rất đa dạng (cầu dầm liên tục, cầu dầm mút thừa, cầu khung,

cầu khung dầm, cầu treo dây văng…) Tiết diện có thể là hình hộp, bản chữ nhật,

dầm có sườn

1.3 Sơ đồ kết cấu thích hợp với công nghệ đúc hẫng

- Cầu khung dầm: từ những năm 50 công nghệ đúc hẫng được sử dụng đầu tiên để

thi công cầu khung dầm vì loại kết cấu này có dầm và trụ liên kết cứng với nhau

nên khi thi công đúc hẫng các mút thừa được bảo đảm ổn định Sơ dồ khung dầm

đầu tiên là loại có khớp giữa, 1 số cầu thay đoạn giữa bằng 1 nhịp đeo Quá trình

phân bố lại nội lực do hiện tượng từ biến sẽ không xảy ra đối với trường hợp nối

khớp, như vậy sơ đồ chịu lực ở giai đoạn thi công và khai thác phù hợp với nhau

hơn Tuy vậy các khớp này chạy không êm thuận trong khai thác, biến dạng do

từ biến trong đúc hẫng khá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng bẻ gập ở các khớp nối là

một điều khó tránh khỏi Mặt khác khớp nối cũng chính là khe biến dạng nên

việc cấu tạo cũng phức tạp và tốn kém, khi chịu hoạt tải, biến thiên nhiệt

độ….khớp sẽ có chuyển vị xoay làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của lớp ngăn cách

và phòng nước

Hình 2.2a : Cầu Gò Dầu thuộc tỉnh Tây Ninh có kết cấu khung T – dầm đeo

- Cầu dầm liên tục: là sơ đồ được sử dụng nhiều nhất hiện nay vì cũng thích hợp

với công nghệ đúc hẫng, có thể làm những nhịp dài mà xe chạy êm thuận Khi

thi công vì dầm kê lên gối không đảm bảo ổn định nên phải mở rộng trụ hay làm

thêm trụ tạm…

- Cầu khung liên tục: là sơ đồ rất thích hợp với công nghệ đúc hẫng nhưng khi trụ

thấp thì kết cấu trụ chịu mô nen rất lớn Để khắc phục những nhược điểm này

người ta đã đưa vào sử dụng nhiều giải pháp giảm độ mảnh của trụ như làm thân

trụ gồm 2 tấm mỏng ngàm vào dầm… Kết cấu này có ưu điểm là có thể thi công

hẫng như dầm liên tục và do trụ liên kết cứng với dầm nên giảm được số lượng

gối cầu là bộ phận đắt tiền Cầu dầm hay khung liên tục khắc phục được các

nhược điểm của cầu khung hẫng, dầm hẫng có nhịp đeo trong giai đoạn khai

thác

Hình 2.2c : Cầu Cầu Kalkkinen ở Asikkala, Filand có kết cấu khung liên tục

Hình 2.2d : Cầu Yuanling ở Hunan, China có kết cấu khung liên tục

- Cầu treo dây văng có dầm cứng bằng bê tông: Là kết cấu siêu tĩnh gồm dầm

cứng, tháp cầu và dây văng Nguyên tắc chịu lực của cầu này là dầm cầu chịu tải

trực tiếp và được đỡ bởi dây cáp bắt vào trụ chính cầu Loại kết cấu này có hình

dáng kiến trúc đẹp, thanh mảnh và có khả năng vượt được nhịp rất lớn Cấu tạo

hợp lý nên phát huy được tối đa khả năng chịu lực được các loại vật liệu : dầm

cầu chịu nén uốn, dây cáp chịu kéo Dầm cầu có thể được đúc hẫng từ trụ ra 2

phía hoặc 1 phía, thi công đến đâu lắp dây văng đến đó Khó khăn lớn nhất khi

thi công cầu treo dây văng là việc điều chỉnh nội lực trong hệ dây

Hình 2.2e : Cầu Mỹ Thuận có kết cấu dây văng - dầm bê tông

1.4 Các dạng đúc hẫng chủ yếu

Thông thường được áp dụng chủ yếu cho dầm nhiều nhịp kiểu khung T có nối khớp

ở giữa Nếu áp dụng cho dầm liên tục thì phải bố trí thêm trụ tạm hay gối tạm 2 bên

để giữ cân bằng cho đoạn đúc đầu tiên Trong những trường hợp này sẽ tiến hành

đúc hẫng đối xứng qua trụ Cũng có thể đúc từ mố nhưng phải có đối trọng hoặc neo

vào mố Nhịp kề mố còn có thể dùng hệ đà giáo ván khuôn riêng đúc tại chỗ và trở

thành đối trọng cho các nhịp giữa

Trụ tạm cần được sử dụng nói chung trên nguyên tắc nếu như mô men gối ở giai

đoạn thi công vượt quá trị số mô men gối ở giai đoạn khai thác, mặt khác do việc

tạo đối trọng hoặc bố trí neo gối khó thực hiện hoặc không kinh tế

Dây văng hổ trợ cũng đóng vai trò như trụ tạm được sử dụng khi có sự khác biệt

giữa nội lực ở giai đoạn thi công và khai thác Việc sử dụng hệ day văng hổ trợ có

thể áp dụng cho trường hợp cầu là hệ dầm liên tục cũng như hệ khung nhiều nhịp

1.5 Các công đoạn chủ yếu của đúc hẫng và phạm vi ứng dụng

Dầm hẫng thường được đúc từng đoạn ngắn lần lượt từ trụ và đối xứng qua trụ Các

đoạn đúc này thường có chiều dài từ 3m-5m quá trình công tác cho một chu kỳ đúc

có thể kéo dài từ 7-12 ngày và bao gồm các công đoạn chủ yếu sau:

- Căng kéo cáp dự ứng lực cho các đoạn vừa đổ bê tông xong, thường là 3-4 ngày

sau khi đổ bê tông (có phụ gia)

- Di chuyển hệ đà giáo của xe đúc ra vị trí công tác mới

- Neo cố định hệ đà giáo và ván khuôn vào phần bê tông đã được căng kéo coat

thép có đủ khả năng chịu lực Lắp đặt và điều chỉnh lại ván khuôn

- Luồn các bó cáp dự ứng lực tiếp theo vào các ống tạo lỗ đã đặt sẵn trước đó

trong phần bê tông đã đổ Lắp dựng cốt thép thường cho đoạn dầm mới này

- Đổ bê tông cho đoạn mới này

Hình 2.3 thể hiện trình tự thi công điển hình cho cầu khung liên tục hay dầm liên tục

3 nhịp thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng

T5

T5

T5 T5

T6

T6

T6

T6 T6

Với đúc hẫng không phụ thuộc vào chiều cao mặt cầu, điều kiện lòng sông vì vậy

nó thích hợp và có hiệu quả kinh tế khi cần vượt nhịp từ 70m trở lên; đối với các cầu

nhịp nhỏ sẽ không kinh tế vì việc đúc khối đầu tiên trên trụ đòi hỏi chi phí cao hơn

so với các đốt tiếp theo Đúc hẫng thường được sử dụng cho các cầu cần vượt nhịp

từ 80m-130m

1.6 Một số công trình tiêu biểu ở Việt Nam

Trong 10 năm trở lại đây, việc áp dụng công nghệ thi công đúc hẫng cho các công

trình cầu có sơ đồ dầm hay khung liên tục ở nước ta đã có bước phát triển vượt bậc,

không những tăng về số lượng mà cả về tính chất phức tạp của kết cấu như khẩu độ

nhịp dài hơn (hiện nay đạt 120m), số nhịp liên tục nhiều lên (9 nhịp liên tục) Sau

đây là một số công trình có kết cấu dầm hay khung liên tục tiêu biểu ở nước ta đã

được xây dựng và đưa vào khai thác:

- Cầu Tân Đệ (QL10): gồm 5 nhịp khung-dầm liên tục 70m+3x120m+70m, khổ

cầu 16.6m, 2 trụ chính ở giữa là khung

- Cầu Phú Lương (QL5): gồm 4 nhịp khung-dầm liên tục 64.8m+2x102m+64.8m,

khổ cầu 2x11m, 1 trụ chính ở giữa là khung

- Cầu Đuống Mới (QL1): gồm 9 nhịp dầm liên tục 65m+7x100m+65m, khổ cầu

15m

Tại TP Hồ Chí Minh, một số cầu đã và đang thi công có thể kể đến:

- Cầu Nguyễn Tri Phương: gồm 3 nhịp liên tục 30m+46m+30m, khổ cầu 13m

- Cầu Ông Lãnh: gồm 3 nhịp liên tục 30m+46m+30m, khổ cầu 2x9.75m

- Cầu Chánh Hưng: gồm 3 nhịp liên tục 48m+72m+48m, khổ cầu 13m

- Cầu Kênh Tẻ: gồm 3 nhịp liên tục 48m+72m+48m, khổ cầu 14.5m

- Cầu Bình Triệu 2: gồm 3 nhịp liên tục 48.8m+61m+48.8m, khổ cầu 12.25m

Ngoài ra hàng loạt các công trình đang được chuẩn bị xây dựng cho thấy tính phổ

biến của công nghệ rất cao

Hình 2.4 : Cầu Kênh Tẻ đang thi công

2 ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ BIẾN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU

Như đã giới thiệu ở trên, công nghệ thi công đúc hẫng các cầu dầm hay khung liên

tục được phân ra nhiều giai đoạn Tại mỗi giai đoạn cầu có một sơ đồ kết cấu chịu tải

trọng dài hạn là tĩnh tải và lực căng cáp khác nhau Do đó ứng suất tại các tiết diện

kết cấu do tải trọng dài hạn biến đổi liên tục sau mỗi giai đoạn xây dựng Quá trình

từ biến của bê tông diễn ra dần dần theo thời gian với tốc độ thay đổi, lớn nhất ở thời

điểm bắt đầu chịu tải, sau đó giảm dần Đối với cầu liên tục thi công hẫng trong giai

đoạn thi công trước khi hợp long sơ đồ kết cấu là tĩnh định từ biến chỉ ảnh hưởng đến

độ võng Để có thể có cao độ đúng như thiết kế, không bị chênh cao độ trước khi nối

hợp long hai cánh hẫng thì cần tính chính xác độ võng do từ biến để tạo độ vồng

trước cho hai cánh hẫng Việc này là rất quan trọng để tránh phải dùng biện pháp

điều chỉnh cưỡng bức gây ra ứng lực phụ khác với tính toán thiết kế Mặt khác sau

khi biến đổi từ kết cấu tĩnh định thành kết cấu siêu tĩnh biến dạng do từ biến sẽ gây

ra nội lực thứ cấp trong kết cấu do các liên kết thừa kiềm chế các biến dạng của

chúng gây ra sự phân phối lại nội lực Biến dạng từ biến phụ thuộc ứng suất tác dụng

và thời điểm đặt tải Do đó để tính chính xác được nội lực trong kết cấu ở thời điểm

bất kỳ thì ngoài sơ đồ kết cấu cầu cần phải xét đến lịch sử quá trình thi công cầu

Các chương sau sẽ phân tích và đưa ra cách tính toán ảnh hưởng của từ biến tới biến

dạng và nội lực của kết cấu theo thời gian

CHƯƠNG III KHÁI NIỆM VỀ TỪ BIẾN

1.1 Khái niệm chung

Biến dạng do từ biến là loại biến dạng của vật liệu đàn dẻo theo thời gian Khi chịu

tải kết cấu bê tông xuất hiện biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Biến dạng đàn

hồi là biến dạng tức thời do tải trọng tác dụng, đồng thời biến dạng lâu dài cũng

xuất hiện và tăng theo thời gian

Biến dạng theo thời gian có thể độc lập với ứng suất hoặc phụ thuộc vào ứng suất

Biến dạng từ biến được xác định như sự tăng biến dạng theo thời gian của một mẫu

chịu tải trọng ngoài không đổi Thực tế từ biến là hiện tượng tương quan bên trong

của kết cấu bê tông do quá trình biến đổi cơ – lý

1.1.1 Bản chất cơ lý của hiện tượng từ biến

Khi tác dụng lên bê tông trạng thái ứng suất lâu dài, biến dạng trong bê tông sẽ tiếp

tục phát triển ngoài biến dạng đàn hồi ban đầu xuất hiện ngay lúc đặt tải, người ta

gọi đó là hiện tượng từ biến của bê tông

Theo tài liệu của GSTS Lê Văn Thưởng [4], nguyên nhân gây ra từ biến và co ngót

phát sinh từ vữa xi măng, nhưng cho đến nay sự hiểu biết này còn rất ít nên việc giải

thích chính xác còn bị hạn chế Có thể suy luận một cách hết sức trực quan là vữa xi

măng gồm có một phần xi măng đã được thủy hóa thành keo, được kết tinh và liên

kết với nhau thành những chuỗi tinh thể dính kết các cốt liệu với nhau tạo nên

cường độ của bê tông Giữa các chuỗi tinh thể keo tồn tại những lỗ rỗng chứa nước

có kích thước khoảng 10-6mm và chiếm khoảng 28% thể tích keo xi măng Nước

trong vữa xi măng tích tụ trong các lỗ rỗng sẽ có một phần được xi măng tiếp tục

hấp thụ để thủy hóa, một phần sẽ theo các ống mao dẫn ra bề mặt bê tông và bốc

hơi Nước trong các ống mao dẫn và trong các lỗ rỗng có lực căng bề mặt kéo các

vách co lại tạo nên biến dạng co ngót Khi các lỗ rỗng và ống mao dẫn luôn luôn

đầy nước thì không có hiện tượng co ngót; hoặc khi các chuỗi tinh thể hoàn toàn

cứng rắn, lực căng bề mặt không làm cho nó biến dạng được thì cũng kết thúc hiện

tượng co ngót Khi bê tông chịu tải, thành phần nước bị ép thấm sâu vào kết cấu và

ống mao dẫn, nếu các chuỗi tinh thể chưa vững chắc lắm thì cũng sẽ bị biến dạng

dần tạo nên từ biến Khi nước bị hấp thụ hết, hoặc bốc hơi hết, hoặc các tinh thể đã

rất vững chắc thì quá trình từ biến sẽ kết thúc Khi chất tải sớm nước còn nhiều, các

chuỗi tinh thể chưa vững chắc thì từ biến lớn; khi chất tải muộn, nước ít đi, các chuỗi

tinh thể đã vững chắc thì từ biến nhỏ

Khi kết cấu chịu lực thì ở thời điểm chất tải trong kết cấu sẽ phát sinh biến dạng tức

thời (đàn hồi) 0 = b/E0 Tải trọng tiếp tục được duy trì thì biến dạng sẽ tăng thêm

c biến dạng từ biến, đến thời điểm t1 dỡ tải ra khỏi kết cấu thì biến dạng đàn hồi sẽ

hồi phục ngay và biến dạng từ biến sẽ có một bộ phận được hồi phục theo thời gian

d (thông thường gọi là biến dạng đàn hồi chậm) còn một bộ phận sẽ không có khả

năng hồi phục gọi là biến dạng từ biến dẻo f, vậy biến dạng từ biến tổng cộng sẽ

là: c = d + f

 Thời gian tác dụng của tải trọng:

Biến dạng từ biến tăng nhanh ở thời gian đầu, khi thời gian chất tải tăng lên từ biến

tăng chậm và tiệm cận tại một giá trị, thường từ biến được coi là tắt trong vòng 3

đến 5 năm Theo Dischigu, sự phát triển này có thể biểu thị theo quan hệ:

c (t) = c (∞).(1-e -t )

Trong đó:

c(t): Biến dạng từ biến tại thời điểm t

c(∞): Biến dạng từ biến cuối cùng

: hệ số biểu thị tốc độ phát triển từ biến

Theo R.H.Evans và F.K.Kong thì ảnh hưởng của thời hạn chịu tải có thể tóm lược

trong bảng sau:

Thời hạn chịu tải Tỉ lệ % biến dạng từ biến

 Cường độ của bê tông khi chất tải (tuổi bê tông khi chất tải):

Cường độ của bê tông phụ thuộc vào tuổi (tính từ khi đổ bê tông) Từ biến lại tỉ lệ

Đối với bê tông có fc28  40 Mpa

28

8.0

 Điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm):

Điều kiện môi trường mà bê tông đặt trong đó và điều kiện bảo dưỡng (nhiệt độ, độ

ẩm) ảnh hưởng đến tính chất của từ biến: từ biến tăng với sự giảm độ ẩm và tăng

nhiệt độ Nó phụ thuộc vào trạng thái độ ẩm của bê tông và sự thay đổi của nó trong

quá trình chịu tải Độ lớn của từ biến phụ thuộc lượng nước trong bê tông và sự mất

nước do sự khô của bê tông trong quá trình chịu tải Từ biến tăng cùng với sự tăng

tính mao dẫn của các lỗ rỗng, đồng thời giảm với sự giảm tỷ lệ nước trên xi măng

Nếu cùng 1 loại mẩu thí nghiệm được bảo dưỡng ẩm trong môi trường có độ ẩm

W=50% và 100%, sau 28 ngày so với mẫu bảo dưỡng trong môi trường thí nghiệm

chuẩn W=75% từ biến sẽ khác nhau là 1.3 và 0.5 lần

Nhiệt độ tăng không những làm tăng tổng biến dạng từ biến mà còn làm tăng tốc độ

từ biến Từ biến lớn nhất khi nhiệt độ vào khoảng 70oC Theo thí nghiệm của các

nước, biến dạng từ biến có thể lấy khoảng 1.25% cho mỗi lần tăng 1oC (điều kiện

chuẩn 15oC) khi nhiệt độ môi trường dưới 100oC thì quan hệ biến dạng từ biến với tỉ

số ứng suất / cường độ vẫn tuyến tính

 Loại xi măng:

Trong xây dựng, tùy theo yêu cầu về cường độ của bê tông có thể sử dụng các loại

xi măng khác nhau Với các loại xi măng khác nhau thì quá trình thủy hóa sẽ khác

nhau Xi măng mác cao thì quá trình thủy hóa nhanh, bộ xương tinh thể keo xi măng

sớm vững chắc hơn nên từ biến có thể nhỏ hơn

 Loại cốt liệu:

Bản thân cốt liệu nói chung không có từ biến, nhưng vì các loại cốt liệu khác nhau

có môđuyn đàn hồi (Eđh) khác nhau do đó có ảnh hưởng nhất định đến biến dạng từ

biến Nếu cốt liệu có môđuyn đàn hồi cao sẽ hạn chế từ biến của xi măng

Hình 3.0 dưới đây là kết quả thí nghiệm của các mẫu thử với thành phần cấp phối

giống nhau, điều kiện môi trường như nhau nhưng cốt liệu dùng các loại đá khác

nhau: sa thạch có Eđh=20kN/mm2, granit có Eđh=80kN/mm2, quartg có

Eđh=75kN/mm2, đá vôi có Eđh=90kN/mm2

Môđuyn đàn hồi của cốt liệu liên quan đến độ rỗng của cốt liệu và khả năng hấp

thụ nước nên ảnh hưởng đến biến dạng từ biến Ngoài ra kích thước cốt liệu cũng

ảnh hưởng đến từ biến, vì khi cốt liệu nhỏ thì hàm lượng vữa phải tăng lên nên từ

biến sẽ lớn hơn Bê tông nhẹ thường có cốt liệu xốp nên từ biến có thể lớn hơn bê

tông thông thường khoảng 20%

 Kích thước cấu kiện:

Từ biến tăng khi kích thước tiết diện giảm Từ biến của tiết diện bê tông mỏng có tỷ

lệ cao hơn bê tông có tiết diện dày vì nó bị mất độ ẩm nhanh hơn

 Ứng suất tác dụng và mác bê tông:

Nếu tỉ số giữa ứng suất tác dụng và cường độ danh định không vượt quá 1/3 thì quan

hệ giữa biến dạng từ biến và ứng suất được coi là tuyến tính Trong tính toán theo

các tài liệu của Nga thì khi tỉ số ứng suất/cường độ không quá 0.5 có thể chấp nhận

quan hệ biến dạng từ biến và ứng suất là tuyến tính Trong các công trình giao thông

và xây dựng dân dụng, công nghiệp tỉ số này ít khi vượt 0.5 nên có thể coi từ biến là

tuyến tính

Khi bê tông có lượng vữa xi măng như nhau nhưng cường độ khác nhau thì loại

cường độ thấp sẽ có từ biến lớn

Bảng sau cung cấp một số kết quả theo dõi sự khác nhau của biến dạng từ biến khi

thay đổi thành thần cấp phối bê tông (mẫu dùng xi măng Portland, cát vàng, đá

dăm, điều kiện /fc=1/3, độ ẩm 70%, nhiệt độ 15oC

Cấp phối (theo trọng lượng)

Qua trình bày trên có thể thấy rằng hiện tượng từ biến chịu ảnh hưởng của rất nhiều

yếu tố liên quan đến nguyên vật liệu, điều kiện môi trường Tuy quy luật về hiện

tượng này có thể tồn tại chung nhưng các chỉ tiêu và hệ số sẽ rất khác nhau giữa các

nước, các địa phương, vì vậy phải làm rất nhiều thí nghiệm đòi hỏi nhiều kinh phí và

thời gian Các số liệu nêu trên được tham khảo của nước ngoài do ở Việt Nam hiện

nay chưa tiến hành các thí nghiệm về từ biến

Hiện nay để tính toán từ biến người ta thường dựa trên nghiên cứu thí nghiệm mô

hình vật liệu, về cơ bản nó phụ thuộc điều kiện cụ thể của mỗi nước Việc nghiên

cứu này rất tốn kém và mất nhiều thời gian nên ở Việt Nam hiện nay chưa có điều

kiện tiến hành Các tiêu chuẩn tính từ biến và co ngót được quy trình AASHTO

LRFD 1998 cho phép sử dụng hiện nay là ACI 209 và CEB/FIP, các tiêu chuẩn này

là kết quả của quá trình nghiên cứu mô hình vật liệu dưới dạng công thức để đưa

vào thực hành tính toán Trong đồ án này chỉ trình bày tiểu chuẩn CEB/FIP 1990 vì

được áp dụng trong phần mềm tính toán RM ở chương 4

2.1 Tiêu chuẩn CEB-FIP 1990 (MC-90)

Trên cơ sở nghiên cứu hàng loạt các mẫu thử người ta nhận thấy rằng trong biến

dạng từ biến có các thành phần chính: thành phần từ biến có phục hồi và thành phần

từ biến dẻo; các thành phần này sẽ khác nhau theo thời gian Thành phần từ biến

phục hồi ít chịu ảnh hưởng của tuổi bê tông cv, nó đạt được các giá trị cuối cùng rất

nhanh

Thành phần từ biến dẻo phụ thuộc rất nhiều vào tuổi của bê tông, phải qua thời gian

dài mới đạt được giá trị cuối cùng

Để đơn giản tính toán có thể chia biến dạng thành các phần sau:

c(t) = cc(t) + cv(t) + cf(t) + cs(t) + T(t) (2.1)

Trong đó:

cc(t): Biến dạng đàn hồi tại thời điểm xét

cv(t): Biến dạng từ biến có phục hồi

cf(t): Biến dạng từ biến dẻo

cs(t): Biến dạng do co ngót

T(t): Biến dạng do nhiệt độ

Trong công thức trên, biến dạng từ biến được xác định thông qua biến dạng đàn hồi

và hệ số từ biến dưới dạng:

cc(t) = (t,to)*cc(t0) (2.2)

Ở đây (t,t0) là hệ số từ biến được xác định bởi các công thức thực nghiệm

Công thức cơ bản để xác định từ biến:

cc(t,) = e.el.28n k f(t,) (2.3)

Trong đó:

e.el.28 là biến dạng đàn hồi của bê tông 28 ngày tuổi

n là hàm số phụ thuộc đặt trưng vật liệu (tỉ lệ nước/xi măng) và điều kiện môi

trường (độ ẩm)

k là hệ số hiệu chỉnh đối với tuổi của bê tông tại thời điểm chất tải

f(t,) là hàm số theo thời gian phụ thuộc bề dày hữu hiệu của cấu kiện

hcf=2Ac/U (Ac-diện tích mặt cắt ngang, U- chu vi lộ ra không khí)

Trong tiêu chuẩn MC-90 sử dụng hệ số từ biến CEB với:

Và đặt E(t0)=Ec(t0)/ Ec(28) (2.19)

Hệ số từ biến (t,t0) được tính bằng công thức:

(t,to) = 0 c(t-t0) (t0) (2.20)

Trong đó:

c là hệ số mô tả sự phát triển của từ biến theo thời gian sau khi chất tải

0 là hệ số từ biến danh nghĩa

0 = RH(fcm) (t0) (2.21)

với href = 100 mm

)22.2()/(46.0

)100/(1

0 ref RH

h h

h0(mm) là kích thước danh định của cấu kiện

H(mm) là hệ số của kích thước danh nghĩa h0(mm) và độ ẩm xung quanh,

RH(%)

với href=100mm

Từ biến dưới ứng suất cao trong khoảng (0.4  0.6)fcm(t0) có thể được tính bởi

sử dụng hệ số từ biến 0k

0k = 0 exp1.5 (k-0.4) (2.28)

với

 là ứng suất tác dụng

Các thông số khác ảnh hưởng đến hệ số từ biến (t,to) xem chi tiết phần phụ lục

thuyết minh

2.2 Xác định hệ số từ biến trong điều kiện khí hậu Nam bộ

Do vị trí địa lý và các đặc điểm địa hình chi phối nên vùng khí hậu đồng bằng Nam

Bộ có các đặc điểm chính như sau:

Có một nền nhiệt độ cao và hầu như không thay đổi trong năm và có sự phân hóa

theo mùa trong chế độ mưa ẩm phù hợp với mùa gió Nền nhiệt độ cao này tương

đối đồng đều trên toàn vùng ở mức nhiệt độ trung bình hàng năm vào khoảng 26C

– 27C Đó là những giá trị cao nhất mà không một vùng nào ở nước ta có được

Do vị trí ở gần xích đạo nên ở đây biến trình năm của lượng mưa và nhiệt độ đã có

những nét của biến trình xích đạo, cụ thể là trên đường diễn biến hàng năm của

chúng có thể xuất hiện 2 cực đại (ứng với 2 lần mặt trời đi qua Thiên đỉnh) và 2 cực

tiểu (ứng với 2 lần mặt trời có độ xích vĩ lớn nhất tại Bắc hay Nam bán cầu) Chênh

lệch giữa nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất với tháng lạnh nhất chỉ trong

khoảng 3C - 4C

Khí hậu ít biến động, ít có thiên tai do khí hậu (không gặp thời tiết quá lạnh hay quá

nóng, ít trường hợp mưa lớn, ít bão và bão nếu có cũng chỉ là bão nhỏ, ngắn…) Có

thể nói so với toàn quốc, đồng bằng Nam Bộ nói chung là một nơi có khí hậu điều

hòa hơn cả

 o (2.29)

f

k  

 Nắng:

Vùng đồng bằng Nam Bộ rất nhiều nắng, thuộc loại lớn nhất toàn quốc Trong các

tháng mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5 số giờ nắng vượt quá 200 giờ/tháng Các

tháng ít nắng là tháng 6 và tháng 9 ứng với 2 cực đại của lượng mưa và lượng mây

Bảng 1 Số giờ nắng trung bình đo tại trạm khí tượng

Số giờ 244 246 272 239 195 171 180 172 162 182 200 223 2489

Ghi chú : các số liệu khảo sát khí tượng như nắng, mưa, nhiệt độ, độ ẩm… được đo

tại trạm Tân Sơn Nhất

 Mưa

Khu vực công trình nằm trong vùng mưa XVIII Phân bố mưa trong năm tập trung

vào thời kỳ từ tháng 5 đến tháng 11 - thời kỳ thịnh hành của gió mùa Tây Nam

Tổng lượng mưa của thời kỳ này chiếm từ 90 - 95% tổng lượng mưa năm Ngược lại,

trong thời kỳ từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau - thời kỳ thịnh hành của gió Đông,

lượng mưa tương đối ít, chỉ chiếm 5 - 10% tổng lượng mưa năm

Biến trình mưa trong khu vực thuộc loại biến trình của vùng nhiệt đới gió mùa :

lượng mưa tập trung vào mùa gió mùa mùa hè, chênh lệch lượng mưa giữa mùa mưa

và mùa khô rất lớn Trong biến trình có một cực đại chính và một cực tiểu chính

Cực đại chính thường xuất hiện vào tháng 9, 10 với lượng mưa tháng trên 250mm

Cực tiểu chính xảy ra vào tháng 1 hoặc tháng 2 với lượng mưa tháng cực tiểu chỉ

dưới 10mm

Số ngày mưa trung bình năm đạt từ đến ngày Biến trình của số ngày mưa trong

tháng tương đối phù hợp với biến trình lượng mưa tháng, theo đó tháng có nhiều

ngày mưa nhất là tháng 9 và tháng có ít ngày mưa nhất là tháng 2

Bảngï 2 Lượng mưa (mm) và số ngày có mưa đo tại trạm khí tượng

Lượng mưa ngày trong khu vực không lớn, lượng mưa 1 ngày lớn nhất theo các tần

suất thiết kế tại một số trạm chính trong khu vực đặt ở bảng 3

Trạm Tần suất thiết kế (%)

 Nhiệt độ

Đặc điểm nổi bật trong chế độ nhiệt của khu vực là có nền nhiệt độ khá cao với

nhiệt độ trung bình năm khoảng 27C Chênh lệch nhiệt độ trung bình năm rất nhỏ

chỉ vào khoảng 2C, chênh lệch nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất và tháng lạnh

 Chế độ ẩm

Biến trình độ ẩm trong năm tương ứng với biến trình mưa và ngược với biến trình

nhiệt độ Thời kỳ mưa nhiều, độ ẩm lớn và ngược lại vào thời kỳ mùa khô độ ẩm

Lượng mây trung bình năm vào khoảng 6/10 Thời kỳ nhiều mây trùng với mùa mưa

ẩm có lượng mây 7/10 Các tháng nhiều mây nhất là tháng có lượng mây trung bình

vượt quá 7/10 Các tháng ít mây nhất là tháng giữa mùa khô, lượng mây chỉ ở

khoảng 4.5/10

Bảng 6 Lượng mây trung bình (phần 10 bầu trời) trạm đo tại trạm khí tượng

T bình 4.6 4.4 4.4 5.6 6.9 7.5 7.3 7.4 7.7 7.3 6.6 5.7 6.3

 Gió

Trên địa hình bằng phẳng của một vùng đồng bằng, gió đổi chiều rõ rệt theo mùa và

có hướng thịnh hành khá phù hợp với hướng gió mùa toàn khu vực

Từ tháng 6 đến tháng 9 gió có hướng thịnh hành từ Tây Nam đến Tây Từ tháng 10

đến tháng 4 năm sau gió có hướng thịnh hành từ Đông Bắc đến Đông

Tốc độ gió trung bình trong khu vực thay đổi từ 2m/s đến 4m/s Tốc độ gió lớn tại

đây rất hiếm và thường chỉ gặp trong các cơn bão và dông Bão ở khu vực này xuất

hiện muộn thường vào khoảng tháng 11 hoặc tháng 12, tuy nhiên các tháng đầu mùa

hạ (tháng 4, tháng 5) cũng có khả năng bị bão Tốc độ gió lớn nhất đã đo được tại

trạm Tân Sơn Nhất là 36m/s

 Nhận xét

Khí tượng ở đồng bằng Nam Bộ tương đối điều hòa, sự khác biệt giữa mùa nắng và

mưa có thể khắc phục bằng các biện pháp bảo dưỡng đơn giãn thông thường

2.2.2 Xác định hệ số từ biến

A Sử dụng bảng tra: [1,33~37]

Hệ số từ biến  có thể tìm bằng các bảng tra và biểu đồ theo tài liệu của viện Bê

Tông Dự Ứng Lực và viện Dự Ứng Lực Hậu Áp của Hoa Kỳ

Hệ số từ biến  là tỷ số giữa biến dạng từ biến và biến dạng đàn hồi Để xác định

chính xác giá trị của nó,  phải được xem là tổng của tái từ biến d và không tái từ

biến t

 = d + t (2.35)

Tái từ biến và không tái từ biến được định nghĩa ở dưới như "đàn hồi chậm" và

"chảy"

Cả d vàt đều phụ thuộc thời gian, nhưng theo các quan hệ khác nhau Những mối

quan hệ này được đưa vào phương trình tính  như sau:

 = d .d(t-t0) + f  [f (t)- f (t0)] (2.36)

(t,t0) - hệ số từ biến tại thời điểm t cho mẫu bê tông được đặt tải tại thời điểm t0

d  - hệ số từ biến "đàn hồi chậm" tại 

d(t-t0) - Hệ số thay đổi từ 0 đến 1 chỉ ra sự thay đổi của d theo thời gian

f  - hệ số từ biến "chảy" tại 

[ (t)-  (t )]- Hệ số thay đổi từ 0 đến 1 mô tả sự biến đổi của  theo thời gian

t - Thời gian lý thuyết sau khi đúc (ngày)

Giá trị của đàn hồi chậm sau thời gian  được xác định d  = 0.4 Phần hệ số từ biến

đàn hồi chậm sẽ chỉ được xét đến đối với các tải trọng tạm thời tác dụng lên kết

cấu, chẳng hạn tải trọng được đặt trong lúc thi công như thiết bị đúc Đối với tĩnh tải,

các lực kéo sau và các tải trọng lâu dài khác d được thêm vào giá trị của f

Sự biến đổi của d theo thời gian được vẽ ở hình 3.1, với hệ số d là trục tung và thời

gian đặt tải (t-t0) là trục hoành

Hình 3.1- Sự thay đổi của đàn hồi chậm theo thời gian

Thực tế là d phụ thuộc chỉ vào thời gian đặt tải giải thích tính đàn hồi tự nhiên của

d Theo thời gian, biến dạng đầy đủ do chất tải trọng hoặc bỏ tải trọng sẽ phát

triển Bằng cách so sánh hình 3.1 và hình 3.2, d phát triển hơi nhanh hơn f: 30%

của d đạt trong 1 ngày, 50% sau 30 ngày và 90% trong 1 năm

>160

Hình 3.2 - Sự thay đổi của hệ số f theo thời gian

ẹoọ lụựn cuỷa heọ soỏ tửứ bieỏn f  taùi thụứi ủieồm  phuù thuoọc vaứo ủoọ aồm quan heọ cuỷa moõi

trửụứng xung quanh vaứ thaứnh phaàn cuỷa beõ toõng

Caực heọ soỏ naứy ủửụùc tớnh bụỷi c1 ụỷ baỷng 2.1 t  cuứng phuù thuoọc vaứo ủoọ daứy lyự thuyeỏt

hth cuỷa phaàn tửỷ keỏt caỏu trong sửù keỏt hụùp vụựi ủoọ aồm lieõn quan cuỷa khoõng khớ Caực

yeỏu toỏ naứy ủửụùc moõ taỷ bụỷi c2 Giaự trũ cuỷa f  taùi thụứi ủieồm  ủửụùc tớnh qua heọ soỏ c1

vaứ c2

f  = c1 x c2 (2.37)

ẹoọ daứy lyự thuyeỏt hth, ủửụùc tớnh tửứ:

Trong ủoự:

 - Heọ soỏ daứy lyự thuyeỏt ủửụùc laỏy tửứ baỷng 3.1

Baỷng 3.1 - Caực giaự trũ cuỷa c1 vaứ  theo ủoọ aồm moõi trửụứng xung quanh vaứ loaùi beõ toõng

Bê tông dẻo (độ sụt 25~51 mm)

Bê tông mềm (độ sụt 76~152 mm)

Ac - dieọn tớch maởt caột beõ toõng (cm2)

 - Chu vi cuỷa maởt caột beõ toõng tieỏp xuực vụựi khoõng khớ (cm)

Sau khi xaực ủũnh hth nhử treõn, giaự trũ cuỷa c2 ủửụùc tớnh tửứ hỡnh 3.3 vaứ tớnh ra giaự trũ

cuỷa heọ soỏ tửứ bieỏn f 

)38.2(