a) Noäi löïc trong baûn noái do goùc xoay vaø chuyeån vò thaúng ñöùng do taùc duïng tónh taûi phaàn II treân keát caáu nhòp :.. Trò soá goùc xoay taïi maët caét ngaøm do tónh taûi giai[r]
Trang 1CHƯƠNG IV :
CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHI TIẾT 4.1 Tính toán chọn chiều dài bản liên tục nhiệt hợp lý :
4.1.1 Trường hợp dầm I, chiều dài dầm 24,54m :
4.1.1.1 Các giả thiết :
Chiều dày của bản hf = 20cm > hmin = 1, 2.( 3000)
300
S+ = 19,2 cm ; Chiều rộng cầu 10.8m (mép tới mép)
Mặt cắt ngang cầu gồm 6 dầm BTCT ứng suất trước, cấp bêtông f’c = 500Mpa đúc tại Nhà máy bêtông Châu Thới 620, cự ly giữa các dầm là S = 1,80m
Bản mặt cầu bằng BTCT cấp bêtông f’c = 300Mpa đổ tại chỗ dày 20cm ;
Chiều dài nhịp : Lnhịp = 24,54m; Ltt = 24,54-0,15*2 = 24,24m ;
Môđun đàn hồi của dầm : Ed = 38.007 Mpa ;
Mômen quán tính của dầm : Jd = 0,1432 m4 ;
Môđun đàn hồi của bản nối : En = 29.440 Mpa ;
Mômen quán tính của bản nối : Jn = 6,67.10-4 m4 ;
Tĩnh tải giai đoạn 2 gồm : lớp BTN hạt mịn dày 5cm :
q = 0,05 x 2.300 x 1,80 = 207 KG/m Bản liên tục nhiệt được tính theo sơ đồ cấu tạo như sau :
Hình 4.1 : Cấu tạo bản nối liên tục nhiệt
4.1.1.2 Tính toán nội lực với chiều dài bản nối liên tục nhiệt Ln = 2,0m
4.1.1.2.1 Tính toán nội lực cưỡng bức :
Trang 2a) Nội lực trong bản nối do góc xoay và chuyển vị thẳng đứng do tác dụng tĩnh tải phần II trên kết cấu nhịp :
Trị số góc xoay tại mặt cắt ngàm do tĩnh tải giai đoạn II gây ra xác định theo công thức :
ϕtĩnh =
δ
δJ E
ql
32
3
= 2,07 24, 243 3
32 38,007.10 0,1432
×
= 1,69.10-4 Mômen và lực cắt tại mặt cắt ngàm của bản nối:
Mn =
n
n n
L
J E
2
− ϕtĩnh
= 2 6,67.10 4 29440.103
2,0
−
= -3,32 (KNm) ;
Vn = 0 b) Nội lực trong bản nối do chuyển vị dưới tác dụng của từ biến gây ra trên kết cấu nhịp :
Chuyển vị tại mặt cắt ngàm của bản nối do từ biến gây nên với tải trọng tác dụng : trọng lượng bản thân kết cấu và cáp dự ứng lực trong dầm
ϕcr = ψ(t,ti) ϕc
ϕc = ϕctĩnh (trọng lượng bản thân kết cấu) + ϕCDƯL(cáp DƯL)
ϕctĩnh =
δ
δJ E
l q
p
c
32 3
Trọng lượng bản thân kết cấu : q = 2247KG/m
→ ϕctĩnh =
δ
δJ E
l q
p
c
32
.3
= 1,84.10-3
ϕCDƯL : góc xoay do cáp DƯL xiên và thẳng đặt lệch tâm gây nên;
ϕCDƯL = .(1 ) .2
2
E I
2
M l
E I
bl ;
M = P.e ;
Đối với dầm I 24,54m, từ sơ đồ bố trí cáp DƯL quy đổi về tải trọng tương đương để tính toán chuyển vị như sau :
Trang 3Hình 4.2 : Trường hợp cáp DƯL xiên
Hình 4.3 : Trường hợp cáp DƯL thẳng
Lực kéo cáp DƯL sau khi mất mát ứng suất : P = fpe.Aps
Với fu = 1860 Mpa : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cáp DƯL;
fy = 0,9 fu : giới hạn chảy cáp DƯL;
fpe = 0,8fpy = 1339 Mpa : lực kéo cáp DƯL sau khi mất mát
Tính được :
N = 80,16 KN ;
M = 2306,87 KNm ;
b = 0,375 ;
ϕCDƯL = .(1 ) .2
2
E I
2
M l
E I = -0,0062 ; → ϕC = -0,0062 + 0,00184 = -0,00436 ;
Do tính toán với tuổi của bêtông dầm khi nối chuỗi là 3 tháng nên chuyển vị
do từ biến gây ra đối với bản nối liên tục nhiệt là chuyển vị còn lại khi dầm 3tháng tuổi đến cuối thời kì khai thác :
- Hệ số từ biến tính từ lúc cắt cáp DUL đến cuối thời kì khai thác :
Trang 4Độ ẩm tương đối lấy H = 70%;
Tỷ lệ thể tích/diện tích = 100;
t = 100năm; ti = 30 ngày, A5.4.3.2.1 → kc = 0,75;
kf = 0,67;
ψ1(t,ti) = 3,5kckf
(1,58-120
H )ti-0.118 [ 0.60.6
) ( 10
) (
i
i
t t
t t
− +
= 1,159 ;
- Hệ số từ biến tính từ lúc cắt cáp DUL đến khi nối chuỗi :
Tính toán tương tự : ψ2(t,ti) = 0,361;
Vậy biến dạng còn lại do từ biến :
ϕcr = (1,159-0,361) × (-0,00436) = -0,00344 Mômen và lực cắt tại mặt cắt ngàm của bản nối do từ biến (tính cho 1m rộng của bản nối) :
n
n n
L
J E
2
− ϕcr = 2 29440.103 6,67.10 4
2,0
−
= 67,58 KNm
Vcr = 0 ;
Tính toán tương tự cho trường hợp tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi là 6tháng, 9tháng, 12tháng và 24 tháng
Kết quả tính toán như sau :
Bảng 4.1 : Nội lực do ảnh hưởng của từ biến
Tuổi dầm
lúc nối chuỗi
(tháng)
f'c (Mpa) Kf kc
H (%)
t-ti (ngày) ψ1 ψ2 ϕ
Mcr (KNm/m)
6 50 0,67 0,46 70 156 0,488 0,671 -0,00431 56,79
9 50 0,67 0,53 70 248 0,608 0,551 -0,00431 46,62
12 50 0,67 0,58 70 335 0,699 0,460 -0,00431 31,14
24 50 0,67 0,64 70 700 0,842 0,317 -0,00431 26,84 Cuối thời kì
khai thác 50 0,67 0,75 70 36470 1,159 0,000 -0,00431 0,00 Dựa vào bảng kết quả tính toán, vẽ biểu đồ thể hiện sự thay đổi mômen tại mặt cắt ngàm bản nối liên tục nhiệt do ảnh hưởng của từ biến gây ra theo tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi :
Trang 5BIỂU ĐỒ MOMENT DO TỪ BIẾN GÂY RA
67,58
56,79
46,62
31,14
26,84
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
TUỔI DẦM (tháng)
Hình 4.4 : Biểu đồ quan hệ giữa mômen và tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi
Nhận xét :
Dựa vào biểu đồ thấy rằng biến dạng do từ biến giảm dầm theo thời gian và giảm nhiều nhất ở giai đoạn đầu từ lúc tuổi dầm là 3 tháng đến 12tháng, từ khoảng thời gian 12tháng đến 24 tháng ảnh hưởng của từ biến thay đổi nhỏ
c) Nội lực trong bản nối do góc xoay và chuyển vị thẳng đứng do tác dụng hoạt tải trên kết cấu nhịp :
Trị số góc xoay tại mặt cắt ngàm do hoạt tải xe thiết kế gây ra có xét đến hệ số phân bố ngang (hoạt tải xét trên cả 2 nhịp) và tải trọng làn :
Hình 4.5 : Hoạt tải đặt trên kết cấu nhịp
Để thiên về an toàn và đơn giản trong tính toán ta quy về tải tập trung tại giữa nhịp
Hệ số phân bố ngang :
+ Với một làn xe chịu tải :
4300
S mm
0,3
tt
S L
0,1 3
g
tt f
K
L h
⎝ ⎠ = 0,384
Trang 63 55,8 -10,30 27 60000 12,62 10,03 32,70
5 93,0 -15,98 35 60000 29,21 9,03 50,85
7 130,2 -21,65 47 60000 43,50 8,60 67,25
9 167,4 -27,33 56 70000 70,99 8,36 99,82
11 204,6 -33,01 67 105000 133,50 8,21 174,57
12
13 241,8 -38,69 78 105000 160,55 8,10 206,84
3 55,8 -8,77 27 60000 10,62 10,03 30,30
5 93,0 -13,55 35 60000 24,59 9,03 45,31
7 130,2 -18,33 37 60000 46,51 8,60 70,86
9 167,4 -23,11 47 60000 61,03 8,36 87,87
11 204,6 -27,89 56 60000 76,83 8,21 106,56
24
13 241,8 -32,67 67 105000 157,33 8,10 202,97
4.2.4.3 Kiểm toán bản nối liên tục nhiệt :
Kiểm toán tương tự như trường hợp ở dầm 24,54
Với từng loại chiều dày bản hf = 20cm, 21cm và tuổi bêtông dầm lúc nối tuổi là 3, 6, 12 và 24 tháng Kết quả tính toán theo bảng sau :
Bảng 4.62 : Kết quả kiểm toán
Số thanh thép /1m Tuổi nối chuỗi
(tháng)
Số nhịp
Chiều dài chuỗi (m)
Chiều dày bản (cm) Mômen âm Mômen dương
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 9Φ20 9Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
3
13 241,80 21 10Φ20 10Φ16
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
6
13 241,80 21 10Φ20 8Φ16
3 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 9Φ20 9Φ16
12
13 241,80 20 9Φ20 9Φ16
Trang 73 55,80 20 8Φ20 8Φ16
5 93,00 20 8Φ20 8Φ16
7 130,20 20 8Φ20 8Φ16
9 167,40 20 8Φ20 8Φ16
11 204,60 20 8Φ20 8Φ16
24
13 241,80 20 9Φ20 9Φ16 Nhận xét :
Theo kết quả tính toán ở bảng trên, với chiều dày bản 20cm : liên tục nhiệt được 11 nhịp khi tuổi bêtông dầm lúc nối chuỗi 3, 6tháng và liên tục 13nhịp khi tuổi bêtông dầm 12, 24tháng Khi tăng chiều dày bản 21cm thì liên tục được 13nhịp cho tuổi bêtông dầm 3, 6, 12, 24 tháng
Sau khi tính toán chi tiết, kết quả được tổng kết trong bảng 4.63