Thiết kế cầu dây văng 7

Thiết kế cầu dây văng

Chơng VII

Tính toán và kiểm duyệt dây văng

*

I – Đặc điểm cấu tạo của hệ dây văng

I.1 – Sơ đồ phân bố dây văng

I.2 – Các tính chất của thép làm dây văng

- Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu nh sau :

+) Đờng kính danh định : 15,2 mm

+) Diện tích mặt cắt danh định : 140 mm2

+) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa

+) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa

- Mô đun đàn hồi : EPS = 197000 Mpa

II – Tính toán nội lực trong dây văng

II.1 – Tính nội lực dây văng trong giai đoạn thi công

II.1.1 Nguyên tắc tính nội lực dây văng trong giai đoạn thi công –

- Nội lực trong dây văng giai đoạn thi công đợc lấy với giá trị lớn nhất trong các giai

đoạn thi công ứng với sơ đồ chịu lực tơng ứng

- Các giai đoạn thi công bao gồm :

Sơ đồ 1 Giai đoạn đúc hẫng đối xứng và căng chỉnh dây văng.–

- Sơ đồ : Bao gồm các bớc 1 – 33 (theo trình tự thi công)

- Tải trọng :

+) Trọng lợng bản thân các đốt dầm ( tĩnh tải giai đoạn I ) ,

DCTT = 154,57 KN/m +) Tải trọng thi công tính toán : qTC =1,5 0,24 16/2 = 2,88 KN/m

+) Trọng lợng 2 xe đúc : PXD = 600 KN

9 10

5 4 3 2

1

8 6

1'

1 2 3 4 5 6 7 8

9

10

2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9'

10' 11'

+) Lực căng trong dây văng.

Pxđ = 600 KN

DCtt+qtc =157,45 KN/m

Sơ đồ đúc hẫng kết cấu nhịp

DCtt+qtc =157,45 KN/m

Pxđ = 600 KN

Sơ đồ 2 Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp.–

- Sơ đồ :

1/2 đốt HL

DCtt+qtc =157,45 KN/m DCtt+qtc =157,45 KN/m

Pxđ = 600 KN

- Tải trọng :

+) Trọng lợng bản thân các đốt dầm , DCTT = 154,57 KN/m

+) Tải trọng thi công tính toán : qTC =1,5 0,24 16/2 = 2,88 KN/m

+) Trọng lợng 1/2 đốt hợp long : PHL = 154,57 KN/m

+) Trọng lợng 1 xe đúc : PXD = 600 KN

+) Lực căng trong dây văng

II.1.2 Bảng tổng hợp nội lực dây văng giai đoạn thi công –

- Nội lực dầm chủ trong giai đoạn thi công đợc lấy với giá trị lớn nhất trong tất cả các bớc thi công kết cấu nhịp cầu

- Bảng tổng hợp nội lực dầm chủ lớn nhất trong giai đoạn thi công

Tên

dây

Ndv tt Ndv tt Ndv tc Ndv tt

1 1925.1 1627.1 1540.1 1925.1

2 1988.4 1754.7 1590.7 1988.4

3 1709.5 1564.5 1367.6 1709.5

4 1433.9 1344.4 1147.1 1433.9

5 2665.7 2648.7 2132.6 2665.7

6 2562.9 2622.0 2097.6 2622.0

7 2487.7 2668.1 2134.5 2668.1

8 2433.7 2745.0 2196.0 2745.0

9 2324.0 2784.0 2227.2 2784.0

10 2121.8 2907.8 2326.2 2907.8

11 2523.8 3492.9 2794.3 3492.9

Tên dây

Ndv tt Ndv tt Ndv tc Ndv tt 1' 2169.1 2434.8 1947.8 2434.8 2' 1379.0 1565.2 1252.2 1565.2 3' 979.1 1068.2 854.6 1068.2 4' 2218.1 2259.0 1807.2 2259.0 5' 2286.6 2314.0 1851.2 2314.0 6' 2373.9 2431.3 1945.0 2431.3 7' 2445.8 2588.8 2071.0 2588.8 8' 2486.5 2739.1 2191.3 2739.1 9' 2488.2 2875.8 2300.6 2875.8 10' 2452.8 2987.3 2389.8 2987.3 11' 2960.5 3638.4 2910.7 3638.4

II.2 – Tính nội lực dây văng giai đoạn khai thác

II.2.1 Nguyên tắc tính nội lực dây văng trong giai đoạn khai thác–

- Giai đoạn khai thác là giai đoạn kết cấu cầu đã hình thành hoàn chỉnh , đó là sơ đồ kết cấu liên tục kê trên các gối cứng và gối đàn hồi (là các dây văng)

- Nội lực dây văng trong giai đoạn khai thác đợc lấy theo nguyên lý cộng tác dụng giá trị nội lực của dây văng trong 3 sơ đồ 3-4-5

Sơ đồ 3 Sơ đồ dỡ tải trọng thi công và xe đúc–

- Sơ đồ :

600 KN

Sơ đồ dỡ tải trọng thi công

- Tải trọng :

+) Hiệu ứng dỡ tải trọng thi công : qTC =1 0,24 16/2 = 1,92 KN/m

+) Hiệu ứng dỡ xe đúc : PXD = 600 KN

Sơ đồ 4 Sơ đồ cầu dây văng chịu tĩnh tải giai đoạn II–

- Sơ đồ :

DWtt = 36,24 KN/m

Sơ đồ cầu chịu tĩnh tải giai đoạn 2

DWtt = 36,24 KN/m

- Tải trọng :

+) Trọng lợng lớp phủ mặt cầu ( tĩnh tải giai đoạn II ) , DWTT=36,24 KN/m

Sơ đồ 5 Sơ đồ cầu dây văng chịu hoạt tải –

- Sơ đồ :

- Tải trọng :

+) Hoạt tải thiết kế : HL 93 và tải trọng Ngời (300 Kg/m2)

+) Nội lực do hoạt tải thiết kế đợc lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ hợp :

1 – Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Ngời

2 – Tổ hợp 1 : Xe 2 trục + Làn + Ngời

II.2.2 Tính nội lực dây văng do hoạt tải –

- Nội lực trong dây văng do hoạt tải đợc xác định bằng cách xếp xe trực tiếp trên phần mềm SAP2000

- Công thức tính nội lực do hoạt tải :

+) Nội lực tiêu chuẩn

∑

i

+) Nội lực tính toán

tc i i

tt IM S

Trong đó :

+) NiTC : Nội lực tiêu chuẩn trong dây văng thứ i

1 - Hệ số phân bố ngang của Xe tải : gXT = 1,569

2 - Hệ số phân bố ngang của Xe 2 trục : g2T = 1,569

3 - Hệ số phân bố ngang của Làn : gL = 2,352

4 - Hệ số phân bố ngang của Ngời : gNG = 0,856

- Nội lực trong dầm chủ do hoạt tải đợc lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ hợp tải trọng

+) Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Ngời

+) Tổ hợp 2 : Xe 2 trục + Làn + Ngời

II.2.3 Kết quả tính nội lực dây văng giai đoạn khai thác–

A – Nội lực trong dây văng nhịp biên

Tên

dây

N tc N tt Ntc

max

N tc min

N tt max

N tt min

Ntc max

N tc min

N tt max

N tt min

1 261.0 261.0 165.8 -76.9 517.5 -242.2 426.8 184.1 778.5 18.9

2 275.0 275.0 247.8 -73.1 776.5 -231.9 522.8 201.9 1051.5 43.1

3 360.5 360.5 281.9 -60.3 886.1 -192.8 642.4 300.2 1246.6 167.8

4 543.0 543.0 341.3 5.2 1073.9 71.6 884.3 548.2 1616.9 614.6

5 418.0 418.0 320.9 -24.7 1007.8 -79.0 738.9 393.3 1425.8 338.9

6 489.5 489.5 292.0 -2.6 919.0 -8.3 781.5 486.9 1408.5 481.2

7 684.2 684.2 320.8 -15.2 1015.4 -48.1 1005.0 669.0 1699.6 636.2

8 574.2 574.2 299.9 -42.1 957.1 -133.4 874.1 532.1 1531.3 440.8

9 639.8 639.8 345.9 -105.1 1104.2 -332.8 985.7 534.7 1744.0 307.0

10 908.2 908.2 581.5 -295.0 1854.2 -936.4 1489.7 613.2 2762.4 -28.2

11 -196.9 -196.9 730.1 -477.4 2328.1 -1514.8 533.3 -674.3 2131.3 -1711.6

B – Nội lực trong dây văng nhịp giữa

Tên

dây

N tc N tt Ntc

max

N tc min

N tt max

N tt min

Ntc max

N tc min

N tt max

N tt min 1' 301.5 301.5 158.6 -66.4 494.2 -208.2 460.1 235.1 795.7 93.3 2' 321.9 321.9 233.6 -58.3 731.0 -184.1 555.5 263.6 1052.9 137.8 3' 387.4 387.4 264.4 -40.8 829.9 -129.6 651.8 346.6 1217.3 257.8 4' 543.1 543.1 326.6 -31.0 1027.5 -99.0 869.7 512.1 1570.6 444.1 5' 396.3 396.3 325.9 -16.1 1026.7 -51.3 722.2 380.2 1423.0 344.9 6' 427.4 427.4 320.7 -6.8 1011.5 -21.6 748.1 420.6 1438.9 405.8 7' 496.0 496.0 374.9 -20.5 1185.4 -64.7 870.9 475.5 1681.4 431.4 8' 155.7 309.1 373.6 -39.0 1184.4 -123.3 529.3 116.7 1493.5 185.8 9' 144.7 303.6 369.5 -63.5 1174.2 -201.2 514.2 81.2 1477.8 102.3 10' 262.8 485.0 372.1 -95.7 1183.6 -304.4 634.9 167.1 1668.6 180.5 11' 507.2 845.8 370.3 -136.3 1180.1 -435.3 877.5 370.9 2025.9 410.5

II.3 – Tổng hợp nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn.

- Nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn đợc lấy tổng giá trị lớn nhất trong giai đoạn thi công với giá trị lớn nhất trong giai đoạn khai thác

- Bảng tổng hợp nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn :

A – Nội lực trong dây văng nhịp biên

Tên

dâ

y

GD thi công Nội lực dây GD khai thác Nội lực dây cả 2 giai đoạn Ntc

max maxN tt maxNtc N tcmin maxN tt N ttmin maxNtc N tcmin maxN tt N ttmin

1 1540.1 1925.1 426.8 184.1 778.5 18.9 1966.9 1724.2 2703.6 1944.0

2 1590.7 1988.4 522.8 201.9 1051.5 43.1 2113.6 1792.7 3039.9 2031.5

3 1367.6 1709.5 642.4 300.2 1246.6 167.8 2010.0 1667.8 2956.1 1877.3

4 1147.1 1433.9 884.3 548.2 1616.9 614.6 2031.4 1695.3 3050.8 2048.5

5 2132.6 2665.7 738.9 393.3 1425.8 338.9 2871.4 2525.8 4091.5 3004.6

6 2097.6 2622.0 781.5 486.9 1408.5 481.2 2879.1 2584.5 4030.5 3103.2

7 2134.5 2668.1 1005.0 669.0 1699.6 636.2 3139.5 2803.5 4367.7 3304.3

8 2196.0 2745.0 874.1 532.1 1531.3 440.8 3070.1 2728.1 4276.3 3185.8

9 2227.2 2784.0 985.7 534.7 1744.0 307.0 3212.9 2761.9 4528.0 3091.0

10 2326.2 2907.8 1489.7 613.2 2762.4 -28.2 3816.0 2939.5 5670.2 2879.6

11 2794.3 3492.9 533.3 -674.3 2131.3 -1711.6 3327.6 2120.1 5624.2 1781.3

b – Nội lực trong dây văng nhịp giữa

Tên

dây

GD thi công Nội lực dây GD khai thác Nội lực dây cả 2 giai đoạn Ntc

max maxN tt maxNtc N tcmin maxN tt minN tt maxNtc N tcmin maxN tt minN tt 1' 1947.8 2434.8 460.1 235.1 795.7 93.3 2408.0 2183.0 3230.5 2528.1 2' 1252.2 1565.2 555.5 263.6 1052.9 137.8 1807.7 1515.8 2618.1 1703.0 3' 854.6 1068.2 651.8 346.6 1217.3 257.8 1506.4 1201.2 2285.5 1326.0 4' 1807.2 2259.0 869.7 512.1 1570.6 444.1 2676.9 2319.3 3829.6 2703.1 5' 1851.2 2314.0 722.2 380.2 1423.0 344.9 2573.4 2231.4 3737.0 2658.9 6' 1945.0 2431.3 748.1 420.6 1438.9 405.8 2693.1 2365.6 3870.2 2837.1 7' 2071.0 2588.8 870.9 475.5 1681.4 431.4 2942.0 2546.6 4270.2 3020.2 8' 2191.3 2739.1 529.3 116.7 1493.5 185.8 2720.5 2307.9 4232.6 2924.9 9' 2300.6 2875.8 514.2 81.2 1477.8 102.3 2814.8 2381.8 4353.6 2978.1 10' 2389.8 2987.3 634.9 167.1 1668.6 180.5 3024.7 2556.9 4655.9 3167.8 11' 2910.7 3638.4 877.5 370.9 2025.9 410.5 3788.2 3281.6 5664.3 4048.9

+) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa

+) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa

+) Cờng độ sử dụng : fsa = 0,45.1860 = 837 Mpa

- Công thức kiểm tra ứng suất trong dây văng

sa dv

f A

N

≤

=

σ

Trong đó :

+) N : Tổng nội lực tính toán lớn nhất trong dây văng cả 2 giai đoạn

+) Adv : Diện tính mặt cắt ngang của dây

+) fsa : Cờng độ sử dụng của dây văng

III.2 – kiểm duyệt dây văng

III.2.1 Kiểm duyệt khả năng chịu lực của dây văng nhịp biên–

Tên

dây αi

(độ)

Ndv tt GDTC

Ndv tt GDKT

Ndv max

n tao

bố trí

Adv cm2 σtt

KN/cm2

fsa KN/cm2

Kết luận

1 67.5 1925.1 778.5 2703.6 31 43.4 62.3 83.7 Đạt

2 56.1 1988.4 1051.5 3039.9 31 43.4 70.0 83.7 Đạt

3 47.4 1709.5 1246.6 2956.1 31 43.4 68.1 83.7 Đạt

4 41.2 1433.9 1616.9 3050.8 37 51.8 58.9 83.7 Đạt

5 36.7 2665.7 1425.8 4091.5 37 51.8 79.0 83.7 Đạt

6 33.2 2622.0 1408.5 4030.5 37 51.8 77.8 83.7 Đạt

7 30.6 2668.1 1699.6 4367.7 43 60.2 72.6 83.7 Đạt

8 28.4 2745.0 1531.3 4276.3 43 60.2 71.0 83.7 Đạt

9 26.7 2784.0 1744.0 4528.0 43 60.2 75.2 83.7 Đạt

10 25.3 2907.8 2762.4 5670.2 55 77.0 73.6 83.7 Đạt

11 24.1 3492.9 2131.3 5624.2 55 77.0 73.0 83.7 Đạt

III.2.2 Kiểm duyệt khả năng chịu lực của dây văng nhịp giữa–

Tên

dây αi

(độ)

Ndv tt GDTC

Ndv tt GDKT

Ndv max

n tao

bố trí

Adv cm2 σtt

KN/cm2

fsa KN/cm2

Kết luận 1' 67.5 2434.8 795.7 3230.5 31 43.4 74.4 83.7 Đạt 2' 56.1 1565.2 1052.9 2618.1 31 43.4 60.3 83.7 Đạt 3' 47.4 1068.2 1217.3 2285.5 31 43.4 52.7 83.7 Đạt 4' 41.2 2259.0 1570.6 3829.6 37 51.8 73.9 83.7 Đạt 5' 36.7 2314.0 1423.0 3737.0 37 51.8 72.1 83.7 Đạt 6' 33.2 2431.3 1438.9 3870.2 37 51.8 74.7 83.7 Đạt 7' 30.6 2588.8 1681.4 4270.2 43 60.2 70.9 83.7 Đạt 8' 28.4 2739.1 1493.5 4232.6 43 60.2 70.3 83.7 Đạt 9' 26.7 2875.8 1477.8 4353.6 43 60.2 72.3 83.7 Đạt 10' 25.3 2987.3 1668.6 4655.9 43 60.2 77.3 83.7 Đạt 11' 24.1 3638.4 2025.9 4951.6 43 60.2 82.3 83.7 Đạt

Kết luận : Ta thấy tất cả các dây văng đều đảm bảo khả năng chịu lực.