Phần 13: Chế tạo cầu thép
VIII. Tiết diện hình hộp biến dạng theo hình thoi
15.1.4.3. Tính toán khi lao cầu
a./ Tính lực kéo, lực hãm khi lao dọc kết cấu nhịp:
Trị số lực kéo T khi lao dọc được xác định theo công thức:
- Nếu kết cấu nhịp trượt trên đường trượt không có con lăn T = k f1 P ± P.i - Nếu kết cấu nhịp lăn trên các con lăn
T = K
1 2
R P f ± P.i - Nếu kết cấu nhịp được kéo trên xe con (xe rùa)
T = K R
P(f2 + η.r) ± P.i
Trong đó :
i - độ dốc dọc của đường lăn (trượt) Các hệ số khác đã chú thích ở trên
Lực kéo tính toán bằng lực kéo tính ở trên nhân với hệ số vượt tải n. Trị số n có thể lấy theo bảng sau:
Dạng đường lăn Hệ số n ứng với tổ hợp ChÝnh Phô
Khi trượt hoặc lăn trên con lăn 1.1 1.0 Khi chuyển trên xe goòng 1.2 1.0 b./ Tính toán lực hãm
Tính lực hãm để bố trí tời hãm thích hợp. Tời hãm nhằm mục đích cho kết cấu nhịp không tự do di chuyển, đồng thời khi cần thiết có thể kéo lùi kết cấu nhịp lại một cự ly ngắn. Lực hãm được tính theo công thức:
Th = T + W Trong đó : W - Lực gió tác dụng theo chiều dọc cầu.
c./ Tính toán sự phân bố áp lực trên các mố trụ trong quá trình lao cầu
Khi tính toán lao kéo dọc, xuất phát từ giả thiết kết cấu nhịp là cứng tuyệt đối và áp lực xác
định theo phương pháp nén lệch tâm. Trong quá trình lao kéo cần tính các trường hợp như sau:
- Khi kết cấu nhịp chỉ đặt trên các trụ, mố chính thì phản lực gối được tính như phản lực của dầm liên tục đặt trên gối cứng (xem cơ học kết cấu), đến sự phân bố áp lực nên trong trường hợp này phản lực gối cũng được tính như dầm liên tục đặt trên các gối cứng.
- Khi kết cấu nhịp là cầu dàn đường xe chạy ở bên dưới thì do dàn có độ cứng lớn khi tính toán có thể áp dụng phương pháp nén lệch tâm. Sau đây xét cho từng trường hợp cụ thể:
Trường hợp 1: Kết cấu nhịp còn tựa hoàn toàn trên nền đường đầu cầu, ta xem như áp lực
được phân bố trên một diện tích quy ước có chiều dài c bằng chiều dài phần đường trượt đang làm việc trên nền đường và chiều rộng bằng một đơn vị chiều dài.
Hình. Sơ đồ tính toán áp lực lên đường trượt dưới khi lao dọc
Nếu độ lệch tâm e nhỏ hơn C/6 thì trên tiết diện quy ước chỉ xuất hiện ứng suất nén. Thay e
= C/2 - a ta có điều kiện để trên toàn tiết diện chỉ có ứng suất nén là C < 3a và các ứng suất nén p1, p2 tính được là:
NÕu C < 3a : 6 )
1
1 (
C e C p = P +
6 ) 1
2 (
C e C p =P −
Nếu C ≥ 3a điểm đặt lực P sẽ rơi ra ngoài phạm vi lõi trên tiết diện xuất hiên ứng suất hai dấu ( kéo và nén ), nhưng nền không thể chịu được kéo nên có sự phân phối ứng suất nén trên chiều dài nhỏ hơn C và ta có :
p1 = 0 p2 =
a P 3 2
Trường hợp 2: Trường hợp kết cấu nhịp tựa trên hai hay nhiều trụ thì phải tìm trọng tâm và mômen quán tính của bề mặt tựa:
Khoảng cách từ A đến trọng tâm của tiết diện quy ước:
∑ ∑
=
i i i
C C a0 a
Mô men quán tính của tiết diện quy ước đối với trục trọng tâm và song song với cạnh có chiều dài đơn vị là:
∑
∑ + −
= 0 2
3 ( )
12
1 C C a a
I i i i
áp lực lên đường lăn dưới ở điểm có toạ độ x so với trọng tâm tiết diện tính toán quy ước
được xác định theo:
I Pex C P P
i
x = ±
∑
Trị số lớn nhất của tải trọng phân bố:
I C a e P C P I
x e P C
P P i n
i i
) .(
. .
. max
max
+ +
= +
= ∑ ∑
trong đó xmax là khoảng cách trọng tâm tiết diện chiụe lực đến điểm có Px
d./ Tính số lượng con lăn
Sau khi xác định được áp lực lên trụ hoặc lên nền đường, ta sẽ dựa vào áp lực này để kiểm toán hệ thống đường lăn (trượt). Có thể xác định được số lượng con lăn trên một mét dài
®êng l¨n:
n = mR
Kn p
Trong đó :
p - áp lực trên một m dài đường lăn;
Kn - Hệ số phân bố áp lực không đều, có thể lấy là 1.25
m - Số ray của đường lăn trên hoặc dưới tuỳ theo số nào ít hơn ( chọn số ít hơn );
R - Khả năng chịu lực tính toán ở mỗi chỗ tiếp xúc giữa con lăn với đường trượt, lấy theo bảng 15.1.8 (bảng này trích từ Điều 5-80 Quy trình thiết kế các công trình phụ tạm và thiết bị phụ trợ thi công).
Bảng 15.1.8
Khả năng chịu lực ở chỗ tiếp xúc giữa con lăn với đường trượt
§êng kÝnh con l¨n thÐp (mm)
Khả năng chịu lực của các điểm tiếp xúc R ( Tấn )
Với ray I 550 và I lớn hơn
80 100 120 140
3 5 6 8
7.5 10 11 13
e./ Phân phối lực kéo, áp lực gió theo phương dọc và ngang cầu cho các trụ
Theo điều 5-36: Lực kéo, áp lực gió theo phương dọc và ngang cầu tác dụng lên kết cấu nhịp được phân bố giữa các trụ (phần tựa của kết cấu nhịp) tỷ lệ với tải trọng thẳng đứng của kết cấu nhịp tác dụng lên trụ
P P Nkn=NK n
P P Wdn=Wd n
P P Wnn=Wn n Trong đó :
Nkn, Wdn, Wnn - Lực kéo, áp lực gió dọc, áp lực gió ngang phân cho trụ n;
Nk, Wd, Wn - Lực kéo, áp lực gió dọc, áp lực gió ngang tác dụng lên cả kết cấu nhịp.
P - Trọng lượng của kết cấu nhịp;
Pn - Tải trọng thẳng đứng (trọng lượng kết cấu nhịp) tác dụng lên trụ n, tính Pn theo biểu đồ
áp lực.
Chương 15.2
Lao lắp cầu bê tông cốt thép lắp ghép 15.2.1 Đặc điểm lao lắp các dầm bê tông cốt thép đúc sẵn
Các khối đúc sẵn trong kết cấu nhịp bê tông cốt thép lắp ghép thường rất nặng nề, cho nên việc lao lắp rất khó khăn và phức tạp, đòi hỏi phải hết sức cẩn thận và nhẹ nhàng. Ráp nối các khối lắp ghép cũng tốn nhiều công sức và thời gian, vì vậy khi thiết kế chế tạo cần chú ý phân phối cho phù hợp với phương tiện vận chuyển và lao lắp. Các mối nối khi chế tạo cũng như khi thi công phải chính xác, nếu không kết cấu sẽ chịu lực không chịu lực thiết kế và gây ra nhiều khó khăn sau này. Cấu kiện bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước là những kết cấu chịu lực theo sơ đồ nhất định và không đồng đều ở các chiều khác nhau, cho nên trong quá trình xếp dỡ, vận chuyển và lao lắp phải hết sức cẩn thận, có khi phải gia cố thêm và móc cẩu tại những vị trí thích hợp. Bê tông là vật liệu ròn, khi lao lắp cần chú ý không để cấu kiện va chạm mạnh và bê tông phải đủ cường độ quy định.
Thiết bị cẩu lắp phải đảm bảo thao tác nhanh gọn đẩy mạnh tiến độ thi công và tốt nhất có thể dễ dàng di chuyển cấu kiện về mọi phía.
Cần đặc biệt chú ý kiểm tra an toàn các thiết bị trước khi lao lắp. Công việc cẩu lắp cấu kiện đúc sẵn trong kết cấu kiện lắp ghép và bán lắp ghép bao gồm hai giai đoạn: Chuẩn bị và lắp ráp.
- Giai đoạn 1 gồm: Chuẩn bị hiện trường như làm giàn giáo, dựng cần trục, chuẩn bị bãi để dầm và đường vận chuyển; tiếp nhận cấu kiện, làm vệ sinh và tẩy gỉ các chi tiết, mối nối; sửa chữa và các khuyết tật và sai lệch; lắp thử; kiểm tra thiết bị kích kÐo, cÇn trôc
- Giai đoạn 2 gồm: bố trí các gá lắp để buộc và cẩu dầm; lao lắp các phiếm dầm vào vị trí bằng cần trục hoặc giá lao; điều chỉnh và liên kết các mối nối; hoàn thiện mặt đường trên cầu.
Khi buộc và nâng dầm cần đặc biệt chú ý vị trí buộc phải chính xác (nếu không có móc cẩu phải đánh dấu cẩn thận), năng lực trọng tải của thiết bị phải đảm bảo cẩu được trọng lượng các phiến dầm. Khi cẩu phải đúng chiều chịu lực của cấu kiện, tuyệt đối không được quay lật tùy tiện.