GỐI CẦU DẦM 4.1. KHÁI NIỆM VỀ GỐI CẦU
CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU DẦM GỖ GIẢN ĐƠN NHNP NHỎ
A. Tính ván mặt cầu
II. Trường hợp mặt cầu có 2 lớp ván
+ Lớp ván trên luôn luôn đặt dọc theo yêu cầu cấu tạo để chống bào mòn, chiều dày ván δ1 =5÷6cm
+ Lớp ván dưới đặt ngang (nếu là cầu dầm dọc đặt dày) hoặc đặt dọc (nếu là cầu dầm dọc đặt thưa)
1. Trường hợp ván dưới đặt ngang (cầu dầm dọc đặt dày) P1
ao a
P1
lo l
δ2 δ1
1
l = lo - d /3 lv
d /3
1
d
1 1
1
d1
bo b
lv = min {lo, (l + 1 δδδδ )}2 b = bo + 2.δδδδ1
lv
q=P1/b
b
Hình 6.2-Sơ đồ cấu tạo và tính toán ván mặt cầu 2 lớp ván (lớp ván dưới đặt ngang)
+ Nhờ lớp ván trên, tải trọng Ps truyền cho mv ván dưới chịu: mv=2 (ván) + Áp lực lên 1 ván là:
1 2
s v
s P
m
P = P = (6.5) + Chiều dài phân bố tải trọng theo hướng ngang cầu: b = b0 + 2δ1 (6.6) + Nhịp tính toán là: lv = min{(l1+δ2), l0} (6.7)
Trong đó:
l0: Cự ly tim 2 dầm dọc kê ván
l1: Khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm dọc mà ván tựa lên δ1,δ2: Chiều dày của 2 lớp ván trên và dưới
+ Các công thức tính toán tương tự như ván 1 lớp, riêng công thức (6.3) và (6.4) không có hệ số 1.3 vì không ảnh hưởng của sự bào mòn (lớp ván dưới không tiếp xúc trực tiếp với bánh xe)
2) 4 (
. 1
max
l b P
M = nô v − (6.8)
Ru W
Mmax ≤1.2
δ = (6.9) hay
Ru
W M 2 . 1
≥ max (6.10) 2. Trường hợp ván dưới đặt dọc (cầu dầm dọc đặt thưa)
Ps
bo b
lo l
δ2 δ1
1
lv l = lo - d /3
d /3
1
d
2 2
2
d2
P1
ao a lv = min {lo, (l + 1 δδδδ )}2
a = ao + 2. δδδδ1
lv
q=P1/a
a
Hình 6.3-Sơ đồ cấu tạo và tính toán ván mặt cầu 2 lớp ván (lớp ván dưới đặt dọc)
+ Nhờ lớp ván trên, tải trọng Ps truyền cho mv ván dưới chịu. Nếu bề rộng tiếp xúc của bánh sau xe nặng theo hướng ngang cầu là b0 = 40cm hoặc 30cm (tương ứng với hoạt tải tiêu chuNn H10 hoặc H8) thì tương ứng có mv = 3 (ván) hoặc mv = 2.5 (ván)
+ Áp lực lên 1 ván là:
5 .
1 2
s v
s P
m
P = P = với hoạt tải ô tô H8 (6.11)
Hoặc:
1 3
s v
s P
m
P = P = với hoạt tải ô tô H10 (6.12) + Chiều dài phân bố tải trọng theo hướng dọc cầu: a= a0 + 2δ1 (6.13) + Nhịp tính toán là: lv = min{(l1+δ2), l0} (6.14)
Trong đó:
l0: Cự ly tim 2 dầm dọc kê ván
l1: Khoảng cách giữa 2 mép trong của dầm ngang mà ván tựa lên δ1,δ2: Chiều dày của 2 lớp ván trên và dưới
a0: Chiều dài tiếp xúc của bánh xe lên ván theo hướng dọc cầu (a0=0.2m) + Mô men tính toán lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp ván:
2) 4 (
. 1
max
l a P
M = nô v − (6.15) + Kiểm tra cường độ và lựa chọn tiết diện ván tương tự như công thức (6.9) và (6.10)
3. Trường hợp mặt cầu phủ đất cấp phối hoặc đá dăm
lv Ps
bo
lv b
P1/b Ps
ao
q1
b
a h d/4
(a = ao + 2.h ; b = bo + 2.h)
h
bv
Hình 6.4-Sơ đồ cấu tạo và tính toán ván mặt cầu phủ đất cấp phối + Cầu dầm dọc đặt dày 1 lớp ván có phủ cấp phối dày h, ván có đường kính là d + Tải trọng tính toán của ván và lớp cấp phối là q1 (T/m):
q1 = n1.g1 + n2.d.h.γcp (T/m) (6.16) Trong đó:
g1: Trọng lượng ván (T/m)
γcp: Trọng lượng riêng của cấp phối (T/m3) n1: Hệ số vượt tải của gỗ làm ván, n1 = 1.2
n2: Hệ số vượt tải của cấp phối hoặc đá dăm, n2 = 1.5
+ Nhờ có cấp phối mà tải trọng Ps truyền cho 1 số ván chịu trên chiều dài a (theo phương dọc cầu) và trên chiều rộng b (theo phương ngang cầu):
a = a0+2.h và b = b0+2.h (6.17) + Số ván tham gia chịu tải:
d h a d
mv = a = 0 +2. (6.18) +Áp lực tính toán tác dụng lên 1 ván:
v s
m
P1 = P (6.19) + Mô men tính toán lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp ván:
2) 4 (
. 8
. 2 1
1 max
l b P n l
M = q v + ô v − (6.20) + Kiểm tra cường độ và lựa chọn tiết diện ván tương tự như công thức (6.9) và (6.10) B. Tính dầm ngang (trong dầm dọc đặt thưa)
Nguyên tắc tính toán:
• Coi dầm ngang như dầm giản đơn, nhịp tính toán ldng là cự ly tim 2 dầm dọc
q2 q1
lv lv
P2 P1 P2
dầm dọc P
lv
q=P1/b
b P1
bo b
Hình 6.5-Sơ đồ cấu tạo và tính dầm ngang
• Nếu mối nối ván lát dọc trên nằm phân tán thì khi tính dầm ngang có kể đến sự phân phối đàn hồi của áp lực bánh xe nhờ lớp ván dưới đặt trên dầm ngang. Nghĩa là, dưới tác dụng của áp lực P đặt lên dầm ngang A đang xét thì không phải dầm ngang A chịu toàn bộ mà chỉ chịu một phần P1<P, phần còn lại phân phối cho một số dầm đối xứng ở 2 bên dầm A theo thứ tự từ gần ra xa là P2, P3…Càng xa dầm A, áp lực càng nhỏ: P1>P2>P3>…
• Số dầm ngang tham gia chịu lực nhiều hay ít phụ thuộc vào độ cứng của ván mặt cầu và dầm ngang. Sự phụ thuộc đó được đặc trưng bởi hệ số phân phối đàn hồi K xác định như sau:
v v dng
dng dng v
J E l
J E K l
. .
. . .
8 3
3
= (6.21)
Trong đó:
+ lV: Nhịp tính toán của ván (cự ly tim 2 dầm ngang) + ldng: Nhịp tính toán của dầm ngang (cự ly tim 2 dầm dọc)
+ EV, JV, Edng, Jdng: Mô đun đàn hồi và mô men quán tính của các ván và dầm ngang nhận áp lực bánh xe.
Chú ý: - Nếu b0 = 40cm, 2 lớp ván đặt dọc thì trong công thức trên JV = 3J1ván - Nếu b0 = 30cm, 2 lớp ván đặt dọc thì trong công thức trên JV = 2.5J1ván
• Các trường hợp:
+ K ≥ 1/3: Áp lực P phân phối cho 3 dầm ngang, dầm ngang A ở vị trí lực P chịu phần lực lớn là P1, hai dầm ngang hai bên chịu phần P2 nhỏ hơn, xác định như sau:
P1 = α1.P P2 = α2.P (P = P1 + 2.P2)
K K . 2 3
. 2 1
1 +
= + α
K . 2 3
1
2 = +
α
+ 1/3 > K ≥ 0.055: Áp lực P phân phối cho 5 dầm ngang, dầm ngang A ở vị trí lực P chịu phần lực lớn là P1, hai dầm ngang hai bên chịu phần P2, hai dầm hai bên tiếp theo chịu lực P3, xác định như sau:
P1 = α1.P P2 = α2.P P3 = α3.P
(P = P1 + 2.P2 + 2.P3)
D K
K 2
1
. 7 . 18
1+ +
α =
D K . 11 1
2 = + α
D K . 3 1
3 = − α
(với D = 5 + 34.K + 7.K2) + K < 0.055: Áp lực P phân phối cho 7 dầm ngang (tương tự)
P1 = α1.P P2 = α2.P P3 = α3.P P4 = α4.P
(P = P1 + 2.P2 + 2.P3 + 2.P4)
1
3 2
1
. 26 .
131 .
72 1
D
K K
K+ +
= + α
1
2
2 D
K . 46 K . 57
1+ +
= α
1
2
3 D
K . 18 K . 23
1+ −
= α
1
2
4 D
K . 3 K . 18
1− +
= α
(với D1 = 7 + 196.K + 193.K2 + 26.K3) + Mô men uốn tính toán lớn nhất ở giữa nhịp dầm ngang A:
2) 4 (
8 . ) . .
( 1
2 2 2 1 1 max
l b n P q l
n q n
M = + dd + ô dng − (6.22)
Trong đó:
q1, q2: Tĩnh tải của hai lớp ván và dầm ngang
n1 = n2 =1.2 là hệ số vượt tải tương ứng của các tĩnh tải q1, q2
P1 = α1.P là áp lực của bánh sau (hoặc trước) phân phối cho dầm ngang A b: chiều dài phân phối áp lực P1 trên dầm A theo hướng ngang cầu:
- Nếu b0 = 40cm thì b = 3b1ván - Nếu b0 = 30cm thì b = 2.5b1ván
+ Kiểm tra cường độ, lựa chọn tiết diện dầm ngang (tương tự như tính ván mặt cầu)
+ Chú ý:
- Khi tính dầm ngang chưa cần xếp xe dọc cầu vì cự ly giữa 2 trục ô tô (tối thiểu là 4m) lớn hơn nhiều so với cự ly giữa 2 dầm ngang (thường là 0.5÷0.6m). Vì vậy khi tính dầm A với áp lực P của trục sau, áp lực trục trước không ảnh hưởng tới A.
- Khi tính dầm ngang cũng chưa cần xếp xe ngang cầu vì nhịp tính toán của dầm ngang ldng (cự ly tim ucar 2 dầm dọc) thuồng dưới 2m; cự ly tim 2 bánh xe của 1 trục theo hướng ngang cần tối thiểu là 1.7m. Mặt khác, bỏ qua tính liên tục của dầm ngang (coi là dầm giản đơn). Vì vậy khi đặt 1 bánh xe giữa nhịp thì bánh xe thứ 2 luôn luôn nằm ngoài nhịp tính toán.
6.2. TÍNH DẦM DỌC Nguyên tắc tính toán:
• Tính dầm dọc theo TTGH thứ nhất về cường độ (khả năng chịu mô men uốn, lực cắt) và TTGH thứ 2 về biến dạng (kiểm tra độ võng)
• Tính toán với 2 loại hoạt tải ô tô và xe xích, lấy kết quả lớn hơn của nội lực để kiểm toán (trường hợp bất lợi nhất):
+ Khi tính với xe xích, chỉ tính với 1 xe và không có đoàn người đi.
+ Áp lực bánh xe ô tôt coi như lực tập trung
+ Tính dầm dọc tiến hành xếp xe theo hướng ngang cầu và dọc cầu (cả 2 hướng) để xác định được trị số mô men, lực cắt lớn nhất đối với dầm đang xét. Quá trình tính toán được tiến hành với một số dầm để tìm ra dầm nguy hiểm nhất đưa vào tính toán