1234
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN PHÂN BỐ TẢI TRỌNG CHO CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU NHỊP
BÀI 1. KHÁI NIỆM CHUNG
Kết cấu cầu là một hệ thống không gian, trong đó mọi bộ phận tham gia chịu tải trọng chung với các mức độ khác nhau. Do đó, trong việc tính toán nội lực phải có nội dung tính toán sự phân bố tải trọng cho các bộ phận của kết cấu nhịp.
Có nhiều nhóm giả thiết để tính toán và phân thành nhiều nhóm khác nhau. Ở đây sẽ xét trường hợp giả thiết kết cấu nhịp cầu là một hệ thanh. Có các phương pháp thông dụng và phổ biến là:
+ Phương pháp đòn bẩy.
+ Phương pháp dầm đơn.
+ Phương pháp nén lệch dầm.
+ Phương pháp phân bố đàn hồi.
+ Phương pháp lực (dùng cho cầu dầm bản lắp ghép)
BÀI 2. PHƯƠNG PHÁP ĐÒN BẨY
1. Giải thiết:
- Các dầm chủ là độc lập không liên kết với nhau.
- Các dầm ngang là tĩnh định giản đơn hoặc mút thừa kê tự do lên các dầm chủ.
- Độ cứng chống uốn của dầm ngang là không đáng kể EJngang = 0
2. Nguyên lý phân bố tải trọng:
Tải trọng tác dụng lên các dầm ngang được phân bố cho các đầm chủ theo qui tắc đòn bẩy. Khi tải trọng tác dụng lên một dầm ngang, tải trọng này sẽ phân bố cho hai dầm chủ theo giá trị tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ điểm đặt tải trọng đến các dầm chủ theo đúng qui tắc phản lực gối của dầm giản đơn (đối với dầm chủ ở phía trong) hay dầm mút thừa (đối với dầm chủ ở biên). Chính vì vậy, để xác định hệ số phân bố ngang của dầm chủ nào cần vẽ đương ảnh hưởng phản lực gối của dầm ngang tựa lên nó.
Đối với dầm chủ trong đường ảnh hưởng là hình tam giác có tung độ là1 dưới dầm chủ đang xét, tung độ bằng 0 dưới hai dầm chủ sát hai bên.
Đối với dầm chủ ở biên đường ảnh hưởng, có tung độ là 1 ở dưới dầm đang xét, tung độ không dưới dầm chủ hai bên cạnh và kéo dài cho phần mút thừa, như vậy tương ứng dưới đầu mút thừa tung độ sẽ lớn hơn 1.
Sau khi đã vẽ đương ảnh hưởng phản lực cho từng dầm ta sẽ xếp tải theo chiều ngang sao cho bất lợi nhất, từ đó tính được hệ số phân bố ngang cho dầm đang xét là:
mg=0.5m.Xichma yi (1)
Trong đó:
+ yi là tung độ đường ảnh hưởng tương ứng với tải trọng Pi , khi các tải trọng này đặt ở vị trí bất lợi nhất.
+ m: hệ số làn xe
Hình 6.1: Các đường ảnh hưởng trong phương pháp đòn bẩy
+ Trong công thức (1) có hệ số 0,5: vì tải trọng xe cho theo trục, còn khi xếp xe theo chiều ngang xếp theo bánh xe, tức là theo 0,5 trục xe.
+ Nếu tải trọng theo chiều ngang cầu là tải trọng phân bố đều thì hệ số phân bố ngang tính theo công thức:
mg=m.Xixhma Omega i (2)
Trong đó:
+ Wi là diện tích đường ảnh hưởng tương ứng dưới tải trọng phân bố đều.
3. Trình tự tính toán:
Vẽ đường ảnh hưởng phản lực của các liên kết ngang.
Theo chiều ngang cầu xếp tải ở vị trí bất lợi nhất cho mỗi đường ảnh hưởng. Khi xếp tải ở vị trí bất lợi nhất cần chú ý:
+ Khoảng cách tối thiểu từ tim bánh xe ô tô đến mép trong gờ chắn bánh là 0.6m
+ Khoảng cách giữa tim hai bánh của xe ô tô là 1.8m.
Tính hệ số phân bố ngang theo công thức (1) hoặc (2) tuỳ theo tải trọng là tập trung hay phân bố đều.
4. Ưu, khuyết điểm:
- Ưu: Tính toán đơn giản.
- Khuyết điểm: Chỉ phù hợp với các trường hợp kết cấu nhịp có cấu tạo sát với giải thiết, trong thực tế nhiều trường hợp giải thiết này không phù hợp nên không áp dụng được.
5. Phạm vi áp dụng:
- Kết cấu nhịp có hai dầm chủ.
- Cầu có nhiều dầm chủ nhưng liên kết ngang không cứng như trong các trường hợp sau:
+ Cốt thép ngang ít.
+ Có vết nứt trầm trọng.
+ Bản mặt cầu cắt đứt trên dầm chủ.
- Mặt cắt tại gối của tất cả các kết cấu nhịp vì tại gối độ cứng của dầm chủ và các hệ bên dưới rất lớn, độ cứng của dầm ngang trở nên rất nhỏ so với độ cứng trên.
6. Ví dụ tính toán:
BÀI 2. PHƯƠNG PHÁP NÉN LỆCH TÂM.
1. Giả thiết:
- Liên kết ngang rất cứng, tức là xem như liên kết ngang có độ cứng EJ = ¥.
- Khi có tải trọng tác dụng lên tiết diện ngang chỉ có chuyển vị thẳng và xoay mà không có biến dạng.
2. Nguyên lý phân bố tải trọng:
Tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp phân bố xuống các dầm chủ như một kết cấu nhịp nén lệch tâm (dầm ngoài cùng về phía tải trọng lệch tâm chịu lực nhiều nhất, dầm ngoài cùng phía đối diện tức là trái ngược với phía lệch tâm chịu lực ít nhất).
Giả sử các dầm chủ có mômen quán tính J như nhau, trên kết cấu nhịp có một tải trọng P=1 đặt lệch tâm theo chiều ngang một đoạn là e. Chuyển tải trọng P=1 về tâm phải thêm vào một ngẫu lực có mômen bằng P.l=e và chuyển thành hai sơ đồ, trên sơ đồ thứ nhất có tải trọng P =1 đặt đúng tâm, sơ đồ thứ hai thì chỉ có M tác dụng.
3. Trình tự tính toán:
Xét điều kiện áp dụng của phương pháp:
B:L<0.5 va anpha=... (4)
Trong công thức (4):
B – Bề rộng đường xe chạy;
l – Khẩu độ tính toán;
d – Khoảng cách hai dầm chủ;
I – Mômen quán tính của dầm chủ;
In - Mômen quán tính ngang trên một mét dài;
4. Ưu, khuyết điểm:
-Ưu điểm:
+ Dùng thuận tiện vì có thể tính phân bố ngang trực tiếp dưới dạng một công thức mà không cần vẽ đường ảnh hưởng.
+ Chỉ cần tính cho một dầm chủ ngoài cùng phía lực đặt lệch tâm nếu các dầm đã tiêu chuẩn hóa.
+ Với tổ hợp tải trọng bất kỳ đều sử dụng chung một công thức, chỉ cần thay đổi độ lệch tâm e.
- Khuyết điểm: giả thiết EJng = ¥ trong nhiều trường hợp không phù hợp thực tế.
5. Phạm vi áp dụng:
- Sử dụng rộng rãi trong thiết kế sơ bộ.
- Nên dùng cho cầu hẹp và dài B:L <0.5. Trường hợp cầu có nhiều dầm chủ liên kết bằng nhiều dầm ngang hoặc dầm ngang cứng thì phương pháp này cho kết quả tương đối phù hợp với thực tế.
- Thích hợp cho cầu liên hợp dầm thép bản bê tông cốt thép.
6. Ví dụ tính toán:
BÀI 3. PHƯƠNG PHÁP DẦM ĐƠN (22TCN272-05)
1. Giới thiệu phương pháp:
Hệ số phân bố được thiết lập bằng cách phân tích hệ bằng phương pháp chính xác để xác định nội lực trong các dầm. Momen lớn nhất được xác định tại vị trí lâm giới được xác định chính xác theo phương pháp giải tích hoặc phương pháp số, ký hiệu là Mchính xác. Tiếp theo lấy tải trọng đó tác dụng lên một dầm đơn và tính theo hệ phẳng. Momen lớn nhất nhận được là Mmax. Hệ số phân bố là:
2. Phương pháp tính toán:
3. Phạm vi áp dụng:
- Số lượng dầm lớn hơn hoặc bằng 4
- Khỏang cách các dầm dọc: 1100mm<=S<=4900
- Nhịp các dầm dọc: 6000mm<=L<=73000mm
- Bề rộng mặt cầu không đổi
- Phần hẫng mặt đường xe chạy không vượt quá 910mm
- Độ cong trên mặt bằng nhỏ.
- Khỏang cách de: -300mm<=de<=600mm
BÀI 4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN BỐ ĐÀN HỒI
1. Giả thiết:
- Dầm ngang là dầm liên tục kê trên các gối đàn hồi là các dầm chủ.
- Độ cứng của dầm ngang là một số hữu hạn.
- Khi tải trọng tác dụng tiết diện ngang vừa có chuyển vị đứng, xoay vừa có biến dạng.
- Hệ số đàn hồi của các gối tựa là tuyến tính. Độ võng A của dầm chủ tỷ lệ với tải trọng tác dụng lên dầm.
2. Nguyên lý phân bố tải trọng:
- Tải trọng phân bố cho các dần chủ theo nguyên lý phân bố phản lực tại các gối tựa đàn hồi của dầm liên tục.
- Khi độ cứng của liên kết ngang càng lớn tải trọng càng phân bố cho nhiều dầm chủ.
- Để tính hệ số phân bố cho dầm chủ nào ta phải vẽ đường ảnh hưởng phản lực của gối tựa tương ứng. Trong các bảng đã cho sẵn tung độ đường ảnh hưởng phản lực nên khi vẽ chỉ cần tra bảng.
- Xếp tải lên đường ảnh hưởng đã vẽ rồi tính hệ số phân bố ngang.
3. Trình tự tính toán:
- Tính mômen quán tính của dầm chủ I.
- Tính mômen quán tính của liên kết ngang trên một đơn vị chiều dài In
- Tính hệ số độ mềm a theo công thức.....
- Tra bảng tra xác định các tung độ đường ảnh hưởng Rpnr cho phần trong khoảng hai dầm biên.
- Tính tỷ số , trong đó dk là chiều dài đoạn mút thừa; d là khoảng cách giữa hai dầm chủ.
- Tra bảng 2 xác định các tung độ .
- Tính tung độ đường ảnh hưởng ở đầu hẫng.
- Trong đó:
: Tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối n khi P=1 đặt tại k là mặt cắt ngang đầu hẫng;
: Tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối n khi P=1 đặt tại dầm biên 0 (tra ở bảng 1);
: Trị số tra trong bảng.
- Vẽ đường ảnh hưởng theo các tung độ đã tra và đã tính.
- Xếp tải trên đường ảnh hưởng và tính hệ số phân bố ngang theo công thức (1).
4. Ưu, khuyết điểm:
- Ưu điểm: Tính toán tương đối đơn giản vì tra bảng.
Phạm vi áp dụng rộng rãi.
- Khuyết điểm: Đường ảnh hưởng là đường cong nên việc xác định các tung độ y ứng dưới các tải trọng phức tạp, kém chính xác.
5. Phạm vi áp dụng:
- Áp dụng khi B:L>0.5 hoặc alpha > 0.005
- Kết cấu nhịp không có dầm ngang.
11111111111111111111111111111111111111111111111
Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước, còn gọi là kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước, hay bê tông tiền áp, hoặc bê tông dự ứng lực (tên gọi Hán-Việt), là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến dạng ngược với khi chịu tải, ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đó những kết cấu bê tông này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường, hoặc vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông thường.
Mục lục
[xem]
[sửa]Nguyên lý làm việc
Cốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng ra bằng máy kéo ứng suất trước, đạt tới một giá trị ứng suất nhất định, được thiết kế trước, nằm trong giới hạn đàn hồi của nó, trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải. Lực căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược với biến dạng do tải trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc. Nhờ đó, kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này, khi không căng cốt thép ứng suất trước. (Khi chịu tải trọng bình thường, biến dạng do tải trọng gây ra chỉ đủ để triệt tiêu biến dạng do căng trước, kết cấu trở lại hình dạng ban đầu trước khi căng, giống như không hề chịu tải gì.)
Ở kết cấu bê tông cốt thép thông thường, thì cốt thép cùng với vật liệu bê tông chỉ thực sự làm việc (có ứng suất) khi có sự tác dụng của tải trọng. Còn ở kết cấu ứng suất trước, trước khi đưa vào chịu tải thì kết cấu đã có trong nó một phần ứng suất ngược rồi. Cốt lõi của việc kết cấu bê tông ứng suất trước có khả năng chịu tải rất lớn là nhờ việc tạo ra các biến dạng ngược với khi làm việc bình thường. Việc sử dụng vật liệu cơ tính cao như: cốt thép cường độ cao, bê tông mác cao,... chỉ là điều kiện phụ trợ để tăng khả năng chịu tải của kết cấu bê tông ứng suất trước.
Bạn đang đọc truyện trên: AzTruyen.Top