Mô hình giáo án cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (208.33 KB, 9 trang )
Sử dụng mô hình thanh để xem xét tình trạng thực tế của
dầm xà mũ cầu Trần Thị Lý - Tp.Đà Nẵng.
Nguyễn viết Trung
Dơng tuấn Minh
Cầu Trần Thị Lý - TP. Đà nẵng, đợc đầu t sửa chữa, nâng cấp trong hai năm 1998
- 1999. T vấn thiết kế là Công ty TVXD 533. Với mặt cắt ngang điển hình :
Hình 1. Mặt cắt ngang cầu Trần Thị Lý - TP.Đà Nẵng
Cầu đợc thiết kế nâng cấp theo tiêu chuẩn :
- Tải trọng : H18 - X60, không lề ngời đi; kiểm toán với xe Contenner 35T
qua cầu từng chiếc một.
- Tổng bề rộng mặt cầu B
1
= 7,50m; Bề rộng mặt xe chạy B
2
= 6,40m.
- Dầm cầu : 3 dầm BTCT DƯL, chữ T cao 1,7m; L
nhịp
= 30,84m.
- Dầm xà mũ : dầm BTCT thờng M300, chữ T chiều cao thay đổi từ 2,1m ở
giữa dầm đến 1,5m ở gối dầm.
+ Chiều dài xà mũ L
xm
= 17,40m
+ Chiều dài xà mũ tính toán L
xmtt
= 12,8m
Ngay sau khi thi công xong, toàn bộ 16 dầm xà mũ đều bị nứt. Các vết nứt xuất
hiện ở phần bụng dầm, sau phát triển dần về phía đáy dầm. Theo hồ sơ "Đăng ký trạng
thái O và thử tải cầu Trần Thị Lý - QL14B, TP.Đà Nẵng, ngày 24 tháng 9 năm 2000" do
Trung tâm Nghiên cứu T vấn và Thực nghiệm Công trình - Trờng Đại học GTVT thực
hiện; các vết nứt xuất hiện, phát triển hầu nh theo cùng một quy luật và mức độ tơng đối
đồng đều trên tất cả các dầm.
Tháng 01/2000 Công ty T vấn thiết kế Cầu lớn Hầm đã tiến hành kiểm toán lại
dầm xà mũ trụ với sơ đồ tính nh sau :
P
1
+R
1
P
2
+R
2
P
3
+R
3
q
2
q
1
q
2
q
3
q
3
A B C D E
R
A
R
B
2x240cm
190cm 150cm 600cm 150cm 190cm
1280cm
Tĩnh tải :
-
TP
tc
46,113
3,2,1
=
và
TP
tt
96,124
3,2,1
=
;
- q
1
= 6,118T/m;
- q
2
= 5,514T/m;
- q
3
= 4,91T/m.
Hoạt tải (tính theo trờng hợp 1 của TEDI - xếp hai xe Sơ mi Rơ mooc) :
-
TR
tc
45,37
1
=
và
;43,52
1
TR
tt
=
-
TR
tc
35,40
2
=
và
;48,56
2
TR
tt
=
-
TR
tc
91,20
3
=
và
;27,29
3
TR
tt
=
Phản lực gối :
-
TR
tc
A
60,258=
và
;45,299 TR
tt
A
=
-
TR
tc
B
40,252=
và
.30,292 TR
tt
B
=
Theo kết quả tính (theo quy trình 22 TCN18-1979), có nhận xét nh sau :
1. ứng suất kéo chủ tại mặt cắt A và B đều không thoả mãn điều kiện
KC
< R
rpo
.
2. Kiểm toán theo độ mở rộng vết nứt nghiêng : tại mặt cắt C và D không đạt.
Tuy vậy, kết quả tính này không giải thích đợc sự xuất hiện và phát triển của vết
nứt (bắt đầu xuất hiện ở bụng dầm). Do đó vẫn còn nhiều nghi vấn trong việc xác định
biện pháp sửa chữa thích hợp.
Do vậy, để cùng tham gia làm sáng tỏ sự xuất hiện vết nứt tơng đối đặc biệt này,
chúng tôi đề nghị áp dụng phơng pháp hệ thanh thanh (hay còn gọi là mô hình chống -
giằng) làm công cụ để xem xét.
1. Mặt cắt ngang dầm xà mũ cầu Trần Thị Lý - TP.Đà Nẵng
210cm
50
30
30
210cm
22
20
40
2
20
50
94cm
Hình 2. Mặt cắt ngang dầm xà mũ
2. Mặt cắt dọc dầm xà mũ
60 240cm
150cm 210cm
A B
C D E
190cm 150cm 300cm
1280cm/2
Mép bệ kê gối
Hình 3. Mặt cắt dọc dầm xà mũ.
3. Các kích thớc tính toán
TT Danh mục A B C D E
1
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép chịu
kéo (cm)
12,2 12,2 16,2 16,2 16,2
2
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép chịu
nén (cm)
6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
3 Chiều cao có hiệu h
o
(cm)
137,8 137,8 193,8 193,8 193,8
4. áp dụng sơ đồ thanh để tính ứng suất trong dầm
4.1 Sơ đồ tính
4.1.1 Tách vùng D
Vùng D đợc giả định kéo dài theo trục dọc dầm về hai phía tại các vị trí đặt lực
tập trung và các vị trí thay đổi mặt cắt bằng chiều cao của dầm. Do vậy, với cách cấu tạo
và sơ đồ ngoại lực tác dụng nh trên, toàn bộ dầm xa mũ là những vùng D; Các vùng D
này bị chồng lấp lên nhau.
4.1.2 Nhóm cốt thép đai thẳng đứng
Theo ACI, sự phân bố cốt thép đai lý tởng là tơng ứng với trờng hợp tất cả cốt
thép đạt đến giới hạn chẩy khi tải trọng đạt đến giá trị phá hỏng. Việc cốt thép đai đạt
đến giới hạn chẩy sẽ làm cho giàn trở thành tĩnh định.
3
Khoảng cách tối đa của cốt thép đai nên thoả mãn S
max
h
0
/2 và không lớn hơn
60cm. Do vậy, đối với dầm xà mũ đang xét, ta gom các cốt thép đai theo số lợng nhất
định thành các thanh kéo nh hình vẽ.
177,39T 90,72T
3,68 2,46 2,46 2,61 2,76 2,76 2,91 3,06 3,06 3,06 3,06 3,06
O P Q R S T U V X Y Z Đ
A N F G B
H
I
C
K D L M E
3x50cm
40 3x50cm 5x60cm
Hình 5.Mô hình chống - giằng của một nửa phía đầu dầm bên trái.
Đồng thời, ta chuyển các lực phân bố q
1
, q
2
và q
3
thành các lực tập trung tác dụng
tại các vị trí của thanh giằng thẳng đứng.
Kết cấu của mô hình giàn trên đợc vẽ trên cơ sở giả định :
1. Các vết nứt xiên một góc so với phơng nằm ngang. Giá trị thờng thay đổi trong
khoảng 25
0
65
0
.
2. Toàn bộ lực cắt do cốt thép đai chịu.
3. Toàn bộ cốt thép đai đã chẩy dẻo, ứng suất trong cốt đai đạt đến giới hạn chẩy.
4.1.3 Xác định cánh tay đòn nội ngẫu lực z
Theo ACI, cánh tay đòn nội ngẫu lực z đợc xác định nh sau :
z = j. h
o
Trong đó :
- j : là hệ số không thứ nguyên, biến thiên từ 0 đến 1,0. Trong tính gần
đúng, ngời ta thờng giả định j = 0,875. ở đây, ta lấy j = 0,875.
TT Cánh tay đòn Giá trị z
i
(cm)
1 z
A
120,56
2 z
B
120,56
3 z
H
136,00
4 z
I
153,00
5 z
C
169,58
6 z
D
169,58
7 z
E
169,58
4
4.1.4 Các quạt chịu nén
Theo sơ đồ chống - giằng trên, ta xác định đợc 3 quạt chịu nén tuỳ thuộc vào vị
trí tác dụng của tải trọng tập trung vào dầm xà mũ. Đó là các hình quạt chịu nén :
Do phản lực gối R
A
: AOR
Do lực tập trung P
1
: VBC
Do lực tập trung P
2
/2 : ĐKE
4.2 Tính các quạt chịu nén
4.2.1 Quạt chịu nén P
1
(VBC) :
Bớc 1: Xác định lực nội lực trong thanh mạ và thanh giằng :
a). Lực kéo T và lực nén N trong các thanh mạ :
Xét mặt cắt thẳng đứng tại vị trí C, mô men uốn là 985 tấn-m (Tm). Giá trị z
c
=
169,58cm; lực nén và lực kéo N và T tại mặt cắt C là 581tấn (T).
b). Lực trong thanh giằng :
Trong vùng quạt chịu nén VBC ta bố trí 4 cốt thép đai. Lực tác dụng thẳng đứng
là P
1
= 177,39 tấn phải đợc chuyền bằng các thanh chịu nén xiên (đợc thể hiện bằng các
đờng đứt nét) tới các nút B, H, I và C và tới các cốt thép đai (đợc thể hiện bằng các đ-
ờng thẳng đứng liền nét) để cân bằng lực này. Do vậy, lực trong mỗi cốt thép đai để cân
bằng là 44,35 tấn.
Kết hợp với lực rải đều tập trung tác dụng tại các vị trí cốt thép đai, lực kéo trong
các thanh giằng thẳng đứng trong quạt chịu nén VBC là :
F
C
= 47,3 T
F
I
= 47,1 T
F
H
= 47,1 T
F
B
= 47,0 T
Bớc 2 : Xét cân bằng các nút :
a). Tách các nút B, C, H và I :
Nút B Nút H
P
B
P
H
F
B
F
H
R
B
H H
1
R
H
B = 625,6 H
2
H
2
I
2
H
1
H=461,67T I
1
I =502
Nút C Nút I
P
C
P
I
F
C
F
I
R
C
C C
1
I I
1
R
I
5
