Đang tải... (xem toàn văn)
Khi tính toán bản mặt cầu ta qui ước theo hai trường hợp . Bản làm việc cục bô và bản làm việc cùng kết cấu nhịp
THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU Khi tính toán bản mặt cầu ta qui ước theo hai trường hợp . Bản làm việc cục bô và bản làm việc cùng kết cấu nhịp . Nội lực tính toán là tổng của hai trường hợp trên . Tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu gồm : + Tĩnh tải : trọng lượng bản thân , các lớp mặt cầu , lan can , tay vịn + Hoạt tải : - Xe H30 - Đoàn người 400 kg/m 2 . - Xe đặc biệt HK80 . CHƯƠNG I : TÍNH NỘI LỰC KHI BẢN LÀM VIỆC CỤC BỘ . I.1. Xác định nội lực trong bản mút thừa : 350 g 1 tc g n tc G lc tc g 2 tc 180 710 835 960 160 250 I.1.1 Xác định tĩnh tải giai đoạn 1: - Do trọng lượng bản thân của bản mặt cầu . Bản mặt cầu có chiều dày trung bình là )(20 2 2416 cmH = + = => Tĩnh tải giai đoạn 1 : g 1 = 0,2.1.2,5 = 0,5 (T/m) I.1.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn 2 : - Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu ( tính cho 1 m 2 bản): + Lớp bê tông atphan dày 5 cm : 0,05.2,3.1 = 0,115 (T/m) + Lớp bê tông bảo vệ dày 3 cm : 0,03 . 2,4 .1 = 0,072 (T/m) + Lớp phòng nước dày 1 (cm) : 0,01.1,5 = 0,015 (T/m) + Lớp bê tông tạo dốc dày 3(cm) : 0,03.2,4 = 0,072 (T/m) Vậy tĩnh tải tiêu chuẩn trên 1 m 2 bản : g 2 = 0,115 +0,072 +0,015 + 0,072 = 0,274 (T/m) * Trọng lượng lan can tay vịn ( tính cho 1 m dài cầu ) - Theo tính tóan sơ bộ : trọng lượng của hệ thống lan can, tay vịn tính trên toàn bộ 1 nhịp = lc P 0,21 (T/m) - Mô men tính toán tại tiết diện ngàm : ]4,1 2 .( 2 .( [ 2 212 2 22.2 2 11.1 lplnP lgnlgn M nglctt +++−= n 1 , n 2 là các hệ số vượt tải n 1 = 1,1 ; n 2 = 1,5 + Trường hợp đặt 1 bánh xe Trong đó 611,0) 2 71,0 4,04,1835,0.21,0.1,1 2 )71,0( .274,0.5,1 2 96,0 .5,0.1,1[ 222 −=××+++−= tt M => M tt = - 0,611 (T.m) * Lực cắt tính toán tại tiết diện II ).(447,1)71,0.4,1.4,023,071,0.411,096,0.55,0( mtQ tt −=+++−= I.2.Xét bản kiểu dầm kê lên hai cạnh : I.2.1.Tính toán nội lực : - Tính mô men : * Do H30 Đah M 1/2 - Ta có : b 1 = b 2 +2H = 0,6 +2.0,12 =0,84 (m) b 1 = 0,84 (m) : theo phương ngang cầu a = a 1 + 3 l b + 2H = 0,2 + 3 62,1 +2.0,12 = 0,98 (m) mà 3 62,12 3 2 × = b l = 1,08 (m) a = 0,98 (m) < 3 l2 b =1,08(m) => chiều rộng làm việc của bản (tức là chiều rộng tham gia chịu lực tập trung) là : a =1,08 (m) Như vậy trong trường hợp đặt 1 bánh xe H30 tại giữa nhịp bản thì : = = )84,0 )(08,1 1 mb ma * Trường hợp đặt hai bánh xe H30 - Trong trường hợp này các diện đặt tải của hai bánh xe ở rất gần nhau, nhưng ở giữa chúng vẫn có 1 khoảng cách nhất định vì khoảng cách đó nhỏ và cũng do sử dụng phương pháp gần đúng khi xét sự liên tục của bản nên ta coi hai tải trọng đo tạo ra một diện đặt tải chung; chiều dài của diện tích đó lấy theo phương vuông góc với nhịp của bản c +b 1 = c+ b 2 + 2H = 1,1+0,6+2.0,12 =1,94 (m) a = a 1 + 3 l b = a 2 + 3 l b + 2H = 0,2+ 3 62,1 +2.0,12 = 0,98(m) mà 3 l2 b = 2. 3 62,1 =1,08 (m) Vậy ta lấy a = 1,08 (m) Như vậy trong trường hợp đặt hai bánh xeH30, ta tính được : c + b 1 = 1,94(m) > 1,62 (m) = l b , như vậy trong tính tóan ta lấy (c+ b 1 ) = l b = 1,62 (m) a = 1,08 (m) * Do HK 80: chỉ chất tải 1 bánh xe b 1 = b 2 +2H = 0,8 + 2.0,12 = 1,04 (m) b 1 = 1,04 (m) : theo phương ngang cầu a = a 1 + 3 l b = a 2 + 2H + 3 l b = 0,2 +2.0,12 + 3 62,1 =0,98 (m) mà 3 l2 b = 2. 2 62,1 = 1,08 (m) Vậy ta lấy a = 1,08 (m) để tính toán I.2.2 Xỏc nh cng phõn b hot ti trờn 1m rng ca bn * Trng hp t mt bỏnh xe H30 08,1.84,0.2 12 2 1 1 == ab P P = 6,613 (T/m) * Trng hp t 2 bỏnh xe H 30 08,1.62,1 12 ).( 1 2 = + = acb P P =6,858 (T/m) * Trng hp t 1 bỏnh xe HK 80 04,1.08,1.2 20 2 1 80 3 == ba P P HK = 8,903 (T/m) I.2.3 Xỏc nh mụmen ti gia nhp bn : - S dng phng phỏp gn ỳng tớnh bn lm vic cc b. Theo phng phỏp ny, nh hng ca cỏc liờn kt gia bn v sn dm c th hin qua h s ngm. Lỳc ú mụmen ca bn s bng mụmen ca bn kờ t do trờn hai gi nhõn vi h s ngn k. + Xỏc nh mụmen tớnh toỏn ca bn, khi coi bn l mt dm gin n kờ trờn hai gi : + Trng hp 1 : t 1 bỏnh xe H30 gia nhp bn 4 b.P ) 2 b l).(1.(n 8 l).g.ngn( M 111 bh 2 b221.1 1tt 30H0 à++ + = Trong ú : n 1 , n 2 : l cỏc h s vt ti ca tnh ti giai on 1 v tnh ti giai on 2 (n 1 = 1,1; n 2 = 1,50 n h : hóỷ sọỳ vổồỹt taới caớu ọtọ H30 : n h = 1,4 (1+ à ) : h s xung kớch H30 )+(1 à = 1,3 (vỡ 5 m) => ).(34,3 4 84,0.613,6 ) 2 84,0 62,1.(3,1.4,1 8 62,1).274,0.5,15,0.1,1( 2 1 300 mTM tt H =+ + = + Trng hp 2 : t 2 bỏnh xe H30 ) 2 cb l( 4 )cb.(p ).1.(n 8 l).g.ngn( M 1 b 1.2 h 2 b221.1 2tt 30H0 + + à++ + = ).(41,4] 2 62,1 62,1.[ 4 62,1.858,6 .3,1.4,1 8 62,1).274,0.5,15,0.1,1( 2 2 300 mTM tt H =+ + = + Trng hp 3 : t 1 bỏnh xe HK80 ) 2 b l( 4 b.p ).1.(n 8 l).g.ngn( M 1 b 13 h 2 b221.1 3tt 30H0 à++ + = ).(116,3] 2 04,1 62,1.[ 4 04,1.903,8 .1.1,1 8 62,1).274,0.5,15,0.1,1( 2 mT=+ + = + Đối với người : ).(18,0 8 )4,04,1274,05,15,01,1( 8 )( 2211 mT qngngn M ngh TT Ng = ×+×+× = ×+×+× = * So sánh ba trường hợp trên ta thấy trường hợp đặt hai bánh xe H30 cho giá trị lớn nhất : ).(41,4 2 300 mTM TT H = * Xác địnhhệ số ngàm và nội lực tại các tiết diện - Hệ số ngàm k tùy theo sơ đồ tĩnh học của bản và theo hệ số n ’ (tỉ số giữa độ cứng trụ của bản và độ cứng của rầm đổ bản . * Mômen chống xoắn của bản : 4 i i n )63,0 i a (. 3 1 I δ− δ = ∑ ]814,27).63,0 81,27 62 (18).63,0 18 2,112 (20).63,0 20 180 [( 3 1 444 −+−+−= = 980803,79 (cm 4 ) * Mômen chống trượt của vật liệu G = 0,435.E (kg/cm 2 ) * Hệ số Possion của bê tông v = 0,15 => Độ cứng trụ của bản : )v1(12 h.E D 2 3 b − = trong đó h b chiều dày bản h b = 20 (cm) => Hệ số n ’ x 3 b 2 3 b x 3 b ' I.E.435,0 l . )v1(12 h.E .001,0 I.G l.D .001,0n − == )(cm 6,25 79,980803).15,01.(5220 162.20 ).1(5220 . 435,0 . )1(12 . 0,001 n 2 2 33 2 333 2 3 ' == − = − = − ==> x bb x bb Iv lh IE l v h Vậy n ’ = 6,2 < 30. Dựa vào tỉ số n ’ ta xác định được hệ số ngàm tại các vị trí như sau: Tiết diện tính toán Max Min Tại dầm giữa 0,25 -0,8 Tại dầm biên -0,8 Ơ giữa nhịp bản 0,5 -0,25 => Mômen tính toán tại các tiết diện của bản là M tt = K. tt 0 M tt 0 M : mômen tính tóan của bản khi coi bản là một dầm giản đơn kê trên tạigối - Tính toán, lập dược bảng giá trị sau: S T T Tiết diện tính tóan K 30ttH 0 M (T.m) tt 30H M (T.m) 80ttHK 0 M 80ttHK 0 M (T.m) 80ttHK 0 M (T.m ) ttng M 0 (T.m) ttng M 0 (T.m) Max Min Max Min Max Min Max Min 1 Tại dầm giữa 0,25 -0,8 4,41 1,103 -3,53 3,116 0,779 -2,49 0,18 0,045 -0,14 2 Tại dầm biên -0,8 4,41 -3,53 3,116 -2,49 0,18 -0,14 3 Ơ giữa nhịp bản 0,5 -0,25 4,41 2,21 -1,03 3,116 1,558 -0,78 0,18 0,09 -0,045 - So sánh giá trị mômen Min M tt do hoạt tải gây ra : tại tiết diện dầm biên với giá trị mômen Min M tt do tĩnh tải gây ra, ta thấy mômen M tt do hoạt tải gây ra tại tiết diện dầm biên bất lợi hơn nên ta dùng trị số sau để tính toán )(21,2 ).(53,3 2/1 mTM mTM TT TT g >= −= - Xác định lực cắt Xác định lực cắt tại tiết diện I-I và II-II * Lực cắt do hoạt tải H30 gây ra Ta có Q tt = ∑ µ++−+=+ x x h0 b 2211 tt h tt t a Y . 2 p )1.(n)x 2 l )(g.ng.n(QQ Trong đó : Y x , a x : các tung độ đường ảnh hưởng Q và chiều rộng làm việc ứng với từng tải trọng riêng biệt a x = a 0 + 2x x : khoảng cách từ tải trọng đến gối của bản x 0 : khoảng cách từ gối đến tiết diện đang tính lực cắt • Trường hợp đặt 1 bánh xe H30: 0.42 Đah I-I Đah II -II + Tại tiết diện I-I : a = 1,08 (m) ; b 1 = 0,84 (m) ; a 0 =162/3= 0,54 (m) x 0 = 0 ; x = 42,0 2 84,0 2 1 == b (m) => =××= = − = 38,142,0254,0 74,0 62,1 42,062,1 x x a y Tacó : g 1 .n 1 + g 2 .n 2 =0,5.1,1 +0,274.1,5 = 0,961 => )(63,6 38,1 74,0 . 2 12 .3,1.4,1 2 62,1 .961,0 TQ tt II =+= − + Tại tiết diện II-II: x 0 = 0,3 (m) a 1 = 0,2 +2.0,12 = 0,44 (m) < )(54,0 3 62,1 3 m l b == => Chọn a 0 = 0,54 (m) a 1 + )(08,1 3 2 )(98,054,044,0 3 m l m l bb =<=+= Khi )(72,0) 2 84,0 3,0( 1 mx =+= => =××= = −− = 38,142,0254,0 55,0 62,1 42,03,062,1( 1 1 x x a y => )(83,4 38,1 55,0 . 2 12 .3,1.4,1)3,0 2 62,1 .961,0( TQ tt IIII =+−= − * Trường hợp đặt hai bánh xe H30 : + Tại tiết diện I-I: x 0 = 0(m); a 0 = 0,54 (m) ; chọn a 1 + 3 l b = 1,08 (m) với x 1 = 26.0 2 110162 = − (m) => 84,0 62,1 26,062,1 1 = − = x y a x1 = 1,38 (m) Đah I-I Đah II -II x 2 = 0,26 +1,1 = 1,36(m) => =+−= = − = 06,154,0)36,162,1.(2 16,0 62,1 )36,162,1( 2x x a y )(814,10) 06,1 160,0 38,1 06,1 .( 2 12 .3,1.4,1 2 62,1 .961,0 TQ tt II =++= − - Taûi tiãút diãûn II-II: x 0 = 0,3 (m) ; b 1 = b 2 + 2H = 0,6 +2.0,12 =0,84 (m) a 1 = a 2 + 2H = 0,2 +2.0,12 = 0,44 (m) maì 3 63,1 3 = b l = 0,54(m) chọn a 0 = 3 62,1 3 = b l = 0,54 (m)