Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải Chơng iii: ĐIều chỉnh nội lực I mục đích điều chỉnh nội lực Các giả thiết Mục đích CDV làm việc nh dầm liên tục tựa gối đàn hồi gối cứng, chịu tĩnh tải, dây biến dạng, dầm chủ bị võng Độ võng tĩnh tải làm sai lêch trắc dọc độ dốc thiết kế, ảnh hởng xấu đến hình dạng kiến trúc, tiêu khai thác mô men uốn lớn dầm cứng Nếu biện pháp căng kéo dây văng ta đa độ võng nút neo dây giá trị đó(tạo độ vồng chiệt tiêu phần hoạt tải) chịu tĩnh tải sơ đồ làm việc nh dầm liên tục tựa gối cứng Trong hệ dây nhiều, khoang nhỏ, điều chỉnh nội lực đạt trạng thái biến dạng mong muốn với giá trị mô men uốn tính tải không đáng kể so với hoạt tải Nếu lấy mục tiêu mô men uốn điều chỉnh khắc phục phần mô men uốn hoạt tải Bản chất việc điều chỉnh tạo trạng thái biến dạng nội lực ngợc chiều với trạng thái tải trọng gây ra, tổng tác động tải trọng điều chỉnh đợc trạng thái tốt gọi trạng thái hoàn chỉnh ( mục tiêu trạng thái hoàn chỉnh cao độ nút neo dây vị trí hợp lý dới tác dụng tĩnh tải, Biểu đồ mô men uốn dầm chủ có lợi dới tác dụng tĩnh tải, hoạt tải ảnh hởng thứ cấp ) Nếu chọn mục tiêu nội lực hệ độ võng hệ ngợc lại Cũng đạt đợc hai mục tiêu trên, cần chọn hàm mục tiêu nội lực, sai lệch trắc dọc cầu cầu so với thiết kế đợc điều chỉnh biện pháp cấu tạo Tuy nhiên công việc làm phức tạp cho khâu chế tạo dầm Giả thiết Đối với CDV có khoang lớn , dây việc điều chỉnh nội lực thực theo phơng pháp lặp chỉnh dần cao độ nút cho dến đạt đợc độ xác mong muốn Đối với CDV nhịp vừa lớn, khoang nhỏ, điều chỉnh theo phơng pháp lặp vô phức tạp phải tháo lắp kích nhiều lần cho dây, đồng thời khó đảm bảo hội tụ trình lặp Dể đảm bảo độ tin cậy trình căng kéo dây, giảm tối đa công lao động thiết bị, biện pháp điều chỉnh cần thoả mãn mục tiêu: - Tối u hoá trạng thái biến dạng nội lực hệ - Cực tiểu hoá thiết bị số lần căng chỉnh, nên căng chỉnh lần đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -67- Trờng Đại học Giao thông Vận tải Đồ án tốt nghiệp Để thuận tiện tính toán, giả thiết hệ thanh, học kết cấu cần thống thêm giả thiết: 1- Trục dầm chủ đợc coi nh thẳng nằm ngang, trắc dọc dần chế tạo coi nh có độ võng ảnh hởng độ cong hay độ dốc dầm chế tạo đợc bổ sung trắc dọc thực tế độc lập với trình điều chỉnh 2- Dây văng tuyệt đối thẳng, có khả chịu kéo chịu nén, liên kết khớp với dầm tháp ii lý thuyết tính toán đIều chỉnh nội lực 1.Trạng thái xuất phát : Điều chỉnh nội lực đợc thực trình lắp dầm dây, trớc đa công trình vào khai thác Trạng thái công trình trớc căng kéo gọi trạng thái xuất phát (trạng thái A) Để giảm khối lợng lắp ráp căng kéo, việc điều chỉnh thờng đợc thực sau lắp đặt dây Do thi công theo phơng pháp đúc hẫng có đà giáo mở rộng trụ trụ tam nên trạng thái A đợc chọn bao gồm tháp cầu, hai đốt đúc hai dây Sơ đồ trạng thái xuất phát Nội lực biến dạng CDV theo sơ đồ thi công hẫng Giả sử ta có sơ đồ công nghệ thi công đúc hẫng nh sau: Các dốt dầm lần lợt đợc thi công đúc hẫng hệ đà giáo treo từ tháp sang phía Khi đúc xong đợi bê tông đạt cờng độ tiến hành lắp dây căng với trị số lực Ni tính trớc theo toán điều chỉnh nội lực Xét CDV thi công hẫng từ trụ phía, lực N i tác dụng gây hệ kết cấu nội lực mij , rij , fij : tơng ứng mô men uốn, phản lực độ võng nút dây Lần lợt căng tất dây, ta có N1, N2 Nn lực căng cần thiết dây Để xác định ẩn lực thẳng đứng X i ( Xi = Ni sin i ) cần vào mục tiêu cần đạt Các mục tiêu là: Trị số mô men uốn, phản lực đứng mô đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -68- Trờng Đại học Giao thông Vận tải Đồ án tốt nghiệp men nút Các giá trị chọn tối u gọi chuẩn, ví dụ chọn mục tiêu hàm mô men uốn trị số mô men chuẩn có giá trị = gd / 11 nút hay nói cách khác giá trị mô men dầm cứng treo dây văng gối tháp mố nh dầm kê gối cứng nút dây, tháp mố Vậy điều kiện tổng mô men nút tĩnh tải lực điều chỉnh gây phải giá trị mô men chuẩn Phơng trình tắc có dạng tổng quát là: Mit + Mic + Mix + Mitc = Trong đó: Mit : Mô men uốn nút thứ i tĩnh tải gây Mic : Mô men uốn chuẩn nút thứ i cần đạt ( hàm mục tiêu ) Mix : Mô men uốn nút thứ i lực điều chỉnh Xi gây Mitc : Mô men uốn nút thứ i ảnh hởng yếu tố khác Mở rộng cho nút phơng trình tắc dới dạng ma trận có dạng M.X + Mt + Mc + Mtc = (*) Trong ma trận M đợc xác định nh sau: m11 m12 m1n m21 m22 m2n M= mn1 mn2 mnn mij : trị số mô men i P = đặt j gây hệ X: véc tơ ẩn lực Mt Véc tơ mô men tĩnh tải toàn cầu ( gI , gII ) Mc Véc tơ mô men chuẩn tĩnh tải toàn phần gây ra, mục tiêu cần đạt Mtc Vec tơ mô men ảnh hơng thứ cấp Sau giải phơng trình (*) ta xác định đợc ẩn Xi tìm lực điều chỉnh dây iii Tính toán điều chỉnh nội lực Các số liệu ban đầu Sơ đồ cầu CDV nhịp với số liệu: đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -69- Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải 1.1 Tĩnh tải - Tĩnh tải giai đoạn I : ( Trọng lợng dầm dọc, dầm ngang, mặt cầu ) gI = 8,2159 T/m - Tĩnh tải giai đoạn II : (Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn bánh, đèn chiếu sáng) gII = 2,82 T/m 1.2 Hoạt tải: - Đoàn xe tiêu chuẩn H30 - Tải trọng đặc biệt XB80 - Tải trọng Ngời 1.3 Chiều rộng cầu: 8,0 + 1,5 m 1.4 Kết cấu nhịp Cầu có tổng chiều dài nhịp 255m , bao gồm nhịp đối xứng, chiều dài nhịp = 131 m Các khoang dầm có chiều dài = 8,8 m, khoang kề tháp có chiều dài = 9,2 m khoang có chiều dài 7m 1.5 Kết cấu dầm chủ hệ mặt cầu Dầm chủ dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ T có chiều cao 1,2m Chiều rộng cánh dầm bc = 5,4m Chiều dày cánh hc = 0,25m Chiều rộng bụng dầm b = 1m Khoảng cách dầm chủ 7,9 m đợc liên kết dầm ngang bê tông cốt thép có chiều cao = 1,05m đặt cách tuỳ vào khoang khonng cách 2,33m, khoang kề tháp cách 3,07 m , khoang lại cách 2,93m Bản mặt cầu BTCT có chiều dày = 25 cm Lớp phủ mặt cầu có chiều dày trung bình cm 1.6 Cấu tạo neo dây văng: Cầu gồm mặt phẳng dây Dây làm tao cáp sợi, đờng kính danh định = 15,2 mm có bọc nhựa mật độ cao Kết cấu bó dây văng đợc trình bày phần chọn tiết diện dây Các tao cáp đợc bó lại thành bó đợc neo hai đàu đỉnh tháp dới dầm chủ Các bó cáp đợc đạt ống nhựa PEHD bên bơm mỡ chống gỉ Các hệ neo bố trí động dầm chủ tháp cầu tạo khả vi chỉnh lớn Các neo cấu tạo theo nguyên lý kẹp mảnh căng kéo tao đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -70- Trờng Đại học Giao thông Vận tải Đồ án tốt nghiệp trình lắp đặt keó cụm kích vòng cần vi chỉnh trình sử dụnh cân cầu Trình tự bớc thi công điều chỉnh nội lực: Bớc 1: Thi công hai đốt dầm V7 V8 đà giáo mở rộng trụ, lắp hai dây D7 D8 Biểu đồ nội lực biến dạng đợc xác định thể nh Hình hình vẽ Bớc 2: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công thi công hai đốt V6 V9, sau lắp hai dây D6 D9 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh Hình tải đốt V6 V9 đợc xác định thể nh hình Bớc 3: Căng dây D6 có thành phần lực thẳng đứng X6và thành phần nằm ngang tháp X6 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X6 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 4: Căng dây D9 có thành phần lực thẳng đứng X9 thành phần nằm ngang tháp X9 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X9 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 5: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công trớc thi công hai đốt V5 V10, sau lắp hai dây D5 D10 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh tải đốt V5 V10 đợc xác định thể nh hình đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -71- Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải Bớc 6: Căng dây D5 có thành phần lực thẳng đứng X5 thành phần nằm ngang tháp X5 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X5 =1 tác dụng nút5 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 7: Căng dây D10 có thành phần lực thẳng đứng X10 thành phần nằm ngang tháp X10 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X10 =1 tác dụng nút 10 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 8: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công thi công hai đốt V4 V11, sau lắp hai dây D4 D11 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh tải đốt V4 V11 đợc xác định thể nh hình Bớc 9: Căng dây D4 có thành phần lực thẳng đứng X4 thành phần nằm ngang tháp X4 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X4 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 10: Căng dây D11 có thành phần lực thẳng đứng X11 thành phần nằm ngang tháp X11 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X11 =1 tác dụng nút 11 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 11: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công thi công hai đốt V3 V12, sau lắp hai dây D3 D12 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh tải đốt V3 V12 đợc xác định thể nh hình Bớc 12: Căng dây D3 có thành phần lực thẳng đứng X3và thành phần nằm ngang tháp X3 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X3 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 13: Căng dây D12 có thành phần lực thẳng đứng X12 thành phần nằm ngang tháp X12 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X12 =1 tác dụng nút 12 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 11: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công thi công hai đốt V2 V13, sau lắp hai dây D2 D13 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh tải đốt V2 V13 đợc xác định thể nh hình Bớc 12: Căng dây D2 có thành phần lực thẳng đứng X2và thành phần nằm ngang tháp X2 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X2 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 13: Căng dây D13 có thành phần lực thẳng đứng X13 thành phần nằm ngang tháp X13 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X13 =1 tác dụng nút 13 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình Bớc 14: Các thiết bị thi công đứng đoạn dầm thi công thi công hai đốt V1 V14, sau lắp hai dây D1 D14 Biểu đồ nội lực biến dạng tĩnh tải đốt V1 V14 đợc xác định thể nh hình 10 đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Lớp -72- Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải Bớc 15: Căng dây D1 có thành phần lực thẳng đứng X1 thành phần nằm ngang tháp X1 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X1 =1 tác dụng nút 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình 11 Bớc 16: Căng dây D14 có thành phần lực thẳng đứng X14 thành phần nằm ngang tháp X14 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X14 =1 tác dụng nút 14 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình 11 Bớc 17: Hợp long đốt nhịp Vg Biểu đồ nội lực biến dạng đợc xác định thể hình 12 Bớc 18: Căng lại dây D14 có thành phần lực thẳng đứng X14 thành phần nằm ngang tháp X14 cotg Biểu đồ nội lực biến dạng X14 =1 tác dụng nút 14 1.cotg tháp gây đợc xác định thể hình 13 Đối với dây 14 cần căng lần nhng căng giai đoạn với sơ đồ hàm mục tiêu khác nhau, X14 theo sơ đồ hẫng với mục tiêu tạo mô men chuẩn nút 13, X14 theo sơ đồ thi công hoàn chỉnh với mục tiêu tạo mô men chuẩn nút 14 Bớc 19: Xác định nội lực biến dạng tĩnh tải II ( lớp phủ mặt cầu, gờ chắn bánh, lan can ) gây sơ đồ hoàn chỉnh Biểu đồ nội lực biến dạng đợc xác định thể hình 14 Bớc 20: Tổng hợp nội lực biến dạng tĩnh tải toàn cầu gây hệ lắp đặt hoàn chỉnh điều chỉnh nội lực Biểu đồ thể hình 15 Xác định lực điều chỉnh Xi : Các bớc xác định kết đợc trình bày thành bảng kèm theo Bảng kết lực điều chỉnh dây văng: Dây 10 11 12 Xi 9,72 24,41 24,75 13,73 24,81 27,76 0 27,82 24,9 13,81 24,88 Góc nghiêng i 24 25047 29058 34038 41022 51028 66056 66056 51028 41022 34038 29058 Sin i 0,4067 0,435 0,5 0,5683 0,6609 0,782 0,92 0,92 0,782 0,6609 0,5683 0,5 đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 Nđc=Xi/sin i 23,90 56,11 49,50 24,16 37,54 35,50 0,00 0,00 35,58 37,68 24,30 49,76 Lớp -73- Đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học Giao thông Vận tải 13 14 14 28,49 3,17 30,47 25047 24 24 0,435 0,4067 0,4067 đỗ thuỷ trung Cầu- Đờng K 37 65,49 7,79 74,92 Lớp -74-