LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT 6.1 TÍNH TOÁN GỐI CẦU 6.1.1 CẤU TẠO GỐI VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN - Loại gối cầu thiết kế: Gối cao su - thép - Giới thiệu chung gối cầu thiết kế: + Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp quay di động tự tác dụng hoạt tải nhiệt độ nhiệt độ thay đổi + Trong nhiều trường hợp nhiều cầu người ta dùng loại gối cao su - thép nhiều lớp gồm cao su dán xen kẽ thép thành chồng có chiều dày cần thiết + Lực nén thẳng đứng mà cao su phải chịu giảm nhiều ứng suất tiếp xuất chổ tiếp xúc cao su thép phải chịu thêm lực kéo theo phương ngang việc phải chịu nén theo phương thẳng đứng Chiều dày thép khoảng 0.8-1.6mm, cao su dày 5-25mm - Ưu nhược điểm gối cầu thiết kế: + Ưu điểm: - Chịu lực thẳng đứng tốt - Đảm bảo dãn dọc dãn ngang tự mép kết cấu nhịp - Gối cao su-thép nhiều lớp có khả đảm bảo cho đầu dầm chuyển vị góc chuyển vị thẳng đứng theo hướng - Giá thành không cao đồng thời việc thi công lắp ráp đơn giản + Nhược điểm: - Nếu chất lượng sau vài năm gối bị biến dạng bẹp không gây nội lực phụ kết cấu nhịp Khi sửa chữa phải kích dầm lên khó khăn tốn kém, dễ gây nứt dầm - Tuy nhiên cầu đại vật liệu sử dụng thường đảm bảo chất lượng nhược điểm khó xảy không cần phải tu bảo dưỡng trình khai thác sử dụng - Các loại gối cao su – thép thường dùng cho cầu BTCT nước ta: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 -116- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT + Gối cao su- thép nhiều lớp + Gối BTCT có đệm cao su + Gối cao su hợp thép - Trong tập đồ án sử dụng: Gối cao su- thép nhiều lớp 6.1.2 TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN - Tĩnh tải tác dụng lên dầm mặt cắt “Gối”: R DC = V DC1dam + V DC1bmc + V DC1dn + V DC1vk + V DW Bảng 6.1 Bảng giá trị tính toán lực cắt tĩnh tải gây mặt cắt “Gối”: V DC1dam V DC1bmc V DC1dn V DC1vk V DW (kN) 302.00 - Trong đó: (kN) 197.50 (kN) 14.03 (kN) 10.10 (kN) 120.40 + VDC1bmc : lực cắt gây tĩnh tải thân dầm + VDC1bmc : lực cắt gây tĩnh tải mặt cầu + VDC1dn : lực cắt gây tĩnh tải dầm ngang + VDC1vk : lực cắt gây tĩnh tải ván khuôn + VDW : lực cắt gây tĩnh tải lớp phủ - Hoạt tải tác dụng lên dầm mặt cắt “Gối”: R LL = V LLtruck + V LLlan Bảng 6.2 Bảng giá trị tính toán lực cắt hoạt tải gây mặt cắt “Gối”: V LLtruck V LLlan (kN) 300.28 - Trong đó: (kN) 173.91 + VLLtruck : lực cắt gây xe tải thiết kế + VLLlan : lực cắt gây tải trọng 6.1.3 TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN - Tổ hợp lực cắt theo TTGH CĐ1 mặt cắt “Gối”: VCD1 = 1.00 × (1.25V DC + 1.5V DW + 1.75V LL ) - Tổ hợp lực cắt theo TTGH SD mặt cắt “Gối”: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 -117- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT VSD = 1.00 × (1.00V DC + 1.00V DW + 1.00V LL ) - Trong đó: VLL= mg HL (1 + IM ) × max(VLLtruck + VLL tan dem ) + mg LanVLLlan =474.85 kN Bảng 6.3 Tổ hợp lực cắt theo TTGH dầm mặt cắt “Gối” TTGH CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG Ký hiệu VCD1 VSD Giá trị tổ hợp (kN) 1666.09 1118.85 6.1.4 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ 6.1.4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Chiều dài nhịp tính toán: Ltt=37.4m - Phản lực tổng tải trọng tác dụng lên gối TTGH SD: VSD = 1118.85kN - Phản lực hoạt tải tác dụng lên gối TTGH SD: VLL = 474.85kN - Mô đun cắt chất dẻo: G=0.9~1.38, chọn G=1.2 dùng để thiết kế - Độ cứng danh định thang Shore A: 60 - Ngưỡng mỏi biên độ không đổi chỗ cho loại A: ∆FTH = 165Mpa - Hệ số tải trọng cho nhiệt độ phân bố đều, co ngót từ biến: γ = 1.20 - Biên độ nhiệt độ cầu: ∆T = 49 C (Vì số liệu xác nên xác định biên độ theo Bảng 3.12.2.1-1 TCN) - Cường độ chảy nhỏ thép: Fy = 345Mpa (Tiêu chuẩn AASHTO M270M Cấp 345) 6.1.4.2 CHUYỂN VỊ DO NHIỆT ĐỘ PHÂN BỐ ĐỀU GÂY RA Ở ĐẦU KẾT CẤU NHỊP - Hệ số giãn nở nhiệt: α = 10.8 × 10 −6 / C - ∆ TEMP = ( α )( ∆T )( Ltt ) = (10.8 × 10 −6 / C )( 49 C )( 37400) = 19.8mm 6.1.4.3 CHUYỂN VỊ DO CO NGÓT, TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG Ở ĐẦU KẾT CẤU NHỊP - Vì số liệu xác nên giả thiết hệ số co ngót bê tông sau năm đông cứng là: 0.0005 ∆ SH = 0.0005 × Ltt = 0.0005 × 37400 = 18.7 mm SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 -118- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT - Trong thiết kế phần không xét đến chuyển vị đầu kết cấu nhịp ảnh hưởng từ biến 6.1.4.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ CỦA GỐI CẦU - hrt : tổng chiều dày chất dẻo - hri : chiều dày lớp chất dẻo thứ i gối cán mỏng - n: số lượng lớp bên chất dẻo - ∆ s : độ biến dạng cắt lớn chất dẻo TTGH SD - ∆ s = γ × (∆ TEMP + ∆ SH ) = 1.2 × (19.8 + 18.7) = 46.2mm - Theo 14.7.5.3.4 TCN, hrt ≥ 2∆ s = × 46.2 = 92.4mm - Thử chọn: + hrt = 120mm + hri = 20mm + n=5 6.1.4.5 KIỂM TRA ỨNG SUẤT NÉN CỦA GỐI CAO SU - Trong lớp gối chất dẻo nào, ứng suất nén trung bình TTGH SD phải thỏa mãn: - Đối với gối chịu biến dạng cắt: + σ s ≤ 1.66GS ≤ 11.0 Mpa + σ L ≤ 0.66GS - Trong đó: + σ s : ứng suất nén trung bình tổng tải trọng σs = VSD 1118.85 = = 6780kN / m = 6.78Mpa LW 0.3 × 0.55 + G: Mô đun cắt chất dẻo 230C, G=0.9 + S: hệ số hình dạng lớp dày gối S= LW 300 × 550 = = 4.85 2hri ( L + W ) × 20 × (300 + 550) + Trong đó: + L=300 chiều dài gối chất dẻo hình chữ nhật song song với trục dọc cầu + W=550 mm chiều rộng gối theo phương ngang cầu SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 -119- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT + hri=20mm, chiều dày lớp chất dẻo dày gối ⇒ 1.66GS=1.66 × 1.2 × 4.85=9.66 Mpa ⇒ σ s =6.78Mpa