Tài liệu CHUYÊN ĐỀ BẢN LIÊN TỤC NHIỆT

Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt BẢN LIEÂN TUÏC NHIEÄT 1. Giới thiệu chung: Ưu ñiểm khi sử dụng dầm giản ñơn: - Dễ dàng cơ giới hóa và tiêu chuẩn hóa dẫn ñến giảm giá thành - Lao lắp vận chuyển ñễ dàng phù hợp với trình ñộ các ñơn vị thi công hiện nay. Nhược ñiểm khi sử dụng dầm giản ñơn: - Các khe co giản thường hay bị bong bật tạo tạo xung kích lớn cho xe và duy tu bảo dưỡng - Phân phối nội lực không ñều - Khó có khả năng vượt khẩu ñộ lớn. Các biện pháp khắc phục liên tục: - Sử dụng kết cấu liên tục nhiệt - Dùng phương pháp thi công liên tục hóa. Liên tục nhiệt: - ðược tạo ra từ các chuỗi kết cầu nhịp dầm hoặc dầm bản giản ñơn nối với nhau ở mức bản mặt cầu, sao cho dưới tác dụng của lực dọc và nhiệt ñộ thì cầu làm việc như hệ dầm liên tục, còn dưới tác dụng thẳng ñường hệ làm việc như hệ dầm giản ñơn ( tức là khi tính dầm thì tính như dầm không có tác dụng của bản mặt cầu, còn khi tính bản liên tục thì có sự tham gia của dầm). - Chỗ nối kết cấu nhịp gọi là liên kết chính - Phần bản ñể nối kết cấu nhịp gọi là bản nối - Chiều dài bản nối còn gọi là chiều dài bản liên tục nhiệt - Một nhánh dầm giản ñơn ñược nối lại với nhau gọi là chuỗi, còn chiều dài các dầm giản ñơn ñược nối với nhau gọi là chiều dài chuỗi. - Một số hiệu quả khi sử dụng liên tục nhiệt: + ðảm bảo liên tục kết cấu áo ñường ⇒ tạo êm thuận khi lưu thông . + Không cản trở các biến dạng vốnh có của dầm giản ñơn. + Thi công dễ dàng. Liên tục hóa: Là kết cấu dầm ñược nối liên tục từ các dầm giản ñơn thành dầm liên tục thuần túy dưới tác dụng khi nối, như lực dọc, nhiệt ñộ, tĩnh tải giai ñoạn 2, hoạt tải, các tải trọng thứ cấp và cầu làm việc như dầm liên tục. 2. Giải pháp cấu tạo và phương pháp tính toán bản liên tục nhiệt 2.1 Giải pháp cấu tạo - Cấu tạo chuỗi hợp lý theo ñiều kiện: • Chuyển vị do nhiệt ñộ xảy ra cả 2 phía tính từ tâm chuỗi • Sử dụng tối ña khả năng chuyển vị của khe biến dạng. Khe bằng cao su thường có biên ñộ khỏang 50mm; tấm trượt 200mm. - Cách bố trí gối tựa cho các dầm giản ñơn trong một chuỗi: Trên một chuỗi chỉ dung một gối cố ñịnh và nên ñặt ở gần giữa chuỗi và về phía nhịp có khẩu Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 1 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt ñộ lớn. Có thể sử dụng gối cao su phân lớp trên suốt chiều dài chuỗi. Các sơ ñồ bố trí: i% i% Hình 1.1 Cấu tạo chuổi Chú yù : bố trí cầu thì chủ yếu làm nhịp lẻ Khi ñặt liên tục nhịp ta chỉ cần ñặt mặt giữa cố ñịnh là ñủ. Mặt cắt không chuyển vị i% i% Gối cao su Hình 1.2. Khi cầu dốc về 2 phía Khi cầu dốc về 1 phía i% Gối cố dddddd i% i% Hình 1.3. Khi cầu dốc về một phía Bản liên tục nhiệt thường dùng trong dầm có tiết diện liên hợp với bản mặt cầu: (Hình 1a) (Hình 1c) MOÄT SOÁ CAÁU TAÏO BAÛN NOÁI 1a – Noái khi truï coù daïng bình thöôøng 1b – Noái khi xaø muõ coù daïng chöõ T ngöôïc 1c – Baûn noái keâ leân xaø muõ truï thoâng qua lôùp ñeäm ñaøn hoài 1. Coát theùp baûn 2. Lôùp ñeäm ñaøn hoài Lb. Khaåu ñoä baûn noái hb. Chieàu daøy baûn noái (Hình 1b) Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 2 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt 30d. Ln : thông thường từ 1,8 ÷ 2,2m Chiều dài của bản mặt cầu với chiều dài bản liên tục nhiệt tối thiểu Ln + Chiều dài thép chờ bản mặt cầu bằng chiều dài nối thép. Lớp ñệm ñàn hồi thường làm bằng giấy dán bằng nhựa ñường, chiều dày khoảng 5 ÷ 10mm Cắt toàn bộ cốt thép chờ của dầm trong phạm vi bản Liên Tục Nhiệt 2.2. Tính toán bản liên tục nhiệt Xem dầm làm việc theo sơ ñồ 2 ñầu ngàm có chiều dài Ln Các tải trọng tác dụng lên bản liên tục nhiệt • Chuyển vị cưỡng bức 2 ñầu: Chuyển vị cưỡng bức gồm chuyển vị xoay và chuyển vị thẳng ñứng của dầm dọc, do các tác nhân sau: + Hoạt tải trên dầm chủ. + Tĩnh tải “ giai ñoạn 2” là tĩnh tải sau khi chất thêm khi thi công xong bản liên tục nhiệt. + Lún lệch của mố trụ + Do biến thiên nhiệt ñộ + Do từ biến, co ngót • Tải cục bộ trên bản liên tục nhiệt • Lực hãm xe * Chú yù: Do hoạt tải chỉ có 1 chiếc trên một làn nên chú yù khi xếp hoạt tải trên bản nối và tải trên kết cấu nhịp Hệ số xung kích IM = 75% 2.2.1. Chuyển vị góc và chuyển vị thẳng ñứng mặt cắt ngàm ở gối Các chuyển vị cưởng bức ñược tạo ra bởi dầm chủ sẽ tính toán và tải trọng không hệ số (khi tổ hợp thì nhân hệ số). ðối với tỉnh tải việc quy ñổi thông thường như ñối với dầm chủ Tính các chuyển vị cưởng bức sẽ tính ñộc lập cho 1 dầm (cho cả tĩnh tải và hoạt tải) dùng ñể quy ñổi biến dạng ñứng và xoay cho một ñơn vị chiều dài theo phương ngang của bản liên tục nhiệt. Với hoạt tải hệ số phân bố ngang ñược lấy theo công thức sau: DF = NL Soá laø n = N G Soá daàm Khi chuyển các chuyển vị cưởng bức do dầm gây ra lên bản mặt cầu chú yù các phép ñơn giản sau: + Bỏ qua tương tác của dầm dẫn lên bản liên tục nhiệt + Xem góc xoay ở ñầu dầm dọc bằng với tại mặt cắt ngàm của bản liên tục nhiệt. Và ñược ñiều chỉng bằng hệ số 0,7 ñể xét ñến góc quay lý thuyết không phù hợp với thực tế ñối với họat tải. + Bỏ qua lệch tâm giữa bản mặt cầu và dầm + Chuyển vị thẳng ñứng ngay tại vị trí mặt cắt ngàm ñược xác ñịnh bằng các công thức sau: Υ = = ϕ. Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM Ln - c 2 3 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt Trong ñó: c là khoảng cách giữa hai tim gối 2 dầm. Nội lực bản nối ñược cộng tác dụng với các trường hợp tải trên theo các phần tử mẫu sau: Hình 1.5: Chuyển vị của các phần tử mẫu Trò soá momen uoán vaø löïc caét phaùt sinh ôû maët caét ngaøm cuûa baûn noái khi coù taùc duïng cuûa chuyeån vò, xaùc ñònh theo coâng thöùc: M=− Q= 4.E n .J n .K 2.E n .J n .K 6.E n .J n .K ϕt + ϕp ± ( yt − yp ) Ln Ln L2n 6.E n .J n .K 12.E n .J n .K (ϕ t − ϕ p ) m (y t − y p ) 2 Ln L3n Trong ñoù: yt, yp: Chuyeån vò thaúng ñöùng traùi vaø phaûi taïi maët caét ngaøm cuûa baûn noái Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 4 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt En.Jn: Ñoä cöùng cuûa baûn noái ϕt, ϕp: Goùc quay traùi vaø phaûi taïi maët caét ngaøm taïi baûn noái. K : Heä soá trieát giaûm ñoä cöùng, laáy K = 0,8. Goùc quay laáy trò soá döông khi quay theo höôùng quay cuûa ñaàu daàm do taûi troïng treân nhòp gaây ra töùc laø taïi ñaàu phía traùi cuûa baûn noái quay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà, taïi ñaàu phía phaûi – theo chieàu kim ñoàng hoà. Trong coâng thöùc thaønh phaàn chöùa yt vaø yp coù daáu phía treân öùng vôùi sô ñoà maø maët caét ngaøm cuûa baûn noái naèm ngoaøi maët caét goái cuûa keát caáu nhòp, ñaàu phía döôùi öùng vôùi sô ñoà maët caét ngaøm cuûa baûn noái naèm giöõa maët caét goái cuûa daàm vaø ñaàu daàm. 2.2.2. Dưới tác dụng của lực cục bộ Tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải ñặt trực tiếp lên bản nối Tải trọng ñược xét ở trạng thái giới hạn sử dụng và giới hạn cường ñộ. a. Tĩnh tải ñược phân bố ñều gồm có : Theo chiều ngang bản tính cho 1000mm Theo phương dọc tính trên chiều dài Ln 1000 Bn Ln Hình 1.6. Tiết diện tính toán bản nối + Trọng lượng bản thân của bản nối ( DC''2 ) DC''2 = γc.Bn.Hn Trong ñó: Bn Bề rộng bản nối(1000mm) Hn Chiều dày bản nối = hf – h’ với h’ là bề dày lớp ñệm Giá trị mô men tại ngàm: Mg = − DC''2 × L2n 12 Giá trị mô men tại mặt cắt giữa nhịp: M1/ 2 = DC''2 × L2n 24 DC''2 × L n 2 Giá trị Lực cắt lại mặt cắt giữa nhịp: Q1/ 2 = 0 Giá trị Lực cắt lại mặt cắt ngàm: Qg = Mg = q1 L2n 12 q1 = DC''2 M1/ 2 = Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM q1L2n 24 5 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt Hình 1.7: Sơ ñồ tính tải trọng bản thân mối nối + Trọng lượng Lớp phủ (DW) DW = γDW.Bn.HDW Mg = qL2n 12 q = DW M1/ 2 = qL2n 24 Hình 1.8: Sơ ñồ tính tải trọng lớp phủ Giá trị mô men tại ngàm: M g = − DW × L2n 12 DW × L2n 24 DW × L n Giá trị Lực cắt lại mặt cắt ngàm: Q g = 2 Giá trị Lực cắt lại mặt cắt giữa nhịp: Q1/ 2 = 0 Giá trị mô men tại mặt cắt giữa nhịp: M1/ 2 = b. Hoạt tải trực tiếp trên bản nối Áp dụng mô hình giải bản có dải chính song song với hướng xe chạy và nhịp nhỏ hơn 4,6m nên tính cả xe 2 trục, tải trọng làn và xe ba trục Bề rộng của dải bản ñược tính như sau: SW+ = 660 + 0,55S(mm) SW- = 1220 + 0,255(mm) Nhưng các giá trị SW phải nhỏ hơn 3500mm Với S = Ln Xếp tải trọng trục + Theo phương ngang cầu Hình 1.9: Sơ ñồ xếp hoạt tải theo phương ngang cầu Trong ñó: + Sð 1 : SW > 1800 m + Sð 2 : SW ≤ 1800 m + Sð 3 : SW > 1200 m m là hệ số làn xe, P là tải trọng trục xe => Hoạt tải thiết kế ñã nhân hệ số làn: P’(+) hoặc P’(-) = P’.m Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 6 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt + Theo phương dọc cầu: Hình 1.9: Sơ ñồ xếp hoạt tải theo phương dọc cầu Mô men tại giữa nhịp và gối : M(+),(-) = ' P(+),(-) .L n 8 Giaù trò löïc caét max khi P' saùt goái: Q(+),(-) = P'(+),(-) c. Xếp tải trọng làn: + Theo phương ngang cầu: Hình 1.10. Sơ ñồ xếp tải trọng làn theo phương ngang cầu Giaù trò taûi troïng laøn phaân boá + Sð 1 : SW(+),(-) > 3000 m => q(+),(-) = 9.3 N/mm + Sð 2 : SW(+),(-) < 3000 m => q(+),(-) = 9,3.SW(+),(-) 3000 N/mm + Theo phương dọc cầu: Hình 1.11. Sơ ñồ xếp tải trọng làn theo phương dọc cầu Mô men của bản nối: q × L2n Giá trị mô men tại ngàm: M g = − 12 q × L2n 24 q × Ln q × Ln ; Q(g− ) = ( − ) = (+) 2 2 Giá trị mô men tại mặt cắt giữa nhịp: M1/ 2 = Giá trị Lực cắt lại mặt cắt ngàm: Q(g+ ) Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 7 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt 2.2.3. Dưới tác dụng của nhiệt ñộ Dưới tác dụng của biến dạng dọc trục( do nhiệt ñộ) có thể gây ra lực kéo hoặc nén trong bản nối. Biến dạng tại mặt cắt cách mặt cắt quy ñịnh trong chuổi 1 ñoạn L ñược xác ñịnh như sau: ∆ = α.L.∆t Với - α: hệ số giản nở vì nhiệt của bê tông, vôùi beâtoâng tæ troïng thoâng thöôøng, α = 10,8 × 10-6/oC - ∆t: ñộ chênh lệch nhiệt ñộ ∆t = ( t2 – t1) - t2 : nhiệt ñộ tại thời ñiểm ñang khảo sát - t1 : nhiệt ñộ khi ñổ bê tông bản nối - L: Khoaûng caùch töø maët caét coá ñònh cuûa chuoãi ñeán maët caét coá ñònh caàn xeùt chuyeån vò. Ñeå xaùc ñònh chuyeån vò do nhieät ñoä gaây ra taïi goái thì ta cho tröôùc giaù trò nhieät ñoä luùc noái chuoãi, xaùc ñònh chuyeån vò ñoái vôùi taâm chuoãi ñoái vôùi tröôøng hôïp nhieät ñoä tính toaùn luc khảo sát với giá trị lôùn nhaát vaø nhoû nhaát . Do söû duïng beâtoâng laøm baûn lieân tuïc nhieät , tröôøng hôïp nguy hieåm nhaát laø tröôøng hôïp beâtoâng bò keùo neân ta choïn nhieät ñoä ñaët daàm laø 400C và nhiệt ñộ khảo sát có: Tmax : Nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa khoâng khí trong suoát thôøi gian quan saùt Tmin : Nhieät ñoä trung bình ngaøy ñeâm cuûa ngaøy laïnh nhaát trong thôøi gian quan saùt Theo ñieàu 3.12.2.1 thì Tmax = 47oC Tmin = 10oC Sau khi xác ñịnh ñược chuyển vị, lực dọc tương ứng với chuyển vị này sẽ phụ thuộc vào cấu tạo gối cầu và sẽ ñuợc khảo sát các phấn dưới ñây. 2.2.4. Dưới tác dụng của co ngót và từ biến: Các biến dạng co ngót và từ biến tại các mặt cắt trong chuỗi ñuợc xác ñịnh thông qua biến dạng của từng dầm ñơn lẻ. Biến dạng này phụ thuộc vào tuổi bê tông dầm dọc khi nối chuổi và thời ñiểm khảo sát. Trị số biến dạng có thể tính tóan áp ñụng theo các công thức trình bày trong 22TCN272-05. Tuy nhiên, ñể tăng ñộ chính xác, có thể tra các biến dạng dầm do hiện tượng co ngót và từ biến theo số liệu thồng kê thực nghiệm ñã lập thành các bảng tra với chiều dài các lọai dầm khác nhau. Chuyeån vò do co vaø töø bieán cuûa beâ toâng xaùc ñònh ôû möùc ñaùy vaø ñænh daàm (keát caáu nhòp). Trò soá chuyeån vò do co ngoùt vaø töø bieán ñoái vôùi caùc keát caáu nhòp thieát keá ñònh hình ghi trong baûng Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 8 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt Chieàu daøi keát caáu nhòp Tuoåi noái chuoãi (thaùng) 12 15 18 24 33 12 15 18 24 33 12 15 18 24 33 12 15 18 24 33 Giaù trò chuyeån vò (mm) Do töø bieán Do co ngoùt Möùc khe Möùc ñænh Möùc khe Möùc ñænh bieán daïng truï bieán daïng truï 3 1.00 1.48 1.22 3.72 5.31 2.00 3.10 2.35 7.16 9.04 1.60 2.02 2.42 3.23 4.43 1.60 2.02 2.42 3.28 4.43 6 0.74 1.09 0.90 2.75 3.93 1.48 2.30 1.74 5.30 6.67 1.51 1.89 2.27 3.02 4.15 1.51 1.89 2.27 3.02 4.15 12 0.39 0.59 0.48 1.47 2.10 0.79 1.23 0.93 2.84 3.58 1.34 1.68 2.02 2.69 3.70 1.34 1.68 2.02 2.69 3.70 24 0.13 0.19 0.165 0.49 0.70 0.26 0.41 0.31 0.95 1.19 1.00 1.20 1.52 2.02 2.77 1.00 1.20 1.52 2.02 2.77 Ghi chú: tuổi nối chuổi là tuổi của bê tông dầm khi nối chuỗi, nếu không có số liệu ñầy ñủ có thể chọn là 3 tháng. Xác ñịnh chuyển vị của chuỗi do co ngót và từ biến theo sơ ñồ và công thức sau: - Sơ ñồ tính cho từ biến: ∆_khe ∆g/2 1 ∆g/2 ∆g/2 2 3 ∆_khe ∆g/2 ∆g/2 4 5 Quy tắc: - Dấu trừ ứng với chuyển vị qua phía phải tâm chuỗi - Tính chuyển vị tại một mặt cắt trong chuỗi: bắt ñầu từ tâm chuỗi, cứ qua một khe sẽ cộng thêm một ∆khe và với một lượng ∆gối/2 và tất cả phải lấy dấu theo chiều như sơ ñồ trên. Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 9 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt - Sơ ñồ tính cho co ngót: ∆khe = ∆gối ∆_k 1 ∆_k 2 Vò trí goái ∆_k/2 3 4 5 Chuyeån vò trong chuoãi Do töø bieán Do co ngoùt 1 L -(2 ∆ khe + ∆ Lgoi /2) L -2.5 ∆ khe 2 L - ∆ Lgoi /2) -(2 ∆ khe L -1.5 ∆ khe 3 L + ∆ Lgoi /2) -(1 ∆ khe L -1.5 ∆ khe 4 L -(1 ∆ khe - ∆ Lgoi /2) L -0.5 ∆ khe 5 - ∆ Lgoi /2 L -0.5 ∆ khe Sau khi tính ñược các chuyển vị trên, tiến hành xác ñịnh lực dọc như sau: ðối với lớp cao su phân lớp Xét 1 gối thứ i có biến dạng dọc ∆i Ứng suất tiếp trên gối là ν = γ .G => N = ν.Ag => Ni = ∆iG Ag hg Ag là diện tích tiếp xúc của gối cầu (bg.hg) Mô ñul ñàn hồi gối cao su ñược lấy gần ñúng thư sau: G = 8 kg/cm2 khi t = +20o ñến (-10o)C (Thời ñiểm khảo sát) = 10 kg/cm2 khi t = – 30oC = 13 kg/cm2 khi t = – 40oC Lực dọc xét trên 1000mm L5 ∆ L4 h 1 N1 2 3 N2 N3 γ 4 5 N4 n [ N1 + N 2 + N 3 + N 4 ] x1000 B B là bề rộng cầu, n là số dầm dọc trên một mặt cắt ngang NB = 2.2.3. Dưới tác dụng của lực hãm ðối với gối cao su phân lớp thì lực hãm ñược chia thêm cho các gối và củng cộng dồn các lực trong bài toán trên. Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 10 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt 2.3. Tổ hợp nội lực và kiểm tóan: - Tổ hợp nội lực theo 22TCN272-05. - Kiểm tóan ở trạng thái giới hạn cường ñộ theo ñiều kiện: pu M + u ≤ 1 . Chú ý: Pu: có thể là lực kéo hoặc lực nén, tùy từng tổ hợp con φPn φM n trong TTGH cường ñộ và lượng thép trong bản liên tục nhiệt phải chọn trước. - Kiểm tra TTGH sử dụng. Ví dụ tham khảo: (trong ví dụ này có một số vấn ñề còn không hợp lý so với phần lý thuyết trên) Caùc thoâng soá cô baûn ban ñaàu - Ln : chieàu daøi baûn noái lieân tuïc nhieät, Ln = 2.4 m - hb : Chieàu daøy baûn lieân tuïc nhieät, hb = 0.2 m - b : beà roäng tính toaùn, b = 1 m - Ic: Momen quaùn tính cuûa tieát dieän daàm lieân hôïp vôùi baûn maët caàu, ñaõ tính ôû phaàn daàm Super-T. Ic= 0.535 m4 - Daàm duøng beâtoâng coù cöôøng ñoä 50 MPa - Baûn lieân tuïc nhieät duøng beâtoâng cuøng cöôøng ñoä vôùi beâtoâng daàm 50 MPa - Modul ñaøn hoài cuûa daàm, baûn: E c = 0.043 × γ 1.5 × f c' = 0.043 × 24501.5 × 50 = 3.687 × 10 4 MPa - Modul ñaøn hoài cuûa baûn maët caàu: E n = 0.043 × γ 1.5 × f c' = 0.043 × 24501.5 × 30 = 2.856 × 10 4 MPa - c : Khoaûng caùch 2 tim goái ôû truï, c = 2.4 m - Chieàu daøi nhòp tính toaùn: Ltt = 36 m - Chieàu daøi daàm: L = 36.7 m I. TÍNH TOAÙN NOÄI LÖÏC DO NHIEÄT ÑOÄ, CO NGOÙT VAØ TÖØ BIEÁN Bieân ñoä chuyeån vò doïc cuûa keát caáu nhòp do bieán thieân nhieät ñoä sinh ra ñöôïc xaùc ñònh töø coâng thöùc: ∆T = α × (Tmax − Tmin ) × L Vôùi: δ t = Tmax - Tmin Tmax : Nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa khoâng khí trong suoát thôøi gian quan saùt Tmin : Nhieät ñoä trung bình ngaøy ñeâm cuûa ngaøy laïnh nhaát trong thôøi gian quan saùt Theo ñieàu 3.12.2.1 thì Tmax = 47oC Tmin = 10oC α T : Heä soá daõn daøi vì nhieät cuûa vaät lieäu keát caáu. Theo ñieàu 5.4.2.2, vôùi beâtoâng tæ troïng thoâng thöôøng, α T = 10.8 × 10-6/oC Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 11 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt L: Khoaûng caùch töø maët caét coá ñònh cuûa chuoãi ñeán maët caét coá ñònh caàn xeùt chuyeån vò. Ñeå xaùc ñònh chuyeån vò do nhieät ñoä gaây ra taïi goái thì ta cho tröôùc giaù trò nhieät ñoä khi laép daàm , nhieät ñoä luùc noái chuoãi ,xaùc ñònh chuyeån vò ñoái vôùi taâm chuoãi ñoái vôùi tröôøng hôïp nhieät ñoä tính toaùn lôùn nhaát vaø nhoû nhaát . Do söû duïng beâtoâng laøm baûn lieân tuïc nhieät , tröôøng hôïp nguy hieåm nhaát laø tröôøng hôïp beâtoâng bò keùo neân ta choïn nhieät ñoä ñaët daàm laø 400C , nhieät ñoä luùc Tñd = 400C noái chuoãi khoaûng 250C . Tnc = 250C Qui ñònh daáu: chuyeån vò sang traùi so vôùi taâm chuoåi laáy giaù trò döông, chuyeån vò qua phaûi ñoái vôùi taâm chuoåi laáy giaù trò aâm. - Do phaïm vi ñoà aùn toát nghieäp chæ thieát keá moät soá nhòp daàm Super-T, neân ôû ñaây ta choïn chuoãi daàm goàm coù 3 daàm. Taâm chuoãi 1 2 3 18.55m 20.95m 58.05m Baûng tính chuyeån vò do nhieät ñoä thay ñoåi Nhieät ñoä luùc ñaët daàm 40 • Nhieät luùc noái chuoãi Soá hieäu cuûa goái 25 1 2 3 Chuyeån vò ôû möùc goái do nhieät ñoä thay ñoåi (mm) K/c töø maët Trong chuoãi noái roài Khi caét coá ñònh chöa Tính toaùn Toång coäng ñeán goái noái Töø Tnc Töø Tnc ñang xeùt (Tñdñeán Tmax ñeán Tmin ñeán Tmax ñeán Tmin Tnc) 58.05 -2.7825 12.771 -8.7075 9.9885 -11.49 20.95 2.7825 4.609 -3.1425 7.3915 -0.36 18.55 -2.7825 4.081 -2.7825 1.2985 -5.565 Tính toaùn coät (5) - Soá hieäu cuûa goái laø soá leû 10−5 × (Tnc − Tdd ) × 0.5 × L = 10−5 × ( 25 − 40 ) × 0.5 × 36700 = -2.7825 - Soá hieäu cuûa goái laø soá chaün −10−5 × (Tnc − Tdd ) × 0.5 × L = 10−5 × ( 25 − 40 ) × 0.5 × 36700 = 2.7825 • Tính toaùn coät (6) Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 12 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt 10 −5 × (Tmax − Tnc ) × L (1) = 10 −5 × (47 − 25) × 58050 = 12.771 Tính toaùn coät (7) • 10 × (Tmin − Tnc ) × L (1) = 10 −5 × (10 − 25) × 58050 = -8.7075 −5 • Tính toaùn coät (8) (8)=(5) + (6) = - 2.7825 + 12.771 = 9.9885 • Tính toaùn coät (9) (9) = (5) + (7) = - 2.7825 - 8.7075 = -11.49 Chuyeån vò do co ngoùt vaø töø bieán cuûa beâtoâng xaùc ñònh ôû möùc ñaùy vaø ñænh daàm. Vôùi chieàu daøi keát caáu nhòp laø 37.8 m ôû tuoåi noái chuoåi laø 3 thaùng ta coù: Chuyeån vò do töø bieán: - Möùc khe bieán daïng: 5.31mm - Möùc ñænh truï: 9.04mm Chuyeån vò do co ngoùt: - Möùc khe bieán daïng: 4.43mm. - Möùc ñænh truï: 4.43mm. Chuyeån vò cuûa chuoãi do co ngoùt, töø bieán tính theo coâng thöùc: Tuoåi daàm luùc Soá hieäu noái chuoãi goái 3 thaùng Töø bieán L + ∆ goi /2) 1 -(1 × ∆ 2 L L -(1 × ∆ khe - ∆ goi /2) 3 L khe -∆ L goi /2 Chuyeån vò (mm) Co ngoùt Toång coäng L -1.5 × ∆ khe -6.645 -16.475 -9.83 -0.79 -0.5 × ∆ Lkhe -2.215 -3.005 -4.52 -0.5 × ∆ -2.215 -6.735 L khe Keát quaû tính chuyeån vò do co ngoùt, töø bieán vaø nhieät ñoä thay ñoåi Tñd 40 Tnc goái 25 1 2 3 Chuyeån vò ôû goái do nhieät ñoä, co ngoùt vaø töø bieán (mm) T.bieáân+co ngoùt Tnc-Tmax Tnc-Tmin Toång 1 Toång 2 -16.475 9.9885 -11.49 -6.4865 -25.965 -3.005 -3.365 7.3915 -0.36 4.3865 -6.735 1.2985 -5.565 -5.4365 -12.3 Keát quaû tính toaùn chuyeån vò lôùn nhaát laø ôû vò trí 1, do ñoù thieân veà an toaøn ta laáy chuaån goái soá 1 boá trí chung cho taát caû caùc goái. Choïn goái cao su coù kích thöôùc: a = 350 mm, Kích thöôùc theo phöông doïc caàu b = 400 mm, Kích thöôùc theo phöông ngang caàu h = 84 mm, Chieàu cao goái caàu Modul ñaøn hoài tröôït cuûa goái: G = 950 kN/m2 Toång chuyeån vò: ∆s = -25.965 - 3.365 - 12.3 = -41.63 mm Theo ñieàu 14.7.5.3.4-1 22TCN 272 - 05 Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 13 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt Ta coù: h = 84 mm > 2∆s = 2 × 41.63 = 83.26 mm Thoaû ñieàu kieän tính toaùn. Löïc keùo doïc gaây ra trong baûn noái lieân tuïc nhieät taïi maët caét goái 2-3: baèng toång taát caû söùc khaùng tröôït caùc goái töø 1-2  Fp × G p j N t = ∑i =1 ∆ i ×   h p    = 41.63 × 350 × 400 × 950 × 10 −3 /84 = 65914.16 N =   65.91 kN II. TÍNH TOAÙN BAÛN LIEÂN TUÏC NHIEÄT DÖÔÙI TAÙC DUÏNG CUÛA TAÛI TROÏNG : 1. Tónh taûi: 1.1. Troïng löôïng baûn thaân baûn lieân tuïc nhieät: q DC Ln=2.4m M max 0.7M max 0.7M max 0.5M max (+) (-) Q q DC Ln=2.4m M max 0.7M max 0.7M max 0.5M max (+) (-) Q Taûi troïng phaân boá qDC = γ c × Bn × Hn= 24.5 × 2.365 × 0.2 =11.58 KN/m Giaù trò momen giöõa nhòp: Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 14 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt 1 1 M max = × q DC × L2n = × 11.58 × 2.4 2 = 8.33 KNm 8 8 Giaù trò momen sau khi nhaân heä soá ñieàu chænh: Taïi giöõa nhòp: M(+)DC = 0.5 × Mmax = 0.5 × 8.33 = 4.165 KNm Taïi goái: M(-)DC = -0.7 × Mmax = -0.7 × 8.33 = -5.831 KNm Giaù trò löïc caét taïi goái: Q DC = 1 × q DC × L n = 0.5 × 11.58 × 2.4 = 13.89 KN 2 1.2. Troïng löôïng lôùp phuû: q DW Ln=2.4m M max 0.7M max 0.7M max 0.5M max (+) (-) Q Taûi troïng phaân boá qDW = γ lp × Bn × Hn= 24.0 × 2.365 × 0.074 = 4.20 KN/m Giaù trò momen giöõa nhòp: 1 1 M max = × q DW × L2n = × 4.20 × 2.4 2 = 3.024 KNm 8 8 Giaù trò momen sau khi nhaân heä soá ñieàu chænh: Taïi giöõa nhòp: M(+)DW = 0.5 × Mmax = 0.5 × 3.024 = 1.512 KNm Taïi goái: M(-)DW = -0.7 × Mmax = -0.7 × 3.024 = -2.116 KNm Giaù trò löïc caét taïi goái: Q DC = 1 × q DW × L n = 0.5 × 3.024 × 2.4 = 3.62 KN 2 VII.1.1 1.3. Troïng löôïng lan can, tieän ích: Do caùc nhòp baèng nhau neân ϕ tr = ϕ ph ϕ tr = ϕ Vôùi ϕ ñöôïc xaùc ñònh baèng PP nhaân bieåu ñoà: Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 15 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt Ta coù: ϕ= M×M E c × Ic ϕ= 1 q × L tt × 24 E c × I c 3 1 q × L tt + Tónh taûi lan can, gôø chaén: ϕ lc = × DC3 24 Ec × Ic 3 Trong ñoù: - Taûi troïng lan can, gôø chaén treân 1 m daøi: DC3 = DClc + DCgc = 8.846 + 1.654 = 10.5 KN/m Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 16 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt - Taûi troïng lan can, gôø chaén phaân boá treân 1 daàm: DC 3 = 2 × DC 3 2 × 10.5 = = 4.2 KN/m Nd 5 - Momen quaùn tính tieát dieän daàm lieân hôïp: Ic = 0.535 m4 - Momen quaùn tính tieát dieän baûn noái: In = B n × H 3n 2.365 × 0.2 3 = 1.57 × 10 −3 m4 = 12 12 Goùc xoay taïi ñaàu daàm do lan can, gôø chaén: ϕ= q DC3 × L3tt 4.2 × 363 = 4.784 × 10 −4 rad = 24 × E c × I c 24 × 3.687 ×104 ×1000 × 0.535 Giaù trò momen cuûa baûn noái: - Taïi giöõa nhòp: +) M (DC 2 = − 2 × E n × I n × ϕ LC − 2 × 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 × 4.784 × 10 −4 = =Ln 2.4 17.76KNm - Taïi goái: −) (+ ) M (DC 2 = M DC 2 = -17.76 KNm - Giaù trò löïc caét taïi goái: QDC2 = 0 + Tónh taûi lôùp phuû BMC treân daàm chuû: - Taûi troïng lôùp phuû phaân boá treân 1 daàm: q DW = γ p × B1 × h p Nd Trong ñoù: - Beà roäng maët ñöôøng: B1 = 23.7m => qDW = 24.0 × 23.7 × 0.074 = 8.41 KN/m 5 Goùc xoay taïi ñaàu daàm do troïng löôïng lôùp phuû: ϕ DW = qDW × L3tt 8.41× 363 = 4.853 × 10 −4 rad = 24 × Ec × I c 24 × 3.687 × 104 × 1000 × 0.535 Giaù trò momen cuûa baûn noái: - Taïi giöõa nhòp: +) M (DW = − 2 × E n × I n × ϕ DW − 2 × 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 × 4.853 × 10 −4 = =Ln 2. 4 18.13KNm - Taïi goái: −) (+) M (DC 2 = M DC 2 = -18.13 KNm - Giaù trò löïc caét taïi goái: QDW = 0 Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 17 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt VII.2 2. HOAÏT TAÛI KHOÂNG ÑAËT TRÖÏC TIEÁP LEÂN BAÛN NOÁI: Sô ñoà ñaët taûi theo phöông doïc caàu ñeå noäi löïc gaây ra taïi baûn noái lôùn nhaát + Ñoái vôùi xe 2 truïc: + Ñoái vôùi xe 3 truïc Bản nối ñang xét + Do taûi troïng xe 2 truïc Duøng PP nhaân bieåu ñoà ñeå xaùc ñònh goùc xoay do töøng truïc baùnh xe gaây ra Goùc xoay ñöôïc xñ bôûi CT Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 18 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt ϕ= 1 x × (L2tt − x 2 ) × P × Df Ec × Ic L tt Trong ñoù: Df : Heä soá phaân boá ngang, Df = N/Nd= 4/5=0.4 Chuyeån vò thaúng ñöùng ngang taïi maët caét ngaøm xaùc ñònh theo coâng thöùc: Z= (L n − c ) 2 ×ϕ - Tính toaùn cho töøng truïc thaønh phaàn Höôùng xe chaïy Daáu + ( Töø traùi sang phaûi ) Truïc 1 x1 = L tt 36 = = 18 m 2 2 P1 = 110 KN Goùc xoay taïi ñaàu baûn noái do truïc 1: 1 18 × (362 − 182 ) ×110 ϕ1 = × × 0.4 = 1.216 × 10 −3 rad 3.687 ×10 4 × 1000 × 0.535 36 Truïc 2 x2 = L tt 36 + 1.2 = 19.20 m + 1. 2 = 2 2 P2 = 110 KN Goùc xoay taïi ñaàu baûn noái do truïc 2: 1 19.2 × (362 − 19.22 ) × 110 ϕ2 = × × 0.4 = 1.237 × 10 −3 rad 4 3.687 × 10 × 1000 × 0.535 36 Goùc xoay do xe 2 truïc gaây ra: ϕ 2 truc = ϕ1 + ϕ 2 = 1.216 × 10 −3 + 1.237 × 10 −3 = 2.453 × 10 −3 rad Chuyeån vò taïi ñaàu baûn noái Z 2 truc = (L n − c ) × ϕ 2 = (2.4 − 2.4) × 2.453 × 10 3 = 0 2 Giaù trò momen cuûa baûn noái: - Taïi giöõa nhòp: Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 19 Chuyên ñề: bản liên tục nhiệt − E n × I n × ϕ 2 truc − 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 × 2.453 × 10 −3 ) = = - 45.82 = M (2+truc Ln 2.4 KNm - Taïi goái traùi: − 2 × En × In  3 × Z LL   = ×  2 × ϕ 2 truc − Ln L n   − 2 × 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 = × 2 × 2.453 × 10 −3 − 0 = -183.31 KNm 2.4 ) tr = M (2−truc ( ) Taïi goái phaûi: 2 × En × In  6 × Z LL   = ×  ϕ 2 truc − Ln L n   2 × 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 = × 2.453 × 10 −3 − 0 = 91.65 KNm 2.4 ) ph = M (2−truc ( ) Giaù trò löïc caét taïi goái: 2 × Z 2 truc  6 × En × In   = ×  ϕ 2 truc − 2 L n  Ln  6 × 2.856 × 10 4 × 1000 × 1.57 × 10 −3 × 2.453 × 10 −3 − 0 = 114.57 KN 2 2.4 Q 2 truc = ( ) + Do taûi troïng xe 3 truïc Duøng PP nhaân bieåu ñoà ñeå xaùc ñònh goùc xoay do töøng truïc baùnh xe gaây ra Goùc xoay ñöôïc xñ bôûi coâng thöùc: ϕ= 1 x × (L2tt − x 2 ) × P × Df Ec × Ic L tt Chuyeån vò thaúng ñöùng ngang taïi maët caét ngaøm xaùc ñònh theo coâng thöùc: Z= (L n − c ) 2 ×ϕ Tính toaùn cho töøng truïc thaønh phaàn Höôùng xe chaïy Daáu + ( Töø traùi sang phaûi ) Truïc 1 : x1 = L tt 36 − 4.3 = − 4.3 = 13.7 m 2 2 P1 = 145 KN Goùc xoay taïi ñaàu baûn noái do truïc 1: 1 13.7 × (362 − 13.7 2 ) ×145 ϕ1 = × × 0.4 = 1.399 × 10 −3 rad 4 3.687 × 10 × 1000 × 0.535 36 Truïc 2 : x2 = L tt 36 = = 18 m 2 2 P2 = 145 KN Goùc xoay taïi ñaàu baûn noái do truïc 2: Trường ðH Giao Thông Vận Tải TP.HCM 20