Chương 2 Phương Pháp Thiết Kế Cầu Bãi Cháy – Cầu Dây Văng Một ...

Tải bản đầy đủ (.pdf) (41 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Kiến trúc - Xây dựng

Chương 2 Phương pháp thiết kế cầu Bãi Cháy – Cầu dây văng một mặt phẳng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (850.08 KB, 41 trang )

Chương 2 Phương pháp thiết kế cầu Bãi Cháy Cầu dâyvăng một mặt phẳng2-1Giới thiệu:Cầu Bãi Cháy là một cầu lớn và quan trọng của quốc lộ số 18. Nó được xây dựnggiữa vịnh Cái Lân và vịnh Hạ Long, một trong những di sản thế giới. Công việcthiết kế được tiến hành với những ý tưởng và trình tự hợp lý. Sau khi lựa chọnphương án cầu tối ưu (trong giai đoạn nghiên cứu khả thi), toàn bộ quá trình thiếtkế thi công, thiết kế kỹ thuật và nghiên cứu hầm gió cho dầm cầu và tháp đượctiến hành. Thiết kế cầu phải đạt mục đích kết cấu cầu khoẻ, bền và giảm tối thiểuviệc duy tu bảo dưỡng, đạt về mặt mỹ quan và giá thành thi công phù hợp. Thiếtkế cầu dây văng Bãi Cháy một mặt phẳng dây đáp ứng tất cả các yêu cầu trên.Trong chương này phương pháp thiết kế áp dụng cho cầu chính của cầu Bãi Cháysẽ được mô tả theo những tài liệu của Tư vấn thiết kế và của Nhà thầu trong cácgiai đoạn thiết kế và thi công.2-1-1 Khái niệm cơ bản trong thiết kế:Để lựa chọn được phương án tối ưu nhất trong nhiều phương án khi thiết kế cầuBãi Cháy chúng tôi đã lựa chọn ý tưởng cơ sở thiết kế được trình bày trong bảng2-1. Khái niệm cơ bản này căn cứ theo nội dung trong F/S (Nghiên cứu khả thi).Tư vấn thiết kế - Viện Cầu và Kết cấu Nhật Bản (JBSI) đặt việc xây dựng tài sảncủa nước Việt Nam lên hàng đầu mà dường như nhiều dự án không chú ý đếnmục tiêu hiển nhiên này và chỉ với dự án cầu Bãi Cháy mục tiêu này mới đượcxem xét tới. Lý do tại sao việc thiết kế và hệ thống thi công của cầu được coi làthứ yếu là vì JBSI có xem xét việc thiết kế cầu tại Nhật Bản được chia thành nhiềuphần như kết cấu phần trên, kết cấu phần dưới và móng. Vì vậy, hầu như là khôngcó ý tưởng thiết lập cầu như là một hệ thống.6PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Đặc điểm xây dựng của Việt NamThiết kế và thi công hệ thống cầuBảo dưỡng tối thiểuKhai thác tốt nhấtGiảm thiểu chi phíĐộ tin cậy cao nhấtGiảm thiểu tác độngmôi trường-Tối thiểu gối cấu và khe co giãnVật liệu đạt chất lượng caoKết cấu liên tụcĐồng nhất hoá kết cấu và kích thướcTính thẩm mỹ cao mà không tăng chi phíChi phí thi công ban đầuChi phí tuổi thọ cầuLoại móngPhương pháp thi côngMóng nhỏ gọnBảng 2-1 Khái niệm thiết kế cơ bản cho cầu Bãi Cháy.2-1-2 Các phương án lựa chọn cầu và đánh giá. (Nghiên cứu cầu trong giaiđoạn F/S)Khổ thông thuyền đã được thiết lập với chiều rộng 300m và chiều cao 50m, dựkiến loại cầu thích hợp nhất cho cầu Bãi Cháy là loại cầu Extradosed tổ hợp thépvà BTDƯL hoặc cầu dây văng BTDƯL cho nên 5 phương án sau đây đã đượcnghiên cứu [16b]Phương án I: Cầu Extradosed BTDƯL chiều dài nhịp chính (L = 320m), thoảmãn tĩnh không thông thuyền theo phương ngang với số lượng nhịpít nhất, và là nhịp kỷ lục thế giới về loại cầu này.7PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Phương án II: Cầu dây văng BTDƯL với chiều dài nhịp (L = 400m), là phươngán có số lượng nhịp ít nhất để tránh va đập của tầu thuyền.Phương án III: Cầu dây văng BTDƯL với chiều dài nhịp ( L=435m) đây làphương án có chiều dài nhip chính lớn và toàn bộ móng đặt trênbờ, lạp kỷ lục thế giới về cầu treo dây văng 1 mặt phẳng dây.Phương án IV: Cầu dây văng BTDƯL với chiều dài nhịp (L = 455m), chiều dàinhịp giữa lớn nhất với các trụ được thi công trên bờ. Đây c ũng làphương án dùng để so sánh ưu nhược điểm của cầu một mặtphẳng dây và hai mặt phẳng dây.8PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Phương án V: Cầu dây văng BTDƯL với chiều dài nhịp (L = 455m), là phươngán cải tiến của phương án IV. Nhịp chính là dầm ngang thépcomposit để giảm bớt chiều dài nhịp biên (L : chiều dài nhịpchính).Mỗi phương án được đánh giá theo 6 mặt được đề cập dưới đây (hệ số đánh giá)và sự so sánh giữa các phương án được tiến hành để tìm ra ưu và nhược điểm.-Hệ số kinh tếTính dễ thi côngTác động đến môi trườngAn toàn cho va chạm tàu thuyềnChất lượng thẩm mỹTính dễ bảo dưỡngMỗi hệ số đánh giá có một điểm số. Mỗi phương án được xác định trong từngphạm vi cho từng hệ số và chấm điểm. Xem xét sự đánh giá này về phương phápvà kết quả, phương án III được đánh giá là phương án tối ưu cho cầu BãiCháy. Nó đạt mức độ thứ nhất về các mặt kinh tế, ảnh hưởng môi trường, an toàncho va chạm tàu thuyền và thứ hai về tính dễ thi công, chất lượng thẩm mỹ và tínhdễ bảo dưỡng.2-2Tiêu chuẩn thiết kế cầuNhững tiêu chuẩn thiết kế cho cầu Bãi Cháy được lựa chọn t ừ những tiêu chuẩnsau : [15b]- Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD-1994AASHTO LRFD-1994- Tiêu chuẩn kỹ thuật cho cầu đường bộ AASHTO -1996Tiêu chuẩn AASHTO -1996- Tiêu chuẩn kỹ thuật Nhật Bản cho Cầu đường bộ JSHB-1996.JSHB-19969PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-1-1 Nguyên lý về phần tiêu chuẩn thiết kế cầu Bãi Cháy [15b], [4b]- Tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng sao cho dễ hiểu, dễ ứng dụng cho càngnhiều kỹ sư Việt Nam càng tốt.- Thực tế thi công phải được phản ánh qua tiêu chuẩn kỹ thuật.- Tiêu chuẩn kỹ thuật Nhật Bản là một phần chính để thực hiện nhanh chóngviệc phục hồi và xây dựng mạng lưới đường bộ Nhật Bản sau chiến tranhthế giới thứ II. Hiện nay hoàn cảnh của Việt Nam gần giống với của NhậtBản trước đây. Vì vậy tiêu chuẩn kỹ thuật đề xuất phải đặc biệt dựa theoTiêu chuẩn kỹ thuật Thiết kế đường bộ của Nhật Bản.- Sự thay đổi chắc chắn sẽ được xem xét ở các điểm không hợp lý, điều kiệntự nhiên và điều kiện xã hội của Việt Nam.- Phương pháp thiết kế trạng thái giới hạn cực hạn sẽ được đề xuất nếu cầnthiết.2-2-2 Các điều kiện thiết kế cơ bản [ 4b] , [15b]2-2-2-1 Mặt cắt ngang của cầu chính:2 x [ 0.4 + 2.5 (ln làn xe thô sơ hay làn cho người đi bộ) + 0.25 + 0.5 + 3.5x2(làn xe cơ giới) + 0.5 + 1.5 ]. Hình 2 -125,30,5 3 0,5Hình 2-1 Mặt cắt ngang của cầu chính10PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-2-2-2 Tĩnh không thông thuyền:Hình 2-2 mô phỏng tĩnh không thông thuyền của Cầu Bãi Cháy với kích thước130x50 m và MNTT là +2,5 .2-2-2-3 Tĩnh tải: Tải trọng của các vật liệu theo tiêu chuẩn JSHB - 96 đượcnêu trong Bảng 2-2 như dưới đây.MNTT +2,550m505130mHình 2-2 Tĩnh không thông thuyềnBảng 2-2Thép hay thép đúcSắt đúcCác hợp kim AlluminumGỗ (đã được xử lý hoặc chưa được xử lý)Mặt phẳng bê tôngRC (cốt thép thường)PC (DƯL)Vữa xi măngMàng chống thấm nướcMặt bê tông Asphalt( Kgf/m3)7850720928008002350250025002150110023002-2-2-4 Hoạt tải [15b]Tải trọng làn xe và lực tác xung kích:Đối với thiết kế của Cầu Bãi Cháy, hoạt tải A sẽ được điều chỉnh cùng với việcxem xét kỹ Quyết định số 634/PD-TTg, Hà Nội ngày 20 tháng 7 năm 1998của Thủ tướng Chính phủ. Hoạt tải điều chỉnh được mô tả trên Hình 2- 3.Tải trọng của khách bộ hành [9b] :11PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Đối với phương ngang là300Kgf/m2Đối với phương thẳng đứng là 500 Kgf/m2Hệ số xung kích với cầu dự ứng lực:Đối với dầm cầu và cáp dây văng:I = 10/ ( 25 + L )Đối với bản mặt cầu= 25/ ( 50 + L )P1 (Kgf /m2)Đối với mô men uốn1,000P2 (Kgf/m2)Đối với lực c ắt1,200Hình 2-3 Tải trọng lànTải trọng Trục và lực xung kích [4b]: áp dụng các điều khoản của JSHB-96Hệ số lực xung kích của Cầu dự ứng lực:I = 20/ ( 50+ L )L (m) : Chiều dài nhịp để xác định hệ số xung kích.Đối với Cáp Dây văng, nó được xác định bằng chiều dài nhịp tải trên đườngảnh hưởng được mô tả trong hình 2-4, [9b] dưới đây:LHình. 2-2 Xác định L bằng đường ảnh hưởng của cáp dây văngĐối với dầm, áp dùng điều khoản của JSHB 96 sử dụng bảng 2-312PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-2-2-5 Tải trọng gió [15b](1) Vận tốc gió cơ sởĐể xác định vận tốc gió thiết kế, cần kiểm tra những dữ liệu/ghi chép trongBảng 2-3Chiều dài nhịp đối với lực tác độnghiện trường dự án và để thu thập số liệu thực tế trong giai đoạn triển khai dựán. Do đó, những số liệu và ghi chép dưới đây đã thu thập được :- Vận tốc gió và hướng gió trong vòng 10 năm.- Vận tốc gió tối đa hàng tháng và hướng gió trong v òng 20 năm.- Các kết quả theo dõi gió thực tế.(2) Tải trọng gió [14a]Biện pháp thiết kế trạng thái giới hạn đã được thông qua. Tải trọng gió chotrạng thái giới hạn cực hạn và trạng thái giới hạn khai thác được tính b ằngphương trình (2-1) dưới đây, sau khi điều chỉnh theo yếu tố gió giật đối với tốc13PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version độ gió trung bình xảy ra trong 10 phút mà vận tốc này cần được quy đổi theođộ cao của mức gió.W = 0,5 . v2. C d. G( 2-1 )Trong đó : [17b] : Mật độ không khí có giá trị là 1.17 kg/cm 3C d : Hệ số kéo có giá trị như bảng dưới đây:Bộ phậnCdDầm chính1.2Tháp1.4Trụ1.4Cáp dây văng0.7G : Hệ số đáp ứng của gió giật là 1.65v : vận tốc gió thiết kế tiêu chuẩn m/s.Do dữ liệu vận tốc gió thu được tại Trạm Bãi Cháy là vận tốc gió trung bìnhtrong 2 phút, nó sẽ được đổi thành vận tốc trung bình trong 10 phút, sử dụnghệ số chuyển đổi lấy từ hình 2-5 (Tiêu chuẩn ASCE).Hình. 2-5 Tỷ lệ vận tốc gió cực đại có thể đạt được trên giây so với vận tốctrung bình mỗi giờ.Tỷ lệ giữa trung bình 2 phút và trung bình 10 phút là như sau:T = 600 giây.T = 120 giây.Do đó v600/v120=vt/v3600 = 1.07= 1.171.07 / 1.17 = 0.91Không có bão14PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Vận tốc gió trung bình trong thời gian 1 0 phút theo như hệ số chuyển đổi đãđược chấp thuận cho thiết kế Cầu Bãi Cháy như sau:Vận tốc gió v= 50m/s, chu kỳ lặp lại 512 năm. [14a].2-2-2-6 ảnh hưởng của nhiệt độ[15b](1) Nhiệt độ tham khảo thiết kế và cấp nhiệt độSố liệu trung bình hàng tháng của Trạm Bãi Cháy trong 30 năm qua (1968 1997) đã được thu thập từ Trung tâm dữ liệu Khí tượng Thuỷ Văn và nó baogồm những số liệu sau đây:- Nhiệt độ không khí trung bình hàng tháng (cả năm : 22.9oC)- Nhiệt độ không khí trung bình ngày cao nhất trong các tháng (Tháng 6 :31.4 o C)- Nhiệt độ không khí trung bình ngày nh ỏ nhất trong các tháng (Tháng 1:14.0 o C)- Độ ẩm trung bình hàng tháng (trong cả năm : 82%)Sau khi xem xét số liệu trên, nhiệt độ tham khảo thiết kế và cấp nhiệt độ chothiết kế sẽ được xác định như sau:Bảng 2-4Phần thiết kếLực do nhiệt cho các kết cấuKhe co giãn, gối, vvNhiệt độ xác địnhNhiệt độ tham khảo thiết kế: 22.913oCNhiệt độ tăng:+8.5 7oCNhiệt độ hạ:+8.9 -7oCCấp nhiệt độ: 30oC(15oC)Trọng lực kiềm chế do thay đổi nhiệt độ trên kết cấu bê tông, nó sẽ giảm cònbằng 80% giá trị đàn hồi do ảnh hưởng của từ biến và bê tông. Do đó, sự thayđổi nhiệt độ thiết kế cho kết cấu ước tính là 80% số liệu thực tế thu được.Nếu chiều cao nhỏ nhất của kết cấu có giá trị lớn hơn 70cm, thì sự thay đổinhiệt độ có thể tăng hoặc giảm tới 5oC.Cấp nhiệt độ cho việc tính toán sự dịch chuyển đối với gối cầu, khe co giãnv.v, giả thiết rằng số liệu tính toán dựa trên 50% số liệu quan sát thực tế kếthợp với tham khảo JSHB-1996.(2) Sự chênh lệch nhiệt độ tương đốiNgoài những điểm nêu trên, sự chênh lệch nhiệt độ tương đối giữa bản mặt cầuvà các bộ phận khác sẽ được coi là 5oC. Sự phân bố trên phần bản mặt cầuđược giả thiết là đồng nhất.15PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 5o CHình 2-6 Sự chênh lệch nhiệt độ2-2-2-7 Lực căng kéo: [15b]Lực căng kéo sẽ được tính bằng phương trình (2-2)P(x) = Pi [ Pi(x) + Pt (x) ](2-2)Trong đó,Pi(x) : Phần mất dự ứng lực ngay sau khi căng kéo sẽ được tính toán có xemxét những ảnh hưởng dưới đây:1. Độ biến dạng đàn hồi của bê tông2. Ma sát giữa tao cáp và ống gen3. Mất mát bệ neo, hoặc mất mát cả bộ neo4. Các yếu tố khácPt(x); Phần mất mát dự ứng lực theo thời gian và sẽ được tính toán có xemxét những ảnh hưởng dưới đây:1. Từ biến của bê tông2. Độ co ngót khô của bê tông3. Sự trùng ứng suất của thép DƯL.Khi tính toán các lực không xác định tại trạng thái giới hạn khả năng khaithác hay trạng thái giới hạn mỏi, lực căng kéo được nêu trong phương trình(2-2) có thể được coi là giá trị đặc trưng cho các lực căng kéo.Xem chi tiết trong phần phụ lục 2-12-2-2-8 ảnh hưởng của co ngót và từ biến của bê tông [15b]1- Co ngót khô(1) Thông thường độ co ngót khô của bê tông sẽ được xác định sau khixem xét độ ẩm quanh kết cấu, hình dáng và kích thước của các bộphận, hỗn hợp bê tông và các vật liệu khác.(2) Độ biến dạng co ngót khô của bê tông thường b ằng các giá trị chotrong bảng 2-5 đối với bê tông có trọng lượng thường và cốt liệu bêtông nhẹ.16PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Bảng 2-5 Biến dạng co ngót khô của bê tôngTuổi bê tông *Điều kiện môi trườngNgoài trờiTrong nhàSớm hơn 3ngày2504004 tới 7 ngày20035028 ngày1802703 tháng1602101 năm120120*Tuổi của bê tông khi bắt đầu khô.(3) Nhìn chung, biến dạng co ngót khô của bê tông dùng cho tính toáncác lực tĩnh định bằng lý thuyết đàn hồi có thể lấy bằng 150x10-6.Tuy nhiên, khi giá trị này được sử dụng thì ảnh hưởng của từ biến sẽkhông được bổ sung vào.Xin tham chiếu Phụ lục 2-2 để biết thêm chi tiết2- Từ biến(1) Biến dạng từ biến của bê tông có thể đạt đựợc một cách tổng quátbằng công thức (2-3), giả thiết rằng nó tỷ lệ với biến dạng đàn hồido ứng suất tác dụng gây ra.cc = cp / E c(2-3)(2) Theo quy tắc, các nhân tố từ biến của bê tông sẽ được xác định, cóxem xét ảnh hưởng của độ ẩm xung quanh kết cấu, hình dáng vàkích thước của mặt cắt ngang của một bộ phận, cấp phối hỗn hợpcủa bê tông, tuổi của bê tông khi ứng suất tác động tới và các tácđộng khác.(3) Nhìn chung, nhân tố từ biến đối với bê tông DƯL có thể bằng giá trịđược đưa ra trong bảng 2-6 hoặc bảng 2-7. Khi biến dạng t ừ biếnđạt được từ công thức (2-3 ) sử dụng nhân tố từ biến được thể hiệntrên bảng 2-6 hoặc bảng 2-7, EC là giá trị ở tuổi bê tông 28 ngày.Bảng 2-6 Nhân tố từ biến đối với trọng lượng bê tông thông thường.Loại xi măngXi măng pooclăng pháttriển cường độ sớmXi măng pooclăng thôngthườngĐiều kiện môitrườngNgoài trờiTrong nhàNgoài trờiTrong nhàTuổi của bê tông khi dự ứng suất hoặc chất tải4 tới 714 ngày 28 ngày 3 tháng1 nămngày2.03.02.13.21.72.51.92.71.52.11.72.31.31.61.41.80.91.01.11.217PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Bảng 2-7 Nhân tố từ biến đối với trọng lượng bê tông nhẹLoại xi măngTuổi của bê tông khi dự ứng suất hoặc chất tảiĐiều kiện môi4tới714 ngày 28 ngày 3 tháng1 nămtrườngXi măng pooclăng phát Trong nhàtriển cường độ sớmXi măng pooclăng thông Ngoài trờithườngTrong nhàngày2.64.02.84.32.33.32.53.62.02.82.23.11.72.11.92.41.21.31.41.6Tham chiếu Phụ lục 2-2 để biết chi tiết2-2-2-9 Lực động đất [9b]Sự tác động của động đất và biện pháp thiết kế sẽ được đề xuất dựa trên tiêuchuẩn kĩ thuật của Việt Nam và Nhật Bản - JSHB-1996 là sự kết hợp giữa kiếnthức hiện đại nhất và kinh nghiệm của kỹ sư qua thực tế tác động của trậnđộng đất lớn HAN SHIN AWAJI năm 1995. Bởi vậy nó sẽ rất hữu íchcho việc thiết kế địa chấn đối với cầu Bãi Cháy.Hệ số thiết kế động đất k hm được quyết định có xét tới 3 vấn đề sau:(1) Xác suất xảy ra động đất và cấp độ động đất(2) Đặc tính về động đất đối với cầu(3) Điều kiện địa chấtK hm = k ho x 1 x 2(2-4)Trong đók hm : Hệ số thiết kế động đấtk ho : Hệ số thiết kế động đất cơ bản1 : Hệ số do đặc tính của động đất2 : Hệ số do điều kiện địa chất(1) Xác suất xảy ra động đất và cấp độ động đất 0.08 được sử dụng làm hệ sốthiết kế động đất cơ bản. Giá trị này đạt được bằng cách phân tích sóng địachấn được quan sát ở các vùng phía Bắc của Việt Nam k ho = 0.08(2) Đặc tính của cầu do động đất được quyết định b ằng chu kì giao động tựnhiên của cầu.Mối quan hệ giữa gia tốc và chu kỳ đạt được bằng dữ liệu quan sát trướcđây tại các vùng miền bắc Việt Nam được thể hiện trên Hình 2-7Hệ số do đặc tính của cầu vì địa chất sẽ được quyết định b ằng con số dướiđây.18PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 1 = Gia tốc được thiết kế như Hình 2-7 / 80 gal(3) Điều kiện địa chấtĐá được nằm tại phần nông từ bề mặt đất. Vì vậy, hệ số do điều kiện địa chấtlà 1.0 ( 2 = 1.0).Hệ số thiết kế động đất theo hướng dọcK hm = 0.08 * 1.0 * 1.0 = 0.081 = 80gal/80gal = 1.0Hình 2-7 Mối liên hệ giữa gia tốc và thời gian( 1 gal = 10-2 mét trên giây trên giây )Hệ số thiết kế động đất theo hướng ngangK hm = 0.08 * 0.5 * 1.0 = 0.041 = 40gal/80gal = 0.5Tuy nhiên xem xét sự quan trọng và cấp độ động đất của cầu này, hệ số thiết kếđộng đất cơ bản cũng sẽ được áp dụng cho phương ngang.Tham chiếu Phụ lục 2-3 để biết chi tiết2-2-2-10 Tải trọng thi công:Tải trọng thi công, vốn tác dụng vào kết cấu trong quá trình thi công như đà giáodi động cho thi công dầm hẫng và những trọng lượng khác trên nó, sẽ được giảthiết trong giai đoạn thiết kế chi tiết.19PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-2-2-11 Tổ hợp tải trọng: [15b]1- Trạng thái làm việc tải trọng khai thácMột cây cầu phải được thiết kế để chịu được tổ hợp tải trọng bất lợi nhất của cáclực kê trong Bảng 2-8.Bảng 2-8 Tổ hợp tải trọng đối với trạng thái làm việc tải trọng khai thácTổ hợp tải trọngKết cấu phần trênstructure1234567891011Tải trọng chủ yếu (P) + tải trọng đặc biệt được xem như tải trọng chủ yếu (PP)(P) + (PP) + lực do nhiệt (T)(P) + (PP) + tải trọng gió (W)(P) + (PP) + (T) + (W)(P) + (PP) + Lực hãm (BK)(P) + (PP) + Lực va chạm (CO)Tải trọng chủ yếu khác ngoài hoạt tải và xung kích + lực động đất (EQ)Tải trọng chủ yếu khác ngoài hoạt tải và xung kích + (EQ) + (T)Tải trọng gió (W)Lực thắng (BK)Tải trọng tạm thời và lực trong qúa trình xây lắp (ER)Tải trọng chủ yếu (P):1- Tĩnh tải (D)2- Hoạt tải (L)3- Xung kích (I)4- Lực căng trước (PS)5- Sự tác động của từ biến (CR)6- Sự tác động của co ngót bê tông (SH)7- áp lực đất8- áp lực nước (HP)9- Lực đẩy nổi (U)Tải trọng phụ (S):10- Tải trọng gió (W)11- Lực do nhiệt (T)12- Lực động đất ( EQ)Tải trọng đặc biệt tương đương với tải trọng chủ ( PS) :13- ảnh hưởng sự vận động của địa chất (GD)14- ảnh hưởng của sự chuyển vị do lún (SD)15- áp lực sóng (WP)20PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 16- Lực ly tâm (CF)Tải trọng đặc biệt(SL):17- Lực thắng ( BK)18- Tải trọng thi công (CL)19- Lực va chạm (CF)20- Các lực khác2 - Trạng thái làm việc tải trọng cực hạn [15b]1. 1.3 x D + 2.5 x (L+I) + PS + CR + SH2. 1.0 x D + 2.5 x (L+I) + PS + CR + SH3. 1.7 x ( D + L + I + PS + CR + SH )(Từ báo cáo thiết kế kết cấu phần trên của cầu treo dây văng) [9b]1. 1.3 x (D + PS) + 2.5 x L + P + CR + SH2. 1.0 x D + 2.5 x L + PS + CR + SH3. 1.7 x ( D + L + PS + P + CR + SH )Trong đó,D : Hợp ứng suất do tĩnh tảiL : Hợp ứng suất do hoạt tảiSP : Hợp ứng suất do dự ứng suất dây văngP : Hợp ứng suất do dự ứng suất của cáp trongCR, SH : Hợp ứng suất do từ biến và sự co ngót của bê tông2-2-2-12 Vật liệu và ứng suất giới hạn [9b](1) Bê tông cho dầm chính và tháp chínhBảng 2-9Cường độ nén đặc biệt, fck (kgf/cm2)0.6ứng suất nén giới hạn ( Trong quá trình thi côngfckkgf/cm2)Tải trọng chủ yếu (DLWS)0.4 fckTải trọng chủ yếu (SLWS)0.6 fckThớchịunéntrongquátrìnhthicông0.35fct2/3ứng suất kéo giới hạn2Quá trình thi công0.30 fct2/3(kg/cm )SLWS tính đến 50% của hoạt tải0.50 fck2/3ứng suất cắt do bê tông chịu(1) Cắt hoặc xoắn0.25 fct2/3ứngsuất(2) Cắt hoặc xoắn0.25 fck2/3ứng suất cắt giới hạn vàchủCắtvàxoắn0.25fck2/3ứng suất kéo chủ giới hạn2(kgf/cm )(3) Cắt hoặc xoắn0.25 fck2/3Cắt và xoắn0.25 fck2/3Giới hạn trên của ứng suất cắt tại ULWS (Cắt hoặc xoắn)*Giới hạn trên của ứng suất cắt tại ULWS (Cắt hoặc xoắn)**Mô đun đàn hồiHệ số từ biến450270180270-15.7-13.4-29.36.5-14.6-14.6-20.5-29.3-44.456.564.5Ec = 3.20 x 105 kgf/cm2 = 2.6 ( Xi măng pooclăng phát triển cường độ sớm)21PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Biến dạng co ngótc = 20 x 10-5Chú thích:fct : Cường độ nén của bê tông tại thời điểm khi ứng suất được kiểm tra. Giá trịtrên bảng sẽ được tính toán theo giả thiết rằng fct sẽ là 300 kgf/cm2.DLWS : Trạng thái làm việc tĩnh tảiSLWS : Trạng thái làm việc tải trọng khai thácULWS : Trạng thái làm việc tải trọng cực hạnứng suất chủ (1) sẽ được kiểm tra trong quá trình thi côngứng suất chủ (2) sẽ được kiểm tra tại DLWS (D)ứng suất chủ (3) sẽ được kiểm tra tại SLWS (D+L)*: m hoặc t ( ứng suất cắt hoặc ứng suất cắt xoắn).** : m và t (ứng suất cắt + ứng suất cắt xoắn).(2) Cáp dự ứng lực bên trongBảng 2-10Hạng mụcLoại cáp dự ứng lựcCường độ kéo quy định ( kgf/mm2)Cường độ đàn hồi quy định ( kgf/mm2)ứng suất kéo giới Khi lực dự ứng suất tác dụng vào lúcban đầuhạn (kgf/mm2)Dự ứng suất lúc chuyển sang bê tôngSLWSTỷ lệ tự chùngHạng mụcLoại cáp dự ứng lựcCường độ kéo quy định ( kgf/mm2)Cường độ đàn hồi quy định ( kgf/mm2)ứng suất kéo giới Khi lực dự ứng suất tác dụng vào lúcban đầuhạn (kgf/mm2)Dự ứng suất lúc chuyển sang bê tôngSLWSTỷ lệ tự chùngMô đun đàn hồiHướng dọc12T12.7 32190.0120.0160.095.0144.085.0133.0133.01.5%80.780.73.0%Hướng ngang1T21.8185.0160.0144.0129.5129.51.5%Ep = 20 x 105 kgf/cm222PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version (3) Dây văngBảng 2-11Loại cáp dự ứng lựcCường độ kéo quy định ( kgf/mm2)Cường độ đàn hồi quy định ( kgf/mm2)D+LL+ILực kéo giới hạn (t)D+LL+I+Ls+TD+EQ37H15.2 ~ 75H15.2190.0160.00.45Pu0.60Pu0.60PuTrong đó, D : Tĩnh tảiLs : Tải trọng người đi bộLL: Hoạt tảiT : Tác động của sự thay đổi nhiệt độI : Xung kíchEQ : Tác động của động đấtModul biểu kiến của dây văng Ep = ( 20~19.6) X 105 kgf/cm2(4) Cốt thépLoại thanh SD390ứng suất kéo giới hạn1) Tổng thể1,000 kgf/cm2 ( DLWS )2,400 kgf/cm2 (SLWS )2) Bản mặt cầu 1,400 kgf/cm2 (SLWS)2-3Quy trình thiết kế2-3-1 Quy trình thiết kế tổng thểPhương pháp thiết kế cầu này tuân theo sơ đồ sau đây :Hình 2-823PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Bắt đầuThiết lập điều kiện thiết kếGiả thuyết về thiết diện thiết kếThiết kế bản mặt cầuPhương pháp phần tử hữu hạnThiết kế dầm chínhPhân tích tuyến tínhThiết kế tháp chínhPhân tích phi tuyếnThiết kế của dây văngPhương pháp phần tử hữu hạnThiết kế dầm ngangThiết kế các phụ kiện của cầuKết thúc24PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Quy trình thiết kế dầm và thápPhải tiến hành kiểm tra thiết kế cho dầm chính (theo hướng dọc cầu) và thápchính theo sơ đồ dưới đây (Hình 2-9).Bắt đầuGiả thuyết thiết kếTính toán các lực tổng hợpứng suất gây ra bởi tải trọng thiết kếTính toán khối lượng cáp DƯLứng suất thicôngứng suất gâyra bởi tải trọngKhả năngtiết diện cho tảitrọng cực hạna. Lọaib. Chiều cao của dầmc. Chiều cao của tháp chínhd. Chương trình thi cônga. Lực dọc trụcc. Lực cắte. Phản lựcb. Moment uốnd. Moment xoắna. ứng suất nén của bê tông b. ứng suất kéo của BTc. ứng suất kéo chủ của bê tônga. Bố trí tao cáp DƯLb. Xác định DƯL được đưa vàoa. ứng suất nén của bê tôngb. ứng suất kéo của bê tôngc. ứng suất của tao cáp DƯLa. ứng suất nén của bê tôngb. ứng suất kéo của bê tôngc. ứng suất kéo của tao cáp DƯLd. ứng suất cắte. ứng suất cắt xoắnf. Xoán + ứng suất cắtg. ứng suất kéo chủa. ứng suất cắtb. ứng suất cắt xoắnc. Xoắn + ứng suất cắtd. Yếu tố an toán khi tháo dỡKết thúc25PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-3-2 Quy trình thiết kế dây văngPhải tiến hành kiểm tra thiết kế của dây văng theo sơ đồ sau đây :( Hình 2-10).Bắt đầua. Khả năng của dây văngGiả thuyết thiết kếb. Khoảng cách của dây văngGiả thuyết dự ứng lực ban đầuLực căng kéoứng suất kiểm tra khithi côngLực căng kéo gây ra do tải trọng thiết kếứng suất kiểm tra chotải trọng thiết kếKết thúc26PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-4Phân tích kết cấu cho kết cấu hệ thanh (phân tích tĩnhtuyến tính)2-4-1 Mô hình phân tích kết cấu2-4-1-1 Phác thảo mô hìnhPhân tích bằng phương pháp tuyến tính như một kết cấu hệ thanh được thể hiệntrên mô hình kết cấu, việc lập mô hình cho kết cấu làm theo cách sau :(1) Mô hình kết cấu bao gồm các đường nối các trục của các cấu kiện với trụccủa dầm chính phải phù hợp với thiết kế tr ắc dọc của hệ thống khi hoànthành(2) Tại các vị trí giao nhau giữa tháp, dầm chính và trụ là liên kết cứng. Độcứng tại các vị trí này được giả định là 1000 lần so với các cấu kiện bêncạnh.(3) Dây văng phải được mô hình như là các cấu kiện chịu lực dọc trục và đượcgiả định nối với dầm chính và tháp tại nơi mà tim của dây văng c ắt trụccủa dầm chính và tháp. Độ cứng của dây văng phải được xác định có xéttới hiệu ứng võng dây. Modul đàn hồi danh định có xét tới hiệu ứng v õngdây được tính theo công thức sau:E p, gE sc ,a =1+( * 1 * cos ) 2 E p , g12 * (2-5)3Trong đó, Esc.a : Modul đàn hồi biểu kiến có xét tới hiệu ứng v õng dây(Kgf/cm2)E p.g: Modul đàn hồi của tao cáp DƯL có xét tới việc bó bọc nhựa(Kgf/cm2): Trọng lượng đơn vị của dây văng (Kgf/cm3)L: Chiều dài của dây văng (cm): Góc đứng của dây văng: ứng suất kéo trong dây văng trong DLWS (kgf/cm2)(4) Các gối cầu phải được mô hình phù hợp với chức năng của t ừng loại gốicầu sử dụng thực tế.(5) Kết cấu nền móng và đất nền phải được mô hình như các l ò xo đàn hồi cótính năng tương đương.27PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 2-4-1-2 Sơ đồ mô hình hệ thanh .(1) Mô hình tổng thểHình 2-11Fig. 2- 7Total ModelMô hình móng Hình 2-12Lưu ý: Liên kết đàn hồi tương đương theo phương đứng tại đáy giếng đượcthay thế bằng liên kết đàn hồi tương đương xoay.Xin tham khảo Phục lục 2-4 phần chi tiết mô hình móng.2-4-1-3 Trạng thái liên tục của các phần tửS1S56S56S1Hình 2-13 Toạ độ của các phần tử28PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Trạng thái liên tục của phần tử kết hợp dầm chính và cột trụ theo phương dọcnhư sau:A1, P1, P2, P5 và P6:x = fixy = free = freeP3 và P4:x = fixy = fix = fixTrạng thái chống theo phương dọc được dựa trên thiết kế móng.2-4-2 Mặt cắt của các phần tửMặt cắt của dầm chínhMặt cắt của thápMặt cắt của cột trụHình 2.14 Mặt cắt của các phần tử cầu29PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version Bảng 2-11Đặc tính mặt cắt và vật lý của cáp dây văngKý hiệu cápSố tao cápS1 ~ S6 & S51~S56S7 ~ S14 & S43~S50S15 ~ S20 & S37~S42S21 ~ S3675614837Diện tích(cm2)104.0384.6166.5851.32Trọng lượngriêng( Kgf/cm3)0.007940.007940.007940.00794Mođun đàn hồicủa cáp văng* (Kgf/cm2)2,000,0002,000,0002,000,0002,000,000* Mođun đàn hồi của cáp dây văng có xem xét đến ảnh hưởng của bó Ep.g2-4-3 Chương trình thi côngQuy trình thi công, Hình 2-15Bắt đầuThi công trụThi công dầm trên đỉnh trụLắp xe đúcThi công thápThi công đốt dầmLắp đặt cốt thép dự ứng lựcĐổ bê tôngCăng kéo cáp trongDi chuyển xe đúcLắp đặt cáp văngCông tác hợp long dầm biênCông tác hợp long dầm giữa30PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version

Tài liệu liên quan

• Thiết kế cầu dây văng 1
  • 35
  • 4
  • 20
• Thiết kế cầu dây văng 2
  • 33
  • 1
  • 6
• Thiết kế cầu dây văng 3
  • 38
  • 976
  • 6
• Thiết kế cầu dây văng 4
  • 4
  • 1
  • 23
• Thiết kế cầu dây văng 5
  • 25
  • 886
  • 3
• Thiết kế cầu dây văng 6
  • 16
  • 1
  • 8
• Thiết kế cầu dây văng 7
  • 8
  • 816
  • 4
• Thiết kế cầu dây văng 8
  • 28
  • 1
  • 2
• Thiết kế cầu dây văng 9
  • 47
  • 740
  • 8
• Thiết kế cầu dây văng 10
  • 45
  • 697
  • 4

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(850.08 KB - 41 trang) - Chương 2 Phương pháp thiết kế cầu Bãi Cháy – Cầu dây văng một mặt phẳng Tải bản đầy đủ ngay ×