Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Ví dụ tính thân trụ chịu nén uốn

Nội dung text: Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Ví dụ tính thân trụ chịu nén uốn

1. 9/6/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Bộ môn Cầu và Công trình ngầm Website: Website: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MỐ TRỤ CẦU TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN Website môn học: Hà Nội, 8‐2013 Ví dụ tính thân trụ chịunénuốn Đề bài: Thân trụ có chiềudàitínhtừđỉnh bệ trụ tới đỉnh thân trụ là Hc = 5m. Bề rộng thân trụ BX = 4500mm B Chiều dày thân trụ BY = 1800mm Y Xét 2 tổ hợptảitrọng ở TTGH‐CĐ như sau: Pu MuY  Tổ hợp1: Pu = 10000 KN MuX = 5000 KNm MuY = 2000 KNm  Tổ hợp2: Pu = 30000 KN MuX = 15000 KNm MuX MuY = 35000 KNm Yêu cầu: 1. Kiểmtraxemcấukiệnthântrụ có đượccoi B là “cộtngắn” không? Y X 2. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 1 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 X 256 1
2. 9/6/2013 Ví dụ tính thân trụ chịunénuốn Số liệuchotrước 257 1. Thân trụ có đượccoilà“cộtngắn”? 258 2
3. 9/6/2013 1. Thân trụ có đượccoilà“cộtngắn”? Hc 259 1. Thân trụ có đượccoilà“cộtngắn”? Cách xác định hệ số chiều dài hữuhiệu“k” KHỚP (không ngăn cảnc.vị xoay) NGÀM (chống chuyển vị xoay) 260 3
4. 9/6/2013 2. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 1 261 2. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 1 262 4
5. 9/6/2013 2. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 1  Tổ hợp1: Pu = 10000 KN MuX = 5000 KNm MuY = 2000 KNm 263 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 264 5
6. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 265 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 266 6
7. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 267 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 268 7
8. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 269 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 270 8
9. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 271 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 272 9
10. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 273 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 274 10
11. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 275 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 276 11
12. 9/6/2013 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 277 3. Kiểmtoánthântrụ cho tổ hợptảitrọng 2 278 12
13. 9/6/2013 4.3. Tính toán mố trụ dẻo • 4.3.1. Tính toán xà mũ – Xà mũ trong mố trụ dẻolàmviệctheosơđồkhung (do các cọc được liên kếtcứng vớixàmũ). Xà mũ Cọc Liên kếtngàm vớinền đất 279 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Khi tỉ sốđộcứng củaxàmũ và độ cứng củacọclớnhơn5 thì mộtcáchgần đúng có thể coi xà mũ như dầmkêtrêncácgối để tính toán và bố trí cốt thép. Xà mũ (Do độ cứng củacọcnhỏ hơn nhiềuso với độ cứng củaxàmũ nên coi như cọc không cảntrở chuyểnvị xoay củaxàmũ tạivị trí đầucọc) Xà mũ – Khi tỉ số trên nhỏ hơn5 thì xà mũ phảitínhtheosơ đồ khung 280 13
14. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) • 4.3.2. Tính mố trụ dẻochịulựcngang – Sơđồtính là các thanh có liên kếtngàmở chân, phía trên liên kếtvớikếtcấunhịpbằng khớp Kếtcấunhịp hi Trụ dẻo – Trong đó: hi là chiều cao tính toán củatrụ dẻothứ i 281 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Nếutrụ là các cọc đóng vào đấtvàở trên có xà mũ thì điểm ngàm nằmtrongđấtkhiđóchiều cao tính toán h củatrụđược tính theo công thứcgần đúng sau: d • Khi hc ≤ 2ηd thì: h = ho + 2ηd ‐ 0.5hc ho • Khi hc > 2ηd thì: h = ho + ηd Trong đó: hc • ho = chiều cao tính từđỉnh cọctớimặt đất sau khi đãxóilở; • hc = độ cắm sâu củacọctrongđất; • η = hệ số, lấytừ 5 đến7 tùy theo đấttốthay yếu(đất càng chặtthìlấy η càng nhỏ); • d = đường kính hay kích thướctiếtdiệncọcnằmtrongmặtphẳng uốn. 282 14
15. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Các nguyên nhân gây ra lựcnganglàmtrụ dẻobị uốnbaogồm: • Lựchãm; • Thay đổi nhiệt độ (làm thay đổichiềudàinhịp); • Co ngót, từ biếncủakếtcấunhịp(làmngắnchiềudàinhịp); • Áp lực đất đẩyngang. – Để đơngiản cho tính toán, thường tính riêng từng nguyên nhân. Kếtquả tính đượcsẽđượccộng tác dụng theo các tổ hợptảitrọng bấtlợi. 283 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) Do lựchãm – LựchãmT làm cho đỉnh củacáctrụđềudịch chuyểnmột đoạn ∆ như nhau (nếubỏ qua biếndạng dọctrụccủakếtcấunhịp). ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ T hi – Tuy nhiên, mỗitrụ có thể tiếpnhậnlực ngang khác nhau tùy thuộcvàotương quan độ cứng giữacáctrụ. 284 15
16. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – LựcngangTi truyềnchotrụ thứ “i” đượcxácđịnh theo biểu thứcsau: ∆ 3EIi Tkii 3  Ti hi trong đó: hi • E = mô đun đàn hồicủavậtliệulàmtrụ; • Ii = mô men quán tính củatrụ thứ i; • hi = chiều cao tính toán củatrụ thứ i; • ki = hệ sốđộcứng củatrụ thứ i. 3EIi ki 3 hi 285 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Do chuyểnvị ∆ tại đầucáctrụ là như nhau nên có thể viếtnhư sau: TT T T 12 i kk12 kii k do đó: k k 1 và i TT1 TTi  ki  ki Mô men uốntạichântrụ thứ i : M iii Th 286 16
17. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) Do thay đổi nhiệt độ – Khi có sự thay đổi nhiệt độ, kếtcấunhịpsẽ thay đổichiềudài làm cho các đỉnh trụ dịch chuyểntheo. L/2 L/2 x h1 3 h5 xo x2 x1 x4 – Độ dịch chuyểncủa đỉnh trụ thứ “i” do nhiệt độ thay đổito: iio tx x 287 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) iio tx x trong đó: • α = hệ số giãn nở vì nhiệtcủavậtliệulàmkếtcấunhịp • xi = tọa độ củatrụ thứ i so vớimột điểmnàođó đượcchọnlàm gốc(thường là điểmgiữachiềudàicầunhư hình vẽ) • xo = tọa độ của điểm không chuyểndịch trên kếtcấtnhịp(là điểmcó∆ = 0) L/2 L/2 x h1 3 h5 xo x2 x1 x4 288 17
18. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Khi đólựcngangtácdụng lên đỉnh trụ thứ i sẽ là: 3EIi Tkiiii 3  hi – Mô men uốntạichântrụ thứ i sẽ là: M iii Th – Để tính đượcxo phảidựavàođiềukiệncânbằng lựcngangtại đỉnh các trụ Tkiiii   k   txx  io 0  ktxktxiiio     0  kxii  tkxtxk ii   o i xo  ki 289 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) Do áp lực đấttácdụng lên mố hay trụ bờ – Áp lực đấttácdụng lên trụ bờ gồmcóhaiphần • Phầntácdụng lên xà mũđược quy về lựctập trung T đặttại đỉnh trụ • Phầntácdụng lên các cộtvớibề rộng bằng 1.5 lầnbề rộng của các cột được quy về biểu đồ tảitrọng phân bố hình thang có độ lớnq1 và q2. T q1 a h1 hi q2 b 290 18
19. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Bài toán đượcgiảibằng cách tách hệ ra làm 2 phần: • Đốivớitrụ bờ, là bài toán dầmcómột đầungàm, đầu kia là gối tựa đàn hồicóđộ cứng bằng (Ʃki) – k1 , phảnlựcX = T1 • Phầncònlại là bài toán các trụ chịutácdụng có độ lớnX = T1 tính giống như bài toán trụ chịulựchãm. XX T q1 hi q2 291 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo)  XT – LựcT1 đượcxácđịnh như sau: T1  XX qh21 34 qqa21 33T với:  XT 3 4 20 10 840kkk111  ki  XX q kkk T 1 11  i a h1 a b và  q2 b h1 h1 292 19
20. 9/6/2013 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) – Mô men uốntạichântrụ bờ sẽ là: aa qqa21 2 M111 qa h h 1 T T 11 h 22 3 – Mô men uốntạichântrụ thứ j (vớij > 1) sẽ là: k j M j  Thjj T1 h j  kki 1 293 Tính toán mố trụ dẻo (t.theo) • 4.3.3. Mô men uốntrongcộttrụ do tảitrọng thẳng đứng truyềntừ kếtcấunhịp – Khi tảitrọng truyềnxuống từ nhịpkêlêntrụ có trị số khác nhau, cộttrụ sẽ chịuuốn. Mômen uốnxácđịnh như sau: • Ở đỉnh trụ: M trên  Ae ph ph Ae tr tr etr eph • Ở chân trụ: Atr Aph M duoi  0.5 Ae ph ph Ae tr tr vớietr và eph là độ lệch tâm củagốibên trái và gốibênphảiso vớitimtrụ. 294 20