Giáo trình Thiết kế cầu: Phần 2 – Trường Cao đẳng Xây dựng TP. Hồ Chí Minh

(NB) Giáo trình Thiết kế cầu: Phần 2 tiếp nối phần 1 với các nội dung cầu bê tông cốt thép; những vấn đề chung về cầu bê tông cốt thép; cầu bản và cầu dầm bê tông dự ứng lực lắp ghép; tính toán cầu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05; tính toán phân bố tải trọng cho các bộ phận kết cấu nhịp; tính toán bản mặt cầu, dầm ngang và dầm chủ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Thiết kế cầu: Phần 2 – Trường Cao đẳng Xây dựng TP. Hồ Chí Minh Thiết kế cầu CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN272-05 3.1 BỀ RỘNG DẢI TƢƠNG ĐƢƠNG ĐỐI VỚI CÁC LOẠI CẦU BẢN VÀ BỀ RỘNG CÁNH DẦM HỮU HIỆU 3.1.1 Bề rộng dải tƣơng đƣơng đối với các loại cầu bản Các quy định sau đây đƣợc áp dụng cho các loại cầu bản bê tông đúc tại chỗ Bề rộng tƣơng đƣơng theo làn của các dải dọc cho cả lực cắt và momen cho một làn, tức là hai đƣờng của bánh xe đặt tải có thể đƣợc xác định nhƣ sau: E  250  0,42 L1W1 (Điều 4.6.2.3-1) Bề rộng tƣơng đƣơng theo làn của các dải dọc cho cả lực cắt và momen với số làn chịu tải lớn hơn một có thể xác định nhƣ sau: W E  2100  0,12 L1W1  (Điều 4.6.2.3-2) NL Trong đó E: Bề rộng tƣơng đƣơng (mm) L1: chiều dài nhịp đã đƣợc điều chỉnh, lấy bằng giá trị nhỏ hơn của nhịp thực tế hoặc 18000mm W1: bề rộng từ mép tới mép đã đƣợc điều chỉnh của cầu, đƣợc lấy bằng giá trị nhỏ hơn của bề rộng thực tế hoặc 18000 mm nếu chịu tải trọng trên nhiều làn, hoặc 9000 mm nếu chịu tải trên một làn (mm) W: bề rộng vật lý mép-tới-mép của cầu (mm) NL: số làn thiết kế, lấy theo Điều 3.6.1.1.1 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Đối với cầu chéo, các hiệu ứng lực dọc có thể đƣợc giảm đi bằng hệ số r: r = 1,05 – 0,25.tg  1,0 (Điều 4.6.2.3-3) Trong đó:  : góc chéo (độ) 3.1.2 Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Khi không đủ điều kiện phân tích chính xác hơn, trừ khi có quy định khác, phải tính nhƣ dƣới đây đối với trị số giới hạn của bề rộng bản bê tông, coi nhƣ bề rộng có hiệu trong tác dụng liên hợp để xác định sức kháng của trạng thái giới hạn. Khi tính độ võng cần xét trên cơ sở toàn bộ chiều rộng bản cánh dầm. Khi tính bề rộng bản cánh dầm có hiệu, chiều dài nhịp có hiệu có thể lấy bằng chiều dài nhịp thực tế đối với các nhịp đơn giản và bằng khoảng cách giữa các điểm thay đổi momen uốn (điểm uốn của biểu đồ momen) của tải trọng thƣờng xuyên đối với các nhịp liên tục, thích hợp với cả momen âm và momen dƣơng. Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 101 Thiết kế cầu Đối với bề rộng bản cánh dầm có hiệu của các dầm giữa, có thể lấy bằng trị số nhỏ nhất của:  1/4 chiều dài nhịp hữu hiệu  12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng của bản cánh trên của dầm  Khoảng cách trung bình của các dầm liền kề nhau Đối với các dầm biên, bề rộng bản cánh dầm có hiệu có thể đƣợc lấy bằng ½ bề rộng có hiệu của dầm trong kề bên, cộng thêm trị số nhỏ nhất của:  1/8 lần chiều dài nhịp hữu hiệu  6,0 lần độ dày trung bình của bản, cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dầy bản bụng dầm hoặc 1/4 bề rộng của bản cánh trên của dầm chính  Bề rộng của phần hẫng 3.2 CƢỜNG ĐỘ KHÁNG UỐN CỦA MẶT CẮT TRONG TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƢỜNG ĐỘ 3.2.1 Nguyên tắc chung Sức kháng tính toán của các cấu kiện bê tông phải đƣợc xác định dựa trên các điều kiện cân bằng và tƣơng thích về biến dạng, lấy các hệ số sức kháng theo quy định của Điều 5.5.4.2 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 và các giả thiết sau:  Đối với các cấu kiện có cốt thép hoặc thép dự ứng lực dính bám hoàn toàn, hoặc trong chiều dài dính bám của các tao thép dự ứng lực mất dính bám cục bộ hoặc đƣợc bọc thì ứng biến tỷ lệ thuận với khoảng cách tính từ trục trung hòa, trừ các cấu kiện có chiều cao lớn thỏa mãn các yêu cầu của Điều 5.13.2 và trong các vùng không bình thƣờng khác.  Đối với các cấu kiện có các bó tao cáp dự ứng lực không dính bám hoàn toàn hay không dính bám một phần nghĩa là các tao thép trong ống bọc hay mất dính bám, sự chênh lệch về ứng biến giữa bó thép và mặt cắt bê tông cũng nhƣ ảnh hƣởng của độ võng đối với yếu tố hình học của bó thép phải đƣa vào tính toán ứng suất trong bó thép.  Nếu bê tông không bị kiềm chế, ứng biến dùng đƣợc lớn nhất ở thớ chịu nén ngoài cùng không đƣợc lớn quá 0,003  Nếu bê tông bị kiềm chế, ứng biến dùng đƣợc lớn nhất vƣợt quá 0,003 có thể đƣợc dùng nếu có sự chứng minh  Ngoại trừ mô hình chống và giằng, ứng suất trong cốt thép phải dựa trên đƣờng cong ứng suất – ứng biến đại diện của thép hay một giá trị toán học đại diện đƣợc chấp nhận, bao gồm dự khai triển của các cột thép hay dự ứng lực và việc truyền dự ứng lực.  Bỏ qua sức kháng kéo của bê tông Bộ môn cầu đường – Trường CĐXD TP.HCM 102 Thiết kế cầu  Giả thiết biểu đồ ứng suất - ứng biến của bê tông chịu nén là hình chữ nhật, parabol hay bất cứ hình dạng nào khác đều phải dẫn đến sự dự tính về sức kháng vật liệu phù hợp về cơ bản với các kết quả thí nghiệm  Phải xét đến sự khai triển của các cốt thép và cáp dự ứng lực và việc truyền dự ứng lực  Phải nghiên cứu các giới hạn bổ sung về ứng biến nén cực trị của bê tông trong các cấu kiện chịu nén mặt cắt chữ nhật rỗng theo quy định của Điều 5.7.4.7 3.2.2 Phân bố ứng suất theo hình chữ nhật Quan hệ tự nhiên giữa ứng suất bê tông chịu nén và ứng biến có thể coi nhƣ một khối hình chữ nhật tƣơng đƣơng cạnh bằng 0,85 f’c phân bố trên một vùng giới hạn bởi mặt ngoài cùng chịu nén của mặt cắt và đƣờng thẳng song song với trục trung hoà cách thớ chịu nén ngoài cùng một khoảng cách a = 1 c. Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trung hoà. Hệ số 1 lấy bằng 0,85 đối với bê tông có cƣờng độ không lớn hơn 28 MPa. Với bê tông có cƣờng độ lớn hơn 28 MPa, hệ số 1 giảm đi theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vƣợt quá 28 MPa, nhƣng không lấy nhỏ hơn trị số 0,65. Phải nghiên cứu các giới hạn bổ sung khi sử dụng khối ứng suất chữ nhật đối với c ...