Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 2.16 Đường ảnh hưởng tại mặt cắt 3L/8.

Hình 2.16 Đường ảnh hưởng tại mặt cắt 3L/8.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



M L/2  .   DC .DC   DW .DW  .�  1,0(1,0.17,182+1,0.3,234).80,65=1646,448 kNm

3.2.2.3.2 Lực cắt do tĩnh tải gây ra:

- Ta thấy lực cắt lớn nhất do tĩnh tải gây ra tại tiết diện đầu dầm nên ta chỉ cần tính tốn

giá trị lực cắt tại vị trí này.



DC=17,182kN/m

DW=3.234kN/m



1.000



dah Vg



25400



Hình 2.18 Đường ảnh hưởng lực cắt tại tiết diện đầu dầm.

Lực cắt tại mặt cắt đầu dầm:

- Theo trạng thái giới hạn cường độ 1:

Vgôi  .   DC .DC   DW .DW  .�  1,0(1,25.17,182+1,5.3,234).12,7=334,372 kN

- Theo trạng thái giới hạn sử dụng:

Vgôi  .   DC .DC   DW .DW  .�  1,0(1,0.17,182+1,0.3,234).12,7=259,283 kN

3.2.3.Tổ hợp nội lực:

Ta có nội lực do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm chủ được xác định theo công thức:

Mu = Mtt+ Mht

Vu = Vtt+Vht

Trong đó :

+ M tt : Mơmen do tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ

+ M ht : Mômen do hoạt tải tác dụng lên 1 dầm chủ

+ Vtt : lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ

+ Vht : lực cắt do hoạt tải tác dụng lên 1 dầm chủ

Tổ hợp mômen theo từng trạng thái giới hạn:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 42



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Trạng thái giới hạn cường độ 1

Mặt cắt

1/8L

1/4L

3/8L

1/2L



Mtt

928,927

1592,446

1990,558

2123,262



Mht

1687,100

2847,105

3503,103

3687,400



Mu

2616,027

4439,551

5493,661

5810,662



Trạng thái giới hạn sử dụng

Mtt

720,321

1234,836

1543,545

1646,448



Mht

964,057

1626,917

2001,773

2107,086



Mu

1684,378

2861,753

3545,318

3753,534



Tổ hợp lực cắt theo từng trạng thái giới hạn:

Trạng thái giới hạn cường độ 1



Trạng thái giới hạn sử dụng



Mặt cắt

Vtt

Vht

Vu

Vtt

Vht

Vu

Gối

334,372

657,700 992,072

259,283

375,829 635,112

3.3. Kiểm tra các giới hạn trong việc xác định kích thước mặt cắt (A6.10.2):

3.3.1. Các tỉ lệ cấu tạo chung:

0,1 ≤



I yc

Iy



≤ 0,9



(2.7)



Trong đó:

- Iy = 521,328.106 - Mơmen qn tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong

mặt phẳng của vách dầm (mm4).

- Iyc= 260,42.106 - Mơmen qn tính của bản biên chịu nén của mặt cắt thép quanh

trục đứng trong mặt phẳng của vách dầm (mm4).

Thay vào công thức (2.7) ta có:

 0,1 ≤



I yc



260, 42.106

=

= 0,5 ≤ 0,9 thoả mãn

I y 521,328.106



Vậy điều kiện này thoả mãn.

3.3.2. Độ mảnh của vách:

- Tiêu chuẩn về mất ổn định của vách do uốn:

2.DC

≤ 6,77.

tw



E

fC



(2.8)



Trong đó:

- DC : Chiều cao của vách chịu nén trong phạm vi đàn hồi (mm).

- fc : Ứng suất ở bản biên chịu nén do lực tính tốn trong giai đoạn thi cơng.(MPa).

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 43



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Mômen lớn nhất do tải trọng khi thi công gây ra:

M = η.1,25.(DCdc+DClk+DCbmc).ω = 1,0.1,25.( 3,424+0,3424+13,416 ).80,645

= 1732,093 kNm.

Mômen chống uốn của tiết diện dầm:

I 1,766 x 1010

 23,547.106 mm3

W= 

y

750

M 1732,093.106

fc =

=

= 73,56 MPa.

23,547.106

W

Thay vào cơng thức (2.8) ta có:

2.DC

1450

=

= 90,625 ≤ 6,77.

tw

16



200000

E

= 6,77.

= 353,007

fC

73,56



Kết luận: thỏa mãn điều kiện.

3.4. Kiểm tra dầm chủ:

Dầm chủ mặt cắt chữ I chịu uốn do đó các cấu kiện phải được thiết kế theo:

- Sức kháng uốn theo TTGH cường độ được qui định trong mục (A6.10.4).

- Kiểm tra TTGH sử dụng đối với độ võng dài hạn được qui định trong mục (A6.10.5).

- TTGH mỏi và đứt gãy của các chi tiết được qui định theo mục (A6.5.3) và các yêu cầu

về độ mỏi đối với các vách dầm theo qui định mục (A6.10.6).

- Sức kháng cắt theo TTGH cường độ được qui định theo mục (A6.10.7).

- Tính khả thi của kết cấu được qui định theo (A6.10.3.2).

3.4.1. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ 1 (A6.10.4):

3.4.1.1. Kiểm tra độ mảnh của vách đối với tiết diện chắc: (A6.10.4.1.2)

2.DCP

E

�3,76.

(2.9)

tw

FYC

Trong đó:

- Dcp: Chiều cao của vách chịu nén tại lúc mômen dẻo (mm).

- Fyc: Cường độ chảy dẻo nhỏ nhất được qui định của bản biên chịu nén (MPa).

với Fyc = Fy =250MPa.

Thay vào cơng thức (2.9) ta được:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 44



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép

2Dcp

tw







GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



D 1450

E

200000



 90,625 �3,76

 3,76

 106,35 .(thỏa mãn)

tw

16

Fy

250



Vậy vách có tiết diện chắc.

3.4.1.2.Kiểm tra độ mảnh của bản biên chịu nén đối với tiết diện chắc: (A6.10.4.1.3)

b

E

 p  f � pf  0,382.

(2.10)

2.t f

Fyc

Trong đó:

- bf :Chiều rộng bản biên chịu nén (mm), bf = 500mm.

- tf : Bề dày bản biên chịu nén (mm), tf = 25mm.

Thay vào công thức (2.10) ta được:

bf

500

E

200000



 10 �0,382

 0,382

 10,8 .

2t f 2.25

Fyc

250

Vậy bản biên chịu nén có tiết diện chắc.

3.4.1.3. Mômen chảy và mômen dẻo của tiết diện không liên hợp:

+ Mômen chảy:

- Mômen chảy My là mômen gây nên ứng suất chảy đầu tiên tại bất kỳ bản biên nào

của dầm thép. Đối với tiết diện không liên hợp chỉ làm việc theo 1 giai đoạn nên M y đơn

giản bằng:

My = Fy.SNC



(2.11)



Trong đó:

- Fy : Cường độ chảy của thép

- SNC: Mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp.

Thay vào cơng thức (2.11) ta có:

My = 250.23,547.106 = 5886,75.106 (N.mm) = 5886,75 (kN.m)

+ Mơmen dẻo:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 45



25



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



500



Ptf



16



1500



Ptw

1450



-



GVHD: TS.Nguyễn Xn Toản



300



Pbw



+

25



Pbf



s

f=

Fy



500

Hình vẽ 2.19 Sơ đồ tính mơmen dẻo của tiết diện không liên hợp,



Mômen dẻo Mp là tổng mômen của các lực dẻo đối với trục trung hoà dẻo.

M P  Ptf .(



D t tf

D

D

D t

 )  Ptw .  Pbw .  Pbf .(  bf )

2 2

4

4

2 2



(2.12)



Do tiết diện dầm đối xứng nên ta có Ptf = Pbf và Ptw = Pbw

Trong đó:

- Ptf , Pbf : Lực dẻo ở bản biên trên chịu nén và bản biên dưới chịu kéo.

Ptf = Pbf = Fy. btf. ttf = 250.106.500.25.10-6 = 3125 kN

-Ptw , Pbw : Lực dẻo ở vách dầm phía trên chịu nén và phía dưới chịu kéo.

Ptw = Pbw = Fy .



D

1450

.t w  250.106.

.16.106  2900.103 N = 2900kN

2

2



Thay vào công thức (2.12) ta có:

M P  Ptf .(



D t tf

D

D

D t

 )  Ptw .  Pbw .  Pbf .(  bf )

2 2

4

4

2 2



1450 25

1450 � 3



�

2.3125.(

 )  2.2900.

.10  6711,875kN.m



2

2

4 �





SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 46



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



3.4.1.4. Liên kết dọc bản biên chịu nén đối với tiết diện đặc chắc: (A6.10.4.1.7)

Chiều dài không được giằng Lb (mm) là:



��

ry .E �

�M �

L b ��

0,124  0,0759. � 1 �

.

�� �

�M P �



��Fyc �



(2.13)



Trong đó:

- Lb: Chiều dài khơng được giằng. (mm)

- ry: Bán kính hồi chuyển nhỏ nhất của tiết diện thép đối với trục thẳng đứng (mm).

- Ml: Mômen nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính tốn ở mỗi đầu của chiều dài

không được giằng (N.mm).

- Mp: Mômen dẻo (N.mm).

- Fyc: Cường độ chảy nhỏ nhất qui đinh của bản biên chịu nén (MPa).

Xác định các giá trị:

+ Bán kính hồi chuyển nhỏ nhất ry:

ry 



Iy

A







521,328.106

 104

48200



+ M1= 0 kN.m (mômen tại gối)

Thay vào công thức ta được:





104.2.105

L b � 0,124  0,0759.0  . �

� 250





� 10316,8 (mm)





- Theo ASSTHO {A6.10.10.1.1d} qui định phải bố trí liên kết dọc với khoảng cách

Lb về mỗi phía của mặt cắt bản biên chịu nén chịu các chuyển vị xoay dẻo. Ta chọn điểm

liên kết tại gối, giữa nhịp và các điểm L/4, 3L/4 dọc theo dầm , tức:

Lb = 25400/4=6350mm.

3.4.1.5.Sức kháng uốn:

Đối với tiết diện chắc, sức kháng uốn có hệ số được xác định theo dạng mơmen:

Mr= φf.Mn



(2.14)



Trong đó:

- Mr: Sức kháng uốn tính tốn đối với mômen (kN.m).

- φf: Hệ số sức kháng uốn φf = 1,0.

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 47



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



- Mn: Sức kháng uốn danh định (kN.m).

Vì đây là tiết diện chắc nên Mn = MP.

Do đó: Mn = MP= 6711,875 (kN.m)

Thay vào cơng thức (2.14) ta có: Mr= φf.Mn = 6711,875.1,0 = 6711,875kN.m.

Kiểm tra: Mr= 6711,875 kN.m > Mu,max =5810,662kNm (thỏa mãn)

*Kiểm tra ứng suất nén lớn nhất ở bản biên do tải trọng có hệ số:

5810,662.106 1500

fc 

.

 246,772MPa  Fy  250MPa

2

1,766.1010

Vậy tiết diện đảm bảo yêu cầu về kháng uốn.

3.4.1.6. Sức kháng cắt theo TTGH cường độ: (A6.10.7)

Sức kháng cắt tính toán của dầm hoặc dầm tổ hợp Vr được lấy như sau:

Vr =  v .Vn



(2.15)



Trong đó:

- Vn: sức kháng cắt danh định của bản bụng có gờ tăng cường.

-  v : hệ số kháng cắt,  v = 1,0.

Ta có:

M u  5810,662 kN.m > 0,5.φf.Mp=0,5.1. 6711,875 =3355,938 kN.m

Nên theo (A.6.10.7.3.3a-2) ta có sức kháng cắt danh định Vn như sau:









� 0,87.(1  C) �

Vn  R.Vp . �

C

�C.Vp

2 �

�d �



1  � 0 ��



�D � �







(2.16)



Trong đó:

- Mu: Mơmen lớn nhất do tải trọng tính tốn gây ra, Mu=5810,662 kN.m

- Mr : Sức kháng uốn tính tốn, Mr=Mp=6711,875 kN.m

- My : Mômen chảy của tiết diện, My= 5886,75 kN.m

- ϕf : Hệ số sức kháng uốn, ϕf =1.

- Vp: Lực cắt dẻo, được xác định theo công thức:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 48



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Vp  0,58.Fyw .D.t w  0,58.250.1450.16.103  3364kN

- D: chiều cao vách dầm, D=1450mm.

- R: được xác định theo công thức (A.6.10.7.3.3a-3)





� Mr  Mu



R�

0,6  0, 4.�

��1







M



0,75.



.M





f

y �

� r







(2.17)



Thay vào công thức trên ta có:





� 6711,875  5810,662 �

R�

0,6  0, 4. �

� 0,757 �1



�6711,875  0,75.1.5886, 75 �





- d0: Khoảng cách giữa các gờ tăng cường. Theo (A.6.10.7.3.2) thì d0 phải thỏa mãn:

2



2



� 260 �

� 260 �

d 0 �D. �

 11934,897mm

�  1450. �

(D / t w ) �

(1450 / 16) �







Ta chọn d0=4200 mm.

- C: tỷ số của ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt, được xác định theo công thức.

Xác định các giá trị:

+



k  5



+ 1,12

+ 1, 4

+

Ta thấy :1,12



5

2



�d 0 �

�D �

� �



 5



5

2



�4200 �





�1450 �



 5,596



E.k

200000.5,596

 1,12

=74,938

Fyw

250

E.k

200000.5,596

 1, 4

 93,672

Fyw

250



D 1450



 90,625

tw

16

E.k

D

E.k

 74,938 �  90,625 �1, 4

 93,672

Fyw

tw

Fyw



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 49



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



Nên



C



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



1,12 E.k

1

.



.74,938 

�D � Fyw 90,625

0,827

� �

�t w �



Thay các kết quả vào công thức (2.16) ta có:









0,87.(1  0,827) �



Vn  0,757.3364. �

0,827 

 2230,895kN �0,827.3364  2782,028kN

2 �

4200



��



1 �





�1450 � �





Vậy Vn=2782,028 kN.

Thay vào cơng thức (2.15) ta có:

Vr =  v .Vn =1. 2782,028= 2782,028kN.

Lực cắt do tải trọng gây ra Vu = 992,072kN  Vr =2782,028 kN nên tiết diện chọn thỏa

mãn yêu cầu về sức kháng cắt.

3.4.2. Kiểm tra TTGH sử dụng đối với độ võng dài hạn: (A6.10.5)

Ta có dầm được phân tích theo phương pháp đàn hồi và cả hai bản biên của mặt cắt

không liên hợp nên ứng suất bản biên trong uốn dương và uốn âm khơng được vượt q:

ff  .Rb.Rh.Fyf



(2.18)



Trong đó:

- ff: Ứng suất bản biên dầm đàn hồi do tải trọng tính toán gây ra (MPa).

-  = 0,8: Hệ số sức kháng của bản biên với tiết diện không liên hợp.

- Rb: Hệ số truyền tải trọng qui định ở điều (A.6.10.4.3.2), với tiết diện chắc R b=1,0.

- Rh : Hệ số lai, Rh =1,0.

- Fyf: Cường độ chảy nhỏ nhất qui định ở bản biên (MPa), Fyf = Fc = 250 (MPa).

Tính ff:

Mơmen lớn nhất của TTGH sử dụng tại giữa nhịp cho dầm biên là:

M = 3753,534 kN.m

Ứng suất của bản biên chịu mơmen dương và âm là:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 50



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



ff =



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



M 3753,534.106



 159, 406 N/mm2 = 159,003 MPa.

6

Z

23,547.10



Mặt khác ta có: 0,8.Rb.Rh.Fyf = 0,8.1,0.1,0.250 = 200MPa.

Ta thấy: ff =159,003 MPa < 0,8.Rb.Rh.Fyf = 200 Mpa. (thỏa mãn)

Vậy dầm chủ thỏa mãn điều kiện độ võng dài hạn ở trạng thái giới hạn sử dụng.

3.4.3. TTGH mỏi và đứt gãy của các chi tiết và các yêu cầu về độ mỏi đối với các

vách dầm: (A6.5.3), (A6.10.6)

3.4.3.1. Chu kỳ tải trọng:

Cường độ mỏi có quan hệ với biên độ ứng suất do hoạt tải và số chu kỳ ứng suất của tải

trọng. Số lượng xe tải trung bình hằng ngày trong một làn có thể xác định theo cơng thức

sau:

ADTTSL = p.ADTT



(2.19)



Trong đó:

- ADTT: số lượng xe tải trung bình ngày đêm trên cầu.

- p: một phần số xe tải trong làn đơn.

- Giả thiết đường liên quốc gia thuộc vùng nông thôn liên quốc gia với lượng giao thơng

trung bình hằng ngày ADT = 20000xe/1ngày.1làn

- Theo bảng 3.12 (sách Thiết kế cầu thép của TS. Nguyễn Xuân Toản- Th.S Nguyễn

Văn Mỹ trang 68) ta có: Tỉ lệ xe tải trong luồng là 0,2.

- Theo bảng 3.11 (sách Thiết kế cầu thép của TS. Nguyễn Xuân Toản- Th.S Nguyễn Văn

Mỹ trang 68) ta có: Phần xe tải trong làn đơn p = 0,85 (Ứng với 2 làn xe tải).

Nên ta có: Lượng xe tải trung bình hằng ngày:

ADTT = 0,2.ADT.2 = 0,2.20000.2 = 8000 (xe tải/1ngày).

Lượng xe tải trung bình hằng ngày của 2 làn xe tải đơn:

ADTTSL = p.ADTT = 0,85.8000 = 6800 (xe tải/1ngày1làn).

- Theo bảng (A.6.6.1.2.5-2) Chu kỳ ứng suất trên một xe tải cho dầm đơn giản nhịp

26000mm >12000m là n = 1.

- Số lượng chu kỳ ứng suất N là số lượng xe dự kiến qua cầu của làn xe nặng nhất của

tải trọng thiết kế. Với tuổi thọ 100 năm, nó được biểu diển:

N =365.100.n.ADTTSL= 365.100.1.6800 = 248,2.106 (chu kỳ).

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 51



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



3.4.3.2. Biên độ ứng suất cho phép mỏi:

- Sức kháng mỏi danh định ứng với loại cấu tạo B được biểu diển như sau: (A6.6.1.2.5)

1



 F  n



3

A�

1



 � � �  F  TH

�N � 2



(2.20)



Trong đó:

-  F  n : Sức kháng mỏi danh định.

- A : Hệ số cấu tạo, lấy theo bảng (A6.6.1.2.5-1) thì A = 39,3.1011 MPa3.

-  F  TH : Ngưỡng ứng suất mỏi có biên độ khơng đổi, lấy theo bảng (A6.6.1.2.5-3) thì

(  F)TH = 110 MPa.

Thay vào cơng thức (2.20) ta có:



 F  n



1

3



1



3

A � �39,3.1011 �

1

1



 � � �

 25,11MPa   F  TH  .110  55MPa

6�

248, 2.10 �

2

2

�N � �



Vậy  F  n  55MPa

3.4.3.3. Tiêu chuẩn và tải trọng thiết kế mỏi:

- Tiêu chuẩn thiết kế theo công thức:

  F  n � (f )



(2.21)



Trong đó:

-  F  n : sức kháng mỏi danh định (Mpa).

- (f ) : biên độ ứng suất do tải trọng mỏi gây ra (MPa).

- γ : hệ số tải trọng.

- ϕ : hệ số sức kháng, ϕ=1.

- η : hệ số điều chỉnh tải trọng, η=1.

- Tải trọng thiết kế mỏi: xe tải thiết kế mỏi trên một làn là xe tải đơn với khoảng cách

hai trục sau 9000mm với hệ số tải trọng 0,75 , hệ số xung kích phải được đề cập vào với

IM=0,15 và không xét đến hệ số làn xe.

- Mômen lớn nhất do tải trọng mỏi gây ra trên dầm chủ tại tiết diện giữa nhịp:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 52



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 2.16 Đường ảnh hưởng tại mặt cắt 3L/8.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×