Đề tài Tính nội lực bản mặt cầu theo phương pháp chính xác bằng phần mềm Midas civil để so sánh với các phương pháp tính nội lực khác trong 22TCN 272-05

Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 2 A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Việc áp dụng tiêu chuẩn mới 22TCN 272-05, có tham khảo tiêu chuẩn AASHTO LRFD 1998 , AASHTO LRFD 2002 trong tính toán thiết kế kết cầu nói chung và bản mặt cầu nói riêng, còn gặp nhiều bỡ ngỡ, khó khăn đối với sinh viên ngành Xây Dựng Cầu Đường . Trong tiêu chuẩn cho phép tính nội lực bản mặt cầu bằng nhiều phương pháp, nhưng lại chưa đưa ra được nhân xét chính xác về các biện pháp trên. Do đó là một kỹ sư thiết kế cầu thì việc lựa chọn và đưa ra một phương pháp hiệu quả tối ưu mang ý nghĩa quan trọng không chỉ mang lại hiệu quả về mặt kinh tế, mà còn nâng cao sự ổn định của kết cấu thượng tầng. Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đã góp phần lớn trong việc sử dụng phương pháp tính để tính toán kết cấu công trình. Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method – FEM) là một trong những phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất trong việc xây dựng các chương trình phân tích kết cấu, chẳng hạn như : SAP2000, RM2000, Midas civil …Và các chương trình này ngày càng được hoàn thiện và phát triển . Do đó trong đề tài này chúng em có đề cập đến nội dung tính nội lực Bản mặt cầu theo phương pháp chính xác (phương pháp phần tử hữu hạn) bằng phần mềm Midas civil, để so sánh với các phương pháp tính nội lực khác trong 22TCN 272- 05 . Qua đó áp dụng để mô hình kết cấu trên phần mềm này mà tiêu biểu là “ Cầu Đồng Nai đang xây mới” . B. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 có tất cả 5 phương pháp để tính toán nội lực bản mặt cầu : ¾ Phương pháp tính chính xác (phương pháp phần tử hữu hạn). ¾ Phương pháp tính gần đúng ( phương pháp dải tương đương ). ¾ Phương pháp tính kinh nghiệm. Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 3 ¾ Phương pháp tính truyền thống . Riêng hai phương pháp tính kinh nghiệm (9.7.2 22TCN 272-05) và tính truyền thống (9.7.3 22TCN 272-05) theo PGS.TS Nguyễn Viết Trung (Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội ) thì nội dung chính là quy định chi tiết về kích thước cấu tạo, số lớp cốt thép, số lượng cốt thép tối thiểu, cấp cốt thép … Sau khi các yêu cầu cấu tạo thỏa mãn có thể không cần tính toán .Do những nguyên nhân trên nên trong nội dụng đề tài bản than em không đưa vào đề tài của mình. Còn hai phương pháp còn lại đều có những ưu điểm, khuyết điểm riêng. Từ những ưu, khuyết đó em có thể đưa ra một cái nhìn tổng quát về hai phương pháp này. Từ đó có thể tùy trường hợp thực tế mà có thể áp dụng thích hợp cho từng phương pháp . C. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Mặt cầu là bộ phận chịu tải trọng và chủ yếu quyết định chất lượng giao thông, chất lượng khai thác của cầu. Do đó trong thiết kế bản mặt cầu là bộ phận được tính toán đầu tiên. Hình 1.1 : Bản mặt cầu và các ảnh hưởng Trong công tác thiết kế ngày nay, đặc biệt là những công trình mang tầm cỡ quốc gia như : Cầu Đồng Nai mới, Cầu Rạch Miểu, Cầu Mỹ Thuận … với nhiều kết cấu, bộ phận phức tạp thì việc tính nội lực cho từng kết cấu đòi hỏi phải nhanh, hiệu quả cao. Do đó không cho phép ta cùng một lúc có thể áp dụng nhiều Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 4 phương pháp tính cho cùng một kết cấu. Vì nó đòi hỏi rất nhiều thời gian và công sức, mà yêu cầu công việc không cho phép điều đó. Ta chỉ có thể lựa chọn một phương pháp để thiết kế nhưng phải đảm bảo tính chính xác cao . Dường như để đáp ứng được các yêu cầu trên thì việc tự động hóa trong thiết kế cầu được cho là phù hợp. Trong thiết kế kết cấu xây dựng nói chung và Bản mặt cầu nói riêng thì Midas civil là phần mềm được đề cập đến. Tuy nhiên việc áp dụng như thế nào để phù hợp với tiêu chuẩn cho phép thì dường như chưa được đề cập đến. Đó chính là yêu cầu đặt ra trong đề tài này cần xem xét . Bản mặt cầu hay còn gọi là kết cấu thượng tầng của cầu có những tác động ảnh hưởng đến sự ổn định : ™ Tác động bên trong ¾ Tải trọng Bản mặt cầu Bê Tông Cốt Thép. ¾ Tải trọng Lan can. ¾ Tải trọng Lớp phủ bê tông át phan . ¾ Tải trọng giải phân cách (nếu có). ™ Tác động ngoài : ¾ Trọng lượng xe cộ qua lại. ¾ Trọng lượng người đi (nếu có). D. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU : Từng bước xác định nội lực Bản mặt cầu theo hai phương pháp : + Dải tương đương quy định theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 (phương pháp gần đúng). + Phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm midas civil (phương pháp tính chính xác). Xác định độ chệnh lệch của kết quả bằng tỷ lệ %,và đưa ra nhận xét cụ thể về hai phương pháp. Từ đó đưa ra kiến nghị cho đề tài. Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 5 E. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng tiêu chuẩn 22TCN 272-05 (kèm theo phần giải thích tiêu chuẩn của Bộ Giao Thông Vận Tải) có tham khao thêm tiêu chuẩn AASHTO LRFD 1998 , AASHTO LRFD 2002 để tính nội lực Bản mặt cầu theo phương pháp dải tương đương. Sử dụng Phần mềm Midas để tính nội lực bản mặt cầu theo phương pháp tính chính xác. Tìm được sự tương quan từ hai phương pháp dựa vào kết quả tìm được ( Nội lực Max, Min). Từ đó đưa ra được tính thực tiễn của từng phương pháp. F. ĐỘ TIN CÂY CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được dựa trên những quy đinh xây dựng trong tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 của Bộ Giao Thông Vận tải thay thế cho bộ tiêu chuẩn cũ 22TCN 18-79. Đồng thời có tham khảo tham một số ý kiến của các Giáo Sư Tiến Sĩ đầu ngành về cách vận dụng tiêu chuẩn trong tính toán thiết kế như : GS. TS Nguyễn Viết Trung (Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội), GS.TS Lê Đình Tâm (Bộ môn Cầu – Hầm trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội), TS Lê Bá Khánh (Trưởng Bộ môn Cầu – Đường trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh) . Áp dụng nguyên tắc thiết kế trong phần mềm Midas phiên bản 7.01 của môn “Tin học Cầu – Đường” để mô hình kết cấu Bản mặt cầu và tính nội lực phần kết cấu thượng tầng theo tiêu chuẩn Việt Nam. Một số công trình cầu điển hình đã được thiết kế, tính toán với Midas /cilvil : + Cầu SooTong : là cầu dây văng lớn thứ 2 trên thế giới với nhịp chính dài 1088 m, bắc qua sông Dương Tử Trung quốc.Được midas Civil phân tích với 1253 nút cùng 1532 phần tử, trong đó có 272 phần tử cáp và 1260 phần tử thanh dầm tổng quát Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 6 Hình 1.2-Cầu Sootong – Trung Quốc + Cầu Thuận Phước – Việt Nam : là cầu 3 nhịp dây võng (125 + 405 +125 =655 m). Hình 1.3-Cầu Thuận Phước – Việt Nam + Cầu samchun Bay Grand (Hàn Quốc): Hình 1.4 - Cầu samchun Bay Grand (Hàn Quốc): Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 7 G. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI : Đề tài này được thực hiện không những đưa ra phương pháp tối ưu mang tính hiệu quả cao mà còn đề cao được tính tự động hóa trong công tác thiết kế bằng phần mềm Midas civil. Từ hai kết quả cặp nội lực tính toán, giúp cho các sinh viên làm đồ án và kỹ sư thiết kế có được nhận xét và cách lựa chọn phù hợp cho từng phương án tính nội lực của đồ án môn học cũng như trong công tác thiết kế kết cấu bản mặt cầu. H. KẾT CẤU ĐỀ TÀI . Gồm những chương chính sau : CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC VỀ TIÊU CHUẨN 22TCN272-05 VÀ HAI PHƯƠNG PHÁP TÍNH NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU. 1.1 SƠ LƯỢC VỀ TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05. 1.1.1 Nguyên tắc thiết kế . 1.1.2 Hệ số tải trọng và các trạng thái giới hạn. 1.2 SƠ LƯỢC HAI PHƯƠNG PHÁP TÍNH NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU . 1.2.1 PHƯƠNG PHÁP DẢI BẢN (PHƯƠNG PHÁP TÍNH GẦN ĐÚNG). 1.2.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHÍNH XÁC). CHƯƠNG II : VÍ DỤ TÍNH TOÁN CỤ THÊ. 2.1 .Tính toán nội lực cầu dầm I . 2.2 .Tính toán nội lực cầu dầm hộp . CHƯƠNG III : KẾT LUẬN VÀ ĐƯA RA NHỮNG KIẾN NGHỊ Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 8 CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC VỀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 9 I . Sơ Lược tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 1.1 Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05 Tiêu cẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 thỏa mãn tất cả các trạng thái giới hạn, cả tổng thể và cục bộ, các biểu thức được thể hiện dưới dạng : nii ΦRQγη ≤×∑ Trong đó : Qi : Hiệu ứng tải trọng . Rn : Sức kháng danh định của vật liệu. γi : Hệ số tải trọng theo thống kê. Φ : hệ số sức kháng theo thống kế của sức kháng danh định . η : hệ số điều chỉnh tải trọng . 1.2 Hệ số tải trọng và các trạng thái giới hạn : 1.2.1 . Tải trọng thiết kế Các tải trọng thường xuyên và tức thời sau đây được xem xét : • Tải trọng thường xuyên: DD = Lực ma sát âm . DC = Tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết . DW = Tải trọng tĩnh của các lớp mặt cầu và thiết bị . EH = Áp lực ngang của đất . EL = Các hiệu ứng bị hãm tích lũy do thi công . ES = Tải trọng của đất chất thêm . EV = Áp lực thẳng đứng do tải trọng đất đắp . • Tải trọng tức thời : BR = Lực hãm xe. CE = Lực li tâm. CR = Từ biến . CT = Lực xô va của xe cộ . CV = Lực xô va của tàu bè. Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 10 EQ = Lực động đất. FR = Lực ma sát . IM = Lực xung kích của xe cộ LL = Hoạt tải xe . LS = Áp lực đất do hoạt tải sau mố. PL = Tải trọng người đi. SE = Lún . SH = Co ngót . TG = Gadient nhiệt. TU = Nhiệt độ phân bố đều . WA = Tải trọng nước và áp lực dòng chảy. WL = Gió trên xe . WS = Tải trọng gió trên kết cấu. 1.2.1. Các trạng thái giới hạn và hệ số tải trọng . A. Các trạng thái giới hạn : 1.2.1.1 Trang thái giới hạn cường độ I : Là tổ hợp tải trọng cơ bản để tính với tải trọng khai thác khi trên cầu có xe và không có gió . 1.2.1.2 Trạng thái giới hạn cường độ II : Là tổ hợp tải trọng để tính cầu chịu lực gió có vận tốc lớn hơn 25m/s. Trên cầu không có xe. 1.2.1.3 Trang thái giới hạn cường độ III : Là tổ hợp để tính với trường hợp xe chạy bình thường khi trên cầu có gió với vận tốc dưới 25 m/s. 1.2.1.4 Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy do mỏi : Trạng thái này nhằm hạn chế sự phát triển của vết nứt và tránh hiện tượng đứt gãy do tải trọng khai thác. Xe tải thiết kế để tính mỏi là xe tải đơn, có khoảng cách giữa các trục xe cố định. 1.2.1.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt : Bao gồm các trạng thái đặc biệt xảy ra có chu kỳ lớn hơn tuổi thọ thiết kế của công trình (động đất, va tàu). Trạng thái này nhằm đảm bảo cầu vẫn tồn tại sau biến cố, mạc dù có thể bị hư hỏng. 1.2.1.6 Trạng thái giới hạn sử dụng : Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 11 Trạng thái giới hạn sử dụng phải được xem xét đến như một số hạn chế đối với ứng suất,biến dạng và vết nứt dưới điều kiện bình thường B. Các hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng : Các hệ số tải trọng cho các tổ hợp khác nhau và tĩnh tải được trình bày trong bảng 1.1 và bảng 1.2 : Bảng 1.1 Các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng Cïng mét lóc chØ dïng mét trong c¸c t¶i träng . Tæ hîp t¶i träng tr¹ng th¸i giíi h¹n DC DD DW EH EV ES LL IM CE BR PL LS EL WA WS WL FR TU CR SH TG SE EQ CT CV C−êng ®é I γp 1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1,2 γTG γSE - - - C−êng ®é II γp - 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1,2 γTG γSE - - - C−êng ®é III γp 1,35 1,00 0,40 1,00 1,00 0,5/1,2 γTG γSE - - - §Æc biÖt γp 0,50 1,00 - - 1,00 - - - 1,0 1,0 1,0 Sö dông 1,0 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,2 γTG γSE - - - Mái chØ cã LL,IM, CE - 0,75 - - - - - - - - - - Bảng 1.2 .Hệ số tải trọng cho tĩnh tải thường xuyên Hệ số tải trọng Loại tải tọng Lớn nhất Nhá nhÊt DC : CÊu kiÖn vμ c¸c thiÕt bÞ phô 1,25 0,90 DD : Kðo xuèng 1,80 0,45 DW : Líp phñ mÆt cÇu vμ c¸c tiÖn Ých 1,50 0,65 EA : ¸p lùc ngang cña ®Êt Chñ ®éng NghØ 1,50 1,35 0,90 0,90 EL : C¸c øng suÊt l¾p r¸p bÞ h·m 1,00 1,00 EV : ¸p lùc ®Êt th¼ng ®øng • æn ®Þnh tæng thÓ • kÕt cÊu t−êng ch¾n • kÕt cÊu vïi cøng • Khung cøng • KÕt cÊu vïi mÒm kh¸c víi cèng hép thÐp 1,35 1,35 1,30 1,35 1,95 1,50 N/A 1,00 0,90 0,90 0,90 0,90 Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 12 • èng hép thÐp mÒm ES : T¶i träng ®Êt chÊt thªm 1,50 0,75 1.3 Tải trọng trong tiêu chuẩn 22TCN 272-05 : 1.3.1 . Tải trọng thẳng đứng : Tải trọng thẳng đứng là tải trọng gây ra do trọng lượng của vật thể nằm trên cầu. Các loại này vừa là tĩnh tải vừa là hoạt tải và tác dụng từ trên xuống theo hướng vào trọng tâm của quả đất 1.3.1.1 Tải trọng thường xuyên : Tải trọng thường xuyên hay còn gọi là tĩnh tải là tải trọng nằm bất động trên cầu trong một thời gian dài,có lẽ trong suốt thời gian phục vụ (Kết cấu nhịp, mặt cầu, lan can, gờ chắn bánh …). Bảng 1.3 Tỷ trọng của một số cấu kiện VËt liÖu Tû träng (kg/m3) Hîp kim nh«m 2800 Líp phñ bªt«ng atpha 2250 XØ than 960 C¸t chÆt, phï xa hay ®Êt sÐt 1925 NhÑ 1775 C¸t nhÑ 1925 Bªt«ng Th−êng 2400 C¸t rêi, phï xa, sái 1600 §Êt sÐt mÒm 1600 Sái, cuéi, macadam, balat 2250 ThÐp 7850 §¸ x©y 2725 Ngät 1000 N−íc MÆn 1025 1.3.1.2 Tải trọng tức thời (Hoạt tải) : 1.3.1.2.1 Hoạt tải xe ô tô : LL Hoạt tải thiết kế HL-93 gồm tổ hợp của : - Xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn. - Xe hai trục kết hợp với tải trọng làn . • Xe tải thiết kế : Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 13 Trọng lượng và khoảng cách giữa các trục của bánh xe của xe tải thiết kế (xem hình 1.3). Cự li giữa hai trục 145 KN thay đổi giữa 4300 mm và 9000 mm để gây ra ứng lực lớn nhất. Hình 1.4 - Đặc trưng của xe tải thiết kế • Xe tải hai trục : Xe đặc biệt gồm hai trục, mỗi trục 110 KN cách nhau 1200 mm • Tải trọng làn : Tải trọng làn thiết kế bao gồm tải trọng rải đều 9,3 N/mm xếp theo phương dọc cầu. Theo chiều ngang được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3000 mm. Hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích . 1.3.1.2.2 Hệ số làn xe Nếu trên cầu đồng thời có một số làn xe thì phải nhân với hệ số làn xe để xác suất xảy ra hiệu ứng cựa đại . Bảng 1.4 . Hệ số làn xe “m” Số làn xe Hệ số làn 1 1,20 2 1,00 3 0,85 > 3 0,65 1.3.1.2.3 Lực xung kích 35KN 145KN 145KN 4.3m 4.3 tíi 9.0m 1800mm600mm Nãi chung Lμn thiÕt kÕ 3.6m mót thõa cña mÆt cÇu Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 14 Bảng 1.5 . Lực xung kích IM Cấu Kiện IM Mối nội bản mặt cầu Tất cả các trạng thái giới hạn 75% Tất cả kết cấu khác Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy Các trạng thái giới hạn khác 15% 25% II . Các phương pháp tính nội lực bản mặt cầu 2.1 .Phương pháp tính dải tương đương ( phương pháp tính gần đúng ) 2.1.1 Phương làm việc của Bản mặt cầu (theo 4.6.2.1.5 ) Nếu khoảng cách của các cấu kiện đỡ theo hướng phụ lớn hơn 1.5 lần theo hướng chính, thì phương làm việc của bản mặt cầu theo phương ngang của cầu ( vuông góc với hướng xe chạy ) ngược lại thì mặt cầu được mô hình hóa như một hệ các dải giao nhau . 2.1.2 Khái quát : Mô hình tính toán coi mặt cầu như các dải bản vuông góc với các cấu kiện đỡ . Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích một dải rộng 1m theo phương ngang cầu. Các cấu kiện kê được giả thiết là cứng tuyệt đối. 2.1.3 Sơ đồ tính : Ta có hai sơ đồ tính, phần hẫng ở dầm biên được tính theo sơ đồ công son, các bản mặt cầu phía trong tính theo sơ đồ dầm lien tục kê trên các gối cứng tại các vị trí dầm chủ. Cũng có thể sử dụng sơ đồ bản ngàm tại hai sườn dầm chủ với đường lối phân tích gần đúng như sơ đồ bản giản đơn kê 2 cạnh được tính như dầm giản đơn sau đó xét hệ số điều chỉnh cho ngàm . Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 15 Hình 2.1 – Các sơ đồ tính toán của Bản mặt cầu 2.1.3.1 Tính toán nội lực bản hẫng . + Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu Hình 2.2 – Mô hình tải trọng tác dụng lên cánh hẫng • Tĩnh tải do trọng lượng bản than bản mặt cầu : Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 16 DC1 = 1m x ts x γbt = (KN/m) • Tĩnh tải do trọng lượng lan can : DC2 = 1m x Alan can x γbt = (KN) (lực tập trung) • Tĩnh tải do gờ chắn bánh xe : DC3 = 1m x Agờ chắn x γbt = (KN) (lực tập trung) • Tĩnh tải do lớp phủ : DW = 1m X hphủ x γl.phủ = (KN/m) + Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu Hoạt tải tác dụng gồm tất cả các tải trọng được quy định như trong điều 3.6.1, trong đó tải trọng bánh xe được mô hình hóa như tải trong tập trung hoặc tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc của lốp xe với mặt đường • Diện tích phân bố của bánh xe lên bề mặt bản - Chiều rộng (làm việc theo phương ngang cầu) b +ts = 510 + ts - Chiều dài (làm việc theo phương dọc cầu) : l = 2.28 x 103 γn + P100 IM1 ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + +ts γ n – Hệ số tải trọng IM – Lực xung kích P – tải trọng xe 72.5 KN cho tải trọng xe thiết kế, 55 KN cho xe hai trục ts – Chiều dày bản mặt cầu Để thuận lợi cho mô hình tính toán theo sơ đồ phẳng, tác dụng của tải trọng bánh xe có thể quy đổi về 1 băng tải chiều dài (b + ts) theo phương ngang cầu có cường độ phân bố cho 1m chiều rộng bản : Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 17 Hình 2.3 – Phân bố tải trọng bánh xe LL = ( ) Etb P s ×+ Với E = 1140 + 0.833 x (mm) : Chiều rộng dải bản chịu ảnh hưởng của bánh xe ở phần hẫng Ví trí tác động của bánh xe lên bản hẫng : tim bánh xe cách mép đá vỉa 300 mm (3.6.1.3.1). Khi tính toán thiết kế bản hẫng thường chỉ bố trí một làn xe nên phải nhân thêm hệ số làn xe m = 1,2 Theo điều 3.6.1.3.4 khi chiều dài hẫng không quá 1800 mm và có lan can bằng bê tông liên tục, tải trọng của dãy bánh xe ngoài cùng được thay thế bằng tải phân bố đều có cường độ 14,6 N/mm = 1640 N/m đặt cách mút hẫng 0,3 m • Công thức tính nội lực bản hẫng : Mô men tại ngàm : ( ) ⎥⎥ ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎣ ⎡ ×+×+×× +××+××+×× = ××= ∑− 2 LIMLLγm 2 LDWγ LDCγLDCγ 2 LDCγ η QγηM 2 5 n 2 4 p2 33p132p1 2 1 1p1 ii Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 18 2.1.3.2 Tính toán nội lực bản kiểu dầm . + Tính toán mô men dương : Đối với bản cầu dầm có thể phân tích như dải bản liên tục kê trên các dầm chủ Trị số mô men tại mặt cắt giữa nhịp của bản hai đầu ngàm xác định theo công thức : M +0.5L = k 00.5LM× Với M +0.5L - Mô men do ngoại tải gây ra tại mặt cắt giữa nhịp bản giản đơn k – hệ số điều chỉnh lấy bằng 0,5 Hình 2.4 – Sơ đồ đơn giản hóa • Tĩnh tải tác dụng : Các bộ phận kết cấu được tính cho 1 m chiều rộng bản .Hệ số tải trọng tĩnh tra theo bảng sau : Bảng 1.6 Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học GVHD: TS.Lê Bá Khánh KS. Lê Văn Phúc SVTH: Cáp Trọng Biên 19 • Hoạt tải tác dụng : Chiều rộng dải tương đương của bánh xe ở vùng mô men dương : E+ = 660 + 0,55.S (mm) 9 Tác dụng của bánh xe tải thiết kế : LL = ( ) Etb P s tr ×+ với E ≥1000 mm Với Ptr = ( )KN72,52 145 = 9 Tác dụng của bánh xe hai trục : Tùy thuộc vào trị số chiều rộng của dải bản tương đương E : - E < 1,2 m chỉ có 1 bánh xe của xe hai trục đặt trong phạm vi chiều rộng của dải bản tương đương nên hoạt tải do bánh xe gây ra có trị số: LL = ( ) Etb P s ta ×+ với E ≥1000 mm - E ≥ 1,2 m chỉ có 2 bánh xe của xe hai trục đặt trong phạm vi chiều rộng của