Tải bản đầy đủ

so sánh tiêu chuẩn TK cầu TCVN 11823-2017 và tiêu chuẩn 22 tcn 272-05 (Luận văn tính toán cầu dầm hộp liên tục BTCT)

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả luận văn xin cam đoan bản luận văn này là công trình khoa học
độc lập của cá nhân tác giả, không sao chép. Các số liệu, kết quả nghiên cứu,
tính toán nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.

Tác giả luận văn

Lê Đình Quyền


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Minh Hùng,
người đã tận tình chỉ dẫn, động viên tôi hoàn thành luận văn trong suốt thời
gian qua.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu
và Công trình ngầm, trường Đại học Xây Dựng đã dành thời gian góp ý, giúp
tôi hoàn thiện luận văn của mình.
Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đồng nghiệp và gia
đình tôi đã động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô
giáo trong khoa Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Xây Dựng.

Trong quá trình thực hiện không thể không tránh khỏi những thiếu sót.
Rất mong được sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy cô giáo và các bạn đồng
nghiệp.
Tác giả luận văn

Lê Đình Quyền


MỤC LỤC
MỤC LỤC

3

DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................8
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KẾT CẤU
NHỊP CẦU DẦM LIÊN TỤC– BTCT......................................3
1.1. Ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng cầu cầu dầm liên tục BTCT............3
1.1.1. Cầu dầm liên tục BTCT...........................................................................3
1.1.1.1. Sự xuất hiện và phát triển của kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT...3
1.1.1.2. So sánh về phương diện kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp liên tục BTCT.
.............................................................................................................4
1.1.2. Cấu tạo kết cấu nhịp liên tục BTCT........................................................4
1.1.2.1. Tiết diện ngang của kết cấu nhịp liên tục BTCT..................................4
1.1.3. Ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng cầu dầm liên tục BTCT................5
1.1.3.1. Ưu điểm................................................................................................5
1.1.3.2. Nhược điểm..........................................................................................6
1.1.3.3. Phạm vi áp dụng...................................................................................6
1.2. Thiết kế và thi công cầu dầm liên tục BTCT ở Việt Nam..........................6
1.3. Tiêu chuẩn thiết kế.....................................................................................8
1.1.4. Tiêu chuẩn ngành 22TCN 18-79.............................................................8
1.1.5. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05....................................................9
1.1.5.1. Triết lý thiết kế trong Bộ tiêu chuẩn 22TCN272-05..........................10


1.1.5.2. Các trạng thái giới hạn........................................................................11
1.1.6. Tiêu chuẩn AASHTO 2007....................................................................11
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP CẦU DẦM
LIÊN TỤC BTCT...................................................................13
1.4. VẬT LIỆU................................................................................................13


2.1.1. Bê tông theo 272-05..............................................................................13
2.1.2. Bê tông theo AASHTO 2007:................................................................13
2.1.3. Thép thường..........................................................................................15
2.1.4. Thép ứng suất trước...............................................................................15
1.5. HOẠT TẢI THIẾT KẾ.............................................................................16
2.1.5. Xe tải thiết kế........................................................................................17
2.1.6. Xe hai trục thiết kế................................................................................17
2.1.7. Tải trọng làn thiết kế..............................................................................17
1.6. THIẾT KẾ DẦM CHỦ.............................................................................18
2.1.8. Xác định kích thước dầm.......................................................................18
2.1.9. Thiết kế sườn hộp..................................................................................18
2.1.10. Thiết kế bản đáy hộp...........................................................................18
2.1.11. Thiết kế đường cong biên dầm............................................................19
2.1.12. Xác định đặc trưng hình học các mặt cắt............................................20
1.7. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC..............................................23
2.1.13. Các giai đoạn hình thành nội lực.........................................................23
2.1.13.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn đúc hẫng cân bằng từ trụ ra giữa nhịp.........23


2.1.13.2. Giai đoạn 2: Tháo dỡ xe đúc............................................................24
2.1.13.3. Giai đoạn 3: Hợp long nhịp biên......................................................24
2.1.13.4. Giai đoạn 4: Căng cáp dương, tháo dỡ giàn giáo nhịp biên.............25
2.1.13.5. Giai đoạn 5: Tháo dỡ giàn giáo hợp long nhịp biên, tháo neo đỉnh trụ
...........................................................................................................25
2.1.13.6. Giai đoạn 6: Hợp long giữa..............................................................26
2.1.13.7. Giai đoạn 7: Tháo dỡ giàn giáo hợp long giữa.................................26
2.1.13.8. Giai đoạn 8: Cầu chịu tỉnh tải phần 2...............................................26
2.1.13.9. Giai đoạn 9: Cầu chịu hoạt tải..........................................................27
2.1.13.10. Tải trọng làn thiết kế.......................................................................27
2.1.14. Các tổ hợp tải trọng Trong quy trình 272-05 và Tiêu chuẩn AASHTO
2007.....................................................................................................28
2.1.14.1. Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ I..........................28
2.1.14.2. Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn sử dụng..............................29
1.8. TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM CHỦ.....................................................30
2.1.15. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu.............................................................30
2.1.15.1. Bê tông có cường độ chịu nén f’c = 50 MPa...................................30
2.1.15.2. Thép cường độ cao...........................................................................31
2.1.15.3. Thép thường.....................................................................................32
2.1.16. Sơ bộ xác định diện tích cốt thép ƯST................................................32
1.9. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT THEO 272-0.5...........................33
2.1.17. Mất mát do ma sát ΔfpF (tính theo công thức 5.9.5.2.2b-1)...............34


2.1.18. Mất mát do thiết bị neo ΔfpA..............................................................34
2.1.19. Mất mát do co ngắn đàn hồi DfpES (theo điều 5.9.5.2.3b).................35
2.1.20. Mất mát do co ngót (điều 5.9.5.4.2)....................................................36
2.1.21. Mất mát do từ biến (điều 5.9.5.4.3).....................................................37
2.1.22. Mất mát do chùng dão thép (điều 5.9.5.4.4)........................................38
2.1.22.1. Mất mát do dão lúc truyền lực..........................................................38
2.1.22.2. Mất mát sau khi truyền.....................................................................38
2.1.23. Tổng hợp mất mát ứng suất.................................................................39
1.10. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT THEO AASHTO 2007............39
2.1.24. Mất mát do ma sát ΔfpF tính theo công thức :....................................40
2.1.25. Mất mát do thiết bị neo ΔfpA..............................................................40
2.1.26. Mất mát do co ngắn đàn hồi DfpES :..................................................41
2.1.27. Mất mát theo thời gian........................................................................43
1.11. Công nghệ thi công.................................................................................49
2.1.28. Trình tự thi công các khối của dầm hộp liên tục bằng xe đúc hẫng đối
xứng qua tim trụ..................................................................................49
2.1.28.1. Thi công khối đỉnh trụ......................................................................50
2.1.28.2. Thi công các khối dầm hẫng.............................................................50
2.1.28.3. Thi công khối Hợp long....................................................................51
2.1.28.4. Thi công các đoạn dầm đúc trên đà giáo..........................................51
2.9. Phân tích kết cấu bằng MIDAS CIVIL...................................................52
2.9.1 Mô hình hóa............................................................................................52


CHƯƠNG 3. KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN KẾT CẤU NHỊP CẦU DẦM LIÊN
TỤC BTCT THEO TIÊU CHUẨN 272-05 VÀ AASHTO 2007
.................................................................................................55
Biểu đồ nội lực tính theo TCN272-05............................................................55
3.1.1. Biểu đồ nội lực tính theo AASHTO 2007.............................................65
1.12. KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN......................................................................74
3.1.2. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng..........................................74
3.1.2.1. Kiểm tra ứng suất trong bê tông.........................................................74
3.1.2.2. Biểu đồ ứng suất.................................................................................79
3.1.3. Kiểm tra biến dạng................................................................................86
3.1.4. Kiểm toán theo TTGHCĐ I...................................................................87
KẾT LUẬN
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC HÌNH VẼ
1.2-1: Cầu Vĩnh Tuy, Hà Nội……………………………………………….7
2.2-1: Xe tải thiết kế…………………………………………………………..8
2.3-1: Mặt cắt ngang dầm hộp trên trụ và giữa nhịp ………………………22
2.3-2: Sơ đồ phân đốt nhịp chính……………………………………………24
2.4-1: Sơ đồ cầu chính………………………………………………………24
2.4-2: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn thi công hẫng……….24
2.4-3: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men khi dỡ xe đúc…………………25
2.4-4: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 3……………………25
2.4-5: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 4…………………….25
2.4-6: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 5…………………….26
2.4-7: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 6……………………26
2.4-8: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 7……………………26
2.4-8: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 7……………………26
2.4-9: Sơ đồ tính và dạng biểu đồ mô men giai đoạn 8……………………27
2.6-1: Sơ đồ mất mát thiết bị neo…………………………………………..36
2.7-1: Sơ đồ mất mát thiết bị neo…………………………………………..42
2.9-1: Mô hình 3D toàn cầu………………………………………………..51
2.9-2: Mặt cắt trên trụ……………………………………………………….51
2.9-3: Mặt cắt sát trụ………………………………………………………..51
2.9-4: Mặt cắt giưuã nhịp…………………………………………………..52


3.1-1: Sơ đồ cầu chính……………………………………………………….54
3.1-2: Mặt cắt kết cấu nhịp………………………………………………….54
3.2-1,16: Biểu đồ nội lực tính theo TCN272-05………………………..55-62
3.2-17,32: Biểu đồ nội lực tính theo AASHTO2007……………………63-70


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTCT

Bê tông cốt thép

PTHH

Phần tử hữu hạn

CĐC

Cường độ cao

ƯST

Ứng suất trước

USCB

Ứng suất cục bộ

US

Ứng suất


1

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCN272-05 do Bộ GTVT ban hành ngày 20 tháng
06 năm 2005 dựa trên phiên bản AASHTO 1998. Đến nay, AASHTO 2007,
nhiều điều khoản trong đó đã được cập nhật, sửa đổi. Việc tìm hiểu, nghiên cứu
thiết kế, tính toán công trình cầu theo tiêu chuẩn AASHTO 2007 và so sánh với
tiêu chuẩn TCN272-05 là cần thiết.
Do đó, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, tính toán kết cấu
nhịp cầu dầm liên tục BTCT theo tiêu chuẩn AASHTO 2007 và so sánh với
tiêu chuẩn TCN272-05”.
Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu phân tích so sánh những điểm giống và khác nhau của hai cách
khi tính toán kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT theo hai tiêu chuẩn TCN27205 và tiêu chuẩn ASSHTO 2007.
Mục tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá sự thay đổi giữa hai cách tính toán, chỉ ra được cái ưu điểm của
tiêu chuẩn mới.
- Kết luận và kiến nghị sau khi có kết quả so sánh, tính toán kết cấu nhịp
cầu dầm liên tục BTCT theo hai tiêu chuẩn TCN272-05 và tiêu chuẩn ASSHTO
2007.
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:
- Kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT
Phương pháp nghiên cứu


2

Sử dụng phần mềm Midas Civil phân tích, tính toán nội lực, độ võng kết
cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT. Sử dụng tiêu chuẩn TCN 272-05 và tiêu chuẩn
AASHTO 2007 để tính toán, kiểm toán kết cấu theo các trạng thái giới hạn.
Cơ sở khoa học và thực tiễn:
+ Tiêu chuẩn TCN272-05.
+ Tiêu chuẩn AASHTO 2007.
Cấu trúc luận văn:
Luận văn bao gồm:
+ Mở đầu
+ Chương 1: Tổng quan về thiết kế và thi công kết cấu nhịp cầu dầm liên
tục BTCT
+ Chương 2: Cơ sở thiết kế, tính toán kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT.
+ Chương 3: So sánh kết quả tính toán kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT
theo hai tiêu chuẩn.
+ Kết luận và kiến nghị
+ Danh mục các tài liệu tham khảo


3

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KẾT CẤU

NHỊP CẦU DẦM LIÊN TỤC– BTCT.
1.1.

Ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng cầu cầu dầm liên tục BTCT
1.1.1. Cầu dầm liên tục BTCT

1.1.1.1.Sự xuất hiện và phát triển của kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT
Kết cấu nhịp cầu dầm liên tục BTCT là một trong những dạng kết cấu cầu
được sử dụng khá phổ biến trên nhiều nước trong cầu ô tô và cả trong cầu xe
lửa..
Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang có tiết diện hình
hộp được coi là thích hợp về khả năng chịu lực (đặc biệt là khả năng chống
xoắn) và kiến trúc đẹp. Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp thành xiên có
chiều cao thay đổi dần từ trụ ra giữa nhịp.
Trong những năm gần đây ngành thi công cầu ở Việt Nam đã có những
chuyển biến đáng kể trong việc đầu tư vào công nghệ thi công, một trong những
công nghệ đó là “Công nghệ thi công dầm hộp liên tục bê tông cốt thép dự ứng
lực bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng” (gọi tắt là công nghệ đúc hẫng) áp
dụng cho thi công kết cấu nhịp bằng BTCT DƯL của các cầu liên tục khẩu độ
lớn. Lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng tại công trình cầu Phú Lương
(trên Quốc lộ 5), công ty Cầu 12 đã nhập và tiếp nhận chuyển giao hoàn chỉnh,
trực tiếp công nghệ đúc hẫng cùng toàn bộ thiết bị xe đúc đi kèm từ hãng VSL
(Thụy Sỹ). Công nghệ đúc hẫng này đã được cán bộ, công nhân, các kỹ sư của
Công ty cầu 12 tiếp nhận nghiêm túc và sử dụng thành thạo trên công trình cầu
Phú Lương, sau đó lẫn lượt được áp dụng trên các công trình: cầu Tiên Cựu (Hải
phòng), cầu Lạc Quần (Nam Định), cầu Hoà Bình ( thành phố Hoà Bình), cầu
Bợ (Tuyên Quang), cầu An Dương II (Hải Phòng), cầu Bắc Giang, cầu Đuống
mới, cầu Quán Hàu (Quảng Bình) thành công tốt đẹp, được các cơ quan quản lý
nhà nước đánh giá rất cao về chất lượng của công trình và hiện nay đang thi


4

triển khai thi công ở: cầu Tân Yên (Tuyên Quang), cầu Trần Phú (Nha trang),
cầu Nguyễn Tri Phương và Chánh Hưng .
Đặc biệt trong quá trình thi công, căn cứ vào công nghệ đúc hẫng đã có và
kinh nghiệm của chính mình, Các công ty cầu ở nước ta đã tự nghiên cứu, thiết
kế và chế tạo thành công xe đúc hẫng – một thiết bị chủ yếu, quan trọng của
công nghệ đúc hẫng. Loại xe đúc này đã và đang tham gia vào thi công tại các
cầu: An Dương II, Lạc Quần, Hoà Bình, Tân Yên, Trần Phú … và đã chứng tỏ
tính năng không thua kém loại xe đúc đã nhập của VSL.
Cầu Cẩm Lệ là một cầu lớn tại Km 0 + 715.15 tuyến Cẩm Lệ – Miếu Bông
nối QL I và QL 14B. Cầu bắc qua sông cẩm Lệ thuộc địa phận huyện Hoà Vang,
TP Đà Nẵng. Kết cấu nhịp bằng BTCT DƯL bố trí theo sơ đồ : 42m + 5 x 63m +
42m = 399m. Mặt cắt ngang dạng hộp thành xiên với chiều cao thay đổi từ 1.8
đến 3.8m. Độ xiên của thành hộp là 10/1.
Căn cứ vào yêu cầu của tiến độ thi công, kế hoạch cân đối thiết bị của
mình, Công ty Cầu 12 dự kiến sẽ đưa cả hai loại xe đúc của VSL và tự chế tạo
của mình vào tham gia thi công kết cấu nhịp cầu Cẩm Lệ.
1.1.1.2.So sánh về phương diện kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp liên tục BTCT.
Về phương diện kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp BTCT liên tục có những
điểm đáng quan tâm khi so sánh với akết cấu khác.
Cần phải nói rằng khái niệm hiệu quả kinh tế kỹ thuật của công trình cầu là
điều khá phức tạp. Đề cập tới hiệu quả kinh tế kỹ thuật thông thường người ta
nghĩ tới giá thành tổng hợp cả công trình bao gồm cả phần chi phí khai thác,
nhân công, thiết bị xây dựng và thời hạn thi công. Bên cạnh đó cũng phải chú ý
tới chất lượng khai thác và hình thành bề ngoài của công trình.
1.1.2. Cấu tạo kết cấu nhịp liên tục BTCT.
1.1.2.1.Tiết diện ngang của kết cấu nhịp liên tục BTCT.


5

Phần lớn các kết cấu nhịp BTCT liên hợp được xây dựng dưới dạng cầu
dầm hộp.

16000

1500

2182

500

1500

350

2210

1800

400
1000

5500

400
1

1500
600

500

600

6

2182

2500

1500

600

600
2210

350

7500

350

7500

350

500

Đối với loại kết cấu nhịp này, vấn đề chính trong cấu tạo là lựa chọn tiết
diện và chiều cao số dầm chủ trong mặt cắt ngang cầu. Cùng với sự tăng chiều
dài nhịp thì việc tăng chiều cao dầm chủ chotương ứng và hợp lý.

1.1.2. Sơ đồ phân đốt
1.1.3. Ưu khuyết điểm và phạm vi áp dụng cầu dầm liên tục BTCT.
1.1.3.1.Ưu điểm
- Kết cấu cầu chính thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng là
phương pháp thi công quen thuộc với các nhà thầu trong nước.
- Đường đàn hồi liên tục, ít khe co giãn, xe chạy êm thuận.


6

- Do hệ đà giáo phần lớn được treo trên dầm và luân chuyển nên giảm được
đáng kể khối lượng ván khuôn đà giáo, cơ giới hóa thi công cho phép triển khai
đồng thời nhiều mũi thi công tăng năng suất lao động không cản trở giao thông
đường thủy, đường bộ phía dưới cầu trong thời gian thi công.
- Cầu bằng BTCT nên chi phí cho công tác duy tu bảo dưỡng trong giai
đoạn khai thác thấp.
1.1.3.2.Nhược điểm
- Quá trình thi công phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết.
- Số lượng trụ nhiều ảnh hưởng đến lưu thông dòng chảy.
- Kết cấu nặng nề.
1.1.3.3.Phạm vi áp dụng
- Áp dụng cho mọi địa hình (từ miền núi, đồng bằng, vượt sông ngòi, vượt
biển...).
- Áp dụng cho những cầu vượt nhịp lớn.
1.2. Thiết kế và thi công cầu dầm liên tục BTCT ở Việt Nam
Thời kỳ trước Cách mạng Tháng 8 – 1945: Để phục vụ cho công cuộc khai
thác thuộc địa, người Pháp đã xây dựng một mạng lưới đường giao thông khá
bài bản ở Việt Nam. Cầu Long biên là một trong những niềm tự hào của ngành
giao thông công chánh Pháp.
Thời kỳ từ 1945 – 1975 và sau đó: Ngành cầu đường đã có những cố gắng
để vượt qua nhiều khó khăn. - Thời kỳ từ sau 1992: đây là thời kỳ phát triển thực
sự cuả ngành cầu đường Việt Nam, chúng ta học tập được các công nghệ xây
dựng cầu tiên tiến cuả thế giới.
Trong những năm gần đây ngành thi công cầu ở Việt Nam đã có những
chuyển biến đáng kể trong việc đầu tư vào công nghệ thi công, một trong những


7

công nghệ đó là “Công nghệ thi công dầm hộp liên tục BTCT dự ứng lực bằng
phương pháp đúc hẫng cân bằng” (gọi tắt là công nghệ đúc hẫng) áp dụng cho
thi công kết cấu nhịp bằng BTCT DƯL của các cầu liên tục khẩu độ lớn. Lần
đầu tiên công nghệ này được áp dụng tại công trình cầu Phú Lương (trên Quốc
lộ 5), công ty Cầu 12 đã nhập và tiếp nhận chuyển giao hoàn chỉnh, trực tiếp
công nghệ đúc hẫng cùng toàn bộ thiết bị xe đúc đi kèm từ hãng VSL (Thụy Sỹ).
Kết cấu cầu dầm liên tục BTCT khá phổ biến tại Việt Nam, các cầu tiêu
biểu được xây dựng lên như Cầu Vĩnh Tuy, Cầu Thanh Trì, cầu Pá Uôn, cầu Cửa
Đại…

Hình 1.2 -1: Cầu Vĩnh Tuy Hà Nội
Phương pháp lắp dựng dầm hộp đúc sẵn là công nghệ hàng đầu được áp
dụng tại các nước có kĩ thuật xây dựng cầu phát triển trên thế giới. Phương pháp
này giúp rút ngắn thời gian thi công, quản lý chất lượng thi công tốt hơn, giảm
chi phí đầu tư công trình. ở VN, lần đầu tiên phương pháp lắp dựng dầm hộp
BTCT dự ứng lực (DƯL) đã được áp dụng ở công trình cầu Kiền (Hải Phòng)
thành công. Có hai phương pháp chính như sau:
Phương án Longline - toàn bộ các khối dầm được đúc trên một bệ đúc có
chiều dài bằng với chiều dài nhịp cầu cần đúc để tạo hình dạng đường cong thực


8

tế của cầu trên bãi đúc. Sau khi đúc xong toàn bộ các khối được tách ra để vận
chuyển và lắp ráp vào vị trí.
Phương pháp Shortline - bệ đúc chỉ đúc được 2 khối dầm liền kề. Khối đúc
cũ là ván khuôn đầu dầm của khối đúc mới để tạo hình dạng đường cong thực tế
của cầu. Phương án này yêu cầu công nhân kĩ thuật có trình độ tay nghề cao,
nhưng chỉ cần một bệ đúc ngắn, chi phí thấp.
1.3. Tiêu chuẩn thiết kế
1.1.4. Tiêu chuẩn ngành 22TCN 18-79
Tiêu chuẩn ngành 22TCN 18-79 là tiêu chuẩn quy đinh các quy trình thiết
kế cầu cống theo trạng thái giới hạn ban hành theo quyết định số 2057 QĐ/KT4
ngày 19/9/1979.
- Bản quy trình này được ban hành để thiết kế cầu làm mới vĩnh cửu (trong
đó có cầu cạn, cầu vượt, cầu dẫn v.v…) và cống dưới nền đường trên các tuyến
đường sắt khổ 1000mm, 1435mm và tuyến đường ô tô, các đường thành phố và
đường qua thành phố.
- Các loại cầu khôi phục, cải tạo nâng cấp theo quy trình riêng.
*Một số điều quy định trong bản tiêu chuẩn 22TCN18-79.
- Khi thiết kế cầu đường sắt, đường ô tô và đường thành phố và cống dưới
nền đường thì ngoài quy phạm này, còn cần xét đến các yêu cầu tương ứng của
những tiêu chuẩn và quy phạm thiết kế hiện hành về đường sắt và đường ô tô
thuộc mạng lưới chung toàn quốc, cũng như về các phố, đường thành phố và
quảng trường, và phải xét đến các quy định cảu nhà nước về vệ sinh và phòng
cháy. Các quy định thiết kế ở vùng có nguy cơ động đắt, trong điều kiện đất đặc
biệt (đất lún, đất có chất muối) và phải xét đến các tài liệu tiêu chuẩn khác
chung của toàn quốc về thiết kế và xây dựng cũng như các yêu cầu đảm bảo an
toàn vận chuyển, bảo hộ lao động cho công nhân trong thời kỳ xây dựng và sử
dụng đường sắt, đường ô tô, đường qua thành phố và đường phố.


9

- Các quy trình kỹ thuật đặc biệt, các quy trình quy tắc dùng riêng chỉ thiết
kế những dạng đặc biệt về kết cấu và nền móng cầu cống đường sắt, đường ô tô
và đường thành phố đều phải thỏa mãn các yêu cầu của bản quy trình này.
- Cầu cống được thiết kế trong suốt thời gian sử dụng phải đảm bảo an
toàn, không gián đoạn và thuận lợi cho giao thông vận tải cũng như đảm bảo cho
việc bảo dưỡng đơn giản và đỡ tốn công nhất trong quá trình khai thác, cầu
cống còn phải đảm bảo cho nước lũ và các vật nối (gỗ, cây…) thông qua an
toàn; trong trường hợp là cầu vượt, cầu cạn, cầu dẫn phải đảm bảo cho vận tải
bộ lưu thông liên tục dưới cầu đó.
- Ngoài ra cầu vượt qua các tuyến đường thủy phải thỏa mãn những quy
định cụ thể trong bản nhiệm vụ thiết kế về thông tàu thuyền và bè mảng.
- Khi thiết kế của cầu cống phải dự kiến được giá thành xây dựng ít nhất,
thời gian thi công ngắn nhất với chi phí tiết kiệm về vật iệu và lao động.
- Bố trí chung, kích thước, kết cấu, vật liệu và hình dạng cầu cống phải phù
hợp với công dụng của chúng cũng như các yêu cầu và điều kiện địa phương, có
xét tới tương lại phát triển giao thông vận tải, các đường giao thông ngầm dưới
đất và trên mặt đất hiện có cũng dự kiến sẽ có…
- Trên đây là một số điều quy định cơ bản trong thiết kế cầu cống theo tiêu
chuẩn 22TCN18-79 tuy nhiên sau này, bằng kinh nghiệm, tính toán người ta đưa
ra những chỉ dẫn, cách tính phù hợp hơn và tiêu chuẩn 22TCN18-79 dần được
thay thế bằng tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.
1.1.5. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Hiện nay ở nước ta áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 do Bộ
trưởng bộ giao thông vận tải ban hành ngày 20 tháng 6 năm 2005 để thiết kế,
tính toán kết cấu cầu dầm liên tục BTCT.


10

Các quy định của bộ tiêu chuẩn 22TCN272-05 nhằm dung cho công tác
thiết kế, đánh giá và khôi phục các cầu cố định và cầu di động trên tuyến đường
bộ. Tuy nhiên nó không bao hàm các khía cạnh anh toàn của cầu di động cho các
loại xe cơ giới, xe điện, xe đặc biệt và người đi bộ. Các quy định của Bộ tiêu
chuẩn này không dung cho các cầu dành riêng cho đường sắt, đường sắt nội đô
(rail-transit) hoặc công trình công cộng.
Bộ tiêu chuẩn này chỉ đưa ra những yêu cầu tối thiểu cần cho an toàn công
cộng. Chủ đầu tư có thể đòi hỏi sự linh hoạt của thiết kế hoặc chất lượng vật liệu
và thi công cao hơn các yêu cầu tối thiểu.
Các quy định của Bộ tiêu chuẩn này dựa vào phương pháp luận. Thiết kế
theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (LRFD). Các hệ số được lấy từ lý thuyết
độ tin cậy dựa trên kiến thức thống kê hiện nay về tải trọng và tính năng của kết
cấu. Những quan điểm an toàn thông qua tính dẻo, tính dư, bảo vệ chống xói lở
và va chạm được lưu ý nhấn mạnh.
Bộ tiêu chuẩn này được biên sạn dựa trên tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số
tải trọng và hệ số sức kháng của AASHTO. Xuất bản lần thứ hai (năm 1998).
Bản in dùng hệ đơn vị quốc tế (SI). Phần giải thích của tiêu chuẩn thiết kế cầu
theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng của AASHTO, xuất bản lần thứ hai, bản
in dùng hệ đơn vị quốc tế (SI). Bao gồm những thông tin cơ bản và bổ sung, các
khuyến nghị và tài liệu tham khảo khác, và có thể giúp ích cho việc sử dụng bộ
tiêu chuẩn này.
1.1.5.1.Triết lý thiết kế trong Bộ tiêu chuẩn 22TCN272-05
Cầu phải được thiết kế theo các trạng thái giới hạn quy định để đạt được
các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được, có xét đén các vấn đề: khả
năng dễ kiểm tra, tính kinh tế, mỹ quan, an toàn, tính bền vững…
Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu nào thì với mọi ứng lực và các
tổ hợp tải trọng phải luôn luôn thỏa mãn phương trình sau:


11

∑η Y Q ≤ Φ R
i i

i

n

= Rr

(1.1.5.1)

Với:
ηi = η Dη Rη1 > 0,95

(1.1.5.2)

Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của Yi:
ηi =

1
≤ 1, 0
η Dη Rη I

(1.1.5.3)

Trong đó:
Yi: Hệ số tải trọng : Hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực.
Φ : Hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng

danh định.
ηi : Hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan tới tính dẻo, tính dư và tầm

quan trọng trong khai thác
η D : Hệ số liên quan đến tính dẻo
η R : Hệ số liên quan đén tính dư.
η I : Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khi khai thác.

Qi: Ứng lực
Rn: Sức kháng danh định
Rr: Sức kháng tính toán ΦRn
1.1.5.2.Các trạng thái giới hạn
1.1.6. Tiêu chuẩn AASHTO 2007.
Triết lý tính toán của Bộ tiêu chuẩn AASHTO 2007 cơ bản giống như Bộ
tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05. Tuy nhiên đối với từng dạng kết cấu sẽ có
một số thay đổi, cập nhật mới được sử dụng trong bộ tiêu chuẩn này nhằm tối ưu
hóa cách tính toán đối với từng loại cấu kiện.


12

Do vậy mục đích của đề tài: Tác giả muốn nghiên cứu phân tích so sánh
những điểm giống và khác nhau của hai bộ tiêu chuẩn này khi tính toán kết cấu
nhịp cầu dầm liên tục BTCT.


13

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP CẦU

DẦM LIÊN TỤC BTCT
1.4. VẬT LIỆU
2.1.1. Bê tông theo 272-05
- Bê tông thường có tỷ trọng: γ c = 2400 kg/m3.
- Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thường:
10.8x10-6/ oC

(5.4.2.2).

- Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau:
Ec = 0.043γ c1.5 f c' =0.043x2400^1.5x Sqrt(50)=35749.529 ( Mpa)

=3.574953x10^7 (KN/m2 ) (5.4.2.4).
Trong đó:
+ γ c: Tỷ trọng của bê tông (kg/m3).
+ f’c: Cường độ qui định của bê tông (MPa).
+ Cường độ chịu nén của bê tông dầm hộp, dầm cầu dẫn, quy định ở
tuổi 28 ngày là f’c = 50MPa.
+ Cường độ chịu nén của bê tông làm trụ dẫn, mố bản quá độ, cọc
khoan nhồi sau 28 ngày f’c = 30MPa.
2.1.2. Bê tông theo AASHTO 2007:
- Bê tông thường có tỷ trọng:
γ c = 2240+2.29 xf’c=2240+2.29*50=2354.5 kg/m3.
- Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thường:
10.8x10-6/ oC

(5.4.2.2).

- Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau:


14

-

- E=0.0017x1x2354.5^2x50^0.33=34269.39Mpa=3.426939x10^7 KN/m2
+ Cường độ chịu nén của bê tông dầm hộp, dầm cầu dẫn, quy định ở
tuổi 28 ngày là f’c = 50MPa.
• Theo TCVN 272-05 Và AASHTO 2007:
- Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông tỷ trọng thường:
f r = 0.63 f ' c

(5.4.2.6)

- Đối với các ứng suất tạm thời trước mất mát (5.9.4.1).
+ Giới hạn ứng suất nén của cấu kiện bê tông căng sau, bao gồm các
cầu xây dựng phân đoạn: 0.5f’ci.
+ Giới hạn ứng suất kéo của bê tông: 0.50 f ' ci .
Trong đó: f’ci: cường độ nén qui định của bê tông lúc bắt đầu đặt tải
hoặc tạo ƯST (MPa)
- Đối với các ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng sau các mất mát
(5.9.4.2).


15

+ Giới hạn ứng suất nén của bê tông UST ở TTGH sử dụng sau mất
mát: 0.45f’c (MPa).
+ Giới hạn ứng suất kéo của bê tông: 0.50 f ' c

(cầu xây dựng phân

đoạn).
- Tỷ số giữa chiều cao vùng chịu nén có ứng suất phân bố đều tương đương
được giả định ở TTGH cường độ trên chiều cao vùng nén thực (5.7.2.2) là:
β1 = 0.85 − 0.05

f c ' − 28
7

- Độ ẩm trung bình hàng năm: H = 80 %.
2.1.3. Thép thường
- Thép thường theo tiêu chuẩn TCVN 1651 - 2008:
Bảng 2.1. Đặc tính thép thường
Loại thanh

Ký hiệu

Môđun đàn

Giới hạn

Giới hạn bền

hồi

chảy

fu (MPa)

Thanh tròn

CB240-T

200000

240

380

trơn
Thanh có

CB400-V

200000

400

570

gờ
2.1.4. Thép ứng suất trước
- Cáp sử dụng là loại khử ứng suất dư của hãng VSL – tiêu chuẩn ASTM
A416M Grade 270, loại tao 0.6 inch có đường kính danh định 15.2 mm có độ tự
chùng thấp.
- Hệ số ma sát của tao thép với ống bọc (ống thép mạ cứng):
µ = 0.25

(5.9.5.2.2b-1)

- Hệ số ma sát lắc (trên mm của bó thép): K = 6.6x10-7 mm-1
- Chiều dài tụt neo, lấy trung bình: ∆L = 6 mm.
- Mô đun đàn hồi của tao thép Ep = 197000 MPa.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×