Tính toán và kiểm duyệt dây văng

Chương VII Tính toán và kiểm duyệt dây văng * * * I – Đặc điểm cấu tạo của hệ dây văng I.1 – Sơ đồ phân bố dây văng. I.2 – Các tính chất của thép làm dây văng. - Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu như sau : +) Đường kính danh định : 15,2 mm +) Diện tích mặt cắt danh định : 140 mm2 +) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa +) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa - Mô đun đàn hồi : EPS = 197000 Mpa II – Tính toán nội lực trong dây văng. II.1 – Tính nội lực dây văng trong giai đoạn thi công II.1.1 – Nguyên tắc tính nội lực dây văng trong giai đoạn thi công . - Nội lực trong dây văng giai đoạn thi công được lấy với giá trị lớn nhất trong các giai đoạn thi công ứng với sơ đồ chịu lực tương ứng . - Các giai đoạn thi công bao gồm : Sơ đồ 1 – Giai đoạn đúc hẫng đối xứng và căng chỉnh dây văng. - Sơ đồ : Bao gồm các bước 1 – 33 (theo trình tự thi công) - Tải trọng : +) Trọng lượng bản thân các đốt dầm ( tĩnh tải giai đoạn I ) , DCTT = 154,57 KN/m +) Tải trọng thi công tính toán : qTC =1,5. 0,24 . 16/2 = 2,88 KN/m. +) Trọng lượng 2 xe đúc : PXD = 600 KN. +) Lực căng trong dây văng. Sơ đồ 2 – Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp. - Sơ đồ : - Tải trọng : +) Trọng lượng bản thân các đốt dầm , DCTT = 154,57 KN/m +) Tải trọng thi công tính toán : qTC =1,5. 0,24 . 16/2 = 2,88 KN/m. +) Trọng lượng 1/2 đốt hợp long : PHL = 154,57 KN/m +) Trọng lượng 1 xe đúc : PXD = 600 KN. +) Lực căng trong dây văng. II.1.2 – Bảng tổng hợp nội lực dây văng giai đoạn thi công . - Nội lực dầm chủ trong giai đoạn thi công được lấy với giá trị lớn nhất trong tất cả các bước thi công kết cấu nhịp cầu . - Bảng tổng hợp nội lực dầm chủ lớn nhất trong giai đoạn thi công. Tên dây ĐH HL GD thi công Tên dây ĐH HL GD thi công Ndv tt Ndv tt Ndv tc Ndv tt Ndv tt Ndv tt Ndv tc Ndv tt 1 1925.1 1627.1 1540.1 1925.1 1' 2169.1 2434.8 1947.8 2434.8 2 1988.4 1754.7 1590.7 1988.4 2' 1379.0 1565.2 1252.2 1565.2 3 1709.5 1564.5 1367.6 1709.5 3' 979.1 1068.2 854.6 1068.2 4 1433.9 1344.4 1147.1 1433.9 4' 2218.1 2259.0 1807.2 2259.0 5 2665.7 2648.7 2132.6 2665.7 5' 2286.6 2314.0 1851.2 2314.0 6 2562.9 2622.0 2097.6 2622.0 6' 2373.9 2431.3 1945.0 2431.3 7 2487.7 2668.1 2134.5 2668.1 7' 2445.8 2588.8 2071.0 2588.8 8 2433.7 2745.0 2196.0 2745.0 8' 2486.5 2739.1 2191.3 2739.1 9 2324.0 2784.0 2227.2 2784.0 9' 2488.2 2875.8 2300.6 2875.8 10 2121.8 2907.8 2326.2 2907.8 10' 2452.8 2987.3 2389.8 2987.3 11 2523.8 3492.9 2794.3 3492.9 11' 2960.5 3638.4 2910.7 3638.4 II.2 – Tính nội lực dây văng giai đoạn khai thác II.2.1 – Nguyên tắc tính nội lực dây văng trong giai đoạn khai thác - Giai đoạn khai thác là giai đoạn kết cấu cầu đã hình thành hoàn chỉnh , đó là sơ đồ kết cấu liên tục kê trên các gối cứng và gối đàn hồi (là các dây văng). - Nội lực dây văng trong giai đoạn khai thác được lấy theo nguyên lý cộng tác dụng giá trị nội lực của dây văng trong 3 sơ đồ 3-4-5 Sơ đồ 3 – Sơ đồ dỡ tải trọng thi công và xe đúc - Sơ đồ : - Tải trọng : +) Hiệu ứng dỡ tải trọng thi công : qTC =1. 0,24 . 16/2 = 1,92 KN/m. +) Hiệu ứng dỡ xe đúc : PXD = 600 KN . Sơ đồ 4 – Sơ đồ cầu dây văng chịu tĩnh tải giai đoạn II - Sơ đồ : - Tải trọng : +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu ( tĩnh tải giai đoạn II ) , DWTT=36,24 KN/m Sơ đồ 5 – Sơ đồ cầu dây văng chịu hoạt tải - Sơ đồ : - Tải trọng : +) Hoạt tải thiết kế : HL 93 và tải trọng Người (300 Kg/m2). +) Nội lực do hoạt tải thiết kế được lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ hợp : 1 – Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Người 2 – Tổ hợp 1 : Xe 2 trục + Làn + Người II.2.2 – Tính nội lực dây văng do hoạt tải - Nội lực trong dây văng do hoạt tải được xác định bằng cách xếp xe trực tiếp trên phần mềm SAP2000. - Công thức tính nội lực do hoạt tải : +) Nội lực tiêu chuẩn +) Nội lực tính toán Trong đó : +) NiTC : Nội lực tiêu chuẩn trong dây văng thứ i. +) NiTT : Nội lực tính toán trong dây văng thứ i. +) m : Hệ số làn , với cầu 3 làn m =0,85. +) IM : Hệ số xung kích , IM = 1,25. +) g : Hệ số vượt tải , g = 1,75 +) g : Hệ số phân bố ngang của hoạt tải 1 - Hệ số phân bố ngang của Xe tải : gXT = 1,569 2 - Hệ số phân bố ngang của Xe 2 trục : g2T = 1,569 3 - Hệ số phân bố ngang của Làn : gL = 2,352 4 - Hệ số phân bố ngang của Người : gNG = 0,856 - Nội lực trong dầm chủ do hoạt tải được lấy giá trị lớn nhất trong 2 tổ hợp tải trọng +) Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Người +) Tổ hợp 2 : Xe 2 trục + Làn + Người II.2.3 – Kết quả tính nội lực dây văng giai đoạn khai thác A – Nội lực trong dây văng nhịp biên Tên dây tĩnh tải do hoạt tải Tĩnh tải + hoạt tải N tc N tt Ntc max N tc min N tt max N tt min Ntc max N tc min N tt max N tt min 1 261.0 261.0 165.8 -76.9 517.5 -242.2 426.8 184.1 778.5 18.9 2 275.0 275.0 247.8 -73.1 776.5 -231.9 522.8 201.9 1051.5 43.1 3 360.5 360.5 281.9 -60.3 886.1 -192.8 642.4 300.2 1246.6 167.8 4 543.0 543.0 341.3 5.2 1073.9 71.6 884.3 548.2 1616.9 614.6 5 418.0 418.0 320.9 -24.7 1007.8 -79.0 738.9 393.3 1425.8 338.9 6 489.5 489.5 292.0 -2.6 919.0 -8.3 781.5 486.9 1408.5 481.2 7 684.2 684.2 320.8 -15.2 1015.4 -48.1 1005.0 669.0 1699.6 636.2 8 574.2 574.2 299.9 -42.1 957.1 -133.4 874.1 532.1 1531.3 440.8 9 639.8 639.8 345.9 -105.1 1104.2 -332.8 985.7 534.7 1744.0 307.0 10 908.2 908.2 581.5 -295.0 1854.2 -936.4 1489.7 613.2 2762.4 -28.2 11 -196.9 -196.9 730.1 -477.4 2328.1 -1514.8 533.3 -674.3 2131.3 -1711.6 B – Nội lực trong dây văng nhịp giữa Tên dây tĩnh tải do hoạt tải Tĩnh tải + hoạt tải N tc N tt Ntc max N tc min N tt max N tt min Ntc max N tc min N tt max N tt min 1' 301.5 301.5 158.6 -66.4 494.2 -208.2 460.1 235.1 795.7 93.3 2' 321.9 321.9 233.6 -58.3 731.0 -184.1 555.5 263.6 1052.9 137.8 3' 387.4 387.4 264.4 -40.8 829.9 -129.6 651.8 346.6 1217.3 257.8 4' 543.1 543.1 326.6 -31.0 1027.5 -99.0 869.7 512.1 1570.6 444.1 5' 396.3 396.3 325.9 -16.1 1026.7 -51.3 722.2 380.2 1423.0 344.9 6' 427.4 427.4 320.7 -6.8 1011.5 -21.6 748.1 420.6 1438.9 405.8 7' 496.0 496.0 374.9 -20.5 1185.4 -64.7 870.9 475.5 1681.4 431.4 8' 155.7 309.1 373.6 -39.0 1184.4 -123.3 529.3 116.7 1493.5 185.8 9' 144.7 303.6 369.5 -63.5 1174.2 -201.2 514.2 81.2 1477.8 102.3 10' 262.8 485.0 372.1 -95.7 1183.6 -304.4 634.9 167.1 1668.6 180.5 11' 507.2 845.8 370.3 -136.3 1180.1 -435.3 877.5 370.9 2025.9 410.5 II.3 – Tổng hợp nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn. - Nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn được lấy tổng giá trị lớn nhất trong giai đoạn thi công với giá trị lớn nhất trong giai đoạn khai thác. - Bảng tổng hợp nội lực dây văng trong cả 2 giai đoạn : A – Nội lực trong dây văng nhịp biên Tên dây GD thi công Nội lực dây GD khai thác Nội lực dây cả 2 giai đoạn Ntc max N tt max Ntc max N tc min N tt max N tt min Ntc max N tc min N tt max N tt min 1 1540.1 1925.1 426.8 184.1 778.5 18.9 1966.9 1724.2 2703.6 1944.0 2 1590.7 1988.4 522.8 201.9 1051.5 43.1 2113.6 1792.7 3039.9 2031.5 3 1367.6 1709.5 642.4 300.2 1246.6 167.8 2010.0 1667.8 2956.1 1877.3 4 1147.1 1433.9 884.3 548.2 1616.9 614.6 2031.4 1695.3 3050.8 2048.5 5 2132.6 2665.7 738.9 393.3 1425.8 338.9 2871.4 2525.8 4091.5 3004.6 6 2097.6 2622.0 781.5 486.9 1408.5 481.2 2879.1 2584.5 4030.5 3103.2 7 2134.5 2668.1 1005.0 669.0 1699.6 636.2 3139.5 2803.5 4367.7 3304.3 8 2196.0 2745.0 874.1 532.1 1531.3 440.8 3070.1 2728.1 4276.3 3185.8 9 2227.2 2784.0 985.7 534.7 1744.0 307.0 3212.9 2761.9 4528.0 3091.0 10 2326.2 2907.8 1489.7 613.2 2762.4 -28.2 3816.0 2939.5 5670.2 2879.6 11 2794.3 3492.9 533.3 -674.3 2131.3 -1711.6 3327.6 2120.1 5624.2 1781.3 b – Nội lực trong dây văng nhịp giữa Tên dây GD thi công Nội lực dây GD khai thác Nội lực dây cả 2 giai đoạn Ntc max N tt max Ntc max N tc min N tt max N tt min Ntc max N tc min N tt max N tt min 1' 1947.8 2434.8 460.1 235.1 795.7 93.3 2408.0 2183.0 3230.5 2528.1 2' 1252.2 1565.2 555.5 263.6 1052.9 137.8 1807.7 1515.8 2618.1 1703.0 3' 854.6 1068.2 651.8 346.6 1217.3 257.8 1506.4 1201.2 2285.5 1326.0 4' 1807.2 2259.0 869.7 512.1 1570.6 444.1 2676.9 2319.3 3829.6 2703.1 5' 1851.2 2314.0 722.2 380.2 1423.0 344.9 2573.4 2231.4 3737.0 2658.9 6' 1945.0 2431.3 748.1 420.6 1438.9 405.8 2693.1 2365.6 3870.2 2837.1 7' 2071.0 2588.8 870.9 475.5 1681.4 431.4 2942.0 2546.6 4270.2 3020.2 8' 2191.3 2739.1 529.3 116.7 1493.5 185.8 2720.5 2307.9 4232.6 2924.9 9' 2300.6 2875.8 514.2 81.2 1477.8 102.3 2814.8 2381.8 4353.6 2978.1 10' 2389.8 2987.3 634.9 167.1 1668.6 180.5 3024.7 2556.9 4655.9 3167.8 11' 2910.7 3638.4 877.5 370.9 2025.9 410.5 3788.2 3281.6 5664.3 4048.9 III – Tính toán và kiểm duyệt dây văng III.1 – Cường độ tính toán của cáp làm dây văng - Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu như sau : +) Đường kính danh định : 15,2 mm +) Diện tích mặt cắt danh định : 140 mm2 +) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa +) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa +) Cường độ sử dụng : fsa = 0,45.1860 = 837 Mpa - Công thức kiểm tra ứng suất trong dây văng. Trong đó : +) N : Tổng nội lực tính toán lớn nhất trong dây văng cả 2 giai đoạn. +) Adv : Diện tính mặt cắt ngang của dây. +) fsa : Cường độ sử dụng của dây văng. III.2 – kiểm duyệt dây văng III.2.1 – Kiểm duyệt khả năng chịu lực của dây văng nhịp biên Tên dây ai (độ) Ndv ttGDTC Ndv ttGDKT Ndv max n taobố trí Adv cm2 stt KN/cm2 fsaKN/cm2 Kết luận 1 67.5 1925.1 778.5 2703.6 31 43.4 62.3 83.7 Đạt 2 56.1 1988.4 1051.5 3039.9 31 43.4 70.0 83.7 Đạt 3 47.4 1709.5 1246.6 2956.1 31 43.4 68.1 83.7 Đạt 4 41.2 1433.9 1616.9 3050.8 37 51.8 58.9 83.7 Đạt 5 36.7 2665.7 1425.8 4091.5 37 51.8 79.0 83.7 Đạt 6 33.2 2622.0 1408.5 4030.5 37 51.8 77.8 83.7 Đạt 7 30.6 2668.1 1699.6 4367.7 43 60.2 72.6 83.7 Đạt 8 28.4 2745.0 1531.3 4276.3 43 60.2 71.0 83.7 Đạt 9 26.7 2784.0 1744.0 4528.0 43 60.2 75.2 83.7 Đạt 10 25.3 2907.8 2762.4 5670.2 55 77.0 73.6 83.7 Đạt 11 24.1 3492.9 2131.3 5624.2 55 77.0 73.0 83.7 Đạt III.2.2 – Kiểm duyệt khả năng chịu lực của dây văng nhịp giữa Tên dây ai (độ) Ndv ttGDTC Ndv ttGDKT Ndv max n taobố trí Adv cm2 stt KN/cm2 fsaKN/cm2 Kết luận 1' 67.5 2434.8 795.7 3230.5 31 43.4 74.4 83.7 Đạt 2' 56.1 1565.2 1052.9 2618.1 31 43.4 60.3 83.7 Đạt 3' 47.4 1068.2 1217.3 2285.5 31 43.4 52.7 83.7 Đạt 4' 41.2 2259.0 1570.6 3829.6 37 51.8 73.9 83.7 Đạt 5' 36.7 2314.0 1423.0 3737.0 37 51.8 72.1 83.7 Đạt 6' 33.2 2431.3 1438.9 3870.2 37 51.8 74.7 83.7 Đạt 7' 30.6 2588.8 1681.4 4270.2 43 60.2 70.9 83.7 Đạt 8' 28.4 2739.1 1493.5 4232.6 43 60.2 70.3 83.7 Đạt 9' 26.7 2875.8 1477.8 4353.6 43 60.2 72.3 83.7 Đạt 10' 25.3 2987.3 1668.6 4655.9 43 60.2 77.3 83.7 Đạt 11' 24.1 3638.4 2025.9 4951.6 43 60.2 82.3 83.7 Đạt Kết luận : Ta thấy tất cả các dây văng đều đảm bảo khả năng chịu lực.