Kiến trúc - Xây dựng - Cầu dây văng bê tông cốt thép

1CÇu d©y v¨ng BTCT 12.1. Giới thiệu chung 12.2. Các sơ đồ và đặc điểm cấu tạo CDV 12.2.1. CDV một nhịp (hình 12.3 Sơ đồ CDV một nhịp)  Tồn tại mố neo chịu lực ngang.  Trên mố có một gốI cố định, một di động tạo dầm chịu lực không đối xứng (chi kéo, khi nén, mố khi chịu lưc hai chiều)  Dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu lực dọc thay đổi dấu Hình 12.3 CDV một nhịp 2 3- Sơ đồ h 12.4 thích hợp với các sông vùng núi, khi cần tránh trụ ở lòng sông sâu, địa chất và thuỷ văn phức tạp- Hệ có độ cứng lớn nhất vì dây neo có góc nghiêng tốt nhất - Chiều dài nhịp biên quá khác biệt so với nhịp chính. Lực nhổ của gối neo lớn gây mất an toàn của kết cấu chịu nhổ. (Khi neo đứt thì cả cầu có thể bị l©t) - Hệ ba nhịp trên hình 12.5 là sơ đồ lí tưởng nhất, kinh tế nhất, nhịp có thể dài nhất, tháp thấp nhất, ổn định nhất, đồng nhất tiết diện dầm chủ các nhịp, Độ cứng cau phụ thuộc: - Diện tich và chiều dài dây - Góc nghiêng của dây so với phương nằm ngang(45o) - Độ cứng và liên kết của dây neo - CDV không có dây neo, hai và ba nhịp (cầu Extradossed). Tốt nhất là có dây neo. 412.2.3. CDV hại nhịp Có thể có nhịp bằng hoặc khác nhau: - Tăng độ cứng bằng bố trí tháp cứng (cầu sông Hàn, cầu Maracaibo) - Dùng hệ hai nhịp không đối xừng với một dây neo Hình 12.8,12.9. Các loại CDV hai nhịp 512.2.4. CDV nhiều nhịp - Là hệ không có dây neo vào các điểm cố định, dưới tác dụng của hoạt tải gây moomen lớn. Các biện pháp tăng cường độ cứng CDV ba nhịp - Dùng tháp cứng - Dùng dầm cứng, - Biến hệ nhiều nhịp thành nhiều hệ ba nhịp nối vớI nhau bằng trụ neo chung Hình 12.11(a.b,c) 612.2.5.Sơ đồ và sự phân bố dây 12.2.5.1. Góc nghiêng dây Góc nghiêng tốt nhất về mặt độ cứng là 45o , tuy nhiên về kinh tế thì dây thoảI nhất có 2428o. 12.2.5.2.Sơ đồ dây: - Sơ đồ đồng qui - Sơ đồ song song - Sơ đồ rẽ quạt H12.13. Sơ đồ dây đồng qui, song song, rẽ quạt 712.2.5.3. Số lượng dây, chiều dài khoang và chiều dài nhịp. - CDV khoang lớn (d = 18-80m) - CDV khoang nhỏ (d = 3 – 12m) - Khoang nhịp giữa và khoang nhịp biên bằng và khác nhau ảnh hưởng đến độ dự trữ chịu kéo của dây neo - Chiều dài khoang giữa và khoang gần trụ + Các khoang bằng nhau + Khoang gần gối lớn (d1 = 1.5-5 dchuẩn) + khoang giữa lớn hơn tuỳ theo vật liệu 12.2.5.4. Ảnh hưởng của trụ phụ - Giảm lực nén trong dây neo - Tăng độ cứng các dây chịu kéo - Đồng nhất hoá khoang dầm ở nhịp giữa và biên - Giảm mômen uốn gÇn mố cầu do hoạt tải 12.2.5.5. CDV hệ nổi (Thay gối kê trên tháp bằng một dây) Giảm moomen âm trên gố trụ tháp, mômen điều i i i 8Hình 12.19 CDV hệ nổi 12.2.5.6.Số mặt phẳng dây và tháp cầu - Hai mặt phẳng dây, thăng hoặc xiên - Một mặt phẳng dây 12.2.5.7.Các dạng tháp cầu và liên kết với trụ - Tháp cứng - Tháp mềm. - Tháp khớp với trụ, tháp ngàm với trụ, tháp ngàm với dầm chủ 912.3. Cấu tạo các bộ phận CDV 12.3.1. Cấu tạo dầm chủ Hình12.26. Các tiết diện dầm chủ trong CDV 10 Khái niệm về hệ số có hiệu của tiết diện  =I/Avv'. Tiết diện chữ nhật  = 0.33; Tiết diện hộp  = 0,60 Hình 12.27. Tiết diện ngang dầm cứng BTCT 11 Khèi lượng bê tông dầm khoảng 0.5m3/m2 mặt cầu Hình 12.30. Các TD hộp CDV hai mặt phẳng dây 12 Hình 12.32. Các tiết diện hộp mở 13 12.3.2. Chiều cao dầm chủ h = (1/100- 1/300)l 12.3.3. Cấu tạo dây văng - Thép thanh - bó cáp xoắn ốc - Bó cáp song song - Bó cáp kín - Tao cáp, và bó các tao 12.3.4. Bảo vệ dây văng và neo 12.3.5. Cấu tạo tháp cầu - Tháp mềm - Tháp cứng 12.3.6. Cấu tạo neo - Neo đúc hợp kim nóng - Neo kẹp ba mảnh - Neo bó dây gồm các thanh // -Neo gồm các sợi //. - Neo HiAm 14 12.3.7. Liên kết dây văng với dầm chủ và tháp cầu 12.3.7.1. Liên kết dây văng với dầm chủ - Neo dây dưới dáy đầm (hình 12.61) - Neo dây qua dầm ngang (h 12.62) Hình 12.61;12.62 15 12.3.7.2. Liên kết dây văng với tháp cầu - Thông qua hộp neo bằng thép - Neo trực tiếp vào tháp BTCT Hình 12.66;12.67 16 - Neo dây vách tháp tiÕt diÖn hộp BTCT H12.68.Neo dây vào tháp cầu Mỹ Thuận'; cầu Norrmandie 17 12.3.7.2.5. Neo dây qua yên ngựa Hình 12.71,; 12.73 18 12.3.8. Cấu tạo gối neo chịu phản lực âm Hình 12.74. 12.75. 19 12.4. Các vấn đề thiết kế CDV 12.4.1. Các tham số cơ bản của CDV 12.4.1.1. Sơ đồ và chiều dài nhịp - Chiều dài nhịp chính - Chiều dài nhịp biên - Giảm chiều dài nhịp biên = giảm một vài khoang - Giảm chiều dài nhịp biên = giảm chiều dài khoang - Bố trí trụ phụ ở nhịp biên (Cần Thơ, Bãi Cháy) - Biến nhịp biên thành các cầu dẫn (Normandie) Hình vẽ về chiều dài nhịp chính và biên 20 21 12.4.1.2. Chiều dài khoang. - Moomen cục bộ trong phạm vi khoang - Độ lớn của dây, dầm và hệ neo - Công nghệ thi công - Độ an toàn khi có sự cố, sửa chữa và thay dây ĐốI vớI CDV hiện đại thi công hẫng d = 3 – 12m. 12.4.1.3. Tiết diện và chiều cao dầm cứng d = 3.12m; h = (1/100 – 1/200)l, h = (1/8 – 1/10)d h tương đương = 0.5-0.5 m. - Dầm bản đặc h = 40 –50cm - Dầm dạng sườn h = (1 - 2)m - Dầm cứng dạng hộp h = (2 – 2.5)m. - Cầu một mặt phẳng dây cần tăng cao để tăng khả năng chống xoắn (3m) - Dầm chủ dạng giàn đường xe chạy dưới, chiều cao giàn theo khổ cầu.. 22 12.4.1.4. Tiết diện độ nghiêng dây và chiều cao tháp Lực trong dây giữa nhịp: Smax = (g+q)(d+dg)/2sing (12.1) g,q = tĩnh và hoạt phân bố đều d,dg = chiều dài hai khoang kề nút thoảI nhất; g = Góc nghiêng dây thoải nhất. Nội lực trong dây bất kì còn lại; Si = Smax(sin g/ sini) (12.2) Nội lực trong dây neo. So = So t + Si=j k(cosi /coso) (12.3) trong đó Si t = nội lực trong dây thứ i do tÜnh tảI i = chỉ số dây tính từ dây thứ hai (không kể dây neo là dây thứ nhất) đến dây thứ k ở giữa nhip.. Si h = nội lực trong dây thứ i do hoạt tải Tiết diện dây v¨ng x¸c định theo công thức: Ai = Si /f (12.4) 23 Khi tính theo ỪSCF cường độ tính toán f lấy như sau: * Tổ hợp chính f = 0.45fg * Tổ hợp phụ f = 0.50fg * Tổ hợp thi công f = 0.56fg Ngoài ra còn kiểm tra võng: yi = 1/E{(loSo h/Aocos 2otgi)+(liSi h/Aicosisini)} (12.5) E = m«®un đàn hồi vật liệu dây So h,Si h = nội lực tiêu chuẩn trong dây neo và dây thứ i Ao,Ai = Diện tich dây neo và dây thứ i lo,li = hình chiếu cua dây neo và dây i lên phương dọc Điều kiện độ cứng: yi  [y] (12.6) 24 Tiêu chuẩn AASHTO- LRFD chủ yếu dùng cho các cầu cứng, nhịp ngắn. Đối với cầu mềm, nhịp dài cần bổ xung một số điều khoản(Recommendation for stay cable design – Fifth Edition 10/2007 ) 12.5.1. Tinh tải Tĩnh tải theo các chỉ dẫn và hệ số trong AASHTO 1998. Riêng nội lực trong dây văng gồm lực kÐo trong dây và các tải trọng phụ tác đông lên dây như vỏ bọc, vữa xi măng đều tính như tải trọng tác động lên dây 12.5.2. Hoạt tải Dây văng được thiết kế theo số làn xe như qui định trong 22TCN 272 05, mỗi làn có thể hoặc là xe tải thiết kế hoặc tandem cộng thêm tải trọng làn. 12.5.3. Tải trọng mỏi Về tải trọng mỏi, các điều khoản trong 22TCN 272-05 chỉ có giá trị cho nhịp ngắn , đối với nhịp dài các giá trị nội lực phải nhân với hệ só 1.4. 12.5.4. Lực xung kích Lực xung kích là 25% 25 12.5.5. Tải trọng gió lên dây văng Hệ số hình dang của gió lên dây CD = 1.2 12.5.6. Tác động nhiệt Các hiệu ứng nhiệt có thể: a). Sự khác biệt giữa dây văng và mặt cầu. Có thể dùng 8oC và 22oC khi dây màu sáng và tối. b). Sự khác biệt giữa dây phải và trái cầu c) Gradien nhiệt trong mÆt cầu (như TC) 12.5.7. Dao động do gió 12.5.7.1. Cơ cấu của kích thích động - Dao động từng cơn (gió giật)(buffeting) - Dao động vuông góc với hướng gió (Karman) - Dao động phi (galloping)() - Tươnng tac đàn hồi giữa các dây (wake galloping) (tù kÝch thÝch.) - Tương tác dao động gió mưa.. Các lực gió giật (buffeting) hoặc dao động Karman không xuất phát từ bản thân cáp, chỉ dao động với biên độ hạn chế, Các dao động này ứng với mọi tốc 26 độ gió. Nguy hiểm cần quan tâm là dao động tự kích thích của bản thân cáp (sự phản hồi)(feedback) 12.7.5.2. Dao động do giã, mưa æn ®Þnh do giã, ma cña d©y tiÕt diÖn trßn: mx/rD2  10 (12.7) m = khèi lîng riªng cña c¸p / ®¬n vÞ chiÒu dµI. x = tØ sè gi¶m chÊn tíi h¹n r = mËt ®é kh«ng khÝ D = ®êng kÝnh d©y c¸p. (mx/rD2) = th«ng sè gi¶m chÊn = 0.5 – 1.0% lµ ®ñ an toµn víi dao ®éng giã, ma. 12.5.7.3. Dao ®éng phi (galloping) Vcrit = cND(mx/rD 2)0.5 (12.8) trong ®ã c = 40 (h»ng sè) 12.5.8. C¸c TTGH. D©y v¨ng cÇn ®îc thiÕt kÕ ®Ó tho¶ m·n: 27  S giQi = fRn = Rr (12.9) Rn Rr = søc kh¸ng cã hÖ sè. 12.5.9. HÖ sè t¶i träng vµ c¸c hÖ sè. 12.5.9.1. HÖ sè søc kh¸ng HÖ sè søc kh¸ng ®Ó tÝnh d©y v¨ng: Cêng ®é A – chØ cã lùc däc trôc =0.65 Cêng ®é B – nÐn uèn kÕt hîp =0.75 Tr¹ng th¸I giíi h¹n cùc h¹n =0.95 Mái  = 1.00 12.5.9.2. TTGH mái (DF)  (DF) (12.10)  = 0.75 (hÖ sè t¶i träng mái) (DF) = CÊp ¦S mái nh©n víi 1.40. (DF)n = Søc kh¸ng mái danh ®Þnh §Ó x¸c ®Þnh (DF)n §Æt G = (1/2) (DF)TH (12.11) (DF)TH = Ngìng biªn ®é mái (B¶ng12.11) 28 NÕu (DF)  G thi (DF)n = G NÕu (DF)  B thi (DF)n = B NÕu (DF) lín h¬n B hoÆc G th× (DF) rÊt lín vµ ph¸I cã biÖn ph¸p gi¶m (DF) B = (A/N)1/3 (12.12) A = h»ng sè (b¶ng 11) N = 365 x Nyx 1 chu kú x (ADTT)SL Ny = tuæi thä thiÕt kÕ (n¨m) = 75 n¨m (®èi víi c¸p d©y v¨ng) B¶ng 12.11 H»ng sè mái Loai d©y văng Ax1011 (MPa) Ngìng (DF)TH (MPa) Tao // 39.3 110 Sîi // 74,3 145 Thanh ®¬n 39.3 110 Thanh bäc epoxy 7.2 48 29 12.5.9.3.Thay c¸p 1.2 DC+1,4DW+1.5(LL*+ IM)+ Lùc thay c¸p (* - ngõng lu th«ng Ýt nhÊt 1 lµn xe trong khi thay thÕ c¸p) 12.5.9.4. §øt c¸p §øt mét c¸p: 1.1DC + 1.35DW + 0.75(LL** + IM) + 1.1CLDF CLDF:Xung kÝch do ®øt c¸p (** - IM lÊy b»ng 2 lÇn lùc tÜnh trong c¸p, LL lÊy víi toµn bé sè lµn xe) HÖ sè søc kh¸ng =0.95 trong TTGH cùc h¹n 30 12.6. CDV chÞu tÜnh t¶i vµ ®iÒu chØnh néi lùc - Ph¬ng tr×nh chÝnh t¾c khi chän hµm môc tiªu lµ lùc däc trong d©y: Ni o + Ni x - Ni c = 0 trong ®ã: Ni o = H×nh chiÕu lªn ph¬ng th¼ng ®øng cña lùc däc trong d©y ë tr¹ng th¸i xuÊt ph¸t (chÞu tÜnh t¶I thi c«ng) Ni x = H×nh chiÕu lªn ph¬ng th¼ng ®øng cña lùc däc trong d©y thø i do lùc ®iÒu chØnh Ni c = H×nh chiÕu lªn ph¬ng th¼ng ®øng cña lùc däc trong d©y thø i cÇn ®¹t Më réng cho tÊt c¶ c¸c nót, ph¬ng tr×nh chÝnh t¾c díi d¹ng ma trËn: NX + No – NC = 0 31 • N = Ma trËn ¶nh hëng thµnh phÇn lùc th¼ng ®øng trong d©y do lùc ®iÒu chØnh ®¬n vÞ g©y ra, mij lµ h×nh chiÕu lªn ph¬ng ®øng cña lùc däc trong d©y I, do lùc cã gi¸ trÞ ®¬n vÞ (th¼ng ®øng) g©y ra. X = vect¬ Èn lùc trong c¸c d©y v¨ng. No = vect¬ thµnh phÇn th¼ng ®øng trong d©y ë hÖ xuÊt ph¸t. Nc = vec t¬ th¼ng ®øng cña lùc däc chuÈn cÇn ®¹t (môc tiªu). 12.7. §Æc ®iÓm tÝnh cÇu d©y v¨ng chÞu ho¹t t¶i Lµ hÖ siªu tÜnh bËc cao. TÝnh to¸n theo nguyªn lÝ bµi to¸n ngîc: - Chän s¬ ®å cÇu - §Þnh c¸c kÝch thíc c¬ b¶n cñalieeu: chiÒu dµi nhÞp, chiÒu dµI khoang dÇm, chiÒu cao th¸p vµ gãc nghiªng d©y v¨ng. - Dù kiÕn vËt liÖu va, c¸c chi tiªu c¬ lÝ. 32 -X¸c ®Þnh t¶i träng vµ c¸c t¸c ®éng lªn cÇu. - X¸c ®Þnh néi lùc do tÜnh t¶i vµ §CNL, ho¹t t¶I vµ c¸c t¸c ®éng tøc thêi vµ l©u dµi. - DuyÖt tiÕt diÖn trong giai ®o¹n khai th¸c vµ thi c«ng. NÕu kh«ng ®¹t, thay ®æi sè liÖu vµo vµ duyÖt l¹i. 12.8. ¶nh hëng cña sù thay ®æi ®é cong d©y ®Õn biÕn d¹ng c«ng tr×nh 12.8.1. Ph¬ng ph¸p HJ. Ernst H×nh 12.77. BiÕn d¹ng d©y do thay ®æi ®é cong 33 Ei = Ee/{1+Ee/l+[(l) 2Ec/12 3]} (12.15) trong ®ã:  - cêng ®é sö dông cña d©y; Ee – M« ®un ®µn håi d©y v¨ng;  - träng lîng riªng c¸p; l =s/cos;  - gãc nghiªng d©y: l= chiều dai nhip day . §Æc ®iÓm ph¬ng ph¸p: - Thùc hiÖn ®¬n gi¶n qua m«®un ®µn håi t¬ng ®¬ng Ei - ChuyÓn biÕn d¹ng phi tuyÕn thµnh tuyÕn tÝnh, do ®ã còng ®¬n gi¶n ho¸ viÖc tÝnh to¸n (ph¬ng ph¸p gÇn ®óng). Nhîc ®iÓm: - Bá qua ¶nh hëng cña tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i. - Bá qua tÝnh ®µn håi phi tuyÕn. - Bá qua ¶nh hëng khi d©y gi¶m lùc c¨ng do tÜnh t¶i. 12.8.2. C«ng thøc cña AASHTO – LRFD (®iÒu A.4.6.3.7) TÝnh m«®un ®µn håi t¬ng ®¬ng theo 2 c«ng thøc: - Cho ®é cøng tøc thêi. - Theo c¸ch tÝnh lÆp øng víi sù thay ®æi t¶I träng trong c¸p xiªn.  34 12 5 3 (cos ) 1 12 MOD EAW E E H          (A.4.6.3.7 – 1) 1 2 5 1 2 2 2 1 2 ( ) (cos ) 1 24 MOD H H EAW E E H H          (A.4.6.3.7 – 2) Trong ®ã: E: M«®un ®µn håi cña c¸p (Mpa) W: tæng träng lîng c¸p (N) A: diÖn tÝch cña mÆt c¾t ngang c¸p (mm2) : gãc gi÷a d©y c¸p xiªn vµ ph¬ng ngang (®é) : thµnh phÇn n»m ngang cña lùc däc trong c¸p (N) 1 2, ,H H H 35 12.8.3. Ph¬ng ph¸p thø ba x¸c ®Þnh biÕn d¹ng d©y do thay ®æi ®é cong XÐt d©y mét ®Çu cè ®Þnh, mét day đau neo trªn th¸p (h×nh 12.78) lµm viÖc ë hai tr¹ng th¸i: - Tr¹ng th¸i 1: D©y chÞu tÜnh t¶i vµ träng lîng b¶n th©n , lùc däc theo ®êng d©y cung lµ No, ®é vâng d©y ë gi÷a nhÞp fo, chiÒu dµI d©y cung So, gãc nghiªng d©y víi ph¬ng ngang a. ChiÒu dµi d©y ë tr¹ng th¸i ban ®Çu lµ: Lo = So +8fo 2/3So (12.16) fo = (gocosa/8No) So 2 do ®ã: Lo = So + go 2 cos2So 3/24No (12.17) 36 Hinh 12.78. Biªn d¹ng d©y do thay ®æi ®é cong 37 Trong ®ã: E: M«®un ®µn håi cña c¸p (Mpa) W: tæng träng lîng c¸p (N) F: diÖn tÝch cña mÆt c¾t ngang c¸p (mm2) : gãc gi÷a d©y c¸p xiªn vµ ph¬ng ngang (®é) : thµnh phÇn n»m ngang cña lùc däc trong c¸p (N) 1 2 2 0 1 2 2 1 1 cos ( ) 24 td o W N N E E EF N N            1 2,N N (12.34) 38 Trong ®ã: E: M«®un ®µn håi cña c¸p (Mpa) trong ®ã; W = gSo. Qua biÓu thøc 12.34 nhËn thÊy m« ®un ®µn håi t¬ng ®¬ng cña d©y c¨ng xiªn phô thuéc vµo chiÒu dµi, gãc ngiªng so víi ph¬ng ngang vµ lùc däc khi chÞu tÜnh vµ ho¹t t¶i. §Ó thÊy râ ¶nh hëng ta xÐt c¸c trêng hîp sau: - ChiÒu dµi d©y cung So = 300m vµ 200m víi F = 0.07m2 , g = 7.85t/m3, E = 2.05t/m2, a = 25o. - Lùc däc ban ®Çu No = 250t; - Lùc däc khi chÞu ho¹t t¶i: N1 = 150, 175, 200, 225, 240, 260, 275, 300, 325, 350, 375, 400. KÕt qu¶ thÓ hiÖn trªn h×nh 12.79 39 40 NhËn xÐt: - ChiÒu dµi d©y lín biÕn d¹ng t¨ng vµ m«®un ®µn håi t¬ng ®- ¬ng gi¶m (®êng 1,2,3) - Néi lùc do ho¹t t¶i cµng t¨ng (DN),m« ®un ®µn håi t¬ng ®- ¬ng t¨ng (®êng biÓu diÔn ë gãc 1/4 thø nhÊt) - Khi DN  0 (®êng biÓu diÔn ë gãc 1/4 thø ba), biÕn d¹ng tang rÊt nhanh vµ m« duun ®µn håi giam m¹nh. DiÒu nµy rÊt quan träng trong viÖc ®am bao ®é kÐo dù tr trong c¸c d©y neo, hoÆc cÇn tim biÖn ph¸p ®am bao giam lùc nÐn trong d©y neo khi chÞu ho¹t tai. C«ng thøc 12.34 cã thÓ coi lµ c«ng thøc chÝnh x¸c ®Ó x¸c ®Þnh m« ®un ®µn håi tøc thêi cña d©y vang . C«ng thøc trªn cã tÝnh phi tuyÕn ®èi víi lùc t¸c dông vi vËy viÖc tÝnh to¸n phai theo ph¬ng ph¸p lÆp. Dèi víi c¸c cÇu nhá (díi 300m), víi c¸c d©y chÞu kÐo, cã thÓ dïng (12.15). 12.9. X¸c ®Þnh néi lùc trong CDV 41 CDV lµ mét kÕt cÊu kh«ng gian phøc t¹p, siªu tÜnh bËc cao , kÕt cÊu lµm viÖc kh«ng hoµn toµn tuyÕn tÝnh. DÓ x¸c ®Þnh néi lùc do tÜnh tai , ho¹t tai vµ c¸c t¸c ®éng, cã thÓ vËn dông c¸c PT c¬ ban trong c¬ häc c«ng trinh, nh c¸c gia thiÕt biÕn d¹ng nhá,néi lùc vµ biÕn d¹ng tû lÖ tuyÕn tÝnh thiÕt lËp c¸c ®êng anh hëng, mÆt AH néi lùc vµ chuyÓn vÞ, tõ ®ã x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ néi lùc max vµ min ®Ó kiÓm tra tiÕt diÖn. Bµi to¸n biÕn d¹ng theo thêi gian, phi tuyÕn, tÝnh ®éng ®Êt, giã ®îc xÐt riªng vµ bæ sung. CDV lµ kÕt cÊu siªu tÜnh bËc cao, sè phÇn tö vµ Èn sè rÊt lín, viÖc tÝnh to¸n b¾t buéc phai thùc hiÖn trªn m¸y tÝnh trªn c¬ së c¸c phÇn mÌm. KÕt qua tÝnh to¸n , møc ®é chÝnh x¸c vµ ®é tin cËy chñ yÕu phô thuéc vµo m« hinh tÝnh, c¸c tham sè ban ®Çu vµ c¸c chØ tiªu c¬ lý cña vËt liÖu 12.9.1. M« hinh ho¸ kÕt cÊu 42 M« h×nh ho¸ kÕt cÊu bao gåm viÖc chän s¬ ®å tÝnh, víi c¸c phÇn tö cã ®ñ ®Æc trng h×nh häc c¬ lý nèi víi nhau b»ng c¸c liªn kÕt thÝch hîp ®Ó cã thÓ x¸c ®iÞnh sù ph©n bè lùc víi ®é chÝnh x¸c ®ñ tin cËy vµ khèi lîng thÝnh to¸n võa ph¶I Tuú theo møc ®é phøc t¹p cña kÕt cÊu, møc ®é chÝnh x¸c vµ ý nghÜa cña c¸c bíc thiÕt kÕ, cã thÓ dïng nhiÒu m« h×nh tÝnh to¸n kh¸c nhau. M« h×nh ph¼ng hoÆc kh«ng gian, m« h×nh tæng qu¸t hay tõng phÇn, bao gåm tÊt c¶ c¸c phÇn tö trong kÕt cÊu hoÆc chØ mét sè phÇn tö chñ yÕu. Th¸p cÇu thêng ®îc xem nh mét hoÆc nhiÒu phÇn tö thanh , liªn kÕt thÝch hîp víi nhau, víi ®Êt nÒn, dÇm chñ vµ d©y vang. NÕu dÇm chñ lµm viÖc nh mét phÇn tö chÞu nÐn uèn thi cã thÓ m« h×nh ho¸ nh mét thanh, vÝ dô dÇm chñ tiÕt diÖn hép, I ®¬n, I kÐp, ch nhËt... Dèi víi dÇm chñ gåm hai thanh riªng biÖt n»m trong hai mÆt ph¼ng d©y, hoÆc trong bíc thiÕt kÕ kha thi, kiÓm tra néi lùc trong thi c«ng thi cã thÓ dïng m« hinh bµi to¸n ph¼ng. Sù ph©n bè tai träng theo ph¬ng ngang x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy. 43 Trong bíc thiÕt kÕ kü thuËt, ®Ó xÐt tíi kha nang lµm viÖc kh«ng gian cña hÖ mÆt cÇu cïng víi dÇm chñ, ban mÆt cÇu cã thÓ m« pháng b»ng c¸c phÇn tö tÊm, hÖ dÇm mÆt cÇu (nÕu cã) cã thÓ m« pháng theo s¬ ®å m¹ng dÇm. Trêng hîp dÇm chñ cã d¹ng mét tÊm, hoÆc tÊm cã gê d¹ng hinh m¸ng thi cã thÓ ¸p dông m« hinh dÇm tÊm hoÆc m¹ng dÇm víi c¸c ®Æc tr¬ng hinh häc c¬ lÝ thÝch hîp. Th¸p cÇu thêng ®îc xem nh mét hoÆc nhiÒu phÇn tö thanh , liªn kÕt thÝch hîp víi nhau, víi ®Êt nÒn, dÇm chñ vµ d©y vang. NÕu dÇm chñ lµm viÖc nh mét phÇn tö chÞu nÐn uèn thi cã thÓ m« hinh ho¸ nh mét thanh, vÝ dô dÇm chñ tiÕt diÖn hép, I ®¬n, I kÐp, ch nhËt... Dèi víi dÇm chñ gåm hai thanh riªng biÖt n»m trong hai mÆt ph¼ng d©y, hoÆc trong bíc thiÕt kÕ kha thi, kiÓm tra néi lùc trong thi c«ng thi, cã thÓ dïng m« hinh bµi to¸n ph¼ng. Sù ph©n bè tai träng theo ph¬ng ngang x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy. Trong bíc thiÕt kÕ kü thuËt, ®Ó xÐt tíi kha nang lµm viÖc kh«ng gian cña hÖ mÆt cÇu cïng víi dÇm chñ, ban mÆt cÇu cã thÓ m« pháng b»ng c¸c phÇn tö tÊm, hÖ dÇm mÆt cÇu (nÕu cã) cã thÓ m« pháng theo 44 s¬ ®å m¹ng dÇm. Trêng hîp dÇm chñ cã d¹ng mét tÊm, hoÆc tÊm cã gê d¹ng hinh m¸ng thi cã thÓ ¸p dông m« hinh dÇm tÊm hoÆc m¹ng dÇm víi c¸c ®Æc tr¬ng hinh häc c¬ lÝ thÝch hîp. D©y vang lu«n ®îc m« hinh ho¸ nh c¸c thanh cã kha nang chÞu kÐo vµ nÐn do ho¹t tai. Gia thiÕt nµy cã hiÖu lùc víi ®iÒu kiÖn lùc kÐo do tÜnh tai lín h¬n lùc nÐn do ho¹t tai trong tæ hîp bÊt lîi nhÊt, khi ®ã néi lùc do ho¹t tai chØ cã t¸c dông giam lùc cang trong d©y. DÓ ®am bao d©y kh«ng chiu uèn cÇn cho trÞ sè ®é cøng chèng uèn cña d©y rÊt nhá. Dèi víi c¸c cÇu nhÞp lín (> 300m) cÇn xÐt tíi biÕn d¹ng ®µn håi phi tuyÕn cña d©y do thay ®æi ®é cong khi chÞu ho¹t tai (Xem 12.8). 12.9.2. M« hinh bµi to¸n ph¼ng M« h×nh bµi to¸n ph¼ng cã thÓ ¸p dông kÕt hîp víi hÖ sè ph©n phèi ngang. C¸c giµn ph¼ng (gåm dÇm vµ d©y) ®îc coi nh lµm viÖc ®éc lËp qua hÖ sè ph©n bè ngang, kh«ng xÐt ®Õn sù tham gia lµm viÖc cña hÖ dÇm mÆt cÇu. Sù ph©n bè tai träng theo ph¬ng ngang ®îc thÓ hiÖn th«ng qua hÖ sè ph©n phèi ngang tÝnh theo ph¬ng ph¸p ®ßn b©y (Hinh 12.80). 45 Tuú theo cÊu t¹o, dÇm chñ cã thÓ liªn kÕt ngµm, liªn kÕt khíp cè ®Þnh, khíp trît trªn trô, trªn thanh gi»ng ngang nèi c¸c ch©n th¸p, hoÆc treo tù do trªn c¸c d©y v¨ng. KÕt cÊu mÆt cÇu, tuú theo liªn kÕt víi dÇm chñ, cã thÓ ®a vµo nh mét bé phËn cña dÇm chñ . Th¸p cÇu ®îc m« hinh ho¸ nh c¸c cét chÞu nÐn uèn, hoÆc khung (th¸p cÇu d¹ng khung), liªn kÕt ngµm hoÆc khíp trªn ®Ønh trô, mãng D©y vang cã thÓ m« pháng nh mét thanh cã kha nang chÞu kÐo, nÐn liªn kÕt khíp trªn dÇm vµ th¸p, hoÆc liªn kÕt ngµm nhng cã ®é cøng chÞu uèn v« cïng bÐ. 12.9.3. M« hinh kh«ng gian Dèi víi c¸c cÇu mét mÆt ph¼ng d©y, kha nang chÞu xo¾n do dÇm chñ vµ mÆt cÇu ®am nhiÖm thi ®Ó cã kÕt qua chi tiÕt vµ chÝnh x¸c, nhÊt thiÕt phai dïng m« hinh kh«ng gian. M« hinh kh«ng gian cho phÐp x¸c ®Þnh sù ph©n bè néi lùc do tai träng lÖch t©m lªn c¸c v¸ch biªn dÇm chñ, m«men xo¾n cña tiÕt diÖn hép (hinh 12.81a) 46 Trêng hîp cã hai mat ph¼ng d©y bè trÝ nghiªng nh»m tang cêng kha nang chÞu lùc ngang vµ giam biÕn d¹ng hinh sin cña hÖ mÆt cÇu khi chÞu ho¹t tai phan xøng, còng cÇn m« hinh bµi to¸n kh«ng gian (hinh 12.81b). Dèi víi c¸c cÇu cã dÇm chñ d¹ng giµn kh«ng gian, ban máng b»ng BTCT, tiÕt diÖn hép, m« hinh kh«ng gian cho phÐp t