Sử dụng mô hình thanh để xem xét tình trạng thực tế của
dầm xà mũ cầu Trần Thị Lý - Tp.Đà Nẵng.
Nguyen viet trung
Duong tuan Minh
Cầu Trần Thị Lý - TP. Đà nẵng, đợc đầu t sửa chữa, nâng cấp trong hai năm 1998
- 1999. T vấn thiết kế là Công ty TVXD 533. Với mặt cắt ngang điển hình :
Hình 1. Mặt cắt ngang cầu Trần Thị Lý - TP.Đà Nẵng
Cầu đợc thiết kế nâng cấp theo tiêu chuẩn :
- Tải trọng : H18 - X60, không lề ngời đi; kiểm toán với xe Contenner 35T qua
cầu từng chiếc một.
- Tổng bề rộng mặt cầu B
1
= 7,50m; Bề rộng mặt xe chạy B
2
= 6,40m.
- Dầm cầu : 3 dầm BTCT DƯL, chữ T cao 1,7m; L
nhịp
= 30,84m.
- Dầm xà mũ : dầm BTCT thờng M300, chữ T chiều cao thay đổi từ 2,1m ở
giữa dầm đến 1,5m ở gối dầm.
+ Chiều dài xà mũ L
xm
= 17,40m
+ Chiều dài xà mũ tính toán L
xmtt
= 12,8m
Ngay sau khi thi công xong, toàn bộ 16 dầm xà mũ đều bị nứt. Các vết nứt xuất
hiện ở phần bụng dầm, sau phát triển dần về phía đáy dầm. Theo hồ sơ "Đăng ký trạng
thái O và thử tải cầu Trần Thị Lý - QL14B, TP.Đà Nẵng, ngày 24 tháng 9 năm 2000" do
Trung tâm Nghiên cứu T vấn và Thực nghiệm Công trình - Trờng Đại học GTVT thực
hiện; các vết nứt xuất hiện, phát triển hầu nh theo cùng một quy luật và mức độ tơng đối

R
B

2x240cm
190cm 150cm 600cm 150cm 190cm
1280cm
Tĩnh tải :
-
TP
tc
46,113
3,2,1
=
và
TP
tt
96,124
3,2,1
=
;
- q
1
= 6,118T/m;
- q
2
= 5,514T/m;
- q
3
= 4,91T/m.
Hoạt tải (tính theo trờng hợp 1 của TEDI - xếp hai xe Sơ mi Rơ mooc) :

và
;27,29
3
TR
tt
=
Phản lực gối :
-
TR
tc
A
60,258=
và
;45,299 TR
tt
A
=
-
TR
tc
B
40,252=
và
.30,292 TR
tt
B
=
Theo kết quả tính (theo quy trình 22 TCN18-1979), có nhận xét nh sau :
1. ứng suất kéo chủ tại mặt cắt A và B đều không thoả mãn điều kiện


150cm 210cm
A B
C D E
2
190cm 150cm 300cm
1280cm/2
Mép bệ kê gối
Hình 3. Mặt cắt dọc dầm xà mũ.
3. Các kích thớc tính toán
TT Danh mục A B C D E
1
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép chịu
kéo (cm)
12,2 12,2 16,2 16,2 16,2
2
Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép chịu
nén (cm)
6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
3 Chiều cao có hiệu h
o
(cm)
137,8 137,8 193,8 193,8 193,8
4. áp dụng sơ đồ thanh để tính ứng suất trong dầm
4.1 Sơ đồ tính
4.1.1 Tách vùng D
Vùng D đợc giả định kéo dài theo trục dọc dầm về hai phía tại các vị trí đặt lực
tập trung và các vị trí thay đổi mặt cắt bằng chiều cao của dầm. Do vậy, với cách cấu tạo
và sơ đồ ngoại lực tác dụng nh trên, toàn bộ dầm xa mũ là những vùng D; Các vùng D
này bị chồng lấp lên nhau.
4.1.2 Nhóm cốt thép đai thẳng đứng

tại các vị trí của thanh giằng thẳng đứng.
Kết cấu của mô hình giàn trên đợc vẽ trên cơ sở giả định :
3
1. Các vết nứt xiên một góc so với phơng nằm ngang. Giá trị thờng thay đổi trong
khoảng 25
0
65
0
.
2. Toàn bộ lực cắt do cốt thép đai chịu.
3. Toàn bộ cốt thép đai đã chẩy dẻo, ứng suất trong cốt đai đạt đến giới hạn chẩy.
4.1.3 Xác định cánh tay đòn nội ngẫu lực z
Theo ACI, cánh tay đòn nội ngẫu lực z đợc xác định nh sau :
z = j. h
o
Trong đó :
- j : là hệ số không thứ nguyên, biến thiên từ 0 đến 1,0. Trong tính gần đúng,
ngời ta thờng giả định j = 0,875. ở đây, ta lấy j = 0,875.
TT Cánh tay đòn Giá trị z
i
(cm)
1 z
A
120,56
2 z
B
120,56
3 z
H
136,00

Xét mặt cắt thẳng đứng tại vị trí C, mô men uốn là 985 tấn-m (Tm). Giá trị z
c
=
169,58cm; lực nén và lực kéo N và T tại mặt cắt C là 581tấn (T).
b). Lực trong thanh giằng :
Trong vùng quạt chịu nén VBC ta bố trí 4 cốt thép đai. Lực tác dụng thẳng đứng
là P
1
= 177,39 tấn phải đợc chuyền bằng các thanh chịu nén xiên (đợc thể hiện bằng các
đờng đứt nét) tới các nút B, H, I và C và tới các cốt thép đai (đợc thể hiện bằng các đ-
ờng thẳng đứng liền nét) để cân bằng lực này. Do vậy, lực trong mỗi cốt thép đai để cân
bằng là 44,35 tấn.
Kết hợp với lực rải đều tập trung tác dụng tại các vị trí cốt thép đai, lực kéo trong
các thanh giằng thẳng đứng trong quạt chịu nén VBC là :
F
C
= 47,3 T
F
I
= 47,1 T
F
H
= 47,1 T
F
B
= 47,0 T
Bớc 2 : Xét cân bằng các nút :
a). Tách các nút B, C, H và I :
Nút B Nút H
P

I

F
C
F
I
R
C

C C
1
I I
1
R
I

C
2
T = 581tấn I
2
C
2

C
1
C=530
b). Cân bằng các nút :
Xét nút C:
Lực thẳng đứng trong cốt thép đai là F
C


C
: góc hợp bởi thanh chống C-V với cốt đai thẳng đứng tại C.

C
: góc nghiêng của thanh mạ so với trục dọc của dầm.
Giải các phơng trình cân bằng trên, ta có :
C = 530,12T
C
1
= 196,83T
C
2
= 495,13T
P
C
= 244,13T
R
C
= 85,86T
Với các tính toán tơng tự nh trên, ta xác định đợc giá trị lực thành phần tại nút I,
H và B. Tập hợp giá trị vào bảng sau :
TT Nút P
i
R
I
=P
i
.tg
i

; Trong đó :
- D
i
= lực nén xiên trong thanh chống nghiêng với trục dọc dầm góc

i
.
-

i
= góc nghiêng của thanh chống thứ i với trục dầm.
Giá trị lực D
i
ghi tại bảng sau :
TT Thanh P
i
Sin

i
Lực nén D
i
(T)
1 V - C 244,13 0,9434 258,78
2
V - I
36,66 0,8119 45,15
3 V - H 32,03 0,6476 49,46
4
V - B
-124,42 0,4899 -253,97

1
=







2500
1
28
R
(theo FIP Recommendations 1996)
Với : + F = 177,39T;
+ b = chiều rộng sờn dầm;
+ R
lt
: cờng độ nén dọc trục của bê tông, đợc xác định theo mục
2.1.2 của FIP Recommendatins 1996 :
c
lt
R
R


28
.
=
+ : hệ số phụ thuộc vào cờng độ mẫu thử và thời gian đặt tải; Với trạng thái giới

i
Cos

i
B
i
(cm)
1
V - C
23,57 28,05 0,9434 0,3318 31,54293
2 V - I 23,57 28,05 0,8119 0,5837 35,50927
3
V - H
23,57 28,05 0,6476 0,7619 36,63523
4 V - B 23,57 28,05 0,4899 0,8717 35,99813
Chiều rộng sờn dầm B
w
của các thanh chống là 50cm.
b). ứng suất nén trong các thanh chống :
ứng suất nén xiên
nx
đợc xác định :
5
Bb
D
i
nx


=

258,79T
4.2.2 Quạt chịu nén P
2
/2 (ĐKE)
Với cách tính tơng t nh trên, ta xác định đợc các giá trị cơ sở sau :
Mô men tính toán tại mặt cắt Đ-E : M
tt
= 1502,76Tm;
Cánh tay đòn nội ngẫu lực z = 170,6cm
Lực kéo và nén trong thanh mạ : T = 880,86T; C = -880,86T.
Lực kéo trong thanh giằng :
+ Các thanh giằng đều phải chuyền một lực kéo :
F =
TT
T
41,2709,3
4
72,90
=+
.
6
+ Nút K : thanh giằng K-V còn chịu tác động trực tiếp của lực P
1
= 177,39T, do
vậy : F
K
= F + 177,39T = 205T
177,39T 90,72T
3,06 3,06 3,06 3,06 3,06 3,06
U V X Y Z Đ

D
R
K
D T
D
= 852T K =534T T
K
= 823T
Xét điều kiện cân bằng của các nút M, L, D và K : x = 0 và y = 0.
Với

y = 0 ta có : P
i
= F
i
(lực thẳng đứng trong thanh giằng).
R
i
= P
i
. tag
i


i
: góc nghiêng của thanh chống trong quạt chịu nén với phơng thẳng đứng
Với

x = 0 ta có : T
i-1

Đ-K
296,1245
Kết luận
Với chiều dầy sờn dầm B = 50 cm, sờn dầm xà mũ sẽ bị nén vỡ khi tải trọng đạt
mới chỉ đạt tới khoảng 1/2 giá trị tải trọng thiết kế trong phạm vi chiều rộng của thanh
chống Đ-K. Do vậy, dầm sẽ bị nứt ngay sau khi mới chịu tĩnh tải (tĩnh tải chiếm gần
bằng 70% giá trị lực tác dựng lên dầm xà mũ).
Lực nén N trong thanh Đ-K, đợc xác định nh sau :
=+=+=
2222
4,288205
KK
RPN
353,83T
5. Nhận xét chung
Bằng phơng pháp hệ thanh, ta đã xác định đợc ứng suất nén và kéo phát sinh
trong khu vực bụng dầm xà mũ trong phạm vi của các mặt cắt :
-
Mặt cắt xiên B-V, bê tông bụng dầm bị kéo dọc với
K
=
-
Mặt cắt xiên C-V, bê tông bụng dầm bị nén dọc trục với
nx
=
-
Mặt cắt xiên Đ-K, bê tông bụng dầm bị nén dọc trục với
nx
= 296,12kg/cm
2