Thiết kế cầu: Danh sách kiểm tra 14 hàng đầu
Các tải trọng, lực và ứng suất sau đây sẽ được xem xét và kiểm tra trong thiết kế cầu: - 1. Tải trọng chết 2. Tải trọng trực tiếp 3. Tải đường đi bộ 4. Phụ cấp tác động 5. Tải trọng gió 6. Lực ngang do dòng nước 7. Các lực dọc 8. Các lực ly tâm 9. Độ nổi 10. Áp suất trái đất 11. Hiệu ứng nhiệt độ 12. Hiệu ứng biến dạng 13. Hiệu ứng phụ 14. Áp suất sóng và ít người khác.
Tải trọng chết:
Trọng lượng đơn vị của các vật liệu khác nhau sẽ được giả định trong thiết kế như trong Bảng 5.1:
Tất cả các cây cầu đường bộ mới ở Ấn Độ sẽ được thiết kế theo tải trọng của Đại hội Đường bộ Ấn Độ, bao gồm ba loại tải trọng, IRC loại AA, IRC loại A và IRC loại B tải. Đối với các cây cầu được xây dựng ở một số giới hạn thành phố nhất định, các khu vực công nghiệp và trên một số Đường cao tốc nhất định, một làn đường loại A hoặc hai làn đường loại A sẽ gây ra ảnh hưởng xấu hơn.
Tất cả các cây cầu cố định khác sẽ được thiết kế với hai làn tải loại A trong khi hai làn tải loại B được áp dụng cho các cây cầu trong khu vực được chỉ định hoặc cho các loại cấu trúc tạm thời như cầu gỗ, v.v ... Trường hợp loại 70-R được chỉ định sẽ được sử dụng thay cho tải IRC lớp AA. Hình 5.1 và 5.2 cho thấy các tải của IRC.
Các tải trọng này được giả định là di chuyển dọc theo trục dọc của cầu và có thể được đặt ở bất kỳ đâu trên boong để xem xét hiệu ứng xấu nhất được tạo ra trong phần cung cấp khoảng cách giữa bánh xe và lề đường, khoảng cách giữa các trục hoặc bánh xe và khoảng cách giữa các xe liền kề như thể hiện trong sơ đồ tải không bị lấn chiếm.
Tất cả các trục của một chiếc xe hoặc xe lửa tiêu chuẩn sẽ được coi là hành động đồng thời và không gian còn lại của tàu tiêu chuẩn sẽ không được coi là đối tượng của bất kỳ tải trọng bổ sung nào. Rơ moóc gắn liền với bộ phận lái xe không được coi là có thể tháo rời.
Tất cả các cây cầu mới sẽ có chiều rộng một làn, hai làn hoặc bốn làn. Cầu ba làn sẽ không được xem xét. Đối với cầu bốn làn hoặc nhiều cầu hai làn, phải cung cấp ít nhất 1, 2 m bờ trung tâm.
Giảm căng thẳng do LL ở trên nhiều làn đường giao thông cùng một lúc:
Cường độ tải có thể giảm 10 phần trăm cho mỗi làn giao thông bổ sung vượt quá hai làn có thể giảm tối đa 20 phần trăm và cũng chịu điều kiện cường độ tải do đó giảm không nhỏ hơn cường độ dẫn đến từ tải đồng thời trên hai làn.
Phương pháp ứng dụng tải trực tiếp cho thiết kế bản sàn:
1. Chỉ dành cho các tấm trải dài theo một hướng:
A. Phân tán tải trọng vuông góc với nhịp:
(a) Tấm rắn kéo dài theo một hướng:
(i) Đối với một tải trọng tập trung duy nhất, chiều rộng hiệu dụng sẽ được tính theo công thức được đưa ra dưới đây. Tuy nhiên, chiều rộng hiệu dụng không được vượt quá chiều rộng thực tế của tấm.
Trong đó b e = chiều rộng hiệu dụng của bản sàn mà tải trọng tác dụng.
L = nhịp hiệu quả trong trường hợp nhịp được hỗ trợ đơn giản và nhịp rõ ràng trong trường hợp nhịp liên tục.
X = khoảng cách CG của tải trọng tập trung từ hỗ trợ gần hơn.
W = kích thước của khu vực tiếp xúc lốp theo hướng vuông góc với nhịp cộng với độ dày gấp đôi độ dày của lớp mặc.
K = một hệ số có các giá trị được hiển thị trong bảng 5.2 tùy thuộc vào tỷ lệ b / L trong đó b là chiều rộng của bản.
(ii) Đối với hai hoặc nhiều tải trọng tập trung trong một đường theo hướng của nhịp, mômen uốn trên chiều rộng mét phải được tính riêng cho từng tải theo độ rộng hiệu dụng thích hợp của nó.
(iii) Đối với hai hoặc nhiều tải trọng trên nhịp, nếu chiều rộng hiệu dụng của bản sàn cho một tải chồng lên chiều rộng hiệu dụng của bản sàn cho một tải trọng liền kề, thì chiều rộng hiệu quả của bản mỏng cho hai tải sẽ được lấy bằng tổng về chiều rộng hiệu quả tương ứng cho mỗi tải trừ đi chiều rộng chồng lấp, với điều kiện là tấm được kiểm tra cho hai tải hoạt động riêng rẽ.
(b) đúc hẫng rắn:
(i) Đối với một tải trọng tập trung duy nhất, chiều rộng hiệu dụng của tấm chống lại mômen uốn (được đo song song với cạnh được hỗ trợ) sẽ như sau:
b e = 1, 2x + W (5, 2)
Trong đó b e, x và W có cùng ý nghĩa như trước.
Với điều kiện là chiều rộng hiệu dụng không được vượt quá một phần ba chiều dài của tấm đúc hẫng được đo song song với giá đỡ và cũng với điều kiện là chiều rộng hiệu dụng không được vượt quá một nửa giá trị trên cộng với khoảng cách của tải trọng tập trung từ đầu cực gần khi tải trọng tập trung được đặt gần một trong hai đầu cực của tấm đúc hẫng.
(ii) Đối với hai hoặc nhiều tải tập trung:
Nếu chiều rộng hiệu dụng của bản mỏng cho một tải chồng lên chiều rộng hiệu dụng của tải trọng liền kề, thì chiều rộng hiệu quả của hai tải sẽ được lấy bằng với tổng chiều rộng hiệu dụng tương ứng cho mỗi tải trừ đi chiều rộng chồng chéo với điều kiện là bản sàn vì vậy thiết kế được thử nghiệm cho hai tải hoạt động riêng biệt.
B. Phân tán tải trọng dọc theo nhịp:
Chiều dài hiệu quả của bản sàn mà trên đó tải trọng bánh xe hoặc tải trọng hoạt động phải được lấy bằng với kích thước của khu vực tiếp xúc lốp trên bề mặt mòn của bản sàn theo hướng của nhịp cộng với hai lần độ sâu tổng thể của bản mỏng độ dày của áo mặc.
2. Đối với các tấm trải dài theo hai hướng và cho các tấm trải dài theo một hướng với chiều rộng lớn hơn 3 lần nhịp hiệu quả:
Áp dụng trường ảnh hưởng, Piegeaud's hoặc bất kỳ phương pháp hợp lý nào khác với giá trị của tỷ lệ Poisson là 0, 15.
3. Đối với bản có gân hoặc qua bản khác với bản đặc:
Khi tỷ lệ độ cứng uốn ngang với độ cứng uốn dọc là sự thống nhất, chiều rộng hiệu quả có thể được tính như đối với bản sàn. Khi tỷ lệ nhỏ hơn thống nhất, sẽ lấy giá trị nhỏ hơn tương ứng.
4. Phân tán tải trọng qua lấp đầy và mặc áo khoác:
Sự phân tán của tải trọng qua chất độn và áo khoác phải được lấy ở 45 độ cả dọc và vuông góc với nhịp.
Đang tải Footway:
Đối với nhịp hiệu quả từ 7, 5 m trở xuống, 400 Kg / m 2 . Tải trọng này sẽ được tăng lên 500 Kg / m2 đối với các cây cầu gần thị trấn hoặc trung tâm hành hương hoặc các hội chợ lớn.
Đối với nhịp hiệu quả trên 7, 5 m nhưng không quá 30 m, cường độ tải phải được tính theo phương trình sau:
Đối với các nhịp hiệu quả trên 30 m, cường độ tải của bước chân phải được xác định theo công thức sau:
Trong trường hợp P '= 400 Kg / m 2 có thể là
P = Tải trọng lối đi tính bằng Kg trên m 2
L = Khoảng hiệu quả của dầm chính tính bằng mét
W = Chiều rộng của bước chân tính bằng mét
Lối đi phải được thiết kế để chịu được tải trọng 4 tấn, bao gồm các tác động được phân bổ trên một khu vực có đường kính 300 mm. Trong trường hợp như vậy, các ứng suất cho phép có thể tăng thêm 25% để đáp ứng quy định này. Trường hợp các phương tiện không thể gắn kết lối đi, điều khoản này không cần phải được thực hiện.
Phụ cấp tác động:
Phụ cấp tác động theo tỷ lệ phần trăm của tải trực tiếp được áp dụng sẽ được phép cho hành động động của tải trực tiếp như được đề cập dưới đây:
Đối với Tải hạng A hoặc Hạng B:
Tỷ lệ phần trăm tác động sẽ được thể hiện trong hình 5.3. Phần tác động phải được tính từ các công thức sau cho các nhịp từ 3 m đến 45 m:
(a) Đối với cầu bê tông cốt thép:
Phần tác động = 4, 5 / 6 + L
(b) Đối với cầu thép:
Phần tác động = 9 / 13, 5 + L
Trong đó L = Chiều dài của nhịp tính bằng mét như đã phác thảo
Đối với tải Lớp AA và Tải Lớp 70R:
Tỷ lệ tác động sẽ được thực hiện như được đề cập dưới đây:
A. Đối với nhịp nhỏ hơn 9 m:
i) Đối với các phương tiện được theo dõi - 25 phần trăm cho các nhịp kéo dài đến 5 m giảm tuyến tính xuống còn 10 phần trăm cho các khoảng cách 9 m.
ii) Đối với xe có bánh xe - 25%.
B. Đối với nhịp từ 9 m trở lên:
(a) Cầu bê tông cốt thép:
(i) Các phương tiện được theo dõi: 10 phần trăm cho đến một khoảng 40 m và phù hợp với đường cong trong Hình 5.3 cho các nhịp vượt quá 40 m.
(ii) Xe có bánh xe: 25% cho các nhịp kéo dài đến 12 m và phù hợp với đường cong trong Hình 5.3 cho các nhịp vượt quá 12 m.
(b) Cầu thép :
(i) Xe được theo dõi: 10% cho tất cả các nhịp.
(ii) Xe có bánh xe: 25% cho các nhịp kéo dài đến 23 giờ và theo đường cong được chỉ ra trong Hình 5.3 cho các nhịp vượt quá 23 m.
Không có phụ cấp tác động sẽ được phép để tải bước chân. Đối với kết cấu cầu có khối lượng không nhỏ hơn 600 mm bao gồm lớp vỏ đường, tỷ lệ tác động sẽ bằng một nửa so với quy định như trên trong Tải A loại A hoặc Hạng B và Tải loại A 70 và Tải loại 70R.
Tỷ lệ phần trăm tác động theo tỷ lệ sau sẽ được phép tính toán ứng suất tại các điểm khác nhau của trụ và mố từ đỉnh khối giường:
(i) Áp lực lên ổ trục và bề mặt trên của khối giường Giá trị đầy đủ
(ii) Bề mặt đáy của giá trị một nửa khối giường
(iii) Từ bề mặt đáy của khối giường lên đến 3 m cấu trúc bên dưới khối giường Một nửa xuống 0 đồng đều
(iv) 3 m dưới đáy của khối giường Zero
Độ dài nhịp, L, được xem xét trong tính toán tỷ lệ phần trăm tác động như được chỉ định trong Tải trọng loại A hoặc loại B và tải loại AA và tải loại 70R như sau:
(a) Đối với các nhịp đơn giản được hỗ trợ hoặc liên tục hoặc cho các vòm, L = khoảng hiệu quả mà tải được đặt.
(b) Đối với các cầu có cánh tay đòn đúc không có nhịp treo, L = phần nhô ra hiệu quả của đúc hẫng giảm 25 phần trăm đối với tải trọng trên nhánh đúc hẫng và L = khoảng hiệu quả giữa các hỗ trợ cho tải trọng trên nhịp chính.
(c) Đối với những cây cầu có cánh tay đòn có nhịp treo, L = phần nhô ra hiệu quả của cánh tay đòn cộng với một nửa chiều dài của nhịp treo cho tải trọng trên cánh tay đòn và L = chiều dài hiệu quả của nhịp treo cho tải trọng treo span và 'L = khoảng hiệu quả giữa các hỗ trợ cho tải trên nhịp chính.
Tải trọng gió:
Tải trọng gió phải được coi là hành động theo chiều ngang trên bất kỳ phần tiếp xúc nào của kết cấu cầu. Hướng của tải trọng gió có thể là để tạo ra ứng suất kết quả tối đa trong thành viên đang được xem xét.
Lực gió sẽ được giả định để tác động lên diện tích của công trình như sau:
(a) Đối với kết cấu boong - diện tích của cấu trúc như được thấy ở độ cao bao gồm hệ thống sàn và lan can ít diện tích của lỗ thủng trong tay vịn hoặc tường lan can.
(b) Đối với cấu trúc xuyên qua hoặc một nửa - diện tích độ cao của giàn gió theo quy định tại (a) ở trên cộng với một nửa diện tích độ cao trên mức boong của tất cả các vì kèo hoặc dầm khác.
Cường độ của áp lực gió phải theo Bảng 5.3 dưới đây. Cường độ có thể tăng gấp đôi ở một số khu vực ven biển như Bán đảo Kathiawar, bờ biển Bengal và Orissa như trong bản đồ (Hình 5.4).
Ở đâu
H = Chiều cao trung bình tính bằng mét của bề mặt tiếp xúc trên bề mặt làm chậm trung bình (mặt đất hoặc mặt đất hoặc mực nước).
V = Vận tốc của gió tính bằng Km mỗi giờ.
P = Cường độ của áp lực gió tính bằng Kg / m2 ở độ cao H
Tải trọng gió trên tải trọng di chuyển phải được giả định là hoạt động ở độ cao 1, 5 m so với đường bộ với tốc độ 300 Kg trên một mét tải trọng tuyến tính trong trường hợp cầu thông thường và 450 Kg trên mét tuyến tính đối với cầu mang xe điện.
Tổng lực gió không được nhỏ hơn 450 Kg trên một mét tuyến tính trong mặt phẳng của hợp âm được tải và 225 Kg trên một mét tuyến tính trong hợp âm không tải trên hoặc qua nửa giàn, lưới hoặc các nhịp tương tự khác, và không nhỏ hơn 450 Kg trên mỗi mét tuyến tính trên nhịp boong.
Áp lực gió 240 Kg mỗi mét trên cấu trúc không tải cũng phải được xem xét nếu nó tạo ra ứng suất lớn hơn tải trọng gió đã đề cập trước đó.
Lực ngang do dòng nước:
Ảnh hưởng của lực ngang do dòng nước phải được xem xét khi thiết kế bất kỳ phần nào của cấu trúc cầu chìm trong nước chảy.
Cường độ của áp lực nước do dòng nước có thể được tính từ công thức:
Ở đâu:
P = Cường độ áp suất tính bằng Kg / m2
U = vận tốc của dòng nước tại điểm đang xem xét tính bằng mét trên giây.
K = Một hằng số có các giá trị cho các hình dạng khác nhau của các trụ như trong Bảng 5.4
Biến thể của U 2 có thể được coi là tuyến tính với giá trị 0 ở mức độ quét tối đa và bình phương của vận tốc tối đa ở bề mặt (Hình 5.5). Vận tốc bề mặt tối đa V, có thể được lấy là V m 2, tức là V 2 s = 2 V 2 m trong đó V m là vận tốc trung bình.
Do đó, U 2 trong phương trình 5, 7 ở độ sâu X từ mức độ quét tối đa được cho bởi:
Để cung cấp chống lại bất kỳ sự thay đổi có thể nào của hướng dòng nước so với hướng dòng chảy thông thường, việc cung cấp có thể được thực hiện trong thiết kế bằng cách giả sử dòng nước nghiêng 20 độ so với hướng dòng chảy thông thường.
Vận tốc trong các trường hợp như vậy sẽ được giải quyết thành hai thành phần viz. một song song và bình thường khác với bến tàu. Các giá trị của K đối với thành phần thông thường phải được lấy là 1, 5 ngoại trừ các trụ tròn khi K có thể được lấy là 0, 66.
Lực lượng dọc:
Ảnh hưởng của lực dọc do nỗ lực kéo hoặc hiệu ứng phanh (cái sau lớn hơn lực trước) và lực cản ma sát do ổ trục tự do chuyển động do thay đổi nhiệt độ hoặc bất kỳ nguyên nhân nào khác phải được xem xét trong thiết kế mang, cấu trúc phụ và nền móng.
Lực ngang do lực kéo hoặc phanh phải được giả định là hành động dọc theo đường và ở độ cao 1, 2 mét so với nó.
Các hiệu ứng hãm và nhiệt độ trên các Kết cấu cầu không có vòng bi như vòm, khung cứng, v.v., phải được xem xét theo phương pháp phân tích các cấu trúc không xác định được phê duyệt.
Đối với các kết cấu bê tông cốt thép và ứng lực trước được hỗ trợ đơn giản, vòng bi tấm có thể được sử dụng cho các nhịp dài hơn 15 mét.
Đối với các nhịp được hỗ trợ đơn giản lên đến 10 mét trong đó không có vòng bi (trừ lớp bitum) được cung cấp, lực ngang ở cấp độ vòng bi sẽ là:
F / 2 hoặc Rg tùy theo mức nào cao hơn
Trong đó F = lực ngang ứng dụng
Tổ hợp = Hệ số ma sát như được nêu trong Bảng 5.5
Rg = Phản ứng do tải chết.
Lực dọc ở bất kỳ ổ trục tự do nào (trượt hoặc con lăn) cho một cây cầu được hỗ trợ đơn giản sẽ được coi là bằng nhauR trong đó i là hệ số ma sát và R là tổng của phản ứng tải chết và sống. Các giá trị của p. như thể hiện trong Bảng 5.5 thường được giả định trong thiết kế.
Lực dọc ở bất kỳ ổ trục cố định nào cho cầu được hỗ trợ đơn giản như sau:
F - TiếtR hoặc, F / 2 + PhaR tùy theo giá trị nào lớn hơn
Trong đó F = lực ngang ứng dụng
Tổ hợp = Hệ số ma sát như được nêu trong Bảng 5.5
R = Phản ứng do tải chết.
Lực dọc ở mỗi đầu của một cấu trúc đơn giản, được hỗ trợ có vòng bi đàn hồi giống hệt nhau được đưa ra bởi F / 2 V δ trong đó V r là định mức cắt của ổ bi đàn hồi và 8 là chuyển động của boong do nhiệt độ, v.v. để áp dụng lực lượng.
Các lực dọc đối với các giá đỡ của cấu trúc liên tục phải được xác định dựa trên đánh giá cắt của các giá đỡ riêng lẻ và điểm chuyển động bằng không của mặt cầu.
Các lực dọc và tất cả các lực ngang khác sẽ được tính toán đến mức áp suất đất thụ động của đất dưới mức quét sâu nhất (hoặc mức sàn trong trường hợp cầu 'có sàn pucca) cân bằng các lực này.
Độ lớn của hiệu ứng phanh phải được giả định là có các giá trị sau:
(i) Đối với một làn cầu một hoặc hai làn cầu, hiệu quả phanh sẽ bằng hai mươi phần trăm cho chuyến tàu đầu tiên cộng với mười phần trăm cho các chuyến tàu tiếp theo hoặc một phần của nó.
Chỉ có một làn tải trọng tàu phải được xem xét khi tính toán hiệu quả phanh ngay cả khi sàn cầu mang hai làn tải trọng tàu. Hiệu quả phanh phải bằng hai mươi phần trăm tải thực tế trên nhịp trong đó toàn bộ chuyến tàu đầu tiên không nằm trên nhịp.
(ii) Đối với những cây cầu có nhiều hơn hai làn, hiệu quả phanh sẽ được lấy bằng với giá trị được đưa ra trong (i) ở trên cho hai làn cộng với năm phần trăm tải trọng trên các làn vượt quá hai.
Lực ly tâm:
Đối với một cây cầu cong, ảnh hưởng của lực ly tâm do 'chuyển động của các phương tiện trong một đường cong sẽ được xem xét hợp lệ và các thành viên phải được thiết kế để phục vụ cho các ứng suất thêm do tác động của ly tâm gây ra.
Lực ly tâm phải được tính theo công thức:
C = WV 2 / 127R (5, 8)
Trong đó: C = Lực ly tâm tính bằng tấn
W = Tổng tải trọng tính bằng tấn trên nhịp
V = Tốc độ thiết kế tính bằng km mỗi giờ
R = Bán kính cong theo mét
Lực ly tâm sẽ được coi là hành động ở độ cao 1, 2 m so với đường. Không tăng hiệu ứng tác động sẽ được yêu cầu. Lực ly tâm phải được giả định là hành động tại điểm tác động của tải trọng bánh xe hoặc phân bố đồng đều theo chiều dài mà tải trọng phân bố đồng đều.
Sự nổi:
Hiệu quả của độ nổi phải được xem xét trong việc thiết kế các thành viên của cấu trúc cầu nếu việc xem xét này tạo ra hiệu ứng tồi tệ nhất trong thành viên. Do sức nổi, giảm trọng lượng của cấu trúc được thực hiện.
Nếu nền tảng dựa trên các tầng không thấm nước đồng nhất, thì không cần phải có quy định về hiệu ứng nổi nhưng mặt khác, nền tảng dựa trên các tầng có sức lan tỏa như cát, phù sa v.v. Đối với các điều kiện nền tảng khác, bao gồm cả nền tảng trên đá, một số phần trăm của độ nổi đầy đủ sẽ được coi là hiệu ứng nổi theo quyết định của người thiết kế cầu.
15 phần trăm của độ nổi đầy đủ sẽ được coi là hiệu ứng nổi cho kết cấu bê tông chìm hoặc gạch xây do áp lực lỗ rỗng.
Hiệu quả của việc nổi hoàn toàn sẽ được xem xét hợp lệ trong thiết kế cấu trúc thượng tầng cho các cây cầu chìm, nếu nó tạo ra ứng suất lớn hơn.
Trong trường hợp nền móng sâu thay thế nước cũng như khối lượng đất như cát, phù sa, v.v., độ nổi gây giảm trọng lượng sẽ được xem xét theo hai cách tính như sau:
(i) Độ nổi do nước bị dịch chuyển phải được lấy theo trọng lượng của thể tích nước được dịch chuyển bởi cấu trúc từ bề mặt tự do của nước đến mức nền móng.
(ii) Áp lực tăng do trọng lượng đất ngập nước được tính toán theo Lý thuyết của Rankine.
Áp lực trái đất:
Áp suất đất mà các cấu trúc giữ đất được thiết kế phải được tính toán theo bất kỳ lý thuyết hợp lý nào. Lý thuyết áp lực đất của Coulomb có thể được sử dụng để điều chỉnh rằng áp suất đất kết quả sẽ được giả định là hoạt động ở độ cao 0, 42 H tính từ gốc, trong đó H là chiều cao của tường chắn.
Cường độ tối thiểu của áp lực đất ngang phải được giả định là không nhỏ hơn áp suất gây ra bởi một chất lỏng có trọng lượng 480 Kg mỗi lần. Tất cả các mố cầu phải được thiết kế cho phụ phí tải trực tiếp tương đương với 1, 2 m chiều cao của đất lấp. Đối với thiết kế tường cánh và tường hoàn trả, phụ phí tải trực tiếp phải được lấy tương đương với 0, 6 m chiều cao của đất lấp.
Các khối lấp đầy phía sau mố, cánh và tường trở lại gây áp lực đất sẽ bao gồm các vật liệu dạng hạt. Vật liệu lọc có độ dày 600 mm với kích thước nhỏ hơn đối với đất và kích thước lớn hơn về phía tường phải được cung cấp trên toàn bộ bề mặt của mố, cánh hoặc tường trở lại.
Số lượng đầy đủ các lỗ khóc sẽ được cung cấp trong các mố, cánh hoặc tường trở lại trên mực nước thấp để thoát nước tích lũy phía sau các bức tường. Khoảng cách của các lỗ khóc không được vượt quá một mét theo cả hai chiều ngang và dọc. Kích thước của các lỗ khóc phải đủ để thoát nước thích hợp và các lỗ khóc phải được đặt ở độ dốc về phía mặt ngoài.
Hiệu ứng nhiệt độ:
Tất cả các cấu trúc phải được thiết kế để phục vụ cho các ứng suất do sự thay đổi nhiệt độ. Phạm vi biến thể phải được cố định một cách thận trọng cho địa phương nơi cấu trúc sẽ được xây dựng.
Độ trễ giữa nhiệt độ không khí và nhiệt độ bên trong của các thành viên bê tông lớn sẽ được xem xét thích hợp. Phạm vi nhiệt độ như trong Bảng 5.6 thường được giả định trong thiết kế.
Hệ số giãn nở trên mỗi độ C sẽ được lấy là 11, 7 x 10 -6 đối với kết cấu thép và RC và 10, 8 x 10 -6 đối với kết cấu bê tông trơn.
Hiệu ứng biến dạng (Chỉ dành cho cầu thép):
Ứng suất biến dạng được gây ra bởi sự uốn cong của bất kỳ thành viên nào của dầm mở do độ lệch dọc của dầm kết hợp với độ cứng của khớp. Tất cả các cây cầu thép phải được thiết kế, sản xuất và dựng lên sao cho các ứng suất biến dạng giảm đến mức tối thiểu. Trong trường hợp không tính toán thiết kế, ứng suất biến dạng không được nhỏ hơn 16% ứng suất tải chết và tải sống.
Tác dụng phụ:
Kết cấu thép:
Ứng suất thứ cấp là ứng suất bổ sung gây ra bởi độ lệch tâm của các kết nối, tải trọng dầm sàn áp dụng tại các điểm trung gian trong bảng điều khiển, tải trọng gió bên trên các cột cuối của các kèo, v.v. và ứng suất do chuyển động của các giá đỡ.
Kết cấu bê tông cốt thép:
Ứng suất thứ cấp là ứng suất bổ sung gây ra bởi sự dịch chuyển của giá đỡ hoặc do biến dạng hình dạng hình học của kết cấu hoặc co ngót hạn chế của dầm sàn bê tông, v.v ... Đối với kết cấu bê tông cốt thép, hệ số co ngót phải được lấy là 2 x 10 -4 . Tất cả các cây cầu sẽ được thiết kế và xây dựng sao cho các ứng suất thứ cấp giảm đến mức tối thiểu.
Áp suất sóng:
Các lực sóng phải được xác định bằng phân tích phù hợp xem xét lực vẽ và lực quán tính, vv trên các thành viên cấu trúc đơn dựa trên các phương pháp hợp lý hoặc nghiên cứu mô hình. Trong trường hợp nhóm cọc, trụ, vv hiệu ứng lân cận cũng sẽ được xem xét.
Tác động do các cơ quan nổi hoặc tàu thuyền:
Các thành viên như trụ cầu, cọc cọc v.v ... chịu tác động của lực nổi hoặc tàu nổi sẽ được thiết kế xem xét ảnh hưởng của tác động lên các thành viên đó. Nếu lực tác động tấn công các thành viên ở một góc, hiệu ứng của các lực thành phần cũng sẽ được xem xét hợp lệ.
Hiệu ứng cương cứng:
Văn phòng thiết kế sẽ được cung cấp chương trình lắp dựng và trình tự thi công mà các kỹ sư xây dựng muốn áp dụng và nhà thiết kế sẽ giải thích cho thiết kế của mình các ứng suất do hiệu ứng lắp dựng. Điều này sẽ bao gồm một nhịp được hoàn thành và nhịp liền kề không ở vị trí.
Lực địa chấn:
Hình 5.6 cho thấy bản đồ của Ấn Độ chỉ ra khu vực địa chấn I đến Khu V. Tất cả các cây cầu trong Khu V sẽ được thiết kế cho các lực địa chấn như được chỉ định dưới đây. Tất cả các cây cầu chính có tổng chiều dài hơn 60 mét cũng sẽ được thiết kế cho các lực địa chấn ở Vùng III và IV. Cầu trong khu vực I và II không cần thiết kế cho lực lượng địa chấn.
Lực địa chấn dọc sẽ được xem xét trong thiết kế cầu được xây dựng ở Vùng IV và V trong đó độ ổn định là một tiêu chí để thiết kế. Hệ số địa chấn dọc được lấy bằng một nửa hệ số địa chấn ngang như được nêu trong tài liệu này.
Khi xem xét hiệu ứng địa chấn, việc quét cho thiết kế móng sẽ dựa trên lũ thiết kế trung bình. Trong trường hợp không có dữ liệu chi tiết, scour có thể được lấy bằng 0, 9 lần độ sâu quét tối đa.
Lực địa chấn ngang:
Lực địa chấn ngang được xác định theo biểu thức sau đây sẽ có giá trị đối với các cây cầu có nhịp dài tới 150 m. Trong trường hợp cầu nhịp dài có nhịp lớn hơn 150 m, thiết kế phải dựa trên phương pháp động.
F eq = α. Β. Ƴ. G
Trong đó F eq = lực địa chấn
α = Hệ số địa chấn ngang tùy thuộc vào vị trí như được nêu trong bảng 5.7 (đối với phần dưới độ sâu quét, điều này có thể được lấy bằng 0).
= Một hệ số phụ thuộc vào hệ thống nền đất như được nêu trong bảng 5.8.
α = Một hệ số phụ thuộc vào tầm quan trọng của cây cầu như được đưa ra dưới đây. Tầm quan trọng sẽ được quyết định dựa trên các điều kiện địa phương như tầm quan trọng chiến lược, liên kết truyền thông quan trọng, v.v.
(a) Cầu quan trọng 1.5
(b) Các cây cầu khác 1.0
G = Tải chết hoặc chết cộng với tải trực tiếp
Các lực địa chấn ngang phải được thực hiện để hành động tại trọng tâm của tất cả các tải trọng đang được xem xét. Hướng của lực địa chấn phải sao cho tác động tổng hợp của lực địa chấn và các lực khác tạo ra ứng suất cực đại trong kết cấu.
Lực địa chấn cho tải trọng trực tiếp không được xem xét khi hành động theo hướng giao thông nhưng phải được xem xét theo hướng vuông góc với giao thông.
Phần cấu trúc nhúng trong đất sẽ không được coi là tạo ra bất kỳ lực địa chấn nào. Trong các bãi cát lỏng lẻo hoặc được phân loại kém với ít hoặc không có tiền phạt, các rung động do hiệu ứng địa chấn có thể gây ra hóa lỏng đất hoặc giải quyết tổng và chênh lệch quá mức. Do đó, việc thành lập các cây cầu trên các tầng như vậy trong các Vùng III, IV và V phải được tránh trừ khi áp dụng các phương pháp nén hoặc ổn định thích hợp.
Cầu xây dựng hoặc cầu bê tông không có cốt thép sẽ không được xây dựng trong Khu V.
Sơ đồ dòng ảnh hưởng:
Tất cả các thành viên cấu trúc phải được thiết kế với tải trọng, lực và ứng suất có thể tác động cùng nhau. Hầu hết các tải trọng và lực này có ít nhiều điểm cố định ngoại trừ các tải trọng trực tiếp và các lực xuất phát từ các tải trọng sống như lực va chạm, lực kéo hoặc lực phanh và lực ly tâm.
Vì tải trực tiếp là tải di chuyển, các điểm ứng dụng của chúng phải được xác định cẩn thận để có hiệu quả tối đa. Điều này đạt được với sự trợ giúp của các sơ đồ đường ảnh hưởng như được mô tả trong các đoạn dưới đây.
Đường ảnh hưởng là một đường cong biểu thị phản ứng, thời điểm, lực cắt, lực đẩy v.v ... tại một phần của chùm tia hoặc các thành viên khác do chuyển động của một đơn vị tải trọng tập trung dọc theo chiều dài của chùm tia hoặc thành viên.
Quy trình vẽ sơ đồ đường ảnh hưởng được minh họa trong các đoạn sau. Sơ đồ đường ảnh hưởng cho một số cấu trúc đặc biệt như cầu liên tục RC và cầu vòm RC. Phương pháp sử dụng các sơ đồ đường ảnh hưởng này để xác định giá trị tối đa của các khoảnh khắc, kéo, phản ứng, v.v.
Sơ đồ dòng ảnh hưởng cho thời điểm:
Phần cầu được hỗ trợ đơn giản ở mức 0, 25L và 0, 5L:
Trong hình 5.7 (a), khi tải đơn vị được đặt giữa A và X (tức là phần đang xem xét), R B = a / L và M x = (ax 0, 75L) / L nhưng khi tải đơn vị ở giữa X và B, R A = (La) / L và M x = (La) 0, 25L / L. Giá trị của M x sẽ tối đa khi tải đơn vị ở X tức là phần đang xem xét và giá trị của M x = 0, 1875L. Biểu đồ đường ảnh hưởng cho M x ở 0, 25L được hiển thị trong Hình 5.7 (c).
Tương tự, trong hình 5.7 (b), khi tải đơn vị được đặt giữa A và X, M x = ax 0, 5L / L nhưng khi tải đơn vị được đặt giữa X và B, M x = (La) x 0, 5L / L Giá trị của M x tối đa khi tải đơn vị được đặt tại X trong trường hợp M x = 0, 25L. Biểu đồ đường ảnh hưởng cho M, ở mức 0, 5L được hiển thị trong Hình 5.7 (d).
Cầu Cantilever cân bằng - Đoạn ở trung tâm của Span chính và tại Hỗ trợ:
Các sơ đồ đường ảnh hưởng có thể được vẽ theo cách tương tự như minh họa trong hình. 5, 8.
Sơ đồ đường ảnh hưởng cho cắt:
Cầu được hỗ trợ đơn giản - Phần ở mức 0, 25L và 0, 5L:
Đề cập đến hình 5.7 (a) khi tải đơn vị được đặt giữa A và X (tức là phần đang xem xét), R B = a / LS x (tức là cắt tại X) = R B = a / L. Theo quy ước thông thường, lực cắt này tức là các lực kết quả tác động lên phía bên phải của phần và tác động xuống bên trái của phần là âm.
Khi tải trọng đơn vị nằm giữa X và B, R A = (La / L) và S x (cắt tại x) = (La / L). Điều này cắt theo quy ước thông thường là dương. Cắt thay đổi dấu hiệu khi tải trọng đơn vị ở X. Do đó, sơ đồ đường ảnh hưởng cho cắt tại Mục 0.25L sẽ như trong hình 5.9 (a). Các tọa độ của cắt âm tại X = 0, 25L / L = 0, 25 và tọa độ của cắt dương = L- 0, 25L / L = 0, 75
Đề cập đến hình 5.7 (b) có thể được tìm thấy như trước đó khi tải đơn vị nằm giữa A và X, S x = a / L và khi tải đơn vị nằm giữa X và B, S, = (La / L) . Cắt thay đổi dấu hiệu khi tải trọng đơn vị ở Phần tức là, ở mức 0, 5L và các tọa độ cho cả cắt dương và cắt âm là 0, 5. Biểu đồ đường ảnh hưởng được hiển thị trong Hình 5.9 (b).
Cầu Cantilever cân bằng - Đoạn ở trung tâm của Span chính và tại Hỗ trợ:
i) Phần ở giữa nhịp chính:
Tham khảo hình 5, 8 (a), khi tải đơn vị di chuyển từ A đến G (tức là phần đang xem xét), phản ứng tại D sẽ như sau:
Nhưng khi tải đơn vị di chuyển từ G đến F, phản ứng tại C sẽ như sau:
Các phản ứng R c hoặc R D là sự cắt ở Phần G. Sử dụng quy ước dấu thông thường, sơ đồ đường ảnh hưởng để cắt ở Phần G như trong hình 5.10 (a).
ii) Phần bên trái của Hỗ trợ C:
Tham khảo hình 5, 8 (a), cắt ở bên trái của Hỗ trợ C sẽ là tải trọng tại C khi tải trọng đơn vị di chuyển từ A đến C và 0 vượt quá C. Do đó, sơ đồ đường ảnh hưởng cắt sẽ như trong hình 5.10 (b).
iii) Phần bên phải của Hỗ trợ C:
Tham khảo hình 5, 8 (a), khi tải trọng đơn vị di chuyển từ A đến C, lực cắt sẽ bằng số với Rd và khi tải đơn vị di chuyển vượt quá C, lực cắt sẽ bằng số với Rc. Sơ đồ đường ảnh hưởng cắt được thể hiện trong hình 5.10 (c).
Ứng suất cho phép:
Thành viên cụ thể:
Các ứng suất cho phép đối với bê tông của các loại khác nhau sẽ được thể hiện trong Bảng 5.9:
Chú thích:
Để tính toán ứng suất trong phần, tỷ lệ mô đun (E s / E c ) là 10 có thể được áp dụng
Các ứng suất cho phép trong cốt thép phải được chỉ ra trong bảng 5.10
Các ứng suất kéo cho phép cơ bản trong bê tông thường phải được nêu trong Bảng 5.11:
Các thành viên bê tông cốt thép có thể được thiết kế mà không cần gia cố cắt nếu ứng suất cắt, x <Xc trong đó Xc được cho theo biểu thức sau:
Ứng suất cắt thiết kế τ = V / bd sẽ không bao giờ vượt quá mức cắt tối đa cho phép τ max như được đưa ra dưới đây:
τ max = 0, 07 f ck hoặc 2, 5 MP tùy theo giá trị nào nhỏ hơn. Trong đó f ck là cường độ đặc trưng của bê tông.
Thành viên bê tông ứng lực trước:
Lớp bê tông:
Cường độ nén đặc trưng của bê tông không được nhỏ hơn 35 MP, tức là cấp M 35 trừ khi thi công hỗn hợp trong đó bê tông cấp M 30 có thể được phép cho bản sàn.
Ứng suất tạm thời cho phép trong bê tông:
Các ứng suất này được tính toán sau khi tính toán cho tất cả các tổn thất ngoại trừ do co ngót dư và leo bê tông. Ứng suất nén tạm thời không được vượt quá 0, 5 f Cj, không được lớn hơn 20 MP a, trong đó f Cj là cường độ bê tông tại thời điểm đó có giá trị tối đa là f ck .
Khi chuyển hoàn toàn, cường độ khối của bê tông không được nhỏ hơn 0, 8 f tk . Ứng suất nén tạm thời trong sợi cực của bê tông (bao gồm ứng suất trước giai đoạn) không được vượt quá 0, 45 f ck với tối đa 20 MP a .
Ứng suất kéo tạm thời trong sợi cực trị không được vượt quá 1/10 của ứng suất nén tạm thời cho phép trong bê tông.
Ứng suất bê tông cho phép trong quá trình phục vụ:
Ứng suất nén trong bê tông trong quá trình bảo dưỡng không được vượt quá 0, 33 f ck . Không được phép kéo căng trong bê tông chết trong quá trình bảo dưỡng.
Nếu các phần tử phân đoạn đúc sẵn được nối bằng ứng suất trước, ứng suất trong sợi bê tông cực đoan trong quá trình bảo dưỡng phải luôn chịu nén và ứng suất nén tối thiểu trong sợi cực trị không được nhỏ hơn năm phần trăm ứng suất nén vĩnh viễn tối đa có thể được phát triển trong cùng một phần. Điều khoản này sẽ không, tuy nhiên, áp dụng cho tấm sàn căng thẳng trước căng thẳng.
Stress mang cho phép phía sau neo:
Ứng suất cho phép tối đa ngay sau các neo trong các khối kết thúc được gia cố đầy đủ có thể được tính theo phương trình:
f b = 0, 48 f cj A 2 / A 1 0r 0, 8 f cj tùy theo giá trị nào nhỏ hơn
Trong đó f b = ứng suất tiếp xúc nén cho phép trong bê tông bao gồm mọi ứng suất phổ biến như trong trường hợp neo trung gian.
A 1 = diện tích chịu lực của neo được chuyển đổi thành hình vuông có diện tích tương đương
A 2 = diện tích tối đa của hình vuông có thể được chứa trong thành viên mà không chồng lấp diện tích tương ứng của các neo liền kề và đồng tâm với diện tích chịu lực A 1.
Giá trị trên của ứng suất ổ đỡ chỉ được phép nếu có một hình chiếu của bê tông ít nhất là 50 mm hoặc b 1/4 bất kỳ chỗ nào tròn hơn neo, trong đó bi như trong hình 5.11.
Ứng suất cho phép trong thép ứng suất trước:
Ứng suất tạm thời tối đa trong thép ứng suất trước tại bất kỳ phần nào sau khi cho phép tổn thất do trượt neo và rút ngắn đàn hồi không được vượt quá 70% cường độ kéo tối thiểu.
Quá căng thẳng để bù cho độ trượt của neo hoặc để đạt được sự mở rộng có tính toán có thể được phép chịu lực bẻ khóa giới hạn ở mức 80% cường độ kéo tối thiểu hoặc 95% ứng suất bằng chứng (0, 2%) của thép ứng suất trước cái nào ít
