Đồ Án Cầu Giàn Thép

MỤC LỤC CHƯƠNG I : .1 GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP 1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1.1 Số liệu đầu vào: 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế: 1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế 1.2.Các trạng thái giới hạn .1 1.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I 1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi đứt gãy .2 1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp 1.5 Chọn sơ kích thước: .3 1.5.1 Bản mặt cầu: 1.5.1.1.Phần xe chạy:(A.9.7.1.1) 1.5.1.2 Phần hành: 1.5.2.Dầm dọc: .3 1.5.3 Dầm ngang: 1.5.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ: CHƯƠNG II :THIẾT KẾ THANH QUY TỤ TẠI NÚT 2.1 Xác định nội lực quy tụ nút số 2.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn 2.1.1.1.Tính trọng lượng kết cấu nhịp: 2.1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên giàn chủ 2.1.2 Tổ hợp nội lực 2.1.2.1 Nội lực tĩnh tải chưa hệ số 2.1.2.2.Nội lực hoạt tải chưa hệ số, chưa kể lực xung kích .8 2.2 Chọn tiết diện 2.2.1 Tính nội lực 2.2.1.1.Nội lực tĩnh tải 2.2.1.2 Nội lực hoạt tải 2.1.2.3 Tổng hợp nội lực theo TTGHCĐ I 10 2.2.2.Chọn tiết diện: 10 2.3 Kiểm tra tiết diện 13 SVTH : Lê Bình Trang: 2.3.1 Kiểm tra chịu kéo uốn kết hợp 13 2.3.1.1 Sức kháng kéo: 13 2.3.1.2.Yêu cầu giới hạn độ mảnh 14 2.3.1.3 Kiểm tra chịu kéo uốn kết hợp (A.6.8.2.3.) 14 2.3.2 Kiểm tra chịu nén uốn kết hợp 16 2.3.2.1 Sức kháng nén có hệ số: 16 2.3.2.2 Kiểm tra chịu nén uốn kết hợp(A6.9.2.2) 16 2.3.2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định cục (A6.9.4.2) .17 2.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng 18 2.3.4 Kiểm tra trạng thái giới hạn mỏi 18 2.3.4.1 Chu kỳ tải trọng .18 2.3.4.2.Biên độ ứng suất cho phép mỏi -Loại B 18 2.3.4.3.Biên độ ứng suất lớn nhất: .19 CHƯƠNG III 21 THIẾT KẾ DẦM NGANG, LIÊN KẾT DẦM NGANG VÀO DÀN CHỦ .21 3.1.Thiết kế dầm ngang 21 3.2.1 Chọn tiết diện 22 3.2.2 Tải trọng tác dụng lên dầm ngang 23 3.2.3 Xác định nội lực dầm ngang .24 3.2.4 Kiểm tra tiết diện .28 3.2.4.1 Trạng thái giới hạn cường độ I .28 3.2.4.2 Kiểm tra độ mảnh 29 3.2.4.3 Kiểm tra điều kiện chống cắt 29 3.2.4.4 Yêu cầu cấu tạo .30 3.2.4.5 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng .31 3.2.4.6.Kiểm tra mỏi đứt gãy 31 3.2 Thiết kế liên kết dầm ngang vào nút .32 3.2.1.Cơng thức tính 32 3.2.2.Tính số lượng bulơng 33 CHƯƠNG IV 34 THIẾT KẾ NÚT GIÀN SỐ .34 4.1.Tính số bulơng liên kết giàn .35 4.1.1 Tính sức kháng danh định bu lông 35 a Sức kháng cắt: 35 b Sức kháng ép mặt: 36 SVTH : Lê Bình Trang: c Sức kháng trượt: 36 4.1.2 Bố trí bulơng: dựa vào yêu cầu sau: 37 4.2.Tính tốn nút giàn số .37 4.2.1 Kiểm tra mặt cắt 1-2-3-4: 38 4.2.2 Kiểm tra mặt cắt 5-6 nút liên kết với xiên: 41 4.2.3 Kiểm tra tiết diện A-A B-B: 41 a Kiểm tra mặt cắt A-A: 42 b Kiểm tra mặt cắt B-B: 42 CHƯƠNG V 46 THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP DÀN 2X80M 46 I PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP .46 Số liệu ban đầu: 46 Phân tích phương án thi công: .46 2.1 Chọn phương án thi công: 46 2.2 Ưu nhược điểm phương pháp: 46 So sánh chọn phương án thi công: .47 II TỔ CHỨC CÁC CÔNG TÁC THI CÔNG CẦU : 47 Trình tự thi cơng chung: .47 2.Trình tự thi cơng chi tiết: 48 Tính tốn cơng trình phụ tạm phục vụ thi công kết cấu nhịp .51 3.1.Tính tốn lực kéo: 51 3.2 Tính ổn định lao kéo dàn: 52 3.3 Xác định áp lực phân bố đường lăn kết cấu nhịp bờ .52 3.4 Xác định áp lực phân bố đường lăn kết cấu nhịp trụ bờ 53 3.5 Tính số lăn bàn trượt đường trụ : 54 3.6 Tính độ võng dàn : 55 SVTH : Lê Bình Trang: CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP 1.1 Tóm tắt nhiệm vụ đồ án 1.1.1 Số liệu đầu vào: - Chiều dài nhịp tính tốn : ltt = 84 m - Khổ cầu : K = 6.5+2x1.2 m - Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải thiết kế: HL93 + Đoàn người: KN/m2 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết kế dàn qui tụ vào nút - Thiết kế dầm ngang - Thiết kế nút dàn chủ - Thi công lao lắp kết cấu nhịp 1.1.3.Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế theo quy trình 22TCN 272-05 1.2.Các trạng thái giới hạn 1.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I U = η.{1,25DC + 1,5DW + 1,75((1+IM )LL+PL)} IM = 25% (1.1) 1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng U = 1,0.(DC + DW) +1,3.( (1+IM )LL +PL) IM = 25% (1.2) 1.2.3.Trạng thái giới hạn mỏi đứt gãy U = 0,75.(LL+IM) (1.3) IM = 15% Trong đó: LL : hoạt tải xe IM : lực xung kích DC : tĩnh tải phận kết cấu liên kết DW: tĩnh tải lớp phủ mặt cầu PL : hoạt tải người η = ηD.ηR.ηI: hệ số điều chỉnh tải trọng, lấy theo 22TCN 272-05 SVTH : Lê Bình Trang: Bảng1.1: Các hệ số Hệ số độ dẻo ηD Hệ số dư thừa ηR Hệ số quan trọng ηI η=ηD.ηR.ηI (1.3.3) (1.3.4) (1.3.6) (1.3.2.1) Cường độ 0.95 0.95 1.05 0.95 Sử dụng 1.0 1.0 KAD 1.0 Mỏi 1.0 1.0 KAD 1.0 1.3 Vật liệu dùng cho kết cấu -Thép kết cấu M270 cấp 345 có FY = 345Mpa -Bê tơng mặt cầu có f’c = 30Mpa -Liên kết sử dụng bu lơng cường độ cao 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp - Chọn giàn có đường biên song song Giàn có 12 khoang, chiều dài khoang d = 7.0 m - Chiều cao giàn chủ: 1 1 1 1 h    l    .84  (16.8  10.5)m 5 8 5 8 (1.4) Để lựa chọn chiều cao dàn, ta cịn phụ thuộc vào kích thước xe chạy cầu, cầu ôtô đường xe chạy có chiều cao khơng < 7.3 m Chọn sơ h =11m Chiều dài khoang d=7m Khi góc xiên  hợp xiên phương nằm ngang  = 57031’43’’ 3' 5' 2' 4' 6' 9' 10 11' 12 8' 12x7000=84000 10' 11 12' 7' 11000 Hình 1.1: Sơ đồ giàn chủ * Khoảng cách tim dàn chủ : Đối với cầu xe chạy dưới: Bố trí hai dàn chủ với khoảng cách lớn khổ đường xe chạy 1-1,5m để kể đến phần đá vỉa bề rộng dàn Ta chọn khoảng cách hai dàn chủ B = 7.7m 1.5 Chọn sơ kích thước: 1.5.1 Bản mặt cầu: SVTH : Lê Bình Trang: 13 1.5.1.1.Phần xe chạy:(A.9.7.1.1) - Bản mặt cầu có chiều dày tối thiểu 175 mm Chọn chiều dày 200 mm Phía lớp phủ mặt cầu dày 7,5cm gồm lớp: BTAP, lớp phòng nước 1.5.1.2 Phần hành: - Mặt đường phần hành làm BTCT dày 10cm, có rải lớp phủ BTN dày 2cm Ta tính được: -Trọng lượng mặt cầu đường xe chạy đường người đi: DC1 = 0,2 2,4 7,0 9,81 + 0,1 2,4 2 1,2 9,81 = 38,61(kN/m) -Trọng lượng lớp phủ mặt cầu đường xe chạy đường người đi: DW = 2,25 9,81 0,075 6,5 + 1,2 2,25 9,81 0,02 = 11,82 (kN/m) -Trọng lượng lan can, phòng hộ : DC2 = 1,4 (kN/m) -Trọng lượng đá vĩa: (2 bên) DC2(dv) = 2.(0,30 0,15+ 0,  0,3  0,1 ) 2,4 9,81=3,30(kN/m) 1.5.2.Dầm dọc: - Chọn dầm dọc, khoảng cách dầm dọc 1,8 m - Chiều cao dầm dọc kích thước khác tính xác phần thiết kế dầm dọc 1.5.3 Dầm ngang: - Các dầm ngang đặt nút giàn chủ, cách khoảng khoang giàn d = 7,0 m - Chiều cao dầm ngang kích thước khác tính xác phần thiết kế dầm ngang 7700 1.5.4 Liên kết dọc dọc giàn chủ: 7700 12x7000=84000 12x7000=84000 Hình 1.2: Liên kết dọc dọc giàn chủ SVTH : Lê Bình Trang: CHƯƠNG II :THIẾT KẾ THANH QUY TỤ TẠI NÚT 2.1 Xác định nội lực quy tụ nút số 2.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên giàn 2.1.1.1.Tính trọng lượng kết cấu nhịp: - Trọng lượng thép 1m dài dàn chủ xác định theo công thức kinh nghiệm Streletsky : 1/4  a  M LL  IM /    b.( DC s  DW  DCb ) DCg  L Fy /   b.L - DC - trọng lượng BMC đường xe chạy đường người tính cho 1m dầm, kN/m ( gồm có mặt cầu, đường người đi, lan can, đá vỉa ) DC  7,  0,  84  2,  9,81   1,  0,1 84  9,81  1,   3, 33  17, 715kN / m 2.84 - DW: trọng lượng lớp phủ mặt cầu tính cho 1m dầm DW  (0, 075  6,5  84   0, 02 1,  84)  2, 25  9,81  5,91kN / m 2.84 - L: nhịp tính tốn dầm, L = 84 m - Fy: cường độ chảy nhỏ thép làm dầm, kN/m2 Dùng thép công trình M270 cấp 345 có Fy = 345 Mpa = 3,45.105 kN/m2 - : trọng lượng thể tích thép,  = 7,85 T/m3 = 78,5 kN/m3 - a,b: hệ số đặc trưng tải trọng, dàn giản đơn a=b=3,5 1/ - M LL  IM : Momen tiết diện phần tư nhịp hoạt tải gây có kể đến xung kích hệ số phân bố ngang, kN.m Tính hệ số phân phối ngang người hoạt tải: dùng phương pháp đòn bẩy 7700 1800 1,00 1200 0,455 1800 0,610 0,844 1,00 1,032 1,188 600 1200 0,221 1200 Hình 2.1: Ngun tắc địn bẩy để xác định hệ số phân bố mômen hoạt tải thiết SVTH : Lê Bình Trang: kế cho giàn chủ xếp tải xe Ta có: -Xét 1làn xe chất tải : mgLL=1,2 0,5 (0,844+0,61) = 0,872 -Xét xe chất tải : mgLL=1,0 0,5 ( 0,844+0,61+0,455+0,221) = 1,065 Vậy mgL = mgLL = 1,065 mgPL = ΩPL = 0,5 (1,188+1,032) 1,2 = 1,332 1/ Xác định M LL  IM : 1/ Tính M LL  IM xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế gây ra: 110110 145 145 35 PL kN/m 13,6 14,675 15,75 15,45 9,3 kN/m 84m Hình 2.2: Đường ảnh hưởng mơmen mặt cắt 1/4 nhịp Momen ¼ nhịp xe tải thiết kế gây ra:   M 1/ mg LL (1  IM ). Pi yi  9,3  g PL PL. = 1,065×{1,25×[145×(15,75+14,675)+35×13,6]+9,3×661,5)}+1,332×3×661,5 = 15701,832 kN.m Momen ¼ nhịp xe trục thiết kế gây ra:   M 1/ mg LL (1  IM ). Pi yi  9,3  g PL PL. = 1,065×{1,25×[110×(15,75+15,45)]+9,3×661,5)}+1,332×3×661,5 = 13764,031 kN.m => M 1/ 15701,832 kN.m  : Diện tích đường ảnh hưởng momen phần tư nhịp:  = 0,5.84.15,75 = 661,5 m Thay tất vào cơng thức ta có: DCg  3,5   15701,832 / 661,5  3,5  (17, 715  5,91  10% DCg ) SVTH : Lê Bình 3, 45 105 / 78,5  3,5  84  84  3, 42kN / m Trang: Trọng lượng thép hệ liên kết, thường xem hàm số trọng lượng dàn chủ ggl = .DC(dc) = 0,1×3,42 = 0,342 kN/m 2.1.1.2 Tĩnh tải tác dụng lên giàn chủ Tĩnh tải tác dụng lên dàn bao gồm -Trọng lượng BMC ( phần xe chạy đường người đi): DC(bmc) = 0,5×35,43 = 17,715 kN/m -Trọng lượng lớp phủ mặt cầu ( phần xe chạy đường người đi): DC(lpmc) = 0,5.11,82 =5,91 kN/m -Trọng lượng bó vĩa: DC(bv) = 0,5.3,3=1,65kN/m -Trọng lượng lan can, tay vịn: DC(lc,tv) = 0,5.1,4 = 0,7 kN/m -Trọng lượng dầm dọc (4 dầm): DC(dd) = 0,5×0,58×1,8×4= 2,088 kN/m -Trọng lượng dầm ngang : DC(dn) = 0,5 0, ×7=2,1kN/m -Trọng lượng giàn: 3,42 kN/m -Trọng lượng hệ liên kết: DCLK = 0,342 kN/m Gọi DC tĩnh tải m dài giàn phận kết cấu liên kết gây ra: DC = DC(dc)+DCLK + DC(bmc) + DC(dn) + DC(dd)+ Dbv+ DC(lc,tv) = 3,42+0,342+17,715+2,1+2,088+1,65+0,7 = 28,015 kN/m Gọi DW tĩnh tải lớp phủ mặt cầu gây ra: DW = DC(lpmc) = 0,5.11,82 = 5,91 kN/m Đường ảnh hưởng quy tụ nút: DAH N43’ : DAH N45’:   Py y ( XTTK ) :  Py y  ( XTTK ) : P y P y P y  y  y  y ( XTTK ) : 330,67 ( XHT ) : ( XHT ) : 231,33 + P y P y P y  ( XTTK ) : 523,54  ( XHT ) :  ( XHT ) : 369,38 y y y + A :0 A- : 44,562 A :0 A- : 71,274 DAH N45 : DAH N43 : DAH N44’ : P y P y P y P y P y P y P y P y P y P y P y P y  y  y  y y  ( XTTK ) : 243,67 ( XTTK ) : 83,265 ( XHT ) : 171,93 ( XHT ) : 63,25 + A : 24,13 A- : 3,39 SVTH : Lê Bình  y  y  y y +  ( XTTK ) : 51,235 ( XTTK ) : 275,845 ( XHT ) : 41,69 ( XHT ) : 193,71 A : 1,51 A- : 30,54  ( XTTK ) : 214,48  ( XTTK ) :  ( XHT ) : 201,19  ( XHT ) : y y y y + A :7 A- : Trang: 3' 5' 7' 9' 10 11' 12 2' 4' 6' 8' 10' 11 12' 13 35 145 145 110 110 57o31'43'' 145 35 Â.a.h N 4-5' Â.a.h N 4-3 Â.a.h N 4-5 Â.a.h N 4-4' 1.185 35 0.669 0.386 35 0.790 0.773 0.729 145 110 145 110 1.185 0.768 35 1.436 110 145 1.697 1.661 1.567 145 110 0.828 110 145 110 0.386 145 110 0.829 1.0 145 110 0.236 0.279 0.296 145 35 0.175 110 0.889 0.872 145 110 145 145 0.137 0.181 0.198 0.076 1.185 35 110 28 11 1.185 110 Â.a.h N 4-3' 0.930 1.061 1.042 0.995 14 11 Hình 2.3 : Đường ảnh hưởng nội lực quy tụ nút số 2.1.2 Tổ hợp nội lực 2.1.2.1 Nội lực tĩnh tải chưa hệ số Công thức tính: NDC = DC.∑A NDW = DW.∑A Kết tính tốn cho bảng: Bảng 2.1: SVTH : Lê Bình 10 Trang: ... 2.3.1.2.Yêu cầu giới hạn độ mảnh - Yêu cầu độ mảnh thường yêu cầu cho chịu nén thực tế cần giới hạn cho chịu kéo - Yêu cầu độ mảnh đánh giá thông qua tỷ số L/r với L chiều dài r bán kính nhỏ... giàn chủ thông qua thép góc liên kết Liên kết dễ bị xoay nên dầm ngang tính theo sơ đồ dầm giản đơn có nhịp tính tốn khoảng cách B tim giàn chủ a) Tĩnh tải: gồm lớp phủ mặt cầu, bó vỉa, mặt cầu, ... kết cấu -Thép kết cấu M270 cấp 345 có FY = 345Mpa -Bê tơng mặt cầu có f’c = 30Mpa -Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao 1.4 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp - Chọn giàn có đường biên song song Giàn có