1. Chọn cấu tạo các bộ phận kết cấu nhịp Thiết kế và tính duyệt dầm chủ và bản mặt cầu theo TTGHCĐ I, TTGHSD I cho các mặt cắt tại gối và giữa nhịp theo tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 Bản vẽ 1: Cấu tạo chung kết cấu nhịp, các mặt cắt ngang điển hình. Bản vẽ 2: Bố trí cáp dự ứng lực trên mặt cắt dọc và mặt cắt ngang dầm chủ. Cấu tạo neo cáp.Thống kê cốt thép dự ứng lực, tọa độ cáp dự ứng lực. Bản vẽ 3: Bố trí cốt thép thường dầm chủ và bản mặt cầu. Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn. Quy trình thiết kế: 118232017 Tiết diện dầm chủ: Chữ I Phương pháp tạo DƯL: Căng sau Hoạt tải thiết kế: HL 93+3.103MPa Chiều dài nhịp: L = 18 m Khổ cầu: 14.4 m2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP2.1. Chiều dài tính toán KCN Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnh = 18 m Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 m Chiều dài tính toán nhịp: Ltt = Lnh 2.a Ltt = 17.4 m2.2. Quy mô mặt cắt ngang cầu Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:+ Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 14.4m+ Bề rộng lề đi bộ: ble = 2 m+ Bề rộng chân lan can: bclc = 0,5 m+ Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.blc Bcau = 19.4 mMỤC LỤC Trang 1 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CHỦ 1 Số liệu chung Quy mô thiết kế Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn Quy trình thiết kế 11823 2017 Tiết diện dầm chủ Chữ I Phương pháp tạo DƯL Căng sau Hoạt tải thiết kế HL 93+3 10 3MPa Chiều dài nhịp L = 18 m Khổ cầu 14 4 m 1 1 Vật liệu chế tạo dầm Bêtông dầm + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày cf = 50 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông c = 25 kNm3 + Mô đun đàn hồi 2 0 33 cs 1 c c E =0 0017 K W f = 38636 MPa Bêtông bản mặt cầu + Cường.
CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ DẦM CHỦ Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn Quy trình thiết kế: Tiết diện dầm chủ: Phương pháp tạo DƯL: Hoạt tải thiết kế: Chiều dài nhịp: Khổ cầu: 11823-2017 Chữ I Căng sau HL 93+3.10-3MPa L = 18 m 14.4 m 1.1.Vật liệu chế tạo dầm - Bêtông dầm: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 50 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: c = 25 kN/m3 + Mô đun đàn hồi: Ecs =0.0017.K1.W2c f c'0.33 = 38636 MPa - Bêtông mặt cầu: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f cs' = 50 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: c = 25 kN/m3 fpu fpy Ep = = = 1860MPa 1670MPa 197000MPa fy Es = = 420 MPa 200000MPa + Mô đun đàn hồi: Ec =0.0017.K1.W2c f c'0.33 = 38636 MPa - Các tiêu cáp DƯL: + Cường độ chịu kéo: + Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu + Môđun đàn hồi: - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: + Môđun đàn hồi: CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính tốn nhịp: Ltt = Lnh - 2.a Lnh = 18 a = 0,3 Ltt = 17.4 m m m Bxe ble bclc Bcau m m 2.2 Quy mô mặt cắt ngang cầu - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.blc Trang = = = = 14.4m m 0,5 19.4 + Số xe thiết kế: nl = ln mặt cắt ngang cầu 1/2 mặt cắt ngang nhịp 1/2 mặt cắt ngang đầu nhịp 2.3 Kớch thước mặt cắt ngang dầm chủ 2.3.1 Mặt cắt L/2 Hình 2: Cấu tạo mặt cắt L/2 - Chiều cao dầm chủ: - Kích thước bầu dầm: + Bề rộng + Chiều cao + Bề rộng vút bầu dầm + Chiều cao vút bầu dầm - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng + Chiều cao - Kích thước cánh trên: + Bề rộng + Chiều cao + Bề rộng vút cánh Trang h = 1100mm b1 h1 b2 h2 = = = = 600 250 200 200 b3 h3 = = 200 mm 340 mm b7 h5 b4 = = = 800 mm 120 mm 300 mm mm mm mm mm + Chiều cao vút cánh - Kích thước gờ kê ván khn cố định + Bề rộng + Chiều cao 2.3.3 Mặt cắt gối h4 = 110 mm b6 h6 = = 100 mm 80 mm b1 h7 = = 600 mm 866 mm b7 h5 h8 = = = 800 mm 120 mm 34 mm b6 h6 = = 100 mm 80 mm ts de S/2 Hcb = = = = 200 mm 900 mm 1100 mm 1300 mm - Theo kinh nghiệm, với L = 18 m ta bố trí dầm ngang: + Tại mặt cắt gối ng + Mặt cắt nhịp nnh = = dầm dầm Hình 4: Cấu tạo mặt cắt gối - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng + Chiều cao - Kích thước cánh + Bề rộng + Chiều cao + Chiều cao vút cánh - Kích thước gờ kê ván khuôn cố định + Bề rộng + Chiều cao 2.4 Cấu tạo bêtông mặt cầu - Chiều dày bêtông - Chiều dài phần cánh hẫng - Chiều dài phần cánh hẫng phía - Chiều cao toàn dầm liên hợp 2.5 Cấu tạo dầm ngang Trang + Tổng số lượng dầm ngang toàn cầu: nng = (ndam-1).(ng + nnh) = 32 dầm - Cấu tạo dầm ngang nhịp + Chiều cao + Bề rộng + Chiều dày - Cấu tạo dầm ngang mặt cắt gối: + Chiều cao + Bề rộng + Chiều dày hdn bdn tdn = = = 850 mm 2000 mm 200 mm hdn bdn tdn = = = 850 mm 2000 mm 400 mm 2.6 Cấu tạo ván khuôn cố định + Chiều cao: hvk = 80 mm + Bề rộng: bvk = 1600 mm + Tổng số lượng ván khuôn mặt cắt ngang cầu = 2.7 Đặc trưng hình học mặt cắt Do dầm dầm biên có cấu tạo giống nên ta tính ĐTHH mặt cắt dầm trong, mặt cắt dầm biên tương tự 2.7.1 Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 Hình 5: Chia mặt cắt nhịp thành khối - Diện tích mặt cắt: A Ai Trong đó: + Ao: Diện tích mặt cắt dầm nhịp + Ai: Diện tích khối chia mặt cắt Bộ phận Hình dạng Chiều dài cạnh Chiều dài cạnh Trang Chiều cao Diện tích (mm) (mm) (mm) (mm2) Chữ nhật 600 600 250 150000 Hình thang 200 600 200 80000 Chữ nhật 200 200 340 68000 Hình thang 800 200 110 55000 Chữ nhật 800 800 120 96000 Chữ nhật 600 600 80 48000 A yb A.yb A.yb2 Io mm2 mm mm2 mm3 mm4 150000 125.00 18750000 2343750000 781250000 80000 333.33 26666666.67 8888888889 244444444.4 68000 620.00 42160000 26139200000 655066666.7 55000 856.00 47080000 40300480000 48803333.33 96000 960.00 92160000 88473600000 115200000 48000 1060.00 50880000 53932800000 25600000 Tổng 497000 0.00 277696666.7 2.20079E+11 1870364444 Bộ phận Đặc trưng hình học Kí hiệu Giá trị Đơn vị Diện tích A 497000 mm2 Momen quán tính I 66787234887 mm4 Trọng tâm tới đáy dầm yb 559 mm Trọng tâm tới đỉnh dầm yt 541 mm Momen tĩnh tới đáy dầm Sb 277696667 mm3 Momen tĩnh tới đỉnh dầm St 269003333 mm3 Trang mặt cắt đầu dầm mặt cắt dầm (1:30) (1:30) 800 800 600 100 100 110 120 80 600 340 1100 200 200 200 250 200 863 1100 37 120 80 100 100 600 600 Đặc trưng hình học mặt cắt gối Hình 6: Chia mặt cắt gối thành khối - Diện tích mặt cắt gối: A Ai Trong đó: + Ao: Diện tích mặt cắt dầm gối + Ai: Diện tích khối chia mặt cắt Bộ phận mm Chiều dài cạnh mm 600 600 866 519600 433.00 3.2473E+10 800 600 34 23800 17.81 2277136.51 Chiều dài Hình dạng cạnh Chữ nhật Hình thang Chiều cao Diện tích mm mm2 Trọng tâm đến cạnh Trang Mơ men qn tính mm4 Chữ nhật 800 800 120 96000 60.00 115200000 Chữ nhật 600 600 80 48000 40.00 25600000 A yb A.yb A.yb2 Io mm2 mm mm2 mm3 mm4 519600 433.00 224986800 97419284400 32473094800 23800 883.81 21034666.67 18590638730 2277136.508 96000 960.00 92160000 88473600000 115200000 48000 1060.00 50880000 53932800000 25600000 Tổng 687400 0.00 389061466.7 2.58416E+11 32616171937 Bộ phận Đặc trưng hình học Kí hiệu Giá trị Đơn vị Diện tích A 687400 mm2 Momen quán tính I 70827629130 mm4 Trọng tâm tới đáy dầm yb 566 mm Trọng tâm tới đỉnh dầm yt 534 mm Momen tĩnh tới đáy dầm Sb 389061467 mm3 Momen tĩnh tới đỉnh dầm St 367078533 mm3 Trang TÍNH TỐN HIỆU ỨNG LỰC 3.1 Các hệ số tính tốn - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: 1 + Tĩnh tải giai đoạn II: = 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn người: h = 1,75 1,0 = 1,25 0,9 - Hệ số xung kích: + Trạng thái giới hạn cường độ: 1+ IM = 1,33 - Hệ số (do thiết kế làn): m = 1,0 - Hệ số điều chỉnh tải trọng: + : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác xác định theo: = I D R 0.95 + I: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác I = 1.05 + D: Hệ số liên quan đến tính dẻo + R: Hệ số liên quan đến tính dư D = 0.95 R = 0.95 Vậy: = 0.95 3.2 Tĩnh tải dải lên dầm chủ - Tĩnh tải dải lên dầm chủ bao gồm: Tĩnh tải giai đoạn I tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn I: + Trọng lượng thân dầm chủ + Trọng lượng bêtông mặt cầu + Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu + Trọng lượng ván khuôn => Trọng lượng phận tính cho 1m chiều dài dầm chủ, ta gọi tĩnh tải giai đoạn I dải - Tĩnh tải giai đoạn II: + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu + Trọng lượng lan can => Trọng lượng phận tính cho 1m chiều dài dầm chủ, ta gọi tĩnh tải giai đoạn II dải 3.2.1 Dầm 3.2.1.1 Trọng lượng thân dầm - Do mặt cắt dầm chủ thay đổi tiết diện từ mặt cắt gối đến mặt cắt nhịp nên trọng lượng thân dầm chủ xác định với phần Chiều dài mặt cắt thay đổi sau: Trang Hình 7: Cấu tạo mặt cắt thay đổi tiết diện x1 = 800mm x2 = 3200mm x3 = 4000mm - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt gối: pgôi 2. c Agơi x1 Trong đó: + c : Trọng lượng riêng bêtơng dầm, c = 25kN/m3 + Agoi: Diện tích mặt cắt gối, Agoi = 687400 mm2 + x1: Chiều dài mặt cắt có tiết diện Agoi, x1 = 800mm Thay số, ta có: Pgối = 27.50 kN - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt nhịp: pnh c Anh (Lnh 2x3 ) Trong đó: + c : Trọng lượng riêng bêtơng dầm, c = 25kN/m3 + Lnh : Chiều dài nhịp, Lnh = 18m + Anh: Diện tích mặt cắt nhịp, Anh = 497000mm2 + x3: Chiều dài mặt cắt có tiết diện Anh, x3 = 4000mm Thay số, ta có: Pnh=124.25 kN - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt thay đổi: ptd 2. c A td x Trong đó: + c : Trọng lượng riêng bêtông dầm, c = 25kN/m3 + x2: Chiều dài dầm có tiết diện Atd=592200 mm2 , x3 = 3200mm + Atd: Diện tích mặt cắt thay đổi tiết diện: Atd = (Agoi + Anh)/2 Ptđ=94.75 kN - Trọng lượng dải dầm trong: DC1tr pgoi pnh p td Lnh 13.69 kN/m 3.2.1.2 Trọng lượng dải bêtông mặt cầu - Trọng lượng dải bêtông mặt cầu: Trang 10 cs As L nh cs t s b tr L nh q Lnh Lnh tr sb Trong đó: + Lnh: Chiều dài nhịp, Lnh = 18 m + cs : Trọng lượng riêng bêtông mặt cầu,c = 25kN/m3 + ts: Chiều dày bêtông mặt cầu, ts = 0.20m + btr : Chiều rộng mặt cầu tính cho dầm trong, btr = S = 2.20m q sbtr 11.00 kN/m 3.2.1.3 Trọng lượng dải dầm ngang - Trọng lượng dầm ngang: Do dầm ngang mặt cắt gối mặt cắt nhịp có bề rộng khác nên trọng lượng dầm ngang tính làm phần coi dầm ngang có tiết diện chữ nhật - Cấu tạo dầm ngang mặt cắt gối: + Chiều cao: hdn = 0.85 m + Bề rộng: bdn = 2m + Chiều dày: tdn = 0,4 m + Tổng số lượng dầm ngang gối: n gtr = + Trọng lượng dầm ngang gối: Pg n gtr c h dn bdn t dn 34.00 kN - Cấu tạo dầm ngang mặt cắt nhịp: + Chiều cao: + Bề rộng: + Chiều dày: + Tổng số lượng dầm ngang gối: hdn bdn tdn = = = 0.85 m 2.00 m 0,2 m tr n nh = dầm + Trọng lượng dầm ngang gối: tr Pnh n nh c h dn bdn t dn 17.00 kN - Trọng lượng dải dầm ngang 1m chiều dài dầm trong: tr q dn Pgoi Pnh Lnh 2.83 kN/m 3.2.1.4 Trọng lượng dải ván khuôn - Cấu tạo ván khuôn: + Chiều cao: + Bề rộng: + Trọng lượng ván khuôn: hvk bvk Pvk c h vk bvk Lnh 57.6 kN Trang 11 = = 0,08 m 1.6m dầm p2 200 200 1000 0, 25 104 1000 N p3 200 100 1000 0, 25 104 250 N DC21 p1 p2 p3 5750 N - Tải trọng thân phần cột lan can lực tập trung (DC2-2) DC22 2.a1lc a2lc hlc c - b 1000 2.102.168.540.7,85.105 538, 07( N ) kclc 2700 Tải trọng thân ngang lan can lực tập trung (DC2-3) Hình 5.4: Thanh ngang lan can p4 p p ' p '4 " D2 d 1 D p4 ' 1202 1000 s 93 1 120 4 1000 0, 785 10 340( N ) D2 d p "4 1 1000 s D p "4 1002 76 4 1 1000 0, 785 10 260( N ) 100 DC23 p4 600( N ) - Tải trọng lan can phân bố kết cấu nhịp: (DC2) DC2 DC21 DC22 DC23 6,88( N ) - Tải trọng lớp phủ mặt cầu phân bố (DW): DW - b.hlp Lb lp Lb b.hlp lp 1,68( N / mm) Hệ số điều chỉnh tải trọng: 0,95 Hoạt tải - Tải trọng bánh xe HL93 bất lợi nhất: P=72500N - Bề rộng tiếp xúc bánh xe HL-93 theo phương ngang cầu: bx=510mm Trang 75 - Hệ số xe: m=1,20 - Hệ số xung kích tải trọng HL-93 tính nội lực theo TTGHCD1: IM 1 1,33 100 - Hệ số xung kích tải trọng HL-93 tính nội lực theo TTGHSD: IM 1 1, 100 - Tim bánh xe đặt cách mép chân lan can theo quy định hẫng khoảng là: a = 300 (mm) - Khoảng cách từ tim dầm dọc biên đến trọng tâm bánh xe (x) X= Lb – brlc – a = 900 -500 - 300 = 100 (mm) - Chiều rộng tương đương theo phương dọc cầu (Btd) Btđ = 1140 + 0,83.x = 1140 + 0,83x100 = 1223 (mm) b+hc DC2 LL DW DC1 250 Lb Ð.A.H M Lb y1 y2 y3 ymb y4 Sơ đồ tính tốn momen tác dụng lên mặt cầu - Bề rộng tác dụng bánh xe theo phương ngang cầu (bb): - bb = bx + hc = 510 + 200 = 710 (mm) Tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt cầu với lực phân bố (LL): LL - 𝟕𝟐𝟓𝟎𝟎×𝟏𝟎𝟎𝟎 P.b (bx hc ).Btd (𝟓𝟏𝟎+𝟐𝟎𝟎)×𝟏𝟐𝟐𝟑 = 83.494 N/mm Tung độ đường ảnh hưởng momen bên loại tải trọng đối tượng: Trang 76 y6 Bên đối tượng Ký hiệu Giá trị Tại đầu cong xon mặt cầu y1 900 Tại ngàm y6 Trọng tâm bệ lan can Mép bệ lan can Mép bánh xe Mép bánh xe Tim xe y2 650 ymb 400 y3 100 y5 y4 Bảng 5.1 Tung độ đường ảnh hưởng momen hẫng Bên Tại đầu Tại cong xon ngàm đối tượng bmc Ký hiệu Giá trị y’1 y’6 Trọng tâm bệ lan can Mép bệ lan can y’2 y’mb Mép Mép Tim bánh xe bánh xe xe y’3 y’5 y’4 Bảng 5.2: Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt hẫng - Tính tốn diện tích đường ảnh hưởng bên loại tải trọng: + Diện tích D.a.h momen tiết diện ngàm bên tải trọng DC1: FDC1M = 0,5.Lb2 = 0,5 9002 = 405000 (mm2) + Diện tích D.a.h momen tiết diện ngàm bên tải trọng DW: M FDW 0,5.( Lb brlc ) ymb 0.5x(900 - 500)x400 = 80000(mm2) + Diện tích Đ.A.H momen tiết diện ngàm bên tải trọng bánh xe LL: FLLM 0,5.( y3 y5 ).bb =0.5x(100+0)x710=35500(mm2) + Diện tích D.a.h lực cắt tiết diện ngàm bên tải trọng DC1: FDC1V = 1.Lb = 1x900= 900 (mm2) + Diện tích D.a.h lực cắt tiết diện ngàm bên tải trọng DW: V ' =(900-500)x1=400 (mm2) FDW ( Lb brlc ) ymb + Diện tích D.a.h lực cắt tiết diện ngàm bên tải trọng bánh xe LL: V FLL y3' bb =1x710=710 (mm2) 1.1.2 Tính tốn nội lực ngàm Mômen: Theo THGHCD1: Trang 77 M 1,25.DC y 1,5.DW.F M m.1,33.1,75.LL.F M 3477521.503 M TTGHCD1 1,25.DC1.FDC 2 DW LL u N.mm Theo THGHSD: M M M M uTTGHSD 1,0.DC1.FDC 1,0.DC2 y2 1,0.DW.FDW m.1, 25.1,0.LL.FLL 2556251.83 N.mm Lực cắt Theo THGHCD1: V V V VuTTGHCD1 1, 25.DC1.FDC 1, 25.DC2 y '2 1,5.DW.FDW m.1, 25.1,75.LL.FLL 1072875.42 N Theo THGHSD: V V V VuTTGHSD 1,0.DC1.FDC 1,0.DC2 y2 1,0.DW.FDW m.1, 25.1,0.LL.FLL 14931.40 N 1.1.3 Thiết kế cốt thép mặt cầu - Bê tông mặt cầu: f’c= 50 (Mpa) - Cường độ nén quy định tuổi 28 ngày: Ec =0.0017.K1.W2c f c'0.33 = 38635.72 Mpa - Cốt thép: fy = 420 Mpa - Giới hạn chảy tối thiểu cốt thép: Es 200000 MPa 1.1.3.1 Thiết kế cốt thép cho mặt cắt - Mô men trạng thái giới hạn cường độ Mu = 3477521.503 N.mm - Chiều cao tiết diện: h = 200 (mm) Chiều rộng tiết diện: b= 1000 (mm) Chọn khoảng cách từ mép mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc 40 mm - Chiều cao có hiệu mặt cắt: dc h dc 200 40 160 mm - Chọn hệ số sức kháng: 0,9 - Chiều dày khối ứng suất tương đương: a d d s2 s 𝑎 = 160 − √1602 − 0,85 0, 05 0,85 fc' b × 3477521.503 = 0.57𝑚𝑚 0.9 × 0.85 × 50 × 1000 Vì 28Mpa < f’c = 50 < 56 (Mpa) nên: fc' 28 2M u 0.693 Trang 78 a - Chiều cao trục trung hịa: c - Tính giá trị c/ds = 0.82/160 = 0.005125 < 0.42 Đạt yêu cầu A s 1 0.57/0.693 = 0.82mm 0,85 f c' a b 1 = 0.85*50*0.57*1000*0.693/420 = 39.971 mm2 fy As = 39.971/(1000*200) = 0.0002 bh - Hàm lượng cốt thép: - Hàm lượng cốt thép tối thiểu: min 0, 03 f c' = 0.03*50/420 = 0.0036 fy Chọn = 0.0036 để tính tốn diện tích cốt thép AS b h 0.0036*1000*200 = 720 mm2 Chọn 16a150 để bố trí cốt thép chịu momen dương mặt cầu có As = 1393mm2 40 120 200 40 1000 50 150 Bố trí cốt thép mặt cầu 1.1.4 Kiểm toán cánh hẫng theo TTGHSD Kiểm toán ứng suất - M uTTGHSD ytr Thớ chịu kéo: f Ic tr A Trong MuTTGHSD = 2556251.83 N.mm Ic mơ men quán tính tiết diện: Ic = b*h3/12 = 1000*200^3/12 = 666666666.7 mm4 Ytr chiều cao phần thớ chịu kéo ytr = h/2 = 100mm Vậy fAtr = 2556251.83*100/666666666.667 = 0.38Mpa - Điều kiện kiểm tra: f Atr fck ' Ta có fck 0,63 fc 4.455Mpa - Vậy tiết diện A đảm bảo độ bền chịu kéo 1.1.5 Kiểm toán cánh hẫng theo TTGHCD1 - Khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén xa (c) c Astr f y 0,85.1 f c' b = 1393*420/(0.85*0.693*50*1000) = 19.86mm Trang 79 - Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngồi đến trục trung hịa (ytr): ytr hc c 200 - 19.86 = 180.14mm - Chiều dày khối ứng suất tương đương (a): a c.1 19.86*0.693 = 13.76mm - Khoảng cách từ tim cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén xa ds: ds hc a1 0,5.di 200 - 13.76 -0.5*16 = 178.24mm - Sức kháng uốn tiết diện A (Mn): a M n Astr f y (d s ) 1393*420*(178.24 -0.5* 13.76) = 100255881.6 N.mm - Điều kiện kiểm tra: M uTTGHCD1 u M n - TTGHCD1 u M n = 90230293.44 N.mm Ta có: 3477521.503N.mm = M u Vậy đảm bảo điều kiện bền kháng uốn Kiểm tra hàm lượng thép tối đa - Điều kiện kiểm tra: c/ds = 19.86/178.24 = 0.11 < 0.42 Đảm bảo khống chế hàm lượng thép tối đa Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu - Tỷ lệ cốt thép thường chịu kéo diện tích tiết diện (Pmin): Pmin Astr 1393 0, 007 Ac 2.105 f c' 0, 03 fy - Điều kiện kiểm tra: Pmin - Ta có: Pmin 0, 007 0, 03 - Vậy đảm bảo điều kiện bố trí cốt thép cấu tạo f c' 0.03*50/420 = 0.004 fy Kiểm toán sức kháng cắt - Hệ số sức kháng cắt: c 0,9 - Góc nghiêng ứng suất nén chéo so với phương dọc trục: 45 - Hệ số khả bê tông bị nứt chéo: 2,0 - Khoảng cách từ trọng tâm vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo phía d s 0,5a (dv): d v max 0,9d s dv = max(178.24-0.5*13.76; 0.9*178.24; 0.72*200) 0, 72h c - = max(171.36; 160.416; 144) = 171.36mm Cường độ kháng cắt danh định ứng suất kéo betong (Vc) Vc 0,083. b.dv f c' 69695.67 N Trang 80 - Cường độ kháng cắt danh định betong cốt thép sườn (Vs): Chọn bước cốt đai S = 300mm Vs - s 3,85.104 ( N ) Cường độ kháng cắt danh định betong cốt thép dọc (Vsd): Vsd - Avs f y dv (cot g cot g ).sin VuTTGHCD1 c 0,083. b.dv f c' 1072875.42 N – 69695.67N = 1122388.13 N Sức kháng cắt danh định mặt cắt: Vn1 Vc Vs Vsd 69695.67 + 3,85.104 + 1122388.13 = 1230583.8 N Vn 0, 25.f c' b.d v Vsd 0,25*50*200*171.36 + 1122388.13 = 1550788.13 N Vn1 Vn 1230583.8 N Vn - Điều kiện kiểm tra: c Vn VuTTGHCD1 - Ta có: 1107525.42N TTGHCD1 V V 1072875.42 c n u N Kết luận: Bảo đảm bảo điều kiện bền kháng cắt A 1.2 Thiết kế betong nằm dầm dọc 1.2.1 Kích thước BTCT thiết kế - Chiều dài tính toán bản: Lb = S = 2200 (mm) - Bề rộng tính tốn mặt cầu vùng dài tương đương b: 1000mm - Chiều dày mặt cu BTCT (hc): 200mm mặt cắt ngang cầu 1/2 mặt cắt ngang đầu nhịp 1/2 mặt cắt ngang nhịp 2% 2% 1.2.2 Tính tốn xác định tải trọng tác dụng Tĩnh tải - Tải trọng thân mặt cầu phân bố (DC1): Trang 81 DC1 b.hc Lb c b.hc c 1000.200.2,5.105 5( N / mm) Lb - Tải trọng lớp phủ mặt cầu phân bố (DW): DW b.hlp Lb lp Lb b.hlp lp 1000.74.2,5.105 1,85( N / mm) Hoạt tải - Tải trọng bánh xe HL93 bất lợi nhất: P = 72500 (N) - Bề rộng tiếp xúc bánh xe HL-93 theo phương ngang cầu: bx=510 (mm) - Hệ số xe: m=1,2 - Hệ số xung kích tải trọng HL-93 tính nội lực theo TTGHCD1: IM 1 1,33 100 - Hệ số xung kích tải trọng HL-93 tính nội lực theo TTGHSD: IM 1 1, 100 - Tim bánh xe đặt cách mép chân xe theo quy định khoảng là: a=600 (mm) - Bề rộng tác dụng bánh xe theo phương ngang cầu bb: bb = bx + hc = 510 + 200 = 710 (mm) - Chiều rộng tương đương theo phương dọc cầu tiết diện I-I(Btd1) Btđ1 = 1220 + 0,25.Lb = 1770 (mm) - Chiều rộng tương đương thoe phương dọc cầu tiết diện II-II(Btd2) Btđ2 = 660 + 0,55.Lb = 1870 (mm) - Tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt cầu tiết diện I-I với lực phân bố (LL1): LL1 P.b 72500*1000/(710*1770) = 57.69 N/mm (bx hc ).Btd - Tải trọng bánh xe tác dụng xuống mặt cầu tiết diện II-II với lực phân bố (LL2): LL2 P.b 72500*1000/(710*1870) = 54.61 N/mm (bx hc ).Btd Trang 82 Sơ đồ LL LL DW DC1 M y1 y2 yg y3 Sơ đồ tính tốn momen tác dụng lên BTCT Sơ đồ - Tung độ đường ảnh hưởng momen bên loại tải trọng đối tượng: Bên Tại gối đối trái tượng mặt cầu Tại nhịp Tại mép thứ bánh xe Tại mép thứ hai bánh xe Tại mép thứ bánh xe Tại mép thứ hai bánh xe Tại gối phải mặt cầu Ký hiệu y1 yg y2 y3 y4 y5 y6 Giá trị 550 372.5 372.5 0 Bảng 5.3: Tung độ đường ảnh hưởng momen sơ đồ - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng DC1: M M FDC 0,5 yg Lb 0.5*550*2200 = 605000 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng DW: FDMW 0,5 ygM Lb 0.5*550*2200 = 605000 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng bánh xe 1, LL2: FLLM1 2.0,5.( y2M ygM ).0,5.bb 2*0.5*(372.5+550)*0.5*710 = 327487.5 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng bánh xe 2, LL2: FLLM2 0,5.( y4M y5M ).bb 0.5*(0+0)*710 = mm2 - Tổng diện tích d.a.h momen nhịp bên tải trọng bánh, LL: FLLM_ 01 FLLM1 FLLM2 327487.5 mm2 Sơ đồ Trang 83 Sơ đồ LL LL DW DC1 y1 y2 y4 y3 y5 y6 M yg - Tung độ đường ảnh hưởng momen bên loại tải trọng đối tượng: Bên Tại gối Tại nhịp Tại mép Tại mép Tại mép Tại mép Tại gối thứ thứ hai thứ thứ hai phải bánh xe bánh xe bánh xe bánh xe mặt cầu đối trái tượng mặt cầu Ký hiệu y1 yg y2 y3 y4 y5 y6 Giá trị 550 100 455 455 100 Bảng 5.4: Tung độ đường ảnh hưởng momen sơ đồ - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng bánh xe 1, LL2: FLLM1 0,5 y3M Lb 1800 0.5*455*(2200-1800)/2 = 45500 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng bánh xe 2, LL2: FLLM2 0,5 y4M Lb 1800 0.5*455*(2200-1800)/2 = 45500 mm2 - Tổng diện tích đường ảnh hưởng momen tiết diện nhịp bên tải trọng bánh xe LL: FLLM_ 02 FLLM1 FLLM2 91000 mm2 - Chọn sơ đồ đặt xe bất lợi để tính tốn momen uốn: FLLM 327487.5 mm2 Sơ đồ tính tốn lực cắt (Sơ đồ 3) Trang 84 Sơ đồ LL LL DW DC1 y4 yg y2 y3 y1 y5 y6 Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt tác dụng lên BTCT - Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt bên loại tải trọng: Bên Tại gối Tại mép đối tượng trái mặt cầu thứ bánh xe Ký hiệu y'1 y'2 0.73 Giá trị Tại mép Tại mép Tại mép Tại gối thứ hai bánh xe thứ bánh xe thứ hai bánh xe phải mặt cầu y'g y'3 y'4 y'5 y'6 0,5 0.4 0.23 0 Tại nhịp - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện ngàm bên tải trọng DC1: V 0.5*1*2200 = 1100 mm2 FDC 0,5.1.Lb - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện ngàm bên tải trọng DW: FDVW 0,5.1.Lb 0.5*1*2200 = 1100 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện gối bên tải trọng bánh xe 1: FLLV _1 0,5.( y2' y3' ).bb 0.5*(0.73 + 0.4)*710 = 401.15 mm2 - Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tiết diện gối bên tải trọng bánh xe 2: FLLV _ 0,5.( y4' y5' ).bb 0.5*(0.23 + 0)*710 = 81.65 mm2 - Tổng diện tích đường ảnh hưởng lực cắt ngàm bên tải trọng bánh xe LL: FLLV FLLV _1 FLLV _ 482.8 mm2 1.2.3 Xác định nội lực tiết diện - Tại tiết diện I-I: Momen + Theo TTGHCD1: Trang 85 M M M M uTTGHCD 0,5* 1, 25.DC1.FDC _1 1,5.DW.FDW m.1,33.1,75.LL1.FLL 27658103.62 N.mm + Theo TTGHSD: M M M M uTTGHSD 0,5* 1,0.DC1.FDC _1 1,0.DW.FDW m.1,33.1,0.LL1.FLL 16291115.46 N.mm Lực cắt + Theo TTGHCD1: V V V VuTTGHCD 0,5. 1, 25.DC1.FDC _1 1,5.DW.FDW m.1,33.1,75.LL.FLL 83334.17 N + Theo TTGHSD: V V V VuTTGHSD 0,5. 1,0.DC1.FDC _1 1,0.DW.FDW m.1,33.1,0.LL.FLL 49388.56 N - Tại tiết diện II-II: + Momen theo TTGHCD1: M M M M uTTGHCD 0,7. 1, 25.DC1.FDC _II 1,5.DW.FDW m.1,33.1,75.LL2 FLL 36847912.68 N.mm + Momen theo TTGHSD: M M M M uTTGHSD 0,7. 1,0.DC1.FDC _II 1,0.DW.FDW m.1,33.1,0.LL2 FLL 21737028.85 N.mm 1.2.4 Thiết kế cốt thép mặt cầu 1.2.4.1 Thiết kế cốt thép cho momen âm (Mặt cắt I-I) - Mô men trạng thái cường độ: Mu = 27658103.62 N.mm Chiều cao tiết diện: h = 200 (mm) Chiều rộng tiết diện: b= 1000 (mm) Chọn khoảng cách từ mép mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc 40 mm - Chiều cao có hiệu mặt cắt: dc h dc 200 – 40 = 160mm - Chọn hệ số sức kháng: 0,9 - Chiều dày khối ứng suất tương đương: a d d s2 s 𝑎 = 160 − √1602 − 2M u 0,85 fc' b × 27658103.62 = 4.58𝑚𝑚 0.9 × 0.85 × 50 × 1000 - Chiều cao trục trung hịa: c=a/4.58/0.693 = 6.61mm - Tính giá trị c/ds = 6.61/160 = 0.041 < 0.42 Đạt yêu cầu Trang 86 A s 0,85 f c' a b 1 0.85*50*4.58*1000*0.836/420 = 232.47mm fy As 232.47/(1000*200)=0.0012 bh - Hàm lượng cốt thép: - Hàm lượng cốt thép tối thiểu: min 0, 03 f c' 0.03*50/420 = 0.0021 fy Chọn = 0.0021 để tính tốn diện tích cốt thép AS b h 0.0021*200*1000 = 420 mm2 Chọn 16a150 để bố trí cốt thép chịu momen dương mặt cầu có As = 1393mm2 40 120 200 40 1000 50 150 1.2.4.2 Thiết kế cốt thép cho momen dương (mặt cắt II-II) - Mô men trạng thái cường độ: Mu = 36847912.68 N.mm Chiều cao tiết diện: h = 200 (mm) Chiều rộng tiết diện: b= 1000 (mm) - Chọn khoảng cách từ mép mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc 40 mm - Chiều cao có hiệu mặt cắt: dc h dc 200 – 40 = 160mm - Chọn hệ số sức kháng: 0,9 - Chiều dày khối ứng suất tương đương: a d d s2 s 𝑎 = 160 − √1602 − 2M u 0,85 fc' b × 36847912.68 = 6.14𝑚𝑚 0.9 × 0.85 × 50 × 1000 - Chiều cao trục trung hịa: c=a/6.14/0.693= 8.86mm - Tính giá trị c/ds = 8.86/160 = 0.055< 0.42 Đạt yêu cầu A s - 0,85 f c' a b 1 0.85*50*6.14*1000*0.836/420 = 311.65mm2 fy Hàm lượng cốt thép: As 311.65/(1000*200)=0.0016 bh Trang 87 - Hàm lượng cốt thép tối thiểu: min 0, 03 f c' 0.03*50/420 = 0.0021 fy Chọn = 0.0021 để tính tốn diện tích cốt thép AS b h 0.0021*200*1000=420mm2 Chọn 16a150 để bố trí cốt thép chịu momen âm mặt cầu có As = 1393mm2 40 120 200 40 1000 50 150 1.2.5 88Kiểm toán mặt cầu theo TTGHSD Tại mặt cắt I-I: kiểm toán ứng suất M TTGHSD u _1 - Thớ chịu kéo: f tr y 16291115.46*100/666666666.67 = 2.44 Mpa A tr I c - Điều kiện kiểm tra: f tr f A ck - Vậy tiết diện I-I đảm bảo độ bền chịu kéo Tại mặt cắt II-II: kiểm toán ứng suất - Thớ chịu kéo: f d A M TTGHSD u _II y 21737028.85*100/666666666.67 = 2.28Mpa d I c - Điều kiện kiểm tra: f Ad fck + Ta có fck 0, 63 fc' 4.455Mpa Vậy tiết diện II-II đảm bảo độ bền chịu kéo 1.2.6 Kiểm toán mặt cầu theo TTGHCD1 Kiểm tra tiết diện có Mơ men lớn nhất: Mu = 36847912.68N.mm - Kiểm toán sức kháng uốn Khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén xa c: Trang 88 c Astr f y 0,85.1 f c' b 1393*420/(0.85*0.693*50*1000) = 19.86mm - Khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trục trung hòa (ytr): 200 - 19.86 = 180.14mm - Chiều dày khối ứng suất tương đương a: a c.1 19.86*0.693 = 13.76mm - Khoảng cách từ tim cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén xa (ds): ds hc a1 0,5.di 200 - 13.76 -0.5*16 = 178.24mm - Sức kháng uốn tiết diện A (Mn): a M n Astr f y (d s ) 1393*420*(178.24 -0.5* 13.76) = 100255881.6 N.mm - Điều kiện kiểm tra M uTTGHCD u M n max I - Ta có : 36847912.68 N.mm M uTTGHCD u M n 90230293.44N.mm max I Vậy đảm bảo điều kiện bền kháng uốn Trang 89 ... lượng dải dầm ngang - Trọng lượng dầm ngang tính cho dầm biên lấy 1/2 chiều rộng dầm ngang theo phương ngang cầu - Do dầm biên dầm có cấu tạo giống nên trọng lượng dải đểu dầm ngang tính cho dầm biên... Cường độ chịu nén bê tông dầm: f c' = 50 Mpa + Trọng lượng riêng bê tông dầm: c = 25 + Môdun đàn hồi bêtông Ec = 38636 Mpa 4.1.2 Bê tông - Bê tông dầm: kN/m3 + Cường độ chịu nén bê tông lúc bắt... HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT - Đặc trưng hình học xác định theo giai đoạn hình thành tiết diện Đối với dầm chữ I căng sau có giai đoạn làm việc sau: - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm, đổ bêtông mặt cầu