ĐỒ án tốt NGHIỆP THIẾT kế cầu EXTRADOSED

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED

GVHD:PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦYSVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN

MSSV: 80902034LỚP: 09080201

Tp HCM, Năm 2014

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian học tập tại trường ĐH Tôn Đức Thắng, bằng sự nỗ lực của bản thân cùng vớisự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐH Tôn Đức Thắng và các thầy cô trongKhoa Kỹ Thuật Công trình em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích, trang bị cho công việc củamột kỹ sư tương lai

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thứctại trường Đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinhviên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy côgiáo bộ môn, đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của cô : PGS.TS Lê Thị Bích Thủy

Do thời gian tiến hành làm Đồ án và cơ sở lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế cònhạn chế nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em xin kínhmong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện Đồ án cũng như kiến thứcchuyên môn của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2014Sinh viên : Nguyễn Văn Toàn

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT

Trang 5

PHẦN A: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU

1.1 GIỚI THIỆU CHUNGCầu K bắc qua sông Cầu, nằm trên đường Quốc Lộ X thuộc địa phận huyện Hiệp Hòa vớiphố Nỉ thuộc huyện Sóc Sơn Đầu phía Tây là thôn An Lạc, xã Trung Giã, huyện SócSơn, Hà Nội Đầu phía Đông của cầu là thôn Hương Ninh, xã Hợp Thịnh, huyện Hiệp Hòa,tỉnh Bắc Giang.

1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Dự án báo cáo nghiên cứu khả thi xây dựng Cầu K nghiên cứu những nội dung chủ yếu sau đây:

Phân tích quy hoạch phát triển văn hoá, kinh tế, giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết đầu tư xây dựng cầu

Đánh giá hiện trạng khai thác tuyến đường, các công trình trên tuyếnRà soát, đánh giá lại quy mô công trình cầu K trong các nghiên cứu có trước Lựa chọn quy mô công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật

Chọn phương án kỹ thuật cầu và các giải pháp xây dựngXác định tổng mức đầu tư

Phân tích hiệu quả kinh tếKiến nghị phương án đầu tư

1.3 ĐỊA HÌNH

Cầu K được bắc qua sông Cầu, còn gọi là sông Như Nguyệt, sông Thị Cầu, sông Nguyệt Đức (xưa kia còn có tên là sông Vũ Bình), là con sông quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình Sông Cầu dài 288 km với chiều sâu trung bình là 3-7 m Do địa hình ở đây bằng phẳng nên hai bờ sông ở đoạn làm cầu tương đối ổn định Hình dạng chung của mặt cắt sông không đối xứng, phần nông nằm bên bờ trái

Trang 6

1.4.KHÍ TƯỢNG &THUỶ VĂN

Lượngmưatrung

bình(mm)

bìnhtháng,năm(%)

Trang 7

1.4.2.Thuỷ văn

Chế độ thuỷ văn ở đây chia ra làm hai mùa rõ rệt, một mùa mưa và một mùa khô Mùa mưa ở đây hay mùa lũ thường xảy ra vào tháng 10 và tháng 12 trong năm, lũ sớm bắt đầu vào tháng 9

Số liệu thiết kế thuỷ văn:

Mực nước thông thuyền ứng với p=5%: +1.5 m

Nhận xét:

Sơ bộ ta thấy địa chất ở đây tương đối tốt và ổn định do đó ta có thể sử dụng trụ hay mố đặt trên hệ móng cọc Cọc khoan nhồi hoặc cọc đóng sẽ được lựa chọn,đặc biệt khi có địa hình ổn định

CHƯƠNG 2:ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN

2.1.QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG

2.1.1.Quy trình thiết kế

Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272 – 05

2.1.2.Các thông số kỹ thuật

2.1.2.1.Quy mô công trình

Căn cứ vào kích thước và vai trò kinh tế xã hội của cầu bắc qua sông Cầu thì cầu phải được thiết kế với quy mô của cầu lớn, vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực

Cầu đặt trên Quốc Lộ thuộc đường cấp III đồng bằng

Trang 8

Chọn khổ cầu: B= 8+ c+ 8+ 2 1.5+ 4x0.25 m ( với c= 0.6m: Barie)

2.1.2.4.Độ dốc dọc cầu

Theo tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng:Bán kính cong đứng lồi tối thiểu Rmin = 5000m Độ dốc dọc tối đa imax = 4%Trong dự án này áp dụng bán kính cong R = 5000 m để thiết kế đường cong đứng trên cầu

2.1.2.5.Tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến hai đầu cầu

Đảm bảo khai thác êm thuận, an toàn đường hai đầu cầu bắc qua sông Cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng phù hợp với cải tạo nâng cấp đường Quốc Lộ.+ Bề rộng nền đường: Bn= 24.60m

+ Bề rồng mặt đường: Bm = 21.60m

+ Độ dốc dọc: imax = 6%+ Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất: Rmin=250m+ Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất: Rmin= 5000m+ Bán kính đường cong đứng lõm nhỏ nhất: Rmin= 3000m+ Kết cấu mặt đường:

7cm bê tông at phan25cm cấp phối đá dăm loại I50cm móng

Đất đắp tiêu chuẩn

2.1.2.6.Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I

-Khổ tĩnh không : H=20 m ( nhịp lớn )- Chiều dài : B= 80m

Trang 9

2.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU

586.115

Hình 2.1 Mặt cắt ngang sông giả định.Mặt cắt ngang sông cho thấy độ sâu của lòng sông không đối xứng, có độ lệch chút ít.Điều kiện địa chất tại vị trí cầu nếu dùng móng cọc khoan nhồi có thể đặt cọc vào lớp cátsỏi sạn Điều đó cho phép có thể sử dụng nhịp liên tục để tránh quá nhiều trụ và xe chạy êmthuận hơn

Căn cứ vào tính chất của nền đất đắp tại 2 đầu cầu cho phép chiều cao đắp tối đa là 6.5m.Căn cứ vào các yêu cầu của khổ thông thuyền

Căn cứ vào điều kiện thi công có thể đáp ứng được.Căn cứ vào yêu cầu về mỹ quan và cảnh quan xung quanh.Sau khi xem xét và lựa chọn kiến nghị 3 phương án xây dựng cầu K như sau:

Phương án 1: Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp+ cầu dẫn dầm Super T Sơ đồ nhịp: 4 40+45+80+120+80+45+4 40 m

Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp (80+120+80), tiết diện hộp thi công bằng phươngpháp đúc hẫng cân bằng, chiều cao dầm thay đổi từ 5.5m trên đỉnh trụ cho tới 2.2m ở giữa nhịp

Cầu dẫn là cầu nhịp đơn giản dầm Super T, bên trái 4 40m + 45m, bên phải 4 40m + 45m, chiều cao dầm là 1.75m

kết cấu nhịp không gây cản trở thông thương

Page 9SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034

Trang 10

+ Cầu bằng BTCT nên chi phí cho công tác duy tu bảo dưỡng trong giai đoạn khai thácthấp

+ Cầu làm việc với biểu đồ mô men hai dấu, tận dụng được khả năng làm việc của vật liệu

+ Số lượng trụ nhiều (12 trụ), làm ảnh hưởng đến dòng chảy.+ Kích thước kết cấu nhịp liên tục lớn lại bằng BTCT do đó khối lượng vật liệu lớn,kết cấu nặng nề

+ Thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đổ bê tông tại chỗ do đó việc kiểm soát chất lượng bê tông khó khăn

 Phương án 2:Cầu chính là cầu Extradosed( cầu dầm cáp hỗn hợp)+ cầu dẫn dầm SuperT

+Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu kéo cho phép đối với cáp văng có thể được lấy bằng hoặc nhỏ hơn 60% cường độ giới hạn của cáp cường độ cao

+Không cần thiết phải điều chỉnh lực căng trong cáp văng sau khi thi công.+Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt ở trên đỉnh cột tháp (Pylon) để lắp đặt cáp văng, do đó việc lắp đặt cáp văng rất đơn giản và giảm giá thành nhân công

+Hệ thống neo cáp văng có thể sử dụng như hệ thống neo trong cầu dầm cứng Không nhất

thiết phải sử dụng hệ thống neo đắt tiền như trong cầu dây văng

Trang 11

+Giá thành xây dựng cũng như duy tu bảo dưỡng thấp hơn so với cầu dây văng.+Đoạn dầm có chiều cao thay đổi chỉ ở trong phạm vi từ tim trụ đến điểm neo dây đầu tiên, phần dầm còn lại có chiều cao không đổi do vậy thi công sẽ đơn giản hơn so với dầm cứng có chiều cao thay đổi liên tục khi sử dụng công nghệ đúc hẫng cân bằng

+ Hình dạng cầu đẹp, phù hợp với cảnh quan thiên nhiên+ Số trụ ít do đó ít ảnh hưởng đến dòng chảy

+ Công nghệ thi công đòi hỏi nhiều kinh nghiệm với độ phức tạp cao

+Thi công đốt đúc trên đà giáo phức tạp hơn so với phương án 1 và 2 do đó việc kiểm tra chất lượng bê tông khó khăn hơn.

CHƯƠNG 3TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1

3.1.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Mặt cắt dọc sông cho thấy 2 phía bờ sông rộng và khá bằng phẳng đồng thời mực nước thông thuyền không cao, càng ra phía giữa sông lòng sông càng sâu dần tuy nhiên độ dốc nhỏ Mặt cắt sông dài và không đối xứng, sâu dần về bờ bên phải Vì thế ở đây ta có thể tính toán và chọn phương án cầu liên tục 5 nhịp có cầu dẫn ở hai phía, nhịp chính liên tục lớn để tránh phải bố trí trụ vào chỗ sâu nhất của lòng sông

+Khẩu độ thoát nước: Lo = 690 – (2 4.8+5 1.6+2 3+5x1.6) = 658.4 m > 500m+Trắc dọc cầu:một phần cầu nằm trên đường cong tròn có R = 5000m, phần còn lại nằm trên đường thẳng có độ dốc dọc id = 4%.Độ dốc dọc lớn nhất imax = 4%

Trang 12

Với L là chiều dài cánh hẫng cong, Vậy phương trình đường cong biêndưới đáy dầm hộp:

1500

35

500/2

10001000

Trang 13

DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN 1

Bảng 3.11

Trang 14

4.1.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Vì tuyến đi qua sông rộng có thông thuyền, yêu cầu về tổng nhịp tĩnhvà khổ thông thuyền lớn(B=80m) do đó phải lựa chọn và đưa ra loại hình cầu có thể vượt được nhịp lớn Đồng thời lòngsông không có điều kiện đặc biệt về về địa chất- địa hình- thuỷ văn Vì vậy đề xuất phương án cầu Extradosed( cầu dầm cáp hỗn hợp) + cầu dẫn dầm Super T

+Khẩu độ thoát nước: Lo = 646 – (2 4.8+4 1.6x2+2 3) = 617.6m > 500 m.+Trắc dọc cầu: một phần cầu nằm trên đường cong tròn có R = 5000m, phần còn lại nằm trên đường thẳng có độ dốc dọc id = 4%.Độ dốc dọc lớn nhất imax = 4%

MNTN: +0.7

Trang 15

+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : d = 60cm.+ Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: d = 30cm.+ Bề dày sườn dầm: bề dầy sườn dầm ở đỉnh trụ là 50cm, ở đầu điểm neo là 50cm.+ Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ trụ 100cm giảm theo đường cong tới 30cm tại vị trí điểm neo cáp đầu tiên

+Tại vị trí đỉnh trụ có dầm ngang đặc nối cứng với 2 trụ tháp tạo thành hệ khung cứng +Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong có phương trình:

Y = X2 + h (m)Với L là khoảng cách từ trụ đến điểm neo dây đầu tiên L= 30- 0.5 3.0= 28.5m.Vậy phương trình đường cong biên dưới đáy dầm hộp:

Tại vị trí cuối đốt K0 thì x=28.5- (6-3.0/2)= 24 m

Trang 16

01500

15002501000

Trang 17

SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034 Page 15

Trang 18

VẬY VỚI CÁC ƯU ĐIỂM NỔI BẬT VỀ MẶT KẾT CẤU VÀ VẺ ĐẸP KHÔNG GIAN CỦA CẦU EXTRADOSED NÊN TA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2 ĐỂ THIẾT KẾ KỸ THUẬT

PHẦN B: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU EXTRADOSED

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ LAN CAN- GỜ CHẮN BÁNH XE

1.1Sơ đồ tính toán lan can- lề bộ hành và gờ chắn bánh.

W: hoạt tải thiết kế theo quy định trong TCN 13.8.2

a Các thông số tính toán:

- Chiều cao gờ chắn bánh xe: Hw = 865mm.- Chiều cao lan can: HR = 1158mm.- Cường độ bê tông : fc’ = 30Mpa.Đối với thanh thép hình làm cột và thanh lan can M270 cấp 250 _ TCN 6.4.1.1, ta có:-Cường độ chảy cốt thép: fy = 250Mpa

-Cường độ chịu kéo cột, thanh lan can fu = 400Mpa.Đối với thép làm lan can và gờ chắn bánh, ta chọn thép thông thường có:-Cường độ chảy cốt thép: fy = 420Mpa

-Chọn lớp bê tông bảo vệ tối thiểu 25mm.-Đường kính cốt thép dọc dd = 10mm.-Đường kính cốt thép đai dđ = 14mm.-Bước cốt thép đai: an = 200mm.-Hoạt tải thiết kế: w = 0,37N/mm

1.3 Tính thanh lan can.

Thanh lan can làm bằng thép ống có:

Chiều dài nhịp lan can L= 2000mm.Thanh lan can và cột lan can được hàn khép kín, chiều dài đường hàn 6mm

Trang 19

1.3.1 Sơ đồ tính thanh lan can( tay vịn):

Bố trí thanh- cột lan can

Sơ đồ tính:

1.3.2 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can.

Tải trọng tác dụng lên thanh lan can gồm có:-Hoạt tải: Theo 22TCN272-05

+) Tải phân bố: w = 0,37N/mm.+) Một tải trọng tập trung: P= 890N

Trang 20

-Tĩnh tải: trọng lượng bản thân lan can:

Trong đó:γp = 1,25: hệ số tải trọng lấy theo bảng TCN 3.4.1-1γ = 7850 Kg/m3 = 7,85x10-5 N/mm3

Tỷ trọng của thép lấy theo bảng TCN 3.5.1-1F- là diện tích mặt cắt ngang của thanh (mm2)F=

qtt = γpxFxγ = 1,25x1206,37x7,85x10-5 = 0,118 N/mm

1.3.3 Tính nội lực thanh lan can.

-Do tải trọng bản thân gây ra:+ Momen ở hai đầu ngàm:

qtt = γp.F γ

Trang 21

M2u = (-39458)+ (-215833) + (-222500) = -477792 Nmm

1.3.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can:

Công thức kiểm tra:Mu ≤ Mp = ΦMn ( TCN 6.10.4-1)Trong đó:

Mu : momen uốn có kể đến hệ số tải trọng.Mu = max

= 477792 Nmm.Φ = 1: hệ số kháng uốn quy định ở điều TCN 6.5.4.2Mn là momen kháng uốn danh định của vật liệu, tính như sau:Mn =

Mp = ΦMn = 1,1x107Nmm Ta có Mu ≤ Mp thỏa.

1.4 Tính trụ lan can.

Cấu tạo trụ lan can có dạng cột, có mặt cắt ngang hình chữ I được tạo thành bởi liên kết hàn 2 chi tiết như hình vẽ Chân cột liên kết với gờ bê tông bằng bu lông cường độ cao

Trang 22

1.4.1 Sơ đồ tính trụ lan can.

Sơ đồ tính trụ lan can là một cột chịu nén và uốn

Trong đó: G là trọng lượng bản thân trụ.

Page 20

SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034

W là hoạt tải thanh lan can truyền qua.

Trang 23

1.4.2 Tải trọng tác dụng lên trụ lan can.

Tải trọng tác dụng lên trụ gồm có trọng lượng bản thân trụ (G), trọng lượng của thanh lan can (P) và hoạt tải w do thanh lan can truyền qua

-Tính trọng lượng bản thân trụ lan can:+Chi tiết 1:

g1 = 2x1,25x110x8x7,85x10-5 = 0,173N/mm.+Chi tiết 2:

G = g1+g2 = 0,173+0,081 = 0,253N/mm.-Trọng lượng của thanh lan can:

P= qttxl = 0,118x2000 = 236,75 N.-Hoạt tải thẳng đứng:

W = wl = 0,37x2000 = 740 N.-Hoạt tải nằm ngang bằng hoạt tải thẳng đứng = 740 N

1.4.3 Tính nội lực trụ lan can.

-Tính lực nén dọc trục Pu:Pu = G +H + 3P +3W = 0,253x785 +3x236,75 +3x740 = 3122,30 N.Với H = 785mm : chiều cao của trụ lan can

-Tính momen uốn Mu :Trụ lan can chịu uốn theo một phương và uốn quanh trục x nên ta chỉ cần tính Mux:Theo TCN4.5.3.2-2b ta có:

Mux =

TCN4.5.3.2.2b-1Trong đó:

TCN4.5.3.2.2b-3TCN4.5.3.2.2b-4Với:

-Pu là tải trọng tính toán đã nhân hệ số (N)-Pe là tải trọng uốn dọc tới hạn Ơle (N)-Φ = 0.9 là hệ số kháng nén dọc trục.-M2b là momen trên thanh chịu nén do tải trọng lực được tính bằng phương pháp khung đàn hồi bậc nhất, luôn luôn dương

-M2s là momen trên thanh chịu nén do lực ngang tính toán mà gây ra độ oằn được tính bằng phương pháp khung đàn hồi bậc nhất quy ước, luôn luôn dương

Ta có:

TCN4.5.3.2.2b-1

Trang 24

Trong đó:

u

-L = H =758mm: chiều dài tự do của thanh chịu nén.

-K = 0.75 là hệ số chiều dài hữu hiệu lấy theo điều TCN4.6.2.5-E = 200000 Mpa là modun đàn hồi của thép

-I là momen quán tính đối với trục đang xét

n

-Tính momen kháng uốn M :Trong đó:

-fu là cường độ chịu kéo dẻo của thép.-Φ = 1: là hệ số kháng uốn

-S là momen kháng uốn tiết diện chữ I

-I là momen quán tính đối với trục x.-y là khoảng cách từ mép ngoài đến trục trung hòa = 8+(137/2)= 76.5mm

Trang 25

Vậy:Ta thấy Mux < ΦMn thỏa mãn.-Tính sức kháng nén Pr (TCN6.9.4.1)Sức kháng nén danh định được tính như sau:

Nếu thì: (TCN6.9.4.1-2)(TCN6.9.4.1-3)

Trong đó:

-Ab là diện tích mặt cắt ngang của cột (mm2)

Ab = 110x8x2+137x6 = 2582 (mm2).-Fy =250 Mpa là cường độ khi chảy của thép

-E = 200000Mpa là modun đàn hồi của thép.-K = 0.75 là hệ số chiều dài có hiệu

-L=H = 758mm là chiều cao cột.-ry là bán kính quán tính đối với trục mất ổn định:

Ta có:

1.4.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của trụ lan can:

-Đối với thanh chịu nén và uốn, lực dọc trục Pu và momen uốn Mux được xác định cùng một hệ sốtải trọng theo phân tích đàn hồi và phải thỏa mãn các quan hệ sau:

Trong đó: Pr là sức kháng nén có hệ số.Φ=0.9 là hệ số sức kháng cho thanh chịu nén lấy theo TCN6.5.4.2 Vì

Trang 26

Nên:

thỏa mãn.1.5 Tính gờ chắn bánh:

1.5.1 Điều kiện kiểm toán:

Theo TCN 13.7.3.3 gờ chắn bánh thiết kế như sau:

tác dụng

ngangFt

thẳng đứngFV

cầuFL

-Tính lực va vào gờ chắn bánh xe ta xét trường hợp trạng thái giới hạn đặc biệt.

-Trong cầu thì thông thường các lực Fv và FL không gây nguy hiểm cho bó vỉa nên ta chỉ xét lực Ft phân bố trên chiều dài Lt

-Tính sức kháng gờ chắn bánh xe theo chiều ngang:Sức kháng của bê tông được xác định theo phương pháp đường chảy.Đối với các va xô trong một phần đoạn tường:

Trang 27

Mc -là sức kháng uốn của thép đứng trên một đơn vị chiều dài (N.mm/mm).H – là chiều cao tường bê tông (mm)

Trong trường hợp tính cho bó vỉa thì Mb = 0

*Ta có các thông số thiết kế như sau:

-Chiều cao gờ chắn bánh H=865mm.-Cường độ chảy cốt thép fy =420Mpa.-Cường độ bê tông fc’ = 30Mpa.-Chọn lớp bê tông bảo vệ tối thiểu a0 = 25mm.-Đường kính cốt thép dọc dd = 10mm

-Đường kính cốt thép đai dđ = 14mm.-Bước cốt thép đai an =200mm.-Hệ số kháng uốn Φ =1

-Tiết diện tính toán và bố trí cốt thép (hình vẽ):

Trang 28

-Tổng diện tích cốt thép chịu lực -Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến tim của cốt thép chịu kéo:-Xác định chiều cao vùng nén:

Xác định được (MwHw)-Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến tim cốt thép chịu kéo:

-Xác định chiều cao vùng nén:

Trang 29

Xác định được (MwHw)

Sức kháng tổng cộng của tường đối với trục thẳng đứng là tổng sức kháng của 3 đoạn:

(MwHw)= 6833666+ 4237649+ 8160143= 19231458(Nmm)

1.5.3 Sức kháng của gờ chắn bánh xe với trục ngang( Mc ):

Sức kháng đối với trục ngang phụ thuộc vào cốt thép đai trong gờ chắn bánh xe Đường chảy cắt qua cốt thép chỉ gây ứng suất kéo ở mặt trong của tường, vì vậy chỉ cần tính momen âm:-Xét trên bề rộng b = 1mm

-Diện tích một thanh thanh thép:-Diện tích cốt thép chịu kéo trên 1 mm dài là:

TÍNH PHẦN 1:

-Chiều dày trung bình là:-Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến tim của cốt thép chịu kéo:-Xác định chiều cao vùng nén:

Xác định được (Mc)

TÍNH PHẦN 2:

-Chiều dày trung bình là:-Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến tim của cốt thép chịu kéo:-Xác định chiều cao vùng nén:

TÍNH PHẦN 3:

-Chiều dày trung bình là:

Trang 30

-Khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến tim của cốt thép chịu kéo:-Xác định chiều cao vùng nén:

Trị số trung bình của sức kháng momen đối với trục ngang là:

1.5.4 Chiều dài tới hạn của dạng đường chảy:

-Chiều cao gờ chắn bánh H = 865mm.-Chiều dài đường chảy:

Biểu đồ phân tích lực truyền từ gờ chắn bánh xe xuống bản mặt cầu như sau:

Trang 31

-Lực cắt tại chân tường do xe va chạm Vct trở thành lực kéo T trên một chiều dài bản mặt cầu:

-Sức kháng cắt danh định Vn của mặt cắt tiếp xúc chịu cắt:

-Sức kháng cắt danh định dùng trong thiết kế không vượt quá:Hoặc:

Trong đó:Acv là diện tích bê tông tham gia truyền lực cắt = 300x1=300mm2/mm.Afv là diện tích cốt thép neo của mặt chịu cắt:

fy =420Mpa là cường độ chảy của cốt thép.fc’ =30Mpa là cường độ chịu nén của bê tông

Trang 32

Pc là lực nén do tĩnh tải.c=0.52 là hệ số dính bám của bê tông quy định trong điều 5.8.4.2

là hệ số ma sát của bê tông quy định trong điều 5.8.4.2Hai hệ số này dùng cho bê tông đổ trên lớp bê tông đã đông cứng được rửa sạch vữa bẩn nhưng không làm nhám mặt Do đó đối với 1mm chiều rộng bản thiết kế ta có:

Ta cóVà

Và -Dùng hệ số thay đổi 0.7 cho lớp phủ phù hợp Do đó chiều dài lhb đổi thành:

-Chiều dài chôn thép trong bản là:( với chiều dày bản mặt cầu là 200mm)

Không phù hợp.

Trang 33

-Trừ trường hợp diện tích yêu cầu giảm xuống còn:

-Dùng diện tích này để tính lại Mc, Lc và Rw ta được:

Bảng tính toán giá trị Mc

gờ bêphânthép Ashiệu ds

Vậy định hình móc câu uốn 900 kéo dài : 12db =12x14=168mm

Trang 34

Trang 35

CHƯƠNG 2THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

10001650

Tĩnh tải phân bố của lớp phủ mặt cầu:

2.2 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

- Sử dụng phương pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt cầu BTCT liền khối đúc tại chỗ (Điều A4.6.2.1.6)

- Tiết diện tính toán bản mặt cầu : khi tính toán thiết kế ta tính cho mặt cắt bản có bề rộng

b = 100 cm.- Mô hình tính toán bản : tính toán mặt cắt ngang cầu gồm 2 hộp tiết diện thay đổi, phần trong của bản nắp hộp làm việc với chiều dài 7.568m, phần cánh hẫng dài 4.312 m

Trang 36

Hình1.2 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu Extradosed

2.3.TẢI TRỌNG, TỔ HỢP TẢI TRỌNG, CÔNG THỨC TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU2.3.1.Tải trọng tính toán bản mặt cầu

- Trọng lượng bản thân bản : DC- Trọng lượng phần lan can : DC1

- Trọng lượng phần gờ chắn bánh : DC2

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu : DW- Hoạt tải : LL, với lực xung kích : IM = 25%- Tải trọng làn W

- Tải trọng người đi: PL

2.3.2.Các tổ hợp tải trọng thiết kế bản

- Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ I : để tính toán cường độ bản.- Tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng : để tính toán chống nứt bản

2.3.3.Các công thức tính toán nội lực bản mặt cầu

Công thức tính nội lực do tĩnh tải:

Trong đó :

+ Si :Nội lực tại tiết diện i+ q :Tĩnh tải phân bố ngang cầu trên dải rộng 1m

+Pi :Tĩnh tải tập trung+ : Diện tích ĐAH nội lực+ Yi :Tung độ ĐAH tại vị trí đặt lực tập trung

Trang 37

SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034 Page 34

Trang 38

Công thức tính nội lực do hoạt tải :- Bản mặt cầu được phân tích theo phương pháp dải gần đúng được quy định trong điềuA4.6.2.1 Với dải phân tích là ngang và có chiều dài nhịp tính toán L = 7.568mm > 4600 mm Dođó bản được thiết kế với tải trọng xe tải và tải trọng làn thiết kế ( Điều A3.6.1.3.3)

+ Tải trọng 1 bánh xe là P = 72.5 kN+ Tải trọng làn : Wlàn = 9.3 kN phân bố đều trên chiều rộng 3m Do đó theo phương ngang cầuthì tải trọng làn tương ứng với tải trọng rải đều Wlàn = 3.1 kN/m Hiệu ứng của tải trọng làn không xét đếnlực xung kích

- Khi thiết kế thì theo phương ngang cầu hoạt tải được xếp sao cho tạo được hiệu ứng bất lợi nhất Vị trí tâm bánh xe được quy định theo điều A3.6.1.3.1 như sau :

+ Khi tính toán bản mút thừa: a =300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can.+ Khi tính toán các bộ phận khác: a=600mm tính từ mép làn xe thiết kế.+ Cự ly giữa 2 xe theo phương ngang cầu: 1200 mm

Theo điều A3.6.1.2.5 diện tích tiếp xúc của lốp xe của một bánh xe có một hay hai lốp được giả thiết là hình chữ nhật có chiều rộng là 510 mm và chiều dài tính bằng mm lấy như sau:

L=2.28 10-3 (1+IM/100)P

Trong đó:

+ =1.75 :hệ số tải trọng.+IM=25% :lực xung kích.+P=72500 N cho xe tải thiết kế và 55000 N cho xe hai trục thiết kế.Áp lực lốp xe được giả thiết là phân bố đều trên diện tiếp xúc Như vậy với xe tải thiết kế thì :

L=2.28 10-3 1.75 (1+25/100) 72500= 361.6 mm = 0.361m.Đối với hoạt tải, bề rộng làm việc của bản mặt cầu được quy định theo điều A4.6.2.1.3 như sau:

+ Khi tính toán phần cánh hẫng: SW = 1140 + 0.833X (mm)+ Khi tính mômen âm: SW= 660 + 0.55 S

+ Khi tính mômen dương: SW = 1220 + 0.25 S

Trong đó :

+ S : Khoảng cách tim các gối đỡ , S = 7568 (mm)+ X : Khoảng cách từ tim gối đến điểm đặt tải thay đổi tuỳ theo từng trường hợp đặt tải cụ

thể.- Kết quả tính toán bề rộng vệt bánh xe tương đương như sau:

Trang 39

+ Khi tính toán mômen âm: SW=660+0.55 7568=4822.4mm = 4.822m+ Khi tính toán mômen dương: SW = 1220+0.25 7568 = 3112 mm = 3.112 m

Khi tính nội lực có thể tính tải trọng bánh xe như tải trọng tập trung hoặc tải trọng phân bốngang trên chiều dài với bề rộng 0.51m Nếu nhịp ngắn tính mômen uốn trong bản theo dảitải trọng có thể nhỏ hơn nhiều so với lực tập trung nên ta tính theo tải trọng tập trung

Nội lực trong bản mặt do hoạt tải được tính theo công thức sau :

+ i : Diện tích ĐAH nội lực

2.4.TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU.

2.4.1.Số liệu ban đầu.

- Chiều dài nhịp tính toán bản mặt cầu : Lb = 7.568 m.- Chiều dài phần cánh hẫng : Lh = 4.312 m

- Chiều dày bản tại giữa nhịp : hb = 0.3 m.- Chiều dày bản tại vút : hv = 0.25 m.- Chiều dày bản tại cánh hẫng : hc = 0.86 m.- Bề rộng tính toán bản :1m

Tải trọng tác dụng bao gồm:Tải trọng bản thân DCTải trọng lan can: diện tích tiết diện lan can:

Alc = 0.2105m2 DC1 = 0.2105 1 24 = 5.05 kN.Tải trọng gờ chắn bánh: DC2= 0.1745x1x24 = 4.188KN.Tải trọng lớp phủ mặt cầu: DW = glp b= 0.205 1= 0.205 T/m = 2.05 kN/m

Tải trọng bánh xe : P= 72.5 kNVậy khi tính momen âm:

Trang 40

Vậy khi tính momen dương:Tải trọng làn : Wlàn = 3.1 kN/mTải trọng người: PL = 3 kN/m

2.4.2.1.Tính toán giá trị mômen.

Đường ảnh hưởng nội lực có dạng đuờng cong, vẽ đường ảnh hưởng nội lực các mặt cắtcần tính toán sau đó xếp tải trực tiếp lên đường ảnh hưởng rồi chạy chương trình để có kết quảcần tìm

Sử dụng chương trình Midas/Civil 6.3.0 để thiết kế:

Hình 1.3-a.Mô hình bản mặt cầu có mặt cắt thay đổi.

Định dạng
Số trang	236
Dung lượng	7,83 MB