(Đồ án hcmute) thiết kế cầu dầm btct dul nhịp giản đơn dài 25m tiết diện 1 căng sau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN DÀI 25M TIẾT DIỆN I CĂNG SAU GVHD: NGUYỄN TRỌNG TÂM SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA MSSV: 15127078 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2020 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA XÂY DỰNG BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN DÀI 25M TIẾT DIỆN I CĂNG SAU GVHD: TS Nguyễn Trọng Tâm SVTH: Trần Phạm Duy Nghĩa MSSV: 15127078 Lớp: 151272B Học kỳ: 01 Năm học: 2019 – 2020 TP HCM – 02/2020 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM PHẦN 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHƯƠNG I: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO I SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Chiều dài nhịp: L = 25m Khổ cầu: K = +  1m Tĩnh không: 3.5m Mực nước CN – TT – TN: 3.5 : 1.6 : 0.0m Số liệu địa chất: Ký hiệu lớp Chiều Độ ẩm Dung trọng Dung trọng Lực dính Góc ma địa chất dày (m) W (%) tự nhiên đẩy đơn vị C sát 34.0 1.738 0.812 0.125 7o10’ 16 75.2 1.407 0.404 0.207 4o30’ 25.5 1.959 0.979 0.493 15o20’ 21.2 1.984 1.016 0.03 37o25’ Đất sét pha cát lẫn sỏi sạn Laterite L1 Đất sét lẫn bột hữu L2 Đất sét lẫn bột cát mịn L3 Cát hạt trung lẫn sỏi sạn L6 II CÁC NGUYÊN TẮC KHI THIẾT KẾ CẦU: Đảm bảo mặt kinh tế: Hao phí xây dựng nhất, hoàn vốn nhanh thu lợi nhuận cao Đảm bảo mặt kỹ thuật: Đảm bảo đủ khả chịu lực theo yêu cầu thiết kế, đảm bảo ổn định thời gian sử dụng lâu dài Đảm bảo mặt mỹ quan: Hòa tạo dáng đẹp cho cảnh quan xung quanh Dựa vào ba nguyên tắc ta phải ý số vấn đề sau: Phương án thiết kế phải dựa điều kiện địa chất, thủy văn khổ thông thuyền Cố gắng tận dụng kết cấu định hình sẵn có để cơng xưởng hóa giới hóa hàng loạt nhằm giảm giá thành cơng trình Tận dụng vật liệu sẵn có địa phương Áp dụng phương pháp thi công tiên tiến nhằm đảm bảo tiến độ chất lượng cơng trình THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN DẦM THÉP LIÊN HỢP BTCT I Các số liệu thiết kế: Kết cấu nhịp gồm có dầm Khoảng cách trục dầm chính: 2100mm Chiều dài tồn dầm: 25000mm Chiều dài tính tốn: 24400mm Kết cấu lan can lề hành giống phương án sơ Khoảng cách hệ LKN 4880mm Được cấu tạo vẽ II Tính tốn dầm chính: II.1 Chọn sơ tiết diện dầm chính: Phần dầm thép: Chọn thép dầm chủ thép M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM) thép hợp kim thấp cường độ cao Chiều dài nhịp tính tốn: Ltt = 24400mm Chiều cao dầm thép: h = 1600mm Chiều rộng cánh dầm: bc = 300mm Bề dày cánh dầm: tc = 25mm Chiều dày sườn dầm: tw = 18mm Chiều rộng cánh dầm: bf = 400mm THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Bề dày cánh dầm: tf = 25mm Chiều rộng phủ: bf1 = 500mm Bề dày phủ: tf1 = 25mm Chiều cao sườn dầm: d = 1600 – 25 – 25 – 25 = 1525mm Phần bê tông cốt thép: Bản làm bê tơng mác 30 có: f c' = 30MPa Chiều dày bê tông: ts = 200mm Khoảng cách trục dầm chủ: S = 2100mm Chiều cao đoạn vút bê tông: hv = 100mm Góc nghiêng phần vút: α = 45o Bề rộng hẫng = 1050mm Lưới sử dụng thép có gờ 12, khoảng cách thanh: a = 200mm Trọng lượng riêng bê tông: γ c = 2500Kg/m II.2 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm thép: Diện tích mặt cắt ngang dầm : As = bc t c + dt w + bf t f + bf1t f1 = 300  25 + 1525 18 + 400  25 + 500  25 = 57450mm Chọn trục X – X qua đáy dầm hình vẽ THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM TTH X X Mô men tĩnh dầm trục X – X: tc t t d ) + dt w ( + t f + t f1 ) + bf t f (t f1 + f ) + bf1t f1 f1 2 2 25 1525 25 25 = 300  25  (1600 ) + 1525 18  ( + 25 + 25) + 400  25  (25 + ) + 500  25  2 2 = 34740625mm SX-X =  Ai Yi = bc t c (h- Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hoà: y td = SX-X 34740625 = = 604.71mm As 57450 Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục trung hoà: y tt = h - y td = 1600 - 604.71 = 995.29mm Mơ men qn tính trục trung hoà dầm thép: I=  (I + x A ) = 12 b t i i i c c + b c t c (y tt - tc t d ) + dt w + dt w ( + t c - y tt ) + b f t 3f + bf t f (y td - t f1 - f ) + 12 12 t b f1t 3f1 + b f1t f1 (y td - f1 ) 12 = 21351881439mm II.3 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm liên hợp: Tỉ số mô đun thép bê tơng: Bản bê tơng có f c' = 30MPa , theo điều 6.10.3.1.1b ta có: n =8 Xác đinh bề rộng có hiệu cánh: Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu bê tơng dầm tác dụng liên hợp xác định sau: THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM L tt /4 = 24400/4 = 5975mm    be = 12t s + max(t w ,bc /2) = 12  200 + max(18,150) = 2550mm  S = 2100mm    be = 2100mm II.3.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn: Diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: As = 57450mm2 Diện tích phần cốt thép dọc bản: Act = 22  3.14 122 = 2486.88 mm2 Trong 22 số thép phạm vi be Diện tích phần bê tông quy đổi thành thép: Ac 2100  200 + 300 100 + 1002 Abt = = = 57500 mm2 n Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm: Ac = 57450 + 2486.88 + 57500 = 117436.88mm2 Mơ men tĩnh dầm trục trung hồ tiết diện nguyên dầm thép: t h     be t s  y tt + s + h v  bc h v  y tt + v  2  hv   + A  y + ts + h  +  S0-0 = + = 68000580mm3 ct  tt v n n 3n   Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn: C = S0-0 68000580 = = 579 A c 117436.88 K/c từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép dầm thép: y ttc = y tt - c = 995.29 - 579 = 416.29 K/c từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép dầm thép: y tdc = h - y ttc = 1600 - 416.29 = 1183.71 K/c từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép bê tông: ybtc = y ttc + t s + h v = 416.29 + 200 + 100 = 716.29 Mơ men qn tính tiết diện liên hợp ngắn hạn: 2 t   b t3 t    b h3 h      Ic = I + As c + A ct  y btc - s  +  e s + b e t s  y btc - s   +  c v +b c h v  y ttc + v   +  n  12   n  12      h   h 4v 2  + h v  y ttc + v  n  36      = 6183798.62mm THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM II.3.2 Tiết diện liên hợp dài hạn: Diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: As = 57450mm2 Diện tích phần cốt thép dọc bản: Act = 22  3.14x  22 = 2486.88 Trong 22 số thép phạm vi be Diện tích phần bê tông quy đổi thành thép: Abt = Ac 2100  200 + 300 100 + 1002 = = 19166.67mm2 3n 3 Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm At = 57450 + 2486.88 + 19166.67 = 79103.55mm2 Mô men tĩnh dầm trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép: t h     be t s  y tt + s +h v  bc h v  y tt + v  2  hv   +A  y + t s + h  +  S0-0 = + = 22666860mm3 ct  tt v n n 3n   Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn: C = S0-0 22666860 = = 286.5 Ac 79103.55 K/c từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dầm thép: y ttc = y tt - c = 995.29 - 286.5 = 708.79 K/c từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dầm thép: y tdt = h - y ttt = 1600 - 708.79 = 891.21 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép bê tông ybtt  yttt  t s  hv  708.79  200  100  1008.79 Mơ men qn tính tiết diện liên hợp dài hạn 2 ts  t s    bc hv3 hv    be t s3    I t  I  As c  Act  y btt     be t s  y btt     bc hv  y ttt   2 n  12   n  12      hv    hv4 2   hv  y ttt    4155088500 0mm  n  36    II.4) Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm biên liên hợp: Tỉ số mô dun thép bê tơng : Bản bê tơng có f c'  30MPa theo điều 6.10.3.1.1b ta có : n =8 Xác đinh bề rộng có hiệu cánh: THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu bê tơng dầm biên tác dụng liên hợp xác định sau : L tt /4=24400/4=5975mm    be =min 12t s +max(t w ;bc /2)=12x200+max(18,150)mm=2550  S/2+d =2100/2mm+1050=2100  hang   be =2100mm II.4.1) Tiết diện liên hợp ngắn hạn: Diện tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phần dầm thép : As = 57450 mm2 Diện tích phần cốt thép dọc Act  22 x3.14 x12  2486.88 Trong 20 số thép phạm vi be Diện tích phần bê tơng quy đổi thành thép ABT  Ac 2100 x200  300 x100  100   57500mm n Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm Ac = 57450+2486.88+57500 = 117436.88 mm2 Mô men tĩnh dầm trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép S 00 t h    be t s  y tt  s  hv  bc hv  y tt  v 2    A  y  t s  h     ct  tt v  n n       hv 3n  68000580 mm Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn : C  S 00 68000580   579 Ac 117436.88 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép dầm thép yttc  ytt  c  995.29  579  416.29 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép dầm thép ytdc  h  yttc  1600  416.29  1183.71 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép bê tông: ybtc  yttc  t s  hv  416.29  200  100  716.29 Mơ men qn tính tiết diện liên hợp ngắn hạn: THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM 2 t s   be t s3 t s    bc hv3 hv      I c  I  As c  Act  ybtc     be t s  ybtc     bc hv  yttc   2 n  12   n  12      2 h    h4    v  hv2  yttc  v    6183798.62mm n  36    II.4.2) Tiết diện liên hợp dài hạn: Diện tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phần dầm thép : As = 57450 mm2 Diện tích phần cốt thép dọc Act  22 x3.14 x12  2486.88 Trong 20 số thép phạm vi be Diện tích phần bê tơng quy đổi thành thép ABT  Ac 2100 x200  300 x100  100   19167 mm 3n x3 Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm At = 57450+2486.88+19167 = 79103.88 mm2 Mô men tĩnh dầm trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép S 00 t h    be t s  ytt  s  hv  bc hv  ytt  v 2    A  y  t s  h     ct  tt v n n       hv 3n  22666860 mm Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn : C S 00 22666860   286.5 Ac 79103.55 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dầm thép yttc  ytt  c  995.29  286.5  708.79 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dầm thép ytdt  h  yttt  1600  708.79  891.21 Khoảng cách từ trục trung hoà tiết diện liên hợp dài hạn đến mép bê tông ybtt  yttt  t s  hv  708.79  200  100  1008.79 Mơ men qn tính tiết diện liên hợp dài hạn THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Mặt cắt M LLg M DCg M DWg M u SDg I 0 0.00 II 417.12 436.47 67.547 921.137 III 1291.88 1390.969 215.265 2898.114 IV 1661.05 1855.111 287.095 3803.256 -Lực cắt: Vu SDg  .1 VLLg  1 VDCg  1 VDWg  Mặt cắt V LLg V DCg VDWg Vu SDg I 349.32 310.483 48.05 707.853 II 319.685 271.443 42.008 633.136 III 237.459 155.241 24.025 416.725 IV 115.258 0 115.258 IV.6.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH mặt cắt dầm biên: IV.6.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ I: - Momen: M u CDlb  .1,75  M LLb  1,25  M DCb  1,5M DWb     D  R  I Trong đó:  D: hệ số dẻo phận bình thường lấy =1  R: hệ số dư thừa phận bình thường lấy =1  I: hệ số quan trọng cầu thiết kế quan trọng lấy =1.05   1,05 Mặt cắt M LLb M DCb M DWb M u CDlb I 0 0.00 II 415.136 517.583 27.83 1485.97 III 1301.16 1649.465 88.692 4695.49 IV 1699.24 2199.863 118.287 6195.98 - Lực cắt: Vu CDlb  .1,75  VLLb  1,25  VDCb  1,5  VDWb  Mặt cắt V LLb VDCb VDWb I 296.498 368.183 19.797 1059.24 II 266.342 321.887 17.308 939.14 III 187.206 184.091 9.898 601.2 IV 57.474 0 105.61 THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an Vu CDlb 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM IV.6.2.2 Trạng thái giới hạn cường độ II: -Momen: M u CD 2b  .0  M LLb  1,25  M DCb  1,5M DWb  Mặt cắt M LLb M DCb M DWb M u CD 2b I 0 0.00 II 415.136 517.583 27.83 723.16 III 1301.16 1649.465 88.692 2304.61 IV 1699.24 2199.863 118.287 3073.62 - Lực cắt: Vu CD 2b  .0  VLLb  1,25  VDCb  1,5  VDWb  Mặt cắt V LLb VDCb VDWb I 296.498 368.183 19.797 514.42 II 266.342 321.887 17.308 449.74 III 187.206 184.091 9.898 257.2 IV 57.474 0 Vu CD 2b IV.6.2.3 Trạng thái giới hạn cường độ III: -Momen: M u CD 3b  .1,35  M LLb  1,25  M DCb  1,5M DWb  Mặt cắt M LLb M DCb M DWb M u CD 3b I 0 0.00 II 415.136 517.583 27.83 1311.61 III 1301.16 1649.465 88.692 4149.01 IV 1699.24 2199.863 118.287 5482.3 - Lực cắt: Vu CD 3b  .1.35  VLLb  1,25  VDCb  1,5  VDWb  Mặt cắt V LLb VDCb VDWb I 296.498 368.183 19.797 890.2 II 266.342 321.887 17.308 827.27 III 187.206 184.091 9.898 522.57 IV 57.474 0 81.47 Vu CD 3b IV.6.2.4 Trạng thái giới hạn sử dụng: -Momen: M u SDb  .1  M LLb   M DCb   M DWb  Đối với trạng thái giới hạn sử dụng   THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Mặt cắt M LLb M DCb M DWb M u SDb I 0 0.00 II 415.136 517.583 27.83 960.55 III 1301.16 1649.465 88.692 3039.32 IV 1699.24 2199.863 118.287 4017.39 Vu SDb  .1  VLLb   VDCb   VDWb  -Lực cắt: Mặt cắt V LLb VDCb VDWb I 296.498 368.183 19.797 684.478 II 266.342 321.887 17.308 605.54 III 187.206 184.091 9.898 381.2 IV 57.474 0 57.474 Vu SDb Căn giá trị nội lực tính tốn dâm biên dầm bất lợi nên ta chọn dầm biên dầm tính tốn Giá trị Dầm biên Dầm TTGHCĐ1 TTGHCĐ2 TTGHCĐ3 TTGHSD Momen 6195.98 3073.62 5482.3 4017.39 Lực cắt 2887.01 890.2 684.478 Momen 5939.185 2887.01 5241.53 3803.256 Lực cắt 483.18 978.344 707.853 1059.24 1125.06 V KIỂM TỐN DẦM CHÍNH: V.1 Tính tốn chịu uốn dầm: V.1.1 Tính tốn chịu uốn dầm giai đoạn truyền lực căng: V.1.1.1 Giới hạn ứng suất bêtông: - Ưng suất nén cho phép: (5.9.4.1.1) 0,6 f ci'  0,6  40  24 MPa - Ưng suất kéo cho phép bêtông: (5.9.4.1.1-1) 0,25 f '  0,25 40  1,512 MPa ci   1,38MPa 1,38 V.1.1.2.Kiểm toán mặt cắt: V.1.1.2.1.Mặt cắt 0: Ta có thơng số tính tốn: THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Diện tích tiết diện Ao  812550mm Momen quán tính: I o  1,2652  10 11 mm Khoảng cách trục trung hoà đến mép dầm y di0  665,56mm y ti00  684,44m Độ lệch tâm e cáp so với trục trung hoà e  y di0 - C psi  665,56 - 600  65.56mm Momen lượng thân tiết diện không hệ số M sg  Nmm Lực căng cáp Pi   f pi Aps k cos k  f pi  Aps k cos k Trong f i ứng suất truyền lực gây f p i  f p j  f PE  f PA  f PES f p ứng suất lực căng cáp j f p j  1302MPa f PF mát ứng suất ma sát f PF  0,26MPa f PA mát ứng suất sít neo f PA  47.6742MPa f PES mát ứng suất đàn hồi f PES  42.9MPa Aps diện tích cáp bó thứ k k  k góc lệch bó cáp thứ k Vậy A ps k cos k  100,1  12  (0.9998  0.9998  0.9962  0.9945)  4793.15mm f p i  f p j  f PE  f PA  f PES  1302  0,26  47.6742  42.9  1211.1658MPa  Pi  f p i  A ps cos   4793.15  1211.1658  5805299.35 N THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM - Kiểm tra thớ dầm: Khi dầm vừa chế tạo xong cốt thép lớn chưa có hoạt tải mà có tải trọng thân dầm chống lại lực nén dự ứng lực Dầm có khả bị nứt thớ Vậy: f t  1,38MPa M gs Pi Pi e ft    y to  y to Ao Io Io 5805299.35 5805299.35  65.56   684.44   684.44 11 812550 1,2652  10 1.2652  1011  9.2029 MPa  - Kiểm tra thớ dầm: Đồng thời với khả nứt thớ dự ứng lực vượt khả chịu nén bêtông bêtơng bị nứt dọc thớ Vậy f d  24 MPa fd  M gs Pi P e  i y  y Ao Io Io 5805299.35 5805299.35  65.56   665.56   665,5 11 812550 1,2652  10 1.2652  1011  9.2034 MPa  V.1.1.2.2.Lập bảng kiểm tra mặt cắt: MẶT CẮT I II III IV fpi 1211.1658 1209.8778 1206.0328 1177.2258 4793.15 4793.15 4793.15 4793.15 Pi 5805299.35 5799125.777 5780696.115 5642619.843 A0 812550 540400 540400 I0 1.26521011 1.143971011 1.0541011 Mg 01011 233.03106 742.635106 990.439106 eo 65.56 154.02 411.95 474.12 yd 665.56 653.02 659.95 661.62 yt 684.44 696.98 690.05 688.38 ft -9.2029 -14.7532 -20.9268 -21.0228 fb -9.2034 -14.4995 -20.4806 -20.61147 KIỂM TRA Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn A ps k cos k THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 540400 1.09611011 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM V.1.3.Tính tốn chịu uốn dầm TTGH sử dụng V.1.3.1.Giới hạn ứng suất bêtông: - Ưng suất nén cho phép bêtông: 0,45.f c'  0,45.40  18 MPa - Ưng suất kéo cho phép bêtông: 0,5 f c'  0,5 40  3,162 MPa V.1.3.2.Kiểm toán mặt cắt V.1.3.2.1.Mặt cắt O: Ta có thơng số tính tốn Diện tích tiết diện Ao  812550mm Lực cắt quán tính I o  1,2652  10 11 mm I  3.16  1011 mm Khoảng cách trục trung hoà đến mép dầm y to  684,44mm y  665,56mm y d  900.51mm Độ lệch tâm e cáp so với trục trung hoà e  65.56 mm Momen tiết diện theo TTGH sử dụng MsLL  0Nmm MsDW  0Nmm M sg  Nmm Lực căng cáp Pi   f pi.A ps cos k  f pi. A ps cos k k k Trong đó: f i ứng suất truyền lực gây f p  f p  f PT i j f PT : tổng mát ứng suất dầm f PT  361.1582MPa Aps :diện tích cáp bó thứ k k  k : góc lệch bó cáp thứ k THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Vậy : A ps k cos k  100,1  12  (0.9998  0.9998  0.9962  0.9945)  4793.15mm f p i  f p j  f PT  1302  361.1582  940.8418MPa Pi  f pi  Aps k cos k  940.8418  4793.15  4509595.874N - Kiểm tra thớ dầm: Khi khai thác dầm bị nứt ứng suất nén thớ chịu nén phía dầm vượt khả chịu nén cho phép ft  Pf Ao  Pf ei Io yto  M gs Io yto  s s s s M DC  M DC  M DW  M LL yt I2 4509595.874 4509595.874  65.56 0000   684,44   684,44   449.49 812550 1,2652  1011 1,2652  1011 3.16  1011  3.95055 MPa  Điều kiện: f t  18MPa - Kiểm tra thớ dưới: Khi dầm chịu tải thớ chịu kéo Do ứng suất kéo phải khơng vượt q ngưỡng cho phép fd  Pf Ao  Pf ei Io yd  M gs Io yd  s s s s M DC  M DC  M DW  M LL yd I2 4509595.874 4509595.874  65.56 0000   665,56   665,56   900.51 11 11 812550 1,2652  10 1,2652  10 3.16  1011  7.1052 MPa  f d  3,162 MPa V.1.3.2.2.Lập bảng tính tốn kiểm tra mặt cắt: MẶT CẮT I II III IV fpi 940.8418 939.5538 935.7088 906.9018 4793.15 4793.15 4793.15 4793.15 A ps k cos k Pi 4509595.874 4503422.296 4484992.635 4346916.363 A0 812550 540400 540400 I0 1.26521011 1.143971011 1.10541011 1.09611011 I2 3.161011 2.9321011 2.9951011 3.011011 e 65.56 154.02 411.95 474.12 Mg 0106 233.03106 742.635106 990.439106 MDC2 0106 203.44106 648.334106 864.672106 MDC3 0106 81.113106 258.496106 11344.752106 THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 540400 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM MDW 0106 27.83106 88.692106 118.287106 MLL 0106 415.136106 1301.16106 1699.24106 yd0 665.56 653.02 659.95 661.62 yt0 684.44 696.98 690.05 688.38 yd2 900.51 958.59 954.64 953.73 yt2 449.49 391.41 395.36 396.27 ft 3.95055 6.49357 4.433428 5.305746 fd 7.1052 8.58414 7.5757 4.914678 KIỂM TRA Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Qua bảng kết ta thấy thớ thớ mặt cắt nằm giới hạn cho phép dầm đảm bảo điều kiện chịu uốn trạng thái giới hạn sử dụng V.1.5.Tính tốn chịu uốn dầm trạng thái giới hạn cường độ: Điều kiện kiểm tra: .M n  M u (5.7.3.2) Trong M n : sức kháng uốn danh định tiết diện kiểm tra M u : Lực cắt uốn tiết diện kiểm tra  : hệ số sức kháng Sức kháng uốn danh định tức khả chịu lực uốn tiết diện xác định theo công thức sau: - Ta kiểm tra tiết diện IV a  a h  M n  A ps.f pu. d s    bf  b w .h f 0,85 f c'   f  2  2  Trong đó: a: chiều cao khối ứng suất chịu nén tương đương a  1.c c: chiều cao thớ chịu nén Ta tìm 1 Vì 28  f c'  56 ta tính 1 theo công thức sau THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT 1  0,85   GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM  0,05 ' 0,05 f c  28  0,85  40  28   0,764 7 Ta tìm c A ps.f pu  1.bf  b w .h f 0,85 f c' c A ps.f pu 0,85 f c' 1.b w  k.A ps d ps Trong đó: Aps : diện tích cốt thép DƯL tiết diện Aps = 4804.8 mm2 f pu : cường độ kéo đứt thép DƯL fpu =1860MPa dps: khoảng cách từ mép dầm đến trọng tâm cáp d ps  h  t  Ycap  1350  200  187.5  1362.5mm h 'f : chiều cao cánh chịu nén Vì tiết diện chữ I liên hợp ta phải qui tiết diện tương ứng có chiều cao cánh chịu nén: h 'f  t  H  H  200  200  120  520mm b 'f :chiều rộng cánh chịu nén b 'f   nb F1  F2  F3 hf 0,866  200  2100  600  200  120  200  976.38mm 520 b w :bề rộng sườn b w =200mm f c' : cường độ chịu nén bêtông fc' =40MPa k: hệ số chiều dài hữu hịêu cấu kiện chịu nén  f py   k  2.1,04    f pu   f py  0,85 f pu THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM  f py    2.1,04  0,85  0,38 k  2.1,04   f pu   A ps.f pu  1.bf  b w .h 'f 0,85 f c' c A ps.f pu 0,85 f c' 1.b w  k d ps  4804.8  1860  0,764  976.38  200   520  0,85  40  201.6259 mm 4804.8  1860 0,85  40  0,764  200  0,38  1362.5 Nhận xét: c < h 'f nên trục trung hồ qua cánh điều có nghĩa tiết dịên chịu nén với kích thước b 'f x h 'f Ta tính lại c với tiết diện b 'f x h 'f : Aps f pu c 0,85 f c' 1.b f  k  Aps f pu d ps 4804.8  1860 4804.8  1860 0,85  40  0,764  976.38  0,38  1362.5  320.838mm Vậy: a  1 c  0,764  320.838  245.12mm  c f ps  f pu 1  k  d ps     1860  1  0,38  320.838   1693.564 MPa  1362.5    a 245.12    M n  A ps f ps  d ps    4804.8  1693.564  1362.5    10.089  10 Nmm 2    .M n = 0.910.089109= 9.0801109Nmm Tại tiết diện mặt cắt IV: M u  6.19598  109 Nmm < .M n Vậy thoả điều kiện khả chịu uốn Nhận xét: tiết diện mặt cắt cịn lại có M u nhỏ tiết diện mặt cắt nhịp (mặt cắt IV ) thoả điều kiện khả chịu uốn ta không cần kiểm tra V.3.Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: Điều kiện THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM c  0,42 d ps - Ta tiến hành kiểm tra mặt cắt nhịp: Theo tính tốn ta có: Chiều cao vùng chịu nén c  320.838mm d ps khoảng cách từ mép dầm đến trọng tâm cáp d ps  h  t  Ycap  1350  200  187.5  1362.5mm Vậy: c 320.838   0,2355  0,42 d ps 1362.5 Thoả điều kiện cốt thép tối đa - Kiểm tra mặt cắt lại ta làm tương tự trên: MẶT CẮT I II III IV Aps 4804.8 4804.8 4804.8 4804.8 fpu 1860 1860 1860 1860 b’f 976.38 976.38 976.38 976.38 bw 600 200 200 200 h’f 520 520 520 520 dps 950 1051 1302 13625 c 201.09 25.1811 27.6424 27.8636 T/LẠI c 308.838 312.549 319.5095 320.838 c/dps 0.325 0.29738 0.2454 0.2355 Mn 0.65171010 0.7381010 0.9561010 1.00891010 KẾT QUẢ Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG IV: SO SÁNH LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN Để lựa chọn phương án tốt mặt kinh tế kỹ thuật ta phải tiến hành so sánh phương án nêu dựa tiêu sau đây: - Chỉ tiêu kinh tế - Chỉ tiêu kỹ thuật - Chỉ tiêu khả khai thác - Chỉ tiêu thi công - Chỉ tiêu công tác khôi phục sữa chữa - Chỉ tiêu mặc mỹ quan Sau ta so sánh cụ thể phương án dựa tiêu vừa nêu I So sánh theo tiêu kinh tế: Ta so sánh dựa sở sử dụng vật liệu giá thành vật liệu I.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: Phương án sử dụng chủ yếu vật liệu thép (thép hình) vật liệu bê tơng So với vật liệu bê tơng vật liệu thép có ưu điểm sau: - Chịu kéo nén tốt - Trọng lượng thân nhỏ vượt độ lớn - Thời gian thi cơng nhanh sản xuất định hình cơng xưởng Tuy nhiên so với vật liệu bê tơng thép có số nhược điểm sau - Giá thành vật liệu cao - Trong sử dụng dễ bị gỉ sét hao mòn tiết diện lớn địi hỏi chi phí bảo dưỡng cao - Khơng tận dụng vật liệu địa phương I.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: Phương án chủ yếu sử dụng vật liệu bê tông Do sử dụng vật liệu bê tông nên phương án có ưu nhược điểm vật liệu sau: - Có khả chịu lực lớn - Giá thành rẻ sử dụng vật liệu địa phương vật liệu phổ biến - Dễ thi cơng dễ định hình thi cơng - Bền theo thời gian dó tu bảo dưỡng - Hệ số xung kích nhỏ THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM - Độ giãn nở nhiệt nhỏ Tuy nhiên so với vật liệu thép có số nhược điểm sau - Dễ xuất vết nứt khả chịu kéo - Tĩnh tải lớn - Vận chuyển lắp ráp khó khăn - Thời gian thi công lâu II Chỉ tiêu kỹ thuật: II.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: Sơ đồ làm việc dạng tĩnh định thép chủ yếu chịu lực dọc trục Liên kết mối hàn phức tạp dễ bị hư hỏng bị gỉ q trình khai thác Do phương án xét mặt kỹ thuật sử dụng vật liệu hợp lý I.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: Sơ đồ kết cấu nhịp dạng tĩnh định q trình khai thác xuất ứng suất phụ co ngót – từ biến chênh lệch nhiệt độ không xuất ứng suất trường hợp có chuyển vị gối lún Hơn nội lực lớn tập trung mặt cắt đỉnh trụ dễ dàng cho việc thiết kế tính tốn sử dụng vật liệu III Chỉ tiêu khả khai thác: III.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: - Do sử dọng vật liệu thép nên q trình sử dụng có chi phí bảo dưỡng cao phương án cầu BTCT dự ứng lực III.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: - Dùng vật liệu bê tông cốt thép dự ứng lực dạng vĩnh cửu nên thời gian sử dụng lâu dài IV Chỉ tiêu mặc thi công: IV.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: - Các phận kết cấu thép gia cơng cơng xưởng nên đảm bảo tính xác chi tiết Việc thi cơng tiến hành đồng thời kết cấu nhịp mố trụ nên rút ngắn thời gian thi công so với phương án cầu BTCT dự ứng lực IV.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM -Do phần dầm định hình nên sản xuất sẵn cơng trường rút ngắn thời gian thi cơng tận dụng đà giáo ván khuôn nên giảm chi phí thi cơng thời gian thi công V Chỉ tiêu mặc khôi phục sữa chữa: V.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: - Do dùng vật liệu thép nên dễ dàng tăng cường tiết diện có yêu cầu nâng cấp tăng cường sữa chữa gặp cố - Phương án có chi phí bảo dưỡng cao phương án cịn lại phải thường xuyên phải sơn lại tiết diện để tránh hao mòn V.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: - Do kết cấu BTCT nên tu sữa chữa - Khó tăng cường tiết diện cầu VI Chỉ tiêu mặc mỹ quan: VI.1 Phương án cầu thép liên hợp BTCT: - Do dùng vật liệu thép nên khó tạo dáng cầu phù hợp với yêu cầu kiến trúc khu vực xây dựng cơng trình VI.2 Phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau: - Do dùng vật liệu bê tông cốt thép nên dễ tạo dáng cầu phù hợp với yêu cầu kiến trúc khu vực xây dựng cơng trình Qua phân tích phương án em định chọn phương án cầu BTCT nhịp giãn đơn chữ I căng sau làm phương án thiết kế THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA an 71 S an K L 0 ... 53550000 10 4443500 62034000 13 9098 310 .6 305575 811 12 4026656 77278 819 2 312 509 41 432556 416 L/2 714 012 50 714 012 50 13 9258000 82 712 000 18 119 0560 40 316 0560 16 5368875 10 3038425 3 012 29306 569636606 Gối 11 950...    34,5    213 518 814 39 416 7022 519 2  11 65, 81   12 812 22953 ,12 KG.mm  M y  16 5368875  10 3038425  12 812 22953 ,12  15 49630253 ,12 KG.mm Xác đinh mô men dẻo tiết diện dầm biên giai đoạn... 35 y3  (14 5.0,5  14 5.0,346  35.0 ,19 3) .10 0  12 942,5 KG Lực cắt xe trục thiết kế gây Xét trường hợp đặt xe sau để gây nội lực lớn Vta  11 0 y1  11 0 y2  (11 0.0,5  11 0.0, 457) .10 0  10 527 KG