ĐỒ án môn học THIẾT kế cầu bê TÔNG cốt THÉP tiêu chuẩn thiết kế tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ TCVN 11823 2017 hoạt tải thiết kế HL 93 chiều dài dầm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP _ NHĨM: 05 SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Phạm Doanh 230164 64CD1 Nguyễn Thị Ngọc Hân 68764 64CD3 Trần Trọng Đức 59364 64CD1 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Cù Việt Hưng GIẢNG VIÊN CHẤM: TS Cù Việt Hưng Hà Nội, 11/07/2022 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ, LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1.1 Tiêu chuẩn tải trọng thiết kế .3 1.1.2 Vật liệu 1.1.2.1 Bê tông 1.1.2.2 Cốt thép thường 1.1.2.3 Cáp dự ứng lực .4 1.2 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 1.2.1 Lựa chọn số dầm chủ 1.2.2 Lựa chọn kích thước mặt cầu, lan can lớp phủ 1.2.2.1 Bề dày mặt cầu .5 1.2.3 Lựa chọn tiết diện dầm chủ 1.2.3.1 Chọn chiều cao dầm chủ .6 1.2.3.2 Chọn tiết diện dầm chủ 1.2.4 Lựa chọn số lượng kích thước dầm ngang .8 CHƯƠNG THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 11 2.1 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU 11 2.1.1 Trọng Lượng Các Bộ Phận 11 2.1.1.1 Trọng lượng lan can 11 2.1.1.2 Lớp phủ mặt cầu 11 2.1.1.3 Bản mặt cầu dày 200mm .11 2.1.1.4 Bản hẫng .11 2.2 Xác định nội lực tĩnh tải 11 2.2.1.1 Nội lực mặt cầu Ws (trừ phần cánh hẫng) 16 2.2.1.2 Nội lực trọng lượng hẫng Wo 16 2.2.1.3 Nội lực lan can .17 2.2.1.4 Nội lực lớp phủ mặt cầu Wdw 17 2.2.2 Xác định nội lực hoạt tải 18 vi ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.2.2.1 Momen dương lớn hoạt tải .18 2.2.2.2 Momen âm lớn gối 300 hoạt tải 20 2.2.2.3 Momen âm lớn gối 200 hoạt tải 21 2.2.3 Tổ hợp nội lực 21 2.2.3.1 TTGH cường độ I 22 2.2.3.2 TTGH sử dụng I 22 2.3 TÍNH VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU 23 2.3.1 Thông số tính tốn 23 2.3.2 Kiểm tra sức kháng Momen với thép chọn 24 2.4 KIỂM TỐN DIỆN TÍCH BẢN MẶT CẦU .24 2.4.1 Cốt thép chịu momen dương .24 2.4.2 Cốt thép chịu momen âm 25 2.4.3 Cốt thép phân bố 26 2.4.4 Cốt thép chống co ngót nhiệt độ .26 2.5 KIỂM TRA NỨT VỚI TTGH SỬ DỤNG I .26 2.5.1 Kiểm tra cốt thép chịu Momen dương 27 2.5.2 Kiểm tra cốt thép chịu momen âm 28 CHƯƠNG TÍNH NỘI LỰC DẦM CHỦ 31 3.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm 31 3.1.1 Diện tích mặt cắt ngang dầm 32 3.1.1.1 Mặt cắt đầu dầm 32 3.1.1.2 Các mặt cắt khác dầm 32 3.1.2 Khoảng cách đáy dầm đến trọng tâm mặt cắt .33 3.1.2.1 Mặt cắt đầu dầm 33 3.1.2.2 Các mặt khác dầm 33 3.1.3 Momen quán tính tọa độ địa phương 34 3.1.3.1 Mặt cắt đầu dầm 34 3.1.3.2 Các mặt cắt khác dầm 35 3.2 TÍNH NỘI LỰC DẦM CHỦ CHƯA CÓ HỆ SỐ TẢI TRỌNG 35 3.2.1 Nội lực tĩnh tải .35 3.2.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 1(giai đoạn kéo căng cáp dự ứng lực ) 35 3.2.1.2 Tĩnh tải giai đoạn (giai đoạn đổ mặt cầu) 36 3.2.1.3 Tĩnh tải giai đoạn (Giai đoạn khai thác) 37 i Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) 3.2.1.4 Đường ảnh hưởng momen lực cắt dầm chủ 37 3.2.1.5 Tính nội lực tĩnh tải .37 3.2.2 Nội lực hoạt tải 39 3.2.2.1 Tính hệ số phân phối Momen hệ số phân phối lực cắt 39 3.2.2.2 Tính hệ số phân phối Momen 40 3.2.2.3 Tính hệ số phân phối lực cắt .42 3.2.2.4 Tính nội lực hoạt tải (khơng hệ số) 43 3.3 TỔ HỢP NỘI LỰC DẦM CHỦ THEO CÁC TTGH 49 3.3.1 TTGH cường độ I .49 3.3.2 TTGH sử dụng I 50 3.3.3 TTGH sử dụng III .50 3.4 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 51 3.4.1 Chọn số lượng cáp dự ứng lực 51 3.4.2 Bố trí cáp dự ứng lực 52 3.5 TÍNH LẠI ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN 55 3.5.1 Tính lại chiều rộng có hiệu 55 3.6 TÍNH TỐN MẤT MÁT ỨNG SUẤT TRONG CÁP DỰ ỨNG LỰC 59 3.6.1 Mất mát tức thời 59 3.6.1.1 Mất mát ma sát 59 3.6.1.2 Mất mát trượt neo 64 3.6.1.3 Mất mát co ngắn đần hồi .65 3.6.2 Mất mát theo thời gian 66 3.6.3 Tổng hợp ứng suất mát 68 CHƯƠNG KIỂM TOÁN DẦM CHỦ 69 4.1 KIỂM TRA THEO TRANG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I 69 4.1.1 Kiểm tra sức kháng uốn mặt cắt Ls/2 69 4.1.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 70 4.1.3 Kiểm tra sức kháng cắt .71 4.2 KIỂM TOÁN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG .75 4.2.1 Kiểm tốn ứng suất bê tơng .75 4.2.1.1 Kiểm toán giai đoạn (giai đoạn căng cáp dự ứng lực ) 75 4.2.1.2 Kiểm toán giai đoạn 2( giai đoạn đổ mặt cầu) .76 4.2.1.3 Kiểm toán giai đoạn (khai thác) 77 vi ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 4.3 Kiểm toán võng 78 4.3.1 Độ võng dầm giai đoạn .79 4.3.1.1 Độ võng dầm tĩnh tải giai đoạn 79 4.3.1.2 Độ võng dầm momen căng dự ứng lực tập trung 79 4.3.1.3 Độ võng dầm lực căng cáp phân bố 80 4.3.1.4 Độ võng dầm giai đoạn tĩnh tải DƯL .80 4.3.2 Độ võng dầm giai đoạn đoạn 82 4.3.2.1 Độ võng dầm tĩnh tải giai đoạn 82 4.3.2.2 Độ võng dầm giai đoạn .82 4.3.2.3 Độ võng dầm giai đoạn 82 4.3.3 Độ võng dầm họa tải .83 4.3.3.1 Trường hợp : Do xe tải thiết kế 83 4.3.3.2 Trường hợp : 25% xe tải thiết kế tải trọng thiết kế .83 4.3.3.3 Độ võng giới hạn dầm chịu hoạt tải .83 CHƯƠNG THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP CẦU 84 5.1 TRÌNH TỰ CHẾ TẠO DẦM CHỦ 84 5.2 TRÌNH TỰ LAO LẮP DẦM CHỦ VÀ THI CÔNG BẢN MẶT CẦU 87 5.3 HOÀN THIỆN CẦU 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .89 i ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Mặt cắt ngang cầu .5 Hình 1-2 Mặt cắt ngang dầm Hình 1-3 Mặt cắt ngang lan can Hình 1-4 Mặt cắt ngang dầm – đầu dầm Hình 1-5 Mặt cắt ngang dầm – nhịp Hình 1-6 Khối dầm ngang gối .8 Hình 1-7 Khối dầm ngang trung gian Hình 1-8 Kí hiệu kích thước quy đổi mặt cắt ngang dầm .9 Hình 1-9 Mặt cắt dọc dầm Hình 2-1 Tải trọng mặt cầu tác dụng vào dải 16 Hình 2-2 Tải trọng hẫng tác dụng vào dải .16 Hình 2-3 Tải trọng lan can tác dụng lên dải 17 Hình 2-4 Tải trọng lan can tác dụng lên dải 17 Hình 2-5 Sơ đồ xếp xe lên đường ảnh hưởng M204 19 Hình 2-6 Sơ đồ xếp xe xe lên đường ảnh hưởng M204 19 Hình 2-7 Sơ đồ xếp xe xe lên đường ảnh hưởng M204 20 Hình 2-8 Sơ đồ xếp xe lên đường ảnh hưởng M300 20 Hình 2-9 Sơ đồ xếp xe lên đường ảnh hưởng M200 21 Hình 2-10 Chiều cao có hiệu mặt cầu 24 Hình 2-11 Kiểm tra nứt .27 Hình 2-12 Tiết diện vị trí 204 28 Hình 2-13 Tiết diện vị trí 200 .29 Hình 3-1 Kích thước dọc dầm 36 Hình 3-2 ĐAH Momen lực cắt dầm chủ 37 Hình 3-3 Hoạt tải HL-93 40 Hình 3-4 Xếp xe tính hệ số phân phối momen dầm biên 41 Hình 3-5 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện gối 44 Hình 3-6 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện 0,1Ls 44 Hình 3-7 Xếp hoạt tải lên ĐAH momen tiết diện 0,1Ls .45 v Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) Hình 3-8 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện 0,2 Ls 45 Hình 3-9 Xếp hoạt tải lên ĐAH momen tiết diện 0,2Ls .46 Hình 3-10 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện 0,3 Ls 46 Hình 3-11 Xếp hoạt tải lên ĐAH momen tiết diện 0,3Ls .47 Hình 3-12 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện 0,4 Ls 47 Hình 3-13 Xếp hoạt tải lên ĐAH momen tiết diện 0,4Ls .48 Hình 3-14 Xếp hoạt tải lên ĐAH lực cắt tiết diện 0,5 Ls 48 Hình 3-15 Xếp hoạt tải lên ĐAH momen tiết diện 0,5Ls .49 Hình 5-1 Chuẩn bị mặt 84 Hình 5-2 Tạo hố móng 84 Hình 5-3 Đổ cát vào hố móng 85 Hình 5-4 Đổ bê tơng vào bệ đúc .85 Hình 5-5 Lớp đặt ván khn đổ bê tông .86 Hình 5-6 Căng cáp dự lực 86 Hình 5-7 Vận chuyển dầm vào vị trí lao lắp .87 Hình 5-8 Vận chuyển dầm chủ lên cơng trình 87 Hình 5-9 Thi cơng mặt cầu 88 v ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Đặc trưng vật liệu bê tông dầm Bảng 1-2 Đặc trưng vật liệu bê tông mặt cầu Bảng 1-3 Đặc trưng vật liệu cốt thép thường .4 Bảng 1-4 Thống kê kích thước dầm chủ .6 Bảng 2-1.Diện tích đường ảnh hưởng phía 15 Bảng 2-2 Diện tích đường ảnh hưởng phần mút thừa .15 Bảng 2-3 Tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn 23 Bảng 3-1 Diện tích mặt cắt ngang dầm I (m2) 32 Bảng 3-2 Khoảng cách đáy dầm đến trọng tâm diện tích 34 Bảng 3-3 Momen quán tính tọa độ địa phương mặt cắt (𝑚4) 35 Bảng 3-4 Giá trị Momen tĩnh tải tiết diện 39 Bảng 3-5 Giá trị lực cắt tĩnh tải tiết diện 39 Bảng 3-6 Lực cắt,Momen lớn hoạt tải tiết diện 49 Bảng 3-73-8 Tổ hợp nội lực theo TTGH cường độ I 50 Bảng 3-9 Tổ hợp nội lực theo TTGH sử dụng I 50 Bảng 3-10 Tổ hợp nội lực theo TTGH sử dụng III 50 Hình:3-11 Bố trí thép dự ứng lực mặt cắt dầm đầu dầm 52 Hình 3-12.Mặt bố trí thép dự ứng lực chiều dài dầm 52 Hình 3-13 Đồ thị parabol biểu diễn tọa độ cáp dự ứng lực 52 Hình 3-14 Đồ thị parabol phương trình cáp dự ứng lực 54 Bảng 3-15 Chi tiết bố trí cáp dự ứng lực 54 Bảng 3-16 Bố trí cốt thép dự úng lực theo phương đứng Yi .55 Bảng 3-17 Bố trí cốt thép dự úng lực theo phương ngang 55 Bảng 3-18 Diện tích mặt cắt ngang 55 Bảng 3-19 Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm tiết diện 56 Bảng 3-20 Momen quán tính với tọa độ địa phương toàn tiết diện 57 Bảng 3-21 Đặc trưng tiết diện giai đoạn 58 Bảng 3-22 Tọa độ cáp mặt cắt theo phương đứng 59 Bảng 3-23 Chiều dài tích lũy l (m) bó cáp tiết diện 60 v Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) Hình 3-24 Góc 𝛼0, 𝛼𝑥 bó cốt thép 60 Bảng 3-25 Góc α0 bó cốt thép 61 Bảng 3-26 Góc 𝛼𝑛 bó cốt thép 61 Bảng 3-27 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện neo .63 Bảng.3-28 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện gối 63 Bảng 3-29 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện 0,1Ls 63 Bảng.3-30 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện 0,2Ls 63 Bảng 3-31 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện 0,3Ls 63 Bảng.3-32 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện 0,4Ls .64 Bảng.3-33 Góc 𝛼𝑥, 𝛼 bó cốt thép tiết diện Ls/2 64 Bảng 3-34 Mất mát ma sát (MPa) 64 Bảng 3-35 Lực căng 𝑃𝑖 mặt cắt .66 Bảng 3-36 tính 𝑓𝑐𝑔𝑝 mặt cắt 66 Bảng.3-37 Tính mát ứng suất co ngắn đàn hồi 𝛥𝑓𝑝𝐸𝑆 66 Bảng 3-38 Mất mát theo thời gian mặt cắt 68 Bảng 3-39 Tổng hợp ứng suất mát (MPa) 68 Hình 4-1 Bố trí cốt đai kháng cắt vị trí tính tốn 73 Bảng 4-2 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn 76 Bảng 4-3 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn 77 Bảng 4-4 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn .78 Hình 4-5 Sơ đồ kiểm tốn võng 78 Hình 4-6 Sơ đồ xếp xe tính võng nhịp 83 v ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT LỜI MỞ ĐẦU ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT Điều kiện: 𝑠 ≤ 𝐴𝑣𝑓𝑦 0,083√𝑓𝑐𝘍𝑑𝑣 = 804×400 0,083×√45×1332 = 434 𝑚𝑚 Tính ứng suất cắt: 𝑉𝑢 − 𝑉𝑝ϕ𝑣 𝑉𝑢 − 0,9𝑉𝑝 1520 − 595,59 × 0.9 𝑣= = = = 1,42 𝑀𝑝𝑎 ϕ𝑣𝑏𝑣𝑑𝑣 0,9𝑏𝑣𝑑𝑣 0,9 × 0,575 × 1,332 × 103 𝑣 = 1,43 < 0,125𝑓′ = 0,125 ∗ 45 = 5,625 𝑐 ⇒ 𝑠 ≤ min(0,8𝑑𝑣; 600mm) = 600 𝑚𝑚 Chọn cấu tạo s = 400 mm, suy lương tối thiểu là: A= 0,083 (f’c)^0,5.bv.s/fy = 0,083.(45)^0.5.595,59.400/400 = 332mm2, bố tri nhánh cốt đai 16= 804mm2 Vậy thỏa mãn lớn lượng cốt thép tối thiểu  Kiểm tra cốt thép dọc 𝑀𝑢 𝑉𝑢 𝐴𝑝𝑠𝑓𝑝𝑠 ≥ + ( − 0,5Vs − Vp) 𝑐𝑜𝑡𝑔𝜃 ϕ𝑣 ϕ𝑓 𝑑𝑣 1,91 × 109 1,52 × 106 5922 × 1860 ≥ +( − 0,5 ∗ − 595587) × 𝑐𝑜𝑡𝑔 (29,34) 0,9 × 1332 0,9 => 11014920 𝑁 ≥ 3538317 𝑁 → Đạt Vậy cốt dọc bố trí hợp lý 4.2 KIỂM TOÁN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 4.2.1 Kiểm tốn ứng suất bê tơng 4.2.1.1 Kiểm toán giai đoạn (giai đoạn căng cáp dự ứng lực ) Lực căng bó cáp sau mát tức thời 𝑃𝑖 = 𝐴𝑝𝑠(𝑓𝑝𝑖 − Δ𝑓𝑝𝑇1) cos 𝛼𝑡𝑏 � Ứng suất nén lớn thớ dầm: 𝑃𝑖 𝑃𝑖 𝑒1 𝑡 𝑀1 𝑡 𝐺𝐷1 + 𝑦 − 𝑦 f =− 𝑏𝑡 𝐴1 𝐼1 𝐼1 Ứng suất kéo lớn đáy dầm: 𝑃𝑖 𝑃𝑖 𝑒1 𝑑 𝑀1 𝑑 − 𝑦 + 𝑦 f 𝐺𝐷1 = − 𝑏𝑑 𝐴1 𝐼1 𝐼1 1 Ứng suất nén cho phép: [𝑓𝑐] = 0,6𝑓′𝑐𝑖 = 27 𝑀𝑃𝑎 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) Ứng suất kéo cho phép:[𝑓𝑡] = 0,5(𝑓′ )0,5 = 3,35 𝑀𝑃𝑎 � Bảng 4-2 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn Lực căng Pi (KN) Mômen tĩnh tải giai đoạn (KN.m) Tại gối 0,1Ls 7908,0 7787 0,2Ls 0,3Ls 7672 7594 Ls/2 7596 7462 2187,70 2278,85 0,00 820,39 Diện tích mặt cắt giai đoạn (m2) 1,0833 0,776 0,6207 0,6207 0,6207 0,6207 Mômen quán tính (m4) 0,2530 0,2295 0,2198 0,2179 0,2164 0,2159 0,0526 0,2804 0,4383 0,5574 0,6289 0,6527 0,807 0,806 0,812 0,809 0,807 0,806 0,843 0,844 0,838 0,841 0,843 0,844 -5,971 -5,244 -5,328 -3,628 -2,585 -2,345 -8,686 -15,046 -19,620 -21,187 -22,326 -21,149 Nén: - 27 MPa Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Kéo: 3,35 MPa Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt e1 (m) t y1 (m) d y1 (m) f𝑏𝑡𝐺𝐷1 (MPa) 𝐺𝐷1 f𝑏𝑑 (MPa) Ứng suất cho phép 1458,47 1914,24 0,4Ls Ghi chú: + Ký hiệu dấu (+) kéo, + Ký hiệu dấu (-) nén, 4.2.1.2 Kiểm toán giai đoạn 2( giai đoạn đổ mặt cầu) Ứng suất nén lớn thớ dầm: 𝑀2 𝑡 𝐺𝐷1 f𝑏𝑡𝐺𝐷2 = f 𝑏𝑡 − 𝑦 𝐼2 Ứng suất kéo lớn đáy dầm: 𝑀2 𝑑 𝐺𝐷2 𝐺𝐷1 f𝑏𝑑 = f 𝑏𝑑 + 𝑦 𝐼2 Ứng suất nén cho phép: [𝑓𝑐] = 0,45𝑓′𝑐 = 20.25 𝑀𝑃𝑎 Ứng suất kéo cho phép:[𝑓𝑡] = 0,5(𝑓′𝑐)0,5 = 3,354 𝑀𝑃𝑎 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT Bảng 4-3 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn f𝑏𝑡𝐺𝐷1 (MPa) 𝐺𝐷1 f𝑏𝑑 (MPa) Mômen tĩnh tải giai đoạn (kNn.m) Mơmen qn tính giai đoạn (kN.m) t y2 (m) d y2 (m) f𝑏𝑡𝐺𝐷2 (MPa) 𝐺𝐷2 f𝑏𝑑 (MPa) Ứng suất cho phép Tại gối -5,971 -8,686 0,1Ls -5,244 -15,046 0,2Ls -5,328 -19,620 0,3Ls -3,628 -21,187 0,4Ls -2,585 -22,326 Ls/2 -2,345 -22,149 0,00 789,26 1403,13 1841,61 2104,70 2192,40 0,2602 0,2322 0,2263 0,2284 0,2298 0,2303 0,810 0,8405 -5,97 -8,686 0,822 0,8279 -8,04 -12,231 0,842 0,8077 -10,55 -14,612 0.847 0,8026 -10,46 -14,716 0,851 0,7995 -10,37 -15,004 0,852 0,7984 -10,45 -14,548 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Nén: - 20,25 MPa Kéo: 3,354 MPa Ghi chú: + Ký hiệu dấu (+) kéo, + Ký hiệu dấu (-) nén, 4.2.1.3 Kiểm toán giai đoạn (khai thác) Ứng suất lớn thớ dầm: 𝑀3 + 𝑀𝐿𝐿 𝑃′ 𝑃′𝑒3 𝑖 𝑖 f 𝐺𝐷3 = f 𝐺𝐷2 𝑦𝑡 + − 𝑦𝑡 −𝑏𝑡 𝑏𝑡 𝐼3 𝐴3 𝐼3 Ứng suất lớn đáy dầm: 𝑀3 + 𝑀LL f 𝐺𝐷3 = f 𝐺𝐷2 +𝑏𝑑 𝑏𝑑 𝑃′ 𝑦3𝑑 + 𝐴3 𝐼3 𝑖 𝑃′𝑒3 + 𝑖 𝐼3 𝑦𝑑 Ứng suất nén lớn mặt bản: 𝑀3 + 𝑀LL 𝑓= × 𝑦𝑡𝑠 × 𝑛 𝐼3 P’i: Mất mát lực căng bó cáp mát ứng suất theo thời gian 𝑏 𝑃′𝑖 = 𝐴𝑝𝑠 × Δ𝑓𝑝𝑇2 Ứng suất nén cho phép dầm: [𝑓𝑐] = 0,6𝑓′𝑐 = 27 𝑀𝑃𝑎 Ứng suất kéo cho phép dầm:[𝑓𝑡] = 0,5(𝑓′𝑐)0,5 = 3,354 𝑀𝑃𝑎 Ứng suất nén cho phép bản:[𝑓𝑐𝑏] = 0,45𝑓′𝑐 = 20,25𝑀𝑃𝑎 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) Bảng 4-4 Bảng kiểm toán ứng suất giai đoạn f𝑏𝑡𝐺𝐷2 (MPa) 𝐺𝐷2 f𝑏𝑑 (MPa) Tại gối -5,971 0,1Ls -8,04 0,2Ls -10,55 0,3Ls -10,46 0,4Ls -10,37 Ls/2 -10,45 -8,686 -12,231 -14,612 -14,716 -15,004 -14,548 753,19 876,92 986,09 986,09 986,09 0,00 347,481 617,743 810,788 926,615 965,224 0,00 1219,24 2146,142 2780,705 3154,278 3251,186 1,534 1,227 1,072 1,072 1,072 1,072 0,5080 0,4642 0,4513 0,4559 0,4588 0,4598 0,29 0,569 0,764 0,944 0,967 0,570 0,518 0.486 0,490 0,492 0,492 1,080 1,132 1,164 1,160 1,158 1,158 0,770 0,718 0,686 0,690 0,692 0,692 -5,73 -9,63 -13,42 -14,33 -14,82 -15,06 -7,73 -6,48 -4,62 -2,45 -1,43 -0,61 -0,003 -2,201 -3,807 -4,906 -5,546 -5,709 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Phần lực căng bị mát thêm (kN) Mômen tĩnh tải giai đoạn (kN.m) Mômen hoạt tải (kN.m) Diện tích mặt cắt giai đoạn (m2) Mơmen quán tính giai đoạn (m4) e3 (m) t y3 (m) d y3 (m) ts y3 (m) f𝑏𝑡𝐺𝐷2 (MPa) 𝐺𝐷2 f𝑏𝑑 (MPa) fb (MPa) Nén dầm: Ứng - 27 MPa Kéo dầm: suất 3,354 MPa cho phép Nén bản: -20,25 MPa Ghi chú: + Ký hiệu dấu (+) kéo, + Ký hiệu dấu (-) nén, 4.3 986,09 0,877 Kiểm tốn võng Hình 4-5 Sơ đồ kiểm tốn võng ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT 4.3.1 Độ võng dầm giai đoạn 4.3.1.1 Độ võng dầm tĩnh tải giai đoạn 𝑌1 = 384 × 𝑔1𝐿𝑠 𝐸𝑐𝑖I Trong đó: - Tĩnh tải rải g1 = 17,69 kN/m - Chiều dài nhịp, Ls = 32,10 m - Mô đun đàn hồi bê tông: Eci = 30450 MPa - Mơmen qn tính trung bình giai đoạn 1: I = 0,2254 m4 - Hệ số triết giảm độ cứng: Vậy 𝑌1 = 17,28 × 32,24 × = 0,0356𝑚 384 30153 × 0.2254 × 103 4.3.1.2 Độ võng dầm momen căng dự ứng lực tập trung 𝑌2 = 𝑀𝐿𝑠 × 𝐸𝑐𝑖 𝐼 Trong đó: - Ứng suất cáp DƯL kích, 𝑓𝑝𝑗 = 1395 𝑀𝑝𝑎 - Diện tích bó cáp, Ai = 11,84 cm2 - Số lượng bó cáp, n = - Tổng lực nén căng dự ứng lực đầu dầm: P = 1395 x 5,922 = 8261 kN - Độ lệch tâm cáp với mặt cắt, e1 = 0,053 m - Momen căng cáp DƯL nhịp, 𝑀 = 𝑃 × e1 = 434,847 kN.m - Chiều dài nhịp Ls = 32,10 m - Mô đun đàn hồi bê tông Eci = 30450 MPa - Mơmen qn tính tính đổi trung bình mặt cắt: I = 0,2254 cm4 - Hệ số triết giảm độ cứng: Vậy 𝑌2 = 434,847 × 32,12 × 30450 × 0,2254 × 103 = 0,0082𝑚 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) 4.3.1.3 Độ võng dầm lực căng cáp phân bố 𝑌3 = 384 × 𝑝𝐿𝑠 𝐸𝑐𝑖I Trong đó: - P = 8261 kN - e1 = 0,053 m - e2 = 0,607 m - Lực phân bố tương đương: 8𝑃(𝑒1 − 𝑒2) × 8261 × (0,053 − 0,607) 𝑞= = = −35,58 𝑘𝑁/𝑚 𝐿𝑠2 32,12 - Chiều dài nhịp Ls = 32,10 m - Mô đun đàn hồi bê tông Eci = 30450 kN/cm2 - Mơmen qn tính tính đổi trung bình mặt cắt: I = 0,2254 m4 - Hệ số triết giảm độ cứng: Vậy 𝑌3 = −35,58 × 32,14 × = −0,072𝑚 384 30450 × 0.2254 × 103 4.3.1.4 Độ võng dầm giai đoạn tĩnh tải DƯL ∑ 𝑌0 = 𝑌1 + 𝑌2 + 𝑌3 = −0,028 𝑚 Độ vồng dầm từ biến Tính hệ số từ biến 𝜓(𝑡, 𝑡𝑖 ) = 1.9 ∗ 𝑘𝑠 𝑘ℎ𝑐 𝑘𝑓 𝑘𝑡𝑑 𝑡−0.118 𝑖 Trong 𝑉 𝑘𝑠 = 1,45 − 0.0051 ∗ ≥1 𝑆 𝑘ℎ𝑐 = 1,56 − 0,008𝐻 𝑘𝑓 = 35 + 𝑓′ 𝑐𝑖 𝑘𝑡𝑑 𝑡 = 100 − 0,58 𝑓𝑐𝑖′ 12 ∗ ( )+𝑡 ′ 0,145 𝑓𝑐𝑖 + 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT H= độ ẩm tương đối (%) H=85% 𝑘𝑠 = ℎệ 𝑠ố ả𝑛ℎ ℎưở𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑡ỷ 𝑙ệ 𝑔𝑖ữ𝑎 𝑡ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑣ớ𝑖 𝑏ề 𝑚ặ𝑡 𝑐ấ𝑢 𝑘𝑖ệ𝑛 𝑘𝑓 = ℎệ 𝑠ố ả𝑛ℎ ℎưở𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑐ườ𝑛𝑔 độ 𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 𝑘ℎ𝑐 = ℎệ 𝑠ố độ ẩ𝑚 𝑐ℎ𝑜 𝑡ừ 𝑏𝑖ế𝑛 𝑘ℎ𝑑 = ℎệ 𝑠ố 𝑝ℎụ 𝑡ℎ𝑢ộ𝑐 𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛 t = tuổi bê tông (ngày), xác định tuổi bê tông khoảng tới thời điểm đặt tải cho tính tốn từ biến, cuối thời kỳ bảo dưỡng cho tính tốn co ngót, thời gian xem xét để phân tích tác động từ biến co ngót ti = tuổi bê tông thời điểm tác dụng tải trọng (ngày) t=150 ngày 𝑡𝑖= tuổi bê tông thời điểm tác dụng tải trọng (ngày) ti = ngày V/S tỉ lệ thể tích với bề mặt cấu kiện (mm) 𝑓′ =cường độ nén quy định bê tông thời điểm căng dự ứng lực cho cấu kiện 𝑐𝑖 căng sau thời điểm gia tải ban đầu cấu kiện không dự ứng lực Vậy: 𝑘𝑠 = 1,45 − 0,0051 ∗ 0,637 5.45 ∗ 103 = 0,854 𝑘ℎ𝑐 = 1.56 − 0,008 ∗ 85 = 0,88 35 𝑘𝑓 = 𝑘𝑡𝑑 = 0,814 + 36 150 = = 0,8 100 − 0,58 ∗ 36 12 ∗ ( ) + 150 0,145 ∗ 36 + 20 Ψ(t, ti) = 1,9 ∗ 0,854 ∗ 0,88 ∗ 0,814 ∗ 0,8 ∗ 5−0,118 = 0,77𝑚 Độ vồng từ biến 𝑌4 = 𝜓(𝑡, 𝑡𝑖 ) ∗ ∑ 𝑌𝑜 = 0,77 ∗ (−0,028) = −0,0216 𝑚 Độ vồng dầm giai đoạn tĩnh tải DƯL ∑ 𝑌1 = ∑ 𝑌0 + 𝑌4 = −0,028 − 0,0216 = −0,0496 𝑚 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) 4.3.2 Độ võng dầm giai đoạn đoạn 4.3.2.1 Độ võng dầm tĩnh tải giai đoạn 𝑌5 = × 384 Trong đó: 𝑔2𝐿𝑠 𝐸𝑐I - Tĩnh tải rải đều: g2 = 17,022 kN/m - Chiều dài nhịp Ls = 32,10 m - Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 32777,2 MPa - Mơmen qn tính tính đổi trung bình mặt cắt: I = 0,2254 m4 - Hệ số triết giảm độ cứng: Vậy 𝑌5 = 17,022 × 32,14 × = 0,032𝑚 384 32777,2 × 0,228 × 103 4.3.2.2 Độ võng dầm giai đoạn ∑ 𝑌𝐼𝐼 = ∑ 𝑌𝐼 + 𝑌5 = −0,0496 + 0,032 = −0,0816 𝑚 4.3.2.3 Độ võng dầm giai đoạn Độ võng đầm tĩnh tải giai đoạn 𝑌 = ∗ 𝑔3 �� 384 𝐸𝑐 𝐼 Trong  Tĩnh tải rải đều: 𝑔3 = 7,5 𝐾𝑁/𝑚  Chiều dài nhịp Ls=32,10m  Modun đàn hồi bê tông Ec=32777,2 MPa  Momen qn tính tính đổi trung bình mặt cắt, I=0,466 m4  Hệ số triết giảm độ cứng :1 Vậy 𝑌6 = ∗ 7,5 ∗ 32,14 = 0,0068𝑚 384 32777,2 ∗ 0,466 ∗ 10 Độ vồng dầm tĩnh tải lực căng giai đoạn ∑ 𝑌𝐼𝐼𝐼 = ∑ 𝑌𝐼𝐼 + 𝑌6 = −0,0816 + 0,0068 = −0,00748 𝑚 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT 4.3.3 Độ võng dầm họat tải 4.3.3.1 Trường hợp : Do xe tải thiết kế 4300 35 145 145 4300 Ls/2 Ls/2 Hình 4-6 Sơ đồ xếp xe tính võng nhịp 𝑛𝐿 𝑌1 = 𝑃 𝑐 (3𝐿 − 4𝑐 2)(48𝐸 𝐼 ) 𝑐 𝑐 𝑖 𝑖 𝑠 𝑛𝑑 𝑖 Với 𝑛𝐿: Số xe tối đa =3 𝑛𝑑: Số dầm chủ mặt cắt ngang 𝑛𝐿 = = 0,6 𝑛𝑑 Tải trọng thiết kế: 𝑃1 = 145 kN, 𝑃2 = 145 kN, 𝑃3 = 35 kN Khoảng cách từ gối đến điểm đặt tải: 𝑐1 = 1,610 m, 𝑐2 = 1,180m, 𝑐3 = 2,040m Vậy 𝑌1 = 0,008 m 4.3.3.2 Trường hợp : 25% xe tải thiết kế tải trọng thiết kế 6 𝑌 = 0,25 ∗ 𝑌 + 384 × 𝑞𝐿𝑠 𝐸𝑐 𝐼 Tải trọng phân bố làn: 𝑞 = 0,093 kN/cm Vậy 𝑌62 = 0,002m 4.3.3.3 Độ võng giới hạn dầm chịu hoạt tải 𝑓= 𝐿𝑠 = 0,0401 𝑚 800 Vậy 𝑌6 = 0,0064𝑚 < 𝑓 = 0,0401m => OK × 𝑛𝐿 𝑛𝑑 Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) CHƯƠNG THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP CẦU 5.1 TRÌNH TỰ CHẾ TẠO DẦM CHỦ  Bước 1: Chuẩn bị mặt bãi đúc dầm Hình 5-1 Chuẩn bị mặt  Bước 2: Tạo hố móng đúc dầm Hình 5-2 Tạo hố móng ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT  Bước 3: Đổ cát vào phần hố đúc dầm Hình 5-3 Đổ cát vào hố móng  Bước 4: Đổ bê tơng bệ đúc dầm Hình 5-4 Đổ bê tông vào bệ đúc  Bước 5: Lắp đặt ván khn đổ bê tơng dầm Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364) Hình 5-5 Lớp đặt ván khuôn đổ bê tông  Bước 6: Căng cáp dự ứng lực Hình 5-6 Căng cáp dự lực  Bước 7: Vận chuyển dầm vào vị trí lao lắp ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT Hình 5-7 Vận chuyển dầm vào vị trí lao lắp 5.2 TRÌNH TỰ LAO LẮP DẦM CHỦ VÀ THI CÔNG BẢN MẶT CẦU  Bước 1: Vận chuyển dầm lên cơng trình Hình 5-8 Vận chuyển dầm chủ lên cơng trình Nhóm: 05 Sinh viên: Nguyễn Phạm Doanh (230164), Nguyễn Thị Ngọc Hân (68764), Trần Trọng Đức (59364)  Bước 2: Thi công mặt cầu 11800 500 500 10800 i=2% i=2% 1180 2360 2360 2360 2360 1180 Hình 5-9 Thi cơng mặt cầu 5.3 HOÀN THIỆN CẦU  Sau phiến dầm bê tơng cốt thép đặt vào vị trí, cần liên kết lại thành kết cấ hoàn chỉnh Tùy theo thiết kế, mối nối mặt cầu, dầm ngang thường dùng cốt thép để liên kiết Sau nối xong tiến hành đổ bê tơng Mối nối dùng liên kết hàn neo Trước hàn, cốt thép phải nén thẳng theo thiết kế Đổ bê tông mối nối thường dùng ván khuôn treo áp vào mặt cầu  Muốn tiến hành liên kết mối nối dầm ngang phải làm giàn giáo treo gỗ thép Giàn giáo di động đước nhờ bánh xe chạy lòng thép chữ I U đặt cầuhư thi cơng dễ dàng tất mối nối dầm ngang nhịp cầu Sau phiến dầm liên kết tiến hành làm lớp tạo dốc thoát nước, đặt ống thoát nước, làm khe biến dạng, lớp phòng nước, lớp bảo vệ, đặt dá vía, lớp bao phủ mặt cầu đường người lan can ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Khoa học Công nghệ (2017), Thiết kế cầu đường TCVN 11823 : 2017 [2] Bộ Giao thông vận tải (2005), Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, Nhà xuất giao thơng vận tải [3] Lê Đình Tâm (2005), Cầu bê tông cốt thép đường ô tô, Nhà xuất xây dựng [4] Nguyễn Tiến Oanh, Nguyễn Trâm, Lê Đình Tâm (1995), Xây dựng cầu bê tơng cốt thép, Nhà xuất xây dựng [5] Wai Fan Chen and Lien Duan (2000), Bridge Engineering Handbook, CRC press, NewYork [6] Richard M.Baker, Jay A.Pucket (1997), Design of highway bridge, MC Graw Hill [7] American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) (2007), LRFD Bridge Design Specifications, 4th Edition, Washington DC