Thiết kế cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, nhịp giản đơn tiết diện t căng trước thuyetminh dongphuoctra

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN, TIẾT DIỆN I CĂNG TRƯỚC Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG Chuyên ngành: XÂY DỰNG CẦU HẦM Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN BÁ HOÀNG Sinh viên thực : ĐỒNG PHƯỚC TRÀ Mã số sinh viên : 1751090279 Lớp : CH17 TP Hồ Chí Minh, Tháng 06 Năm 2023 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng LỜI CẢM ƠN  Trong năm năm qua em hân hạnh học trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh, trường tạo điều kiện cho em học hỏi nhiều kiến thức quan trọng kinh nghiệm quý báu, rèn luyện tác phong phong cách làm người, vốn kiến thức quý báu để em hành trang vào đời Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Thầy PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng quý thầy cô tổ môn bạn bè, … với việc vận dụng kiến thức học từ trước đến nay, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án, em nhận thấy kiến thức thầy cô truyền đạt cần thiết quý báu Đó hành lý tảng để bọn em tự tin vững bước chặng đường tới Để vững bước đường đời em cần phải khẳng định thơng qua lần bảo vệ Chính em mong nhận ủng hộ giúp đỡ cua quý thầy cô, bạn bè… để đồ án tốt nghiệp em hồn thiện Trong q trình làm đề tài, em cố gắng hạn chế kiến thức thân thời gian nên khơng tránh khỏi có sai sót Về phần em xin hứa cố gắng mang kiến thức học để vận dụng vào thực tế góp phần cơng sức nhỏ bé vào công xây dựng đất nước chỗ dựa đáng tin cậy cho gia đình em Lời cuối em xin chúc tồn thể Q thầy lời chúc sức khỏe hạnh phúc Tp.HCM, tháng 06 năm 2023 Sinh viên thực ĐỒNG PHƯỚC TRÀ SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG BỘ MÔN CẦU HẦM - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG BỘ MÔN CẦU HẦM - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2023 Giáo viên phản biện SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .A DANH MỤC BẢNG BIỂU .B DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ C PHẦN MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN .1 CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Qui mô công trình: 1.2 1.3 Đặc điểm khí hậu thuỷ văn: Đặc điểm địa chất cơng trình: CHƯƠNG 2: KHUNG TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 10 3.1 Phương án 1: Cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn I căng trước 10 3.2 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bê tông cốt thép 12 PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 15 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1: CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN I CĂNG TRƯỚC 16 1.1 1.2 Các thông số thiết kế: 16 Lựa chọn kích thước dầm chủ: 16 1.3 Lựa chọn khoảng cách sơ bề dày mặt cầu: 18 1.4 Chọn sơ lan can lề hành: 18 1.5 Chọn sơ kích thước dầm ngang: 20 1.6 1.7 Chọn cáp thiết kế: 20 Khai toán cho phương án Cầu dầm bê tông dự ứng lực I căng trước:21 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP 25 2.1 Số liệu thiết kế: 25 2.2 Vật liệu thiết kế: 25 2.3 Thiết kế mặt cắt ngang cầu: 25 2.3.1 Chọn số lượng dầm n, khoảng cách S, chiều dài cánh hẫng LC: 25 2.4 Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu: 26 2.5 2.6 Thiết kế thoát nước mặt cầu: 27 Xác định kích thước dầm: 28 2.6.1 Chiều dài dầm tính tốn: 28 2.6.2 Chiều cao dầm: 28 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hồng 2.7 Kích thước tiết diện ngang: 29 2.8 Cấu tạo phận sườn tăng cường, hệ liên kết ngang: 30 2.9 Lan can, lề hành: 30 2.10 Khai toán cho phương án Cầu dầm thép liên hợp bê tông cốt thép: 32 CHƯƠNG 3: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 36 3.1 Về kỹ thuật: 36 3.2 Về kinh tế: 36 3.3 Về mỹ quan: 37 3.4 Về tu, bảo dưỡng: 37 3.5 Kết luận: 38 PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT .39 CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN LAN CAN VÀ LỀ BỘ HÀNH 40 1.1 Tính tốn lan can: 40 1.1.1 Thanh lan can: 40 1.1.2 Tải trọng tác dụng lên lan can: 40 1.1.3 Nội lực lan can: 41 1.1.4 Kiểm tra khả chịu lực lan can: 41 1.1.5 Tính tốn cột lan can: 42 1.2 Tính tốn lề hành: 45 1.2.2 Tải trọng tác dụng lên lề hành: 46 1.2.3 Tính nội lực lề hành: 46 1.2.4 Tính cốt thép lề hành: 46 1.2.5 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt): 48 1.3 Tính tốn khả chịu lực chịu lực bó vỉa: 49 1.3.2 Sức kháng bó vỉa trục nằm ngang Mc: 50 1.3.3 Sức kháng bó vỉa trục thẳng đứng M wH: 51 1.3.4 Chiều dài đường chảy Lc: 52 1.3.5 Kiểm tra khả chống trượt lan can mặt cầu: 53 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 55 2.1 Số liệu tính tốn: 55 2.2 Tính toán cho hẫng mặt cầu: 56 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên hẫng mặt cầu: 56 2.2.2 Xác định nội lực: 58 2.3 Tính tốn cho dầm cạnh dầm biên: 59 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 2.3.1 Xác định tĩnh tải cho dầm cạnh dầm biên: 59 2.3.2 Xác định nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm cạnh dầm biên: 60 2.3.3 Hoạt tải nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm cạnh dầm biên: 61 2.4 Tính tốn nội lực cho dầm giữa: 64 2.4.1 Tĩnh tải nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa: 64 2.4.2 Hoạt tải nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm giữa: 65 2.5 Thiết kế cốt thép cho mặt cầu: 68 2.5.1 Thiết kế cho phần mặt cầu chịu momen âm: 69 2.5.2 Thiết kế cho phần chịu mômen dương: 70 2.5.3 Kiểm tra nứt cho dầm: 72 2.5.4 Tính tốn cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho mặt cầu: 75 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM NGANG 76 3.1 Các số liệu dầm ngang: 76 3.2 Xác định nội lực dầm ngang: 76 3.2.1 Theo phương dọc cầu: 76 3.2.2 Phương ngang cầu: 78 3.3 Tính tốn cốt thép cho dầm ngang: 93 3.3.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu momen dương: 93 3.3.2 Tính tốn cốt thép cho dầm ngang chịu momen âm: 94 3.4 Kiểm tra nứt cho dầm ngang: 96 3.4.1 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu momen dương: 96 3.4.2 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu momen âm: 98 3.5 Tính tốn cốt đai dầm ngang: 99 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 102 4.1 Số liệu tính tốn thiết kế sơ dầm chủ: 102 4.1.1 Số liệu tính tốn: 102 4.1.2 Kích thước dầm chủ: .102 4.2 Đặc trưng hình học tiết diện dầm chủ ( Chưa có cáp): 105 4.2.1 Bề rộng có hiệu mặt cầu: .105 4.2.2 Đặc trưng hình học tiết diện mặt cắt: 105 4.3 Nội lực dầm chính: 109 4.3.1 Hệ số phân bố ngang: 109 4.3.2 Tải trọng tác dụng lên dầm chính: 113 4.3.3 Nội lực dầm chính: 116 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ 4.4 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hồng Tính tốn bố trí cáp dự ứng lực: 124 4.4.1 Chọn cáp thiết kế: 124 4.4.2 Chọn sơ tao cáp: .125 4.4.3 Tính tốn trọng tâm nhóm cáp dự ứng lực mặt cắt: 126 4.5 Đặc trưng hình học mặt cắt: 127 4.6 Hệ số phân bố ngang có cáp: .130 4.7 Nội lực dầm có cáp: 131 4.8 Tính tốn mát ứng suất: 134 4.8.1 Mất mát ứng suất tức thời: .134 4.8.2 Mất mát ứng suất theo thời gian: 135 4.8.3 Mất mát ứng suất tổng cộng: 139 4.9 Kiểm toán ứng suất tổng cộng: 139 4.9.1 Kiểm toán ứng suất cáp dự ứng lực: 139 4.9.2 Kiểm toán giai đoạn truyền lực: .140 4.9.3 Kiểm toán TTGH Sử dụng: 141 4.9.4 Kiểm toán TTGH Cường độ: .142 4.9.5 Kiểm toán hàm lượng cốt thép tối thiệu: 144 4.10 Tính tốn cốt đai cho dầm chính: 145 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MỐ VÀ MÓNG MỐ M1 150 5.1 Kích thước hình học mố: 150 5.2 Các mặt cắt kiểm toán: 151 5.3 Tải trọng tác dụng lên mố: 152 5.3.1 Tải trọng theo phương dọc cầu: 152 5.3.2 Tải trọng theo phương ngang cầu: 159 5.4 Tổ hợp tải trọng: 166 5.4.1 Hệ số tải trọng: .166 5.4.2 Xác định tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu: 167 5.4.3 Xác định tổ hợp nội lực bất lợi phương ngang cầu: .187 5.5 Tổng hợp tổ hợp tải trọng: .191 5.5.1 Phương dọc cầu: .191 5.5.2 Phương ngang cầu: 193 5.6 Thiết kế bố trí cọc khoan nhồi mố M1: 194 5.6.1 Địa chất khu vực: 194 5.6.2 Nội lực tính tốn: 194 5.6.3 Các thông số cọc khoan nhồi: .195 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 5.6.4 Sức chịu tải cọc: 195 5.6.5 Tính tốn số lượng bố trí cọc: 200 5.6.6 Kiểm toán nội lực đầu cọc TTGH Cường độ: 201 5.6.7 Kiểm toán chuyển vị ngang đầu cọc: .208 5.6.8 Kiểm toán cường độ đất vị trí mũi cọc: 210 5.6.9 Kiểm toán lún mố cầu: 214 5.6.10 Kiểm tra chọc thủng cọc: 216 5.7 Thiết kế bố trí cốt thép mố M1: 217 5.7.1 Thiết kế cốt thép cho bệ mố: 217 5.7.2 Thiết kế cốt thép cho tường thân (mặt cắt 2-2): 221 5.7.3 Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh mố (mặt cắt 3-3): 227 5.7.4 Thiết kế cốt thép cho tường cánh (mặt cắt 4-4): 230 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TRỤ VÀ MÓNG TRỤ T1 234 6.1 Kích thước hình học: 234 6.2 6.3 Các mặt cắt kiểm toán: 235 Tải trọng tác dụng lên trụ cầu: .235 6.3.1 Tải trọng theo phương dọc cầu: 235 6.3.2 Tải trọng theo phương ngang cầu: 243 6.4 Tổ hợp tải trọng: 251 6.4.1 Xác định tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu: 251 6.4.2 Xác định tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu: .269 6.5 Tổ hợp tổ hợp tải trọng: 293 6.5.1 Phương dọc cầu: .293 6.5.2 Theo phương ngang cầu: 295 6.6 Xác định nội lực xà mũ trụ: 296 6.6.1 Mặt cắt ngàm P-P: 296 6.6.2 Tĩnh tải: 297 6.6.3 Hoạt tải: 297 6.6.4 Tổ hợp tải trọng: .297 6.7 Xói trụ cầu: 298 6.7.1 Tĩnh xói trụ T1: 299 6.8 Thiết kế bố trí cọc khoan nhồi trụ T1: 303 6.8.1 Địa chất khu vực: 303 6.8.2 Nội lực tính tốn: 304 6.8.3 Các thông số cọc khoan nhồi: .304 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 6.8.4 Sức chịu tải cọc: 305 6.8.5 Tính tốn số lượng bố trí cọc: 309 6.8.6 Kiểm toán nội lực đầu cọc TTGH Cường độ: 311 6.8.7 Kiểm toán chuyển vị ngang đầu cọc: .319 6.8.8 Kiểm toán cường độ đất vị trí mũi cọc: 321 6.8.9 Kiểm toán lún mố cầu: 325 6.8.10 Kiểm toán chọc thủng cọc: 327 6.9 Thiết kế bố trí cốt thép cho trụ T1: 328 6.9.1 Thiết kế cốt thép cho bệ trụ: .328 6.9.2 Thiết kế bố trí cốt thép cho thân trụ cầu: .336 6.9.3 Thiết kế bố trí cốt thép xà mũ: .341 PHẦN 3: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 352 CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ NGUỒN CUNG CẤP NGUYÊN VẬT LIỆU, MẶT BẰNG THI CÔNG .348 1.1 Chuẩn bị vật liệu nguồn cung cấp vật liệu: 348 1.1.1 Chuẩn bị vật liệu: 348 1.1.2 Nguồn cung cấp nguyên vật liệu: 348 1.2 Chuẩn bị mặt vật liệu: 348 1.3 Máy móc thi cơng: .349 1.4 Nhân lực tính hình địa phương: 349 Nội dung thiết kế: 349 CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC THI CÔNG HẠ TẦNG 350 1.5 2.1 Công tác chuẩn bị trình tự thi cơng: 350 2.1.1 Cơng tác định vị hố móng: .350 2.1.2 Công tác chuẩn bị mặt bằng, bố trí cơng trường, an tồn lao động: 351 2.2 Thi công cọc khoan nhồi: 352 2.2.1 Đặc điểm cọc khoan nhồi: 352 2.2.2 Công tác chuẩn bị thi công: 352 2.2.3 Yêu cầu vật liệu thiết bị: 353 2.2.4 Thi công cọc khoan nhồi: .353 2.2.5 Công nghệ khoan tạo lỗ đất nền: 355 2.2.6 Công nghệ gia công hạ lồng thép: .356 2.2.7 Công nghệ đổ bê tông cọc khoan nhồi: 358 2.2.8 Kiểm tra chất lượng cọc: 360 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng thể lấy giá trị cực đại nói đổ bê tơng kết cấu lớn tường móng mà dùng đầm áp lực ngang bê tơng tính theo cơng thức sau: Pmax= (q1+q2 + .R).n − Trong : + q1 = 400 (kG/m2): Áp lực xung kích đổ bê tơng + q2 = 400*0.8 = 320 (kG/m2): Tải trọng đầm chấn động +  = 2500 (kG/m3): trọng lượng riêng bê tông + R = 0.75 (m): bán kính tác dụng đầm + n = 1.3: hệ số vượt tải  Pmax = 1.3 x (400+320 + 2500 x 0.75) = 3373 (kG/m2) Kiểm toán tôn lát: − Bản thép ván khn tính theo kê bốn cạnh ngàm cứng vào momen uốn lớn nhịp xác định theo công thức : − Momen uốn trọng tâm ô sườn (axb) 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝛼 × 𝑃𝑡𝑑 × 𝑎 − Trong : + α: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.Ta có a/b = 0.5/0.5= =>tra bảng 3.5-6/165 sách thi cơng cầu với hệ số (a/b=1) Ta có α = 0.0513 + Ptđ: Áp lực ngang qui đổi chiều cao biểu dồ áp lực 𝐹𝑡𝑑 𝑃𝑡𝑑 = 𝐻 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 398 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng − Trong đó: Ftd: Diện tích biểu đồ áp lực 𝐹𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝐻 − 𝑅 ) + (𝑞 + 𝑃𝑚𝑎𝑥 )𝑅 = 3373(1.29 − 0.75) + × (400 + 3373) × 0.75 = 3236.3(𝑘𝐺/𝑚) 𝑃𝑡𝑑 = 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝐹𝑡𝑑 = 𝐻 3236.3 1.29 = 2508.75(𝑘𝐺/𝑚2 ) = 0.0513 × 2508.75 × 0.52 = 32.17 (𝑘𝐺𝑚) − Momem kháng uốn 1m bê rộng thép bản: 𝑏 × ℎ2 100 × 0.52 𝑊𝑥 = = = 4.167(𝑐𝑚3 ) 6 − Kiểm tra cường độ thép: Điều kiện: 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 Trong đó: + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑊𝑥 = 32.17×102 4.167 kG = 772(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100(cm2) Kiểm tra độ võng thép bản: − 𝑓=𝛽× 𝑃𝑡𝑑 ×𝑏4 𝐸×𝛿 𝑙 ≤ [𝑓 ] = 250 (đối với mặt biên) − Trong đó: SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 399 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Ptd : áp lực qui đổi khơng tính lực xung kích + β hệ số phụ thuộc tỷ số a/b = 0.5/0.5 = => tra bảng 3.5-6/165 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1) Ta có : β = 0.0138 b =50cm δ = 0.5cm chiều dày thép E modun đàn hồi E = 2.1x10 6(kG/cm2) 0.0138 × 0.250875 × 504 →𝑓= = 0.0824(𝑐𝑚) 2.1 × 106 × 53 𝑙 50 [𝑓 ] = = = 0.2𝑐𝑚 250 250 Ta có = 0.0824 cm < [f] = 0.2 cm =>Vậy điều kiện thỏa mãn Kiểm toán khả chịu lực thép sườn ngang : − Các thép sườn ngang xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Thép sườn ngang chịu áp lực bê tơng lớn chiều dài thép Vì momen uốn tiết diện (trên 1m bề rộng) xác định theo công thức sau: 𝑀 tt max = 𝑛𝑞1 ( 𝑎 − 𝑏2 𝑏2 3𝑎 − 𝑏2 ) + 𝑛𝑞 ) = 𝑛𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑏 ( 12 24 Trong : +a + b : Khoảng cách sườn thép đứng a=500mm = 0.5m : Khoảng cách sườn thép ngang b=500mm = 0.5m + Pmax: Áp lực lớn bê tông tác dụng lên sườn ngang + 𝑞1 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 − Moment lớn nhịp : 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 3𝑎 − 𝑏2 × 0.52 − 0.52 ) = 1.3 × 3373 × 0.5 × ( ) = 𝑛 × 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ( 24 24 = 45.676 (𝐾𝑔𝑚) − Chọn thép sườn ngang loại thép góc L100x75x7 có thơng số sau : + F = 11.87 cm2 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 400 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng + Jx = 118 cm4 + ix = 3.15 cm + Wx = 17cm3 − Kiểm tra điều kiện cường độ : 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝜎𝑚𝑎𝑥 = ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 45.676 × 102 kG 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = = 268.683(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn Kiểm toán khả chịu lực thép sườn đứng: − Các thép sườn đứng xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Lực phân bố có hình cưa gồm biểu đồ tam giác can chiều rộng đáy b chiều cao Ptd.b để đơn giản ta quy đổi hình chữ nhật 𝑃𝑡𝑑 × 𝑏 2508.75 × 0.5 𝑞2 = = = 627.2(𝑘𝐺/𝑚) 2 𝑅 = 𝑞1 × (2𝑎 − 𝑏) = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × (2𝑎 − 𝑏) = 3373 × 0.5 × (2 × 0.5 − 0.5) = 843.25(𝐾𝑁) − Moment uốn nhịp xác định theo công thức sau: 𝐵(𝑖 − 1) 𝑖2 𝑖 + 𝐵2 )] + 𝑛𝑞2 𝑀 tt max = 𝑛𝑅 [ −𝑏( − 4 8 Trong đó: + i: số khoang chiều rộng n => i = − Moment lớn nhịp: 1(2 − 1) 22 + 12 [ ( )] 𝑀 max = 1.3 × 843.25 − 0.5 − + 1.3 × 627.2 × 4 8 = 170.434 (𝐾𝑔 𝑚) tt − Kiểm tra điều kiện cường độ: 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính toán thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 170.434 × 102 kG = = = 1002.55(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 401 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn đứng thỏa mãn Kiểm tra khả chịu lực giằng: − Thanh căng bố trí vị trí giao sườn đứng ngang (Bố trí theo dạng hoa mai) − Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi căng: 𝐹𝑎𝑙 = × 𝑎 × 𝑏 = × 0.5 × 0.5 = 0.5(𝑚2 ) − Lực kéo tác dụng lên căng: 𝑇 = 𝑃𝑡𝑑 × 𝐹 = 2508.75 × 0.5 = 1254.375(𝑘𝐺) Chọn căng  = 12 có Fa = 1.13(cm2); Ro=1900(kG/cm2) − Điều kiện bền căng: 𝜎= 𝑇 1254.375 = = 1110.066 ≤ 𝑅0 = 1900(𝑘𝐺/𝑐𝑚2 ) 𝐹𝑎 1.13 => Vậy căng đủ khả chịu lực 4.2.3 Tính tốn ván khn trụ: − Bê tơng trụ có loại ván khn, ta chọn ván khn bất lợi để kiểm tốn, ván khn số III 4.2.3.1 Tính tốn ván khn số III: Hình 4.23 Ván khn III SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 402 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hồng 4.2.3.2 Cấu tạo ván khn số III: − Sử dụng ván khuôn lắp ghép thép có chiều dày 5mm − Các nẹp đứng ngang làm thép hình L100x75x7 4.2.3.3 Kiểm tra tơn lát: − Dùng máy trộn bê tơng dung tích 1m3 có suất N = 10.64 (m3/h) − Chiều cao bê tơng đổ giờ: 10.64 ℎ=1× = 1.134 (𝜋 × 0.72 + 5.6 × 1.4) = > H = 4h=4 x 1.134=4.537m − Áp lực bê tông tươi: Pmax = 3373 (Kg/m2) − Bản thép ván khn tính theo kê bốn cạnh ngàm cứng moment uốn lớn nhịp xác định theo công thức sau: − Momen uốn trọng tâm ô sườn (axb) = (400x350)mm 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝛼 × 𝑃𝑡𝑑 × 𝑎 − Trong đó: + α: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.Ta có a/b = 0.4/0.35= 1.142 =>tra bảng 3.5-6/165 sách thi cơng cầu với hệ số (a/b=1.142) Ta có 𝛼 = 0.06 + Ptđ: Áp lực ngang qui đổi chiều cao biểu dồ áp lực 𝑃𝑡𝑑 = 𝐹𝑡𝑑 𝐻 − Trong đó: Ftd: Diện tích biểu đồ áp lực SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 403 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 𝐹𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝐻 − 𝑅 ) + (𝑞 + 𝑃𝑚𝑎𝑥 )𝑅 = 3373(4.537 − 0.75) + × (400 + 3373) × 0.75 = 14188(𝑘𝐺/𝑚) 𝑃𝑡𝑑 = 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝐹𝑡𝑑 = 𝐻 14188 4.537 = 3127.2(𝑘𝐺/𝑚2 ) = 0.06 × 3127.2 × 0.42 = 30(𝑘𝐺𝑚) − Momem kháng uốn 1m bê rộng thép bản: 𝑏 × ℎ2 100 × 0.52 𝑊𝑥 = = = 4.167(𝑐𝑚3 ) 6 − Kiểm tra cường độ thép: Điều kiện: 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 − Trong đó: + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑊𝑥 = 30×102 4.167 kG = 720(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100(cm2) − Kiểm tra độ võng thép bản: 𝑃𝑡𝑑 × 𝑏4 𝑙 [ ] 𝑓= 𝛽× ≤ 𝑓 = (đối với mặt biên) 𝐸 × 𝛿3 250 − Trong đó: + Ptd : áp lực qui đổi khơng tính lực xung kích + β hệ số phụ thuộc tỷ số a/b = 0.4/0.35 = 1.142 => tra bảng 3.5-6/165 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1) Ta có : β = 0.01455 b =35cm δ = 0.5cm chiều dày thép E modun đàn hồi E = 2.1x10 6(kG/cm2) SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 404 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hồng 0.01455 × 0.31272 × 354 →𝑓= = 0.026(𝑐𝑚) 2.1 × 106 × 53 𝑙 40 [𝑓 ] = = = 0.16𝑐𝑚 250 250 Ta có = 0.026 cm < [f] = 0.16 cm =>Vậy điều kiện thỏa mãn 4.2.3.4 Kiểm toán khả chịu lực thép sườn ngang: − Các thép sườn ngang xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Thép sườn ngang chịu áp lực bê tông lớn chiều dài thép Vì momen uốn tiết diện (trên 1m bề rộng) xác định theo công thức sau: 𝑎 − 𝑏2 𝑏2 3𝑎 − 𝑏2 ) + 𝑛𝑞 ) 𝑀 max = 𝑛𝑞1 ( = 𝑛𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑏 ( 12 24 tt − Trong : +a : Khoảng cách sườn thép ngang a=400mm = 0.4m +b : Khoảng cách sườn thép đứng b=350mm = 0.35m + Pmax: Áp lực lớn bê tông tác dụng lên sườn ngang + 𝑞1 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 − Moment lớn nhịp : 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑛 × 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ( 3𝑎 − 𝑏2 ) 24 × 0.42 − 0.352 ) = 22.86 (𝐾𝑔𝑚) = 1.3 × 3373 × 0.35 × ( 24 − Chọn thép sườn ngang loại thép góc L100x75x7 có thơng số sau : + F = 11.87 cm2 + Jx = 118 cm4 + ix = 3.15 cm + Wx = 17cm3 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 405 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng − Kiểm tra điều kiện cường độ : 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝜎𝑚𝑎𝑥 = ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 22.86 × 102 kG 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = = 134.47(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn 4.2.3.5 Kiểm toán khả chịu lực thép sườn đứng: − Các thép sườn đứng xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Lực phân bố có hình cưa gồm biểu đồ tam giác can chiều rộng đáy b chiều cao Ptd.b để đơn giản ta quy đổi hình chữ nhật 𝑃𝑡𝑑 × 𝑏 3127.2 × 0.35 = = 547.76(𝑘𝐺/𝑚) 2 𝑅 = 𝑞1 × (2𝑎 − 𝑏) = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × (2𝑎 − 𝑏) = 3373 × 0.35 × (2 × 0.4 − 0.35) = 531.25(𝐾𝑁) 𝑞2 = − Moment uốn nhịp xác định theo công thức sau: 𝐵(𝑖 − 1) 𝑖2 𝑖 + 𝐵2 )] + 𝑛𝑞2 𝑀 tt max = 𝑛𝑅 [ −𝑏( − 4 8 Trong đó: + i: số khoang chiều rộng n => i = − Moment lớn nhịp: 1.4(4 − 1) 42 + [ ( )] 𝑀 max = 1.3 × 531.25 − 0.35 − 4 1.42 + 1.3 × 547.76 × = 144.24 (𝐾𝑔 𝑚) − Kiểm tra điều kiện cường độ: 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝜎𝑚𝑎𝑥 = ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 144.24 × 102 kG 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = = 848.51(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn tt SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 406 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 4.2.3.6 Kiểm tra khả chịu lực giằng: − Thanh căng bố trí vị trí giao sườn đứng ngang (Bố trí theo dạng hoa mai) − Diện tích chịu áp lực ngang bê tơng tươi căng: 𝐹𝑎𝑙 = × 𝑎 × 𝑏 = × 0.4 × 0.35 = 0.28(𝑚2 ) − Lực kéo tác dụng lên căng: 𝑇 = 𝑃𝑡𝑑 × 𝐹 = 3127.2 × 0.28 = 875.62(𝑘𝐺) Chọn căng  = 12 có Fa = 1.13(cm2); Ro=1900(kG/cm2) − Điều kiện bền căng: 𝜎= 𝑇 875.62 = = 774.88 ≤ 𝑅0 = 1900(𝑘𝐺/𝑐𝑚2 ) 𝐹𝑎 1.13 => Vậy căng đủ khả chịu lực 4.2.4 Tính tốn ván khn xà mũ: Ta nhận thấy ván khuôn V bất lợi ván khuôn IV nên ta tính cho ván khn V 4.2.4.1 Tính tốn ván khn V: Hình 4.24 Ván khn V SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 407 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 4.2.4.2 Cấu tạo ván khuôn V: − Sử dụng ván khuôn lắp ghép thép có chiều dày 5mm − Các nẹp đứng ngang làm thép hình L100x75x7 4.2.4.3 Kiểm tra tơn lát: − Dùng máy trộn bê tơng dung tích 1m3 có suất N = 10.64 (m3/h) − Chiều cao bê tông đổ giờ: 10.64 ℎ = 1× = 0.568 (11 × 1.7) = > H = 4h=4 x 0.568=2.272m > hxamu=1.2m Nên ta lấy H = hxamu=1.2m để tính − Áp lực bê tơng tươi: Pmax = 3373 (Kg/m2) − Bản thép ván khuôn tính theo kê bốn cạnh ngàm cứng moment uốn lớn nhịp xác định theo công thức sau: − Momen uốn trọng tâm ô sườn (axb) = (425x350)mm 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝛼 × 𝑃𝑡𝑑 × 𝑎 Trong đó: + α: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.Ta có a/b = 0.425/0.35= 1.214 =>tra bảng 3.5-6/165 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1.214) Ta có 𝛼 = 0.0643 + Ptđ: Áp lực ngang qui đổi chiều cao biểu dồ áp lực 𝑃𝑡𝑑 = SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ 𝐹𝑡𝑑 𝐻 MSSV: 1751090279 TRANG: 408 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hồng − Trong đó: Ftd: Diện tích biểu đồ áp lực 𝐹𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 (𝐻 − 𝑅 ) + (𝑞 + 𝑃𝑚𝑎𝑥 )𝑅 = 3373(1.2 − 0.75) + × (400 + 3373) × 0.75 = 2932.72(𝑘𝐺/𝑚) 𝑃𝑡𝑑 = 𝐹𝑡𝑑 = 𝐻 2932.72 1.2 = 2444(𝑘𝐺/𝑚2 ) 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 0.0643 × 2444 × 0.4252 = 28.38(𝑘𝐺𝑚) − Momem kháng uốn 1m bê rộng thép bản: 𝑏 × ℎ2 100 × 0.52 𝑊𝑥 = = = 4.167(𝑐𝑚3 ) 6 − Kiểm tra cường độ thép: Điều kiện: 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 Trong đó: + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑚𝑎𝑥 𝑊𝑥 = 28.38×102 4.167 kG = 681.06(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100(cm2) Kiểm tra độ võng thép bản: 𝑃𝑡𝑑 × 𝑏4 𝑙 [ ] 𝑓= 𝛽× ≤ 𝑓 = (đối với mặt biên) 𝐸 × 𝛿3 250 − Trong đó: + Ptd : áp lực qui đổi khơng tính lực xung kích + β hệ số phụ thuộc tỷ số a/b = 0.4/0.35 = 1.214 => tra bảng 3.5-6/165 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1) Ta có : β = 0.019 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 409 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng b =35cm δ = 0.5cm chiều dày thép E modun đàn hồi E = 2.1x10 6(kG/cm2) 0.019 × 0.2444 × 354 →𝑓= = 0.0265(𝑐𝑚) 2.1 × 106 × 53 𝑙 42.5 [𝑓 ] = = = 0.17𝑐𝑚 250 250 Ta có = 0.0265 cm < [f] = 0.17 cm =>Vậy điều kiện thỏa mãn 4.2.4.4 Kiểm tra khả chịu lực thép sườn ngang: − Các thép sườn ngang xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Thép sườn ngang chịu áp lực bê tơng lớn chiều dài thép Vì momen uốn tiết diện (trên 1m bề rộng) xác định theo công thức sau: 𝑎 − 𝑏2 𝑏2 3𝑎 − 𝑏2 tt ) + 𝑛𝑞 ) 𝑀 max = 𝑛𝑞1 ( = 𝑛𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑏 ( 12 24 Trong : + a : Khoảng cách sườn thép ngang a=425mm = 0.425m + b : Khoảng cách sườn thép đứng b=350mm = 0.35m + Pmax: Áp lực lớn bê tông tác dụng lên sườn ngang + 𝑞1 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 − Moment lớn nhịp : 𝑡𝑡 𝑀𝑚𝑎𝑥 3𝑎 − 𝑏2 ) = 𝑛 × 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × ( 24 × 0.4252 − 0.352 ) = 26.82 (𝐾𝑔𝑚) = 1.3 × 3373 × 0.35 × ( 24 − Chọn thép sườn ngang loại thép góc L100x75x7 có thơng số sau : + F = 11.87 cm2 + Jx = 118 cm4 + ix = 3.15 cm + Wx = 17cm3 SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 410 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng − Kiểm tra điều kiện cường độ : 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 26.82 × 102 kG 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = = 157.76(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn 4.2.4.5 Kiểm tra khả chịu lực thép sườn đứng: − Các thép sườn đứng xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng − Lực phân bố có hình cưa gồm biểu đồ tam giác can chiều rộng đáy b chiều cao Ptd.b để đơn giản ta quy đổi hình chữ nhật 𝑃𝑡𝑑 × 𝑏 2444 × 0.35 = = 427.7(𝑘𝐺/𝑚) 2 𝑅 = 𝑞1 × (2𝑎 − 𝑏) = 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝑏 × (2𝑎 − 𝑏) = 3373 × 0.35 × (2 × 0.425 − 0.35) = 590.3(𝐾𝑁) 𝑞2 = − Moment uốn nhịp xác định theo công thức sau: 𝐵(𝑖 − 1) 𝑖2 𝑖 + 𝐵2 )] + 𝑛𝑞2 𝑀 max = 𝑛𝑅 [ −𝑏( − 4 8 Trong đó: + i: số khoang chiều rộng n => i = tt − Moment lớn nhịp: 1.7(4 − 1) 42 + 1.72 )] + 1.3 × 427.7 × 𝑀 max = 1.3 × 590.3 [ − 0.35 ( − 4 8 = 340 (𝐾𝑔 𝑚) tt − Kiểm tra điều kiện cường độ: 𝑀𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑅𝑢 𝑊𝑥 + Ru : Là cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2) 𝑀𝑚𝑎𝑥 340 × 102 kG 𝜎𝑚𝑎𝑥 = = = 2000(kG/cm2) ≤ 𝑅𝑢 = 2100( ) 𝑊𝑥 17 cm2 = > Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn 𝜎𝑚𝑎𝑥 = SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 411 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 4.2.4.6 Kiểm tra khả chịu lực giằng : − Thanh căng bố trí vị trí giao sườn đứng ngang (Bố trí theo dạng hoa mai) − Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi căng: 𝐹𝑎𝑙 = × 𝑎 × 𝑏 = × 0.425 × 0.35 = 0.2975(𝑚2 ) − Lực kéo tác dụng lên căng: 𝑇 = 𝑃𝑡𝑑 × 𝐹 = 2444 × 0.2975 = 727.09(𝑘𝐺) Chọn căng  = 12 có Fa = 1.13(cm2); Ro=1900(kG/cm2) − Điều kiện bền căng: 𝜎= 𝑇 727.09 = = 643.44 ≤ 𝑅0 = 1900(𝑘𝐺/𝑐𝑚2 ) 𝐹𝑎 1.13 => Vậy căng đủ khả chịu lực SVTH: ĐỒNG PHƯỚC TRÀ MSSV: 1751090279 TRANG: 412