bản mặt cầu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG CHƯƠNG II: BẢN MẶT CẦU I.Kích thước tiết diện ngang tính tính toán: Kích thước ban đầu: Để đơn giản hơn trong quá trình tính toán ta tiến hành quy đổi tiết diện hộp: Trong đó: Chiều cao quy đổi bản mặt cầu là: 1 1 4548422.53 358 12700 S h mm l = = = Chiều cao qui đổi đáy dầm: 2 2 1890209.6 299 6320 S h mm l = = = SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG II.Cấu tạo kết cấu áo đường: Chiều dày lớp bêtông nhựa dày 75mm Chiều dày lớp phòng nước dày 5mm II.Nguyên lý tính toán: Để kết quá tính toán được có những giá trò chính xác ta xem dầm hộp như một hệ khung và dùng phần mềm Midas để tính toán ra nội lực và đường ảnh hưởng. III.Tải trọng tính toán tác dụng lên bản mặt cầu 1 mét dài theo phương dọc cầu: Tỉnh tải phần bản mặt cầu: 4 . .1000 358.0,25.10 .1000 8,95( / ) t s c DC t N mm γ − = = = Tỉnh tải phần lớp phủ: 4 . .1000 75.0,225.10 .1000 1,688( / ) DW DW DW h N mm γ − = = = Tỉnh tải lan can: 428.21 lc P N= Tỉnh tải lề bộ hành: - Tỉnh tải lề bộ hành đặt tại vò trí lan can: 4 4 1 1100 300.550.1000.0,25.10 .100.1000.0,25.10 5500 2 P N − − = + = - Tỉnh tải lề bộ hành đặt cách mép ngoài của cách dầm 1700mm có giá trò là: 4 4 2 1100 300.350.1000.0,25.10 .100.1000.0,25.10 4000 2 P N − − = + = Tỉnh tải bản đáy dưới: 4 . .1000 250.0,25.10 .1000 6,25( / ) d s c DC t N mm γ − ′ = = = III.Sơ đồ tính toán: SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 1 – Sơ đồ tính toán bản mặt cầu IV.TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU: Để tìm ra giá trò nội lực chính xác nhất tại bản mặt cầu và cũng phù hợp với sơ đồ bê ngoài thực tế. Ở đây ta tiến hành mô hình kết cấu dạng khung trong phần mềm tính toán Midas được các biểu đồ mômen, lực cắt và đường ảnh hưởng và thể hiện cụ thể hơn ở phần dưới đây: IV.1.CÁC MẶT CẮT CẦN XÉT ĐỂ TÍNH TOÁN THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: Hình 2 – Các mặt cắt cần xét để tính thép IV.2.NỘI LỰC DO TỈNH TẢI GÂY RA: Theo kết quả tính toán của phần mềm Midas ta được biểu đồ mômen như sau: Hình 3 – Biểu đồ mômen TTGH cường độ bản mặt cầu ( đơn vò tính N.mm) SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 3 – Biểu đồ mômen TTGH sử dụng bản mặt cầu ( đơn vò tính N.mm) Giá trò mômen tại các mặt cắt A ,B , C ở TTGH cường độ theo như biêu đồ như sau: M A = - 81977955 N.mm M B = - 61615518 N.mm M C = - 17847263 N.mm IV.3.NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA: IV.3.1.ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC VỊ TRÍ XẾP XE: - Vì dải bản xếp xe rộng hơn 4.6m theo như tiêu chuẩn 272TCN – 05 thì ta phải xếp tải trọng làn thêm vào với ý nghóa thể hiện tác dụng của các xe khác trong đoàn xe có thể xuất hiện đồng thời trên cầu. - Tải trọng người đi bộ được qui đổi thành 2 tải tập trung , một được đặt tải gờ chắn bánh , một khác được đặt tải vò trí lan can và có giá trò là P = 2100N ( trên 1 mét dài) Sau đây là đường ảnh hưởng tại các vò trí đang xét: Hình 4 – Đường ảnh hưởng tại mặt cắt A SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 5 – Đường ảnh hưởng tại mặt cắt B SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 6 – Đường ảnh hưởng tại mặt cắt C IV.3.2.NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA: - MẶT CẮT A: + Trạng thái cường độ: ( ) ( ) ( ) 3 0,95.1,75. 3054.2100 1354.2100 0,95.1,75.1, 25.72,5.10 .754 128990133,1 . LL A U M N mm − = + + = − + Trạng thái sử dụng: ( ) ( ) 3 3054.2100 1354.2100 1,25.72,5.10 .754 77588050 . LL A S M N mm − = + + = − - MẶT CẮT B: + Trạng thái cường độ: 3 0,95.1,75.(1479.05 706).( 2100) 0,95.1,75.1, 25.( 433 472 717.38 577 299 219).72,5.10 0,95.1,75.( 1867654,54).9,3 376598747,19 . ll B U M N mm − = + − + − − − − − + + − = − + Trạng thái sử dụng: 3 (1479.05 706).( 2100) 1,25.( 433 472 717.38 577 299 219).7,5.10 ( 1867654,54).9,3 228492167,22 . ll B S M N mm − = + − + − − − − − + + − = − - MẶT CẮT C: + Trạng thái cường độ: 3 0,95.1,75( 252,33 136).2100 0,95.1,75.1,25.(59 507 958.26 210).72,5.10 0,95.1,75.1360522,5.9,3 282325899,95N.mm LL C U M − = − − + + + + + = + Trạng thái sử dụng: SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG 3 ( 252,33 136).2100 1, 25.(59 507 958.26 210).72,5.10 1360522,5.9,3 169004678,75N.mm LL C S M − = − − + + + + + = IV.4.TỔ HP NỘI LỰC: - MẶT CẮT A: + Trạng thái cường độ: (81977955 128990133,1) 210968088,09N.mm DC DW LL A U A U A U M M M + − − − = + = − + = − + Trạng thái sử dụng: (64007981 77588050) 141596031N.mm DC DW LL A S A S A S M M M + − − − = + = − + = − - MẶT CẮT B: + Trạng thái cường độ: (61615518 376598747,19) 438214265.19N.mm DC DW LL B U B U B U M M M + − − − = + = − + = − + Trạng thái sử dụng: (48006728 228492167,22) 276498895,22N.mm DC DW LL B S B S B S M M M + − − − = + = − + = − - MẶT CẮT C: + Trạng thái cường độ: 17847263 282325899,95 300173162,94N.mm DC DW LL C U C U C U M M M + − − − = + = + = + Trạng thái sử dụng: 13729718 169004678,75 182734396,75N.mm DC DW LL C S C S C S M M M + − − − = + = + = V.TÍNH TOÁN THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: V.1.BỐ TRÍ THÉP CHO MÔMEN ÂM: Ta có giá trò mômen là : U M -438214265.19 N.mm= Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta làm các bước tính toán như sau : Vì phần trên là phần mà xe cộ gây tác động lớn dễ gây hao mòn nên khi đặt thép ta cho lớp bảo vệ đủ lớn để bảo vệ cốt thép Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chòu kéo là : 0 a 40mm= s s 0 d = t - a = 358 - 40 = 318mm⇒ Vùng chòu nén của bê tông là : ( ) 2 2 u s s ' c 2 × M 2 × 438214265.19 a = d - d - = 318 - 318 - = 34,27mm 0.85 × f × 1000 0.85 × 50 × 1000 Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén : ( ) ( ) 1 c 0.05 0.05 β = 0.85 -× f' - 28 = 0.85 - × 50 - 28 = 0.693 7 7 SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép ngoài bê tông chòu nén : 1 a 34,27 c = = = 49,46 mm β 0.693 So sánh điều kiện : s c 49.46 = = 0.15 < 0.45 d 318 Diện tích cốt thép lúc này là: ' 2 c s y 0.85 × f × a × b 0.85 × 50 × 34.27 × 1000 A = = = 5201.84 mm f 280 Kiểm tra hàm lượng cốt thép min : c min y f' P 0.03× f ≥ ' c y f 50 0.03 = 0.03× = 0.005 f 280 s min s A 5201.84 P = = = 0.015 b × t 1000 × 358 Ta bố trí 11 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách thông thuỷ mỗi cây là 70 mm Diện tích 1 thanh cốt thép cần đặt là : 2 s A 5201.84 A = = = 472,89 mm 11 11 Đường kính thép là : 4 × A 4× 472,89 φ = = = 25 mm 3.14 3.14 Nên chọn 25φ = . Vậy ta bố trí phần trên bản mặt cầu là thép 25φ = ,Khoảng cách giữa các thanh là a = 70 mm V.2.BỐ TRÍ THÉP CHO MÔMEN DƯƠNG: Ta có giá trò mômen là : U M 300173162,94 N.mm= Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta làm các bước tính toán như sau : Vì phần trên là phần mà xe cộ gây tác động lớn dễ gây hao mòn nên khi đặt thép ta cho lớp bảo vệ đủ lớn để bảo vệ cốt thép Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thép chòu kéo là : 0 a 40mm= s s 0 d = t - a = 358 - 40 = 318mm⇒ Vùng chòu nén của bê tông là : ( ) 2 2 u s s ' c 2 × M 2 × 300173162,9 a = d - d - = 318 - 318 - = 23,05mm 0.85 × f × 1000 0.85× 50 × 1000 Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén : ( ) ( ) 1 c 0.05 0.05 β = 0.85 -× f' - 28 = 0.85 - × 50 - 28 = 0.693 7 7 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép ngoài bê tông chòu nén : SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG 1 a 23.05 c = = = 33.26 mm β 0.693 So sánh điều kiện : s c 33,26 = = 0.105 < 0.45 d 318 Diện tích cốt thép lúc này là: ' 2 c s y 0.85 × f × a × b 0.85 × 50 × 23,05× 1000 A = = = 3497.96 mm f 280 Kiểm tra hàm lượng cốt thép min : c min y f' P 0.03× f ≥ ' c y f 50 0.03 = 0.03× = 0.005 f 280 s min s A 3497.96 P = = = 0.009 b × t 1000 × 358 Ta bố trí 10 cây thép trên 1000 mm , khoảng cách thông thuỷ mỗi cây là 90 mm Diện tích 1 thanh cốt thép cần đặt là : 2 s A 3497,96 A = = = 349,79 mm 10 10 Đường kính thép là : 4 × A 4× 349,79 φ = = = 21,1 mm 3.14 3.14 Nên chọn φ = 22 . Vậy ta bố trí phần trên bản mặt cầu là thép φ = 22 ,Khoảng cách giữa các thanh là a = 90 mm VI.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN NỨT CỦA BẢN MẶT CẦU: VI.1.ĐỐI VỚI MẶT TRÊN CỦA BẢN: Với giá trò mômen tác dụng là S M 276498895,22 N.mm= − - Ứng suất cốt thép khi chòu mômen âm : Chọn khoảng cách từ trọng tâm cây thép chòu lực đến mép trên của bêtông : 0 a 40mm= Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén của bê tông là : s s 0 d = t - a 358 - 40 318mm= = Diện tích cốt thép đặt trong 1000mm là : 2 2 s 3.14 25 A 11 5396,875 mm 4 × = × = Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là : 2 c 1 A 1000 2 a 1000 2 40 80000mm= × × = × × = Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép : c A A = 11 3 2 80000 7,27 10 mm 11 = = × SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông : Vì c f ' 50 41= > nên chọn s c E n 6 E = = Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chòu nén của bêtông là : s s s n × A 2× d × b x = × 1+ - 1 b n× A 6 5396.87 2 318 1000 1 1 1000 6 5396.87 114.73mm     × × × = × + −     ×         = Mômen quán tính của tiết diện : ( ) ( ) 3 2 s s b× x + n× A × d - x 3 3 2 cr 4 1000 114.73 I 6 5396.87 518- 114.73 3 1841346881,86mm × = = + × × = ⇒ Ứng suất của thép khi chòu mômen là: ( ) ( ) s s s cr n× M f = × d - x I 6 276498895,22 518 114.73 183,13 MPa 1841346881,86 × = × − = - Ứng suất cho phép trong cốt thép : Bề rộng vết nứt : -6 3 n s c a = 11.022×β× f × d × A × 10 3 6 3 11.022 1.2 183,13 40 7,27 10 10 0.16mm − = × × × × × × = Trong đó : c d = a 0 Thông số bề rộng vết nứt : 6 n a × 10 z = 11.022×β 6 0.16 10 12134,59 11.022 1.2 × = = × ⇒ Ứng suất cho phép trong cốt thép là : sa 3 c z f = d × A 3 3 12134,59 183,13 MPa 40 7,27 10 = = × × Mặt khác ta lại có : y 0.6 f 0.6 420 252MP = × = Theo điều kiện khả năng chòu nứt : s y f 183,13 MPa 0.6 f 252 MPa= ≤ × = Vậy thoả điểu kiện chống nứt VI.2.ĐỐI VỚI MẶT DƯỚI CỦA BẢN: Với giá trò mômen tác dụng là S M 182734396,75 N.mm= - Ứng suất cốt thép khi chòu mômen âm : Chọn khoảng cách từ trọng tâm cây thép chòu lực đến mép trên của bêtông : 0 a 40mm= Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chòu nén của bê tông là : s s 0 d = t - a 358 - 40 318mm= = Diện tích cốt thép đặt trong 1000mm là : 2 2 s 3.14 20 A 10 3799,4 mm 4 × = × = Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là : 2 c 1 A 1000 2 a 1000 2 40 80000mm= × × = × × = Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép : SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 10 [...]... TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG: Đối với mặt cắt A-A thì trong phần tính toán bản mặt cầu đã tính toán vì vậy tại mặt cắt đó xem như thép bản mặt cầu đã chòu toàn bộ - Mặt cắt B-B: + Trạng thái cường độ: LL M B −U = M B −U = −817035193N.mm + Trạng thái sử dụng: LL M B − S = M B − S = −491449740,2N.mm Giá trò tỉnh tải không có trong tổ hợp vì trong sơ đồ tính tỉnh tải tại vò trí mặt cắt B-B không xuất hiện mômen,... trên bản mặt cầu là thép φ = 32 ,Khoảng cách giữa các thanh là a = 38 mm VII.2.BỐ TRÍ THÉP CHO MÔMEN DƯƠNG: Ta có giá trò mômen là : M U = 10705416823 N.mm Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta làm các bước tính toán như sau : Vì phần trên là phần mà xe cộ gây tác động lớn dễ gây hao mòn nên khi đặt thép ta cho lớp bảo vệ đủ lớn để bảo vệ cốt thép Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu. .. Vậy ta bố trí phần trên bản mặt cầu là thép φ = 32 ,Khoảng cách giữa các thanh là a = 38 mm SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG CHƯƠNG IV: DẦM CHÍNH I.KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC MẶT CẮT NGANG DẦM HỘP: Hình 4 – Kích thước hình học mặt cắt ngang tại mặt cắt giữa ô1 Hình 4 – Kích thước hình học mặt cắt ngang mở rộng vách Hình 4 – Kích thước hình học mặt cắt ngang tại vò trí... thep phương dọc cầu ' Giá trò lực của hoạt tải P0 tác dụng theo phương ngang cầu là: P0' = 0.5 × ∑ Pi × ji = 0.5 × ( 145000 × 0,984 + 145000 × 1 + 35000 × 0,983 ) = 161042,5 N Giá trò tải trọng làn khi đặt ngang cầu là: 9 ,3 9 ,3 ×Ω = × 4840 ,04 = 15N / mm 3000 3000 - Xét đường Đường ảnh hưởng tại mặt cắt A – A: q' = Hình 4 – Biểu đồ xếp xe trên ĐAH mômen theo phương ngang cầu tại mặt cắt A-A - Trạng... phân đoạn thi công 1 Hình 4 – Mặt cắt dầm tại mố M1 SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 4 – Mặt cắt dầm tại vò trí giữa nhòp Hình 4 – Mặt cắt dầm tại vò trí trụ T1 Hình 4 – Mặt cắt dầm tại vò trí nối cáp phải khoang dầm Hình 4 – Mặt cắt dầm tại vò trí nối cáp cuối phân đoạn 1 Hình 4 – Bố trí cáp DUL cho phân đoạn thi công 2 Các mặt cắt trong phân đoạn 2 cũng... VI.TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CHO TỪNG MẶT CẮT: Ở đây ta chỉ tính cho các mặt cắt đã bố trí cáp trong phân đoạn 1 còn các phân đoạn còn lại ta cũng tính tương tự và có các bảng số liệu cụ thể các mặt cắt ở phân đoạn 2 và 3 + Dầm hộp DƯL căng sau có các giai đoạn làm việc giống với dầm T DƯL căng sau Do đó để đơn giản và thuận tiện trong tính toán đặc trưng hình học mặt cắt cũng như trong quá trình kiểm... giá trò là: P 4000 DC3 '' = 2 = = 4N / mm 1000 1000 + Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu: DW = 75 × 3500 × 3 × 2 ,25 × 10−5 = 17 ,71N / mm III.2.HOẠT TẢI: Tổ hợp tải trọng HL – 93: + Tải trọng xe 3 trục, tải trọng làn và tải trọng người + Tải trọng xe 2 trục, tải trọng làn và tải trọng người DC1 = Tổ hợp hoạt tải xe theo phương dọc cầu bằng Midas với hệ số làn : Xếp 1 làn xe : m = 1, 2 Xếp 2 làn xe : m... dương - Mặt cắt C-C: + Trạng thái cường độ: DC LL M C −U = M C −U+ DW + M C −U = 10092445923 + 612970902,2 = 10705416823N.mm + Trạng thái sử dụng: DC LL M C − S = M C − S+ DW + M C − S = 7954379176 + 368704302,1 = 8323083478N.mm VII.TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG: VII.1.BỐ TRÍ THÉP CHO MÔMEN ÂM: Ta có giá trò mômen là : M U = -817035193 N.mm Để tính thép cho phần trên của bản mặt cầu ta... sau: Vò Trí Mặt Cắt Giữa Nhòp Tại Trụ A (mm2) IX (mm4) IY (mm4) Yt (mm) Yd (mm) 7662489.48 5019524851552.37 77423238875750.0 0 881.76 8984221.95 5365081347572.00 86326647996897.1 0 1384.74 1329.49 937.00 III.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ: III.1.TỈNH TẢI: - Tải trọng bản thân dầm: SVTH: HỒ CÔNG HƯNG TRANG 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG + Trọng lượng bản thân dầm tại mặt cắt giữa... tính đặc trưng hình học mặt cắt tương ứng với các giai đoạn làm việc VI.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH MẶT CẮT GIỮA NHỊP: Hình 4 – Tiết diện chữ T qui đổi từ Tiết diện hộp - Đặc trưng hình học khi dầm hộp giai đoạn chưa kéo cáp ( còn lỗ)- Giai đoạn 1: Tổng diện tích ống gen, có 12 ống gen trên mặt cắt ngang : π×1022 A po = 12 × = 98005, 68 mm 2 4 Khoảng cách từ trọng tâm cáp DUL đến mép dưới của bản đáy là: yg = 4 × . Th.S TRẦN PHƯƠNG HÙNG Hình 1 – Sơ đồ tính toán bản mặt cầu IV.TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU: Để tìm ra giá trò nội lực chính xác nhất tại bản mặt cầu và cũng phù hợp với sơ đồ bê ngoài thực. TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG: Đối với mặt cắt A-A thì trong phần tính toán bản mặt cầu đã tính toán vì vậy tại mặt cắt đó xem như thép bản mặt cầu đã chòu toàn bộ. - Mặt cắt B-B: + Trạng thái cường. 22 . Vậy ta bố trí phần trên bản mặt cầu là thép φ = 22 ,Khoảng cách giữa các thanh là a = 90 mm VI.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN NỨT CỦA BẢN MẶT CẦU: VI.1.ĐỐI VỚI MẶT TRÊN CỦA BẢN: Với giá trò mômen tác