đồ án thiết kế cầu thép

đồ án thiết kế cầu thép

I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

+ Chân lan can: 2x0,5m: blc = 0,5 m

1.2 Vật liệu chế tạo dầm

- Thép chế tạo neo liên hợp:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 250 MPa

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fu = 400 MPa

- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: '

c

+ Trọng lượng riêng của bêtông: γc = 25 kN/m3

+ Môđun đàn hồi của bêtông: '

c 5 , 1 c

c 0,043 f

- Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép các bon với các thông số:

+ Giới hạn chảy của thép: fy = 250 MPa

+ Giới hạn kéo đứt của thép: fu = 400 MPa

+ Môđun đàn hồi của thép: Es = 200000 MPa

- Liên kết dầm :

+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn

+ Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao

1.3 Các hệ số tính toán

- Hệ số tải trọng:

+ Tĩnh tải giai đoạn I: γ1 = 1,25 và 0,9+ Tĩnh tải giai đoạn II: γ2 = 1,5 và 0,65+ Hoạt tải HL93 và đoàn người: γh = 1,75 và 1,0

- Hệ số xung kích: 1+ IM = 1,25

- Hệ số làn (do thiết kế 2 làn): m = 1,0

2 CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP

2.1 Chiều dài tớnh toỏn KCN

- Kết cấu nhịp giản đơn cú chiều dài nhịp: Lnh = 27 m

- Khoảng cỏch từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 m

- Chiều dài tớnh toỏn nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Ltt = 26.4 m

2.2 Lựa chọn số dầm chủ trờn mặt cắt ngang

2.3 Quy mụ mặt cắt ngang cầu

Lớp bê tông bảo vệ dày 4cm Lớp phòng nước dày 1cm Lớp mui luyện dày 2-13cm Lớp bê tông nhựa dày 5cm

Bản mặt cầu dày 20cm

HèNH 1: CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP

- Cỏc kớch thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Khoảng cỏch giữa cỏc dầm chủ: S = 240 cm

+ Chiều dài phần cỏnh hẫng: de = 120 cm

2.4 Chiều cao dầm chủ

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:

+ Chiều dài nhịp tớnh toỏn

+ Số lượng dầm chủ trờn mặt cắt ngang

+ Quy mô tải trọng khai thác.

- Xác định theo điều kiện cường độ

- Xác định theo kinh nghiệm

- Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản thép hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý

- Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức:

.m88.04,26.30

1H

30

1L

+ Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb = 150 + 3 + 4 = 157 cm

2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

- Kích thước của bản bêtông mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ

- Chiều dày bản thường chọn ts = (16 ÷ 25) cm

- Theo quy định của 22 TCN 272 - 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 mm , Đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

=> Ở đây ta chọn ts = 20 cm

- Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí neo liên kết

- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:

+ Chiều dài phần cánh hẫng: de = 120 cm

+ Chiều dài phần cánh phía trong: S/2 = 120 cm

HÌNH 2: CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU

+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén: tc = 1.3 = 3 cm

- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo:

- Cấu tạo bản bêtông:

- Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp: Hcb = 157+18+10 = 185 cm

3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ

3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp

3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay

lao kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dưới Trong trường hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn:

HÌNH 4: THI CÔNG KCN THEO PHƯƠNG PHÁP LAO KÉO DỌC

- Mặt cắt làm việc:

HÌNH 5A: MẶT CẮT TÍNH TOÁN GIAI ĐOẠN I

- Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép.

+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép

+ Tải trọng tính toán:

1 Trọng lượng bản thân dầm.

2 Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ lien kết ngang

3 Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo

hiệu ứng liên hợp giữa thép và bản BTCT

HÌNH 6: THI CÔNG KCN TRÊN ĐÀ GIÁO CỐ ĐỊNH

- Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu

nhịp và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc

- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp Như vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm:

+ Tĩnh tải giai đoạn I

+ Tĩnh tải giai đoạn II

- Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên

giữa dầm thép và bản bêtông chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp

bt

2

D.t

D2

tH.t

b

t t t

w w w

c sb c c

tYH

t

bS

2 c 1 sb w

c 1 sb c c NC

−

−+

- Bảng tổng hợp kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I:

Các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II

3.3.1 Mặt cắt tính toán

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt được 80% cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT

- Mặt cắt tính toán là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn

II là ĐTHH của tiết diện liên hợp

Hcb

IIII

Y1 Z1 Dc1

tt Yr

tt

ts bs

bt

Dw

tw bc

HÌNH 8: MẶT CẮT TÍNH TOÁN GIAI ĐOẠN II

3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bêtông

HÌNH 9: XÁC ĐỊNH BỀ RỘNG TÍNH TOÁN CỦA BẢN CÁNH

- Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

+ 1Ltt = 1.2640 330cm=

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm biên: bs = b1+b2 = 118+118 = 236cm

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm trong: bs = 2.b2 = 2.118 = 236cm

Với:

+ Ltt: Chiều dài nhịp tính toán

+ ts: Chiều dày bản bêtông mặt cầu

+ bs: Bề rộng tính toán của bản bêtông

+ S: Khoảng cách giữa các dầm chủ

+ bc: Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm thép

+ tw: Chiều dày bản bụng của dầm thép

+ de: Chiều dài phần cánh hẫng

3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép

- Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép và bê tông nên khi tính đặc trưng hình học ta phải tính đổi về một loại vật liệu Tính đổi bêtông sang thép dựa vào

hệ số n là tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n’ = 3n

- Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với '

c

f = 26 Mpa

Ta có: n= 8 và n’=24

=> Khi tính toán phần bêtông bản mặt cầu được tính đổi sang thép bằng cách chia ĐTHH của phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n’(khi xét đến từ biến).

3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên

3.3.4.1 Mặt cắt tính toán

HÌNH 10: MẶT CẮT DẦM BIÊN

3.3.4.2 ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép phía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản Để đơn giản chỉ tính cốt thép theo phương dọc cầu

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 10 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 240mm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 10x1.131 = 11.31cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: art = 5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

+ Đường kính cốt thép: φ = 12 mm

+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:

4

2.1.1416

=

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 10 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 240mm

+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 10x1.131 = 11.31cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

Ar = Art + Arb = 2.11.31 = 22.62 cm2

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:

rt s h rt rb rb h r

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bêtông:

Aso = bs.ts = 236.18 = 4248cm2

+ Diện tích phần vút của bản bêtông:

2 h

h h

c

h b t 40.10 10.10 500cm

2

1.2t

+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

NC NC NC 1

+ Mômen quán tính của phần bản bêtông:

3 s s s

2

ttZYH

.t

b12

t

b.n

1

I

2 3

II NC

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng dài hạn như tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ biến

- Diện tích mặt cắt :

+ Diện tích bản bêtông:

' so

A = bs.ts = 236.18 = 42460cm2

+ Diện tích phần vút của bản bêtông:

2 h

h h

b

+ Diện tích toàn bộ bản bêtông:

' s

+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông

' 2 c

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

' h

' s ' II NC

Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm biên

Đặc trưng hình học của MC ngắn hạn MC dài hạn

Kí hiệu

Giátrị

Kí hiệu

Giátrị

Diện tích toàn bộ bản bêtông As 4748 A's 4748 cm2

Diện tích cốt thép trong bản bêtông Ar 22.62 Ar 22.62 cm2

Diện tích mặt cắt tính đổi AST 1316.12 ALT 920.45 cm2

Mômen tĩnh của MC đv trục I-I S1x 69805.9 1

x

S 24998.1 cm3

Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II Z1 53.04 Z1' 27.16 cm

MMQT của dầm thép với trục II-II II

NC

I 4675615 II '

NC

I 3222711 cm4MMQT của bản với trục II-II Is 2032292 I

' s

136078

0 cm4MMQT phần vút bản với trục II-II Ih 144393 I'h 113825 cm4

HÌNH 12: MẶT CẮT DẦM TRONG

- Theo như cấu tạo thì dầm biên và dầm trong được thiết kế có kích thước như nhau nên các ĐTHH của mặt cắt dầm trong cũng bằng với ĐTHH mặt cắt dầm biên

Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm trong

Giátrị

Kí hiệu

Giátrị

MMQT phần vút bản với trục II-II Ih 144393 I'h 113825 cm4MMQT của cốt thép trong bản Ir 85961 I'r 173289 cm4MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II IST 6938260 ILT 4870605 cm4

MM tĩnh của bản với trục II-II Ss 37127.4 S's 19010.9 cm4

3.4 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn chảy dẻo

3.4.1 Mặt cắt tính toán

III III

Z2 Dcp

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đạt đến giới hạn chảy

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp ⇒ Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn

3 là đặc trưng hình học của tiết diện liên hợp

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà dẻo của mặt cắt

- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép:

=>TTH đi qua bản bêtông.

Trong trường hợp TTH đi qua bản bêtông ta phải xét thêm vị trí đó nằm ở trên hay dưới so với cốt thép trên và dưới để có công thức chính xác Trong tính toán

ta thường bỏ qua cốt thép bản mặt cầu do đó chỉ cần xác định TTH đi qua bản bêtông là được

=>Pt +Pw > +Pc Prb + +Ps Prt Vậy TTH dẻo đi qua sườn dầm

Kết luận: TTH dẻo của cả dầm trong và dầm biên đều đi qua sườn dầm

3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén

+ Sơ đồ tính toán

f'c fy

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

+ Chiều cao vùng chịu nén của sườn dầm được tính theo công thức:

'

yt t yc c c yr r w

+ Dw : Chiều cao sườn dầm thép (mm).

+ A At, c: Diện tích cánh chịu nén và chịu kéo (mm2)

+ Aw : Diện tích sườn dầm (mm2)

+ A r : Diện tích cốt thép dọc trong bản bêtông

+ F ,Fyt yc: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của thép làm cánh chịu kéo và

chịu nén (Mpa)+ Fyr : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của cốt thép dọc (Mpa).

+ Fyw : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn dầm (Mpa).

+ fc' : Cường độ chịu nén quy định của bêtông ở tuổi 28 ngày

- Mômen chảy My ở mặt cắt liên hợp được lấy bằng tổng các mômen tác dụng

vào dầm thép , mặt cắt liên hợp ngắn hạn và dài hạn để gây suất gây ra trạng thái

chảy đầu tiên ở một trong 2 cánh của dầm thép (không xét đến chảy ở sườn dầm của mặt cắt lai).

My=MD1+ MD2+ MAD.Trong đó:

+ MD1 : mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I

+ MD2 : mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II

+ MAD : mômen uốn bổ xung cần thiết để suất gây chảy ở một bản biên thép Mômen này do hoạt tải có hệ số và được tính toán theo mômen kháng uốn của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

- Trong quá trình tính toán nội lực tại các mặt cắt ta sẽ tính được giá trị mômen

do tĩnh tải giai đoạn I gây ra là MD1, và mômen do tĩnh tải giai đoạn II gây ra là

MD2

- Ta có mômen tính toán do tĩnh tải giai đoạn I : MD1 = 2061.47 kN

- Mômen quán tính do tĩnh tảI giai đoạn II : MD2 = 925.35 kN

- Xác định mômen uốn bổ sung MAD

f = 250-46.7-16.81 = 186.49Mpa=18.649 KN/cm2 => Mômen uốn bổ xung MAD:

t AD

- Công thức tính mômen dẻo:

MP=∑P Zi i

Trong đó:

+Pi: lực dẻo thứ i

+Zi : Khoảng cách từ điểm đặt của lực dẻo thứ i đến TTH dẻo

- Trong phần xác định đặc trưng hình học của mặt cắt trong giai đoạn chảy dẻo đã xác định được vị trí của TTH dẻo đi qua sườn dầm Do đó ta có sơ đồ tính như sau:

f'c fy

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

Giá trị mômen dẻo của mặt cắt được tính theo công thức:

2 cp

-Kết quả tính toán xác định mômen dẻo của mặt cắt dầm

4 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ

4.1 Cấu tạo các hệ liên kết trong KCN

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thi công và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang ở gối phải cấu tạo chắc chắn hơn các mặt cắt khác, thông thường dùng các dầm I định hình:

⇒ Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I700:

A A

MÆt c¾t A-A

HÌNH 16: HỆ LIÊN KẾT NGANG TẠI MẶT CẮT GỐI

- Cấu tạo của dầm ngang như sau:

+ Trọng lượng trên 1m chiều dài dầm chủ: qdn = 1.38 kN/m

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiều dài dầm chủ:

+ Số mặt cắt có bố trí dầm ngang: n = 2 mặt cắt+ Số dầm ngang trên mỗi mặt cắt: ndn = 4 dầm

+ Tổng số dầm ngang trên toàn cầu: ∑ndn = 2.4 = 8 dầm

+ Chiều dài mỗi dầm ngang: Ldn = 2.34 m

Vậy trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chủ:

4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian

- Tại các mặt cắt trung gian nếu cấu tạo dầm ngang định hình sẽ rất tốn kém

Do đó tại các mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng hệ gồm có các thanh thép góc Chiều cao hệ liên kết ngang:

- Hệ liên kết ngang trung gian có thể làm bằng thép L≥100x100x10

- Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian:

HÌNH 17: HỆ LIÊN KẾT NGANG TẠI CÁC MẶT TRUNG GIAN

+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 2,50m

+ Số hệ liên kết ngang theo phương dọc cầu là 9 hệ và số hệ liên kết ngang theo phương ngang cầu là 4 hệ

+ Tổng số hệ liên kết ngang trung gian toàn cầu là: 9x4 = 36 hệ.

+ Tại mỗi hệ liên kết ngang được cấu tạo có chiều cao H = 120cm, gồm 6 thanh thép góc L = 100x100x10, 2 thanh ở phía trên quay lưng vào nhau, 2 thanh

ở phía dưới quay lưng vào nhau và 2 thanh thép xiên liên kết trực tiếp với sườn tăng cường bản bụng

- Cấu tạo các thép góc làm thanh ngang:

+ Chiều dày cánh thép góc: ta = 1 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang: A = 19.20cm2

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0.15 kN/m2

+ Mô men quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179.00cm4

+ Chiều dài thanh ngang trên: Lnt = 2.34 m

+ Chiều dài thanh ngang dưới: Lnd = 2.34 m

=> Tổng trọng lượng các thanh ngang trong 1 hệ liên kết ngang:

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

=> Tổng trọng lượng các thanh xiên trong 1 hệ liên kết ngang:

Px = 2.2,63.0,15 = 0,789 kN

- Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m chiều dài dầm chủ:

lkn

lkn nh

+ qlkn : Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài một dầm chủ

+∑Plk n: Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang

+ n : Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 5 dầm

+ Lnh : Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 27m.

4.1.3 Sườn tăng cường dầm thộp

- Cấu tạo STC dầm thộp:

Sườn tăng cường gối

HèNH 18A: SƯỜN TĂNG CƯỜNG TẠI GỐI

Sườn tăng cường trung gian

Bản đệm

HèNH 18B: SƯỜN TĂNG CƯỜNG TRUNG GIAN

- Chiều dày bản thộp dựng làm sườn tăng cường: t ≥ 6mm và cụ thể như sau:+ ts ≥ 10mm đối với tiết diện đinh tỏn

+ ts ≥ 12mm đối với liờn kết hàn

=> Ở đõy ta chọn sườn tăng cường cú chiều dày t = 16mm

- Tại mặt cắt gối sườn tăng cương thường được cấu tạo cú chiều dày lớn hơn hoặc cấu tạo dạng sườn kộp để tiếp nhận phản lực gối Ở đõy ta cấu tạo sườn tăng cường tại gối theo dạng sườn kộp với khoảng cỏch giữa hai sườn là 100mm

- Cỏc sườn tăng trung gian khụng được liờn kết hàn trực tiếp với bản cỏnh chịu kộo để chống phỏ hoại liờn kết giữa sườn tăng cường với bản cỏnh Do đú tại

các mặt cắt trừ các mặt cắt có M = 0 thì sườn tăng cường phải được hàn với một bản đệm và bản đệm này có thể trượt tự do trên bản cánh chịu kéo của dầm.

=> Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm: 175x70x16mm

- Sườn tăng cường nên bố trí đối xứng về hai bên sườn dầm

- Kích thước của sườn tăng cường thường được chọn trước sau đó tính toán theo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trí sườn tăng cường Hoặc có thể bố trí khoảng cách các sườn tăng cường theo cấu tạo hệ liện kết ngang và dọc cầu sau đó kiểm toán điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường:

+ Chiều cao sườn tăng cường: hs = 150 cm

+ Chiều dày sườn tăng cường: ts = 1,6 cm

+ Khoảng cách giữa các sườn tăng cường: do = 1,25 m

+ Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường: as = 19.1,6 = 30,4cm2

=> Trọng lượng của một thanh sườn tăng cường:

Ps = 30,4.150.10-6.78,5 = 0,36kN

- Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất cả các sườn tăng cường trên một dầm chủ và chia

đều cho số dầm chủ, hay có thể tính bằng trọng lượng của 1 cặp sườn tăng cường chia cho khoảng cách giữa các sườn tăng cường :

s s

- Vị trí của hệ liên kết dọc cầu:

+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm thép ta cấu tạo hai hệ liên kết dọc trên và dọc dưới nằm trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và cánh dưới dầm thép

+ Đối với kết cấu liên hợp thép – BTCT thì bản bêtông mặt cầu đóng vai trò như hệ liên kết dọc trên do đó trong cầu Thép – BTCT ta chỉ cần cấu tạo hệ liên kết dọc dưới

- Cấu tạo chung:

Chi tiÕt A

Chi tiÕt B

Chi tiÕt C

Chi tiÕt A

HÌNH 20: CẤU TẠO HỆ LIÊN KẾT DỌC CẦU+ Hệ liên kết dọc thường được cấu tạo từ thép góc L = 100x100x10

+ Toàn cầu có 11 khoang hệ giữa các liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉ cấu tạo một thanh xiên có chiều dài 3,47m

+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thong qua các bản nút được hàn trực tiếp với dầm chủ.

- Cấu tạo thép góc làm hệ liên kết dọc cầu:

+ Chiều dày cánh thép góc: ta = 1 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang: A = 19,20cm2

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

+ Chiều dài 1 thanh xiên của hệ liên kết dọc: Lx = 3,47 m

+ Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang: nt = 3 thanh

+ Số khoang của hệ liên kết dọc: nk = 10 khoang+ Tổng số thanh xiên của hệ liên kết dọc: nx = 3.10 = 30 thanh

=> Trọng lượng của các thanh xiên trong hệ liên kết dọc:

Plkd = 30.3,47.0,15 = 15,615kN

- Trọng lượng hệ liên kết dọc trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng của tất cả các thanh của hệ liên kết dọc và chia đều cho mỗi dầm chủ x chiều dài dầm chủ

lkd lkd

+ qlkd : Trọng lượng hệ liên kết dọc trên 1 mét dài một dầm chủ

+∑Plkd : Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết dọc

+ n : Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 5 dầm

+ Lnh : Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 27m

4.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I

- Tĩnh tải giai đoạn I:

+ Trọng lượng bản thân dầm chủ

+ Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu

+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu

+ Trọng lượng mối nối

+ Trọng lượng bản bêtông mặt cầu và những phần bêtông được đổ cùng với bản như: chân lan can, gờ chắn bánh Trong trường hợp chân lan can lắp chân lan can lắp ghép thì trọng lượng của nó được tính vào tĩnh tải giai đoạn II

- Trọng lượng dải đều của dầm thép:

NC nh s sbdt

- Trọng lượng dải đều của dầm ngang: qdn = 0,19 kN/m

- Trọng lượng dải đều của HLK ngang trung gian: qlkn = 0,58 kN/m

- Trọng lượng dải đều của sườn tăng cường: qs = 0,57 kN/m

- Trọng lượng dải đều hệ liên kết dọc: qlkd = 0,12 kN.m

- Trọng lượng dải đều mối nối dầm: qmnd = 0,1 kN/m

4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II :

- Cấu tạo kết cấu mặt cầu:

- Tĩnh tải giai đoạn II:

+ Trọng lượng lớp phủ người đi bộ

+ Trọng lượng lớp phủ phần xe chạy

+ Trọng lượng chân lan can, lan can, gờ chắn bánh nếu các bộ phận này thi công theo phương pháp lắp ghép ngay trước khi thi công lớp phủ mặt cầu.

- Khi tính toán tĩnh tải giai đoạn II chúng ta phải vẽ ĐAH áp lực lên từng dầm chủ, sau đó xếp tĩnh tải giai đoạn II lên ĐAH để xác định tải trọng phân bố cho từng dầm Tuy nhiên để đơn giản trong tính toán ta coi trọng lượng lớp phủ người đi bộ và lớp phủ mặt cầu phân bố đều cho các dầm chủ Việc giả thiết tính toán này cũng không gây sai số nhiều lắm so với việc tính toán chính xác nên có thể chấp nhận được

- Bảng tính tĩnh tải giai đoạn II:

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu

Giá trị

Đơn vị

Cấu tạo lề người đi bộ

Chiều dày trung bình lề người đi bộ hle 5 cm

TL người đi bộ /1m dài 1dầm chủ qle 0.69 kN/m

Cấu tạo lớp phủ mặt cầu

TL lớp phủ mặt cầu /1m dài 1 dầm chủ qmc 4.42 kN/m

Trọng lượng lan can

Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II DWtc 7.08 kN/mTĩnh tải tính toán giai đoạn II DWtt

10.62

- Trọng lượng lan can, tay vịn trong tính toán lấy sơ bộ : qlc = 0.1 KN/m

-Tĩnh tải giai đoạn II:

+Tĩnh tải tiêu chuẩn:

DWtc = qle+ qmc+ qclc+ qlc =0.69+4.42+1.88+0.1=7.08kN/m

+ Tĩnh tải tính toán:

DWtt= γt2 DWtc=1,5 x 7.08 = 10.62 kN/m

5 X C Á ĐỊNH HỆ SỐ PH N B Â Ố NGANG

5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy

5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên

- Điều kiện tính toán:

HÌNH 22: TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CHO DẦM BIÊN

- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối

- Tính hệ số PBN đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế

+ y1 : Tung độ ĐAH tại mép ngoài của ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người.

+ y2 : Tung độ ĐAH tại mép trong của ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người

- Kết quả tổng hợp hệ số PBN cho dầm biên:

5.1.2 Tính hệ số PBN đối với dầm trong

- Đối với dầm trong thì ảnh hưởng của tải trọng người là không đáng kể Khi

đó ta xếp tải trọng người lên cả 2 lề đi bộ và coi như tải trọng này phân bố đều cho các dầm chủ :

5.2 Tính hệ số PBN đối với tải trọng HL93

5.2.1 Điều kiện tính toán

- Phương pháp tính hệ số phân bố ngang trong 22TCN272 – 05 chỉ áp dụng khi thoả mãn các điều kiện sau:

+ Bề rộng mặt cầu không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp

+ Số dầm chủ ≥4

+ Các dầm chủ song song với nhau và có độ cứng xấp xỉ nhau

+ Phần hẫng của đường xe chạy≤910mmtrừ khi có quy định khác

+ Mặt cắt ngang cầu phù hợp với quy định trong bảng theo quy trình

+ ES: Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo bản, ES = Ec = 27407.23 (MPa).+ n: Tỉ số môđun đàn hồi : n 200000 7.3

g M

g M

- Hệ số phân bố ngang cho dầm biên:

+ Trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy: M