thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

31 1.1K 2
thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Thiết kế môn học cầu tông cốt thép Dự ứng lực 1. Số liệu thiết kế. 1.1 Số liệu chung Chiều dài nhịp 22 m Khổ cầu 10.5+2x2 m Tải trọng thiết kế HL93+ Ngời đi 3.10 -3 Mpa Dạng kế cấu nhịp Cầu bản Dạng mặt cắt Bản rỗng Vật liệu kết cấu BTCTDUL Công nghệ chế tạo Căng trớc Cấp tông Grade 60 Loại cốt thép tao 15.2mm 1.2- Vật liệu 1.2.1- tông 1.2.1.1- Dầm tông đúc sẵn Cờng độ ở tuổi 28 ngày fci=60 Mpa Cờng độ khi cắt tao thép fci= 51 Mpa Tỷ trọng tông c=2400 kg/m 3 ( Khi tính tĩnh tải ) =2500kg/m 3 =24.525 kN/m 3 Mô đun đàn hồi Ec=0.043*c* cif ' = 39162 Mpa Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 1 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Mô đun chống cắt fr=0.63* cif ' =4.88 Mpa Hệ số poisson 0.2 1.2.1.2- Bản tông đổ sau Cờng độ ở 28 ngày fc=60 Mpa Mô đun đàn hồi Ec=0.043*c* cf ' =39162 Mpa Tỷ số mô đun đàn hồi nr=1.00 1.2.2 Cốt thép thờng Giới hạn chảy của tất cả các loại cốt thép khác =240 Mpa Giới hạn chảy của thép dọc chủ =420 Mpa Mô đun đàn hồi Es=200000 Mpa 1.2.3 Cốt thép DUL Sử dụng tao thép 7 sợi xoắn , đờng kính danh định 15.2mm Loại có độ tự trùng thấp theo tiêu chuẩn AASHTOM-230(AST6MA416- 85)LAMF COOTS THEPS DƯL kéo trớc , Cờng độ phá hoại fpu=1860 Mpa Giới hạn chảy fpy=0.9*fpu=1674 Mpa Mô đun đàn hồi Ep=197000 Mpa (Tra bảng 5.4.4.4.1-1) 2. Lựa chọn hình dạng và kích thớc mặt cắt . 2.1. Mặt cắt ngang toàn cầu . -Số lợng dầm: n=16 dầm -Khoảng cách giữa các dầm: s g =1 m Lớp Asphan has=50mm Lớp Tạo phẳng hpv=100mm 2% 2% Lớp tạo phẳng hpv=10cm tông atphan has =5 cm 2.2. Đặc tr ng mặt cắt ngang dầm bản rỗng . Kết cấu các khối bản lắp ghép của cầu sẽ đợc phân tích theo 3 giai đoạn : Giai đoạn I : có xét trọng lợng bản thân dầm (dầm giản đơn) Giai đoạn II : có xét trọng lợng bản thân liên hợp đợc đặt thêm bên trên các khối bản đã lắp ghép Giai đoạn III : có xét trọng lợng lớp phủ mặt cầu , lan can ,gờ chắn , , Kích thớc (mm) a 325 Dy 300 b 60 Bs 1000 Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 2 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép c 375 Bt 960 d 100 Bm 870 h 800 Bb 980 e 400 Số lỗ 2 Dx 300 K c Lỗ 450 Dy Dx a b c d e Bs Bt Bm Bb Ta qui về mặt cắt tính đổi a b c d Bs Bt Bm Bb Kích thớc mặt cắt qui đổi (mm) a 200 Dy 0 b 350 Bs 1000 c 200 Bt 940 d 100 Bm 555 h 750 Bb 980 Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 3 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Dx 0 Số lỗ 0 2.3. Đặc tr ng hình học mặt cắt dầm. Với mặt cắt tổ hợp ta quy đổi tông bản mặt cầu về tông dầm bằng cách lấy chiều rộng bản mặt cầu cho tỷ số mô đun đàn hồi Bảng tính đặc trng hình học mặt cắt qui đổi Mặt cắt A(mm 2 ) Y(mm) Ay Ay 2 I xx I yy a 1.96E+05 100 1.96E+07 1.96E+09 6.53E+08 1.57E+10 b 1.94E+05 375 7.28E+07 2.73E+10 1.98E+09 4.995E+09 c 1.92E+05 650 1.25E+08 8.11E+10 6.40E+08 1.4E+10 cộng1 5.82E+05 2.17E+08 1.10E+11 3.28E+09 3.54E+10 d(/n r ) 70711 800 5.66E+07 4.53E+10 5.89E+07 5.89E+09 cộng2 6.53E+05 2.74E+08 1.56E+11 3.34E+09 4.13E+10 Bảng tổng hợp đặc trng hình học mặt cắt. Đặc trng hình học Mặt cắt không liên hợp Mặt cắt Đơn vị liên hợp Diện tích A 5.82E-01 6.53E-01 m 2 Momen quan tính I xx 3.26E-02 4.42E-02 m 4 I yy 4.13E-02 4.13E-02 m 4 Cự ly trọng tâm đến thớ dới y b 0.373 0.419 m Trọng tâm đến thớ dới trên dầm y t 0.427 0.331 m Trọng tâm đến thớ trên bản y tđ 0.431 m Mômen tĩnh đối với thớ dói S b 8.74E-02 1.05E-01 m 3 S tĩnh với thớ trên dầm S t 7.64E-02 m 3 S tĩnh với thớ trên bản S tđ 1.03E-01 m 3 Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 4 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép 3. Xác định tải trọng tĩnh. Giai đoạn 1 Trọng lợng dầm Wdt=Aco*c=0.582*24.525= 14,280 Kn/m Giai đoạn 2 Gờ chân lan can Wcb=Acb*c =0.55*0.4*24.525 = 6.7375 Kn/m ( Dầm biên) Tay vịn lan can Wrl=0.04*9.81 = 0.3924 KN/m ( Dầm biên) Gờ chắn Wgc= 525,24.4,0. 2 1,025,0 + 1,715 KN/m ( Dầm trong) lớp tạo dốc Wrl=hpv*(khoang cách dầm -0.5)*c = 1.226 KN/m ( Dầm biên) Wrl=hpv*(khoang cách dầm )*c = 2.45 kN/m ( Dầm trong) Asphan (as=21.6 kN/m 3 ) Was=has*(Kc dầm -0.5)*as= 0.5*(1-0.5)*21.6= 0.756 kN/m (dầm biên) Was=has*(Kc dầm )*as=0.5*1*21.6= 1.08 kN/m ( Dầm trong) tông lấp dầy Wcip=(Sg*hg-Ac)/2*c= 3,09 kN/m (Dầm biên) Wcip=(Sg*hg-Ac)*c= 6,1803 kN/m ( Dầm trong) Bản liên hợp Wd2=d*Sg*c =0.1*1*24,525= 1.732 kN/m 4. Phân tích hoạt tải. 4.1.Tính hệ số phân bố ngang hoạt tải 4.1.1 -Phân bố hoạt tải trên làn đối với mô men Tại dầm trong tính cho trờng hợp 2 làn trở lên D in = 06.02.06.0 )/.()/.()7600/.( JIlbbk Trong đó: k=2,5*(Nb) -0.2 =2,5*(16) -0.2 =1,44 l=21400 mm : Chiều dài tính toán của nhịp Nb=16 :số lợng dầm trên mặt cắt ngang b=1000 m : bề rộng dầm I =0,0442 : Mô men quán tính dầm (m 4 ) J= A 4 /40Ip=0,053 Ip=0,085(m 4 ) A=0,582m 2 Từ đó ta tính đợc: Din=1,44*(1000/7600) 0.6 * (1000/21400) 2,0 *(0,04421/0,053) 0.06 =0.228 4.1.2 -Phân bố hoạt tải trên làn đối với momen tại dầm biên D ex =e*D in Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 5 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép de=Khoảng cách từ sờn ngoài của dầm biên đến mép trong của đá vỉa hay lan can chắn xe. Theo hình vẽ de=-2000 mm > e=1.04+d e /7600 =1.04+(-2000)/7600=0.7763 > D ex =0,7763*0.228=0,177 4.1.3 -Phân bố hoạt tải trên làn đối với lực cắt tại dầm trong: Tải trọng thiết kế 2 lan hoặc hơn 2 làn D in-s = 05.01.04.0 )/.()/.()4000/( JIlbb =(1000/4000) 0.4 *(1000/21400) 1,0 *(0,0442/0,053) 0.05 =0,419 -Phân bố hoạt tải đối với lực cắt tại dầm biên : Tải trọng thiết kế 2 lan hoặc hơn 2 làn D ex-s = e*D in-s e=1.02+de/15000=1.02+(-2000)/15000=0,8867 D ex-s =0,8867*0.419=0,371 Bảng tổng hợp hệ số phân bố hoạt tải của dầm giữa và biên 4.1.4 Hệ số xung kích IM=25% cho các bộ phân cầu IM=75% cho mối nối bản mặt cầu IM=15% Cho TTGH mỏi và giòn 4.2. hoạt tả i AASHTO HL- 93 -Xe tải thiết kế là xe có ba trục trong đó Hai trục trớc cách nhau 4.3 m Hai trục sau cách nhau từ 4.3 đến 9.3 m Ta dùng loại xe có hai trục sau cách nhau 4.3 m Trong đó P1=35 P2=P3=145 -Xe 2 trục thiết kế 110 kN 110kN Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 6 35KN 145KN 4300mm 4300mm tới 9000mm 145KN Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép 1.2m -Tải trọng làn thiết kế 9.3 kN/m Đờng ảnh hởng mô men , lực cắt và sơ đồ xếp tải xe HL93 9.3 kN/m 145 145 35 110 110 4.3 m 4.3 m 4.3 m 145 145 0.5 35 4.3 m 0.5 Mặt cắt L/2 M Q 4,94 3,98 2,62 3,13 0.445 0.304 0,109 M Q 0,3030,5220,680,742 0.258 1,488 9.3 kN/m 4.3 m 4.3 m 145 145 35 Mặt cắt L/4 1.2 m 110 110 3,741 3,480 2,807 Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 7 WL=9.3KN/m Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép M Mặt cắt dv=612mm 9.3 kN/m 1.2 m 4.3 m 4.3 m 110 110 145 145 35 0,595 0,562 0,475 0,356 0.028 0,972 0,917 0,776 0,581 Mặt cắt gối 1 35145 145 110 110 4.3 m 4.3 m 1.2 m 9.3 kN/m 0,945 0804 0,609 4.3 Tính mô men và lực cắt do tải trọng th ờng xuyên (tĩnh tải) Khi tính nội lực do tĩnh tảI gây ra ta giảI tĩnh tảI trên toàn bộ đờng ảnh hởng Bảng tổng hợp mô men và lực cắt trên dầm biên Momen (knm) Lực cắt (KN) MặT CắT L / 2 L / 4 dv từ gối L / 2 L / 4 dv từ gối Gối Diện tích DAH 54.57 40.98 14.87 0 5.35 9.16 10.70 Trọng lợng dầm 779.24 585.20 212.38 0.000 76.40 130.78 152.79 Bản liên hợp 94.54 71.00 25.77 0.000 9.27 15.87 18.54 Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 8 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Gờ chân lan can 367.67 276.11 100.21 0.000 36.05 61.70 72.09 Tay vịn 21.41 16.08 5.84 0.000 2.10 3.59 4.20 Lớp tạo dốc 93.59 73.28 25.51 0.000 9.18 15.71 18.35 Asphalt 41.25 30.98 11.24 0.000 4.04 6.92 8.09 gờ chắn 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Giai đoạn 1 799.24 585.20 212.38 0.000 76.40 130.78 152.79 Bảng tổng hợp mô men và lực cắt trên dầm trong 4.4 Tính Nôi lực do hoạt tải Theo sơ đồ xếp tải ta tính đợc nội lực theo công thức sau - Xe tải thiết kế ( hoặc xe 2 trục) Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 Mô men(KNm) Lực cắt(KN) Mặt cắt L / 2 L / 4 dv. L / 2 L / 4 dv. GốI Diện tích DAH 54.57 40.98 14.87 0 5.35 9.16 10.70 Trọng lợng dầm 779.24 585.20 212.38 0.000 76.40 130.78 152.79 Bản liên hợp 94.54 71.00 25.77 0.000 9.27 15.87 18.54 Gờ chân lan can 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Tay vịn 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Lớp tạo dốc 133.70 100.40 36.44 0.000 13.11 22.44 26.22 Asphalt 58.94 44.26 16.06 0.000 5.78 9.89 11.56 gờ chắn bánh xe 80.729 60.547 10.984 0.000 8.323 13.978 16.645 giai đoạn 1 779.24 585.20 212.38 0.000 76.40 130.87 152.79 9 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Mô men M = iPi * Lực cắt V= iVi * -Tải trọng làn Mô men M = W*F m Lực cắt V=W*F q 4.4.1 Xe Tải thiết kế Mặt cắt L/2 dv L/4 Gối Xe tải thiết kế M(kN.m) 1240.85 182.11 1001.54 0 Q(kN) 120.40 167.61 193,89 282.90 4.4.2 Xe 2 trục Mặt cắt L/2 dv L/4 Gối Xe hai trục thiết kế M(kN.m) 938.20 127.27 794.31 0 Q(kN) 103,95 125.62 156,42 213,95 4.4.3 Tải trọng làn - Là tải trọng phân bố q= 9,3 kN/m trên toàn chiều dài cầu và tính trên 3 m mặt cắt ngang cầu Mặt cắt L/2 dv L/4 Gối Tải trọng làn thiết kế M(kN.m) 419.58 59.21 372.27 0 Q(kN) 24.88 93.96 55.38 99.51 4.4.4 Tải trọng bộ hành(PL) Khi đờng bộ hành rộng hơn 600 mm phải lấy tải trọng ngời đi bộ bằng 3.10 3 Mpa=3 KN/m 2 Và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe tải thiết kế Với chiều rộng 2.0 m thì tải trọng dải đều là 3x 2 =6.0 KN/m Mặt cắt L/2 dv L/4 Gối PL M(kN.m) 317.15 38.20 240.17 0 Q(kN) 16.05 38.20 26.80 64.20 4.5 Nội lực do hoạt tải 4.5.1- Bảng tổng hợp mô men và lực cắt trên dầm biên (do hoạt tảI gây ra) Nội lực do hoạt tải =( Xe tải thiết kế hay xe 2 trục )*(1+IM)* D ex +Tải trọng làn + PL* D ex IM=25% (do mô men gây ra) Nội lực do hoạt tải =( Xe tải thiết kế hay xe 2 trục )*(1+IM)* D ex-s +Tải trọng làn + PL* D ex-s IM=25% (do lực cắt gây ra) Xe tải thiết kế hay xe 2 trục ta xẽ lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị Mặt cắt L/2 dv L/4 Gối LL,IM,Làn,PL M(kN.m) 417.75 57.54 330.05 0 Q(kN) 71.10 135.23 120.54 192.15 4.5.2- Bảng tổng hợp mô men và lực cắt trên dầm trong (do hoạt tảI gây ra) Nguyễn đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 10 [...]... nhất tới trục trọng tâm de- chiều cao làm việc tơng ứng từ thớ chịu nén xa nhất tới trọng tâm lực kéo trong cốt thép chịu kéo (mm), de = 35*98.7 *1694*699.14 + 0 =699.14 mm 35*98.7 *1694 Nguyễn đình đức 24 lớp cầu- đờng sắtk43 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép c = 0.406 < 0.42 Đạt ! de 7.5.2 Cốt thép tối thiểu Lợng cốt thép dự ứng suất và cốt thép thờng phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính... -1.76MPa ứng suất cuối cùng thớ trên dầm : fg(top) = 6.51-1.76=4.74MPa Nguyễn đình đức 20 lớp cầu- đờng sắtk43 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Giới hạn ứng suất kéo trong diện tích cốt thép dính bám: f ti = 0.5 f 'ci = -2.525 MPa Đạt ứng suất do dự ứng lực tại thớ dới dầm: fp = Pj Ago + M pj Sb = 9.92 MPa ứng suất cuối cùng thớ dới dầm : fg(bot) = -5.22+9.92=4.704 MPa Giới hạn ứng suất... dự ứng lực, Pj = 3896526N=3.897MN ứng suất do trọng lợng dầm : Mg =1192943243 N.m Thớ trên, Thớ trên, Mg =14.893MPa Sb Mg Sb =-11.953 MPa ứng suất do dự ứng lực tại thớ trên dầm: fp = Pj Ago + M pj St = -2.441MPa ứng suất cuối cùng thớ trên dầm :fg(top) =14.893-2.441= 12.452 MPa Giới hạn ứng suất kéo trong diện tích cốt thép dính bám: fti = 0.5 f 'ci = -2.525 MPa với fci =26Mpa ứng suất do dự ứng lực. .. (EP/Eci) fcgp Cờng độ tông khi truyền ứng suất : fci = 60 MPa Mô đun đàn hồi tông : Eci = 39162 MPa Mô đun đàn hồi thép : Ep = 197000 MPa fcgp = Tổng ứng suất tông do dự ứng lực và trọng lựơng bản thân tại trọng tâm tao cáp, tại mặt cắt có mô men lớn nhất Đối với các cấu kiện kéo trớc của những đồ án thông thờng thì fcgp có thể đợc tính trên cơ sở ứng suất của thép dự ứng suất, đợc lấy bằng... tâm dầm eo=184.13 mm Lực dự ứng lực tại điểm truyền = (n - 20) Aps (0.78 fpu - Mất mát ) Tổng dự ứng lực, Pj = (35-14)*98.7*10-6 *(1451-89.473)=2.8216 MN Lực cho 1 tao, P/n = 2.8216/21=0.134362 MN ứng suất do trọng lợng dầm : Mg = 521491672N.mm ứng suất do trọng lợng dầm tại thớ trên ứng suất do trọng lợng dầm tại thớ dới, Mg St Mg Sb = 6.51 MPa = -5.22 MPa ứng suất do dự ứng lực tại thớ trên dầm :... mm Tại thời điểm này, giá trị lực tạo ứng suất trớc yêu cầu cha xác định, vì vậy sẽ hợp lý hơn khi giả thiết tổng các mất mát ứng suất là 237.23 Mpa cho lần lặp đầu tiên Tổng các mất mát ứng suất =237.23 Mpa 6.2.4 Lực dự ứng yêu cầu cần phải có là ứng suất trong quá trình tạo DUL là =P/Ago +P*eo/Sb (*) Dự ứng lực P=n*Aps*(0.78*fpu-Mất mát)=n*183.7*(1451-237.23) Tổng cộng ứng suất thớ dới đầm biên fb=fo+fdl+fcb+frl+fpv+fl... 227.56*[6.93 (5.584)] fpc = f l =6.93=3.93 MPa hg 950 ứng suất nén trong tông sau tất cả các mất mát tại trọng tâm mặt cắt do hoạt tải : fpe = 0.78 fpu - mất mát = 1451-355=1095 MPa ứng suất trớc có hiệu tại tại trọng tâm cốt thép ứng suất trớc sau tất cả các mất mát : 197000 fpo = 1095+3.93* =1123 MPa 31795 ứng suất trong cốt thép dự ứng suất, khi ứng suất tông xung quanh bằng 0 MPa ' Từ dv = 684 mm cộng... lớp cầu- đờng sắtk43 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Thay vào : (Asfy + Apsfps) = 2073*1123*10^-3 =2095 kN V M u 0.5 + + cot g ( ) u 0.5Vs V p ữ = = d v = 870.05kN < 2095 kN Đạt ! 8.Độ võng và độ vồng Việc tính toán độ võng và độ vồng dựa trên cơ sở mô đun đàn hồi và tuổi của tông Độ vồng tức thời sẽ đợc tính cho tất cả các tác động của tĩnh tải và dự ứng lực fc = 25.5 MPa dự ứng lực. .. tăng lên 10 % 8.1 Độ vồng do dự ứng lực Độ vồng do dự ứng lực sẽ đợc tính theo các công thức sau Nguyễn đình đức 29 lớp cầu- đờng sắtk43 Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Pt = n tao* Aps*(0.78fpu - fps) = 35*98.7*(1451-89.473) =4702704N dự ứng lực tại điểm truyền Pe = n tao* Aps*(0.78fpu - Mất mát) = 35*98.7*(1451-355) =3783889N hiệu quả dự ứng lực sau tất cả các mất mát Pe = P = 0.8046 : hệ số...Bộ môm ctgttp TKMH cầu tông cốt thép Nội lực do hoạt tải =( Xe tải thiết kế hay xe 2 trục )*(1+IM)* Din +Tải trọng làn + PL* Din IM=25% (do mô men gây ra) Nội lực do hoạt tải =( Xe tải thiết kế hay xe 2 trục )*(1+IM)* Din-s +Tải trọng làn + PL* Din-s IM=25% (do lực cắt gây ra Xe tải thiết kế hay xe 2 trục ta xẽ lấy giá trị lớn nhất trong hai giá trị Mặt . ctgttp TKMH cầu bê tông cốt thép Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực 1. Số liệu thiết kế. 1.1 Số liệu chung Chiều dài nhịp 22 m Khổ cầu 10.5+2x2 m Tải trọng thiết kế HL93+ Ngời. đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 3 Bộ môm ctgttp TKMH cầu bê tông cốt thép Dx 0 Số lỗ 0 2.3. Đặc tr ng hình học mặt cắt dầm. Với mặt cắt tổ hợp ta quy đổi bê tông bản mặt cầu về bê tông dầm bằng. đình đức lớp cầu- đờng sắtk43 17 Bộ môm ctgttp TKMH cầu bê tông cốt thép Mô đun đàn hồi của bê tông Eci = 39162 Mpa Mô đun đàn hồi của thép Ep= 197000 Mpa f cpg = Tổng ứng suất bê tông do DUL

Ngày đăng: 17/06/2014, 23:16

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan