ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO Họ và tên : VƯƠNG BẢO LONG Tài liệu cho các bạn nghiên cứu và học tập về lĩnh vực thiết kế cầu thép

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG O0O ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD : THẦY PHAN QUỐC BẢO Họ và tên : VƯƠNG BẢO LONG MSSV : 0851110038 Lớp : CD08A Nhóm : 01 1 TP.Hồ Chí Minh, Tháng 12 Năm 2011 MỤC LỤC Equation Chapter 1 Section 1CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Các số liệu thiết kế 1 1.2. Phương pháp thiết kế 1 1.3. Vật liệu dùng trong thi công 1 CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1. Lan can 3 2.1.1. Thanh lan can 3 2.1.2. Cột lan can 5 2.2. Lề bộ hành 9 2.2.1. Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành 9 2.2.2. Tính nội lực 9 2.2.3. Tính cốt thép 10 2.2.4. Kiểm toán ở TTGHSD (kiểm tra nứt) 11 2 2.3. Bó vỉa 12 2.3.1. Xác đònh M c 13 2.3.2. Xác đònh M w H 14 2.3.3. Chiều dài đường chảy L c 15 CHƯƠNG III BẢN MẶT CẦU 3.1. Số liệu tính toán 16 3.2. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 16 3.3. Tính nội lực cho bản congxol 17 3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản congxol 17 3.3.2. Nội lực trong bản congxol 19 3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 20 3.4.1. Tónh tải và nội lực do tónh tải tác dụng lên bản dầm biên 20 3.4.2. Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm biên 22 3.5. Tính nội lực cho bản dầm giữa 24 3.5.1. Tónh tải và nội lực do tónh tải tác dụng lên bản dầm giữa 24 3.5.2. Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm giữa 25 3.6. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 29 3.6.1. Thiết kế cho phần bản chòu momen âm 29 3.6.2. Thiết kế cho phần bản chòu momen dương 30 3.7. Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 31 3 3.7.1. Kiểm tra nứt với momen âm 32 3.7.2. Kiểm tra nứt với momen dương 32 CHƯƠNG IV DẦM CHÍNH 4.1. Kích thước cơ bản của dầm chính 37 4.1.1. Phần dầm thép 37 4.1.2. Phần bản bê tông cốt thép 37 4.1.3. Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối 37 4.2. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm 38 4.2.1. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm GĐI 38 4.2.2. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa GĐII 39 4.2.3. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên GĐII 43 4.3. Xác đònh hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu 48 4.3.1. Tính cho dầm giữa 48 4.3.2. Tính cho dầm biên 51 4.4. Xác đònh nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt 53 4.4.1. Hoạt tải tác dụng lên dầm chính 53 4.4.2. Mặt cắt I – I 54 4.4.3. Mặt cắt II – II 56 4.4.4. Mặt cắt III – III 60 4 4.4.5. Mặt cắt IV – IV 64 4.4.6. Mặt cắt V – V 68 4.4.7. Nội lực do hoạt tải theo TTGH 73 4.5. Nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm chính 75 4.5.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chủ 75 4.5.2. Quy tónh tải tác dụng lên dầm chính theo phương dọc cầu 76 4.5.3. Xác đònh đ.a.h và chất tónh tải theo phương ngang cầu 76 4.5.4. Tổng hợp tónh tải tác dụng lên dầm chủ theo phương dọc cầu 81 4.5.5. Xếp tónh tải lên đ.a.h và tính nội lực 82 4.6. Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt theo trạng thái giới hạn 92 4.7. Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn I 94 4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo 94 4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp 96 4.8. Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn II 101 4.8.1. Xác đònh momen dẻo của tiết diện dầm trong GĐII 101 4.8.2. Xác đònh chiều cao chòu nén của bụng dầm liên hợp D c 108 4.8.3. Phân loại tiết diện dầm liên hợp 114 4.8.4. Xác đònh sức kháng uốn của tiết diện liên hợp 115 4.8.5. Kiểm toán cường độ cắt 117 4.8.6. Kiểm toán sử dụng 120 4.8.7. Kiểm toán mỏi 128 4.9. Tính toán sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối, neo 5 chống cắt 113 4.9.1. Tính toán sườn tăng cường 113 4.9.2. Tính toán liên kết ngang và dầm ngang 142 4.9.3. Tính toán neo chòu cắt 148 4.9.4. Tính toán mối nối dầm thép 151 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B - K = 8 m – 1.5 m 6 - Chiều dài nhịp tính tốn: L = 35 m. - Số dầm chính: 6 dầm. - Khoảng cách 2 dầm chính: 1.9 m. - Số sườn tăng cường đứng dầm biên (một dầm): 29 - Số sườn tăng cường đứng dầm trong (một dầm): 58 - Khoảng cách các sườn tăng cường: 1.5 m - Số liên kết ngang: 11 - Số dầm ngang :2 - Khoảng cách 2 liên kết ngang: 3 m - Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m. 1.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: - Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu. - Dầm chính: Tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách giữa các dầm 1.88 m - Kiểm toán. 1.3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG: - Thanh và cột lan can (phần thép): Thép M270M cấp 250 = y f 250 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Lề bộ hành, lan can: Bêtông: ' c f 30 MPa= 5 3 2.5 10 N/ mm − γ = × Thép AII: = y f 280 MPa 7 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Bản mặt cầu, vút bản Bêtông: ' c f 30 MPa= − γ = × 5 3 C 2.5 10 N/ mm Thép AII: = y f 280 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang,dầm ngang: Thép tấm M270M cấp 345: = y f 345 MPa Thép góc: L 102 x 76 x 12.7: = y f 240 MPa Thép I cánh rộng: W610-262 = y f 345 MPa CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1. LAN CAN: 2.1.1. Thanh lan can: 8 - Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =80 mm và đường kính trong d = 70 mm - Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm - Khối lượng riêng thép lan can: − γ = × 5 3 S 7.85 10 N/ mm - Thép cacbon số hiệu M270M cấp 250: y f = 250 MPa 2.1.1.1. Tải trong tác dụng lên thanh lan can: Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can - Theo phương thẳng đứng (y): + Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can = γ π = × × × = 2 2 2 2 -5 S D -d 80 -70 g 7.85 10 3.14 0.093N/ mm 4 4 + Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Theo phương ngang (x): + Hoạt tải: tải phân bố: w = 0.37 N/mm + Tải tập trung P = 890 N được đặt theo 2 phương x và y. 2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can: 9 2000 2000 0 y x P = 890 N g = 0.093 N/mm w = 0.37 N/mm w = 0.37 N/mm P = 890 N * Theo phương y: - Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp: × × = = = 2 2 y g g L 0.093 2000 M 46500 N.mm 8 8 - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 y w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = + Tải tập trung: y P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 × × = = = * Theo phương x: - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 x w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = + Tải tập trung: × × = = = x P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 * Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can: = η   γ + γ + γ + γ + γ   y y 2 x 2 x 2 y 2 DC g LL w LL w LL P LL P M . ( .M .M ) ( .M ) ( M ) ( M ) Trong đó: + η : là hệ số điều chỉnh tải trọng: 10 [...]... mãn) CHƯƠNG III BẢN MẶT CẦU 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: - Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S = 1900 mm - Bản mặt cầu làm việc theo một phương - Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp bêtông Atphan dày 50 mm + Lớp vải nhựa phòng nước dày 5 mm - Độ dốc ngang cầu: 1.5 % 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU: - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản... dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu 31 Shẫng S S Để đơn giản ta tính theo sơ đồ Hình 3.1: Sơ đồ tính bản mặt cầu 3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXOL: (BẢN HẨNG) 32 Shẫng Hình 3.2: Sơ đồ tính cho bản côngxon 3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản Côngxol: 3.3.1.1 Tónh tải: 1600 750 Tải trọng tác dụng lên bản có tónh tải, ta... tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) P" +DC3 h = 695 h 2 = 545 P" h 1 =150 I I P" Hình 2.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Tónh tải tác dụng lên trụ lan can gồm có tải trọng bản thân cột và trọng lượng của thanh lan can tay vòn truyền xuống 12 DCγ = S 3 V γ+ S V cot tayvin Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép và các ống thép liên kết thanh... ống thép liên kết thanh tay vòn: có đường kính ngoài 90 mm, đường kính trong 82 mm, dài 100 mm Hai ống thép thanh tay vòn: có đường kính ngoài 80 mm, đường kính trong 70 mm Thể tích các tấm thép và ống thép như sau: + Thể tích tấm thép T1: VT1 = 100 x 1740 x 5 =870000 mm3 + Thể tích tấm thép T2: VT2 = 140 x 740 x 5 =518000 mm3 + Thể tích tấm thép T3: VT3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm3 + Thể tích 2 ống thép. .. 1000 mm dài theo phương dọc cầu) - Tiết diện tính toán b x h = 1500 x 200 mm và bố trí cốât thép (hình 2.8) 200 1500 Ø10 a200 300 Ø14 Hình 2.8: Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa the phương đứng φ14a200 - Cốt thép dùng , 1000 mm dài có 9 thanh - Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: π.φ2 3.14 × 142 AS = 9 × = 9× = 1384.74 mm...  3.14 × 46  Do λ < 2.25 nên sức kháng nén danh đònh được tính như sau: Pn = 0.66λ Fy A S = 0.660.0163 × 250 ×1500 = 372474.55 N Sức kháng nén tính toán: Pr = ϕ c Pn Trong đó: ϕ c = 0.9 : hệ số sức kháng dối với nén ⇒ Pr = 0.9 × 372474.55 = 335227.1 N So sánh Pr = 335227.1 N > NI-I = 2131.74 N Vậy thỏa điều kiện cột chòu nén ∗ Kiểm toán bulông neo cột thép: Sơ đồ bố trí bulông như hình 2.5 17 90 30... = 0.6 × 280 = 168 MPa - So sánh: để kiểm tra: fy = 168 MPa chọn fs = 35.39 MPa < 168 MPa Vậy thoả mãn điều kiện về nứt 2.3 BÓ VỈA: - Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8 - Ta tiến hành kiểm tra khả năng chòu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính toán của bó vỉa dạng tường là sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải Bảng 2.1: Lực tác dụng vào... tính toán b x h = 300 x 180 mm và bố trí cốt thép (hình 2.9) 40 220 40 300 2Ø14 40 160 200 Hình 2.9: Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu φ14 - Cốt thép dùng 3 mm - Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: AS = 3 × π.φ2 3.14 × 142 = 3× = 461.58 mm 2 4 4 - a’= 42 mm d S = h − a' = 200 − 42 = 158 mm - Xác đònh chiều cao... đònh trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn: c 2.03 = = 0.025 < 0.42 ds 80 ⇒ bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo - Xác đònh diện tích cốt thép: AS = 0.85 × f 'c × a × b 0.85 × 30 × 1.67 × 1500 = = 228.14 mm 2 fy 280 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: A S < A Smin = 0.03 × b.h Lấy AS = ASmin = 482.14 mm2 21 f 'c 30 = 0.03 × 1500 × 100 × = 482.14mm 2 fy 280 φ10a200 ⇒ 1000 mm có 8 thanh thép. .. - Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1 mm: MC = Mn 63947847 = = 42631.9 N.mm/mm 1500 1500 - Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: A S > A Smin = 0.03 × b.h f 'c 30 = 0.03 × 1500 × 180 × = 867.86 mm 2 fy 280 Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất MWH 2.3.2 Xác đònh MWH - 27 : Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng: - Tiết diện tính toán b x h = 300 x 180 mm và bố trí cốt thép (hình . T 3 : V T3 = 100 x 150 x 5 = 75000 mm 3 + Thể tích 2 ống thép liê kết thanh tay vòn: ( ) 2 2 3 lienket π V 2 90 82 100 216141.58mm 4 = × × − × = + Thể tích cột lan can: V cột = V T1 + V T2 + V T3