Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu vượt ngã tư Tân Quy tiết diện dầm thép 1 liên hợp bản BTCT 7x36m

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH 5

1.1.QUY MÔ, TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VÀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGÃ 4TÂN QUY 5

1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế 5

1.1.2 Các thông số thiết kế 5

1.2.TỔNG QUAN VỀ VỊ TRÍ DỰ ÁN 6

1.3.GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU 7

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ 8

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 10

3.1.XÁC ĐỊNH CHIỀU RỘNG CÓ HIỆU CỦA BẢN CÁNH 10

3.2.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC PHẦN BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 10

3.3.XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC PHẦN DẦM THÉP 10

3.3.1 Tiết diện thép I không có tấm thép gia cường 10

3.3.1.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn 11

3.3.1.2 Tiết diện liên hợp dài hạn 12

3.4.TIẾT DIỆN LIÊN HỢP CÓ TẤM THÉP GIA CƯỜNG 13

3.4.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn 13

3.4.2 Tiết diện liên hợp dài hạn 14

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN LAN CAN 16

4.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LAN CAN 16

4.2.CẤU TẠO LAN CAN 16

4.2.1 Loại lan can 16

4.2.2 Vật liệu dùng làm lan can 16

4.3.THIẾT KẾ LAN CAN 16

4.3.1 Tính toán thanh lan can 16

4.3.2 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can 16

4.3.3 Nội lực thanh lan can 17

4.3.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can 17

4.3.5 Tính toán phần bê tông đỡ lan can 18

4.3.6 Tính toán sức kháng momen 18

4.3.7 Tính sức kháng uốn của tường đối với trục ngang Mc 20

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 22

5.1.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 22

5.2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 22

5.2.1 Ảnh hưởng của tải trọng và hệ số sức kháng 22

5.2.2 Nguyên tắc tính toán 22

5.3.TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU 22

5.3.1 Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu 22

5.3.2 Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu 23

5.3.3 Nội lực tại ngàm 23

5.3.4 Tính toán nội lực bản kiểu dầm 24

5.3.5 Nội lực do tĩnh tải trên 1m dài cầu 24

5.3.6 Nội lực do hoạt tải trên 1m dài cầu 24

5.4.BỐ TRÍ CỐT THÉP 25

5.4.1 Cốt thép chịu mômen dương 26

5.4.2 Cốt thép chịu mômen âm 26

5.4.3 Cốt thép chịu mômen âm cho phần hẫng của bản mặt cầu 26

5.4.4 Cốt thép phân bố 26

5.5.KIỂM TRA NỨT 27

5.5.1 Kiểm tra cốt thép chịu mômen dương 27

5.5.2 Kiểm tra cốt thép chịu mômen âm 27

CHƯƠNG 6: HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 28

6.1.CÁC THÔNG SỐ 28

6.2.HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CHO DẦM TRONG 28

6.2.1 Hệ số phân bố momen dầm trong 28

6.2.2 Hệ số phân bố lực cắt dầm trong 28

6.3.HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CHO DẦM BIÊN 28

6.3.1 Hệ số phân bố momen dầm biên 28

6.3.2 Hệ số phân bố lực cắt dầm biên 29

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO HOẠT TẢI 30

7.1.LỰC CẮT VÀ MÔMEN TẠI VỊ TRÍ GỐI X =0 30

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO TĨNH TẢI 33

8.1.TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 1 33

8.2.TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 2 33

8.3.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG L=0,L/2,L/4,L/8,3L/8 CHO DẦM NGOÀI 34

8.3.1 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí gối 34

8.3.2 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí giữa nhịp L/2 34

8.3.3 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/4 35

8.3.4 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/8 35

8.3.5 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí 3L/8 36

8.4.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG L=0,L/2,L/4,L/8,3L/8 CHO DẦM TRONG 36

8.4.1 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí gối 36

8.4.2 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí giữa nhịp L/2 37

8.4.3 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/4 37

8.4.4 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/8 38

8.4.5 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí 3L/8 38

CHƯƠNG 9: TỔ HỢP TẢI TRỌNG 39

9.1.TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 39

9.2.TỔ HỢP TẢI TRỌNG CHO DẦM TRONG 39

9.3.TỔ HỢP TẢI TRỌNG CHO DẦM BIÊN 40

9.4.PHẦN MỀM MIDAS KIỂM TRA TẢI TRỌNG 42

9.4.1 Thông số đầu vào 42

9.4.2 Số liệu đầu ra 52

CHƯƠNG 10: KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 54

10.1.KIỂMTRATỈLỆCÁCPHẦNTỬ 54

10.2.KIỂMTRAĐỘMẢNHBẢNBỤNGCÓMẶTCẮTĐẶCCHẮC 54

10.3.KIỂMTRADẦMTHEOTTGHCƯỜNGĐỘ 54

10.3.1 Kiểm tra sức kháng uốn 54

10.3.2 Kiểm tra sức kháng cắt 57

CHƯƠNG 11: KIỂM TRA TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 59

11.1.KIỂMTRAỨNGSUẤTTẠIBIÊNTRÊNVÀBIÊNDƯỚIDẦMTHÉPDOTẢITRỌNGDÀIHẠN 59

11.2.KIỂMTRAĐỘVÕNGTIỂUCHUẨNVÀTÍNHĐỘVỒNGNGƯỢC 60

11.2.1 Kiểm tra độ võng tiêu chuẩn 60

11.2.2 Thiết kế độ vồng ngược cho dầm: 61

CHƯƠNG 12: KIỂM TRA DẦM THEO THGH MỎI 63

12.1.KIỂMTRAMỎIDOTẢITRỌNGGÂYRA 63

12.2.SỨCKHÁNGMỎIDOCONGVÊNHGÂYRA 63

12.2.1 Mỏi do bản bụng chịu uốn 63

CHƯƠNG 15: TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BIÊN DẦM VÀO SƯỜN DẦM 72

15.1.CHỌNLIÊNKẾTHÀN 72

15.2.TÍNHTOÁNỨNGSUẤTTRƯỢT 72

CHƯƠNG 16: THIẾT KẾ MỐI NỐI 74

16.1.CHỌNKÍCHTHƯỚCBẢNTÁPTẠIMỐINỐI 74

16.2.ĐẶCTRƯNGHÌNHHỌCPHẦNTHÉP 74

16.3.ĐẶCTRƯNGHÌNHHỌCPHẦNBÊTÔNG 75

16.3.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn 75

16.3.2 Tiết diện liên hợp dài hạn 76

16.4.TÍNHMỐINỐIBẢNCÁNH 77

16.5.TÍNHMỐINỐIBẢNBỤNG: 78

CHƯƠNG 17: THIẾT KẾ LIÊN KẾT NGANG 81

17.1LÝ THUYẾT THIẾT KẾ LIÊN KẾT NGANG: 81

17.2CHỌN KÍCH THƯỚC LIÊN KẾT NGANG (LKN): 81

17.3XÁC ĐỊNH LỰC GIÓ TÁC DỤNG LÊN CÁC DẦM 81

17.4KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC DỌC CỦA THANH NGANG 82

11.5KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BU LÔNG MỐI NỐI 82

CHƯƠNG 18: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỐ CẦU 83

18.1 CẤU TẠO MỐ CẦU: 83

18.2 KÍCH THƯỚC KẾT CẤU NHỊP CẦU DẪN: 84

18.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang KCN cầu dẫn: 84

18.2.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mố: 84

18.2.3 Yêu cầu tính toán: 84

18.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ CẦU: 84

18.4.1 MẶT CẮT ĐÁY MÓNG (MẶT CẮT I-I) 89

18.4.2 MẶT CẮT VUÔNG GÓC VỚI ĐÁY BỆ (MẶT CẮT II-II) 91

18.4.3 MẶT CẮT CHÂN TƯỜNG ĐỈNH 92

18.4.4 MẶT CẮT TƯỜNG CÁNH (MẶT CẮT IV-IV) 94

18.5.TÍNHTOÁNVÀBỐTRÍCỌC: 96

18.5.1 Số liệu địa chất: 96

18.5.2 Lựa chọn thông số cơ bản cho cọc: 97

18.5.3 Tính sức chịu tải cọc khoan nhồi: 97

18.5.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 97

18.5.3.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 97

18.5.4 Tính toán số lượng cọc trong đài: 100

18.5.5 Tính nội lực cọc bằng phần mềm fb-Multipier: 100

18.5.6 Tính toán cốt thép bệ mố: 102

CHƯƠNG 19 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤ CẦU 104

19.1.CÁCKÍCHTHƯỚCCƠBẢNCỦATRỤCẦU 104

19.2.XÁCĐỊNHTẢITRỌNGTÁCDỤNGLÊNTRỤ 105

19.2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu trụ 105

19.2.2 Yêu cầu tính toán 105

19.2.4.5.1 Tải trọng gió tác động lên công trình (WS) 106

19.2.4.5.1.1 Tải trọng gió ngang 106

19.2.4.5.1.2 Tải trọng gió dọc 107

19.2.4.5.2 Tải trọng gió tác động lên xe cộ (WL) 107

19.2.4.5.2.1 Tải trọng gió ngang 107

19.4.1.1 Kiểm tra độ mảnh giới hạn 108

19.4.2 Kiểm tra sức kháng nén(có kết hợp uốn của thân trụ) 108

19.4.2.1 Nén dọc trục 108

19.4.2.2 Nén dọc trục và uốn kết hợp 109

19.4.3 Sức kháng cắt 110

19.4.3.1 Kiểm toán mặt cắt xà mũ 110

19.4.3.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn của mặt cắt 110

19.4.3.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của mặt cắt 110

19.5.TÍNHTOÁNVÀBỐTRÍCỌC: 111

19.5.1 Số liệu địa chất: 111

19.5.2 Lựa chọn thông số cơ bản cho cọc: 112

19.5.3 Tính sức chịu tải cọc khoan nhồi: 112

19.5.3.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 112

19.5.3.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 112

19.5.4 Tính toán số lượng cọc trong đài: 115

19.5.5 Tính nội lực cọc bằng phần mềm fb-Multipier: 115

19.5.6 Tính toán cốt thép bệ trụ: 117

CHƯƠNG 20 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 119

20.1.THUYẾTMINHBIỆNPHÁPTHICÔNG 119

20.1.1 Công tác trắc địa và định vị tim cầu 119

20.1.2 Công tác chuẩn bị 119

20.1.3 Thiết kế tổ chức thi công mố 119

20.1.4 Thiết kế tổ chức thi công trụ 120

20.1.5 Thiết kế tổ chức thi công kết cấu nhịp 121

20.2.TÍNHTOÁNTHICÔNG 122

20.2.1 Chọn máy trộn bê tông 122

20.2.2 Tính toán ván khuôn 122

20.2.3 Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 124

20.2.3.1 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy 124

20.2.3.2 Tính toán số ống bê tông khi thi công bt bịt đáy 124

20.2.4 Tính toán vòng vây cọc ván thép 124

20.2.4.1 Tính toán theo điều kiện ổn định vòng vây cọc ván 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 127

LỜI CẢM ƠN 128

PHẦN THUYẾT MINH

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Quy mô, tiêu chuẩn thiết kế và đặc điểm tự nhiên khu vực ngã 4 Tân Quy 1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế

- Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823:2017 THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG BỘ - Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2007

Đất tầng tại khu vực dự án từ trên xuống dưới phân thành các lớp sau: + Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ xám đen, trạng thái chảy (0 – 4m)

+ Lớp 2: Sét pha màu xám xanh, trạng thái dẻo mềm dẻo cứng (4 – 17m) + Lớp 2a: Sét màu xám xanh xám nâu, trạng thái dẻo cứng (17 – 28.5m) + Lớp 3: Cát hạt thô lẫn sỏi sạn, kết cấu chặt vừa (28.5 – 41m)

+ Lớp 4: Cát hạt trung, trạng thái cứng (41-53.8m) - Điều kiện khí tượng thuỷ văn

- Mưa Khu vực xây dựng nằm trong miền có hai mùa khí hậu rõ rệt:

 Mùa mưa: Từ trung tuần tháng 5 đến hết tháng 10

 Mùa nắng: Từ tháng 11 đến hết thượng tuần tháng 5 Số ngày mưa trung bình hàng năm là 154 ngày/năm - Nhiệt độ

Nhiệt độ trung bình trong các tháng từ (26-29)0C Cao nhất trung bình là 320C vào tháng 4

Thấp nhất trung bình là 260C vào tháng 12 - Độ ẩm không khí

Độ ẩm tương đối trung bình trong mùa mưa là (80-86) %, mức cao nhất vào tháng 9 Độ ẩm tương đối trung bình trong mùa khô là (71-78) %, mức thấp nhất vào tháng 2 và 3

Độ ẩm tốt cao trung bình đạt (96-97) % vào mùa mưa và độ ẩm thấp nhất trung bình (43-64) % vào mùa khô

- Gió Vị trí cầu nằm trong khu vực không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão Gió Tây – Nam thổi trong mùa mưa trung bình 3.6 m/s

Gió Đông – Bắc trung bình 2.4 m/s vào tháng 11 đến tháng 2 Gió Đông – Nam trung bình 2.4 m/s vào tháng 3 đến tháng 5 - Nắng, tình trạng bốc hơi nước và cân bằng nước

Số giờ nắng cao nhất vào tháng (1-4) đạt mức trung bình (7.6-8.6) giờ/ngày Số giờ nắng thấp nhất vào tháng (7-10) đạt mức trung bình (5.6-5.9) giờ/ngày Tổng lượng bốc hơi trong năm là 2114mm với độ bốc hơi cao nhất vào mùa khô Độ cân bằng nước đạt mức dương (20-228) mm trong các tháng mùa mưa và thiếu nước trong mùa khô

Kết luận: Nền đất nằm trong khu vực đất khá tốt, thời tiết, khí hậu của khu vực này không gây

khó khăn cho công tác thi công khi sắp xếp thời gian thi công hợp lý

1.2 Tổng quan về vị trí dự án

Hình 1.1 Bản độ khu vực công trình

Hình 1.2 Mặt bằng dự án tại ngã tư Tân Qui

Hình 1.3 Khu vực dự án nhìn từ trên cao hướng đi Long An

Vì lưu lượng xe lưu thông trên Tỉnh lộ 8 đi từ Long An đến Bình Dương và từ Bình Dương đến Long An rất lớn, lớn hơn nhiều so với lưu lượng xe lưu thông trên Tỉnh lộ 15, vì thế ta chọn giải pháp xây dựng cầu trên đường Tỉnh lộ 8

1.3 Giải pháp kết cấu cầu

- Cầu giản đơn dầm thép liên hợp bản BTCT, gồm có 7 nhịp, chiều dài nhịp Ln=36m, cầu được bố trí theo sơ đồ 7 x 36m - Chiều dài toàn cầu: Ltc= 100 + 256.2 + 100 = 456.2 m

- Mố cầu: Là mố U bê tông cốt thép đặt trên kết cấu móng cọc khoan nhồi đường kính D1000mm

- Trụ cầu: Là trụ tròn rỗng thép đặt trên kết cấu móng cọc khoan nhồi đường kính D1000mm

- Chọn độ dốc dọc id= 4% - Độ dốc ngang cầu in= 2%

Hình 1.4 Trắc dọc cầu

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ 2.1 Số liệu chung:

- Chiều dài nhịp: L = 36 m - Bề rộng phần xe chạy: B = 11 m - Bề rộng lề bộ hành: K = 0 m - Bề rộng lan can: Llc = 0.5 (m) - Bề rộng mặt cầu: B + 2K +2Llc = 12 (m) - Khoảng cách từ đầu dầm tới tim gối (a): 0.5 m - Chiều dài nhịp tính toán (Ltt): Ltt = L-2a = 36 – 2 x 0.5 = 35m - Tải trọng thiết kế: HL93; tải trọng người: 3000N/m2

- Dạng kết cấu nhịp: Dầm giản đơn - Dạng mặt cắt: Chữ I

- Vật liệu kết cấu dầm: Thép ghép - Công nghệ chế tạo: Liên hợp dầm thép bản bê tông cốt thép 2.2 Các loại vật liệu:

2.2.1 Thép dầm chủ

2.2.2. Bê tông bản mặt cầu

Cường độ nén của bêtông ở tuổi 28 ngày f'

c= 28 Mpa Cường độ chịu kéo khi uốn : fr = 0,63 fc = 3.33 Mpa Mô đuyn đàn hồi (Eb): Ec =0,043 y1,5cfc = 28442 Mpa

2.3 Chọn tiết diện sợ bộ • Chiều cao dầm:

 Xác định chiều rộng cánh dầm :

𝐵 ≥ 14ℎ =

14∗ 2 = 0.5𝑚 + Chọn chiều rộng bản biên trên dầm thép : bb = 600 (mm) + Chọn chiều rộng bản biên dưới thứ nhất : b1 = 600 (mm) + Chọn chiều rộng bản biên dưới thứ hai : b2 = 700 (mm)

 Xác định chiều dày của sườn :

𝛿𝑠 ≥ 6 𝑚𝑚

 Chọn  s 16(mm)

 Xác định chiều dày bản cánh :

{ 𝛿𝑐 > 𝛿𝑠𝛿𝑐 ≥ 8 𝑚𝑚

 Chọn chiều dày bản cánh trên = bản cánh dưới thứ nhất = bản cánh dưới thứ 2:

Chiều dày bản cánh trên (𝒕𝒄) 30 mm Bề rộng bản cánh dưới (𝒃𝟐) 600 mm Chiều dày bản cánh dưới (𝒕𝟐) 30 mm Chiều dày sườn dầm thép (𝒕𝒘) 16 mm Chiều cao sườn dầm thép (𝒉𝒘) 1940 mm

Hình 2.1 Kích thước dầm chủ 2.4 Liên kết ngang:

Các vách ngang hoặc các khung ngang cho các dầm thép cán phải cao ít nhất bằng nửa chiều cao của dầm Do đó ta chọn liên kết ngang như sau :

Chọn liên kết ngang là thép hình góc đều cạnh L150×150×10 có các đặc trưng hình học như sau :

+ Diện tích : A = 2900 (mm2) + Chiều cao : d = 150 (mm) + Chiều dày cánh : tf = 10 (mm) + Khối lượng trên một đơn vị chiều dài : 22.8 kg/m = 0.228 N/mm

Mặt cắt ngang , bố trí dầm ngang thể hiện trên Hình 2.2 2.5 Các lớp phủ mặt cầu:

- Mặt đường gồm các lớp: + Bê tông asphal dày 75 cm

+ Lớp phòng nước dày 0.4 cm

Hình 2.2 - Bố trí chung trên cầu

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 3.1 Xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh

+ Đối với dầm trong:

i

b = min

1

0.25 3500087504

12 200 500 / 22650

2500

mmmm



Do đó b = 2500 mm i

+ Đối với dầm ngoài:

1000

mmmmmm



Do đó b = e

2

i

b

+ 1000= 2250 mm

3.2 Đặc trưng hình học phần bản mặt cầu bê tông cốt thép

Hình 3.1 Bản bê tông cốt thép dầm trong + Diện tích phần bê tông :

Fb = 2500200+100100 + 600100 = 570000 mm2+ Mô men tĩnh đối với trục đi qua phần tiếp xúc giữa bản bê tông và dầm thép: Sb = 2500200 200 + 100100 66.67 + 600  100 50 = 103666700 mm3 + Vị trí trọng tâm của phần bê tông (Ycb):

3062662886

bI

Hình 3.2 Tiết diện không có bản táp

+ Diện tích phần dầm thép (Ft):

Ft= bchc + twhw + b1h1 + b2h2 = 60030 + 161940 + 60030 = 67040 mm + Mô men tĩnh đối với trục đi qua trọng tâm sườn dầm thép (St):

St = (bchc)y1 + (twhw)y2 + (b1h1)y3

tct

t

SY

+ Mômen quán tính phần dầm thép đối với trục trung hoà của dầm thép :

ttI

mmy

25MPa fc 28Mpa32MPa n 8

+ Diện tích tương đương :

54081763

391.08138290

tdctd

 Vị trí trục trung hòa cách mép trên dầm thép về phía dưới một đoạn là 391.08 mm

+ Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dưới của dầm thép (Ytd1):

+ Mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

2

21

2

210

570000 (181.87 391.08)

4.47 10 67040306266288

81000 160 92

4

9.33 10

0135006 77.4691.08

ntdt

tdI

1

9.33 10

51608.92 79892 0.151

ntdb

tdI

Hình 3.3 Trục trung hoà tiết diện liên hợp ngắn hạn chưa có bản táp 3.3.1.2 Tiết diện liên hợp dài hạn

+ Diện tích tương đương:

6 0.839 90

807

8

tdctd

 Vị trí trục trung hòa cách mép trên dầm thép về phía dưới một đoạn là 690.83 mm

+ Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dưới của dầm thép (Ytd1):

+ Mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

2

21

2

210

570000 (181.87 690.83)3062662886

3.4 Tiết diện liên hợp có tấm thép gia cường + Diện tích phần dầm thép (Ft):

Ft= bchc + twhw + b1h1 + b2h2 = 600 30 + 16 1940 + 600 30 + 700 30= 88040 mm2+ Mô men tĩnh đối với trục đi qua trọng tâm sườn dầm thép (St):

St = (bchc)y1 + (twhw)y2 + (b1h1) y3 + (b2h2) y4

+ Vị trí trọng tâm dầm thép (Yct) : Yct = St/ Ft = 21315000/88040 = 242.11 mm  Vị trí trục trung hòa cách trọng tâm sườn dầm thép về phía dưới là 242.11 mm

+ Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mép trên dầm thép (Ytt) :

tt

ttI

tb

tdI

25MPa fc 28Mpa32MPa n 8

+ Diện tích tương đương :

605.17159290

tdctd

 Vị trí trục trung hòa cách mép trên dầm thép về phía dưới một đoạn là 605.17 mm

+ Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dưới của dầm thép (Ytd1):

+ Mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

2

21

2

210

570000 (181.87 605.17)3062662886

2

1.41 10

155771844905.17

ntdt

tdI

1

1.41 10

98959174.081424.83

ntdb

tdI

y



3.4.2 Tiết diện liên hợp dài hạn + Diện tích tương đương:

tdctd

+ Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến biên dưới của dầm thép (Ytd1):

+ Mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

2

21

2

210

570000 (181.87 939.58)3062662886

ttI

btI

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN LAN CAN 4.1 Giới thiệu chung về lan can

Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi bộ Lan can còn là công trình thẩm mỹ, tạo thành hình thái hài hòa của công trình và cảnh quan xung quanh

Mục đích chủ yếu của lan can đường ô tô là phải chặn giữ và chỉnh hướng các xe cộ đi trên cầu Khi va chạm, lan can phải chịu được lực xung kích của xe, xe không bị bật lại luồng giao thông, nhưng xe cũng không thể vượt qua lan can

4.2 Cấu tạo lan can 4.2.1 Loại lan can

Chọn mức độ thiết kế của lan can là L4 – Mức cấp 4 – được chấp nhận áp dụng chung cho hầu hết các đường tốc độ cao với hỗn hợp các xe tải và xe tải nặng (mục 7.2 TCVN 11823 – 13:2017)

Các bộ phận của lan can thiết kế gồm có: tổ hợp tường phòng hộ bê tông và thanh lan can kim loại

4.2.2 Vật liệu dùng làm lan can

 Cốt thép

Dung thép lan can loại M270, cấp 250 có fy 250 MPa Fu 400 MPa

 Bê tông Cường độ chịu nén của bê tông f’c = 28 Mpa

4.3 Thiết kế lan can 4.3.1 Tính toán thanh lan can

- Chiều cao nhỏ nhất của lan can đường là 1070 mm được đo từ mặt đường xe đạp - Chọn HLC = 1410 mm

- Chọn thanh lan can thép ống có: + Đường kính ngoài D = 100 mm + Đường kinh trong d = 90 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm

Hình 4.1 Kích thước lan can 4.3.2 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

Hình 4.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can

- Theo phương thẳng đứng (Y):  Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

+ Tải tập trung P = 890 N được đặt theo phương hợp lực của g và w

4.3.3 Nội lực thanh lan can

- Theo phương y: + Moment do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải tập trung: - Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can:

Trong đó: : là hệ số điều chỉnh tải trọng

4.3.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can

- Trong đó:

φ: là hệ số sức kháng: φ= 1 M: là momnet lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải Mn: Sức kháng của tiết diện

S: là momnet kháng uốn của tiết diện

Vậy thanh lan can đủ khả năng chịu lực

- Ta tiến hành tính toán cột lan can ở giữa với sơ đồ tính được thể hiện như ở trong hình - Trong quá trình tính toán: Để đơn giản hóa ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân

Kiểm tra khả năng chịu lực cột lan can: + Kích thước:

h = 410 mm; h1 = 205 mm; h2 = 205 mm + Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)

yw

D0.95 : 

R1: 

0.95 1 10.95    

+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào một lực tập trung:

Pw = w L = 0.37 2000 = 740 N + Lực tập trung: P = 890N

+ Suy ra lực tập trung vào cột là:

P = Pw + P = 740 + 890 = 1630 N - Momen tại mặt cắt chân cột lan can theo phương ngang cầu:

4.3.5 Tính toán phần bê tông đỡ lan can

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

+ Chọn cấp lan can là cấp TL-4 dùng cho cầu có xe tải + Không bố trí dầm đỉnh Mb 0

Lực tác dụng vào lan can

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác

- Chiều cao lan can H=950 mm - Diện tích mặt cắt ngang lan can Alc=364600 mm2 Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang RW

+ MW: Sức kháng uốn của tường (sức kháng uốn của thép ngang trên 1 đơn vị chiều dài) + Mc: Sức kháng uốn của tường hẫng (sức kháng uốn thép đứng trên 1 đơn vị chiều dài) Chia lan can thành 3 đoạn có chiều dài tường thay đổi như sau:

+ Đoạn 1 : chiều cao là 450 mm + Đoạn 2 : chiều cao là 200 mm + Đoạn 3 : chiều cao là 300 mm

- Đoạn 1: h =300 mm

Bề rộng đoạn 1: 450 mm - Cốt thép gồm 2 thanh đường kính 12mm cho mỗi phía, As = 113.1×2 = 226.2 mm2

ds = 300 - 50 = 250mm Tính toán sức kháng như tiết diện hình chữ nhật

'

226.2 420

9.940.85 0.85 25 450

sycA f

- Đoạn 2: do độ nghiêng bên phải lớn nên sức kháng moment âm và dương sẽ được tính

riêng biệt, sau đó lấy trung bình

Phần dương (căng thớ bên trái):

b = 200 mm - Cốt thép chịu kéo gồm 1 thanh bên trái, đường kính 12mm với As = 113.1 mm2

72

'

113.1 420

7.450.85 0.85 25 300

sycA f

w

4.3.7 Tính sức kháng uốn của tường đối với trục ngang Mc

Cốt thép chịu kéo là các thanh thép đứng có đường kính D14 ứng diện tích 153.9 mm2 và bố trí khoảng cách 100mm Khi đó, diện tích thép chịu kéo trên 1 đơn vị chiều dài

As = 153.9/100 =1.539 mm2/mm Tất cả các đoạn sẽ tính với chiều rộng đơn vị, b = 1mm - Cốt thép chọn:

As = 153.9/100 =1.539 mm2/mm ds = 300 - 50 +14/2 + 12/2 = 263 mm

Diện tích thép trên bề rộng đơn vị As = 153.9/100 =1.539 mm2/mm ds = 200 +100 + 14/2 + 12/2 = 313 mm

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU5.1 Số liệu tính toán bản mặt cầu

- Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 2500mm - Số lượng dầm chủ: n = 5 dầm

- Lớp bảo vệ: Chọn d = 50 mm - Tỷ trọng của bê tông: Wc = 2400kg/m3 - Cường độ nén của bê tông ở 28 ngày tuổi: f’c = 28MPa - Giới hạn chảy của thép thanh: fy = 420MPa Es = 200000MPa

5.2 Tính toán thiết kế bản mặt cầu 5.2.1 Ảnh hưởng của tải trọng và hệ số sức kháng Ảnh hưởng của tĩnh tải

Các hệ số tải trọng cho tĩnh tải: - Đối với bản mặt cầu và lan can tay vịn:

pDCmax = 1.25

pDCmin = 0.9 - Đối với các lớp mặt cầu

pDWmax = 1.5

pDWmin = 0.65

Ảnh hưởng của hoạt tải

+ Hệ số xung kích: IM = 0.33 + Hệ số tải trọng: LL = 1.75 + Hệ số làn xe:

- Đường 1 làn xe: m = 1.2 - Đường 2 làn xe: m = 1.0 - Đường 3 làn xe: m = 0.85

5.2.2 Nguyên tắc tính toán

Sử dụng phương pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt cầu BTCT đúc tại chỗ và đúc liền khối {6.2.2.1.6}

Mô hình tính toán coi mặt cầu như các dải bản vuông góc với các cấu kiện đỡ

Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích một dải bản rộng 1m theo chiều ngang cầu Các cấu kiện kê được giả thiết là tuyệt đối cứng Ta có 2 sơ đồ tính, phần cánh hẫng ở dầm biên tính theo sơ đồ công son, các bản mặt cầu phía trong tính theo sơ đồ dầm liên tục trên các gối cứng tại vị trí các dầm chủ

5.3 Tính toán nội lực bản mặt cầu

Xét trường hợp bất lợi nhất bảng hẫng chịu tác dụng cả tĩnh tải và bánh xe ô tô

5.3.1 Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu

- Do trọng lượng bản thân: DC1 = 1 x ts x  = 1 x 0.2 x 2400 = 480 kg/m = 4.8 kN/m - Do trọng lượng của lan can:

Tĩnh tải lan can tay vịn: Plc = 0.12 kN/m Tĩnh tải bệ đỡ lan can:

DC2 = 9.115 kN/m - Do trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu Tính toán theo bảng sau:

250 2503001800

L1L2

L3=L4DC2

DC1

DW

Hình 5.1 Mô hình tải trọng tác dụng lên cánh hẫng

Trong đó: L1 – Chiều dài bản hẫng L2 – Khoảng cách từ tim lan can đến ngàm L3 – Chiều dài phần có lớp phủ mặt cầu L4 – Chiều dài đoạn phân bố tải trọng bánh xe L5 – Chiều dài đoạn phân bố tải trọng người đi bộ Với L1, L2, L3, L4, L5 được tính theo nhịp có hiệu của bản kê trên dầm dọc là chiều dài của bản cánh hẫng trừ đi một nữa chiều rộng bản cánh dầm dọc tức là bf/2

5.3.2 Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu

- Do xe tải thiết kế (Design Truck) Xét một bánh xe nặng của xe tải thiết kế có trọng lượng P đặt cách mép bệ đỡ lan can 300mm Khoảng cách từ tim bánh xe tới ngàm x = 120mm Chiều rộng tiếp xúc của bánh xe b = 510mm Chiều dày của bản mặt cầu tf = 200mm

Chiều rộng dải tương đương: E = 1140 + 0,833.x = 1140 + 0.833 x 120 = 1260mm = 1.26 m LL =

Etb

Pstr

).(  =

0,5 145 / 2(0,51 0, 2) 1.26

  = 40,52 kN/m

- Do người đi Chiều rộng lề người đi là 1m Tải trọng người đi bằng 300kg/m2 = 3kN/m2 Tổng hợp kết quả:

Giả sử chọn bf = 300mm, ta có các bảng tổng hợp kết quả chiều dài, tĩnh tải và hoạt tải như sau: Chiều dài

L1 (m) L2 (m) L3 (m) L4 (m) L5 (m)

Tĩnh tải DC1 (kN/m) DC2 (kN) DW (kN/m)

Hoạt tải LL (kN/m) PL (kN/m)

5.3.3 Nội lực tại ngàm

Xét hệ số điều chỉnh tải trọng trường hợp sử dụng các giá trị cực đại của i

 = D.R.I ≥ 0.95 Trong đó:

D – tính dẻo, trường hợp thiết kế thông thường D = 1

R – tính dư, bản hẫng không có tính dư R = 1.05

I – tầm quan trọng, cầu trên quốc lộ I = 1.05

 = 1x1.05x1.05 = 1.1 Mômen tại ngàm:











2 2

) (

.2

.2

252

42

32

2212111

LPLL

IMLLm

LDWL

DCL

V = .p1.DC1.L1p1.DC2 p2.DW.L3 m.LL.(LLIM).L4 PL.PL.L5 = 1.1 1.25 4.8 0.7 1.25 9.115 1.5 2.042 0.2

5.3.4 Tính toán nội lực bản kiểu dầm

Đối với bản của cầu dầm có thể phân tích như mô hình dải bản liên tục, kê trên các dầm chủ Đối với bản mặt cầu của các dầm có mặt cắt hình hộp có thể phân tích theo mô hình dải bản ngàm 2 đầu và tính theo phương pháp gần đúng với đường lối tính toán mômen dương ở mặt cắt giữa nhịp của mô hình bản giản đơn kê trên 2 gối khớp Trị số mômen tại mặt cắt giữa nhịp của bản 2 đầu ngàm xác định theo công thức:

0.5,0.

5,

M 

Với M00,5.S – mômen do ngoại tải gây ra tại mặt cắt giữa nhịp dầm giản đơn k – hệ số điều chỉnh lấy bằng 0.5

S – nhịp có hiệu của bản, S = 2.5 – 0.3/2 = 2,35m (giả thiết bf = 0.3m)

5.3.5 Nội lực do tĩnh tải trên 1m dài cầu

Tĩnh tải tính toán toàn bộ: DL = 1.25DC1 + 1.5DW = 1.25x4.32 + 1.5x2.042 = 8.463 kN/m Mômen tại mặt cắt giữa nhịp của dầm giản đơn tương đương:

MD

M00,5  . = 1.1 x 8.463 x 2.352/8 = 6.43 kNm Mômen tính toán của dầm thật:

5.3.6 Nội lực do hoạt tải trên 1m dài cầu

+ Bề rộng dài tương đương: S = 2500mm < 4600mm nên ta chỉ xét xe tải thiết kế, không xét tải trọng làn và xe 2 trục {3.6.1.3.3}

Bề rộng tiếp xúc của bánh xe: b = 510mm Chiều dài tiếp xúc của bánh xe:

ts

Hình 5.2: Phân bố bánh xe trên dải bản mặt cầu

- Với mômen dương: E = 660 + 0.55xS = 660 + 0.55x2500 = 2035 mm > 1000 mm LL1 =

Etb

P

s).(

36.252 (0.51 0.2) 2.035   = 12.545 kNm

Mômen tại mặt cắt giữa nhịp trên dầm giản đơn:

MPnLLIMm

) (

=1.1 x 1.2 x 1.75 x (1+0.33) x 12.545 x (0.51+0.2) x (2 x (2.5-0.51-0.2))/4 = 24.5 kNm

S

M0,5. = 0.5 x 24.5 = 12.25 kNm - Với mômen âm:

E = 1220 + 0.25xS = 1220 + 0.25 x 2500 = 1845 mm LL2 =

Etb

P

s).(

36.252 (0.51 0.2) 1.845   = 13.84 kNm

Mômen tại mặt cắt giữa nhịp trên dầm giản đơn:

MPnLLIMm

) (

0   =1.1x1.2x1.75x(1+0.33)x13.84x(0.51+0.2)x2x(2.5-0.51-0.2)/4 = 27.02 kNm



goi

M = -0.8 x 27.02 = -21.62 kNm

Vậy: Mômen tính toán dương tại mặt cắt giữa nhịp:



S

M0,5. = 1.4 + 12.25 = 13.65 kNm Mômen tính toán âm tại mặt cắt gối:

V

DLV  .   ( 1 ). = 1.1 8.463 1.25 1.2 1.75 (1 0.33) 12.545 0.355        

= 25.32 kN Với:

VD

 = 0.5x1x2.5 = 1.25m2

VP

 = 0.355 m2

5.4 Bố trí cốt thép

- Sức kháng uốn của bản Mr = ф.Mn

ф – hệ số sức kháng quy định theo {5.5.4.2.1} ф = 0.9 đối với trạng thái giới hạn cường độ 1 (cho BTCT thường)

Mr – sức kháng uốn tính toán Mn = sức kháng uốn danh định

Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ nhật như quy định ở {5.7.2.2} thì Mn xác định theo {5.7.3.2.3}

)22.(.) (

.85,0)2.(.)2.(.)2.(

psn

hahbbfa

dfAadfAadfA

Vì không có cốt thép ứng suất trước, b = bw và coi As' = 0

2.(.fdaA

Mn  sys 

Trong đó: As – diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2) fy – giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa) ds – khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép thường chịu kéo (mm)

'

sA – diện tích cốt thép thường chịu nén (mm2)

'

cf – cường độ chịu nén của bêtông ở 28 ngày (MPa) b – bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm) bw – chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1 – hệ số chuyển đổi điểu đồ ứng suất quy định trong {5.7.2.2}

fh – chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T (mm) a = c.1 – chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm) theo {5.7.2.2} a = c.1 =

1'

''

85,0

)

.



wc

ysyspsps

bf

fAfAf

.1 =

bffA

cys

85,0

Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu nén khi tính sức kháng mômen như sau:

)2.( Mn  Asfyds  a

Trong đó: a =

bffA

cys

85,0

'

Cốt thép nhỏ nhất {5.7.3.3.2} của cốt thép thường thỏa mãn nếu:

''

03,0

ycs

ffbd

A 

Với các tính chất vật liệu đã cho, diện tích nhỏ nhất của thép trên một đơn vị chiều rộng bản là:

min As = 0.03 28 1

420 d = 0.002d mm2Khoảng cách lớn nhất của cốt thép chủ {5.10.3.2} của bản bằng 1,5 lần chiều dày bản hoặc 450mm Với chiều dày bản 200 mm:

Smax = 1.5 x 200 = 300 mm

5.4.1 Cốt thép chịu mômen dương

Mu = 13.65 kNm; d = 150 mm Thử chọn: As 13650

330.150 = 0.275 mm2min As = 0.002d = 0.002x150 = 0.3 mm2

 Chọn As = 0.3 mm2Theo phụ lục B, bảng B4, sách Cầu bê tông cốt thép (tập 1), thử chọn Ø14@200 cho

As = 0.4 mm2 a = 0.4 420

0.85 28 1  = 7.1 mm

Kiểm tra độ dẻo dai: a ≤ 0.357d = 0.357x150 = 53.55 mm  Đạt Kiểm tra cường độ mômen:

)2.( Mn  Asfyds a

2.( Asfyds a = 0.9 0.4 420 (150 7.1)

2

= 22143.2 Nmm = 22.1 kNm > 13.65 kNm  Đạt

Đối với cốt thép ngang bên dưới chịu mômen dương dùng Ø14@200mm

5.4.2 Cốt thép chịu mômen âm

Mu = 23.86 kNm; d = 150 mm Thử chọn: As 23860

330 150

 = 0.48 mm

2min As = 0.002d = 0.002x150 = 0.3mm2

 Chọn As = 0.5 mm2Theo phụ lục B, bảng B4, sách Cầu bê tông cốt thép (tập 1), thử chọn Ø14@200 cho

As = 0.5 mm2 a = 0.5 420

0.85 28 1 = 8.8 mm

Kiểm tra độ dẻo dai: a ≤ 0.357d = 0.357x150 = 53.55 mm  Đạt Kiểm tra cường độ mômen:

)2.( Mn  Asfyds a

2.( Asfyds a = 0.9 0.5 420 (150 8.8)

2

= 27518.4 Nmm = 27.5 kNm > 23.07 kNm  Đạt Đối với cốt thép ngang bên trên chịu mômen âm dùng Ø14@200mm

5.4.3 Cốt thép chịu mômen âm cho phần hẫng của bản mặt cầu

Để thuận lợi thi công: Bố trí 2 mặt phẵng lưới cốt thép cho bản mặt cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng được bố trí giống cốt thép âm dùng Ø14@200mm Chỉ tiến hành kiểm toán

Mômen tính toán cho mômen âm bản mặt cầu: Mu = 13.69 kNm < 23.07 kNm

Do mômen tính toán Mu < Mômen tính toán của mômen âm của bản mặt cầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cường độ được thỏa mãn

5.4.4 Cốt thép phân bố

Cốt thép phụ theo chiều dọc được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm (%) cốt thép chính chịu mômen dương Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy {9.7.3.2}

Số phần trăm = 384067%

cS

Trong đó Sc là chiều dài có hiệu của nhịp Sc = 2500 mm

 Số phần trăm = 3840

2500 = 76.8% dùng 67% Bố trí As = 0.67 x 0.4 = 0.268 mm2

Đối với cốt thép dọc bên dưới dùng Ø12@200mm

Ad

Zf

1/3 



Trong đó: Z = 23000N/mm (tham số chiều rộng vết nứt) cho điều kiện môi trường khắc nghiệt dc – chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim thanh gần nhất ≤50mm

A – diện tích có hiệu của bê tông chịu kéo trên thanh có cùng trọng tâm với cốt thép Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt của bê tông cốt thép thường {3.4.1} Trong trạng thái giới hạn sử dụng, hệ số thay đổi tải trọng  = 1.0 và hệ số tải trọng cho tĩnh tải và hoạt tải là 1,0 Do đó mômen dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là:

M = MDC+MDW+1,25.MLL Việc tính ứng suất kéo trong cốt thép do tải trọng sử dụng dựa trên đặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi {5.7.1} Dùng tỷ số môđun đàn hồi n = Es/Ec để chuyển cốt thép sang bê tông tương đương Môđun đàn hồi Ec được cho bởi:

Ec = 1,5'

043,0cfc = 0,043.24001,5 28 = 26752.5MPa Và n = 200000

26752.5 = 7.48  Dùng n = 8

5.5.1 Kiểm tra cốt thép chịu mômen dương

Mômen dương trong trạng thái giới hạn sử dụng tại vị trí giữa nhịp: Mu = 0.5x[(4.8+2.042) x 2.52/8+ 1.2 x 1.25 x 12.545 x 0.51] = 7.47 kNm Tính các đặc trưng tiết diện chuyển đổi cho mặt cắt rộng 1mm có hai lớp cốt thép như trình bày ở trên Vì lớp bảo vệ tương đối dày, cốt thép phía trên giả thiết nằm ở phía chịu kéo của trục trung hòa Tổng mômen tĩnh đối với trục trung hòa ta có:

).()

.(5

,0 bx2 nAs' d' x nAsdx

(3

xdnAx

dnAxb

= 56675 mm4Và ứng suất kéo của cốt thép dưới bằng: fs =

cr

IyMn . = 8 7470 (150 30.37)

5.5.2 Kiểm tra cốt thép chịu mômen âm

Mômen âm trong trạng thái giới hạn sử dụng tại vị trí gối: Mu = -0.8x[(4.8+2.042) x 2.52/8+ 1.2 x 1.25 x 12.545 x 0.51]= -11.96 kNm Tiết diện ngang chịu mômen âm có cốt thép nén ở đáy bản Lần này giả thiết x < d’ = 50mm, như vậy cốt thép đáy bản sẽ chịu nén Tổng mômen tĩnh đối với trục trung hòa ta có:

).()

.()1(5,0 bx2  n As' xd' nAsdx

().1(3

xdnAd

xAnxb

s



= 67523 mm4Và ứng suất kéo của cốt thép dưới bằng: fs =

cr

IyMn . = 8 11960.(150 32.27)

67523

Cốt thép chịu kéo cho mômen âm dùng thanh Ø14@200mm Do đó: fsa = 0,6fy = 0,6.420 = 252 MPa > fs = 166.82 MPa  Đạt

CHƯƠNG 6: HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 6.1 Các thông số

S= 2500 mm L= 35000 mm ts= 200 mm - Xác định tham số độ cứng dọc : Kg n I( Aeg2)

29440.09

db

En

7600

SIV

7600 10700

MIV

0.6

gMI

 ME

M

(mg) = 1 x 0.72 = 0.72

6.3.2 Hệ số phân bố lực cắt dầm biên

Một làn xe chất tải ( hệ số làn xe m = 1,2) - theo nguyên tắc đòn bẩy

SEV

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO HOẠT TẢI

Kết cấu cầu chịu tải trọng phức tạp và làm việc với sự kết hợp của nhiều bộ phận Ở đây để đơn giản cho việc tính toán ta chỉ xét 1 dầm đơn đại diện cho tất cả các dầm và nội lực của dầm được nhân với hệ số phân bố ngang để kế đến sự làm việc chung của các dầm khác Tải trọng tác dụng lên dầm đơn

Ta sẽ tính lực cắt và mômen cho các vị trí gối L=0 , L/2, L/4,L/8,3L/8

7.1 Lực cắt và mômen tại vị trí gối x = 0

Sơ đồ xếp tải như hình dưới đây :

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L=0 ( Tại gối)

0

Langoi

7.1.2 Do xe 3 Trục

30

Xe trucL

3

0

Xe Trucgoi

7.1.3 Do xe 2 Trục

2

xe Trucgoi

35000

2

Xe Trucgoi

XeTai Moigoi

7.2 Lực cắt và mômen cho vị trí l/2 (x=35000/2=17500 mm)

Sơ đồ xếp tải như hình dưới đây:

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/2

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/2

3/2

1

2

LanL

7.2.2 Do xe 3 Trục

Ta có : 3/2

xe TrL

= 136.09 kN

3/2

xe TrL

7.2.3 Do xe 2 Trục

Ta có : 2

2/2

17500 1200

17500

TrucL

7.3 Lực cắt và mômen tại vị trí l/4 (x = 8750 mm)

Sơ đồ xếp tải như hình dưới đây:

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/4

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/4

3/4

1

2

LanL

7.3.2 Do xe 3 Trục

Ta có : 3

= 217.34 kN

3/4

xe TrL

7.3.3 Do xe 2 Trục

Ta có : 2

2/4

26250 1200

26250

TrucL

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO TĨNH TẢI 8.1 Tĩnh tải giai đoạn 1

Trọng lượng dầm ngang và sườn tăng cường tác dụng lên một dầm chủ phía trong là :

Tdn

Tdn

Ndn

+ Trọng lượng bản bêtông : Trọng lượng bản :

8.2 Tĩnh tải giai đoạn 2

+ Trọng lượng lớp phủ bêtông nhựa dày 70mm: Dầm trong

3500 250

1 1.32500

Trọng lượng bản thân DC121.17(kN m/ ) DC119.45(kN m/ )Trọng lượng lớp phủ DCDW 2.7(kN m/ ) DCDW 2.7(kN m/ )Trọng lượng của lan can DC2 12(kN m/ ) DC2 12(kN m/ )

Bảng tổng hợp lực tĩnh tải dầm trong

(Tại L/4, 3L/8,L/2)

Không có bản táp (Tại 0, L/8)

Trọng lượng bản thân DC121.57(kN m/ ) DC119.76(kN m/ )Trọng lượng lớp phủ DCDW 3.86(kN m/ ) DCDW 3.86(kN m/ )

8.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng L=0, L/2, L/4, L/8, 3L/8 cho dầm ngoài 8.3.1 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí gối

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L=0 (Tại gối)

8.3.2 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí giữa nhịp L/2

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/2

- Do trọng lượng bản thân:

1

121.17 8.75 35 3241.66( )

12.7 8.75 35 413.44 ( )

8.3.3 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/4

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/4

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/4

- Do trọng lượng bản thân:

121.17 6.5625 35 2431.24( )

8.3.4 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/8

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/8

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/8

- Do trọng lượng bản thân:

119.45 3.828 35 1302.96 ( )

12.7 3.828 35 180.87 ( )

8.3.5 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí 3L/8

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại 3L/8

Đường ảnh hưởng của Moment tại 3L/8

8.4.2 Tính toán nội lực do tĩnh tải tại vị trí giữa nhịp L/2

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/2

- Do trọng lượng bản thân:

1

121.57 8.75 35 3302.91 ( )

8.4.3 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/4

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/4

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/4

- Do trọng lượng bản thân:

121.57 6.5625 35 2477.18 ( )

8.4.4 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí L/8

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại L/8

Đường ảnh hưởng của Moment tại L/8

- Do trọng lượng bản thân:

119.76 3.828 35 1323.72( )

8.4.5 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra tại vị trí 3L/8

Đường ảnh hưởng của lực cắt tại 3L/8

Đường ảnh hưởng của Moment tại 3L/8

CHƯƠNG 9: TỔ HỢP TẢI TRỌNG

9.1 Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn BẢNG HỆ SỐ TẢI TRỌNG

HỆ SỐ TẢI TRỌNG Loại tải trọng Trạng thái giới

hạn cường độ I

Trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn mỏi

+ IM = 33% cho TTGHCĐ, TTGHSD hoặc 15% cho TTGH Mỏi: hệ số xung kích + mg : Hệ số phân bố ngang

Hệ số γ , η , IM của các trạng thái giới hạn

9.2 Tổ hợp tải trọng cho dầm trong

- Các thông số tải trọng của hoạt tải: + Hệ số phân phối moment: mgM 0.684 + Hệ số phân phối lực cắt: mgV 0.689

- Hệ số xung kích: TTGH CĐ , TTGHSD IM = 33%; TTGH Mỏi IM = 15%

 Tổ hợp tải trọng tại vị trí L/2: - Đối với moment: