Đang tải... (xem toàn văn)
TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN1) Số liệu thiết kế: Sơ đồ kết cấu nhịp: Cầu dàn đơn giản. Chiều dài nhịp tính toán: (Ltt) = 97,0 (m). Khổ cầu: 7,0 + 2 x 1 (m) Tải trọng :Ô tô: HL – 93Người đi bộ : 400 Kg m2 (dN m2) Vật liệu: M270M cấp 250 : Fu = 400 Mpa ; Fy = 250 Mpa = 250000(KNm2). M270M cấp 345 : Fu = 450 Mpa ; Fy = 345 Mpa = 345000(KNm2).2) Nhiệm vụ thiết kế: Phần tính toán:+ Tính dầm dọc, dầm ngang mặt cầu và liên kết chúng.+ Tính một nút dàn chủ. Phần bản vẽ: Thể hiện các chi tiết đã thiết kế tính toán
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ VÀ CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP. I. TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1) Số liệu thiết kế: - Sơ đồ kết cấu nhịp: Cầu dàn đơn giản. - Chiều dài nhịp tính toán: (Ltt) = 97,0 (m). - Khổ cầu: 7,0 + 2 x 1 (m) - Tải trọng : Ô tô: HL – 93 Người đi bộ : 400 Kg / m 2 (dN/ m 2 ) - Vật liệu: M270M cấp 250 : Fu = 400 Mpa ; F y = 250 Mpa = 250000(KN/m 2 ). M270M cấp 345 : Fu = 450 Mpa ; F y = 345 Mpa = 345000(KN/m 2 ). 2) Nhiệm vụ thiết kế: * Phần tính toán: + Tính dầm dọc, dầm ngang mặt cầu và liên kết chúng. + Tính một nút dàn chủ. * Phần bản vẽ: Thể hiện các chi tiết đã thiết kế tính toán. II. CHỌN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN. 1) Sơ đồ kết cấu nhịp: - Chọn kết cấu nhịp có đường xe chạy dưới, dạng dàn tam giác, biên trên và biên dưới song song, có hai dàn chủ. - Đường người đi bộ được bố trí hai bên phía ngoài của dàn chủ. - Kết cấu nhịp gồm hai hệ liên kết dọc trên và dọc dưới có dạng chữ thập. - Nhịp tính toán của dàn là 97m được chia thành 10 khoang chiều dài mỗi khoang là d=9,7m. - Chiều cao dàn chủ: h = Mặt khác theo điều kiện góc hợp lý nhất của góc nên h = 12.0 ÷ 12.9m => Chọn sơ bộ chiều cao dàn chủ là h = 12m. - Khoảng cách giữa hai tim dàn chủ : Bố trí hai dàn chủ với khoảng cách lớn hơn phần xe chạy 1 ÷ 1.5m để kể đến phần đá vỉa và bề rộng các thanh dàn. Vì vậy ta chọn khoảng cách giữa hai dàn chủ là 8 m. 2) Các kích thước cơ bản. a – Bản mặt cầu: ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -1- TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh - Bản mặt cầu có chiều dày tối thiểu 175 mm,cộng thêm 15 mm hao mòn .Vậy chiều dày của bản là 190 mm. Phía trên là lớp phủ mặt cầu dày 7.5cm gồm các lớp: bêtông asphan và lớp phòng nước. -Phần bộ hành: Mặt đường phần bộ hành làm bằng bản BTCT dày 10cm, trên có rải một lớp phủ bằng BTN dày 2cm. b – Dầm dọc: Dùng loại thép M270M cấp 250 có F y = 250 MPa Chọn sơ bộ số dầm dọc trên mặt cắt ngang cầu là 5 dầm và khoảng cách giữa các dầm dọc này là 1,5m. Chọn chiều cao dầm dọc là h dd = 0.7 m thỏa mãn c – Dầm ngang: Dùng loại thép M270M cấp 250 có F y = 250MPa Các dầm ngang được đặt tại các nút dàn chủ, cách nhau một khoảng bằng khoang dàn d = 9.7m Chọn tiết diện dầm ngang theo điều kiện cấu tạo sau : d = 1 1 1 1 . .8,0 7 12 7 12 B ÷ = ÷ = ÷ ÷ (0,67 ÷ 1,14) m. Chọn chiều cao dầm ngang là h dn = 1.2 m. ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -2- TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh 8000 1000 1000 1500 900 11100 3000 2 3 4 5 1 MAT CAT NGANG CAU 4x1500=6000 500 250 250 7000 ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -3- TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -4- , , , , , , , , , , , , , , , , ,, , , D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 D10 D7 D8 D9 D5 D6 D4D2 D3 D0 D1 T9T8 T7T6 T5 T4 T3 T2 T1 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4D3 D2 D1 D0 T9 T8T7 T6T5 T4 T3 T2 T1 8000 12000 hệ liên kết dọc trên sơ đồ giàn chủ hệ liên kết dọc duới 9700 x 8 9700 x 10 9700 x 10 8000 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh CHƯƠNG II : THIẾT KẾ DẦM DỌC, DẦM NGANG VÀ LIÊN KẾT GIỮA DẦM DỌC VỚI DẦM NGANG VÀ DẦM NGANG VỚI DÀN CHỦ I. THIẾT KẾ DẦM DỌC. Dầm dọc đặt dọc theo hướng xe chạy , trong tính toán coi dầm dọc là dầm đơn giản kê trên hai gối có nhịp tính toán là khoảng cách giữa các dầm ngang , dầm dọc có tác dụng làm giảm độ lớn của mặt cầu . - Chọn tiết diện dầm dọc : Tiết diện chữ I ghép gồm có tấm sườn dầm, các bản biên, các phân tố này liên kết với nhau bằng mối hàn góc. - Chiều cao của dầm dọc là h=0,7 m và bề dày bụng dầm là 10 mm. 1) Tải trọng tác dụng lên dầm dọc * Tĩnh tải: Trong tính toán ta có thể lấy như sau - Tải trọng do bản mặt cầu và các lớp mặt cầu la 600 Kg/m 2 = 6 KN/m 2 - Tải trọng do trọng lượng bản thân dầm dọc là 80 ÷100 Kg/m ( Trên một khoang dàn). Trong đồ án nầy lấy trọng lượng bản thân dầm dọc là 100 Kg/m = 1 KN/m. * Hoạt tải: Sự phân bố tải trọng theo phương ngang cầu lên các dầm dọc được xác định theo phương pháp đòn bẩy .Hình dưới đây thể hiện sự phân bố tải trọng lên các dầm dọc: ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -5- TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU HẦM KHOA CẦU ĐƯỜNG §å ¸n TK§2 – PhÇn thuyÕt minh 4x1500=6000 500 1000 1000 1500 2 3 4 5 1 250 250 1200 7000 1 1.333 0.933 1 0.6 1 0.6 1800 1800 1800 1800 TT LAN TT LAN TT LAN HL 93 HL 93 HL 93 DAH R3 DAH R2 DAH R1 Đường ảnh hưởng áp lực lên các dầm Diện tích và tung độ tương ứng với các đường ảnh hưởng Dựa vào các ĐAH R1, ĐAH R2, ĐAH R3 ta xác định được hệ số phân phối ngang của hoạt tải lên các dầm. ( y i là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí đặt tải) ( ω là diện tích đường ảnh hưởng) ThÇy híng dÉn : GS.TSKH. NguyÔn Nh Kh¶i Sinh viªn thùc hiÖn : KiÒu Xu©n Vinh MSSV: 277351 Líp: 51CD2 -6- TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh Bng 1 : H s phõn phi ngang ca cỏc dm dc Dầm HL93 l n Dầm 1 0,467 1,333 Dầm 2 0,5 1,5 Dầm 3 0,6 1,5 2) Tớnh toỏn ni lc do tnh ti tỏc dng lờn dm dc Tnh tải tiêu chuẩn , tính toán tác dụng lên dầm dọc đợc xác định theo công thức sau: q tc = (q.b+g dd ) ; q tt = n tt (q.b+g dd ) Trong đó b : khoảng cách giữa 2 dầm dọc : 1,5 (m) q: trọng lợng phần bản mặt cầu và lớp mặt cầu : 6 KN/m 2 g dd : trọng lợng bản thân dầm dọc: 1 KN/m n tt : hệ số tĩnh tải ở trạng thái giới hạn sử dụng : 1,5 Bng 2 : Kt qa tớnh toỏn ti trng tnh tỏc dng lờn dm dc Dầm 1 10 15 Dầm 2 10 15 Dầm 3 10 15 Nội lực tính toán do tĩnh tải đợc xác định theo công thức : S o = i i P y ì = q tt . ( : Diện tích đờng ảnh hởng nội lực của đại lợng tính toán của dầm dọc) Đah M 1/2 4.85 4.85 2.425 Bng 3 : Mụ men do tnh ti tớnh toỏn Dầm dọc Tiết diện giữa nhịp Đah1/2 (m 2 ) M 1/2 = q tt Đah1/2 (KNm) Dầm 1 11.76 176.4 Dầm 2 11.76 176.4 Dầm 3 11.76 176.4 Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -7- TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh Bng 4 : Lc ct do tnh ti tớnh toỏn Dầm dọc Tiết diện gối Đah (m 2 ) Q 1/2 = q tt Đah (KN) Dầm 1 4.85 72.75 Dầm 2 4,85 72,75 Dầm 3 4,85 72,75 3) Tớnh toỏn ti ni lc do hot ti tỏc dng lờn dm dc. Nội lực tính toán do hoạt tải xác định theo công thức: Tải trọng ô tô HL93: S = n h (1 + à) HL93 . i i P y ì Tải trọng làn: S = n h lan . Dah q ì Trong đó: n h : hệ số hoạt tải ở trạng thái giới hạn sử dụng: 1,30 1+ à :hệ số xung kích của ôtô xác định theo công thức: 1,25 : hệ số phân phối ngang q :tải trọng làn 3.1 KN/m = 0.31 (T/m) Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -8- 1 Đah Qg 9,7 TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh 4,85 4.85 2,425 145KN 145KN 35KN 4.3 4.3 0,275 0,275 110KN 110KN 1.2 1,825 éAH M 1/2 145KN 145KN 35KN 4.3 4.3 9.7 1 0.557 0,01 110KN 110KN 1.2 0,876 éAH Q 1/2 ng nh hng ti cỏc tit din tớnh toỏn ca dm dc Bảng . Mômen tại tiết diện giữa nhịp của dầm dọc do hoạt tải Dầm Dọc Hệ số phân phối ngang Mômen tại tiết diện giữa nhịp (KNm) HL93 LAN M HL93 =Max{M TA ;M TR } M LAN M hoạt Dầm 1 0.467 1.333 354.77 63.18 417.96 Dầm 2 0.5 1.5 379,84 71.10 450,94 Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -9- TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM KHOA CU NG Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh Dầm 3 0.6 1.5 455.81 71.10 526.91 Bảng 6. Lực cắt tại tiết diện gối của dầm dọc do hoạt tải Dầm Dọc Hệ số phân phối ngang Lực cắt tại tiết diện gối (KN) HL93 LAN Q HL93 =Max{Q TA ;Q TR } Q LAN Q hoạt Dầm 1 0.467 1.333 171.59 26.05 197.65 Dầm 2 0.5 1.5 183.72 29.32 176.29 Dầm 3 0.6 1.5 220.46 29.32 249.78 Bảng . Tổng mômen tác dụng vào dầm dọc tại tiết diện L/2 (KNm) Dầm dọc Lực cắt tại tiết diện L/2 (KNm) M tĩnh M hoạt Dầm 1 176.4 417.96 594.36 Dầm 2 176.4 374.97 551.37 Dầm 3 176.4 526.91 703.31 Bảng 8. Tổng lực cắt tác dụng vào dầm dọc tại tiết diện gối (KN) Dầm dọc Lực cắt tại tiết diện gối (KN) Q tĩnh Q hoạt Q Dầm 1 72.75 197.65 270.40 Dầm 2 72,75 176.29 249.04 Dầm 3 72,75 249.78 322.53 Thầy hớng dẫn : GS.TSKH. Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -10- [...]... 0,75 (1 + à ) : hệ số xung kích : 1,15 Nội lực tính toán tác dụng lên thanh giàn (tính mỏi) Hoạt tải tính toán Tên thanh Diện tích Đah (m 2) Stt(KN) âm dơng âm dơng D1 - D2 0 35.41 0.00 231.81 D2 - D3 0 82.45 0.00 550.96 T2 - D2 0 0 0 0 T1 - D2 -0.70 44.40 -3.40 322.84 D2 - T3 -33.95 2.80 -167.04 65.52 Nội lực tính toán tác dụng lên thanh dàn Tên thanh Tĩnh tải tính toán( KN) Hoạt tải tính toán( KN) âm... TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh KHOA CU NG ADTT: số lợng xe tải chạy qua cầu trong một ngày theo một chiều=5000 (làn/xe/ngày) ( F ) TH : giới hạn mỏi khi biên độ ứng suất không biến thiên: ( F ) TH = 165 (MPa) A : hằng số phụ thuộc vào chi tiết kết cấu ( ối với thanh dàn: A= 82.1011 ) Tên thanh 1 2 ( F)n= ( F)TH Trạng thái N (KN/cm ) 2 (KN/cm 2) T1 - D2 kéo +nén 2.31 182500000... DNG B MễN CU HM Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh KHOA CU NG 4) Thiết kế tiết diện: nh , max hdd =S= 703.31 = 1004, 7 (KN) 0.7 200 20 M Ta có : Gọi Af là diện tích tiết diện của bản cánh 660 700 10 => Tiết diện bản cánh đợc chọn sơ bộ: (Fy là cờng độ chảy của thép) 1004, 73 = 4, 0 ì 103 ( m2 ) = 40(cm2 ) 250000 20 => Af = M ( Đảm bảo điều kiện ổn định do cánh chịu nén) Chọn sơ bộ chiều dày cánh là bf=200mm... dụng) - Với xe tải thiết kế: ATR=0.5x(145x0.557+145x1+35x0.55 7)= 122.63 (KN) - Với xe hai trục thiết kế: ATA=0.5x110x(1+0.87 6)= 103.18 (KN) - Ti trng ln: ALa=3.1x19.4/2=30.07 (KN) Thầy hớng dẫn : GS.TSKH Nguyễn Nh Khải Sinh viên thực hiện : Kiều Xuân Vinh MSSV: 277351 Lớp: 51CD2 -13- TRNG I HC XY DNG B MễN CU HM Đồ án TKĐ2 Phần thuyết minh KHOA CU NG Hot ti tỏc dng lờn dm ngang l: ALL+IM=Max(ATR;ATA)x(1+IM)=122.63x1.25=153.29... dài thanh Diện tích cần thiết d h L/15 n b Diện tích chọn (mm) (cm 2) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm 2) D1-D2 970 91.95 1.2 38 65 1.2 35 130.32 D2-D3 970 215.28 2.4 38 65 2.2 35 248.84 T2- D2 1200 0 1 25 80 1 35 83 T1 - D2 1541 117.02 1.2 42 103 1.2 35 139.92 D2 - T3 1541 89.03 2.2 42 103 1.2 35 221.52 Thanh 1 Kiểm tra độ mảnh của thanh: Quy định về độ mảnh giới hạn của thanh ( ) là: - thanh chịu nén :... -0.78 0.08 0.14 0.26 Tải trọng tính toán theo trạng thái giới hạn cờng độ là: S tt = nh ( ( 1 + à ) HL 93 Pi y i + lan qlan + ng q ng ) Trong đó: nh : Hệ số tải trọng tải trọng trong trạng thái giới hạn cờng độ= 1,75 (1 + à ) : Hệ số xung kích : 1,25 Nội lực tác dụng lên thanh giàn do hoạt tải tính toán Tên thanh Hoạt tải tính toán Diện tích Đah (m 2) Stt(KN) âm dơng âm dơng D1 - D2 0 35.41... Gọi Af là diện tích tiết diện của bản cánh => Tiết diện bản cánh đợc chọn sơ bộ theo công thức sau: (Fy là cờng độ chảy của thép Fy=250000KN/m 2) => Af = M 1692,94 = 67 ì 103 (m 2) = 67(cm 2) 250000 ( Đảm bảo điều kiện ổn định do cánh chịu nén) Chọn sơ bộ chiều dày cánh là bf=250 mm và tf = 20mm Tính toán các đặc trng hình học của tiết diện dầm dọc: - Mômen quán tính của dầm dọc: Idn = 1,5 ì 1163 2 ì... dài dàn gcl + gmc = 0,6 ì B (B khổ rộng mặt cầu) 2 glk = 0,1 ì g d - trọng lợng thể tích của thép, = 7.85 (T/m 3)= 78,5(KN/m 3) Fy: Cờng độ của thép làm dàn l : chiệu dài nhịp tính toán q : Hoạt tải tác dụng lên dàn có kể tới hệ số tải trọng, hệ số xung kích và hệ số phân phối ngang: = p ìy q = (1 + à ) ì HL93 ì i i + LAN ìP LAN + ng ìqng 97 ì 18, 2 = 882, 7(m 2 ) 2 Tính hệ số phân phối ngang... vật liệu - : Dự trữ do giảm yếu tiết diện ( =10Mpa=1KN/cm 2) ( Riêng đối với thanh D2-T2 ta chọn tiết diện thanh theo điều kiện cấu tạo) Dựa vào kết quả tính toán diện tích cần thiết và kích thớc của tiết diện thanh, tiến hành chọn kích thớc của các thanh giàn, kiểm tra điều kiện h/l < 1/15 tức là l/15 > h Các kết quả tính toán đợc thể hiện trong bảng tính toán dới đây: Kích thớc tiết diện chọn Bản... rộng bgy Diện tích giảm yếu ứng suất diện (KN) (cm) (cm 2) (KN/m 2) 1 602,8 18.7 37,4 161176 Kết luận Đạt III.2 Xác định số lợng bulông liên kết sờn dầm dọc và thép góc liên kết: Số lợng bulông cờng độ cao để liên kết sờn dầm dọc với thép góc liên kết: Qg 322.53 n = = 1,0 [ N d ] 1 ì0,5 ì2 ì334 Căn cứ vào kích thớc thực tế chọn số bulông n = 11 v thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo Thầy hớng dẫn : GS.TSKH Nguyễn . dầm ngang ( Tính theo trạng thái giới hạn sử dụng) - Với xe tải thiết kế: A TR =0.5x(145x0.557+145x1+35x0.55 7)= 122.63 (KN) - Với xe hai trục thiết kế: A TA =0.5x110x(1+0.87 6)= 103.18 (KN) - Ti trng. 250000(KN/m 2 ). M270M cấp 345 : Fu = 450 Mpa ; F y = 345 Mpa = 345000(KN/m 2 ). 2) Nhiệm vụ thiết kế: * Phần tính toán: + Tính dầm dọc, dầm ngang mặt cầu và liên kết chúng. + Tính một nút dàn. tính toán: (Ltt) = 97,0 (m). - Khổ cầu: 7,0 + 2 x 1 (m) - Tải trọng : Ô tô: HL – 93 Người đi bộ : 400 Kg / m 2 (dN/ m 2 ) - Vật liệu: M270M cấp 250 : Fu = 400 Mpa ; F y = 250 Mpa = 250000(KN/m 2 ).