CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG - CÔNG TRÌNH CẦU - TS. LÊ BÁ KHÁNH - 5 docx

- 72 - Bài giảng CTGT phần cầu 13.2 Vật liệu dùng xây dựng cầu 13.2.1 Cốt thép, thép hình Bảng 13-1 Một số yêu cầu cốt thép theo tiêu chuẩn phổ biến Việt nam Giới hạn chảy Giới hạn bền Tiêu chuẩn Mác Yield strength Tensile strength Standard Grade fy, (N/mm2) fu, (N/mm2) JIS G 3101 SS 400 235 400-510 SD 295A (SD30) 295 440-600 BS 4449 620 235 373 A-II 294 490 392 590 240 380 CII 300 500 CIII ASTM A615/A615M-96a 490-625 CI ASTM A615/A615M-94 440 560 A-III TCVN 1651-85 295 390-510 A-I OCT 5781-82 SD 295B SD 390 (SD40) SD 490 (SD 50) JIS G 3112 400 600 Gr40 (300) 300 500 Gr60 (400) 400 600 Gr40 (300) 300 500 Gr60 (420) 420 620 Gr250 250 287 Gr460 460 483 Bảng 13-2 Chủng loại thép dùng xây dựng cầu REBAR - THÉP VẰN Tiêu chuẩn Đường kính JIS G 3112 SD 295A D10 - D32 SD 390 GOST 5781- TCVN 165182 85 CT5 BCT 51 ASTM A615M Ap dụng Gr300 (Gr40) Gr420 (Gr60) SD 490 http://www.ebook.edu.vn Xây dựng Baøi giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 73 - ROUND BAR - THÉP THANH TRƠN Tiêu chuẩn Đường kính JIS G 3101 JIS G 3112 SR 235 ∅10 - ∅50 Áp dụng GOST 5781- TCVN 165182 85 SS 400 CT3 Xây dựng CT 38 Gia công WIRE ROD - THÉP CUỘN Đường kính Tiêu chuẩn JIS G 3505 SWRM ∅5.5-∅22 SWRM 10 SWRM 12 TCVN 1766-75 TCVN 2362-78 Áp dụng GOST 5781-82 TCVN 1651-85 CT CT 33 Gia công CT CT 34 Gia công CT BCT 38 Xây dựng Bolts, nuts C10 Ha-08 Electrodes ANGLE BAR - THÉP GÓC Tiêu chuẩn Áp dụng JIS G 3101 GOST 8509-86 TCVN 1656-93 SS 400 CT CT 38 Xây dựng Gia công 13.2.2 Thiết kế cấp phối BT Theo khuyến cáo Holcim, dùng xi măng hãng dùng bảng hướng dẫn sau để thiết kế cấp phối BT đa dụng : http://www.ebook.edu.vn - 74 - Bài giảng CTGT phần cầu 13.2.3 Tên số loại kết cấu giàn Giàn Pratt Giàn Warren Giàn Warren cải tiến Giàn Vierendeel Hình 13-7 Tên số loại giàn 13.3 Phương pháp thi cơng cầu Hình 13-8 Lắp dầm BTCT từ đoạn dầm đúc sẵn http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 75 - Hình 13-9 Lắp dầm cầu dầm liên tục Hình 13-10 Khối K0 đúc sẵn, đặt trụ http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu - 76 - Hình 13-11 Lắp khối hộp Hình 13-12 Lắp dầm Super-T http://www.ebook.edu.vn Bài giảng CTGT phần cầu (LBK 02/2008) - 77 - 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Nguyễn Như Khải, Phạm Duy Hoà, Nguyễn Minh Hùng Những vấn đề chung Mố trụ cầu NXB Xây dựng, Hà nội, 2000 100 trg Nguyễn Minh Nghĩa, Dương Minh Thu Mố trụ cầu NXB Giao thông vận tải, Hà nội, 2002 208 trg Ng Tấn Q, … Giáo trình thí nghiệm vật liệu XD, 1983 Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà Cầu bê tông cốt thép – tập 1, NXB Giao thông vận tải, Hà nội, 2001 Tiêu chuẩn thiết kế cầu, 22 TCN 272-05 NXB Giao thông vận tải, Hà nội, 2005 Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn, 22 TCN 18-79, NXB Giao thông vận tải, Hà nội, 1998; Polivanov N.I Thiết kế cầu BTCT lắp ghép cầu thép đường ô tô, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội, 1979 A.P Singh, S.P Singh, Satya Prakashan Railways bridges and tunnels, New Delhi, 1996 AASHTO (1998 – 2004) LRFD Bridge Design Specifications American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, D.C AASHTO (2000) Material test American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, D.C Roger L B , Kenneth J B Highway engineering handbook, Mc GRAW-HILL, 1996 OVM Construction Machinery Co., Ltd HVM Multistrand Posttensioning System An Introduction for the Design and Construction of Prestressing Structural Engineering, Liuzhou, 2000 Comprehensive design example for prestressed concrete (psc) girder superstructure bridge with commentary Modjeski and Masters, Inc 2003 (FHWA NHI - 04-044) LRFD Design Example for Steel Girder Superstructure Bridge Michael Baker Jr Inc 2003 (FHWA NHI-04-042) Structural Concrete Industries www.sciaust.com.au Колоколов Н.М и др Искусственные сооружения М.: Транспорт, 1988 – 440 с Гибшман М.Е и др Мосты и сооружения на автомобильных дорогах М.: Транспорт, 1981 – 399 с Под ред В Н Байкова, Г И Попова Строительные конструкции М.: Высш шк., 1986 – 399 с Стрелецкий Н Н Сталежелезобетонные пролетные строения мостов М.: Транспорт, 1981 – 360 с СНиП 2.05.03-84 Мосты и трубы / Госстрой СССР - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1988 - 200 с http://www.ebook.edu.vn 78 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) Cho kết cấu nhịp cầu giản đơn, có thông số sau SỐ LIỆU 24000 Chiều dài nhịp tính tốn Số dầm mm dầm I, BTCT ứng suất trước 2300 mm Khoảng cách dầm 0.12 Tỷ số khối lượng dầm ngang / dầm 500 Chiều rộng lan can trái / phải 500 mm Số lề hành 82 Chiều dày trung bình lớp phủ mm 10500 Chiều rộng phần xe chạy mm Chiều dày mặt cầu 195 mm Cường độ chịu nén BT BMC 26 MPa Đường kính danh định cốt thép BMC 14 mm Giới hạn chảy cốt thép BMC 390 MPa Chiều dày lớp bảo vệ cuả BMC ( / ) 50 Trọng lượng lan can 5.5 Bêtông BMC : b3 b1 b2 25 mm N/mm h1 h2 h3 h4 BT đá x h5 mm mm mm mm mm mm mm mm 560 200 410 220 180 515 110 175 a) Mặt cắt ngang dầm; b) Một phần mặt cắt ngang cầu NHIỆM VỤ Tìm moment tính tốn mặt cắt cách gối trái Tính bố trí cốt thép BMC http://www.ebook.edu.vn 9000 mm 79 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) TÌM MOMENT TÍNH TỐN (moment khống chế) 1.1 Tìm hệ số phân bố moment 1.1.1 Kiểm tra điều kiện áp dụng “cơng thức tính HSPB” Hạng mục kiểm tra Điều kiện kiểm tra Kết luận Khoảng cách dầm 1100 ≤ S ≤ 4900 thoả Chiều dày mặt cầu 110 ≤ ts ≤ 300 thoả Chiều dài nhịp tính tốn 6000 ≤ L ≤ 73000 thoả Số dầm Nb ≥ thoả Kết luận : Có thể dùng pp gần để tìm hệ số phân bố moment Trong thiết kế sơ bộ, chấp nhận ⎛ Kg ⎞ ⎜ 3⎟ ⎜ Lt ⎟ ⎝ s⎠ 0,1 =1 1.1.2 Phân bố hoạt tải xe cho dầm * Khi thiết kế chịu tải 0, 0,3 ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛ Kg ⎞ mg = 0,06 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 4300 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎝ L t s ⎠ ,1 = 0.4453 = 0.6194 * Khi ≥ thiết kế chịu tải 0, 0, ⎛ S ⎞ ⎛ S ⎞ ⎛ Kg ⎞ mg = 0,075 + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ 3⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 2900 ⎠ ⎝ L ⎠ ⎝ L t s ⎠ 0,1 1.1.3 Phân bố hoạt tải xe cho dầm ngồi * Khi thiết kế chịu tải, tính theo pp đòn bẩy y1 y2 Chất tải để xác định phân bố tải trọng theo pp đòn bẩy http://www.ebook.edu.vn 80 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) de = 650 y1 = 1.0217 y2 = 0.2391 mm 0.7565 Với xe thiết kế, mg = * Khi ≥ thiết kế chịu tải Thoả điều kiện : -300 ≤ de ≤ 1700 mm e = 0,77 + de / 2800 = 1.0021 mg = e x (mg) = 1.0021 x 0.6194 = 0.6207 1.1.4 Phân bố hoạt tải cho TTGH mỏi (chỉ xét với thiết kế) Dầm trong, mg = 0.4453 / 1.2 = 0.3711 Dầm ngồi, mg = 0.7565 / 1.2 = 0.6304 1.2 Tìm M khống chế (tính tốn) HL-93, DẦM TRONG (TTGH CĐ I, chưa xét LFLL ; LFLL ≡ γLL ) 1.2.1 Tìm moment M3t xe trục (xe tải thiết kế), không hệ số : xk - mặt cắt tính M 9000 9m 9000 35 kN 35 kN 145 kN 145 kN 145 kN 145 kN 145 kN 145 kN 35 kN 145 kN 35 kN 32 m 24000 y5 y4 y1 y2 y3 Xếp xe lên đah để tìm moment bất lợi (có thể có phương án xếp xe khác) http://www.ebook.edu.vn đah M9 81 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) x - vị trí tải trọng y - tung độ đah xk 9000 y1 5.6250 xk - 4300 4700 y4 2.9375 xk - 8600 400 y5 0.2500 xk + 4300 13300 y2 4.0125 xk + 8600 17600 y3 2.4000 Moment phương án xếp tải PA : 145*(y1 + y4) + 35*y5 1250.3125 PA : 145*(y1 + y2) + 35*y4 1500.2500 PA : 145*(y1 + y2) + 35*y3 1481.4375 PA : 145*(y1 + y4) + 35*y2 1382.0000 M3t = 1500.2500 kN.m 1.2.2 Tìm moment M2t xe trục (xe tandem), không hệ số 9m 9000 110 kN 110 kN 32 24000m y6 y1 y7 ñah M9 Xếp xe lên đah để tìm moment bất lợi x - vị trí tải trọng y - tung độ đah xk 9000 y1 5.6250 xk - 1200 7800 y6 4.8750 xk + 1200 10200 y7 5.1750 Moment phương án xếp tải PA : 110*(y1 + y6) 1155 PA : 110*(y1 + y7) 1188 M2t = http://www.ebook.edu.vn 1188 kN.m 82 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) 1.2.3 Tìm moment Mlàn , tải trọng làn, không hệ số 9000 9m 32 m 24000 y1 đah M y1 ñah M9 Ω= M = Ω * 9.3 67.5000 m 627.75 Mlàn = kN.m 1.2.4 Tìm M tính tốn HL-93; dầm trong; TTGH CĐ I M = mg × [ Max( M2t, M3t ) × ( + IM ) + Mlàn ] 1550.3969 kN.m 0.6194 x [1500.2500 x 1.25 + 627.7500 ] = 1.3 Tìm M khống chế (tính toán) HL-93, DẦM TRONG LFLL ≡ γLL ) (TTGH Mỏi, chưa xét LFLL ; 1.3.1 Tìm moment M3t xe trục (xe tải thiết kế), không hệ số : x - vị trí tải trọng y - tung độ đah xk 9000 y1 5.6250 xk - 4300 4700 y5 2.9375 xk - 9000 y6 0.0000 xk - 13300 y7 0.0000 xk + 4300 13300 y2 4.0125 xk + 9000 18000 y3 2.2500 xk + 13300 22300 y4 0.6375 k L y6 y5 y1 y2 y3 http://www.ebook.edu.vn y4 đah M 83 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) Moment phương án xếp tải PA : 145*(y1 + y3) + 35*y4 1164.1875 PA : 145*(y1 + y3) + 35*y5 1244.6875 PA : 145*(y1 + y6) + 35*y7 815.6250 PA : 145*(y1 + y6) + 35*y2 956.0625 M3t = 1244.6875 kN.m 1.3.2 Tìm M tính tốn HL-93; dầm trong; TTGH Mỏi M = mg × [ M3t × ( + IM ) ] 531.1891 kN.m 0.3711 x [ 1244.6875 x 1.15 ] = 1.4 Tìm moment tính tốn tĩnh tải, DẦM TRONG, TTGH CĐ I (tĩnh tải rải đều, qui m dài dầm; có xét γ P ) tĩnh tải ≡ tải trọng thường xuyên Diện tích mặt cắt ngang dầm Ab = 0.3999 m2 1.4.1 Tải trọng thường xuyên rải đều, chưa có hệ số γP Do lớp phủ (tra bảng 8.2) q = 22,5 x 2.300 x 0.082 = 4.2435 kN/m 11.2125 kN/m 9.9975 kN/m 1.1997 kN/m Do mặt cầu (tra bảng 8.2) q = 25,0 x 2.300 x 0.195 = Dầm q = 25,0 x 0.39990 = Dầm ngang 0.12 x 9.99750 = 1.4.2 Moment tính tốn tĩnh tải (cho TTGH cường độ I, có hệ số γP ) M = Ω * Σγi.qi = 2320.4728 kN/m 67.5000 * [ 1.5 * 4.2435 + 1.25* ( 11.2125 + 9.9975 + 1.1997 ) ] http://www.ebook.edu.vn 84 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) 1.5 Moment tính tốn, TTGH CĐ I, Dầm Moment tính tốn = 1.75 * Mhoạt tải + Mtĩnh tải M = 1.75 * 1550.3969 + 2320.4728 = 5033.6674 kN/m 1.6 Moment tính tốn, TTGH Mỏi, Dầm Moment tính tốn = 0.75 * Mhoạt tải 398.3918 kN/m M = 0.75 * 531.1891 = TÍNH CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU CHỊU MOMENT DƯƠNG * Tính nội lực Chiều dày lớp BT bảo vệ 25 mm Đường kính danh định cốt thép chịu lực; bar_Dia 14 mm 153.9380 mm2 163 mm Diện tích MCN cốt thép; bar_Area Chiều cao làm việc tiết diện; de 2300 Nhịp tính tốn Moment hoạt tải, chưa có LFLL 24750 mm N.mm/mm 0.9 Hệ số sức kháng uốn 8.8613E-03 N/mm Tĩnh tải BMC & lớp phủ q = (1,25 x 25,0 x 195.0 + 1.5 x 22.5 x 82.0) * 10e-6 = Moment tĩnh tải, có LF ± M = wl /c = 8.8613E-3 * 2300.0^2 / 11 = c = 10 ÷ 12; lấy c = 4261.4557 N.mm 11 w - tĩnh tải đơn vị diện tích ( w = q ) l - nhịp bản; ( l = S ) Moment dương tính tốn nhịp BMC 47573.956 N.mm 24 750.00 x 1,75 + 261.46 = http://www.ebook.edu.vn 85 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) * Tính cốt thép Rn = ρ = 0, 85 M u × 1mm = φ f b.d e2 ' fc ⎡ ⎢1 − fy ⎣ 1− 1.9895 R n ⎤ ⎥= 0, 85 f c' ⎦ 5.3543E-03 Diện tích cốt thép cần thiết AS = ρ.de 0.8728 mm2/mm Khoảng cách tính toán cốt thép 176.38 Chọn bước cốt thép hướng bar_sp = mm 175 bar_sp* = bar_Area / As = mm * Kiểm tra cự ly cốt thép + Cự ly tối thiểu cốt thép Đối với bê tông đúc chỗ, cự ly tịnh song song lớp ≥ : 1,5 lần đường kính danh định thanh, 1,5 lần kích thước tối đa cấp phối thơ, 38 mm + Cự ly tối đa cốt thép thoả điều kiện bar_sp < MIN( 450mm 1,5.ts ) * Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa Điều kiện kiểm tra : c/de ≤ 0,42 60035.8356 T = bar_Area*Fy a= a= T 0,85 f bar _ sp ' C β1 = 15.5232 0.85 c = a/β1 http://www.ebook.edu.vn 18.2625 86 Ví dụ CTGT phần cầu, (LBK 10/2007) c - khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà (mm) c/de = 0.1120 Kết luận : hàm lượng cốt thép < hàm lg cốt thép tối đa = 0,42 50 mm 25 mm #14 @ 175 mm http://www.ebook.edu.vn ... công WIRE ROD - THÉP CUỘN Đường kính Tiêu chuẩn JIS G 350 5 SWRM ? ?5. 5- ? ??22 SWRM 10 SWRM 12 TCVN 176 6-7 5 TCVN 236 2-7 8 Áp dụng GOST 57 8 1-8 2 TCVN 1 65 1-8 5 CT CT 33 Gia công CT CT 34 Gia công CT BCT 38... phương án xếp tải PA : 1 45* (y1 + y4) + 35* y5 1 250 .31 25 PA : 1 45* (y1 + y2) + 35* y4 150 0. 250 0 PA : 1 45* (y1 + y2) + 35* y3 1481.43 75 PA : 1 45* (y1 + y4) + 35* y2 1382.0000 M3t = 150 0. 250 0 kN.m 1.2.2 Tìm... thiết kế), không hệ số : xk - mặt cắt tính M 9000 9m 9000 35 kN 35 kN 1 45 kN 1 45 kN 1 45 kN 1 45 kN 1 45 kN 1 45 kN 35 kN 1 45 kN 35 kN 32 m 24000 y5 y4 y1 y2 y3 Xếp xe lên đah để tìm moment bất lợi