BÁO CÁO ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU – DẦM NGANG

1. Tính Toán Bản Mặt Cầu a. Khái niệm Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết định chất lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho các phương tiện tham gia giao thông. Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầm chủ, dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn cục bộ như một bản kê trên hệ dầm mặt cầu. Ngoài ra bản còn là cánh trên của dầm T, dầm hộp nên còn tham gia chịu nén hoặc kéo khi chịu uốn tổng thể của cầu. Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dự ứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép. b. Số Liệu Tính Toán

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU – DẦM NGANG

Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bêtông dự ứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép

Sơ đồ tính: Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congsol

và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây 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

2 TÍNH NỘI LỰC TRONG BẢN HẪNG (CONSOL)

2.1 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản hẫng

Để đơn giản trong tính toán và thiên về an toàn ta xem tĩnh tải và hoạttải truyền xuống bản hẫng ngay tại vị trí đầu mút thừa

Tĩnh tải do tải trọng bản thân bản mặt cầu:

Với: l - chiều dài theo phương dọc cầu của bản, l = 1m

- khối lượng riêng của bản mặt cầu, = 2500 kg/m3

ts - bề dầy bản mặt cầu, ts = 0.2 mTĩnh tải do lực tập trung đặt tại bó vỉa phía ngoài:

PLn = 2250 1 = 2250 N (tính cho 1m dài của bản)

(số liệu lấy ở phần tải trọng truyền xuống bản mặt cầu)

Momen tại mặt cắt ngàm do hoạt tải (người bộ hành) gây ra:

d Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản kề bản hẫng:

Sơ đồ tính, tính như dầm giản đơn sau đó nhân thêm hệ số điều chỉnh

Khoảng cách từ tim bó vỉa phía trong tới mép hộp: L1 = 213 mmKhoảng cách từ mép bó vỉa phía trong tới mép hộp: L2 = 313 mmTĩnh tải do lực tập trung đặt tại tim bó vỉa phía trong:

(DLt lấy từ phần tải trọng truyền xuống bản mặt cầu)

Tĩnh tải do lớp phủ phân bố từ mép bó vỉa phía trong tới mép hộp thứhai:

Gọi SDW là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DW

SDC2bản là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DC2bản

YDCt là tung độ đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DCt

e Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản kề bản hẫng:

Hoạt tải tác dụng xuống bản biên gồm hoạt tải do người bộ hànhtruyền xuống thông qua bó vỉa phía trong và do bánh xe

Diện làm việc của bản:

Đối với momen dương

SLL là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tải trọng bánh xe, SLL =

= 1 1 240750 = 240750 N.mm

=1 1 1.2 1.25 2892429.45 = 4338644 N.mm

f Tổng hợp nội lực:

Xét đến tính liên tục của bản mặt cầu ta dùng các hệ số điều chỉnh:

▪ Trạng thái giới hạn cường độ

Momen âm tại gối:

= =4813671.583 N.mm

Momen dương tại giữa nhịp:

Chiều dài nhịp tính toán: L = Schủ = 0.905 m

3.1 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm giữa:

Sơ đồ tính:

= 1 (1 502164.7+1 177011.8) = 679176.5 N.mm

3.2 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm giữa

Hoạt tải tác dụng xuống do tải trọng bánh xe

Ta lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi nhất

Ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản S =1173 < 4600

Diện làm việc của bản:

Đối với momen dương:

= 660 + 0.55 S = 660 + 0.55 905= 1157.75 mm

Đối với momen âm:

Momen ở giữa nhịp do hoạt tải ở trạng thái giới hạn sử dụng:

Ap lực bánh xe lên bản:

Momen tại giữa nhịp:

7938399.8 mmMomen tính ở trạng thái giới hạn cường độ: (m = 1)

= 0.9975 1.75 1 (1+0.25) 7938399.8 = 17321836.44N.mm

Momen tính ở trạng thái giới hạn sử dụng: (m = 1)

Đưa về sơ đồ dầm liên tục nhờ các hệ số điều chỉnh:

Trạng thái giới hạn cường độ:

Momen âm tại gối:

= 0.7 (890990.5 + 27049493.66 1000/1446.25) = 13715928.83N.mm

Momen dương tại giữa nhịp:

= 0.5 (890990.5 + 27049493.66 1000/1157.75) = 12127418.66N.mm

Trạng thái giới hạn sử dụng:

Momen âm tại gối:

= 0.7 (679176.5 + 15495592.5 1000/1446.25) = 7975451 N.mmMomen dương tại giữa nhịp:

Bê tông bản mặt cầu:

- Cường độ nén quy định ở tuổi 28 ngày

Cốt thép:

- Giới hạn chảy tối thiểu của thanh cốt thép

= 12127418 N.mm

Chiều cao tiết diện : h = 200 mm

Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm

Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng tâm cốt thépchịu kéo:

Hàm lượng thép tối thiểu: = = 0.0032

Vì < nên lấy = để tính toán diện tích cốt thép

= 13715928 N.mm

Chiều cao tiết diện : h = 200 mm

Chiều rộng tiết diện : b = 1000 mm

Chọn khoảng cách từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng cốt thépchịu kéo:

Hàm lượng thép tối thiểu : = = 0.0032

Vì < nên lấy = để tính toán diện tích cốt thép

2.1.2 KIỂM TRA Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG

N.mm

Chiều cao có hiệu của mặt cắt: = h - = 200 - 40 = 160 mm

Giả sử dầm đặt trong điều kiện khí hậu bình thường nên có Z = 30000N/mm

Diện tích trung bình của bêtông bọc quanh 1 thanh thép

Môđun đàn hồi của bêtông: = với = 2500 kg/m3

Kiểm tra : = 39.22 MPa < = 168 MPa

 Thỏa điều kiện ở trạng thái giới hạn sử dụng

2.1.2.2 Kiểm tra nứt với momen dương

Làm tương tự:

= 6.793 7031703 (160 – 46.573)/ 156686156 =34.58 MPa

Kiểm tra : = 34.58 MPa < = 168 MPa

=> Thỏa điều kiện ở trạng thái giới hạn sử dụng

2.2 TÍNH TOÁN DẦM NGANG

Do đối với dầm Super Tee dầm ngang được bố trí ở hai đầu dầm, nên

ta chỉ xét trường hợp nguy hiểm là xe đặt cục bộ lên dầm ngang ở đầu dầm

Chiều dài tính toán: L = 1020 mm (theo phương ngang cầu)

Bề rộng dầm ngang: b = 800 mm (theo phương dọc cầu)

Chiều cao dầm ngang trước khi đổ bản mặt cầu: h =750 mm

Chiều cao dầm ngang sau khi đổ bản mặt cầu: h’ = 750+200 = 950mm

(lấy ở phần thiết kế cấu tạo ở dầm chính)

Bêtông dầm ngang sử dụng có cường độ: 35MPa

Hệ số xét tới sự phân bố của tải trọng theo PDC lên dầm ngang

= 0.5*(22.7 10-6*36000/2+0.5*(1+22.7 10-6)*36000/2) = 4500 (mm)Tải trọng trục theo PNC

= 0.5*(1*110+0.93*110) = 106.36 (KN)+ Xe tải 3 trục P0 = 0,5.[y1.145(KN)+y3.145(KN)+y4.35(KN)]

Ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhịp L =1020 < 4600

= 1 1 (1 + 0.25) 34858500 = 43573125 N.mm

2.2.3 Tổng hợp nội lực:

Đưa về sơ đồ dầm liên tục nhờ các hệ số điều chỉnh:

Trạng thái giới hạn cường độ:

Momen âm tại gối:

= 0.7 (3464821.686 + 80065617.19) = 58471307.21N.mmMomen dương tại giữa nhịp:

= 0.5 (3464821.686 + 80065617.19) = 41765219.44 N.mmTrạng thái giới hạn sử dụng:

Momen âm tại gối:

1 = 0.800

2.2.4.1 Tính toán và kiểm tra cốt thép chịu momen dương

amax = 227.65 ( mm )

amax > a(+) : Thỏa ĐKDiện tích cốt thép As =

= 0.85*35*9.87*800/420

As = 559.275 ( mm2 )Diện tích cốt thép tối thiểu

a.Kiểm tra nứt

K/C từ mép chịu kéo đến lớp CT ngoài cùng dc = as(+)

Các thông số cần tính toán

Giới hạn tối đa

đ > 0.03.f'c/fy = 0.0025 ( Thỏa )

Kiểm tra theo TTGHSD

a.Kiểm tra nứt

K/C từ mép chịu kéo đến lớp CT ngoài cùng dc = as(-)

Tính toán cho mặt cắt tại gối ( chịu lực cắt lớn nhất )

Chiều cao chịu cắt hữu hiệu là giá trị lớn nhất của 3 giá trị sau :

ds - a/2 = 615-14.55/2

dv 0.90 *ds = 0.9*615 = 554 (mm)

0.72 *Hn = 0.72*750 = 540 (mm)

dv (max) = Max(607.72,553.5,540) = 608(mm)

ƯS cắt trong BT (TCN 5.8.2.9-1)

v = = 1.423 (N/mm2)

Tra bảng TCN để xác định từ thông số ứng suất cắt v/f'c

Ứng biến dọc trong cốt thép phía chịu uốn x =

Với

Khả năng chịu cắt của cốt đai

( Khi Vs < 0: BT đủ KN chịu cắt cho Vs=0, Cốt đai BT theo cấu tạo)

Khoảng cách cốt đai tính toán s (mm)

Kiểm tra cốt đai theo cấu tạo

: Nếu

s ≤

: Nếu Với

= = 459190 N

Trong đó : Ag : Diện tích nguyên tiết diên BT dầm tại MC kiểm tra

As : Diện tích cốt thép bố trí cho dầm tại MC kiểm tra