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 TỐN BẢN MẶT CẦU – DẦM NGANG 1. Tính Tốn Bản Mặt Cầu a. Khái niệm Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thơng và chủ yếu quyết định chất lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo thốt nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an tồn tối đa cho các phương tiện tham gia giao thơng. 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. Ngồi 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 bêtơng cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tơng, bê tơng dự ứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép. b. Số Liệu Tính Tốn Bê tông atphan: 7,5cm Tầng phòng nước: 0,5cm Lớp bê tông liên kết: 20cm - Chiều dày bản mặt cầu: 200 mm, γ c = 2.5 T/m 3 . - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp bêtơng Atphalt dày 75 mm, γ 1 = 2.25 T/m 3 . + Lớp phòng nước dày 5 mm, γ 2 = 1.5 T/m 3 . - Trọng lượng trung bình của lớp phủ: tb 1 1 2 2 DW 1 2 γ×h +γ×h γ = = h +h 2.25×75+1.5×5 = 80 2.203125 T/m 3 - Độ dốc ngang cầu: 2% Ta chọn bề rộng tính toán của bản theo phương dọc cầu là 1m. Bề rộng phần xe chạy: 8 m. Bề rộng mặt cắt ngang cầu : B mcn = B + 2 × (1.5 + 0.25) = 8 + 2 × 1.75 = 11.5m. Bề rộng bản hẫng: B hẫng = 413 mm = 0. 413 m. 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. 1930925 413 905 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 hoạt tải truyền xuống bản hẫng ngay tại vị trí đầu mút thừa. DCn = 6085.8N 413 DC2ban = 4905 N/m Tĩnh tải do tải trọng bản thân bản mặt cầu: DC2 ban = t s × l × c γ = 0.2 × 1 × 2500 = 500 kg/m = 4905 N/m Với: l - chiều dài theo phương dọc cầu của bản, l = 1m c γ - khối lượng riêng của bản mặt cầu, c γ = 2500 kg/m 3 t s - bề dầy bản mặt cầu, t s = 0.2 m Tĩnh tải do lực tập trung đặt tại bó vỉa phía ngoài: DC n = DL n × 1 = 6085.8 × 1 = 6085.8 N Momen tại mặt cắt ngàm do tĩnh tải gây ra: M DL = DC2 ban × B hang 2 /2 + DC n × B hẫng = 4905 × 2 0.413 /2 + 6085.8 × 0.413 = 2931.7 N.m a. Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản hẫng Sơ đồ tính PLn = 2250 N 413 Hoạt tải do người bộ hành truyền xuống bản hẫng thông qua lực tập trung của bó vỉa phía ngoài: PL n = 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: LL M = PL n × B hang = 2250 × 0.413 = 929.2 N.m Chọn các hệ số tải trọng D η = 1 cho các thiết kế thông thường R η = 1.05, bản hẫng không có tính dư. I η = 1.05 đối với cầu quan trọng η = D η × R η × I η = 1 × 1.05 × 1.05 = 1.1025 > 0.95 b. Tổng hợp nội lực Momen tại mặt cắt ngàm ở trạng thái giới hạn cường độ: − = η× × γ + × γ ( )hang DL DL LL LL u M (M M ) = 1.1025 × (2931.7 × 1.25 + 929.2 × 1.75) = 5833 N.m Momen tại mặt cắt ngàm ở trạng thái giới hạn sử dụng : − = η× × γ + × γ ( )hang DL DL LL LL s M (M M ) = 1 × (2931.7 × 1 + 929.2 × 1) = 3860.9 N.m c. TÍNH TOÁN BẢN KỀ BẢN HẪNG Phương chịu lực là phương ngang cầu. Tính cho 1m dài của bản theo phương dọc cầu. Phần bản mặt cầu chịu tải trọng cục bộ nằm trong khoảng cách giữa 2 mép hộp 1930 905 213 313 Chọn các hệ số tải trọng D η = 1 cho các thiết kế thông thường R η = 0.95, bản dầm có tính dư I η = 1.05 đối với cầu quan trọng η = D η × R η × I η = 1 × 0.95 × 1.05 = 0.9975 > 0.95 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. 905 DW DC2 DCt 213 313 Khoảng cách từ tim bó vỉa phía trong tới mép hộp: L 1 = 213 mm Khoảng cách từ mép bó vỉa phía trong tới mép hộp: L 2 = 313 mm Tĩnh tải do lực tập trung đặt tại tim bó vỉa phía trong: DCt = DL t × 1 = 2938.5 × 1 = 2938.5 N (DL t 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 thứ hai: DW = tb DW γ × b × tb DW t = 2.1612 × 10 -5 × 1000 × 80 = 1.729 N/mm Với tb DW γ - khối lượng riêng trung bình của lớp phủ, tb DW γ = 2.203125 T/m 3 = 2.1612 × 10 -5 N/mm 3 b là chiều dài theo phương dọc cầu của bản b = 1m =1000 mm t DW - bề dầy lớp phủ, t DW = 75 + 5 = 80 mm Tĩnh tải do trọng lượng bản thân bản: DC2 bản = c γ × b × s t = 2.4525 × 5 10 − × 1000 × 200 = 4.905 N/mm γ c – khối lượng riêng của bản mặt cầu, c γ = 2500 kg/m 3 = 2.4525 × 5 10 − N/mm 3 t s – bề dầy bản. t s = 200 mm Để tính momen ở vị trí giữa nhịp do tĩnh tải gây ra ta vẽ đường ảnh hưởng đối với momen ở vị trí giữa nhịp: DW = 1.729N/mm DC2 = 4.905 N/mm DCt = 2938.5N 226 157 107 Gọi S DW là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DW S DC2bản là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DC2 bản Y DCt là tung độ đường ảnh hưởng ứng với tĩnh tải DC t Ta tính được : S DW = 77885 mm 2 S DC2bản = 905 2 /8 = 102378 mm 2 Y DCt = 107 mm Momen tại giữa nhịp do tĩnh tải gây ra : M DC = DC t × Y DCt + DC bản × S DC2bản = 2938.5 × 107 + 4.905 × 102378 = 816583.59 N.mm M DW = DW × S DW = 1.729 × 77885 = 134663 N.mm Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn cường độ: DL DC DW u p DC p DW M ( M M )= η× γ × + γ × = 0.9975 × (1.25 × 816583.59 +1.5 × 134663) = 1219667.2 N.mm ( DC P γ 1.25;= DW P γ 1.5= ) Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn sử dụng : DL DC DW s p DC p DW M ( M M )= η× γ × + γ × = 1 × (1 × 816583.59 +1 × 134663) = 951246.6 N.mm 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 hành truyền xuống thông qua bó vỉa phía trong và do bánh xe. Do S = 1173mm < 4600mm, lấy trường hợp bánh xe trục 145 KN để có trường hợp bất lợi nhất. ( theo điều 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05) Tim bánh xe phải cách mép bó vỉa 0.6 m Ta có sơ đồ tính: 905 213 313 600 510 670 327 327578 905 213 p=108.2N/mm PLt L SW Tải trọng do người bộ hành: PLt = 2250 × 1 = 2250 N Bề rộng ảnh hưởng của tải trọng bánh xe 3 trục b 1 = 510 + 2 × tb DW t = 510 + 2 × 80 = 670 mm Ap lực bánh xe lên bản: p = 1 P 2 b× = 145000 2 670× = 108.2 N/mm Diện làm việc của bản: Đối với momen dương SW + = 660 + 0.55 × S = 660 + 0.55 × 905= 1157.75 mm Đối với momen âm SW − = 1220 + 0.25 × S = 1220 + 0.25 × 905 = 1446.25 mm Để tính nội lực do hoạt tải gây ra tại mặt cắt giữa nhịp ta vẽ đường ảnh hưởng cho mặt cắt tại giữa nhịp. 226 p=108.2N/mm PLt 107 164 S LL là diện tích đường ảnh hưởng ứng với tải trọng bánh xe, S LL = 26732.25 mm 2 Y PLt là tung độ đường ảnh hưởng ứng với hoạt tải do người bộ hành, Y PLt = 107 mm Momen tại giữa nhịp do hoạt tải người bộ hành gây ra: M PL = PL t × Y PLt = 2250 × 1 × 0.107 = 240.750 N.m = 240750 N.mm Momen tại giữa nhịp do hoạt tải bánh xe gây ra: M TR = S LL × p = 26732.25 × 108.2 = 2892429.45 N.mm Momen ở giữa nhịp do hoạt tải ở trạng thái giới hạn cường độ: PL PL PL u p M M= η×γ × = 0.9975 × 1.75 × 240750 = 420259.22 N.mm TR PL TR u p M m (1 IM) M= η×γ × × + × = 0.9975 × 1.75 × 1.2 × 1.25 × 2892429.45 = 7573645.74 N.mm Momen ở giữa nhịp do hoạt tải ở trạng thái giới hạn sử dụng: PL PL PL s p M M= η×γ × = 1 × 1 × 240750 = 240750 N.mm TR PL TR s p M m (1 IM) M= η×γ × × + × =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: TR ( ) DL PL u u u u M 1000 M 0.7 (M M ) SW − − × = × + + = 0.7 (1219667.2 420259.22 7573645.74 1000/1446.25) × + + × = 4813671.583 N.mm Momen dương tại giữa nhịp: ( ) DL PL TR u u u u M 0.5 (M M M 1000 / SW ) + + = × + + × = 0.5×(1219667.2 +420259.22+7573645×1000/1157.75) = 4090809.679 N.mm ▪ Trạng thái giới hạn sử dụng Momen âm tại gối: ( ) DL PL TR s s s s M 0.7 (M M M 1000 /SW ) − − = × + + × = 0.7 (951246.6 240750 4338644.17 1000 /1446.25) × + + × = 2934346.4 N.mm Momen dương tại giữa nhịp: ( ) DL PL TR s s s s M 0.5 (M M M 1000/ SW ) + + = × + + × = 0.5 (951246.6 240750 4338644.17 1000 /1157.75) × + + × = 2469737.955 N.mm 3. TÍNH TOÁN BẢN LOẠI DẦM PHÍA TRONG Chọn các hệ số tải trọng D η = 1; R η = 0.95; I η = 1.05 η = D η × R η × I η = 0.9975 > 0.95 Tính toán bản theo 1m dài theo phương dọc cầu theo sơ đồ dầm giản đơn rồi xét đến tính liên tục thông qua các hệ số điều chỉnh Chiều dài nhịp tính toán: L = S chủ = 0.905 m 3.1. Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm giữa: Sơ đồ tính: 905 DW DC2 Tĩnh tải do lớp phủ: DW = tb DW γ × b × tb DW t = 2.1612 × 10 -5 × 1000 × 80 = 1.729 N/mm Với tb DW γ - khối lượng riêng trung bình của lớp phủ, tb DW γ = 2.203125 T/m 3 = 2.1612 × 10 -5 N/mm 3 b là chiều dài theo phương dọc cầu của bản b = 1m =1000 mm t DW - bề dầy lớp phủ, t DW = 75 + 5 = 80 mm Tĩnh tải do trọng lượng bản thân bản : DC2 bản = c γ × b × s t = 2.4525 × 5 10 − × 1000 × 200 = 4.905 N/mm γ c – khối lượng riêng của bêtông bản mặt cầu, c γ = 2500 kg/m 3 = 2.4525 × 5 10 − N/mm 3 t s – bề dầy bản. t s = 200 mm 1.729 N/mm 4.905 N/mm 905 Momen tại giữa nhịp do tĩnh tải gây ra : M DC = DC bản × 2 905 8 = 4.905 × 2 905 8 = 502164.7 N.mm M DW = DW × 2 1173 8 = 1.729 × 2 905 8 = 177011.8 N.mm Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn cường độ: DL DC DW u p DC p DW M = η×(γ×M +γ×M ) = 0.9975 × (1.25 × 502164.7+1.5 × 177011.8) = 890990.5 N.mm ( DC P γ 1.25;= DW P γ 1.5= ) Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn sử dụng : [...]... 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 = 950 mm (lấy ở phần thiết kế cấu tạo ở dầm chính)... ở phần thiết kế cấu tạo ở dầm chính) Bêtông dầm ngang sử dụng có cường độ: 35MPa Cốt thép đầm ngang: fy = 420 MPa Chọn các hệ số tải trọng ηD = 1; ηR = 1; ηI = 1.05 η = ηD × ηR × ηI = 1.05 > 0.95 Tính toán theo phương ngang cầu theo sơ đồ dầm giản đơn rồi xét đến tính liên tục thông qua các hệ số điều chỉnh 2.1.2 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang: DW DCb + DCdn 1020 Tĩnh tải do lớp phủ:... T/m3 = 2.1612 × 10-5 N/mm3 b là chiều dài theo phương dọc cầu của dầm b = 800 mm tDW - bề dầy lớp phủ, tDW = 75 + 5 = 80 mm Tĩnh tải bản mặt cầu: DCbản = γ c × b × t s = 2.4525 × 10−5 × 800 × 200 = 3.924 N/mm γ c – khối lượng riêng của bêtông bản mặt cầu γ c = 2500 kg/m3 = 2.4525 × 10−5 N/mm3 ts – bề dầy bản ts = 200 mm Tĩnh tải do trọng lượng bản thân: DCdn = b × h × γ c = 800 × 750 × 2.4525 × 10-5=... 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 (theo 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05) 3.3 Trường hợp đặt 1 bánh xe Ta có sơ đồ tính: 670 510 L SW 905 670 117.5 905 p = 108.2 N/mm 117.5 Bề rộng ảnh hưởng của tải trọng bánh xe... Max(106.36, 136.7) = 136.7 ( KN ) Để thuận tiện cho việc tính toán và thiên về an toàn ta xem tải trọng bánh xe truyền xuống dầm ngang là tải trọng tập trung ở giữa nhịp, và có giá trị là: P = 136.7 kN Ở đây ta không xét tải trọng làn vì nhịp L =1020 < 4600 (theo 3.6.1.3.3 22TCN272 – 05) Ta có sơ đồ tính: P=136.7kN 1020 Momen tại giữa nhịp do hoạt tải bánh xe gây ra: M = P × L/4 = 136.7 × 1000 × 1020/4 =... φ16 a150 để bố trí cốt thép chịu momen dương của bản mặt cầu 2.1.0.3 Thiết kế cốt thép cho momen âm M u = 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 thép chịu kéo: dc = 40 mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt : ds = h - dc = 200 – 40 = 160 mm Chọn hệ số sức kháng : φ = 0.9 Chiều dày của khối ứng suất tương... 25.1.P0' ) = ( 1, 25.1.136700 ) = 170875 N 2.1.5 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG Hệ số kháng uốn Ư = 0.9 Hệ số quy đổi vùng nén 0.85 : Nếu f'c ≤ 28 (MPa) 1 = 0.65 : Nếu f'c ≥ 56 (MPa) 0.85 - 0.05( f'c - 28 Mpa )/7 Mpa 1 = 0.800 Chọn a tính toán cốt thép as(+) = 105 ( mm ) ( thớ dưới ) as(-) = 135 ( mm ) ( thớ trên ) 2.1.5.1 Tính toán và kiểm tra cốt thép chịu momen dương K/C từ trọng tâm cốt thép đến... ) = 0.5 × (M s + M sLL × 1000 / SW + ) = 0.5 × (679176.5 + 15495592.5 × 1000/1157.75) = 7031703.3 N.mm 4 BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU: Bản hẫng Trạng Cường thái độ Sử dụng giới Momen âm Momen dương Momen âm Momen dương 5833000 0 3860900 0 Bản kề bản hẫng 4813671 4090809 2934346 2469737 Bản giữa 13715928 12127418 7975451 7031703 Chọn giá trị thiết kế và kiểm tra nứt (N.mm) Trạng Cường thái... từ mép trên của bản mặt cầu đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: dc = 40 mm Chiều cao có hiệu của mặt cắt: ds = h - dc = 200 – 40 = 160 mm Chọn hệ số sức khán: φ = 0.9 Chiều dày cua khối ứng suất tương đương: 2 a = ds - d s − 2 × Mu = 160 φ× 0.85 × f c' × b 160 2 − 2 × 12127418 = 3.337 0.9 × 0.85 × 30 ×1000 mm Vì 28 MPa < f c' = 30 Mpa < 56MPa nên β1 = 0.85 – 0.05 × ( f c' - 28)/7 = 0.85 – 0.05 × (30 -... CHO DẦM NGANG Tính toán cho mặt cắt tại gối ( chịu lực cắt lớn nhất ) Với : Mu = 58471307.21 Vu = 284079.7 2.1.5.3.1 (Nmm) (N) Xác định thông số dv tại MC tính duyệt Chiều cao chịu cắt hữu hiệu là giá trị lớn nhất của 3 giá trị sau : ds - a/2 = 615-14.55/2 = 608 dv (mm) 0.90 *ds = 0.9*615 = 554 (mm) 0.72 *Hn = 0.72*750 = 540 (mm) dv (max) = 2.1.5.3.2 Max(607.72,553.5,540) = 608(mm) Xác định sức kháng . BÁO CÁO ĐỒ ÁN TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU – DẦM NGANG 1. Tính Tốn Bản Mặt Cầu a. Khái niệm Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thơng và chủ yếu quyết định chất lượng khai thác của cầu. 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. Ngồi ra bản còn là cánh trên của dầm T, dầm. rộng bản hẫng: B hẫng = 413 mm = 0. 413 m. 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