Đồ Án Cầu Bê Tông Dầm I Căng Trước (Thuyết minh + bản vẽ)

ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ • Chiều dài toàn dầm: L= 27000 mm • Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a= 250 mm • Khẩu độ tính toán: L tt = 26500 mm • Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 • Tải trọng thiết kế: HL 93 • Bề rộng phần xe chạy: B 1 = 11000 mm • Lan can: B 2 = 400 mm • Tổng bề rộng cầu: B= 11800 mm • Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm nhịp giản đơn • Dạng mặt cắt: Chữ I • Vật liệu kết cấu: BTCT DƯL • Công nghệ chế tạo: Căng trước • Cấp bê tông dầm chủ: f ’ c1 = 50Mpa • Cấp bê tông dầm ngang: f ’ c2 = 40Mpa • Cấp bê tông bản mặt cầu: f ’ c3 = 30Mpa • Tỷ trọng bê tông: γ c = 25KN/m 3 • Loại cốt thép DƯL: tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính D ps = 12.7mm • Cường độ chịu nén tiêu chuẩn: f pu = 1860 Mpa • Thép thường: G60 f u = 620 Mpa f y = 420 Mpa • Mô đun đàn hồi của dầm: E dam = 0.043.γ 1.5 .= 38007 Mpa ⇒ E cdam =38007 Mpa • Mô đun đàn hồi của bản mặt cầu: E dam = 0.043.γ 1.5 .= 29440 Mpa ⇒ E cban= 29440 Mpa • Mô đun đàn hồi của thép: E = 200000 Mpa `Mô đun đàn hồi của tao thép DƯL: E ps = 197000 Mpa PHẦN 2: THIẾT KẾ CẤU TẠO 2.1. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG CẦU: • Số lượng dầm chủ: N b = 6 dầm • Khoảng cách giữa 2 dầm chủ: S= 2000 mm • Phần cánh hẫng: S k = 900 mm • Bố trí dầm ngang tại 5 mặt cắt: gối cầu, L/8, L/4, L/2. • Số lượng dầm ngang: N n = 5 dầm • Chiều dày bản mặt cầu: h f = 200 mm • Lớp bê tông nhựa dầy : t= 50 mm SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 1 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN 2.2.THIẾT KẾ DẦM CHỦ : • Chiều cao dầm chủ: H = 1150 mm • Chiều cao bầu dưới: H 1 = 180 mm • Chiều cao vút dưới: H 2 = 190 mm • Chiều cao sườn: H 3 = 485 mm • Chiều cao vút trên: H 4 = 115 mm • Chiều cao cánh trên: H 5 = 180 mm • Chiều rộng bầu dưới: b 1 = 554 mm • Chiều rộng sườn dầm: b 2 = 180 mm • Chiều rộng cánh trên: b 3 = 400 mm • Chiều rộng vút dưới: b 4 = 190 mm • Chiều rộng vút trên: b 5 = 115 mm • Chiều cao dầm liên hợp: h= H+h f = 1350 mm 2.3. CẤU TẠO DẦM NGANG: SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 2 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN • Chiều cao dầm ngang: H n = 1350 mm (gồm cả BMC) • Bề rộng dầm ngang: Đầu nhịp: B n = 250 mm Giữa nhịp: B n = 200 mm • Chiều dài dầm ngang từ tim dầm chính l n = 2000 mm PHẦN 3: CÁC HỆ SỐ DÙNG TRONG THIẾT KẾ 3.1. HỆ SỐ TẢI TRỌNG: TTGH DC γ DW γ LL γ Cường độ 1 1.25 1.5 1.75 Sử dụng 1 1 1 Đặc biệt 1.25 1.5 0.5 Trong đó: • γ DC : là hệ số tải trọng của tải trọng bản thân các bộ phận kết cấu và các thiết bị phụ phi kết cấu • γ DW : là hệ số tải trọng của tải trọng bản thân của các lớp phủ mặt cầu và các thiết bị công cộng • γ LL : là hệ số tải trọng của hoạt tải • 3.2. HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH TẢI TRỌNG: TTGH D η R η I η = η D η R η I η TẤT CẢ CÁC TTGH 1.00 1.00 1.00 1.00 Trong đó: • η D : là hệ số liên quan đến tính dẻo • η R : là hệ số liên quan đến tính dư • η I : là hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác • η: hệ số điều chỉnh tải trọng 3.3. HỆ SỐ LÀN XE: Số làn xe Hệ số làn (m) 1 làn 1.2 2 làn 1 Số làn thiết kế là 3 làn. 3.4. LỰC XUNG KÍCH : IM = 25% SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 3 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN oOo PHẦN 4: THIẾT KẾ LAN CAN Để bảo đảm an toàn, lan can phải được thiết kế với tải trọng va đập của xe cộ. Trị số tải trọng phụ thuộc vào cấp lan can. Thông số thiết kế lan can: + Chiều cao tường bêtông: H w = 870 mm. + Cường độ bê tông f’ c = 30 Mpa + Cường độ chảy của thep f y = 420 Mpa I .ĐIỀU KIỆN KIỂM TOÁN: Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau: R > F t Trong đó: R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can. F t : Lực va ngang của xe vào lan can. II. XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 1. Xác định lực va ngang của xe F t : Cầu được thiết kế cho đường cao tốc với tổ hợp các xe tải và các xe nặng: SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 4 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN Theo bảng A13.7.3.3-1 QT 22TCN 272-05: Cấp lan can là cấp L-3 có    = = mmH kNF e t 810 240 2. Xác định tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can: Sức kháng của hệ lan can là tổng hợp sức kháng của tường chắn, cột và thanh lan can. Sức kháng của tường chắn có thể được xác định bằng phương pháp đường chảy như sau:         ++ − = w cc wb tc w H LM MM LL R 2 . .8.8 ).(2 2 (13.7.3.4-1) Trong đó: R w : Tổng sức kháng của hệ lan can (N). L c : Chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm). L t : Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F t (mm), điều 13.7.3.3-1. M w : Sức kháng uốn của tường theo phương đứng (Nmm/mm). M c : Sức kháng uốn của tường theo phương ngang (Nmm/mm). M b : Sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường (Nmm). Do lan can không có tường đỉnh nên M b = 0. Chiều dài tường giới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy: c wbtt c M HMMHLL L + +       += (.8 22 2 (13.7.3.4-2) -SỨC KHÁNG UỐN CỦA LAN CAN THEO PHƯƠNG ĐỨNG Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 30 mm. Đường kính thanh cốt thép dọc: d dọc = 14 mm. Đường kính thanh cốt thép đai: d đai = 14 mm. Bước thanh cốt đai: 150 mm. Bảng thông số hình học lan can: SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 5 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN A(mm) B(mm) b 1 (mm) b 2 (mm) b 3 (mm) 200 400 470 250 150 Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b 1 , b 2 , b 3 như hính vẽ Xét phần 1 của tường: b = b 1 =470 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = A = 200 mm. Diện tích thép: SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 6 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN mm d A doc s 78,307 4 14 2 4 2 2 2 === π π mm bf fA a c ys 78,10 470.30.85,0 420.78,307 85,0 . ' === 836,0)2830( 7 05,0 85,0)28( 7 05,0 85,0 ' 1 =−−=−−= c f β Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: mm d dahd doc dungs 149 2 14 1430200 2 =−−−=−−−= 89,12 836,0 78,10 1 === β a C 08,0 149 89,12 == s d C Suy ra: 42,0≤ ds C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thp tối thiểu: y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %43.0 149*470 78,307 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 35,16707) 2 78,10 149.( 1000 420 .78,307.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm (Lấy hệ số kháng uốn 9,0= φ ). Xét phần 2 của tường: Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi. SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 7 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN mm BA h 300 2 400200 2 = + = + = Các giá trị tính toán: Chiều cao trụ bêtông b = b 2 =250 mm. Chiều rộng trụ bêtông h = 300 mm. Diện tích thép: 2 2 2 93,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 14,10 250.30.85,0 420.93,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: mm d dahd doc dungs 249 2 14 1430300 2 =−−−=−−−= 13,12 836,0 14,10 1 === β a C 048,0 249 13,12 == s d C SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 8 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN Suy ra: 42,0≤ e d C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu: y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %24.0 249*250 93,153 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 19,14193) 2 14,10 249.( 1000 420 .93,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Xét phần 3 của tường: Các giá trị tính toán: b = b 1 =150 mm. h = 400 mm. Diện tích thép: SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 9 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN 2 2 2 93,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 14,10 150.30.85,0 420.93,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: mm d dahd doc dungs 349 2 14 1430400 2 =−−−=−−−= 13,12 836,0 14,10 1 === β a C 034,0 349 13,12 == s d C Suy ra: 42,0≤ e d C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu: y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %26.0 349*150 93,153 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 75,20011) 2 14,10 349.( 1000 420 .93,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn: 29,5091275,2001119,1419335,16707 321 3 1 =++=++== ∑ = www i i ww MMMMHM kNmm BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ M w H : SVTH: Bùi Phương Nam MSSV:1076847 10 [...]... TỐN BẢN MẶT CẦU 5.1 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY BẢN MẶT CẦU + Khoảng cách giữa các dầm chính: S=2 m + Bề rộng xe chạy : B = 11 m + Bề rộng tồn cầu: Bmcn = 1 1+0 ,4.2= 11.8 m + Bề rộng bản hẫng: Bhẫng= 0.9 m Chiều dày bản mặt cầu: chiều dày t i thiểu của bản mặt cầu theo TCN272-05 là 175mm Chọn chiều dày bản mặt cầu: 200 mm +Trọng lượng riêng BMC: γBMC = 25 KN/m3 ; +Trọng lượng riêng lớp phủ: γLP= 25 KN/m3 +Chiều... pháp d i bản để thiết kế bản mặt cầu Để sử dụng phương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau: xem bản mặt cầu như các d i bản liên tục tựa trên các g i cứng là các dầm đỡ có độ cứng vơ cùng, D i bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vng góc v i dầm đỡ + Sơ đồ tính tốn: • Phần cánh hẫng được tính theo sơ đồ dầm cơng xon • Phần bản ở phía trong dầm biên tính theo sơ đồ dầm liên tục Để đơn giản trong... =1*(2.0 3+4 )+1 *0.3 4+1 *1.2*( 1+0 .25)*12.03=24.42 kNm/m SVTH: B i Phương Nam MSSV:1076847 24 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN 5.5.4 Mơ men tác dụng lên bản hẫng ở TTGH Đặc biệt Trạng th i gi i hạn đặc biệt: M r = η ( M BMC + M LC ) γ DC + γ DW M DW + γ LL m(1 + IM)M LL + γ vaxe M vaxe    = 1 [ 1.25*(2.0 3+4 ) + 1.5*0.34 + 0.5*1.2*( 1+0 .25)*12.03 + 1*86.29 = 103.36 KN.m ⇒ M+ = 14.6 KNm/m M- =-20.86 KNm/m Mhang =... ĐK_Sức kháng uốn: ĐẠT 5.8.3 Tính As và kiểm tra sức kháng uốn ở trường hợp thiết kế thứ hai : - Đ i v i lan can bê tơng thì trường hợp này khơng bất l i 5.8.4.Tính As và kiểm tra sức kháng uốn ở trường hợp thiết kế thứ ba: - Ta có giá trị mơ men âm t i g i theo TTGH Cường độ I Mcd=42.2 KN.m - Ta có giá trị moment này nhỏ hơn nhiều so v i trường hợp thiết kế thứ nhất nên đương nhiên thỏa 5.8.5.Kiểm tra... B i Phương Nam MSSV:1076847 23 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL T= GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN RW min ( Rw ; 1.2Ft ) 278.7 = 99.18KN = = L t + 2H W L t + 2 HW 1.07 + 2 x0.87 5.4 Tổ hợp mơ men lên BMC theo trạng th i gi i hạn cường độ I 5.4.1 Mơ men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong + + M CD = M TT + M HT = 5.2 + 44.31 = 49.51 KN.m Xét tính liên tục: M+ = 49.51 x 0.5 = 24.76 KN.m 5.4.2 Mơ men âm t i các g i. .. BMC phía trong + + M SD = M TT + M HT = 3.88 + 25.32 = 29.2 KN.m Xét tính liên tục: M+ = 29.2 x 0.5 = 14.6 KN.m 5.5.2 Mơ men âm t i các g i của BMC phía trong − − M SD = M TT + M HT = 3.88 + 25.92 = 29.8 KN.m Xét tính liên tục: M- = 29.8 x (-0.7) = - 20.86 KN.m 5.5.3 Mơ men tác dụng lên bản hẫng Mhang=η ( γ DC (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL m (1+IM)MLLtruck) =1*(2.0 3+4 )+1 *0.3 4+1 *1.2*( 1+0 .25)*12.03=24.42... Đ i v i va chạm t i đầu tường hoặc m i n i : 2 L H ( M b + M w H ) 1070  1070 2 870(0 + 50912,29)  L  Lc = t +  t  + = + ( ) +  = 1435mm 2 Mc 2 84,48  2  2  SVTH: B i Phương Nam MSSV:1076847 14 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL Rw = GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN  M L2 2 Mb + M wH + c c ( 2 L c − Lt )  Hw    2 84,48.1435 2 =  50912,29 +  (2.1435 − 1070)  870   KIỂM TỐN LAN CAN R ≥ 240 KN (1) KIỂM... TT + M HT = 5.2 + 45.36 = 50.56 KN.m Xét tính liên tục: M- = 50.56 x (-0.7) = - 35.39 KN.m 5.4.3 Mơ men tác dụng lên bản hẫng hang M CD =η ( γ DC (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL m (1+IM)MLLtruck) =1.25*(2.0 3+4 )+1 .5*0.3 4+1 .75*1.2*( 1+0 .25)*12.03=39.63 kNm/m ⇒ M+ = 24.76KNm/m M- = - 35.39 KNm/m Mhang = - 39.63 KNm/m 5.5 Tổ hợp mơ men lên BMC theo trạng th i gi i hạn sử dụng 5.5.1 Mơ men dương giữa... trục bánh xe nhỏ hơn moment do 1 trục bánh xe nên ta chọn 1 trục bánh xe để so sánh v i trường hợp 2 làn xe thiết kế Hình Mơ hình t i trọng bánh xe v i một trục bánh xe 5.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế - Diện tích đường ảnh hưởng y1=0.023 m ; y2=0.378 m ϖ= (0.023 + 0.378) x0.71 x 2 = 0.285m 2 2 - Mơ men dương MLLtruck 2+= P+x ω =58.02*0.285=16.54 kNm => Moment do hoạt t i ở TTGH Cường độ I : SVTH:... Dầm ngang giữa nhịp: - Các thơng số của dầm ngang này • Chiều cao dầm ngang: H =0.97 m SVTH: B i Phương Nam MSSV:1076847 34 ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN • Bề rộng dầm ngang: B = 20 cm = 0.2 m 6.1.3 Dầm ngang t i hai đầu nhịp: • Chiều cao dầm ngang: Hhbs = 0.97 m • Chiều rộng dầm ngang : Bhbs = 0.25m γBMC = 25KN/m3 hf = 0.2m γLP = 25KN/m3 hLP =0.11 m γDN = 25 KN/m3 S=2m 6.2 TÍNH TỐN DẦM . ĐỒ ÁN CẦU BTCT DƯL GVHD: ThS.NGUYỄN VĂN SƠN THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ • Chiều d i toàn dầm: L= 27000 mm • Khoảng cách đầu dầm đến tim g i: a=. nhịp: Cầu dầm nhịp giản đơn • Dạng mặt cắt: Chữ I • Vật liệu kết cấu: BTCT DƯL • Công nghệ chế tạo: Căng trước • Cấp bê tông dầm chủ: f ’ c1 = 50Mpa • Cấp bê tông dầm ngang: f ’ c2 = 40Mpa • Cấp bê. số thiết kế lan can: + Chiều cao tường b tông: H w = 870 mm. + Cường độ bê tông f’ c = 30 Mpa + Cường độ chảy của thep f y = 420 Mpa I . I U KIỆN KIỂM TOÁN: Lan can thiết kế ph i tho i mãn