đồ án tốt nghiệp thiết kế kĩ thuật

Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm N TT NGHIP Thiết kế kĩ thuật Trang 88 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Chơng I : thiết kế lan can bộ hành Chọn kích thớc lan can bộ hành : 50 200 15 13 13 5 20 25 70 120 R126 70 142 25 20 15 22 25 5 15 15 12 9 14 Thiết kế lan can bộ hành : Nh trên ta đã chọn theo định hình tay vịn là các ống thép, ta coi tay vịn nh đợc kê tự do lên hai gối là các cột lan can, do vậy tay vịn sẽ làm việc nh là dầm đơn giản kê tự do lên hai gối dới tác dụng của lực tập trung P = 130 kg và tải trọng bản thân phân bố đều : g = 7,85. 3,14. (0,11 2 0,1055 2 ) = 0,024 (T/m) Chiều dài tính toán của tay vịn : L = 2,0 2. 0,075 = 1,85 (m) Sơ đồ tính toán nh hình vẽ: 1.85 Mômen uốn tại giữa nhịp : - Do trọng lợng bản thân : M t = n. g. L 2 /8 = 1,1. 0,024. 1,85 2 /8 = 0,011 (Tm) - Do tải trọng tập trung : M h = P. L/4 = 0,13. 1,85/4 = 0,06 (Tm) Trong đó n là Hệ số vợt tải của trọng lợng bản thân tay vịn +Mômen toàn bộ do tải trọng tập trung và tĩnh tải : M tb = M t + M h = 0,011 + 0,06 = 0,071 (Tm) +Khả năng chịu lực của tay vịn: Trang 89 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Đặc trung hình học của tiết diện 110 =101 d=4,5mm M kn = [].W = []. y J =2700. y J Trong đó: J=0,1.D 4 .(1- 4 ) ;= D d = 110 5.4110 = 0,96 M kn = 2700 . 0,1 . 11 4 . (1-0,96 4 ) . 5,5 1 =108280,65(kgcm) =1,08(Tm) M kn >M tb Vậy tiết diện ta chọn đảm bảo khả năng chịu lực Ta thấy nội lực quá nhỏ so với cờng độ của thép nên ta không cần tính toán mà chỉ cần chọn ống thép theo cấu tạo. Trang 90 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Chơng II : thiết kế bản mặt cầu II.1 Nguyên lí tính toán bản mặt cầu : Bản mặt cầu đợc cấu tạo liền khối với sờn dầm không bố trí bản chắn ngang nên chỉ tồn tại liên kết theo phơng dọc cầu với sờn dầm Ta tơng ứng có hai sơ đồ tính toán nh sau : - Bản kê hai cạnh làm việc theo chiều thẳng góc với chiều xe chạy - Bản mút thừa Tính toán nội lực : Nội lực tính toán cho 1m rộng bản theo chiều xe chạy để xác định : - Nội lực trong bản mút thừa - Nội lực tại ngàm và giữa bản kê hai cạnh - Tại tiết diện ngàm : M ng = . M o - Tại tiết diện giữa nhịp : M 1/2 = . M o Các hệ số và đợc tra theo bảng 18 Polivanop, trị số M o là mômen tại giữa nhịp dầm đơn giản có nhịp bằng nhịp tính toán l b của bản tơng ứng với tải trọng thực tế 1m rộng bản phải chịu, tải trọng này phải đặt sao cho M o là lớn nhất Đối với lực cắt : Xác định nh trong dầm đơn giản có nhịp l b Mômen tính toán tại ngàm lấy giá trị mômen lớn nhất do tải trọng gây ra tính theo hai sơ đồ trên Nội lực tính toán với hai tổ hợp tải trọng : - Tổ hợp 1 : Tĩnh tải, đoàn xe H30 và tải trọng ngời đi bộ - Tổ hợp 2 : Tĩnh tải và xe nặng HK80 II.2 Các kích thớc của bản mặt cầu ở tất cả các nhịp thiết kế, kích thớc mặt cắt ngang phần bản mặt cầu đều nh hình vẽ dới đây : Khổ cầu : 8 + 2.1,5 (m) Chỉ tiêu về vật liệu sử dụng : Bê tông mác 500 # Thép cờng độ cao Cờng độ chịu kéo tiêu chuẩn : R t = 18600 (kg/cm 2 ) Cờng độ chịu kéo tính toán trong giai đoạn thi công : R 1 = 14400 (Kg/cm 2 ). Cờng độ chịu kéo tính toán trong giai đoạn khai thác : R 2 = 11400 (Kg/cm 2 ). Trang 91 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Thép A II có R a = 2400 kg/cm 2 120 50 150 50 70 22 25 30 25 800 1260 65 5 0 100 51.12 100 170 25 30 50150 20 120 50 7022 25 15 65 170 51.12 100 5 0 100 417.75 Cấu tạo bản mặt cầu Theo tính chất chịu lực có thể chia bản thành hai phần tính toán với hai sơ đồ khác nhau Phần cánh hẫng làm việc theo sơ đồ bản mút thừa, nhịp tính toán 2,55m Phần bản nằm giữa hai sờn dầm làm việc theo sơ đồ bản kê hai cạnh có nhịp tính toán vuông góc với hớng xe chạy, nhịp tính toán 6,18 m II.3 Tính toán nội lực bản mút thừa (tính cho 1 m rộng bản) II.3.1 Xác định tải trọng tính toán Tĩnh tải : +Tĩnh tải các lớp mặt đờng : (hệ số vợt tải 1,5) Lớp xi măng tạo độ dốc 2% dầy 2cm có = 2,3 T/m 3 Lớp bảo vệ dày 4 cm có = 2,5 T/m 3 Lớp phòng nớc 1cm có = 1,5 T/m 3 Lớp bêtông nhựa dày 5cm có = 2,3 T/m Lấy chiều dày lớp mặt đờng là 12cm, trọng lợng phân bố có giá trị: tc md g = 0,12. 2,3. 1 = 0,276 (T/m) tt md g = 0,12. 2,3. 1,5 = 0,414 (T/m) +Trọng lợng của lan can + đá vỉa gờ chắn bánh: đợc tính toán nh tải trọng tập trung có trị số nh sau (n t = 1,1) : - Tải trọng lan can : (hệ số vợt tải 1,1) Trọng lợng phần bêtông của lan can: P btlc tc = 2,5. (0,15. 0,22. 1+ 0,5. 0,3. 1 + 2 15,0).25.005,0( + + 0,05. 0,25) = 0,545 (T) Trang 92 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm P btlc tt = 1,1. 0,545 = 0,5995 (T) Trọng lợng phần thép của lan can : P thlc tc = [0,13. 0, 006. 1,46 + 0,0424. 0,006 + 3,14. (0,055 2 0,0505 2 ) + 3,14. (0,045 2 0,0415 2 )]. 7,85 = 0,03 (T) (Trọng lợng phần lan can thép phía trên) P thlc tt = 1,1. 0,03 = 0,033 (T) => Vậy tải trọng toàn bộ lan can là : P lc tc = P btlc tc + P thlc tc = 0,545 + 0,03 = 0,575 (T) P lc tt = 0,575. 1,1 = 0,6325 (T) - Tải trọng gờ chắn bánh : (hệ số vợt tải 1,1) P g tc = 2,5. 0,3. 0,4. 1 = 0,3 (T) P g tt = 2,5. 0,3. 0,4. 1. 1,1 = 0,33 (T) + Trọng lợng phân bố (nt =1,1) của bản mặt cầu ở phần cánh hẫng : g 1 tc = 2 25,065,0 + . 1. 2,5= 1,125 (T/m) => g 1 tt = 1,2375 (T/m) g 2 tc = 2 2,025,0 + . 1. 2,5= 0,5625 (T/m) => g 2 tt = 0,61875 (T/m) Hoạt tải : +Hoạt tải ngời đi bộ phân bố đều (n h = 1,4) : P ng tt = 1,4. 0,3 = 0,42 (T/m 2 ) Không kể đến hệ số vợt tải : P ng tc = 0,3 T/m 2 +Đoàn xe H30 tải trọng trục 12T hệ số vợt tải 1,4 ; Hệ số xung kích (1 + à) = 1,3 do chiều dài đặt tải < 5 m +Xe nặng HK80 tải trọng trục 20T hệ số vợt tải 1,1 hệ số xung kích (1 + à) = 1 II.3.2 Xác định nội lực do tĩnh tải, ngời đi bộ và đoàn xe H30 Nội lực do tải trọng bản thân mặt cầu +Nội lực tại tiết diện ngàm Sơ đồ tính toán nh hình vẽ : ++= 2 55,1 1.55,1. 2 1 2 2 1 tctc tc ng ggM ++= 2 55,1 1.55,1.5625.0 2 1 125.1 2 tc ng M =2.1100(T/m) M ng tt =2,321(T/m) Trang 93 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Q ng tc = g 1 tc .1 + g 2 tc . 1,55 = 1,125 + 0,5625. 1,55 = 1,9968(T) Q ng tt = 2,1965(T) + Nội lực tại tiết diện 1-1 = 2 55,1 . 2 211 tc tc gM = 0,5625 .1,20=0,6757(t/m) M 1-1 tt =1,1 .M tc 1-1 =0,7425(t/m) Q 1-1 tc =g tc 2 . 1,55=0,5625. 1,55=0,8718(T) Q 1-1 tt = 1,1. g tc 2 . 1,55=1,1.0,5625. 1,55=0,959(T) Bảng nội lực do tải trọng bản thân Tải trọng M tc M tt Q tc Q tt Ngàm 1- 1 Ngàm 1- 1 Ngàm 1- 1 Ngàm 1- 1 2,110 0,6757 2,321 0,742 5 1,996 0,871 2,196 0,95 9 Nội lực do tĩnh tải , ngời đi bộ và đoàn xe H30 - Với hoạt tải H30 : a 2 = 0,2m ; b 2 = 0,6m ; P = 12 T Diện tích truyền áp lực lên bản Diện tích làm việc của bản Sơ đồ tính toán nh hình vẽ sau : Trang 94 a 1 = a 2 + 2.H= 0,2 + 2. 0,12 = 0,44 m b 1 = b 2 + 2.H = 0,6 + 2. 0,12 = 0,84 m a= a 1 + 2.b a = 0,44 + 2. 0,16 = 0,76 m b= b 1 = 0,84 m Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm 30 50150 25 22 50 70 25 2 = 60 50 1 = 84 16 = 44 4 5 4 5 76 100 155 40 1 1 => Cờng độ phân bố của tải trọng tập trung bánh xe (P/2) trên diện đặt tải : Po 234,16 84,0.44,0.2 12 b.a.2 P P 11 O === (/m) => Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản : P 1 39,9 84,0.76,0.2 12 b.a.2 P P 1 1 === (/m) Nội lực tại ngàm và tại mặt cắt 1 1 đợc tính toán nh sau : Mômen: 2 4,0 .g55,0.P55,2 P 2 55,1 1.55,1.g 2 1 gM 2 tc md tc g tc lc tc 2 2 tc 1 tc ng + ++ ++= 45,1.5,1.P45,1.5,1.g tc ng tc md ++ + P 1 tc . 0,32 2 / 2 Trang 95 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm = (1,125. 2 1 2 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 0,276. (0,08 + + 1,5. 1,45) + 0,3. 1,5. 1,45 + 9,39. 0,0512 = 5,497 (Tm) 2 4,0 .g.n55,0.P55,2 P 2 55,1 1.55,1.g 2 1 .gnM 2 tc md2 tc g tc lc tc 2 2 tc 1 tt ng 1 + ++ ++= + 45,1.5,1.g.n tc md2 + 45,1.5,1.Pn tc ngh + + n h . (1 + à)P 1 tc . 0,32 2 / 2 = 1,1.(1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 1,5. 0,276. .(0,08 + 1,5. 1,45) + 1,4. 0,3. 1,5. 1,45 + 1,4. 1,3. 9,39. 0,0512 = 6,84 (Tm) 2 2,1 .P 2 2,1 .g55,1.P 2 55,1 .gM 2 tc ng 2 tc md tc lc 2 tc 2 tc 11 ++ += = 0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55 + 0,276. 0,72 + 0,3. 0,72 = 1,982 (Tm) 2 2,1 .P 2 2,1 .g55,1.P 2 55,1 .gM 2 tt ng 2 tt md tt lc 2 tt 2 tt 11 ++ += = 1,1.(0,5625. 1,20125 + 0,575. 1,55) +1,5. 0,276. 0,72 + 1,4. 0,3. 0,72 = 2,32 (Tm) Lực cắt : Q ng tc = g 1 tc .1 + g 2 tc . 1,55 + g mc tc .(0,4 + 1,5) + P ng tc .1,5 + P lc + P g + P 1 .0,32 = 1,125 + 0,5625. 1,55 + 0,276.(0,4 + 1,5) + 0,3. 1,5 + 0,575 + 0,3 +9,39. 0,32 = 6,851 (T) Q ng tt = 11,78 (T) Q 1-1 tc = g 2 tc . 1,55 + g mc tc .1,2 + P ng tc .1,2 + P lc = 0,5625. 1,55 + 0,276.1,2 + 0,3. 1,2 + 0,575 = 2,14 (T) Q ng tt = 2,53 (T) II.3.3 Xác định nội lực do tĩnh tải và xe nặng HK80 Với hoạt tải HK80 có : a 2 = 0,2m ; b 2 =0,8 m ; P = 20 T Diện tích truyền áp lực lên bản Trang 96 a 1 = a 2 + 2.H= 0,44 m b 1 = b 2 + 2.H= 1,04 m Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Diện tích làm việc của bản => Cờng độ phân bố của tải trọng tập trung bánh xe (P/2) trên diện đặt tải : P o 85,21 04,1.44,0.2 20 b.a.2 P P 11 O === (T/m) => Cờng độ hoạt tải phân bố trên một đơn vị chiều dài tính cho 1 m rộng bản 54,13 04,1.71,0.2 20 b.a.2 P p 1 1 === (T/m) Sơ đồ chất tải lên phần bản tính toán nh hình vẽ sau: 25 71 = 44 100 13.5 25 30 2 = 80 40 1 = 104 65 70 155 50 22 150 50 4 5 4 5 1 1 => Từ đó xác định đợc các giá trị nội lực tính toán lớn nhất tại tiết diện ngàm và tiết diện cuối vút (tiết diện 1-1) nh sau: Mômen: 45,1.5,1.g 2 4,0 .g55,0.P55,2 P 2 55,1 1.55,1.g 2 1 gM tc md 2 tc md tc g tc lc tc 2 2 tc 1 tc ng ++ ++ ++= 2 /0,27 . P 2tc 1 + = (1,125. 0,5 + 0,5625. 1,55.1,775 + 0,575.2,55 + 0,3. 0,55) + 0,276. (0,08 + + 1,5. 1,45) + 13,54. 0,27 2 /2 = 4,856 (Tm) Trang 97 a= a 1 + 2. b a = 0,44 + 2. 0,135 = 0,71 m b= b 1 = 1,04 m [...]... tính toán nh dầm đơn giản kê trên 2 gối tại vị trí cạnh sờn dầm, nhịp tính toán lb= 6,18m Mômen tính toán sẽ đợc tính toán thông qua mômen giữa nhịp dầm giản đơn bằng hệ số ngàm K, cụ thể : M tt = M l0/ 2 K II.4.2.1 Xác định mômen giữa nhịp dầm đơn giản do tải trọng bản thân Trang 99 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Sơ đồ tính toán nh hình... do tĩnh tải và đoàn xe H30 : Với xe H30 ta có a2 = 0,2m ; b2 = 0,6m ; P = 12 T - Trờng hợp 1: Xếp 2 xe, có một bánh xe đặt đúng giữa nhịp : Sơ đồ xếp xe nh hình vẽ: Trang 100 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Sơ đồ xếp xe tính toán nội lực 190 b2=60 65 65 100 100 100 155 a1 = 44 418 618 b1 77 84 b = b1+c 106 P1 b1 194 106 P2 g1 g2 gmd 0.5... II.5 Tính toán diện tích cốt thép trong bản : Trang 110 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Theo kết quả tính toán nội lực ở hai phần trên ta chọn các trị số nội lực nguy hiểm nhất để tính toán, cụ thể nh trong bảng sau (tính cho 1 m dài cầu) Bảng nội lực tính toán Mngtt Nội Lực (Tm) Tải trọng TT -17,184 Tải trọngBT -2,848 Mngtc Ml/2tt Ml/2tc M1-1tt... vị trí của các đoạn thẳng và cong của Trang 119 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm rãnh so với vị trí thiết kế, k = 0,003 trên 1m dài rãnh à : Hệ số ma sát của cốt thép lên thành của ống rãnh, à = 0,35 Giá trị k và à đợc tra theo bảng 30 trang 211 giáo trình Thiết kế cầu bêtông và cầu thép trên đờng ôtô tác giả N.I POLIVANOV 1,3 : Hệ số ngàm... Trang 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Tải trọng M0tt (Tm) M0tc (Tm) Lớp phủ HK80 15,95 14,5 Tổng Trọng lợng bản mặt cầu 1,98 1,32 3,56 3,23 21,48 19,05 => Theo kết quả tính toán ở 2 phần a, b ta thấy rằng mômen do tải trọng HK80 đứng tại tim mặt cắt ngang gây ra lớn nhất vậy lấy giá trị M 0tt = 21,48 (Tm) và M0tc = 19,05 (Tm) để tính toán II.4.2.4 Xác định... Trang 106 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Mgtt Mgtc Ml/2tt Ml/2tc -17,184 - 2,848 -15,24 - 2,589 10,74 1,78 9,525 1,618 Tải trọng Xe HK80 + Tĩnh tải Tải trọng bản thân II.4.3 Xác định lực cắt : Nguyên tắc : Bản đợc tính toán nh dầm đơn giản kê trên 2 gối tại vị trí cạnh sờn dầm, nhịp tính toán lb = 6,18 m Ta xác định lực cắt do tải trọng tính toán gây ra (kể cả... 0.624 0.932 1 Xếp xe H30 II.4.3.1 Xác định lực cắt do tải trọng bản thân : Trang 108 155 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Sơ đồ tính toán nh hình vẽ: Ta có Q tt = n.g.( lb x0 ) 2 Trong đó : lb Chiều dài nhịp bản tính toán x0 Khoảng cách từ gối đến tiết diện tính lực cắt n Hệ số vợt tải g Tải trọng tơng đơng 4,18 0) = 1,886 (T) 2 Q tt ng... ta có hai bánh của 2 xe khác nhau đặt cạnh nhau (khoảng cách giữa chúng là c = 1,1m), diện tích truyền lực của chúng sát nhau, và do bản có nhịp lớn nên chiều rộng làm việc của bản tơng ứng với hai trục bánh xe trùm lên nhau (a = 4,12 m > d = 1,6m trong đó d là khoảng Trang 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm cách hai trục bánh xe) nên... trị mômen giữa nhịp dầm giản đơn nh tính toán trong bảng sau : Tải trọng M0tt (T.m) M0tc (T.m) - Xe H30 11,82 6,54 Lớp phủ mặt cầu 1,98 1,32 Trọng lợng bản 3,56 3,23 Trờng hợp 2: Hai xe đặt đối xứng qua tim mặt cắt ngang cầu : Sơ đồ tính toán và chất tải xem nh hình vẽ sau : Trang 102 Tổng 17,36 11.09 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm b2=60... tại trọng tâm cốt thép, N T = FH [ HK ( 4 + 5 )] FH : Diện tích tiết diện bó thép đang xét Fo , Io : Diện tích và mômen quán tính của tiết diện dầm đã trừ lỗ Trang 120 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Kết quả tính toán 7 đợc thể hiện qua bảng sau : Tên số Số bó FH bó bó cha (cm2) căng căng căng z Tiết Diện Ngàm Giữa N1 N1 1 1 1 1 (kg) . Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm N TT NGHIP Thiết kế kĩ thuật Trang 88 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu. tính toán mà chỉ cần chọn ống thép theo cấu tạo. Trang 90 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Chơng II : thiết kế bản mặt cầu II.1 Nguyên lí tính toán bản. Xếp 2 xe, có một bánh xe đặt đúng giữa nhịp : Sơ đồ xếp xe nh hình vẽ: Trang 100 Đồ án tốt nghiệp khoa cầu đờng Thiết kế kỹ thuật Bộ môn cầu hầm Sơ đồ xếp xe tính toán nội lực 100418155 65 100