đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu bê tông cốt thép dưl 6 dầm có mặt cắt chữ i chế tạo bằng bêtông

ThiÕt KÕ m«n häc CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL 6 DẦM CÓ MẶT CẮT CHỮ I CHẾ TẠO BẰNG BÊTÔNG Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL * Các số liệu cho trớc: - Dầm I, chiều dài toàn dầm L=27m, kết cấu kéo trớc - Khổ cầu K8+ 2x2m - Dải phân cách B2= 0.25m - Lề ngời đi B3= 2m - Lan can B4 =0.35m - Tổng bề rộng mặt cầu B = B1+ 2. B2 + 2. B3+ 2. B4 = 13.2 m - Tải trọng thiết kế: HL93 - Bó cốt thép DƯL: K15 * Vật liệu sử dụng: - Bêtông dầm chủ mác 400 có các chỉ tiêu sau: + fc = 40 Mpa + c = 2500 kg/m 3 + Ec = 33994,48 Mpa + Hệ số poisson = 0,2 - Bêtông bản mặt cầu có các chỉ tiêu sau: + fc = 35 Mpa + c = 2500kg/m 3 + Ec = 31798,93 MPa + Hệ số poisson = 0,2 - Lớp phủ có: c = 22,5 KN/m 3 - Cốt thép DƯL: 245 Cờng độ chịu kéo tiêu chuẩn f pu =1860 MPa - Thép thờng : G60 f u = 620Mpa , f y = 420 Mpa - Quy trình thiết kế 22TCN 272- 05 * Yêu cầu: - Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng - Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép bản vẽ trên giấy A1 hoặc A0. Phần 1: Nội dung thuyết minh 1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu Nghiêm Xuân Bằng - 2 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Tổng chiều dài toàn dầm là 27 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 mét để kê gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 26,4 mét. Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có f c = 40MPa, đợc đổ tại chỗ bằng bêtông f c =35MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc. 2.0% 2.0% B4 B3 B2 B1/2 B1/2 B2 B3 B4 B 1 2 Mặt cắt trên gối 1 2 Mặt cắt L/2 Lớp bê tông Asphan 7cm Lớp phòng nuớc 0.4 cm Mặt cắt ngang kết cấu nhịp - Khoảng cách giữa các dầm chủ S =2200 mm - Lề ngời đi đồng mức với mặt đờng xe chạy, và đợc phân cách với nhau bằng gờ phân cách. - Bố trí các dầm ngang tại các vị trí gối cầu, L/4 , L/8 , L/2: 5 mặt cắt - Số lợng dầm ngang Nn = ( Nb 1) . 5 Nn = 25 - Phần cánh hẫng Sk = ( 1) 2 B Nb S Sk = 1,1 m -Bản mặt cầu có chiều dày f h = 18cm -Lớp phủ mặt cầu gồm có : + lớp phòng nớc có chiều dày 0,4 cm + lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các gối cầu. 1.2 Thiết kế dầm chủ Mặt cắt ngang vị trí L/2 Mặt cắt ngang vị trí trên gối Nghiêm Xuân Bằng - 3 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ H'2 b3 b4 H6H'3H1 H b1 - Chiều cao dầm chủ H = 140 cm - Chiều cao bầu dới H1 = 18 cm - Chiều cao dầm liên hợp h= H + h f =140+ 18=158 cm - Chiều cao vút dới H2 = 17 cm - Chiều cao sờn H3 = 57 cm - Chiều cao vút trên H4 =12 cm - Chiều cao gờ trên H5 =12 cm - Chiều cao gờ trên cùng H6 =4cm -Bề rộng bầu dới b1=61cm -Bề rộng của sờn b2=16 cm -Bề rộng bản cánh trên b3 = 50cm -Bề rộng gờ trên cùng b4 =38 cm - Bề rộng vút dới 1 2 5 61 16 22,5 2 2 b b b cm = = = - Bề rộng vút trên 3 2 3 50 16 17 2 2 b b b cm = = = Nghiêm Xuân Bằng - 4 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 H b1 b5b2b5 b 6 b6 b4 b3 H1 H2 H3 H4 H5 H6 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 1.2.3 Cấu tạo dầm ngang 50100 Tim gối dầm a Bố trí bầu dầm I - Chiều cao dầm ngang Hn= H3 + H2 + H4 + H5 = 1,38m - Bề rộng dầm ngang b n = 20 cm - Chiều dài dầm ngang l n = S b 2 =220 16 =204 cm 2. Tính toán các đặc trng hình học dầm I , hệ số phân bố tải trọng 2.1 Tính đặc tr ng hình học mặt cắt dầm I ch a liên hợp X ét các mặt cắt đặc trng gồm : + Mặt cắt gối : o x = 0 m + Mặt cắt cách gối 0,72 H ( Kiểm tra lực cắt ) 1 x = 0,72 h + Mặt cắt thay đổi tiết diện 2 x = 1,5 m + Mặt cắt L/4 3 x = 4 tt L + Mặt cắt L/2 4 x = 2 tt L 2.1.1 Xét mặt cắt trên gối o x Bề rộng sờn dầm H3 = H2 + H3 + H4 +H5 - 5 6 5 b b b H2 = 17 + 77 + 12 + 12 - 22.5 17 22.5 x 17 =113,84 cm H2 = H2 + H3 + H4 + H5 - H3 Nghiêm Xuân Bằng - 5 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ = 17 + 77 + 12 + 12 113.65 = 4.16 cm Diện tích mặt cắt : A 0 = 38x4 + 50x136 + 2x(0.5x4.16x5.5 + 18x5.5) = 7172.88cm 2 Toạ độ trọng tâm mặt cắt y 2 9 5.5 18 2 20.9 0.5 4.16 5.5 68 136 50 138 38 4 2 5.5 18 2 0.5 4.16 5.5 136 50 38 4 i i co i y F x x x x x x x x x x x F x x x x x x x + + + = = + + + = 67.7 cm Mô men quán tính đối với trục trung hoà : 3 3 2 2 50 136 38 4 50 136 0.3 38 4 70.3 12 12 x x x x x x + + + + =1.197x10 7 cm 4 2.1.2 Xét mặt cắt bất lợi về lực cắt cách gối d v Bề rộng sờn dầm của mặt cắt nằm trong khoảng 1 ữ 1.5 m kể từ mặt cắt gối : Bề rộng sờn tại mặt cắt x 1 = 0.72 H = 0.72 x 160 = 115. 2 cm 18.0 4.0 1138.4 41.6 610 Nghiêm Xuân Bằng - 6 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 3 3 2 2 5.5 18 5.5 4.16 1 2 ( 5.5 18 58.7 ) 2 ( 5.5 4.16 48.313 ) 12 36 2 do x x I x x x x x x x= + + + Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ b ' 2 16 50 16 (115.2 100) 39.664 50 x cm = + = b ' 5 =10.668 cm b ' 6 =5.168 cm H ' 2 =8.435 cm H ' 3 =113.689 cm H ' 4 =3.876 cm Diện tích mặt cắt : A 1 =2x0.5x(2x18+8.435)x10.668+2x0.5x(2x12+3.876)x5.168 +39.664x136+4x38 =6163.93 cm 2 Toạ độ trọng tâm mặt cắt: 1 0.67 i i c i y F y m F = = Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I ( ) 2 1 0d i i ci I F y= + = 1.123x10 11 mm 4 Trong đó: io I là mô men quán tính của hình thứ i đối với trục trọng tâm của nó F i là diện tích của hình thứ i y ci là khoảng cách từ trọng tâm của hình thứ i tới trục trung hoà 2.1.3 Xét mặt cắt 2 3 4 , ,x x x Nghiêm Xuân Bằng - 7 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 17 16 17 22.522.5 61.0 4 12 12 771718 50 38 Diện tích mặt cắt A=0.413m 2 Toạ độ trọng tâm mặt cắt Y c =0.636m Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I d =9.745x10 10 mm 4 2.2 Hệ số làn Số làn thiết kế : chiều rộng phần xe chạy B1 = 8 m 6 B1 10.5 m nên ta bố trí hai làn xe n lan =2 Hệ số làn : tra theo quy trình với n lan = 2 m lan =1 2.3 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men 2.3.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men đối với các dầm giữa Khoảng cách từ trọng tâm của dầm không liên hợp tới trọng tâm của bản mặt: ( ) ( ) 18 140 63.6 85.4 2 2 f g c h e H Y cm= + = + = Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt: Cờng độ chịu nén của bê tông làm dầm: ' c f = 40Mpa Nghiêm Xuân Bằng - 8 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Mô đun đàn hồi của dầm : ( ) 1.5 ' 0.043 cdam c c E x f = ( ) 1.5 0.043 2500 40 cdam E x = =33994.48 Mpa Cờng độ chịu nén của bê tông làm bản mặt 1.5 0.043 (2500) 35 cban E x = =31798.93 Mpa n= 33994.48 1.069 31798.93 cdam cban E E = = Tham số độ cứng dọc : ( ) 2 10 6 2 . . 1.069 (9.745 10 0.413 10 854 ) g d g K n I A e x x x x = + = + =4.226x10 11 mm 4 Với dầm chữ I hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức sau: Với một làn thiết kế chịu tải: 0.1 0.3 0.4 1 3 0.06 4300 f g mg tt tt K s s g x x L L xh ữ = + ữ ữ ữ = 0.1 0.4 0.3 11 3 2200 2200 4.226 10 0.06 4300 26400 26400 180 x x x x + ữ ữ ữ =0.4813 Khi kể đến hệ số làn: Khi xe chỉ chạy trên một làn m 1lan = 1.2 m 1lan x 1mg g =1.2x0.4813=0.57756 Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tải: g 0.2 0.1 0.6 2 0.075 2900 g mg tt tt K S S x x L L = + ữ ữ ữ = 0.1 0.6 0.2 11 3 2200 2200 4.226 10 0.075 2900 26400 26400 180 x x x x + ữ ữ ữ =0.6662 Phạm vi áp dụng: Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố mô men đối với các dầm giữa: Nghiêm Xuân Bằng - 9 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ ( ) ( ) 1 1 2 2 max , max 0.57756, 0.6662 mg lan mg lan mg g m g m g = = = 0.6662 Kiểm tra hệ số phân bố thoả mãn tiêu chuẩn 22TCN 272 05 đối với phạm vi áp dụng: 1100 4900mm S mm 110 300 f mm h mm 6000 73000 tt mm L mm 4 b N Ta thấy tất cả các điều kiện đều thoả mãn Chọn mg g =0.6662 2.3.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men của dầm biên Ta thấy de <-300mm dùng phơng pháp đoàn bẩy để tính hệ số phân bố ngang và chỉ tính cho một làn chất tải. 1800600 250 2000350 y5 xe thiết kế Tải trọng làn PL SSk150 y4 y3 y2 y1 1 3000 Sơ đồ tính theo phơng pháp đoàn bẩy cho dầm biên Phơng trình tung độ dờng ảnh hởng: ( ) db x y x S = Một làn thiết kế hệ số làn =1.2. 4 1 110 220 35 1.3409 220 k S S B y S + + = = = 4 3 2 110 220 35 200 0.4318 220 k S S B B y S + + = = = 4 3 2 3 110 220 35 200 25 0.3182 220 k S S B B B y S + + = = = Nghiêm Xuân Bằng - 10 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 [...]... K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D ƯL 6. 6 258.0 468 73.4 467 6 280.70 76 5 06. 0551 418. 569 5 13.2 160 .5 468 32 .64 3 162 .744 170.8812 85.44 06 Nghiêm Xuân Bằng - 29 - Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D ƯL b Dầm biên: Trạng th i gi i hạn cờng độ I: Tổ hợp t i trọng có liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn, và không xét t i ảnh hởng của gió (vận tốc gió . ThiÕt KÕ m«n häc CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL 6 DẦM CÓ MẶT CẮT CHỮ I CHẾ TẠO BẰNG BÊTÔNG Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Thiết kế cầu. mét. Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng b tông có f c = 40MPa, đợc đổ t i chỗ bằng b tông f c =35MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp. Trong quá trình thi công, kết hợp v i thay đ i chiều. Lớp Cầu- Đờng BộB K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Tổng chiều d i toàn dầm là 27 mét, để hai đầu dầm m i bên 0,3 mét để kê g i. Nh vậy chiều d i nhịp tính toán của nhịp cầu là 26, 4