đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu bê tông cốt thép dưl

CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ThiÕt kÕ cÇu Bª t«ng cèt thÐp D¦L Nghiªm Xu©n B»ng - 1 - Líp CÇu- §êng BéB – K43 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết minh 1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ. 2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) 3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6) 3.1 Đối với dầm giữa 3.2 Đối với dầm biên 4. Tính toán bản mặt cầu 4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu 4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ 4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 4.5 Tính toán cốt thép chiu lực 5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải 5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2) 5.3 Xác định nội lực 6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải 6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn 6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ 6.3 Xác định nội lực. 7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ 7.1 Thép 7.2 Bêtông 8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực 8.1 Chọn cáp dự ứng lực 8.2 Bố trí cáp dự ứng lực 8.3 Tính tính các đặc trng hình học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 9. Tính toán các mất mát ứng suất 9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp 9.2 Mất mát do ma sát f pF 9.3 Mất mát do tụt neo 9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2) 9.6 Mất mát ứng suất do từ biến 9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc 10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I 10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn 10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc 10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1 10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng 11. Tính toán dầm ngang 11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra 11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải) 11.3 Bố trí cốt thép 11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn 11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt 12. Tính độ võng cầu 12.1 Tính độ võng lực DƯL 12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích Phần 2: bản vẽ kỹ thuật (Bản vẽ khổ A1) Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL * Các số liệu cho trớc: Cầu Bê tông cốt thép D LƯ - Dầm I, chiều dài toàn dầm L=24m, 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: K15( tao thép 7 sợi, đờng kính danh định 15,2mm, diện tích mặt cắt tính toán A p = 140 mm 2 ) Cờng độ chụi 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 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Tổng chiều dài toàn dầm là 24 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 mét để kê gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 23.4 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. Lớp phòng nuớc 0.4 cm Lớp bê tông Asphan 7cm 1 2 Mặt cắt L/2 1 2 Mặt cắt trên gối B B4B3B2 B1/2B1/2 B2B3B4 2.0% 2.0% 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 0,4cm + 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 CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦ H'2 b3 b4 H6H'3H1 H b1 - ChiÒu cao dÇm chñ H = 140 cm - ChiÒu cao bÇu díi H1 = 18 cm - ChiÒu cao dÇm liªn hîp h= H + h f =140+ 18=158 cm - ChiÒu cao vót díi H2= 17 cm - ChiÒu cao sên H3= 57 cm - ChiÒu cao vót trªn H4 =12 cm - ChiÒu cao gê trªn H5=12 cm - ChiÒu cao gê trªn cïng H6=4cm -BÒ réng bÇu díi b1=61cm -BÒ réng cña sên b2=16 cm -BÒ réng b¶n c¸nh trªn b3= 50cm -BÒ réng gê trªn cïng b4 =38 cm - BÒ réng vót díi 1 2 5 61 16 22.5 2 2 b b b cm − − = = = - BÒ réng vót trªn 3 2 3 50 16 17 2 2 b b b cm − − = = = H b1 b5b2b5 b 6 b6 b4 b3 H1 H2 H3 H4 H5 H6 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 1.2.3 Cấu tạo dầm ngang 50100a Tim gối dầm Bố trí bầu dầm I - Chiều cao dầm ngang Hn= H3 + H2 + H4 + H5 = 1.38m -Bề rộng dầm ngang bn = 20 cm - Chiều dài dầm ngang ln = 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 trng hình học mặt cắt dầm I cha 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 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ =113.84 cm H2 = H2 + H3 + H4 + H5 - H3 = 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 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 b ' 2 16 50 16 (115.2 100) 39.664 50 x cm = + = b ' 5 =10.668 cm b ' 6 =5.168 cm 5.168 10.668 39.664 4.000 12.000 3.876 113.689 8.435 18.000 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= + + + Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 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 171617 22.51622.5 61.000 41212 771718 50 38 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ 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 = 10 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 Mô đun đàn hồi của dầm : [...]... 285.32kg/m 3.2 Hoạt tải HL 93: 3.2.1 Xe tải thiết kế 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tới 900mm mmm 600 mm nói chung 300mm mút thừa của mặt cầu 0 Làn thiết kế 3600 mm Hình 3.6.1.2.2-1 - Đặc trng của xe tải thiết kế 3.2.2 Xe hai trục thiết kế Xe hai trục gồm một cặp trục 110kN cách nhau 1200mm Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm Cầu Bê tông cốt thép DƯL 1.2m 110 K N 1.8m 110 KN 3.5m 3.2.3... đứng, theo phơng dọc cầu: + Bố trí cốt thép theo phơng ngang 5 8 5 + Bố trí cốt thép theo phơng dọc dầm 4 5x4.5 6 5x4.5 5 Aps=ncAps1=44x140=4200 Thiết kế môn học 30 100 5 Tim gố i d ầ m 50 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 I II 835 1200 1V I II IV Bố trí cốt thép theo phơng dọc dầm Từ đó xác định đợc các đờng tên và toạ độ các bó cáp tại các mặt cắt 9 Bảng toạ độ các yéu tố và góc của cốt thép Tao số L(mm) (... 0.7 f pu=1302 MPa 3 Thiết kế môn học Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát: 0.8f py= 0.8x1581 = 1264.8 MPa 5 + Mô đun đàn hồi cáp: Ep=197000 MPa Diện tích mặt cắt ngang cốt thép dự ứng lực cần thiết theo công thức kinh nghiệm: Mu Apsg = ì 0.85 ì f ì 0.9 ì H pu Trong đó: Mu=max(MuCD1g,MuCD1b)= 6036.55 kN.m: Mô men tính toán, lấy bằng mô men tính toán lớn nhất theo TTGH... 3.1.5 Lan can có tay vịn Phần thép có trọng lợng: DCt=15kg/m bó vỉa cao hB4=0.3m Phần bê tông có trọng lợng: DCbt=B4hB4 c =0.35x0.3x2500=262.25 kg/m Tổng cộng: DClc=DCt+DCbt=15+262.25=277.5 kg/m=2.272KN/m Cầu Bê tông cốt thép DƯL -Gờ chắn :DCgc= c xB2 xhB 4 = 2500 x0.25 x0.3 = 187.5kg / m = 1.839 KN/m 3.1.6 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng 1 =2400kg/m Lớp bê tông atphan t1=0.07m 2 =1800kg/m... đoàn bẩy để tính hệ số phân bố ngang và chỉ tính cho một làn chất tải 3000 350 2000 250 600 1800 xe thiết kế PL 150 Sk Tải trọng làn S 1 y2 y3 y4 y5 y1 Sơ đồ tính theo phơng pháp đoàn bẩy cho dầm biên Phơng trình tung độ dờng ảnh hởng: ydb ( x ) = Một làn thiết kế hệ số làn =1.2 x S Cầu Bê tông cốt thép DƯL y1 = S k + S B4 110 + 220 35 = = 1.3409 S 220 y2 = S k + S B4 B3 110 + 220 35 200 = = 0.4318... kN.m Tính toán và bố trí cốt thép: 1 Tính toán diện tích cốt thép: 4 Cốt thép sử dụng: + Bó cáp gồm 7 tao, mỗi tao thép 7 sợi dự ứng lực không sơn phủ, đã khử ứng suất d, đờng kính danh định 1tao là Dps=15.2 mm + Tra bảng 5.4.4.1-1(TC22TCN272-01)có: fpu = 1860 MPa, mác 270 Giới hạn chảy fpy=0.85xfpu=0.85x1860=1581 MPa + Các giới hạn ứng suất cho các bó thép DUL (TCN 5.9.3-1): ứng suất bó thép do dự... = 0.19092 2.4 Phân bố hoạt tảI đối với lực cắt 2.4.1 Phân bố hoạt tảI đối với lực cắt trong các dầm dọc giữa -Với một làn thiết kế chịu tải hệ số làn m = 1.2 g vg1 = (0.36 + S 2200 ) x1.2 = (0.36 + ) x1.2 7600 7600 = 0.7788 Cầu Bê tông cốt thép DƯL -Với hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tảI hệ số làn m = 1 2.0 g vg 2 2.0 S 2200 2200 S = 0.2 + ữ = 0.2 + ữ 3600 10700 7600 10700 =0.713 Kiểm tra... 1.8869 1450.79 5.85 5.25 1221 1450.7913 Trờng hợp 2: + Công thức tính: Mtruck= yM1.145+yM2.145+yM3.35 (kN) Cầu Bê tông cốt thép DƯL Mtandem= yM4.110+yM5.110 (kN) Mxetk=max(Mtruck,Mtandem) Trong đó: yM là tung độ đờng ảnh hởng mô men tại mặt cắt có toạ độ X tơng ứng + Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 2: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.138 1.082 0.8733 0 283.555 1.053 0.511 172.11 283.555 1.5 1.404 1.1282... tải thiết kế (truck) Hợp lực 35(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x) x=1,455m 4,3m 4,3m => x= 1,455 m Với Tendom: x=0.6 m + Nội lực xe thiết kế sẽ đợc lấy bằng giá 35 KN trị lớn hơn trong các giá trị trên + Công thức tính: Mtruck= yM1.145+yM2.145+yM3.35 (kN) Mtandem= yM4.110+yM5.110 (kN) Mxetk=max(Mtruck,Mtandem) + Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 3: 145 KN Hợp lực 145 KN 1,2m x=0,6m 110 KN 110 KN Cầu Bê. .. x(m) Mxetk(kNm) Mlanx(kNm) MLLg(kNm) Cầu Bê tông cốt thép DƯL 0 0 0 0 1.3176 302.34006 117.8 330.25204 1.5 391.19602 152.8 427.56385 5.85 1188.48 477.4 1307.7506 11.7 1707.78 636.5 1846.1901 b Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm: +Tính lực cắt tại 5 mặt cắt đặc trng trong 2 trờng hợp xếp xe bất lợi sau: + Công thức tính lực cắt do xe tải thiết kế: Vtruck=145.yV1+145yV2+35yV3 + . thuật (Bản vẽ khổ A1) Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL * Các số liệu cho trớc: Cầu Bê tông cốt thép D LƯ - Dầm I, chiều dài toàn dầm L=24m, kết cấu kéo trớc - Khổ cầu K8+ 2x2m - Dải phân. CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ThiÕt kÕ cÇu Bª t«ng cèt thÐp D¦L Nghiªm Xu©n B»ng - 1 - Líp CÇu- §êng BéB – K43 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết. giữa -Với một làn thiết kế chịu tải hệ số làn 1.2m = 1 2200 (0.36 ) 1.2 (0.36 ) 1.2 7600 7600 vg S g x x= + = + = 0.7788 Cầu Bê tông cốt thép D LƯ -Với hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tảI hệ