ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER T ĐH GTVT TP.HCM

Hệ số phân bố tải trọng ngang cầu .... Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng .... Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu .... Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe t

MỤC LỤC

PHẦN I : TỔNG QUAN

Chương I : Đặc điểm vị trí thiết kế 11

Chương II : Các số liệu thiết kế 14

Chương III : Các tiêu chuẩn kĩ thuật liên quan 15

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN Chương I : Thiết kế sơ bộ phương án I 16

1.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 16

1.2 Mố cầu: 16

1.3 Trụ cầu: 16

1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 17

1.5 Thiết kế sơ bộ 21

1.5.1 Bản mặt cầu và lớp phủ 22

1.5.2 Lan can, Lề bộ hành 23

1.5.3 Dầm ngang 25

1.5.4 Cấu tạo dầm chủ 26

Bảng tổng hợp khối lượng 29

Chương II : Thiết kế sơ bộ phương án II 68

2.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 68

2.2 Mố cầu: 68

2.3 Trụ cầu: 68

2.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 68

2.5 Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép 71

2.5.1 Số liệu tính toán 71

2.5.2 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm 73

2.5.3 Xác định hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu 83

2.5.4 Xác định nội lực do hoạt tải 87

2.5.5 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt theo TTHG 101

2.5.6 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 1 104

2.5.7 Kiểm toán dầm không liên hợp 106

2.5.8 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn II 111

2.6 Trình tự thi công 115

2.7 Tổ chức thi công 116

Bảng tổng hợp khối lượng 117

Chương III : So sánh lựa chọn phương án 119

3.1 Về kinh kế 119

3.2 Về kỹ thuật 119

3.3 Về mỹ quan 120

3.4 Về duy tu bảo dưỡng 120

3.5 Kết luận 121

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương I : Lan can, lề bộ hành 123

1.1 Tính toán lan can 123

1.2 Lề bộ hành 129

1.3 Bó vỉa 132

Chương II : Bản mặt cầu 113

2.1 Khái niệm 138

2.2 Cấu tạo bản mặt cầu 138

2.3 Ngoại lực tác dung lên Bản mặt cầu 138

2.4 Nội lực bản chịu lực theo sơ đồ bản hai cạnh 141

2.5 Nội lực bản như dầm Consol 144

2.6 Tính toán cốt thép 146

2.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 149

Chương III : Dầm ngang 153

3.1 Khái quát chung 153

3.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng 153

3.3 Nội lực do hoạt tải tác dụng 155

3.4 Tổ hợp nội lực 158

3.5 Tính toán cốt thép chịu mômen âm 159

3.6 Tính toán cốt thép chịu mômen dương 160

3.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 161

3.8 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai 164

Chương IV : Dầm chủ 167

4.1 Số liệu thiết kế 167

4.2 Thiết kế cấu tạo 168

4.2.1 Kích thước mặt cắt ngang cầu 168

4.2.2 Cấu tạo dầm chủ 170

4.2.3 Tính toán đặc trưng hình học 173

4.2.4 Hệ số phân bố tải trọng ngang cầu 178

4.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 181

4.3.1 Tĩnh tải tác dụng lên một dầm chủ 181

4.3.2 Hoạt tải HL93 184

4.3.3 Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng 186

4.4 Tổ hợp nội lực theo các TTGH 196

4.5 Tính toán và bố trí cốt thép 198

4.5.1 Bố trí thép dự ứng lực 198

4.5.2 Tính toán đặc trưng hình học khi có cáp 203

4.6 Tính toán các mất mát ứng suất 209

4.6.1 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 210

4.6.2 Mất mát ứng suất do co ngót 213

4.6.3 Mất mát ứng suất do từ biến 214

4.6.4 Mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép 215

4.6.5 Tổng mất mát ứng suất 215

4.7 Kiểm toán 215

4.7.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực 215

4.7.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn ở Trạng Thái Giới Hạn Sử dụng 217

4.7.3 Kiểm toán sức kháng uốn danh định 219

4.7.4 Kiểm toán độ vồng, độ võng 224

4.7.5 Tính duyệt theo lực cắt, xoắn 227

4.7.6 Tính toán lựa chọn Khe co giản 234

Chương V : Tính toán mố cầu 235

5.1 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu 236

5.1.1 Tĩnh tải 236

5.1.2 Hoạt tải 242

5.1.3 Tổ hợp tải trọng 259

5.2 Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 261

5.2.1 Thiết kế cốt thép cho tường thân 261

5.2.2 Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh 269

5.2.3 Tính toán thiết kế tường cánh 273

5.3 Thiết kế móng mố 278

Chương VI : Tính toán trụ cầu 305

6.1 Các kích thước cơ bản 305

6.2 Các điều kiện cơ bản 306

6.3 Sô liệu kết cấu phần trên 306

6.4 Vật liệu sử dụng 307

6.5 Tải trọng tác dụng lên kết cấu 307

6.5.1 Tĩnh tải 308

6.5.2 Hoạt tải 311

6.5.3 Lực hãm xe 319

6.5.4 Tải trọng gió lên kết cấu 320

6.5.5 Tải trọng gió lên hoạt tải 323

6.5.6 Tải trọng nước tác dụng lên trụ 324

6.5.7 Tính va tàu 326

6.6 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên xà mũ 327

6.7 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ trụ 328

6.8 Thiết kế cốt thép 333

6.8.1 Thiết kế cốt thép cho xà mũ 333

6.8.2 Thiết kế cốt thép thân trụ 337

6.9 Thiết kế móng trụ 345

PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

Chương I : Thi công kết cấu phần dưới 373

1.1 Tổ chức thi công chủ đạo 373

1.2 Trình tự thi công cọc khoan nhồi 377

1.3 Trình tự thi công Mốï 381

1.4 Trình tự thi công Trụ 382

Chương II : Thi công kết cấu phần trên 385

2.1 Trình tự lao lắp dầm bằng giá ba chân 385

2.2 Trình tự thi công kết cấu phần trên 386

Chương III : Các tính toán phụ trợ cho thi công 389

3.1 Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 389

3.2 Tính toán vòng vây cọc ván thép 390

3.2.1 Xác định độ chôn sâu 390

3.2.2 Tính toán cọc ván thép 392

3.2.3 Tính toán khung vành đai 395

3.2.4 Tính toán thanh chống 398

3.2.5 Lựa chọn búa đóng cọc ván 398

PHAÀN I:

TOÅNG QUAN

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ THIẾT KẾ

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH:

Địa hình tương đối bằng phẳng, dân cư thưa thớt, xung quanh là vườn tràm mới trồng Khu vực xây dựng ngập lũ Nói chung địa hình thuận lợi cho việc xây dựng và bố trí công trường

1.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN:

1.2.1 Thuỷ văn

Sông Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống kinh tiêu thoát lũ của khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông Nghiệp của vùng này Hằng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều

Theo tài liệu từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh hưởng bởi thủy triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm Các tháng có mực nước giao động theo thủy triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm Những năm có lũ lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng của thủy triều sẽ kéo dài thêm

Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại

vị trí trạm vào ngày 23/9/2007 Cao độ mực nước thiết kế:

Mực nước thấp nhất : + 3.75 m

Mực nước cao nhất : + 7.05 m

Mực nước thông thuyền : + 5.25 m

1.2.2 Khí tượng

Theo số liệu thống kê của trạm Vĩnh Hưng, đặc trưng khí tượng của khu vực xây dựng cầu Cái Môn như sau:

Bảng thống kê nhiệt độ đặc trưng các tháng từ 1978 đến năm 2000

Tmax 31.8 32.7 34.9 36.5 35.8 32.6 32.0 31.1 31.5 31.2 30.7 30.2

Tmin 19.3 20.5 20.8 21.0 21.5 22.3 21.9 21.3 22.7 23.2 23.0 22.4

Ttb 25.9 26.1 27.3 28.7 28.5 27.7 27.1 27.4 27.7 27.5 27.1 26.8 Bảng thống kê lượng mưa tháng trung bình nhiều năm từ năm 1978 đến năm 2000

R(mm) 3.0 8.0 18.0 71.0 118 202 250 204 269 308 82.2 7.0 1540 Lượng mưa ngày lớn nhất: 300mm Tháng 10/1995

Lượng mưa tháng lớn nhất: 734.5mm Tháng 10/1995

Bảng thông kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến năm 2000( m/s)

Vbq 1.7 2.3 2.7 3.2 1.8 2.2 2.1 2.4 2.6 2.1 2.0 2.3 2.2

Vmax 13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc địa tầng của khu vực xây dựng cầu gồm các lớp sau:

Lớp 1(Lớp bề mặt) : Cát mịn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt Bề dày lớp 4,5 m Lớp 2 : Sét cát hạt mịn lẫn bụi, màu xám trắng xám nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Bề dày lớp 8,7m; cao độ đáy lớp -10,4m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.8%

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.95g/cm3

cấu mố-trụ cầu

Lớp 3 : Cát sét lẫn bụi, màu xám ghi lẫn xám trắng, trạng thái chặt vừa Bề dày lớp 11,3m; cao độ đáy lớp -21,7 m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.2%

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.966 g/cm3

+ Góc ma sát trong ϕ : 36019’

+ Độ ẩm tự nhiên W : 27.8%

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.744 g/cm3

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21,5%

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1,961 g/cm3

+ Góc ma sát trong ϕ : 27039’

CHƯƠNG II CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ

2.1 Qui mô công trình

Cầu được thiết kế dành cho đường ô tô là 1 công trình vĩnh cửu

2.2 Các thông số kỹ thuật thiết kế:

Bề rộng cầu: 14.9m m

+ Bề rộng làn xe: 4 x 3 m = 12 m

+ Lề bộ hành: 2 x 1 m = 2 m

+ Lan can: 2 x 0.25 m = 0.5 m

+ Khoảng an toàn: 2 x 0.2 = 0.4m

Chiều dài toàn dầm SUPER-T: 35.5m

- Tải trọng thiết kế:

+ HL93, tải trọng người, theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

+ Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s

Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất Lớp

H (m)

C kN/m2

ϕ

ϕ (độ)

γw

T/m3 SPT Lớp 1 Cát mịn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt 4.5 6 15021’ 18.0 -

Lớp 2 Sét cát hạt mịn lẫn bụi, màu xám trắng xám

nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng 8.7 16.9 19

019’ 1.95 1-13

Lớp 3 Cát sét lẫn bụi, màu xám ghi lẫn xám trắng,

019’ 1.966 13-28

Lớp 4 Sét lẫn bụi,màu xám tím loang nâu hồng,

043’ 1.744 15-18

Lớp 5 Cát mịn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng

đến hồng nhạt, trạng thái chặt vừa đến chặt 8.8 6.5 27

039’ 1.961 15-50

CHƯƠNG III

CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT LIÊN QUAN

- Quy định khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259-2000

- Quy phạm đo vẽ địa hình 96 TCN 43-900

- Tính toán dòng chảy lũ 22 TCN 220-95

- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06

- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05

- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05

- Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa – Yêu cầu kỹ thuật 22TCN 249 - 98

- Công tác đất - Thi công và nghiệm thu TCVN 4447-87

- Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường

PHẦN II

THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG I THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC

1.1 Chọn sơ bộ kết cấu nhịp:

- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 7 dầm Super T (Căng trước)

- Khoảng cách các dầm là 2135 mm

- Chiều dài mỗi dầm 35500 mm

- Số nhịp : 3 nhịp

- Chiều dài cầu 114.7m (tính từ hai đuôi mố)

- Chiều cao mỗi dầm là 1700 mm

- Dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

- Bản mặt cầu dày 200 mm

- Lớp mui luyện dốc 2% có bề dày trung bình là 100 mm

- Lớp phòng nước dày 5 mm

- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 70 mm

- Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250

- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép

1.2 Mố cầu:

- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép

- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 8 cọc, chiều

dài mỗi cọc dự kiến 34 m

1.3 Trụ cầu:

- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp

- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 8 cọc, chiều dài dự

kiến mỗi cọc 34 m

1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:

- Bê tông : Cường độ bê tông chịu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho các kết cấu bê tông cốt thép như sau:

Kết cấu Cường độ fc (MPa)

Bê tông nghèo và bê tông tạo phẳng 10

- Cốt thép :

+ Thép thường:

Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa

Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 420 MPa

+ Cáp dự ứng lực:

Dùng loại tao tự chùng thấp : Dps = 15.2 mm

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : fpu = 1860 MPa

Diện tích 1 tao cáp: Aps1 = 143.3 mm2

Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 MPa

- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:

Kết cấu Chiều dày tối thiểu lớp bê tông

bảo vệ (mm)

1.5 Thiết kế sơ bộ

- Chiều dài toàn dầm : L 35.5m =

- Khoảng cách đầu dầm đến tim gối a 0.35 m =

- Khẩu độ tính toán : Ltt = L 2 a 34.8 m − × =

- Tải trọng thiết kế

- Khoảng an toàn giữa làn xe chạy trong cùng đến mép LBH: B4 = 0.2m

- Tổng bề rộng cầu : =B B 2 B1+ × 2 + ×2 B3+ ×2 B4 =14.9 m

- Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm

- Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực

- Công nghệ chế tạo : Căng trước

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: : f = 1860 MPa pu

- Thép thường G60 : f = 420 MPa,y f = 620 MPa u

- Loại cốt thép DUL tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps =15.2 mm

- Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 05

Kích thước mặt cắt ngang cầu

- Số lượng dầm chủ : Nb = 7

- Khoảng cách giữa 2 dầm chủ : S = 2135 mm

- Lề người đi bộ khác mức với mặt cầu phần xe chạy

- Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu : 2 mặt cắt

- Số lượng dầm ngang : Nn =(Nb −1 2 12 )× =

- Chiều dày trung bình của bản mặt cầu: : =ht 200 mm

- Chiều dày lớp mui luyện trung bình : h3 = 100 mm

1.5.1 Bản mặt cầu và lớp phủ:

- Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:

- Bản mặt cầu dày 200 mm

- Lớp mui luyện dày trung bình 100 mm

- Lớp phòng nước có bề dày 5 mm

- Lớp bêtông nhựa dày 70 mm

Tính toán các thông số sơ bộ :

- Dung trọng của bêtông ximăng là 2.5 T/m3

- Dung trọng của bêtông nhựa là 2.4 T/m3

- Dung trọng của lớp phòng nước là 1.8 T/m3

- Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3

+ Tính toán trọng lượng bản mặt cầu

Ta có diện tích bản mặt cầu là : 0.2 x 14.9 = 2.98 m2

Thể tích bản mặt cầu: 2.98 x 35.5 0 = 105.79 3

m Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtông là 2 kN/m3

Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho một nhịp dầm:

105.79 2× = 211.58 kN

Thể tích cốt thép trong bản bản mặt cầu là:

2.75 m7.85 9.81× =

Vậy thể tích của bê tông bản mặt cầu là: 3

105.79 2.75 103.04 m− =Trọng lượng bê tông bản mặt cầu:

103.04 2.5 9.81× × =2527 kN

Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 35.5 m là:

BMC

DC =2527+211.58=2739 kN

+ Tính toán trọng lượng các lớp phủ mặt cầu

Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :

DW =h × γ ×B =0.07 2.4 12 9.81 19.8 kN/m× × × = Trọng lượng lớp phòng nước dày 0.5 cm trên 1m dài là :

CLMC

DW =50.3 35.5 1785.7 kN× = 1.5.2 Lan can, lề bộ hành:

Hình 1.1 Cấu tạo Lề Bộ Hành

1.5%

300 350

70

200 100 350 650

VÁT 20x20

CẤU TẠO LỀ BỘ HÀNH

1000

300

Hình 1.2 Chi tiết Lan can

- Chọn thanh lan can thép ống:

+ Đường kính ngoài : D =100 (mm)

+ Đường kính trong : d = 90 (mm)

- Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm

- Khối lượng riêng thép lan can: 5 3

s 7.85 10 N / mm−

- Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250 có fy = 250 MPa

- Trọng lượng thanh lan can trên 1 m dài

- Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1.5 %

sp p p

V =V ×k =22.16 1.5%× =0.33 m

- Khối lượng cốt thép trong lan can là : Gsp =Vsp × γ =s 0.33 7.85× =2.61 T

cp p sp

V =V −V =22.16 0.33− =21.83 m

- Khối lượng BT trong lan can: Gcp =Vcp× γ =c 21.83 2.5× =54.58 T

Vậy, khối lượng toàn bộ bê tông cốt thép là: Gp =Gsp +Gcp =2.61 54.58+ =57.19 T

- Các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 18 trụ Khối lượng phần tay vịn và cột lan can cho 1 nhịp : Gtv =0.012 35.5 2 2 0.293 18 2 12.25 T× × × + × × =

1.5.3 Dầm ngang

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm Tổng số dầm chính trên 1 nhịp là 7 dầm do đó tại một đầu dầm có 6 dầm ngang Vậy có 12 dầm ngang trên 1 nhịp

- Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.825 m2

dn

V =0.825 0.85 12× × =8.42 m

- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%

100 950

650 Ống PVC Þ32/25

- Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang : Gsdn =0.02 8.42 7.85 1.32 T× × =

cdn

V =8.42 98%× =8.26 m

- Trọng lượng toàn bộ dầm ngang là : Gdn =1.32 8.26 2.5+ × =21.95 T

1.5.4 Cấu tạo dầm chủ:

- Đoạn cắt khấc: Lck = 850 mm

- Đoạn dầm đặc: Ldac = 1500 mm

- Mặt cắt ngang dầm tại gối:

Hình 1.3 Mặt cắt ngang dầm tại gối

- Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:

Hình 1.4 Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc

- Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp:

Hình 1.5 Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp

- Dầm chủ tại đầu dầm

Hình 1.6 Cấu tạo đầu dầm chính

1.5.4.1 TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC DẦM SUPER-T:

- Xét các mặt cắt đặc trưng gồm

+ Mặt cắt cách gối dv (kiểm tra lực cắt) x 1.368m 1 =

+ Mặt cắt không dính bám 1 x2 =3 m

+ Mặt cắt không dính bám 2 x3 =6 m

+ Mặt cắt tại vị trí Ltt/3 x4 =11.6m

+ Mặt cắt giữa nhịp Ltt/2 5 = Ltt

x

2 = 17.4 m

a Mặt cắt trên gối X0 = 0 m:

Ta sẽ quy đổi tiết diện Super -T về tiết diện đơn giản hơn để thuận tiện cho việc tính toán

Bề rộng bản cánh hữu hiệu : (Điều 4.6.2.6.1)

e

hang

6 h M ax(b / 2,b / 4) SL

Hình 1.8 Tiết diện đầu dầm đã quy đổi

- Diện tích nguyên khối :

A0 =b' h2× x0+(H' h− x0)×bx0 =1150 191.3 608.7 877.27 753989 mm × + × = 2+ Tiết diện dầm liên hợp:

- Tỷ lệ Môđun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu:

- Môđun đàn hồi của dầm chủ :

Ecd =0.043×γ1.5c × f'cd =0.043 2500× 1.5× 50 38007 MPa =

- Môđun đàn hồi của bản mặt cầu :

Ecd =0.043×γ1.5c × f'cd =0.043 2500× 1.5× 35 31799 MPa =

830 1150

- Ta quy đổi theo nguyên tắc tương tự: như hình vẽ dưới

Hình 1.9 Quy đổi tiết diện liên hợp đầu dầm

- Diện tích của tiết diện liên hợp (chưa tính cáp)

A' = n h b + A = 0.837 200 2135 + 753989 = 1111388 mm

b Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện X1 = 1.368 m

+ Tiết diện dầm nguyên khối:

+ Tiết diện dầm liên hợp:

Hình 1.11 Quy đổi tiết diện liên hợp tại mặt cắt thay đổi

- Diện tích tiết diện liên hợp (chưa tính cáp):

A = A + n h S = 1513928.14+ 0.837 200 2135 =1871327.14 mm g2 g1 × t× × × 2

c Mặt cắt giữa nhịp X4 = 17.4 m:

Ta quy đổi theo nguyên tắc sau:

2090

100

200 280

100

200 280

A =2090 75 191.89 1326.5 650 298.5× + × + × =605317 mm

+ Tiết diện dầm liên hợp:

Hình 1.13 Quy đổi tiết diện liên hợp tại mặt cắt giữa nhịp

- Diện tích tiết diện liên hợp:

A = A +n h S = 605317 + 0.837 200 2135 = 962716 mm g2 g1 × t× × × 2

BẢNG ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI TỪNG MẶT CẮT

A (mm2) 753989 1513928 605317 605317 605317 605317 A' (mm2) 1111388 1871327 962716 962716 962716 962716 + Tính trọng lượng 1 dầm chủ

Đoạn dầm cắt khấc:

Diện tích tiết diện A0 = 753989mm2

Trọng lượng đoạn dầm:

3 1DC g1 ck

V =A ×L × =2 738041 850 2× × =1281781300 mm

Đoạn dầm đặc:

1

A =1513928 mm

Trọng lượng đoạn dầm:

2 DC g 2 dac

V =A ×L × =2 1513928 1500 2× × =4541784000 mm

Đoạn dầm còn lại:

Diện tích tiết diện 2

2

A =605317 mmTrọng lượng đoạn dầm:

- Lượng thép trong dầm chủ chiếm khoảng 0.2 T/m3

=> Vậy khối lượng thép trong dầm chủ : Gsdc =0.2 23.31× =4.662 T

1.5.4.2 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG NGANG CẦU:

1 Hệ số làn

+ nlàn = 4

+ mlàn = 0.65

2 Phân bố hoạt tải theo làn đối với Mômen và lực cắt:

- Bêtông có: γc = 2500 kg/cm3

- Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm: f'c1 = 50 MPa

- Môđun đàn hồi của dầm:

E = 0.043×γ × f = 0.043 2500× × 50 =38007 MPa

- Cường độ chịu nén của bêtông bản: f'c2 = 35 MPa

- Môđun đàn hồi của bản:

E = 0.043×γ × f = 0.043 2500× × 35= 31799 MPa

- Tỷ số môđun đàn hồi : cb

3 Hệ số phân bố hoạt tải đối với Mômen trong các dầm giữa:

Kiểm tra điều kiện áp dụng công thức trong bảng 4.6.2.2.2a-1 Áp dụng cho mặt cắt dầm Super T (Loại c)

tt b

=> Thỏa điều kiện áp dụng PP dầm đơn

a Với một làn thiết kế chịu tải:

4 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mômen trong dầm biên:

Ta co ù(-300) < de = -205 < 1700 mm => Ta tính HSPB theo PP đòn bẩy

Hình 1.14 Phương pháp đòn bẩy (chất tải xe 2 trục và xe 3 trục)

a Trường hợp khi xếp 1 làn xe :

* Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế:

Ta tính được yo = 1.49 ; y1 = 0.9 ; y2 = 0.625

Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe tải và xe trục là như nhau (1800 mm), nên hệ số phân bố của 2 loại xe này là như nhau

* Xét cho tải trọng làn:

Hình 1.15 Chất tải trọng làn và người bộ hành lên bản mặt cầu

* Xét cho tải trọng người đi bộ: Chỉ xét cho LBH lên 1 lề bên trái để gây bất

lợi nhất cho dầm biên:

b Khi xếp 2 làn xe trên cầu: m = 1

Áp dụng công thức ở bảng 4.6.2.2.2c TC 22TCN 272-05

Ở đây ta có e = 0.67 <1 Vậy chọn e = 1

Với: de: Khoảng cách giữa tim bụng (Bản ngoài nếu dầm có 2 sườn đứng) dầm biên và mép trong của bó vỉa hoặc rào chắn giao thông (4.6.2.2.1) Lấy giá trị dương nếu bụng dầm biên nằm phía trong mặt trong gờ chắn bánh (Bụng dầm biên

nằm dưới phần mặt đường xe chạy) và âm nếu ngược lại (4.6.2.2.2c) Với cấu tạo như trên ta có de= − 205

5 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa:

Kiểm tra điều kiện áp dụng công thức trong bảng 4.6.2.3a-1 Áp dụng cho mặt cắt dầm Super T (Loại c):

tt b

=> Thỏa điều kiện áp dụng PP dầm đơn

a Với một làn thiết kế chịu tải:

6 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm biên:

Tính toán như hệ số phân bố hoạt tải đối với Mômen cho dầm biên

Xe tải thiết kế Xe hai trục Tải trọng làn Người bộ hành DẦM

7 Hệ số điều chỉnh tải trọng:

- η = Hệ số dẻo lấy đối với các bộ phận và liên kết thông thường D 1

- η = Hệ số dư thừa lấy đối với mức dư thừa thông thường R 1

- η =I 1.05: Hệ số quan trọng đối với Cầu thiết kế là quan trọng

- Hệ số điều chỉnh của tải trọng: η = η × η × η =D R I 1.05>0.95

1.5.4.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG:

1 Xác định tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ :

a Dầm chủ:

* Đoạn dầm cắt khấc:

- Diện tích tiết diện A = 753989mm0 2

- Tỷ trọng bêtông dầm chủ 5 3

c 2.5 10− N / mm

- Trọng lượng đoạn dầm:

5 d1 c g1 ck

DC = γ ×A ×L × =2 2.5 10× − ×753989 850 2× × =32044.5 N

* Đoạn dầm đặc:

* Đoạn dầm còn lại:

e Tải trọng lan can và lề bộ hành:

Ta giả thiết tải trọng lan can, lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống dầm biên và dầm giữa là khác nhau, phần nằm ngoài bản hẫng sẽ do dầm biên chịu, còn phần nằm trong sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chịu theo tỉ lệ khoảng cách từ diểm đặt lực đến mỗi dầm

Tĩnh tải do thanh lan can (đã tính ở phần lan can, tay vịn): gtlc =0.24 N mmTrọng lượng của một cột lan can: gclc =292.71 N, mỗi cột lan can cách nhau 2000mm, phân bố trên chiều dài toàn cầu (35500 mm), nên có tổng cộng 19 cột Suy ra tĩnh tải do cột lan can qui về lực phân bố là:

3 2g

DC = P = 0.16 N/mm

f Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng:

- Lớp phủ bê tông atfan:

DC = DC + DC + DC + DC + DC

=

N/mmg

b b bmc 310.65 9.048 0.85 1.975 17.23+ + + + =39.75 N/mm

DC = DC + DC + DC + DC + DC

=b

DW = 7.62 N/mm

2 Hoạt tải HL93:

a Xe tải thiết kế:

- Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng 145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

35 kN 145 k N 145 k N

4300 mm 4300 mm tíi 900mm

600 mm nãi chung 300mm mĩt thõa cđa mỈt cÇu

Lµn thiÕt kÕ 3600 mm

Hình 1.14 Đặc trưng xe tải thiết kế

b Xe hai trục thiết kế:

- Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

110 kN

110 kN

1800 3500 1200

Hình 1.15 Đặc trưng xe 2 trục thiết kế

c Tải trọng làn:

- Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9.3N/mm xếp theo phương dọc cầu, theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xe dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất

Hình 1.16 Đặc trưng tải trọng làn thiết kế

d Tải trọng người đi bộ

- Là tải trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10-3 Mpa

e Tải trọng xung kích:

- Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng 25% tại trọng của mỗi xe

3 Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng:

a Các mặt cắt đặc trưng:

+ Mặt cắt gối : x0 =0 m

+ Mặt cắt cách gối dv (kiểm tra lực cắt) : x 1.368m 1 =

+ Mặt cắt không dính bám 1 : x2 =3 m

+ Mặt cắt không dính bám 2 : x3 =6 m

+ Mặt cắt tại vách ngăn : x4 =11.6m

+ Mặt cắt giữa nhịp Ltt/2 : 5 = Ltt

x

2 = 17.4 m

b Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:

- Tại mặt cắt giữa nhịp: : x5 = 17.4 m

- Chiều dài nhịp tính toán : Ltt = 34.8 m

- Tải trọng người bộ hành (PL): wPL = 3 N/mm

- Tải trọng làn: : wlan = 9.3 N/mm

- Tĩnh tải GĐ 1: DCdc = 17.41 N/mm

- Tĩnh tải GĐ 2: DCb = 39.75 N/mm (Dầm biên); DCb = 30.865 N/mm (Dầm giữa)

- Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt cầu và các bộ phận phi kết cấu (DW):

DWb = 7.62 N/mm

Vẽ đường ảnh hưởng M, V:

4300 4300 1200

Đ.A.H Q-5 9.3 N/mm

Nội lực do tĩnh tải của dầm biên:

* Tải trọng làn:

Theo mục 3.6.1.2.4, tải trọng làn rải đều suốt chiều dài dầm cầu và có độ lớn là 9.3 N/mm