Ví dụ tính toán cầu BTCT DUL theo 22TCN27205

Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 MỤC LỤC PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC . Chương I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: 6 1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 6 Chương II : LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1. Lan can 8 2.2. Lề bộ hành 12 2.3. Bó vỉa 14 Chương III : BẢN MẶT CẦU 3.1. Số liệu tính toán 18 3.2. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 18 3.3. Tính nội lực cho bản congxon 19 3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 22 3.5. Tính nội lực cho bản dầm giữa 26 3.6. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 30 3.7. Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 31 Chương IV : DẦM NGANG 4.1. Các số liệu về dầm ngang 33 4.2. Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang 33 4.3. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 38 Chương V : DẦM CHÍNH 5.1. Các số liệu ban đầu 47 5.2 Nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm chủ 48 5.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 55 5.4. Tổng hơp hoạt tải và tónh tải 65 5.4.1 Mômen 65 5.4.2. Lực cắt 65 5.5. Bố trí cáp cho dầm chủ 67 5.6. Kiểm toán 77 Chương VI : TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH 6.1. Số liệu thiết kế cốt đai 83 6.2. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt gối 83 6.3. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt giữ nhòp 87 Trang 1 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 PHẦN 2: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG SAU Chương 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Kích thước hình học & vật liệu thi công cầu 95 1.2 Trình tự thi công 97 Chương 2 : LAN CAN 2.1 Thanh lan can 98 2.2 Cột lan can 99 2.3 Gờ chắn bánh 102 2.4 Bản lề bộ hành 107 Chương 3 : BẢN MẶT CẦU 3.1 Tính nội lực 109 3.2 Thiết kế cốt thép 116 Chương 4 : DẦM NGANG 4.1 Tính nội lực 120 4.2 Kiểm toán dầm ngang 123 Chương 5 : DẦM CHỦ 5.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 129 5.2 Tính hệ số phân ngang 131 5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 135 5.4 Xác đònh nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 138 5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 144 5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 144 5.7 Tính mất mát US 149 5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 154 5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 156 5.10 Kiểm toán lực cắt 159 5.11 Tính thép cẩu móc dầm 165 5.12 Tính độ vồng, độ võng 166 PHẦN 3: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC CHƯƠNG 1 :KÍCH TH C HÌNH H C VÀ S LI U U VÀOƯỚ Ọ Ố Ệ ĐẦ 1.1 Số liệu đầu vào: 172 1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nh p :ị 173 CHƯƠNG IITÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH 2.1 Kiểm toán thanh lan n1 177 2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 178 2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 180 2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 181 Trang 2 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 2.5. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 183 184 CHƯƠNG IITHIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1. Mô hình tính toán bản mặt cầu: 188 3.2. tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 188 3.3. Hệ số tính 189 3.4. Tính toán nội lực bản mặt cầu 189 3.5. Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 193 3.6.Ki m toán ở trạng thái giới hạn s dụng :ể ử 196 THIẾT KẾ DẦM NGANG 4.1. Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang 200 4.2. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 205 4.3. Ki m toán ở trạng thái giới hạn sữ dụngể 207 4.4. Thiết kế cốt đai cho dầm ngang 210 CHƯƠNG 5TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 5.1. Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 213 5.2. Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm trong 214 5.3. Hệ số phân bố ngang cho các dầm biên 215 CHƯƠNG 6 TÍNH TÓAN NỘI LỰC DẦM CHỦ 6.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: 218 6.2. Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng : 221 CHƯƠNG 7KIỂM TỐN DẦM CHỦ 7.1. Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ: 229 7.2 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực : 230 233 7.4 Tính toán mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 236 7.5 Kiểm toán dầm: 239 7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm toán khả năng chòu cắt 246 PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU Chương 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1. Error: Reference source not found 256 2. Yêu cầu 254 3. Chọn thêm số liệu 255 4. Bố trí mặt cắt ngang cầu 255 Chương 2: TÍNH TỐN LAN CAN VÀ TAY VỊN 1. Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.255 2. 2. Xác đònh khả năng chòu lực của tường lan can 256 Trang 3 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 3. Xác đònh khả năng chòu lực của thanh và cột lan can.259 4. Tổ hợp va xe.260 5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can 264 Chương 3 : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 1. Chọn lớp phủ mặt cầu: 266 2. Tính toán bản hẫng 266 2.1 Số liệu tính toán 266 2.2 Xác đònh nội lực 267 2.3 Thiết kế cốt thép 271 2.4 Kiểm tra vết nứt 272 3. 3. Tính toán bản loại dầm 273 Chương 4 : TÍNH TỐN DẦM NGANG 1. Số liệu tính toán 279 2. Xác đònh nội lực tónh tải tác dụng lên dầm phụ : 279 3. Xác đònh nội lực do hoạt tải gây ra: 280 4. Thiết kế cốt thép 284 5. Kiểm tra vết nứt 289 Chương 5 : TÍNH TỐN DẦM CHÍNH (DƯL ) 1. Lựa chọn kích thước hình học của dầm 292 2. Tính toán hệ số phân bố ngang 293 3. Xác đònh nội lực 296 4. 4. Lựa chọn số lượng cáp và bố trí cáp 308 5. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện qua từng giai đoạn làm việc 312 6. Tính toán mất mát ứng suất 318 7. Tính toán trong giai đoạn truyền lực căng 322 8. Tính toán chòu nén ở trạng thái giới hạn sử dụng 323 9. Tính toán chòu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ 325 10. Chọn cốt thép thường 328 11. Thiết kế lực cắt 328 TÀI LIỆU THAM KHẢO 338 Trang 4 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 Phần 1 : THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC Trang 5 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: - Khổ cầu: B - K = 11.5 m – 1.2m - Chiều dài nhòp dầm chính: L = 22 m. - Số dầm chính: 8 dầm. - Khoảng cách 2 dầm chính: 1.8 m. - Số dầm ngang: 5 dầm. - Khoảng cách 2 dầm ngang: 5.5 m - Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m - Loại dầm chữ T - Phương pháp: căng trước 1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU: - Thanh và cột lan can (phần thép): Thép CT3: y f MPa = 240 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Lề bộ hành, lan can: Bêtông: ' c f 30 MPa = -5 3 c 2.5 10 N/ mm γ = × Thép AII: y f 280 MPa = 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Dầm chính, dầm ngag, mối nối: Bê tông: ' c f 50 MPa = 5 3 c 2.5 10 N/ mm − γ = × Thép AII: y f 280 MPa = 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Cáp D.Ư.L đường kính danh đònh 12.7 mm có: 2 ps A 100.1 mm = pu f 1838.16 MPa = Trang 6 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 Hình 1.1. Boá trí chung Trang 7 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 CHƯƠNG 2 LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1. LAN CAN: 2.1.1. Thanh lan can - Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong d = 92 mm - Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm - Khối lượng riêng thép lan can: 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Thép cacbon số hiệu CT3: y f = 240 MPa 2.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can Hình 2.1. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can - Theo phương thẳng đứng (y): + Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can 2 2 2 2 -5 D -d 100 -92 g 7.85 10 3.14 0.095 N/ mm 4 4 = γ π = × × × = + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm Tải tập trung: P = 890 N - Theo phương ngang (x): + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm Tải tập trung: P = 890 N 2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can * Theo phương y: - Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp: Trang 8 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 2 2 y g g L 0.095 2000 M 47500 N.mm 8 8 × × = = = - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 y w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = + Tải tập trung: y P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 × × = = = * Theo phương x: - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 x w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = + Tải tập trung: x P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 × × = = = * Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can: [ ] [ ] 2 2 y y y x x LL DC g LL w P w P M . . .M ( .M M ) M M = η + γ γ + γ + + - Trong đó: + η : là hệ số điều chỉnh tải trọng: D I R . . η = η η η Với: η = D 0.95 : hệ số dẻo η = I 0.95 : hệ số quan trọng η = R 1.05 : hệ sốù dư thừa ⇒ η = × × =0.95 0.95 1.05 0.95 + DC 1.25 γ = : hệ số tải trọng cho tónh tải + LL 1.75 γ = : hệ số tải trọng cho hoạt tải [ ] [ ] 2 2 M 0.95 1.25 47500 1.75 (185000+445000) 1.75 (185000+445000) 1521620 N.mm ⇒ = × + × + × × = 2.1.1.3. Kiểm tra khả năng chòu lực của thanh lan can n .M M φ ≥ Trong đó: + φ : là hệ số sức kháng: φ = 1 + M: là mômen lớn nhất do tónh và hoạt tải + M n : sức kháng của tiết diện n y M f S = × S là mômen kháng uốn của tiết diện 3 3 3 3 3 3.14 S .(D d ) (100 92 ) 21716 mm 32 32 π = − = × − = n M 240 21716 = 5211840 N.mm ⇒ = × Trang 9 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 n .M 1 5211840 = 5211840 N.mm 1521620 N.mm φ = × ≥ Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực 2.1.2. Cột lan can Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) Hình 2.2. Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chòu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân * Kiểm tra khả năng chòu lực của cột lan can: - Kích thước: 1 2 h 650 mm; h 350 mm; h 300 mm = = = - Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải) + Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1 lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N + Lực tập trung: P = 890 N + Suy ra lực tập trung vào cột là: P'' P' P 740+890 = 1630 N = + = - Ta kiểm toán tại mặt cắt A-A: Hình 2.3. Mặt cắt A-A - Mômen tại mặt cắt A-A: Trang 10 [...]... cầu: 1.5 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá vỉa ở tại mỗi gối 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu Hình 3.1 Sơ đồ tính bản mặt cầu Trang 18 Ví dụ tính cầu BTCT DUL. .. BTCT DUL theo 22TCN272-05 3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng) Hình 3.2 Sơ đồ tính cho bản congxon 3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản congxon 3.3.1.1 Tónh tải Xét tónh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu: Hình 3.3 Tónh tải tác dụng lên bản congxon * Trọng lượng bản thân: DC2 = 1000 × h f × γ c = 1000 × 200 × 2.5 ×10 −5 = 5 N / mm Trang 19 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05... cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trò nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau: − - Mômen âm: M u = −30919809.96 N.mm - Chiều rộng tiết diện tính toán: b = 1000 mm - Chiều cao tiết diện tính toán: h = 200 mm - Cường độ cốt thép: fy = 280 MPa - Cấp bêtông: f 'c = 50 MPa - Tải trọng tác dụng: M = 30919809.96 N.mm Trang 30 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 - Chọn khoảng cách... N.mm 8   * Trạng thái giới hạn sử dụng: η = 1 ; γ LL = 1 ; IM = 0.25  76.32 ×18502  Ms LL = 1× ( 1 + 0.25 ) × 1×  = 40813312.5 N.mm 8   Giá trò mômen tại giữa nhòp do tónh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của bản mặt cầu (với dải tính toán 1000 mm) được tính như sau: - Trạng thái giới hạn cường độ: + Tại gối: Trang 29 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05  M LL × 1000  M... = 292162.47 N Thoả mãn Trang 17 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 CHƯƠNG 3 BẢN MẶT CẦU 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 1850 mm - Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L1 = 5500 mm L1 5500 = = 2.97 > 1.5 bản làm việc theo1 phương mặc dù bản được kê trên - Xét tỷ số: L 2 1850 4 cạnh - Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp bêtông... sau Trang 23 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 PL × 1000 × b 3 × 10 −3 × 1000 × 1200 = = 1800 N 2 2 (b = 1200 mm bề rộng lề bộ hành) - Tải xe3 trục: đặt một bánh xe 3 trục (hình 3.7) PPL = Hình 3.7 Tải trọng động tác dụng lên bản biên 3.4.2.2 Nội lực Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ - Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm - Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu: b1 =...    = 67797892.97 N.mm Trang 27 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 * Trạng thái giới hạn sử dụng: η = 1 ; γ LL = 1 ; IM = 0.25  103.57 × 700  700   Ms LL = 1× 1× ( 1 + 0.25 ) × 1.2 × ×  1850 − ÷ = 40780687.5 N.mm 4 2     Giá trò mômen tại giữa nhòp do tónh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của bản mặt cầu (với dải bản 1000 mm) được tính như sau: - Trạng thái giới hạn... (b = 1200 mm: bề rộng phần lề bộ hành) 3.3.2 Nội lực trong congxon - Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5): Hình 3.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng - Xét hệ số điều chỉnh tải trọng: η = ηD × ηR × η I Trong đó: Trang 21 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 ηD = 0.95 : hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu ηI = 1.05 : hệ số quan trọng ηR = 0.95 : hệ sốù dư thừa (mức thông thường)... DC3 = P2 + P4 = 1250 + 1500 = 2750 N - Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: h DW = 95 mm −5 3 + Trọng lượng riêng lớp phủ: γ c ' = 2.3 × 10 N / mm DW = h DW × 1000 × γ c ' = 95 × 1000 × 2.3 × 10 −5 = 2.19 N / mm 3.4.1.2 Nội lực Trang 22 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 - Sơ đồ tính như sau: Hình 3.6 Sơ đồ tính bản dầm -Với L2’ = 725 mm; L2” = 1125 mm; L2 = 1850 mm -... nhòp: M 2trục = p'2trục × (y1 + y 2 ) = 86438 × (162.5+162.5) = 28092350 N.mm 4.2.2.3 Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang do tải trọng làn ' -Tải trọng làn tác dụng lên dầm ngang q = q ×ω 3000 Trang 35 Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05 Hình 4.4 Tải trọng làn và ĐAH theo phương dọc cầu - Với ω là diện tích đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang L 1 L  1 ω = 2 ×  × ξ × 1 + × (ξ + 1) × 1 ÷ . 22TCN272-05 3. Xác đònh khả năng chòu lực của thanh và cột lan can.259 4. Tổ hợp va xe.260 5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can 264 Chương 3 : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 1. Chọn lớp phủ