đồ án tốt nghiệp xây dựng cầu đường phương án cầu btct dầm super - t dự ứng lực căng trước

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHƯƠNG ÁN CẦU BTCT DẦM SUPER - T DỰ ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1 - SỐ LIỆU TỔNG QUÁT Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”. - Chiều dài nhịp : 35 (m). - Tải trọng thiết kế : HL93. - Kích thước mặt cắt ngang: 10,5 (m). 0,25 + 1,5 + 3,5+3,5 + 1,5 + 0,25 (m) - Loại hình tiết diện dầm chính : dầm Supper T căng trước. Bố trí chung công trình I.2 - VẬT LIỆU THIẾT KẾ I.2.1 - Vật liệu lan can, lề bộ hành, bản mặt cầu, dầm ngang - Bê tông: ' 30 c f MPa= và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 30 29440 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép đai dầm ngang: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép thanh, cột lan can là thép CT4 có cường độ chịu kéo F y = 240 MPa. I.2.2 - Vật liệu thiết kế dầm chủ - Bê tông: ' 50 c f MPa= và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 50 38007 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép dọc sử dụng thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép đai dầm: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . 2 - Cốt thép dự ứng lực loại đường kính tao 15,7 mm, tao 7 sợi, có độ chùng nhão thấp, ứng suất kéo đứt là 1860 pu f MPa = và môđun đàn hồi 197000 p E MPa= ; diện tích một tao là 150 mm 2 . II - THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH II.1 - BỐ TRÍ CHUNG Chi tiết lan can – lề bộ hành. II.2 - THIẾT KẾ LAN CAN II.2.1 - Thiết kế thanh lan can II.2.1.1 - Sơ đồ tính – tải trọng Để đơn giản, sơ đổ tính cho mỗi nhịp thanh lan can là sơ đồ dầm giản đơn. Nhịp tính toán là khoảng cách giữa hai cột lan can liền kề L = 2060 mm. 3 Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng lên thanh lan can. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can, bao gồm: ● Trọng lượng bản thân lan can trên 1 mm chiều dài: 2 2 5 (70 62 ) 7,85*10 *3,14 4 DC − − = → DC = 0,065 N/mm ● Hoạt tải thiết kế: Tải phân bố trên chiều dài thanh lan can W = 0,37 N/mm và tải tập trung P = 890 N theo Điều 13.8.2. II.2.1.2 - Nội lực trong thanh lan can ● Mômen do tải trọng bản thân gây ra tại mặt cắt chính giữa nhịp: 2 2 0,065*2060 32500 ( ) 8 8 DC x qL M Nmm= = = ● Mômen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt chính giữa nhịp : 2 2 w w wL 0,37*2060 185000 ( ) 8 8 x y M M Nmm= = = = P P P.L 890*2060 445000 ( ) 4 4 x y M M Nmm= = = = ● Tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ: Mômen tại mặt cắt chính giữa nhịp trong trạng thái giới hạn cường độ là: w 2 w 2 * [ . .( + )] [ .( + )] DC P P DC x L x x L y y M M M M M M η γ γ γ = + + Trong đó: Hệ số điều chỉnh tải trọng * * 1 D I R η η η η = = theo các Điều 1.3.2.1 ; 1.3.3 ; 1.3.4 và 1.3.5. Hệ số tải trọng với hoạt tải là 1,75 L γ = ; hệ số tải trọng cho tĩnh tải 1,25 L γ = theo Điều 3.4.1, Bảng 3.4.1-1 và 3.4.1-2. → 2 2 [1,25*32500 1,75*(185000+445000)] [1,75*(185000+445000)]M = + + 4 → M = 1.588.156 (Nmm) II.2.1.3 - Khả năng chịu lực của lan can ● Mômen quán tính của tiết diện: 4 4 4 4 4 4 4 62 0,05 (1 ) 0,05*70 (1 ) 461683 ( ) 70 d I D mm D = − = − = ● Sức kháng uốn danh định của tiết diện: 461683 * *240 3.165.828 (Nmm) 0,5* 0,5*70 n y I M f D = = = II.2.1.4 - Kiểm toán Công thức kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ : . n M M φ ≥ Hệ số sức kháng 1 φ = đối với uốn theo Điều 6.5.4.2. → 1*3165828 (Nmm) ≥ 1588156 (Nmm) → Đảm bảo chịu lực. II.2.2 - Thiết kế cột lan can ở THGH cường độ II.2.2.1 - Sơ đồ tính – tải trọng Bỏ qua lực thẳng đứng tác dụng vào cột lan can.Lấy cột lan can ở giữa cầu để tính. Tải trọng tác dụng lên cột chỉ chỉ bao gồm các lực theo phương ngang cầu tại các vị trí liên kết thanh lan can, bao gồm: ● Hoạt tải phân bố W = 0,37 N/mm trên 2 nửa nhịp thanh lan can đường truyền về cột thành lực tập chung P’ = W*L = 0,37*2060 = 740 (N). ● Hoạt tại tập trung P = 890 N trên thanh lan can nay được di chuyển vị đặt ngay vị trí giao với cột. → Vậy tổng hợp lực tác dụng lên cột theo phương ngang cầu tại mỗi vị trí giao với thanh lan can là : F = P + P’ = 740 + 890 → F = 1360 (N) Sơ đồ tính và các kích thước hình học của cột dưới đây: Sơ đồ tính cột lan can. II.2.2.2 - Nội lực trong cột lan can Mômen tại mặt cắt B-B : 5 *(340 560 780) 1360*1680 B B M F − = + + = → M = 2284800 Nmm Mômen kiểm toán tại trạng thái giới hạn cường độ: * 1,75*2284800 LL B B M M γ − = = → M = 3998400 (Nmm) (Hệ số tải trọng với hoạt tải là 1,75 LL γ = ) II.2.2.3 - Khả năng chịu lực của cột lan can Sơ đồ tính cột lan can là dầm congxol (khi bỏ qua lực thẳng đứng dọc trục). Mômen quán tính của tiết diện cột lan can tại mặt cắt B-B được sử dụng AutoCad 2007 tính được kết quả là: Area: 19203,1820 Perimeter: 1959,9849 Bounding box: X: 0,0000 400,0000 Y: 0,0000 300,0000 Centroid: X: 199,9702 Y: 149,6748 Moments of inertia: X: 520465345,0568 Y: 1279361273,6390 Product of inertia: XY: 574740922,5494 Radii of gyration: X: 164,6301 Y: 258,1131 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 90265161,0777 along [1,0000 0,0000] J: 511463071,5344 along [0,0000 1,0000] → I X = 511463071 mm 4 . - Sức kháng uốn danh định của cột lan can: 2 2 * * 511463071*240* 1.227.511.370 ( . ) 200 r x y M I f N mm h = = = II.2.2.4 - Kiểm toán cột lan can - Trạng thái giới hạn cường độ: . . . 1*1.227.511.370 1*1,75*2284800 3998400( . ) r LL B B M M N mm φ η γ − ≥ = ≥ = → Thỏa! II.3 - THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH II.3.1 - Thiết kế bản bê tông lề bộ hành II.3.1.1 - Sơ đồ tính và tải trọng Sơ đồ tính là dầm giản đơn, cắt 1000 mm dài theo phương dọc cầu để tính, tiết diện tính là hình chữ nhật b*h = 1000 x 100 mm, chiều dài nhịp tính toán là L = 1300 mm. Sơ đồ tính lề bộ hành 6 Tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải bản thân (DC), hoạt tải người (PL) 5 2,5*10 *1000*100 2,5( / )DC N mm − = = 3 3*10 *1000 3( / )PL N mm − = = II.3.1.2 - Tính toán nội lực Mô men trạng thái giới hạn cường độ: ( ) ( ) ( ) 2 2 . . * 1,25*2,5 1,75*3 *1300 * 1* 1769219 . 8 8 DC PL u DC PL L M N mm γ γ η + + = = = Mô men trạng thái giới hạn sử dụng: ( ) ( ) ( ) 2 2 * 2,5 3 *1300 * 1* 1161875 . 8 8 n DC PL L M N mm η + + = = = II.3.1.3 - Tính toán và bố trí cốt thép Chọn d s = 70 mm. Chiều cao vùng nén : 2 2 ' 2. 2*1769219 70 70 *0,85* * 0,9*0,85*30*1000 u s s c M a d d f b φ = − − = − − → a = 1,1 mm Xét tỷ số 1 1,1 0,02 0,42 . 0,84*70 s s c a d d β = = = ≤ Trong đó ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 c f β = − − = − − = ( với ' 30 28 c f MPa MPa= ≥ ) Diện tích cốt thép thiết kế: ' 2 0,85* * * 0,85*30*1,1*1000 77( ) 365 c s y f a b A mm f = = = Lượng cốt thép tối thiểu: ( ) ' 2 ,min 30 0,03* * * 0,03*1000*100* 247 365 c s y f A b h mm f = = = KL: chọn lượng cốt thép tối thiểu để bố trí thép. A s = 247 mm 2 → chọn ( ) 2 10 200 393 s a A mm φ = bố trí cho 1 m dài lề bộ hành. 7 III - THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU III.1 - SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Bê tông bản mặt cầu: C30 có f c ’ = 30 MPa và E c = 29440 MPa. - Cốt thép AIII có F y = 365 MPa. - Chiều dày bản mặt cầu t s = 200 mm. III.2 - TÍNH BẢN CONGXOL III.2.1 - Sơ đồ tính - Sơ đồ tính bản congxol là sơ đồ dầm congxol có nhịp tính toán là L = 600 mm. - Cắt 1000 mm dài theo phương dọc cầu để tính toán. Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có kích thước là b x h = 1000 x 200 (mm). Sơ đồ tính bản congxol và tải trọng. III.2.2 - Xác định tải trọng - Tĩnh tải bản mặt cầu phân bố đều: 5 2,5*10 *1000*200 5( / )DC N mm − = = - Tĩnh tải tập trung tổng cộng do trọng lượng cột, tường, thanh lan can: ( ) 5 5 1000*0,065*3 19454*150 121184*8 *7,85*10 650*250*1000*2,5*10 c P − = + + + → 4563( ) c P N= - Tĩnh tải tập trung do hoạt tải bộ hành: ( ) 3 1 3*10 *1000*1500 2250( ) 2 PL N − = = III.2.3 - Tính toán nội lực - Mômen ở TTGH Cường độ: 2 600 . . . *475 * * *475 2 u DC c PL M m P DC PL η γ γ     = + +    ÷     8 → 2 600 1*1, 2* 1,25* 4563*475 5* 1,75*2250*475 2 u M     = + +    ÷     → ( ) 6.845.513 . u M N mm= - Mô men ở TTGH sử dụng: 2 600 * . *475 * * *475 2 u DC c PL M m P DC PL γ γ     = + +    ÷     → 2 600 1,2* 1* 4563*475 5* 1*2250*475 2 u M     = + +    ÷     → ( ) 4.963.410 . u M N mm= III.3 - TÍNH BẢN DẦM GIỮA III.3.1 - Sơ đồ tính - Sơ đồ tính bản dầm giữa là sơ đồ dầm liên tục nhưng để đơn giản trong tính toán ta sẽ với sơ đồ dầm giản đơn sau đó kết quả nội lực sẽ được nhân với hệ số điều chỉnh cho sơ đồ liên tục. Nhịp tính toán là L = 1400 mm. - Cắt 1000 m dài theo phương dọc cầu để tính toán. Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có kích thước là b x h = 1000 x 200 (mm). Sơ đồ tính bản dầm giữa. III.3.2 - Xác định tải trọng - Tĩnh tải lớp phủ: 5 2,3*10 *1000*100 2,3( / )DW N mm − = = - Tĩnh tải bản thân bản mặt cầu: 5 2,5*10 *1000*200 5( / )DC N mm − = = 9 - Hoạt tải chỉ có xe 3 trục, xếp xe như trên sơ đồ tính, tải trọng xe P = 145000 N đặt tại giữa nhịp, truyền xuống bản thành áp lực phân bố đều trên chiều dài dải bản hữu hiệu giá trị là: ( ) 1 0,5 *1000 0,5*145000*1000 89506 / * 810* P q N mm b SW SW SW = = = - Trong đó, tương ứng khi tính cho mô men dương tại giữa nhịp hay mô men âm tại gối (khi nhân hệ số điều chỉnh), giá trị SW là: 660 0,55* 1430( ) 1220 0,25* 1570( ) SW S SW mm SW S SW mm + + − −   = + = →   = + =   với S = 1400 mm là nhịp tính toán của bản. III.3.3 - T] h^p và tính toán nội lực - Mô men dương tại giữa nhịp ở TTGH cường độ, có xét đến hệ số điều chỉnh ½ cho sơ đồ liên tục: 2 2 1/ 2 * * * 810 810 810 . . .(1 ). . . . . 2 8 8 2 2 2 4 u DW DC LL m DW S DC S S M IM q q η γ γ γ     = + + + −   ÷     2 2 1/ 2 1*1, 2 2,3*1400 5*1400 810 89506 1400 810 . 1,5* 1,25* 1,75*(1 0,25). . 2 8 8 2 1430 2 4 u M     = + + + −   ÷     → 1/ 2 17.978.398( . ) u M N mm= - Mô men âm tại gối ở TTGH cường độ, có xét đến hệ số điều chỉnh 0,7 cho sơ đồ liên tục: 2 2 * * 810 810 810 0,7* * * . . .(1 ). . . . . 8 8 2 2 2 4 u goi DW DC LL DW S DC S S M m IM q q η γ γ γ     = + + + −   ÷     2 2 2,3*1400 5*1400 810 89506 1400 810 0,7*1*1,2 1,5* 1,25* 1,75*(1,25). . 8 8 2 1570 2 4 u goi M     = + + −   ÷     → 23.103.330( . ) u goi M N mm= - Mô men dương tại giữa nhịp ở TTGH sử dụng, có xét đến hệ số điều chỉnh ½ cho sơ đồ liên tục: 2 2 1/ 2 1 * * 810 810 * * (1 ). . 2 8 8 2 2 4 n DW S DC S S M m IM q     = + + + −   ÷     2 2 1/ 2 1,2 2,3*1400 5*1400 810 89506 1400 810 . (1 0,25). . 2 8 8 2 1430 2 4 n M     = + + + −   ÷     → 1/ 2 10.531.670( . ) n M N mm= - Mô men âm tại gối ở TTGH sử dụng, có xét đến hệ số điều chỉnh 0,7 cho sơ đồ liên tục: 2 2 * * 810 810 0,7* * (1 ). . . 8 8 2 2 4 n goi DW S DC S S M m IM q     = + + + −   ÷     2 2 2,3*1400 5*1400 810 89506 1400 810 0,7*1,2 (1,25). . 8 8 2 1570 2 4 n goi M     = + + −   ÷     → 13.563.523( . ) n goi M N mm= 10 [...]... t nh toán, cách tim gối cầu 4375 mm + M t c t 1/4 t i vị trí ¼ nhịp t nh toán của dầm, cách tim gối cầu 8750 mm + M t c t 1/2 t i giữa dầm, cách tim gối cầu 17500 mm + Thi t kế sơ bộ, ta t nh và t hợp t i trọng cho các m t c t này nhưng chỉ chọn m t c t giữa dầm để thi t kế mômen và m t c t gần gối để thi t kế lực c t VI.2 - T NH T I-NỘI LỰC DO T NH T I VI.2.1 - Xác định t nh t i + Trọng lượng bản thân... t i trọng người (PL): 1500* ( 0, 673 + 0,524 ) 1 SE * = 0, 72 ( mg ) PL = 1.2* 2 1500 VI - T NH VÀ T HỢP T I TRỌNG T I CÁC M T C T VI.1 - CÁC M T C T TÍNH NỘI LỰC + Nhịp t nh toán của dầm Ltt = 35000 mm 22 Vị trí các m t c t tính toán + M t c t 0-0 t i đầu khấc của dầm, cách tim gối dầm 400 mm + M t c t 1-1 t i vị trí thay đổi ti t diện, cách tim gối cầu 2400 mm + M t c t 1/8 t i khoảng 1/8 nhịp t nh... VI.2.3 - Ho t tải thi t kế + T hợp ho t tải 1: Xe 3 trục + t i trọng làn + t i trọng bộ hành (PL) + T hợp ho t tải 2: Xe 2 trục + t i trọng làn + t i trọng bộ hành (PL) Trong đó t i bộ hành được gom theo phương dọc cầu là: PL = 3*10−3 *1500  = 4,5 ( N / mm)   VI.2.4 - T nh toán nội lực do ho t tải t i m t c t 0-0 VI.2.4.1 - Sơ đồ xếp t i + M t c t 0-0 t i đầu khấc của dầm, cách tim gối dầm 400 mm Đường. .. ngang theo phương dọc cầu + Ho t tải t c dụng lên dầm ngang gồm t i xe và t i làn + Khi xe chạy trên cầu, t i trọng truyền vào dầm ngang thông qua bản m t cầu Ta vẽ đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang theo phương dọc cầu để quy đổi lực t c dụng do xe chạy dọc cầu t c dụng lên dầm ngang Đường ảnh hưởng áp lực t c dụng lên dầm ngang và sơ đồ xếp t i t nh dầm ngang + Tung độ đường ảnh hưởng t i vị trí giữa... + Lực c t do xe hai trục V2truc = 110000* ( 0,989 + 0,954 ) = 213730 ( N ) + Lực c t do t i trọng làn 9,3*0,989*34600 Vlan = = 159120 ( N ) 2 + Lực c t do t i bộ hành 4,5*0,989*34600 VPL = = 76994 ( N ) 2 VI.2.5 - T nh toán nội lực do ho t tải t i m t c t 1-1 VI.2.5.1 - Sơ dồ xếp t i + M t c t 1-1 t i vị trí thay đổi ti t diện, cách tim gối cầu 2400 mm Đường ảnh hường và sơ đồ xếp t i t i m t c t 1-1 ... Sơ đồ t nh Sơ đồ t nh dầm ngang + Sơ đồ t nh toán dầm ngang là sơ đồ liên t c Để đơn giản hóa trong t nh toán ta t nh gần đúng với sơ đồ giản đơn được mômen t i giữa nhịp rồi nhân hệ số điều chỉnh 0,7 cho m t c t tại gối hoặc 0.5 cho m t c t giữa nhịp trên sơ đồ liên t c IV.2.2 - Xác định nội lực do t nh t i + T nh t i lớp phủ bản m t cầu: Dw= 2,3*1 0-5 * ( 400*50 ) = 0, 46 ( N / mm ) ( ) + T nh t i bản... + Lực c t do xe hai trục V2truc = 110000* ( 0,931 + 0,897 ) = 201080 ( N ) + Lực c t do t i trọng làn 9,3*0,931*32600 Vlan = = 282261( N ) 2 + Lực c t do t i bộ hành 4,5*0,931*32600 VPL = = 136578 ( N ) 2 VI.2.6 - T nh toán nội lực do ho t tải t i m t c t 1/2 VI.2.6.1 - Sơ đồ xếp t i + M t c t 1/2 t i giữa nhịp, cách tim gối dầm 17500 mm 27 Đường ảnh hường và sơ đồ xếp t i t i m t c t 1/2 VI.2.6.2 -. .. HỌC CỦA TI T DIỆN Chọn sơ bộ ti t diện và c t thép DƯL + Kích thước sơ bộ của dầm được chọn theo A2.5.2.6.3 không nhỏ hơn : hmin = 0, 03* L = 0, 03*35000 = 1050 ( mm ) → Chọn h = 1600 mm - Các kích thước khác chọn như hình vẽ T i các m t c t giữa nhịp, m t c t tại gối, m t c t tại đầu dầm đặc ti t diện đều được quy đổi thành ti t diện chữ I để t nh toán 33 + C t thép dự ứng lực loại đường kính tao 15,7... do t nh t i + Nội lực t i m t m t c t có t a độ Z do t i phân bố đều gây ra có giá trị là: q.L q.Z 2 q.Z ( L − Z ) M= Z − = 2 2 2 - Mô men: q.L q.( L − 2Z ) V= − q.Z = 2 2 - Lực c t: - Với L = 35000 m là nhịp t nh toán của dầm VI.2.2.1 - Nội lực do trọng lượng bản thân dầm VI.2.2.2 - Nội lực do trọng lượng bản m t cầu VI.2.2.3 - Nội lực do trọng lượng lan can, lề bộ hành VI.2.2.3. 1- Nội lực do trọng... IV.5.3 - Ứng su t c t trung bình + Ứng su t c t trung bình: Vu 428530 v= = = 2, 07 ( MPa ) ϕv b.dv 0,9* 400*576 + Xác định t số: v 2,07 = = 0, 07 ≤ 0, 25 ⇒ f c' 30 Đ t IV.5.4 - Giả sử góc n t và t nh biến dạng dọc trục t i trọng t m c t thép chịu kéo o + Giả sử ban đầu góc n t θ = 39 + Diện t ch c t thép dọc t i gối là + Lực dọc N u = 0 As = 1519 mm2 + Biến dạng dọc trục t i trọng t m c t thép chịu . ĐỒ ÁN T T NGHIỆP PHƯƠNG ÁN CẦU BTCT DẦM SUPER - T DỰ ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC 1 I - SỐ LIỆU THI T KẾ I.1 - SỐ LIỆU T NG QU T Tiêu chuẩn thi t kế: 22TCN 27 2-0 5 : “Tiêu chuẩn thi t kế cầu . - Chiều. → Thỏa! II.3 - THI T KẾ LỀ BỘ HÀNH II.3.1 - Thi t kế bản bê t ng lề bộ hành II.3.1.1 - Sơ đồ t nh và t i trọng Sơ đồ t nh là dầm giản đơn, c t 1000 mm dài theo phương dọc cầu để t nh, ti t diện. - Đường ảnh hưởng áp lực dầm ngang theo phương dọc cầu + Ho t tải t c dụng lên dầm ngang gồm t i xe và t i làn. + Khi xe chạy trên cầu, t i trọng truyền vào dầm ngang thông qua bản m t cầu. Ta