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

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng    SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 1 1 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ   ! 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. "#$%&'()*&+)*#$,)' - ./010 - .2#345(36)&6)7389:';)'79<)=>#&?(7@?=)*6)* - 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. -- .2#345(#'4A#BA@?=&'C - 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 = . SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 2 2 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng - 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  D '4#4A#36)&6)E389:';)' - 010FF - '4A#BA#'6)'36)&6) 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. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 3 3 3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng GHI#%)'J;#<4#$K)*#L&@M)*3N)#'6)'36)&6) 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. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 4 4 4 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng → 2 2 [1,25*32500 1,75*(185000+445000)] [1,75*(185000+445000)]M = + + → OPQQPR (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. -- '4A#BA&:#36)&6)S&TU)*H: 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 → VOWRX(N) Sơ đồ tính và các kích thước hình học của cột dưới đây: GHI#%)'&:#36)&6) SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 5 5 5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng II.2.2.2 - Nội lực trong cột lan can Mômen tại mặt cắt B-B : *(340 560 780) 1360*1680 B B M F − = + + = → O QYQXX Nmm Mômen kiểm toán tại trạng thái giới hạn cường độ: * 1,75*2284800 LL B B M M γ − = = → OWZZQYXX (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! W010[\] W '4A#BA9<)9N#+)*389:';)' 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. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 6 6 6 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng GHI#%)'389:';)' 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. SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 7 7 7 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng III - THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU  D^ - 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. - D_^`^ -GHI#%)' - 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). GHI#%)'9<)&a)*ba3J;#<4#$K)* --`L&Hc)'#<4#$K)* - Tĩnh tải bản mặt cầu phân bố đều: 5 2,5*10 *1000*200 5( / )DC N mm − = = - Tĩnh tải tập trung tổng cộng do trọng lượng cột, tường, thanh lan can: SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 8 8 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng ( ) 5 5 1000*0,065*3 19454*150 121184*8 *7,85*10 650*250*1000*2,5*10 c P − = + + + → 4563( ) c P N= - Tĩnh tải tập trung do hoạt tải bộ hành: ( ) 3 1 3*10 *1000*1500 2250( ) 2 PL N − = = -W%)'#aL)):43d& - Mômen ở TTGH Cường độ: 2 600 . . . *475 * * *475 2 u DC c PL M m P DC PL η γ γ     = + +    ÷     → 2 600 1*1,2* 1,25* 4563*475 5* 1,75*2250*475 2 u M     = + +    ÷     → ( ) 6.845.513 . u M N mm= - Mô men ở TTGH sử dụng: 2 600 * . *475 * * *475 2 u DC c PL M m P DC PL γ γ     = + +    ÷     → 2 600 1,2* 1* 4563*475 5* 1*2250*475 2 u M     = + +    ÷     → ( ) 4.963.410 . u M N mm= W D_eF WGHI#%)' - Sơ đồ tính bản dầm giữa là sơ đồ dầm liên tục nhưng để đơn giản trong tính toán ta sẽ với sơ đồ dầm giản đơn sau đó kết quả nội lực sẽ được nhân với hệ số điều chỉnh cho sơ đồ liên tục. Nhịp tính toán là L = 1400 mm. - Cắt 1000 m dài theo phương dọc cầu để tính toán. Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có kích thước là b x h = 1000 x 200 (mm). SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 9 9 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng GHI#%)'9<)@?=*4f6 W-`L&Hc)'#<4#$K)* - 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 − = = - 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. WWg'hiJ;#%)'#aL)):43d& - 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 = SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 10 10 10 [...]... 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 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 23 23 Đồ án t t nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 24 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 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 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... hai dầm chủ L = 2105 mm IV.2 - T NH TOÁN NỘI LỰC IV.2.1 - 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 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 13 13 Đồ án t t nghiệp kỹ sư XD Cầu. .. Vậy ta chọn lượng c t thép t i thiểu để thi t ( - Chọn ngang như hình vẽ dưới đây 4φ18 As = 1017 mm 2 ) để bố trí cho c t thép chịu mômen dương của dầm Bố trí thép chịu mô men dương cho dầm ngang IV.5 - THI T KẾ C T ĐAI IV.5.1 - Mômen và lực c t thi t kế + Lực c t tại gối trong TTGHCĐ: V u = 428530 ( N ) + Mômen âm t i gối trong TTGHCĐ: M ugoi = 157.797.059 ( N mm ) IV.5.2 - Cánh tay đòn dv giữa t ̉ng... bộ hành VI.2.2.3. 1- Nội lực do trọng lượng lớp phủ SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 25 25 Đồ án t t nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 26 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 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... VI.2.2 - T nh nội lực 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 ) Z − = 2 2 2 - Mô men: q.L q.( L − 2Z ) V= − q.Z = 2 2 - Lực c t: M= - 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-. .. 159120 ( N ) 2 + Lực c t do t i bộ hành VPL = 4,5*0, 989*34600 = 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 VI.2.5.2 - Mômen + Mômen do xe ba trục M 3truc = 145000 * ( 2235 + 1941) + 35000*1646 = 663.130.000 ( N mm ) SVTH: Nguyễn Quang... 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 ảnh hường và sơ đồ xếp t i t i m t c t 0-0 VI.2.4.2 - Mômen + Mômen do xe ba trục M 3truc = 145000* ( 395 + 343) + 35000* 297 = 117.405.000 ( N mm ) + Mômen do xe hai trục M 2truc = 110000 * ( 395 + 381) = 85.360.000 ( N mm ) + Mômen do t i trọng làn SVTH: Nguyễn... Nmm ) + Lực c t do xe hai trục V2truc = 110000 * ( 0,931 + 0,897 ) = 201080 ( N ) + Lực c t do t i trọng làn Vlan = 9,3*0,931*32600 = 282261( N ) 2 + Lực c t do t i bộ hành VPL = 4,5*0,931*32600 = 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 Đường ảnh hường và sơ đồ xếp t i t i m t c t 1/2 SVTH: Nguyễn... t i m t c t gối: VuDw+DC = η * ( γ DC VDC + γ Dw VDw ) = 1* ( 1, 25*8420 + 1,5* 484 ) 2 2 ⇒ M uDw+DC2 = 11251( N ) IV.2.3 - Xác định nội lực do ho t tải IV.2.3.1 - 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 vẽ đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang theo phương . '4A#BA&:#36)&6)S&TU)*H: II.2.2.1 - Sơ đồ t nh – t i trọng Bỏ qua lực thẳng ứng t c dụng vào c t lan can.Lấy c t lan can ở giữa cầu để t nh. T i trọng t c dụng lên c t chỉ chỉ bao gồm các lực theo phương. `L&Hc)'):43d&@a'ap##<4 IV.2.3.1 - 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. Giá trị này nhỏ hơn của xe ba trục nên không cần thi t phải t nh toán cho t hợp này nữa. IV.2.3.3 - T hợp xe ba trục và t i làn + Lực t c dụng do t i trọng xe ba trục lên dầm ngang đ t tại