Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 80 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
80
Dung lượng
3,07 MB
Nội dung
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 1 1 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 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. !"#$"#%" & '( & ')*+,!*-"-".*/01 2" .03"456!.764"#-"# - Bê tông: ' 30 = và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 30 29440 ( ) γ = = = - Cốt thép AIII có 365 = và 200000 = . - Thép đai dầm ngang: Thép AII 280 = và 200000 = . - Thép thanh, cột lan can là thép CT4 có cường độ chịu kéo F y = 240 MPa. && ')*+,! +898764 : - Bê tông: ' 50 = và 1.5 ' 1.5 0.043* * 0.043*2500 * 50 38007 ( ) γ = = = - Cốt thép dọc sử dụng thép AIII có 365 = và 200000 = . - Thép đai dầm: Thép AII 280 = và 200000 = . SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 2 2 2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường - 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 = và môđun đàn hồi 197000 = ; diện tích một tao là 150 mm 2 . II - THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH ;< ++8*-"-"=*/01 2" & >> & +898 -" *-"-" 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 ?@A" B23+C"#D7E"#*F" -" *-"-" 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 = 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 = = = ● Mômen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt chính giữa nhịp : 2 2 w w wL 0,37*2060 185000 ( ) 8 8 = = = = P P P.L 890*2060 445000 ( ) 4 4 = = = = ● 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 * [ . .( + )] [ .( + )] η γ γ γ = + + Trong đó: Hệ số điều chỉnh tải trọng * * 1 ! 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 γ = ; hệ số tải trọng cho tĩnh tải 1,25 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 → 2 2 [1, 25*32500 1,75*(185000+445000)] [1,75*(185000+445000)] = + + → GHIJJIK (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 " = − = − = ● Sức kháng uốn danh định của tiết diện: 461683 * *240 3.165.828 (Nmm) 0,5* 0,5*70 = = = II.2.1.4 - Kiểm toán Công thức kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ : . 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. && +8981*-"-"LMN"#@1 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 → OHPKQ(N) Sơ đồ tính và các kích thước hình học của cột dưới đây: ?@A" 1*-"-" SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 5 5 5 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường II.2.2.2 - Nội lực trong cột lan can Mômen tại mặt cắt B-B : *(340 560 780) 1360*1680 # − = + + = → GH&&JRJQQ Nmm Mômen kiểm toán tại trạng thái giới hạn cường độ: * 1,75*2284800 γ − = = → GHPSSJRQQ (Nmm) (Hệ số tải trọng với hoạt tải là 1,75 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 $ % = = = 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( . ) $ φ η γ − ≥ = ≥ = → Thỏa! PTUV P +89803"0F$"#*/01 2" 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 ?@A" */01 2" Tải trọng tác dụng gồm tĩnh tải bản thân (DC), hoạt tải người (PL) 5 2,5*10 *1000*100 2,5( / ) − = = 3 3*10 *1000 3( / ) − = = 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 γ γ η + + = = = Mô men trạng thái giới hạn sử dụng: ( ) ( ) ( ) 2 2 * 2,5 3 *1300 * 1* 1161875 . 8 8 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 & & " " ' φ = − − = − − → a = 1,1 mm Xét tỷ số 1 1,1 0,02 0,42 . 0,84*70 & & " " β = = = ≤ Trong đó ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 β = − − = − − = ( với ' 30 28 = ≥ ) Diện tích cốt thép thiết kế: ' 2 0,85* * * 0,85*30*1,1*1000 77( ) 365 & ' ( = = = Lượng cốt thép tối thiểu: ( ) ' 2 ,min 30 0,03* * * 0,03*1000*100* 247 365 & ( ' % = = = KL: chọn lượng cốt thép tối thiểu để bố trí thép. A s = 247 mm 2 → chọn ( ) 2 10 200 393 & ( 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 II.3.1.4 - Kiểm tra nứt - Công thức kiểm toán: 3 min(0,6* ; ) . & & ) ( " ≤ = Trong đó: Z = 30000 N/mm với khí hậu ôn hòa. f y = 365 MPa. d c = 30 mm < 50 mm. A c = (30+30)*1000/5 = 12000 (mm 2 ) → 3 30000 min(0,6*365; ) min(219;421,7) 219 ( ) 12000*30 & = = = - Với bê tông cốt thép thường sơ đồ sơ đồ ứng suất kiểm tra với sơ đồ đàn hồi nứt, chiều cao vùng nén: . 2. . . 2. . . 1 1 . 1 1 . . . & & & & & & ' & ( " ' ( " ' ' ( ' ( = + − = + − → ( ) 200000*393 2*70*1000 * 1 1 19,7 200000 29440*1000 *393 29440 = + − = - Mô men quán tính chính của tiết diện quy đổi: ( ) ( ) 3 3 2 2 . 1000*19,7 200000 . . *393* 70 19,7 3 3 29440 $ & & ' ( " = + − = + − → ( ) 4 12259741 $ = - Ứng suất trong cốt thép tại trọng tâm cốt thép là: ( ) ( ) ( ) 1161875 200000 . . * 70 19,7 * 32 219 12259741 29440 & & & & $ " = − = − = ≤ = - Vậy điều kiện về nứt thỏa mãn. P& +8980WBX-L@50+, II.3.2.1 - Sơ đồ tính và tải trọng - Tính bó vỉa lề bộ hành trong THGH đặc biệt, với cấp ngăn chặn L3. - Lực thiết kế lan can lấy theo A.13.7.3.3: Phương tác dụng Lực (KN) Chiều dài lực tác dụng SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 8 8 8 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường Ngang F t = 240 L t = 1070 mm Thẳng đứng F v = 80 L v = 5500 mm Dọc F L = 80 L L = 1070 mm - Cốt thép trong bó vỉa chọn sơ bộ là 5 14 φ trên 1 m dài bó vỉa. 6Ø12a200 Ø14a200 F t 300 200 ?@A" 0WBX- II.3.2.2 - Khả năng chịu lực - Đối với các va xô trong một phần đoạn tường: 2 . 2 8 8 . 2 * ' * + ! = + + ÷ ÷ − Chiều dài tường tới hạn L c trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy phải lấy bằng: ( ) 2 8 2 2 ' * + + + = + + ÷ - Với các va chạm tại đầu tường hoặc tại mối nối : 2 . 2 . 2 * ' * + ! = + + ÷ ÷ − ( ) 2 2 2 ' * + + + = + + ÷ - Do không có tường đỉnh nên M b = 0, các ký hiệu sử dụng thống nhất như A.13.7.3.4. ,--./ /012%3%45%2678+9:+$;<+1=>2%?@"? 1A?>B?+$CD E Tiết diện tính toán bxh = 1x200 (mm), tính theo tiết diện đặt cốt đơn,cốt thép bố trí là: SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 9 9 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 2 2 3,14*14 0,7693 ( ) 4*200 & ( = = Chiều cao vùng nén quy đổi của bê tông: ' . 0,7693*365 11,01( ) 0,85* * 0,85*30*1 & ( ' = = = ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 β = − − = − − = ( với ' 30 28 = ≥ ) Chọn d s = 150 mm. 1 11,01 0,09 0,42 . 0,84*150 & & " " β = = = ≤ → thỏa điều kiện phá hoại dƒo. → 11,01 . .( ) 0,7693*365*(150 ) 2 2 & & ( "= − = − → 40573 . / = ,---/ /012%3%45%2678+9:+$;<+1=>2%?@"? 1A?>B?+$C1FD * E Tiết diện tính toán bxh = 1x200 (mm), tính theo tiết diện đặt cốt đơn,cốt thép bố trí là: 2 2 3*3,14*12 1,1304 ( ) 4*300 & ( = = Chiều cao vùng nén quy đổi của bê tông: ' . 1,1304*365 16,18( ) 0,85* * 0,85*30*1 & ( ' = = = ( ) ( ) ' 1 0,05 0,05 0,85 . 28 0,85 * 30 28 0,84 7 7 β = − − = − − = ( với ' 30 28 = ≥ ) Chọn d s = 150 mm. 1 16,18 0,13 0,42 . 0,84*150 & & " " β = = = ≤ → thỏa điều kiện phá hoại dƒo. → 16,18 . .( ) 1,1304*365*(150 ) 2 2 * & & ( "= − = − → 58552 . / * = - Đối với các va xô trong một phần đoạn tường: ( ) ( ) 2 8*300* 0 58552*300 1070 1070 1686 2 2 40573 + = + + = ÷ ( ) 2 2 40573*1686 8*0 8*58552*300 456096 2*1686 1070 300 * ! = + + = ÷ ÷ − SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 10 10 10 [...]... 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) SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 12 12 Đồ án. .. 17 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 18 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng 1.5 Ec = 0.043* γ c * f c' = 0.043* 25001.5 * 30 = 29440 ( MPa) f = 365MPa + Cốt thép AIII có y và E = 200000 MPa + Nhịp tính toán dầm ngang lấy bằng khoảng cách hai dầm chủ L = 2105 mm IV.2 - TÍNH TOÁN NỘI LỰC IV.2.1 - Sơ đồ tính Sơ đồ tính dầm ngang + Sơ đồ tính toán dầm ngang là sơ đồ liên tục Để đơn giản hóa trong tính toán... TRỌNG THIẾT KẾ DẦM VI.1 - CÁC MẶT CẮT TÍNH NỘI LỰC + Nhịp tính toán của dầm Ltt = 35000 mm SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 29 29 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 30 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng Vị trí các mặt cắt tính toán + Mặt cắt 0-0 tại đầu khấc của dầm, cách tim gối dầm 400 mm + Mặt cắt 1-1 tại vị trí thay đổi tiết diện, cách tim gối cầu 2400 mm + Mặt cắt 1/8 tại khoảng 1/8 nhịp tính toán,... kết cấu ngang ' In = In mm 4 a ( ) - Tỉ số giữa mômen quán tính của một dầm ngang giữa chia ' I n ( mm 4 ) cho khoảng cách hai dầm ngang Với cầu không có dầm ngang giữa thì chính là mômen quán tính của phần bản mặt cầu có mặt cắt hình chữ nhật bề rộng 1000 mm ∆p ( mm ) - độ võng của dầm chủ tại giữa nhịp do tải trọng p = 10 N/mm phân bố đều trên nhịp dầm chủ và không kể đến sự phân bố đàn hồi của kết. .. Thỏa ! III - THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU III.1 - SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Bê tông bản mặt cầu: C30 có fc’ = 30 MPa và Ec = 29440 MPa - Cốt thép AIII có Fy = 365 MPa - Chiều dày bản mặt cầu ts = 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... bộ hành VPL = 4,5* 0,875*30625 = 120586 ( N ) 2 VI.3.4 - Tính toán nội lực do hoạt tải tại mặt cắt 1/4 VI.3.4.1 - Sơ đồ xếp tải + Mặt cắt 1/4 tại vị trí ¼ nhịp tính toán của dầm, cách tim gối cầu 8750 mm SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 35 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 36 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng Đường ảnh hường và sơ đồ xếp tải tại mặt cắt1/4 VI.3.4.2 - Mômen + Mômen do xe ba trục... 0, 7 *1, 2 + + (1, 25) − ÷ 8 8 2 1570 2 4 → n M goi = 13.563.523( N mm) III.4 - THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU III.4.1 - Thiết kế cốt thép chịu mômen âm - Mô men thiết kế thép: 1000x200 (mm) - Chọn ds = 150 mm - Chiều cao vùng nén : a = d s − d s2 − u M goi = 23.103.330( N mm) , tiết diện thiết kế là bxh = 2.M u 2* 23.103.330 = 150 − 1502 − ' φ *0,85* f c * b 0,9*0,85*30 *1000 → a = 6,9... trong TTGHSD: ( ) s M 1/ 2 = 0,5* M s = 0, 5* M sDC2 + Dw + M sLL = 0,5*(4.685.809 + 125.430.521) s M 1/ 2 = 65.058.165 ( N mm ) IV.4 - THIẾT KẾ CỐT THÉP IV.4.1 - Thiết kế cốt thép chịu mômen âm M u = 157.797.059( N mm) + Mô men thiết kế thép: goi + Tiết diện thiết kế là bxh = 400x800 (mm) + Chọn ds = 500 mm + Chiều cao vùng nén : a = d s − d s2 − 2.M u 2*157.797.059 = 500 − 5002 − = 35, 6 ( mm ) '... 2 + Lực cắt do tải bộ hành VPL = 4,5*0,931*32600 = 136578 ( N ) 2 VI.3.3 - Tính toán nội lực do hoạt tải tại mặt cắt 1/8 VI.3.3.1 - Sơ dồ xếp tải + Mặt cắt 1/8 tại khoảng 1/8 nhịp tính toán, cách tim gối cầu 4375 mm Đường ảnh hường và sơ đồ xếp tải tại mặt cắt 1/8 SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 34 34 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường 35 GVHD: PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng VI.3.3.2 - Mômen + Mômen... tích cốt thép thiết kế: 0,85* f c' * a * b 0,85*30*35, 6* 400 As = = = 995(mm 2 ) fy 365 + Lượng cốt thép tối thiểu: As ,min = 0, 03* b * h * f c' 30 = 0, 03* 400*800* = 789 mm 2 fy 365 ( ) φ 22 ( As = 1519 mm 2 ) + Chọn bố trí thép: 4 thanh ( nhưng do khi thiết kế thép đai ta kiểm tra thép dọc không đạt nên đã tăng lên thành 5 thanh) SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 21 21 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư . I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”. - Chiều dài nhịp : 35 (m). - Tải trọng thiết kế : HL93. - Kích. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD Cầu Đường SVTH: Nguyễn Quang Đại MSSV: CD04016 1 1 1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư XD. - 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