PHAN I:
SO LIEU TONG QUAT
Trang 2CHƯƠNG I: _ SỐ LIỆU BAN ĐẦU
1 SO LIEU THIET KE:
- Chiéu dai nhip: L = 24.5 m
- Chiéu dai tinh todn: Ly = 23.9m - Số nhịp: n = 5 - Khổ cầu: K = §+2x1m - Tĩnh khơng: 3,5m - Mực nước CN-TT-TN: 3,5:1,6:0,0m - Số liệu địa chất:
K/hiệu lớp Chiểu Độ ẩm | Dung trọng | Dung trọng | Lực đính Góc ma địa chất day(m) | W(%) tự nhiên đẩy nổi đơn vịC | sáttrong Đất sét pha cát lẫn sỏi sạn 7 34 1,738 0,812 0,125 T10° Laterite L1 Đất sét lẫn bột 1 2 1,4 404 2 4°30’ và hữu cơ L2 6 75, 407 0,40 0,207 30 Đất sét lần bộ, | ó | 2ss 1,959 0,979 0,493 15°20" cát mịn L3 Cát hạt trung ones x as 21,2 1,984 1,016 0,03 37°25 lần sỏi sạn L6
Il CÁC NGUYÊN TẮC KHI THIET KE CAU:
- Đảm bảo về mặt kinh tế : hao phí xây dựng cầu là ít nhất, hoàn vốn nhanh và
thu lợi nhuận cao
- Đảm bảo về mặt kỹ thuật : Đảm bảo đủ khả năng chịu lực theo yêu câu thiết kế, đảm bảo ổn định và thời gian sử dụng lâu đài
- Đảm bảo về mặt mỹ quan : hòa cùng và tạo dáng đẹp cho cảnh quan xung quanh
Dựa vào ba nguyên tắc trên ta phải chú ý một số vấn để sau :
+ Phương án thiết kế lập ra phải dựa trên điều kiện địa chất, thủy văn và
khổ thông thuyền
+ Cố gắn tận dụng những kết cấu định hình sẵn có để công xưởng hóa và cơ giới hóa hàng loạt nhằm giảm giá thành công trình
+ Tận dụng vật liệu sẵn có tại địa phương
Trang 3CHUONG II:
THIET KE CAU DAM GIAN DON DAM THEP
LIEN HOP BE TONG COT THEP
D Các số liệu thiế kế:
Kết cấu nhịp gồm có 5dầm chính
Khoảng cách giữa 2 trục của dầm chính : 2100 mm Chiêu dài toàn dâm : 24500 mm
Chiêu dài tính toán : 23900 mm
Kết cấu lan can lề bộ hành giống như phương án sơ bộ I
Khoảng cách các hệ LKN là 4000 mm Được cấu tạo như trong bản vẽ 1D Tính toán dầm chính: | 1050 240 2100 2100 2100, 1050, 1L1) Chọn sơ bộ tiết điện dầm chính: Phần dầm thép: Chọn thép dâm chú là thép M270M cấp 345 ( A 709M cấp 345 - ASTM ) ,thép hợp kim thấp cường độ cao Số lượng dầm chủ : 5 dầm
Chiểu dài nhịp tính toán : Ltt = 23900 mm
Chiểu cao của dầm thép : h = 1600 mm
Chiều rộng bản cánh trên của dầm : bc = 300 mm Bề dày bản cánh trên của dầm : tc = 25 mm
Chiéu day ban sudn dam : tw = 18 mm
Trang 4Bề dày bản phủ : tfl = 25 mm
Chiểu cao bản sườn dầm : d = 1600 - 25 - 25 - 25 = 1525 mm
Phần bản bê tông cốt thép:
Bắn làm bằng bê tông mác 30 có : / = 30 MPa
Chiểu dày bản bê tông : ts = 200 mm Khoảng cách giữa 2 trục dầm chủ : § = 2100 mm Chiểu cao đoạn vút bê tông : hv = 100 mm Góc nghiêng phan vút : # = 45” Bề rộng bản hãng : bhẵng = 1050 mm Lưới cốt thép bản mặt cầu theo phương dọc Lưới trên sử dụng thép có gờ $12 Khoảng cách giữa các thanh : a = 200 mm Lưới dưới sử dụng thép có gờ $12 Khoảng cách giữa các thanh : a = 200 mm — 3 Trọng lượng riêng của bê tông : 7e — 2500KG/m 2100 500 # 400 > ¿ 500
Trang 5TTH X Mô men tnh của dầm đối với trục X- X: t d ta = DAY = bth +44, (St, +1) +b A Aly +2 tent nha 2 =300.25 (1600-2) +1525 18 CC” +25+25)1400, 25 (5+ )+500.25, = = 34740625mm* Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hoà: Via = Sư = 34740625 = 604,71mm As 57450 Khoảng cáh từ mép trên dầm thép đến trục trung hoà: =h— yụ, = 1600— 604,71= 995,29 Mô men quán tính đối với trục trung hoà của dầm thép: T=, +x A)=T8, £+b.t.(¥, 3! ode +1, s +t,-y,) 1 3 by 2 1 3 i, 2 *12°# +b, t,Yg —ty _3) *12n#n 4 Dy ty Va 3) = 21351881439," 1L3) Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa liên hợp:
Tỉ số mô dun giữa thép và bê tông :
Bản bê tông có /; =30/Pa, theo điểu 6.10.3.1.1b ta có :n =8
Xác định bể rông có hiệu của bản cánh:
Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu trong bản bê tông dâm giữa trong tác dụng liên
hợp được xác định như sau :
L,,/4 = 23900/4= 5975mm
b, = min412¢, + max(t,,;b, /2) = 12x200 + max(18,150)mm = 2550mm
S = 2100mm b, = 2100mm
1.3.1) Tiết diện liên hợp ngắn han:
Trang 6Diện tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phân dầm thép : A, = 57450 mm? Diện tích phần cốt thép dọc bản _ 22x3.14xI2” A, = 2486.88
Trong d6 22 14 sé thanh thép trong pham vi b,
Diện tích phân bản bê tông đã được quy đổi thành thép
A= A, 2100x200 + 300x100 + 1007
n 8
iy = 57500
Trang 7Diện tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phân dâm thép : A, = 57450 mm” Diện tích phần cốt thép dọc bản _ 22x3.14x12? A ct = 2486.88
Trong d6 22 14 sé thanh thép trong pham vi b,
Diện tích phân bản bê tông đã được quy đổi thành thép A, _ 2100x200 + 300x100+ 100° Ay = = 3n 3x8 Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm A, = 57450+2486.88+19166.67 = 79103.55 mm” =19166.67mm” Mô men tĩnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết điện nguyên của dầm thép bt) y+ +h, , 2 BM) Vu + 3] , 2 hệ S t $+ — > + 2 ø Z—————+4„| v„+*+h, 0-0 n 3 tt 2 ) n 3m = 22666860mm`
Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà
tiết diện liên hợp dài hạn :
C= Soo _ 22666860 _ 286
A, 7910355 -
Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép trên dầm thép
Vy, = y„ —e = 995.29 ~ 286.5 = 708.79
Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dưới dầm thép v„„=h— y„ =1600— 708.79 = 891.21 Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép trên bản bê tông Vy, = y„y +í, +h, = 708.79 + 200 + 100 = 1008.79
Mô men quán tính của tiết diện liên hợp dài hạn
Trang 8Tỉ số mô dun giữa thép và bê tông :
Bản bê tông có / =30A/Pa, theo điều 6.10.3.1.1b ta có :n =8
Xác định bể rộng có hiệu của bản cánh:
Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu trong bản bê tông dầm biên trong tác dụng liên
hợp được xác định như sau : L, [4 = 23900/4 = 5975mm b, = miny12t, + max(t,,;b, /2) = 12x200 + max(18,150)mm = 2550 $/2+ djing =2100/ 2mm +1050 = 2100 b, = 2100mm 1L4.1) Tiết diện liên hợp ngắn hạn: Diên tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phần dầm thép : A, = 57450 mm” Diện tích phần cốt thép dọc bản Le 22x3.14x12? ct = 2486.88
Trong đó 20 là số thanh thép trong phạm vi b„
Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép
4, _ 2100x200 + 300x100+ 100”
4z =—== = 57500?
n 8
Vậy diện tích mặt cắt ngang dim A, = 57450+2486.88+57500 = 117436.88 mm”
Mô men tnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dâm thép h bh, Hy 4 hệ — +————+— n 3n t b.ty| Vy ta +h, olousten) n = 68000580mm* t Soo = + Auf + 3 +h,
Trang 9Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp ngắn hạn đến mép trên bản bê tông Ve = Vue +t, +h, = 416.29 + 200 +100 = 716.29 Mô men quán tính của tiết diện liên hợp ngắn hạn: 2 3 2 3 2 l1 =l+ Ac? t4 -š) l1 ty -š] |5 +bh, [> +4) 4 2 + 1 +h: ( + *) = 6183798.62mm* n\ 36 11.4.2) Tiết diện liên hợp dài hạn: Diên tích mặt cắt ngang dầm : Diện tích phần dầm thép : A, = 57450 mm” Diện tích phần cốt thép dọc bản _ 22x3.14x12° — 2486.88 ct
Trong d6 20 1A sé thanh thép trong pham vi b,
Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép
4, _ 2100x200 + 300x100+ 100”
Aad
3n §x3
=19167mm”
Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm A, = 57450+2486.88+19167 = 79103.88 mm? Mô men tnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dâm thép t h bt| v„ạ + >+h, bA,| Vy +S 2 2 t 2 hệ S90 =—————————~+4„| yy th, | ot 2 n 3n n = 22666860mm*
Trang 10Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép dưới dầm thép „„ = h— y„, =1600— 708.79 = 891.21 Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép trên bẩn bê tông Vow = Pin +t, +h, = 708.79 + 200+ 100 = 1008.79 Mô men quán tính của tiết diện liên hợp dài hạn
1, =l+Ac?+A t = Ss e cr| You ou fs " bts sy t 2 | FT) nl 12 St ets| You ets] Yow S| [A ny) > + bale +b,h nl 12 ch, Yat + : 2 I[h} ; h,) , +—|— n\ 36 +h?) y,, + | 3 |= 41550885000 11.5) Tinh hé số phân bố ngang: 1L5.1) Dầm giữa:
Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép dầm và bê tông bẩn mặt cầu
Mô đun đàn hồi của vật liệu thép làm dầm E, = 200000 MPa Mô đun đàn hồi của bê tông bản mặt cầu E, =0,043.7'.Í ` = 0,043.2500.30 = 29440MPa say E, 200000 TisO: n=—= = E, 29440 › Tham số đô cứng dọc: K,=n(I,+A.e?) Trong đó :
lạ = 21351881439 mmỶ : Mô men quán tính của tiết diện nguyên dầm thép A = 57450 mnÏ : diện tính của tiết diện nguyên dâm thép
e,= + N+ Vu = “+ 100 g + 995,29 =1195,29mm : Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến trọng tâm bản mat cau:
K, = 6,79.(21351881439 + 57450 1 195,29?) = 7,023.10!" > Hệ số phân bố mô men
Trang 112100.;„ 2100 7.023.10” me)! = 0.06 4 (ae y 04 (E08 ¢ LO 10 v6 — 0 x72 (mg) “300 3900 (23900200) Khi có trên một làn xe chất tải: (mg) 5, 06 Si, 02 K, 01 Son) Œ) Œ na) = .ø) = 0.075 (mg), TGọnp, Œ} si 2100.5 2100 ,, 7,023.10" vụ (mg) =00051 C0) Cong) 2Á soaaapg)) | = 0-852 > Hệ số phân bố lực cắt Khi có một làn xe chất tải : (mg) =0.36+>Š— = 0.36+ 2199 ~ 0,636 7600 7600 Khi có trên một làn xe chất tải: (m.g),ˆ (m.g);ˆ=0.2+ Sn _f_Sn_) r 7600 (10700 994 2100_( 2100)" _ 9) 439 7600 |10700 1L5.2) Dầm biên:
> Hệ số phân bố mô men
Khi có 1 làn xe xếp tải: tỉnh theo nguyên tắc đòn bẩy g=0.5 Khi có lớn hơn 1 làn xe xếp tải B=€-B du, e =0.77+de/2800=1.145 g =0.747 > Hệ số phân bố lực cắt Khi có 1 làn xe xếp tải: tinh theo nguyên tắc đòn bẩy g=0.5 Khi có lớn hơn 1 làn xe xếp tải & = ©-8 damgina e = 0.6+de/3000=0.95 = 0.4159 BANG TONG HOP HE SO PHAN BO NGANG:
mg Xe tải |Xe 2 trục|Tải trọng làn - a_.: Mô men| 0.747 | 0.747 0.747 0.875 Dâm biên
Trang 121L6) Tính nội lực cho dầm chính: 16.1) Tải trọng tác dụng: Tĩnh tải: > Trọng lượng bản thân dâm thép : Diện tích mặt cắt ngang dầm : A, = 57450 mm? Tải trọng phân bố theo phương dọc cầu 4) =A, = 7,85.10-°.57450 = 0,451KG/ mm > Trọng lượng bản mặt cầu Tải trọng phân bố theo phương dọc tác dụng lên dầm biên và dầm giữa tương ứng là: Q„¿¿= 7 -Â „2= 7L, š + L ) =2.5x10 «orf? 100
Domes = A pmen= Yt, S=2.5x 10% x200x2100=1.05kg/mm
> Trọng lượng lan can tay vịn và lễ bộ hành
Giả thiết tải trọng lan can, lễ bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống
dầm biên và dầm giữa là khác nhau, phần nằm ngoài bản hẩng 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 Phần gờ chắn và lề bộ hành bên ngoài bản hãng: DC} = 343.75KG/m + 1050] =1.05kg/mm Phần gờ chắn và lễ bộ hành bên trong bản hãng: DC; =717.25KG/m Trọng lượng lan can ,lễ bộ hành truyền xuống dầm biên: ; 0,625 0.625 Siesrsg = DC} + +DC} = = 343.15 + 117.25 = $57.22KG 1m = 0,55722KG/mm Trọng lượng lan can ,lễ bộ hành truyền xuống dâm giữa Licance = pe 58 = 71125 = 503.78KG /m = 0.50378KG/mm > Lớp phủ mat cau: 8 ›„ =h „x7 „x S„=0.05x2300x2.1=241.5kg/m=0.2415kg/mm > Liên kết ngang: Theo phương dọc câu bố trí 7liên kết ngang Khoảng cách giữa các liên kết ngang là 4000 mm
Thanh giằng trên và dưới là thép góc đều cạnh LI40x140x12 ,có các đặc trưng
Diện tích tiết diện : A, = 3250 mm?
Trang 13Chiểu dài : L = 1740 mm
Khối lượng của thanh giằng trên và dưới trong một nhịp mặt cắt ngang cầu
AM ` ‹
Thanh giằng xiên là thép góc đều cạnh L100x100x10 ,có các đặc trưng
Diện tích tiết diện : A, = 1920 mm? Khối lượng : m = 15,1 KG/m Chiểu dài : L = 1550 mm Khối lượng của 2 thanh giằng xiên trong 1 nhịp mặt cắt ngang cầu m, =2.Lm= 21550.15,1 = 46,81KG 1000 Tổng khối lượng của khung ngang trong một nhịp mặt cắt ngang dầm m=m, +m, = 88,74 + 46,81 =135,55KG Trọng lượng khung ngang tác dụng xuống dầm giữa và dầm biên lần lượt — mN„, — 135,55 = = =0,4KG/m Thuy L, 23900 — Nun _ 135557 _ 9 KG /m đầy =2} tt 223900 ` Trong d6 Nixn 1A so lién k&t ngang theo phudng doc cdu Nin = 7 Hoat tai:
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 I§00mm 4300 - 9000mm 1 4300mm 1 145 kN 145 kN 35 kN
Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục
Trang 14Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm xếp tho phương dọc cầu,
theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiểu rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xe dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất
9,3KN/m
PIT) TPP Pt tt
Tải trọng người đi bộ: là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10 MPa
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 1L6.2) Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: Các mặt cắt đặc trưng: Ta cần phải xét các mặt cắt đặt trưng sau Mặt cắt tại gối:I có Xị =0m Mặt cắt tại 1⁄4 dầm : III có X; = 5.975m Mặt cắt giữa dầm : IV có X; = 11.95m
Trong đó : X; ,X; ,X:, là khoảng cách từ vị trí gối đầm
Đường ảnh hưởng mô men và lực cắt của các mặt cắt đặc trưng :
1J@ ——— Đ.AHQ GỐI
23.9
Trang 16
o,, = ya,,.x, =+0,5.11950 = 2987.5
2ˆ 2
yx„ tung độ đường ảnh hưởng momen tại xự
ydx_ ya„ tung độ dương và âm của đah lực cắt tại xx > Xác định nội lực cho dầm
Tĩnh tải: Mô men
Giai đoạn 1 : chịu tác dụng của tải trọng bản thân dầm ,trọng lượng bản mặt cầu và trọng lượng của hệ liên kết ngang
Dầm giữa
Trạng thái giới hạn sử dụng
Min, = G0, (8) + Sime + Syy) = 71401.250.(0,451+ 1.05 + 0.04) = 110029.3263KGn
Trạng thái giới hạn cường độ
Mix, = 6.0,„,(125.g, +1,258,„ +1,/25g,„) = 71401.250x1.25.(0.451+ 1.05 + 0.04) = 137536.6578KG.n
Dam biên
Trạng thái giới hạn sử dụng
Mii) = G-Qy (Sy + Some + Sin) = 71401.250x(0.451 + 1.05 + 0.02) = 108601.3013KG.m
Trạng thái giới hạn cường độ
M 67 = G-On 1525.8 4 +1258 pine +125 jin) = 71401.250x1.25.(0.451+ 1.05 + 0.02) = 135751.6266KG.m
Giai đoạn 2 : chịu tác dụng của tải trọng lan can ,lể bộ hành và lớp phủ mặt cầu
PUTT TEEPE TELE Seu
Trang 17Dầm giữa:
Trạng thái giới hạn sử dụng
M buns = Op (Ste-ur-g + Saw) = 71401.250x(0.504 + 0.2415) = 53229.63188KG.m
Trạng thái giới hạn cường độ
Min = $y) (Sie-tre + Saw) = 71401.25x1,25(0.504 + 0.2415) = 66537.03984KG.m
Dầm biên
Mon = Qn (Seng + Sav) = 71401.250x(0.557 + 0.2415) = 57013.89813KG.m
Trạng thái giới hạn cường độ
Mijg =Ó@„(8, „_„ + 8¿,) = 71401.250x1,25(0.557 + 0.2415) = 71267.37266KG.m
Lực cắt:
Giai đoan l : chịu tác dụng của tải trọng bản thân dâm ,trọng lượng bản mặt cầu và
trọng lượng của hệ liên kết ngang [1111111111111 9, {f{TIIIIIIIIIIIS, 0,5 [oS Dầm giữa: | 05 , 23.9 , Trạng thái giới hạn sử dụng
Vậy, = @y.(8„ + Some + Sin) = 0.(0,451+ 0,9+ 0,04) =0KG
Trang 18Giai đoạn 2 : chịu tác dụng của tải trọng lan can ,lể bộ hành và lớp phủ mặt cầu 0.5, ==Slos , 23.9 Dầm giữa Trạng thái giới hạn sử dụng Venn = @„.(8,„_„, + ø„„) = 0.(0,0917 +0,207) = 0KG Trạng thái giới hạn cường độ Vi» = 6.@y.(1258, + 1,58„„) = 0,95.0.(1,25.0,0917 + 1,5.0,207) = 0G Dâm biên
Voon = @y (Sic-tn + Say) =V (0,637 + 0,207) = OKG
Trạng thái giới hạn cường độ
Vein = 0.0, (1,258, + 1,54) = 0,95.0.(1, 25.0, 637 + 1,5.0, 207) =0KG
Hoạt tải Mô men
Mô men do xe 3 trục thiết kế gây ra
Xét hai trường hợp đặt xe như sau để gây ra nội lực là lớn nhất : Trường hợp l : MỊ =145y, +145y; +35y, =(145.5.975+ 145.4.32+ 35.2.7).10 =181275KGm Trường hợp 2 Mỹ =145y,+145y; +35y, (145.5.975 + 145.4.32 + 35.4,32).10° =188800KGm Vay M,, =max(M!, M2) =188800000KGm
Mô men do xe 2 trục thiết kế gây ra
Trang 19lậm HT hộ 239- M,, =110y, +110y; =110.5,975+110.5,65 = 147400KGm Do đó mô men do tải trọng xe gây ra M,, = max(M,,,M,,) =188800000KGmm
Mô men do tải trọng làn gây ra :
Ta có tải trọng làn theo tiêu chuẩn thiết kế: qiạ = 9,3N /mm = 0,93 KG/mm fTỊTTTTTTTTTTTT Gs 51975 | 23.9 | My, = @y dy, = 71401.25.0,93 = 91140KGm
Mô men do tải trọng người đi bộ gây ra :
Trang 210,457 0,5 |e © 105 , 23.9 , V,, =110.y, +110.y, = (110.0,5+110.0,457).100 = 10527KG Do đó lực cắt do tải trọng xe gây ra V„, = max(V,,V,„) =12942,5KG Lực cắt do tải trọng làn gây ra Ta có tải trọng làn theo tiêu chuẩn thiết kế: qiạ = 9,3N/mm=0,93KG/mm 0,514 Clos , 23.9 , = Oy Gi, = 2975.0,93 = 3255kg Lực cắt do tải trọng người đi bộ gây ra
Ta có tải trọng người đi bộ theo tiêu chuẩn thiết kế: g„„ = 300KG/z?=3.10”KG/mmˆ
Trang 22
11111111, 0,5, © ~~ Jos 23.9 = Oy Gu Sy = 2975.3.10 4.1500 = 1575kg Tổ hợp lực cắt do hoạt tải gây ra (Đã nhân hệ số phân bố ngang) Dầm giữa: Trạng thái giới hạn sử dụng V5 =(„ (L+ IM)A(mg), +V„„ (mg),„ + Vạ #, ) = (1 2942,5.1,25.0,597 + 3255.0,597 +1575 0,597) =12541,85KG Trạng thái giới hạn cường độ V7 5 =nR(L75, (+ IM) (mg), +1,75/, (mg), +1,75/, gu Ln V, pl = 0,95.(1,75.12942, 5.1, 25.0,597 + 1, 75.3255.0,597 + 1,75.1575.0,597) = 20850,83KG Dam bién: Trạng thái giới hạn sử dụng y2 =(„ (L+ IM) (mg), +V„„ (mg),„ + Vạ #, } = (12942,5.1,25.0,461+ 3255.0,414+ 1575.0,786) = 10043,64KG
Trạng thái giới hạn cường độ
Vivi = m(I, 75V,, (1+ IM).(mg), +1,75¥,,.(mg),, 1,75, By )
Trang 24I.7) Kiểm toán sức kháng uốn của dầm thép:
1L7.1) Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn I:
Trong giai đoạn I chỉ có dâm thép chịu lực ,nh tải bẩn mặt cầu và hệ liên kết ngang là tải trọng để kiểm tra khả năng chịu lực của dầm
Kiểm tra tỷ lê chung cấu tạo:
Trang 25I: m6 men quán tính của tiết điện nguyên dâm thép ;I =21351881439mm* Kiểm tra độ mảnh bản bụng: Điều kiện kiểm tra : *P <6,77,|£ (điều 6.10.4.3) t, Si Trong do :
E: mô đun đàn hôi của thép làm dầm ,E =200000 MPa = 20000 KG/mm? f; : ứng suất của bẩn cánh chịu nén do tải trọng tính toán ,f, =7,71 KG/mm” D : Chiểu cao bản bụngchịu nén trong phạm vi đàm hồi D, =y, -t, = 995,29-25 =970,29mm © 2.D TA t, ⁄ 2.970, 29 _ 107,81 < 6.67 ae =344,84 Vay diéu kién kiém todn théa II.7.2) Kiém toán dầm thép trong giai đoạn II: Xác đỉnh mô men chảy của tiết diện dâm biên giai đoan II: M6 men chay Mỹ là mô men gây nên ứng suất chẩy đầu tiên tại bất kỳ bản biên nào của tiết diện dầm thép : M, = Mop, + Mepy + M
Mgpr: m6 men do tai trong thudng xuyén giai doan I (dam thép ,ban mat cau) 6 trang thái giới hạn cường độ tác dụng lên tiết diện dầm thép trước khi bê tông bản mặt cầu đạt 75% cường độ chịu nén ở 2§ ngày ( ở mặt cắt giữa dầm ) Khi đó dầm vẫn làm việc theo tiết diện dầm thép nguyên chưa liên hợp Và tính cho thớ trên của dầm thép sẽ gây ra ứng suất lớn hơn để gây bất lợi hơn
Mop = 165368875 KG.mm
Mepu : m6 men do phần còn lại của tải trọng thường xuyên (lan can - lề bộ hành ,lớp
phủ) ở trạng thái giới hạn cường độ tác dụng lên tiết điện dầm thép đã liên hợp Khi đó
dầm làm việc theo tiết điện dầm thép liên hợp dài hạn Và tính cho thớ dưới của đầm
thép sẽ gây ra ứng suất lớn hơn để gây bất lợi hơn
Mop¡ = 103038425 KG.mm
M: mô men bổ sung do yêu cầu đạt giới hạn chẩy một trong các biên của dầm thép khi
dầm làm việc theo tiết diện dầm thép liên hợp ngắn hạn Và tính cho thớ dưới của dầm thép sẽ gây ra ứng suất lớn hơn để gây bất lợi hơn
Trang 26F= M oor -Yu + M aout -Yidtbs + M Video ” I ly I =M= F- Moi Yu _ M oon Yea } 1„ , I 1„ Videb _ [34 _ 165368875.995,29 _ aa ea 21351881439 41670225192 1165,81 = 1281222953,12KG.mm => M,, = 165368875 + 103038425 + 1281222953,12 = 1549630253, 12KG.mm Xác đỉnh mô men dẻo của tiết diện dầm biên giai đoan II:
> Xác định các lực hóa dẻo trên tiết điện dầm
Để đơn giản trong tính toán ta quy đổi phần vút bê tông từ tiết điện hình thang về tiết diện hình chữ nhật tương đương
Trang 27Lực dẻo trong bẩn bụng dầm P.=t,d.F,
Trong đó :
ty : bé day ban bung dam ,t, = 18 mm d: chiéu cao ban bung dim, d= 1525 mm
Fy : cường độ chẩy của vật liéu thép lam dam ,F, = 345 MPa = 34,5 KG/mm?
P =18.1525.34,5 = 947025KG
Lực dẻo trong lưới cốt thép dưới dọc bản bê tông:
Pa = MaAeS,
Trong đó :
nụ : số thanh cốt thép ở lưới dưới ban bê tông trong pham vy bể rộng có hiệu ,n„ =10 Aq : dién tích của một thanh cốt thép có đương kính là 610, A, = “ee =78,5mm?
fy : cuGng dé chay déo cua vat liéu lam thép doc ,f, = 280 MPa = 28KG/mm? P,, =10.78,5.28 = 21980KG Lực dẻo trong lưới cốt thép trên dọc bản bê tông: Fan Ag Sf, Trong đó :
nụ : số thanh cốt thép ở lưới dưới bản bê tông trong pham vy bể rộng có hiệu ,n„ =10
Ai: diện tích của một thanh cốt thép có đương kính là $10, A, = —== = 78,5mm
fy : cường độ chảy dẻo của vật liệu làm thép dọc ,f, = 280 MPa = 28KG/mm7
P, =10.78,5.28 = 21980KG
Lực dẻo trong bẩn bê tông vút dầm: P, = b„„.h,.0,85./ˆ
Trong đó :
7; : cường độ chịu nén của bê tông, /' = 30 MPa = 3KG/mm? Chiểu rộng quy đổi b„¿ = 400 mm
Chiều cao quy đổi h, = 100 mm
?, = 400.100.0,85.3 = 102000KG
Lực dẻo trong bản bê tông dầm :
P, =b, t,.0,85.f
Trong đó :
ƒ¿ : cường độ chịu nén của bê tông, / = 30 MPa = 3KG/mm” Chiểu rộng có hiệu của bản bê tông bạ = 1900 mm
Chiểu cao bản bê tông t, = 200 mm
P, =1900.200.0,85.3 = 969000KG
Trang 28Vị trí trục trung hòa được xác định trên cơ sở cân bằng lực dẻo chịu kéo với lực dẻo chịu nén Ta có : P, +P, + P, = 345000 + 431250 + 947025 = 1723275KG P.+P,+P, +P + P, = 258750 + 21980 + 21980 + 102000 + 969000 = 1373710KG => P,+P,, +P, =1723275 > P +P, +P, +P, + P, =1373710
Vậy trục trung hòa PDA sẽ đi qua bản bụng của dâm thép
Đặt khoảng cách từ mép dưới bản biên dầm thép đến trục trung hòa PDA là Y
Phần lực dẻo chịu nén trong bẩn bụng được xác định theo công thức : By = fr? d Phần lực đẻo chịu kéo trong bẩn bụng được xác định theo công thức : Py =P, — Py Tổng hợp lực nén phía trên trục PDA n4 Pra P+ Py +P, +P + hee Tổng hợp lực kéo phía đưới trục PDA P= P, +P, +P, em Cân bằng giữa lực kéo và nén ta xác định được Y PY PY P.+Py +P, +P +P + d =P, +P, +P, - — d PY 2 7 HP +P, +h (thy th, +h +B) d Y=(P, +P +P,-(R+R, +P, +P +B)).5 = (1723275 — 1373710) >> 2.947025 = 281,5mm
> Xác định mô men déo M,
Mô men dẻo của tiết diện được xác định theo công thức : M, = (P4,) Trong đó : P: Giá trị lực dẻo thứ ¡ d, : cánh tay đòn (khoảng cách đại số từ điểm đặt lực dẻo P; đến trục trung hòa dẻo) Tính d; Bản mặt câu: t d,=Y+t +h, +4 = 281,54 2541004 0° = 506,5mm Phân vút bản mat cau:
Trang 29d,=Y+t, tổn =2R3+25+ 7 = 356,5mm Ban bién trén: d, =¥ + =281,5+ 2” = 294mm 2 2 Bản bụng chịu nén : „ Y_ 28L5 dX =~ ==? =140,75mm 2 2 Bản bụng chịu kéo : ax = 5 (d-¥) = 5 (1525 ~ 281,5) = 621,75mm Bản biên dưới: t, 25 d, =d-¥ 4 =1525—281,5 + > =1256mm Ban phi: by 25 dạ =d-Y+t, + = 1525-2815 425+ 5" = 128 1mm Vay ta co gid tri cia mô men dẻo là : M,, = 969000.506, 5 + 102000.356,5 + 258750.294 + 947025 > 140, 75 +(947025 - 947025 281 cac 621 75 + 345000.1256 + 431250.1281 = 2093713712KG,mm
Phân loại tiết diện dầm:
Ta kiểm tra tiết diện theo yêu câu của tiết điện đặc chắc > Kiểm tra độ mảnh của tiết diện
Nếu tiết diện là đặc chắc thì độ mảnh bụng dầm sẽ thỏa điều kiện : 2xD, = — <3.76x lễ (điều 6.10.4.1.6a-1) Ww y Trong đó : D/y = Y =281,5 mm : Chiểu cao của bẩn bụng chịu nén mơ men dẻo t„ =1§ mm : Chiểu dày bẩn bụng
E =200000 MPAa : mô đun đàn hồi của thép làm dầm
F, = 345 MPa : Cường độ chảy nhỏ nhất của bản cánh chịu nén — = 31,28 < 3,76 x 200000
12 ^ ‘ oo
> Kiểm tra độ mảnh của bản cánh chịu nén
=90.53 = Điều kiện kiểm tra thỏa man
Nếu tiết diện là đặc chắc thì độ mảnh bản cánh sẽ thỏa điều kiện :
b °— <04382x | E E
Trang 30Trong đó :
b, = 300 mm : chiều rộng bản cánh chịu nén
t¿= 25 mm: Bể dày bản cánh chịu nén
300 200000
>az=0<0.382x 32s 34T 9,2 => Điều kiện kiểm tra được thỏa mãn I.8) Kiểm toán dầm ở trang thái giới hạn cường đơ:
IH.8.1) Kiểm tốn dầm theo điều kiện chịu uốn:
Điều kiện kiểm tra M, <đ.M, Trong đó :
M¿ : mô men lớn nhất tại mặt cắt giữa dầm do toàn bộ tải trọng tác dụng ở trạng thái giới hạn cường độ
M, = 569636606 KG.mm
M, : Sức kháng uốn danh định của tiết diện ø : Hệ số sức kháng uốn của tiết diện ,ø = 0,9
Xác định Mạ:
Khoảng cách từ đỉnh của bản cánh đến trục trung hòa dẻo
D, =Y+t, =281,5+25 =306,5mm
Chiều cao mà tấm bê tông liên hợp đạt tới trị số mô men dẻo lý thuyết khi lực kéo cực đại trong tấm bê tông ở thời điểm phá hủy lý thuyết
pi= part *ts — 0 „ 160032001100 155 33m — (iu 6.10.4.2.2b-2)
7,5 7,5
Trong đó :
8 =0.7 đối với F, = 345MPa
đ =1600 mm : Chiểu cao của dầm thép tạ = 100 mm : Chiều cao của phần vút bê tông
t, = 200 mm : Chiểu cao của bản bê tông mặt cầu => D'=177,33< D, = 306,5 <5.D'=5.177,33 = 886,65 Do tiết diện là đặc chắc nên sức kháng uốn danh định M, của tiết diện được xác định theo công thức : 5M, -0,85M, 0,85M,—M, (2 ) t CA 4 D' M, = 2093713712 KG.mm
My : Khả năng chịu mô men chảy ban đầu của mặt cắt liên hợp ngắn hạn chịu mô men
Trang 31>M,<¢M,
<> 569636606 < 0,9.1952304868, 03 = 1757074381,22 KG.mm
Vay théa diéu kién kiém todn
IL8.2) Kiểm toán đầm theo điều kiện chịu cắt: Kiểm toán cắt cho vách ở vi trí không có sườn tăng cường: Điều kiện kiểm toán : V„ < øJ, Trong đó : Vụ : lực cắt lớn nhất tại mặt cắt giữa dầm do toàn bộ tải trọng tác dụng ở trạng thái giới hạn cường độ Vụ = 83504,49 KG
V„ạ : Sức kháng cắt danh định của tiết diện
ø : Hệ số sức kháng cắt của tiết diện ,đ = I Xác định Vạ D_ 1525 § == = 84,72 ty, 1 3,07, LỄ = 3,074, or _ 73,99 F, 345 =? 5307 LẺ Mấtổn định đàn hồi Vậy xác định Vạ theo công thức _ 4,55/).E _ 4,55.18°200000 "ad 152510 =F,<9, = V,, = 83504,49 < 6V,, = 348007,9KG Vậy thỏa điều kiện kiểm toán =348007,9KG Thiết kế sườn tăng cường gối: 0,75.6V,, = 0,75.1.348007,9 = 261005,925KG Vụ = 83504.49 KG = 0,750, >Ƒ,
Do đó không cần sườn tăng cường gối (điều 6.10.8.2.1) ,nhung dé gia tăng khả năng chịu
cắt và độ ổn định của dầm tại gối ,ta vẫn bố trí sườn tăng cường gối theo cấu tạo
Trang 32Mặt cắt có sườn tăng cường ở vị trí có giá trị lớn nhất là ở đầu dầm ,xé hạn cường độ V, = 83504,49 KG Sức kháng cắt dẻo của tiết diện V,, =0,58.f, dt, = 0,58.34,5.1525.18 = 549274, 5KG Ta cé M, =569636606 KG.mm 0,5.9,.M,, = 0,5.1.2093713712 = 1046856856,13KG.mm => M, <0,5.9,.M tở trạng thái giới Vậy sức kháng cắt danh định của các tấm sườn ở trạng thấi giới hạn cường độ trong các mặt cắt đồng nhất có độ cứng là : V, =C,Ÿ, Trong đó 0,87(1— CC) v1+ (4/4? Œ =C+ C: tỷ số của ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt ,xác định như sau : L, _ 4000 đạ= 3 => 2000mm : Khoảng cách cửa các sườn tăng cường 0 k=5+ 5 =5+—— ——=7,9I 4 () d 1525 1 [200000798 Ol _ 14 498 — _155 —— =84.72 1,38 zi = 1,38 la = 93,448 345 Vay 11 TE oy 38 =c=kb = “lãng: 200000 ene 2Í — 0 g7o (điều 6.10.7.3.3a-6) = C, =0,879 „0800 0579 =0,943 2000 \~ 1+| —— (5) => V,, = 0,943.549274,5 = 517965,854KG =, <4V, <> 83504, 49 < 1.517965,854KG
Vậy thỏa điều kiện kiểm toán
Trang 33CHUONG Ill:
THIET KE CAU DAM GIAN DON DU UNG LUC CHU I CANG SAU
I SO BO CHON KiCH THUGC DAM CHU: L1 Tiết điện dầm:
- Chiều cao dầm chi :H = 1350mm - Chiểu cao bầu dưới :H¡ = 350mm - Chiều cao vút dưới :H; = 130mm - Chiểu cao sườn : Hạ = 550mm - Chiểu cao vút trên : Hy, = 120mm - Chiéu cao bau trén : Hs = 200mm
- Bề rộng bầu dưới dầm : bị = 650mm
- Bề rộng sườn : ba=200mm - Bê rộng bầu trên : bạ=600mm
- Bé rong vit dưới : by=225mm - Bề rộng vút trên : bs=200mm 600 600 20 ¡ 200 , 200 2D0 ; 200 , 200 †—] t ] 225 | 200 | 225 25 | 200 | 225 1 650 7 T 650 7
12 Tiết điện dầm qui đổi:
Trang 34- Bề rộng sườn: bạ= 200mm - Bề rộng bầu trên: b= 600mm
1.3 Doan mé réng sườn dầm:
Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ do lực ứng suất trước gây ra do đó ta cần phảẩi mở rộng ở đầu dâm để tăng khả năng chịu lực cho đâm va đủ diện tích bố trí neo Lang: là khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt cuối của đoạn mở rộng dầm Linarong = 1000 + 300 = 1300 mm L„¿ là chiều dài của đoạn vút Lyit = 500 mm Il XÁC DINH HE SO PHAN BO TAI TRONG NGANG CHO DAM CHU: Xét các đặc trưng hình học gồm các mặt cắt sau: + Mặt cắt gối: xo=0m +Mặt cắt thay đổi tiết điện: x¿=1,5m +Mặt cắt L⁄4: Xin, xi nk L + Mat cat L/2: ue +
IIL1 Đặc trưng hình học của dầm chủ xét mặt cắt trên gối: x;=0m
Trang 35¬" ¬ ` 2 2 2 =1,35% 0,6 155 4 24 (065-06) 9.355.038 = 0,5468 + 0.0031 = 0,5498m* - Diện tích của tiết diện dầm: A =h.b,+(b, —b, ).h, =1,35x0,6+ (0,65-0,6)x 0,35 =0,8275m” - Trục trung hoà cách trục X - X một khoảng Y: —§ _ 0/5498 —A 0/8275 - Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa: 3 2 _ 3 2 I =21(-Y) hà, +Ê 3H [hy] {b,—b,)h, 2 12 2 = 0,664m = 664mm “12 3 2 _ 3 2 = 135 x06 2 08 (13550 2 41,35%0,6 + 065-06) 0.35" +(°5°-0.64) x 12 2 x (0,65 - 0,6) 0,35 = 0,1230 + 0,000098 + 0,00017865+ 0,0042 = 0,1275m* - Khoảng cách từ trọng tâm bản mặt cầu đến trọng tâm dầm: e, =(h -Y)+2 =(1,35-0,664)+ 2 =0,786m
IL2 Đặc trưng hình học của dầm chủ tại các mặt cắt x;,Xa,Xạ:
Trang 36of 600 ' 2 200 635 1350 hs ht 435 jo 650 - Momen tĩnh của tiết diện dầm đối với X — X: bụ2Áh 52)p 2,26 B2), Í,_ = S=hb,.—+2 2 2 hạ 2 2 1,35 (0,65 - 0,2) 5435 12x A692) 7 028x{ 28) =1,35x0,2x ——+2x x 0,435 = 0,18225 + 0,04258+ 0,13552=0,36035m> - Diện tích của tiết điện dầm: A =h.b, +(b, —b,, h, +(b, —b,, )-h, =1,35x 0,2 + (0,65 — 0,2)x 0,435 + (0,6 — 0,28)x 0,28 = 0,55535m? - Trục trung hoà cách trục X - X một khoảng Y: = 8 _ 936035 _ 9 649m = 649mm A 0,55535 - Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa: he, ; —b,„)h; (h ° I= oe) eee (b, -b, Ja, 12 2 12 3 r= by phe =b whi 12 _ 135° x0,2 ° 0,65 — 0,2)x 0,435° + (2 ; 2 ao x a > — 0,40) x 12 12 (0,6 — 0,2)x 0,28) x (0,65 - 0,2) 0,435 + + f 35- = - 0.640) x (0,6 — 0,2) 0,28 =0,04101+ 0,00018 + 0,00309 + 0,03645 + 0,00073 + 0,03525 =0,1167m*
- Khoảng cách từ trọng tâm bản mặt cầu đến trọng tâm dầm:
Trang 37t, e, =(h _Y)}+2 = (1,35-0,649)+ “2 = 0,801m 11.3 Hé sé lan: Số làn thiết kế: Bi — khiB, > 1m 3,5m =n=?2 làn n=|2— khi : 6m < B,< 7m 1— khi: B, < 6m Hệ số làn: Tra bảng 3.6.1.1.2.1 mụn= |
I4 Hệ số phân bố tải trọng ngang:
-Tỷ lệ mođun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu:
+ Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm chủ: f'¢q = 40MPa
Mođun đàn hồi của dầm chủ:
E 4 = 0,043.y!5 /f 4 = 0,043 x 2400'S x 2/40 = 33994,48MPa
Trang 38S 0,6 S 0,2 K, 0,1 g„¿=0075+|——| || IS 2900) \z„} {„x,` zoe)" -( 2100 y ,.{ 544x10" 2900 23900 23900 x 200° z„„›: Hệ số phân bố momen cho dầm, trường hợp xếp hơn một làn xe trên cầu 61 =0,075 + ) =0,637 Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân b6 momen #mg=maX(EØmzi.#mgz)=0.637 11.4.1.2 Lực cắt: (4.6.2.2.3a.1) - Khi có một làn xe chất tải: 8„¡ =0/36 + s = 0,36 4 2 _ 0.636 7600 7600
ø,„ : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp chỉ xếp một làn xe trên cầu
- Khi có trên một làn xe chất tải:
8 iy }: 2100 _( 2100
8„¿=02+——— Lm 3600 ˆ 10700 + 3600 (10700 =0,7448
ø„„: : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp xếp hơn một làn xe trên cầu Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố lực cắt g,„=max(g,„¡,g„;2)=0,7448
Trang 39Trên câu chỉ có một làn xe chất tải ta có hệ số làn xe tương ứng là: m = 1,2 - Hệ số momen xe tải thiết kế là : >» 0,619 =l2x“=— =1,2x =0,3714 Sin =1: 2 2 - Hệ số momen cửa tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành là: Sim = 1.2.) 0, = L2 5, —đ,)y; =12x ; x(2,1—0.2)x0,904=1.03 Sp, =12x Da, =1,2x 7 x (0,904 + 1,38)=1,37 > Khi có trên một làn xe chất tải: Ta có theo 4.6.2.2.2c-I:Với -300<d,<1700 e=0,77+ 4 =0.698 2800 g=e x gbentrong =0.698 x 0.637 = 0.4446 I.4.2.2 Lực cắt: (4.6.2.2.3b-1)
- Khi có một làn xe chất tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy Tương tự như tính ở trên: 8z„¡ =0.3714 Sp, =137 Siam =1.03 - Khi có trên một làn xe chất tải: Theo 4.6.2.2.3b-1, ta có -300<d,<1700, thì hệ số điều chỉnh là: e=0,60+~'=— =0,60+ — 200 = 0,533 3000 3000 g=e x gbentrong =0.533 x 0.7448 = 0.3969 Bảng tổng hợp hê số phân bố tải trong ngang: g Xe tải thiết kế | Tải trọng làn | Người bộ hành à "¬ Momen 0.3714 1.03 1.37 Dam bién > Luc cat 0.3714 1.03 1.37 x |Momen 0.637 0.637 0.637 Dầm giữa P Lực cắt 0.7448 0.7448 0.7448
II TÍNH TOÁN NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG:
III.1 Tai trong tac dung:
TII.1.1 Tĩnh tải:
Trang 40Xét đoạn dầm từ đâu dầm đến mặt cắt thay đổi: Với tiết diện đầu dầm ta có diện tích: A = 0,6x1+0,65x0,35=0.8275 m? Chiều dài của phần dầm có tiết diện A ( tính luôn phần vút đã qui đổi ) S¡=2x(I+0,5+0,3)=3,6m Do đó: A+ A, DC„ =y,.(Ax1,3+ 0,5).2 =2,4x10° x (0,8275 1,3 + —= = x0,5)x 2=6823.008KG Phần dầm còn lại: Ao = 0,55535 m? Chiểu đài phần dầm còn lại: S¿=L- 2.5: = 24.5 - 3,6 = 20.9 m Do đó: DCj, =y,.A.S, =2,4x10° x0,55535x 20.9 =27856.35KG Giả thiết trọng lượng bản thân dầm phân bố đều trên suốt chiều dài dầm: _ DC¿+DCj_ 6823.008+27856.35 DC,, ~ L 24.5 =1415.484KG/m
- Ban mat cau:
Vi ban hang c6 kich thuéc Shing = 1/2 S, nén trong lugng ban mat cau truyén