ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG THIẾT KẾ CẦU DẦM CHỮ I CĂNG SAU

PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU VÀ CÁC QUY ƯỚC CHO ĐỒ ÁN I – Giới thiệu về đồâ án : - Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép được thực hiện theo tiêu chuẩn mới 22TCN272-05 dựa trên nền tảng tiêu

Trang 1

PHẦN MỞ ĐẦU : GIỚI THIỆU VÀ CÁC QUY ƯỚC CHO ĐỒ ÁN

I – Giới thiệu về đồâ án :

- Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép được thực hiện theo tiêu chuẩn mới

22TCN272-05 dựa trên nền tảng tiêu chuẩn HOA KỲ AASHTO

- Trong pham vi thiết kế của đồ án chỉ thực hiện thiết kế kết cấu phần trên của cầu gồm : Dầm chủ , Dầm ngang , Bản mặt cầu , Lan can , Lề bộ hành … theo các trạng thái giơiù hạn cường độ 1 , trạng thái giới hạn sử dụng ( kiểm tra nứt )

- Thuyết minh đồ án gồm trang, trong đó có:

+ hình minh hoạ

+ Bảng số liệu và bản tính bổ sung

- Bản vẽ thiết kế được thực hiện trên một khổ giấy A1

- Trong quá trình tính toán chỉ thực hiện tính cho một tiết diện đại diện còn các tiết diện tương tự khác sẽ không tính cụ thể trên thuyết minh mà sẽ lập thành những bản kết qủa

II – Các quy ước chung :

- Nếu không có gì thay đổi thì tất cả đơn vị tính đều được quy đinh như sau :

+ Đơn vi chiều dài:mm

+ Đơn vị lực:N

- Tại những vị trí có sự thay đổi đơn vị tính cho phù hợp với yêu cầu trong công thức được quy định trong tiêu chuẩn thì sẽ được ghi cụ thể

Trang 2

PHẦN 1 : THỐNG KÊ CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO VÀ CHỌN SỐ LIỆU THIẾT KẾ

I – ĐỀ BÀI: 1A2A

- Chiều dài nhip tính toán: L = 33500(mm)

- Kích thước mặt cắt ngang :

+ Bề rộng lòng đường: B =8000(mm)

+ Bề rộng lề bộ hành: K = 1200(mm)

- Vật liệu:

+ Cấp bê tông dầm chu: f’c =50(N/mm3)

- Loại tiết diện dầm chính: chữ I căng sau

- Hoạt tải: HL – 93 và người

II – CHỌN SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

II.1 – Chọn kích thước lan can – lề bộ hành :

- Loại lan can và lề bộ hành dành cho người đi bộ , các kích thước thể hiện trên hình1

1%

Hình 1 – mặt cắt ngang lan can – lề bộ hành dành cho người đi bộ

Các kích thước lề bộ hành và phần lan can bê tông như sau :

+ Bề dày lan can: Lc =250 (mm)

+ Bề dày bó vỉa:bbv = 200 (mm)

+ Chiều cao bó vỉa:hbv = 324 (mm)

+ Bề dày bản bê tông người đi bo:hPL =80 (mm)

+ Bán kính vuốt cong tại mép lề :R =50 (mm)

Trang 3

+ Độ dốc thoát nước của lề người đi iPL =1%

- Chi tiết phần lan can thép ( Hình 2 )

Hình 2 – Phần thép lan can

+ Bề dày các cấu liện thép: ts1 = 10 (mm)

+ Bề dày thép tấm chờ liên kết bu lông với phần bê tông: ts2 = 20 (mm) + Bán kính cong của đỉnh cột thép: R1 = 140 (mm)

+ Bán kính cong của thân cột thép: R2 = 2469 (mm)

+ Chiều cao tĩnh không trên: htkt = 260 (mm)

+ Chiều cao tĩnh không dưới : htkb = 310 (mm)

- Bố trí các cột thép lan can cách nhau 2400(mm) Do đó có 15 cột thép (hình 3)

Trang 4

Hình 3 - Sơ đồ bố trí khoảng cách giữa các cột lan can

II 2- Chọn lớp phủ mặt cầu :

- Lớp phủ mặt cầu gồm :

+ Lớp bê tông asfan dày: t1 = 70 (mm)

+ Lơp phòng nước dày: t2 = 4 (mm)

II.3 - Chọn bản mặt cầu :

- Chọn bản mặt cầu bằng bê tông có :

+ Chiều dày bản la:ø tsc = 80 (mm)

+ Dung trọng bê tông 'C 2.5x10-5(N/mm3 ) + Đối với phần bản hẫng chiều dày thay đổi từ 180 (mm) đến 220 (mm)

- Độ dốc ngang thoát nước cho mặt đường la iLL = 1.5 %

- Tạo độ dốc ngang cho mặt đường bằng cách kê gối lên các dầm chủ

II.4 - Chọn các kích thước mặt cắt ngang dầm chủ :

II.4.1 - Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ đoạn giữa nhịp :

- Chiều cao dầm chủ: H = 1450 (mm)

- Chiều cao bầu dưới: H1 = 200 (mm)

- Chiều cao vút dưới: H2 = 250 (mm)

- Chiều cao sừơn: H3 = 650 (mm)

- Chiều cao vút trên: H4 = 150 (mm)

- Chiều cao gờ trên: H5 = 160 (mm)

- Chiều cao gờ trên cùng: H6 = 40 (mm)

- Bề rộng bầu dầm dưới: b1 = 700 (mm)

- Bề rộng sườn dầm: b2 = 200 (mm)

- Bề rộng bản cánh trên: b3 = 600 (mm)

- Bề rông gờ trên cùng: b4 = 480 (mm)

Trang 5

Hình 4 – Mặt cắt ngang dầm chủ đoạn giữa dầm và tại vị trí gối

II.4.2 - Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ tại vị trí gối :

- Chiều cao vút dưới: H2’ = 50 (mm)

- Chiều cao sừơn: H3’ =1160 (mm)

II 5 - Chọn các kích thước dầm ngang:

- Bố trí dầm ngang tại các vị trí : hai gối , L/6 , L/3 , L/2 , 4L/6 , 5L/6 ( 7 mặt cắt)

- Từ việc bố trí dầm ngang như trên ta có số dầm ngang là :

+ Tại gối: nNgối = 10 (dầm)

+ Tại giữa nhịp: nNg = 25 ( dầm)

- Khoảng cách giữa các dầm ngang: l1 = Ltt / n = 5583.3(mm)

Với n = số mặt cắt bố trí dầm ngang – 1 = 7 – 1 = 6

II 5.1 - Kích thước dầm ngang đoạn giữa nhịp :

- Chiều cao dầm ngang: Hn = H3 + H4 + H5 + H6 =1000(mm)

- Bề dày dầm ngang: bn =200(mm)

II 5 2 - Kích thước dầm ngang tại gối :

- Chiều cao dầm ngang: Hn’ = H1 + H2’ + H3’ + H6 = 1000(mm)

Trang 6

- Bề dày dầm ngang : bn = 200(mm)

'

1 b

4 b

b3

1 2 3 6

H H H

H

H n '

Hình 6 – Cấu tạo dầm ngang tại vi trí nhịp và gối

II 6 - Cấu tạo dầm chủ theo phương dọc cầu :

Hình 7 – Bố trí cấu tạo đầu dầm

- Vị trí bắt đầu thay đổi tiết diện cách tim dầm một đoạn:H =1450 (mm)

- Vị trí kết thúc thay đổi tiết diện cách tim dầm một đoạn:1.5H =2175 (mm)

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối la:ø a = 300(mm)

II 7 – Bố trí dầm chủ theo phương ngang cầu :

- Bề rộng toàn cầu là : B + 2.K + 2.Lc = 8000+2x1200 + 2x250 = 10900(mm)

- Chọn số dầm chủ là: Nb = 6 ( dầm)

- Chọn khoảng cách giữa các dầm chủ là:S =1800 (mm)

- Từ đây suy ra bề rộng phần bảng hẫng là :

Sk = {B + 2.K + 2.Lc – (Nb – 1) S}= 950 (mm)

II.8 – Tổng quát mặt cắt ngang toàn cầu : ( Hình 8 )

Trang 7

lớp bê tông asfan dày 70 mm lớp phòng nước dày 4 mm bản mặt cầu dày 180 mm

1.5 % 1.5 %

Hình 8 – Mặt cắt ngang toàn cầu

Trang 8

PHẦN II – TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH

I – Tính toán cho bó vỉa theo điều kiện chịu được lực va xe ( Trạng thái giới hạn đặt biệt):

- Trong phạm vi tính toán chấp nhận một số giả thiết mang tính an toàn:

+ Bó vỉa xem như làm việc độc lập với bản bê tông người đi và phần lan can bê tông dù trong thi công chúng được đúc toàn khối

+ Chiều cao bó vỉa không thể quá cao như yêu cầu của chiều cao tối thiểu đặt lực va

xe He =810 ( mm) nên trong thiết kế lấy bằng chiều cao bó vỉa H = hbv = He

I 1 – Các số liệu thiết kế :

- Chiều cao bó vỉa hbv = 324(mm)

- Bề dày bó vỉa: bbv =200(mm)

- Chọn lan can cấp L3 , tra bảng 4.2 ( A13.7.3.3-1)

+ Lực ngang Ft = 240000(N)

+ Chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu là : Lt =1070 (mm)

- Thép sử dụng loại AII có cường độ chảy là : fy = 280(Mpa)

- Bê tông làm kan can lề bộ hành dùng loại giống như dùng để đổ bản mặt cầu có fc’ = 35 (Mpa)

- Tính toán theo trạng thái giới hạn đặc biệt nên lấy hệ số sức kháng Ф = 1 I.2 – Tính toán bó vỉa theo điều kiên chịu uốn khi va xe :

- Lấy 1 đơn vị chiều dài là 1(mm)

- Tính toán sức kháng của tiết diện hình chử nhật khi bố trí cốt thép đơn mặt dù khi bố trí ta bố trí cốt kép

- Lấy bề dày lớp bảo vệ là : abv = 25 (mm)

- Bố trí cốt thép theo phương ngang ( cốt thép đứng ) là thép Ф 14 có khoảng cách giữa các thanh là a = 150 (mm) và bao phía ngoài

- Bố trí cốt thép theo phương đứng ( cốt thép ngang) là thép Ф 14 có khoảng cách giữa các thanh là a = 150 (mm) và đặt trong cốt thép đứng

II.2.1 – Tính khả năngchịu uốn của 1 (mm) bề rộng tiết diện theo phương đứng MW :

- Thực hiện tính toán cho tiết diện hình chữ nhật có :

Trang 9

- Diện tích mỗi thanh là : As1thah = π.d2/4 = 3.14x152/4 = 153.86(mm2)

- Diện tích thép dùng tính toán là : As = A1thanh n = 153.86x0.0066 = 1.0257(mm2)

- Khoảng cách từ thớ dưới đến trọng tâm cốt thép là :

abv + dđứng + dngang =25+14+14/2 = 46 (mm)

+ dđứng : đường kính cốt thép đứng

+ dngang : đường kính cốt thép ngang

- Từ đây ta có : ds = h – (abv + dđứng + dngang ) = 200 – 46 = 154 (mm)

b f

f A a

c

y s

.85.0

1.3585.0

2800257.1

x x

x

9.6539 (mm)

- Tính β1 = 0.85 – 0.05/7x(fc’ -28 ) = 0.85 – 0.05/7x(35-28) = 0.8

- Tính chiều cao vùng chịu kéo quy ước c = a/ β1 = 9.6539/0.8 = 12.0675 (mm)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép cực đại :

+ Ta có : c/ds = 12.0675/154 = 0.71 < 0.45

+ Vậy điều kiện hạn chế cốt thép cực đại được thoã mãn

- Tính khả năng chịu của tiết diện :

- MW = Mn= As.fy (ds – a/2 ) = 1.025x280x(154 – 9.65/2) = 41986.4 (Nmm/mm)

II.2.2– Tính khả năngchịu uốn của 1 (mm) bề rộng tiết diện theo phương ngang MC :

- Thực hiện tính toán cho tiết diện hình chữ nhật có :

+ Bề rộng b = 1 (mm)

+ Chiều cao h = bbv = 200 (mm)

- Từ cách bố trí như trên ta có số thanh thép trên 1(mm) bề dày bê tông là

n = 1/150 = 0.0066 ( thanh)

abv + dđứng =25+14/2 = 32 (mm)

- Từ đây ta có : ds = h – (abv + dđứng ) = 200 – 32 = 168 (mm)

Trang 10

- Tính  

b f

f A a

c

y s

.85.0

1.3585.0

2800257.1

x x

x

9.6539 (mm)

- Tính chiều cao vùng chịu kéo quy ước c = a/ β1 = 9.6539/0.8 = 12.0675 (mm)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép cực đại :

+ Ta có : c/ds = 12.0675/154 = 0.71 < 0.45

- Tính khả năng chịu của tiết diện :

MC = Mn= As.fy (ds – a/2 ) = 1.025x280x(168 – 9.65/2) = 45926.9 (Nmm/mm) II.2.3 – Xét trường hợp va xe giưa bó vỉa :

- Tính bề rộng vùng phá hoại của bó vỉa LC và sức kháng của tường RWmin :

- Bề rộng phá hoại của tường được tính theo công thức :

C

W b t

t C

M

H M M H L

)200.4.419860

(20082

10701070

2

mm x

x x

t C W

2 min

88

.2

4986808.107015612

II.2.4– Xét trường hợp va xe đầu :

- Các giá trị LC và RWmin được tính như sau :

t C

M

H M M H L

)200.4.419860

(2002

10701070

2

mm x

x x

t C W

2 min

.2

2

200

1561.45926200

49860

.107015612

II.2.5 – Kiểm toán :

- Trạng thái giới hạn đặc biệt nên lấy Φ = 1

- Giá trị RWmin = 326937 (N)

- Giá trị lực va xe theo tiêu chuẫn Ft = 240000 (N)

Trang 11

VCT =

)2

326937

mm N

- Trong đó ta có :

+ Diện tích tiếp xúc chịu cắt Acv = bbvx1(mm) = 200x1 = 200 (mm2/mm) + Diên tích cốt thép neo ở mặt chịu cắt trên 1(mm) chiều dài :

A vf = As = 1.0257 (mm2/mm)

+ Lực nén do tĩnh tải Pc = hbv.bbv γc = 200x324x2500x9.81x10-9 = 1.58 (N/mm)

+ Hê số dính kết {Ạ.8.4.2} c = 0.52

+ Hệ số ma sát: µ = 0.6

Kết luận : Bó vỉa đủ khả năng chống trượt theo điều kiện lực cắt

- Kiểm toán theo điều kiện diện tích tiết diện ngang tối thiểu của chốt trong mặt chịu cắt: {A5.8.4.1}

+ Avf = 0.35.bv. S/fy = 0.35x200x150/280 = 37.5 (mm2)

+ Với việc bố trí 1 thanh Φ14 neo vào bản hẫng ta có :

- As = π.d2/4 = 3.14x142/4 = 153.86 > Avf => Đạt

- Tính chiều dài đoạn neo lnb có đầu móc với: fy = 280 (N/mm2) theo

Ạ.11.2.4.1 lhb không nhỏ hơn 8db hoặc 150 (mm)

+ Ta có : lhb =

'

.100

Trang 12

 Lhb =

35

14.100

= 236.643 (mm) + So sánh ta thấy lhb > 8db = 112 (mm) và lhb > 150(mm)

+ Tính lại chiều dài lhb có nhân thêm hệ số quy đổi , lấy 0.7 cho lớp phủ phù hợp và 1.2 cho thép bọc êpócxy: Lhb = 0.7x1.2x236.643 = 198.78 (mm)

+ lấy lớp bê tông bảo vệ thớ dưới bản mặt cầu abv = 25 (mm)

 chiều dài đoạn neo thực có thể đạt được là:

lhbthưc = 180 – 25 = 15 (mm) < 166.26 (mm)

Do đó cần chọn lại diên tích thép yêu cầu giảm xuống còn :

Ayc = Avf.( 155/166.26) = 1.0257x(155/198.78) = 0.799 (mm2) + Với Ayc ta tính lại Mc , lc , Rw ta có:

b f

f A a

c

y s

.85.0

1.3585.0

280.799.0

x x

t C

M

H M M H L

.36008

)200.4.419860

(2002

10701070

2

mm x

- Uốn móc câu 900 và kéo dài 12.db = 168 (mm)

II – Tính toán bản bê tông người đi bộ :

II.1 – Tĩnh tải tác dụng :

- Thực hiện tính toán bằng cách xét 1(mm) bản và xem như dầm giản đơn có khoảng cách giữa hai gối là lb = 1200(mm)

- Giá trị lực phân bố là :DC3 = γc’ hb = 2500x10-8 x80 = 0.002 (N/mm)

PLDC3

1200Hình 10 – Sơ đồ tính bản người bộ hành II.2- Hoạt tải tác dụng :

Trang 13

- Hoạt tải chỉ có tải trọng người đi bộ với tải trong phân bố trên 1200(mm) bề ngang và 1(mm) theo phương dọc cầu có giá trị là

PL = 300x9.81x10-6x1 = 0.003 (N/mm)

III.3 – Tổ hợp nội lực:

II.3.1 – Trạng thái giới hạn cường độ:

- Mô men tính toán cho trang thái giới hạn cường độ :

8

3 b2 PL b2

1200.002.025.11

2

x

945 (Nmm)

II.3.2 – Trạng thái giới hạn sử dụng:

- - Mô men tính toán cho trang thái giới hạn sử dụng :

8

DC3l b2 PL l b2

1200.002

900 (Nmm) II.3.3 - Tính toán và bố trí cốt thép:

Hình11 – tiết diện tính toán cốt thép

- Thực hiện tính toán bài toán cốt đơn cho tiết diện hình chữ nhật có chiều cao h= 80(mm) và bề rộng là b = 1(mm)

- Chọn bố trí  12a150

- Từ cách bố trí như trên ta có số thanh thép trên 1(mm) bề dày bê tông là

n = 1/150 = 0.0066 ( thanh)

- Lấy bề dày lớp bảo vệ là abv = 15(mm)

Trang 14

abv +d/2 =15+12/2 = 21 (mm)

- Từ đây ta có : ds = h – (abv + d) = 80 - 21 = 59 (mm)

b f

f A a

c

y s

.85.0

1.3585.0

280746.0

x x

x

7.02 (mm)

- Tính chiều cao vùng chịu kéo quy ước c = a/ β1 = 7.02/0.8 = 8.77(mm)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép cực đại:

+ Ta có: c/ds = 12.0675/154 = 0.71 < 0.45

- Tính khả năng chịu của tiết diện:

Mn= As.fy (ds – a/2 ) = 0.746x280x(80 – 7.02/2) = 13777.7 (Nmm) > Mu

=> Chọn bố trí  12a150

II.3.4 – Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng:

- Ta có ứng suất cho phép trong thanh cốt thép khi nứt là:

-

3

6 max

1.022.11

10

A d

a f

c

n sa





022.11

10 6

- Ứng với điều kiện khí hậu ôn hoà ta lấy gần đúng : Z = 30000(N/mm)

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép là:

1

 Hệ số quy đổi từ théo sang bê tông là : n = Es/Ec = 200000/31789.93 = 6.3

- Giá trị ứng suất kéo xuất hiện trong thép là:

I

M n

s

s s

nA

b d b

16921.1

764.03.6

x

x x x

= 28.01(mm)

).(

3

1

x d A n x b

)01.2859.(

764.0.3.601.28.1.3

1



Trang 15

= 11947(mm4)

=> 59 28.01/2 21.35( / )

11947

900.3

III – Tính khả năng chịu của thanh thép ngang:

III -1 Sơ dồ tính:

- Tải trọng bản thân phân bố đều và hướng xuống có giá trị: q s  s.A s

+ 7850 9.81 10 9 0.000077( / 3)

mm N x

2 2 2

2

mm x

d D

Hình 12 – Sơ đồ tính thanh tay vịn

- Giá trị mômen tính toán là:

8

240059.04

24006

Nmm x

Trang 16

4 4

d D

64

7080.14

4 4

375.8316092

/

3

mm D

I



 => Ứng suất lớn nhất do tải trọng gây ra:

ft = fb = 52.2( / )

23.20790

mm N S

M



- Ứng suất giới hạn cho phép trong thép là: fy = 280(N/mm2)

- Kiểm toán khả năng chịu tải của thanh lan can:

+ Công thức kiểm toán theo AASHTO-LRFD: f u  f t  f b .f n

+ lấy 0.9

+ fn = fy= 280(N/mm2)

/(2522809.0

Vậy thanh lan can đủ khả năng chịu lực

Trang 17

PHẦN III – TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

I – Tính toán cho bản consol: ( tính trên 1 mm chiều dài theo phương dọc cầu của bản)

700 150

I.1.1 – Xác định tĩnh tải:

- Trọng lượng bản thân bản nặt cầu:

Ta có bề dày trung bình bản consol là: tsb = (180+180+40)/2 = 200 (mm)

=>Trọng lương bản thân phân bố đều có giá trị:

DC2 = ' t  0.000245x200 = 0.004905 (N/mm) ( do đang xét 1mm dải bản)

Trang 18

- Tĩnh tải do trọng lượng lan can gây ra: ( Xem như lan can tác dụng một tải tập trung)

+ Ta có diện tích phần lan can bê tông: Ac =(200+250)x667 = 150075(mm2)

 Trọng lượng phần bê tông phân bố trên chiều dài cầu:

qc= Ac  c 150075x0.000245 = 3.6824(N/mm)

+ Trọng lượng phần thép(việc tính toán cụ thể trọng lượng phần thép được thực hiện trong phần tính toán dầm chính)

- Trọng lượng một cột lan can là:

Plc = 198.612 (N) ( tính ở phần dầm chính)

- Ngoài trọng lượng lan can ra ta có trọng lượng phân bố trên 1(mm) chiều dài

củaphần còn lại là:

mm N

x q

L

xP

lc tt

 Tổng trọng lượng lan can: Pb = qs +qc = 3.6824 + 0.3076 = 3.99 (n/mm)

- Tải trọng phân bố đều của phần bản người đi bộ:

+ Bề dày bản sàn người đi bộ là: hPL = 80 (mm)

=.> Trọng lượng phân bố đều do bản sàn người đi bộ là:

DC3 = 'C.h PL 0.000245x80 = 0.00210915 (N/mm)

I.1.2 - Tính toán nội lực ở các trạng thái giới hạn do tĩnh tải gây ra:

I.1.2.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

- Các kích thước được thể hiện trực tiếp trên hình

- Từ các số liệu đã tính ở trên ta có:

+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ là:

7002

950

2 3 2

02

950004905

0.25.11

2 2

x x

x

I.1.2.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

7002

950

2 3 2

02

950004905

0

2 2

x x

6120.083969 (Nmm)

I.2 – Hoạt tải tác dụng:

I.2.1 Xác định hoạt tải:

Trang 19

- Hoạt tải chỉ có tải trọng người đi bộ là tải phân bố có giá trị:

PL = 300x9.81x10-6 = 0.002943 (N/mm)

I.2.2 – Tính nội lực ở các trạng thái giới hạn do hoạt tải gây ra:

I.2.2.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

- Tải trọng người phân bố trên bề rộng tương úng với bề rộng phân bố của bản người đi bộ:

700

0.75.11

2

x x

I.1.2.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

- Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

0

2

x

721.035 (Nmm)

I.3 – Tổ hợp nội lực:

I.3.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

Mu = MuDC+DW + M uPL = 1261.81125 (Nmm)

I.3.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

Ms = MsDC+DW + M sPL = 6120 + 721.035 = 6841.12 (Nmm)

I.4 – Tính toán và bố trí cốt thép cho bản consol:

- Mô men tính toán là: Mu = MuDC+DW + M uPL = 8911.916 (Nmm)

- Thực hiên tính toán cốt thép cho bài toán cốt đơn cho tiết diện có bề rộng là b=1(mm) và chiều cao tiết diện là: h = 180 (mm)

ds

h

1

Trang 20

- Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ là: abv = 25 (mm) , dự định chon thép Ф12

 ds = h – abv – Ф/2 = 180 – 25 – 12/2 = 149 (mm)

xb xf x

M d

d

C

u s

s

'85.02

2

916.89112149

x x

125.23585.0 '85

mm x

x x f

b a xf A

y

C

Trong đó fy = 280 (N/mm2)

- Chọn thép Ф12 bố trí với khoảng cách các thanh là: a = 200 (mm)

=> Ứng với cốt thép vừa chọn ta có As = 

1214

x

0.5652 (mm2)

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

Ta có hàm luợng cốt thép tính được là:  

5652

3503.0

'03.0

f

f x

I.5 – Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng:

-

3

6 max

1.022.11

10

A d

a f

c

n sa





022.11

10 6

Trang 21



3

3112400

1.30000

 Hệ số quy đổi từ thép sang bê tông là : n = Es/Ec = 200000/31789.93 = 6.3

I

Ms n

s

s s

nA

b d b

114921.1

5652.03.6

x

x x x

= 29.2(mm)

).(

3

1

x d A n x b

)2.29149.(

5652.0.3.62.29.1.3

12.6841.3

II – Tính toán cho bản dầm giưã: ( tính trên 1 mm chiều dài theo phương dọc cầu của bản)

II.1.1 – Xác định tĩnh tải:

- Trọng lượng bản thân bản nặt cầu:

=>Trọng lương bản thân phân bố đều có giá trị:

DC2 = 'C.t sb  0.000245x180 = 0.00441 (N/mm) ( do đang xét 1mm dải bản)

- Lớp phủ mặt cầu gồm:

+ Lớp bê tông asfan dày t1 = 70(mm) có  C 0.0000245(N/mm2)

+ Lớp phòng nước có chiều dày t2 = 4 (mm) có  0.000017658(N/mm2)

Trang 22

 tĩnh tải phân bố do lớp phủ mặt cầu gây ra là:

DW = t1 C t2.2 70x0.00002454x0.0000176580.001787(N/mm)

II.1.2 - Tính toán nội lực ở các trạng thái giới hạn do tĩnh tải gây ra:

II.1.2.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

- Các kích thước được thể hiện trực tiếp trên hình

+ Lấy  0.9 ( Bộ phận có dư thừa)

8

1800

2 2

05.18

1800004905

025.19.0

2 2

x x

II.1.2.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Mô men tính toán ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

8

1800

2 2

08

1800004905

2386.17 (Nmm)

II.2 – Hoạt tải tác dụng:

II.2.1 Xác định hoạt tải:

- Do bề rộng bản mặt cầu S < 4600 (mm) nên chỉ xét tác dụng của xe tải thiết kế:

1

b

1800 658

Hình 17 – Sơ đồ tính của bản mặt cầu giữa nhịp

Trang 23

II.2.2 – Tính nội lực ở các trạng thái giới hạn do hoạt tải gây ra:

II.2.2.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

- Tải trọng người phân bố trên bề rộng tương úng với bề rộng phân bố của bản người đi bộ:

- Xem tải trọng bánh xe như lực phân bố xó giá trị:

145000

mm N

++ Hê số điều chỉnh tải trọng  0.95

++ Hệ số tải trọng:  LL1.75

++ Hệ số xung kích: IM + 1 = 1.25

++ Hệ số làn: m = 1.2

u

2

(4 1

S

b p m IM

658.18.1102.125.1.75.195

II.1.2.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

M sTruck =   )

2

(4 1

S

b p m

2

6581800(4

658.18.1102.125

II.3 – Tổ hợp nội lực:

- Tổ hợp nội lực có xét đên tính chất ngàm của cấu kiện:

- SW+ = 660+0.55xS = 660 +0.55x1800 = 1650 (mm)

- SW- = 1220+0.55xS = 1220+0.55x1800 = 2210 (mm)

II.3.1– Trạng thái giới hạn cường độ:

- Mô men tính toán tại giữa nhịp:

) = 23267.8 (Nmm) II.3.2– Trạng thái giới hạn sử dụng:

Trang 24

- Mô men tính toán tại giữa nhịp:

) = 16982.72 (Nmm) II.4 – Tính toán và bố trí cốt thép cho bản dầm giữa:

II.4.1 - Tính đối với mô men tại gối: ( Giá trị mô men lớn hơn)

- Tiết diện tính vẫn là tiết diện hình chữ nhật như hình dưới:

ds

h

1

- Mo men tính toán là: Mu = 23267.8 (Nmm)

- Thực hiên tính toán cốt thép cho bài toán cốt đơn cho tiết diện có bề rộng là b=1(mm) và chiều cao tiết diện là: h = 180 (mm)

- Lấy chiều dày lớp bê tông bảo vệ là: abv = 25 (mm) , dự định chon thép Ф12

 ds = h – abv – Ф/2 = 180 – 25 – 12/2 = 149 (mm)

xb xf x

M d

d

C

u s

s

'85.02

2

8.232672

149

x x

195.53585.0 '85

mm x

x x f

b a xf A

y

C

Trong đó fy = 280 (N/mm2)

- Chọn thép Ф12 bố trí với khoảng cách các thanh là: a = 200 (mm)

=> Ứng với cốt thép vừa chọn ta có As = 

1214

x x

0.5652 (mm2)

Trang 25

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:

Ta có hàm luợng cốt thép tính được là:  

5652

3503.0

'03.0

f

f x

II.5 – Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng:

-

3

6 max

1.022.11

10

A d

a f

c

n sa





022.11

10 6

1.30000

I

Ms n

s

s s

nA

b d b

114921.1

5652.03.6

x

x x x

= 29.2(mm)

).(

3

1

x d A n x b

)2.29149.(

5652.0.3.62.29.1.3

12.6841.3

Trang 26

Vậy đều kiên nứt được thoã mãn

- Để tiên cho việc thi công ta bố trí thép đối xứng cho thớ trên của bản mà không tính toán , hơn nữa trong xây dựng cầu người ta hạn chế sử dụng thép bé hơn Ф12

PHẦN IV – TÍNH TOÁN DẦM NGANG

I – Số liệu thiết kế và sơ đồ tính:

- Nhịp tính toán của dầm ngang: l2 = S = 1800(mm)

- Khoảng cách giữa các dầm ngang: l1 = 5583 (mm)

Hình18 – Sơ đồ tính toán của dầm ngang

- Lớp phủ mặt cầu gồm:

+ Lớp bê tông asfan dày t1 = 70(mm) có  0.0000245(N/mm2)

Trang 27

+ Lớp phòng nước có chiều dày t2 = 4 (mm) có 2 0.000017658(N/mm )

 tĩnh tải phân bố do lớp phủ mặt cầu gây ra là:

DW = (t1 C t2.2).l1 (70x0.00002454x0.000017658)x55839.977(N/mm)

- Chiều cao dầm ngang: Hn = H3 + H4 + H5 + H6 =1000(mm)

- Bề dày dầm ngang: bn =200(mm)

- Chiều dày bản mặt cầu: ts = 180 (mm)

=> Chiều cao dầm ngang tính toán là: hn =Hn + ts = 1000+180 = 1180 (mm)

- Trong lượng riêng bê tông: 'C 2500x9.81x109 0.0000245(N/mm2)

- Cường độ chảy của thép: fy = 280 (N/mm2)

- Bê tông dầm ngang có fc’ = 35(N/mm2)

=.> Ec = 0.043.1C.5 f ci' = 31798.93(N/mm2)

- Thép có Es = 200000 (N/mm2)

- Sơ đồ tính dầm ngang như hình

II – Tải trọng tác dụng:

I.1 – tĩnh tải tác dụng:

I.1.1 – Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

- Để tiện cho việc tính toán ta coi như tải trọng do lớp phủ mặt cầu truyền xuống đều cho các dầm ngang và có giá trị như đã tính trong phần I

DW = (t1 C t2.2).l1 (70x0.00002454x0.000017658)x55839.977(N/mm)I.1.2 – Trọng lượng bản mặt cầu:

- Trọng lương bản mặt cầu phân bố đều truyền xuống dầm ngang có giá trị:

DC2 = ts  C l1 180x0.0000245x5583 = 24.62 (N/mm)

I.1.3– Trọng lượng bản thân dầm ngang:

- Trọng lượng bản thân gây ra tải trọng có giá trị:

DC’2 = Ad. = H C n.bn. = 1000x200x0.0000245 = 4.9 (N/mm) C

I.2 – Hoạt tải rác dụng:

I.2.1 - Vẽ đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang và thực hiện xếp tải tính toán như Hình:

Trang 28

Hình19– Đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang và sơ đồ xếp tải

- Trong đó tung độ đường ảnh hưởng được tính như sau:





2 3 1

3 2

5

0

l l

l x

18005583

18005

I.2.2 – Xét các loại tải trọng:

I.2.2.1 – Xét xe tải thiết kế:

- Sơ đồ xếp tải như hình

- Từ sơ đồ xếp tải và đường ảnh hưởng n6ị suy trực tiếp các tung đô như trên hình

- Aùp lực do xe tải thiết kế truyền xuống dầm ngang là:

P’0 = (145000x0.00746 + 145000x1 + 35000x0.00746 ) = 73171.4 (N)

I.2.2.2 – Xét xe hai trục:

- Sơ đồ xếp tải như hình

- Từ sơ đồ xếp tải và đường ảnh hưởng n6ị suy trực tiếp các tung đô như trên hình

- Aùp lực do xe tải thiết kế truyền xuống dầm ngang là:

P’0 = 2x110000x0.785 = 86350 (N)

I.2.2.3 – Xét tải trọng làn:

- tải trọng làn truyền xuống dầm ngang như một lực phân bố có giá trị:

.012

0162.027933000

3

- So sánh hai tổ hợp tải trọng ta thấy tổ hợp ( TANDEM + LANE ) sẽ gây ra hiệu ứng tải trọng lớn hơn , như vậy ta chọn tổ hợp tải trọng tính toán là tổ hợp( TANDEM + LANE )

Trang 29

III – Tính mômen và lực cắt cực đại trong dầm do tải trọng gây ra: III.1 – Tính mômen và lực cắt cực đại trong dầm do tĩnh tải gây ra: III.1.1 Trạng thái giới hạn cường độ:

2 2 2

2 ' 2

x xl

DC DC

18009.462.2425.19.0

2 2

x x

2 2

2

x xl

DC DC

18009.462.2425.19

2 2 2

2 ' 2

18009.462

x x

2 2

18009.462

= 35547.3 (N)

III.2 – Tính mômen và lực cắt cực đại trong dầm do hoạt tải gây ra:

- Aùp dụng nguyên tắc cộng tác dụng cho sơ đồ tính toán dưới đây:

Trang 30

Đ.a.h V21

Hình 20 – Sơ đồ tính mô men và lực cắt cực đại dầm ngang III.2.1 - Trạng thái giới hạn cường độ:

- Từ đường ảnh hưởng , ta có:

')1

' 0 2

xl q xm IM

180094.82.125.175.19.0

2

x x

x x x

'

xl q P xm IM

180094.82

86350

2.125.175.1

9

III.2.2- Trạng thái giới hạn sử dụng:

- Từ đường ảnh hưởng , ta có:

')1

' 0 2

xl q xm IM

180094.82.125.1

2

x x

x

= 63717300(Nmm)

Trang 31

86350

2.125

III.3 – Tổ hợp nội lực:

III.3.1 - Trạng thái giới hạn cường độ:

- Thiết kế theo bài toán cốt đơn cho tiết diện chữ nhật

- Chiều cao tiết diện: h = hn+ ts = 1000+180 = 1180 (mm)

- Bề rộng tiết diện: b= 200(mm)

+ Dự định lấy ds 1000+180-35 = 1145 (mm)

xb xf x

M d

d

C

u s

s

'85.0

.2

2



2003585.01

6.119275032

21145

x x x

2006.173585

mm x

x x



- Lấy 5 thanh  16 có As = 1005 (mm2)

- Kiểm tra lại hàm lượng cốt thép tối thiểu:

0044.01145200

'03.0

Vậy chọn bố trí 5 16

II.5 – Kiểm tra nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng:

Trang 32

-

3 max

1.022.11

10

A d

a f

c

n sa





022.11

10 6

1.30000

I

Ms n

s

s s

nA

b d b

200114521.200

10053.6

x

x x x

=239.447(mm)

).(

3

1

x d A n x b

)447.2391145(1005.3.6447.239.200.3

3

Trang 33

TÍNH TOÁN DẦM CHỦ Chương I – TÍNH TOÁN CÁC SỐ LIỆU CẦN THIẾT

I – Số liệu tính toán:

I.1-Các kích thước dầm chủ: đã chọn trong phần I

I.2-Chọn vật liệu:

- Ngoài mác bê tông cũng như cường độ cốt thép đã chọn trong phần 1 , ta cần chọn thêm một số giá trị

- Chọn cáp theo catalogue của nhà sản xuất VSL

+ Chọn cáp tao có 7 sợi xoắn 15.2(mm)

Trang 34

+ Cường độ kéo đứt nhỏ nhất theo VSL là fpu = 1744.6(N/mm2)

+ Thi công sử dụng ván khuôn bê tông cốt thép dể lại có bề dày 40(mm)

II – Tính toán đặc trưng hình học-hê số phân bố tải trọng:

II.1-Tính đặc trưng hình học của dầm chưa liên hợp:

- Do đây chỉ là bước tính sơ bộ nên tiết diện lúc này bỏ qua diện tích chiếc giảm do đặt ống gen

*Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ đoạn giữa nhịp :

- Chiều cao vút dưới: H2 = 250 (mm)

- Chiều cao sừơn: H3 = 650 (mm)

- Chiều cao vút trên: H4 = 150 (mm)

- Chiều cao gờ trên: H5 = 160 (mm)

- Bề rộng sườn dầm: b2 = 200 (mm)

6

3

2 1

Hình 21 - Mặt cắt ngang dầm chủ đoạn giữa dầm và tại vị trí gối

* Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ tại vị trí gối :

- Chiều cao bầu dưới: H1 =200(mm)

- Chiều cao vút dưới: H2’ = 50(mm)

- Chiều cao sừơn: H3’ =1160(mm)

- Chiều cao gờ trên cùng: H6 =40(mm)

- Bề rộng bầu dầm dưới: b1 = 700(mm)

- Bề rộng bản cánh trên: b3 =600(mm)

- Bề rông gờ trên cùng: b4 =480(mm)

Trang 35

* Để thuận lợi cho việc tính toán ta chuyển đổi các tiết diện trên về tiết diện tính tương đương dựa vào yêu cầu đảm bảo chiều cao dầm chủ và diện tích tiết diện:

* Tiết diện chuyển đổi tại vị trí giữa nhịp có:

- Chiều cao toàn dầm: h = H = 1450(mm)

- Chiều rộng cánh trên:bf = 600(mm)

- Chiều rộng sườn dầm:bw= 200(mm)

- Chiều rộng cánh dưới: b1 = 700(mm)

- Chiều cao cánh trên: hf = H5 +H6+H4/2 – ( b3-b4)xH6/(b3-b2)

= 160+40+150/2 – (600-480)x40/(600-200) = 263 (mm)

- Chiều cao cánh dưới: h1 = H1+H2/2 = 200+250/2 = 325 (mm)

Hình 22 – Tiết diện chuyển đổi tính toán

* Diện tích tiết diện:

* Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ dưới và thớ trên dầm thép:

ybo = 

Ao

K X _ X

)(05.673557700

Trang 36

Io =

2 1 1

1

3 1 1

2 3

3

2

)

(12

.2

12

.3

w f

to f w f f w f bo

2 3

3 3

10 35705 1 2

325 05 673 325 ).

200 700 ( 12

325 200 700

2

263 95 776 263 200 600 12

263 200 600 3

05 673 200 3

95 776

.

200

mm x

x x

x x x

* Tiết diện tính đổi tại vị trí gối có:

- Chiều cao dầm chủ: h = 1450(mm)

- Chiều cao cánh dưới: h1 = H1 + H2’/2 = 200+50/2 = 225(mm)

- Chiều rộng cánh dưới: b1 = 700(mm)

- Chiều rộng cánh trên cũng chính là chiều rộng sườn dầm

H

H b b H

b3 ( 3  4) 6

)(68.5961450

40)

480600(1450.600

mm x

b2

1 h

Hình 23 – Tiết diện tính đổi trên gối

- Diện tích tiết diện trên gối

A01 = h.b2 + (b1 – b2) h1 = 1450x596.68 + (700 - 596.69)x225 = 888444.8(mm2)

I.2 – Tính hệ số phân bố ngang:

- Công thức tính theo A.4.6.2.2.2a-1

I.2.1 – Xét dầm trong:

I.2.1.1 – Tính cho mô men:

Trang 37

I.2.1.1.1 – Trường hợp một làn xe chất tải:

- Cường độ bê tông dầm chủ: fc’ = 50(N/mm2)

=> Mô đun đàn hồi của bê tông dầm chủ là:

Ec1 = 0.043 c'1.5 f c'=0.043x25001.5 50 38007(N/mm2)

- Ta có cường độ bê tông bản mặt cầu là: fc’ = 35(N/mm2)

=> Mô đun đàn hồi của bê tông bản mặt cầu là:

3

3 0 4 0

.4300

06

momen

t L

K L

S mm

S mg

- Khoảng cách giữa các dầm chủ S = 1800 (mm)

- Chiều dài nhịp tính toán : L = 33500 (mm)

- Chiều dày bản mặt cầu: ts = 180(mm)

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm bản mặt cầu

10632.633500

1800.4300

180006

.0

1 0

3

11 3

0 4

0

3

2 0 6 0

2900075

moment

Lt

K L

S mm

S mg

- Thay số ta có:

548.0180

33500

10632.633500

18002900

1800075

.0

1 0

3

11 2

0 6

0

I.2.1.2 – Tính cho lực cắt:

- Công thức tính:

Trang 38

180036

.07600

36

.07600

36

I.2.2 – Xét dầm ngoài:

I.2.2.1 – Tính cho mô men:

- Dùng phương pháp đòn bẩy sẽ được trình bày ở phần dưới đây

I.2.2.1.2 – Trường hợp hơn một làn xe chất tải:

- Ta có: de= -500(mm)

- Ở đây tạm chấp nhận giá trị de không thoả điều kiện áp dụng

2800

50077

.02800

77

- Hệ số phân bố là:

mg moment ME exmg moment MI 0.59x0.5480.324

I.2.2.2 – Tính cho lực cắt:

- Dùng phương pháp đòn bẩy sẽ được trình bày ở phần dưới đây

I.2.2.2.1 – Trường hợp hơn một làn xe chất tải:

3000

5006

.03000

6

- Hệ số phân bố là:

mg luccat ME exmg luccat MI 0.421x0.67170.283

* Phương pháp đòn bẩy để tính hệ số phân bố ngang cho dầm trong trường hợp dầm ngoài đặt một làn xe:

- Đặt các hoạt tải tính toán như hình

- Vẽ đường ảnh hưởng phản lực tại gối A

- Nội suy các tung độ , ta có:

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	634,68 KB