Đồ án thiết kế cầu trong Xây Dựng

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU. I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ. 1.Thông số chung. - Chiều dài toàn dầm: L = 36 m. - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a= 0.4 m. - Khẩu độ tính toán : L tt = L - 2a = 35.2 m. - Mặt xe chạy : B 1 = 7 m. - Lề người đi : B 2 = 1.275 m. - Lan can: B 3 = 0.5 m. - Tổng bề rộng cầu : B = B 1 + 2B 2 + 2B 3 = 10.55 m - Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải HL93 + Tải trọng người đi bộ 3kPa 2. Thông số về vật liệu. 2.1. Cốt thép DUL. - Cường độ quy định của thép dự ứng lực fpu = 1860 Mpa . - Giới hạn chảy của thép dự ứng lực fpy = 0.9 fpu = 1764 Mpa . - Hệ số ma sát µ = 0.3 - Ứng suất trong thép khi kích fpj = 0.7 fpu = 1302 Mpa. - Môđun đàn hồi Et = 197000 Mpa 2.1. Vật liệu bê tông. - Cấp bê tông + Dầm chủ: .MPa50f ' 1c = 1 + Bản mặt cầu: .MPa30f ' 2c = - Cường độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trước fci’ = 0.9 fc’ = 45 Mpa. - Môđun đàn hồi của bêtông - Cường độ chịu kéo khi uốn - Trọng lượng riêng của dầm: ./24 3 mkN c = γ - Loại cốt thép DUWL : tao thép 7 sợi xoắn đường kính: D ps = 15.2 mm. + Cường độ chịu kéo chuẩn: .MPa1860f pu = -Thép thường : G60 MPa620f u = .MPa420f y = II.THIẾT KẾ CẤU TẠO. 1. Kích thước mặt cắt ngang cầu. - Số lượng dầm chủ: N b = 4. - Khoảng cách 2 dầm chủ: : S = 2650 mm. - Chiều dày bê tông bản : h f = 20 cm. - Lớp bê tông asphalt dày : t 1 = 7 cm - Lớp phong nước dày : t 2 = 0,4 cm 2. Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang dầm. 2 - Chiều cao dầm Super T: H = 1550 mm ;. - Chiều cao bầu dưới: h 6 = 210 mm. - Chiều cao vút dưới: h 5 = 50 mm ; h 4 = 300 mm. - Chiều cao vút trên: h 2 = 75 mm. - Chiều cao sườn: h 3 = 840 mm. - Chiều cao cánh dầm: h 1 = 75 mm. - Bề rộng bầu dưới: b 1 = 800 mm ; b 4 = 80 mm ; b 5 = 276 mm. - Bề rộng sườn: b 3 = 110 mm. - Bề rộng bản cánh trên: b 7 = 890 mm. + Dầm : b 6 = 855 mm. => b 2 = 2 x b 6 +b 7 = 2600 mm. - Chiều cao toàn dầm tính cả BMC: h = H+hf = 175 cm. 3. Cấu tạo dầm ngang: Dầm ngang được bố trí tại hai gối của dầm. Chiều dày của dầm ngang : t dn = 750 mm. Chi tiết mặt cắt ngang dầm ngang như hình vẽ : Diện tích của mặt cắt ngang : A dn = 0.937 m 2 III. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI DẦM CHỦ: 1. Tĩnh tải giai đoạn 1. a. Trọng lượng bản than dầm. 3 - Xét đoạn dầm đặc 75 75 1750 700 872 1675 75 1750 21002100 Diện tích tiết diện : A 1 = 2600x75 + 1475x953 = 1,6m 2 . Tỉ trọng bê tông : c γ ./24 3 mkN= Trọng lượng của đoạn dầm: DC d1 = (1,35x1,6x24x2)/34,3 = 3,02 kN/m - Xét đoạn dầm ở giữa : 2100 600 40 820 40 600 30 30 590 432 210 50 300 75 75 1750 700 110 110 100 2100 1750 220 700 571452 241 4 Có diện tích : A= 859x260 + 220x1237 + 53x2600 = 633280 mm 2 = 0,6333m 2 . Tỉ trọng bê tông : 3 24 / c kN m γ = . Trọng lượng đoạn dầm ( ) 033,142,35/)35.122.35(246333.02,35/)35.12( 2 =×−××=×−××= LADC cd γ kN/m. Tĩnh tải dầm chủ được coi là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài dầm: 05,1703,14 3,02 1 =+=+= ddc DCDCDC kN/m b. Tĩnh tải bản mặt cầu: 2 53.0)2.065.2( mA bm =×= )/(72.122453.0 mkNADC cbmbm =×=×= γ c. Tĩnh tải dầm ngang: )/(719.024 2,354 675,0 0.937 mkN LN NtA DC c ttb dndndn bm =× × ×× =× × ×× = γ d. Tải trọng do lan can. DC2 : Trọng lượng lan can xuất hiện ở giai đoạn 5 khai thác sau các mất mát Ta sử dụng loại lan can theo tiêu chuẩn AASHTO => Tĩnh tải DC2 tác dụng cho dầm biên gDC2 = 4,654 KN/m e. Tĩnh tải vách ngăn. Ta có: 2 98,0 mA vn = )/(2.024 2,35 215,0 0.98 2 mkN L tA DC c tt vnvn vn =× ×× =× ×× = γ f. Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép: )/(698,003,097,0 mkNDC cvk =××= γ 2. Tĩnh tải giai đoạn II (DW). Lớp bê tông asphalt : t 1 = 0,075 m 3 1 22,50 /kN m γ = . Lớp phòng nước :t 2 = 4.10 -3 m 3 2 18 /kN m γ = . + Tổng trọng lượng lớp phủ mặt cầu : DW lp = (t 1 . 1 γ + t 2 . 2 γ ).B/4 = 4,2 kN/m + Các tiện ích (cột đèn, biển báo,…) : 0,05 / ti DW kN m= . Bảng tổng kết: Do TLBT dầm chủ )(dc gDC 17,05 kN/m Do TLBT dầm ngang )(dn gDC 0.719 kN/m 6 Do TLBT vách ngăn )(vn gDC 0.2 kN/m Do ván khuôn lắp ghép lg)(k gDC 0.698 kN/m Do lan can )(lc gDC 4.654 kN/m Do bản mặt cầu )(mc gDC 12,72 kN/m Do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích: gDW 4,25 kN/m - Vậy: • Giai đoạn I: + Tĩnh tải tiêu chuẩn: DC tc = 36,04 (kN/m) +Tĩnh tải tính toán : )/(05,4504,3625,1 mkNDC tt =×= • Giai đoạn II: + Tĩnh tải tiêu chuẩn: )/(25,405,02,4 mkNDWDWDW tilptC =+=+= + Tĩnh tải tính toán )/(38,625,45,1 mkNDW tt =×= IV. Xác định hệ số phân bố ngang của hoạt tải. 1. Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng người. - Điều kiện tính toán : + Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người. + Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải trên một làn. - Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R 1 . 7 21501200 1.000 1.558 2150 2150 12002150 11000 Xe thiÕt kÕ 1800500 600 1500 Ng êi 1.047 1.326 0.209 0.628 Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên. - Tính hệ số phân bố ngang đối với tải trọng Người dải đều : + Công thức tính : g = le b yy . 2 )( 21 ∑ + Trong đó : + b le : Là bề rộng của lề đi bộ. + y 1 : Là tung độ ĐAH tại vị trí mép ngoài của tải trọng Người. + y 2 ; Là tung độ ĐAH tại vị trí mép trong của tải trọng Người. a. Hệ số phân bố ngang của tải trọng Người đối với dầm biên : g Ng = 2 1 (1,302+ 0,821).1,275= 1,353 8 b. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong. 5,0 4 22 === n g Với n: là số dầm chủ, n = 4 dầm 2. Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen trong các dầm giữa( dầm trong). Với dầm Super –T, hệ số phân bố ngang được tính theo công thức sau. a. Với một làn thiết kế (sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) : 294,0 35200 15502650 910 2650. 910 28,0 2 35,0 28,0 2 35,0 1 =       ×       =               = tt mg L dSS g d :chiều cao của dầm. b. Với hai hoặc nhiều hơn hai làn thiết kế(sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) : 914,0 35200 15502650 910 2650. 910 128,0 2 6,0 128,0 2 6,0 2 =       ×       =               = tt mg L dSS g Phạm vi áp dụng công thức trên : 1800 3500 450 1700 6000 43000 3 b s d L N ≤ ≤   ≤ ≤   ≤ ≤   ≥  3. Hệ số phân bố hoạt tải đối với moomen trong các dầm biên: a. Với một làn xe (tính theo phương pháp đòn bẩy): - Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối. - Tính hệ số phân ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế : 9 + Công thức tính : g = ∑ i Y 2 1 + Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn : g mb1 = 2 1 . (1,189 + 0,509) = 0,849 b. Đối với hai hoặc nhiều hơn hai làn xe thiết kế: dâmtrongmb geg . 2 = với 8700 97,0 e d e +=       +×= 8700 97,0914,0 2 e mb d g trong đó 0 1400 e d≤ ≤ d e =800 mm nằm trong phạn vi áp dụng công thức này! 971,0 8700 800 97,0914,0 2 =       +×= mb g 4. Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa ( dầm trong). a. Với một làn thiết kế chịu tải trọng: 673,0 35200 1550 3050 2650 3050 1,06,0 1,0 6,0 1 =             =               = tt vg L dS g b. Với hai làn thiết kế hoặc hơn hai làn : 834,0 35200 1550 2250 2650 2250 1,08,0 1,0 8,0 2 =             =               = tt vg L dS g Trong đó : d : chiều cao dầm. Phạm vi áp dụng công thức : 10 [...]...+ + + + 450 H 1700 1800 S 3500 6000 L 43000 Nb 3 5 H s phõn b hot ti i vi lc ct trong cỏc dm biờn: a Vi mt ln thit k : ó tớnh phn trờn gHL2= 0.849 gLan2= 0.849 b Vi hai ln thit k hoc hn hai ln: g vb = e.g dõmtrong d g vb = 0.834 ì 0,97 + e = 0,886 8700 vi 300 d e 1400 Vỡ de= 800 mm nm trong phm vi ỏp dng cụng thc ny H s phõn b lc ct thit k ca cỏc dm biờn : gvbHL= gHL2= 0,886 gvbLan=... b ngang i vi dm gia.(dm trong) STT 1 2 3 4 S ln 1 ln 2 ln H s PBN Kớ hiu Ti trng gxeti gxe2trc gln gng Mụmen gM 0,294 0,294 0,294 0,5 Lc ct gv 0,673 0,673 0,673 0,5 Mụmen gM 0,914 0,914 0,914 0,5 Lc ct gv 0,834 0,834 0,834 0,5 7 Xỏc nh h s phõn b ngang tớnh toỏn - So sỏnh h s phõn b ngang gia dm biờn v dm trong thỡ h s PBN i vi dm biờn l ln hn tc l dm biờn chu lc bt li hn dm trong nờn ta tớnh toỏn thit... 0.5 4.4 4.4 8.8 4.Tớnh toỏn ni lc 15 a Tớnh ni lc do tnh ti - tớnh ni lc do tnh ti thi ta tnh ti trc tip lờn AH va tớnh toỏn lc theo cỏc cụng thc: M1tc =qtc M ; M1tt =qtt M V1tc =qtc M ; V1tt =qtt M Trong ú : + qtc ,qtt: Tnh ti tiờu chun v tnh ti tớnh toỏn + M1tc , M1tt : Mụmen un tiờu chun v tớnh toỏn do tnh ti + V1tc , V1tt: Lc ct tiờu chun v tớnh toỏn do tnh ti + M ,M: Tng din tớch ng nh hng mụmen... = tt Vh =g1.q1 ; Vh = h h M1tc; V1tc; - Cụng thc tớnh ni lc do ti trng ngi: M tc ng tc ng V M ng V ng =gng.qng ; M =gng.qng ; V M tt ng V tt =gng.qng ; M =gng.qng ; = Vh = h h Mngtc; Vngtc; Trong ú: + q1 , gng: Ti trng ln va ti trng ngi di u + Mhtc , Mhtt, Mh: Mụmen un tiờu chun, tớnh toỏn v mụmen un khi tớnh mi do hot ti + Vhtc, Vhtt, Vh: Lc ct tiờu chun, tớnh toỏn v mụmen un khi tớnh mi... un v lc ct ca mt ct cn xỏc nh ni lc + g1, gng: H s phõn b ngang ca hot ti, ti trng ln v ti trng ngi + h : H ti trng ca hot ti + Ti trng ln v ti trng ngi khụng xột n h s xung kớch Bng tng hp ni lc do ti trong ln (Lane) v ti trng ngi : Ni Din tớch Ti trng H s Ni lc tiờu chun 17 Ni lc tớnh toỏn n lc AH phõn b ngang (TTGH s dng) (TTGH cng I) h qln qng gln gng Mo 0 9.3 M2 116.16 M4 g.qln. g.qng. 3.825 0.971... ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k tc M h = g h m Pi yiM v ; M 'h = g h m(1 + IM ) Pi yiM 18 ; tt tc M h = (1 + I M ) h M h Vhtc = g h m Pi yiV - ; V 'h = g h m(1 + IM ) Pi yiV ; Vhtt = (1 + I M ) hVhtc Trong ú : + Mhtc ,Mhtt ,Mh :Mụ men un tiờu chun, tớnh toỏn, v mụ men un khi tớnh mi do hot ti + Vhtc, Vhtt ,Vh : Lc ct tiờu chun ,tớnh toỏn v mụ men uụn khi tớnh mi do hot ti + yiM, yiV : l tung ah mụ... 71 17450 52 16303 30 17450 KN 52 m 73.6 9 527.5 1 380.2 6 245.0 4 59.0 6 1999.1 3 1851.8 8 1999.1 3 KN 0.00 242.0 7 187.0 4 61.29 14.7 7 318.14 263.11 318.14 KN Căn cứ trên các giá trị nội lực tính toán thì ta chọn Max(MuCD) = 17450.52 kN.m Max(MuSD) = 11939.85 kN.m 25 . m= . Bảng tổng kết: Do TLBT dầm chủ )(dc gDC 17,05 kN/m Do TLBT dầm ngang )(dn gDC 0.719 kN/m 6 Do TLBT vách ngăn )(vn gDC 0.2 kN/m Do ván khuôn lắp ghép lg)(k gDC 0.698 kN/m Do lan can )(lc gDC 4.654. phân bố ngang của hoạt tải. 1. Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng người. - Điều kiện tính toán : + Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người. + Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải. 3. Cấu tạo dầm ngang: Dầm ngang được bố trí tại hai gối của dầm. Chiều dày của dầm ngang : t dn = 750 mm. Chi tiết mặt cắt ngang dầm ngang như hình vẽ : Diện tích của mặt cắt ngang : A dn = 0.937