Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Đồ áN CầU BÊ TÔNG CốT THéP Số liệu thiết kế: -chiều dài hip: L=36.5(m) -chiều dài nhịp tính toán: L tt =36(m) -khổ cầu: B =7+2x1.5 (m) -tảI trọng và tiêu chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu :22TCN272-05 Đoàn xe ôtô :HL93 Đoàn ngời đI bộ :300 (KG/cm 2 ) Loại kết cấu: dầm giản đơn BTCT dự ứng lực,bán lắp ghép,căng sau Kích thớc dầm chủ: SƠ Đồ MặT CắT NGANG CầU đờng ảnh hởng nội lực trong dải bản a b c d d cb a a b c d b c d a đ.a.h.m200 đ.a.h.m204 đ.a.h.m205 đ.a.h.m300 d cb a đ.a.h.r200 -1 -0.492 -0.365 -0.27 1.635 PHầN I: TíNH BảN MặT CầU I.Thiết kế mặt cắt ngang: I.Thiết kế mặt cắt ngang: - Xác định kích thớc dầm chủ : khoảng cách giữa các dầm chủ (S) thờng từ 1.9-:-2.5 (m) mà khổ cầu là B =7+2x1.5=10 (m) do đó S= 4-:-5.26 dầm .Ta chọn n =4 dầm chủ. Khoảng cách giữa các dầm chủ là S =2500 (mm) ;phần mút thừa là 1250(mm) -Xác định chiều dày bản mặt cầu: Chiều dày bản tối thiểu theo AASHTO là 175(mm) Đối với bản đúc tại chỗ ,liên tục: H min = 30 3000+S = 30 30002500 + =183.3(mm)>175(mm) Chọn h s = 190(mm) làm chiều dày chiu lực của bản mặt cầu,cộng thêm 15(mm) hao mòn ,trọng lợng bản khi tính là 205(mm) Vì bản hẫng của dầm ngoài phải thiết kế với tải trọng xe va vaò lan can .nên chiều dày bản tăng lên 25(mm) để có chiều dày bản hẫng h 0 =230(mm) -Xác định kích thớc lan can bộ hành: chọn nh hình vẽ Lựa chọn loại lan can cao hơn mặt đơng xe chạy: chiều cao lan can là1200 (mm)> 1060(mm) phần cột đứng bằng bêtông co kích thớc 400x250(mm) Cột kim loại cao 800 (mm) 400 250 100 300 300 800 250 1500 200 1250 1500 200 200 1500 230 250 400 300 250 800 300 400 250 230 i=2% i=2% 1250 205 2500 2500 2500 800 250 Mặt cắt ngang cầu - Trọng lợng các bộ phận tính theo chiều rộng dải bản ngang 1(mm) Lan can : P b =9.81N/kg x [2800x10 9 x(800x100-760x60+2x 4 10014.3 2 x ) +(400x250+100x1750+300x150x2)x2400 x10 9 kg/mm 3 ] P b =9.97 N/mm 2 Lớp áo dờng tơng lai dày 75(mm): W DW =2250x10 -9 x9.81x75=1.66x10 -3 (N/mm 2 ) Bản dày 205(mm): W s =2400x10 -9 x9.81x205=4.83x10 -3 (N/mm 2 ) Bản hẫng dày 230(mm): W 0 =2400x10 -9 x9.81x230=5.42x10 -3 (N/mm 2 ) II. Tính bản mặt cầu 1.Tính nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải: Khi xác định nội lực do tĩnh tải ta tính trên các dải bản ngang có chiều rộng bằng 1( mm) a) Do bản mặt cầu: h=205(mm),w s =4.83x10 -3 (N/mm 2 ) ,S=2500(mm) Momen dơng và âm tại giữa nhịp và gối của dầm liện tục có thể lấy: M= 12 2 Sw s = 12 )2500)(1083.4( 23 x Việc xếp tĩnh tảI do bản mặt cầu thể hiện nh bản vẽ: W s =0.00483 N/mm Các đờng ảnh hởng của bản mặt cầu cho trong bảng A1,phụ luc A(sách CầU BÊTÔNG CốT THéP TRÊN ĐƯƠng ÔTÔ) đối với tảI trọng phân bố đều,các diện tich trong bảng nhan với S để tính lực cắt và S 2 để tính mômen R 200 = W S xdiện tích thực không có đoạn hẫng xS =4.83x10 -3 (0.3928)2500=4.74(N/mm) M 204 =W s x xdiện tích thực không có đoạn hẫngxS 2 =4.83x10 -3 (0.0772)2500 2 =2331(N.mm/mm) M 300 = W s x xdiện tích thực không có đoạn hẫngxS 2 =4.83x10 -3 (-0.1071)2500 2 =-3233 (N.mm/mm) b)Do bản hẫng Các tham số h 0 =230(mm),W 0 =5.42x10 -3 (N/mm 2 ) và L=1250(mm).Việc đặt tĩnh tải lên bản hẫng thể hiện trên hình . w0=0.00542N/mm2 b c Theo bảng A1 phản lực của dầm T ngoài và momen là: R 200 =W 0 x(diện tích DAH doạn hẫng) L =5.42x10 -3 (1+0.635 2500 1250 )1250 =9(N/mm) M 200 =-W 0 x(diện tích DAH doạn hẫng) 2 L =5.42x10 -3 (-0.5)1250 2 =-4234(N.mm/mm) M 204 =W 0 (diện tích ĐAHđoạn hẫng) L 2 =5.42x10 -3 (-0.2460)1250 2 =-2083(N.mm/mm) M 300 =W 0 (diện tích ĐAH đoạn hẫng)L 2 =5.42x10 -3 (0.135) 1250 2 =1143(N.mm/mm) c)Do lan can Các tham số P b =10(N/mm 2 ),lực do lan can lên bản mặt cầu có thể chia ra làm 2 lực có giá trị P=P b /2=5 (N/mm) R 200 = 2 1b P (tung độ ĐAH)+ 2 2b P (tung độ ĐAH = 5x(1+0.27x S L )=5x(1+0.27x 1250 1100 )=6.2 (N/mm) M 200 = 2 1b P (tung độ ĐAH).L + 2 2b P (tung độ Đ.A.H)L=5(-1).1250= -6250(Nm/mm) M 204 = 2 1b P (tung độ ĐAH).L + 2 2b P (tung độ Đ.A.H)L=5(-0.492)1250= -3075(Nmm/mm) M 300 =5(0.27)1250=1687.5(Nmm/mm) d) Do lớp áo phủ bêtông nhựa: W dw =1.66x10 -3 (N/mm 2 ). Lớp phủ bêtông nhựa 75 (mm) dặt giữa hai lề đờng thể hiệnnh hình vẽ. 250 a b c d tính lực cắt và momen tại các tiết diện : R 200 =W dw (diện tích ĐAH không hẫng)S =1.66x10 -3 x(0.3928)2500 =1.63 (N/mm) M 204 =W dW ( diện tích ĐAH không hẫng)S 2 =1.66x10 -3 x0.0772x2500 2 =800.95(N.mm/mm) M 300 =W dW (diện tích ĐAH không hẫng).S 2 =1.66x10 -3 x(-0.1071)2500 2 = -1111.16(N.mm/mm) II.Xác định nội lực do hoạt tải: Khi thiết kế mặt cắt cầu có dải bản ngang theo phơng pháp daỉ bản (gần đúng).Sẽ tính theo tải trọng trục 145(KN) .Tải trọng trên mỗi bánh xe trên trục giả thiết bằng nhau và cach nhau 1800(mm).Xe tải thiết kế đợc đặt theo phơng ngang để gây nội lực lớn nhất Chiều rộng cố hiệu quả của dảI bản trong(mm) chịu tảI trọng bánh xe của bản mặt cầu đổ tại chỗ là: + khi tính mômen dơng :660+0.55S +khi tính mômen âm :1220+0.25S S-khoảng cách giữa các dầm Hệ số làn xe m là 1.2 cho một làn chất tải , 1 cho hai làn chất tải a) Mômen dơng lớn nhất do hoạt tải: Vì các nhịp bừng nhau.mômen dơng lớn nhất xuất hiện gần điểm 0.4 của nhịp thứ nhất,(vị trí 204).trên hình thể hiện cách xếp bánh xe cho một và hai làn .cả hai trờng hợp chiều rộng tơng đơng của dảI bản la 660+0.55S=660+0.55x2500=2035(mm).Nếu dùng các tung độ ảnh hơng theo bảng A.1 ,phản lực dầm ngoài và mômen uốn dơng khi chất một làn xe (m=1.2) là: R 200 =1.2(0.51-0.0436) 2035 105.72 3 x =20(N/mm)=20(KN/mm) M 204 =1.2(0.24-0.0175)x2500x 2035 105.72 3 x =23782.9(Nmm/mm)=23.78(KNm/m) b a c d 2500 w 72.5kn 301.2 một làn xe chất tải b) Mômen âm lớn nhất tại gối trong do hoạt tải Đặt hoạt tải để có mômen âm lớn nhất ở gối đầu tiên của mặt cầu khi co một làn xe (m=1.2) .Chiều rộng có hiệu của dải bản là 1220+0.25S=1220+0.25x2500=1845(mm).Dùng tung độ đờng ảnh hởng theo bảng A1,mômen uốn tại vị trí 300 là: M 300 =1.2( -0.0999-0.0778)x2500x 1845 105.72 3 x =-20948.4(Nmm/mm) = -21(KNm/m) d cb 2500 a w 900900 72.5kn 206.4 303.6 Đặt hoạt tải cho mômen âm max d)Phản lực lớn nhất do hoạt tải của dầm ngoài : Tải trọng do bánh xe ngoài đặt cách tim dầm chủ 310(mm) .Chiều rộng làm việc của dải bản là:660+0.55S =2035(mm) R 200 =1.2(0.859- 0.065)2500x 2035 105.72 3 x =84862.4(Nmm/mm)=85(KNmm/mm) b a c d 2500 w 72.5kn đặt hoạt tải cho phản lực lớn nhất cho dầm ngoài 208.4 201.2 e)Mômen âm do hoạt tải ngời đi bộ trên bản hẫng: coi nh tải trọng ngời đi bộ là phân bố đều Wo=3 (N/mm 2 ) Tính lực cắt và mômen tại các tiết diện 200,204,300: R 200 =P.(tung độ Đ.A.H)=1.5(1+1.27. 2500 1250 )+1.5.1=3.96(N/mm) M 200 = P.(tung độ Đ.A.H).L=1.5(-1).1250=-1875(N/mm) [...]... (d-a/2)=0.9(1.143)(400)(137-17.93/2)=52683(Nmm/mm) y =52.68(KNm/m)>45.7(KNm/m) Đạt Đối với cốt thép ngang bên trên chịu mômen âm dùng N015@175mm c )Cốt thép phân bố Cốt thép phụ thuộc theo chiều dọc đợc đặt dơí đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phơng ngang.Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chính chịu mômen dơng.Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hơng xe chạy 3840 Số phần trăm=... Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu nén khi tính sức khang mômen nh sau: Mn= Asfy(d-a/2) Trong đó: As f y A= 0.85 f ' c b Giả thiết cánh tay đòn (d-a/2) độc lập với As ,có thể thay bằng jd và đợc trị số gần đúng của As,để chịu Mn=Mu Mu / As= f y ( jd ) Nếu thay fy=400Mpa, =0.9 và giả thiết đối với tiết diện bêtông cốt thép thơng j=0.92 Tiết diện thép gần đúng có thể biểu... +7(1.143)(53-42.2)2+7(1)(157-42.2)2 3 =118237(mm2/mm) Và ứng suất kéo của cốt thép dới bằng : My 26776.5.5 x(157 42.2) Fs=n( )=7( )=182(Mpa) I cr 118237 ứng suất keó cũng đã đợc tính cho tiết diện một loại cốt thép (bỏ qua cốt thép trên)và có kết quả là 200Mpa.Sự tham gia của cốt thép trên nhỏ nen có thể bỏ qua cho thêm an toàn a's=1.143 53 157 33 as=1 Cốt thép chịu kéo cho mômen dơng dùng thanh N015@200mm đặt cách... M300=0.95[1.25(-3233)+0.9(1143+1687.5)+1.5(-1111.2)+1.75(-20948x1.25+506.25)=45693.5(Nmm/mm)=-45.7(KNm/m) IV.Chọn tiết diện cốt thép -Tổng quát Cờng độ vật liệu là fc =30Mpa và fy=400 Mpa.Dùng cốt thép epỗcy cho bản mặt cầu và lan can Chiều cao co hiệu của bản bêtông khi uốn dơng và âm lấy khác nhau vì các lớp bảo vệ trên và dới khác nhau Lớp bảo vệ -Mặt cầu bêtông trần chịu hao mon :60(mm) -Đáy bản bêtông đổ tại chỗ :25(mm) Giả thiết dùng N015,db =16(mm) ,Ab=200(mm2) ddong... As=0.67(dơngAs)=0.67(1)=0.67(mm2/mm) Đối với cốt thép dọc bên dới dùng N015@250mm.As=0.8(mm2/mm) d )Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ lợng cốt thép tối thiểu cho mỗi phơng sẽ là Ag As 0.75 fy Trong đó :Ag-diện tích tiêt diện nguyên Trên chiều dày toàn phần 205(mm) 205(1) As 0.75 =0.38(mm2/mm) 400 Cốt thép chính và phụ đều đợc chọn lớn hơn trị số này,tuy nhiên đối với bản dầy hơn 150(mm) cốt thép chống co ngót và nhiệt... gần nhất 50(mm) A-diện tích có hiệu của bêtông chịu kéo trên thanh có cùng trọng tâm với cốt thép Dùng trạng háI giới hạn sử dụng để xét vết nứt của bêtông cốt thép thờng Trong trạng tháI giơí hạn sử dụng hệ số thay đổi tảI trọng cho tĩnh tảI và hoạt tảI 1 Do đó mômen dùng để tính ứng suất kéo trong cốt thép là: M=MDC+MDW+1.33MLL Việc tính ứng suất kéo trong cốt thép do tảI trọng sử dụng dựa trên đặc... biểu thou gần đúng nên can Kim tar sock khan mômen của cốt thép đã chọn Cốt thép lớn nhất be giới hạn bẩy yêu câù dẻo dai c 0.42d hoặc a 0.42 1 d f ' c 28 ) 7 Khi fc=30Mpa do đó ta có 1 =0.836 ta có a 0.35d Cốt thép nhỏ nhất của cốt thép thơng thoả mãn yêu cầu nếu: ' A f = s 0.03 c bd fy Với các tính chất vật liệu đã cho ,diện tích nhỏ nhất của thép trên một đơn vị chiều rộng bản là: 0.03.30 (1)d... TRí CốT THéP BảN MặT CầU 2500 800 Phần 2 tính toán dầm chủ + Vật liệu : - bêtông : bêtông dùng cho dầm có các chỉ tiêu cơ lý nh sau : +Tỷ trọng của bêtông : c =2400 kg/m 3 +Cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi : f 'c =45 Mpa +Cờng độ chịu nén của bêtông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ứng suất trớc : f 'ci = 45 Mpa 1 +Môđun đàn hồi : E c = 0.043 c 5 f c' =33915 Mpa Thép thờng : chỉ sử dụng làm cấu tạo Thép. .. căng cốt thép DƯL , các đặc trng tiết diện có kể đến sự giảm yếu của tiết diện lỗ chừa ra để căng cốt thép - Giai đoạn II : kéo căng cốt thép DƯL và đổ bêtông bản mặt cầu , lúc này có kể đến sự tham gia của cốt thép trong đặc trng tiết diện của dầm chủ _ Giai đoạn III : dầm chủ làm việc liên hợp với bản mặt cầu Các đặc trng tiết diện của dầm chủ nh sau : Ta chia tiết diện dầm thành các hình nhỏ hơn nh... chuyển sang đàn hồi.Dùng tỷ số môđun đàn hồi n=Es/Ec để chuyển cốt thép sang bêtông tơng đơng.Môđun đàn hồi Es của cốt thép là 200000Mpa Môđun đàn hồi của Es đợc cho bẩy: Ec=0.043 c 1.5 fc ' Trong đó : c -tỷ trọng của bêtông c =2400(kg/m3) fc =30Mpa Do đó ; 1.5 30 =27700Mpa Ec =0.043 (2400) Và:n=200000/27700=7.2.Dùng n=7 a)Kim tra cốt thép chịu mômen dơng Mômen dơng trong trạng tháI giới hạn sử dụng