Thiết kế dầm cầu ô tô nhịp gian đơn bằng be tông cốt thép dư ứng lực kéo trước mặt cắt supper _T lắp ghép

Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông Trờng ĐH GTVT-Hà Nôị Thiết Kế Dầm Cầu ÔtÔ nhịp giản đơn Bằng btct d l kéo trớc mặt cắt super-t lắp ghép... Sơ đồ không gian của kết cấu nhịp gồm các phiến

Trang 1

Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông Trờng ĐH GTVT-Hà Nôị

Thiết Kế Dầm Cầu ÔtÔ nhịp giản đơn

Bằng btct d l kéo trớc mặt cắt super-t

lắp ghép

1.Các số liệu ban đầu:

+ Chiều dài toàn dầm: Ltd = 28 m

+ Chiều dài tính toán: Ltt =27.4 m (Chọn a =30cm)

Trang 2

-Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông Trờng ĐH GTVT-Hà Nôị

* 50

* 2

1

* 2 250

* ) 50 700

-Ta có mặt cắt ngang tính đổi:

Đỗ Văn Tân Cầu Đờng Anh -K39

2

Trang 3

3 Tính hệ số phân bố ngang (xét cho dầm biên).

Sơ đồ không gian của kết cấu nhịp gồm các phiến dầm Super-T liên kết với nhau bởibản mặt cầu và các dầm ngang ở gối.Do các dầm chính chỉ liên kết với nhau bằng bảnmặt cầu là chủ yếu nên kết cấu ngang đợc coi nh một kết cấu liên tục kê trên gối đànhồi là các dầm chính

Trong trờng hợp này có thể coi đờng ảnh hởng của áp lực xuống dầm chính nh đờng

ảnh hởng phản lực gối của dầm liên tục kê trên các gối đàn hồi

3

Trong đó:

l : khẩu độ tính toán của nhịp l=27.4(m)

Ed , En : mô dun đàn hồi của dầm dọc , dầm ngang ( Ed = En)

d : khoảng cách 2 dầm dọc chủ d=2.19(m)

I’ : Độ cứng của kết cấu ngang trên 1m dài kết cấu nhịp

p :Độ võng của dầm chính do tải trọng p=1T/m phân bố

đều trên chiều dài dầm

d d p

I E

l q

*

* 384

= 4

3 4

3

*

* 8 12

* 5

*

* 6

*

* 384

*

l I

I d l

I E

n

d d

F

S

1142.4 (m m)-Mô men quán tính của tiết diện tính đổi đối với trục đi qua trọng tâm

dầm dọc chủ:

) ( 10

* 240

* 700 12

240

* 700 )

5 887 5 1142 (

5 1142 5

1642 (

* 215

* 2190 12

215

*

2190

4 11

2

3 2

Trang 4

0

* 4 27

34716 0

* 19 2

* 8 12

4

3



-Tra bảng phụ lục đợc các đờng ảnh hởng R theo tim các gối của dầm 5 nhịp

Với =0.294 nội suy từ trị số =0.1 và =0.5 ta có:

RM n0: Phản lực gối n do M=1 tác dụng trên gối biên

dk=1.075 m , d=2.19 dk/d=0.49

Tra bảng ta có : d* RM 00=0.543 và d* R M 05=0.016

 Rp 0k=0.775+0.49*0.543=1.041

Rp 5k=-0.019+0.49*0.016=-0.0126

Đờng ảnh hởng phản lực của dầm biên:

Hệ số phân bố ngang cho dầm biên: K=  y i

2 1

2

1



+Với ngời: K=   *0 775 0 532 1 075 1 523

2

1 925 0

* 775 0 1

* 2

Trang 5

4.Xác định tĩnh tải giai đoạn I và II.

4.1 Tĩnh tải giai đoạn I:

4.2-Tĩnh tải giai đoạn II :

Gồm lan can, lớp phủ mặt cầu, gờ chắn bánh

+Trọng lợng gờ chắn bánh trên một mét dài cầu:

Trang 6

-ThiÕt KÕ M«n Häc CÇu Bª T«ng Trêng §H GTVT-Hµ N«Þ

sè 3

5.3 Néi lùc tiªu chuÈn vµ néi lùc tÝnh to¸n lín nhÊt do c¸c tæ hîp t¶i träng.(T/m)

Trong b¶ng tæng hîp sè 4 ta tÝnh to¸n c¸c néi lùc Q vµ M do c¸c tæ hîp t¶i träng TiªuChuÈn g©y ra

Trong b¶ng tæng hîp sè 5 ta tÝnh to¸n c¸c b¶ng néi lùc Q vµ M do c¸c tæ hîp t¶i trängtÝnh to¸n g©y ra

§ç V¨n T©n CÇu §êng Anh -K39

6

Trang 7

l(m) x(m) l-x(m) y=x*(l-x)/l y1=(l-x)/l y2=1-y1 m2) m2) m2) m2

Nội lực do tĩnh tải (tiêu chuẩn và tính toán)

Dòng Nội Diện tíchTĩnh tải TC Hệ số vợttải Tĩnh tải tiêu chuẩn Tổng Tĩnh tải tính toán Tổng

-Nội lực do hoạt tải H30, XB80, ngời

Dòng Nội lực Tải trọng tơng đơng DT dah Hệ số phân bố ngang Nội lực do TTTC

7

Trang 8

Dßng Néi lùc Néi lùc tæng céng do t¶i träng tiªu chuÈn Néi lùc lín nhÊt do

TÜnh t¶i+H30+ngêi TÜnh t¶i +XB 80 ht vµ tt tiªu chuÈn

Néi lùc lín nhÊt do tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i tÝnh to¸n

dßng Néi lùc hÖ sè xk HÖ sè vît t¶i Néi lùc tæng cæng do t¶i träng tÝnh to¸n Néi lùc tinh to¸n §ç V¨n T©n CÇu §êng Anh -K39

8

Trang 9

Trang 10

Trang 11

* 5 0 1

1 '



 

Với dầm giản đơn ta lấy =0.09

M: Mô men lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải tính toán

0

* 5 0 1

* 09 0

1 '

cm



Trang 12

6.2 Tính diện tích cốt thép dự ứng lực.

F d   *b c*h o'*R u /R d2

Với Rd2 cờng độ cáp dự ứng lực trong giai đoạn sử dụng :Rd2=13950kG/cm2

 Fd=0.09*219*104.457*255/13950 = 37.635 cm2

-Chọn loại cáp DƯL có đờng kính 12.7 mm -Diện tích 1 tao : F1tao=0.988 cm2

-Vậy số tao cáp cần thiết là: n=Fd/F1tao=37.635/0.988=38.09 tao  chọn 40 tao

-Ta bố trí cốt thép nh sau:40 tao bố trí ở phía dới gồm 4 hàng, các tao trong hàng đối xứngnhau qua tim dầm:

+Hàng 1 cách đáy dầm 60 mm gồm 13 tao

+ Hàng 4cách đáy dầm 210 mm gồm 2 tao

Trang 13

Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông Trờng ĐH GTVT-Hà Nôị

Trong đó để giảm ứng suất kéo ở đầu dầm nên sẽ thiết kế các đoạn cáp không dính bámvới bê tông bằng cách bọc cáp trong ống platic hoặc ống cao su cứng Các cáp đựơc ngănkhông dính bám với bê tông có vị trí đối xứng với tim dầm

Chiều dài đoạn không dính bám gồm 4 loại : 2 m , 4m , 6 m , 8m

-Ta lần lợt bọc cáp đối xứng qua tim dầm từ trên xuống Và số cáp đợc kéo về đầu dầm

21

*216

*1211

*136

*13

*

cm n

f

y f f

ở đây bỏ qua phần cốt thép thờng và cốt DƯL ở phần chịu nén

-Kiểm tra trờng hợp tính toán:

Gọi N1=Ru*bc*hc=255*219*21.5=1200667.5 kG

N2=Rd2*Fd=13950*40*0.988=551304 kG

Với:

Ru-Cờng độ tính toán chịu uốn của Bê tông =255kG/cm2

Rd2- Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL ở giai đoạn sử dụng =13950kG/cm2

Fd-Diện tích của cốt thép DƯL=40*0.988 cm2

Ta thấy rằng N1>N2 Trục trung hoà đi qua bản cánh của dầm

Do đó điều kiện cờng độ là:

988 0

* 40

* 13950

- Mô đun đàn hồi của bê tông : Eb=380000 kG/cm2

- Mô đun đàn hồi của cốt thép: Et=1.8*106 kG/cm2

Hệ số: n=Et/Eb=4.8

+/ Đặc trng hình học của tiết diện nguyên và tiết diện liên hợp:

-Mặt cắt L/2:

*/Diện tích của mặt cắt tính đổi: Ftđ=b*h + (bc-b)*hc + (b1-b)*h1 + n1* F1

+Tiết diện nguyên: Ftđ=18.5*160 + (139-18.5)*11.7 + (70-18.5)*24 + 4.8*39.52

13

Trang 14

*1211

*136

*13

*

cm n

y n

i

i i

2

5 18 70 2

7 11 160

* 7 11

* 5 18 139 2

+Tiết diện liên hợp:

2

24

* 3 19 70 2

5 21 175

* 5 21

* 3 19 219 2

-Các khoảng cách từ trục quán tính chính của tiết diện tới đáy dầm và tới đỉnh dầm:

+Tiết diện nguyên: Yd = Sx/Ftđ=81.456 (cm) Y1 t = h- Yd =78.544 (cm)

+Tiết diện liên hợp: Yd = Sx/Ftđ=110.549 (cm) Y1 t = h- Yd = 64.451 (cm)

-Mô men quán tính của mặt cắt quy đổi:

*

* 12

* 3

*

2 1 1

2 1 1 1

1

3 1 1

2 1 3

3 3

t d t d

c t c c

c c

d t

td

a y F n

h y h

b

h b b h

y h b b h b b y b y

* 24

* 5 18 70 12

24

* 5

* 7 11

* 5 18 139 7

11

* 5 18 139 3

456 81

* 5 18 3

544 78

3 3

* 24

* 3 19 70 12

24

* 3

* 5 21

* 3 19 219 12

5 21

* 3 19 219 3

549 110

* 3 19 3

451 64

3

2 3

3 3

*/Diện tích của mặt cắt tính đổi: Ftđ=b*h + (bc-b)*hc + (b1-b)*h1 + n1* F1

+Tiết diện nguyên: Ftđ=18.5*160 + (139-18.5)*11.7 + (70-18.5)*24 + 4.8*39.52

*411

*36

*5n

y

*n

i

i i

14

Trang 15

2

5 18 70 2

7 11 160

* 7 11

* 5 18 139 2

+Tiết diện liên hợp:

2

24

* 3 19 70 2

5 21 175

* 5 21

* 3 19 219 2

-Các khoảng cách từ trục quán tính chính của tiết diện tới đáy dầm và tới đỉnh dầm:

+Tiết diện nguyên: Yd = Sx/Ftđ=82.817 (cm) Y1 t = h- Yd =77.183 (cm)

+Tiết diện liên hợp: Yd = Sx/Ftđ=111.92 (cm) Y1 t = h- Yd = 63.08 (cm)

-Mô men quán tính của mặt cắt quy đổi:

*

* 12

* 3

*

2 1 1

2 1 1 1

1

3 1 1

2 1 3

3 3

t d t d

c t c c

c c

d t

td

a y F n

h y h

b

h b b h

y h b b h b b y b y

* 24

* 5 18 70 12

24

* 5

* 7 11

* 5 18 139 7

11

* 5 18 139 3

817 82

* 5 18 3

183 77

3 3

3 td

2 3

3 3

td

071 12 92 111

* 832 13

* 8 4 2

24 92 111

* 24

* 3 19 70 12

24

* 3

* 5 21

* 3 19 219 12

5 21

* 3 19 219 3

92 111

* 3 19 3

08 63

8.2 Tính mất mát dự ứng suất trong cốt thép dự ứng lực tại mặt cắt L/2: 8.2.1:Mất

mát ứng suất trong giai đoạn I:

a/Mất mát do ma sát giữa cốt thép với thành ống hoặc với liên kết định vị chỗ uốngãy khúc của cốt thép trong dầm kéo trớc khi đổ bê tông :5

-Do công nghệ chế tạo dầm Super-T là thi công kéo trớc, các cốt thép dự ứng lực đợckéo thẳng nên 5 =0

b/ Mất mát do sự truyền nhiệt giữa cốt thép và bệ khi hấp hơi nóng dỡng hộ bê tông trongdầm có cốt thép kéo trớc khi đổ bê tông 6

Trong điều kiện nớc ta thì không hấp hơi nóng hoặc ván khuôn cùng đợc hấp nóng cùngvới cấu kiện nên 6=0

c/Mất mát dự ứng suất do biến dạng neo của bộ phận kẹp cáp: 4

ltb-Chiều dài trung bình của các các cốt thép dự ứng lực (=30m)

Ed –Mô đun đàn hồi của cáp dự ứng lực =1.8*106 kG/cm2

4= * 1 8 * 10 240

3000

4

 (kG/cm2 ) d/Mất mát dự ứng suất do tự chùng của cốt thép :3

3 =(0.27*d / Rdtc- 0.1)*d

15

Trang 17

-Thiết Kế Môn Học Cầu Bê Tông Trờng ĐH GTVT-Hà NôịTrong đó:d- ứng suất cốt thép có tính đến mất mát ứng suất xuất hiện trớc

17

Trang 18

-nén bê tông.

d = KT - 5 - 6 = KT = 12537 kG/cm2với KT-ứng suất kiểm tra trong cố thép dự ứng lực =(0.8-0.9)Rd1

Rd1-Cờng độ cáp dự ứng lực trong giai đoạn chế tạo =13930kG/cm2

Trang 19

Rdtc –Cờng độ tiêu chuẩn của cốt dự ứng lực =18500 kG/cm2

3 = 0 1 * 12537 1040 23

18500

12537

* 27

8.2.2 Mất mát ứng suất giai đoạn II

a/ Mất mát ứng suất do từ biến và co ngót:

E

* σ E

*

b

d b d

36702763

375 11 549 110 546

9077

1 55 444867 I

y F

1

N

2

td 2

 -hệ số hàm lợng cốt thép Fd trong mặt cắt bê tông Fb

52 39 546

174 99 1

*

b

d b d

8.3.1:Mất mát ứng suất trong giai đoạn I:

a/Mất mát do ma sát giữa cốt thép với thành ống hoặc với liên kết định vị chỗ uốn gãykhúc của cốt thép trong dầm kéo trớc khi đổ bê tông :5

-Do công nghệ chế tạo dầm Super-T là thi công kéo trớc, các cốt thép dự ứng lực đợc kéothẳng nên 5 =0

Trang 20

b/ Mất mát do sự truyền nhiệt giữa cốt thép và bệ khi hấp hơi nóng d ỡng hộ bê tông trongdầm có cốt thép kéo trớc khi đổ bê tông 6.

Trong điều kiện nớc ta thì không hấp hơi nóng hoặc ván khuôn cùng đợc hấp nóng cùngvới cấu kiện nên 6=0

c/Mất mát dự ứng suất do biến dạng neo của bộ phận kẹp cáp: 4

ltb-Chiều dài trung bình của các các cốt thép dự ứng lực (=30m)

Ed –Mô đun đàn hồi của cáp dự ứng lực =1.8*106 kG/cm2

4= * 1 8 * 10 240

3000

4

 (kG/cm2 ) d/Mất mát dự ứng suất do tự chùng của cốt thép :3

3 =(0.27*d / Rdtc- 0.1)*d

Trang 22

Trong đó:d- ứng suất cốt thép có tính đến mất mát ứng suất xuất hiện trớc

Trang 23

nén bê tông

d = KT - 5 - 6 = KT = 12537 kG/cm2

với KT-ứng suất kiểm tra trong cố thép dự ứng lực =(0.8-0.9)Rd1

Rd1-Cờng độ cáp dự ứng lực trong giai đoạn chế tạo =13930kG/cm2

Trang 24

Rdtc –Cờng độ tiêu chuẩn của cốt dự ứng lực =18500 kG/cm2

3 = 0 1 * 12537 1040 23

18500

12537

* 27

8.3.2 Mất mát ứng suất giai đoạn II

a/ Mất mát ứng suất do từ biến và co ngót:

E

* σ E

*

b

d b d

td

95 36702763

071 12 92 111 546 9077

1 643 155703 I

y F

 -hệ số hàm lợng cốt thép Fd trong mặt cắt bê tông Fb

832 13 2436

.

8954

988 0

*

14



 2

849 99 1

*

b

d b d

(y

*I

d td

bt tc max TC d

I td

bt tc

Trang 25

y

* I

e

* N F

174 99

* 0973 361399 546

9077

0973

549 110

* ) 31004040 49125800

* 8 0 ( 456 81

* 85 19822514

31004040 767

.

147

=-4.626 (kG/cm2)  btd  < Rkd =18 (kG/cm2 )  Đạt

8.4.2 Kiểm toán 3:

-Duyệt chống nứt khi chế tạo, xét ở thớ trên cùng

-Kiểm toán tiết diện cách gối 1.5 m

-Trong trờng hợp này ứng suất trớc trong cốt thép phải tính toán với hao hụt tối thiểu là:0.53 , 4 , 5 , 6

-Lực kéo dự ứng lực đã trừ đi mất mát:

Nd = (12537-0.5*1040.23-240 )* 13.832 =162897.8733 kG

-Công thức kiểm toán là: btT = b.mT + 1tr ê n

td

TC bt

y

* I M

Với b.mT = 1t

td

x d td

d

y

* I

e

* N F

20119142

183 77

* 071 12 817 82

* 8733 162897 388

5660

8733 162897

8.4.3 Kiểm toán 4:

Duyệt nứt dọc khi chế tạo ở thớ duới dầm tại mặt cắt bất lợi nhất L/2.

Kiểm toán này đề phòng nứt toác bê tông (tức là xuất hiện vết nứt dọc theo cốt thép dohiện tợng giãn nở ngang khi bê tông bị nén dọc )

-ứng suất nén tại thớ dới của tiết diện do lực Nt tính với mất mát tối thiểu và do mô mentải trọng bản thân MbtTC gây ra đợc kiểm tra nh sau:

td

bt

TC d

Trang 26

-Tính ứng suất tại đáy dầm do cốt thép dự ứng lực có kể đến mất mát 5 , 6

Nd = ( 12537 – 0 – 0 )*39.52 = 495462.24 kG

) cm / kG ( 349 228 85

19822514

456 81

* 375 11 456 81 69

e

* N F

N

σ

2

d td

x d td

19822514

544 78

* 375 11 456 81 69

e

* N F

N

2

t 1 td

x d td

-Để xác định RN cần xác định min ,max : RN = RN nếu min  0.7 max

RN = RN it nếu max  0.85 max

-Trong đó Mbt TC = 310.0404 T.m =31004040 kG.cm

-Thay số ta có:

b = (228.349 - * 81 456 ) * 1 1 111 04 ( kG / cm )

85 19822514



bt = (228.349 - * 78 544 ) * 1 1 386 318 ( kG / cm )

85 19822514

Duyệt ứng suất ở thớ trên đỉnh dầm trong giai đoạn sử dụng.

-Vì ở đây đang xét dầm giản đơn cho nên khi kiểm toán ứng suất ở thớ trên giai đoạn chếtạo đã bảo đảm thì trong giai đoạn sử dụng cũng đạt yêu cầu

9 Tính duyệt c ờng độ do tác dụng của ứng suất cắt và ứng suất nén chủ.Tính chống nứt do tác dụng của ứng suất kéo

9.1 Tính c ờng độ do tác dụng của ứng suất cắt ở mặt cắt cách gối 1.5 m.

-Kiểm tra cho những thớ nằm tại trục trung hoà của tiết diện sẽ có giá trị lớn nhất

td

bt 1

k td

d

b

*I

QQS

*b

*I

QQ

-Tính đặc trng hình học của mặt cắt:

+/Trị số mô men tĩnh của phần tiết diện tách ra:

*/Tính Sk của tiết diện nguyên:

Sk = Sab1 + b* 

2

h

yt1 c 2 với Sab1 = bc*hc*(yt1 –0.5hc) =139*11.7*(78.544-0.5*11.7)=118222.252 cm3

Trang 27

* 07 35204274

) 8 40305 16

72363 ( 365 159552

* 5 18

* 8 20119142

8 40305

x

4

) σ σ ( 2

σ

9.2.1 Đối với những thớ qua trục I-I sẽ xét 2 tổ hợp tải trọng

+ Lực Nd với ứng suất hao ít nhất và với hệ số vợt tải 1.1

+Tải trọng thẳng đứng tính toán sinh ra Mmax , Qmax với hai trờng hợp bố trí hoạt tảiH30+ngời đi bộ và tải trọng đặc biệt XB80

a/ Trờng hợp bố trí tải trọng H30 và ngời đi bộ:

Do đặc điểm kêt cấu dầm Super-T là dự ứng lực thẳng nên ta có:x =

td

d

F N

Nd :Lực kéo của các bó cốt thép dự ứng lực với mất mát ứng suất hao ít nhất

5660

8733

b/Bố trí hoạt tải XB80

Do QH30 + ngời_> QXB80   H30+ngời >  XB80  nc H30+ngời >  XB80

ncVậy Đạt yêu cầu

9.2.2 Đ ối với thớ a-b chỗ nối cánh với s ờn dầm phía trên trục I-I và đối với thớ c-d phíad

ới trục I-I

-Cần phải xét 6 tổ hợp tải trọng:

+ Nd trong 2 trờng hợp: với mất mát tối thiểu và nh=1.1 với mất mát tối đa và nh =0.9;+Mbt và Qbt trong lúc căng cốt thép và nt =0.9, các tải trọng thẳng đứng khác không có+Mmax và Qmax do tác dụng của mọi tải trọng tính toán ( với hệ số vợt tải >1 ) và xét 2 tr-ờng hợp xếp tải

Đoàn xe ôtô H30 + đoàn ngời, hoạc riêng 1 xe đặc biệt XB80

9.2.2.1 Đối với thớ a-b do Mbt và Qbt

-Xét với mất mát ít nhất, hệ số vợt tải n=1.1

ab td

d

bt

S

* b

* I

Q Q S

* b

* 07 35204274

8 40305 16

72363 252

118222

* 5 18

* 8 20119142

8

c t t d d td

d

I

h y

* M

* 9 0 I

h y

* a y

* N

F

N

Mbt =6417534 kG.cm

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	0,95 MB