Đồ án thiết kế môn học cầu bê tông Thiết kế nhịp cầu bê tông cốt thép dự ứng lựcvới chiều dài 33m, khổ cầu 8m, vỉa hè 1,5m

Thiết kế môn học - 1 - cầu bê tôngđồ án thiết kế môn học cầu bê tông Nội dung thiết kế: Thiết kế nhịp cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, với các số liệu đầu vào nh sau:... Do ta đổ mối nối

Trang 1

Thiết kế môn học - 1 - cầu bê tông

đồ án thiết kế môn học cầu bê tông

Nội dung thiết kế:

Thiết kế nhịp cầu bê tông cốt thép dự ứng lực, với các số liệu đầu vào nh sau:

Trang 2

ThiÕt kÕ m«n häc - 2 - cÇu bª t«ng

I.2.kÝch thíc mÆt c¾t ngang cÇu

I.3 cÊu t¹o lan can lÒ ngêi ®i

chñ

Trang 3

ii.tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên

Ii.1 tính kích thớc mặt cắt ngang dầm chủ tính đổi

- Diện tích dầm chủ: Fd = hbtd*bb + hctd*bc + bs*hs =37.6*60 + 14.1*190 + 18*98.3 = 5877.2 cm2;

- mô men tĩnh của tiết diện tính đổi đối với mép dới dầm:

94 563319

3 2 0

3

) 2 (

* 12

) 2

(

* 12

) 2 (

* 12

btd b

btd btd b btd

s o s s s s ctd d

ctd c ctd

y b h h b h

h y h b h b h

y h h b

ii.2tính kích thớc mặt cắt ngang dầm ngang

Do ta đổ mối nối khô nên mặt cắt tính toán có dạng hình chữ nhật:

Bùi xuân giang lớp: cầu đờng bộ B k39

Trang 4

Dầm liên tục trên gối đàn hồi.

16209528

* 540

* 190

* 8

I a d

Trang 5

iii.1 nội lực do tĩnh tải

iii.1.1 tĩnh tải giai đoạn 1

Tĩnh tải của dầm dọc chủ:

' * * 1 5877 2 * 2 5 * 1 * 10 4 1 269

Tĩnh tải của dầm ngang;

Toàn cầu có 5*6 = 30 dầm ngang

Trọng lợng dải đều trên một mét dài cầu là:

288 0 6

* 4 32

30

* 72 1 2

* 545 0

*

30

* 72 1

F

T/mTĩnh tải giai đoạn 1: q1 = '' 1 557

1

'

1 q 

iii.1.2tĩnh tải giai đoạn 2

Tĩnh tải giai đoạn 2 gồm: lan can, lề ngời đi, gờ chắn bánh, lớp phủ mặt cầu

* ) ( 1 2

Trang 6

* 087 0 2345 0 2

5 1

* 482 0 612 0

* 087 0 2

25 6

* 482 0 2279



Trang 7

Bảngtínhnội lực do tĩnh tải:

iii.2 nội lực do hoạt tải

iii.2.1 tính tải trọng dải đều tơng đơng đối với đoàn xe h30,xb80, vàngời

iii.2.2 tính nội lực do hoạt tải h30, xb80, và ngời

Bảng tính nội lực do hoạt tải:

Nội

Trang 8

iii.2.3 néi lùc lín nhÊt do ho¹t t¶i vµ tÜnh t¶i tiªu chuÈn.

B¶ng tÝnh néi lùc tiªu chuÈn lín nhÊt:

Néi lùc Néi lùc tæng céng do ho¹t t¶i tiªuchuÈn Nltcln

iii.2.4 néi lùc lín nhÊt do ho¹t t¶i vµ tÜnh t¶i tÝnh to¸n

b¶ng tÝnh néi lùc tÝnh to¸n lín nhÊt:

Trang 9

R h b

ho chiều cao có hiệu của dầm;

205

* 190

55732700

* ) 09 0

* 5 0 1 ( 09 0

1

* ) 5 0

M h

* 1900

* 09

iv.2 toạ độ trọng tâm của cốt thép dối với đáy dầm

Khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép tới mép dới cảu dầm đợc xác định theo công thức:

az =

7

1

* 30 3

* 20 3

v duyệt cờng độ với mặt cắt giữa dầm

Kiểm tra xem trục trung hoà đi qua sờn dầm hay cánh dầm:

Ta có:

Ru*hctd*bc = 205*14.1*190 = 549195 kG.cm; (a)

Fd*Rd = 49*9500 = 465500 kG.cm; (b)

Do (b) >(a) nên trờng hợp này trục trung hoà đi qua cánh dầm

Xác định chiều cao vùng chịu nén:

Chiều cao vùng chịu nén đợc xác định từ phơng trình:

Ru*bc*x = Fd*Rd ; -> x =

190

* 205

9500

* 49

*



bc R

R F

u

d d

= 11.95 cm

Kiểm tra điều kiện cờng độ:

Trang 10

vi.3 sơ đồ bố trí cốt thép theo mặt phặt phẳng thẳng đứng(1/2 mc).

Trang 12

vii.3.1 cấu tạo neo và cách bố trí.

Ta dùng neo chủ động kiểu E(c) ( Công

Trang 13

vii.3 tính mất mát ứng suất

vii.3.1 tính mất mát ứng suất tại mặt cắt giữa dầm

vii.3.1.1 tính chiếu dài các bó thép dự ứng lực

Chiều dài bó thép dự ứng lực đợc tính theo công thức:

1.3 hệ số ngàm giữ các sợi trong bó ở các chỗ uốn cốt thép;

với ống thép chứa cáp dự ứng lực là kim loại nhẵn chọn:

3 , 0 2

Trang 14

vii.3.1.3 mất mát ứng suất do biến dạng dới neo và bê tông dới nó.

Mất mát ứng suất do biến dạng dới neo và bê tông dới nó đợc tính theo coong thức:

l: tổng các biến dạng mấu neo biến dạng bê tông dới nó lấy theo quy trình l = 0.4 cm;

ltbchiều dài bình quân của các cốt thép dự ứng lực;

Ed: mô đun đàn hồi của cốt thép; Ed = 1800000 kG/cm2;

-> 4 = 0.4*1800000/33.9548 = 216.71244 kG/cm2;

4 = 216.71244 kG/cm2;

vii.3.1.4 mất mát ứng suất do nén đàn hồi

Mất mát ứng suất do nén đàn hồi đợc tính theo công thức:

Trong đó: n: tỉ số giữa mô đun đàn hồi của cốt thép dự ứng lực và bê tông:

b: ứng suất bê tông ở thớ qua trọng tâm cốt thép , gây ra do căng một cốt thép;

Z: số cốt thép đợc căng sau khi căng bó mà ta muốn xác định sự gảm ứng suất;

a y F

2

) (

vii.3.1.5 mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép

d tb

E L

Trang 15

tc

d

d: ứng suất trong cốt thép cố xét đến các mất mát xuất hiện cho đến cuối thời kỳ nến bê tông;

d = kt - 4 - 7 - 5 = 11000-605.64753-369.0255-216.71244 = 9508.1196 kG/cm2;

-> 3 = 676.46613 kG/cm2;

vii.3.1.6 mất mát ứng suất do co ngót và từ biến

Trong đố: c,: cá giá trị cuói cùng của biến dạng tơng đối do co ngót và từ biến, chọn tuỳ thuộc vào tuổi bê tông ở thời điểm nén , mác bê tông…

Thờng lấy c = 0.000050.00015;  = 1.53;

: hàm số xét tới ảnh hởng của sự keó dài thời gian của hiện tợng co ngót và từ biến bê tông

2 1

; Nd = (kt - 5 - 4 – 0.53)Fd;

thay số ta có: Nd = 482130.94 kG; b = 81.493491kG/cm2;

1 +  2 = 825.85899 kG/cm2;

vii.3.2 tính mất mát ứng suất tại mặt cắt cách gối 1.5m;

vii.3.2.1 tính mất mát ứng suất do ma sát

E

E E

 ( 1 , 3 )



  KT  e KX

Trang 16

ltbchiều dài bình quân của các cốt thép dự ứng lực;

Ed: mô đun đàn hồi của cốt thép; Ed = 1800000 kG/cm2;

-> 4 = 0.4*1800000/33.954767 = 212.04681 kG/cm2;

4 = 212.06481 kG/cm2;

vii.3.2.3 mất mát ứng suất do nén đàn hồi

Mất mát ứng suất do nén đàn hồi đợc tính theo công thức:

Trong đó: n: tỉ số giữa mô đun đàn hồi của cốt thép dự ứng lực và bê tông:

b: ứng suất bê tông ở thớ qua trọng tâm cốt thép , gây ra do căng một cốt thép;

Z: số cốt thép đợc căng sau khi căng bó mà ta muốn xác định sự gảm ứng suất;

a y F

2

) (

d: ứng suất trong cốt thép cố xét đến các mất mát xuất hiện cho đến cuối thời kỳ nến bê tông;

d = kt - 4 - 7 - 5 = 10084.64085;

-> 3 =822.984777 kG/cm2;

vii.3.2.5 mất mát ứng suất do co ngót và từ biến

Trong đố: c,: cá giá trị cuói cùng của biến dạng tơng đối do co ngót và từ biến, chọn tuỳ thuộc vào tuổi bê tông ở thời điểm nén , mác bê tông…

E E E

Trang 17

Thờng lấy c = 0.000050.00015;  = 1.53;

: hàm số xét tới ảnh hởng của sự keó dài thời gian của hiện tợng co ngót và từ biến bê tông

2 1

; Nd = (kt - 5 - 4 – 0.53)Fd;

thay số ta có: Nd = 453971.0827 kG; b = 76.73292235G/cm2;

1 +  2 = 836.51791 kG/cm2;

viii kiểm tra nứt theo ứng suất pháp

viii.1 kiểm toán 1

Tại mặt cắt giữa dầm trong giai đoạn khai thác ( thớ dới):

Trong đó: dm ứng suất trong cốt thép sau khi đã tính đến các mất mát;

o d th

98

* 20431000 59158

98

* 14940043

) 40874 51 591258

98 ( 66 407221 38

.

5679

66 407221

95

* 20431000

48148200 



= 1.8962 kG/cm2 > 0 -> đạt

Tại mặt cắt cách gối 1.5m trong giai đoạn khai thác (thớ trên):

trong đó: Mmintc : mô men nhỏ nhất do tất cả các dạng tải trọng tiêu chuẩn gây ra;

* 3607000 66168

52

* 14948959

) 66168 52 338319

97 ( 4 494294 38

.

5679

4 494294

8590800 

Tại mặt cất cách gối 1.5m trong giai đoạn thi công

0 max

td

tc bt

tc d th th

tc bt d

m d

d

I

M M

y I

M



0

t th

tc bt t

Y I

M



Trang 18

52 14948959

) 66168 52 338319

97 ( 7 514969 38

.

5769

7 514969

Tại mặt cắt giữa dầm, ngăn ngừa xuất hiện vết nứt

59125 98

* ) 40874 51 59125 98 ( 86 450597 38

Sth,Ith mô men tĩnh , mô men quán

tính của tiết diện thu hẹp;

Std,Itd mô men tĩnh , mô men quán

tính của tiết diện tính đổi;



th

tc bt t

td

bt th

th

d

b I

Q Q S

b I

Q Q



Trang 19

5067 552821 18

* 14948959

31 19110

ix.2.1.Tính duyệt với thớ qua trục O-O

Tính với mất mát ứng suất ít nhất:

7336 440888

= 77.62973 KG/cm2; Bùi xuân giang lớp: cầu đờng bộ B k39

nc y

x y

0 0

Q Q S

b I

Q Q

td

bt th

d bt



Trang 20

0.0767) 0.08208

0.08254 (0.079745

7

* 64

2

9429 16 62973 77 149

20 2

9429 16 62973

bt b

a th

bt b a th

x th

I

M M y

I

M y

I

e Nd F

bt d

c th

bt d c th

x th

I

M M y

I

M y

I

e Nd F

ix.3.1.TÝnh duyÖt víi thí qua trôc O-O

TÝnh víi mÊt m¸t øng suÊt Ýt nhÊt:

Nd Qd 0-0 Ndx x Ux y  kc KÕt luËn

kc y

x y

Trang 21

ix.3.2.Tính duyệt với thớ qua trục a-b

Khi tính với mất mát ứng suất nhiều nhất:

ix.3.3.Tính duyệt với thớ qua trục c-d

Khi tính với mất mát ứng suất nhiều nhất:

95 )(

20431000 48148200

( 14

c =

p q

bh R

d

u



2 0 15

.

0

qd : nội lực tính toán trong cốt đải trên một đơn vị dài:

ở đây ta chọn cốt đai 12 với bớc cốt thép u = 20 cm, RT = 2400 kG/cm2;

d td

tc bt tc

d hao KT

I

M M

t x d

dx

R c p

Q  2  sin    

Trang 22

255 5 9072 189

135

* 18

* 205

* 15

135

* 20

* 205

* 15 0 15

gt độ giảm tính toán của ứng suất trớc do nén bê tông gây ra

gt = F1/F2*1000; đối với kết cấu có tiết diện không đổi F1/F2 = 1 -> gt = 1000 kG/cm2;

xii.2.xác định trờng hợp tính toán

xác định chiều cao tơng đối xn: chiều cao tơng đối đợc xác định từ phơng trình:

Mbt +1,1 Rt

nén.(b1 - b).h1.(h'0 - e '- 0,5.h1) - 1,1.Rt

u.b.Xn.(0,5.Xn - h'0 + e') = 0Thay số vào ta có:

2 '

h b

nen t

Trang 23

* 72968 0 8

2 2



Lực cắt do tĩnh tải tại mặt cắt gối

Qg = gb/2 =0.72968*1.72/2 = 0.6275 T/m;

xiv.1.2 nội lực do hoạt tải

Lực tập trung do bánh xe của ô tô sẽ phân bố qua lớp mặt đờng xe chạy, theo chiều dọc là

H: chiều dày lớp phủ mặt cầu

 f I

E

l P f

td b





85 , 0

384

Trang 24

* 2867 1

1 1 8 0 9085 4

* 3 1 4 1 2

4

1

b c b

8 0 72 1 4

8 0

p y n a

p

h h

Trong đó: p áp lực bánh xe ôtô

a’chiều rộng phân bố tính toán của tải trọng p đặt gần mặt cắt gối bản

y1,y2 các tung độ đờng ảnh hởng bên dới lực p

Xét tại mặt cắt cách gối một khoảng x’ = b1/2 = 0.4 m; -> x’’ = 1.5 m;

* 2

6 7674 0

* 4 1 2 1

* 2

10 7674 0

* 4 1 2 1

* 2

10

= 6.4019 T/m

xiv.1.3 nội lực tính toán tổng cộng do tĩnh tải và hoạt tải

M = Mg + Mh ; Q = Qg + Qh;

Trang 25

Khi xét đến hệ số điều kiện do ngàm gần đúng tại mặt cắt giữa dầm ta lấy hê số  = 0.7.Vậy ta có MTT = 3.53124*0.7 = 2.472 T.m/m

xiv.2 chọn cấu tạo bản

* 8 0

247200 8

.

0 h0R ct M

Với Rct = 2400 kG/cm2;

F ct = 4.5334 cm 2 ;

Số thanh cốt thép cần là: n = 4.5334/1.131 = 4

Do vậy ta lấy 8 thanh cốt thép đờng kính 12mm, có diện tích là: F ct = 9.048 cm 2

xiv.2.2 kiểm tra tiết diện theo mô men

Cốt thép theo phơng dọc cần bố trí cốt thép 8 khoảng cách giữa chúng là 20cm;

Do tính theo sơ đồ dầm giản đơn nên chỉ bố trí cốt thép phía dới

Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức:

x =

b R

F R

u

t t

=

100

* 215

048 9

* 2400

* 100

* 215 2

0

x

xiv.2.2 kiểm tra tiết diện ngàm của bản dới tác dụng của lực cắt

Trong bản không bố trí côt thép xiên và cốt thép đai Do vậy toàn bộ nội lực do tĩnh tải và hoạt tải truyền xuống đều do bê tông chịu

Điều kiện kiểm toán: Qmax < R k bh0

xiv.2.4 duyệt mở rộng vết nứt tại mặt cắt ngàm

Đối với cấu kiện bê tong mác M > 300 có thể thay tính vết nứt bằng cách hạn chế trị số bánkiính đặt cốt thép theo công thức:

Trang 26

* 100

10

* 2262

với nhau và có thể coi

nh sơ đồ dầm ngang liên tục

5 nhịp Các dầm ngang

ở gần gối tính nh dầm

liên tục tựa trên các gối cứng

(các dầm dọc), chỉ chịu các

tải trọng trực tiếp truyền lên nó

Tại bản cánh ta thực hiện mối nối bằng

đổ bê tông liền khối tại chỗ

Đờng ảnh hởng áp lực lên dầm dọc

có dạng hình gãy khúc

Tung độ đờng ảnh hởng tại một

phần t chiều dài đờng ảnh hởng là:

l l

Trang 27

do vậy đờng ảnh hởng lại có dạng tam giác

xv.1 tính nội lực do tải trọng cục bộ gây ra

0 với yi tung độ DHA Q0.5 hoặc Qg

Nội lực tính toán trong dầm ngang nhiều nhịp liên tục do hoạt tải H30, và XB80 gây ra:

Lập bảng tính cho các giá trị của nội lực:

XB80 l/2 10 4.75 5 3.6575 -1.5675 8.8

gối 10 4.75 15.2 1.045 -4.7025 19.228xv.2 nội lực do dầm ngang cùng làm việc với kết câu nhịp gây ra

Vẽ đờng ảnh hởng của R0 R1 R2 rồi từ đó vẽ đờng ảnh hởng của M’’, Q’’ tại tiết diện giữa nhịp giữa dầm ngang và tại gối

Tính và vẽ các đờng ảnh hởng theo phơng pháp dầm liêntục trên các gối đàn hồi

Tung độ đờng ảnh hởng tại đầu hẫng đợc xác định theo công thức:

no k

p no

Trang 30

tải trọng lan can tay vịn = 0.255 T/m.

ta coi tĩnh tải là phân bố đều :

11

8

* 227956

0 15 0

* 3 ) 255 0 175 0 (



c t

Tải trọng phân bố đoàn ngời 0.3 T/m

Tải trọng tơng của một dãy bánh xe L =33m với mặt cắt giữa nhịp

Trang 31

Bè trÝ cèt thÐp phÝa trªn t¹i mÆt c¾t gèi

Néi lùc trong cèt thÐp N =

4 82

xv.4 kiÓm to¸n tiÕt diÖn theo m« meo uèn

04 8

* 2400



b R

F R

u

t t

28 6

* 2400



b R

F R

u

t t

* 15

Trang 32

* 4

* 1

) 6

* 6 1 2 / 6 1 10 (

* 1

) 6

* 2 2 / 2 3 (

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	12,65 MB