Thiết kế cầu với số liệu được giao với 22TCN272 05, tải trọng HL93,khổ cầu 10,5m, khổ thông truyền ngang 25m, rộng 3,5m

¯ Chiều cao nhỏ nhất của lan can phải bằng 1060 mm tính từ mặt đường người đi ¯ Khoảng cách tĩnh giữa các thanh không được lớn hơn 150 mm ¯ Khi dùng lan can có cả cột đứng và thanh ngan

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên của em trong Đồ án này em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc cùng tất cả các thầy cô của Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Tp.HCM đã tạo điều kiện

giúp đỡ em hoàn thành chương trình học.

Sau bốn năm học tập và hơn 3 tháng làm Đồ án tốt

nghiệp, được sự tận tình giúp đỡ của Giáo viên hướng dẫn và sự nổ lực của bản thân em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này.

Em xin được gởi lời cảm ơn sâu sắc chân thành đến Thầy Th.S Mai Lựa và các thầy cô trong Bộ môn Cầu Đường

khoa CÔNG TRÌNH đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành Thiết kế tốt nghiệp trong thời hạn được giao

Cuối cùng em xin cám ơn đến mọi người thân trong gia đình, bạn bè, Ban Lãnh Đạo và các anh chị trong Chi nhánh phía Nam của Tổng Công Ty Tư Vấn Thiết Kế Giao Thông Vận Tải TEDI đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành

nhiệm vụ Thiết kế tốt nghiệp.

Tuy nhiên, kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế, chắc

chắn rằng Đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý, phê bình chỉ dẫn của Giáo viên hướng dẫn và Giáo viên đọc duyệt để em có thêm kinh nghiệm cho công tác sau này.

Em xin chân thành cám ơn !

Sinh viên : Nguyễn Đức Thiện

SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CHO VIỆC THIẾT KẾ CẦU KÊNH

BÍCH( L=5x33 m)

Các quy trình và tiêu chuẩn áp dụng :

 Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22TCN 259 – 2000

 Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN 263 – 2000

 Quy trình thiết kế cầu cống theo TTGH 22TCN 18 – 79

 Tiêu chuẩn TCVN 4195 – 95 và TCVN 4202 – 95 : đất xây dựng và phương pháp xác định tính chất cơ lý trong phòng TN

 Thí nghiệm SPT trong lỗ khoan theo TC ASTM – D.1586

 Tiêu chuẩn ngành đất xây dựng, phương pháp chỉnh lý thống kê các kếtquả xác định các đặc trưng của chúng 22TCN 74 – 87

 Các quy trình, quy phạm về khảo sát xây dựng hiện hành của VN

I Đặc điểm địa chất công trình :

a Đặc điểm địa hình địa mạo

Vị trí khảo sát cầu Kênh Bích thuộc xã Tây Ninh huyện Tân Thành –Tỉnh Đồng Tháp Địa hình khu vực khảo sát khá bằng phẳng, độ chênh cao giữa bờ sông và bề mặt địa hình không lớn Bề mặt địa hình 1 số vị trí bị chia cắt bởi các rạch tưới tiêu và ao nhỏ

b Đặc điểm thuỷ văn và địa chất thuỷ văn :

Tại thời điểm khảo sát toàn bộ bề mặt địa hình bị ngập nước do ảnh hưởng bởi ngập nước theo mùa của khu vực Đồng Tháp Mười Chiều sâu ngập nước tại vùng ruộng lúa khoảng từ 1.2 m đến 1.6 m Có sự ảnh hưởng nhỏ của thuỷ triều

Từ địa tầng khảo sát trong các lỗ khoan cho thấy nước ngầm ở đây được chứa trong tầm cát và 1 phần do nước mặt cung cấp

II Điều kiện địa tầng :

Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất công trình ngoài thực địa có thể phân địa tầng từ trên xuống dưới như sau :

¯ Lớp 1 : sét, màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng.

¯ Lớp 2 : bùn sét, màu xám xanh, xám nâu.

¯ Lớp 3 : sét, màu xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo cứng.

¯ Lớp 4 : sét màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng,

nữa cứng

¯ Lớp 5 : sét, màu nâu đỏ, xám vàng, trạng thái nữa cứng.

¯ Lớp 6 : cát hạt nhỏ, màu xám vàng, xám trắng, kết cấu rất chặt.

Mô tả:

¯ Lớp 1 : sét, màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng.

Có diện phân bố rộng bắt gặp tại 3 lỗ khoan, trừ lỗ khoan (LKB – 02), nằm ngay trên bề mặt Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ +1.6 m (LKB – 01) đến +2.7 m (LKB – 03), đáy lớp từ -5.88 m (LKB – 04) đến -8.66 m(LKB – 03) Chiều dày lớp nhỏ nhất 7 m, lớn nhất 7.6 m

¯ Lớp 2 : bùn sét, màu xám xanh, xám nâu.

Có diện phân bố của lớp 2 rất rộng lớn , gặp trong tất cả các lỗ khoan, nằm dưới lớp 1 và ngay trên bề mặt Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ -0.5

m (LKB – 04) đến +1.5 m (LKB – 03), đáy lớp từ -8.09 m (LKB – 02) đến -5.3 m (LKB – 03) Chiều dày lớp nhỏ nhất 7.5 m (LKB – 02), lớn nhất 8.6 m (LKB – 01), trung bình khoảng 8.1 m

¯ Lớp 3 : sét, màu xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo cứng.

Có diện phân bố của lớp 3 rất rộng lớn , gặp trong tất cả các lỗ khoan, nằm dưới lớp 2 Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ -8.09 m (LKB – 02) đến -5.3 m (LKB – 03), đáy lớp từ -17.09 m (LKB – 02) đến -19.02 m (LKB– 01) Chiều dày lớp nhỏ nhất 10.2 m (LKB – 01), lớn nhất 13.5 m (LKB – 03), trung bình khoảng 13.0 m

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn( SPT) có giá trị nhỏ nhất N=24, lớn nhất N=26, trung bình N=25

¯ Lớp 4 : sét màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng,

nữa cứng.

Có diện phân bố của lớp 4 nhỏ , gặp trong tất cả các lỗ khoan, nằm dướilớp 3 Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ -16.8 m (LKB – 03) đến -15.8 m (LKB – 01), đáy lớp từ -18.0 m (LKB – 03) đến -17.02 m (LKB – 01) Chiều dày lớp thay đổi từ 1.2.0 m (LKB – 01), lớn nhất 1.6 m (LKB – 03), trung bình khoảng 5.1 m

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn( SPT) có giá trị nhỏ nhất N=12, lớn nhất N=14, trung bình N=13

¯ Lớp 5 : sét, màu nâu đỏ, xám vàng, trạng thái nữa cứng.

Có diện phân bố của lớp 5 rất rộng lớn , gặp trong tất cả các lỗ khoan, nằm dưới lớp 3,4 Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ -23.0 m (LKB – 03) đến -15.02 m (LKB – 01), đáy lớp từ -27.5 m (LKB – 04) đến -25.02 m

(LKB – 01) Chiều dày lớp thay đổi từ 3.8 m (LKB – 03), đến 13.5 m (LKB – 04).

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn( SPT) có giá trị nhỏ nhất N=25, lớn nhất N=45, trung bình N=35

¯ Lớp 6 : cát hạt nhỏ, màu xám vàng, xám trắng, kết cấu rất chặt.

Có diện phân bố của lớp 6 tương đối rộng, gặp trong tất cả các lỗ khoan thăm dò, nằm dưới lớp 5 Cao độ mặt lớp đất biến đổi từ -49.02 m (LKB– 01) đến -44.39 m (LKB – 02), đã khoan vào lớp từ 5.45 m (LKB – 01)đến 4.65 m (LKB – 03) nhưng chưa xác định được đáy lớp

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn( SPT) có giá trị nhỏ nhất N=50, lớn nhất N=68, trung bình N=59

KẾT LUẬN

I Kết luận :

¯ Lớp 1 : đất đắp : sét, màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng.

Là lớp đất khá tốt nhưng bề dày mỏng, nên xử lý để đảm bảo an toàn

¯ Lớp 2 : bùn sét, màu xám xanh, xám nâu.

Chiều dày lớn 7.5 m, đây là lớp đất rất yếu, thi công hố móng cần phải có phương án xử lý thích hợp

¯ Lớp 3 : sét, màu xám vàng, xám nâu, trạng thái dẻo cứng.

Chiều dày 11.7 m, lớp này có sức chịu tải khá tốt nhưng nằm gần bề mặt, chưa thích hợp cho việc đặt nền móng công trình

¯ Lớp 4 : sét màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng,

nữa cứng.

Chiều dày trung bình khoảng 5.1 m, đây là lớp đất tương đối tốt, bề dày lớp mỏng

¯ Lớp 5 : sét, màu nâu đỏ, xám vàng, trạng thái nữa cứng.

Chiều dày lớp khoảng 8.7 m, đây là lớp đất tốt, nhưng chiều sâu lớp chưa đảm bảo để đặt móng công trình với quy mô lớn

¯ Lớp 6 : cát hạt nhỏ, màu xám vàng, xám trắng, kết cấu rất chặt.

Đây là lớp đất rất tốt, đã khoan vào lớp từ 4.65 m đến 5.45 m, rất phù hợp cho việc đặt nền móng công trình cho những công trình có quy mô lớn

II Bảng tra các tính chất cơ lý của đất

Dung trọng tự nhiên() (g/m 3 )

Lực dính đơn vị C KG/cm²

Góc ma sát 

2 8.6 79.97 1.487 0.073 4 o59' _ bùn sét, màu xámxanh, xám nâu

sét, màu xámvàng, xám nâu,trạng thái dẻocứng

sét màu xámvàng, nâu vàng,nâu đỏ, trạng tháidẻo cứng, nữacứng

5 11 28.56 1.915 0.42 18 o28' 35 sét, màu nâu đỏ,xám vàng, trạng

thái nữa cứng

cát hạt nhỏ, màuxám vàng, xámtrắng, kết cấu rất

chặt

Phần I Thiết kế sơ bộ phương án 1-Dầm supper T

CHƯƠNG I:

THIẾT KẾ LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI

I Một số yêu cầu chung:

Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi

không bị rớt xuống sông Lan can còn là công trình thể hiện tính thẩm mỹ,

tạo hình thái hài hòa với các công trình và cảnh quan xung quanh

Lan can đường người đi có tác dụng đảm bảo an toàn cho người đi bộ trên

cầu

¯ Chiều cao nhỏ nhất của lan can phải bằng 1060 mm tính từ mặt đường

người đi

¯ Khoảng cách tĩnh giữa các thanh không được lớn hơn 150 mm

¯ Khi dùng lan can có cả cột đứng và thanh ngang, thì ở phần thấp (65

mm) khoảng cách tĩnh giữa các thanh 150 mm, khoảng cách tĩnh của

phần trên không quá 380 mm

¯ Hoạt tải tính toán là tải trọng phân bố đều có cường độ w=0.37 N/mm

theo cả hai phương thẳng đứng và nằm ngang Đồng thời lan can phải

được tính với 1 tải tập trung 890 N, có thể tác dụng đồng thời với tải

trọng phân bố ở trên

II Cấu tạo thanh lan can:

Ta chọn lan can tay vịn và trụ lan can làm bằng vật liệu thép AII

Tiết diện là thép ống có bề dày 5 mm

10x200=2000

5 100

III Thiết kế:

Do tải trọng tác dụng lên mỗi thanh lan can là như nhau nên ta chỉ cần kiểm tra cho thanh lan can có đường kính nhỏ(thanh lan can dưới)

1) Tĩnh tải tác dụng:

Trọng lượng bản thân :

F

g  t

mm / N 105 , 0 1335 10 85 , 7 F g

mm 1335 80

90 4 d D 4 F

mm / N 10 85 , 7

5 t

2 2

2 2

2

3 5

2) Hoạt tải tác dụng:

Sơ đồ tác dụng của hoạt tải:

0.5L

L

Độ lớn của tải trọng:

N 5 , 1557 890

75 , 1

2 ( )2 (1,75.0,37)2 (1,75.0,37 1, 25.0,105)2 1,026 /

IV Xác định nội lực trong thanh lan can:

Sơ đồ tính toán:

- Momen lớn nhất trong thanh lan can:

Nmm 10

175 , 129 4

2000 5 , 1557 8

2000 026 , 1 4

PS 8

S W

2 2

S      

Do đó:

Nmm 5368356 280

21303 9 , 0 f S

Vậy : M  M p lan can thoả điều kiện chịu uốn

VI Thiết kế trụ lan can:

1) Sơ đồ cấu tạo trụ lan can:

P = 1557,5 N

W = 1,026 N/mm

momen do P

momen do W 2000

513000 Nmm

778750 Nmm

2) Sơ đồ tính toán và ngoại lực tác dụng:

 Tĩnh tải

- Trọng lượng bản thân

V

Gbt  bt

3 3 3

6

2 2

m 10 48 , 2 mm 10 48 , 2

4 90 4

110 6 6 190 770 5 200 1700 V

48 , 2 10 85 , 7 V

- Trọng lượng lan can

S F

Glc  t

p

p

   

4 80 90 4

d D 4 d D 4 F

2 2 2

2

2 2

2 2

2 1

2 1

 Hoạt tải

N890

P 

N 740 2000 37 , 0

Sơ đồ lực tác dụng như hình vẽ ở trên

3) Nội lực tại chân trụ:

- Lực nén dọc trục

N 975 , 4998

5 , 468 68 , 194 25 , 1 740 2 890 75 , 1

G G 25 , 1 P 2 P 75 , 1

4) Đặc trưng hình học tiết diện nhỏ nhất:

Ta sẽ kiểm toán cho tiết diện nhỏ nhất trên trụ lan can

120 2 5 200

Momen quán tính của tiết diện đối trục x-x

4 6 3

2 3

mm 10 68 , 8 12 120 6 2 5 , 62 5 200 12

5 200

10 68 , 8 A I

5) Sức chịu nén của trụ lan can:

Độ mảnh

0.875 760

11.77256.49

K L r

6) Sức chịu nhổ bulông tại chân trụ:

Lực nhổ tác dụng vào bulông

Cân bằng momen quanh bulông thứ 1 ta có

110.2.P55.N

P

Sức kháng cắt của bulông

s ub b

2

4

20 4

d

150

5 30

5

F : Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bulông

MPa 830

830 314 38 , 0

N F A 38 , 0

u n

P R



Nên

N 2 , 198071 830

314 76 , 0 F A 76 , 0

Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường: f y 400MPa

Cường độ BT lan can: f c'30MPa

Cường độ BT dầm: f c' 40MPa

Môđun đàn hồi của BT:

0.043 0.043 2400 30 27691

Môđun đàn hồi thép: E s 200000MPa

Tỉ số quy đổi thép sang BT: 200000 7

27691

s c

E n E

II Kiểm toán khả năng chịu lực va xe của bó vỉa:

1) Các yếu tố về lan can:

Ta thiết kế lan can cấp L3

Lực thiết kế cho lan can cấp L3(bảng 13.7.3.3-1) :

Sức kháng cắt danh định của lan can theo chiều ngang :

2

2 c W

b t

2 t t

H M M H 8 2

L 2

M : sức kháng của tường đối với trục ngang (Nmm)

H: chiều cao tường (mm)

t

L : chiều dài phân bố dọc của lực va chạm F t(mm)

c

L : chiều dài tới hạn của dạng đường chảy (mm)

2) Cấu tạo bó vỉa:

Ta sẽ đi tính từng thành phần trong công thức trên :

 Ta xét bó vỉa như hình vẽ nên sẽ không có từơng đỉnh :

Sức kháng uốn của dầm:

 Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng (MW.H)

Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng phụ thuộcvào cốt thép ngang trong tường, MW là sức kháng uốn trên một đơn vịchiếu dài theo phương trục đứng , ở đây ta xét trên toàn bộ chiếu caocủa tường MWH

Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chịu nén ta có sức kháng uốncủa momen âm và momen dương bằng nhau vì ta đặt cốt thép đối xứng

2 2

2

4

14 2 4

d 2

Giả sử a = 30 mm

mm 220 30 250

ds   

mm 51 13 250 30 85 , 0

280 8 , 307 b

f 85 0

f A

c

y s

54 , 16 Nmm 16540476 2

51 , 13 220 280

M

6

s y s n

 Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng ngang M c

Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng ngang phụ thuộcvào cốt thép đứng trong tường, Mc là sức kháng uốn trên một đơn vịchiều dài theo phương trục ngang, sức kháng uốn của thép đứng sẽ tăngtừ đỉnh tường đến đáy đá vỉa và momen uốn cũng lớn nhất tại đáy đávỉa, ta xét trên một đơn vị chiều dài có diện tích cốt thép :

2 2

2

200 4

12 200 4

d

280 56 0 b f 85 0

f A

c

y s

2 6

6

.2

8 8 .2

Vậy RW > F t (13.7.3.3-1) thoả điều kiện va xe

3) Kiểm tra sức chống cắt tại chân bó vỉa:

 Sự truyền lực giữa lan can và bản mặt cầu :

Giả thiết sức kháng danh định RW phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắtđầu từ Lc

Lực cắt tại chân tường do va chạm xe cộ VCT trở thành lực kéo T trênmột đơn vị chiều dài:

cv ' c n

c y vf cv

n

A 5 , 5 hayV A

f 2 , 0 V

) P f A ( A

c V

- Diện tích mặt tiếp xúc chịu cắt

Lc

Ở đây ta xét đến tĩnh tải do bản bộ hành truyền xuống

1.(1.2 0.25)0.08 1 2.5 0,095 / 0,95 /2

5 , 5 A

30 2 , 0 A f

n

V

 thoả điều kiện

Vậy VCT < V n thoả điều kiện chịu cắt

CHƯƠNG III:

THIẾT KẾ BẢN MẶT LỀ BỘ HÀNH

I Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng:

II Lực tác dụng:

 Tĩnh tải:

m / T 2 , 0 1 08 , 0 5 , 2 h b

qbt  bt  

 Hoạt tải người đi bộ qui là tải trọng phân bố đều với qht = 0.3 T/m Tổ hợp tải trọng :

m / T 775 , 0 3 , 0 75 , 1 2 , 0 25 , 1 q 75 1 q 25 1

Momen lớn nhất :

Tm 087 , 0 8

95 , 0 775 , 0 8

ql M

M

2 2

max

III Thiết kế và bố trí cốt thép:

Thiết kế cốt thép cho tiết diện chữ nhật: 80 x 1000 chịu momen uốn Mu

Giả thiết a = 30 mm

mm 50 30 80

950

q qbt ht

45 , 0 018 , 0 50

913 , 0 d c

913 , 0 836 , 0

764 , 0 a c

mm 764 , 0 1000 30 85 , 0 9 , 0

10 87 2 50

50

b f 85 , 0

M 2 d

d a

s 1

4 2

' c

u s

2 s

764 , 0 1000 30 85 , 0 f

b a f 85 , 0 A

y

' c

Thép rất nhỏ nên ta sẽ đặt theo cấu tạo:  10 a 200

Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài: (410)

% 39 , 0 80 1000 4

10

4 d b

30 03 , 0 f

f 03 , 0

y c '

280.1000.5,78b

.f.200.85,0

f.1000.Asa

c '

15 , 5 d c

mm 15 , 5 836 , 0

3 , 4 a c

Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết định chất lượng khai thác của cầu vì vậy mặt cầu cần bằng phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho các phương tiện tham gia giao thông.

Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầmchủ, dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn cục bộ như một bản kê trên hệ dầm mặt cầu Ngoài ra bản còn làcánh trên của dầm T, dầm hộp nên còn tham gia chịu nén hoặc kéo khi chịu uốn tổng thể của cầu

Trong cầu bêtông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dự ứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép

II Cấu tạo bản mặt cầu:

¯ Bản Bêtông cốt thép dày: 20 cm

¯ Lớp phủ Bêtông Atphan dày: 7 cm

¯ Tầng phòng nước dày: 0.4 cm

Bª t«ng atphan: 7 cm

Líp BTCT liªn kÕt: 20cm TÇng phßng n íc: 0.4 cm

III Sơ đồ tính:

Bản của cầu không dầm ngang được tính theo hai bước:

¯ Tính bản chịu lực theo sơ đồ bản hai cạnh

¯ Tính bản chịu lực theo sơ đồ dầm congxon

Sau đó các kết quả tính toán sẽ được so sánh với nhau làm căn cứ tính duyệt mặt cắt và chọn cốt thép

Lực tác dụng bản mặt cầu:

- Lớp phủ bêtông Atfan :

2

950 80 10 5 , 2 1000 10 5 , 2 250 270

- Tải trọng lan can truyền xuống bản hẩng : thực chất lực tậptrung qui đổi của lan can không đặt ở mép bản nhưng ta qui ướcnhư vậy để đơn giản tính toán và thiên về an toàn

mm / N 4200

1000 2

950 80 10 5 , 2 1000 10 5 , 2 250 520

Plancan 

N 4830 630

4200 P

P

DC32  lancan bovia   

Hệ số :

R D

i η η η

η 

- η D : hệ số liên quan đến tính dẻo: η D= 0,95 (1.3.3)

- η R : hệ số liên quan đến tính dư: η R= 0,95 (1.3.4 )

- η i : hệ số liên quan đến tính quan trọng khai thác:η i= 1,25(1.3.5 )

95 , 0 25 , 1 95 , 0 95 , 0

Sơ đồ tính:

Ta xem bản mặt cầu như dầm liên tục được tựa trên các gối tựa

Để đơn giản trong tính toán, khi tính toán cho bản mặt cầu ở phía trong, ta xem như một dầm giản đơn tựa trên 2 gối tựa, sau đó để xét đến tính liên tục ta nhân thêm hệ số xét đến ảnh hưởng liên tục

1210 1,752.12100.95 1, 25.5 1,5

 Xét trường hợp đặt hai làn xe:

Ta xét trường hợp đặt hai làn xe : hệ số tải trọng n = 1

Bề rộng tác dụng của bánh xe lên bản mặt cầu

mm 650 70 2 510 h

2 510

b1  DW  

Khi xét trường hợp xe lấn làn , trên nhịp bản mặt cầu trong trường hợpnày sẽ chịu tác dụng của hai bánh xe của 2 xe cách nhau 1,2m , lực phânbố tác dụng của 2 bánh xe như hình vẽ

Bề rộng tác dụng của hai bánh xe :

mm18501200

6501200b

Do đó ta chỉ lấy trong phạm vi S = 1210 mm

 Qui tải trọng tác dụng của xe thành lực phân bố với độ lớn p

"

1

145000

78,39 /1850

 Xét trường hợp đặt một làn xe:

Ta xét trường hợp đặt một làn xe : hệ số tải trọng n = 1,2

Bề rộng tác dụng của bánh xe lên bản mặt cầu

mm 650 70 2 510 h

2 510

mm / N 5 , 111 650

2

145000 b

2

P p

111,5.650 6500,95 1,75.1, 25.1, 2 1210

V Xét tính liên tục của bản

1) Bề rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe:

Chiều rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe được gọi là chiềurộng dải bản tương đương được lấy như trong bảng 22 TCN 272-054.6.2.1.3

2) Nội lực trong bản dầm trong:

Trạng thái giới hạn cường độ :

1522,5

3,999.100,5 1,54.10 1000 1,585.10

Trạng thái giới hạn sử dụng :

1522.5

2, 41.100,5 1, 236.10 1000 0,971.10

DC + DW2

P2

595

Ta xét trường hợp đặt một làn xe : hệ số tải trọng n = 1.2 (3.4.1-1)

 Trạng thái giới hạn cường độ :

 1 

6

1,75.1, 2 .0,95.1,75.1, 2.1800.595 2,14.10

VII Tính toán thép cho bản mặt cầu:

a Tính toán thép chịu mômen dương:

Xét : tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu Tiết diện tính toán

b x h = 1000 x 200 mmMomen tính toán :

Từ phương trình cân bằng momen :

595

'

7 2

2

.0,85 .2.1,585.10

4,77

0,027 0, 45175

s

a

c d



Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5 7.3.3.1 )

Diện tích cốt thép :

'

2

0,85 0,85.30.1000.3,99

363,375280

c s

b d

% 32 , 0 280

30 03 , 0 f

' f 03 , 0

Diện tích thép trên một đơn vị mm chiều dài : As = 0,56 mm2

Khoảng cách giữa các thanh thép :

Tra bảng thép VIỆT NAM ta chọn thép 12 có As = 113 mm2

Kiểm tra điệu kiện tiết diện bị phá hoại dẻo :

mm 2 , 6 1000 30 200 85 , 0

280 1000 113 b

.

` 200 85 , 0

f 1000 As a

7, 41

0,042 0, 45175

s

a

c d



Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa ) Vậy ta chon thép  12 200a mm

b Tính toán thép chịu mômen âm:

Xét: tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu Tiết diện tính toán

b x h = 1000 x 200 mmMomen tính toán :

Từ phương trình cân bằng momen :

2

'

7 2

1

2

.0,85 .2.1,946.10

0,9.0,85.30.10004,91

5,880,836

5,88

0,0336 0, 45175

c d

c s

b d

% 32 , 0 280

30 03 , 0 f

' f 03 , 0

Diện tích thép trên một đơn vị mm chiều dài : As = 0,56 mm2

Khoảng cách giữa các thanh thép :

Kiểm tra điệu kiện tiết diện bị phá hoại dẻo :

mm 2 , 6 1000 30 200 85 , 0

280 1000 113 b

.

` 200 85 , 0

f 1000 As a

7, 41

0,042 0, 45175

s

a

c d



Thoả điều kiện phá hoại dẻo ( đảm bảo lượng thép tối đa )

Vậy ta chon thép  12 200a mm

c Tính toán thép chịu mômen âm cho bản hẫng:

Để thuận lợi cho việc thi công ta bố trí thép phần hẫng giống như đốivới cốt thép phần bản dầm cho đáy trên  12 200a mmvà đáy dưới

mm200a12

 Ta chỉ tiến hành kiểm toán

Momen tính toán âm của phần hẫng :

d Tính toán thép phân bố dọc cầu:

Vì bản làm việc theo phương ngang cầu nên ta đặt cốt thép cấu tạotheo phương dọc cầu cả đáy trên và đáy dưới của bản mặt cầu để phânbố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lưc theo phương ngang Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chính lực Đối với cốtthép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy

% 67 S

3840 sophantram

Vậy ta dùng 67 % diện tích cốt thép dọc

Trên 1m dài ta có thể bố trí 5 12 ( 2

Ta chọn thép  10 200a mm có A s= 0,393 mm2 / mm

VIII Kiểm tra điều kiện chịu nứt của bản:

1) Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen dương:

Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1 mm chiều dài

3 c

sa s

f 6 , 0

A d

Z f

¯ A: diện tích có hiệu của bêtông chịu kéo trên thanh có cùng trọng tâm

với cốt thép

Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt của bêtông cốt thépthường Trong trạng thái giới hạn sử dụng hệ số thay đổi tải trọng

1

  và hệ số tải trọng cho tĩnh và hoạt tải là 1

Việc tính ứng suất kéo trong cốt thép do tải trọng sử dụng dựa trênđặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi

Tỷ số mođun đàn hồi :

200000 E

E n

c

Chiều dày làm của bêtông sau khi bị nứt :

.7.0,565 2.175.1

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

- Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

1.29,51

7.0,565 175 29,51 922833

   

4

0,971.10 175 29,51 7 107,1692283

12800



MPa 309 12800 32

23000 A

d

Z

3 c

Tính 0 , 6 f y

MPa 168 280 6 , 0 f 6 ,

thoả điều kiện chịu nứt phần bản chịu momen dương

2) Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen âm :

Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1 mm chiều dài

y

3 c

sa s

f 6 , 0

A d

Z f

¯ A: diện tích có hiệu của bêtông chịu kéo trên thanh có cùng trọng tâm

với cốt thép

Tỷ số mođun đàn hồi :

79 , 6 29440

200000 E

E n

c

Chiều dày làm của bêtông sau khi bị nứt :

.7.0,565 2.175.1

Ta lần lựơt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

- Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

1.29,51

7.0,565 175 29,51 922833

12800



MPa 309 12800 32

23000 A

d

f  thoả điều kiện chịu nứt phần bản chịu momen âm

IX Trạng thái giới hạn mỏi

Không cần tính mỏi cho bản mặt cầu bê tông cốt thép khi dùng nhiều dầmchủ (A9.5.3)

Phần II Thiết kế sơ bộ phương án 1-Dầm supper T

CHƯƠNG I:

CHỌN MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP VÀ CÁC KÍCH

THƯỚC CƠ BẢN

I CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

- Loại dầm thép liên hợp chữ I

- Khổ cầu: B = 8 m

- Chiều dài dầm chính: L = 33m

- Số dầm chính: 6 dầm

- Khoảng cách 2 dầm chính: 1,85 m

- Số sường tăng cương đứng (một dầm):11

- Khoảng cách các sường tăng cường: 1,85m

- Số liên kết ngang: 6

- Khoảng cách 2 liên kết ngang: 4 m

- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m

II.MẶT CẮT NGANG CẦU:

1.Chọn cầu tạo lớp phủ mặt cầu

- Lớp phủ:

 Bê tông át phan dày: 50 (mm)

 Lớp bảo vệ xi măng: 40 (mm)

 Lớp phòng nước : 10 (mm)

 Lớp mui luyện daỳ trung bình : 31.25 (mm)

 Độ dốc mui luyện : 2 %

2.Ch ọ n các kích th ướ c c ơ b ả n c ủ a d ầ m ch ủ

2.1Phần dầm thép

- Khoảng cách giữa các dầm chủ: S 1850 mm

- Chiều cao dầm thép: d=1300 mm

- Chiều rộng cánh trên dầm: bc 300 mm

- Chiều dày cánh trên dầm: tc 20 mm

- Chiều cao sườn dầm: D=1230 mm

- Chiều dày sườn dầm: tw 16 mm

- Chiều rộng cánh dưới dầm: bf 400 mm

- Chiều dày cánh dưới dầm: tf 25 mm

- Chiều rộng bản phủ: b 'f 500 mm

- Chiều dày bản phủ: t 'f 25 mm

2.2Phần bản bê tông cốt thép:

-Chiều dày bản mặt cầu : ts = 200 mm

-Phần vút bản : th 80 mm

-Góc nghiêng :450

3 Vật liệu dùng trong thi công

- Thanh và cột lan can (phần thép):

- Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang

Thép tấm M270M cấp 345: Fy 345 MPa

-Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm

-Khối lượng riêng thép lan can: =0.785x10 4 (N/mm3)

-Rutt thép cacbon số hiệu Ct3: fy = 240 (Mpa)

II.LỀ BỘ HÀNH:

Chọn kích thước lề bộ hành:

Bề dày lớp BTCT hb =80 mm

Chiều cao lề Ho = 300 mm

Bêtông f’c =30MPa , thép AII fy =280MPa

Bề rộng lề bộ hành 1200 mm

Việc tính toán lan can, lề bộ hành như đối với phương án I ( dầm super – T căng trước)

CHƯƠNG III:

BẢN MẶT CẦU

1 Mô hình tính toán bản mặt cầu:

+ Bản mặt cầu kê lên cả dầm chính và ngang.Khi khoảng cách giữa các dầm ngang lớn hơn 1.5 lần khoảng cách giửa các dầm chủ Thì hướng chịu lực chính của bản theo phương ngang cầu

+ Theo điều 4.6.2.1.6 (22 TCN 272_05) cho phép sữ dụng phương pháp phân tích gần đúng là phương pháp dải bản để thiết kế bản mặt cầu Để sử dụng hương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau:

- Xem bản mặt cầu như các dải bản liên tục tựa trên các gối cứng là các dầm đở có độ cứng vô cùng

- Dải dản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ

2.Sơ đồ tính bản mặt cầu:

+ Phần cánh hẩng được tính theo sơ đồ dầm công xon

+ Phần bản ở phía trong dầm biên tính theo sơ đồ dầm liên tục

S S

S

3 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải ( tính cho 1 mét dài bản):

Khoảng cách giữa 2 dầm chủ là 1,85m

- Bản mặt cầu dày ts 200 mm , Tĩnh tải rãi đều do TTBT bản mặt cầu :

DC2 ts2510 61000 200 25 10 61000 5.

N/mm

- Lớp phủ mặt cầu gồm :

+ Lớp bêtông nhựa :t1 50mm

+ Lớp bảo vệ : t2 40mm

+ Lớp vải nhựa phòng nước : t3 10mm

+ Lớp mui luyện :Ta bố trí lớp mui luyện có độ dốc thoát nước là 1.5% Tại mép bó vỉa ta bố trí lớp dày 10mm vào đến giũa nhịp ( mặt cắt ngang ) là 62.5 mm Nên ta lấy lớp mui luyện trung bình là : t4 36.25mm

Tổng chiều dày của lớp phủ là :

(đã tính ở phần lan can)

+ Trọng lượng của bản thân thanh lan can tác dụng lên trụ tải tập trung vì có 2 thanh tay vịn

+Lực tập trung tại phần bó vỉa trong ( gờ chắn bánh ):

Hệ số xung kích: 1+IM = 1+0.25=1.25

Hệ số điều chỉnh tải trọng:

Hệ số dẻo Hệ số dư thừa Hệ số quan trọng

D

D I R

    0.95 x 0.95 x 1.05 = 0.95

Hệ số sức kháng: Bê tông cốt thép thường:  0.9

3.1.Nội lực tại nhịp 1(bản hẫng):

Xét phần hẩng theo dầm côngxol có chiều dài l  h 925mm có tải trọng phânbố gồm tải trọng bản mặt cầu , và tải tập trung như hình vẽ

2

*TTGHSD:

5 186 2562.5 4062.5 1000 9311000 N.mm

2

3.2.Nội lực tại nhịp 2 : Tải trọng tác dụng xuống nhịp bao gồm trọng lượng

lớp phủ , trọng lượng bó vỉa , lề bộ hành Xét nhịp có sơ đồ tính là nhịp đơn giản

- Đối lớp phủ :

Sơ đồ tính đối với lớp phủ

Mô men tại giữa nhịp 2 khi xét sơ đồ chỉ có lớp phủ như trên là :

-Xét trên toàn bộ nhịp :

Ta cũng có sơ đồ tính như sau :tải trọng lề bộ hành đặt tại mép vỉa ,tải trọnggờ đặt tại trọng tâm

450

Sơ đồ tính cho nhịp 2

Ta tính mô men tại giữa nhịp

P 1

giua

S

M 872635 9252

5 576562 450000 187500 3353124.5 N.mm8

3.3.Nội lực tại nhịp 3 : Nhịp tính toán chỉ còn chịu trọng lượng bản mặt cầu

và lớp phủ

Sơ đồ tính như sau :

Để đơn giản trong việc tính toán ta xét sơ đồ tính là dầm giản đơn , rồi sau đó ta nhân hệ số quy đổi để được giá trị của dầm liên tục

Do khoảng cách giữa 2 dầm chủ S = 2000mm < 4600mm , nên ta phải thiết kế theo bánh của trục P = 145000 N

4.1 Xác định bề rộng có hiệu đối với nhịp trong :

Bề rộng dãi tương đương :

- Khi xe đặt 1 bánh lên giữa nhịp ( hệ số làn xe m = 1.2 )

Bề rộng bánh xe : b2 510mm

Bề rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu :

- Khi xe đặt 2 bánh lên giữa nhịp ( hệ só làn m = 1)

Bê rộng truyền lực từ bánh xe đến bản mặt cầu :

P 145000

b 1972.5

4.3.Hoạt tải do người :

Hoạt tải người phân bố trong lề bộ hành 1200mm , trên đoạn đó hoạt tải người phân bố có giá trị là :3 N/mm ( đã nhân cho 1m dài theo phương dọc cầu ) tập trung tại tim lề bộ hành chia đều sang hai bên với giá trị :

Sơ đồ tính nhịp hẫng do hoạt tải

Ta đưa lực phân bố về lực tập trung PL 1800N  đặt trục tiếp lên bản mặt cầu như sơ đồ tính trên để an toàn ta đặt tại mép bản hẫng