THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN LIÊN HỢP THÉP Lê Thị Hồng Hạnh

Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm THIT K CU DM LIấN HP THẫP-BTCT 1- Số liệu tính toán thiết kế cầu 1.1-Số liệu chung. - Cầu đợc thiết kê vĩnh cửu. - Quy trình thiết kế:22TCN272 05 - Chiều dài nhịp : L=28 m - Khổ cầu:8+2x1,0+2x0,5 m + Bề rộng xe chạy: B = 8 m + Lề ngời đi bộ: 2x1,0 m + Bề rộng toàn cầu: Bcầu = 11 m -Tải trọng thiết kế: HL93+300kG/m2 - Vật liệu chế tạo kết cấu: + Thép hợp kim cácbon M270 + Bêtông cốt thép có cờng độ chịu nén ' 28fc MPa = - Liên kết dầm: + Liên kết dầm chủ bằng đờng hàn. + Liên kết mối nối bằng bulông cờng độ cao. 1.2- Tính chất vật liệu chế tạo dầm. - Thép chế tạo neo liên hợp: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất 345 y f MPa = . - Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất 420 y f MPa = - Vật liệu chế tạo bản mặt cầu: + Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: ' 28 c f MPa = . + Trọng lợng riêng của bêtông: 2,5 c = T/m3. + Moduyn đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức: 1,5 ' 1,5 0,043 0,043.2500 . 28 28441,8( ) c c c E f MPa = = = - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép Than CT3 Lê Thị Hồng Hạnh - 1 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm Các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác thép M270M Cấp thép 345W Giới hạn chảy của thép y f 345 MPa Giới hạn kéo đứt của thép u f 485 MPa Môđun đàn hồi của thép s E 2E+05 MPa Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép Không xét hiện tợng từ biến n 8 Có xét đến hiện tợng từ biến 'n 24 1.3-Xác định các hệ số tính toán -Hệ số tải trọng : +Tĩnh tải giai đoạn I : 1 =1,25 và 0,9 +Tĩnh tải giai đoạn II : 2 =1,5 và 0,65 +Đoàn xe ôtô và đoàn ngời : 1 =1,75 và 1,0 -Hệ số xung kích : 1+IM =1,25 Lê Thị Hồng Hạnh - 2 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 2- Kích thớc cơ bản của dầm chủ 2.1 - Chiều dài tính toán kcn. - Chiều dài nhip: L=28 m. - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a=0,3 m. Chiều dài tính toán KCN: 2. tt L L a= = 28 2.0,4 = 27,4 m 2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang . Số dầm chủ trên mặt cắt ngang: 5 dầm chủ. 2.3 Sơ bộ thiết kế mặt cắt ngang cầu. Mặt cắt ngang cầu. - Các kích thớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu. Lê Thị Hồng Hạnh - 3 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm Cỏc kớch thc kớ hiu Giỏ tr n v B rng phn xe chy XE B 800 cm S ln xe thit k l n 2 ln L ngi i b le b 2x100 cm Chiu rng g chn bỏnh gc b 0 cm Chiu cao g chn bỏnh h 0 cm Chiu rng chõn lan can clc b 2x50 cm Chiu cao chõn lan can clc h 50 cm Chiu rng ton cu cau B 1100 cm S dm ch thit k n 5 dm Khong cỏch gia cỏc dm ch S 220 cm Chiu di cỏnh hng e d 110 cm 2.4 Chiều cao dầm chủ . - Chiều cao dầm chủ đợc lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán. + Số lợng dầm chủ trên mặt cắt ngang. + Quy mô của tải trọng khai thác. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cờng độ. ru MM Trong đó: + u M : Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra. + r M : Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng). [ ] LL Trong đó: + LL : Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải. + [ ] : Độ võng cho phép. 1 Tải trọng xe nói chung: [ ] 800 1 = Lê Thị Hồng Hạnh - 4 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 2 Tải trọng xe, tải trọng ngời đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này: [ ] 1000 1 = - Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm. Chiều cao dầm thép: sb H L 1 1 27,4 0,913 30 30 sb H ì = Chiều cao dầm thép: + Chiều cao bản bụng : cmD w 120= + Chiều dày bản cánh trên: cmt t 3 = +Chiều dày bản cánh dới: cmt b 3 = + Chiều cao toàn bộ dầm thép: cmH sb 126 = 2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu . - Kích thớc của bản bêtông đợc xác định theo điều kiện bản chịu uốn dới tác dụng của tải trọng cục bộ. - Chiều dày bản: (16 25) s t cm = ữ - Theo quy định của 22TCN272 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 cm. ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là cmt s 18 = - Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đờng vát chéo, theo dạng đờng cong tròn hoặc có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều cao dầm Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết. - Kích thớc cấu tạo bản bêtông mặt cầu: Cỏc kớch thc Kớ hiu Giỏ tr n v Chiu dy bn bờtụng s t 18 cm Chiu cao vỳt h t 5 cm B rng vỳt h b 5 cm Chiu di phn cỏnh hng e d 110 cm Chiu di phn cỏnh trong S/2 110 cm 2.6 Tổng hợp kích th ớc thiết kế dầm chủ. - Mặt cắt ngang dầm chủ. Lê Thị Hồng Hạnh - 5 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm - Kích thớc cấu tạo. Các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng W D 120 cm Chiều dày bản bụng w t 2 cm Bề rộng bản cánh trên c b 40 cm Số tập bản cánh trên n 1 cm Chiều dày một bản t 3 cm Tổng chiều dầy bản cánh trên c t 3 cm Bề rộng bản cánh dới t b 70 cm Số tập bản cánh dới n 1 cm Chiều dầy một bản t 3 cm Chiều dầy bản cánh dới t t 3 cm Chiều cao dầm thép sb H 126 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ cb H 149 cm 3 Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ Lê Thị Hồng Hạnh - 6 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp . - Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến khi đa vào khai thác sử dụng. Trờng hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phơng pháp lắp ghép hay lao kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dới. Trong trờng hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn. Bản bêtông Bản mặt cầu Bản bêtông Dầm thép Giai đoạn 2:Giai đoạn khai thác Dầm thép Giai đoạn 1:sau khi đổ bản bêtông mặt cầu Giai đoạn 1:sau khi thi công xong dầm thép Dầm thép - Giai đoạn 1 : Khi thi công xong dầm thép. + Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép. + Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1. 1.Trọng lợng bản thân dầm. 2.Trọng lợng hệ liên kết dọc và ngang. 3.Trọng lợng bản bêtông và những phần 4.bêtông đợc đổ cùng bản bêtông mặt cầu. Lê Thị Hồng Hạnh - 7 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm - Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT. + Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép BTCT. + Tải trọng tính toán. 1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh. 2.Hoạt tải Lê Thị Hồng Hạnh - 8 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm Trờng hợp 2: Cầu dầm liên hợp thi công bằng phơng pháp lắp ghép trên đà giáo cố định hoặc có trụ tạm đỡ dới. - Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lợng của kết cấu nhịp và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, nh vậy giai đoạn này mặt cắt cha làm việc. - Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lợng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Nh vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I. + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải. Kết luận: Giả thiết cầu đợc thi công bằng phơng pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn ở trong trờng hợp 1. 3.2 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa dầm thép và bản mặt cầu cha tạo ra hiệu ứng liên hợp. - Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép. Lê Thị Hồng Hạnh - 9 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm - Diện tích mặt cắt. . . . t c c w w t t A b t D t b t= + + =40.3+120.2+70.3=570 cm2 - Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua đáy dầm thép. ( ) ( ) 2 2 2 3 120 3 40.3. 120 120.2. 3 70.3. 2 2 2 c t O c c sb t t t t D t S b t H D t t b t = + + + = + + + ữ ữ =30375 cm3 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I. 0 1 30375 570 t S Y A = = =53,289 cm - Chiều cao sờn dầm chịu nén. 1 1 126 3 53,289 69,711 C sb c D H t Y = = = cm - Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I: 1 1 126 53,289 72,711 t sb Y H Y = = = cm - Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục I-I: 1 1 53,289 b Y Y = = cm - Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I Lê Thị Hồng Hạnh - 10 - Cầu Đờng B A k45 [...]... mặt cắt dầm biên a.Mặt cắt tính toán Lê Thị Hồng Hạnh - 14 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm b.ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông -Lới cốt thép phía trên: +Đờng kính cốt thép: = 12 mm +Diện tich mặt cắt ngang một thanh: a= Lê Thị Hồng Hạnh - 15 - 3,1416.1, 2 2 =1,131 cm2 4 Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm +Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n=10... trung hoà đi qua sờn dầm M p = 15424,1 kN.m Lê Thị Hồng Hạnh - 30 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 4 XáC ĐịNH TĩNH TảI TáC DụNG LÊN DầM CHủ 4.1 Cấu tao hệ liên kết trong KCN 4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối - Cấu tạo: - Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thi công và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang ở gối phải... 4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian - Cấu tạo: Lê Thị Hồng Hạnh - 32 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm - Chiều cao hệ liên kết ngang H lkn = (0, 6 : 0, 7) H sb - Hệ liên kết ngang có thể làm bằng thép I (hoặc thép L 100 x100 x10 - Trọng lợng của dầm ngang trên một dầm chủ đợc tính bằng cách tính tổng trọng lợng của tất cả các thanh của hệ liên kết ngang và... cắt liên hợp ngắn hạn đợc lấy bằng tổng các mômen tác dụng vào dầm thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn liên hợp ngắn hạn và dài hạn gay ra trạn thái chảy đầu tiên ở một trong 2 cánh của dầm thép ( không xét đến chảy ở sờn dầm của mặt mắt lai) M y = M D1 + M D 2 + M AD Trong đó: + M D1 : Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I tác dụng trên mặt cắt dầm thép Lê Thị Hồng Hạnh - 26 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn... Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I 2 các đại luợng Diện tích mặt cắt dầm thép kí hiệu ANC Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dới dầm thép đến TTH I-I Lê Thị Hồng Hạnh - 11 - SO Y1 Y 1t Y 1b gia trị 570 30375 53,289 72,711 53,289 đơn vị cm2 cm3 cm cm cm Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép. .. và diện tích cốt thép ở lới dơí + a rt , a rb : Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên va dới đến mép bản bêtông + ts : + th : Chiều dày bản bêtông Chiều dày của vút dầm + Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép c.ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: Lê Thị Hồng Hạnh - 16 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc... 2,824kN / cm2 = 28, 24 MPa I LT 2575270 Lê Thị Hồng Hạnh - 27 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm -Ưng suất trong dầm thép do mômen uốn bổ xung M AD : +Ưng súât tại mép trên dầm thép: M t f 3t = AD y II I ST +Ưng súât tại mép dới dầm thép: M b f 3b = AD y II I ST Khi ứng suất trong cánh dầm thép đạt đến giới hạn chảy ta có: t t t 1.Trờng hợp cánh trên chảy ta có: f 1 + f 2... 62 =766,995 cm2 n' 24 Trong đó: + Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông + ANC : Diện tích dầm thép + AST : Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến - Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép Lê Thị Hồng Hạnh - 19 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 S 1' = x Bộ môn Cầu Hầm ts th 1 1 2 bs t s H sb Y1 + t h + +... phải cấu tạo chắc Lê Thị Hồng Hạnh - 31 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm chắn hơn các mặt cắt khác, thông thờng dùng các dầm I định hình Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I500 - Trọng lợng của dầm ngang trên một dầm chủ đợc tính bằng cách tính tổng trọng lợng của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiều dài dầm chủ: qn = q... toán là mặt cắt liên hợp Đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn 3 là đặc trng hình học của tiết diện liên hợp Lê Thị Hồng Hạnh - 23 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt - Tính lực dẻo của các phần của tiết diện: + Lực dẻo tại bản cánh dới dầm thép: Pt = Fyt bt tt =345.0,1.70.3=7245 kN + Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép: Pc = Fyc . Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm THIT K CU DM LIấN HP THẫP-BTCT 1- Số liệu tính toán thiết kế cầu 1.1-Số liệu. tạo dầm: Thép Than CT3 Lê Thị Hồng Hạnh - 1 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm Các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác thép M270M Cấp thép 345W Giới hạn chảy. xung kích : 1+IM =1,25 Lê Thị Hồng Hạnh - 2 - Cầu Đờng B A k45 Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm 2- Kích thớc cơ bản của dầm chủ 2.1 - Chiều dài tính toán kcn. - Chiều dài nhip: