Tính toán thiết kế cầu hình trữ i căng trước

I CĂNG TRƯỚC CHƯƠNG 1 : KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 1.1 Số liệu đầu vào: Chiều dài nhòp : S = 18m Bề rộng lề bộ hành : B = 1.5m Bề rộng phần xe chạy : L = 6m Tiết diện : Chử I 1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 1.2.1 Chọn cấu tạo lớp phủ mặt cầu Bản mặt cầu dày : 185 mm Lớp phòng nước (RC7) dày : 5 mm Lớp bê tông bảo vệ dày : 25 mm Lớp bê tông nhựa nóng dày : 55 mm Hình 1.1 cấu tạo lớp phủ mặt cầu 1.2.2 Chọn kết cấu lan can tay vòn Lớp bê tông bảo vệ 25mm Lớp BTNN dày 55 mm Lớp chống thấm dày 5mm Bản mặt cầu dày 200 mm Hình 1.2 kết cấu lan can tay vòn 1.2.3 Chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chủ: 102 80 160x10x160 900 55665184 n5 160x6x665 n4 tay vòn n1 þ 80 dày 3 mm dày 5 mm n2 þ 54 n3 160x6x2025 1400 2000 Thép tấm n6 thép ống n2 tay vòn n1 Thép tấm n4 160x6x665 A A B B Hình 1.3 chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chính 1.2.4 Bố trí dầm trên mặt cắt ngang cầu Hình 1.4 bố trí dầm trên mặt cắt ngang cầu 1.2.5 Chọn cấu tạo ống thoát nước 500 150200150 500 150200150 1000 200 100 450 100 150 200140080001400 800160016001600160016001600 9005501450 200 11200 11200 800 280 20 LƯỚI CHẮN RÁC 200 70 30 100 30 45 500 60 Hình 1.5 cấu tạo ống thoát nước 1.2.6. chọn kích thước dầm ngang: Bề rộng : b = 200 mm Chiều cao : h = 900mm Khoảng cách giữa các dầm ngang : l 1 = 4750 Hình 1.6 dầm ngang 1.2.7 Vật liệu thiết kế cầu Chọn bê tông có f' c = 30 (Mpa) làm bê tông bản mặt cầu dầm ngang và lề bộ hành Theo đề bài lấy bê tông có f ' c = 40MPa làm bêtông dầm chủ Lựa chọn cáp dự ứng lực: Sữ dụng tao thép 12.7mm. Diện tích 1 tao A 1 = 98.71 mm 2 Cường độ chòu kéo của thép ứng suất trước (Điều 5.4.4.1) Giới hạn chảy của thép ứng suất trước : (Điều 5.4.1.1) Môđun đàn hồi của thép ứng suất trước: Sử dụng thép có độ chùng nhão thấp của hãng VSL: ASTM A416 cấp 270 Ứng suất trong thép khi kích Lựa chọn cốt thép thường Chọn thép AII làm thép chòu lực cho dầm ngang , bản mặt cầu và lề bộ hành,và dùng làm thép cấu tạo cho dầm chủ Thép AII có f y = 280 (Mpa) 700 200 200 900 MPaf pu 1860= MPaff pupy 1581.85,0 == MPaE p 197000= MPaff pupj 130218607.07,0 =×=×= CHƯƠNG II TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH Trọng lượng bản thân của lan can : Từ lựa chọn cơ bản ở phần 1.2 ta tính trọng lượng bản thân cũa lan can (Hình 1.2) Tay vòn n 1 dày 3 mm Q 1 = ng thép n 2 dày 5 mm Q 2 = Thép tấm n 3 160x6x2025 Q' 3 = Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách giữa các cột 2 m Thép tấm n 4 160x6x840 Q' 4 = Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách giữa các cột 2 m Thép tấm n 5 160x10x160 Q' 5 = Thép tấm đở tay vòn n 6 80x6x665 Q' 6 = Khoảng cách giữa các tấm đở n 6 là 150mm nên toàn cầu có 126 tấm Phần trụ bê tông đỡ lan can thép Q 7 = Phần lề bộ hành φ 80 γ 2222-4 t P3.14 (D-d)×=(86-80)×0.785×10=0.061(N/mm) 44 φ 54 γ 2222-4 t P3.14 (D-d)×=(64-54)×0.785×10=0.073(N/mm) 44 -4 160×6×2025×0.785×10=152.6(N) 3 152.6×10 Q==0.086(N/mm) 19000 -4 160×6×840×0.785×10=63.3(N) 4 63.3×10 Q==0.026(N/mm) 19000 -4 160×10×160×0.785×10=20.096(N) 5 20.096×10 Q==0.011(N/mm) 19000 -4 80×6×665×0.785×10=27.93(N) 6 27.93×126 Q==0.185(N/mm) 19000 -4 450×200×0.25×10=2.25(N/mm) Q 8 = Trọng lượng bản thân của lan can và lề bộ hành tính cho 1m dài cầu DC 3 = 2.1 Kiểm toán thanh lan n 1 Hình 2.1: lan can tay vòn theo phương dọc cầu 2.1.1 Sơ đồ tính toán thanh n 1 Hình 2.2:sơ đồ tính thanh và mặt cắt ngang thanh n 1 2.1.2 tải trọng tác dụng lên thanh n 1 Theo phương thẳng đứng Trọng lượng bản thân : DC lc = Q 1 = 0.061(N/mm) Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) -4 ((1400-50-200)×100×0.5+50×250)×0.25×10=1 .75(N/mm) 71234856 Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q= =0.061+0.073+0.086+0.026+0.011+0.185+2.2 5+1.75=4.44(N/mm) Thép tấm n6 thép ống n2 tay vòn n1 Thép tấm n4 160x6x665 A A B B 2000 2000 w=0.37N/mm DClc=0.061N/mm P=890N 86 80 MẶT CẮT A-A Tải tập trung : P = 890 (N) Theo phương mằm ngang Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) 2.1.3 Tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n 1 theo phương thẳng đứng Mômen do tỉnh tải tại mặt cắt giữa nhòp Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp 2.1.4 tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n 1 theo phương ngang Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp Lan can thoả mản điều kiện chòu lực khi φ là hệ số sức kháng φ = 1 η là hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0.95 là hệ số tải trọng ( với tỉnh tải, với hoạt tải người) M U là mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ M 1 là mômen lớn nhất theo phương đứng ở trạng thái giới hạn cường độ M 1 = = M 2 là mômen lớn nhất tại mặt giữa nhòp theo phương ngang M 2 = = Mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra M n sức kháng của tiết diện S là mômen kháng uốn của tiết diện 2 DClc 0.061×2000 M==30500(Nmm) 8 2 PLlc 0.37×2000890×2000 M=+=630000(Nmm) 82×2 2 PLlc 0.37×2000890×2000 M=+=630000(Nmm) 82×2 φ ≥ nU MM γ 1.25 γ = 1.75 γ = 22 U 12 =M+M M ηγ ∑ ii M 0.95(1.25305001.75630000)1083594() Nmm ××+×= ηγ ∑ ii M 0.95×(1.75×630000)=1102500(Nmm) 2222 U12 =M+M=1083594+1102500=1545859.7Nmm M ny M=f×S Lan can làm bằng thép CT3 có f y = 240 (Mpa) Vậy thanh lan can n 1 đảm bảo khả năng chòu lực 2.2 Kiểm toán thanh lan can n 2 : 2.2.1 Sơ đồ tính toán thanh n 2 : Hình 2.3:sơ đồ tính thanh và mặt cắt ngang thanh n 2 2.2.2 tải trọng tác dụng lên thanh n 2 gồm Theo phương thẳng đứng Trọng lượng bản thân : DC lc = Q 1 = 0.073(N/mm) Trọng lượng bản thân của tấm n 6 : Q 6 = 0.185(N/mm) Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) Theo phương mằm ngang Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) 2.2.3 Tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n 2 Mômen do tỉnh tải tại mặt cắt giữa nhòp Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp 2.2.4 tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n 2 theo phương ngang Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp π 33333 3.14 S=(D-d)=(86-80)=12173(mm) 3232 φ n M=0.9×1×240×12173=2629368(Nmm) 26293681083594 ni MNmm ⇒φ=≥η=γ ∑ i M MẶT CẮTB-B 54 64 P=890N Q1+Q6=0.258N/mm w=0.37N/mm 2000 22 DClc 0.073×20000.185×2000 M=+=129000(Nmm) 88 2 PLlc 0.37×2000890×2000 M=+=630000(Nmm) 82×2 Lan can thoả mản điều kiện chòu lực khi φ là hệ số sức kháng φ = 1 η là hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0.95 là hệ số tải trọng ( với tỉnh tải, với hoạt tải người) M U là mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ M 1 là mômen lớn nhất theo phương đứng ở trạng thái giới hạn cường độ M 1 = = M 2 là mômen lớn nhất tại mặt giữa nhòp theo phương ngang M 2 = = Mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra Sức kháng của tiết diện thanh S là mômen kháng uốn của tiết diện Lan can làm bằng thép CT3 có f y = 240 (Mpa) Vậy thanh lan can n 2 đảm bảo khả năng chòu lực 2 PLlc 0.37×2000890×2000 M=+=630000(Nmm) 82×2 φ ≥ nU MM γ 1.25 γ = 1.75 γ = 22 U 12 =M+M M ηγ ∑ ii M 0.95(1.251290001.75630000)1200562.5() Nmm ××+×= ηγ ∑ ii M 0.95×(1.75×630000)=1102500(Nmm) 2222 U12 =M+M=1200562.5+1102500=1629986.7(Nmm) M ny M=f×S π 33333 3.14 S=(D-d)=(64-54)=10272(mm) 3232 φ n M=0.9×1×240×10272=2218752(Nmm) φ≥ηγ ∑ n ii M=2218752M=1200562(Nmm) 2.3 Kiểm toán trụ lan can thép Hình 2.4 chi tiết trụ lan can Bỏ qua các lực thẳng đứng tác dụng vào trụ lan can Lực ngang tác dụng vào trụ P = Ta kiểm toán tại hai mặt cắt sau : Mặt cắt I – I có tiết diện thay đổi Mặt cắt II-II có mômen lớn nhất Xét mặt cắt I-I Hình 2.5: mặt cắt I-I Mômen tại mặt cắt I-I M I-I = Mặt cắt I-I đảm bảo khả năng chòu lực khi 51 849 665 184 1630N 1630N II I 102 80 160x10x160 900 665184 n5 160x6x665 n4 tay vòn n1 Þ 80 dày 3 mm dày 5 mm n2 Þ 54 n3 160x6x2025 I II I I II II 481 ××× 2000890 2+2 22 0.37=1630(N/mm) 160 6 66 92 80 1630×481=784030(N/mm) φ≥ηγ ∑ n ii MM [...]...Sức kháng của tiết diện φMn = fy × S S mômen kháng uốn của tiết diện 160 × 63 6 × 803 2×( + 432 × 960) + I 12 12 = 3555840 + 256000 = 82866(N/mm) S= = Y 46 46 ⇒ φMn = fy × S =240 x 82866 = 19887840(N/mm) Vậy φMn = 19887840 ≥ M = 392015(N/mm) Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả năng chòu lực 6 160 Xét mặt cắt II-II 6 148 160 6 Hình 2.6: mặt cắt II-II Mômen t i mặt cắt II-II MII-II = 1630 × (184 + 665)... = 229.2(Mpa) Tiết diện thoã mãn i u kiện sữ dụng CHƯƠNG 5 TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG Kết cấu cầu làm việc trong không gian do sự kết hợp nhiều bộ phận Nhằm mục đích xét đến tính không gian của kết cấu và xem xét t i trọng truyền xuống m i dầm là bao nhiêu ta tìm hệ số phân bố ngang của hệ i u kiện để áp dụng các công thức tính hệ số phân bố theo AASHTO là: Chiều rộng mặt cầu không đ i B =11200mm Số... (22TCN 272_05) khi các d i cơ bản là ngang và nhòp không vượt quá 4600 mm – các d i ngang ph i được thiết kế theo các bánh của xe 3 trục Theo i u 3.6.1.2.5 (22TCN 272_05) t i trọng bánh xe được mô hình hoá là t i trọng tập trung hoặc t i trọng vệt Ta tính toán t i trọng bánh xe như t i trọng vệt có : chiều rộng(ngang cầu) b = 510 mm 3.3 Hệ số tính Hệ số t i trọng Bảng 3.2 hệ số t i trọng TT γ DC γ... trí φ8a250 2.5 Kiểm toán ở trạng th i gi i hạn sữ dụng 2.5.1 Tiết diện kiễm toán Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 x 100 (mm) Bê tông có môđun đàn h i 1.5 E c = 0.043γ c fc' = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691.47 MPa Cốt thép AII : 4 φ10a250 Diện tích cốt thép trong 1000mm AS AS = 4 × 78.5 = 314 mm2 Cốt thép có môđun đàn h i Es = 200000 2.5.2 T i mặt cắt giữa nhòp MS = 909219 (Nmm) 2.5.2.1 Kiễm tra nứt fs... rộng SW kê vuông góc v i dầm đở 3.1.1 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 sơ đồ 1 : dầm công xon sơ đồ 2 : dầm liên tục để đơn giãn ta tính theo sơ đồ dầm đơn giãn Hình 3.1 sơ đồ tính bản mặt cầu 3.2 t i trọng tác dụng lên bản mặt cầu: Xét trên 1 m d i theo phương ngang cầu Tỉnh t i lan can và lề bộ hành:... N / mm) ∑ γ i Mi Mặt cắt II-II đảm bảo khả năng chòu lực khi φMn ≥ η Sức kháng của tiết diện φMn = fy × S 160 × 63 6 ×1483 2×( + 772 × 960) + I 12 12 = 5694720 +1620896 = 7315616(N/mm) S= = Y 80 80 ⇒ φMn = φ × fy × S = 0.9 × 240 × 7315616 = 1580173056 (N/mm) Vậy φMn =1580173056 ≥ M = 1383870(N/mm) Mặt Cắt II – II Đảm bảo khả năng chòu lực 2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 2.4.1 T i trọng tác dụng... mm Tiết diện ngang: dầm chữ I 5.1 Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 500 150 200 150 200 250 X 150 200 150 500 1000 200 450 450 tiết diện quy đ i 200 100 1000 100150 500 X 500 Hình 5.1 tiết diện ngang dầm chủ Xác đònh diện tích thiết diện: Ag = bw × h + ( bf - bw ) × h f + ( b1 - bw ) × h1 = 200 ×1000 + ( 500 -200 ) × 200 + ( 500 -200 ) × 250 = 335000mm2 Mômen tỉnh đ i. .. 24080.168 14757.454 G i Bản dầm MU(Nmm) 32143.850 19717.047 Ngàm 8912.9 6833.6 3.5 Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 3.5.1 Tiết diện tính toán: 200 1000 Hình 3.7: tiết diện tính toán Chiều rộng b = 1000 (mm) Chiều cao h = 200 (mm) 3.5.2 T i mặt cắt giữa nhòp MU = 24080.168 (Nmm) Chọn ds là trọng tâm cốt chòu kéo đến mép ngo i thớ chòu nén ⇒ ds = 200 – 30 = 170 (mm) Xác đònh chều cao vùng nén 2 2 a = ds... các thanh a = 190 mm Trong phạm vi 1000 mm bố trí 6φ14a190 170 200 Þ 14a190 1000 Hình 3.9: bố trí cốt thép chòu mômen âm cho bản 3.6.Kiểm toán ở trạng th i gi i hạn sử dụng : 3.6.1 Tiết diện kiễm toán Tiết diện chữ nhật có kích thước: b x h = 1000 x 200 (mm) Bê tông có môđun đàn h i Ec 1.5 E c = 0.043γ c fc' = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691.47 Cốt thép AII : 6 φ12a190 Diện tích cốt thép trong 1000mm AS... 0.138(Mpa) ≤ fsa = 448.14(Mpa) Tiết diện thoã mãn i u kiện sữ dụng 3.6.3 T i mặt cắt g i MS = 19717.047 (Nmm) 3.6.3.1 Kiễm tra nứt fs ≤ fsa = Z 3 d ×A c Xác đònh ứng suất trong cốt thép fs Giả thiết + vết nứt phát triển đến trục trung hoà + tiết diện bò nứt không có khả năng chòu lực Ms = 19717.047Nmm 170 41.4 fs = 0.137MPa Hình 3.12: ứng suất trong cốt thép ở TTGHSD t i mặt cắt g i G i x là khoảng cách từ . Hình 2.6: mặt cắt II-II Mômen t i mặt cắt II-II M II-II = Mặt cắt II-II đảm bảo khả năng chòu lực khi Sức kháng của tiết diện ⇒ = (N/mm) Vậy Mặt Cắt II – II Đảm bảo khả năng. toán t i hai mặt cắt sau : Mặt cắt I – I có tiết diện thay đ i Mặt cắt II-II có mômen lớn nhất Xét mặt cắt I- I Hình 2.5: mặt cắt I- I Mômen t i mặt cắt I- I M I- I = Mặt cắt I- I đảm. đồ tính Hình 2 7: sơ đồ tính lề bộ hành Mômen t i mặt cắt giữa nhòp : Do tỉnh t i anh2 Do hoạt t i Trạng th i gi i hạn cường độ Trạng th i gi i hạn sử dụng 2.4.3. Tại