Đồ án cầu bê tông cốt thép DUL

Đồ án cầu bê tông cốt thép DUL của trường ĐH Giao Thông Vận Tải đã được duyệt và bảo vệ với kết quả cao, đây là tài liệu bổ ích cho các bạn học môn cầu bê tông tham khảo. Bản chuẩn báo cáo đồ án cầu bê tông cốt thép

ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP *********************** MỤC LỤC PHẦN I THUYẾT MINH I. CHỌN CẤU TẠO CỦA KẾT CẤU NHỊP I.1.Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là L nh = 33 m. - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối tùy thuộc vào loại gối, ở đây ta sử dụng gối con lăn bằng thép lấy a = 0.3 m. → Chiều dài tính toán nhịp: L tt = L nh – 2a = 33 – 2. 0,3 = 32,4 m I.1.1.Bố trí chung mặt cắt ngang cầu Khi lựa chọn số dầm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dầm S = 1,9÷3,0m là hợp lí nhất, không nên thiết kế khoảng cách giữa các dầm chủ lớn hơn 3m vì khi đó bản mặt cầu sẽ làm việc rất bất lợi. 1 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT → Trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 11m nên ta chọn số dầm chủ bằng n = 5 dầm. Khi đó, khoảng cách giữa các dầm chủ S = 220 cm. → Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bê tông f c ’ = 45 MPa, bản mặt cầu có chiều dày 20cm được đổ tại chỗ tạo thành mặt cắt liên hợp. Để tạo độ dốc ngang thoát nước trong quá trình thi công sẽ kết hợp thay đổi chiều cao đá kê gối. Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp Giữa phần xe chạy và lề người đi phân cách bằng giải phân cách mềm. Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: B xe = 700 cm + Số làn xe thiết kế: n l = 2 làn + Bề rộng lề đi bộ: B le = 2 × 150cm + Bề rộng chân lan can: b clc = 2 × 50cm + Bề rộng toàn cầu: B cau = 700 + 2×150 +2×50 = 1100cm + Số dầm chủ thiết kế: n = 5 dầm + Khoảng cách giữa các dầm: S = 220 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: d e e = 110 cm I.1.2.Chọn mặt cắt ngang dầm chủ. Để chọn chiều cao dầm chủ ta lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán + Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang + Quy mô của tải trọng khai thác Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm chủ theo công thức kinh nghiệm: H b =( ). 32,4 = 1,62 – 2,16 (m) 2 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT Ở đây, ta chọn chiều cao dầm chủ H b = 165 cm Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thước sau: -Bản cánh trên: - Chiều dày bản cánh trên: t t = 20cm - Bề rộng bản cánh trên: b t = 80 cm - Chiều cao vút bản cánh trên: t ht = 10cm - Bề rộng vút bản cánh trên: b ht = 30cm -Bản cánh dưới: - Chiều cao bầu dầm: t b = 25 cm - Bề rộng bầu dầm: b b = 60 cm - Chiều cao vút bầu dầm: t hb = 20cm - Bề rộng vút bầu dầm: b hb = 20cm -Bản bung: - Chiều cao bản bụng: D w = 90cm - Chiều dày bản bụng: t w = 20cm Tại khu vực 1,5m đầu dầm sườn dầm được mở rộng bằng bề rộng bầu dầm nhằm mục đích tạo ra vùng bê tông đặt bát neo ở đầu dầm, tăng cường khả năng chịu cắt cho mặt cắt dầm tại khu vực gối và tăng cường bê tông chịu lực nén cục bộ truyền vào từ các đầu neo của các bó cáp DUL. Các kích thước khác như hình vẽ: I.2.Chiều cao nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) Yêu cầu: h min =0,045.L < h 3 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT Trong đó ta có: L: Chiều dài nhịp tính toán L=32400mm h : chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu; h=1650+200=1850mm suy ra: h min =0,045.L=0,045.32400=1458mm< h = 1850mm => Thỏa mãn I.2.1.Cấu tạo bản bê tông mặt cầu - Kích thước của bản bê tông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ. - Theo quy định của 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn 175mm. Đồng thời bản phải đảm bảo điều kiện chịu lực. - Khi thiết kế theo 22TCN 272-05 thì chiều dày bản bê tông thường chọn t s = (18÷20)cm →Ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu là t s = 20cm - Bản bê tông có thể cấu tạo vút dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bê tông là nhằm làm tăng chiều cao dầm, tăng khả năng chịu lực của dầm và chống hiện tượng tập trung ứng suất tại vị trí nách dầm. -Cấu tọa kết cấu mặt cầu: +Lớp bê tông atphalt dày 5cm +Lớp phòng nước dày 1cm →Chiều dày trung bình của lớp phủ mặt cầu là: t mc = 5+1 = 6cm I.3 Xác định sơ bộ đặc trưng hình học mặt cắt dầm chủ I.3.1 Xác định kích thước của mặt cắt quy đổi I.3.1.1 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông. Trong tính toán không phải toàn bộ bản bê tông mặt cầu tham gia làm việc chung với dầm chủ theo phương dọc cầu. Bề rộng bản bê tông làm việc chung với dầm chủ hay còn gọi là bề rộng có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của dầm, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bê tông mặt cầu. Các quy trình khác nhau có những quy định khác nhau về bề rộng hữu hiệu này nhưng tựu chung lại đây là phần bề rộng chịu lực chính cùng dầm chủ, ngoài bề rộng này bản bê tông chủ yếu làm việc theo phương ngang cầu. -Theo 22TCN 272-05 bề rộng bản cánh( bản bê tông) lấy như sau: 4 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT -Xác định b 1 : Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: + . L tt = . 3240 = 405 cm +6.t s + max = 6.20 + .80 = 140 cm +d 0 e = 110 cm → Vậy b 1 = 110 cm -Xác định b 2 : Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: + . L tt = . 3240 = 405 cm +6.t s + max = 6.20 + .80 = 140 cm + = = 110 cm → Vậy b 2 = 110 cm →Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm biên: b s = b 1 + b 2 = 110 + 110 = 220 cm →Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm trong: b s = 2.b s = 2.110 = 220 cm Trong đó: +L tt : Chiều dài tính toán của nhịp, L tt = 32,4m +t s : Chiều dày bản bê tông mặt cầu, t s = 20cm +b s : Bề rộng tính toán của bản bê tông +S: Khoảng cách giữa các dầm chủ, S = 220cm +b c : Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm chủ, b c = 80cm +t w : Chiều dày bản bụng của dầm chủ, t w = 20cm +d e 0 : Chiều dài phần cánh hẫng, d e 0 = 110cm I.3.1.2Cấu tạo dầm ngang. Chiều cao dầm ngang Wn hb ht H D t t f= + + + = 20+90+10+12 =132 cm Với f là chiều cao gờ trên của bản cánh. Chiều dày dầm ngang: t tb = 25cm 5 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT Chiều dài một dầm ngang: L tb = S – t w = 220 -20 =200 cm I.3.2 Tính toán đặc trưng hình học mặt cắt chưa liên hợp. Xét tại 5 mặt cắt đặc trưng : • Mặt cắt gối 0 0x m= • Mặt cắt cách gối 0,72h ( kiểm tra lực cắt) 1 0,72 0,72.1.85 1,33x h m= = = • Mặt cắt thay đổi tiết diện 2 x =1,5m • Mặt cắt 3 ; 8,1 4 4 tt L L x m = = • Mặt cắt 4 ; 16,2 2 2 tt L L x m= = 3 x 1 2 0 17 16 15 14 13 12 y 10 9 7 5 6 11 8 4 Tính các đặc trưng hình học theo các công thức sau: Diện tích mặt cắt: ( ) ( ) 16 0 1 1 1 1 2 i i i i A X X Y Y + + = − +    ∑ Toạ độ trọng tâm mặt cắt : ( ) ( ) 16 2 2 1 1 1 1 1 . 6 C i i i i i i Y X X Y Y Y Y A + + +   = − + +   ∑ Mô men tĩnh đối với trục X: 6 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT ( ) ( ) 16 2 2 1 1 1 1 1 . 6 x i i i i i i S X X Y Y Y Y + + +   = − + +   ∑ Mô men quán tính đối với trục X: ( ) ( ) 16 3 2 2 3 1 1 1 1 1 1 . . 12 X i i i i i i i i J X X Y Y Y Y Y Y + + + +   = − + + +   ∑ Mô men quán tính đối với trục trung hoà: 2 . d x c J J Y A= − Kết quả tổng hợp trong bảng sau: A( 2 m ) Y c ( m ) S x ( 3 m ) J x ( 4 m ) J d ( 4 m ) X=0 1.017 3 0.8432 0.8577 0.9600 0.2368 X=1,33 m 0.867 8 0.8430 0.7316 0.8378 0.2211 X=1,5m 0.604 0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989 X=8,1m 0.604 0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989 X=16,2 m 0.604 0 0.8281 0.5002 0.6131 0.1989 I.3.3.Tính hệ số làn Số làn thiết kế 1 3,5 lan B n = nếu 1 B ≥ 7m =2 nếu 1 6 7B m≤ ≤ =1 nếu 1 B ≤ 6m ở đây 1 7B m= khổ đường cho xe chạy nên lan n = 2làn Hệ số làn lan m = 1,2 nếu lan n = 1 7 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT =1 nếu lan n = 2 =0,85 nếu lan n = 3 Vậy hệ số làn là m=1 I.3.4.Tính hệ số phân bố ngang momen. a/.Hệ số phân bô hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa( đối với tải trọng HL93) Với số dầm chủ ≥ 4 dầm thì hệ số phân bô ngang với các dầm giữa tính theo công thức: • Khi cầu thiết kế một làn chịu tải: 0,1 0,4 0,3 1 2 0,06 4300 g M damtrong s K S S g L Lt       = +  ÷  ÷  ÷       • Khi thiết kế cho nhiều làn chịu tải: 0,1 0,6 0,2 2 3 0,075 2900 g M damtrong s K S S g L Lt       = +  ÷  ÷  ÷       Trong đó S: là khoảng cách giữa các dầm chủ thoã mãn 1100 ≤ S=2200<4900mm L: chiều dài nhịp tính toán thoã mãn 6000<L=32400mm<72000mm s t : là chiều dày bản mặt cầu 110< s t =200<300mm g K : là hệ số tính theo công thức ( ) 2 . g g K n I Ae= + Với n: tỉ số giữa mô đun đàn hồi bê tông làm bản mặt và bê tông làm dầm n=1 g e : là khoảng cách từ trọng tâm bản mặt đến trọng tâm dầm ( ) ( ) 0,2 1,65 0,8281 0,7219 2 2 f g c h e H Y m= − − = − − = I: mô men quán tính chống uốn của tiết diện dầm chủ không kê bản mặt A: là diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủ không tính bản mặt I=0.1989 4 m ;A=0.6040 3 m Thay vào ( ) 2 4 1 0,1989 0,6040.0,7219 0,5137 g K m= + = Do đó ( ) 0,1 0,4 0,3 12 1 3 2200 2200 0,5137.10 0,06 4300 32400 32400. 200 g       = +  ÷  ÷  ÷  ÷       =0,425 8 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT ( ) 0,1 0,6 0,2 12 2 3 2200 2200 0,5137.10 0,075 2900 32400 32400. 200 g       = +  ÷  ÷  ÷  ÷       =0,605 Hệ số phân bố mô men cho dầm giữa lấy hệ số lớn hơn trong 2 giá trị trên M damtrong g⇒ =0,605 - Hệ số phân bố ngang momen cho dầm biên(do hoạt tải) Trường hợp số làn xếp tải lớn hơn hoặc bằng 2(xếp tải 2 làn) g M dambien = e. g M damtrong với e = 0,77 + Với d e là chiều dài phần hẫng xếp tải, d e = d e o – b lc = 1,1 – 0,5 = 0,6m Suy ra: e = 0,77 + = 0,984 Suy ra: g M dambien = 0,984 . 0,605 = 0,595 c/.Hệ số phân bố ngang momen đối với dầm biên(tính bằng phương pháp đòn bẩy) -Điều kiện tính toán: +Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng người. +Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải trên 1 làn. -Vẽ tung độ ĐAH áp lự gối R1. 1 2 3 4 5 1,00 0,18 0,6m 0,6m 1,8m 1,5 1,0 0,18 1,27 0,59 DAH R1 -Xếp tải trọng bất lợi lên đường ảnh hưởng phản lực gối: Khi xếp xe lệch tâm thì tim của bánh xe ngoài cùng phải xếp cách mép chân lan can hoặc gờ chắn bánh tối thiểu là 0,6m. -Tính hệ số phân bố ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế: 9 ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP &CTT +Công thức tính: g = ∑Y i +Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn: g = .(1,00 + 0,18) = 0,59 +Hệ số phân bô ngang của tải trọng làn lấy bằng hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục. -Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng người dải đều: g = ∑. B le = (1,27 + 0,59). 1,50 = 1,395 Trong đó: +b le : Là bề rộng của lề đi bộ +y 1 : Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép ngoài của ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người +y 2 : Là tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí mép trong ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người. -Kết quả tổng hợp hệ số phân bố ngang cho dầm biên: Hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy Xếp tải trọng Tung độ ĐAH Hệ số g y1 y2 y3 y4 Tải trọng người 1,27 0,59 1,395 Xe tải thiết kế 1,00 0,18 0,590 Xe 2 trục thiết kế 1,00 0,18 0,590 Tải trọng làn thiết kế 0,590 d.Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong(do tải trọng người). - Đối với dầm trong thì ảnh hưởng của trải trọng người là không đáng kể. Khi đó ta xếp tải trọng người lên cả 2 lề đi bộ và coi như tải trọng này phân bố đều cho các dầm chủ: g = = = 0,4 Với: +n: Là số dầm chủ n = 5 dầm +2: Số làn đi bộ thiết kế. I.3.5.Hệ số phân bố hoạt tải với lực cắt: -Đối với dầm chủ giữa Với thiết kế một làn chịu tải 1 2200 0,36 0,36 0,649 7600 7600 V damtrong S g = + = + = Với nhiều làn thiết kế chịu tải thì 2,0 2 0,2 0, 447 3600 10700 V damtrong S S g   = + − =  ÷   Hệ số phân bố lực cắt được chọn là giá trị max trong 2 giá trị trên 0,649 V damtrong g = Điều kiện áp dụng công thức trên thoã mãn Số dầm chủ 4≥ 10 [...]... thộp d ng lc Eci : Mụun n hi ca bờ tụng ti thi im truyn lc f cgp Tớnh f cgp : ng sut trong ct thộp DUL do lc d ng lc f py =0,7 e psIi = Ycmc C ps lch tõm ca ct thộp DUL i vi mt ct dm I cha liờn hp Mụmen tnh ti trng tõm ct thộp DUL ca mt ct dm I cha liờn hp S psIi = I dmci e psIi Fps = f ps Aps tng lc DUL f cgpi = Fps Amci + Fps e psIi S psIi MT CT S bú cỏp N M DCDCi S psIi / L/4 4 1.5M 4 1.33M 4... DL chu un thỡ h s sc khỏng D tớnh s lng ct thộp dul theo cụng thc kinh nghim sau Apsg = Mu 12874.782.106 = = 5484mm 2 0,85 f pu 0, 9.H 0,85.1,86.103.0,9.1650 ncg = S tao cỏp DUL cn thit theo cụng thc trờn l nc = 48 Apsg Aps1 = 5484 = 39.2 140 tao Vy chn tao B trớ lm 4 bú 12K15 mi bú 12 tao 15,2mm 2 Din tớch 48.140=6720mm 2 B trớ ct thộp i vi cụng ngh DUL kộo sau thỡ thng s dng cỏc bú cỏp bc trong ng... TễNG CT THẫP &CTT Mụmen quỏn tớnh ca bn i vi TTH ca bn: I bm = bbang h3 f 12 = 2, 2.0.23 = 1, 467.103 12 Din tớch mt ct liờn hp: Alhbt = Amc + Abm Mt ct nguyờn khụng tớnh ct thộp DUL Alh = Aeq + Abm Mt ct tớnh i cú ct thộp DUL Khong cỏch t trng tõm tit din liờn hp n ỏy dm: Slhbt = AmciYcmci + Abmi ybm yclbti = Mt ct nguyờn Slhi = AeqiYcei + Abmi ybm ycli = Slhbti Alhbti Slhi Alhi Mt ct tớnh i Mụmen... Ycmci ) + Abmi ( yclbti ybm ) 2 2 I lhi = I eqi + I bmi + Aeqi ( ycli Ycei ) + Abmi ( ycli ybm ) 2 2 Mt ct tớnh i Khong cỏch t th nộn mộp trờn dm liờn hp n trng tõm ct thộp DUL d p = d pI + h f d pI Khong cỏch t tõm ct DUL n mộp trờn dm I MC A Abm Ibm Alhbt Alh Ylhbt Ylh Ilhbt Ilh 0 1.33 1,5 8.10 16.2 1.0173 0.8678 0.6040 0.6040 0.6040 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 1.467.10-3 1.467.10-3 1.467.10-3... 120.00 h (cm) IV C TRNG HèNH HC CA MT CT DM 1.c trng hỡnh hc mt ct dm cha liờn hp õy l giai on sau khi bờ tụng dm, bờ tụng ó t cng nhng cha lun v kộo cỏc bú cỏp DL Aps Qui i theo DUL thnh din tớch t ti trng tõm ca thộp DUL c trng hỡnh hc mt ct dm I giai on 1: Mụun n hi bờ tụng: Ecdam = 3,8.104 MPa E p = 1,97.105 MPa Mụun n hi ca thộp 28 12.00 50.73 34.40 N CU Bấ TễNG CT THẫP &CTT n1 = H s qui i t... cỏc bú cỏp bc trong ng ghen Khong cỏch nh nht gia 2 bú cỏp o theo chiu thng ng cng nh nm ngang phi bng chiu rng cnh neo Cỏc bú cỏp cú th t nhiu hng bu dm, mi hng nhiu nht 5 bú hoc 3 bú Chn dng ng cong DUL ng cong parabol bc 2 i vi mi mt ct dm cỏch trờn gi 1 khong x thỡ tớnh tung y theo cụng thc y= 4f x ( Ltt x ) + y0 L2 tt Sau ú tớnh gúc nghiờng trc bú vi ng nm ngang ti mt ct x theo cụng thc dy dx... DWlcb + DWlb +DWmc= 6,6581+2,1+1,93 = 10,6881 kN/m II.4 Xỏc nh hot ti a.Xe ti thit k 14 N CU Bấ TễNG CT THẫP &CTT 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tới 900mm mmm 600 mm nói chung 300mm mút thừa của mặt cầu b.Xe 2 trc thit k 1,2m Xe hai trục thiết kế (Tandem) c.Ti trng ln 9,3kN/m q làn 3m phõn b ht b rng ln 9,3KN/m trờn sut chiu di ton cu trờn b rng 3m II.5 ng nh hng mụmen lc ct ti cỏc mt ct c trng Cỏc... 1.07211 1.07211 1.11699 1.14815 1.21664 1.21664 1.21664 1.12424 1.15176 1.20788 1.20750 1.20513 0.49083 0.46275 0.41672 0.41672 0.41672 0.52556 0.49466 0.44450 0.44440 0.44378 V TNH MT MT NG SUT i vi cu kin DUL kộo sau thỡ f pT = f pF + f pA + f pES + f pSR + f pCR + f pR 2 Trong ú: f pT 31 :Tng mt mỏt ng sut Mpa N CU Bấ TễNG CT THẫP &CTT f pF f pA f pES f pSR f pCR f pR 2 : Mt mỏt do ma sỏt Mpa :... cỏc bú cỏp ngn, giỏ tr ny cú th tr nờn rt ln 3 Mt mỏt ng sut do co ngn n hi i vi cu kin kộo sau f pES = N 1 Ep f cgp 2 N Eci Trong cỏc cụng thc trờn: 34 N CU Bấ TễNG CT THẫP &CTT N: s lng cỏc bú cỏp DUL ging nhau f cgp : Tng ng sut ca bờ tụng trng tõm ca cỏc bú cỏp d ng lc do lc d ng lc sau khi kớch v t trng ca cỏc b phn cu kin mt ct cú mụmen ln nht MPa f cgp Cỏc giỏ tr cú th c tớnh bng ng sut thộp... sang bờ tụng Ep Ecdam = 5,183 Aeq = Amc + ( n1 1) Aps Din tớch mt ct dm I tớnh i Aps = 6720mm 2 = 0, 006720m2 vi Mụmen tnh ca tit din vi ỏy dm Seqi = AYci + ( n1 1) Aps C psi i C ps l khong cỏch tõm ct DUL n ỏy dm ycei = Seqi Aeqi Khong cỏch t trng tõm tit din cha liờn hp n ỏy dm Mụmen quỏn tớnh mt ct tớnh i I eq = I di + Ai ( Yci ycei ) + ( n1 1) Aps ( ycei C psi ) 2 X 0 1.33 1,5 8.10 16.2 Aeq 1.045410