THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG I.1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Thiết kế kết cấu nhòp giản đơn, dầm thép liên hợp BTCT với số liệu đầu vào sau : Chiều dài toàn dầm : 30m Bề rộng phần xe chạy : 7.5m Bề rộng lề hành : 2x1m Tải trọng thiết kế : HL93 I.2.VẬT LIỆU Thép làm dầm chủ : Thép M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa. Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang khung ngang), sườn tăng cường : M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa. Thép mặt cầu, lề hành : Thép đai : CI có Fy=240MPa. Thép chòu lực, cấu tạo : CII có Fy=280MPa. Thép làm lan can, cột lan can : Fy=250MPa. M270 cấp 250 có cường độ chảy Bê tông mặt cầu, lan can, lề hành : C30 có f C′ = 30 MPa Trọng lượng riêng thép : γ S = 7.85 × 10−5 N / mm3 Trọng lượng riêng bê tông có cốt thép : γ C = 2.5 × 10−5 N / mm3 I.3.THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU: I.3.1.Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng L C: Bề rộng toàn cầu: Btc=7,500 + x 1,000+ x 250 = 10,000 mm Btc = (n − 1) S + Lc   Ta có:  ⇒ Btc ≈ nS Lc ≈ S   Chọn khoảng cách dầm chính: S = 1.6÷2.5m B B 10,000 10,000 ⇒ n = tc ÷ tc = ÷ = ÷ 6.25 2,500 1,600 2,500 1,600 Vì n số nguyên nên n = 4, 5, 6. B 10,000 = 2,500 mm . Chọn S=2,500 mm. Khi n=4 ⇒ S = TC = n B − (n − 1) S 10,000 − (4 − 1) × 2,500 ⇒ LC = TC = = 1, 250mm 2 SVTH: Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ BTC 10,000 = = 2,000 mm . Chọn S=2,000 mm n B − (n − 1) S 10,000 − (5 − 1) × 2,000 ⇒ LC = TC = = 1,000mm 2 B 10,000 = 1,667 mm . Chọn S=1,700 mm Khi n=4 ⇒ S = TC = n B − ( n − 1) S 10,000 − (6 − 1) × 1,700 ⇒ LC = TC = = 750 mm 2 Khi n=5 ⇒ S = Số dầm(n) Khoảng cách dầm(S) Lc(mm) 2,500 1,250 2,000 1,000 1,700 750 Chọn số dầm 5, khoảng cách dầm S = 2,000 mm, chiều dài cánh hẫng LC = 1,000 mm. I.3.2.Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu : Độ dốc ngang thiết kế : 2%. Tạo dốc thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần để tạo độ dốc ngang mặt đường sau hoàn thiện. Chiều cao tối thiểu gối 100 mm. Chiều cao gối thiết kế: Gối : 150 mm. Gối : 150 + S x 2%=190 mm Gối : 190 + S x 2%=230 mm Các gối lại : Đối xứng I.3.3.Thiết kế thoát nước mặt cầu: Đường kính ống: D≥100 mm. Diện tích ống thoát nước tính sở m2 mặt cầu tương ứng với 1.5 cm2 ống thoát nước. Khoảng cách ống tối đa 15 m, chiều dài ống vượt qua đáy dầm 100 mm. Diện tích mặt cầu S = L x Btc =30 x 10=300 m2. Vậy cần bố trí 450 cm2 = 45,000 mm2 ống thoát nước. 3.14 × 100 = 7,850 mm 45,000 n= = 5.732 7,850 ⇒ A1ơng = Số ống cần thiết : Vậy ta chọn ống, khoảng cách ống 10 m. SVTH: Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ I.4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM : I.4.1.Chiều dài dầm tính toán : Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a=0.3 m. Chiều dài dầm tính toán : LTT = 30-2a = 30 - x 0.3 = 29.4 m I.4.2.Chiều cao dầm : Chiều cao dầm chọn từ chiều cao tối thiểu quy trình theo kinh nghiệm thiết kế :  d = 0.033L = 0.033 × 30,000 = 990 mm  H ≥ 0.04L = 0.04 × 30,000 = 1, 200 mm  1 1 H = L ÷ L = 30,000 ÷ 30,000 = 1, 200 ÷ 1,500 mm 25 20 25 20  SVTH: Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Vậy chọn chiều cao dầm thép: d=1,200 mm. Chiều cao dầm liên hợp: H= 1,500 mm I.4.3.Kích thước tiết diện ngang : Chiều cao phần vút : hV=100mm Chiều dày bê tông : tS=200 mm Chiều dày sườn dầm : tW=15 mm Chiều rộng cánh : bC=350 mm Chiều dày cánh : tC=20 mm Chiều rộng cánh : bf=450 mm Chiều dày cánh : tf=20 mm Chiều rộng phủ : b’f=550 mm Chiều dày phủ : t’f=20 mm I.5.THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: I.5.1.Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang: Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc. Bố trí sườn tăng cường đứng gối đầu dầm, khoảng cách 200 mm. Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1,500 mm, riêng đoạn đầu dầm (từ đầu đến hệ khung ngang đầu tiên) bố trí cách khoảng 600-1000 mm. Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang thép cán chữ I, loại dầm cánh rộng W760 x 196. Tại sườn tăng cường đứng cách khoảng 3m bố trí hệ khung ngang thép L100 x 100 x 10 (cho xiên ngang). Bề dày tất sườn tăng cường 14mm, kích thước lại xem hình vẽ : SVTH: Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ I.5.1.Neo chống cắt: Thiết kế loại neo hình nấm với số liệu sau : Đường kính đinh: dS = 20 mm Chiều cao: h = 230 mm Thiết kế hàng neo với khoảng cách tim neo đến mép cánh 75 mm, khoảng cách hàng neo 200 mm I.5.2.Mối nối dầm chính: Mối nối sử dụng bulong cường độ cao. Số lượng mối nối 2, đặt đối xứng qua tim cầu, vò trí đặt mối nối 2/3 chiều dài dầm, cách đầu dầm 10 m. SVTH: Trang CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU Ở phần thiết kế cấu tạo bố trí thép, tính tónh tải, không tính toán nội lực tính toán cốt thép. I.6.LAN CAN: Cột lan can: chiều dài nhòp 30m, bố trí khoảng cách cột lan can 2m bên cầu gồm 16 cột lan can, 15 cặp liên kết, 15 cặp tay vòn. Một cột lan can tạo thép: T1 100 x 1,740 x T2 140 x 740 x T3 100 x 150 x Thể tích thép là: Thể tích thép T1: VT1 = 100 x 1,740 x =870,000 mm3 Thể tích thép T2: VT2 = 140 x 740 x =518,000 mm3 Thể tích thép T3: VT3 = 100 x 150 x = 75,000 mm3 Vcot lancan = 870, 000 + 518, 000 + 75, 000 = 1, 463, 000 mm3 Thanh liên kết: Tay vòn: V Vlienket = × tayvin SVTH: = 2× π × (902 − 822 ) × 100 = 216,142 mm3 π × (802 − 702 ) × 2000 = 4,712,389 mm3 Trang CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Tổng trọnglượng lan can toàn cầu: DC = γ s × (Vcot lancan + Vlienket + Vtayvin ) = 7.85 × 10−5 × (1, 463,000 × 16 + 216,142 × 15 + 4,712,389 × 15) = 7,641 N Tính 1mm theo phương dọc cầu: 7, 641 Plancan = = 0.255 N / mm 30, 000 I.7.LỀ BỘ HÀNH: Lề hành: (tính 1mm theo phương dọc cầu) V1 = 1× 650 × 250 = 162,500 mm3 V1 = × 100 × 820 = 82,000 mm3 V1 = 1× 300 × 180 = 54,000 mm3 P1 = V1 × γ c = 162,500 × 2.5 × 10−5 = 4.063 N P2 = V2 × γ c = 82,000 × 2.5 × 10 −5 = 2.050 N P3 = V3 × γ c = 54,000 × 2.5 × 10 −5 = 1.350 N Vậy: DC3 = P Lan Can + P1 + P2 + P3 = 0.255 + 4.063 + 2.050 +1.350 = 7.717 N SVTH: Trang CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Vò trí đặt DC3: Xác đònh cách cân momen điểm A P lancan × x lancan + P1 × x1 + P2 × x2 + P3 × x3 x' = DC3 0.255 × 125 + 4.063 ×125 + 2.050 × 660 + 1.350 ×1,160 = 448 mm 7.717 Vậy DC3 cách mép trái đoạn 448 mm = Chọn bố trí cốt thép mặt cầu hình sau: Thép dùng cho lề hành thép CII có Fy=280 MPa. Bê tông sử dụng có F’c=30 MPa. SVTH: Trang CHƯƠNG II: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ I.8.BẢN MẶT CẦU: Bản mặt cầu tính toán theo sơ đồ: Bản congxon loại dầm. Trong phần loại dầm đơn giản xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục sau tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục mặt cầu. Cốt thép dùng mặt cầu thép CII có cường độ Fy=280 MPa, bê tông dùng cho mặt cầu loại bê tông có cường độ chòu nén f’ c=30 MPa Do phạm vi hẹp đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép mặt cầu theo yêu cầu cấu tạo hình dưới. SVTH: Trang CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ CHƯƠNG II : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH II.1.ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : II.1.1.GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HP: Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép: As = bc .tc + D.t w + b f .t f + b ' f .t ' f = 350 × 20 + 1,140 × 15 + 450 × 20 + 550 × 20 = 44,100 mm Moment tónh dầm thép trục X-X: t    t'  t D  K X − X = ∑ Ai × ycX,i− X = bc × tc × c + D × t w ×  tc + ÷ + b f × t f ×  tc + D + f ÷ + b 'f × t ' f ×  d − f ÷ 2 2 2    20 20  20   1,140    = 350 × 20 × + 1,140 × 15 ×  + 20 ÷ + 450 × 20 ×  1,140 + 20 + ÷ + 550 × 20 ×  1,200 − ÷ 2 2     = 33,779,000 mm3 Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dầm : K 33,779,000 s ,t YNC = c = X −X = = 765 mm As 44,100 s ,b s ,t YNC = d − YNC = 1, 200 − 765.964 = 434 mm Xác đònh moment quán tính: SVTH: Trang 10 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Hình 4.4:Bố trí mối nối bụng III.5.TÍNH TOÁN KIỂM TRA BẢN NỐI III.5.1.Sơ chọn kích thước nối. Thiết kế nối dựa theo nguyên tắt mô men quán tính nối lớn với mô men quán tính tiết diện dầm thép chưa liên hợp I NC. Chọn thép nối M270 cấp 250 có Fy=250(MPa). Sơ chọn bề dày nối hình vẽ: Bề rộng nối N1: bN1=290 (mm). Bề dày nối N1 : tN1 =12 (mm). Bề rộng nối N2 : bN2=120 (mm). Bề dày nối N2 : tN2=12 (mm). Chiều cao nối N3: h=1020(mm). Bề dày nối N3:tN3=10 (mm). Bề rộng nối N4: bN4=190 (mm). Bề dày nối N4: tN4=15(mm). Bề rộng nối N5: bN5=550(mm). Bề dày nối N5: tN5=15 (mm). Mô men quán tính tiết diên dầm chưa liên hợp: INC=9,829,751,541 (mm4). Diện tích mặt cắt ngang nối: SVTH: Trang 106 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ AN = bN × tN + × bN × tN + × tN × h + × bN × tN + bN × tN = 290 × 15 + × 120 × 15 + × 12 × 1020 + × 190 × 27 + 550 × 27 = 71,400(mm ) Mô men tónh mặt cắt ngang nối trục X_X k X _ X = bN × tN × t  tN h  + × bN × tN ×  N + 40 + tN ÷+ tN × h ×  + 100 + tN ÷ 2      t  t +2 × bN × tN ×  60 − N + h + 100 + tN ÷+ bN × tN ×  N + 80 + h + 100 + tN ÷      27   1020  27 = 550 × 27 × + × 190 × 27 ×  + 40 + 27 ÷+ 12 × 1020 ×  + 100 + 27 ÷        15  15 +2 × 120 × 15 ×  60 − + 1020 + 100 + 27 ÷+ 290 × 15 ×  + 80 + 1020 + 100 + 27 ÷     = 31,200,360(mm3 ) Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép nối N5. YNb5 = KX _ X AN = 31,200,360 = 437(mm) 71,400 Khoảng cách từ trục trung hòa đến mếp nối N 1. YNt = ( tN + 100 + h + 80 + tN ) − YNb5 = ( 27 + 100 + 1020 + 80 + 15 ) − 437 = 805(mm). Xác đònh mô men quán tính.  b tN  × bN × tN3  bN × tN3 t  IN = + bN × tN ×  YN − + × bN × tN ×  YNb5 − tN − 40 − N ÷ ÷ + 12  12    + ( × tN × YNb5 − tN − 40 − 60 ) + ( × tN × YNt − tN − 20 − 60 ) × bN × tN3 + 12  t  tN  bN × tN3 t  +2 × bN × tN ×  YN − tN − 20 − + bN × tN ×  YNt − N ÷ ÷ +  12    Thay số vào ta được: SVTH: Trang 107 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ 550 × 273   27  × 190 × 27 27  IN = + 550 × 27 ×  437 − ÷ + + × 190 × 27 ×  437 − 27 − 40 − ÷ 12  12    + × 12 × ( 437 − 27 − 40 − 60 ) + × 12 × ( 805 − 15 − 20 − 60 ) + × 120 × 153 12   15  290 × 15 15  +2 × 120 × 15 ×  805 − 15 − 20 − ÷ + + 290 × 15 ×  805 − ÷ 2 12 2   = 15,327,923,104 (mm ) nhận xét: IN=15,327,923,104(mm4)≥ INC=9,829,751,541 (mm4) Độ lệch tâm nối so với trục trung hòa chưa liên hợp: s ,b elt = (YNb5 − tN ) − YNC = (437 − 27) − 425 = −15(mm) III.5.2.Kiểm tra nối cánh trên. Khả chòu lực kéo nối (xét cho mặt cắt giảm yếu). Ta có: [ N ] = [AN + AN ] × f y = (bN − 2d ) × tN + × (bN − d ) × tN  × f y = (290 − × 22) × 12 + × (120 − 22) × 12  × 250 = 1,326,000 ( N ) Lực tải trọng tính toán tác dụng lên nối: N=1,179,437 (N) Kiểm tra: [N]=1,326,000 (N)≥ N=1,179,437 (N). Vậy nối đảm bảo khả chòu lực. III.5.3.Kiểm tra nối cánh dưới: Khả chịu lực nối cánh dưới: Ta có: [ N ] = [AN + AN ] × f y = 2 × (bN − 2d ) × tN + (bN − 4d ) × tN  × fy = 2 × (190 − × 22) × 27 + (550 − × 22) × 27  × 250 = 5,089,500 ( N ) Lực dọc tải trọng tính toán tác dụng lên nối: N=4,999,137 (N). Kiểm tra: [N]=5,089,500 (N)≥ N=4,999,137 (N) Vậy nối đảm bảo khả chòu lực. SVTH: Trang 108 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ III.5.4.Kiểm tra nối bụng: Kiểm tra nối bụng từ điều kiệm đảm bảo khả chòu cắt. Lực cắt tác dụng: V=1,859,625 (N). Cường độ tính toán chòu cắt: fV=0.58xfy=0.58x250=145 (MPa). Khả chòu cắt bụng: [V ] = AN × fV = [2 × tN × (h − 10d )] × fV = [2 × 12 × (1020 − 10 × 22)] × 145 = 2,784,000( N ). Nhận xét: [V]=2,284,000 (N)≥ V=1,859,625 (N). Vậy nối đảm bảo khả chòu lực. III.6.THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG III.6.1.Sơ cấu tạo bố trí Liên kết khung ngang: có 18 liên kết khung ngang dầm Khoảng cách liên kết ngang 3,000 mm. Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho xiên ngang) Thanh ngang dài: 1,930 mm Thanh xiên dài: 1,048 mm Mỗi liên kết ngang có: x = liên kết ngang, x = liên kết xiên Liên kết ngang đầu dầm: Dầm ngang W760x196 dài 1885 m III.6.2.Thiết kế dầm ngang III.6.2.1.Sơ đồ đặt kích nội lực Ta chọn vò trí đặt kích, cách điều đầu dầm ngang. Khoảng cách từ đầu dầm ngang đến vò trí đặt kích: x = 450 mm Ta có dầm ngang tất nên số kích sử dụng 16 kích, lực kích mà kích cần phải kích P = Ptc/16 với Ptc tổng tải trọng cầu: (giả sử bỏ qua hiệu ứng xung kích kích dầm cầu) Sơ đồ đặt kích: SVTH: Trang 109 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Ptc = ( × DC1 + DC2 + × DC3 + DW ) × L cau = (5 × 5.357 + 55.625 + × 7.717 + 10.350) × 30,000 = 3, 245,820 N ⇒ PK = Ptc 3, 245,820 = = 202,863 N nk 16 Nội lực dầm ngang: M = 70,748,732 N .mm M = 20,540,071 N .mm M max = Max ( M1 ; M ) = Max(70,748,732 ; 20,540,071) = 70,748, 732.810 N.mm III.6.2.2.Chọn tiết diện dầm ngang Từ công thức xác đònh ứng suất dầm momen uốn ta có momen kháng uốn cần thiết dầm ngang là: MW = M max 70,748,732 = = 282,994 mm Fy 250 Dựa vào điều kiện chiều cao dầm ngang tối thiểu phải lớn ½ chiều cao dầm liên hợp h > 0.5 x 1,500 = 750 mm momen kháng uốn dầm.Ta chọn tiết diện dầm ngang W760x196 có kích thước sau: Chiều cao dầm: d=770 mm Bề rộng cánh: bf=268 mm SVTH: Trang 110 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Bề dày cánh: tf=25.4 mm Bề dày bụng: tw=15.6 mm Dầm có momen kháng uốn:  b .t t w (d − 2t f )3 d t  +  f f + b f .t f ( − f ) ÷ 12 12 2 ÷ 2×I x-x   Wx = = d d  268 × 25.43 15.6 × (770 − × 25.4)3 770 25.4  2×( + 2 + 268 × 25.4 × ( − ) ÷ 12 12 2   = 770 = 6,159, 464 mm > M W = 282,994mm3 2×( III.6.2.3.Thiết kế mối nối bulong dầm ngang sườn tăng cường Nội lực thiết kế bulông dầm ngang sườn tăng cường lấy sau: M = 70, 748, 732 N.mm V = Pk = 202,863 N Chọn hàng bulong có đường kính d=22mm,mỗi hàng có bulông. Khoảng cách hàng bulong 120mm,giữa dãy bulông 80mm Khoảng cách tim bulông đến mép của dầm ngang 60mm Khả chống trượt bulông: Rn = Kh x Ks x Ns x Pt Trong đó: Kh = Ks = 0.5 : hệ số kích thước lỗ : hệ số điều kiện bề mặt Ns=1 : số mặt trượt bulông Pt = 176,000 N : lực căng yêu cầu tối thiểu ⇒ R n = 1× 0.5 ×1× 176, 000 = 88, 000 N Khoảng cách bulông nhóm: Khoảng cách bu lông 6: l1 = 600 mm Khoảng cách bu lông 5: l2 = 360 mm Khoảng cách bu lông 4: l3 = 120 mm SVTH: Trang 111 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ HÌnh 4.5:Bố trí bulông dầm ngang với sườn tăng cường đầu dầm Lực tác dụng vào bu lông (bu lông chòu lực tác dụng lớn nhất): Do mômen tác dụng: NM = M b .l1 70,748,732 × 600 = = 42,112 N 2 n.(l + l2 + l3 ) × (6002 + 3602 + 1202 ) Do lực cắt tác dụng: NV = V 202,863 = = 16,905 N nb 12 Tổng lực tác dụng vào bulông cùng: N ub = N 2M + N 2V = 42,1122 + 16,9052 =45,378 N So sánh với Rn: N ub = 45,378 N < R n = 88,000 N =>Mối nối đủ khả chòu lực III.6.3.Thiết kế hệ liên kết khung ngang III.6.3.1.Tính chuyển vị cưỡng bức. Tải trọng tác dụng. Tải trọng Dầm biên Dầm DC1(N/mm ) 5.357 5.357 DC2(N/mm) 11.125 11.125 DC3(N/mm) DW(N/mm) 3.087 3.087 2.070 2.070 Ta thấy tónh tải đặc trưng hình học dầm nên không gây độ lún lệch. Do ta xét chuyển vò hoạt tải gây ra. III.6.3.1.1.Tính toán độ võng. Độ võng hoạt tải gay ra’ SVTH: Trang 112 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Độ võng dầm tải trọng tập trung gay ra. ∆x = Pax Pa  2 L − a2 − x2 ) = (  L −a ÷ 6EIL 12 EI   Ta xét độ lún dầm biên gây ra, xem dầm chuyển vò hoạt tải. Tải trọng thực xe trục. P1 = P2 = 0.4 x 1.3 x 145,000 x (1+0.25) = 94,250 N P3=0.4 x 1.3 x 35,000 x (1+0.25) = 22,750 N Độ võng xe tải đơn. P1 P2 P3 Δ TRUCK =Δ CL +Δ CL +Δ CL CL L  P3 ×  tt − 4300 ÷  2    L tt P3   ∆ CL = ×  ×L tt −  − 4,300 ÷  12Es .I ST 4      29,400  22,750×  − 4,300 ÷  2  29,400     = ×  ×29,400 −  − 4,300 ÷  =1.62 mm 12×200,000×32,824,122,752      P2 Δ CL = P2 .L3tt 94, 250×29,4003 = =7.60 mm 48.E s .IST 48×200,000×32,824,122,752 P1 94, 250 P1 P3 Δ CL =Δ× =1.62× =6.72 mm CL P3 22,750 ⇒ Δ TRUCK =1.62+7.60+6.72=15.94 mm CL Độ võng tải trọng làn. mDF×1.3×9.3×L4tt 0.4×1.3×9.3×29,4004 LANE Δ CL =× = × =7.16 mm 384 E s ×IST 384 200,000×32,824,122,752 Tổng độ võng là: ∆ = 15.94 + 7.16 = 23.1 ( mm) . III.6.3.1.2.Tính toán nội lực. Sơ đồ tính toán hệ khung ngang. SVTH: Trang 113 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Vì hệ liên kết ngang liên kết với bulong cường độ cao, không cho phép trượt, nên xem liên kết liên kết cứng, không cho xoay. Nên ta có ∆ sơ đồ tính hình vẽ. Với = 23.1 mm. Thanh ngang dễ dàng xác đònh nội lực cách tra bảng phương pháp chuyển vò. Để xác đònh nộilực hệ bên ta phải xác đònh EJ. Giả thuyết chọn chọn thép góc điều cạnh L100x100x10. Thanh L100x100x10 có thông số sau: J x = 177 cm Wx = 62.77 cm EJ = 177 × 104 × ×105 = 3.54 × 1011 ( N .mm ) Nội lực ngang là: EJ × 3.54 ×1011 × ∆ = × 23.1 = 13,172, 004.62 ( N ) L2 19302 Tính toán hệ bên dưới: SVTH: Trang 114 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ nhận thấy hệ hệ đối xúng chòu tải phản xứng, nên ta có sơ đồ tính hình vẽ. Hệ (I) bên hình tương đương hệ. Giải hệ (II): ta giải theo phương pháp lực ẩn số, cách giải phóng liên kết đầu khớp. Hệ phương trình bản: δ11 X + ∆1∆ = Biểu đồ mô men đơn vò: M1 ( )( ) δ11 = M M = 1 ( × 1048 × 898.3 × × 898.3) EJ = 7.96 ×10−4 ∆ 11.55 ∆1∆ = − R jk .Z jm = −(1. ) = −11.55 ⇒ X = = 14,510.05 7.96 ×10−4 Biểu đồ mô men (M) SVTH: Trang 115 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ M = X 1.M = 14,510.05 × 898.3 = 13, 034,378.14 ( N .mm) Giải hệ (III): Hệ III giải cách tra bảng phương pháp chuyển vò, ta có kết hình. Nội lưc thanh: 3EJ × 3.54 × 1011 23.1 × ∆ = × = 13,172, 004.62 ( N .mm) L2  1930   ÷   III.6.3.1.3.Kiểm toán Lựa chọn có nội lực lớn là: M = 13,172, 004.62 ( N .mm) ng suất cho phép. σ= M 13,172, 004.62 = = 209.84 ( MPa) Wx 62.77 ×103 Vậy chọn thép L100x100x10 với fy=250 Mpa đảm bảo điều kiện ứng suất cho phép. III.7.THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM III.7.1.Mối nối hàn góc chòu kéo nén: ng suất nén tác dụng vào mối hàn góc trên: SVTH: f t-h = f t × Dc 551 = 224.84 × = 216.97 Mpa (dầm biên) Dc + t c 551 + 20 f t-h = f t × Dc 554 = 223.98 × = 216.19 Mpa (dầm giữa) Dc + t c 554 + 20 Trang 116 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ ng suất kéo tác dụng vào mối hàn góc dưới: D − Dc 1,140 − 551 = 247.23 × = 231.49 Mpa (dầm biên) d − Dc − t c 1, 200 − 551 − 20 D − Dc 1,140 − 554 =fb× = 243.49 × = 227.91 Mpa (dầm giữa) d − Dc − t c 1, 200 − 554 − 20 f b-h = f b × f b-h ng suất vò trí mối hàn chồng cánh phủ dầm thép: f b-h = f b × f b-h = f b × D − Dc + t f d − Dc − t c D − Dc + t f d − Dc − t c = 247.23 × 1,140 − 551 + 20 = 239.36 Mpa (dầm biên) 1, 200 − 551 − 20 = 243.49 × 1,140 − 554 + 20 = 235.70 Mpa (dầm giữa) 1, 200 − 554 − 20 Ta dùng fb-h = 231.49 Mpa (dầm biên) ft-h = 227.91 Mpa (dầm giữa) để kiểm toán. ng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trò max giá trò sau: 0.75Fy 0.75 × 250 = 187.50 Mpa   f = max  max ( f t-h , f b-h ) + Fy = max  231.498 + 250 = 240 Mpa (dầm biên) = 240.74 Mpa     0.75Fy 0.75 × 250 = 187.50 Mpa   f = max  max ( f t-h , f b-h ) + Fy = max  227.910 + 250 = 239 Mpa (dầm giữa) = 238.95 Mpa     So sánh: Dầm biên: f = 240.74 Mpa < Fy = 250Mpa fb-h = 239.36 Mpa < Fy = 250Mpa Dầm giữa: f = 238.95 Mpa < Fy = 250Mpa fb-h = 235.70 Mpa < Fy = 250Mpa ⇒ Thỏa mãn III.7.2.Mối nối hàn góc chòu cắt: Theo kết tính toán nội lực vò trí mặt cắt lực cắt gối lớn nhất. Do ta dùng lực cắt gối để kiểm toán. Công thức xác đònh ứng suất cắt: τ= VSc 2I × 0.707D Trong đó: V: lực cắt vò trí gối theo trạng thái giới hạn cường độ Vu = 992,511 N (dầm biên) Vu = 1, 046,184 N (dầm giữa) Sc: momen tónh mặt cắt dầm Sc = 25, 682,902 mm3 (dầm biên) SVTH: Trang 117 CHƯƠNGIV:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM Đ Sc = 25, 682,902 mm3 (dầm giữa) I: momen quán tính mặt cắt dầm IST = 32,824,122,752 mm (dầm biên) IST = 32,824,122,752 mm (dầm giữa) Chọn đường hàn góc có D = 10 mm Thay số ta được: τ= 992,511× 25, 682,902 = 54.92 Mpa (dầm biên) × 32,824,122, 752 × 0.707 ×10 τ= 1, 046,184 × 25, 682,902 = 57.89 Mpa (dầm giữa) × 32,824,122, 752 × 0.707 ×10 ng suất thiết kế mối hàn phải lấy giá trò max giá trò sau: 0.75Fy 0.75 × 250 = 187.50 Mpa   τ tk = max τ + Fy = max  54.92 + 250 = 187.5 Mpa (dầm biên) = 152.46 Mpa     0.75Fy 0.75 × 250 = 187.5 Mpa   τ tk = max τ + Fy = max  57.89 + 250 = 187.5 Mpa (dầm giữa) = 153.94 Mpa     Chọn que hàn theo AWS E7016-X có Fexx = 390Mpa Sức kháng tính toán mối hàn phải lấy giá trò giá trò sau:  Fy  250 Mpa τ tt =  =  = 187.2 Mpa 0.6ϕe2 Fexx 0.6 × 0.8 × 390 = 187.2 Mpa So sánh: τ tk = 187.5 Mpa>τ tt = 187.2 Mpa Vậy mối hàn đảm bảo khả chòu lực SVTH: Trang 118 GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG I.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: I.2. VẬT LIỆU I.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU: I.3.1. Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC: I.3.2. Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo lớp mặt cầu : I.3.3. Thiết kế thoát nước mặt cầu: I.4. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM : I.4.1. Chiều dài dầm tính toán : I.4.2. Chiều cao dầm : I.4.3. Kích thước tiết diện ngang : I.5. THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: I.5.1. Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang: I.5.1. Neo chống cắt: I.5.2. Mối nối dầm chính: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU I.6. LAN CAN: I.7. LỀ BỘ HÀNH: I.8. BẢN MẶT CẦU: CHƯƠNG II : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 10 II.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : 10 II.1.1. GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HP: 10 II.1.1. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HP): 11 II.2. TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 16 II.2.1. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU: 16 MỤC LỤC GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ II.2.2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 19 II.2.3. NỘI LỰC – TỔ HP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 34 II.3. NỘI LỰC – TỔ HP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 45 II.3.1. Nội lực không hệ số : 45 II.3.2. Tổ hợp tải trọng hệ số : 46 II.3.3. Tổng hợp nội lực theo trạng thái giới hạn: 47 II.4. KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP 51 II.4.1. Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung 51 II.4.2. Kiểm tra độ mảnh bụng 51 II.4.3. Kiểm tra yêu cầu bốc xếp 52 II.5. KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Ở GIAI ĐOẠN 52 II.5.1. Tính toán tham số kiểm toán 52 II.6. KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HP THEO CÁC TTGH 57 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP 80 III.1. THIẾT KẾ CHIỀU DÀI BẢN TÁP: 80 III.1.1. Các thông số đầu bài: 80 III.2. THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT 85 III.2.1. Sơ cấu tạo bố trí 85 III.2.2. Sức kháng neo 86 III.2.3. Thiết kế neo TTGH Mỏi 86 III.2.4. Kiểm toán neo TTGH Cường độ 87 III.3. THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 88 III.3.1. Sơ cấu tạo bố trí 88 III.3.2. Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian 90 III.3.3. Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối 92 III.4. THIẾT KẾ MỐI NỐI 93 III.4.1. Sơ cấu tạo bố trí 93 III.4.2. Sức kháng trượt bulong cường độ cao 94 MỤC LỤC GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ III.4.3. Thiết kế mối nối cánh 94 III.4.4. Thiết kế mối nối cánh 96 III.4.5. Thiết kế mối nối bụng 99 III.5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA BẢN NỐI 106 III.5.1. Sơ chọn kích thước nối. 106 III.5.2. Kiểm tra nối cánh trên. 108 III.5.3. Kiểm tra nối cánh dưới: 108 III.5.4. Kiểm tra nối bụng: 109 III.6. THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG 109 III.6.1. Sơ cấu tạo bố trí 109 III.6.2. Thiết kế dầm ngang 109 III.6.3. Thiết kế hệ liên kết khung ngang 112 III.7. THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM 116 III.7.1. Mối nối hàn góc chòu kéo nén: 116 III.7.2. Mối nối hàn góc chòu cắt: 117 [...]... dầm thép Chưa liên hợp Ngắn hạn(ST) Dài hạn(LT) (NC) 44,100.000 102,213.141 65,130 Trang 15 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH Momen kháng uốn thớ dưới dầm thép (mm3) Momen kháng uốn thớ trên dầm thép( mm3) Momen kháng uốn tại mép dưới bản BT (mm3) Momen kháng uốn tại đỉnh bản BT (mm3) Momen quán tính của tiết diện (mm4) Đặc trưng Diện tích tiết diện (mm2) Momen kháng uốn thơ ùdưới dầm thép( mm3) Momen kháng... CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Diện tích cốt thép dọc bản: πd2 π × 122 = 22 × = 2, 488 mm 2 4 4 Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Be Diện tích phầnbản bê tông quy đổi về thép: A B ×t +t ×(b +t ) 2,000×200+100×(350+100) A c-td = c = e s h c h = =18,541mm 2 3×n 3×n 3×8 Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường độ của bê tông làm bản mặt cầu Diện... một sườn: Sườn tăng cường tại liên kết ngang: hình 3.3 Một dầm có: 9 x 2 = 18 sườn tăng cường SVTH: Trang 17 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3,000 mm Khối lượng một sườn tăng cường: g s 3 = 263.230 N Liên kết khung ngang:có 18 liên kết khung ngang trên mỗi dầm Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3,000 mm Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh... P.L4 12.8S 3 I tt ∆p = => a = 284 EI L4 I ' tt S=2,000 mm, I=32,824,122,752 mm4 I' = In Lb Khoảng cách liên kết ngang là: Lb=3,000 mm Tính In: SVTH: Trang 25 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Mặt cắt bố trí thép hệ liên kết ngang Hình 3.7 Mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10 Thép L100x100x10 có: F=1920 mm2 ; I=1,770,000 mm4 Momen tónh đối với trục X-X: 1 200 K X - X = × 1,000 × 200... tích cốt thép dọc bản: Act = 22 × 4 Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Be Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép: A 2,000 × 200 + 100 × (350 + 100) Ac −tđ = c = = 55,625 mm 2 n 8 Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường độ của bê tông làm bản mặt cầu ( f’c = 30Mpa => n = 8 ) Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vút) đến mép trên dầm thép: t ... = 0.669 1000 2 DC3: g = 0.711- 0.213 = 0.498 SVTH: Trang 31 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ  (0.604 + 0.382) × 1750 (0.382 + 0.247) × 2000  +   1 2 2 g= ×  = 0.193 7500  0.166 × 2000 0.148 × 1750  +    2 2  DW: II.2.2.4.2.Dầm trong: Với hệ số mềm α=0.02 ta tra bảng 3.21.a trang 83 sách Thiết kế cầu thép( TS.Nguyễn Xuân Toản-ThS Nguyễn Văn Mỹ) ta được đường ảnh hưởng của... 20   + + 550 × 20 ×  434.036 − ÷ 12 2   = 9,829,751,541 mm 4 Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép: s ,t S NC = I NC 9,829,751,541.950 = = 12,833,181 mm3 s ,t YNC 765.964 Momen kháng uốn đối với thớ dưới t/d dầm thép: s ,b S NC = I NC 9,829,751,541.950 = = 22,647,303 mm3 s ,b YNC 434.036 Momen tónh của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà: S c NC = tw ( D −Y s ,t NC 2 + tc ) 2 t  s,... 500,351,175 723,336,250 32,824,122,752 22,853,649,408 Momen kháng uốn tại mép dưới bản BT(mm3) Momen kháng uốn tại đỉnh bản BT(mm3) Momen quán tính của tiết diện (mm4) 65,130 102,213 9,829,751,542 II.2.TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: II.2.1.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU: II.2.1.1.Tónh Tải: Gồm các tĩnh tải: DC1, DC2, DC3, DW Trọng lượng bản thân dầm thép: P1 = AS × γ s =44,100 x 7.85 x 10-5=3.462 N/mm Neo... trục trung hoà đến các mép dầm : Mép trên dầm thép : SVTH: Trang 12 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ s s, YST,t = YNCt − c′ = 765 − 541 = 224mm Mép dưới dầm thép : s s, YST,b = YNCb + c′ = 434 + 541 = 975mm Mép dưới bản bê tông: c s YST,b = YST,t = 224 mm Mép trên bản bê tông: c s YST,t = YST,t + th + ts = 224 + 100 + 200 = 524 mm Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST 1 2 2 I... + 0.298 = 5.375 N / mm Trọng lượng bản thân bản mặt cầu: Diện tích bản mặt cầu: Abmc=Btc.ts=10,000 x 200=2,000,000 mm2 Diện tích bản vút:   2.h 2  2 × 1002  2 Avut = n ×  bc th + v ÷ = 5 ×  350 × 100 + ÷ = 225,000 mm 2  2    =>DC2 = (Abmc+Avút).γbt = (2,000,000+225,000)x2,5x10-5 = 55.625N/ mm (toàn cầu) SVTH: Trang 18 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Trọng lượng lan can – . thép. I.6.LAN CAN: Cột lan can: chiều dài nhòp 30m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2m vậy mỗi bên cầu gồm 16 cột lan can, 15 cặp thanh liên kết, 15 cặp tay vòn. Một cột lan can được tạo. 0.168 / LK g N mm= Thanh ngang dài: 1,930 mm Thanh xiên dài: 1,048 mm Mỗi liên kết ngang có: 2 x 1 = 2 thanh LK ngang, 2 x 1 = 2 thanh LK xiên. Liên kết ngang ở đầu dầm: Dầm ngang W760x196 dài 1,885m. II: THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ Tổng trọnglượng lan can trên toàn cầu: cot 5 ( ) 7.85 10 (1,463,000 16 216,142 15 4,712,389 15) 7,641 s lancan lienket tayvin DC