Thiết kế dầm cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn

Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép THIếT Kế MÔN HọC CầU BÊ TÔNG CốT THéP Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế dầm cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn với số liệu sau Chiều dài nhịp L=31m Khổ cầu B=7m Lề ngời Tải trọng T=2*1,0m H30, XB80 vả đoàn ngời 300kg/cm2 Cầu có dầm ngang mối nối khô Công nghệ thi công :Dự ứng lực kéo sau Cơ sở thiết kế :Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn Phần thiết kế I Lựa chọn sơ kết cấu nhịp - chọn kích thớc mặt cắt dầm chủ I.1-Lựa chọn sơ kết cấu nhịp Kết cấu nhịp sơ chọn nh hình vẽ Bản mặt cầu chọn có chiều dày trung bình 12cm gồm : -Lớp bê tông át phan 5cm -Lớp bê tông bảo vệ 3cm -Lớp chống thấm 1cm -Lớp bê tông mui luyện 3cm I.2.-Chọn tiết diện ngang dầm chủ Dầm chủ mặt cắt chữ T chọn với thông số sau: Chiều cao dầm h=140cm Bề rộng cánh bc=200cm Chiều dày cánh hc=14cm Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Chiều dày sờn dầm w=16cm Bề rộng bầu dầm bđ=40cm Chiều cao bầu dầm hđ=40cm Kích thớc vút *Với vút hv=20cm, bv=20cm *Với vút dới hv=bv=12cm I.3-Tính đổi tiết diện hc,=(hc.(bc-w)+hv.bv)/(bc-w)=(14.(200-16)+20.20)/(200-16)=16cm hđ,=(hđ.(bđ-w)+hv.bv)/(bđ-w)=(40.(40-16)+12.12)/(40-16)=46cm I.4-Chọn tiết diện dầm ngang Dầm ngang mặt cắt chữ nhật có thông số sau Chiều dày :bn=15cm Chiều cao : hn=83cm Chiều dài :Ln=194cm I.5-Tính hệ số phân bố ngang tải trọng 1** Tính hệ số : =d3/6.En.J,.P (J,=Jn/a ;p=5.L4/384.Ed.Jd Trong : L-Khẩu độ tính toán nhịp L=30.4m Ed, ,En-Mô dun đàn hồi dầm dọc dầm ngang (Lấy Ed=En) Jd,Jn-Mô men quán tính dầm dọc chủ cà dầm ngang Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép d-Khoảng cách dầm dọc chủ d=2,0m a-Khoảng cách dầm ngang theo chiều dọc cầu a=7.6m =d3.a.384.EdJd/6.En.Jn.5.L4=12,8.d3.a.Jd/Jn.L4 a_Tính Jd *Diện tích tiết diện ngang dầm dọc chủ (Hình 3) F=16.200+78.16+46.40=6448 cm2 *Mô men tĩnh tiết diện mép cánh S=26.200.16/2 +78.16.(16+78/2) + 46.40.(14046/2)=310800cm3 =>Vị trí trọng tâm tiết diện Y0=S/F =310800/6448 =48,2cm *Mô men quán tính tiết diện trục qua trọng tâm dầm dọc chủ Jd=200.163/12 + 200.16(48,2-16/2)2 + 16.783/12 + 16.78 (16+78/2 48,2)2 + 40.463/12 + 40.46.(140-46/2 48,2)2=15226000,85 cm4 b_Tính Jn Jn=bn.hn3/12 = 15.863/12=795070 cm4 Thay Jd,Jn vao ta có =12,8.600.2103.15226000,85 / 26004.795070 = 0,0298 Nhận thấy =0,0295 > 0,005 => tính theo phơng pháy gối đàn hồi Tra bảng phụ lục đợc tung độ đờng ảnh hởng R theo tim gối dầm nhịp (Nội suy giã trị số = 0,02 0,05) R00P=0,6486 ; R01P=0,374 ; R02P=0,153 ; R03P=- 0,00035 ; R04P= - 0,1576 Tung độ đờng ảnh hởng đầu mút thừa xác định theo công thức: RnoP + dk.Rn0P=RnoP + d.RnoP.dk/d Trong RnoP-phản lực gối n P=1 tác dụng gối biên RnoP-Phản lực gối n M=1 tác dụng gối biên Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Dk,d Chiều dài mút thừa khoảng cách hai dầm Có dk/d = 105/210 = 0,5 Tra bảng ta đợc d.R00M = 0,283 ; d.R04M= - 0,085 =>RoRP = 0,6486 + 0,5.0,283 = 0.7901 R4RR= - 0,1576 - 0,5.0,085 = 0,2001 Đờng ảnh hởng phản lực gối dầm biên nh hình 2_Xác định hệ số phân bố ngang tải trọng Xếp tải theo phơng ngang cầu vị trí bất lợi => xác định đợc Với tải trtọng H30 : oto= (0,556 + 0,332 + 0,216 + 0,065 ) / = 0,585 Với tải trọng XB80 : xB= ( 0,537 + 0,221 ) / = 0,379 Đoàn ngời :Xếp tải trọng lệch hẳn phía cầu để đợc nội lực bất lợi :ng= 1,5 ( 0,82 +0,622 ) / = 1,08 II- Tính nội lực II.1Xác định Tĩnh tải giai đoạn I Dầm dọc chủ : q1, = 0,6448.2.5 = 1,612 T/m Dầm ngang : Toàn cầu có 4.5 = 20 dầm ngang có tổng trọng lợng : 20.15.86.194.10-6.2,5 = 12,513 T Trọng lợng rải m dài dọc cầu dầm chủ q1,, = 12,.513 / 26,7.5 = 0,0937 T/m Do P1 = q1 = q1, + q1,, = 1,162 + 0,0937 = 1,2557 T/m II.2- Tĩnh tải giai đoạn II : Gồm lan can , gờ chắn bánh ,lề ngời , lớp phủ mặt cầu Trọng lợng gờ chắn Pg = 0,25.0,35,2,5 = 0,2187 T/m Trọng lợng lề ngời Pl = 0,1.2,5 = 0,25 T/m2 Trọng lợng phần lan can tay vịn : Bố trí cột lan can cách 2,65 m , bên bố trí 11 cột thể tích phần cột lan can tay vịn : Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép V1 = (1,2 0,25).0,2.0,18.11 + (0,2.0,12 + 0,08.0,12).26,7 = 1,239 m3 Thể tích phần đỡ lan can V2= 0,2.0,35.26,7 =1,869 m3 Trọng lợng lan can mét dài cầu: Plc = (V1 + V2).2,5 / 26,7 =(1,239 + 1,869).2,5 / 26,7 = 0,291 T/m => p3 =0,2187 + 0,25 + 0,291 = 0,7597 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu P2 = Pmc = 0,05.2,3 + 0,03.2,5 +0,01.2,3 +0,03.2,4 = 0,285 T/m2 Tính q2: q2 = P2 + P3 = Plc.ylc + Pg.yg + Png.ng + Pmc.mc Plc.ylc = 0,291.(0,7901 0,2102) = 0,1688 T/m Pg.yg = 0,2187.(0,6224 0,1426) = 0,1409 T/m Pl.l = 0,35.(0,5.(0,823 + 0,6224) 0,5.(0,2102 + 0,1426)) = 0,1912 T/m => P2 =0,1688 + 0,1409 + 0,1912 = 0,4649 P3 = Pmc.mc = 0,285.(0,5.0,6224.6 0,5.0,1426.2) = 0,4915 II-3 - Xác định nội lực dầm chủ mặt cắt đặc trng Xét mặt cắt đặc trng vị trí : Tại gối , cách gối 1,8m , vị trí L/3,L/4 nhịp Giá trị nội lực tính toán nội lực tiêu chuẩn mặt cắt thứ i tính theo công thức *Với tổ hợp tải trọng ôtô H30 Mitc = (P1 + P2 +P3) M + oto.qtdM.M. + ng.qng.M Mitt = n1.(P1 + P2 ).M+n2 P3.M + n.oto.qtdM.M. + ng.qng.M Qitc == (P1 + P2 +P3) Q + oto.qtdQ.Q. + ng.qng.Q Qitt = n1.(P1 + P2 ).Q+n2 P3.Q + n.oto.qtdQ.Q. + ng.qng.Q *Với tổ hợp tải trọng xe bánh nặng XB80 Mitc = (P1 + P2 +P3) M + xB.qtdM.M + Mitt = n1.(P1 + P2 ).M+n2 P3.M + n.xB.qtdM.M Qitc == (P1 + P2 +P3) Q + oto.qtdQ.Q Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Q = n1.(P1 + P2 ).Q+n2 P3.Q + n.xB.qtdQ.Q tt i Trong : n1 , n2, ,n hệ số vợt tải n1=1,1 ; n2=1,5 ; n =1,4 (ôtô) n = 1,12 (xe bánh nặng) oto , xB ,ng Hệ số phân bố ngang xe H30,XB80 ngời M , Q Diện tích đờng ảnh hởng mô men ,lực cắt qtdM ,qtdQ-Tải trọng tơng đơng xếp tải đờng ảnh hởng mô men ,lực cắt -Hệ số xe với mặt cầu xe =0,9 1+à : Hệ số xung kích với độ tính toán L=26m => 1+à = 1,171 bảng giá trị nội lực đói với tổ hợp tải trọng mặt cắt tính toán dầm chủ Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép ST M/ Nộ Dạng đờng qtđ(T.m Giá trị tiêu chuẩn T C i ảnh hởng m m2 Q ) (T.m T) (T T.m) H3 XB T/ T/ ng- H XB Ma T/ T/ ng- H XB Ma Tại Q gối Cá Q ch M m L/ Q M M ,4 28 11, 11, 2,7 6,1 14, 10, 3,6 16, 26, 50, 15, 13, 5,1 26, 29, 61, ,6 26 2 M 75 32 43 12 30 23 98 95 23 97 10 61 43 26 06 71 48 26 14 91 46 98 07 65 27 22 30 0,0 21, 2 2,5 5,7 27, 20, 7,0 29, 47, 95, 30, 27, 9,8 47, 52, 11 ,4 78 37 19 8 74 7,3 6,5 3,2 7,4 8,1 6,2 2,3 12, 20, 35, 8,9 8,1 3,3 20, 23, 40, ,5 26 0,2 63, 38 08 42 83 66 09 29 59 20 19 78 69 97 4,9 62 16 68 34 66 04 78 16 15 25 18 64 2,1 5,5 79, 60, 20, 72, 13 27 87, 79, 28, 11 15 31 75 58 61 53 57 4,0 4,2 54 13 74 8,9 0,1 6,5 17 6 35 84 37 5,7 4,3 3,1 8,2 5,3 4,1 1,8 9,4 17, 27, 5,9 7,3 2,6 15, 20, 31, 26 0,3 75, L/ Q tải tải ời 30 80 x 30 L/ Q 80 tải tải ời 30 80 x 2 15, 13 2,6 5,7 16, 12, 4,2 18, 28, 56, 17, 16, 5,8 30, 31, 70, gối 1.8 Giá trị tính toán 13 26 99 13 66 61 96 42 39 96 12 51 12 45 2,0 5,5 94, 71, 24, 82, 15 31, 10 93, 34, 13 17 37 79 50 97 38 37 9,9 40 3,9 97 13 5,0 3,5 1,4 3,2 3,8 10, 26 0,5 84, 64 9 1,0 6,6 13, 13, 53 05 10 10 52 22 45 1,4 10, 14, 14, 74 82 67 67 5 7 2,0 5,5 10 80, 27, 90, 17 36 11 10 38, 14 20 42 6,1 81 37 31 8,7 5,6 6,7 5,5 32 8,0 0,1 2,3 07 02 18 59 47 75 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép II_4 Chọn cốt thép chủ dự ứng lực Chiều cao làm việc dầm lấy theo kinh nghiêm ho=0,8h= 0,8.1,4=1,12m=112cm + Tính diện tích cốt thép dự lực Fd===41,44 cm2 + Tính số bo cốt thép ứng lực Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Chọn loại bó sợi 245 có fd=4,7 cm2 Số bó thép dự ứng lực cần thiết n= 41,4418/4,7=8,817 bó Ta chọn 10 bó 245 có Fd=47 cm2 + Bố trí cốt thép DUL mặt cắt dầm nh hình vẽ Nhận thấy kích thớc mặt cắt phù hợp với giả thiết ban đầu + Tính khoảng cách từ trọng tâm cốt thép tới đáy dầm ad=fi.yi/fi= 22,4 cm ho=117,6 cm >112 cm giá trị chọn hợp lý II _5 Tính duyệt cờng độ mặt cắt dầm theo mômen lớn Cốt thép thờng bố trí theo cấu tạo nên ta không đa vào tính toán + Xác định vị trí trục trung hoà Nc=Ru.bc.hc=235.200.16= 789600 Kg Thấy Nc=789600 Kg> Rd.Fd=9800.47=460600 Kg Trục trung hoà qua cánh dầm + Xác định chiều cao vùng chịu nén X= Rd.Fd/Ru.bc=9800.47/215.200= 9,33 cm< 0,55.ho=0,55.117,6=64,68 + Mômen giới hạn dầm Mgh= m2.Ru.bc.(ho-x/2)x=1.235.200.(117,6-9,33/2)9,33 = 5199928,19 Kg.cm = 519,99283 T.m > Mmaxtt=422,375 T.m đạt yêu cầu (m2: hệ số điều kiện làm việc, với x< 0,55ho lấy m2=1) II_6- Bố trí cốt thep DUL dọc dầm- Xác định trọng tâm cốt thép -tính đặc trng hình học a_ Bố trí cốt thép chủ DUL dọc dầm a f 3x15 20 L/2 10 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Cốt thép DUL bố trí 10 bó bó 1,2,3,4 lần lợt kéo xiên vị trí cách gối 10 m,8 m, m m Uốn xiên theo đờng Parabol y= 4f.x.(D-x)/D2 Các bó 5,6,7,8,9,10 kéo thẳng gối b_ Xác định toạ độ cốt thép mặt cắt Tính đặc trng cốt thép DUL mặt cắt Toạ độ cốt thép xác định từ phờng trình đờng cong cốt thép y=4.f.x (D-x)/D2 Các kết tính toán đợc ghi vào bảng dới Bảng tung độ đờng trục Bó F y Toạ độ D D X=0 20 0,74 16 X=1,8 20 0,74 0,2424 16 X=7,6 20 0,74 0,6494 16 20 0,74 0,7269 16 X=10,13 X=15.2 20 0,74 0,74 Số liệu cốt thép uốn cong Bó Bó f y D f Y D 0,7 12 0,7 0,2796 12 0,7 0,6753 12 0,7 0,7 12 16 0,7 0,7 0,64 0,64 0,3264 0,64 0,64 0,64 0,64 12 0,64 0,64 Bó f Y 0,6 0,6 0,6 0,6 0,4185 0,6 0,6 0,6 0,6 + Bảng tính trọng tâm cốt thép DUL mặt cắt Mặt cắt ad(cm) Gối Cách gối L/4 L/3 L/2 49,2 1,8 m 36,53 23,55 22,53 22,4 C_ Tính đặc trng hình học mặt cắt đặc trng Vì kết cấu DUL kéo sau bê tông nên đặc trng hình học phải tính cho hai giai đoạn Giai đoạn 1: Mặt cắt bị giảm yếu ống gen để luồn qua thép (không xét cốt thép ) + Diện tích mặt cắt bị giảm yếu Fo= h.w+ (bc-w).hc+(bd-w).hd-Fo (Fo: Diện tích lỗ chứa ống gen) 10 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép + nd =5,2 , ydI-ad= 91,29-22,4 cm , i=3745,6 kg/cm2 => d = 7734,8 kg/cm2 Đạt IV_4_Tính toấn cờng độ tiết diện nghiêng giai đoạn khai thác- Tính cốt đai Dầm có chiều cao không đổi cốt thép kéo hết gối nên tiết diện nghiêng đủ khả chịu lực dới tác dụng mô men Sau kiểm tra theo lực cắt Đièu kiện kiểm tra tổng hình chiếu nội lực m/c nghiêng lên trục vuông góc với trục cấu kiện không đựoc nhỏ lực cắt ngoại lực tính toán Q+P.C Rd2.mdx.fd.sinx + Rd2.mdd.fdd + Rt.mtđ.ftđ + Qbt Trong : + P-Trọng lợng phần dới dầm ,tính từ chiều cao dầm ,tính cho mét dài dầm P=Fd.bt = (0,7.0,16+0,46.(0,4-0,16)).2,5 =0,556 T/m +mdx-Hệ số điều kiện làm việc ,với thép sợi cờng độ cao lấy mdx=0,7 +Rd2-ứng suất có hiệu cốt thép DƯL lấy 9800 kg/cm2+ C-Chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng lên trục dầm C== =134 cm ( qđ : Khả chụi lực cắt cốt đai mét dài Chọn cốt đai 12 CT5 bố trí làm nhánh với bớc đai u=10 cm = qđ= =0,8.1,13,2400,2/10 =434,29 kg/m) +Qbt -Hình chiếu ứng lực cực hạn bê tông bị nén m/c nghiêng lên đờng vuông góc với trục dầm Qbt== =58201 kg +Q - Lực cắt ngoại lực tính toán Q=56984 kg => Q+P.C =56984 + 0,556 134 =57058,5 kg Tính vế phải : cốt thép DƯL nên 27 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép VP= 0,7.4,7.9800.0,5653 +0,8.2400.1,13.2 +58201 =80767,4 kg Nhận thấy Q+P.c =57058,5 Đạt IV_5_Tính cờng độ ổn định dầm giai đoạn căng cốt thép Công thức kiểm toán phụ thuộc chiều cao tơng đối XN Vậy trớc tiên ta xác định chiều cao tơng đối XN m /c Lấy mô men m/c điểm đặt lực N d cốt thép dự ứng lực có phơng trình Mbt+1,1 Rnt (bđ-w).hđ.(ho edi-.hđ)-1,1.Ru.w.XN.(.XN-ho+edl)=0 10610700 +1,1 140.(40-16).46.(132-109,6-.46)-1,1.235.16.XN.(.XN-132 +109,6) = ( edl =140-22,4-8 =109,6 cm , ho =h-at=140-8=132 cm) => * 10508690,4 -2068XN2 +92646,4 XN =0 => XN=97,12 cm Tính duyệt nén lệch tâm Thấy XN=97,12 cm > 0,7.ho = 0,7.132 =92 cm Vậy mô men phá hoại xác định theo công thức thực nghiệm Nd.edl - Mbt 0,5.140.16.1322 +140.(40-16).46.(132-46/2) + 2400 50,26 (109,,6 +22,4 20,3)=33360852 kg.cm Ta thấy 24051518,7 kg < 33360852 kg => Đạt 28 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép IV_6_Tính độ võng kết cấu nhịp hoạt tải Công thức tính duyệt fh = fh = =1,858 cm < l/400 =2600/400 =6,5 cm => Đạt V-Tính mặt cầu V.1 _Xác định nội lực mặt cầu Cầu có dầm ngang ,các dầm dọc đợc nối liền với thông qua dầm ngang,ở cánh dầm dầm dọc đợc đặt cách khe rộng 1cm Do tính nội lực mặt cầu theo sơ đồ bẩn mút thừa ,tơng ứng với sơ đôf xếp tải Trờng hợp 1:Có bánh xe H30 đặt hẫng Tĩnh tải tiêu chuẩn lớp phủ mặt cầu 1m2 là: g1=0,285 T/m2 Trọng lợng bê tông cốt thép có chiều dày trung bình 26 cm là: g2=0,16.0,25 = 0,,45 T/m2 Tải trọng tính toán toàn : g = n1.g2+ n2.g2 = 0,285.1,5 + 0,45.1,1 =0,9225 T/m2 V.1.1 _Nội lực tĩnh tải Mô men uốn tĩnh taỉ : Mg===0,4340 Tm/m Lực cắt tĩnh tải : Qg=gìc=0,9225ì0,97 = 0,8948 T/m V.1.2 _ Nội lực hoạt tải Vị trí tính toán hoạt tải vị trí bánh xe nặng ôtô H30 nằm dầm ngang mép Lực tập trung bánh xe ôtô phân bố qua lớp mặt đờng xe chạy thêo chiều dọc a1và chiều ngang b1 a1 =a2+2.H =0,2+2.0,12 =0,44 m b1=b2 +H =0,6+0,12 =0,72 m + a: chiều rộng làm việc ( Hai bánh xe không đè lên nhau) a=a1 + x0 =0,44 + 0,92 =1,41 m 29 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép + Cờng đô tải đặt lên tiết diện po: po===18,9394 T/m2 + Nội lực tải trọng bánh xe sau gây 1m rộng : Mh =nhì(1+à)ì =1,4ì1,3ì =5,06039 Tm/m Qh = nhì(1+à)ì =1,4ì1,3ì =10,4338 T/m Trong : nh=1,4 , 1+à =1,3 (vì =0,97m 1,2 m( chiều rộng làm việc trục bánh xe) Diện tích vùngảnh hởng áp lực trùng Vùng chèn lên t= 1,41 1,2 =0,21 m + Cờng độ tải trọng đặt lên tiết diện po Po===24,7036 T/m2 + Nội lực tải trọng bánh xe sau gây 1m rộng bản: Mh =nhì(1+à)ì=1,12ì1ì =4,77268 Tm/m Qh = nhì(1+à)ì=1,12ì1ì =9,84059 T/m + Nội lực tổng cộng tĩnh tải hoạt tải M = Mg + Mh =0,4340 + 4,77268 = 5,20668 Tm/m Q = Qg +Qh = 0,8948 + 9,84059 = 10,73539 T.m Vây nội lực lớn xe H30 đè lên T/m 30 M = 5,49439 Tm/m , Q=11,3286 b2=60 P/2 Thiết kế mônP/2học Cầu bê tông cốt thép a2 xo=c=97 16 97 12 12 210 a1 a1 a xo/2 b1 V_2_xác định cấu tạo 14 Chiều dày hb =14cm Cốt thép chịu lực CT5 12 mm Chiều cao có hiệu cuả ngàm ho =hc =34-2 =31,4 cm d:đờng kính cốt thép : chiều dày lớp bê tông bảo vệ Tính lợng cốt thép cần thiết Fct Sử dụng công thức Fct = = =9,11 cm2 Trong M: Mô men tính toans lớn Rct:Cờng độ tính toán thép CT5 Rct =2400 kg/cm2 Lấy1012 có tiết diện Fct =11,31 cm2 V_3 -Kiểm tra tiết diện theo mô men Cốt thép theo phơng dọc cầu bố trí cốt thép 10 ,khoảng cách 20 cmVì hẫng => cần đặt cốt thép phía để chịu mô men âm X== =1,32409 cm Với Ru:Cờng độ cịu nén uốn bê tông ,bê tông #400 =>Ru =205 kg/cm2 Có: Mgh =Ruìbìx(ho-) =205ì100ì1,324 ì(31,4 - ) = 834290,79 kg.cm 31 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Nhận thấy Mgh =834290,79 kg.cm >MMAX =549439 kg.cm => Đạt c- ờng độ V_4 - Kiểm tra tiết diện ngàm dới tác dụng cuả lực cắt Trong không bố trí cốt thép đai cốt thép xiên ,do toàn lực cắt tĩnh tải hoạt tải truyền xuống bê tông chịu hết Ta có điều kiện kiểm toán Qmã < RbK b.ho Qmẫ Lực cắt có xét đến hệ số vợt tải n hệ số xung kích 1+à : Qmã =11,3268 Tm =11326,8kg.cm RbK- Cờng độ tính toán chịu lực kéo dọc trụcc cuả bê tông RbK =11 kg/cm2 b=100 cm, ho =31,4 cm Vậy RbK b.ho =11.100.31,4 =34540 kg.cm > Qmã => đạt yêu cầu V_5 -Kiểm toán ứng suất kéo chủ ngàm công xon tải trọng tiêu chuẩn Qgtc =(0,285 + 0,45 ).0,97 = 0,71295 T QH3otc =11,3286/ 1,4.1,3 =6,2245 T => Qmã =Qgtc+QXB80 tc =0,71925 +9,75945=10,4787 T QXB80tc =10,73539 / 1,1 =9,75995 T Có kc = = =3,337 kg/cm2 => đạt VI_Tính dầm ngang VI_1_Xác định nội lực dầm ngang Kết cấu nhịp có dầm ngang , dầm ngang nối dầm dọc lại với trở thành dầm ngang liên tục nhịp dầm ngang gần gối tính nh dầm liên tục tựa gối cứng ( Trên dầm dọc) ,chỉ chịu tải trọng trực tiếp truyền lên Các dầm ngang nằm độ dầm dọc chịu loại nội lực : + Một : Sẽ làm việc nh dầm liên tục nhiều nhịp tựa gối cứng chịu tải cục dới dạng xe H30 xe bánh nặng XB80 xếp gần 32 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép + hai : Do dầm ngang tham gia làm việc với toàn kết kấu nhịp, có xét phân bố tải trọng theo phơng pháp gần Do tính dầm ngang lấy nội lực tổng cộng hai ảnh hởng gây nên 1_ Nội lực tải trọng cục Phần kết cấu bị cắt nhịp tạo thành mút thừa ngàm vào sờn dầm Ta giả định tất tải trọng tác dụng lên dầm dọc truyền xuống dầm thông qua dầm ngang Vì đờng ảnh hởng áp lực lên dầm ngang có dạng tam giác Tải trọng cục truyền xuống dầm ngang từ phận kê trực tiếp lên dầm ngang với chiều dài lng=2,1 m Trong phần lại tải trọng truyền xuống dầm qua mút thừa ngàm vào dầm + áp lực lên dầm dãy bánh xe gây Po =0,5.Pi.yi Trong Pi: áp lực trục bánh xe + Mô men tải trọng cục Mr đợc tính cách xếp lực P0 lên đah M vẽ nh dầm giản đơn Sau nhân kết nhận đợc với hệ số xét đến liên tục kết cấu + Mô men tính toán dầm ngang nhiều nhịp liên tục hoạt tải H30 XB80 gây ra: nhịp - Max M0,5 =nh.0,7.Mo - Min M0,5 =-nh.0,3.Mo Tại gối - Max Mg =nh.0,2.Mo - Min Mg =- nh.0,9.Mo M : Xác định theo đờng ảnh hởng M0,5 cầu dầm giản đơn Mo =(1+à)..Po yi + Lực cắt Q0,,5=nh.1,6.Qo0,5Mo : Qgôi= nh.1,15.Qog Khi đặt tải trọng ôtô H30 Po = T , 1+à = 1,3 , nh = 1,4 33 : Qo = (1+à).Po.yi Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Mo =1,3.6.0,525 = 4,095 T.m Max M0,5 =1,4.0,7.4,095 = 4,0131 T.m Min M0,5 = -1,4.0,3.4,095 = -1,7199 T.m Max Mg= 1,4.0,2.4,095 = 1,1466 T.m Min Mg= -1,4.0,9.4,095 = -5,1597 T.m Qog = 1,3.6.(1+0,4762) = 11,5144 T => Qg = 1,4.1,15.11,5144 = => Q0,5 = 1,4.1,6.3,9 T 18,5381 T Qoo,5 = 1,3.6.0,5 = 3,9 T Khi đặt tải trọng XB80 Po = T , 1+à =1 , nh =1,1 Mo =1.5.0,525 = 2,625 T.m Max M0,5 = 1,1.0,7.2,625 = 2,0212 T.m Min M0,5 = -1,1.0,3.2,625 = -0,8663 T.m Max Mg= 1,1.0,2.2,625 = 0,5775 T.m Min Mg= -1,1.0,9.2,625 = -2,5988 T.m Qog = 1.5 = T => Qg = 1,1.1,15.5 = 6,325 T Qoo,5 = 1.5.0,5 = 2,5 T => Q0,5 = 1,1.1,6.2,5 = 4,4 T 2_Nội lực dầm ngang làm việc chung với kết cấu nhịp Tính toán nội lực theo đờng ảnh hởng Trớc tiên vẽ đờng ảnh hởng Ro, R1 ,R2 ,sau vẽ đờng ảnh hởng M ,Q tiết diện nhịp dầm ngang gối Đờng ảnh hởng vẽ theo phơng pháp xem dầm ngang nh dầm liên tục gối đàn hồi Từ giá trị = 0,02584 tra bảng phụ lục đợc giá trị tung độ đờng ảnh hởng nh bảng sau Bảng giá trị tung độ đờng ảnh hỏng Ro ,R1 , R Điểm Ro R1 34 R2 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Kt Kp 0,7901 0,6486 0,3740 0,1530 0,00035 -0,1576 -0,2001 0,3942 0,3706 0,3234 0,2229 0,102 0,0004 -0,051 0,1086 0,1467 0,2229 0,2023 0,2229 0,1467 0,1086 Các đờng ảnh hởng vẽ nh hình Xếp xe H30 , XB80 đoàn ngời lên đờng ảnh hởng ta đợc hệ số phân bố ngang * Đối với dầm * Đối với dầm H=0,585 , XB = 0,379 , ng = 0,88 0,0004 0,051 0,2001 0,0102 0,1576 0,1423 0,0656 0,00035 0,2540 0,2468 0,2229 0,221 0,216 0,153 0,3234 0,2995 0,3740 0,332 0,3706 0,3661 0,3549 0,3515 0,6486 0,622 0,556 0,537 0,7901 0,3942 H = 0,5.(0,3549 +0,2995 + 0,2468 + 0,1423 ) = 0,5218 XB = 0,5.(0,3515 + 0,2540) = 0,3028 ng = 1,25.0,5.(0,3942 + 0,3661) = 0,4752 * Đối với dầm H = 0,5.(0,1721 + 0,2323 + 0,2529 + 0,2360) = 0,4467 XB = 0,5.(0,1775 + 0,2501) = 0,2138 ng = 1,25.0,5.(0,1086 + 0,1539) = 0,146 35 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Tung độ đờng ảnh hởng xác định theo công thức sau * Khi tải trọng P=1 đặt bên trái tiết diện r Mr = -(x-xr) + trái Ri.(0,5.ai - xr) Qr = -1 + trái Ri * Khi P=1 đặt bên phải tiết diện r Mr = trái Ri.(0,5.ai - xr) Qr = trái Ri Trong : x xr : Toạ độ tải trọng P=1 tết diện r gốc toạ độ tim cầu traiRi : Tổng phản lực Ri bên trái tiết diện r : Khoảng cách đôi dầm đối xứng Mô men lớn thờng xuất khoang rầm ngang gần cầu vập ta xác định đờng ảnh hởng M2 , M1-2 , Q2 , Q1-2 * Tung độ đờng ảnh hởng M2 yKt = yKp = -5,25 + 0,2901.4,2 + 0,3942.2,1 = -1,1038 y0 = y4 = -4,2 + 0,6486.4,2 + 0,3706.2,1 = - 0,6976 y1 = y3 = -2,1 + 0,374.4,2 + 0,3234 2,1 = 0,1499 y2 = 0,153 4,2 + 0,2229 2,1 = 1,1107 * Tung độ dờng ảnh hởng M1-1 yKt = - 4,2 + 0,7901.3,15 + 0,3942.1,05 = - 1,2973 yo = - 3,15 + 0,6486.3,15 + 0,3706.1,05 = 0,7178 y1 = -1,05 + 0,374.3,15 + 0,3234 1,05 = 0,677 y1-2 = 0,5.(0,374 + 0,153).3,15 + 0,5.(0,3234 + 0,2229).1,05 = 1,1168 y2 = 0,153.3,15 + 0,2209.1,05 = 0,7159 y3 = 0,00035.3,15 + 0,102.1,05 = 0,108 y4 = - 0,1576.3,15 + 0,0004.1,05 = -0,496 yKp = -0,20014.3,15 0,051.1,05 = - 0,6838 * Tung độ đờng ảnh hởng Q2 = Q1-2 yKt = -1 + 0,7901 + 0,3942 + 0,1086 = 0,2929 yo = -1 +0,6486 + 0,3706 + 0,1467 = 0,1659 36 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép y1 = -1 + 0,374 + 0,3234 + +0,2229 = -0,0097 y2trái = -1 + 0,153 + 0,2229 + 0,2623 = -0,3618 y2 phải = 0,153 + 0,2229 + 0,2623 = 0,6382 y3 = 0,00035 + 0,102 + 0,2229 0,3253 y4 = - 0,1576 + 0,0004 + 0,1467 = - 0,0105 yKp = - 0,2001 0,051 + 0,1086 = - 0,1425 *** Xác định tải trọng * Trọng lợng lớp phủ mặt cầu Pmc = 0,285 T/m * Trọng lợng gờ chắn bánh * Trọng lợng lề ngời Pg = 0,218 T/m Plề = 0,35 T/m * Trọng lợng lan can Plc = 0,291 T/m Coi tĩnh tải phân bố toàn chiều dài dầm ngang => Tĩnh tải m dài là: Gtc = = 0,3953 T/m * Tải trọng phân bố đoàn ngời 0,3 T/m suy tải trọng tập trung ngời : Png =0,3.6 = 1,8 T/m 37 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép * Tải trọng tơng đơng dãy bánh xe L=26m 0,6169 0,6976 1,1038 0,4385 0,4960 0,6838 0,0922 0,2414 0,1499 0,7159 0,2383 0,1514 0,108 1,1107 0,6774 0,1499 0,1425 0,0105 0,1425 0,0105 0,2293 0,3551 0,3253 0,3618 0,1722 0,0079 0,0665 0,1493 0,1659 0,2929 0,6382 0,7159 0,3551 0,3253 0,2293 0,3039 0,0079 0,0665 0,1659 0,1493 0,6382 0,0091 0,4677 0,2133 0,6976 0,6169 0,7178 0,6331 1,2973 1,1038 -Xe H30 : qtđ =2,03 T/m -Xe XB80 : qtđ = 5,58 T/m Tải trọng tập trung Po xe H30 XB80 -Xe H30 :Po = 0,5.qtđ l1 = 0,5.2,03 = 6,39 T/m -Xe XB80 : Po = 0,5.5,58.6 = 16,74 T/m Hệ số xung kích 1+à = 1,1171 **** Xác định nội lực dầm ngang Mô men lực cắt dầm ngang xác định theo công thức sau MaxMr = nh.(1+à).Po.yi + 1,5.gtc + nh.Png. MinMr = 0,9 gtc + nh.Png. 38 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Qr = nh.(1+à).Po.yi + 1,5.gtc + nh.Png. Trong : Tổng đại số diện tích đờng ảnh hởng : Diện tích đờng ảnh hởng dới lề ngời yi: Tổng tung độ đờng ảnh hởng dới tải trọng tập trung * Nội lực đặt tải trọng H30 +ngời + tĩnh tải MaxM2 = 1,4.1,1171.6,39.(-0,2133 + 0,6074 + 1,1017 + 0,2414) 1,5.0,3953.0,3943 1,4.1,8.2,5108 = 10,8897 T.m MinM2 = -0,9.0,3953.0,3943 1,4.1,8.2,5108 = -6,4675 T.m MaxM1-2 = 1,4.1,1171.6,39.(0,0091 + 1,1168 + 0,7014 + 0,1514) 1,5.0,3953.0,3177 1,4.1,8.1,8903 = 14,8259 T.m MinM1-2 = -0,9.0,3953.0,3177 1,4.1,8.1,8903 = -4,8744 T.m Q2 = 1,4.1,1171.6,39.(0,0605 0,1722 + 0,6382 + 0,3551) + 1,5.0,3953.1,2769 + 1,4.1,8.0,1435 = 9,989 T Q1-2 = 1,4.1,1171.6,39.(0,0605 + 0,3039 + 0,6382 + 0,3551) + 1,5.0,3953.0,9736 + 1,4.1,8.0,1435 = 14,567 T * Nội lực đặt tải trọng XB80 + Tĩnh tải MaxM2 = 1,1.16,74.(1,1107 0,0922) 1,5.0,3953 0,3943 = 18,5208 T,m MinM2 = -0,9.0,3953.0,3943 = -0,1403T.m MaxM1-2 = 1,1.16,74.(1,1188 + 0,2383) - 1,5.0,3953.0,3943 = 24,7679 T.m MinM2 = -0,9.0,3953.0,3177 = -0,1109 T.m Q2 = 1,1.16,74.(0,6382 + 0,2293) + 1,5.0,3953.1,2769 = 16,7312 T Q1-2 = 1,1.16,74.(0,6382 + 0,2293 ) + 1,5.0,3953.0,9736 + 1,4.1,8.0,9736 = 16,551 T 39 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Nội lực tổng cộng Nội Bố trí tải lực Do trọng H30 M2 (T.m) M1-2 (T.m) Q2 (T) Q1-2 Max Min Max Min (T) 1,1466 -5,1597 4,0131 -1,7199 18,538 8,736 tải XB80 trọng Do H30+ng- 0,5775 10,889 ời+Tĩnh làm tải XB80+Tĩ -2,1988 2,0212 -6,4675 14,825 -0,8663 6,325 -4,8744 9,989 4,4 14,567 18,520 -0,1403 24,767 -0,1109 16,731 16,551 nh tải Tổng H30+ngời 12,036 - 18,839 -6,5943 28,527 23,303 cộng +Tĩnh tải 11,627 việc XB80+ng- 19,098 ời Trị số tính toán -2,7391 26,789 -0,9772 23,052 20,951 -6,5943 28,527 23,303 19,098 - 26,789 11,627 1 ****Chọn tiết diện dầm ngang Tiết diện chịu tải nặng dầm ngang mặt cắt 1-2 mô men uốn M1-2 =26,7891 T.m Dầm ngang cần kiểm toán theo trạng thái giới hạn (Về cờng độ) ***** Kiểm toán dầm theo cờng độ Vì cấu kiện lắp ghép không nối lại với đổ bê tông mà nối dầm ngang thép chờ nên tiết diện tính toán dầm ngang tiết diện dạng chữ nhật kích thớc b*h =15*100 cm Nhận thấy mối nối dầm ngang đợc thực nhịp dầm ngang nhờ thép đặc biệt Do ta tính lợng cốt thép để nối dầm ngang 40 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Ta xem mô men uốn lực cắt thép nối dầm chịu mà không xét đến phần vữa bê tông lấp khe nối Khoảng cách cốt thép phía cốt thép phía dới ho = 100-4,4 = 86,6 cm Nội lực dọc cốt thép chịu kéo : N = = = 30935 kg Diện tích cốt thép cần thiết Fct = = = 12,9 cm2 Chọn 420 có Ft = 15,2 cm2 ** Kiểm tra ứng suất cốt thép lớp dới = = = 2075 kg/cm2 < Rt = 2400 => Đạt ** Kiểm toán thép nối Bản nối phía dùng thép hình chữ nhật kích thớc 14*80*180 mm Bản nối phía dới dùng thép hình chữ nhật kích thớc 14*90*180 mm Khoảng cách trọng tâm nối nối dới ho = 100-2,7-15,5 = 81,8 cm ứng suất kéo lớn xuất thép dới = = = 697 kg/cm2 = = = 693 kg/cm2 ứng suất cắt lớn thép => ứng suất tính đổi thép td = = 983 kg/cm2 < Rt =2400 kg/cm2 => Đạt ứng suất nén lớn nối phía = = = 1642 kg/cm2 < Rt = 2400 kg/cm2 => Đạt 41 [...]... đè lên T/m 30 M = 5,49439 Tm/m , Q=11,3286 b2=60 P/2 Thiết kế mônP/2học Cầu bê tông cốt thép a2 xo=c=97 16 97 12 12 210 a1 a1 a xo/2 b1 V_2_xác định cấu tạo 14 bản Chiều dày bản hb =14cm Cốt thép chịu lực CT5 12 mm Chiều cao có hiệu cuả bản ở ngàm ho =hc =34-2 =31,4 cm d:đờng kính cốt thép : chiều dày lớp bê tông bảo vệ Tính lợng cốt thép cần thiết Fct Sử dụng công thức Fct = = =9,11 cm2 Trong đó... định nội lực trong dầm ngang Kết cấu nhịp có 4 dầm ngang , các dầm ngang nối 5 dầm dọc lại với nhau và trở thành những dầm ngang liên tục 4 nhịp các dầm ngang gần gối tính nh dầm liên tục tựa trên gối cứng ( Trên các dầm dọc) ,chỉ chịu tải trọng trực tiếp truyền lên nó Các dầm ngang nằm ở giữa khẩu độ dầm dọc sẽ chịu 2 loại nội lực : + Một là : Sẽ làm việc nh dầm liên tục nhiều nhịp tựa trên gối cứng... của thép CT5 Rct =2400 kg/cm2 Lấy1012 có tiết diện Fct =11,31 cm2 V_3 -Kiểm tra tiết diện theo mô men Cốt thép theo phơng dọc cầu bố trí cốt thép 10 ,khoảng cách 20 cmVì đây là bản hẫng => chỉ cần đặt cốt thép phía trên để chịu mô men âm X== =1,32409 cm Với Ru:Cờng độ cịu nén khi uốn của bê tông ,bê tông #400 =>Ru =205 kg/cm2 Có: Mgh =Ruìbìx(ho-) =205ì100ì1,324 ì(31,4 - ) = 834290,79 kg.cm 31 Thiết kế. .. của cốt thép ứng suất trớc 12 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép III_1_ Cấu tạo neo và cách bố trí 109 58 65 66 52 40 16 2x24 46 3x15 20 42 Dùng neo chóp cụt kiểu nga cho bó thép 245 III_2_ Tính mất mát đờng suất tại các mặt cắt đặc trng Với cấu kiện căng sau, chọn ứng suất kiểm tra trong cốt thép DUL là 11000 Kg/cm2 ta lần lợt có các mất mát ứng suất sau: 1_Mất mát ứng suất do ma sát giữa cốt thép. .. xếp gần nhau 32 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép + hai là : Do dầm ngang cùng tham gia làm việc với toàn bộ kết kấu nhịp, có xét cả sự phân bố tải trọng theo các phơng pháp gần đúng Do vậy tính dầm ngang sẽ lấy nội lực tổng cộng do cả hai ảnh hởng đó gây nên 1_ Nội lực do tải trọng cục bộ Phần bản của kết cấu bị cắt ra ở giữa các nhịp tạo thành những bản mút thừa ngàm vào sờn dầm Ta giả định... cắt L/2 là dễ nứt nhất vì vậy chỉ cần kiểm tra cho mặt cắt này bdới=b.mdới- yđới -.ydớiI >0 Điều kiện kiểm tra + ứng suất pháp trong bê tông do cốt thép dự ứng lc gây ra (đã trừ mất mát b.mdới=+.yd - - ứng suất trong một bó cốt thép 17 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Nd = fd.(kt- 1 -2 -3- 4 -5 - 7) = 4,7.(11000-1792-491-269-814379) = 34103 kg Ndx =Nd.cos = 34103.9,9594 = 339647 kg - Fo = 6251... hạn trong bê tông bị nén của m/c nghiêng lên đờng vuông góc với trục dầm Qbt== =58201 kg +Q - Lực cắt do ngoại lực tính toán Q=56984 kg => Q+P.C =56984 + 0,556 134 =57058,5 kg Tính vế phải : do không có cốt thép DƯL nên 27 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép VP= 0,7.4,7.9800.0,5653 +0,8.2400.1,13.2 +58201 =80767,4 kg Nhận thấy Q+P.c =57058,5 Đạt IV_5_Tính cờng độ ổn định của dầm trong... suất do sự tự chùng của cốt thép 3=H1(0,27.0,1) H1:ứng suất có hiệu trong cốt thép H1=KT-4-5-6 RdTC:cờng độ tiêu chuẩn của sợi thép cờng độ cao =17000kg/cm2 Bảng giá trị tính toán Mặt cắt Cách gối 1,8m L/2 Rdtc 3 (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2) (kg/cm2 (kg/cm2 269,36 ) 11000 ) 615,9 4 5 6 H1 193,37 407,23 11026,1 813,7 379,3 9537,6 16 491,0 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép 5_ Tính mất mát do... ( Với cốt thép kéo căng lần lợt lấy n=1000 kg/cm2) Vậy Nd.edl-Mbt =316261,1.109,6 10610700 = 24051518 ,7 kg.cm +_Tính vế phải Trong bầu dầm bố trí 16 thanh 20 CT5 có tổng diện tích 50,26 cm2 => 0,5.140.16.1322 +140.(40-16).46.(132-46/2) + 2400 50,26 (109,,6 +22,4 20,3)=33360852 kg.cm Ta thấy 24051518,7 kg < 33360852 kg => Đạt 28 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép IV_6_Tính độ võng kết cấu nhịp do... 430,26 0 193,37 572,81 670,89 813,7 2_ Mất mát ứng suất do biến dạng đàn hồi của thiết bị neo 4=l.Ed / l l:Dịch chuyển của 2 đầu neo do dịch chuyển của biến dạng đàn hồi l=4mm Ed:Mô đul đàn hồi của thép dự ứng lực Ed=1,8.106 Kg/cm2 L:Chiều dài cốt thép tính giữa 2 đầu neo 14 Thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép Bảng kết quả tính toán Số hiệu bó 1 2 3 4 L (mm) l (mm) Ed (kg/cm2) 6 4 1,8.10 3172,98