đồ án cầu bê tông các dầm T I căng trước, sau

Hướng dẫn thiết kế cầu với các kết cấu dầm I căng trước , I căng sau , T căng trước , T căng sau. Tài liệu giúp bạn làm đồ án môn học tương đối hoàn chỉnh và hoàn thành môn học thiết kế cầu bê tông được tốt .....sẽ có các phần trong thi , bảo vê.. .

MỤC LỤC PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC

Chương I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: 6

1.2 THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 6

Chương II : LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1 Lan can 8

2.2 Lề bộ hành 12

2.3 Bó vỉa 14

Chương III : BẢN MẶT CẦU 3.1 Số liệu tính toán 18

3.2 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 18

3.3 Tính nội lực cho bản congxon 19

3.4 Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 22

3.5 Tính nội lực cho bản dầm giữa 26

3.6 Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 30

3.7 Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 31

Chương IV : DẦM NGANG 4.1 Các số liệu về dầm ngang 33

4.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 33

4.3 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 38

Chương V : DẦM CHÍNH 5.1 Các số liệu ban đầu 47

5.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 48

5.3 Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 55

5.4 Tổng hơp hoạt tải và tĩnh tải 65

5.4.1 Mômen 65

5.4.2 Lực cắt 65

5.5 Bố trí cáp cho dầm chủ 67

5.6 Kiểm toán 77

Chương VI : TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH 6.1 Số liệu thiết kế cốt đai 83

6.2 Thiết kế cốt đai cho mặt cắt gối 83

6.3 Thiết kế cốt đai cho mặt cắt giữ nhịp 87

PHẦN 2: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG SAU

Chương 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1 Kích thước hình học & vật liệu thi công cầu 95

1.2 Trình tự thi công 97

Chương 2 : LAN CAN 2.1 Thanh lan can 98

2.2 Cột lan can 99

2.3 Gờ chắn bánh 102

2.4 Bản lề bộ hành 107

Chương 3 : BẢN MẶT CẦU 3.1 Tính nội lực 109

3.2 Thiết kế cốt thép 116

Chương 4 : DẦM NGANG 4.1 Tính nội lực 120

4.2 Kiểm toán dầm ngang 123

Chương 5 : DẦM CHỦ 5.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 129

5.2 Tính hệ số phân ngang 131

5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 135

5.4 Xác định nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 138

5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 144

5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 144

5.7 Tính mất mát US 149

5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 154

5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 156

5.10 Kiểm toán lực cắt 159

5.11 Tính thép cẩu móc dầm 165

5.12 Tính độ vồng, độ võng 166

PHẦN 3: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC CHƯƠNG 1 :KÍCH TH ƯỚ C HÌNH H C VÀ S LI U Ọ Ố Ệ ĐẦ U VÀO 1.1 Số liệu đầu vào: 172

1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nh p :ị 173

CHƯƠNG IITÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH 2.1 Kiểm toán thanh lan n1 177

2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 178

2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 180

2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 181

2.5 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 183

184 CHƯƠNG IITHIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1 Mô hình tính toán bản mặt cầu: 188

3.2 tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 188

3.3 Hệ số tính 189

3.4 Tính toán nội lực bản mặt cầu 189

3.5 Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 193

3.6.Ki m toán ở trạng thái giới hạn s dụng :ể ử 196

THIẾT KẾ DẦM NGANG 4.1 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 200

4.2 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 205

4.3 Ki m toán ở trạng thái giới hạn sữ dụngể 207

4.4 Thiết kế cốt đai cho dầm ngang 210

CHƯƠNG 5TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 5.1 Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 213

5.2 Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm trong 214

5.3 Hệ số phân bố ngang cho các dầm biên 215

CHƯƠNG 6 TÍNH TÓAN NỘI LỰC DẦM CHỦ 6.1 Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: 218

6.2 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng : 221

CHƯƠNG 7KIỂM TỐN DẦM CHỦ 7.1 Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ: 229

7.2 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực : 230

233 7.4 Tính toán mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 236

7.5 Kiểm toán dầm: 239

7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm toán khả năng chịu cắt 246

PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU Chương 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1 Error: Reference source not found 256

2 Yêu cầu 254

3 Chọn thêm số liệu 255

4 Bố trí mặt cắt ngang cầu 255

Chương 2: TÍNH TỐN LAN CAN VÀ TAY VỊN 1 Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.255 2 2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can 256

3 Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can.259

4 Tổ hợp va xe.260

5 Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can 264

Chương 3 : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 1 Chọn lớp phủ mặt cầu: 266

2 Tính toán bản hẫng 266

2.1 Số liệu tính toán 266

2.2 Xác định nội lực 267

2.3 Thiết kế cốt thép 271

2.4 Kiểm tra vết nứt 272

3 3 Tính toán bản loại dầm 273

Chương 4 : TÍNH TỐN DẦM NGANG 1 Số liệu tính toán 279

2 Xác định nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm phụ : 279

3 Xác định nội lực do hoạt tải gây ra: 280

4 Thiết kế cốt thép 284

5 Kiểm tra vết nứt 289

Chương 5 : TÍNH TỐN DẦM CHÍNH (DƯL ) 1 Lựa chọn kích thước hình học của dầm 292

2 Tính toán hệ số phân bố ngang 293

3 Xác định nội lực 296

4 4 Lựa chọn số lượng cáp và bố trí cáp 308

5 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện qua từng giai đoạn làm việc 312

6 Tính toán mất mát ứng suất 318

7 Tính toán trong giai đoạn truyền lực căng 322

8 Tính toán chịu nén ở trạng thái giới hạn sử dụng 323

9 Tính toán chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ 325

10 Chọn cốt thép thường 328

11 Thiết kế lực cắt 328

TÀI LIỆU THAM KHẢO 338

Phần 1 :

THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC

CHƯƠNG 1

SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN:

- Khổ cầu: B - K = 11.5 m – 1.2m

- Chiều dài nhịp dầm chính: L = 22 m

- Số dầm chính: 8 dầm

- Khoảng cách 2 dầm chính: 1.8 m

- Số dầm ngang: 5 dầm

- Khoảng cách 2 dầm ngang: 5.5 m

- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m

- Loại dầm chữ T

- Phương pháp: căng trước

1.2 THÔNG SỐ VẬT LIỆU:

- Thanh và cột lan can (phần thép):

A =100.1 mm

pu

f =1838.16 MPa

Hình 1.1 Boá trí chung

CHƯƠNG 2

LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH

2.1 LAN CAN:

2.1.1 Thanh lan can

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong

d = 92 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm

- Khối lượng riêng thép lan can: 5 3

s 7.85 10 N / mm−

- Thép cacbon số hiệu CT3: f = 240 MPay

2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

Hình 2.1 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Theo phương thẳng đứng (y):

+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

2 2 y

- Mođmen do hoát tại tái maịt caĩt giöõa nhòp:

+ Tại phađn boâ:

y w

- Mođmen do hoát tại tái maịt caĩt giöõa nhòp:

+ Tại phađn boâ:

x w

η =D 0.95 : heô soâ dẹo

η =I 0.95: heô soâ quan tróng

η =R 1.05 : heô soẫ dö thöøa

⇒ η = 0.95 0.95 1.05 0.95× × =

+ γ =DC 1.25: heô soâ tại tróng cho tónh tại

+ γ =LL 1.75: heô soâ tại tróng cho hoát tại

+φ: laø heô soâ söùc khaùng: φ = 1

+ M: laø mođmen lôùn nhaât do tónh vaø hoát tại

+ Mn: söùc khaùng cụa tieât dieôn

.M 1 5211840 = 5211840 N.mm 1521620 N.mm

Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực

2.1.2 Cột lan can

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can

Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân

* Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can:

- Kích thước:

h 650 mm; h= =350 mm; h =300 mm

- Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)

+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1 lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N

+ Lực tập trung: P = 890 N+ Suy ra lực tập trung vào cột là:

P'' P' P 740+890 = 1630 N= + =

- Ta kiểm toán tại mặt cắt A-A:

Hình 2.3 Mặt cắt A-A

- Mômen tại mặt cắt A-A:

- Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chịu lực khi: φMn ≥ η γ .MLL A A −

- Sức kháng của tiết diện: φMn = ×f Sy

+ S mômen kháng uốn của tiết diện

⇒Mặt cắt A – A đảm bảo khả năng chịu lực

* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can:

K 140

r ≤l

Trong đó:

+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu

+ l =1070 mm: chiều dài không được giằng (l = h)

+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện ở nay là nhỏ nhất)

2.2 LỀ BỘ HÀNH

2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm:

* Xét trên 1000 mm dài

- Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3 N/mm

- Tiết diện chịu lực b x h = 1000 mm x 100 mm

- Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê tông:

d = 80 = < ⇒ bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo

- Xác định diện tích cốt thép:

'

2 c

Hình 2.6 Bố trí cốt thép trên lề bộ hành

2.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)

- Tiết diện kiểm toán:

Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 mm x 100 mm

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất:

- Môđun đàn hồi của thép: Es =200000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông: s

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm=

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau:

+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải

Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng(mm)

Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500

+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng

M : sức kháng của dầm đỉnh

H : chiều cao tường

c

L : chiều dài đường chảy

t

L : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu

Ft : lực xô ngang quy định ở bảng 2.1

2.3.1 Xác định M : (Tính trên 1000 mm dài)c

- Tiết diện tính toán b x h = 1000 mm x 100 mm và bố trí cốât thép (hình 2.7)

Hình 2.7 Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa the phương đứng

- Cốt thép dùng 14a200φ mm, 1000 mm dài có 5 thanh

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự

- Diện tích cốt thép As:

2 s

- M H : Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:W

- Tiết diện tính toán b x h = 300 mm x 200 mm và bố trí cốt thép (hình 2.8)

Hình 2.8 Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu

- Cốt thép dùng 2 14φ mm

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự

- Diện tích cốt thép As:

2 s

2.3.3 Chiều dài đường chảy (L )c

Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên Mb =0

* Với trường hợp xe va vào giữa tường:

- Chiều dài đường chảy:

CHƯƠNG 3

BẢN MẶT CẦU

3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 1850 mm

- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L1 = 5500 mm

- Xét tỷ số: 1

2

L 5500 2.97 1.5

L =1850 = > bản làm việc theo1 phương mặc dù bản được kê trên

4 cạnh

- Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm

- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

+ Lớp bêtông Atphan dày 50 mm

+ Lớp bêtông Ximăng bảo vệ dày 40 mm

+ Lớp phòng nước dày 5 mm

- Độ dốc ngang cầu: 1.5 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá vỉa ở tại mỗi gối

3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu

Hình 3.1 Sơ đồ tính bản mặt cầu

3.3 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng)

Hình 3.2 Sơ đồ tính cho bản congxon

3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản congxon

3.3.1.1 Tĩnh tải

Xét tĩnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:

Hình 3.3 Tĩnh tải tác dụng lên bản congxon

* Trọng lượng bản thân:

5

DC =1000 h× × γ =1000 200 2.5 10× × × − =5 N / mm

* Trọng lượng lan can, lề bộ hành:

- Trọng lượng tường bêtông:

5

P 1000 b h= × × × γ =1000 250 650 2.5 10× × × × − =4062.5 NTrong đó:

b1 = 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông

h1 = 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông

- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa)

- Trên toàn chiều dài cầu có 11 nhịp:

⇒Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

T ; T ; T và 2 ống thép liên kết Ф 90 dày 4mm, dài 120 mm (hình 3.3)

Cột lan can=Tấm thép T + Tấm thép1 T +Tấm thép2 T + Ống liên kết3

Hình 3.4 Chi tiết cột lan can

* Trọng lượng tấm thép T 1:122.46 N

* Trọng lượng tấm thép T 2: 51.92 N

* Trọng lượng tấm thép T 3: 19.39 N

* Trọng lượng ống thép Ф90: 2.04 N+ Trọng lượng một cột lan can:

3

P '' 122.46 51.92 19.39 2.04 195.81 N= + + + =

Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhịp 22000 mm có 12 cột

+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:

3 PL

(b = 1200 mm: bề rộng phần lề bộ hành)

3.3.2 Nội lực trong congxon

- Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5):

Hình 3.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng

- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:

η = η × η × η

Trong đó:

D 0.95 :

η = heô soâ dẹo cho caùc thieât keâ thođng thöôøng vaø theo ñuùng yeđu caău

η =I 1.05: heô soâ quan tróng

η =R 0.95 : heô soẫ dö thöøa (möùc thođng thöôøng)

L

2

(Lb = 725 mm: chieău daøi bạn haêng)

+ Tráng thaùi giôùi hán cöôøng ñoô:

γ = ; γ =PL 1.75; η = 0.95

2 u

725

M 0.95 1.25 5 1.25 5612.5 725 1.75 1850 725

27003726.56 N.mm

Bạn ñaịt tređn 2 goâi laø 2 daăm chụ, nhòp cụa bạn laø khoạng caùch giöõa hai daăm

L2 = 1850 mm, caùch tính ta seõ tính nhö daăm ñôn giạn ñaịt tređn hai goâi, xeùt cho dại bạn roông

- Tróng löôïng lôùp phụ maịt caău:

+ Toơng chieău daøy lôùp phụ maịt caău: hDW=95 mm

+ Tróng löôïng rieđng lôùp phụ: γ =c' 2.3 10 N / mm× −5 3

5

DW h= ×1000× γ = ×' 95 1000 2.3 10× × − =2.19 N / mm

3.4.1.2 Noôi löïc

- Sơ đồ tính như sau:

Hình 3.6 Sơ đồ tính bản dầm

-Với L2’= 725 mm; L2” = 1125 mm; L2 = 1850 mm

- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng: η = η × η × ηD R I

+ ηD : Hệ số độ dẻo, trường hợp thiết kế thông thường η =D 0.95

+ ηR : Hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư η =R 0.95

+ ηI : Hệ số quan trọng, η =I 1.05

3 PL

(b = 1200 mm bề rộng lề bộ hành)

- Tải xe3 trục: đặt một bánh xe 3 trục (hình 3.7)

Hình 3.7 Tải trọng động tác dụng lên bản biên

3.4.2.2 Nội lực

Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ

- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm

- Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu:

- Diện làm việc của bản:

+ Khi tính mômen âm tại gối:

SW 1220 0.25 L 1220 0.25 1850 1682.5 mm+ Khi tính mômen dương tại giữa nhịp:

SW 660 0.55 L 660 0.55 1850 1677.5 mm

- Giá trị mômen tại giữa nhịp:

+ Do tải xe3 trục:

LL u

1682.523624285.04 N.mm

1677.516916240.82 N.mm

LL u

SW2835228.75 10000.5 3785067.19 1677.5 652500 10669539.93 N.mm

3.5 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA

3.5.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW=95 mm

+ Khối lượng riêng lớp phủ: γ =c 2.3 10 N / mm× −5 3

5

DW h= ×1000× γ = ×95 1000 2.3 10× × − =2.19 N / mm

3.5.1.2 Nội lực

- Sơ đồ tính như sau:

Hình 3.8 Sơ đồ tính tĩnh tải cho bản dầm giữa

- Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như bản dầm biên

- Giá trị mômen dương tại giữa nhịp:

3.5.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm

- Chỉ có xe3 trục, ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản L2 =1850 mm < 4600 mm theo quy định không cần xét tải trọng làn

- Ở đây sẽ có 2 trường hợp đặt tải:

+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe

+ Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đó khoảng cách giữa

2 bánh xe là 1200 mm

3.5.2.1 Xét trường hợp 1 chỉ có 1 bánh xe

Ta sẽ đặt bánh xe ngay tại giữa nhịp để tính toán

Hình 3.9 Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 1 bánh xe)

- Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có:

* Trạng thái giới hạn sử dụng: η =1; γLL =1; IM 0.25=

LL s

Hình 3.9 Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(trường hợp đặt 2 bánh xe)

- Giá trị nội lực: tương tự như trên ta có:

3.6 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU

Ta sẽ thiết kế cốt thép tương ứng với các giá trị nội lực ở TTGH cường độ vừa tính ở trên:

3.6.1 Thiết kế cho phần bản chịu mômen âm

Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trị nội lực trong 1000

mm bản mặt cầu như sau:

- Mômen âm: Mu − = −30919809.96 N.mm

- Chiều rộng tiết diện tính toán: b 1000 mm=

- Chiều cao tiết diện tính toán: h 200 mm=

- Cường độ cốt thép: fy=280 MPa

- Cấp bêtông: f 'c =50 MPa

- Tải trọng tác dụng: M 30919809.96 N.mm=

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diệân đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo là: a' 25 mm=

- Chiều cao làm việc của tiết diện: ds = − =h a 200 25 175 mm1 − =

- Chiều cao vùng bêtông chịu nén của bêtông:

s

A 1004.8 mm

3.6.2 Thiết kế cho phần bản chịu mômen âm

Quá trình tính toán tương tự như trên, ta được kết quả là bố trí thép Ф16a200

3.7 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU

Ta sẽ kiểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng

+ Mômen dương: Ms + =13693183.41 N.mm

+ Mômen âm: Ms − = −19119885.37 N.mm

3.7.1 Kiểm tra nứt với mômen âm

- Các giá trị của b, h, a', d đã có ở trên s

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất:

- Khối lượng riêng của bêtông: 3

- Môdun đàn hồi của thép:Es =200000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bêtông: s

- Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm=

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

f 115.83 MPa 168 MPa Vậy thoả mãn điều kiện về nứt

3.7.2 Kiểm tra nứt với mômen dương

Làm tương tự như đối với mômen âm ta được

×

7 s

- Khoảng cách giữa hai dầm ngang:L1 =5500 mm

- Chiều dài dầm ngang:L2 =1850 mm

- Cốt thép AII: giới hạn chảy fy = 280 Mpa

- Bê tông có cường độ chịu nén f'c = 50 Mpa

4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG

4.2.1 Xác định nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang

- Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang bao gồm:

+ Bản mặt cầu: DC2 = × γ × = × × − 5× =

h L 200 2.5 10 5500 27.5 N / mm+ Dầm ngang: ' = × γ = × 5× × −5=

[ ]

DC DW u

4.2.2 Xác định nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang

- Hoạt tải tác dụng lên dầm ngang gồm HL93 và tải trọng người

4.2.2.1 Xác định hệ số phân bố tải trọng ( ξ )

4.2.2.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do xe 2 trục

- Tải trọng do xe 2 trục tác dụng lên dầm ngang p'2trục

- Xếp xe 2 trục lên đường ảnh theo phương dọc cầu để tìm nội lực lớn nhất tác dụng lên dầm ngang

Hình 4.1 Xe hai trục và ĐAH theo phương dọc cầu

- Tung độ đường ảnh hưởng

* Xếp 1 xe

Hình 4.2 Xe hai trục và ĐAH của dầm ngang

(trường hợp đặt 1 bánh xe)

- Mômen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp

2 2trục 2trục

Hình 4.3 Xe hai trục và ĐAH của dầm ngang

(trường hợp đặt 2 bánh xe)

- Mômen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

2trục 2trục 1 2

M =p' ×(y y ) 86438 (162.5+162.5) 28092350 N.mm+ = × =

4.2.2.3 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do tải trọng làn

-Tải trọng làn tác dụng lên dầm ngang q' q

3000

Hình 4.4 Tải trọng làn và ĐAH theo phương dọc cầu

- Với ω là diện tích đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang

- Xếp tải q' lên đường ảnh hưởng dầm ngang để tìm nội lực lớn nhất:

Hình 4.5 Tải trọng làn và ĐAH của dầm ngang

Mômen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:

4.2.2.4 Tổ hợp nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang

* Tổ hợp của xe 2 trục với tải trọng làn

- Trạng thái giới hạn cường độ

2trục+làn

+ Xếp 1 xe:

Trong đó: η =0.95 ; γ =LL 1.75 ;IM 0.25 ; m 1.2= =

2trục+làn u

M 1 1 (1 0.25) 1.2 28092350 1.2 3781862.5

38897300 N.mm

=

Đối với xe 3 trục ta cũng tính toán tương tự ta có bảng tổng hợp:

Bảng 4.1 Bảng tổng hợp mômen do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang

M =107238893.34 N.mm

LL S

M =64504597.5 N.mm

4.2.2.5 Tổng hợp nội lực dầm ngang (tĩnh tải + hoạt tải)

- Không xét tính liên tục:

+ Trạng thái giới hạn cường độ:

+

M (M M ) (22949627.23 107238893.34) 130188520.57 N.mm+ Trạng thái giới hạn sử dụng:

+

M (M M ) (18297540.63 64504597.5) 82802138.13 N.mm

- Xét tính liên tục của dầm ngang:

+ Trạng thái giới hạn cường độ:

Tại mặt cắt giữa nhịp:

Tại mặt cắt giữa nhịp:

4.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG

4.3.1 Tại mặt cắt giữa nhịp

d = 815 = < ⇒ bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo

- Xác định diện tích cốt thép

'

2 c

4.3.2 Tại mặt cắt gối

Tính toán tương tự ta được 3 20φ có AS = 942 mm2

Hình 4.6 Bố trí cốt thép trong dầm ngang

4.3.3 Kiểm toán nứt cho dầm ngang

Ta sẽ kiểm tra nứt của dầm ngang ở trạng thái giới hạn sử dụng:

+ Mômen dương: Ms + =41401069.07 N.mm

+ Mômen âm: Ms − = −57961496.69 N.mm

4.3.3.1 Kiểm tra nứt với mômen âm

- Các giá trị của b, h, a', d đã có ở trên s

- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất:

- Môđun đàn hồi của thép:Es =200000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bêtông: s

c

E 200000

n= E = 38010 =5.262

- Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt:

- Dựa vào điều kiện môi trường tra ra bề rộng vết nứt:

Khí hậu khắc nghiệt: Z 23000 N / mm=

- Ứng suất cho phép trong cốt thép:

f 54.38 MPa 168 MPa= < Vậy thoả mãn điều kiện về nứt

4.3.3.1 Kiểm tra nứt với mômen dương

Làm tương tự như đối với mômen âm ta được

s

f 38.62 MPa 168 MPa

⇒ = < Vậy thoả mãn điều kiện về nứt

4.3.4 Tính cốt đai cho dầm ngang

4.3.4.1 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang

Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:

DC = DC2 + DC’2 = 27.5 + 3.25 = 30.75 N/mm

DW = 12.02 N/mm

* Xét mặt cắt tại gối: