Thiết Kế Cầu BTCT Vượt Sông Cấp VI Có Khẩu Độ Thông Thuyền 15m, Khẩu Độ Cầu Lo 113 M (Kèm Bản Vẽ, Sap)

TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG MỞ ĐẦU: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG Đặc điểm khu vực xây dựng cầu: 1.1 Địa hình: Khu vực ven sông phẳng, mặt cắt ngang sông gần đối xứng 1.2 Địa chất: Địa chất lòng sông tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lòng sông cho thấy có lớp đất + lớp 1:sét dẻo dày trung bình 8.5 m + lớp 2: cát-sét dày trung bình m + lớp 3: sét dày vô 1.3 Thuỷ văn: Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy: + Mực nước cao nhất: + 6.5 m + Mực nước thông thuyền: + 2.5 m + Mực nước thấp nhất: + 0.0 m 1.4 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công: Nguồn nhân công lao động đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công tiến độ công việc Các vật liệu địa phương( đá, cát ) tận dụng trình thi công Các tiêu kỹ thuật: - Cầu vượt sông cấp VI có yêu cầu độ thông thuyền 15m - Khẩu độ cầu: L0 = 113 m - Khổ cầu: 10,5+ 2x0.75 (m) - Tải trọng thiết kế: HL93, đoàn người PL= 4.0 kN/m2 Trang TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh -Đảm bảo yêu cầu thông thuyền : +Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNCN + 0.5 m=6.5+ =7,5 m +Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNTT + H = 2.5+3=5.5 m (với sông cấp VI: ≥ 2.5m chọn H =3 m) Vậy ta chọn cao độ dầm cầu là: 7,5 m Đề xuất phương án vượt sông: 3.1 Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST dầm chữ I nhịp 5x24 (m) Khẩu độ tính toán: L0tt = 24+24+24+24+24-2x1-4x1.6=111.6 m Kiểm tra điều kiện: Ltt0 − L0yc tt yc max( L , L ) = 111.6 − 113 113 × 100% =1.24% DWmc= 472,5+18 +108 = 598,5 (KN/m) 1.1.2 Trọng lượng phần lan can,tay vịn,gờ chắn bánh xe: 1.1.2.1 Trọng lượng phần lan can tay vịn: - Cấu tạo lan can tay vịn sau: CẤU TẠO VÀ KÍCH THƯỚC LAN CAN TAY VỊN CẤU TẠO VÀ KÍCH THƯỚC GỜ CHẮN BÁNH XE Ta bố trí cột lan can nhịp 24m với khoảng cách 2,0 m.vậy toàn nhịp có 2.13 = 26 cột - Khối lượng cấu kiện bảng : STT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ CÁCH TÍNH THỂ TÍCH Bê tông trụ lan can m3 (0,2*1-2*0,15*0,1)*0,2*13.2 KHỐI LƯỢNG 0,884 Trang TM đồ án: TK cầu BTCT Bê tông tay vịn Bê tông đế lan can Gờ chắn bánh BT lan can, tay vịn, gờ chắn bánh Cốt lan can Tay vịn,gờ chắn m3 m3 m3 KN KN GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh 0,1*0,15*24*2*2 0,25*0,2*24*2 0,35*(0,2+0,25)/2*1,8*24 1,44 2,4 3,4 0,985(0,884+1,44+2,4+3,4)*25 200,05 1,5%(0,884+1,44+2,4+3,4)78,5 9,57 => Tĩnh tải phần lan can,tay vịn,gờ chắn bánh mét chiều dài cầu: DClctv =(200,05 +9,57)/24 = 8,73 (KN/m) 1.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp: Trang TM đồ án: TK cầu BTCT MCN dầm chủ đoạn nhịp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh MCN dầm chủ đoạn đầu nhịp - Dầm chủ : gồm dầm chính,tiết diện chữ I ,khoảng cách dầm 2,2 m +Chiều cao dầm : hdc = 1200 (mm) + Bản mặt cầu dày : bbmc = 200 (mm) -Bản mặt cầu : Vmc = 0,2.24.13 + (0,08.0,7.0,5).2.24 = 63,74 m3 - Trọng lượng bê tông mặt cầu : 98,5% 63,74.25 = 1569,6 (kN) - Trọng lượng cốt thép mặt cầu : 1,5%.63,74.78,5 = 75,05 (kN) - Trọng lượng mặt cầu: Gmc = 1569,6 + 75,05 = 1644,65 (kN) - Trọng lượng đan : Trang TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh + Thể tích đan : 2.1,6.0,08.60 = 15,36 m3 + Trọng lượng bê tông đan : 98,5%.15,36.25 = 378,24 (kN) + Trọng lượng cốt thép đan : 1,5%.15,36.78,5 = 18,08 (kN) + Trọng lượng đan : Gtd = 378,24+18,08 = 396,33 (kN) -Dầm ngang : Gồm dầm ngang bố trí theo cấu tạo + dầm gối : Chiều cao dầm ngang hdn = 1,12 m Bề dày bdn = 0,2 m Chiều dài ldn = 1,6 m + dầm nhịp: Chiều cao dầm ngang hdn = 0,87 m Bề dày bdn = 0,2 m Chiều dài ldn = m VỊ TRÍ GIỮA NHỊP VỊ TRÍ GỐI -Đầu dầm : Fdc = 0,6.1,2 + 2((0,12+0,16)/2).0,1 = 0,748 m2 -Giữa dầm : Fdc = 0,6.0,08+((0,12+0,24)/2).0,3.2+((0,2.0,2)/2).2+0,6.0,25+0,87.0,2 = 0,52 m2 Tại gối : Fdn = 1,6.1,12-0,1.(0,12+0,16).0,5.2 = 1,76 m2 Tại nhịp : Fdn = 1,4.0,24+0,5.0,3.0,12.2+0,43.2+0,5.0,2.0,2.2+1,6.0,2 =1,59 m2 Bảng tính khối lượng dầm 24 m: STT Hạngmục Tính toán Đơn Vị Công thức tính Thể tích Khối Lượng Dầm chủ Bê tông Trang TM đồ án: TK cầu BTCT đoạn đầu dầm Bê tông đoạn vút xiên Bê tông đoạn dầm Bê tông toàn dầm Bê tông dầm GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh 0,748*1,8*2 m 2,69 m3 (0,748+0,52)/2*0,75*2 0,951 m 0,52*(24-2*1,8-2*0,75) 9,83 m3 13,47 KN Cốt thép dầm 98,5%*13,47*25 331,7 1,5%*13,47*78,5 15,86 Dầm ngang Giữa nhịp m3 1,59*0,2 0,318 10 Tại gối m3 1,76*0,2 0,352 11 Bê tông dầm ngang m3 8,29 0,318*5*3+0,352*5*2 12 13 Bê tông dầm Cốt thép dầm ngang KN 98,5%*8,29*25 204,14 KN 1,5%*8,29*78,5 9,76 • Tổng tĩnh tải tác dụng lên toàn nhịp 24m: - Giai đoạn 1: DC1 = DCdc+DCdn = 6(331,7+15,86)+(204,14+9,76)= 2299,26 kN - Giai đoạn 2: - DC2=DC1+DCbmc+DClc+gc+DCtd=2299,26+1644,65+(200,05+9,57)+396,3 = 4549,86 Kn DW = 598,5 kN • Tổng tĩnh tải phân bố toàn nhịp 24m: Trang TM đồ án: TK cầu BTCT DC224 = DW = GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh DC 4549,86 = = 189,58 KN/m 24 24 598,5 = 24,94kN/m 24 2.3 Tính toán khối lượng mố,trụ cầu: 2.3.1 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố : -Dùng mố chữ U cải tiến bê tông cốt thép f ’c = 30Mpa.Móng mố dùng cọc đóng bê tông cốt thép có f’c = 30 MPa -Trên tường ngực bố trí giảm tải bê tông cốt thép 245x300x20(cm).Gia cố ¼ mô đất đá hộc xây vữa M100 dày 25cm,đệm đá 4x6 dày 10cm Cấu tạo mố MA: Trang TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Trang 10 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Trong : + fci’ : cường độ chịu nén bê tông lúc bắt đầu đặt tải tạo ứng suất trước : fci’ = 0,85.fc’ = 0,85.40 = 34 MPa - Giới hạn ứng suất nén : theo 22TCN 272-05 (5.9.4.1.1) [fcc] = 0, f ci' = 0, 6.34 = 20, MPa * Lúc khai thác sau mát: Tất tải trọng đặt lên cầu kể mát + Giới hạn ứng suất kéo bê tông : theo 22TCN 272-05 (5.9.4.2.2-1) [fct] = 0,5 f c' = 0,5 40 = 3,16 MPa + Giới hạn ứng suất nén bê tông : theo 22TCN 272-05 (5.9.4.2.1-1) [fcc] = 0,45 fc’ = 0,45.40 = 18 Mpa * Giới hạn ứng suất cho bó cốt thép: Tao thép tự chùng thấp đường kính: 15,24 mm, tao sợi , có : EP = 197000 MPa ; fpu = 1860 MPa ; fpy = 0,9fpu = 1674 MPa - Ứng suất bó thép trước thời điểm kích: fpj = 0,8.fpv = 1339,2 MPa - Sau truyền lực: fpt = 0,8fpy - ∆fpt a Giai đoạn I: Cốt thép chưa liên hợp với dầm * Tiết diện tính toán : Bêtông dầm trừ lỗ * Tải trọng tác dụng: - Trọng lượng thân dầm - Lực căng kéo cốt thép * Ứng suất dầm :η - Ứng suất thớ : (chịu nén) f ot = − SD M DC yt Io − P P.e.yt + Ao Io - Ứng suất thớ : (chịu kéo) fo = d SD M DC yd Io − P P.e.y d − Ao Io Trong đó: + M DC1 : mômen trọng lượng thân dầm M DC = η DC1.ω + P: lực căng cốt thép cường độ cao sau trừ mát tức thời P = Aps.(fpi - ∆fpT) = Aps.(0,8.fpu - ∆fpT) SD SD Mặt cắt gối l/8 yd (mm) 1031,96 1017,7 y0t (mm) 968,04 982,3 11 I0 (mm4) 4,33.10 3,51.1011 SD 1657,9.103 M DC (kNmm) Ao (mm2) 1236140 699740 231,579 363,175 ∆fpT l/4 1019,9 980,1 3,59.1011 2842,27.103 3l/8 1020,9 979,1 3,48.1011 3552,84.103 l/2 1021,07 978,93 3,48.1011 3789,7.103 699740 429,42 699740 562,323 699740 592,201 P (kN) e (mm) 8619,05 169,88 7716,3 456,07 7261,86 681,36 6350,14 786,58 6145,18 800,24 Aps(mm2) 6860 6860 6860 6860 6860 Trang 98 TM đồ án: TK cầu BTCT ft0 (MPa) f0d (MPa) [fct]Mpa [fcc]Mpa KL -3,7 -10,46 1,38 20,4 GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh -5,8 -16,42 -4,63 -16,36 -5,02 -13,3 -5,61 -12,9 1,38 20,4 1,38 20,4 1,38 20,4 1,38 20,4 ĐẠT b Giai đoạn II: Cốt thép liên hợp với dầm * Tiết diện tính toán : Bêtông dầm trừ lỗ + thép CĐC * Tải trọng tác dụng: - Trọng lượng thân dầm - Trọng lượng bêtông BMC, đan, dầm ngang - Lực căng kéo cốt thép * Ứng suất dầm : - Ứng suất thớ : (chịu nén) f1t = − SD M DC I0 yt − SD P P.e M TT + yt − yt I A0 I I td - Ứng suất thớ : (chịu kéo) f1 = d SD M DC I0 yd − SD P P.e M TT − yd + yd I A0 I I td Trong đó: + MTT : mômen trọng lượng tĩnh tải BMC, dầm ngang, đan SD M TT = η.DCbmc+dn+td ω + P: lực căng cốt thép cường độ cao sau trừ mát tức thời P = Aps.(fpi - ∆fpT) = Aps.(0,8.fpu - ∆fpT) + Itd , yId, yIt : đặc trưng hình học tiết diện giai đoạn II => Giai đoạn I giai đoạn II khác mômen tải trọng thi công: - Giai đoạn I : M(DCdc) , tiết diện bê tông trừ lỗ - Giai đoạn II : M(DCdc+DCbmc+DCtd +DCdn),tiết diện bê tông + cốt thép CĐC Chú ý : Trọng tâm cốt thép cường độ cao đặt lệch tâm thớ so với trục trung hòa Mặt cắt yd1 (mm) y1t (mm) Itd (mm4 SD M TT (kNmm) t f (MPa) f1d (MPa) [fct]Mpa [fcc]Mpa KL gối 1024,78 975,22 4,35.1011 -3,7 -10,46 1,38 20,4 l/8 989,12 1010,88 3,6.1011 1346,18.103 -9,58 -12,72 l/4 977,2 1022,8 3,79.1011 2307,73.103 -10,85 -10,4 3l/8 971,61 1028,39 3,75.1011 2884,66.103 -12,93 -5,83 l/2 970,92 1029,08 3,76.1011 3076,97.103 -14,03 -4,95 1,38 20,4 1,38 20,4 1,38 20,4 1,38 20,4 thỏa mãn mặt cắt c Giai đoạn III: BMC đông cứng làm việc chung với dầm * Tiết diện tính toán : tiết diện liên hợp : Dầm trừ lỗ + cốt thép CĐC + BMC * Tải trọng tác dụng: - Trọng lượng thân dầm Trang 99 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh - Trọng lượng bêtông BMC, đan, dầm ngang - Lực căng kéo cốt thép - Tĩnh tải : lan can tay vịn, lớp phủ - Hoạt tải : xe người * Ứng suất dầm : - Ứng suất thớ : (chịu nén) f2 = − t SD M DC I0 SD SD P P.e M TT M TT I yt − + yt − yt − ' yt II − A0 I I td I td M LLSD II yt I td' - Ứng suất thớ : (chịu kéo) f 2d = SD M DC I0 yd − SD P P.e M TT M SD2 II M LLSD II − yd + yd I + TT yd + yd A0 I I td I td' I td' SD TT Trong đó:+ M : mômen trọng lượng lan can,tay vịn,gờ chắn bánh xe,lớp phủ theoTTGHSD SD M TT = η.(DClc+tv+gc+ DW).ω + MHT : mômen hoạt tải xe HL93 người gây + P: lực căng cốt thép cường độ cao sau trừ mát tức thời P = Aps.(fpi - ∆fpT) = Aps.(0,8.fpu - ∆fpT) + I’td ,A’td , yt, yd : đặc trưng hình học tiết diện giai đoạn III Mặt cắt ydII (mm) yIIt (mm) Itd’ (mm4 SD M TT (kNmm) SD MLL (kNmm) ft2 (MPa) f2d (MPa) [fct]Mpa [fcd]Mpa KL gối 1271 729 7,76.1011 0 -3,7 -10,46 18 3,16 l/8 1364,5 635,5 6,73 1011 722,58.103 1204,2.103 -11,4 -8,81 18 3,16 l/4 1356,63 643,37 6,98 1011 1238,46.103 3l/8 1352,93 647,07 6,97 1011 1548,14.103 l/2 1352,24 647,76 6,99 1011 1651,37.103 2416,77.103 3352,19.103 3440,73.103 -14,2 -3,3 -16,48 2,53 -17,75 3,12 18 3,16 18 3,16 18 3,16 ĐẠT Kiểm tra độ võng: - Biến dạng tải trọng khai thác lớn gây hư hỏng lớp mặt cầu , nứt cục mặt cầu… gây cảm giác không an toàn cho người lái xe Ta xét mặt cắt nhịp (có độ võng lớn ) * Quy ước : Độ võng xuống mang dấu dương, vồng lên mang dấu âm + Đối với dầm cốt thép chưa liên hợp với bêtông dầm : Io = 3,48 1010 mm4 + Đối với dầm cốt thép liên hợp với bêtông dầm : Itd = 3,76.1011 mm4 + Đối với dầm liên hợp (dầm + cốt thép CĐC + BMC) : I‘td = 6,99.1011 mm4 a, Độ võng dự ứng lực: ∆1 = − Pi e.L2 8931, 72.103.800, 29.394002 = = −117, 25mm 8.EI o 8.33994, 48.3, 48.1011 Trang 100 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Trong đó: - e : trọng tâm bó cốt thép tới trọng tâm dầm - Pi : lực căng cốt thép chưa trừ mát ứng suất, Pi = 8931,72 kN - E : mô đun đàn hồi bêtông làm dầm, E = 33994,48 Mpa b, Độ võng do tĩnh tải: - Độ võng tải trọng thân dầm: (giai đoạn I) ∆2 = DCdc Ltt 19,53.394004 = = 51,8mm 384 EI o 384 33994, 48.3, 48.1011 DCdc= 19,53 kN/m = 19,53 N/mm - Độ võng mặt cầu ,dầm ngang , đan: (giai đoạn II) ( DCbmc + DCdn + DCtd ) Ltt ( 11, 42 + 1, 685 + 2, 752 ) 39400 ∆3 = = = 38,93mm 384.EI td 384.33994, 48.3, 76.1011 - Độ võng lớp phủ mặt cầu lan can tay vịn: (giai đoạn III) ∆4 = 5.DClctv + gc Ltt 384.EI 'td = 5.4,354.394004 = 5, 75mm 384.33994, 48.6,99.1011 => Tổng độ võng tĩnh tải : ∆TT = ∆ + ∆ + ∆ = 51,8 + 38,93 + 5, 75 = 96, 48mm => Tổng độ võng cốt thép CĐC tĩnh tải : ∆TT +CDC = ∆TT + ∆1 = 96, 48 + ( −117, 25 ) = −20, 77 mm c, Độ võng dầm tác dụng hoạt tải Theo điều 3.6.1.3.2 LRFD - 1998 độ võng hoạt tải kiểm tra tiêu độ võng cho phép lấy giá trị lớn : + Độ võng riêng tải trọng xe thiết kế + Độ võng 25% tải trọng xe thiết kế cộng với độ võng tải trọng Độ võng tải trọng tính tương tự : 5.TTL.Ltt 5.9,3.394004 ∆5 = = = 12, 28mm 384.EI g 384.33994, 48.6,99.1011 Độ võng tải trọng tập trung tính theo công thức ∆x = Chú ý : P.b x ( Ltt − b2 − x ) E I g L tt Với : x< a Độ võng mặt cắt x lực tập trung P đặt cách đầu dầm a b Sử dụng phương pháp cộng tác dụng cho vị trí trục xe xe tải thiết kế xe hai trục chọn giá trị lớn sơ đồ đặt tải sau : Trang 101 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh + Trục 35 kN có : x = 19700 mm ; b = 15400 mm (các trục xe cách 4300 mm) ∆ 35 x = P.b.x 35.103.15400.19700 ( Ltt − b − x ) = 394002 − 154002 − 197002 ) = 1, 75mm ( 11 6.E.I g L tt 6.33994, 48.6,99.10 39400 + Trục 145 kN có : x = b = 19700 mm ∆145 x = P.b.x 145.103.19700 ( Ltt − b − x ) = ( 394002 − 2.197002 ) = 7, 77 mm 6.E.I g L tt 6.33994, 48.6.99.1011.39400 + Trục 145 kN có : x = 19700 mm ; b = 24000 mm ∆145 x = P.b.x 145.103.24000.19700 ( Ltt − b − x ) = ( 394002 − 240002 − 197002 ) = 7,18mm 6.E.I g L tt 6.33994, 48.6,99.1011.39400 Vậy : * Độ võng riêng tải trọng xe thiết kế : 145 145 ∆ x = ∆ 35 x + ∆ x + ∆ x = 1, 75 + 7, 78 + 7,18 = 16, 71mm * Độ võng 25% xe thiết kế cộng với độ võng tải trọng : ∆ 0,25% = 0, 25 ( ∆ x + ∆ ) = 0, 25 ( 16, 71 + 12, 28 ) = 7, 25mm => Độ võng hoạt tải 16,71 mm - Độ võng cho phép dầm : [ ∆] ≤ L 39400 = = 49, 25mm 800 800 Kết luận: Vậy độ võng hoạt tải gây đạt giá trị yêu cầu VIII KIỂM TOÁN THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I : - TTGH cường độ I phải xem xét để đảm bảo cường độ ổn định cục tổng thể suốt tuổi thọ thiết kế kết cấu Kiểm toán theo điều kiện mômen kháng uốn : M u ≤ M r = ΦM n Trong : + Mu : mômen tải trọng có hệ số gây theo TTGH cường độ I + Mn : cường độ mômen danh định tiết diện + Mr : cường độ mômen tính toán tiết diện + Φ = : hệ số sức kháng kết cấu bê tông dự ứng lực Xác định Mn : Trang 102 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh b 0,85f'c 0,85f'c Asf'y a c d's hf A's ds dp bw Apsf ps As f y Aps As Gọi : Cn = Cw + Cf + Cs : tổng lực nén danh định dầm Và : Tn = Apsfps + Asfy : tổng lực kéo danh định dầm Ta có phương trình tĩnh học : Cn + Tn = (*) Trong : - Cw = 0,85.f’c a.bw = 0,85 f’c.β1.c bw : lục nén bụng dầm + β1 hệ số chuyển đổi ứng suất quy định điều 5.7.2.2 β1 = 0,85 − 0, 05 f c' − 28 40 − 28 = 0,85 − 0, 05 = 0, 764 > 0, 65 7 => chọn β1 = 0,764 Lực nén sườn dầm + Cf = 0,85.β1.f’c.(b-bw).hf : lực nén cánh dầm + Cs : lực nén cốt thép thường vùng chịu nén Cs = A‘sf’y + fps : ƯS trung bình cốt thép dự ứng lực theo sức kháng uốn danh định  c f ps = f pu 1 − K  dp  •  ÷ ÷  dp : khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép CĐC • fpu = 1860 MPa : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cốt thép dự ứng lực • K : hệ số xác định từ công thức sau :  f  1674   K =  1, 04 − py ÷ = 1, 04 − ÷ = 0, 28  ÷ f 1860   pu   fpy = 1674 MPa : cường độ chịu kéo tính toán cốt thép dự ứng lực (giới hạn chảy) o fy ,f’y = 420 MPa : Cường độ chảy cốt thép thường vùng chịu kéo, chịu nén Thay vào công thức (*) , sau biến đổi ta : o Trang 103 TM đồ án: TK cầu BTCT c= GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Aps f pu + As f y − As' f y − 0,85β1 f c' ( b − bw ) h f f (**) 0,85 f c' β1.bw + K Aps pu dp (Để đơn giản ta bỏ qua cốt thép thường) Lấy mômen trọng tâm vùng nén sườn dầm : a h  a  M n = Aps f ps  d p − ÷+ 0,85.β1 f c' ( b − bw ) h f  − f ÷ (***) 2  2  b = 2200mm : bề rộng cánh hữu hiệu - Trường hợp : c < : trục trung hòa qua cánh Khi coi mặt cắt hình chữ nhật => bw = b = 2200 mm Công thức (**) (***) trở thành : c= Aps f pu 0,85 f c' β1.bw + K Aps f pu (#) dp a  M n = Aps f ps  d p − ÷ 2  (# #) Kết tính toán thể bảng sau : Kiểm toán điều kiện mômen kháng uốn theo TTGH CĐI Tiết diện Aps (mm2) Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 6860 6860 6860 6860 6860 1860 1860 1860 1860 0,764 0,764 0,764 0,764 40 40 40 40 2200 2200 2200 2200 200 200 200 200 200 200 200 200 0,28 0,28 0,28 0,28 1438,37 1661,46 fpu 1860 (MPa) β1 0,764 f'c 40 (MPa) b 2200 (mm) bw 600 (mm) hf 200 (mm) K 0,28 dp 1164,92 (mm) 1765,68 1779,17 Trang 104 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh c1 238,43 308,53 322,54 328,21 328,91 (mm) c 238,43 308,53 322,54 328,21 328,91 (mm) fps 1753,4 1748,29 1758,89 1763,19 1763,72 (MPa) a 182,16 235,72 246,42 250,75 251,29 (mm) Mn 13701,77 16849,18 19627,45 20897,86 20901,18 (kNm) Mu 0.00 6854,68 12365,93 15862,48 16870,6 (kNm) Kết Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt luận Kiểm toán mặt cắt theo giới hạn cốt thép: a, Lượng cốt thép tối đa : - Khống chế hàm lượng thép tối đa nhằm mục đích bảo đảm tính dẻo dai kết cấu (cho phép kết cấu xuất độ võng góc xoay lớn mà kết cấu chưa bị phá hoại, phân bố lại tải trọng…) - Theo điều 5.7.3.3.1 hàm lượng thép dự ứng thép không dự ứng lực phải c giới hạn cho : d ≤ 0, 42 e Trong : + de : khoảng cách từ mép chịu nén xa đến trọng tâm cốt thép chịu kéo (để đơn giản theo TCN 5.7.3.3.1-2 bỏ qua cốt thép thường de= dp) + c : khoảng cách từ thớ chịu nén tới vị trí trục trung hòa Kiểm toán điều kiện cốt thép tối đa Tiết Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 diện c 238,43 308,53 322,54 328,21 328,91 (mm) de 1164,92 1438,37 1661,46 1765,68 1779,17 (mm) c/de 0,205 0,214 0,194 0,185 0,184 KL ĐẠT b, Lượng cốt thép tối thiểu - Khống chế hàm lượng cốt thép tối thiểu nhằm đảm bảo dầm không bị phá hoại đột ngột kéo Khả xuất sức kháng mômen cốt thép chịu kéo nhỏ cường độ mômen nứt tiết diện nguyên bê tông (sức kháng nứt tiết diện nguyên) Trang 105 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Theo 5.7.3.3.2 lượng cốt thép dự ứng lực cốt thép thường phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính toán Mr phải thỏa mãn điều kiện sau : Mr = ΦMn > (1,2Mcr ; 1,33Mu ) f I r g Trong đó: - M cr = y : Sức kháng nứt tiết diện nguyên b Với : + fr : cường độ chịu kéo uốn bê tông dầm f r = 0, 63 f c' = 3,984 MPa + Ig = 1,85.1011 mm4 mô men quán tính dầm chủ tiết diện nguyên + yb : khoảng cách từ mép chịu kéo xa đến trục trung hòa - Mu : mômen tính toán tải trọng theo TTGH cường độ I Kết kiểm tra thể bảng sau: Kiểm toán điều kiện cốt thép tối thiểu Tiết diện fr (MPa) Gối L/8 L/4 3L/8 L/2 3,984 3,984 3,984 3,984 3,984 6,98 1011 6,97 1011 6,99 1011 1364,5 1356,63 1352,93 1352,24 1964,99 2049,81 2052,47 12365,93 15862,48 2357,99 2459,77 2462,96 2471,29 9116,72 16446,69 21097,1 21931,78 16849,18 19627,45 20897,86 20901,18 ĐẠT ĐẠT Ig 7,76.1011 (mm ) yb 1271 (mm) Mcr 2432,40 (kNm) Mu 0.00 (kNm) 1,2Mcr 2918,88 (kNm) 1,33Mu (kNm) Mr 13701,77 (kNm) Kết ĐẠT luận 6,73 1011 6854,68 ĐẠT 2059,41 16870,6 ĐẠT Kiểm toán theo điều kiện sức kháng cắt: (5.8.3.3) - Công thức kiểm tra : Vu ≤ Φ v Vn Trong đó: + ΦV : Hệ số sức kháng cắt quy định TCN 5.5.4.2 lấy 0,9 + Vn : sức kháng cắt danh định lấy giá trị hai giá trị sau : Vn1 = Vc + Vs + V p Trang 106 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh ' Vn = 0, 25 f c bV dV + V p Với : + Vc : lực cắt bêtông, Vc = 0,083.β f c' bv.dv + Vs : lực cắt cốt thép, Vs = AV f y d v (cot gθ + cot gα ).sin α s - bv : bề rộng bụng hữu hiệu - dv : chiều cao chịu cắt hữu hiệu - s : cự ly cốt thép đai (mm) - β : hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo - θ : góc nghiêng ứng suất nén chéo (độ) - α : góc nghiêng cốt thép ngang trục dọc (độ) - AV : diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s (mm2) + Vp : thành phần dự ứng lực hữu hiệu hướng lực cắt tác dụng Trình tự kiểm toán : 3.1 Xác định giá trị bao Vu Mu theo trạng thái giới hạn cường độ1 tính toán : Mặt cắt gối Mu(KNm) 0,00 Vu(KN) 1889,497 l/8 l/4 3l/8 l/2 6854,68 1485,268 12365,93 1100,49 15862,48 735,9 16870,6 389,73 - dV : chiều cao chịu cắt hữu hiệu ,là khoảng cách trọng tâm cốt thép chịu kéo đến trọng tâm vùng nén lớn 0,9de 0,72h Do không tính cốt thép thường chịu kéo nên: de = dP ; dV = dp – a/2 Ta có bảng sau : Mặt cắt gối de(=dp)(mm) 1164,92 a(mm) 835,08 dp-a/2 (mm) 747,38 0.9dp(mm) 1048,43 0.72h (mm) 1440 dv (mm) 1440 l/8 l/4 3l/8 l/2 1438,37 1661,46 1765,68 1779,17 561,63 1157,56 1294,53 1440 1440 338,54 1492,19 1495,31 1440 1495,31 234,32 1648,52 1589,11 1440 1648,52 220,83 1668,76 1601,25 1440 1668,76 3.3.Xác định ứng suất cắt danh định Vc : * Xác định β θ : (5.8.3.4.2) - Ứng suất cắt bê tông : V= Vu − ϕ V p ϕ bv d v  Vp : thành phần dự ứng lực hữu hiệu hướng lực cắt tác dụng sau trừ mát ứng suất V p = ∑ (sin γ i Aps f ps ) Trang 107 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh + Aps = 6860 mm2 : diện tích tao cáp + fp : ứng suất cáp sau mát (ứng với mặt cắt) f p = 0.8 f pu − ∑ matmat + γi : góc lệch bó cáp thứ i so với phương ngang Gối 6860 1256,42 L/8 6860 1124,83 4,5 6,7 4,5 6,7 0 0 0,0871 0,1045 0,1736 0 0,0871 0,1045 0,1736 0 1803,67 1408,38 => Ta có ứng suất cắt bê tông : + Tại gối : V= + Tại L/8: V= Vu − ΦV p Φbv d v Vu − ΦV p Φbv d v = 1889,497 − 0,9.1807,98 10 = 1, 027 MPa 0,9.200.1440 = 1485,268 − 0,9.1408,38 10 = 0,84MPa 0,9.200.1440 3.4 Giả thiết góc nghiêng ứng suất nén chéo θ =270 : Xác định biến dạng dọc trục cốt thép phía chịu kéo uốn dầm εx = ( M u / dV ) + 0,5.Vu cot gθ − Aps f po Es As + E p Aps Ep Với fpo = fpe + fpc Ec lấy gần fpf = 1257 MPa.Thay số : + Tính gối : εx = (0 /1440) + 0,5.1889,497.103.cot g 27 − 6860.1257 = −0, 05 < 19700.6860 Vì ε x âm nên giá trị tuyệt đối phải giảm cách nhân với hệ số Fε = Es As + E p Aps Ec Ac + Es As + E p Aps = E p Aps Ec Ac + E p Aps Trong đó: Ac diện tích bê tông phía chịu kéo uốn dầm, xác định h/2 = 2000/2 = 1000 Trang 108 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh Ac=600.250+200.200+550.200= 300000mm2 Ec = 33994,48MPa Fε = 197000.6860 =0,128 33994, 48.300000 + 197000.6860 ε x =-0,05.0,128=-.6,4.10-3 v Vậy f ' =0,026 ε x = -6,4.10-3 c Tra bảng 5.8.3.4.2-2TCN, hay bảng trang 219 giảng cầu bê tông cốt thép, được: β =6,75 ; θ =270 Vậy so với giả thiết hợp lý,chọn β =6,75 ; θ =270 3.6.Tính Vc : Vc = 0, 083.β f c' bv dv = 0, 083.6, 75 40.200.1440.10 −3 = 1020, 48 kN Tính Vs Vs = Av f y d v (cot gθ + cot gα ).sin α s Trong đó: Av diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s, đầu dầm bố trí cốt đai Φ 10 nhánh nên Av =452 mm2 fy giới hạn chảy cốt thép ngang., fy =400MPa s: cự ly cốt thép đai, đầu dầm s=100mm β =6,75 góc nghiêng ứng suất nén chéo α góc nghiêng cốt thép đai so với trục dọc, α =900 mặt cắt gối: Vs = 452.400.1440.(cot g 270 + cot g 900 ).sin 900 =5109695N = 5109,695 kN 100 Vậy : Vn1 = Vc + Vs + V p = 1020,48+5109,695 +1803,67=7933,84 kN Vn = 0, 25 f c' bv d v + VP =0,25.40.600.1440.10-3+1803,67 =10443,67 Kn Vn = min(Vn1 ;Vn ) = 7933,84kN Vr = 0,9 7933,84=7140,46 kN Vu gối Vu=1889,497 kN [...]... bánh trên m t m t chiều dài cầu: DClctv =(332,39 +15,89)/40 = 8,71 (KN /m) 1.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp: Trang 33 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh MCN d m chủ đoạn giữa nhịp 200 MCN d m chủ đoạn đầu nhịp 100 - D m chủ : g m 6 d m chính,tiết diện chữ I ,khoảng cách giữa các d m là 2,2 m +Chiều cao d m : hdc = 2000 (mm) + Bản m t cầu dày : bbmc = 200 (mm) -Bản m t cầu : Vmc = 0,2.40.13... 0,1225 m2 u chu vi thân cọc u = 2.(0,35+0,35) = 1,4 m R cường độ giới hạn trung bình của đất nền lên m i cọc (tra bảng PL 3.3 sách nền m ng chủ biên LÊ XUÂN MAI) Với lớp đất sét có độ sệt B = 0,4 độ sâu m i cọc Z = 21,75 m tra bảng có R=3305(kN ) fi lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của m i lớp đất m cọc đi qua phụ thuộc vào lo i đất và độ sâu của lớp đất.(tra bảng pl 3.4 sách nền m ng) độ sâu... 0,1225 m2 u chu vi thân cọc u = 2.(0,35+0,35) = 1,4 m R cường độ giới hạn trung bình của đất nền lên m i cọc (tra bảng PL 3.3 sách nền m ng chủ biên LÊ XUÂN MAI) Với lớp đất sét có độ sệt B = 0,4; độ sâu m i cọc Z = 21,5 m tra bảng có R = 3290 (kN ) fi lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của m i lớp đất m cọc đi qua phụ thuộc vào lo i đất và độ sâu của lớp đất.(tra bảng pl 3.4 sách nền m ng) độ sâu... 200 mm (chiều dày lớp chịu lực) Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau: + lớp phòng nước chọn 0,4 cm + lớp bêtông nhựa dày 7 cm + Lớp mui luyện dày 3cm Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản m t cầu có thể được tiến hành bằng vi c cho chênh gối của các d m I kê lên trụ hoặc m m không cần tạo độ chênh ngay trên bản m t cầu Dung trọng của cốt thép là 78,5 KN /m3 Dung trọng của bêtông ximăng là 25 KN /m3 ... bình của đất nền lên m i cọc (tra bảng PL 3.3 sách nền m ng chủ biên LÊ XUÂN MAI) Với lớp đất sét có độ sệt B = 0,4 độ sâu m i cọc Z = 23 m tra bảng có R = 3380 (kN ) fi lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của m i lớp đất m cọc đi qua phụ thuộc vào lo i đất và độ sâu của lớp đất.(tra bảng pl 3.4 sách nền m ng) độ sâu trung bình = 11,75 m, B = 0,4 => f = 3,54 (T /m2 ) = 35,4 (KN /m2 ) li chiều dày của... biên LÊ XUÂN MAI) Với lớp đất sét có độ sệt B = 0,4 độ sâu m i cọc Z = 21,5 m tra bảng có R = 3290 (kN ) fi lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của m i lớp đất m cọc đi qua phụ thuộc vào lo i đất và độ sâu của lớp đất.(tra bảng pl 3.4 sách nền m ng) độ sâu trung bình = 10,75 m, B = 0,4 => f = 3,45 (T /m2 ) = 3,45 (KN /m2 ) li chiều dày của lớp phân tố thứ i.trong đồ án này lấy li = 19, 5m  Pđn = 1(1.0,1225.3290+... cọc : M t bằng bố trí cọc cho m A M t bằng bố trí cọc cho m B M t bằng bố trí cọc cho trụ 1,2,3,4 Trang 31 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh CHƯƠNG II: CẦU D M GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC (3 NHỊP 4 0m) I.NHỊP 40 m : 1.1 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu : 1.1.1 Trọng lượng các lớp m t cầu: Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản m t cầu không được nhỏ hơn 175 mm ở... đến ma sát giữa đất với cọc và sức chịu tải của đất ở m i cọc F tiết diện ngang của cọc F = 0,35.0,35 = 0,1225 m2 u chu vi thân cọc u = 2.(0,35+0,35) = 1,4 m R cường độ giới hạn trung bình của đất nền lên m i cọc (tra bảng PL 3.3 sách nền m ng chủ biên LÊ XUÂN MAI) Với lớp đất sét có độ sệt B = 0,4; độ sâu m i cọc Z = 20,5 m tra bảng có R = 3230 (kN ) fi lực ma sát đơn vị giới hạn trung bình của m i... [1,5*5,6+2,94*1+(2,94*3,6)/2]*0,5*2 16,63 m3 m3 KN 0,3*0,6*1*6 Khối Lượng 1,08 169,72 98,5%*169,72*25 4179,36 Trang 12 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh 8 Cốt thép m KN 1,5%*169,72*78,5 2.3.2 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho trụ: -Kết cấu trụ: sử dụng lo i trụ đặc thân hẹp bằng bê tông cốt thép có f’c = 30Mpa .M ng dùng m ng cọc đóng bằng BTCT có f’c = 30Mpa 199,85 Trụ 1,4 Trang 13 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD:... 10,75 m, B = 0,4=> f = 3,45 (T /m2 ) = 34,5 (KN /m2 ) li chiều dày của lớp phân tố thứ i.trong đồ án này lấy li = 19, 5m  Pđn = 1(1.0,1225.3290+ 1,4.1.34,5.19,5) = 1344,87 KN  Min(PVL;Pđn ) = 1344,87 KN Trang 27 TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh M B: Sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau: Pđn = m( mr F.R+u.∑mf.fi.li ) m : hệ số điều kiện l m vi c của cọc trong đất m =1 mr,mf hệ ...TM đồ án: TK cầu BTCT GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Vĩnh -Đ m bảo yêu cầu thông thuyền : +Cao độ đáy d m cầu ≥ MNCN + 0.5 m= 6.5+ =7,5 m +Cao độ đáy d m cầu ≥ MNTT + H = 2.5+3=5.5 m (với sông cấp VI: ... 0,4 cm + Lớp mui luyện dày 3cm * Kết cấu m : Hai m chữ U cải tiến BTCT có f’c = 30 Mpa .M ng m dùng m ng cọc đóng có kích thước 35x35 cm, BTCT có f’c = 30Mpa Trên tường ngực bố trí gi m tải BTCT. .. chủ đoạn đầu nhịp - D m chủ : g m d m chính,tiết diện chữ I ,khoảng cách d m 2,2 m +Chiều cao d m : hdc = 1200 (mm) + Bản m t cầu dày : bbmc = 200 (mm) -Bản m t cầu : Vmc = 0,2.24.13 + (0,08.0,7.0,5).2.24