Tính toán thiết kế dầm super t

Trang 1

MỤC LỤC

1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

2 THIẾT KẾ CẤU TẠO

3 TÍNH DẶC TRƯNG HÌNH HỌC DẦM SUPER - T

4 TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG

5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG

6 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP

7 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA CÁC MẶT CẮT DẦM

8 TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT

9 TÍNH DUYỆT THEO MÔMEN

10 TÍNH DUYỆT THEO LỰC CẮT VÀ XOẮN

11 TÍNH DUYỆT BẢN MẶT CẦU VÀ DẦM NGANG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM SUPER-T

THÁI HOÀNG DUY - CẦU ĐƯỜNG BỘ K45 - ĐH GTVT CS2 - 0983052385

Hướng dẫn sử dụng: Nhập số liệu thiết kế vào những ô màu vàng

Trang 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM SUPER-T

THÁI HOÀNG DUY - CẦU ĐƯỜNG BỘ K45 - ĐH GTVT CS2 - 0983052385

Trang 3

THIẾT KẾ MÔN HỌC: CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD: HỒ XUÂN NAM

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ

Tải trọng thiết kế Hoạt tải HL93

Tải trọng người 3Kpa

Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm

Vật liệu kết cấu BTCT dự ứng lực

Công nghệ chế tạo Căng trước

Loại cốt thép DUL: tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính = 15.2

Trang 4

Trang 5

II.THIẾT KẾ CẤU TẠO

2.1.Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu

B/2m = 6.25

Lề người đi đồng mức với mặt cầu phần xe chạy, và được ngăn cách với nhau bằng gờ phân cách Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu: 2 mặt cắt

Số lượng dầm ngang: Nn=(Nb-1).2 Nn= 10 dầm

Phần cánh hẫng: Sk=(B-(Nb-1)S-0.15*2)/2 Sk= 1 m

Chiều dày trung bình của bản hf= 18 cm

2.2.Thiết kế dầm chủ

Đoạn cắt khấc: Lck= 800 mm

Đoạn dầm đặc: Ldac= 1200 mm

Chọn chiều cao dầm chủ H 0.045L=<H<=L/18

0.45L= 1.71 m

=> Chọn H= 1.75 m = 1750 mm L/18= 2.11111 m

2.2.1.Mặt cắt ngang dầm trên gối

Chiều cao dầm SuperT: H'= 800 mm

Bề rộng bầu dầm dưới b'1= 890 mm

Chiều cao cánh dầm h1= 100 mm

Chiều cao vút trên h2= 75 mm

Bề rộng vút trên b8= 100 mm

Bề rộng cánh dầm b2= 2000 mm

2.2.2.Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:

Chiều cao dầm Super T H= 1750 mm

Bề rộng bầu dầm dưới b1= 700 mm

Chiều cao cánh dầm h1= 100 mm

Chiều cao vút trên h2= 75 mm

Bề rộng vút trên b8= 100 mm

Bề rộng cánh dầm b2= 2000 mm

2.2.3.Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp

Chiều cao dầm Super T H= 1750 mm

Bề rộng bầu dầm dưới b1= 700 mm

b4= 80 mm

b5= 226 mm Chiều cao bầu dưới h6= 210 mm

Chiều cao vút dưới h5= 50 mm

h4= 300 mm

m

B Nb m

B

5.2

2  

m m

S 2  2 5

Trang 6

Chiều cao sườn h3= 1015 mm

chiều cao vút trên h2= 75 mm

chiều cao cánh dầm h1= 100 mm

bề rộng vút trên b8= 100 mm

Bề rộng bản cánh trên b6= 567.5 mm

b7= 865 mm

b2= 2000 mm Chiều cao toàn dầm h=H+hf= 1930 mm

Vh= 25 mm

Vb= 25 mm

2.3.Cấu tạo dầm ngang

Chiều cao dầm ngang: Hnd=H'= 800 mm

Bề dày dầm ngang: tdn=Lck= 800 mm

Chiều dài dầm ngang: a'dn= 995 mm

adn= 1340 mmBề rộng vút trên avdn= 100 mm

Diện tích mặt cắt dầm ngang: Adn 1001063 mm2 1.00106 m2

2 2 ).

(

'

dn vdn dn vdn vdn dn

Trang 7

III.TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC DẦM SUPER-T

Xét mặt cắt đặc trưng gồm:

Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện: x1= 1.45 m

Trong quá trình tính toán ta sẽ qui đổi tiết diện Sper-T về tiết diện đơn giản hơn để

thuận tiện cho việc tính toán

3.1.Mặt cắt trên gối X 0 :

3.1.1.Tiết diện nguyên khối:

Ta qui đổi theo nguyên tắc sau:

H 

0

2 8 2

1 ' '

1 1

2

0

210

.2.22

1

t t

b

h b h

h H b

h b

1 ' ' 1

Trang 8

Diện tích của tiết diện nguyên khối:

= 878938.4 mm2 = 0.879

3.1.2.Tiết diện liên hợp

Ta qui đổi theo nguyên tắc tương tự:

Diện tích của tiết diện liên hợp:

= 1222270 mm2 = 1.222

Trong đó: Ecban/Ecdam là tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa bản mặt cầu và dầm chủ

Tỷ trọng của bê tông = 2450 kg/m3Cường độ chịu nén của bê tông làm bản mặt cầu = 35Môđun đàn hồi của bản mặt cầu:

0 0

cban g

E

E A

A20  10 

'

c b f c



' 5 143

Trang 9

3.2.Mặt cắt tại chổ thay đổi tiết diện X 1 :

3.2.1 Tiết diện nguyên khối:

= 1933438 mm2 = 1.933

Diện tích tiết diện liên hợp:

1 ' '

1 1

2

1

210

.2.22

1

t t

b

h b h

h H b

h b

Trang 10

2276770 mm2 = 2.277 m2

3.3.Mặt cắt giữa nhịp X 4 :

3.3.1 Tiết diện nguyên khối:

= 587710 mm2

= 0.588 m2

f cdam

cban g

E

E A

5 4 1

h h h b

3 3 5 4 3

3 6 5 4 1

4

102

2

1010

.2

b t w

h h H

h h b b h

h h h h b

8 2 1 1

1 2

10

4 4 4 1

Trang 11

Diện tích tiết diện liên hợp:

cban g

E

E A

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Trang 15

 5 4 3  1 2 4 2

8 2

1 1

1

2

10

Trang 16

IV.TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG

4.1.Hệ số phân làn

Số làn xe thiết kế:

Hệ số làn:

4.2.Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen

Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa bản mặt cầu và dầm chủ:

4.2.1.Hệ số phân bố hoạt tải đối với mômen trong các dầm giữa

Kiểm tra hệ số phân bố thỏa mãn tiêu chuẩn 22TCN - 272 -05 đối với phạm vi áp dụng

của phương pháp tra bảng

= 37300

Kết luận: Không nằm trong phạm vi áp dụng

=> Phải dùng phương pháp đòn bẩy

4.2.1.1.Phương pháp tra bảng:

Với dầm Super T, Hệ số phân bố ngang được tính theo công thức sau:

* Với 1 làn thiết kế chịu tải



lan

n

m B

m B m

m B m B

61

76

2

75

.3

1 1

.0

385

.0

21

12

.1

n n n

1800  S  mm

) ( 1700

450  H  mm

) ( 73000

25 0 2

35 0 910)

.(    

tt

SI M

L

H S S

g m

125 0

2

6 0

1900)

.(    

tt

MI M

L

H S S

g m

M SI

M I

g

Trang 17

4.2.1.2.Phương pháp đòn bẩy:

* Với 1 xe tải thiết kế

* Với tải trọng làn:

Thiên về an toàn coi tải trọng làn theo phương ngang cầu là tải trọng tập trung

1800

1.900

' 2 ' 1

S

S y

)(

2

1.)

.(m g SI MLL m lan y1.  y2'

1.1800'

y

1.1200

' 5

S

' 6

y

12.1)

lan M

g m

) (

LL M I

Trang 18

4.2.1.3.Lựa chọn hệ số phân bố mômen để thiết kế

= 0.67059

4.2.2.Hệ số phân bố hoạt tải đối với mômen của dầm biên

4.2.2.1.Với 1 làn thiết kế : sử dụng phương pháp đoàn bẩy để tính

Xét cho xe tải thiết kế và xe hai trục: vì khoảng cách của hai trục bánh xe theo phương

ngang của hai loại xe này là như nhau nên có chung một hệ số phân bố ngang

Phương trình tung độ đường ảnh hưởng:

Một làn thiết kế => hệ số làn m = 1.2

* Với xe tải thiết kế:

lan M

g m

lan M I

M lan

y db( )

S

B B B S

2

12.12

1.)

.(m g SE MLL m y i  y4  y5

Trang 19

4.2.2.2 Với hai hoặc nhiều làn thiết kế:

Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép trong bó vỉa hoặc lan can chắn xe de

=> Không sử dụng công thức tra bảng

Ta sử dụng hệ số phân bố ngang trong trường hợp 1 làn theo phương pháp đòn bẩy để thiết kế

= 1.04608

= 0.08663

THỎAKHÔNG THỎAGÍA TRỊ(mm) PHẠM VI ÁP DỤNG KIỂM TRA

S

B S

B

m g

(

2

3 4 2 32

150

y B B B S

Lan M

m g

3000)

.(

.0)().(m g SE M mg I M d e

2 3 4

N

) ( 3500

1800  S  mm

e

)(

2

12.12

1.)

.(m g SE MLL m y i  y4  y5

SE PL M

B

m g

3000)

.(

Trang 20

4.3.Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

4.3.1.Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa:

4.3.1.Phương pháp tra bảng:

=> Phải dùng phương pháp đòn bẩy

4.3.2.Phương pháp đòn bẩy:

THỎA

GÍA TRỊ(mm) PHẠM VI ÁP DỤNG KIỂM TRA

THỎAKHÔNG THỎATHỎA

1 0 6

0 3050 )

(             

tt

SI V

L

H S

g m

1 0 8

0 2250 )

(             

tt

MI V

L

H S

g m

V SI

V I

1800  S  mm

) ( 1700

450  H  mm

) ( 73000

TH 1

TH 2

1800

Trang 21

* Với 1 xe tải thiết kế

* Với tải trọng làn:

Thiên về an toàn coi tải trọng làn theo phương ngang cầu là tải trọng tập trung

4.3.2.Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong dầm biên:

4.3.2.1.Với một làn thiết kế chịu tải: Sử dụng phương pháp đòn bẩy

Xét cho xe tải thiết kế và xe hai trục: vì khoảng cách của hai trục bánh xe theo phương

ngang của hai loại xe này là như nhau nên có chung một hệ số phân bố ngang

TH 1

TH 2

1800

1.900

' 2 ' 1

S

S y

) (

2

1 )

( m g V SILL  mlan y1.  y2'

1.1800'

y

1.1200

' 5

S

' 6

y

1 2 1 )

.

lan V

g m

) (

4

1 )

.

LL V SI

LL V I

Trang 22

Phương trình tung độ đường ảnh hưởng:

Một làn thiết kế => hệ số làn m = 1.2

* Với xe tải thiết kế:

4.3.2.2 Với hai hoặc nhiều làn thiết kế:

Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép trong bó vỉa hoặc lan can chắn xe de

= 0.57439

S

x x

y db( )

S

B B B S

2

1 2 1 2

1 )

( m g V SELL  m  yi  y4  y5

BPL

B

m g

(

2

3 4 2 3

2

150

y B B B S

Lan V

m g

3000 )

(

0 ) ( ) ( m g V SE mg V I de

2 3 4

S

Trang 23

* Phạm vi áp dụng:

= -1100

=> Không sử dụng công thức tra bảng

Ta sử dụng hệ số phân bố ngang trong trường hợp 1 làn theo phương pháp đòn bẩy để thiết kế

4.4.Hệ số điều chỉnh tả trọng

: Hệ số dẻo

= 1 Đối với các bộ phận và liên kết thông thường: Hệ số dư thừa

= 1 Đối với mức dư thừa thông thường: Hệ số quan trọng

= 1.05 Cầu thiết kế là quan trọng Hệ số điều chỉnh của tải trọng

GÍA TRỊ(mm) PHẠM VI ÁP DỤNG KIỂM TRA

THỎA

S

t L b

N

) ( 3500

1800  S  mm

e

) (

2

1 2 1 2

1 )

( m g V SELL  m  yi  y4  y5

SE PL V

B

m g

3000 )

(

Trang 24

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

V.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG

5.1.Tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ.

5.1.1.Tĩnh tải dầm chủ

+ Xét đoạn dầm cắt khấc:

+ Xét đoạn dầm đặc:

+ Xét đoạn dầm còn lại:

Trọng lượng đoạn dầm

= 48956.25+ Tỉnh tải dầm chủ coi là tải trọng rải đều suốt chiều dài dầm

= 1678.166

5.1.2.Tĩnh tải bản mặt cầu

+ Dầm giữa:

Trọng lượng bản mặt cầu dầm giữa = 899.64+ Dầm biên :

Trọng lượng bản mặt cầu dầm giữa

= 899.64

5.1.3.Tĩnh tải dầm ngang

Trọng lượng dầm ngang

= 86.05625

5.1.4.Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép

Chiều dài ván khuôn theo phương ngang = 0.865

Trọng lượng ván khuôn trên 1m dài dọc cầu

= 52.98125

5.1.5.Tĩnh tải vách ngăn

Với dầm có chiều dài 38m, ta dùng 2 vách đứng mỏng dày 15cm chia dầm làm 3 khoang,

1 0

A

c



2 10

0 c g ck

2 11

1 c g dac

1 1

A

1 4

f k

L N

N t A DC

b

n dn dn c dn

)

.(

DC 

Trang 32

mỗi khoang dài 12.40m Vách ngăn này có tác dụng tăng độ ổn định khi cẩu lắp dầm

Diện tích vách ngăn theo phương dọc cầu

= 1.324103

5.1.6.Tĩnh tải lan can

5.1.6.1 Lan can có tay vịn

* Trọng lượng lan can do dầm biên chịu

4 1

L N t A

DCvn  c. vn.vn. vn/

tlc DC

DC  3 .

btlc tlc

S

lcb

2/15

Trang 33

5.1.6.2 Gờ chắn

chiều rộng và chiều cao vát mép gờ chắn = 0.05

5.1.7 Tỉnh tải lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng (DW)

Lớp phủ

Chiều dày lớp bê tông Atfan = 75 mm = 0.075

Lớp phong nước

Chiều dày lớp phòng nước = 5 mm = 0.005Tỷ trọng lớp phòng nước = 1800 kg/m3

*Tổng trọng lượng lớp phủ mặt cầu

).2

1.( 4 gc vgc vgc

c

gc B h h b

DC  

lcg lc lcg DC y

.0

Trang 34

5.1.8.Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ

5.1.8.1.Dầm giữa

+ Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu

= 1678.17 kg/m+ Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu:

= 3503.14 kg/m

= 84.569 kg/m

5.2.Hoạt tải HL93

5.2.1.Xe tải thiết kế:

Xe tait thiết kế: gồm trục trước nặng 35KN, hai trục sau mỗi trục nặng 145KN, khoảng cách giữa hai trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 - 9000mmsao cho gây ra nội lực lớn nhất, Theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

DW

L

DC DC

lcg dn

bmg dc

gc lcb

dn bmb

dc

b DW

Trang 35

5.2.2.Xe hai trục thiết kế:

Xe hai trục thiết kế gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110K, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

5.2.3.Tải trọng làn:

Tải trọng làn bao gồm tải trọng rải đều 9.3N/m xếp theo phương dọc cầu , theo phương ngang cầu tải trọng làn phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xê dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất

5.2.4 Tải trọng người đi bộ:

Là tải trọng phân bố được qui định độ lớn là 3E-03 Mpa

5.2.5 Tải trọng xung kích:

Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe 2 trục lấy bằng 25% tải trọng của mỗi xe

5.3.Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng

5.3.1 Xác định các mặt cắt đặc trưng

Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện: x1= 1.45 m

Trang 36

5.3.2.Xác định đường ảnh hưởng nội lực tại các mặt cắt

5.3.2.1.Phương trình đường ảnh hưởng

* Phương trình đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt Xk như sau:

+ Trên đoạn X=0 -> Xk

+ Trên đoạn x = Xk -> Ltt

+ Diện tích đường ảnh hưởng mômen tại Xk

* Phương trình đường ảnh hưởng lực cắt

X L X

X f

tt

k tt k

)(

),(

L

X X

X

tt

k k

tt k

V

L

X X

X

),(1

),(2

1

k k M tt



k tt

k tt k M

k tt

tt

k k

M k

M

X X X

L

X L X

X f

L X X X

L L

X X

X f X X y

),(

)(

),()

,(

1 2

Trang 37

+ Trên đoạn x = Xk -> Ltt

+ Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt tại Xk Phần đảh dương

Phần đảh âm

Tổng diện tích đảh

5.3.2.2.Tại mặt cắt đặc trưng thứ 0 ( mặt cắt gối)

V

L

X X

X

tt k

V

k tt

k V

L X X L

X X

X f

X X L

X X

X f X X y

0)

,()

,(

2 1

) , ( ).

( 2

1

2 k k V

k tt



),(.2

1

V k Vka  X f X X



Vka Vkd

,( k k

y 

),( k k

(2

Trang 38

M X X y

),( k k

y 

),( k k

y 

) , ( 2

(2

M X X y

),( k k

y 

),( k k

y 

) , ( 2

(2

ÐAH V

2.76

0.92 0.08

Trang 39

) ,

M X X y

),( k k

y 

),( k k

y 

) , ( 2

( 2

M X X y

),( k k

y 

),( k k

y 

) , ( 2

(2

)( 2

m M

 V(m) V(m) V (m)

Trang 40

5.4.Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên

Công thức tính là lấy giá trị tải trọng nhân với diện tích đường ảnh hưởng tại mặt cắt đang xét Ta tính nội lực tại các mặt cắt như sau:

5.4.1.Mômen do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên

5.4.1.1.Giai đoạn chưa đổ bản bê tông

(kN.m)Mặt cắt

5.4.2.1.Giai đoạn chưa đổ bản bê tông

(kN.m)Mặt cắt

X2 51.45 2742.45 390.56 1384.18 197.13X3 93.90 2742.45 390.56 2526.24 359.77X4 173.91 2742.45 390.56 4678.78 666.32

0426.88847.011545.862863.05

0.00426.88847.011545.862863.05

)( 2

m M



)(m2M



M dc

)( 2

m M

M b

b DW b

M dc

)(m2M

g DW g

M g DCg DC g

M g

DW g DW g

Định dạng
Số trang	144
Dung lượng	2 MB