Thiết Kế Cầu BTCT Dầm Đơn Giản Dự Ứng Lực Căng Sau (Kèm Bản Vẽ)

136 967 1
Thiết Kế Cầu BTCT Dầm Đơn Giản Dự Ứng Lực Căng Sau (Kèm Bản Vẽ)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo PHẦN I.THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG MỞ ĐẦU: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG M1 Đặc điểm khu vực xây dựng cầu: Khu vực ven sông phẳng, mặt cắt ngang sông gần đối xứng M.1.1 Địa chất: Địa chất lòng sông tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lòng sông cho thấy có lớp đất + lớp 1: cát mịn trạng thái chặt vừa dày 4m + lớp 2: cát pha sét dày 4m + lớp 3: cát hạt trung M.1.2 Thuỷ văn: Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy: + Mực nước cao nhất: + 10.0 m + Mực nước thông thuyền: + 7.0 m + Mực nước thấp nhất: + 0.0 m M.1.3 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 Vật liệu địa phương( đá, cát ) tận dụng trình thi công M.2 Các tiêu kỹ thuật: - Cầu vượt sông cấp IV có yêu cầu độ thông thuyền 40m Khẩu độ cầu: L0 = 128 m SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Khổ cầu: 7.0 + 2.1,75 (m) - Tải trọng thiết kế: HL93 + tải trọng đoàn người:3 kN/m2 M.3 Xác định cao độ đáy dầm: - Theo điều kiện mực nước cao nhất: H ≥ MNCN + 0,5 m = 10.0+ 0,5 = 10.5( m) - Theo điều kiện mực nước thông thuyền: H ≥ MNTT+ HTT= 7.0+ 6.0 = 13.0 (m) Vậy chọn cao độ đáy dầm: H = 13.0 (m) M.4 Đề xuất phương án vượt sông: M.4.1 Giải pháp chung kết cấu: M.4.1.1 Kết cấu nhịp: Do sông cấp IV yêu cầu độ thông thuyền 40m, nên bố trí nhịp tối thiểu≥40m M.4.1.2 Mố: Chiều cao đất đắp sau mố nhỏ 10 m, ta chọn mố chữ U cải tiến M.4.1.3 Trụ: Chiều cao trụ tương đối lớn (lớn 10m), ta dùng trụ đặc thân hẹp, có giật bậc M.4.1.4 Móng: Điều kiện địa chất lòng sông tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sát đài thấp đài cao M.4.2.Các giải pháp vượt nhịp M.4.2.1 phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lự căng sau(một nhịp 42m+ nhịp 30m) Khẩu độ tính toán: L0tt = 42+3.30+5.0,05-3.1,4-2.1= 126,05 (m) Kiểm tra điều kiện: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT Ltt0 − L0 L0 = 126.05 − 128 128 GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo = 1.52% Đạt yêu cầu M.4.2.2 phương án 2: Cầu dàn thép giản đơn ( nhịp 44m ) Ta có : Áp dụng công thức ( 1.1 ) Ltto = L - 2bm - n.bf  Ltto = 132 +4x0.1 - 2x1 - 2x1,4 = 127.6 (m) Kiểm tra điều kiện: Ltt0 − L0 L0 = 127.6 − 128 128 = 0.31% Đạt yêu cầu SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN Thiết kế cầu BTCT dầm giản đơn ứng suất trước Nhịp ( 30m + 42m + 2x30m ) A Tính toán nhịp 42m I Xác định mặt cắt ngang cầu : Mặt cắt ngang : Cấu tạo mặt cắt ngang hình vẽ : M? T C? T NGANG C? U TL 1:50 20 30 1/2 M? T C? T I-I 20 175 1/2 M? T C? T II-II 350 20 350 20 175 30 L? P BT ATPHAN DÀY 7.5cm L? P B? O V? DÀY 3cm L? P T? O MUI LUY? N 2% DÀY TB 5.5cm B? N M? T C? U DÀY 20cm 91 240 190 190 20 20 10 20 10 71 115 2% 8 91 190 14 2% 20 1020 20 60 L? P PHÒNG NU? C DÀY 0.5cm 71 240 - Chiều rộng phần xe chạy (m) - Chiều rộng phần người 2x1,75 (m) 240 240 - Bố trí lề người mức với mặt đường xe chạy ta dùng vạch sơn phân rộng 20 cm SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT - Chiều rộng cột lan can : 50 cm - Chiều rộng mặt cầu xác định : GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Bmc = + 2x1,75 + 2x0,5 + 2x0,2 = 11,9 (m) Dầm ngang mặt cầu : Dầm ngang bố trí vị trí: hai dầm ngang đầu dầm, hai dầm ngang vị trí cách đầu dầm 1/3L 1.4.1 Dầm ngang nhịp: 149 150 3.157 m2 169 220 Các thông số dầm ngang này: Chiều cao dầm ngang: Hdng = 1,5 m =1500 mm Bề rộng dầm ngang: bdng = 20 cm = 200 mm Diện tích mặt cắt dọc dầm ngang : Adng = 3,157 m2 Thể tích dầm: V1dng= 4.0,2 3,157 = 2,5256 m3 Thể tích toàn 2dầm ngang kiểu : Vdng = 2,5256 x 2= 5.051 (m3) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.4.2 Dầm ngang hai đầu nhịp: 190 149 3.18 m2 169 220 Chiều cao dầm ngang: Hdnd = 1,9 m Chiều rộng dầm ngang : Bdnd = 20 cm Diện tích mặt cắt dọc dầm ngang : Adnd = 3.18m2 Thể tích dầm ngang: V1dnd = x 0,2 x 3.18 = 2.544 m3 Thể tích dầm ngang loại này: Vdnd = 2.544 x = 5.088 m3 Tính tổng cộng dầm ngang: Vậy, tổng thể tích dầm ngang: Vdn = Vdng + Vdnd= 5.051 + 5.088 = 10.139 m3 Hàm lượng cốt thép theo thể tích dầm ngang kdn = 2% Suy : thể tích cốt thép : Vtdn = kdn.Vdn = 2% x 10.139 = 0.203 m3 Khối lượng cốt thép dầm ngang: Gt = Vtdn γt=0,203 x 7,85 =1,592 (T) Thể tích BT dầm ngang : Vbtdn = Vdn – Vtdn = 10.139 – 0.203 =9.936 (m3) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Khối lượng BT dầm ngang : Gbt = Vbtdn.γbt= 9.936 x 2,4 =23.846 T Khối lượng toàn dầm ngang: Gdn = Gt + Gbt = 1,592 + 23.846 = 25.438 T 2.2 Bản mặt cầu : 1190/2 14 20 2% 91 2.2.1 Chọn kích thước: - Chiều dài trung bình : hf =20 cm - Lớp bêtông nhựa : 7,5cm - Lớp phòng nước : chống thấm từ mặt cầu xuống kết cấu bên dày 0,5cm - Lớp đệm : dùng để tạo độ dốc ngang 2%, dày trung bình 5,5cm 2.2.2 Tính toán thông số sơ : Dung trọng bêtông ximăng 2,4 T/m3 Dung trọng bêtông nhựa 2,25 T/m3 Dung trọng cốt thép 7,85 T/m3 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.1.5: Tính khối lượng mặt cầu: Diện tích mặt cầu nhịp 42m tính cách sử dụng phần mềm Autocad: A42bmc = 2.428 (m2) Thể tích mặt cầu cho nhịp 42 m: Vbmc = 2.428 x 42 = 101.976 (m3) Hàm lượng cốt thép theo thể tích mặt cầu là: kb = 2% Suy : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 101.976 = 2.04 (m3) Khối lượng cốt thép mặt cầu: Gth = Vth γth = 2.04 x 7,85 =16.014 (T) Thể tích BT dầm ngang : Vbt = Vbmc – Vth = 101.976 – 2.04 =99.94 (m3) Khối lượng BT dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 99.94 x 2,4 = 239.856 (T) -Tổng khối lượng mặt cầu cho nhịp 42 m: Gbmc = Gbt +Gth = 239.856 + 16.014 =255.87 (T) 1.1.6.Tính khối lượng cho kết cấu cầu:(Tính cho 1m dài cầu) - Khối lượng lớp BT atphan dày 7,5 cm: 0,075 x (7 + 1.75 x + 0,2 x 2) x 2,25 = 1.84 (T/m) - Khối lượng lớp phòng nước dày 0,5 cm: 0,005 x (7 + 1.75 x + 0,2 x 2) x 1,5 = 0.82 (T/m) - Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% với chiều dày trung bình 5,5 cm 0,055 x (7 + 1.75 x + 0,2 x 2) x 2,4 = 1.439 (T/m) - Tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu 169trên 1m dài: => tổng khối lượng lớp phủ mặt 10 1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m) cầu nhịp 42 m là: Gpmc = 4.099 x 42 = 172.158 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.1.4:Tính khối lượng đan BTCT: - Tấm đan nhịp 42m: kích thước đan 1690x1000x80 Thể tích đan là: 1.69 x x 0.08 =0.1352 (m3) Trọng lượng đan cho nhịp 42 m: 42 x x 0.1352 x 2.4 = 54.513 (T) 1.3 Lan can : Vì dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả chống lại lực va xe, thông số kỹ thuật cho hình vẽ: 30 10 15 10 20 90 60 20 50 +Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục bên cầu +diện tích phần trụ :At = 25200mm2 ,các trụ cách 2m, tổng số lượng 21 trụ SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo +diện tích phần tay vịn :Atv = π 502 =7854 (mm2) ,có tay vịn, chiều dài tay vịn chiều dài nhịp 42m +thể tích bê tông cốt thép lan can tay vịn: Vlctv =0,3x2x42+0,025x21x2 +0.007854 x2x2x42 = 27.57 (m3 ) +Hàm lượng cốt thép lan can chiếm klctv = 1,5 % +Ta tích cốt thép lan can : Vth = Vlctv.klctv = 27.57 x 1,5% = 0,413 (m3) +Khối lượng cốt thép lan can là: Gth = Vth.γth = 0,413 x 7,85 = 3.242 (T) +Thể tích BT lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 27.57 – 0,413 =27.157 ( m3) +Khối lượng BT lan can: Gbt = Vbt.γbt= 27.157 x 2,4 = 65.177 (T) +Vậy, khối lượng toàn lan can là: Glctv = Gbt + Gth = 65.177 + 3.242 = 68.419 (T) Tính toán dầm chủ 5.1 Số dầm chủ : Chọn số dầm chủ Nb = dầm, khoảng cách cá dầm chủ tính theo công thức sau : S= bmc 11,9 = = 2,38 (m) 5 Ta chọn khoảng cách dầm 2,4m Suy : chọn phần cách hẫng Sk = 11.9 − 2.4 × = 1,15 (m) 5.2 Chiều cao dầm chủ : - Chiều cao dầm chủ xác định theo tiêu chuẩn AASHTO : ddc = 0,045 x l =0,045 x 42 =1.89 (m) ta chọn chiều cao dầm 1,9 m : Đối với nhịp 42 m chọn dầm chữ I có kích thước hình vẽ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 10 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo + Trường hợp có người tải trọng thân L23 L12 M 2− = η.[γ DC + γ DC L + γ DW + m.γ PL L ] p1 p1 2 p2 + Pl Với : m=1,2 – hệ số xe L1 = 1,15m - chiều dài hẫng L2 = 0,97m - khoảng cách từ tim lan can đến ngàm L3 = 0,65m - chiều dài phần có lớp phủ mặt cầu L4 = 0,35m - khoảng cách từ tim bánh xe đến ngàm L5 = 0,325m – khoảng cách từ trọng tâm phần người đến ngàm Thay giá trị vào ta : M 1− 38.22 kN.m = M 2− = 26.14kN.m - Lực cắt ngàm : + Trường hợp có bánh xe tải tải trọng thân Vn1 = η.[γ DC L + γ DC + γ DW L +m γ (1+IM).LL ] p1 1 p1 p2 LL = 69.06 kN + Trường hợp có người tải trọng thân Vn = η.[γ DC L + γ DC + γ DW L + m.γ PL] p1 1 p1 p2 Pl = 34.84kN Vậy trường hợp bánh xe tải thiết kế gây nội lực bất lợi M 1− 38.22 kN.m = Vn1 = 69.06 kN 3.Tính toán nội lực kiểu dầm theo TTGH CĐI SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 122 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 3.1 Nguyên lý tính toán : 2400 2400 - Nội lực xét m chiều rộng - Bản mặt cầu phân tích mô hình dải liên tục kê lên gối tựa cứng dầm chủ - Đối với mặt cầu dầm phân tích theo mô hình dải ngàm hai đầu tính theo phương pháp gần với đường lối tính mô men dương mặt nhịp mô hình giản đơn kê lên gối khớp Trị số mômen mặt cắt nhịp hai đầu ngàm xác định : M 0+,5 S = k M 00,5 S Mô men âm đầu nhịp : M g− = k M 00,5 S M 00,5 S : Mômen tải trọng gây nhịp giản đơn K : hệ số hiệu chỉnh lấy 0,5 với mômen dương -0,8 với mômen âm 3.2 Xác định tải trọng tác dụng 3.2.1 Tĩnh tải tác dụng : DC1 = 0.2 x 2.4 x9.81 = 4.7 kN/m - Bao gồm tải trọng DC1 mặt cầu DW lớp phủ - Sơ đồ tính mômen nhịp tĩnh tải gây : SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 123 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo DC1+Dw o + d.a.h MS/2 + S/4 3.2.2 Hoạt tải tác dụng : - Dải chịu lực theo phương ngang cầu, chiều rộng dải tương đương theo phương dọc cầu xác định theo : E + = 660 + 0,55S = 660+ 0,55.2400 = 1980 mm E − = 1220+ 0,25S = 1220 + 0,25.2400 = 1820 mm - Tác dụng bánh xe quy băng tải có bề rộng ( b + h ) Độ lớn tải trọng băng bánh xe gây : LL = P/2 145 / = = 56.1(kN / m) + (0,51 + 0,2).1,82 (b + h).E - Tiến hành xếp tải lên đ.a.h a Trường hợp có bánh xe đặt vị trí nhịp LL o d.a.hM S/2 + + 0,362 b Trường hợp hai bánh xe hai xe tải đặt cách 1,2m : 1200 LL LL o 0,123 0,213 + 0,478 0,213 + 0,6 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C d.a.hM S/2 0,123 0,478 Trang: 124 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT 1.3 GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Xác định mômen dương nhịp : 3.3.1 Do tĩnh tải hoạt tải bánh xe gây : M S0 / = η [ γ DC DC1 ω DC1 + γ DW DWω DW + m.γ LL (1 + IM ).LL.ω LL ] = 1,1.[1,25.4,7.0,72+1,5 3,08.0,72+1,2.1,75.1,25.56,1.0,362] = 66,95 kN.m 3.3.2 Do tĩnh tải hoạt tải 2bánh xe hai xe gây : M S0 / = η [ γ DC DC1 ω DC1 + γ DW DWω DW + m.γ LL (1 + IM ).LL.ω LL ] = 1,1.[1,25.4,7.0,72+1,5 3,08.0,72+2.(1,2.1,75.1,25.53,73.0,213)] = 77,32 kN.m Suy : trường hợp hai bánh xe hai xe tải thiết kế đặt cách 1,2m đối xứng qua dầm gây mômen lớn Vậy : mômen dương nhịp M 0+,5 S = k M 00,5 S = 0,5 × 77.32 = 38.66(kN m) 1.4 Xác định mômen âm M g− = k M 00,5 S = −0,8 × 77.32 = −61.856(kN m) 1.5 Xác định lực cắt ngàm Lực cẳt ngàm xác định theo phương pháp chất tải thông thường Ta xét trường hợp hai bánh xe hai tải ba trục cách 1,2m xếp tải bên SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 125 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo DC1+DW d.a.hR g 1,2 + 600 1200 600 LL LL 0,532 0.898 0,178 + 0,602 0,4 [ d.a.hVg 0,102 Vg = η γ DC DC1 ω v DC1 + γ DW DWω DW + m.γ LL (1 + IM ).LL.ω v LL ] = 1,1.[1,25.4,7.1,2+1,5 3,08.1,2+1,2.1,75.1,25.56,1.( 0,532+0,178)] = 128,86 kN 4.Tính nội lực theo trạng thái sử dụng Khi tính theo trạng thái giới hạn sử dụng ( TTGHSD) lấy γ LL = γ PL = γ DC = γ DW = , η = ηD ηR ηI=1 4.1.Tính mômen lực cắt ngàm hẫng - Mômen ngàm L23 L12 M = η.[γ p1DC1 + γ p1DC2 L2+ γ p2.DW +m γLL(1+IM).LL L4] − 1,15 = 1.[1.5.41 + 1.15,97.0,97+ 1.3,08 kN.m SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C 0,65 2 +1,2 1.1,25.14,6.0,35]= 27,38 Trang: 126 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Lực cắt ngàm : V = η.[γ p1DC1 L1+ γ p1DC2 + γ p2.DW L3+m γLL(1+IM).LL] = 1.[1.5,41.1,15+ 1.15,97+ 1.3,08.0,65+1,2 1.1,25.14,6]= 46,09kN 4.2.Tính mômen nhịp lực cắt ngàm kiểu dầm M S0 / = η [ γ DC DC1 ω DC1 + γ DW DWω DW + m.γ LL (1 + IM ).LL.ω LL ] = 1.[1.4,7.0,72+1 3,08.0,72+2.(1.1,2.1,25.56,1.0,213)] = 41,45kN.m - Mômen dương nhịp : M 0+,5 S = k M 00,5 S = 0,5 × 41,45 = 20,725(kN m) - Mômen âm đầu nhịp : M g− = k M 00,5 S = −0,8 × 41,45 = −33.16(kN m) - Lực cắt ngàm : [ Vg = η γ DC DC1 ω v DC1 + γ DW DWω DW + m.γ LL (1 + IM ).LL.ω v LL ] = 1.[1.4,7.1,2+1 3,08.1,2+1.1,2.1,25.56,1.( 0,532+0,178)] = 69,08 kN Nội lực thiết kế mặt cầu Mômen Dương Âm Hẫng Cường độ 38,66 -61,856 -38,22 Sử dụng 20.725 -33.16 -27.38 Tính toán kiểm tra theo TTGHCĐI : SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 127 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT Chọn cốt thép Φ14 mm ⇒ f = GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo πd =1.5386 (cm2) fy=4000kG/cm2 = 40 kN/cm2 Mác bê tông M400, có f’c=400kG/cm2 = kN/cm2 Theo bảng 5.12.3-1 TCN 22TCN272-05: Mép bản: a= 40mm chịu mài mòn vấu lốp xe Mép bản: a= 25mm Ta cần tiến toán cho tiết diện gối nhịp a, Với mặt cắt ngàm: nội lực tính toán: M = 61.856 kN.m, V = 128.86 kN a1,tính toán theo điều kiện mô men kháng uốn chọn thép bố trí mặt cắt ⇒ As =12.32 cm2 chọn thép bố trí vùng nén ⇒ A’s =12.32 cm2 c= As f y − As' f y' 0.85 f c' β1b mô men kháng uốn danh định mặt cắt: a a Mn =Asfy(ds- ) –A’sf’y(d’s - ) Trong đó: ds khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ds =20-4 = 16(cm) d’s khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén ds =2.5(cm) β1 = 0,85-0,05( f’c – 28)/ =0,85-0,05.(40 - 28)/ 7= 0,764 ⇒ c = cm Chiều dày ứng suất tương đương: a= β1c =0.764 x = cm Ta suy ra: mo men kháng uốn danh định là: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 128 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT a GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo a M= Asfy( d s − ) –A’sf’s( d s − ) Thay số vào ta được: Mn =6653 (kN.cm) =66.53 (kNm) Mô men kháng uốn thực tế là: M = ΦMn với Φ hệ số sức kháng, ta lấy Φ=0.95 Vậy M = 63.21 (kNm) M = 63.21 > 61.856 kN.m ⇒ Đạt Kiểm tra hàm lượng cốt thép + hàm lượng cốt thép tối đa: hàm lượng cốt thép tối đa phải giới hạn cho c ≤ 0.42 de Trong đó:de khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chịu kéo de = ds = 16 cm cốt thép dự ứng lực c = = < 0.42 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối đa d e 16 + hàm lượng cốt thép tối thiểu: hàm lượng cốt thép tối thiểu phải giới hạn cho Pmin ≥ 0.03 f c' fy Trong đó: Pmin tỉ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên Pmin = 0.03 As 12.32 = =0.0062 Ag 20 × 100 f c' = 0.03 =0.003 fy 40 f c' Vậy Pmin =0.0062 > 0.03 =0.003 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu fy a2,tính theo điều kiện lực cắt V = 128.86 kN SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 129 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo tính toán theo công thức V ≤ ΦVn đó:V lực cắt tính toán, Φ hệ số kháng cắt, lấy theo bảng 5.5.4.2-1, Φ=0.9, Vn sức kháng danh định Vn xác định trị số nhỏ của: Vn =Vc + Vs + Vp Vn =0.25f’cbvdv +Vp Với Vc = 0.083β f c' bv d v Vs = As fy.dv.(cot gθ + cot gα ) sin α s bv : bề rộng hữu hiệu lấy bề rộng bụng nhỏ reong chiều cao dv xác định điều 5.8.2.7 dv : chiều cao cắt hữu hiệu xác định điều 5.8.2.7s s : cự li cốt thép đai.chọn cốt đai Φ10 s300 β : hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo quy định điều 5.8.3.4 θ : góc nghiêng ứng suất nén chéo xác định điều 5.8.3.4 α : góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc Av : diện tich cốt thép chịu cắt cự ly s Vp : thành phần dự ứng lực hữu hiệu hướng lực tác dụng, dương ngược chiều lực cắt Vì thép DUL nên bỏ qua thành phần Ta có : bv = 1000mm dv xác định cách lấy gái trị max giá trị sau 0,9de = 0,9.16=14.4 cm 0,72h=0,72.20=14.4 cm SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 130 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 20 – - 2.5 = 13.5 cm =>Chọn dv=14.4 cm Vậy Vn = 0,25x4x100x14.4 = 1440 kN - Tính giá trị β θ Đối với mặt cắt bê tong không dự ứng lực không chịu keo dọc trục có lượng cốt thép ngang tối thiểu quy định điều 5.8.2,5, có tổng chiều cao thấp 400 mm lấy giá trị sau: β=2,0 ; θ =45o Ta có h=200 mm < 400 mm nên β=2,0 ; θ =45o α =90 o Vc = 0.083 × × × 1000 × 144 =151182 (N) =151.2(kN) Vc=151.2(kN) > Vu =128.86 kN =>không phải tính Vs =>Đạt sức kháng b, Với mặt cắt nhịp: nội lực tính toán: M = 38,66kN.m b1,tính toán theo điều kiện mô men kháng uốn chọn bố trí thép giống mặt cắt ngàm: thép Φ14 bố trí thớ (thép chịu nén), thép Φ14 bố trí thớ (thép chịu kéo) ⇒ As =12.32 cm2 ; A’s =12.32 cm2 c= As f y − As' f y' 0.85 f c' β1b mô men kháng uốn danh định mặt cắt: a a Mn =Asfy(ds- ) –A’sf’y(d’s - ) Trong đó: ds khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ds =20-2.5 = 17.5(cm) d’s khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén d’s =4(cm) β1 = 0,85-0,05( f’c – 28)/ =0,85-0,05.(40 - 28)/ 7= 0,764 ⇒ c = cm SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 131 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Chiều dày ứng suất tương đương: a= β1c =0.764 x 0.71 =0 cm Ta suy ra: mo men kháng uốn danh định là: a a M= Asfy( d s − ) –A’sf’s( d s − ) Thay số vào ta được: Mn =6653 (kN.cm) =66.53 (kNm) Mô men kháng uốn thực tế là: M = ΦMn với Φ hệ số sức kháng, ta lấy Φ=0.95 Vậy M = 63.21 (kNm) M = 63.21 > 38.66 kN.m ⇒ Đạt Kiểm tra hàm lượng cốt thép + hàm lượng cốt thép tối đa: hàm lượng cốt thép tối đa phải giới hạn cho c ≤ 0.42 de Trong đó:de khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chịu kéo de = ds = 16 cm cốt thép dự ứng lực c = = < 0.42 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối đa d e 16 + hàm lượng cốt thép tối thiểu: hàm lượng cốt thép tối thiểu phải giới hạn cho Pmin f c' ≥ 0.03 fy Trong đó: Pmin tỉ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên Pmin = 0.03 As 12.32 = =0.0062 Ag 20 × 100 f c' = 0.03 =0.003 fy 40 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 132 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT Vậy Pmin =0.0062 > 0.03 GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo f c' =0.003 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu fy Với mặt cắt nhịp ta không cần phải kiểm tra điều kiện kháng cắt c,Bố trí cốt thép chịu mômen âm phần hẫng mặt cầu c,1 Tính toán kiểm tra điều kiện mômen Để thuận tiện cho thi công ta bố trí mặt phẳng lưới cốt thép cho mặt cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng bố trí giống cốt thép chịu mômen âm gối: Φ 14 phía Φ 14 phía dưới, sau tiến hành kiểm tra Mômen âm mặt cầu : Muhang = 38.22 kNm < Mugoi = 61.856 kNm Ta thấy mômen phần hẫng nhỏ mômen âm nhịp thoã mãn cường độ với thép bố trí giống mômen âm nhịp, nên phần hẫng thỏa mãn yêu cầu khả chịu lực Kiểm tra hàm lượng cốt thép: + hàm lượng cốt thép tối đa: hàm lượng cốt thép tối đa phải giới hạn cho c ≤ 0.42 de Trong đó:de khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chịu kéo de = ds = 19 cm cốt thép dự ứng lực c = = < 0.42 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối đa d e 19 + hàm lượng cốt thép tối thiểu: hàm lượng cốt thép tối thiểu phải giới hạn cho Pmin ≥ 0.03 f c' fy Trong đó: Pmin tỉ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên Pmin = As 12.32 = =0.0054 Ag 23 × 100 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 133 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT 0.03 GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo f c' = 0.03 =0.003 fy 40 Vậy Pmin =0.0054 > 0.03 f c' =0.003 ⇒ Vậy thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu fy c,2 Tính toán kiểm tra điều kiện kháng cắt: ta có lực cắt hẩng là: Vh =69.06 kN < Vg =1128.86 kN Vậy sức kháng cắt hẩng thỏa mãn Tính toán kiểm tra theo TTGHSD : Theo TCN 5.5.2 vấn đề phải kiểm tra theo TTGH sử dụng nứt Các cấu kiện phải cấu tạo cho ứng suất kéo cốt thép TTGHSD f sa không vượt quá: f s ≤ f sa = Z ( de A) 1/3 ≤ 0, f y Trong đó: + dc chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo tâm thang thép gần nhất, nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dày tĩnh lớp bê tông bảo vệ dc không lớn 50mm + Z thông số bề rộng vết nứt (N/mm) , lấy Z= 23000N/mm cho cấu kiện môi trường khắc nghiệt thiết kế theo phương ngang + fsa ứng suất kéo bê tông TTGHSD +A diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo bao mặt cắt MCN đường thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lượng thép.(mm2) 6.1.Kiểm tra nứt mômen dương - Mômen dương lớn M=38.66kNm - Tính ứng suất cốt thép mép fs : - Xác định vị trí trục trung hoà: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 134 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Mômen tĩnh mép mặt cắt: h(mm) b(mm) d(mm) d'(mm) n 200 1000 160 25 6.254818 Q = b.h.h/2+nAs.d+n.As’.d’=21425 cm3 Trong n hệ số chuyển đổi từ cốt thép bê tông Diện tích mặt cắt: A=b.h +nAs+n.As’=2077 cm2 KC từ trục trung hòa đến mép mặt cắt: y= Q 21425 = =10.31 cm A 2077 Mômen quán tính mặt cắt: bh3 + n As (d − y ) + n A 's (d '− y ) =73858 cm4 I= 12 Ứng suất cốt thép mép fs :  My  2 fs = n  ÷ =6,255x10.31x38,66x10 /73858 =14.23kN/cm = 142.3 MPa  I  dc = d’ = 25mm[...]... toán khối lượng thép dầm 44 (m) 2.1 Bố trí chung: - Kết cấu nhịp: cầu dầm thép liên hợp 3x44m - Sử dụng dầm thép chữ I không đối xứng SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 32 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Cấu tạo bản mặt cầu, cách bố trí lan can như trong cầu dầm BTCT ứng suất trước nhịp giản đơn 2.2 Bản mặt cầu: tính cho 1 nhịp Diện tích bản mặt cầu của 1nhịp 44 m... lượng của hệ thống dầm thép: G = Gd + Glk = 92.84 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 35 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2.4 Mố trụ cầu: Ta chọn kích thước và cấu tạo của cả 2 mố: mố trái và mố phải như 2 mố trong cầu dầm đơn giản BTCT DƯL căng sau Tổng khối lượng của mố trái là: 700.6 (T) Tổng khối lượng của mố phải là: 565.08 (T) 2.4.2 Trụ cầu: Do chiều dài nhịp... 68.28 + 3.37 = 71.65 (T) Sơ đồ bản mặt cầu giống như phương án I Ta có thể tóm tắt chi tiết khối lượng các bộ phận thuộc phần bản mặt cầu ở bảng sau Hạng mục Lớp phủ bề mặt Bản mặt cầu Lan can tay vin Khối lượng (T) 180.36 286.96 71.65 2.3 .Dầm chủ: 2.3.1.Cấu tạo dầm chủ: Bmc = 7 + 2x1,75 + 2x0,5 + 2x0,2 = 11.9 (m) Chọn số lượng dầm chủ là:n = 5 dầm Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ: S= B 11.9 = = 2,38m... : 29.2 m Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán PHTCĐ1 = 2588 kN Trong trường “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe... trọng lượng bản thân của mố Rbt = 1,25 x 700.6 x 9.81 = 8591 kN Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 20 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2 Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang, lan can tay vịn, bản mặt cầu tấm đan DC = 174.47 x 30 = 5234.1 kN DW – tĩnh tải bản thân của... học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 14 8 71 10 10 10 35.5 20 190 190 14 8 71 0.709 m 25.5 1.38 m 2 20 20 2 71 71 Diện tích dầm chủ tính được bằng cách sử dụng phần mền Autocad - Thể tích BTCT hai đoạn đầu dầm: 1.38 x 2 x 2 =5.52 m3 - Thể tích BTCT hai đoạn vút đầu dầm: (1.38 + 0.709)/ 2 x 2 x 2 = 4.178 m3 - Thể tích BTCT đoạn còn lại: 0,709 x 34 = 24,106 m3 - Thể tích BTCT cho 1 dầm trên... môn học : Thiết kế cầu BTCT 115 GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 175 135 155 450 50 40 40 50 150 300 Bố trí cọc trong các trụ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 30 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 595 30 35 80 80 340 cọc trong trụ I giống với trụ II 595 30 50 110 80 340 cọc trong trụ III SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 31 Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD... Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Diện tích bản mặt cầu của nhịp 30 m được tính bằng cách sử dụng phần mềm Autocad: A30bmc = 2.43 (m2) Thể tích bản mặt cầu cho nhịp 30 m: Vbmc2 = 2.43 x 30 = 72.9 m3 Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bản mặt cầu là: kb = 2% Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 72.9 = 1.458 (m3) Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gth =... dầm chủ, dầm ngang lan can tay vịn, bản mặt cầu, tấm đan DC = (174.47 x 30 + 174.47 x 30) = 10468 kN DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu DW = (28.72 x 30 + 28.72 x 30) = 1723 kN Suy ra: Rkcn = (1,25 10468+ 1,5 1723)/2 = 7835 kN 2.3.2 Hoạt tải - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 26 Đồ án môn học : Thiết kế. .. 20cm - Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2,4355 (m2) - Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2,279 (m2) - Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 2,4355 x 0,2 = 0,487 (m3) - Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 2,279 x 0,2 = 0,456 (m3) => Tổng thể tích dầm ngang :Vdn = (0,487 + 0,456 x 2) x 4 = 5.6 (m3) - Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là kdn = 2% - Suy ra ... bề rộng cầu: 11,9 m - Số xe thiết kế: n = - Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm đơn giản - Dạng mặt cắt: Chữ I - Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực - Công nghệ chế tạo: Căng sau - Cấp Bê tông: + Dầm chủ:... Trang: Đồ án môn học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN Thiết kế cầu BTCT dầm giản đơn ứng suất trước Nhịp ( 30m + 42m + 2x30m ) A Tính toán nhịp... Nguyễn Duy Thảo 2.2: THIẾT KẾ DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC: 2.2.1: Thiết kế cấu tạo phận kết cấu nhịp cầu: Đây nội dung quan trọng định tính hợp lý chịu lực độ an toàn công trình - Chiều dài dầm: L= 30m - Chiều

Ngày đăng: 27/03/2016, 19:41

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan