1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang

78 853 3

Đang tải... (xem toàn văn)

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

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 78
Dung lượng 8,56 MB

Nội dung

Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang Thuyết minh đồ án cầu bê tông cốt thép ưng ứng lực kéo sau dầm I24m cầu sơn trang

Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ CƠ SỞ 4

1 Nhiệm vụ thiết kế 4

1.1 Giới thiệu về công trình 4

1.2 Quy trình quy phạm sử dụng 4

1.3 Mục tiêu của dự án 4

1.4 Sự cần thiết phải đầu tư 4

1.5 Điều kiện tự nhiên 4

1.6 Điều kiện địa chất 4

1.7.Điều kiện thủy văn 4

1.8.Quy mô kỹ thuật cấp hạng công trình cầu 4

1.8.1.Vị trí cầu, quy mô, khổ cầu, tĩnh không thông thuyền 4

1.8.2 Tải trọng và tiêu chuẩn thiết kế 5

1.8.3 Lập các phương án cầu 5

PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT 7

CHƯƠNG I CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 7

1 Số liệu thiết kế 7

1.1 Số liệu chung 7

1.2 Vật liệu chế tạo dầm 7

1.3 Cấu tạo nhịp 7

1.4 Quy mô mặt cắt ngang cầu 8

1.5 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 9

1.5.1 Mặt cắt L/2 9

1.5.2 Mặt cắt L/4 10

1.6 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu 11

CHƯƠNG II ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM 12

2 1 Đặc trưng hình học của mặt cắt 12

2.1.1 Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 và L/4 12

2.1.2.Đặc trưng hình học mặt cắt gối 14

2.1.3 Tổng hợp ĐTHH của các mặt cắt 16

Chương III THIẾT KẾ LAN CAN TAY VỊN 17

3.1.Tính toán lan can tay vịn 17

3.1.1 Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can 17

3.1.2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can 17

3.1.2.1 Khả năng chịu lực của dầm đỉnh Mb 17

3.1.2.2 Khả năng chịu lực của tường quanh trục thẳng đứng MwH 17

3.1.2.3 Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm ngang Mc 19

3.2 Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can 20

3.2.1 Cột lan can Pp 20

3.3 Tổ hợp va xe 21

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 24

4.1 Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu 24

Trang 2

4.1.1 Sơ đồ cấu tạo bản mặt cầu: 24

4.1.2 Tính toán nội lực 24

4.1.2.1 Tính toán nội lực theo TTGH cường độ I 25

4.1.2.1.1 Tính toán nội lực bản hẫng: 25

4.1.2.1.2.Tính nội lực bản kiểu dầm: 29

4.1.2.2.Tính toán nội lực theo TTGH sử dụng 32

4.1.3.Tính toán cốt thép và kiểm toán mặt cầu( theo TTGHCĐ1) 33

4.1.3.1.Đối với bản kiểu dầm: 33

4.1.3.1.1 Tính toán và kiểm tra bản ở điều kiện kháng uốn 33

4.1.3.1.2.Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu (cho 1m bản) theo TTGH cường độ 1 35

4.1.3.1.3.Bố trí cốt thép chịu mômen dương của bản mặt cầu (cho 1m bản) và kiểm tra theo TTGH cường độ 1: 36

4.1.3.2.Đối với bản hẫng 38

4.1.3.2.1.Bố trí cốt thép chịu mômen âm của phần hẫng bản mặt cầu (cho 1m bản) và kiểm tra theo TTGH cường độ 1: 38

CHƯƠNG V :THIẾT KẾ DẦM CHỦ 40

Tính toán hiệu ứng lực của dầm chủ 40

5.1 Các hệ số tính toán 40

5.2 Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ 41

5.2.1 Dầm trong 41

5.2.2 Dầm biên 44

5.3.Tính toán nội lực do tĩnh tải 46

5.3.1.Các mặt cắt tính toán 46

5.3.2 Vẽ đường ảnh hưởng nội lực tại các mặt cắt tính toán 46

5.4.Tính toán nội lực do hoạt tải 48

5.4.1.Xác định hệ số phân bố ngang 48

5.4.1.2.Tính hệ số PBN lực cắt 50

5.4.1.3.Tổng hợp hệ số phân bố ngang 50

5.4.2.Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng người 51

5.4.3.Tính nội lực do xe tải thiết kế và xe hai trục thiết kế 52

5.4.3.1 Tính mômen do hoạt tải tại các mặt cắt 53

5.4.3.2.Tính lực cắt do hoạt tải tại các mặt cắt 54

5.4.3.3.Tổng hợp nội lực do hoạt tải 56

5.4.4.Tổng hợp nội lực 57

CHƯƠNG VI: BỐ TRÍ VÀ TÍNH TOÁN CÁP DỰ ỨNG LỰC 58

6.1 Chọn bó cáp dự ứng lực 58

6.1.1 Đặc trưng vật liệu 58

6.1.2.Sơ bộ chọn bó cáp DƯL 59

6.1.3 Bố trí cáp DƯL 60

6.1.4.Mất mát ứng suất 62

6.1.5.Kiểm toán theo giới hạn sử dụng 66

6.1.5.1.Các giới hạn ứng suất của bê tông 66

6.1.6.1.Kiểm toán cường độ chịu uốn 69

Trang 3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong mục tiêu phát triển đến năm 2030, nước ta về cơ bản trở thành một nước công nghiệp Do đó, nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng đặc biệt là phát triển mạng lưới giao thong vận tải đã trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết nhằm phục vụ cho sự phát triển nhanh tróng và bền vững của đất nước Sau thời gian học tập môn Thiết kế cầu tại trường Đại Học Công Nghệ GTVT, em được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án thiết kế môn

học(TKMH) là: “ THIẾT KẾ CẦU BTCTDƯL-DỰ ÁN CẦU DIÊU PHONG” dưới

sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Ngọc Trường.

Tuy đồ án TKMH đã hoàn thành song bản thân em tự nhận thấy rằng trong đồ ánTKMH này còn có nhiều thiếu sót do chưa chịu đầu tư một khoảng thời gian thích hợp đểtìm hiểu quy trình 22TCN 272-05, nghiên cứ sâu về các vấn đề trong đồ án TKMH Emmong rằng sẽ được sự đóng góp ý kiến quý giá của các thầy cô trong quá trình chấm đồ

án TKMH này, để từ đây em sẽ rút ra những bài học để phục vụ quá trình làm đồ án tốtnghiệp sắp tới Em xin cảm ơn!

Kết cấu đồ án của em gồm 3 phần:

- PHẦN I: THIẾT KẾ CƠ SỞ

- PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

- PHẦN III: THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG

Vĩnh Yên, ngày 20 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Tống Văn Sơn

Trang 4

PHẦN I: THIẾT KẾ CƠ SỞ

1 Nhiệm vụ thiết kế

1.1 Giới thiệu về công trình.

Cầu DIÊU PHONG là cầu thuộc lý trình Km0- Km 0+164.58 thuộc huyện Hòa Vang- thành phố Đà Nẵng.Là cầu BTCT ƯST thiết kế vĩnh cửu

1.2 Quy trình quy phạm sử dụng.

Trong quá trình làm đồ án em sử dụng 2 quy trình:

 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05

 Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN-4054-2005

1.3 Mục tiêu của dự án.

Nhằm khắc phục tình trạng ùn tắc giao thông trên tuyến đường, tạo điều kiện cho các phương tiện giao thông lưu thông giữa các vũng được thuận lợi, góp phần vào việc phát triển kinh tế cho vùng miền, đặc biệt là về kinh tế vận tải và du lịch

1.4 Sự cần thiết phải đầu tư

Cùng với sự phát triển ngày càng cao của nền kinh tế quốc dân, trong các đô thị lớn của ta, người và các phương tiện giao thong trong các nút giao cắt ngã ba, ngã tư, đặcbiệt vào các giờ cao điểm đã trở nên quá tải và thường xuyên ùn tắc kéo dài Vì vậy để giả quyết vấn đề trên , một trong các biện pháp hiệu quả nhất đó là xây dựng cầu vượt tại các điểm giao cắt lớn

1.5 Điều kiện tự nhiên

Đà Nẵng có địa hình có hướng thấp dần từ đông sang tây bắc Khí hậu toàn tỉnh được chia thành hai tiểu vùng Vùng phía tây bắc có khí hậu nắng nóng, khô hanh

về mùa khô, vùng phía đông và phía nam có khí hậu mát mẻ, ôn hòa Thời tiết chia thành 2 mùa khá rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5đến tháng 10 kèm theo gió tây nam thịnh hành Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, trong mùa này độ ẩm giảm, gió đong bắc thổi mạnh, bốc hơi lớn, gây khô hạn nghiệm trọng.lượng mưa trung bình toàn tỉnh đạt từ 1600-1800mm

1.6 Điều kiện địa chất

Địa tầng các lớp dưới vị trí xây dựng cầu gồm các lớp như sau:

+ Lớp 1: Sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm

+ Lớp 2: cát thô, màu xám trắng, xám vừa, kết cấu rồi rạc,chặt vừa

+ Lớp 3: cuội tảng (D=0.3-0.8 m) xen kẹp cát pha, kết cấu rời rạc

+ Lớp 4: Đá granit xám vàng, xám nâu, phong hóa nặng, vỡ dăm, vỡ vụn,độ cứng cấp 4, (TCR=0%,RQD=0%)

+ Lớp 5: Đá granit màu xám xanh, đốm trắng, phong hóa nhẹ

1.7.Điều kiện thủy văn

+ MNCN: 4.93 m

+MNTN: 1.73 m

1.8.Quy mô kỹ thuật cấp hạng công trình cầu

1.8.1.Vị trí cầu, quy mô, khổ cầu, tĩnh không thông thuyền

Trang 5

- Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông khu vực, ít tác động đến môi trường dân sinh và xã hội

- Thuận lợi cho hoạt động giao thông

- Thỏa mãn các tiêu chuẩn về yếu tố hình học của tuyến và cầu

-Thỏa mãn các yêu cầu về thủy văn, thủy lực

- thuận lợi cho thi công và tổ chức thi công

- có giá thành xây lắp hợp lý

Đối với những cầu nhỏ(L<25m) và cầu trung(L=25-100 m) vị trí cầu được lựa chọn phù hợp vào vị trí tuyến đường do đó cầu có thể chéo, cong hoặc nằm trên dốc Đối với cầu lớn (L>100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, do đó yêu cầu người thiết kế phải có tầm nhìn tổng quát về mặt kỹ thuật, quy hoạch và kinh tế khi chọn vị trí cầu Vị trí này cần đáp ứng các yêu cầu sau:

+ phù hợp với các yêu cầu chung của mặt bằng tuyến và quy hoạch chung của dự

án và của khu vực

+ Vị trí cầu có thể vuông góc hoặc không vuông góc với dòng chảy( sai lệch trên bình đồ không dưới ) Việc lựa chọn này ảnh hưởng tới chiều dài cầu nhằm đảm bảo khẩu đọ thoát nước, tính toán xói lở Nên đặt ở đoạn sông thẳng để tránh xói lở và đoạn hẹp( thì cần lưu ý vấn đề xói lở do thắt hẹp dòng chảy)

+ trắc dọc cầu phải đảm bảo sự êm thuận theo toàn tuyến, bố trí đường cong đứng,cong nằm theo quy định

+ Cầu phải đặt trên long sông có dòng sông ổn định, nơi có nước chảy đều, không xoáy, ít bị bồi lắng, nằm cách vị trí giao nhau giữa các sông tối thiểu 1,5 lần chiều dài nhịp thoát nước của cầu

+Vị trí giữa của mỗi kết cấu nhịp phải đặt trùng với trục dòng chảy, trên cơ sở cần tính đến khả năng biến đổi long song trong quá trình khai thác

+ Phải đảm bảo các trục của dòng chảy song song với nhau( lệch nhau không quá ) và trụ được thiết kế sao cho hướng dòng chảy hướng vào phía giữa nhịp thoát nước Không được để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu

 Quy mô khổ cầu

- Xây dựng cầu vĩnh cửu

- Vận tốc thiết kế : v=60Km/h

- Cấp sông : cấp V

- Độ dốc dọc cầu: Độ dốc dọc lớn nhất 2%

- Độ dốc ngang cầu: Dốc ngang mái 2%

1.8.2 Tải trọng và tiêu chuẩn thiết kế

+ Tải trọng thiết kế: HL93+ Tải trọng đoàn người 3KN

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05

+Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN4054-2005

1.8.3 Lập các phương án cầu

Trang 6

PHƯƠNG ÁN 1:

“CẦU BTCT DƯL KÉO SAU DẦM I, CÓ 3 NHỊP, MỖI NHỊP 24 m”

 Ưu điểm:

- Rất thuận lợi với các loại nhịp từ (20-33)m

- Ván khuân đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp, có thể sử dụng ván khuân cho nhiềuloại dầm

- Mặt cắt I có trọng tâm gần với trọng tâm cốt thép cường độ cao,do vậy hiệu qur khi phân phối lực, cả trong khi căng kéo và giai đoạn sử dụng

- Độ cứng ngang lớn nên hoạt tải phân bố tương đối đều cho các dầm, ít rung trong quá trình khai thác

- Bản mặt cầu đổ bê tong tạ chỗ cùng với dầm ngang,lien hợp với dầm chủ qua cốt thép chờ, do vậy khắc phục triệt để vết nứt dọc so với mối nối dầm T

 Nhược điểm:

- Khi độ lệch tâm giữa trọng tâm bó cáp và mặt cắt lớn, xuất hiện vết nứt tại thớ trên dầm

- Tĩnh tải dầm lớn, khối lượng bê tong và thép nhiều

- Bản ván khuôn dày 8cm gây them phần tĩnh tải và tốn kém

PHƯƠNG ÁN 2:

“CẦU BTCT DƯL KÉO SAU DẦM T, CÓ 3 NHỊP, MỖI NHỊP 24m”

 Ưu điểm:

- Rất tiện lợi cho các loại nhịp có các kích thước từ 18 đến 33m

- Ván khuôn đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp

- Có thể đúc ngoài công trường

- Với những dầm có độ lệch tâm giữa trọng tâm dầm và trọng tâm các bó cáp lớn, mặt cắt T rất kinh tế khi bố trí cốt thép

 Nhược điểm:

- Đối với các loại dầm khác nhau phải có nhiều bộ ván khuôn

- Khi độ lệch tâm giữa trọng tâm dầm và trọng tâm các bó cáp nhỏ, mặt cắt T sẽ không hiệu quả và kinh tế khi bố trí cốt thép, trọng tâm của cốt thép khi căng kéo sẽ nằm phía dưới, nó gây lên ứng suất kéo lớn tại bản cánh

- Cầu rung mạnh khi chịu hoạt tải

- Có thể suất hiện vết nứt dọc tại mối nối dọc của bản mặt cầu

Trang 7

PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG I CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

+ Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu fpy = 1670MPa

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa

1.3 Cấu tạo nhịp

- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnh = 24 m

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 m

- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt = Lnh - 2.a Ltt = 23.4 m

Trang 8

1.4 Quy mô mặt cắt ngang cầu

- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.bvs Bcau = 11,5 m

Trang 9

- Kích thước gờ kê ván khuôn cố định

Trang 10

- Kích thước gờ kê ván khuôn cố định:

Trang 11

- Kích thước gờ kê ván khuôn cố định

1.6 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

- Chiều dài phần cánh hẫng phía trong S/2 = 1050mm

1.7 Cấu tạo dầm ngang

- Theo kinh nghiệm, với L = 24m ta bố trí 3 dầm ngang:

Trang 12

+ Tổng số lượng ván khuôn trên mặt cắt ngang cầu = 4chiếc

CHƯƠNG II ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM

+ Ao: Diện tích mặt cắt dầm tại giữa nhịp

+ Ai: Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt

Trang 13

phận Hình dạng

Chiều dàicạnh trên

Chiều dàicạnh dưới

Chiềucao Diện tích

Trang 14

- Mô men quán tính của mặt cắt với trục 0 - 0:

3 4

Trang 15

0 i

A A

Trong đó:

+ Ao: Diện tích mặt cắt dầm tại gối

+ Ai: Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt

Bộ

phận Hình dạng

Chiều dài cạnh trên

Chiều dài cạnh dưới

Chiềucao Diện tích

Trang 16

Đặc trưng hình học Mặt cắt L/2 và L/4 Mặt cắt gối Đơn vị

Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Kí hiệu mm2

Trang 17

Chương III THIẾT KẾ LAN CAN TAY VỊN 3.1.Tính toán lan can tay vịn

3.1.1 Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.

Sử dụng bêtông cấp 30 MPa có: fc’ = 30(MPa)

Thép thanh lan can dùng CT3 Cầu có fy = 200(MPa)

Bố trí khoảng cách giữa các cột lan can là 1650(mm)

Bố trí khe giãn nở vì nhiệt cách nhau 8600(mm) với bề rộng là 20(mm)

3.1.2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can.

3.1.2.1 Khả năng chịu lực của dầm đỉnh M b

Do không có dầm đỉnh nên Mb = 0

3.1.2.2 Khả năng chịu lực của tường quanh trục thẳng đứng M w H.

Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có momen âm và dương đều bằng nhau

Đối với tiết diện thay đổi ta qui đổi về tiết diện chữ nhật tương đương có diện tích bằng với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đổi chiều cao của lan lan

Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đổi tiết diện như hình vẽ:

Trang 18

s y ' c

Trang 19

Ta có bảng tổng hợp sau:

Phần

bêtông

Chiềurộngb(mm)

Chiềucaoh(mm)

Diện tíchcốt thép

MwH(N.mm)

= 46488,47 (kN.mm)

3.1.2.3 Khả năng chịu lực của tường theo trục nằm ngang M c

Phần này chỉ do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 đoạn để tính trung bình

Khi tiết diện thay đổi ta chọn tiết diện lớn nhất ở ngàm để xác định khả năng chịu lực

Thép ở đây dùng thép Ф14 bố trí với a = 200 theo phương dọc cầu

Phương pháp tính tương tự như MwH

Cắt 1 mm theo phương dọc cầu ta có 5 thanh nên diện tích thép trên 1mm dài là:

2

2 S

Diện tíchthép

Mc(N.mm/mm)

Trang 20

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

Y= 200 (mm): chiều cao của cột lan can

Mp =.S.fy: là momen kháng uốn tại mặt cắt ngàm vào tường lan can

S:mo men kháng uốn của tiết diện quanh trục x-x

Momen quán tính của tiết diện:

x x

Trang 21

2 w

Với Lc =2853 (mm) nên chỉ có 1 nhịp tham gia chịu lực vì n.L = 1.1600 = 1600 (mm)

Số cột tham gia chịu lực là 1 cột

+ Sức kháng kết hợp của thanh lan can và cột lan can:

2

R p t

2.2.1650 1070127658,86 N

w

R H k.P HR

R H R.HH

Trang 22

    Đảm bảo chịu va xe

Vị trí va tại thanh lan can

Với Lc = 2853 (mm) có 3 nhịp tham gia chịu lực do L = 1650 (mm)

Số cột tham gia chịu lực là 2 cột

+ Sức kháng của thanh và cột lan can:

t

16M (n 1)(n 1)P LR

    Đảm bảo chịu va xe

3.3.2.Va tại đầu tường.





+ Triết giảm khả năng chịu lực của tường như phần 4.1.1 và ta có:

t c

    Đảm bảo chịu va xe

Vậy lan can đủ khả năng chịu lực

Trang 23

3.3.3 Va xe tại khe giãn nở vì nhiệt.

Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giống trường hợp va xe tại đầu tường nhưng lực Ft phân bố cho hai bên tường Do đó mỗi bên tường chỉ chịu một nửa lực Ftnên chắc chắn chịu được va xe

3.4 Kiểm tra chống truợt của lan can.

+ Lực cắt do va xe truyền xuống ứng với lan can cấp L3 là:

t CT

Pc trọng lượng tỉnh trên 1 đơn vị chiều dài

Để an toàn ta chỉ lấy phần bêlông

Trang 24

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 4.1 Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu

4.1.1 S đ c u t o b n m t c u: ơ đồ cấu tạo bản mặt cầu: ồ cấu tạo bản mặt cầu: ấu tạo bản mặt cầu: ạo bản mặt cầu: ản mặt cầu: ặt cầu: ầu:

Líp bª t«ng b¶o vÖ dµy 4cm Líp phßng n íc dµy 1cm B¶n mÆt cÇu dµy 20cm Líp mui luyÖn dµy 2cm Líp bª t«ng nhùa dµy 5cm

để tính toán và bố trí cho tất cả các mét dài khác của bản theo phương dọc cầu

- Bản 2 cạnh( bản 1 hướng-bản kiểu dầm)

- Hiện nay có các phương pháp tính toán bản mặt cầu như sau:

+ Phương pháp kinh nghiệm: Điều 9.7.2 của tiêu chuẩn gồm các quy định chi tiết về kích thước cấu tạo, số lớp cốt thép, số lượng cốt thép tối thiểu, cấp cốt thép Nếu bố trí cấu tạo bản sao cho tuân theo mọi yêu cầu cấu tạo của điều này thì có thể không cần tính toán

+ Phương pháp truyền thống: Điều 9.7.3 quy định chiều dày,lớp cốt thép, phải căn cứ vào điều này để tính lượng cốt thép chính để chịu moomen sau đó quy định phân bố cốt thép theo hướng phụ vuông góc với hướng chính

+ Phương pháp chính xác: có thể phần mềm SAP, MIDAS, STAAD, PRO,…

Phương pháp tính toán nội lực bản mặt cầu:

Áp dụng phương pháp tính toán gần đúng theo TCN(điều 4.6.2 của TCVN 272-05) Mặt cầu có thể phân tích như một dầm liên tục trên các dầm

Trang 25

4.1.2.1 Tính toán n i l c theo TTGH c ội lực theo TTGH cường độ I ực theo TTGH cường độ I ường độ I ng đ I ội lực theo TTGH cường độ I.

4.1.2.1.1 Tính toán n i l c b n h ng: ội lực theo TTGH cường độ I ực theo TTGH cường độ I ản hẫng: ẫng:

a Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu.

- Vì phần hẫng có xe chạy nên ta chọn bề dày bản là 200mm

+ tải trọng bản thân bản mặt cầu phân bố đều (DC1):

+ trọng lượng lớp phủ(DW)

+ trọng lượng lan can(DC2):

Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép và coi tải trọng lan can do phần hẫng chịu hết

Trong đó:

+ chiều dày trung bình bản mặt cầu phần công sơn,

+ : Trọng lượng riêng của bê tong,

+ : Trọng lượng một bên lan can phân bố theo phương dọc cầu(KN/m)

Hình 9: Kích thước cơ bản lan can

 Diện tích phần lan can bê tông:

Trọng lượng của lan can phần bê tông:

Trang 26

 Trọng lượng phần thép của lan can: coi như tải trọng phân bố đều trên chiều dài cầu với độ lớn

Tổng trọng lượng 1 bên lan can phân bố theo phương dọc cầu là:

+ Chiều dày trung bình của lớp phủ mặt cầu phần công sơn

+ : Trọng lượng riêng của lớp phủ;

+ Nhịp tính toán của bản mặt cầu ; Lb=1,15m

W lp lp 0.65 22 14,3 /

500 300 350

1150650

- Chiều rộng dải tương đương :

Trang 27

Vì chiều dài bản hẫng Sk = 1,25m < 1,8m nên tải trọng của dãy bánh xe ngoàicùng có thể xem như tải trọng phẩn bố (3.6.1.3.4) ta lấy : LL = 14,6 kN đặt cách méptrong lan can 1 đoạn 300 mm và cách tim dầm ngoài 200 mm

Tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng theo TTGH cường độ I.

STT Loại tải trọng Ký hiệu Dạng tácđộng Giá trị Hệ số tảitrọng

1 bản mặt cầu phần hẫngTrọng lượng bản thân DC1 Phân bố 4,8 KN/m 1,25

γPl –hệ số tải trọng hoạt tải của người đi bộ (=1,75)

γLL –hệ số tải trọng của hoạt tải (=1,75)

–hệ số tải trọng tĩnh tải bản thân bản mặt cầu(=1,25)

γp2 –hệ số tải trọng tĩnh tải lớp phủ (=1,5) IM-hệ số xung kích(=0,25)

: Hệ số điều chỉnh tải trọng

D = hệ số liên quan tính dẻo, D= 0,95

R = Hệ số liên quan đến tính dư, R= 0,95

I = Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác, I = 1,05

=0,95.0,95.1,05=0,95 lấy  =1

Trang 28

+ Trường hợp chỉ có bánh của xe tải và tải trọng bản thân.

 1

M = η.[γ p1DC1 2

2 1

L

+ γ p1DC2 L1+ γ p2.DW

2 22

M = η.[γ p1DC1 2

2 1

L

+ γ p1DC2 L1+ γ p2.DW

2 22

L4 = 0,65m - chiều dài phần người đi bộ trong bản hẫng

Thay các giá trị vào trên ta được :

1

M = 1.[1,25.4,8

21,15

2 + 1,25.6,6184 1,15+ 1,5..14,3

2

0, 65

2 +1,2 1,75.1,25.14,6.0,35] = 31,43 (KN.m)

Trang 29

4.1.2.1.2.Tính n i l c b n ki u d m: ội lực theo TTGH cường độ I ực theo TTGH cường độ I ản hẫng: ểu dầm: ầm:

a Nguyên lý tính toán :

2.3m

2.3 m

Hình 11-Sơ đồ biến đổi bản kiểu dầm thành dầm giản đơn

- Nội lực được xét trên 1 m chiều rộng của bản

- Bản mặt cầu có thể phân tích như mô hình dải bản liên tục kê lên các gối tựa cứng là các dầm chủ

- Đối với bản mặt cầu của các dầm có thể phân tích theo mô hình dải bản ngàm hai đầu và tính theo phương pháp gần đúng với đường lối tính mô men dương ở mặt giữa nhịp của mô hình bản giản đơn kê lên gối 2 khớp

+ Trị số mômen dương tại mặt cắt giữa nhịp của bản hai đầu ngàm được xác định :

0 5 , 0 5

M : Mômen do tải trọng gây ra tại giữa nhịp giản đơn

K : hệ số hiệu chỉnh lấy bằng 0,5 với mômen dương và -0,8 với mômen âm

b Xác định các tải trọng tác dụng.

Tĩnh tải tác dụng :

- Bao gồm tải trọng DC1 do bản mặt cầu và DW của lớp phủ

- Sơ đồ tính mômen giữa nhịp do tĩnh tải gây ra :

Trang 30

- Tiến hành xếp tải lên đ.a.h

+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe đặt tại vị trí giữa nhịp

Hình 13-Sơ đồ xếp tải 1 bánh xe lên đah mô men tại mặt cắt giữa nhịp

+ Trường hợp hai bánh xe của hai xe tải đặt cách nhau 1,2m :

Trang 31

c.Xác định mômen :

+ Do tĩnh tải và hoạt tải 1 bánh xe gây ra :

Trang 32

Hình 16- Sơ đồ xếp tải 2 bánh xe lên đah lực cắt tại gối của bản kiểu dầm

Lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại ngàm bản kiểu dầm:

Vg    DC DC1 v DC1  DWDWDWmLL 1  IMLLv LL

= 1.[1,25.4,8.1,15+1,5 14,3.1,15 + 1,2.1,75.1,25.56,26.( 0,534+0,174)]

= 136,13 kN

4.1.2.2.Tính toán nội lực theo TTGH sử dụng

Khi tính bản theo trạng thái giới hạn sử dụng ( TTGHSD) thì lấy

L

+ γ p1DC2 L1+ γ p2.DW

2 22

2 + 1.6,6184 1,15+ 1.14,3

2

0, 65

2 +1,2 1.1,25.14,6.0,35] =21,47 ( KN.m)

Trang 33

+Mômen âm tại đầu nhịp :

0 0,5

Bảng tổ hợp nội lực thiết kế bản mặt cầu bản hẫng

Bảng tổ hợp nội lực thiết kế bản kiểu dầm

4.1.3.Tính toán c t thép và ki m toán m t c u( theo TTGHCĐ1) ốt thép và kiểm toán mặt cầu( theo TTGHCĐ1) ểm toán mặt cầu( theo TTGHCĐ1) ặt cầu: ầu:

4.1.3.1.Đ i v i b n ki u d m: ối với bản kiểu dầm: ới bản kiểu dầm: ản hẫng: ểu dầm: ầm:

4.1.3.1.1 Tính toán và kiểm tra bản đi u ki n kháng u n. ở điều kiện kháng uốn ều kiện kháng uốn ện kháng uốn ối với bản kiểu dầm:

a.Xác định lớp bê tông bảo vệ :

Trang 34

b Tính sức kháng uốn của bản:

Mr= ΦMMnTrong đó:

- ΦM: Hệ số sức kháng quy định theo TCN 5.5.4.2.1 ΦM= 0,9 đối với trạng tháigiới hạn cường độ I (cho BTCT thường)

- As: Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trước (mm2)

- fy: Giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)

- ds: Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịukéo không ứng suất trước (mm)

c: Cường độ chịu nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)

- b: Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

- bw: Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

- β1: Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy định trong TCN 5.7.2.2.

- hl: Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T (mm)

- a= c.β1: Chiều dày của khối ứng suất dương (mm) theo TCN 5.7.2.2

a= c β1=

w c

y c y s ps ps

b f

f A f A f A

1 '

' '85

f A

c

y s

'

85 ,

Giả thiết cánh tay đòn (d-a/2) độc lập với As, có thể thay bằng jd và được trị số gầ dung của As để chịu ΦMMn = Mu

As= (Mu/ΦM)/fy.(jd)Nếu thay fy = 400 MPa, ΦM= 0,9 [A5.5.4.2.1]và giả thiết đối với tiết diện bê tong thường j  0,92 Tiết diện thép gần đúng có thể biểu diễn

Gần đúng As = Mu/330d

Vì là biểu thức gần đúng nen cần kiểm tra sức kháng mômen của cốt thép đã chọn.Cốt thép lớn nhất [A5.7.3.3.1] bị giới hạn bởi yêu cầu dẻo dai c≤ 0,42d hoặc a ≤ 0,42.β1.d

Trong đó β1 = 0,85-0,05( f’

c – 28)/ 7 =0,85-0,05.(40 - 28)/ 7= 0,764 [A5.7.2.2]

Ta có: a≤ 0,321dâm

Trang 35

Với các tính chất vật liệu đã cho, diện tích nhỏ nhất trên một đơn vị chiều rộng bản là:

minAs = ( 1 ).d

420

40 03 , 0

= 0,00286d mm2/mmKhoảng cách lớn nhất của cốt thép chủ [A5.10.3.2] của bản bằng 1,5 lần chiều dày bản hoặc 450 mm Với chiều dày bản 200 mm

smax = 1,5×200 = 300 mmTheo trạng thái giới hạn cường độ I cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ khảnăng chịu lực

4.1.3.1.2.Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu (cho 1m bản) theo TTGH

f A a

c

y s

12 , 17 1000 40 85 , 0

420 1386

' 85 , 0

.





b.Kiểm tra cường độ :

+ Kiểm tra cường độ mômen :

Mn=A s f y d a ) 10 72 , 41kN.m

2

12 , 17 133 (

420 1386 )

2 (

M r M n=0,9.72,41= 65,17 kN.m > Mu=56,68kN.m

Vậy thoả mãn về mặt cường độ

+ Kiểm tra lượng thép tối đa ( TCN 5.7.3.3.1)

Cốt thép tối đa cần thỏa mãn điều kiện :

a ≤ 0,42..dâm  a =17,12 ≤ 0,42.133.0,764=42,35mm=> thỏa điều kiện

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa

+ Kiểm tra lượng thép tối thiểu ( TCN 5.7.3.3.1)

Phải thoả mãn điều kiện min

'

0, 03 c

y

f f

Trong đó: min tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên

Ta có :

01 , 0 1000 132

Trang 36

=> min

'0,03 c

y

f f

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu

Cự ly tối đa của các thanh cốt thép , theo TCN 5.10.3.2 trong bản cự ly cốt thép khôngđược vượt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm

f A a

c

y s

51 , 9 1000 40 85 , 0

420 770

' 85 , 0

.





b.Kiểm tra về mặt cường độ:

+ Kiểm tra cường độ mômen :

Mn=A s f y d a ) 10 41 , 46kN.m

2

51 , 9 168 (

420 770 ) 2 (

M r M n=0,9.41,46= 37,312 kN.m > Mu=39,35kN.m

Vậy thoả mãn về mặt cường độ

+ Kiểm tra lượng thép tối đa ( TCN 5.7.3.3.1)

Cốt thép tối đa cần thỏa mãn điều kiện :

a ≤ 0,42..dduong  a =9,51 ≤ 0,42.168.0,764=53,9mm=> thỏa điều kiện

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa

+ Kiểm tra lượng thép tối thiểu ( TCN 5.7.3.3.1)

Phải thoả mãn điều kiện min

'

0, 03 c

y

f f

Trong đó: min tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên

Ta có :

0046 , 0 1000 168

Trang 37

=> min

'0,03 c

y

f f

Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu

Cự ly tối đa của các thanh cốt thép , theo TCN 5.10.3.2 trong bản cự ly cốt thép khôngđược vượt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm

ax

m

S 0,15.200= 300mm

4.1.3.1.4 Kiểm tra bản theo điều kiện kháng cắt.

Việc kiểm tra sức kháng cắt trong bản được tính theo công thức :

s

g g

θ : góc nghiêng ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4

α : góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc

Trang 38

Av : diện tich cốt thép chịu cắt trong cự ly s

Vp : thành phần dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực tác dụng, là dương nếu ngược chiều lực cắt

Vì bản không có thép DƯL nên bỏ qua thành phần này

Ta có : bv = 1000mm

dv được xác định bằng cách lấy gái trị max trong các giá trị sau

0,9ddương = 0,9.168=151,2mm 0,72h=0,72.200=144mm

4.1.3.2.1.Bố trí cốt thép chịu mômen âm của phần hẫng bản mặt cầu (cho 1m bản) và

kiểm tra theo TTGH cường độ 1:

a.Tính toán và kiểm tra điều kiện về mômen:

Để thuận tiện cho thi công ta bố trí 2 mặt phẳng lưới cốt thép cho bản mặt cầu nêncốt thép âm cho phần hẫng được bố trí giống cốt thép chịu mômen âm ở gối ( 914), vàtiến hành kiểm tra

Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu :

Mu = 31,43kNm < Mu=41,84 kNm< Mr= 65,17 kNm

Ta thấy mômen phần hẫng nhỏ hơn mômen âm trong nhịp và thoã mãn về cường độvới thép bố trí giống mômen âm trong nhịp, nên phần hẫng thỏamãn các yêu cầu về kiểmtra

Trang 39

Việc kiểm tra sức kháng cắt trong bản được tính theo công thức :

s

g g

θ : góc nghiêng ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4

α : góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc

Av : diện tich cốt thép chịu cắt trong cự ly s

Vp : thành phần dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực tác dụng, là dương nếu ngược chiều lực cắt

Vì bản không có thép DƯL nên bỏ qua thành phần này

Ngày đăng: 28/04/2016, 22:07

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w