Trường DH Công Nghệ GTVT bản thuyết minh cầu dầm BTCT DUL chữ I căng sau bản thuyết minh đầy đủ từ bố trí chung 2 phương án đến thiết kế kĩ thuật vô cùng chi tiết và chính xác: thiết kế bản mặt cầu ,mố,trụ,dầm chủ,.....
BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI BÙI QUANG HUY LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ K63- 63DCCD09 HỆ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CHÍNH QUY ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CẦU NĂM 2015 GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ VÀ ĐỀ SUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SƠNG 1.1.Các số liệu thiết kế : 42504 21000 21000 -Phần cầu: Cầu xây dựng vĩnh cửu Tải trọng thiết kế: HL93 + Tải trọng người bộ: 3.10-3 MPa; Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 Tiêu chuẩn thiết kế đường tơ TCVN 4054-2005 Độ dốc dọc cầu: Độ dốc dọc lớn 0% Độ dốc ngang cầu: Dốc ngang hai mái 2% - Điều kiện địa chất lòng sơng có dạng: Lớp 1: Sét màu xám nâu ,dẻo cứng (1.2m) Lớp 2: Sét pha xám nâu, dẻo mềm (5.0m) Lớp 3:Bùn sét pha lẫn hữu (6.0m) SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Lớp 4: Sét pha xám xanh, dẻo chảy (4.0m) Lớp 5: Sét pha xám xanh, dẻo mềm (6.0m) Lớp 6: Đá phiến sét màu xám xanh, phong hóa mạnh (4.0m) Lớp 7: Đá phiến sét xám xanh, phong hóa vừa (2.0m) Lớp 8: Đá phiến sét xám xanh, nứt nẻ đến vừa (5.0m) -Số liệu thủy văn: Lưu lượng thiết kế : Q(1%) = 320m3/s Sơng có thơng thuyền, cấp đường sơng : cấp VI MNTT : 2,5m Mực nước thiết kế: H(1%) = 7,32 m Khẩu độ nước : L0 =40 m Vận tốc dòng chảy V(1%) = 1,051m/s -Khổ cầu : K= 7+2.1,5 m 1.2.Tiêu chuẩn thiết kế kỹ thuật: Trong đồ án này, em áp dụng tiêu chuẩn hành thiết kế cầu 22TCN27205 thiết kế đường tơ TCVN 4054-2005 1.3.Đề xuất phương pháp thiết kế : *Các giải pháp kết cấu: Ngun tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi cơng - Ưu tiên sử dụng cơng nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng cơng trình, tăng tính thẩm mỹ - Q trình khai thác an tồn thuận tiện kinh tế *Giải pháp kết cấu cơng trình: -Kết cấu thượng bộ: +Dựa vào sau dây để lựa chọn giải pháp kết cấu nhịp: +Căn vào tiêu chuẩn thiết kế cầu cho +Căn vào ưu nhược điểm loại cầu +Căn vào khả thi cơng lao lắp -Kết cấu hạ bộ: Nhìn chung với điều kiện địa chất vậy, việc thi cơng cọc đóng khả thi Mặt khác cọc đóng BTCT lại có giá thành thấp Vì địa chất lớp lớp đá có khả chịu tải lớn nên việc sử dụng loại móng khác khơng phù hợp Móng cọc dùng loại cọc ma sát + chống +Kết cấu mố: chọn loại mố chữ U cải tiến tùy theo chiều cao mố, chiều dài nhịp *Đề xuất phương án sơ bộ: Trên sở phân tích đánh giá phần trên, ta đề xuất phương án sau: *Phương án I: Loại cầu : Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST dầm chữ I lắp ghép SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Chọn chiều dài nhịp gồm: nhịp 21 m BTCT ƯST, nhịp có dầm chủ, khoảng cách dầm chủ 2,2 m -Kết cấu mố trụ: +Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến +Trụ cầu: sử dụng trụ thân hẹp Trụ 4500x1500mm -Các lớp mặt cầu gồm có: +Lớp Bê tơng nhựa dày 75mm +Bản mặt cầu BTCT dày 200mm +Tấm đan dày 8mm -Móng: Móng cọc khoan nhồi Đường kính cọc 1(m) *Phương án II: Loại cầu : Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST dầm chữ I lắp ghép *Kết cấu mố trụ: +Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến +Trụ cầu: sử dụng trụ thân cột gồm cột,đường kính 1500mm *Các lớp mặt cầu gồm có: +Lớp Bê tơng nhựa dày 75mm +Bản mặt cầu BTCT dày 200mm +Tấm đan dày 8mm -Móng: Móng cọc khoan nhồi Đường kính cọc 1(m) SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT CHƯƠNG II PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTƠNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC DẦM CHỮ I (2 NHỊP 21m) 2.1.Tính tốn sơ khối lượng: Dung trọng bêtơng ximăng 2,5 T/m3 Dung trọng bêtơng nhựa 2,25 T/m3 Dung trọng cốt thép 7,85 T/m3 2.1.1.Dầm chủ: 900 9600 B A B 1240 A 15012080 250 200 440 200 250 200 200 440 15012080 850 650 Hình 2.1Cấu tạo dầm chủ *Cấu tạo dầm: SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 1500 11000 7000 100 400 Hình 2.2 Mặt cắt ngang cầu Bmc =7 + 2.1,5 + 2.0,1+2.0,4 = 11 (m) Chọn số lượng dầm chủ là:n = dầm Do khoảng cách dầm chủ: S = Bmc /n =1,833m Ta chọn khoảng cách dầm là: S = 1,84 m Khoảng cách từ dầm chủ ngồi đến cánh hẫng Sk = 0,9m Ta chọn chiều cao dầm 1,24 m : Có diện tích dầm Ad = 0,56825(m2) *Tính khối lượng dầm chủ: Thể tích dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g =[0,56825.(21-2.2)] =9,66025(m3) Tính tốn đoạn vút đầu dầm: Chiều dài đoạn vút ngun : Lvn = 1(m) Diện tích đoạn vút ngun bên dầm : Avn = 1,0036(m²) Thể tích đoạn vút ngun dầm : Vvn= Avn.Lvn = (1.1,0036).2 =2,0072(m3) Chiều dài đoạn vút xiên dầm : Lvxd = 1(m) Diện tích đoạn vút xiên bên dầm : Avx = 0,81195(m²) Thể tích đoạn vút xiên : Vvxd = 1.2= Thể tích tồn dầm I là: V1d =9,66025+2,0072+1,6239= 13,29135(m3) Suy khối lượng dầm chủ : G1d =13,29135.2,5 = 33,23(T) 2.1.2.Dầm ngang: * Dầm ngang : 1.2=1,6239(m3) SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 890 1320 1000 1200 Hình 2.3:Cấu tạo dầm ngang nhịp Diện tích mặt cắt dọc dầm ngang : Adnd = 2,039 m2 Thể tích dầm: V1dng = 0,2.2,039= 0,408 m3 Khối lượng dầm: G1dng=0,408.2,5=1,02(T) * Dầm ngang hai đầu nhịp: 1320 1000 1200 Hình 2.4:Cấu tạo dầm ngang đầu nhịp Diện tích mặt cắt dọc dầm ngang : Adnd = 1,559(m2) Thể tích dầm ngang: V1dnd = 0,2.1,559= 0,312(m3) Khối lượng dầm: G1dnd=0,312.2,5=0,78(T) Khối lượng dầm ngang nhịp: Gdn = 2.5.G1dnd +1.5.G1dng = 2.5.0,78+1.5 1,02=12,900 (T) 2.1.3.Bản kê: Hình 2.5.Cấu tạo kê Thể tích kê: Vb= 0,08.1,45.21 = 2,436 (m³) Khối lượng kê : Gbk=2,436.2,5=6,09 (T) SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 80 200 2.1.4.Bản mặt cầu: B1: bề rộng phần xe chạy:B1= 7(m) B2: bề rộng phần người bộ:B3= 1,5(m) Tổng bề rộng cầu:B=B1+2B2 +2.0,1+2.0,4= 11(m) 9050 875 100 100 875 Hình 2.6.Cấu tạo mặt cầu *Vùng trong: Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu mặt cầu khơng nhỏ 175 mm ta chọn 200 mm (chiều dày lớp chịu lực) Thể tích mặt cầu vùng là: Vvt =0,2.9,05.21 = 38,01 (m3) Khối lượng mặt cầu vùng trong: Gvt = Vvt 2,5= 38,01.2,5 =95,025 (T ) * Vùng hẫng : Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng khơng nhỏ 200 mm Trong đồ án ta chọn chiều dày 200 mm Thể tích mặt cầu vùng hẫng là: Vvh =2.0,238.21 = 9,996 (m3) Khối lượng mặt cầu vùng hững : Gvh = Vvh 2,5= 9,996.2,5 = 24,99 (T ) Tổng khối lượng mặt cầu: : Gbmc = Gvh + Gvt = 24,99 +95,025 = 120,015 (T ) 2.1.5.Lớp phủ mặt cầu: + lớp bêtơng nhựa dày 75mm Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% mặt cầu tiến hành việc cho chênh gối dầm I kê lên trụ mố mà khơng cần tạo độ chênh mặt cầu Thể tích lớp BT nhựa Vbtn= 0.59444.21=12,48324 (m3) Khối lượng lớp BT nhựa Gbtn=Vbtn.2,25 =12,48324.2,25= 28,08729 (T) Khối lượng lớp phủ mặt cầu : Gtd= Gbtn = 28,08729 (T) Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu: DW=28,08729:21=1.33749 (T/m)=13.3749(kN/m) 2.1.6.Lan can ,tay vịn ,đá vỉa: * Lan can ,tay vịn: SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 400 120 809 1500 280 100 200 80 80 Hình 2.7.Cấu tạo lan can,tay vịn +Thể tích phần bệ trụ nhịp(liên tục bên cầu): Vbt=0,191.2.21=12,606 (m3) +thể tích phần bệ trụ nhịp(liên tục bên cầu, trụ cách 1,5m, tổng số lượng 44 trụ): Vt=0,03369.0,2.44=0,2965 (m3) Thể tích phần tay vịn nhịp (gồm liên tục bên cầu): Vtv =(3,14.0,06²).21.4=0,059 (m3) Thể tích tồn lan can tay vịn nhịp: Vlctv = Vbt+ Vt + Vtv =12,606 +0,2965 +0,059 =12,962 (m3) Khối lượng lan can tay vịn nhịp: Glctv = Vlctv.2,5=12,962 2,5=32,405 (T) Trọng lượng 1m dài kết cấu lan can,tay vịn :DC2= 10=7,715(kN/m) Bảng thống kê khối lượng vật liệu phần kết cấu nhịp nhịp dài 21(m): STT Hạng mục Số lượng Tổng khối lượng (T) Lớp phủ mặt cầu 28,08729 Bản mặt cầu 120,015 Dầm ngang 12,900 Dầm chủ 199,38 Bản kê 30,45 Lan can ,tay vịn 32,45 Tổng cộng 423,282 Tĩnh tải thân 1m dài hệ thống dầm chủ ,dầm ngang ,bản kê ,lan can tay vịn mặt cầu: DC =395,195/21=18,819(T/m)=188,19(kN/m) 2.1.7.Khối lượng mố: *Cấu tạo mố: có kích thước hình vẽ sau: SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 5065 2000 210 5000 1800 100 2000 3265 65 500 Hình2.8 Cấu tạo mố cầu *Thể tích phận mố: Tường cánh: V1 = 18,86.0,5.2 = 18,86 (m3) Thân mố: V2 = 18,0924.11= 199,016(m3) Đá tảng(6viên) : V3=0,15.0,6.0,65.6 =0,351(m3) Tổng thể tích mố: Vm= ΣV =18,86 +199,016+ 0,351=218,227 (m3) Khối lượng tổng cộng mố:Gm = 218,227.2,5=545,569(T) *Thể tích trụ: 10 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Id/I = Các giá trò hàm ảnh hưởng A1, A2, A3, A4, …, D1, D2, D3, D4 tra từ h' =α Với Lấy : Tra tra h' = 4.000 A1 A2 A3 A4 (m) -5.8533 -6.5331 -1.6143 9.2437 B1 -5.941 B2 -12.1579 B3 -11.7306 B4 -0.3578 Các chuyển vò đơn vò cao trình mặt đất C1 C2 C3 C4 -0.9268 -10.6084 -17.9186 -15.6105 D1 D2 D3 D4 4.5477 -3.7665 -15.0755 -23.1403 Xác đònh chuyển vò đơn vò đỉnh cọc Với : kd = D/5= 0.2 (m) Các chuyển vò đơn vò đỉnh cọc 114 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Xác đònh phản lực đơn vò đỉnh cọc Thế giá trò tìm ta tìm phản lực đơn vò đỉnh cọc Xác đònh phản lực đơn vò liên kết hệ 6000 1000 4000 1000 Đặt : + Bố trí cọc cho móng 1000 4000 4000 1000 10000 Số nhóm cọc bố trí theo PDC Nnh = 115 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Nhó m cọc Số cọc KC nhóm x (m) 3 2 Góc xiên α (°) 0 Sin(α ) Cos(α ) Sin2(α ) Cos2(α ) 0 1 0 1 Xác đònh phản lực đơn vò liên kết hệ Xác đònh chuyển vò v, u, w cho đài Tải trọng tác dụng đỉnh bệ theo PDC gồm Trường hợp tính toán Xe đặt cầu Tính toán cho tổ hợp TTGHCĐ I Các chuyển vò v, u, w nghiệm hệ PT sau 116 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Giải hệ PT ta Xác đònh nội lực đỉnh cọc Công thức xác đònh Ni = ρPP.[ u.sin(αi) + (v+xi.w) ] Qi = ρHH.[ u.cos(αi) - (v+xi.w).sin(αi) ] - ρHM.w Mi = - ρHM.[ u.cos(αi) - (v+xi.w).sin(αi) ]+ρMM.w Bảng thống kê nội lực đỉnh cọc cho cọc điển hình nhóm Nhóm cọc Ni (KN) 2631.779 2739.417 Qi (KN) 49.77 49.77 Mi (KNm) -367.38 -367.38 Kiểm tra sai số tính toán + Kiểm tra lực thẳng đứng 10632,389 (KN) ΔN = 0.02 % + Kiểm tra lực ngang 1204,86 (KN) ΔQ = 0.00 % + Kiểm tra momen -2649,85 (KNm) ΔM = 0.84 % Vẽ biểu đồ nội lực cho cọc để xác đònh nội lực lớn cọc Tên cọc nhóm cần vẽ biểu đồ Nhóm cọc Lực ngang đỉnh cọc Momen đỉnh cọc (KNm) 117 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Lực ngang cọc mặt đất Momen cọc mặt đất Xác đònh chuyển vò ngang chuyển vò xoay cọc mặt đất (m) (rad) Khi chuyển vò, góc xoay, momen lực cắt cọc li độ z xác đònh sau Bảng giá trò để vẽ biểu đồ nội lực cho cọc Biểu đồ mô men bảng giá trò tính mô men h (m) h’ A3 B3 C3 D3 Mz (kN,m) 0.82186 1.64371 2.46557 3.28742 4.10928 4.93114 5.75299 6.57485 7.39671 8.21856 9.04042 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 -0.001 -0.011 -0.036 -0.085 -0.167 -0.287 -0.455 -0.676 -0.956 -1.295 -1.693 0 -0.002 -0.011 -0.034 -0.083 -0.173 -0.319 -0.543 -0.867 -1.314 -1.906 1 0.998 0.992 0.975 0.938 0.866 0.739 0.53 0.207 -0.271 0.2 0.4 0.6 0.799 0.994 1.183 1.358 1.507 1.612 1.646 1.575 -367.38 -326.39 -285.14 -243.89 -203.42 -164.64 -128.83 -95.834 -67.127 -42.743 -23.614 -8.4828 118 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 9.86227 10.6841 11.506 12.3278 14.3825 16.4371 2.4 2.6 2.8 3.5 -2.141 -2.621 -3.103 -3.541 -3.919 -1.614 -2.663 -3.6 -4.717 -6 -9.544 -11.731 -0.949 -1.877 -3.108 -4.688 -10.34 -17.919 1.352 0.917 0.197 -0.891 -5.854 -15.076 2.46889 8.92725 12.5347 13.1318 7.06137 1.35306 Biểu đồ lực cắt bảng giá trò lực cắt h (m) h’ A4 B4 C4 D4 Qz (kN) 0.82186 1.64371 2.46557 3.28742 4.10928 4.93114 5.75299 6.57485 7.39671 8.21856 9.04042 9.86227 10.6841 11.506 12.3278 14.3825 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.2 2.4 2.6 2.8 3.5 -0.02 -0.08 -0.18 -0.32 -0.499 -0.716 -0.967 -1.248 -1.547 -1.848 -2.125 -2.339 -2.437 -2.346 -1.969 1.074 -0.003 -0.021 -0.072 -0.171 -0.333 -0.575 -0.91 -1.35 -1.906 -2.578 -3.36 -4.228 -5.14 -6.023 -6.765 -6.789 0 -0.003 -0.016 -0.051 -0.125 -0.259 -0.479 -0.815 -1.299 -1.966 -2.849 -3.973 -5.355 -6.99 -8.84 -13.692 1 0.997 0.989 0.967 0.917 0.821 0.652 0.374 -0.057 -0.692 -1.592 -2.821 -4.449 -6.52 -13.826 49.7667 50.0097 50.3247 49.8236 48.3424 45.7923 42.0418 37.4398 32.3209 26.6381 20.9544 15.5254 10.4523 6.00737 2.07714 -0.7162 -3.9303 119 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT 16.4371 9.244 -0.358 -15.611 -23.14 -0.5249 Tính toán nội lực cọc chòu tải trọng theo PNC Do xet với tổ hợp TTGHCĐ I tải trọng tác dụng xuống đáy bệ nhỏ nên ta tính toán với TTGH khác Giá trò nội lực lớn TH đặt tải để nội lực theo PDC max Chiều dài cọc tham gia chòu uốn Lu = 10 (m) Trường hợp đặt tải để nội lực phát sinh theo PNC lớn Thiết kế cốt thép dọc cho cọc Việc thiết kế tính với cọc chòu momen lực dọc max, momen lấy vào biểu đồ nội lực Tại vò trí momen cọc đạt giá trò max đến mặt đất Lu ( chiều dài chòu uốn ), nên chiều dài cọc làm việc : L = L0 +Lu Xem cọc làm việc cột có chiều cao H chòu nén lệch tâm với M, N vừa tìm Trong trường hợp giá trí N, M max Và : Lu = 10 Giá trò thiết kế Nu = N + 1,25.γc.Ac.(Lu + L0) = 3323,3(KN) Kiểm tra độ mãnh cọc 120 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Để đơn giản việc tính toán ta quy đổi tiết diện cọc tiết diện hình vuông có cạnh : b = 0,886.D = 1,063 (mm) Bán kính quán tính cọc r = 0,25.D =250 (mm) Chiều cao làm việc cọc L = L0+Lu = 10 (m) Kiểm tra độ mãnh thân mố theo PNC thông qua = =84> 22 : Thiết kế cột cần xét đến độ mãnh ( Với cọc xem đầu ngàm cố đònh, đầu ngàm trượt nên K = 1) * Thiết kế cột phải xét đến độ mãnh Mômen khuếch đại ảnh hưởng độ mãnh Mc = δb.M2b + δs.M2s Với Đối với mố cầu xem kết cấu không giằng nên Cm = Xác đònh lực Euler Trong độ cứng Với βd = = Ec = Ix = E.I = Pe = Pe = MxDC+DW /Mxmax 0,132 29440 (MPa) 0,049087 (m4) Suy : 549,05(KN.m2) Lực Euler 1563,76 (KN) 1563,76 (KN) Với giá trò Φ Φ = 0.75 Khi δb = 10,719 ( Pu = Nz ) Trong thiết kế mố cầu , Cm ≈ nên δb = δs Mc = δb.M2b + δs.M2s 121 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT Đồ án mơn học: TK cầu BTCT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Mc = δb.Mu Suy Mc = 3681 (KNm) Lấy giá trò Pu Mc vừa tìm để thiết kế trụ Pu = 1039 (KN) Mu = 3681 (KNm) Chọn as bố trí cốt thép as = 70 (mm) KC từ TTCT đến thớ chòu nén ds = b - as ds = 816 (mm) Chiều cao vùng nén trạng thái phá hoại cân ab = 0,6.β1.ds Với hệ số quy đổi vùng nén 0.85 : Nếu f'c ≤ 28 (MPa) β1 = 0.65 : Nếu f'c ≥ 56 (MPa) 0.85 - 0.05( f'c - 28 Mpa )/7 Mpa β1 = 0.836 Suy : ab = 409,306 (mm) Sức kháng thiết kế trạng thái phá hoại cân Pb = Φ.Pn Pb = Φ.(0,85.f'c.ab.b) Pb = 6935581,07 (N) Pb = 6935,581 (KN) > Pu =1039 (KN) Với giá trò Φ Φ = 0.75 Do cấu kiện phá hoại dẻo Giả sử : f's = Chiều cao vùng nén fy a= = = 61,3 (mm) Cường độ thép nén trạng thái phá hoại cân f's = f's = ( Với d's = as ) 514 (MPa) > fy = 420 (MPa) Do cấu kiện phá hoại dẻo f's ≥ fy , ta xác đònh cốt thép thông qua CT sau As = A's = A's = -0,48 (mm2) ( Bố trí cốt thép theo cấu tạo ) Hàm lượng cốt thép tối thiểu 122 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT As(min) = 0,5.b.ds.0,01 As(min) = 3614,88 (mm2) Hàm lượng thép tối đa As(max) = 0,5.b.ds.0,08 As(max) = 29919,4 (mm2) Chọn cốt thép bố trí 20 Þ 25 As = 5890,5 (mm2) Kiểm tra hàm lượng cốt thép : Thỏa ĐK Thiết kế cốt thép đai cho cọc Khả chòu cắt thép đai xem nhỏ : Góc nghiêng vết nứt θ = 45 (0) Và hệ số β= Do để đơn giản thiết kế ta tính cốt đai trường hợp Giá trò lực cắt cần tính toán Qmax = 100,41(KN) ( Được lấy giá trò lớn lực cắt cọc từ vò trí ngàm tính lên ) Xác đònh cánh tay đòn dv giá lớn giá trò (ds -0,5.a ;0,72.b ; 0,9.ds ) Để đơn giản tính toán ta lấy dv max giá trò sau : 0,72.b = 720 (mm) 0,9.ds = 734,4 (mm) Suy : dv = 734,4 (mm) Khả chòu cắt BT Vc = Vc = 247292,7518 (N) Khả chòu cắt thép đai Vs = Vn - Vc Vs = Vu/Φ - Vc Với : Vu = Qmax Vu = 100405,7 (N) Φ= 0.9 Suy : Vs = -135731 (N) ( Bố trí cốt đai theo cấu tạo ) Bố trí thép đai Số nhánh đai Diện tích thép đai Φ 14 nd = Av = nd.π.Φ2/4 Av = 307.9 (mm2) Khoảng cách cốt đai yêu cầu theo tính toán s= s= 600 (mm) 123 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Kiểm tra cốt đai theo cấu tạo s≤ : Nếu : Nếu Vơi 0,0099 < 0.1 321 mm 0.8*dv = 587,5 mm sct = 600 mm Khoảng cách cốt đai tối thiểu bố trí cho trụ Chọn s = 200 mm Kiểm tra Thỏa ĐK Thiết kế cốt thép cho bệ cọc Theo PDC 268 mm Tổng momen tác dụng ngàm phản lực đầu cọc Mx = ∑Mxi - Hm/2.∑Qyi + ey.∑Nzi - q.L2/2 124 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Với ∑Mxi = nx.Mxi = -8489,06 (KNm) ∑Qyi = nx.Qyi = 2630,13 (KN) ∑Nzi = nx.Nzi = 32879,62 (KN) KC từ mép mố đến tim cọc biên ey = 1.25 m (PDC) Lực phân bố TLBT bệ móng q = Lm.Hm.γc =1500 (KN/m) Suy : L = Bm - Btm - Bc2= 2.50 (m) Tổng momen ngàm Mx = 31855,33 (KNm) Sức kháng danh đònh Mn = Mu/Φ Với Φ = 0.9 Suy : Mn = 35394,78 (KNm) Chọn giá trò as bố trí CT as = 200 (mm) KC từ TTCT đến thớ chòu nén ds = Hm - as = 1800(mm) Chiều cao vùng nén a = a = 32,42 (mm) Kiểm tra điều kiện amax = 0.75.ab amax = Suy : amax = 663,66 (mm) > a : Thỏa ĐK Với hệ số quy đổi vùng nén 0.85 : Nếu f'c ≤ 28 (MPa) β1 = 0.65 : Nếu f'c ≥ 56 (MPa) 0.85 - 0.05( f'c - 28 Mpa )/7 Mpa β1 = 0.836 Diện tích cốt thép As = As = 47244 ( mm2 ) Chọn cốt thép bố trí 190 Þ 25 As = 93266 ( mm2 ) : Thỏa ĐK Kiểm tra giới hạn cốt thép Giới hạn tối đa c/de = a/(β1.ds) c/de = 0.022 < 0.42 : Thỏa ĐK Giới hạn tối thiểu ρ = As/(Lm.ds) 125 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT Đồ án mơn học: TK cầu BTCT GVHD: TS Lê Văn Mạnh ρ = 0.00216 ρ < 0.03.f'c/fy = 0.00214 ( Không ) Diện tích cốt thép tối thiểu As(min) = (0.03.f'c/fy).Lm.ds As(min) = 92571 ( mm2 ) Giới hạn tối thiểu ρ = As/(Lm.ds) ρ = 0.002886 ρ > 0.03.f'c/fy = 0.00214 : Thỏa ĐK Theo PNC Không cần tính toán cọc nằm phạm vi thân trụ không gây nội lực cho bệ Thiết kế cốt đai cho bệ cọc Trường hợp đặt tải để nội lực phát sinh theo PDC lớn Theo PDC Khả chòu cắt thép đai xem nhỏ : Góc nghiêng vết nứt θ = 45 (0) Và hệ số β = Do để đơn giản thiết kế ta tính cốt đai trường hợp Giá trò lực cắt cần tính toán Qmax = ∑Nzi ( Cho hàng cọc biên theo PNC) = 32879,62 (KN) ( Được lấy giá trò lớn lực cắt cọc từ vò trí ngàm tính lên ) Xác đònh cánh tay đòn dv giá lớn giá trò (ds -0,5.a ; 0,72.b ; 0,9.ds ) ds - 0,5.a = 1783,79 (mm) 0,72.Hm = 1440.00 (mm) 0,9.ds = 1620.00 (mm) Suy : dv = 1783,79 (mm) Khả chòu cắt BT Vc = Vc = 38924532 (N) Khả chòu cắt thép đai Vs = Vn - Vc Vs = Vu/Φ - Vc Với : Vu = Qmax Vu = 32879624 (N) Φ = 0.9 Suy : Vs = -2391617 (N) ( Bố trí cốt đai theo cấu tạo ) Bố trí thép đai Φ 16 Số nhánh đai nd = 29 Diện tích thép đai Av = nd.π.Φ2/4 Av = 5830.8(mm2) 126 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT Khoảng cách cốt đai yêu cầu theo tính toán s= s= Kiểm tra cốt đai theo cấu tạo s≤ - (mm) 0.026 < 0.1 : Nếu : Nếu Với 0.8*dv = sct = 224 1427 600 Khoảng cách cốt đai tối thiểu bố trí cho bệ Chọn s = 200 Kiểm tra Thỏa ĐK mm mm mm 224 mm mm 4.9.4.2 Kiểm tra điều kiện nứt cho cọc bệ Kiểm tra điều kiện nứt cho cọc [ 5.7.3.4 22 TCN 272-05 ] TS nứt phụ thuộc vào ĐKMT Z = 30000 ( N/mm ) K/C từ mép chòu kéo đến lớp CT dc = Min( as , 50 ) dc = 50 ( mm ) Diện tích phần BT bao quanh cốt thép A = 2.as.b/ns A = 12404,00 ( mm2 ) Khả nứt fsa = Z/(dc.A)1/3 fsa = 351,79( MPa ) 127 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án mơn học: TK cầu BTCT fsa > 0.6fy = 252 ( MPa ) : Thỏa ĐK Kiểm tra điều kiện nứt cho bệ [ 5.7.3.4 22 TCN 272-05 ] Theo PDC TS nứt phụ thuộc vào ĐKMT Z = 30000 ( N/mm ) K/C từ mép chòu kéo đến lớp CT dc = Min( as , 50 ) dc = 50 ( mm ) Diện tích phần BT bao quanh cốt thép A = 2.as.Lm/ns A = 331033,05 ( mm2 ) Khả nứt fsa = Z/(dc.A)1/3 fsa = 253,61( MPa ) fsa > 0.6fy = 252 (MPa) : Thỏa ĐK 128 SVTH: Bùi Quang Huy Đại h ọc Cơng Ngh ệ GTVT [...]... suất trước v i trụ thân hẹp) có giá thành cao hơn phương án II ( Cầu BTCT chữ I ứng suất trước v i trụ than cột) nhưng không nhiều Vậy theo i u kiện về kinh tế phương án được chọn là phương án I hoặc phương án II.V i cả 2 phương án ta tận dụng được vật liệu của địa phương ,dễ thi công ,ít tốn công bảo dưỡng và phổ biến nhất Vậy ta có thể chọn phương án I hoặc phương án II 2 Về i u kiện thi công: 2.1... hiệu quả khi phân ph i lực, cả trong khi căng kéo và giai đoạn sử dụng Độ cứng ngang lớn nên hoạt t i phân bố tương đ i đều cho các dầm, ít rung trong quá trình khai thác Bản mật cầu đồ bê tông t i chỗ cùng v i dầm ngang, liên hợp v i dầm chủ qua cốt thép chờ, do vậy khắc phục triệt để vết nứt dọc so v i m i n i dầm T Trụ làm việc tốt, khả năng chịu t i lớn, không gây nguy hiểm trong quá trình khai... ( Cầu BTCT chữ T ứng suất trước trụ than cột): Toàn cầu gồm 2 nhịp 21m nên việc thi công tương đ i đơn giãn.Sữ dụng bê tông M300,bê tông ph i được vận chuyển từ trạm trộn đến để đảm bảo chất lượng.Vị tri đúc dầm không xa so v i trạm trộn nên thi công đúc dầm tương đ i thuận tiện Ván khuôn đơn giản dễ chế tạo và lắp ráp, có thể sử dụng ván khuôn cho nhiều lo i dầm Thi công trụ tiết kiệm được vật liệu... Eci = =0,043.25001,5 =30405,59 (MPa) 2.BỐ TRÍ CHUNG MẶT CẮT NGANG CẦU: Tổng chiều d i toàn dầm là 21(m), 2 đầu dầm kê lên g i m i bên là 0,4 m ; chiều d i nhịp tính toán là 20,2(m) Cầu gồm 5 dầm chữ I , chế tạo bằng BT có f’c=40 (Mpa) Lớp phủ mặt cầu dày 7,5cm 1) Chọn mặt cắt ngang dầm chủ : như đã chọn trong phần thiết kế sơ bộ Kiểm tra i u kiện chiều cao t i thiếu: (TCN 2.5.2.6.3) thỏa mãn 2) Chiều... Phương án 1 (Cầu BTCT chữ I ứng suất trước trụ than hẹp): Toàn cầu gồm 2 nhịp 21m nên việc thi công tương đ i đơn giãn.Sữ dụng bê tông M300,bê tông ph i được vận chuyển từ trạm trộn đến để đảm bảo chất lượng.Vị tri đúc dầm không xa so v i trạm trộn nên thi công đúc dầm tương đ i thuận tiện Ván khuôn đơn giản dễ chế tạo và lắp ráp, có thể sử dụng ván khuôn cho nhiều lo i dầm Thi công trụ đơn giản dễ chế... án 2: i u kiện khai thác tốt, xe qua cầu tương đ i êm thuận, an toàn, tạo cảm giác tho i m i cho l i xe và hành khách Công tác bảo dưỡng ít tốn kém Mặt cắt I có trọng tâm mặt cắt gần v i trọng tâm cốt thép CĐC, do vậy hiệu quả khi phân ph i lực, cả trong khi căng kéo và giai đoạn sử dụng Độ cứng ngang lớn nên hoạt t i phân bố tương đ i đều cho các dầm, ít rung trong quá trình khai thác Bản mật cầu đồ... liệu hơn so v i trụ than hẹp nhưng thi công khó 3 Về diều kiện khai thác, duy tu và bảo dưỡng : 3.1 Phương án 1: i u kiện khai thác tốt, xe qua cầu tương đ i êm thuận, an toàn, tạo cảm giác tho i m i cho l i xe và hành khách Công tác bảo dưỡng ít tốn kém 32 SVTH: B i Quang Huy Đ i h ọc Công Ngh ệ GTVT Đồ án môn học: TK cầu BTCT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Mặt cắt I có trọng tâm mặt cắt gần v i trọng tâm cốt... SVTH: B i Quang Huy Đ i h ọc Công Ngh ệ GTVT GVHD: TS Lê Văn Mạnh Đồ án môn học: TK cầu BTCT SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Để lưa chọn phương án hợp lý, ta căn cứ vào các chỉ tiêu: Kinh tế, kỹ thuật mỹ quan, i u kiện Xây dựng ở địa phương và các yêu cầu về khai thác duy tu, bảo dưỡng 1 Về i u kiện kinh tế: Dưa vào bảng tổng hợp kinh phí kh i toán của từng phương án ta thấy phương án I ( Cầu BTCT chữ I ứng... tông t i chỗ cùng v i dầm ngang, liên hợp v i dầm chủ qua cốt thép chờ, do vậy khắc phục triệt để vết nứt dọc so v i m i n i dầm T Trụ thi công khó, trong quá trình khai thác dễ gây nguy hiểm hơn, chịu được t i trọng ít hơn so v i trụ thân hẹp 4 về i u kiện vật liệu : 4.1 Phương án 1: Sử dụng ít thép cường độ cao, tận dụng hết khả năng chịu lực của thép Bê tông là sản phẩm dể sản xuất và phổ biến trong... lượng dầm chủ là:n = 5 dầm Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ: S = Bmc /n =2,3m Ta chọn khoảng cách giữa các dầm là: S = 2,2 m Khoảng cách từ dầm chủ ngo i cùng đến cánh hẫng Sk = 1,35m Ta chọn chiều cao của dầm là 1,24 m : Có diện tích dầm Ad = 0,56825(m2) *Tính kh i lượng dầm chủ: Thể tích một dầm I chưa kể đoạn vút đầu dầm : V1g =[0,56825.(21-2.2)] =9,66025(m3) Tính toán đoạn vút đầu dầm: Chiều dài