THIẾT kế cầu dầm THÉP LIÊN hợp bê TÔNG cốt THÉP

Bề rộng tính toán của bản bê tông − Xác định b1: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:... Bảng số liệu sườn gia cường Khoảng cách giữa các sườn gia cường do 2620 mm Số sườn gia cường theo

Chương 1

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU1.1 Yêu cầu thiết kế

Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép

1.2 Các số liệu ban đầu

− Vật liệu: Thép hợp kim thấp cường độ cao cấp 345

+ Cường độ chịu kéo: fu = 450MPa

+ Cường độ chảy: fy = 345MPa

− Chiều dày bản mặt cầu: ts = 19cm

− Cường độ chịu nén của bê tông:

' c

f = 30MPa

1.3.1 Kích thước cơ bản của dầm chủ

130

− Modun đàn hồi của thép: Es = 2.105MPa

1.3.2 Kích thước cơ bản của bản bê tông

− Chiều cao phần vuốt mở rộng: th = (100 – 150)mm = 110mm

− Bề rộng phần vuốt mở rộng: bh = (100 – 150)mm = 110mm

− Chiều dày bản mặt cầu: ts = 190mm

− Khối lượng riêng của bê tông: c

γ =2500kG/m3

− Modun đàn hồi của bê tông:

Hình 1.3.3.1.1 Bề rộng tính toán của bản bê tông

− Xác định b1: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:

max1.300 75mm4

− Xác định b2: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:

max1.300 75mm4

MAT CAT LIEN HOP DAM TRONG

Momen tĩnh của tiết diện đi qua đáy dầm SNC 2,457.107 mm3

Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hòa Y 525 mmMomen quán tĩnh bản bụng Iw 2,597.109 mm4

Momen quán tĩnh bản cánh chịu nén Icf 3,921.109 mm4

Momen quán tĩnh bản cánh chịu kéo Itf 3,903.109 mm4

Momen quán tĩnh của mặt cắt dầm thép INC 1,042.1010 mm4

1.4.2 Xác định DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực ngắn hạn

− Hệ số quy đổi:

n =

s c

A

=

− Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Momen quán tĩnh của dầm thép:

'

I =I + +I I

Bảng 1.4.2.1.1.1 Bảng kết quả tính DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực ngắn hạn

Các đặc trưng hình học của mặt cắt Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Diện tích quy đổi mặt cắt AST 1,394.105 mm2

Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với

TTH I-I của tiết diện dầm thép S

Momen quán tính của phần bản bê tông Is 8,012.109 mm4

Momen quán tính của phần vút bản cánh Ih 2,386.108 mm4

Momen quán tính của tiết diện liên hợp IST 3,416.1010 mm4

1.4.3 Xác định DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực dài hạn

SZ'

A

=

− Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Momen quán tĩnh của dầm thép:

Bảng 1.4.3.1.1.1 Bảng kết quả tính DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực dài hạn

Các đặc trưng hình học của mặt cắt Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Diện tích quy đổi mặt cắt ALT 7,641.104 mm2

Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với

TTH I-I của tiết diện dầm thép S

LT 2,661.107 mm3

Khoẳng cách từ TTH I-I đến trọng tâm tiết

diện liên hợp

Z’ 252,780 mmMomen quán tĩnh dầm thép '

NC

I 1,610.1010 mm4

Momen quán tính của phần bản bê tông Is 7,963.109 mm4

Momen quán tính của phần vút bản cánh Ih 4,525.108 mm4

Momen quán tính của tiết diện liên hợp ILT 2,452.1010 mm4

Chương 2

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

2.1 Tĩnh tải tác dụng lên KCN

2.1.1 Tĩnh tải giai đoạn I

2.1.1.1 Trọng lượng sườn gia cường

− Trọng lượng của sườn tăng cường:

tt

g nq

n.L

Σ

=

Bảng 2.1.1.1.1.1 Bảng số liệu sườn gia cường

Khoảng cách giữa các sườn gia cường do 2620 mm

Số sườn gia cường theo ngang cầu nn 8 thanh

Trọng lượng SGC trên 1m dầm chủ qsgc 0,159 kN/m2.1.1.2 Trọng lượng dầm ngang ở mặt cắt đầu dầm

Hình 2.1.1.2.1 Liên kết ngang tại mặt cắt gối

− Chiều cao dầm ngang:

n.L

Σ

=

Bảng 2.1.1.2.1.1 Số liệu dầm ngang mặt cắt gối

Số hiệu thép làm liên kết ngang tại gối I700

Số lượng dầm ngang theo phương dọc cầu nd 2 dầm

Số lượng dầm ngang theo phương ngang cầu nn 4 dầm

Chiều dài mỗi thanh liên kết ngang Ldn 2,14 mTrọng lượng dầm ngang trên 1m dầm chủ qdn 0,179 kN/m2.1.1.3 Trọng lượng hệ liên kết ngang ở giữa dầm

− Chiều cao hệ liên kết ngang:

hdn = (0,6 – 0,7)hdc = (720 – 840)mm

− Trọng lượng của hệ liên kết ngang:

alkn = 2.do = 2.2,620 = 5240m

lkn lkn lkn lkn

Bảng 2.1.1.3.1.1 Số liệu hệ liên kết ngang tại mặt cắt giữa nhịp

Khoảng cách giữa các hệ LKN alkn 5,240 m

Thanh trên, dưới

Thanh xiên

Trọng lượng LKN trên 1m dầm chủ qlkn 0,197 kN/m2.1.1.4 Trọng lượng liên kết dọc

− Cấu tạo:

Hình 2.1.1.4.1 Cấu tạo hệ liên kết dọc

− Trọng lượng của liên kết dọc:

lkd lkd lkd lkd

tt

g n Lq

Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang nt 4 thanh

Số thanh liên kết dọc toàn cầu nlkd 20 thanhTrọng lượng LKD trên 1m dài dầm chủ qlkd 0,131 kN/m2.1.1.5 Xác định tĩnh tải GDI

− Tĩnh tải giai đoạn I

+ Trọng lượng bản thân dầm chủ

qdc = A thep

γ

= 0,0468.78,5 =3,674kN/m+ Trọng lượng hệ liên kết ngang, dầm ngang cầu tính cho 1m dài dầm chủ+ Trọng lượng sườn gia cường tính cho 1m dài dầm chủ

+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu tính cho 1m dài dầm chủ+ Trọng lượng mối nối tính cho 1m dài dầm chủ

+ Trọng lượng bản bê tông mặt cầu

Bảng 2.1.1.5.1.1 Bảng tổng hợp tính toán tĩnh tải GĐI

Trọng lượng bản thân dầm chủ qdc 3,674 kN/mTrọng lượng dầm ngang trên 1m dài dầm chủ qdn 0,179 kN/mTrọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m dài dầm chủ qlkn 0,197 kN/mTrọng lượng sườn gia cường trên 1m dài dầm chủ qsgc 0,159 kN/mTrọng lường liên kết dọc trên 1m dài dầm chủ qlkd 0,131 kN/m

2.1.2 Tĩnh tải giai đoạn II

− Tĩnh tải GD II

+ Trọng lượng lớp phủ (lớp phòng nước dạng phun)+ Trọng lượng lan can

Bảng 2.1.2.1.1.1 Bảnh tính tĩnh tải GĐ II

Trọng lượng lan can

Bề rộng phần dưới chân lan can bdlc 500 mm

Bề rộng phần trên chân lan can btlc 250 mm

Trọng lượng phần chân lan can qclc 5,469 kN/mTrọng lượng lan can + tay vịn qlc 0,1 kN/m

DW = qclc + qlc + qlpb = 5,469 + 0,1 + 2,835 = 8,246kN/m+ Với dầm trong:

t tc

DW = qlpt = 3,465kN/m

DAH luc cat goi

DAH luc cat L/2

DAH luc cat l/4

DAH luc cat l/8

DAH luc cat l/3

1

0,5 0,5 0,25

0,75

0,125 0,875

2/3 1/3

DC DW Mtc(DC) Mtc(DW) Mtt(DC)

Mtt (D W) Goi 0 15.809 8.246 0 0 0 0

L/2 85.805 15.809 8.246

1356.52

7 707.569 1695.658

106 1.3 54 L/4 64.354 15.809 8.246

1017.39

5 530.677 1271.744

796 01 6 L/8 37.540 15.809 8.246 593.480 309.562 741.850

464 34 2 L/3 76.27111 15.809 8.246

1205.80

1 628.951 1507.252

943 42 6

Mặt cắt Ω+ Ω- Ω Tĩnh tải Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

DC DW Qtc(DC) Qtc(DW) Qtt(DC)

Qtt(D W) gối 13.1 0 13.1 15.809 8.246 207.103 108.026 258.879

162.03 9 L/2 3.275 3.275 0 15.809 8.246 0 0 18.122 22.955 L/4 7.369 0.819 6.55 15.809 8.246 103.552 54.013 133.970 86.758 L/8 10.030 0.205 9.825 15.809 8.246 155.327 81.019 195.292

122.96 4 L/3 5.822 1.456 4.366667 15.809 8.246 69.034 36.009 94.347 64.215

Bảng 2.1.3.1.1.2 Bảng giá trị momen, lực cắt tĩnh tải dầm trong

Mặt cắt Ω Tinh tai Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

DC DW Mtc(DC)

Mtc(DW ) Mtt(DC)

Mtt(

DW) Goi 0 15.809 3.465 0 0 0 0

L/2 85.805 15.809 3.465 1356.527 297.314 1695.658

445.

971 L/4 64.354 15.809 3.465 1017.395 222.986 1271.744 334.

479 L/8 37.540 15.809 3.465 593.480 130.075 741.850

195.

113 L/3 76.271 15.809 3.465 1205.801 264.279 1507.252

Theo sơ bộ:

g 3 s

KL.t

− Đối với 1 làn chịu tải:

Dùng phương pháp đòn bẩy

2.2.1.4 Hệ số phân bố ngang lực cắt dầm trong

− Đối với 1 làn chịu tải:

− Đối với 1 làn chịu tải:

− Mặt cắt có momen lớn nhất: mặt cắt giữa nhịp L/2

− Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: mặt cắt gối

− Mặt cắt có momen và lực cắt lớn: mặt cắt L/8 và L/4

− Mặt cắt bố trí mối nối dầm: để kiểm toán mối nối dầm L/3

2.2.2.1 Giá trị momen và lực cắt do hoạt tải người và làn gây ra

DAH luc cat goi

DAH luc cat L/2

DAH luc cat l/4

DAH luc cat l/8

DAH luc cat l/3

1

0,5 0,5

0,25 0,75

0,125 0,875

2/3 1/3

Hình 2.2.2.1.1 Xếp tải trọng làn, tải trọng người

− Do tải trọng làn gây ra:

γ =

qng = 3.Bng = 3.1 = 3 kN/m

Bảng 2.2.2.1.1.1 Bảng giá trị momen, lực cắt làn, người dầm biên

Bảng giá trị mome lan, ng dam biên

Mặt cắt ωM hspbn tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

gM gng qlane qng Mlane Mng Mlane Mng

L/2 85.805 0.709 1.045 9.3 3 565.845 269.116 990.229 470.952 L/4 64.354 0.709 1.045 9.3 3 424.384 201.837 742.672 353.214 L/8 37.540 0.709 1.045 9.3 3 247.557 117.738 433.225 206.042 L/3 76.271 0.709 1.045 9.3 3 502.973 239.214 880.203 418.624

Bảng giá trị lưc cắt lan, ng dam biên

Mặt cắt ωM hspbn tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

gQ gng qlane qng Qlane Qng Qlane Qng gối 13.1 0.709 1.045 9.3 3 86.389 41.086 151.180 71.901 L/2 3.275 0.709 1.045 9.3 3 21.597 10.272 37.795 17.975 L/4 7.369 0.709 1.045 9.3 3 48.594 23.111 85.039 40.444 L/8 10.030 0.709 1.045 9.3 3 66.141 31.457 115.747 55.049 L/3 5.822 0.709 1.045 9.3 3 38.395 18.261 67.191 31.956

Bảng 2.2.2.1.1.2 Bảng giá trị momen, lực cắt làn, người dầm trong

Bảng giá trị mome lan, ng dam trong

Mặt cắt ωM hspbn tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

gM gng qlane qng Mlane Mng Mlane Mng

gối 0 0.591 1.045 9.3 3 0 0 0 0 L/2 85.805 0.591 1.045 9.3 3 471.790 269.116 825.632 470.952 L/4 64.35375 0.591 1.045 9.3 3 353.842 201.837 619.224 353.214 L/8 37.53969 0.591 1.045 9.3 3 206.408 117.738 361.214 206.042 L/3 76.27111 0.591 1.045 9.3 3 419.369 239.214 733.895 418.624

Bảng giá trị lực cắt lan, ng dam trong

Mặt cắt ωM hspbn tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

gQ gng qlane qng Qlane Qng Qlane Qng gối 13.1 0.769 1.045 9.3 3 93.667 41.086 163.918 71.901 L/2 3.275 0.769 1.045 9.3 3 23.417 10.272 40.979 17.975 L/4 7.36875 0.769 1.045 9.3 3 52.688 23.111 92.204 40.444 L/8 10.02969 0.769 1.045 9.3 3 71.714 31.457 125.500 55.049 L/3 5.822222 0.769 1.045 9.3 3 41.630 18.261 72.852 31.956

2.2.2.2 Giá trị momen và lực cắt do hoạt tải xe gây ra

− Tải trọng do truck và tandem gây ra:

145 145 35kN

1,2

4,3 4,3

145 145

DAH luc cat goi

DAH luc cat L/2

DAH luc cat l/4

DAH luc cat l/8

DAH luc cat l/3

1

0,5 0,5

0,25 0,75

0,125 0,875

2/3 1/3

1,2 4,3 4,3

145 145 35kN

110 4,3 110

1,2 4,3 4,3

145 145 35kN

110 4,3 110

1,2 4,3 4,3

145 145 35kN

110 4,3 110

1,2 4,3 4,3

145 145 35kN

110 4,3 110

1,2 4,3 4,3

145 145 35kN

110 4,3 110

Hình 2.2.2.2.1 Xếp tải trọng xe

Bảng 2.2.2.2.1.1 Bảng giá trị momen, lực cắt truck, tandem dầm biên

Bảng giá trị momen truck, tandem dam biên

Mặt cắt gM ΣPy Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

truck tandem truck tandem truck tandem gối 0.709 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

L/2 0.709 1741.750 1375.000 1543.824 1218.750 2701.692 2132.813

L/4 0.709 1365.438 1047.750 1210.274 928.688 2117.980 1625.203

L/8 0.709 815.766 613.938 723.065 544.172 1265.364 952.301

L/3 0.709 1584.056 1236.889 1404.049 1096.333 2457.086 1918.583

Bảng giá trị luc cat truck, tandem dam biên

Mặt cắt gM ΣPy Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

truck tandem truck tandem truck tandem gối 0.709 289.714 214.962 256.792 190.534 449.386 333.435

L/2 0.709 127.214 104.962 112.758 93.034 197.326 162.810

L/4 0.709 208.464 159.962 184.775 141.784 323.356 248.123

L/8 0.709 249.089 187.462 220.783 166.159 386.371 290.779

L/3 0.709 181.380 141.628 160.769 125.534 281.346 219.685

Bảng 2.2.2.2.1.2 Bảng giá trị momen, lực cắt truck, tan dem dầm trong

Bảng giá trị momen truck, tandem dam trong

Mặt cắt gM ΣPy Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

truck tandem truck tandem truck tandem gối 0.591 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

L/2 0.591 1741.750 1375.000 1287.208 1016.168 2252.614 1778.294

L/4 0.591 1365.438 1047.750 1009.101 774.320 1765.927 1355.060

L/8 0.591 815.766 613.938 602.876 453.719 1055.034 794.008

L/3 0.591 1584.056 1236.889 1170.667 914.100 2048.667 1599.674

Bảng giá trị luc cat truck, tandem dam trong

Mặt cắt gM ΣPy Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

truck tandem truck tandem truck tandem gối 0.769 289.714 214.962 278.428 206.588 487.249 361.529

L/2 0.769 127.214 104.962 122.258 100.873 213.952 176.528

L/4 0.769 208.464 159.962 200.343 153.731 350.601 269.029

L/8 0.769 249.089 187.462 239.386 180.159 418.925 315.279

L/3 0.769 181.380 141.628 174.315 136.111 305.051 238.195

2.2.3 Tổng hợp giá trị momen, lực cắt

− Nội lực sau khi tính toán sẽ được tổ hợp các trường hợp giữa tĩnh tải và hoạt tải nhằm tìm ra giá trị bất lợi nhất

− Nội lực sẽ là tổ hợp bất lợi hơn trong 2 tổ hợp:

+ TH1: Tĩnh tải + xe tải thiết kế + tải trọng làn + đoàn người+ TH2: Tĩnh tải + xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + đoàn người

= 0,95

Bảng 2.2.3.1.1.1 Bảng tổng hợp giá trị dầm biên tiêu chuẩn

DC DW ng lan Tr Tandem TH1 TH2 Max

ML/2 1356.527 707.569 269.116 565.845 1543.824 1218.750 4442.881 4117.807 4442.881 ML/4 1017.395 530.677 201.837 424.384 1210.274 928.688 3384.567 3102.980 3384.567 ML/8 593.480 309.562 117.738 247.557 723.065 544.172 1991.402 1812.509 1991.402 ML/3 1205.801 628.951 239.214 502.973 1404.049 1096.333 3980.989 3673.273 3980.989 Vgoi 207.103 108.026 41.086 86.389 256.792 190.534 699.396 633.138 699.396 VL/2 0.000 0.000 10.272 21.597 112.758 93.034 144.626 124.903 144.626 VL/4 103.552 54.013 23.111 48.594 184.775 141.784 414.044 371.054 414.044 VL/8 155.327 81.019 31.457 66.141 220.783 166.159 554.728 500.104 554.728 VL/3 69.034 36.009 18.261 38.395 160.769 125.534 322.468 287.233 322.468

Noi luc tieu chuan Noi luc tinh toan Mat cat

Bảng 2.2.3.1.1.2 Bảng tổng hợp giá trị dầm trong tiêu chuẩn

531.928 VL/3 69.034 15.131 18.261 41.630 174.315 136.111 318.370 280.167 318.370

Mat cat DC DW Noi luc tieu chuanng lan Tr Tandem TH1 Noi luc tinh toanTH2 Max

ML/2 1356.527 297.314 269.116 471.790 1287.208 1016.168 3681.954 3410.914 3681.954 ML/4 1017.395 222.986 201.837 353.842 1009.101 774.320 2805.161 2570.380 2805.161 ML/8 593.480 130.075 117.738 206.408 602.876 453.719 1650.578 1501.421 1650.578 ML/3 1205.801 264.279 239.214 419.369 1170.667 914.100 3299.330 3042.763 3299.330 Vgoi 207.103 45.392 41.086 93.667 278.428 206.588 665.677 593.837 665.677 VL/2 0.000 0.000 10.272 23.417 122.258 100.873 155.947 134.562 155.947 VL/4 103.552 22.696 23.111 52.688 200.343 153.731 402.390 355.777 402.390 VL/8 155.327 34.044 31.457 71.714 239.386 180.159 531.928 472.701

Bảng 2.2.3.1.1.3 Bảng tổng hợp giá trị dầm biên tính toán

206.042 433.225 1265.364 952.301 2955.282 2657.872 2955.282 ML/3 1507.252 943.426 418.624 880.203 2457.086 1918.583 5896.262 5384.684 5896.262

258.879 162.039 71.901 151.180 449.386 333.435 1038.715 928.562 1038.715 VL/2 18.122 22.955 17.975 37.795 197.326 162.810 279.465 246.675 279.465 VL/4 133.970 86.758 40.444 85.039 323.356 248.123 636.089 564.617 636.089 VL/8 195.292 122.964 55.049 115.747 386.371 290.779 831.652 740.840 831.652 VL/3 94.347 64.215 31.956 67.191 281.346 219.685 512.103 453.525 512.103

Vgoi

DC DW ng lan Tr Tandem TH1 TH2 Max

ML/2 1695.658 1061.354 470.952 990.229 2701.692 2132.813 6573.891 6033.456 6573.891 ML/4 1271.744 796.016 353.214 742.672 2117.980 1625.203 5017.544 4549.406 5017.544 ML/8 741.850 464.342

Mgoi

Bảng 2.2.3.1.1.4 Bảng tổng hợp giá trị dầm trong tính toán

DC DW ng lan Tr Tandem TH1 TH2 Max

ML/2 1695.658 445.971 470.952 825.632 2252.614 1778.294 5406.286 4955.683 5406.286 ML/4 1271.744 334.479 353.214 619.224 1765.927 1355.060 4127.358 3737.035 4127.358 ML/8 741.850 195.113 206.042 361.214 1055.034 794.008 2431.290 2183.316 2431.290 ML/3 1507.252 396.419 418.624 733.895 2048.667 1599.674 4849.614 4423.071 4849.614 Vgoi 258.879 68.087 71.901 163.918 487.249 361.529 997.533 878.099 997.533 VL/2 18.122 9.646 17.975 40.979 213.952 176.528 285.640 250.087 285.640 VL/4 133.970 36.455 40.444 92.204 350.601 269.029 620.990 543.497 620.990 VL/8 195.292 51.668 55.049 125.500 418.925 315.279 804.112 705.649 804.112 VL/3 94.347 26.983 31.956 72.852 305.051 238.195 504.630 441.117 504.630 Mat cat Noi luc tieu chuan Noi luc tinh toan

Kết Luận

- Dầm biên

tt tt

M 5406, 286KN.m

V 997,533KN

=

=

=>Kiểm toán dầm biên

2.3 Tính nội lực trạng thái giới hạn mỏi

35kN 4,3

4,3 9,0

145 145

35kN

4,3

4,3 9,0

DAH luc cat goi

DAH luc cat L/2

DAH luc cat l/4

DAH luc cat l/8

DAH luc cat l/3

1

0,5 0,5

0,25 0,75

0,125 0,875

2/3 1/3

4,3 9,0 145

4,3

4,3 9,0 145

4,3

4,3 9,0 145

4,3

4,3 9,0

145

4,3

4,3 9,0 145

Bảng 2.3.1.1.1.2 Bảng tính giá trị mỏi cho dầm biên

Bảng 2.3.1.1.1.3 Bảng tính giá trị mỏi cho dầm trong