THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠNLIÊN HỢP THÉP BTCTI. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU1.1 SỐ LIỆU CHUNG Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN27205 Chiều dài nhịp :L = 43 m Khổ cầu : + Bề rộng xe chạy : + Lề người đi bộ : + Bề rộng toàn cầu : Tải trọng thiết kế :HL93 + 3.103 Mpa Vật liệu chế tạo kết cấu :+Thép hợp kim thấp: M270M cấp 345W+ Bê tông bản có cường độ chịu nén : Liên kết dầm :+ Liên kết dầm chủ bằng mặt cắt ghép tổ hợp bu lông cường độ cao+ Liên kết sử dụng bằng bu lông cường độ cao1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất. Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất Vật liệu chế tạo bản mặt cầu: + Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: .+ Trọng lượng riêng của bêtông: + Mô đun đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức: Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN…………………………………………………………………………………………………………… I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung 1.2 Tính chất vật liệu chế tạo dầm .6 1.3 Các hệ số tính toán II CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP .8 2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang 2.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu .8 2.4 Chiều cao dầm chủ 2.5 Cấu tạo bê tông mặt cầu 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ 10 III XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 12 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp .12 3.1.1 Trường hợp 12 3.1.2 Trường hợp 13 3.2 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I 14 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 16 3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoan II 16 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán bê tông 17 3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép 18 3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên 18 3.3.5 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm .25 3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn chảy dẻo 31 3.4.1 Mặt cắt tính toán 31 3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà mặt cắt 31 3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén .33 3.4.4 Xác định mômen chảy My 34 3.4.5 Xác định mômen dẻo Mp 36 IV XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ .39 4.1 Cấu tạo hệ liên kết kết cấu nhịp 39 4.1.1 Hệ liên kết ngang mặt cắt gối 39 4.1.2 Hệ liên kết ngang mặt cắt trung gian .40 4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm thép 42 SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu 44 4.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I 45 4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II .47 V XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 49 5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy .49 5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang dầm biên 49 5.1.2 Tính hệ số phân bố ngang dầm .50 5.2 Tính hệ số phân bố ngang hoạt tải HL - 93 50 5.2.1 Điều kiện tính toán 50 5.2.2 Tính tham số độ cứng dọc .50 5.2.3 Tính hệ số phân bố ngang mômen 51 5.2.4 Tính hệ số phân bố ngang lực cắt 52 5.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang 52 5.3.1 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dầm biên 52 5.3.2 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dầm 53 5.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán 53 VI TÍNH TOÁN NỘI LỰC 54 6.1 Các mặt cắt tính toán nội lực .54 6.2 Đường ảnh hưởng nội lực 55 6.2.1 Vẽ ĐAH mômen mặt cắt tính toán 55 6.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt .55 6.2.3 Tính diện tích đường ảnh hưởng 55 6.3 Xác định nội lực mặt cắt tính toán 56 6.3.1 Tính nội lực tĩnh tải 56 6.3.2 Tính nội lực tải trọng tải trọng Người 57 6.3.3 Tính nội lực xe tải thiết kế (Truck) xe trục thiết kế( Tandem) .58 6.3.4 Tổng hợp nội lực 65 VII KIỂM TRA TÍNH CÂN XỨNG CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ 66 7.1 Kiểm tra tính cân xứng chung mặt cắt 66 7.2 Kiểm tra độ mảnh sườn dầm mặt cắt đặc .66 7.3 Kiểm tra độ mảnh cánh chịu nén mặt cắt đặc 67 7.4 Kiểm tra tương tác sườn dầm với cánh chịu nén mặt cắt đặc 67 VIII KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I 69 8.1 Kiểm toán sức kháng uốn dầm chủ 69 8.1.1 Sức kháng uốn mặt cắt liên hợp đặc 70 8.1.2 Kiểm toán khả chịu lực dầm 70 SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 8.2 Kiểm toán sức kháng cắt dầm chủ 70 8.2.1 Xác định hệ số c 70 8.2.2 Sức kháng cắt dầm chủ 72 8.2.3 Kiểm toán khả chịu cắt dầm 73 IX KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI 74 9.1 Nguyên tắc tính toán 74 9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất uốn 74 9.2.1 Công thức kiểm toán .74 9.2.2 Xác định ứng suất dầm tải trọng mỏi .74 9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi uốn 76 9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất cắt 76 9.3.1 Công thức kiểm toán .76 9.3.2 Xác định ứng suất cắt dầm tải trọng mỏi .77 9.3.3 Kiểm toán ứng suất mỏi cắt .77 X KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG 78 10.1 Kiểm toán độ võng kết cấu nhịp 78 10.1.1 Nguyên tắc chung .78 10.1.2 Kiểm tra độ võng tĩnh tải theo phân tích đàn hồi 78 10.1.3 Kiểm tra độ võng hoạt tải thép phân tích đàn hồi 79 10.1.3 Tính độ vồng .81 10.2 Kiểm toán dao đọng kết cấu .83 XI TÍNH TOÁN BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 84 11.1 Kiểm toán sườn tăng cường mặt cắt gối 84 11.1.1 Bố trí sườn tăng cường mặt cắt gối .84 11.1.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 84 11.1.3 Kiểm tra sức kháng ép mặt 85 11.1.4 Kiểm tra sức kháng nén dọc trục 86 11.1.5 Kiểm tra độ mảnh giới hạn 87 11.2 Kiểm toán sườn tăng cường mặt cắt trung gian 87 11.2.1 Bố trí sườn tăng cường trung gian 87 11.2.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo 88 11.2.3 Kiểm tra mômen quán tính sườn Tăng cường .89 11.2.4 Kiểm toán diện tích sườn tăng cường 89 XII TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 91 12.1 Nguyên tắc chung 91 12.2 Xác định tải trọng tác dụng lên neo 91 SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 12.2.1 Sự phát sinh lực trượt lực bóc 91 12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo 91 12.3 Xác định khả chịu lực neo 92 12.3.1 Loại neo sử dụng 92 12.3.2 Sức kháng cắt neo 92 12.3.3 Sức kháng mỏi neo .93 12.4 Bố trí neo 94 12.5 Kiểm toán neo theo đinh mũ theo TTGH Mỏi 95 XIII TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG .96 13.1 Lực tác dụng lên liên kết 96 13.1.1 Lực gây trượt cánh bụng 96 13.1.2 Áp lực phân bố tải trọng bánh xe 97 13.2 Xác định chiều cao đường hàn 97 13.2.1 Cường độ đường hàn góc .97 13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn 98 XIV TÍNH TOÁN MỐI NỐI DẦM 99 14.1 Khả chịu lực bu lông 99 14.2 Tính toán mối nối bụng 101 14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm 101 14.2.2 Cấu tạo mối nối bụng 102 14.2.3 Kiểm toán khả chịu lực bulông 103 14.3 Tính toán mối nối cánh .105 14.3.1 Mối nối cánh .105 14.3.2 Mối nối cánh 106 XV TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 109 15.1 Cấu tạo mặt cầu 109 15.2 Xác định nội lực mặt cầu 109 15.2.1 Diện tích tiếp xúc bánh xe 109 15.2.2 Chiều dài tính toán 109 15.2.3 Bề rộng tính toán 110 15.2.4 Xác định nội lực trong(bản liên tục) 110 15.2.5 Xác định nội lực hẫng 114 15.3 Tính toán bố trí cốt thép .116 15.3.1 Nội dung tính toán bố trí cốt thép 116 15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực mặt cầu 119 SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn LỜI CẢM ƠN Trong giai đoạn phát triển nay, nhu cầu xây dựng hạ tầng sở trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho tăng trưởng nhanh chóng vững đất nước, bật lên nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải Với nhận thức tầm quan trọng vấn đề trên, sinh viên ngành Xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Công Nghệ GTVT, năm qua, với dạy dỗ tận tâm thầy cô giáo trường, em cố gắng học hỏi trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong góp phần công sức nhỏ bé vào công xây dựng đất nước Trong khuôn khổ đồ án môn học Thiết kế cầu với đề tài giả định thiết kế cầu qua sông phần giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế công trình giao thông để sau tốt nghiệp trường bớt bỡ ngỡ công việc Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ hạn chế lần vận dụng kiến thức để thực tổng hợp đồ án lớn nên chắn em không tránh khỏi thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm dẫn thêm cho em Cuối cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Nguyễn Văn Tuấn thầy giáo môn tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Thái Nguyên, ngày 27 tháng 07 năm 2016 Hoàng Đàm Anh SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN LIÊN HỢP THÉP - BTCT I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU 1.1 SỐ LIỆU CHUNG - Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272-05 - Chiều dài nhịp : L = 43 m - Khổ cầu : 7.0 + × + × 0.5m + Bề rộng xe chạy : B = 7( m) + Lề người : × 2( m) + Bề rộng toàn cầu : Bcâu = 12 ( m ) HL93 + 3.10-3 Mpa - Tải trọng thiết kế : - Vật liệu chế tạo kết cấu : +Thép hợp kim thấp: M270M cấp 345W + Bê tông có cường độ chịu nén : f c' = 30Mpa - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ mặt cắt ghép tổ hợp bu lông cường độ cao + Liên kết sử dụng bu lông cường độ cao 1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM - Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ f y = 345Mpa - Cốt thép chịu lực mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ f y = 420Mpa - Vật liệu chế tạo mặt cầu: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 30Mpa + Trọng lượng riêng bêtông: γc = 25kN / m + Mô đun đàn hồi bêtông đựơc xác định theo công thức: E c = 0, 043γ c1,5 f c ' = 0, 043.25001,5 30 = 29440.087(MPa) - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Mác thép M272M Cấp thép 345W Giới hạn chảy thép fy 345 Giới hạn kéo đứt thép fu 485 Môđun đàn hồi thép Es × 105 + Không xét tượng từ biến n + Có xét đến tượng từ biến n' 24 ĐƠN VỊ Mpa Mpa Mpa Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép 1.3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN - Hệ số tải trọng : +Tĩnh tải giai đoạn I : γ1 = 1.25 0.9 +Tĩnh tải giai đoạn II : γ = 1.5 0.65 +Đoàn xe ôtô đoàn người : γ n = 1.75 1.0 + IM = 1.25 - Hệ số xung kích : - Hệ số : Trong trường hợp tải trọng chiều dài nhịp L tt ≥ 25 m phải xét thêm hệ số xe m + Theo tiêu chuản 22TCN 272-05 hệ số m lấy sau : BẢNG : HỆ SỐ LÀN XE m SỐ LÀN XE n ≥4 SVTH:Hoàng Đàm Anh HỆ SỐ LÀN m 1.2 1.0 0.85 0.65 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn II KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHỦ 2.1 CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA KẾT CẤU NHỊP - Chiều dài nhip: Lnh = 43 m - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0.3 m ⇒ Chiều dài tính toán KCN: L tt = L − 2.a = 43 − × 0.3 = 42.4m 2.2 LỰA CHỌN SỐ DẦM CHỦ TRÊN MẶT CẮT NGANG - Số dầm chủ mặt cắt ngang : dầm chủ 2.3 QUY MÔ THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU - Mặt cắt ngang cầu 12000 3500 3500 2000 500 500 200 2080 120 120 500 500 600 200 500 600 2000 600 500 4@2400=9600 1200 1200 - Các kích thước mặt cắt ngang cầu CÁC KÍCH THƯỚC Bề rộng phần xe chạy Số xe thiết kế Lề người Chiều rộng gờ chắn bánh Chiều cao gờ chắn bánh Chiều rộng chân lan can Chiều cao chân lan can Chiều rộng toàn cầu Số dầm chủ thiết kế Khoảng cách dầm chủ KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Bxe 700 2x2 0 2x50 50 1200 240 cm cm cm cm cm cm cm dầm cm 120 cm n b le b gc h b clc h clc Bcau nd S d oe Chiều dài cánh hẫng 2.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cường độ Mu ≤ Mr Trong đó: +Mu: Mômen lớn tải trọng sinh +Mr : Khả chịu lực mặt cắt dầm chủ - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng (độ võng) ∆ LL ≤ [ ∆ ] Trong đó: + ΔLL: Là độ võng kết cấu nhịp hoạt tải + [Δ]: Độ võng cho phép 1.Tải trọng xe nói chung: [ ∆] = 800 Tải trọng xe, tải trọng người kết hợp hai tải trọng này: [ ∆] = 1000 - Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm + Chiều cao dầm thép: H sb 1 ≥ ⇒ H sb ≥ × 43 = 1.43 L 30 30 ⇒ Chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng : D w = 200cm + Chiều dày cánh trên: t w = 4cm + Chiều dày cánh dưới: t b = 4cm + Chiều cao toàn dầm thép: H sb = 200 + + = 208cm 2.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU - Kích thước bêtông xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày bản: t s = ( 16 ÷ 25 ) cm - Theo quy định 22TCN272 – 05 chiều dày bê tông mặt cầu phải lớn 175 cm.Đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực ⇒ Ở ta chọn chiều dày bêtông mặt cầu t s = 20cm SVTH:Hoàng Đàm Anh 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Bản bêtông có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn không cần tạo vút Mục đích việc cấu tạo vút bêtông nhằm tăng chiều cao dầm ⇒ Tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí hệ neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtông mặt cầu: CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Chiều dày bê tông Chiều cao vút Bề rộng vút ts th bh 20 12 12 cm cm cm Chiều dài phần cánh hẫng Chiều dài phần cánh d 0e 120 120 cm cm S/ 2.6 TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ - Mặt cắt ngang dầm chủ CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ - Kích thước cấu tạo SVTH:Hoàng Đàm Anh 10 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Bánh xe Bánh xe Bánh xe Bánh xe Tổng GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 72.50 72.50 72.50 72.50 1.75 1.75 1.75 1.75 -0.177 -0.176 -0.044 0.020 -12.83 -12.76 -3.19 1.45 -27.33 -22.46 -22.33 -5.58 2.54 -47.83 1.000 0.181 0.00 0.00 72.50 13.12 0.00 0.00 85.62 126.88 22.96 0.00 0.00 149.84 - Tổng hợp nội lực chịu mômen dương: Tải trọng 9.10 4.91 truck Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do hoạt tải Tổng M tc M tt kN.m -3.72 -2.01 -27.33 -33.07 Vtc Vtt kN.m -4.65 -3.02 -47.83 -55.50 kN 10.40 5.62 85.62 101.64 kN 13.00 8.42 149.84 171.26 Pb DC,DW 15.2.5 Xác định nội lực hẫng - Sơ đồ tính toán : Dầm ngàm công son Plc 400 250 950 1200 Hình : Sơ đồ tính hẫng - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Chiều dài tính toán: L tt = 120cm + Bề rộng tính toán dải bản: bs = 147cm + Chiều dày bêtông mặt cầu: t s = 20cm + Diện tích mặt cắt ngang bản: A s = 147 × 20 = 2950cm + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: h mc = 12cm + Tĩnh tải dải bản: DC tc = γ c A s = 25 × 2950 × 10−4 = 7.37 kN m + Tĩnh tải dải đèu lớp phủ mặt cầu: DWtc = γ a bs h mc = 22.5 × 147 × 12 × 10−4 = 3.98 kN m + Trọng lượng lan can: SVTH:Hoàng Đàm Anh 110 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 1.Trọng lượng chân lan can dải đều: q clc = 1.88kN m q lc = 0.1kN m 2.Trọng lượng lan can dải đều: ⇒ Trọng lương lan can + chân lan can phạm vi tính toán bản: Plc = ( 1.88 + 0.1) × 1.47 = 2.91 kN m - Xác định nội lực tải trọng bánh xe: + Tải trọng tính toán:Xe tải thiết kế với tải trọng bánh xe: Pb = 72.5kN + Bánh xe đặt cách chân lan can 40 cm ⇒ Khoảng cách từ tim bánh xe đến vị trí ngàm là: a = 120 − 50 − 30 = 40cm = 0.4m + Nội lực tải trọng bánh xe gây ngàm là: + Mô men : M tc = Pb a = 72.5 × 0.4 = 29.00kNm M tt = γM tc = 1.75 × 29.00 = 50.75kNm + Lực cắt: Vtc = Pb = 72.5kN Vtt = γVtc = 1.75 × 72.5 = 126.88kN - Nội lực trọng lượng thân bản: + Mômen: + Lực cắt: L2tt 1.22 = 7.37 × = 5.3kNm 2 M tt = γ1M tc = 1.25 × 5.3 = 6.63kNm M tc = DC tc Vtc = DC tc L tt = 7.37 × 1.2 = 8.84kN Vtt = γ1Vtc = 1.25 × 8.84 = 11.05kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ: +Mômen: +Lực cắt: M tc = DWtc ( L tt − bclc ) ( 1.2 − 0.5 ) = 3.98 × M tt = γ M tc = 1.5 × 0.97 = 1.46kNm 2 = 0.97kNm Vtc = DWtc ( L tt − b clc ) = 3.98 × ( 1.2 − 0.5 ) = 2.78kN Vtt = γ Vtc = 1.5 × 2.78 = 4.18kN - Nội lực trọng lượng lan can chân lan can +Mômen: +Lực cắt: b 0.5 M tc = Plc L tt − lc ÷ = 2.91× 1.2 − ÷ = 2.76kNm M tt = γ M tc = 1.5 × 2.76 = 4.15kNm Vtc = Plc = 2.91kN Vtt = γ Vtc = 1.5 × 2.91 = 4.36kN SVTH:Hoàng Đàm Anh 111 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Tổng hợp nội lực hẫng mômen âm: TẢI TRỌNG CÁC ĐẠI LƯỢNG Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do trọng lượng lan can Do hoạt tải Tổng M tc M tt Vtc Vtt kN.m kN.m kN kN 5.30 6.63 8.84 11.05 2.76 4.15 2.91 4.36 2.76 4.15 2.91 4.36 29.00 50.75 72.50 126.88 39.83 65.67 87.16 146.65 7.37 3.98 2.91 72.50 15.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP BẢN 15.3.1 Nội dung tính toán bố trí cốt thép a.Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen - Mặt cắt mặt cầu mặt cắt chữ nhật ta dùng công thức mặt cắt chữ nhật để tính toán va kiểm duyệt khả chịu lực mặt cắt - Bố trí cốt thép thường chịu kéo chịu nén theo cấu tạo - Xác định chiều cao vùng chịu nén: + Giả định khoảng cách từ cốt thép dự ứnh lực đến đáy mặt cắt : ap Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt :dp = H - ap +Lấy tổng mômen với trọng tâm cốt thép DƯL ta có: a M tt = β1 0.85f c' ba d p − ÷+ A s' f y ( d p − d s' ) + A s f y ( d s − d p ) 2 β1 0.85f c' b a − β0.85f c' bd p a + M tt − A s' f y ( d p − d s' ) + A s f y ( d s − d p ) = (*) ⇒ As' Bêtông ch?u nén ds' As'.fy a H ds c c a TTH β1.0.85.fc'.b.a TTH Mtt As.fy as As b Hình :Sơ đồ tính với mặt cắt chữ nhật + Đặt : β1 0.85f c' b A= : B = −β0.85f c' bd p C = M tt − A s' f y ( d p − d s' ) + A s f y ( d s − d p ) SVTH:Hoàng Đàm Anh 112 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn + Giải hệ phương trình (*) tìm chiều cao vùng chịu nén a: + Chiều cao vùng chịu nén thực tế: c = a β1 Trong đó: + M tt :Mômen tính toán tải trọng + A s : Diện tich cốt thép thường chịu kéo + A 's : Diện tich cốt thép thường chịu nén + d s ,d s' : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo chịu nén đến mặt cắt bêtông + d p : Khoảng cách từ trọng tâm bêtông đến mép mặt cắt + b : Bề rộng tính toán mặt cắt + f y : Cường độ cốt thép thường + a , c : Chiều cao phần chịu nén tính toán lý thuyết mặt cắt + β1 : Hệ số quy đổi khối ứng suất - Xác định lượng cốt thép dự ứng lực cần bố trí: + Cân phương trình lực theo phương ngang ta có: A ps f ps + A s f y = A s' f y + β1 0.85f c' ba + Hàm lượng cốt thép dự ứng lực cần bố trí là: A s' f y + 0.85β1f c' ba − A s f y A ps = f ps c f ps = f pu 1 − k ÷, dp ÷ b.Tính duyệt khả chịu mômen Với: f k = 1.04 − py ÷ f pu ÷ - Xác định chiều cao vùng chịu nén mặt cắt : + Sau bố trí cốt thép DƯL chiều cao vùng chịu nén mặt cắt thay đổi ta phải xác định lại chiều cao vùng chịu nén mặt cắt theo công thức: + Chiều cao vùng chịu nén lý thuyết: A ps f pu + A s f y − A s' f y c= f 0.85f c'β1b + kA ps pu dp + Chiếu cao vùng chịu nén tính toán : a = β1c - Xác định ứng suất trung bình cốt thép dự ứng lực: SVTH:Hoàng Đàm Anh 113 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn c f ps = f pu 1 − k ÷, dp ÷ f k = 1.04 − py ÷ f pu ÷ - Sức kháng uốn danh định mặt cắt: a a a M n = A ps f ps d p − ÷+ A s f y d s − ÷− A s' f y d s' − ÷ 2 2 2 - Sức kháng uốn tính toán: M r = ϕM n Trong đó: + A ps : Diện tích cốt thép DƯL + d p : Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL ' + f c' : Cường độ bêtông mặt cầu tuổi 28 ngày , f c =30 Mpa + ϕ : Hệ số sức kháng , lấy 1.0 cấu kiên chịu uốn + b : Bề rộng tính toán mặt cắt + β1 : Hệ số chuyển đổi ứng suất β1 = 0.85 − 0.05 f c' − 28 30 − 28 = 0.85 − 0.05 × = 0.84 7 + f pu : Cường độ kéo dứt thép DƯL f pu = 1860Mpa + f py : Giới hạn chảy thép DƯL f py = 1670Mpa - Kiểm toán mặt cắt: + Khả chịu lực mặt cắt: M M max ≤ M r r ≥ 1.3 tt Mu + Hàm lượng thép : Hàm lượng thép DƯL thép thường phải giới hạn cho c ≤ 0.42 de Với: de = A ps f ps d p + A s f y d s A ps f ps + A s f y Trong đó: + M max : Mômen tính toán lớn tải trọng tt + M n , M r : Sức kháng uốn danh định sức kháng uốn tính toán SVTH:Hoàng Đàm Anh 114 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn + d e : Là khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo thép chịu kéo c.Tính duyệt khả chịu lực cắt - Công thức kiểm toán: Vu ≤ ϕVn Trong đó: + ϕ : Hệ số sức kháng cắt xác định theo bảng 5.5.2.2-1 ϕ = 0.9 (đối với kết cấu BTCT thường) + Vn : Sức kháng cắt danh định xác định theo quy định điều 5.8.3.2 Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn = Vn = Vn + Vp + Vc : Khả chịu cắt bêtông Vc = 0.083β f c' b v d v + Vs : Khả chịu cắt cốt thép đai Vs = A v f y d v ( cot gθ + cot gα ) sin α S + Vn = 0.25f c' b v d v + Vp : Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực cắt tác dụng ,là dương ngược chiều lực cắt.Với kết cấu BTCT thường.V p = + dv : Chiều cao chịu cắt có hiệu xác định điều 5.8.2.7 + bv : Bề rộng có hiệu ,lấy bề rộng lớn chiều cao dv +S: Cự ly cốt thép đai + β : Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo quy định điều 5.8.3.4 β = + θ : Góc nghiêng ứng suất nén chéo xác định điều 5.8.3.4 Lấy θ = 45o + α : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ).Nếu cốt đai thẳng đứng lấy α = 90o + Av Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S 15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực mặt cầu a.Bố trí cốt thép - Cốt thép thường bố trí thành lưới, lưới gồm thép ASTM706M φ16 đặt cạnh với khoảng cách @22cm Khoảng cách từ lưới thép bêtông a = a’ = cm SVTH:Hoàng Đàm Anh 115 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Cốt thép DƯL theo tính toán không cần thiết phải bố trí ta không bố trí cốt thép dự ứng lực cho mặt cầu b Kiểm toán khả chịu lực mặt cắt chịu mô men dương - Bề rộng tính toán : bs = 198cm - Chiều cao mặt cắt : t s = 20cm * Tính toán cốt thép chịu mô men uốn - Sơ đồ tính sau : - Xác định chiều cao vùng chịu nén : + Giả định khoảng cách từ cốt thép DƯL đến đáy mặt cắt : atp = cm + Bố trí cốt thép thường hình với cốt chịu kéo gồm φ16 bề rộng tính toán ⇒ tra bảng ta As = 1791mm2 + Bỏ qua cốt thép chịu nén ⇒ Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt : d p = H − a = 20 − = 15cm Vậy ta có : β1 0.85f c' b 0.73 × 0.85 × 45 × 1870 A= = = 26056 2 B = −β0.85f c' bd p = −0.73 × 0.85 × 45 × 1870 ×150 = −781693 C = M tt − A s' f y ( d p − d s' ) + A s f y ( d s − d p ) = 442652 ⇒ Phương trình xác định chiều cao vùng chịu nén a : Aa + Ba + C = ⇒ a = 5.8mm = 0.58cm - Chiều cao vùng chịu nén thực tế : c= a 0.58 = = 0.795cm β1 0.73 - Xác định lượng cốt thép DƯL cần bố trí : + 0.85 × 0.73 × 45 × 1870 − 1791 × 420 A ps = [...]...ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Dw tw bc n t tc bt n t tt Hsb Hcb Chiều cao bản bụng Chiều dày bản bụng Bề rộng bản cánh trên Số tập bản cánh trên Chiều dày một bản Tổng chiều dầy bản cánh trên Bề rộng bản cánh dưới Số tập bản cánh dưới Chiều dầy một bản Chiều dầy bản cánh dưới Chiều cao dầm thép Chiều cao toàn bộ dầm chủ SVTH:Hoàng... rộng tính toán của bản cánh dầm biên: bs = b1 + b2 = 120 + 120 = 240cm ⇒ Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong: bs = 2b2 = 2 × 120 = 240cm Trong đó : + Ltt : Chiều dài nhịp tính toán + ts : Chiều dày bản bê tông mặt cầu + bs : Bề rộng tính toán của bản bê tông + S : Khoảng cách giữa các dầm chủ SVTH:Hoàng Đàm Anh 17 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn + bc : Bề rộng bản cánh chịu... cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn III XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP - Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khác nhau Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ... việc chung cùng với dầm thép theo phương dọc cầu Bề rộng bản bêtông làm việc chung cùng với dầm thép hay còn gọi là bề rộng có hiệu, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của nhịp, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bêtông mặt cầu SVTH:Hoàng Đàm Anh 16 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Theo 22TCN272 – 05 bề rộng bản cánh lấy như sau: Xác định b1: Lấy giá trị... SVTH:Hoàng Đàm Anh 12 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT - Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép – BTCT - Tải trọng tính toán 1.Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh 2.Hoạt tải 3.1.2 Trường hợp 2 - Cầu dầm liên hợp thi công... 64.09 + 22 ) = 33619.7cm 3 Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm biên: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MC NGẮN HẠN KÍ GIÁ TRỊ HIỆU MC DÀI HẠN KÍ GIÁ TRỊ HIỆU Bề rộng cánh hẫng Bề rộng cánh trong Bề rộng tính toán bản bê tông b1 b2 bs 120 120 240 b1 b2 bs 120 120 240 cm cm cm Diện tích bản bê tông Aso 4800 Aso' 4800 cm2 SVTH:Hoàng Đàm Anh 23 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn Diện tích phần... bản cánh trên + Nếu Pt + Pw + Pc < Prb + Ps + Prt TTH đi qua bản bêtông + Pt + Pw = 9660 + 20700 = 30360kN + Pc + Prb + Ps + Prt = 5520 + 475.01 + 13831.2 + 475.01 = 20301.22kN Vậy ta có: Pt + Pw > Pc + Prb + Ps + Prt ⇒ Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua sườn dầm SVTH:Hoàng Đàm Anh 31 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn 3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén - Sơ đồ tính toán bs... trụ tạm đỡ dưới Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc SVTH:Hoàng Đàm Anh 13 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên... liên hợp dài hạn - Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài như tĩnh tải khi đó ta phải xét tới từ biến - Trong trường hợp có xét tới hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học của mặt cắt đựơc tính tương tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n’ - Tính diện tích bản bêtông +Diện tích bản bêtông SVTH:Hoàng Đàm Anh 21 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD:... SVTH:Hoàng Đàm Anh 14 66DLCD32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: Th.S Nguyễn Văn Tuấn - Chiều cao sườn dầm chịu nén D c1 = H sb − t c − Y1 = 208 − 4 − 92.23 = 111.77cm - Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I: Yt1 = H sb − Y1 = 208 − 92.23 = 115.77cm - Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục I-I: Yb1 = Y1 = 92.23cm - Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I + Mômen quán tính bản bụng: t w Dw