Đang tải... (xem toàn văn)
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1. Số liệu chung Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn. Quy trình thiết kế: 22TCN 27205 Tiết diện dầm chủ: Chữ T Phương pháp tạo DƯL: Căng sau Hoạt tải thiết kế: HL 93+3.103MPa Chiều dài nhịp: L = 24 m Khổ cầu: 7,0+2x0,0 m Cầu thiết kế không có dầm ngang. 1.2. Vật liệu chế tạo dầm Bêtông dầm: + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: = 38 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông: = 24 kNm3 + Mô đun đàn hồi: = = 31165.72MPa Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp 24 5 theo tiêu chuẩn ASTM 416. + Diện tích một tao: = 471.24 mm2 + Đường kính ống bọc: = 60 mm Các chỉ tiêu cáp DƯL: + Cường độ chịu kéo: fpu = 1860MPa + Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu fpy = 1674MPa + Môđun đàn hồi: Ep = 197000MPa Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa + Môđun đàn hồi: Es = 200000MPa
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN Mục Lục LỜI CÁM ƠN SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung 1.2 Vật liệu chế tạo dầm CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính toán KCN 2.2 Quy mô mặt cắt ngang cầu 2.3 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 2.4 Xác định chiều dài cánh hữu hiệu TÍNH TOÁN HIỆU ỨNG LỰC 3.1 Các hệ số tính toán 3.2 Tĩnh tải dải lên dầm chủ .9 3.2.1 Dầm 3.2.2 Dầm biên 12 3.2.3 Tính toán nội lực tĩnh tải 14 3.3 Tính toán nội lực hoạt tải 17 3.3.1 Xác định hệ số phân bố ngang .17 3.3.2 Tính nội lực tải trọng tải trọng người 21 3.3.3 Tính nội lực xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế .22 3.4 Tổng hợp nội lực 30 CHỌN BÓ CÁP DỰ ỨNG LỰC 33 4.1 Đặc trưng vật liệu 33 4.1.1 Cáp dự ứng lực 33 4.1.2 Bê tông 33 4.1.3 Cốt thép thường 33 4.2 Sơ chọn bó cáp DƯL 33 4.2.1 Theo trạng thái giới hạn sử dụng 33 4.2.2 Theo trạng thái giới hạn cường độ 34 4.2.3 Sơ chọn cáp DƯL 35 4.3 Bố trí cáp DƯL 35 4.3.1 Nguyên tắc bố trí cáp DƯL 35 4.3.2 Bố trí cáp DƯL theo đường cong 36 4.3.2 Bố trí cáp DƯL theo đường thẳng 39 4.3.3 Tổng hợp bố trí cáp DƯL .41 SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN KIỂM TOÁN THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 42 5.1 Các giới hạn ứng suất bê tông 42 5.1.1 Trong giai đoạn tạo DƯL 42 5.1.2 Trong giai đoạn sử dụng 43 5.2 Tính toán độ võng độ vồng 44 5.2.1 Tính độ vồng (xét mặt cắt nhịp) 45 5.2.2 Tính độ võng hoạt tải 48 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ .49 6.1 Kiểm toán cường độ chịu uốn 49 6.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa, lượng cốt thép tối thiểu 53 6.2.1 Lượng cốt thép tối đa 53 6.2.2 Lượng cốt thép tối thiểu 53 6.3 Kiểm toán sức kháng cắt 54 6.3.1 Công thức kiểm toán 54 6.3.2 Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv 55 6.3.3 Xác định Vp 55 6.3.4 Tính toán ứng suất cắt v 56 6.3.5 Xác định θ, β 57 6.3.6 Tính Vc, Vn 60 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 62 7.1 Cấu tạo mặt cầu 62 7.2 Tính nội lực mặt cầu 62 7.2.1 Diện tích tiếp xúc vệt bánh xe .62 7.2.2 Tính nội lực hẫng 62 7.2.3 Tính nội lực kê hai cạnh 65 7.3 Bố trí cốt thép cho mặt cầu 67 7.3.1 Bố trí cốt thép dương cho mặt cầu (cho 1m mặt cầu) kiểm toán theo TTGHCĐI …… 67 7.3.2 Bố trí cốt thép chịu momen âm mặt cầu (cho 1m mặt cầu) kiểm toán theo TTGHCĐI 68 7.3.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng mặt cầu (cho 1m mặt cầu kiểm toán theo TTGHCĐI) 69 7.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 70 7.4.1 Tính cho mặt cắt nhịp kê hai cạnh .70 7.4.2 Tính cho mặt cắt gối kê hai cạnh 71 7.4.3 Tính cho mặt cắt ngàm hẫng .71 SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: 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 01 tháng 07 năm 2016 Nông Văn Chương SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 Tiết diện dầm chủ: Chữ T Phương pháp tạo DƯL: Căng sau Hoạt tải thiết kế: HL 93+3.10-3MPa Chiều dài nhịp: L = 24 m Khổ cầu: 7,0+2x0,0 m Cầu thiết kế dầm ngang 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Bêtông dầm: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 38 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: γc = 24 kN/m3 + Mô đun đàn hồi: E c = 0,043.γ1.5 f c' = 0,043.24001.5 38 = 31165.72MPa c - Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp 24 ∅ theo tiêu chuẩn ASTM 416 + Diện tích tao: = 471.24 mm2 + Đường kính ống bọc: = 60 mm - Các tiêu cáp DƯL: + Cường độ chịu kéo: fpu = 1860MPa + Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu fpy = 1674MPa + Môđun đàn hồi: Ep = 197000MPa - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa + Môđun đàn hồi: Es = 200000MPa SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN II CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính toán KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính toán nhịp: Ltt = Lnh - 2.a Lnh = 24 m a = 0,4 m Ltt = 23,2 m 2.2 Quy mô mặt cắt ngang cầu - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe + Bề rộng lề bộ: ble + Bề rộng chân lan can: bclc + Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.bclc Bcau + Số xe thiết kế: nl - Khoảng cách dầm chủ là: S = ( 1800 ÷ 2500 ) mm = = = = = 0,0 0,5 m m m m - Số dầm chủ thiết kế chọn sau: B 8.1000 8.1000 B n dam = cau ÷ cau ÷ = ÷ ÷ = ( 3,2 ÷ 4,4 ) 1800 2500 2100 2500 => Chọn ndam = 4dầm => Chọn S = 2000mm + Chiều dài phần cánh hẫng: B − ( n dam − 1) S × 1000 − ( − 1) × 2000 d oe = cau = = 1000mm 2 L?p bê tông asphalt dày 7cm L?p mui luy?n dày trung bình 4cm L?p phòng nu?c dày 1cm SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN 2.3 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 1800 1800 200 200 225 200 1600 300 100 200 650 650 Hình 2: Cấu tạo mặt cắt L/2 mặt cắt đầu dầm - Chiều cao dầm chủ: - Kích thước bầu dầm: + Bề rộng + Chiều cao + Bề rộng vút bầu dầm + Chiều cao vút bầu dầm - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng + Chiều cao - Kích thước cánh trên: + Bề rộng + Chiều cao + Bề rộng vút cánh + Chiều cao vút cánh Mặt cắt dầm Diện tích tam giác chỗ bầu dầm: S= Chiều cao bầu dầm quy đổi: hbqd= Chiều cao sườn dầm: hw= Diện tích mạt cắt ngang dầm trong: A= Momen tinh mặt cắt dầm với dấy dầm: So= Vị trí trục trung hòa I-I: Yt= Momen quán tính phần cánh trên:Icf= Momen quán tính phần sườn dầm:Iwf= Momen quán tính phần bầu dầm:Ibf= Momen quán tính mặt cắt dầm:I= Mặt cắt đầu dầm SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page h = 1600mm b1 h1 bv1 hv1 = = = = 650 mm 200 mm 225 mm 200 mm b3 h3 = = 200 mm 1200mm b5 h5 bv2 hv2 = = = = 1800mm 200 mm 300 mm 100 mm 22500 269,231 1130,769 880000 752309199,6 854.8968177 1.51017E+11 24190437818 91848062380 267055421901 mm2 mm mm mm2 mm3 mm mm4 mm4 mm4 mm4 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN Chiều cao sườn dầm: hw= Diện tích mạt cắt ngang dầm trong: A= Momen tinh mặt cắt dầm với dấy dầm: So= Vị trí trục trung hòa I-I: Yt= Momen quán tính phần cánh trên: Icf= Momen quán tính phần sườn dầm: Iwf= Momen quán tính mặt cắt dầm: I= 1400 1270000 1177000000 926,7716535 119492665385 195430431728 314923097113 mm mm2 mm3 mm mm4 mm4 mm4 2.4 Xác định chiều rộng cánh hữu hiệu 2.4.1 Đối với dầm Bề rộng cánh hữu hiệu lấy giá trị nhỏ của: +) 1/4 chiều dài nhịp =23200/4=5800mm +)12 lần độ dày trung bình cộng với trị số lớn bề dày bụng dầm bề rộng cánh dầm 200 =12x200+max ÷ = 3300mm 1800 / +) Khoảng cách trung bình dầm kề S=2000mm Vậy bi=2000mm 2.4.2 Đối với dầm biên Bề rộng cánh hữu hiệu lấy bề rộng hữu hiệu hai dầm kề =1000mm cộng với giá trị nhỏ của: +) 1/8 lần chiều dài nhịp hữu hiệu 23200/8=2900mm +) lần chiều dày trung bình cộng với số lớn ½ độ dày bụng ¼ bề dày cánh dầm chính: Kết luận 200 =6x200+ max ÷ = 1650mm 1800 / +) Bể rộng phần cánh hẫng =1000mm Do be=1000+1000=2000mm Vậy bể rộng cánh hữu hiệu : DÇm gi÷a(bi) 2000 mm DÇm biªn(be) 2000 mm III TÍNH TOÁN HIỆU ỨNG LỰC SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN 3.1 Các hệ số tính toán - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: γ1 = 1,25 0,9 + Tĩnh tải giai đoạn II: γ2 = 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn người: γ h = 1,75 1,0 - Hệ số xung kích: + Trạng thái giới hạn cường độ: 1+ IM = 1,25 + Trạng thái giới hạn mỏi: 1+ IM = 1,15 - Hệ số (do thiết kế làn): m = 1,0 - Hệ số điều chỉnh tải trọng: η + η : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác xác định theo: η = η I η D η R ≥ 0.95 η I = 1,05 + η I: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác η D = 0,95 + η D: Hệ số liên quan đến tính dẻo η R = 0,95 + η R: Hệ số liên quan đến tính dư Vậy: η = 0,95 3.2 Tĩnh tải dải lên dầm chủ - Tĩnh tải dải lên dầm chủ bao gồm: Tĩnh tải giai đoạn I tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn I: + Trọng lượng thân dầm chủ + Trọng lượng bêtông mặt cầu + Trọng lượng ván khuôn => Trọng lượng phận tính cho 1m chiều dài dầm chủ, ta gọi tĩnh tải giai đoạn I dải - Tĩnh tải giai đoạn II: + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu + Trọng lượng lan can => Trọng lượng phận tính cho 1m chiều dài dầm chủ, ta gọi tĩnh tải giai đoạn II dải 3.2.1 Dầm 3.2.1.1 Trọng lượng thân dầm - Do mặt cắt dầm chủ thay đổi tiết diện từ mặt cắt gối đến mặt cắt nhịp nên trọng lượng thân dầm chủ xác định với phần Chiều dài mặt cắt thay đổi sau: SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN Hình 7: Cấu tạo mặt cắt thay đổi tiết diện x1 = 1600mm x2 = 640mm x3=2240mm - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt gối: pgôi = 2.γ c A gôi x1 Trong đó: + γc : Trọng lượng riêng bêtông dầm, γc = 24kN/m3 + Agoi: Diện tích mặt cắt gối, Agoi = 1400x650+1800x200=1270000mm + x1: Chiều dài mặt cắt có tiết diện Agoi, x1 = 1600mm Thay số, ta có: pgôi = × 24 × 1270000 × 1600 × 10−9 = 97,536kN - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt nhịp: p nh = γ c A nh (L nh − 2x1 − 2x ) Trong đó: + γc : Trọng lượng riêng bêtông dầm, γc = 24kN/m3 + Lnh : Chiều dài nhịp, Lnh = 24m + Anh: Diện tích mặt cắt nhịp, Anh = 200.1800+2.100.300+650.200+2.225.200+1200.200 = 880000 mm2 Thay số, ta có: p nh = 24 × 880000 × ( 24000 − × 1600 − × 640 ) × 10 −9 = 412,26kN - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện mặt cắt thay đổi: p td = 2.γ c A td x Trong đó: + γc : Trọng lượng riêng bêtông dầm, γc = 24kN/m3 + x2: Chiều dài dầm có tiết diện Atd , x2=640mm + Atd: Diện tích mặt cắt thay đổi tiết diện: A td = (Agoi + Anh)/2 p nh = × 24 × ( 1270000+880000 ) × 640 × 10−9 = 33,024kN - Trọng lượng dải dầm trong: SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 10 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN + Nu: Lực dọc tính toán, dương chịu nén (Được lấy lực dọc cốt thép DƯL sau tất mát), Nu = fpi.Aps + Mu: Mômen tính toán (Nmm) + Vu: Lực cắt tính toán (N) + fpo: Ứng suất cốt thép DƯL ứng suất bê tông xung quanh không (Mpa) + Ac: Diện tích bê tông phía chịu kéo uốn cấu kiện (mm 2) + Aps: Diện tích cốt thép DƯL phía chịu kéo uốn (mm 2) + As: Diện tích cốt thép không DƯL phía chịu kéo uốn cấu kiện (mm ) Bỏ qua cốt thép thường, As = - Xác định fpo + Ứng suất thép DƯL ứng suất bê tông xung quanh cốt thép DƯL = (Mpa) gồm thành phần: E f po = f pe + f pc p Ec + fpe: Ứng suất có hiệu cốt thép DƯL sau mát (Mpa) (kéo) f pe = 0,74f pu − ∆f pT + fpc: Ứng suất ban đầu bê tông trọng tâm đám cốt thép DƯL (nén) P f pc = i A Trong đó: + Ep: Môdun đàn hồi thép cốt thép DƯL + Ec: Môdun đàn hồi bê tông dầm chủ + Pi: Lực DƯL cốt thép DƯL (sau trừ tất mát ứng suất) Pi = fpi.Aps + fpi: Ứng suất cốt thép DƯL sau trừ tất mát f pi = 0,74f pu − ∆f pT + A: Diện tích mặt cắt nguyên có cốt thép Các đại lượng tính toán Kí hiệu Mô đun đàn hồi bê Ec tông Mô đun đàn hồi thép Ep DƯL Ứng suất thép 0,74.fpu DƯL ban đầu Mất mát ứng suất ΔfpT toàn phần Ứng suất cốt fi DƯL sau mát SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Mặt cắt gối Mặt cắt 1,5m Mặt cắt L/4 Mặt cắt L/2 Đơn vị 36057 36057 36057 36057 Mpa 197000 197000 197000 197000 Mpa 1376.4 1376.4 1376.4 1376.4 Mpa 202.45 249.55 278.19 199.92 Mpa 1173.95 1126.85 1098.21 1176.48 Mpa Page 57 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU Ứng suất có hiệu cốt thép DƯL sau mát Diện tích cốt thép Diện tích mặt cắt nguyên Lực DƯL cốt DƯL Ứng suất BT TT cốt thép DƯL fpo GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN fpe 1173.95 1126.85 1098.21 1176.48 Mpa Aps 5880 5880 1.36E+06 5880 9.00E+0 mm2 A 5880 9.00E+0 Pi 6902845 6625871 6457503 6917716 N fpc 5.076 7.362 7.175 7.686 Mpa 1137.416 1218.477 Mpa 1201.684 1167.072 9.00E+05 mm2 - Các bước xác định ε x sau: + Bước 1: Giả sử góc θ + Bước 2: Tính ε x mặt cắt v + Bước 3: Căn vào giá trị ' , ε x tra bảng giá trị θ fc So sánh θ với θ giả định ban đầu v Nếu sai số Vu GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN dv 1296 1296 1346.515 1520.9 mm θ 23 23 43 43 độ Avmin 31,25 31,25 31,25 31,25 mm2 D D13 D13 D13 D13 mm Av 258 258 258 258 mm2 β 4.73 4.73 1.720 1.720 Vc 682,622 682,622 265,136 300,865 kN Vs 1654,215 1654,215 643,426 730,134 kN Vp 456.927 441.355 335.584 0.000 kN Vn1 Vn2 2793,764 2916,456 2778,192 2916,441 1244,146 3030,00 1031,00 3422,025 kN kN Vn 2793,764 2778,192 1244,146 1031,00 kN φVn 2514,39 2500,37 1119,73 927,90 kN Vu 1554,260 OK 1467,330 OK 910,800 OK 352,220 OK kN \ SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 60 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN VII TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 7.1 Cấu tạo mặt cầu - Chiều dày bêtông mặt cầu, ts = 200mm - Kiểm tra chiều cao tối thiểu: S + 3000 2000 + 3000 = = 167mm ≥ 165mm 30 30 - Cấu tạo lớp phủ mặt cầu: + Lớp mui luyện: + Lớp phòng nước: + Lớp bê tông Asphalt: + Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc + Trọng lượng riêng trung bình lớp phủ mặt cầu: γ a = = = = 0,04 0,01 0,07 0,12 m m m m = 22,5 kN/m3 7.2 Tính nội lực mặt cầu 7.2.1 Diện tích tiếp xúc vệt bánh xe - Diện tích bánh xe có lốp đơn kép giả thiết hình chữ nhật có chiều rộng 510mm chiều dài xác định theo công thức sau: L = 2,28.10 −3.γ.( + IM ) P ( mm ) Hình 23: Diện tích tiếp xúc vệt bánh xe Trong đó: + γ : Hệ số tải trọng hoạt tải, γ = 1,75 SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 61 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN + + IM: Hệ số xung kích + P: Áp lực bánh xe: Với xe tải thiết kế P = 7250 -3 - Với xe tải thiết kế: L = 2,28.10 1,75.1,25.72500 = 361,6mm 7.2.2 Tính nội lực hẫng 7.2.2.1 Xác định diện tích tiếp xúc vệt bánh xe - Quy trình 22TCN272-05 quy định: Khi thiết kế mặt cầu hẫng có chiều dài hẫng không 1800mm tính từ trục tim dầm đến măt lan can bê tông liên tục kết cấu, tải trọng bánh xe dãy thay tải trọng tuyến phân bố với cường độ 14,5N/mm đặt cách bề mặt lan can 300mm - Tính cho 1m chiều rộng - Hoạt tải sử dụng để tính toán mặt cầu là: HL - 93 (AASHTO) 0,3 m xo 45 a2 a1 b2 b1 45 Hình 24: Sơ đồ tính hẫng - Diện tích tiếp xúc vệ bánh xe: + Theo phương ngang cầu: b2 = 510mm + Theo phương dọc cầu: a2 = L Với xe tải thiết kế: a2 = L = 361,6mm - Tải trọng bánh xe truyền theo góc 45o truyền đến tim SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 62 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN - Diện tích phân bố áp lực bánh xe: + Bề rộng: b1 = b2 + 2.H + Chiều dài: a1 = a2 + 2.H 1 Với H = × t s + h mc = × 200 + 120 = 220mm 2 Do đó: b1 = 510 + 2x220= 950mm a1 = 361,6 + 2x220 = 801,6mm với xe tải thiết kế - Chiều rộng làm việc a: a = a1 + 2.xo Trong đó: xo : Khoảng cách từ mép vệt bánh xe đến đường ngàm xo = de - blc - 300 - b3/2 + b1/2 = 1000 - 500 - 300 + 950/2 = 675mm => a = 801,6 + 2.675 = 2151,6mm, với xe tải thiết kế 7.2.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên hẫng 7.2.2.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên hẫng - Tĩnh tải tác dụng cho dải rộng b = 1m bao gồm: + Trọng lượng thân mặt cầu (Tải trọng phân bố đều) DC1 = γc.ts.b = 24.0,2.1 = 4,8kN/m + Trọng lượng lan can (Lực tập trung) DC2 = qlc.b Với: qlc: Trọng lượng lan can đải 1m chiều dài dầm qlc = 0,1 + 5,36 = 5,46kN/m Do đó: DC2 = 5,46.1 = 5,46kN DC2 đặt cách ngàm khoảng x = de - blc/2 = 1000 - 500/2 = 750mm + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: DW = γa.hmc.b = 22,5.0,12.1 = 2,7kN/m 7.2.2.2.2 Hoạt tải tác dụng lên hẫng - Xe hai trục: + Tải trọng phân bố bánh xe: p = P a.b1 + Tính cho 1m chiều rộng bản: P.b 72500.1000 = = 35,47kN / m Với xe tải thiết kế: p truck = a.b1 2151,6.950 - Theo lý thuyết có tải trọng người, thực tế xe người xếp tải, nên bỏ qua tải trọng người 7.2.2.2.3 Nội lực hẫng Tải Kí Giá SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Đơn Loại tải trọng Page 63 Vị trí tác dụng 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU trọng Tĩnh tải hiệu DC1 DC2 DW ptruck Hoạt tải Tải trọng DC1 DC2 DW ptruck Hệ số tải trọng 1,25 1,5 1,5 1,75 GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN trị vị 4,8 kN/m 5,23 kN 2,7 kN/m 35,47 kN/m Lực phân bố Lực tập trung Lực phân bố Lực phân bố Lực xung kích 1+IM 1.25 Trên chiều dài 1.0m Cách ngàm 0,75m Trên chiều dài 0,50m Trên chiều dài 0,675m Mô men tiêu chuẩn 2,4 3,93 0,34 8,08 Mô men tính toán 5,88 0,51 17,68 Đơn vị kN.m kN.m kN.m kN.m - Tổng hợp nội lực ngàm: Nội lực M TTGHCĐ 27,07 TTGHSD 14,75 Đơn vị kN.m 7.2.3 Tính nội lực kê hai cạnh - Điều kiện áp dụng: + Bản kê hai cạnh + Tỷ kệ hai cạnh ≥ 1,5 + Nhịp (theo phương ngang) ≤ 4600mm xếp bánh xe xe tải thiết kế, trục 145kN Không xếp xe hai trục tải trọng + Nhịp (theo phương ngang) ≥ 4600mm xếp bánh xe xe tải thiết kế, trục 145kN tải trọng Kiểm tra điều kiện: S = 2000mm × 2000 = 1333mm Thay số ta có: a = 801,6 + 3 - Hoạt tải phân bố bề rộng 1m: P 72500.1000 p= = = 54,45kN / m a.b1 1468,3.950 7.2.3.2 Nội lực kê hai cạnh SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 65 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN - Để tính nội lực kê hai cạnh, ta tính nội lực dầm giản đơn, nhân với hệ số điều chỉnh - Mômen tiêu chuẩn mặt cắt nhịp dầm giản đơn: DC + DW ) L b p.b1 ( = + L b1 b− ÷ 2 ( 4,8 + 2,7 ) 1,82 + 54,45.0,95 1,8 − 0,95 = 20,17kN.m = ÷ - Mômen tính toán nhịp dầm giản đơn: M tc 1,25.DC + 1,5.DW ) L b 1,75.(1 + IM).p.b1 ( = + L b1 b− ÷ 2 ( 1,25.4,8 + 1,5.2,7 ) 1,8 + 1,75.1,25.54,45.0,95 1,8 − 0,95 = ÷ = 41,55kN.m - Xác định hệ số điều chỉnh sau: M tt M goi = −0,7.M o M g = 0,5.M o h b = h M g = 0,7.M o h b = h ts ≤ h ts > h Trong đó: + Mgoi: Mômen mặt cắt gối kê hai cạnh + Mg: Mômen mặt cắt nhịp kê hai cạnh + ts: Chiều dày mặt cầu + h: Chiều cao dầm chủ t s 200 1 = = < h 1600 - Nội lực kê hai cạnh: Ta có: Nội lực dầm giản đơn Nội lực kê hai cạnh M goi = −0,7.M o M g = 0,5.M o Đơn vị TTGHSD M 0tc 20,17 -14,12 10,09 kN.m TTGHCĐ M 0tt 41,55 -29,09 20,78 kN.m 7.3 Bố trí cốt thép cho mặt cầu + Lớp bảo vệ : Mép a=60mm chịu mài mòn vấu lốp bánh xe Mép a=25mm SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 66 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN + Mặt cắt tính toán: - Chiều rộng: b = 1000mm - Chiều cao: h = ts =200mm + Chọn số lượng cốt thép mặt cầu kiếm toán 7.3.1 Bố trí cốt thép dương cho mặt cầu (cho 1m mặt cầu) kiểm toán theo TTGHCĐI Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho momen âm mặt cầu) - Sử dụng cốt thép thường có: + Chọn thép thường ,Đường kính φ = 19mm + Diện tích cốt thép: As= 1417 m2 + Giới hạn chảy cốt thép: fy = 420Mpa - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là: 40mm - Lượng cốt thép chọn dựa vào mô men uốn nhịp TTGHCĐ có giá trị : Mumax = 20,78kN.m - Diện tích cốt thép cần thiết: As = M u max f yds Trong đó: ds: Là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu nén bê tông, ds = ts – 25 – 9,5 = 200 – 25 – 9,5 = 165,5mm => c = A Sf y 0,85.β1.f b ' c = 1417 × 420 = 10,66mm 0,85 × 0,73 × 45 × 2000 - Do a=10,66x0,73=7,78mm Sức kháng uốn tính toán: a 7,78 −6 φ.M n = φ.A s f y d − ÷ = 0,9 × 1417 × 420 × 165,4 − ÷× 10 = 86,56kN.m 2 Ta thấy Mumax = 20,78kN.m < φ.M n = 86,56kN.m Vậy mặt cắt đảm bảo mặt cường độ - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: + Lượng cốt thép tối đa: c 10,66 = = 0,064 < 0,42 => Đạt d e 165,5 + Lượng cốt thép tối thiểu: SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 67 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN As 1417 = = 0,0035 b.d 2000 × 200 => ρ > ρmin => Đạt f c' 40 ρmin = 0,03 = 0,03 = 0,0028 fy 420 ρ= Cự ly tối đa cốt thép: Theo TCN 5.10.3.2 cự ly cốt thép không vượt 1,5 chiều dày cấu kiện 450mm Smax < 150 × 200 = 300mm 7.3.2 Bố trí cốt thép chịu moomen âm mặt cầu (cho 1m mặt cầu) kiểm toán theo TTGHCĐI Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho momen dương mặt cầu) - Sử dụng cốt thép thường có: + Chọn thép thường ,Đường kính φ = 19mm + Diện tích cốt thép: As= 1417 m2 + Giới hạn chảy cốt thép: fy = 420Mpa - Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là: 40mm - Lượng cốt thép chọn dựa vào mô men uốn nhịp TTGHCĐ có giá trị : Mumax = 29,09kN.m - Diện tích cốt thép cần thiết: As = M u max f yds Trong đó: ds: Là khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu nén bê tông, ds = ts – 60 – 9,5= 200 – 60 – 9,5 = 130,5mm => c = A Sf y 0,85.β1.f c' b = 1417 × 420 = 10,66mm 0,85 × 0,73 × 45 × 2000 - Do a=10,66x0,73=7,78mm Sức kháng uốn tính toán: a 7,78 −6 φ.M n = φ.A s f y d − ÷ = 0,9 × 1417 × 420 × 130,5 − ÷× 10 = 67,82kN.m 2 Ta thấy Mumax = 29,09kN.m < φ.M n = 67,82kN.m Vậy mặt cắt đảm bảo mặt cường độ - Kiểm tra hàm lượng cốt thép: + Lượng cốt thép tối đa: SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 68 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN c 10,66 = = 0,082 < 0,42 => Đạt d e 130,5 + Lượng cốt thép tối thiểu: As 1417 = = 0,0035 b.d 2000 × 200 => ρ > ρmin => Đạt f c' 40 ρmin = 0,03 = 0,03 = 0,0028 fy 420 ρ= Cự ly tối đa cốt thép: Theo TCN 5.10.3.2 cự ly cốt thép không vượt 1,5 chiều dày cấu kiện 450mm Smax < 150 × 200 = 300mm 7.3.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng mặt cầu (cho 1m mặt cầu kiểm toán theo TTGHCĐI) Để thuận tiện cho thi công: Bố trí mặt phẳng lưới cốt thép cho mặt cầu nên cốt thép âm cho phần hẫng bố trí giống cốt thép âm chọn tức chọn thép thường đương kính φ = 19mm Momen tính toán cho momen âm hẫng 27,07kN.m < 33,35 kN.m nên chắn lượng cốt thép chọn thỏa mãn mặt cường độ 7.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng - Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng kiểm toán nứt bêtông - Công thức kiểm tra: fct ≤ 0,8.fr Trong đó: + fr: Cường độ chịu kéo uốn bêtông f r = 0,63 f c' = 0,63 38 = 3,88MPa + fct: Ứng suất kéo thớ mặt cắt nguyên - Nếu fct >0,8.fr, mặt cắt bị nứt Kiểm soát điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt: Z f s ≤ f sa = ;0,6f ÷ y 1/3 (d c A) Trong đó: + fs: Là ứng suất cốt thép chịu kéo nội lực tổ hợp tải trọng sử dụng gây SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 69 66DLCD34 A ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN + A: Là diện tích vùng bê tông chịu kéo có trọng tâm với cốt thép chịu kéo + fy: Giới hạn chảy cốt thép thường + dc: Là chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính từ tâm cốt thép đến thớ chịu kéo bê tông + Z: Là thông số bề rộng vết nứt Với cấu kiện môi trường khắc nghiệt: Z = 23000N/mm Với cấu kiện môi trường thông thường: Z = 30000N/mm 7.4.1 Tính cho mặt cắt nhịp kê hai cạnh - Mô men uốn lớn mặt cắt nhịp sơ đồ kê hai cạnh có: Mu = 10,09kN.m - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h = ts = 200mm + Bề rộng: b = 1000mm - Xác định fct: Ma 6.M a × 10,09 × 106 f ct = y t = = = 1,514MPa Ig b.h 1000 × 2002 - Ta có: fct = 1,514MPa Mặt cắt chưa nứt 7.4.2 Tính cho mặt cắt gối kê hai cạnh - Mômen uốn mặt cắt gối kê hai cạnh: Mu = 14,12kN.m - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h = ts = 200mm + Bề rộng: b = 1000mm - Xác định fct: Ma 6.M a × 14,12 × 106 y t = = = 2,118MPa + f ct = Ig b.h 1000 × 2002 - Ta có: fct = 2,118MPa Mặt cắt chưa nứt 7.4.3 Tính cho mặt cắt ngàm hẫng - Mômen uốn mặt cắt ngàm hẫng: Mu = 14,75kN.m - Mặt cắt kiểm toán mặt cắt chữ nhật: + Chiều cao: h = ts = 200mm + Bề rộng: b = 1000mm SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 70 66DLCD34 ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN TUẤN - Xác định fct: Ma 6.M a × 14,75 × 106 y t = = = 2,21MPa + f ct = Ig b.h 1000 × 2002 - Ta có: fct = 2,21MPa Mặt cắt chưa nứt The End!!! SV: NÔNG VĂN CHƯƠNG Page 71 66DLCD34 [...]... Trng thỏi gii hn cng : + Trng hp 1: tt tt tt M tt = (M DC + M DW + M tttruck + M lan + M ttNg ) tt tt tt tt tt V tt = (VDC + VDW + Vtruck + Vlan + VNg ) + Trng hp 2: tt tt tt M tt = (M DC + M DW + M tttan dem + M lan + M ttNg ) tt tt tt tt tt V tt = (VDC + VDW + Vtan dem + Vlan + VNg ) - Bng ni lc t c dng lờn dm biờn (Trng thỏi gii hn s dng) Ni lc M1 M2 M3 V0 V1 V2 V3 Do tnh ti TC Tnh Tnh ti ti 1 2... trng tng ng Tuy nhiờn õy ta ch cn thnh lp 2 t hp ti trng + T hp ti trng 1: Ni lc do ti trng tiờu chun t nh toỏn thit k theo TTGH s dng + T hp ti trng 2: Ni lc do ti trng t nh toỏn t nh toỏn thit k theo TTGH cng I - i vi mi t hp ti trng ta ch cn thnh lp 2 trng hp ti trng gia tnh ti v hot ti nhm t m ra trng hp ti trng bt li nht s khng ch thit k + TH1: Tnh ti + Xe ti thit k +ti trng ln +on Ngi + TH2:... ct t 1-2m Tuy nhiờn thc t ta ch cn xỏc nh ni lc ti cỏc mt ct quan trng phc v cho vic t nh duyt dm ch - T nh toỏn ni lc ti 3 mt ct sau: + Mt ct cú mụmen ln nht: Mt ct gia nhp L/2 + Mt ct cú lc ct ln nht: Mt ct gi + Mt ct cú mụmen v lc ct cựng ln: Mt ct L/4 - Bng ta cỏc mt ct t nh toỏn ni lc: STT 1 2 3 4 Mt ct t nh toỏn Mt gi Mt ct thay i Mt ct L/4 Mt ct L/2 Kớ hiu 0-0 I-I II-II III-III Cỏch gi x 0 1.6... 66DLCD34 AMH: THIT K CU GVHD: TH.S NGUYN VN TUN 0.50 23.2 11.6 11.6 0.500 0 2.90 -2.90 0.00 - t nh ni lc do tnh ti thỡ ta t tnh ti trc tip lờn AH v t nh toỏn ni lc theo cỏc cụng thc: V3 M tct = ( DC tc + DWtc ) M ;M ttt = ( 1.DC tc + 2 DWtc ) M Vttc = ( DC tc + DWtc ) V ;Vttt = ( 1.DC tc + 2 DWtc ) V Trong ú: + DCtc , DWtc: Tnh ti giai on I v II tiờu chun 1 , 2 l h s ti trng ly theo quy trỡnh nh... TH2: Tnh ti + Xe 2 trc thit k +ti trng ln +on Ngi - Trng thỏi gii hn s dng: + Trng hp 1: SV: NễNG VN CHNG Page 29 66DLCD34 AMH: THIT K CU GVHD: TH.S NGUYN VN TUN tc tc M tc = M DC + M tcDW + M tctruck + M lan + M tcNg tc tc tc tc tc V tc = VDC + VDW + Vtruck + Vlan + VNg + Trng hp 2: tc tc M tc = M DC + M tcDW + M tctan dem + M lan + M tcNg tc tc tc tc tc V tc = VDC + VDW + Vtan dem + Vlan + VNg - Trng... 3.3.3 T nh ni lc do xe ti thit k v xe hai trc thit k 3.3.3.1 Nguyờn tc t nh toỏn - t nh ni lc do xe ti v xe 2 trc ta xp ti trc tip ti trng lờn AH ni lc theo s bt li nht v t nh toỏn ni lc + S t nh ca dm ch l dm gin n nờn khong cỏch gia cỏc trc xe ca xe ti thit k l 4,3m - Cụng thc t nh toỏn ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k: M htc = g h m. Pi yi M M htt = (1 + IM). h M htc Vhtc = g h m. Pi yi V Vhtt =... Pi yiV Trong ú: + M htc , M htt : Mụmen un tiờu chun, t nh toỏn + Vhtc , Vhtt : Lc ct tiờu chun, t nh toỏn + yiM , yiV : L tung AH mụmen v lc ct ti v trớ trc th i + gh: H s phõn b ngang ca hot ti, ti trng ln v ti trng ngi + 1+IM: H s xung kớch ca hot ti (1+IM=1,25) + h : H s ti trng ca hot ti ( h = 1,75 ) + m l h s cp ng (m=1) 3.3.3.2 T nh mụmen do hot ti ti cỏc mt ct - Xp trc xe trc tip lờn tung... lc ti cỏc mt ct t nh toỏn - V ng nh hng ti 4 mt ct: SV: NễNG VN CHNG Page 13 66DLCD34 GVHD: TH.S NGUYN VN TUN 1.00 AMH: THIT K CU ĐAH lực c t tại m t c t gối -0.069 1.49 0.931 ĐAH mômen t i m t c t gối ĐAH lực c t tại m t c t cách gối 1,6m 4.35 -0.25 0.75 ĐAH mômen t i m t c t cách gối 1,6m ĐAH lực c t tại m t c t L/4 5.3 -0.50 -0.50 ĐAH mômen t i m t c t L/4 ĐAH mômen t i m t c t L/2 ĐAH lực c t tại... 3.3.3.3 T nh lc ct do hot ti ti cỏc mt ct - Xp ti lờn ng nh hng lc ct: 110kN 145kN 35kN 1.00 145kN 110kN Hỡnh 13: Xp ti lờn AH lc ct ti mt ct gi SV: NễNG VN CHNG Page 25 66DLCD34 AMH: THIT K CU GVHD: TH.S NGUYN VN TUN Tung AH Ti trng trc Ni lc do ti trng trc Tng Pi Yi = H s PBN mụ men Do hot ti tiờu chun Do hot ti t nh toỏn Truc k Xe ti thit k x1 x2 x3 0 4.3 8.6 y1 y2 y3 1 0.815 0.629 tr tr P3 P2 Ptr1... ng M Vngtc = g ng q ng V M ltt = h M ltc Vng' = g ng q ng V tt tc M ng = h M ng Vngtt = h Vngtc Trong ú : + q l ,q ng : Ti trng ln v ti trng ngi ri u + M htc , M htt : Mụ men un tiờu chun ,t nh toỏn v mụ men un khi t nh mi do + Vhtc , Vhtt : Lc ct tiờu chun ,t nh toỏn + M , V : Tng din t ch AH mụ men v lc ct ca mt ct cn xỏc nh ni lc + g l ,g ng : H s phõn b ngang ca hot ti,ti trng ln v ti trng ngi