13 III 1 phuong an ky thuat

Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Phơng án kỹ thuật Cầu dầm bê tông cốt thép d l I Giới thiệu phơng án Chọn phơng án TKKT: + Căn vào yêu cầu nhiệm vụ thiết kế, tính toán từ Thiết kế sơ ta chọn ph ơng án sơ th cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép DƯL làm phơng án thiết kế kỹ thuật + Sơ đồ kết cấu nhịp: 5x33 m + Chiều dài toàn cầu Ltc = 173.30 m Tính đến đuôi mố Kết cấu tầng trên: + Chiều dài chế tạo L =33 m + Chiều dài nhịp tính toán Ltt=32.4m + Khổ cầu 9.0+2x1.0 m + Tải trọng thiết kế HL 93 + Ngời Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp + Công nghệ thi công: Cốt thép dự ứng (DƯL) lực thi công phơng pháp: kéo sau + Bê tông dầm chủ có: f 'c = 40 MPa + Quy trình thiết kế : 22 TCN 272 05 Kết cầu tầng dới + Mố cầu: Là dạng mố chữ U, BTCT dựa hệ thống cọc đóng sâu tới đất ổn định Kích thớc mố phụ thuộc vào khổ cầu đại hình địa chất thuỷ văn nơi xây dựng cầu + Trụ cầu: Là trụ thân hẹp, BTCT có sờn vát tròn, kích thớc mố phụ thuộc vào khổ cầu địa hình địa chất thuỷ văn nơi xây dựng cầu Các thông số: + Dung trọng bê tông xi măng 2.4 T/m + Dung trọng bê tông nhựa: 2.25 T/m + Dung trọng cốt thép: 7.85 T/m II Thiết kế ph ơng án kết cấu nhịp 1.Kết cấu nhịp: Kết cấu nhịp sơ chọn nh hình vẽ: Mặt cắt ngang cầu ( 1:200) 1/2 mặt cắt nhịp (1:200) 1/2 mặt cắt gối (1:200) 12000 500 vạch sơn 9000/2 lớp phòng n ớc 7mm 2% 200 1000 2000 2000 + Số lợng dầm chủ : dầm + Khoảng cách dầm chủ : 2000 mm + Chiều dài phần hẫng d: 1000 mm 2.Dầm chủ: 600 2000 500 vạch sơn 2% 600 2000 1000 bê tông asphan 50mm lớp mui luyện 30mm 1110 9000/2 600 2000 100 2100 1000 610 500 1000 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Dầm chủ mặt cắt chữ I chọn với thông số nh hình vẽ: mặt cắt vát dầm 800 100 100 600 800 100 100 300 200 1416.67 1650 200 33.33 120 120 100 80 900 200 100 200 200 300 1650 200 300 200 250 250 200 900 300 600 80 600 120 100 80 100 mặt cắt gối 800 1650 mặt cắt nhịp 600 600 vát góc 20 x20 600 vát góc 20 x20 vát góc 20 x20 3.Dầm ngang: b5 b6 b1 b2 b3 h1 h1 h2 h3 h4 h2 h3 b4 b1 b2 b3 b + Khoảng cách dầm ngang: 810 cm + Số lợng dầm ngang: dầm ngang giã nhịp dầm ngang đầu nhịp cặp dầm + Diện tích dầm ngang nhịp: A gn = 2.234 m + Diện tích dầm ngang đầu nhịp: A dn = 1.821 m + Thể tích toàn dầm ngang: V dn = x (3 x 2.234 + x 1.821) x 0.2 = 10.343 m Hàm lợng cốt thép theo thể tích dầm ngang : % Suy ra, thể tích cốt thép: V ct = 2% x 10.343 = 0.206 m Khối lợng cốt thép dầm ngang: G ct = 0.206 x 7.85 = 1.624 T Thể tích bê tông dầm ngang: V bt = 10.343 0.206= 10.136 m Khối lợng bê tông dầm ngang: G bt = 10.136 x 2.4= 24,327 T Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp + Khối lợng toàn dầm ngang: G dn = 1.624 + 24.327 = 25.951 T 600 4.L an can: 500 100 150 250 500 200 + Diện tích mặt cắt ngang lan can: A lc = 0.1888 m + Thể tích bên lan can: V lc = x 0.1888 x 33= 12.458 m Hàm lợng cốt thép lan can: 1,5 % Suy thể tích cốt thép: V ct = 1.5% x 12.458 = 0.187 m Khối lợng cốt thép lan can: G ct = 0.187 x 7.85 = 1.467 T Thể tích bê tông lan can: V bt = 12.458 0.187 = 12.271 m Khối lợng bê tông lan can: G bt = 12.271 x 2.4= 29.449 T + Khối lợng toàn lan can: G dn = 1.467 + 29.449 = 30.916 T Bê tông mặt cầu: + Diện tích mặt cắt ngang mặt cầu: A bmc = 2.536m + Thể tích mặt cầu: V bmc = 2.536x 33= 83.688 m Hàm lợng cốt thép mặt cầu : % Suy thể tích cốt thép: V ct = 3% x 83.688 = 2.51 m Khối lợng cốt thép mặt cầu: G ct = 2.51 x 7.85 = 19.709 T Thể tích bê tông mặt cầu: V bmc = 83.688 2.51= 81.177 m Khối lợng bê tông mặt cầu: G bmc = 81.177 x 2.4= 194.825 T + Khối lợng toàn mặt cầu: G= 19.709 +194.825 = 214.534 T Bê tông nhựa: + Chiều dày lớp bê tông nhựa: 0.07 m + Diện tích MCN lớp bê tông nhựa: 1.323 m + Thể tích lớp bê tông nhựa: V btn = 43.659 m + Khối lợng lớp bê tông nhựa: G= 43.659 x 2.25 =98.232 T Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Tính khối lợng dầm chủ: + Diện tích mặt cắt ngang dầm đầu dầm: A dd = 1.017 m + Diện tích mặt cắt ngang dầm dầm: A gd = 0.604 m Chiều dài đoạn vút: 1.5m Chiều dài đầu dầm: 1.5m + Thể tích toàn dầm: V d = 21.79 m a Các tải trọng tĩnh: Trọng lợng bê tông: 2400 x 9.81 x 10 = 2.3544 x 10 N/mm * Dầm trong: DC: Tĩnh tải phận kết cấu liên kết + Trọng lợng thân dầm: DC d = 2.3544 x 10 x 21.79/33 = 15.55 N/mm + Bản: DC b = 2.3544 x 10 x 200 x 2000 = 9.417 N/mm + Dầm ngang: Một cách gần xem dầm ngang nh tĩnh tải rải dầm chủ Trọng lợng dầm ngang: P dn = 9.929 kN Tông số dầm ngang: x = 25 dầm Suy tĩnh tải rải lên dầm chủ dầm ngang: DC dn = 1.532 N/mm Tổng cộng: DC= 15.55 + 9.417 + 1.532 =26.497 N/mm DW: Tĩnh tải lớp mặt cầu: DW= 2250 x 9.81 x 10 x 70 x 2000= 3.09 N/mm * Dầm ngoài: DC: Tĩnh tải phận kết cấu liên kết + Trọng lợng thân dầm: DC d =15.55 N/mm + Bản: DC b = 2.3544 x 10 x 200 x (2000/2+1000) = 9.417 N/mm + Dầm ngang: DC dn = 0.766 N/mm + Lan can: DC lc =2.3544 x 10 x 0.1888 x 10 = 4.4439 N/mm Tổng cộng: DC= 15.55 + 9.417+ 0.766 + 4.4439 = 30.175 N/mm DW: Tĩnh tải lớp mặt cầu: DW= 2250 x 9.81 x 10 x 70 x (2000/2 + 1000)= 3.09 N/mm Kết quả: Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp DC DW Dầm 26.498 Dầm 30.175 b Tính hệ số phân bố ngang: * Dầm trong: + Một xe chất tải: Hệ số phân bố ngang mg đợc xác định theo công thức sau: 0.4 0.3 S S K g mg = 0,06 + 4300 L L.t s 3.090 3.090 0.1 SI m Trong đó: S - Khoảng cách cấu kiện đỡ; S = 2000 mm L Chiều dài nhịp tính toán; L= 32400 mm Kg = L.t s Khi tính sơ cho phép lấy Thay số suy ra: mg mSI = 0.379 + Khi xe chất tải lớn hệ số phân bố ngang mg đợc xác định theo công thức sau: mg MI m 0.6 0.2 S S K g = 0,075 + 2900 L L.t s 0.1 Thay số: mg mMI = 0.533 (Đây giá trị khống chế) * Dầm ngoài: Khi xe chất tải: Hệ số phân bố ngang đợc xác định theo nguyên tắc đòn bẩy: 600 500 1800 100 2000 Theo lấy cân mômen với gối giả định ta đợc: MB= Px(1800+100) + Px100 RA x2000 = Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp R= 1.0 P Khi phần xe mà dầm biên phải chịu: R A / 2P = 1.0P/ 2P = 0.5 + Khi có xe chất tải, hệ số tảI 1,2 , suy mg mSE = 0.6 + Khi có xe chất tải nhiều hơn: d e - Khoảng cách từ dầm đến mép lan can Ta có : d e = 500 mm e= 0.77 + de = 0.94 Lấy e=1 2800 mg mME = e mg mMI = 1.0 x 0.533 = 0.533 c Tính hệ số phân bố ngang cho lực cắt: * Dầm + Một thiết kế chịu tải: g = 0,36 + S 7600 + Hai thiết kế chịu tải: 2,0 S S g = 0,2 + 3600 10700 Điều kiện áp dụng: 1100 < S Ta có: S = 2000 (mm) L = 32400 (mm) Nb = Đảm bảo điều kiện áp dụng công thức Thay số tính toán ta có: + Một thiết kế chịu tải: g Q1 =0.36 + S = 0.623 7600 + Hai thiết kế chịu tải: g Q = 0.2 + S S = 0.721 3600 10700 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Chọn giá trị lớn giá trị gben = 0,721 * Dầm ngoài: + Hai thiết kế chịu tải: g = e.gben e = 0,6 + de 3000 Thay số tính toán ta có: e = 0.6 +500/3000 = 0.766 g = 0,766 ì 0,721= 0,553 Kết quả: Dầm Dầm Giá trị lớn Mômen 0.533 0.60 0.60 Lực cắt 0.721 0.553 0.721 III xác định nội lực dầm chủ mặt cắt đặc tr ng Ta tiến hành tính toán mặt cắt: Ltt/2, Ltt/4, Ltt/3, Cách gối 1.5 m , gối Để tiện tính toán ta tổng hợp lại kết tính toán dới dạng bảng nh sau: Ta xếp tải lên đờng ảnh hởng: 1.Vẽ đah đại diện mặt cắt: 1.1 Tại mặt cắt L/2 a Do tải trọng thân phận kết cấu thiết bị phụ phi kết cấu (DC) mặt cắt l/2 32400 0.5 Q 0.5 8.01 M b Do tải trọng thân lớp phủ mặt tiện ích công cộng (DW) Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp mặt cắt l/2 32400 0.5 8.01 M c Do xe 3Qtrục 145kN 4300 35kN 4300 110kN 0.5 Q 0.34 4300 110kN 0.5 mặt cắt l/2 145kN 5.73 4300 d Do xe trục: 145kN 8.01 5.73 M 0.207 145kN 35kN 4300 0.5 mặt cắt l/2 7.5 8.01 M 110kN 0.5 0.459 110kN 4300 32400 mặt cắt l/2 0.5 Q e Do tải trọng 0.5 Q 0.5 8.01 M 9.3 kn/m Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp f Do tải trọng hành mặt cắt l/2 32400 3.75 kn/m 0.5 8.01 M 0.5 1.2 Tại mặt cắt L/3, L/4, Gối tơng tự: Q Các bảng kết tính toán: - Do tải trọng thân phận kết cấu thiết bị phụ phi kết cấu (DC): Ltt/2 Ltt/3 Ltt/4 Gối ĐV x 16.2 10.8 8.1 m M 4185.39151 2821.61226 2095.30836 kN.m Q 220.329599 295.746766 522.52 kN - Do tải trọng thân lớp phủ mặt tiện ích công cộng (DW): Ltt/2 x 16.2 M 481.180853 Q - Do xe tải thiết kế (xe trục): Ltt/2 x 16.2 M 1354.15071 Q 79.0355638 - Do xe hai trục thiết kế: Ltt/2 x 16.2 M 1053.56797 Q 86.1174573 - Do tải trọng thiết kế: x M Ltt/3 Ltt/4 Gối 10.8 8.1 324.391586 240.890789 25.3305776 34.0010441 60.073 ĐV m kN.m kN Ltt/3 Ltt/4 Gối 10.8 8.1 940.590852 664.987203 141.482762 160.034465 213.35 ĐV m kN.m kN Ltt/3 Ltt/4 Gối 10.8 8.1 713.247175 508.103701 131.466066 142.60117 175.92 ĐV m kN.m kN Ltt/2 Ltt/3 Ltt/4 16.2 10.8 8.1 1206.7866 813.564 554.4288 Gối 0 ĐV m kN.m Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp x P b a L + Độ võng tính cho dầm giản đơn: Độ võng mặt cắt x lực tập trung P đặt cách đầu dầm a b: Với x= L/2 x= P.b.x (L b2 x2 ) 6.E.I L x= P.L3 48 EI (x Vậy độ vồng độ vòng cúa dầm thoả mãn điiêù kiện thiết kế Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện Kiểm toán theo công thức: Vu< Vn : Hệ sô sức kháng cắt = 0,9 (đối với cấu kiện chịu cắt xoắn) Vn: Sức kháng cắt danh định Vn lấy theo trị số nhỏ của: Vn = Vc + VS + Vp Vn = 0,25.fc.bv.dv + Vp Trong đó: Vc: Sức kháng cắt danh định ứng suất kéo bê tông Vc = 0,083 f c' bv d v VS: Sức kháng cắt cốt thép chịu cắt VS = Av f y d v (cot g + cot g ) sin S dv: Chiều cao chịu cắt có hiệu bv: Bề rộng bụng có hiệu, lấy bề rộng lớn chiều cao d v s: Cự li cốt thép đai : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng, = Av: Diện tích cốt thép chịu cắt cự li s (mm2) Vp: Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dụng, dơng ngợc chiều lực cắt (N) a Xác định Vp Vp = Astr f p sin i Astr: Diện tích tao cáp, (mm2) fp: ứng suất cáp sau mát, giá trị ứng với mặt cắt i: Góc lệch nhóm cáp thứ i so với trục dầm Aps Mặt cắt mm L/2 1201.2 L/3 1201.2 L/4 1201.2 Gi 1201.2 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp fp sin (ai) Mpa 1046.9445 1069.7239 1091.2953 1184.5578 bó 0.0000 0.0299 0.0597 0.1186 bó 0.0000 0.0253 0.0506 0.1006 bó 0.0000 0.0207 0.0414 0.0825 bó 0.0000 0.0126 0.0251 0.0502 bó 0.0000 0.0044 0.0089 0.0177 0.0000 0.0929 0.1856 0.3696 N 119360.54 243333.54 525948.18 Tổng VP Mt ct Lực nén dọc trục CT DƯL gây L/2 1 1 L/3 0.9996 0.9997 0.9998 0.9999 0.9999 L/4 0.9982 0.9987 0.9991 0.9996 0.9999 Gi 0.9929 0.9949 0.9966 0.9988 0.9998 5.0000 4.9989 4.9957 4.9830 6735.102 5931.27 5590.3 5692.24 bó bó bó bó bó cos(a i ) cos(a ) i fp cos(a i ) b Xác định dv bv 0,9d e 0,72h Chiều cao chịu cắt: d v = Max Kết tính toán nh sau: Mt ct 0.9de 0.72h Chn dv c Xác định Q L/2 L/3 L/4 1332 1301.04 1198.35 1188 1188 1188 1332 1301.04 1198.35 mm mm mm Để xác định đợc phải thông qua trị số: Gi 795.87 1188 1188 v x f c' v: ứng suất cắt bê tông đợc xác định theo công thức: = Vu V p b d ì f c' ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn cấu kiện đợc xác định: Mu + 0,5Vu cot g A ps f po dv x = 0,002 E s As + E p A ps Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Nếu x âm giá trị tuyệt đối phải đợc giảm cách nhân với hệ số F lấy theo: F = E p A ps E c Ac + E p A ps Trong đó: Ac: Diện tích bê tông chịu kéo uốn cấu kiện fpo: ứng suất thép ứng suất trớc ứng suất bê tông xung quanh f po = f pe + f pc Ep Ec fpe: ứng suất có hiệu cốt thép ứng suất trớc sau mát fpe = 0,8fpy = 1312 (MPa) fpc: ứng suất nén trọng tâm tiết diện fpc = F/A Kết tính v/ fc Mặt cắt Vu N j bv mm dv mm v N/mm2 L/2 0.00E+00 0.9 200 1332 v/f'c Để xác định x ta giả định: = 30 L/3 2.64E+05 0.9 200 1301.04 1.129397 L/4 3.55E+05 0.9 200 1198.35 1.64589 Gi 6.27E+05 0.9 200 1188 3.024932 0.028235 0.04115 0.075623 Cotg = 1,7321 fpe = 0,8fpy = 1312 (MPa) Kết tính toán x Mặt cắt F N A mm2 fpc Mpa fpo Mpa L/2 787072.1 604000 1.325037 1320.164 L/3 784712.3 604000 1.3210645 1384.735 Mu dv Vu 9.49E+09 1332 0.00E+00 6.4E+09 1301.04 2.64E+05 N.mm mm N L/4 764879.89 604000 1.2876766 1385.093 465784796 1198.35 3.55E+05 Gối 744295 1017330 0.7538 1367.686 1188 6.27E+05 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp cotg(q)= 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 Aps mm 5922 5922 5922 5922 Es Mpa 200000 200000 200000 200000 As mm 0 0 Ep Mpa 197000 197000 197000 197000 Nu N 6735.102 5931.27 5590.321 5692.238 ex 0.00072 0.00130 0.001361 0.001259 Kiểm tra ex OK OK OK OK Tra hình 5.8.3.4.2.1 ta đợc: Mặt cắt L/2 L/3 L/4 Gối 32.52 27.18 28.11 32.37 2.39 3.93 3.29 2.37 Các giá trị tính đợc gần sát với giả thiết chọn để tính toán d Tính Vc VS Chọn cốt đai chống cắt Để dễ dàng thi công, chọn cốt đai đờng kính không đổi, nhng khoảng cách cốt đai thay đổi theo giảm lực cắt theo chiều dài dầm Chọn cốt thép đai cốt thép S: Là số cốt đai đợc bố trí mặt cắt tính toán Avmin = 0,083 f c' bv S fy Av: Diện tích cốt thép ngang cự li s (mm2) s: Cự li cốt thép đai Thay số liệu vào phơng trình ta đợc Avmin Dựa vào kết tính thông số thành phần để tính V c, VS e Tính sức kháng danh định tiết diện Theo công thức nêu để tính Vn, kết cho bảng sau: Mặt cắt S (mm) bv (mm) fy (Mpa) f'c (Mpa) Av (mm2) Vc (N) Vs (N) Vn1 (N) Vn2 (N) (Vn1, Vn2) L/2 300 200 400 40 52.49 334225.9 242205.3 576431.3 2664000 576431.3 L/3 200 200 400 40 52.49 536810.84 236575.72 903926.33 2732619.7 903926.33 L/4 200 200 400 40 52.49 413921.19 217903.00 877850.07 2642725.8 877850.07 Gi 100 600 400 40 52.49 886796.81 648104.15 2035003 7628102.03 2035003 Bộ môn cầu hầm f Vn (N) Vu (N) Kết luận Vu 2 nên ta tính toán nh kê cạnh Do dải nằm ngang nhịp 8100 vợt qúa 4600 nên ta thiết kế theo bánh xe trục 145 kN tải trọng - Chiều dài nhịp S = 2000-200 = 1800 mm - Bề dày hs = 200 mm - Lớp phòng nớc: mm - Lớp bê tông atphan: 70 mm Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp P * Mômen trọng lợng mặt cầu gây ra: Theo CT: M i = W DC x A i Trong đó: + M i : Momen tiết diện i + W DC : Trọng lợng mặt cầu ( Đợc tính trọng lợng 1m dài mặt cầu chia cho chiều rộng toàn mặt cầu.) + A i : Diện tích đah Mômen nhịp: M i = W DC ì L2 W DC = 0.2 x 2.0 x 9.81= 3.924 kN/m W DC ì L2 3.92 ì 2.4 Mi = = = 2.98 kN.m 8 * Mômen lớp phủ mặt cầu (cho 1m bề rộng bản) gây ra: Theo CT: M i = W DW x A i Trong đó: + M i : Momen tiết diện i + W DW : Trọng lợng lớp phủ mặt cầu ( Đợc tính trọng lợng 1m dài lớp phủ mặt cầu chia cho chiều rộng lớp phủ mặt cầu.) + A i : Diện tích đah WDW=1.628 KNm M i = 1.0765 kNm * Mômen tải trọng xe tiêu chuẩn gây ra: - Các bánh xe trục cách 1800mm - Tải trọng bánh xe là: P= 72.5 kN Khi thiết kế vị trí ngang xe đợc bố trí cho hiệu ứng dảI phân tích đạt giá trị lớn Vị trí trọng tâm bánh xe đặt cách đá vỉa 300mm, 600mm thiết kế phận khác Chiều rộng dảI tơng đơng b(mm) bánh xe đợc lấy nh bảng TCN 4.6.2.1.3-1 Ta có: + Đối với phần hẫng: E = 1140 + 0.833X Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp + Đối với vị trí có mômen dơng: E+ = 660 + 0.55S + Đối với vị trí có mômen âm: E- = 1220 + 0.25S Trong đó: X: Khoảng cách từ tảI trọng đến điểm đặt gối tựa S: Khoảng cách gối E: Chiều rộng dảI tơng đơng Có thể hiểu chiều rộng ảnh hởng tảI trọng ( làm phát sinh nội lực) Khi tính toán hiệu ứng lực, tảI trọng bánh xe đợc mô hình hoá nh tảI trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc lốp xe cộng với chiều dày mặt cầu nh đợc xác định dới đây, nh tải trọng phân bố đặt trọng tâm lốp xe phân bố dọc theo chiều dài dải tơng đơng đợc tính nh Diện tích tiếp xúc lốp xe với mặt đờng phảI đợc coi hình chữ nhật có: - Chiều rộng ( ngang cầu: b=510mm) Chiều rộng diện tích tiếp xúc: B= b+h f = 510 + 200= 710 mm - Chiều dài ( Dọc cầu) IM l = 2.28 ì 10 n + + P 100 Trong đó: n : Hệ số tải trọng ôtô lấy theo bảng 3.4.1.1 IM: Lực xung kích (%) lấy theo bảng 3.6.2.1.1 P : TảI trọng bánh xe P= 72.5 kN Cho xe tải P= 55 kN Cho xe trục Chiều dài diện tích tiếp xúc: IM L = 2.28 ì 10 n + + P + h f = 706.2 mm ( Tính cho xe tải) 100 Với khoảng cách dầm nhỏ nên ta xếp bánh xe lên bản: Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp b l l/2 l/4 Trong phần ta tính hiệu ứng lực tảI trọng xe đợc tính với tảI trọng bánh xe lực tập trung có giá trị P/b tính 1m Mô men tải trọng bánh xe đợc tính theo công thức: M i = nP Trong đó: yi + q11 b + n: Hệ số xe + P: Tải trọng bánh xe + b: Chiều rộng dải tơng đơng bánh xe + yi: Tung độ đờng ảnh hởng vị trí đặt bánh xe + q1: TảI trọng thiết kế + : Diện tích đờng ảnh hởng đặt tải trọng Vì xếp nên ta lấy: n=1 qlàn = Tổng = 0.525 P= 72.5 kN/m m2 kN Mlàn = kNmm MTK kNmm = 62.8 M+= 62.8 x 0.5 = 31.4 kNm M- = 62.8 x (-0.7)= - 43.96 kNm * Tổ hợp nội lực: Sau tính toán đợc mô men tảI trọng thành phần gây ra, ta tiến Hành tổ hợp nội lực với hệ số tảI trọng đợc tra bảng TCN 3.4.1-1 Tất Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp tảI trọng tác dụng vào mặt cầu đợc đa vào tổ hợp Đối với mặt cầu, cần tính toán kiểm tra theo hệ số sức kháng khống chế bề rộng vết nứt Cho nên ta tính tổ hợp cho trạng thái giới hạn cờng độ I trạng tháI giới hạn sử dụng: Tính toán nội lực theo công thức điều: 1.3.2.1-1: o M tt = aì hi ì i ì Qi Trong đó: + i : Hệ số tải trọng +Q i : Nội lực tính toán + i : Hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số điều chỉnh tải trọng hệ số xét đến tính dẻo, tính d, quan trọng khai thác: = D ì R ì I - Khi tính toán với trạng thái giới hạn cờng độ I D =1 Đối với thiết kế thông thờng R =1 Thiết kế mặt cầu với mức d thông thờng I = 1.05 Cầu đợc thiết kế quan trọng = 1.05 - Khi tính toán với trạng thái giới hạn sử dụng D =1 Đối với thiết kế thông thờng R =1 Thiết kế mặt cầu với mức d thông thờng I = Cầu đợc thiết kế quan trọng = Bảng tổng hợp tổ hợp tảI trọng cờng độ I Hệ số max Mmax Mmin M(wDW)KN.mm 1.5 0.65 1.05 134.7 58.37 M(wDC)KN.mm 1.25 0.9 1.05 330.95 238.28 M(LL)KN.mm 1.75 1.75 1.05 115.395 115.395 Bảng tổng hợp tổ hợp tảI trọng cờng độ I Tổng 581.045 412.045 Bộ môn cầu hầm Hệ số M Đồ án tốt nghiệp M(wDW)KN.mm 1 85.52 M(wDC)KN.mm 1 252.15 M(LL)KN.mm 1 62.8 Tổng 400.47 Thiết kế cốt thép cho mặt cầu Tính toán cho phần mô men dơng bản: Sử dụng côt thép thờng D12 Xác định diện tích chịu kéo cốt thép theo công thức kinh nghiệm: As = Mi 0.01 ì f y ì d s Chiều dày lớp bê tông bảo vệ : d= 50 mm ds = 150 mm As = 968.4083 mm Tính duyệt lợng cốt thép theo khả chịu uốn Mô men quán tính phát sinh MC Chiều cao mặt cắt Bề rộng mặt cắt Diện tích mặt cắt Cốt thép chịu uốn Đờng kính Số lợng Tổng diện tích Chiều dày lớp bảo vệ Cốt thép chịu nén Đờng kính Số lợng Tổng diện tích Khả chịu uốn: Hệ số chuyển đổi biẻu đồ ứng suất Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén A sfy - As' fy' c= 0,85.b1.fc' b Hệ số sức kháng Chiều dày khối ứng suất tơng đơng, a= c Sức kháng cắt tính toán: Mu h b Ac 400.47 200 1000 200000 KN.mm mm mm mm2 F n As dc = ds' 14 1244.07 50 mm mm2 mm F n As' c= ds = a= Mr= 14 mm 678.58 mm2 0.7642857 8.7046 0.9 150 mm 6.6528235 mm 542.882 kNmm Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Kiểm tra khả chịu uốn Mr > Mu OK IX Tính toán dầm ngang - Sơ đồ dầm liên tục nhiều nhịp kê dầm chủ ,ta tính toán dầm giản đơn sau xét đến tính liên tục - Do cầu dầm I kéo sau, dầm ngang làm không gian kết cấu .1 Nội lực tải trọng cục (hoạt tải) gây Chiều dài nhịp tính toán dầm ngang ln = 2,1 m Tính áp lực bánh xe : Ai = P.i yi Pi - áp lực trục bánh xe yi Tung độ đờng ảnh hởng Tính dầm ngang số l1=7,33m ; l2=2,1m 1,2m 110KN 110 KN 4,3 m 35 KN 4,3 m 145 KN 145 KN 0,0174 0,0174 0,2821 l2 2,13 = 0,5 3 = 0,5 = 0,01332 7,3 + 2.13 l1 + l2 (khi tính coi nh đờng gẫy khúc) - Mô men tải trọng cục Mr đợc tính cách xếp Ai lên đah , sau nhân với hệ số xét đến tính liên tục - Mô men tính toán dầm ngang nhiều nhịp TruckLoad TendomLoad + nhịp : MaxM 0.5 = .0,7.M0 ; MinM 0.5 = - .0,3.M0 (trong =1,75) Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp + Tại gối giữa: MaxM gối = .0,2.M0 ; MinM gối = - .0,9.M0 M0 = (1+à).A zi - Lực cắt : + mặt cắt gối Q gối = .1,15.Q0gối + mặt cắt nhịp : Q 0,5 = .1,15.Q00.5 Q0 =(1+à).A.zi a Khi đặt TruckLoad (nội suy yi) A= (145.1 + 145.0,01332 + 35.0,01332) = 73,6988 KN M0 = 1,25 x 73,6988 x 0,625 = 57,5772 KNm Q0gối = 1,25 x 73,6988 x (1+0,28) = 117,9181 KN Q00.5 = 1,25 x 74,6988 x 0,5 = 46,0618 KN MaxM gối = 1,75 x 0,2 x 57,5772 = 20,152 KNm MinM gối = -1,75 x 0,9 x 57,5772 = - 90.6841 KNm MaxM 0.5 = 1,75 x 0,7 x 57,5772 = 70,5321 KNm MinM 0.5 = -1,75 x 0,3 x 57,5772 = - 30,228 KNm Q gối = 1,75 x 1,15 x 117,9181 = 237,31 KN Q 0.5 = 1,75 x 1,6 x 46,0618 = 128,973 KN b Khi đặt TendomLoad (nội suy yi) A = (110.1 + 110.0,2821) = 70,5155KN M0 = 1,25 x 70,5155 x 0,625 = 55,090 KNm Q0gối = 1,25 x 70,5155 x (1+0,28) = 112,825 KN Q00.5 = 1,25 x 70,5155 x 0.5= 40,066 KN MaxM gối = 1,75 x 0,2 x 55,090 = 19,282 KNm MinM gối = -1,75 x 0,9 x 55,090 = -86,766 KNm MaxM 0.5 = 1,75 x 0,7 x 55,090 = 67,485 KNm MinM 0.5 = -1,75 x 0,3 x 55,090= -58,922 KNm Q gối = 1,75 x 1,15 x 112,825 = 227,060 KN Q 0.5 = 1,75 x 1,6 x 40,066 = 112,185 KN Mômen lực cắt tính toán hoạt tải là: M1=86,766 KNm; Q1=237,31 KN Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Nội lực tải trọng phân bố (tĩnh tải) Đối với dầm I dầm ngang chịu tĩnh tải TLBT mặt cầu lớp phủ có đỡ BTCT đỡ trình thi công để lại vĩnh cửu Tĩnh tải rải đều: g= 24 x 0,2 x 1,27 = 6,096 KN/m Coi dầm ngang kê dầm chủ làm việc nh dầm giản đơn(thiên an toàn), nhịp tính toán l=2,25m, ta có mômen lực cắt lớn M1=g.l2/4=6,096 x 2,252/4=8,778 KNm Q1=g.l/2=6,096 x 2,25/2=7,315 KN Vậy nội lực để thiết kế dầm ngang là: M=M1+M2=86,766+8,778=95,554 KNm Q= Q1+Q2=237,31+7,315=244.625 KNm Bố trí cốt thép Cốt thép bố trí dầm ngang vừa để chịu lực, vừa để liên kết dầm chủ Chiều cao làm việc dầm ngang h0=1270- 46=1224 mm Bê tông có fc=30 Mpa Cốt thép co fy=420 MPa Cốt thép đờng kính 20mm Duyệt cờng độ kháng uốn => Diện tích cốt thép As=2 3,1416.20 =760,2672mm2 dp=h0= 1224 mm 1=0,85-((30-28)/7) x 0,05=0,8 > 0,65 c= As f y 0.85 f 1b f ' c = 760,2672.420 =58,697mm 0,85.30.0,8.200 a=.c=0,8 x 58,697= 46,958 mm a Mn=As.fs.(dp- )=760,2672 x 420 x (1224- 46,958 ) x 10-6= 381,1 KNm Mr=.Mn=0,9 x 381,1 = 343 KNm > Mu= 95,554 KNm => Thoả mãn Duyệt cờng độ kháng cắt Vc=0.083 Vs = f c' bvdv =0,083 x 0,8 x 30 x200 x 1224 x 10-3=230,94 KN Av f y d v (cot g + cot g ) sin s Trong s: bớc cốt thép, chọn s=200 mm Cốt đai dầm ngang sử dụng thép đờng kính mm Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp => Av=2 x 3,1416 ì =100.53 mm2 Vs= 100.53 ì 420 ì 1224(cot g 45) 10 = 268.11 KN 200 Vp= KN Cờng độ kháng cắt danh định: Vn=min[Vc+Vs+Vp , 0,25fc.bv.dv] =min[834,2;1380] Vn=834,2 => Vr=0,9 x 834,2 = 750,78 KN >Vu= 243,175 KN => OK [...]... 1 bó: 11 84.4mm 2 A ps = 5922 mm 2 1/ 2 mặt đứng bố trí cốt thép d l 15 0 15 0 12 00 0 1 2 15 00 3 10 00 10 00 5 4 10 00 6 10 00 14 00 600 9 8 7 200 14 50.0 11 37 .5 825.0 512 .5 Bó cáp 1 Bó cáp 2 Bó cáp 5 300 Bó cáp 4 Bó cáp 3 7000 9000 11 000 13 0 00 15 000 33000/2 10 00 10 10 00 11 10 00 12 10 00 13 10 00 14 10 00 15 15 00 16 17 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp mặt cắt đầu dầm (0 - 0) 800 600 10 0 800 600 10 0 12 0 12 0 12 0 16 50... 12 0 16 50 312 .5 312 .5 200 312 .5 16 50 312 .5 200 10 0 10 0 16 0 14 014 0 16 0 600 Bó cáp 1 2 3 4 5 Bảng toạ độ các bó thép dự ứng lực Mặt cắt Gối Ltt/4 Ltt/3 x(mm) 300 8400 11 100 Y1 14 28.20 839.60 643.40 Z1 0.00 0.00 0.00 Y1 11 16.79 557.58 3 71. 17 Z1 0.00 0.00 0.00 Y1 805.77 286.64 12 0.00 Z1 0.00 0.00 0.00 Y1 499.42 14 6 .17 12 0.00 Z1 0.00 -39.20 -11 4.80 Y1 19 6.57 12 0.0 12 0.00 Z1 0.00 56.00 14 0.00 Ltt/2 16 50 360.00... 850.6585 799.3 415 1. 96E +11 622928.9 5.06E+08 813 . 0885 836. 911 5 Đơn vị mm 2 mm 3 mm mm mm 4 mm 2 mm 3 mm mm Bộ môn cầu hầm MC liên hợp Đồ án tốt nghiệp 2.35E +11 14 50747 1. 28E+09 11 25.588 524. 411 6 3.99E +11 I1 A2 S2 yd yt I2 2.098E +11 10 87396.9 974952057 12 43.8933 406 .10 673 3.739E +11 2.098E +11 10 87396.9 974952057 12 43.8933 406 .10 673 3.739E +11 2.1E +11 10 87397 9.75E+08 12 43.893 406 .10 67 3.74E +11 mm 4 mm 2... y2t 2 = 3.988 x 10 11 mm4 2 Tổng hợp kết quả tính toán MC giảm yếu MC tính đổi ĐTHH Ao So yd yt Io A1 S1 yd yt M/c gối 10 00747 8.46E+08 845.79 41 804.2059 2.35E +11 10 36279 8.75E+08 844. 812 9 805 .18 71 L/4 587396.88 49967 417 3 850.65855 799.3 414 5 1. 961E +11 622928.88 506496 317 813 . 08852 836. 911 48 L/3 587396.88 49967 417 3 850.65855 799.3 414 5 1. 961E +11 622928.88 506496 317 813 . 08852 836. 911 48 L/2 587396.9 5E+08... 63.37 81 fpSR Mpa 25 fpCR Mpa 216 .287 fpR2 Mpa 12 .5074 VI.7 Tổng hợp mất mát ứng suất Mặt cắt fpF fpA fpES fpSR fpCR fpR fpT Đơn vị Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa L/2 75.666 13 1 .16 2 63.37 81 25 216 .287 12 .5074 524.0 01 L/3 50.94 53.6609 25 19 7.439 17 .0298 L/4 40.232 45 .14 9 25 17 0. 91 20.607 gối 2.032 19 .502 25 91. 019 31. 916 L/3 50.94 13 1 .16 2 53.6609 25 19 7.439 17 .0298 475.232 L/4 40.232 13 1 .16 45 .14 9 25 17 0. 91. .. Cánh 18 0.7374 13 8 .13 5 Cánh 18 0.7374 13 8 .13 5 Cánh 17 5.5764 13 4 .19 06 fps f.Mn Mpa N.mm 17 84. 419 1. 55E +10 17 84. 419 1. 51E +10 17 84. 419 1. 38E +10 17 33.465 8.79E+09 5.50E+09 OK 0.00E+00 OK f'c 1 mm mm Mu N.mm 1. 12E +10 7.62E+09 OK OK Kt lun b Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc + Kiểm tra lợng cốt thép tối đa theo công thức: c 0.42 de Trong đó: de = A ps f ps d p A ps f ps = dp Mặt cắt L/2 L/3 c mm 18 0.7374... (x =16 ,2 m) Sơ đồ đặt tải tính độ võng: 4,3 m 35 KN 4,3 m 14 5 KN 14 5 KN Tiết diện để tính độ võng là toàn bộ mặt cắt ngang của cầu I= 3,74 x 10 11 mm4 E= 36056,6 Mpa EI= 3,74 x 10 11 x 36056,6 x 10 -9 =11 ,5 .10 6 KNm2 Trục 35 KN: x= 16 ,2m, a= 20,5m, b =11 ,9m 35.32,4 3 (32,4 2 11 ,9 2 16 ,2 2 ) =1, 425 mm = 6 6 .11 ,5 .10 32,4 35 x Trục 14 5 KN: x =16 ,2m, a =16 ,2 m, b =16 ,2 m 14 5 x 14 5.32,4 3 = = 7,235 mm 48 .11 ,5 .10 ... 0 CĐ III 11 0.85 Sủ dụng 82 .11 1 * Đối với dầm ngoài: Momen: L/3 19 6.54 25.3 31 240.38 595.73 269.49 5 21. 16 397.2 L/4 263.82 34.0 01 285.32 748.96 3 61. 74 660.46 504.2 Gối 466 .1 60.07 417 .3 12 06 639 .1 1076 823.5 Sủ dụng Lực cắt: kN kNm kN Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt nghiệp Mặt cắt DC DW LL+IM+PL CĐ I CĐ II CĐ III Sủ dụng Lực cắt: L/2 418 5.4 4 81. 18 3386 .1 112 31 5655.8 913 1 .7 6 419 .7 L/3 28 21. 6 324.39 2 317 .4... rad, 0= 3 .14 16 4f arctag 2 ( L 2 x) 18 0 L Bảng giá trị 0 (Rad) Bó 1 2 3 4 5 MC gối 0.0000580 0.00004 91 0.0000400 0.0000309 0 MC L/4 0.0 011 61 0.000980 0.000798 0.000 615 0 MC L/3 0.0 015 054 0.0 012 04 0.0 010 12 0.00094 0 MC L/2 0.00 219 90 0.0 018 546 0.0 015 088 0.0 011 618 0 Bảng tính mất mát do ma sát (MPa) cho từng bó tại các tiết diện MC L/3 Bó MC gối MC L/4 10 .423 1 0. 416 8. 217 10 . 312 2 0. 412 8 .14 6 10 .297 3... 384 EI 384 6,89 .10 6 = 0,0 212 m = 14 ,34 mm trong đó gDC1(dn),gDC1(bmc),gDC1(đỡ) 3.2.3 Độ võng do trọng lợng lớp phủ, lan can Tiết diên để tính là mặt cắt liên hợp I= 3,74 x 10 11 mm4 E= 36056,6 Mpa EI= 3,74 x 10 11. 36056,6 .10 -9 =11 ,5 .10 6 KNm2 5 ( g DC 2 (lancan ) + g DW ).L 5 (4 ,14 8 + 3,663)30,24 = gi= = 0,007356m 384 EI 384 11 ,5 .10 6 4 = 3,356 mm trong đó gDC2(lan can),gDW (Xem bảng 3 .1) 3.3 Tính độ