Phương án thi công và kỹ thuât xây dựng cầu

T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Phần thiết kế phơng án kỹ thuật Tạ Công Luân 137 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình chơng giới thiệu chung phơng án Tạ Công Luân 138 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình I.1 Kết cấu phần trên: - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 2@33+65+100+65+2@33 Chiều dài toàn cầu: m - Dầm liên tục nhịp tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi + Chiều cao dầm đỉnh trụ h= 6,0 m + Chiều cao dầm nhịp h= 2,5 m - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực mỹ quan kiến trúc - Mặt cắt hộp dạng thành xiên: + Chiều dày nắp : tb = 30 (cm) + Chiều dày đáy : Tại mặt cắt gối 80 cm , mặt cắt nhịp 30 cm + Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm + Chiều dày mặt cầu ngàm : tn = 60cm Tạ Công Luân 139 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình + Chiều dày sờn dầm : ts = 50 cm I.2 Kết cấu phần dới: a) Cấu tạo trụ cầu : - Trụ cầu dùng loại trụ thân đặc BTCT thờng đổ chỗ fc= 300Mpa - Phơng án móng : Dùng móng cọc khoan nhồi đổ chỗ Trụ có đờng kính cọc D = 150 cm b) Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ chỗ mác bê tông chế tạo fc= 300Mpa - Mố đợc đặt móng cọc khoan nhồi đờng kính D=100cm I.3 Mặt cầu công trình phụ khác: Lớp phủ mặt cầu xe chạy bê tông atphan hạt mịn dầy 0.7cm, dới có lớp phòng nớc dầy 0.4cm Mặt cầu có độ dốc ngang 2% Hệ thống thoát nớc dùng ống nhựa đờng kình 15cm bố trí dọc cầu thoát xuống gầm cầu Toàn cầu có khe co giãn Gối cầu dùng loại gối chậu cao su Lan can cầu dùng loại lan can thép Hệ thống chiếu sáng dùng đèn cao áp thủy ngân bố trí dọc hai bên thành biên cầu với cự ly 50m/1 cột đèn I.4 Vật liệu xây dựng: Bêtông: Cờng độ chịu nén uốn: fc = 40 Mpa Môđun đàn hồi: Tạ Công Luân 140 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình EC = 0.043. 1c.5 f 'C = 35749.52867 Mpa Tỷ trọng bêtông: = 24,5 KN/m3 Cờng độ chịu nén bêtông lúc bắt đầu đặt tải tạo ứng suất trớc: f'ci = 0.9 f'c = 36 MPa Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (5.7.2.2): = 0,85 0,05 ì (f'c 28) = 0,69 Cờng độ chịu kéo uốn (5.4.2.6): fr = 0.63 f'c = 4.454 MPa Thép cờng độ cao: Sơ chọn bó thép bao gồm 19 tao xoắn đờng kính danh định 15.2 mm hãng VSL (Thụy Sỹ) sản xuất với thông số kỹ thuật sợi theo tiêu chuẩn A.S.T.M nh sau: Mặt cắt danh định : Astr = 140 (mm2) Đờng kính danh định: dn = 15.2 (mm) Cấp thép : 270 (thép có độ chùng dão thấp) Cờng độ chịu kéo cực hạn: fpu = 1860 (Mpa) Cờng độ chảy: fpy = 0.9 x fpu = 0.9 x 1860 = 1674 (Mpa) Mô đuyn đàn hồi quy ớc: E = 197000 (Mpa) Hệ số ma sát: = 0.25 Hệ số ma sát lắc 1mm bó cáp (5.9.5.2.2b): K = 6.6ì10-7 (mm-1) = 6.6ì10-4 (m-1) ứng suất thép ứng suất kích: fpj = 1448 (MPa) Chiều dài tụt neo: L = 0.01 (m) Tạ Công Luân 141 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Thép thờng: Giới hạn chảy tối thiểu cốt thép thanh: fy = 420 (MPa) Môdun đàn hồi: E = 200000 (MPa) Tạ Công Luân 142 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình chơng II tính toán đặc trng hình học Tạ Công Luân 143 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình II.1.Phân chia đốt dầm: - Để đơn giản trình thi công phù hợp với trang thiết bị có đơn vị thi công ta phân chia đốt dầm nh sau : + Đốt đỉnh trụ : Ko = 12m (khi thi công tiến hành lắp đồng thời xe đúc trụ) + Đốt hợp long nhịp : Khl = 2m + Đốt hợp long nhịp biên : Khl = 2m + Chiều dài đoạn đúc đà giáo : Kdg = 14 m + Số đốt ngắn trung gian : n = đốt , chiều dài đốt : d = m + Số đốt trung gian lai : n = đốt , chiều dài đốt d = m Sơ đồ phân chia đốt dầm II.2 Xác định phơng trình thay đổi cao độ đáy dầm: - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phơng trình parabol , đỉnh đờng parabol mặt cắt nhịp - Cung Parabol cắt trục hoành sát gối cầu bên trái trục hoành 90 - Phơng trình có dạng ax2 + bx +c Tạ Công Luân 144 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Tại vị trí x= y= c= - Tại vị trí x= -Lh ;y= (Ho H0.5) - Tại vị trí x= Lh; y= (Ho- H0.5) Do phơng trình đờng cong đáy dầm : y = 0,0015 x + 0,1443 x Trong : y : Chiều cao dầm mặt cắt cách mặt cắt nhịp khoảng x H0 : Chiều cao dầm mặt cắt gối H0.5 : Chiều cao dầm mặt cắt nhịp Lh : Chiều dài đoạn cánh hẫng có chiều cao thay đổi II.3 Xác định phơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm: - Tính toán tơng tự ta có phơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm nh sau : y = 0,00128 x + 0,1237 x + 0,8 Trong : Lk : Là chiều dài thay đổi đáy nhịp h0 : Chiều dày đáy đỉnh trụ h0.5 : Chiều dày đáy nhịp II.4 Xác định kích thớc mặt cắt dầm: S14 6000 Ko K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 2500 1500 S0 S1 Tạ Công Luân S2 S3 S4 S5 S6 S7 145 S8 S9 S10 S11 S12 S13 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình - Trên sơ phơng trình đờng cong đáy dầm đờng cong thay đổi chiều dày đáy lập đợc ta xác định đợc kích thớc mặt cắt dầm - Bảng tính toán kích thớc mặt cắt dầm chủ Vị trí Diện trục Chiều Chiều Chiều tích mặt Số hiệu Chiều trung cao dày rộng cắt mặt cắt dài đốt hoà Yc tiết diện đáy đáy (cm2) li (cm) (cm) H(cm) hd(cm) Bd (cm) S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 600 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 400 400 600 538 500 465 432 402 375 343 316 293 275 262 254 250 80 71 66 61 56 52 48 43 39 36 34 32 31 30 500 512 519 525 532 537 542 548 554 558 561 564 565 566 136725 127835 122287 117060 112171 107633 103459 98482 94197 90628 87790 85698 84362 83788 323.91 296.17 279.04 262.97 247.96 234.02 221.15 205.69 192.24 180.91 171.79 164.99 160.61 158.72 Jx (cm4) 7385429755.470 5574643960.247 4609566868.575 3807385044.317 3144789942.583 2601078104.244 2158010099.178 1696600778.373 1354216124.209 1105210968.809 929509504.442 812025692.769 742152974.306 713353471.280 Trong : + Y1 : cao độ đờng cong đáy dầm + Y2 : cao độ đờng cong thay đổi chiều dày đáy dầm + Y3 : cao độ mặt dầm chủ (đảm bảo độ dốc thiết kế 2%) + td : Chiều dày đáy + b : Chiều rộng đáy hộp Tạ Công Luân 146 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Trong đó: : ứng suất cắt bêtông = Vu Vp b vd v f'c = = 5.377 (MPa) v = 0.108 50 Mu + 0.5Vu cotg A ps f po dv x = E s A s + E p A ps fpo : ứng suất thép dự ứng lực ứng suất bêtông xung quanh f po = f pe + f pc Ep Ec = -113.34 (MPa) fpe : ứng suất có hiệu thép ứng suất trớc sau mát f pe = - A ps f ps A ps f ps e y t = -18.33 (MPa) Ag I Ep = 197000 (Mpa) Ec = 35749 (Mpa) Tra bảng 5.8.3.4.2-1, ta có giá trị nh sau: = 30.40o = 2.33 4.2.5 Tính Vc Vs: Dựa vào kết tính thông số thành phần để tính Vc Vs Suy ra: Vc = 5897.80 (KN) Vs = 42342.83 (KN) 4.2.6 Tính sức kháng danh định tiết diện: Theo công thức nêu để tính Vn Suy Vn1 = 50137.65 (kN) Tạ Công Luân 197 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Vn2 = 55808.46 (kN) Vậy V = (Vn1; Vn2) = 50137.65 kN Kết luận: Vn = 0.7 x 50137.65 = 35096.36 > 17561.05 = Vu Thoả mãn yêu cầu sức kháng cắt! II Kiểm toán giai đoạn II: ( Giai đoạn khai thác ) -Tính duyệt điều kiện cờng độ theo mômen mặt cắt thẳng góc: ta xét mặt cắt điển hình: Mặt cắt So, mặt cắt đỉnh trụ Mặt cắt S14, mặt cắt nhịp Mặt cắt S13, mặt cắt nhịp biên có mô men dơng lớn Đặc trng hình học mặt cắt tính đổi: Đặc trng hình học mặt cắt tính đổi S0 đợc tính phần kiểm toán giai đoạn thi công Đặc trng hình học mặt cắt S14 sau đợc tính đổi phần thiết kế sơ đợc kết nh sau: Hình vẽ mặt cắt S14 qui đổi mặt cắt chữ T: bc=12.5m 2w = 1m h't = 0.37152m h = 2.5m h'd=0.85m bd = 6m Đặc trng hình học mặt cắt qui đổi : Tạ Công Luân 198 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Đặc trng hình học A S yt yb Ix et eb Giá trị 10.41 8.029 1.01 1.49 9.557 0.826 1.428 Đơn vị m2 m3 m m m4 m m Đặc trng hình học mặt cắt S13 sau đợc tính đổi đợc kết nh sau: Hình vẽ mặt cắt S13 qui đổi mặt cắt chữ T: bc=12.5m h't = 0.37152m 2w = 1m h = 2.5m h'd=0.85m bd = 6m Đặc trng hình học mặt cắt qui đổi : Đặc trng hình học A yt yb Ix et eb Giá trị 10.41 1.01 1.49 9.557 0.826 1.428 Đơn vị m2 m m m4 m m 2.Số lợng bó cáp bố trí mặt cắt: Tạ Công Luân 199 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Mặt cắt Số lợng bó bố trí phần nắp hộp Số lợng bó bố trí phần đáy hộp Loại bó S0 S'14 S13 26 6 19T13 19T13 19T13 Tính mát ứng suất giai đoạn khai thác Tổng mát ứng suất trớc cấu kiện kéo sau đợc xác định theo điều 5.9.5.1 Tiêu chuẩn 22 TCN-272- 01: f pT = f pF + f pA + f pES + f pSR + f pCR + f pR Trong : Mất mát tức thời gồm : + Mất mát ma sát : FpF + Mất mát thiết bị neo : FpA + Mất mát co ngắn đàn hồi : FpES Mất mát theo thời gian gồm: + Mất mát co ngót : FpSR + Mất mát từ biến bêtông : FpCR + Mất mát tự trùng cốt thép: FpR 3.1 Mất mát ma sát ( Theo 5.9.5.2.2b ) Mất mát ma sát bó thép ứng suất trớc ống bọc đợc tính theo công thức sau: ( ) f pF = f pj e (kx +à ) Trong đó: fpj : ứng suất cốt thép căng kích, lấy 0.9fpuMPa fpj = 1674 (MPa) X : Chiều dài đoạn bó cốt thép tính từ điểm neo kích nói đến mặt cắt xét (mm) k : Hê số ma sát lắc mm chiều dài cốt thép : Hệ số ma sát trợt Tạ Công Luân 200 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình : Tổng giá trị tuyệt đối góc uốn bó cốt thép so với đờng trục bó tính từ điểm neo kích(nếu kéo kích) từ điểm neo kích gần ( kéo kích) đến mặt cắt xét (Rad) ống gen đợc sử dụng loại ống Polyethylene có đặc trng đợc tra bảng 5.9.5.2.2b-1: k = 6.6ì10-7 = 0.23 Mất mát ứng suất ma sát đợc tổng hợp bảng sau L x fpF (1 bó) BE1 BE2 BE3 TC12 TC13 (mm) 21525 27999 34125 81386 88502 (mm) 7025 13499 19625 3745 (độ) 14 14 14 22 24 (rad) 0.2443 0.2443 0.2443 0.3839 0.4188 (Mpa) 67.6983 74.5471 81.0009 93.6743 105.8066 TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 TC9 TC10 TC11 TC12 TC13 12010 18298 24044 30044 36046 41940 48176 54176 60294 67294 74386 81386 88502 6005 9149 12022 15022 18023 20970 24088 27088 30147 33647 37193 40693 44251 4 8 12 12 16 16 20 20 22 22 24 0.0698 0.0698 0.1396 0.1396 0.2094 0.2094 0.2792 0.2792 0.349 0.349 0.3839 0.3839 0.4188 23.9878 27.4081 47.6448 50.8618 70.9456 74.0606 93.9794 97.1047 116.6760 120.2693 131.9949 135.5528 147.1752 BI1 BI2 BI3 16100 36250 48912 8050 18125 24456 14 14 14 0.2443 0.2443 0.2443 68.7846 79.4230 86.0720 Mặt cắt Bó cáp S13 S0 S'14 Tạ Công Luân 201 3*fpF fpF ( ave) (Mpa) (Mpa) 203.0948 223.6413 243.0027 281.0229 317.4197 1530.4830 85.0268 71.9634 82.2243 142.9343 152.5853 212.8369 222.1817 281.9382 291.3142 350.0281 360.8079 395.9847 406.6584 441.5255 3412.9828 87.5124 206.3537 238.2691 258.2160 978.7672 81.5639 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình 3.2 Mất mát thiết bị neo (Theo 5.9.5.2) Tạm thời tính theo công thức: f pA = L Ep L Trong đó: L: Chiều dài tụt neo (mm) L= 0.4(mm L: chiều dài cáp dự ứng lực (mm) Mât mát ứng suất thiết bị neo đợc tổng hợp bảng sau: Mặt cắt S13 S0 S'14 Tạ Công Luân fpA (1 bó) 3*fpA (1 bó) fpA (ave.) Bó cáp L(m) BE1 BE2 BE3 TC12 TC13 (mm) 21525 27999 34125 162772 177004 TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 TC9 TC10 TC11 TC12 TC13 BI1 BI2 BI3 24020 36596 48088 60088 72092 83880 96352 108352 120588 134588 148772 162772 177004 16100 36250 48912 202 (Mpa) 3.6609 2.8144 2.3092 0.4841 0.4452 3.2806 2.1532 1.6387 1.3114 1.0930 0.9394 0.8178 0.7273 0.6535 0.5855 0.5297 0.4841 0.4452 4.8944 2.1738 1.6111 (Mpa) 10.9826 8.4432 6.9275 1.4523 1.3356 35.0135 9.8418 6.4597 4.9160 3.9342 3.2791 2.8183 2.4535 2.1818 1.9604 1.7565 1.5890 1.4523 1.3356 43.9783 14.6832 6.5214 4.8332 29.9647 (Mpa) 1.9452 1.1276 2.4971 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình 3.3 Mất mát co ngắn đàn hồi (Theo 5.9.5.2.3b) Mất mát co ngắn đàn hồi chất căng bó sau gây mát cho bó trớc Và đợc tính theo công thức: f pES = N Ep f cgp 2N E ci Trong đó: N : Số lợng bó thép ứng suất trớc giống fcgp : Tổng ứng suất bê tông trọng tâm bó cốt thép lực nén trớc tĩnh tải DC mặt cắt xét MPa F.d 2po M DC F = + A co I co I co f cgp F : lực nén bêtông ứng suất trớc gây thời điểm sau kích, tức xảy mát ma sát tụt neo (kN) F = (f pj f pF f pA )A ps dpo : Độ lệch trọng tâm bó thép so với trục trung hoà tiết diện (mm) Aps : Tổng diện tích bó cáp ứng suất trớc Aco Diện tích mặt cắt cần xét ( vách ) trừ rãnh bê tông Ico Mô men quán tính mặt cắt đỉnh trụ trừ rãnh bê tông Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi đợc tổng hợp bảng sau: Mặt cắt S13 S0 S'14 F N dpo MDC Aco Ico fcgp fpES (kN) (bó) (m) (kNm) (m2) (m4) (kN/m2) (Mpa) 30973.96 15486.98 100665.3 30973.96 12 39 12 1.406 0.871 2.041 1.428 24652.65 11.41 9.81 223798.2 67417.9 16.6 10.41 63.863 9.557 6443.26 23.318 2554.98 9126.06 25.301 2530.05 6.731 3.4 Mất mát co ngót (5.9.5.4.2) Mất mát co ngót bêtông cấu kiện kéo sau đợc xác định theo công thức: f pSR = 93 0.85H Trong đó: Tạ Công Luân 203 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình H : Độ ẩm tơng đối bao quanh kết cấu, đợc lấy trung bình hàng năm Lựa chọn H = 70% Suy mát co ngót bêtông đợc tính là: f pSR = 93 0.85 ì 70 = 33.5 (MPa) 3.5 Mất mát từ biến (5.9.5.4.3): f pCR = 12f cgp f cdp Trong đó: fcgp : Tổng ứng suất bê tông trọng tâm bó cốt thép lực nén trớc tĩnh tải DC mặt cắt xét (MPa) f cdp : Chênh lệch ứng suất bê tông trọng tâm cốt thép DƯLdo tải trọng thờng xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực lực ứng suất trớc, đợc tính mặt cắt tính fcgp (MPa) f cdp = M DC1 d po I co + M DC2 d po I co A ps f pe Aco A ps f pe d po I co o MDC1 : Momen trọng lợng thân kết cấu o MDC2 : Momen tĩnh tải giai đoạn hiệu ứng dỡ tải mặt cắt đỉnh trụ với hệ số tải trọng = o dpo : khoảng cách từ trọng tâm bó thép đến trục trung hoà tiết diện Mất mát ứng suất từ biến đợc tổng hợp bảng sau: Tiết diện S13 S0 S'14 MDC1 MDC2 KNm KNm 30815.78 3117.28 -279747.8 84272.4 -35916 8693.51 dpo m 1.406 0.871 2.041 1.428 Ico m 9.81 63.863 9.557 fcdp fcgp MPa -0.56605 -0.35066 1.09828 -1.35411 MPa 6.433 2.554 9.126 2.53 MPa 81.15835 33.10263 101.824 39.8388 3.6 Mất mát tự chùng (5.9.5.4.4) f pR = f pR1 + f pR2 Trong đó: f pR1 Tạ Công Luân : Mất mát dão lúc truyền lực 204 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình f pR1 : Mất mát sau truyền Mất mát tự chùng thời điểm truyền lực (5.9.5.4.4b) Sử dụng tao thép có độ tự chùng thấp nên mát dão lúc truyền lực đợc tính : f pR1 = log (24t ) f pj 0.55 f pj 40 f py Trong đó: t : Thời gian từ lúc tạo ứng suất trớc đến lúc truyền, (ngày) t = (ngày) fpj : ứng suất ban đầu bó thép vào cuối lúc kéo (Mpa) f pj = 0.9f pu f pES f pF f pA fpy : Cờng độ chảy quy định bó thép Mất mát dão thép sau truyền (5.9.5.4.4c) Với thép có độ tự chùng thấp cho cấu kiện kéo sau, mát dão thép sau truyền đợc tính nh sau: f pR2 = [ ] 30 138 0.3f pF 0.4f pES 0.2(f pSR + f pCR ) 100 Vậy mát dự ứng lực tự chùng đợc tổng hợp bảng sau: Tiết diện fpj fpy fpR1 fpR2 fpR S13 S0 S'14 1563.7 1560.4 1583.2 1674 1674 1674 29.767 31.704 31.01 22.08 22.365 28.848 51.847 54.069 59.858 3.7 Tổng mát ứng suất cầu giai đoạn khai thác là: Tiếtdiện f PT Đơn vị S13 S0 S14 309.95 303.381 224.038 MPa MPa MPa Kiểm tra sức kháng uốn: Tạ Công Luân 205 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Căn vào điều 5.7.3.2 AASHTO ta kiểm tra theo công thức: Mn M u Trong : : Hệ số sức kháng, = 1.0 cấu kiện dự ứng lực chịu kéo uốn Mn : Sức kháng uốn danh định tiết diện, tính theo công thức: a a a a h M n = A ps f ps d p - + A s f y d s - - A s' f y' d s' - + 0.85f c' (b - b w ) h f - f 2 2 Aps : Tổng diện tích bó thép DƯL mặt cắt S0 : Hệ số quy đổi hình khhối ứng suất = 0.85 0.05 * (50 28) = 0.693 fc : Cờng độ bê tông tuổi 28 ngày, fc = 50MPa fps : ứng suất trung bình thép ứng suất trớc sức kháng danh định, tính theo phân tích 5.7.3.1.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-01: c f ps = f pu - k dp ( Mpa) ( 5.7.3.1.1-1) Với : c : Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén (mm) f py k = 1.04 f pu (5.7.3.1.1-2) fpy Giới hạn chảy thép DƯL, fpy= 85%fpu= 1581 MPa Giả sử trục trung hoà qua sờn dầm c đợc xác định theo công thức sau: A ps f pu + A s f s A ' y f ' y 85 f ' c (b d w )h ' d c = f 85 f ' c b + kA ps pu dp Khi áp dụng công thức để tính cho mặt cắt ta thấy mặt cắt S13, S0, S14 ta thấy c < Trục trung hoà qua cánh chịu nén mặt cắt S13, S0, S14 Do trục trung hoà qua cánh chịu nén nên ta có: Tạ Công Luân 206 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình c= A ps f pu + A s f s A ' y f ' y 85 f ' c b + kA ps f pu dp Sức kháng danh định đợc tính theo công thức sau: a a a M n = A ps f ps d p - + A s f y d s - - A s' f y' d s' - 2 dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trọng tâm bó thép ứng suất trớc b : Chiều rộng cánh chịu nén : Hệ số quy đổi khối ứng suất: = 0.85 0.05 * (50 38) = 0.76 hf : Chiều dầy cánh chịu nén cấu kiện, chiều dày quy đổi đáy mặt cắt a : Chiều dày khối ứng suất tơng đơng, a = c.1 (mm) As Diện tích cốt thép không DƯL As Diện tích côt thép chịu nén Thay số ta đợc: Mặt cắt S13 S0 S'14 Aps (mm2) 22503.6 73136.7 22503.6 b (mm) 14486 8000 14486 Mặt cắt S13 S0 S'14 k 0.38 0.38 0.38 dp (mm) 2377 4850 2350 Mu (KN.m) 45395.34 507443.1 49140.05 c (mm) 96.883 554.66 96.987 a (mm) 66.850 382.713 66.921 fps Mn (Mpa) (KN.m) 1828.874 89168.110 1779.169 606194.462 1830.83 95442.023 Mn (KN.m) Kết luận 89168.11 606194.46 95442.02 Đạt Đạt Đạt 2.Tính duyệt điều kiện cờng độ theo lực cắt mặt cắt thẳng góc: (Mặt cắt S0, S14 , S12 ) Tạ Công Luân 207 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Điều kiện phải tính duyệt lực cắt : Qtt > 0.5 (Vc+ Vp ) (KN) Trong : - Hệ số sức kháng lấy 0.9 Vc Sức kháng danh định bê tông (KN) Vc = 0.083 f c' b v d v - Hệ số khả nứt xiên bê tông, tra bảng qui định điều 5.8.3.4 bv Chiều rộng hữu hiệu bụng dầm, lấy vị trí nhỏ (mm) dv Chiều cao chịu cắt bụng dầm (mm) dc- Chiều cao tính từ mép bê tông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo ( bao gồm cốt thép DƯL cốt thép thờng) (mm) Vp Thành phần phân lực cắt lực căng bó cốt thép DƯL theo phơng lực cắt Q) Vp = A str f p sin i i =1 Acable : Diện tích bó cáp Acable = 1875.3 (mm2) fp : ứng suất cáp sau mát, giá trị ứng với mặt cắt (MPa) i : Góc lệch cáp i so với phơng ngang Các giá trị đợc tổng hợp bảng dới đây: Mặt cắt S13 S0 S'14 fp (Mpa) 1364.05 1370.619 1449.962 Astr (mm2) 1875.3 1875.3 1875.3 sini 1.745 3.226 0.968 Vp Vu (KN) (KN) 4463.715 4574.75 8291.858 25863.45 2632.102 2155.13 1.1 Xác định dv bv: Chiều cao chịu cắt có hiệu dv: Chiều cao chịu cắt có hiệu lấy cự ly đo thẳng góc với trục trung hoà hiệu ứng lực kéo nén uốn, tức là: Tạ Công Luân 208 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình 0.9d e d v = max 0.72h a d e a = 1.c tính phần tính chất vật liệu, = 0.693 Tiết diện S13 S0 S'14 h mm 2527 5000 2500 de mm 2377 4850 2350 a mm 66.85 382.71 66.921 0.9de 0.72h de-a/2 mm mm mm 2139.3 1819.44 2343.6 4365 3600 4658.6 2115 1800 2316.5 dv mm 2343.6 4658.6 2316.5 - Lấy vị trí nhỏ bv = 1200 mm 1.2 Xác định : Đợc tra từ bảng 5.8.3.4.2-1 Để xác định đợc ta phải thông qua giá trị sau f c' x Trong đó: : ứng suất cắt bêtông = Vu Vp bvd v f'c = (MPa) 50 Mu + N u + 0.5V u cotg A ps f po dv x = 002 E s A s + E p A ps Nếu tính x mang giá trị âm giá trị tính đợc đem nhân với hệ số Fc: Fc = E s A s + E p Aá p E c Ac + E s A s + E p A ps fpo : ứng suất thép dự ứng lực ứng suất bêtông xung quanh Tạ Công Luân 209 Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình : Góc nghiêng ứng suất nén chéo đợc xác định điều 5.8.3.4 (độ) Khi tính, giả thiết trớc góc , sau tính giá trị để tra bảng ngợc lại , hai giá trị gần chấp nhận đợc, không giả thiết lại Nu : Lực nén tính toán cốt thép ƯST chiếu lên phơng dọc trục (N) Mu : Mô men tính toán (N.mm) As : Diện tích cốt thép thờng chịu kéo Apa : Diện tích cốt thép DƯL thớ chịu kéo Ec, Es , Eps : Mô đuyn đàn hồi bê tông cốt thép bó cáp DƯL (MPa) E c = 0.043 y c1,5 f c, = 35749 (MPa) = 197000 (Mpa) Eps Es = 200000 (MPa) f po = f pe + f pc fpe E ps (MPa) Ec : ứng suất có hiệu thép ứng suất trớc sau mát f pe = - A ps f ps A ps f ps e y t (MPa) Ag I Để tính đợc ,x ta phải giả thiết giá trị sau tra bảng 5.8.3.4.2-1 (TC 22 TCN- 05) lấy giá trị gần kết đợc tổng hợp bảng sau: Mặt cắt S13 S0 S'14 Vc (KN) Mặt cắt S13 S0 S'14 v/f'c 0.064 0.109 0.0344 3688.97 8694.52 3466.85 Tạ Công Luân x 0.735*10-3 0.119*10-3 0.712*10-3 33.5o 31o 32.5o 2.235 2.65 2.125 Vp (KN) Vu (KN) 4463.715 4574.75 8291.858 25863.45 2632.102 2155.13 210 Vc(KN) 3688.97 8694.52 3466.85 **(Vc+Vu) (KN) 4076.3425 8493.189 3049.476 Kết luận Kiểm toán Kiểm toán Không phải kiểm toán Lớp Cầu Đờng Anh B44 T Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải phơng án Kỹ THUậT khoa công trình Kết bảng cho ta thấy mặt cắt S12 S0 ta phải bố trí thêm cốt thép ngang để chịu phần lực cắt 2- Duyệt khả chịu lực cắt mặt cắt S0 S13 ( sau đ bố trí cốt thép ngang): Theo điều 5.8.2.5 diện tích cốt thép cốt thép chịu cắt cự ly s Av = 0.083 f c, by s fy Trong đó: s : Cự ly cốt thép đai Vì Vu < 0.1*fc bvdv nên ta chọn s = 300mm fy : Giới hạn chảy quy định côt thép ngang (MPa) Av : Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s (mm2) by Chiều rộng bụng đợc xác định để đặt ống bọc Khi ta bố trí cốt thép đai sức kháng cắt cốt đai Vs = A v f y d v (cotg + cotg )sin s : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng, = 900 Theo điều 5.8.3.2 sức kháng cắt danh định đợc xác định theo công thức sau đây: Vn = V c + V p + V s Sức kháng cắt mặt cắt phải thoả mãn điều kiện sau: Vu < Vn Sau tính toán ta đợc kết nh sau: Vs (Vs+Vp+Vc) Vu (KN) (KN) (KN) S13 36532.52 40216.68 4574.75 Đạt S0 42342.8 53396.28 25863.45 Đạt Mặt cắt Tạ Công Luân 211 Kết luận Lớp Cầu Đờng Anh B44