Đồ án tính cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo 22TCN272 05 tài liệu, ebook, giáo trình

Tải trọng tác dụng lên thanh lan can Hình 2.1.. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can - Theo phương thẳng đứng y: + Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can... Kiểm toán

Trang 1

MỤC LỤC

PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC

1.1 KÍCH THƯỚC Cơ BẢN: 6

1.2 THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 6

Chương II: LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1 Lan can 8

2.2 Lề bộ hành 12

2.3 Bó Via 14

Chương III: BẢN MẶT CÀU 3.1 Số liệu tính toán 18

3.2 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 18

3.3 Tính nội lực cho bản congxon 19

3.4 Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 22

3.5 Tính nội lực cho bản dầm giữa 26

3.6 Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 30

3.7 Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 31

Chương IV : DAM NGANG 4.1 Các số liệu về dầm ngang 33

4.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 33

4.3 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 38

Chương V : DAM CHÍNH 5.1 Các số liệu ban đầu 47

5.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 48

5.3 Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 55

5.4 Tổng hơp hoạt tải và tĩnh tải 65

5.4.1 Mômen 65

5.4.2 Lực cắt 65

5.5 Bố trí cáp cho dầm chủ 67

5.6 Kiểm toán 77

Chương VI: TÍNH TOÁN CốT ĐAI CHO DAM CHÍNH 6.1 Số liệu thiết kế cốt đai 83

6.2 Thiết kế cốt đai cho mặt cắt gối 83

6.3 Thiết kế cốt đai cho mặt cắt giữ nhịp 87

PHẦN 2: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG SAU Chương 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Kích thước hình học & vật liệu thi công cầu 96

Trang 3

1.2 Trình tự thi công 98

Chương 2 : LAN CAN 2.1 Thanh lan can 99

2.2 Cột lan can 100

2.3 Gờ chắn bánh 103

2.4 Bản lề bộ hành 108

Chương 3 : BẢN MẶT CÀU 3.1 Tính nội lực 110

3.2 Thiết kế cốt thép 117

Chương 4 : DAM NGANG 4.1 Tính nội lực 121

4.2 Kiểm toán dầm ngang 124

Chương 5 : DAM CHỦ 5.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 130

5.2 Tính hệ số phân ngang 132

5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 136

5.4 Xác định nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 139

5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 145

5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 145

5.7 Tính mất mát us 150

5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 155

5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 157

5.10 Kiểm toán lực cắt 160

5.11 Tính thép cẩu mốc dầm 167

5.12 Tính độ vồng, độ võng 167

PHÀN 3: CÀU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC CHƯƠNG 1 :KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC V SỐ LIỆU ĐÀU vo 1.1 Số liệu đầu vào: 174

1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 174

CHƯƠNG IITÍNH TOÁN LAN CAN LE BỘ HÀNH 2.1 Kiểm toán thanh lan nl 178

2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 179

2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 181

2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 182

Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II Mặt cắt III-III Mặt cắt IV-IV 2.5 Kiể m toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 184

2.6 Kiể m toán bó vỉa chịu tải trọng va xe : 185

2.5 Kiể m toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 184

2.6 Kiể m toán bó vỉa chịu tải trọng va xe : 185

3.1 Mô hình tính toán bản mặt cầu: 189

3.2 tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 189

3.3 Hệ số tính 190

3.4 Tính toán nội lực bản mặt cầu 190

3.5 Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 194

3.6 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng : 197

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ DAM NGANG 4.1 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 201

4.2 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 207

4.3 Kiểm toán ở trạng thái giđi hạn sữ dụng 209

4.4 Thiết kế cốt đai cho dầm ngang 211

CHƯƠNG 5 TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 5.1 Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 215

5.2 Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm trong 216

5.3 Hệ số phân bố ngang cho các dầm biên 217

CHƯƠNG 6 TÍNH TÓ AN NỘI Lực DẦM CHỦ 6.1 Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: 220

6.2 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng : 223

CHƯƠNG 7KIẺM TOÁN DẦM CHỦ 7.1 Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ: 231

7.2 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực : 231

Trang 5

PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU

Chương 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1 Error! Reference source not found 256

2 Yêu cầu 256

3 Choin thêm số liễu 256

4 Bố trí maẽt cắt ngang cầu 256

Chương 2: TÍNH TỐN LAN CAN YÀ TAY YỊN 1 Lola choiín kích thõớc va0 bố trí thép trong lan can.257 2.2 Xác nịnh khaũ năng chịu lổic cuũa tõơong lan can 257

3 Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can.260 4 Tổ hợp va xe.261 5 Chứng minh cơng thức sử dụng trong phần tính lan can 265

Chương 3 : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 1 Choin lớp phuũ maẽt cầu: 267

2 Tính toán baũn hẫng 267

2.1 Số liễu tính toán 267

2.2 Xác nịnh nỗi lổic 268

2.3 Thiết kế co át thép 272

2.4 Kieảm tra vết nổùt 273

3.3 Tính toán baũn loaii dầm 274

Chương 4 : TÍNH TỐN DẦM NGANG 1 Số liễu tính toán 280

2 Xác nịnh nỗi lổic tĩnh taũi tác duing lên dầm phui': 280

3 Xác nịnh nỗi lổic do hoai't taũi gây ra: 281

4 Thiết kế cốt thép 285

Ni Yi NixYi Ni Yi NixYi Ni Yi NixYi Ni Yi NixYi 6 50 300 6 50 300 6 50 300 8 50 400 6 100 600 6 100 600 6 100 600 8 100 800 6 150 900 6 150 900 6 150 900 8 150 1200 2 775.8 1551.6 2 594.4 1188.7 2 432.1 864.3 2 200 400 2 825.8 1651.6 2 644.4 1288.7 2 482.1 964.3 2 875.8 1751.6 2 694.4 1388.7 2 532.1 1064.3 2 925.8 1851.6 2 744.4 1488.7 26 8606.4 26 7154.8 26 5857.1 26 2800 Yi = 331.017 Y2 = 275.186 Y3 = 225.275 Y4 = 107.692 d psì =668.98 s oo II C ¿„3= 774.72 d psA = 892.31 Bảng 7.2 tọa độ trọng tâm cáp DƯL Bảng 7.2 tọa độ trọng tâm cáp DƯL 7.3 Xác định đặc trưng hình học tại các mặt cắt: 234

7.4 Tính tốn mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 237

7.5 Kiểm tốn dầm: 240

7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm tốn khả năng chịu cắt 247

5 Kieảm tra veát nõùt 290

Chương 5 : TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH (DƯL ) 1 Lựa chọn kích thước hình học của dầm 293

2 Tính toán hệ số phân bố ngang 294

3 Xác định nội lực 297

4 4 Lựa chọn số lượng cáp và bố trí cáp 309

5 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện qua từng giai đoạn làm việc 313

6 Tính toán mất mát ứng suất 319

7 Tính toán trong giai đoạn truyền lực căng 323

8 Tính toán chịu nén ở trạng thái giới hạn sử dụng 324

9 Tính toán chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ 326

10 Chọn cốt thép thường 329

11 Thiết kế lực cắt 329

TÀI LIỆU THAM KHẢO 338

Phần 1

Trang 7

CHƯƠNG 1

THIẾT KẾ CÀU BTCT DƯL

TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC

1/2 MẶT CẮT NGANG CÁU TẠI ĐẦU

CHƯƠNG 2

LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH

2.1.1 Thanh lan can

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong d

= 92 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm

- Khối lượng riêng thép lan can:ys = 7.85xl0~5 N/mm3

- Thép cacbon số hiệu CT3: fy = 240 MPa

2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

Hình 2.1 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Theo phương thẳng đứng (y):

+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

Trang 11

0.95x0.95x1.05 = 0.95 + yDC = 1.25: hệ số tải

trọng cho tĩnh tải + yLL =1.75 : hệ số tải trọng

cho hoạt tải

=>M =240x21716 = 5211840 N.mm

Ộ.Mn = 1X 5211840 = 5211840 N.mm > 1521620 N.mm

Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2)

Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Để đơn giản tính toán

ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng

và trọng lượng bản thân * Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can:

- Kích thước:

h = 650 mm; hi = 350 mm; h2 = 300 mm

- Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)

+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1 lực tập

trung: P’= W.L = 0.37 X 2000 = 740 N + Lực tập trung: p = 890 N + Suy ra lực tập trung vào cột là:

Sức kháng của tiết diện: (|)Mn = f y X s + s mômen kháng uốn của

tiết diện

r =

Hình 2.4 Mặt cắt B-B

Ộ.Mn = f xS = 240x218395.68 = 52414962.53 N.mm

- Vậy 4>Mn = 52414962.53 > M = 1548500 N/mm =>

Mặt cắt A - A đảm bảo khả năng chịu lực * Kiểm tra

độ mảnh của cột lan can:

<140rTrong đó:

+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu + 1 = 1070 mm : chiều dài không được giằng (1 = h)

+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện ở nay lànhỏ nhất)

- Mômen tại mặt cắt giữa nhịp:

- Tiết diện chịu lực b X h = 1000 mm X 100 mm

- Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê tông:

- ds = h - a’ = 100 - 20 = 80 mm

- Xác định chiều cao vùng nén a:

=> Pi =0.85- —,(fc-28) = 0.85- —x(30-28) = 0 Xác định khoảng cách

từ thớ chịu nén đến trục trung hoà c:

Trang 19

_ a 0.54

c = — = —— = 0.646 mm p! 0.836

- Xác định trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn:

2.2.1 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)

- Tiết diện kiểm toán:

- Khối lượng riêng của bêtông: yc =2500 Kg/m3

- Môđun đàn hồi của bêtông:

Ví dụ tính cầu BTCTDUL theo 22TCN272-05+ 7.69 X 392.5 X (80 - 20.70) = 11560296.11 mm

-ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:

- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau:

+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải

Rw> Ft

Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác

Khi xe va vào đầu tường:

Trang 15

Trang 27

Trong đó:

Rw: sức kháng của lan can

Mw : sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng Mc :

sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang M b: sức kháng của dầm đỉnh H : chiều cao tường Lc: chiều dài đường chảy

Lt: chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu Ft: lực xô ngang quy định ỏbảng 2.1

2.3.1 Xác định Mc: (Tính trên 1000 mm dài)

- Tiết diện tính toán b X h = 1000 mm X 100 mm và bố trí cốt thép (hình 2.7)

Trang 29

= 769.3 mm2

- Cốt thép dùng (|)14a200 mm, 1000 mm dài có 5 thanh

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép choi bên rồi bên còn lại bố trí tương tự

- Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà:

37853713.1 37853.713 N.mm/mm

,,40tọ

2.3.2 Xác định MWH

- MWH: Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:

- Tiết diện tính toán b X h = 300 mm X 200 mm và bố trí cốt thép (hình 2.8)

- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt

thép choi bên rồi bên còn lại bố trí tương

Lc = 1070 ( 107OỴ 8 H -— 1583.22 mmX 300 X (0 + 12815676.3 8)

37853.713

- Sức kháng của tường: 2

R«7 2xL „-L,

^8xMb+8xMw.H+ c c

(

2x1583.22-1070 =399538.25 N

2x1157.73-1070 =292162.47 N

2.3.3 Chiều dài đường chảy (Lc)

Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên Mb = 0

* Với trường hợp xe va vào giữa tường:

- Chiều dài đường chảy:

8 xH.(Mb+Mw.H)

M.

- Xét tỷ số: = 2.97 > 1.5 bản làm việc theol phương mặc dù bản được kê trên

+ Lớp bêtông Atphan dày 50 mm + Lớp

bêtông Ximăng bảo vệ dày 40 mm + Lớp

phòng nước dày 5 mm

- Độ dốc ngang cầu: 1.5 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá vỉa ở tại mỗi gối

3.2 Sơ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CÀU

- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bảnloại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xongphải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu

Hình 3.1 Sơ đồ tính bản mặt cầu

Trang 35

Để dơn giản ta tính theo sơ đồ

3.3 TÍNH NỘI Lực CHO BẢN CONGXON (bản hẫng)

Hình 3.2 Sơ đồ tính cho bản congxon

3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản congxon

3.3.1.1 Tĩnh tải

Xét tĩnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:

Hình 3.3 Tĩnh tải tác dụng lên bản congxon

* Trọng lượng bản thân:

DC2 =1000xhfX Ỵ = 1000x200 X 2.5 x i o-5 =5 N/mm

* Trọng lượng lan can, lề bộ hành:

- Trọng lượng tường bêtông:

Pi -lOOOxbi xhi XỴ C= 1000 X 250 X 650 X 2.5 xlO'5 =4062.5 N

Trang 37

Trong đó:

bi = 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông hi = 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông

- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần

bê tông chịu một nửa)

„ b2 X h2 X Ỵ c X iooo 100 X1000 X 2.5 xlO'5x 1000 10cn XT lTn - - - - - 1.1

- Trên toàn chiều dài cầu có 11 nhịp:

=> Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

^P3' = llx2xP3' = 11x2x190 = 4180 N

- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bỏi 3 tấm thép

TJỊ T2; T3 và 2 ống thép liên kết 0 90 dày 4mm, dài 120 mm (hình 3.3) 1

Cột lan can=Tấm thépT l + Tấm thépT 2 +Tấm thépT ĩ + Ỏng liên kết

Hình 3.4 Chi tiết cột lan can

Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhịp 22000 mm có 12 cột+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:

3.3.I.2 Hoạt tải

- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có tải của người

đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê tông chịumột nửa, là lực tập trung tại đầu bản congxon)

Trang 41

- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng: p

= PDx PRx Pi

= 0.95 X

Trang 43

(Lb = 725 mm: chiều dài bản hẫng) + Trạng thái giới hạn cường độ:

YDC - 1.25; yPL = 1.75; TI = 0.95

7252

1.25 X 5 X —— +1.25 X 5612.5 X 725 +1.75 X1850 X 725

= 7003726.56 N.mm+ Trạng thái giới hạn sử dụng:

Y DC = 1; Y PL = 1; TI = 0.95

7252

M„ =lx lx5x———+ 1x5612.5x725 + 1x1850x725

= 5375875 N.mm

3.4 Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên

Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm L2 = 1850 mm, cáchtính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng 1000 mm

3.4.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dểm biên

=^DC3 =p2+p4 =1250 + 1500 = 2750 N

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW = 95 mm + Trọng lượngriêng lớp phủ: yc' = 2.3 X10“5 N/ mm3 DW = hDWxl000xyc' = 95x1000x2.3x10 5 = 2.19 N/mm

Trang 45

R : Hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư r|R =0.95 + rỊj : Hệ số quan trọng, rỊj = 1.05 => TỊ = 0.95 X 0.95 X 1.05 = 0.95

- Giá trị mômen dương tại giữa nhịp:

Trang 47

M,DC+DW =0.95x

+1.25X

8 + 1.5x

2.19 (1125

X (1850 + 725) -18502750x725

= 4648935.59 N.mm

+ Trạng thái giới hạn cường độ: y DC= 1.25; y DW= 1.5 ; TỊ = 0.95

Trang 49

M„ = 1X

+ lx

, 5xl8502 , 2.191.25x—— -+1X ———

Trang 51

3.4.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm

3.4.2.I Hoạt tải

- Gồm có 2 hoạt tải: tải trọng người đi truyền xuống bản mặt cầu thông qua bó vỉa, tải trọng xe

3 trục đặt như hình 3.6:

Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ

- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm

- Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu:

bj = 500 + 2xhDW =510 + 2x95 = 700 mmb'j = bj = 700 mm

- Giá trị tải p: p = — — = = 103.57 N/mm

2xbj 2x700

- Diện làm việc của bản:

+ Khi tính mômen âm tại gối:

SW“ =1220+ 0.25XL2 =1220 + 0.25X1850 = 1682.5 mm + Khi tính mô men dương tại giữa nhịp: sw+

=660 + 0.55xL2

=660 + 0.55x1850 = 1677.5 mmGiá trị mômen tại giữa nhịp:

+ Tại gối:

-^^ + 1084781.251677.5

M, = -0.7 X

= -0.7 X

DC+DW M s X1000

ỈW28352287.5x1000

X 3785067.19

+ -1682.5+ Tai giữa nhịp:

-652500 -14902196.74 N.mm

3785067.19 +283521 8-7 5;1000

+ 652500 = 10669539.93 N.mm

Hình 3.8 Sơ đồ tính tĩnh tải cho bản dầm giữa

0 H

Trang 59

3.5.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dểm

+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu: hDW = 95 mm + Khối lượng

riêng lớp phủ: Ỵc = 2.3xlO” 5 N/mm3 DW = hDW X1000Xye

3.5.1.2 Nội lực

- Sơ đồ tính như sau:

Hệ sô" điều chỉnh tải trọng lấy như bản dầm biên

Giá trị mô men dương tại giữa nhịp:

p = 103.57 N/mm

I í I I M

Hình 3.9 Tải trọng động tác dụng lên bản giữa

(Trường hợp đặt 1 bánh xe)

3.5.2 Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dểm

- Chỉ có xe3 trục, ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản L2 =1850 mm < 4600 mm theo quy định không cần xét tải trọng làn

- ở đây sẽ có 2 trường hợp đặt tải:

+ Trường hợp chỉ có 1 bánh xe của 1 xe+ Trường hợp có 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đó khoảng cách giữa 2 bánh xe là 1200 mm

3.5.2.1 Xét trường hợp 1 chỉ có 1 bánh xe

Ta sẽ đặt bánh xe ngay tại giữa nhịp để tính toán