Thiết kế cầu dầm giản đơn liên hợp thép BTCT, 22TCN 272 05, l=42m

THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 Chiều dài nhịp: L = 42 m Khổ cầu: 8,0+2x1,0m: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = m + Lề người bộ: ble = 1,0 m + Chân lan can: blc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau= Bxe +2 ble +2 blc Bcau = 11 m - Hoạt tải thiết kế: HL 93 + 3.10-3 MPa 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: + Cường độ đứt quy định nhỏ nhất: + Môđun đàn hồi - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: fy fu E = = = 345 MPa 485 MPa 200000 MPa + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: f c' = 38 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: γc = 24 kN/m3 + Môđun đàn hồi bêtông: E c = 0,043.γ 1c,5 f c' Ec = 33133.725MPa - Vật liệu thép chế tạo dầm Thép hợp kim M270 cấp 345W + Giới hạn chảy thép: fy = 385 MPa + Giới hạn kéo đứt thép: fu = 450 MPa + Môđun đàn hồi thép: Es = 200000 MPa - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bu lông cường độ cao 1.3 Các hệ số tính tốn - 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: γh = 1+ IM = m = 1,75 1,0 1,25 1,0 - Hệ số xung kích: - Hệ số ln (do thit k ln): Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH CU TO KT CU NHP 2.1 Chiu dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính tốn nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Lnh = a = Ltt = 42 m 0,4 m 41,2 m n 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang - Số dầm chủ nhiều : = dầm 2.3 Quy mô mặt cắt ngang cầu Hình Cấu tạo kết cấu nhịp - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Số xe thiết kế: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng gờ chắn bánh: + Chiều cao gờ chắn bánh: + Bề rộng chân lan can: + Chiều cao chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: + Số dầm chủ thiết kế: + Khoảng cách dầm chủ: + Chiều dài phần cánh hẫng: 2.4 Chiều cao dầm chủ - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuc vo: Lê Đức Luân 66DLCD32 Bxe nl ble bgc hgc bclc hclc Bcau n S = 800 cm = = 2x100 cm = cm = cm = 2x50 cm = 50 cm = 1100cm = dầm = 220 cm d oe = 110 cm THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Chiu di nhp tớnh toỏn + S lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định theo điều kiện cường độ - Xác định theo kinh nghiệm - Ngoài việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng thép có thị trường để tránh việc phải cắt thép cách hợp lý - Trong bước tính tốn sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: H sb 1 ≥ ⇒ H sb ≥ 41, = 1.373m L 30 30 => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: + Chiều dày cánh trên: + Chiều dảy cánh dưới: + Chiều cao toàn dầm thép: cm Dw tt tb Hsb = 140 + = = = 4+ 140 cm cm cm = 148 2.5 Cấu tạo bêtơng mặt cầu - Kích thước bêtơng mặt cầu xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn ts = (16 ÷ 25) cm - Theo quy định 22 TCN 272 - 05 chiều dày bêtơng mặt cầu phải lớn 175 mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Ở ta chọn ts = 18 cm - Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: + Chiều dày bê tông: ts = 18 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm + Bề rộng vút bản: bh = 12 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: d oe = 110 cm + Chiều dài phần cánh phía trong: S/2 = 110 cm Lª Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Hỡnh Cu to bn bêtơng mặt cầu 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ Hình Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: + Chiều dày bụng: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: + Bề rộng cánh chịu nén: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu nén: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kéo: Lª §øc Lu©n 66DLCD32 Dw = tw = 140 cm cm bc n t tc = = = = 40 cm tập cm cm bt = 70 cm THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + S bn: + Chiu dy bản: + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: - Tổng chiều cao dầm thép: - Cấu tạo bêtông: + Chiều dày bêtông: + Chiều cao vút bản: - Chiều cao tồn dầm liên hợp: Lª §øc Lu©n 66DLCD32 n t tt Hsb = = = = tập cm cm 148 cm ts = th = Hcb = 148+18+12 = 18 cm 12 cm 178 cm THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH XC NH CC C TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ đỡ Trong trường hợp dầm làm việc theo giai đoạn: Hình 4: Thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc - Mặt cắt làm việc: Hình 5a Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn I - Giai đoạn I: Sau thi cơng xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính toỏn: Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Trng lng thân dầm Trọng lượng hệ liên kết dọc hệ lien kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp thép BTCT + Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT + Tải trọng tính tốn: Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh Hoạt tải Hình 5b Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn II 3.1.2 Trường hợp - Cầu dầm liên hợp thi công phương pháp lắp ghép đà giáo cố định có tr tm di Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Hình Thi cơng kết cấu nhịp đà giáo c nh Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Giai đoạn 1: Trong q trình thi cơng tồn trọng lượng kết cấu nhịp tải trọng thi công đà giáo chịu, giai đoạn mặt cắt chưa làm việc - Giai đoạn 2: Sau dỡ đà giáo trọng lượng kết cấu nhịp truyền lên dầm chủ, mặt cắt làm việc giai đoạn mặt cắt liên hợp Như tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải Kết luận: Giả thiết cầu thi công phương pháp lắp ghép cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn trường hợp 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép bêtông chưa tạo hiệu ứng liên hợp Hình Mặt cắt dầm giai đoạn I - Mặt cắt tính tốn mặt cắt dầm thép: - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4 + 140.3 + 70.4 = 860cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: t  t  D  So = b c t c  H sb − c  + D w t w  w + t t  + b t t t t 2    4   140  = 40.4.148 − ÷+ 140.3. + ÷+ 70.4 = 55000cm 2    - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mt ct giai on I: Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TR×NH Y1 = So 55000 = = 63,95cm A NC 860 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148 – – 63,95 = 80,05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I : Yt1 = H sb − Y1 = 148 − 63,95 = 84.05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1 = Y1 = 63,95cm - Xác định mơmen qn tính mặt cắt dầm TTH I-I: + Mômen quán tính bụng: 2 t w D3w  Dw  3.140  140  Iw = + t w D w  + t t − Y1 ÷ = + 3.140  + − 63,95 ÷ 12 12     = 728391,6cm + Mơmen qn tính cánh chịu nén: 2 bc t 3c t c  40.43 4   Icf = + b c t c  H sb − Y1 − ÷ = + 40.4 145 − 63,95 − ÷ 12 2 12 2   = 1077274,1cm + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: 2 b t t 3t t t  70.43 4   I tf = + b t t t  Y1 − ÷ = + 70.4  63,95 − ÷ 12 2 12 2   = 1075079,1cm + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép: INC = Iw + Icf + Itf = 728391,6+1077274,1+1075079,1 = 2880744,8 cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép trục I-I: ( H − Y1 − t c ) t   S NC = b c t c  H sb − Y1 − c  + t w sb 2  148 − 63,95 − ) 4 (  = 40.4 148 − 63,95 − ÷+ = 22738.61cm 2  - Mômen quán tính mặt cắt dầm thép trục Oy: Iy = t c b3c D w t 3w t t b3t 4.403 140.33 4.703 + + = + + = 135981.67cm 12 12 12 12 12 12 Lª Đức Luân 66DLCD32 10 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Chiu cao vỳt bn: + Bề rộng vút bản: + Chiều dài phần cánh hẫng: + Chiều dài phần cánh phía trong: th bh de S/2 = = = = 12 12 110 110 cm cm cm cm 15.2 Xác định nội lực mặt cầu 15.2.1 Diện tích tiếp xúc bánh xe - Diện tích bánh xe có lốp đơn kép giả thiết hình chữ nhật có chiều rộng 510 mm chiều dài xác định theo công thức : L = 2, 28.10 −3.γ ( + IM ) P (mm) Trong : + γ : Hệ số tải trọng, γ = 1,75 + 1+IM: Hệ số xung kích, 1+IM = 1,25 + P: Tải trọng bánh xe, P = 72500N thiết kế cho xe tải, P = 55000N thiết kế cho xe hai trục => Chiều dài tiếp xúc vệt bánh xe : L = 2.28.10−3.1,75.1,25.72500 = 361,6mm = 36,16cm - Áp lực lốp xe giả thiết truyền qua theo góc 45o truyền đến trọng tâm : + Chiều dày bêtông mặt cầu: ts = 20 cm + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc = 12 cm + Bề rộng diện tích phân bố áp lực bánh xe bpb = 51+2.(20+12) = 115cm + Chiều dài diện tích phân bố áp lực: Lpb = 36,16+2.(20+12) = 100,16 cm Lê Đức Luân 66DLCD32 96 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 15.2.2 Chiu dài tính tốn - Chiều dài tính tốn theo phương dọc cầu: theo cấu tạo kê dầm chủ, không kê lên hệ liên kết ngang chiều dài tính tốn theo phương dọc cầu với chiều dài nhịp: L = 41,2 m = 41200 cm - Chiều dài nhịp tính tốn bêtơng theo phương ngang cầu (S) xác định sau : + Với đúc liền khối kê nhiều dầm: S = 220 cm + Với hẫng: S = 110 cm - Tỉ lệ chiều dài tính tốn : L 2640 = = 12 > 1,5 => Bản làm việc theo phương S 220 Do làm việc phương theo phương dọc với độ nhỏ 4,6m nên ta xét tải trọng hoạt tải xe trục không xét tải trọng 15.2.3 Bề rộng tính tốn dải - Bản mặt cầu tính tốn theo điều kiện làm việc phương theo lý thuyết dải tương đương - Khi chịu hoạt tải, chiều rộng làm việc dải (bản liên tục) đúc chỗ, đúc sẵn căng sau SW xác định sau: + Khi tính mơmen dương: SW = 660 + 0,55.S = 660 + 0,55.2200 = 1870 mm = 1,87m + Khi tính mơmen âm: SW = 1220 + 0,25.S = 1220 + 0,25.2200 = 1770mm= 1,77m - Bản hẫng coi dải đầu ngàm vào dầm chủ, đầu tự có chiều rộng làm việc bằng: SW = 1140 + 0,833.X = 1140+ 0,833.300 = 1390mm = 1,39m Với X: khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tới gối bản, X = 300 mm 15.2.4 Xác định nội lực (bản liên tục) 15.2.4.1 Nội lực chịu mômen dương - Sơ đồ tính tốn: Dầm liên tục kê gối cứng dầm chủ: Hình 45 : S tớnh bn mt cu Lê Đức Luân 66DLCD32 97 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - ng nh hng mụmen dng ti mặt cắt nhịp: 1.8m Hình 46: ĐAH mơmen dương mặt cắt nhịp + + Diện tích ĐAH dương : ϖ M = 0, 42353 + Diện tích ĐAH âm : ϖ −M = −0,20484 + Tổng diện tích ĐAH : ϖ M = 0,21869 - Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt gối: 1.8m Hình 47: ĐAH lực cắt mặt cắt nhịp + + Diện tích ĐAH dương : ϖ v = 1,30404 + Diện tích ĐAH âm : ϖ −v = −0,20404 + Tổng diện tích ĐAH : ϖ v = 1,10000 - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Bề rộng tính tốn dải bản: bs = 1,87m + Chiều dày bản: ts = 0,18m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As = 1,87 0,18 = 0,3366m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc = 12cm = 0,12m + Tĩnh tải dải bản: DC tc = γ c A s = 25.0,3366 = 9,35kN / m + Tĩnh tải dải cua lớp phủ mặt cầu: DWtc = γ a bs h mc = 23.1,87.0,12 = 5,16kN / m - Nội lực trọng lng bn thõn bn: + Mụmen: Lê Đức Luân 66DLCD32 98 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH M tc = DC tc M = 9,35.0,21869 = 2,04kN.m M tt = γ1.M tc = 1,25.2,04 = 2,56kN.m + Lực cắt: Vtc = DC tc ϖ V = 9,35.1,10000 = 10,29kN Vtt = γ1.Vtc = 1,25.10,29 = 12,86kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mômen: M tc = DWtc ϖ M = 5,16.0,21869 = 1,13kN.m M tt = γ M tc = 1,5.1,13 = 1,69kN.m + Lực cắt: Vtc = DWtc ϖ V = 5,16.1,10000 = 5,68kN Vtt = γ Vtc = 1,5.5,68 = 8,52kN - Nội lực xe tải: Xếp tải lên ĐAH Các đại lượng Bánh xe Bánh xe Bánh xe Bánh xe Tổng P kN 72.50 72.50 72.50 72.50 γ3 1.75 1.75 1.75 1.75 M tc yM kN.m 0.377 27.33 -0.065 -4.71 0.00 0.00 0.00 0.00 22.62 M tt kN.m 47.83 -8.25 0.00 0.00 39.59 yV 1.000 0.181 0.00 0.00 Vtc Vtt kN 72.50 13.12 0.00 0.00 85.62 kN 126.88 22.96 0.00 0.00 149.84 - Tổng hợp nội lực chịu mômen dương: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do hoạt tải Tổng Lª §øc Lu©n 66DLCD32 Tải trọng 9.35 5.16 truck M tc M tt Vtc Vtt kN.m 2.04 1.13 22.62 25.79 kN.m 2.56 1.69 39.59 43.83 kN 10.29 5.68 85.62 101.58 kN 12.86 8.52 149.84 171.21 99 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 15.2.4.2 Ni lc bn chịu mômen âm - Đường ảnh hưởng mômen âm mặt cắt nhịp: 1.8m 1.2m 1.8m Hình 48: ĐAH mômen âm mặt cắt nhịp + + Diện tích ĐAH dương : ϖ M = 0,15118 + Diện tích ĐAH âm : ϖ −M = −0,53549 + Tổng diện tích ĐAH : ϖ M = −0,38431 - Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt gối: 1.8m Hình 49: ĐAH lực cắt mặt cắt nhịp + + Diện tích ĐAH dương : ϖ v = 1,30404 + Diện tích ĐAH âm : ϖ −v = −0,20404 + Tổng diện tích ĐAH : ϖ v = 1,10000 - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Bề rộng tính tốn dải bản: bs = 1,77m + Chiều dày bản: ts = 0,18m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As = 1,77 0,2 = 0,354 m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc = 12cm = 0,12m + Tĩnh tải dải bản: DC tc = γ c A s = 25.0,354 = 8,85kN / m + Tĩnh tải dải cua lớp phủ mặt cầu: DWtc = γ a bs h mc = 23.1,77.0,12 = 4,89kN / m - Nội lực trng lng bn thõn bn: Lê Đức Luân 66DLCD32 100 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Mụmen: M tc = DC tc M = 8,85.( −0,38431) = −3,40kN.m M tt = γ1.M tc = 1,25.(−3,40) = −4,25kN.m + Lực cắt: Vtc = DC tc ϖ V = 8,85.1,10000 = 9,74kN Vtt = γ1.Vtc = 1,25.9,74 = 12,17kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mômen: M tc = DWtc ϖ M = 4,89.( − 0,38431) = −1,88kN.m M tt = γ M tc = 1,5.( −1,88) = −2,82kN.m + Lực cắt: Vtc = DWtc ϖ V = 4,89.1,10000 = 5,37kN Vtt = γ Vtc = 1,5.5,37 = 8,06kN - Nội lực xe tải: Xếp tải lên ĐAH Các đại lượng Bánh xe Bánh xe Bánh xe Bánh xe Tổng P kN 72.50 72.50 72.50 72.50 γ3 1.75 1.75 1.75 1.75 M tc yM M tt kN.m kN.m -0.177 -12.83 -22.46 -0.176 -12.76 -22.33 -0.044 -3.19 -5.58 0.020 1.45 2.54 -27.33 -47.83 yV 1.000 0.181 0.00 0.00 Vtc Vtt kN 72.50 13.12 0.00 0.00 85.62 kN 126.88 22.96 0.00 0.00 149.84 - Tổng hợp nội lực chịu mômen dương: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cu Do hot ti Tng Lê Đức Luân 66DLCD32 Ti trọng 8.85 4.89 truck M tc M tt Vtc Vtt kN.m -3.40 -1.88 -27.33 -32.61 kN.m -4.25 -2.82 -47.83 -54.90 kN 9.74 5.37 85.62 100.73 kN 12.17 8.06 149.84 170.07 101 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 15.2.4.3 Xỏc nh ni lc ca bn hng - Sơ đồ tính: Dầm ngang cơng xon Plc DC,DW Pb 200 250 750 1000 Hình 50: Sơ đồ tính hẫng - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Chiều dài tính tốn: Ltt = 1,1m + Bề rộng tính tốn bản: bs = 1,39m + Chiều dày bản: ts = 0,18m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As= 1,39.0,18 = 0,250m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc= 0,12m + Tĩnh tải dải bản: DC tc = γ c A s = 24.0, 250 = 6,0kN / m + Tĩnh tải dải lớp phủ mặt cầu: DWtc = γ a bs h mc = 23.1,39.0,12 = 3,84kN / m + Trọng lượng lan can: Trọng lượng chân lan can dải đều: qlc = 1,88kN/m Trọng lượng lan can dải đều: qclc = 0,1kN/m => Trọng lượng chân lan can + lan can phạm vi tính tốn: Plc = (0,1+1,88).1,39 = 2,75kN - Nội lực trọng lượng thân bản: + Mômen: l12 12 = 6,53 = 3,27kN.m 2 M tt = γ1.M tc = 1, 25.3,27 = 4,08kN.m M tc = DC tc + Lực cắt: Vtc = DC tc l1 = 6,53.1 = 6,53kN Vtt = γ1.Vtc = 1,25.6,53 = 8,17kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mơmen: Lª Đức Luân 66DLCD32 102 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH l22 (1 0,5) M tc = DWtc = 3,61 = 0,45kN.m 2 M tt = γ M tc = 1,5.0,45 = 0,68kN.m + Lực cắt: Vtc = DWtc l2 = 3,61.0,5 = 1,80kN Vtt = γ Vtc = 1,5.1,80 = 2,70kN - Nội lực trọng lượng lan can: + Mômen: M tc = Plc l3 = 2,17.(1 − 0,5.0.5) = 1,63kN.m M tt = γ M tc = 1,5.1,63 = 2,44kN.m + Lực cắt: Vtc = Plc = 2,17kN Vtt = γ Vtc = 1,5.2,17 = 3,26kN - Xác định nội lực tải trọng bánh xe + Tải trọng tính tốn: Xe tải thiết kế với tải trọng bánh xe: Pb = 72,5kN + Bánh xe đặt cách chân lan can 30 cm => Khoảng cách từ tim bánh xe đến vị trí ngàm là: a = 110 – 50 – 30 = 30 cm = 0,3m + Nội lực tải trọng bánh xe gây ngàm là: Mômen: M tc = Pb a = 72,5.0,3 = 21,75kN.m M tt = γ M tc = 1,75.14,50 = 38,06kN.m Lực cắt: Vtc = Pb = 72,5kN Vtt = γ Vtc = 1,75.72,5 = 126,88kN - Tổng hợp nội lực tác dụng lên hẫng: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do trọng lượng lan can Do hot ti Tng Lê Đức Luân 66DLCD32 Tải trọng 6.53 3.61 2.17 72.50 M tc M tt Vtc Vtt kN.m 3.27 1.63 1.63 14.50 21.02 kN.m 4.08 2.44 2.44 25.38 34.35 kN 6.53 2.17 2.17 72.50 83.38 kN 8.17 3.26 3.26 126.88 141.56 103 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 15.3 Tớnh tốn bố trí cốt thép 15.3.1 Nội dung tính tốn bố trí cốt thép 15.3.1.1 Tính tốn bố trí cốt thép chịu mơmen - Mặt cắt mặt cầu mặt cắt hình chữ nhật ta dùng công thức mặt cắt chữ nhật để tính tốn kiểm duyệt khả chịu lực mặt cắt - Sơ đồ tính : As' Bêtơng ch?u nén ds' As'.fy a H ds c c TTH a β1.0.85.fc'.b.a TTH Mtt As.fy as As b Hình 51: Sơ đồ tính với mặt cắt chữ nhật - 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 thớ đến đáy mặt cắt là: a Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt là: dp = H - atp + Lấy tổng mômen trọng tâm cốt thép DƯL ta có: a  M tt = β1.0.85.f c' b.a. d p − ÷+ A s' f y ( d p − d s' ) + A s f y ( d s − d p ) 2  β1.0,85.fc' b a − β1.0,85.f c' b.d p a + M tt − A s' f y ( d p − ds' ) + A s f y ( d s − d p ) = β 0.85.f c' b ' ' Đặt: A = ;B = −β1.0.85.f c' b.d p ; C = M tt − A s f y ( d p − d s ) + As f y ( d s − d p ) Ta có phương trình bậc sau : A.a + B.a + C = + Giải phương trình bậc hai để tìm chiều cao vùng chịu nén a: a + Chiều cao vùng chịu nén thực tế: c = β1 Trong : + Mtt : Mơmen tính tốn tải trọng + As : Din tớch ct thộp thng chu kộo => Lê Đức Luân 66DLCD32 104 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + As : Din tớch ct thép thường chịu nén + ds; ds’: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo cốt thép chịu nén đến mép bêtơng + b: Bề rộng tính tốn mặt cắt + fy : Cường độ cốt thép thường + a,c : Chiều cao phần chịu nén tính tốn lý thuyết mặt cắt + β1 : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất, xác định sau: β1 = 0,85 với f c' ≤ 28MPa β1 ( 28 − f ) = 0,85 − 0,05 ' c với 28MPa ≤ f c' ≤ 56MPa β1 = 0,65 với f ≥ 56MPa ' c - Xác định lượng cốt thép DƯL cần bố trí: + Cân phương trình lực theo phương ngang ta có: A ps f ps + A s f y = A s' f y + 0.85β1.f c' b.a + Hàm lượng cốt thép DƯL cần bố trí: A ps = As' f y + 0.85β1.f c' b.a − A s f y f ps   f py  c  f = f − k k = 1.04 − Với: ps pu  ÷;  ÷ dp ÷ f pu ÷     15.3.1.2 Tính duyệt khả chịu mơmen - Chiều cao vùng chịu nén lý thuyết: A ps f ps + A s f y − A s' f y c= f 0.85.f c' β1.b + k.A ps py f pu => Chiều cao vùng chịu nén tính tốn: a = β1.c - Xác định ứng suất trung bình cốt thép DƯL:   f  c  f ps = f pu 1 − k ÷ với k = 2.1.04 − py ÷   dp ÷ 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 tốn mặt cắt: M r = .M n ; vi = Lê Đức Luân 66DLCD32 105 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Trong ú: + Aps: Din tớch cốt thép DƯL + dp: Khoảng cách từ thó ngồi chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL + f c' :Cường độ bêtông mặt cầu tuổi 28 ngày + ϕ : Hệ số sức kháng, lấy 1.0 cấu kiên chịu uốn + b: Bề rộng tính tốn mặt cắt + f pu :Cường độ kéo dứt thép DƯL, f pu = 1860 Mpa + f py :Giới hạn chảy thép DƯL, f py = 1670 Mpa - Kiểm toán mặt cắt: + Khả chịu lực mặt cắt: M max ≤ M r tt Mr ≥ 1,3 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 tt : Mơmen tính tốn lớn tải trọng + Mn, Mr: Sức kháng uốn danh định sức kháng uốn tính tốn + de: Là khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo thép chịu kéo 15.3.1.3 Tính duyệt khả chịu lực cắt - Cơng thức kiểm tốn: Vu ≤ ϕ.Vn Trong đó: + Hệ số sức kháng cắt xác định theo bảng 5.5.2.2-1, ϕ = 0,9 + 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, 083.β f c' b v d v Lê Đức Luân 66DLCD32 106 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH + Vs: Kh nng chịu cắt cốt thép đai: A v b v d v ( cot gθ + cot gα ) sin α S + Vp: Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực tác dụng, dương ngược chiều lực cắt Với KCBT thường Vp = + dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu + bv: Chiều rộng có hiệu, lấy bề rộng lớn chiều cao dv + S: Cự ly cốt thép đai + β : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo quuy định điều 5.8.3.4, lấy β =2 + θ : Góc nghiêng ứng suất nén chéo, θ = 45o + α : Góc nghiêng cốt thép đai với trục đo, α = 90o + Av: Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S Vs = 15.3.2 Bố trí cốt thép đai mặt cầu 15.3.2.1 Bố trí cốt thép 135 16@200 L =27020 64 12@200 L =12900 135 16@200 L =27020 10 12@200 L =11900 65 10@400 65 10@400 Hình 52: Chi tiết cốt thép bn Lê Đức Luân 66DLCD32 107 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH 15.3.2.2 Kim toỏn khả chịu lực mặt cắt chịu mômen dương - Bề rộng tính tốn bs = 187cm - Chiều cao mặt cắt ts = 18cm - Bảng kiểm toán khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Mu kN.m 43.83 as cm a cm 0.86 atp cm h cm 20 ds cm 15 c cm 1.01 dtp cm b cm 187 As cm2 18.10 fps cm 1824 c cm Ag cm2 3740 fAs' mm 16 Apscan cm2 -3.44 a cm Giá trị 5.00 15.00 2.16 1.84 atp cm nth' ncan 0.00 fps cm 1783 73 dp cm 15 nl' lưới nbotri 0.00 de cm fAs mm 16 @As' cm 22.13 @Aps cm 0.00 c/de 15.00 0.14 Kết luận nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 114.0 nl lưới ds' cm @As cm 22.13 As' cm2 0.00 Mr kN.m 102.6 Mr/Mtt Đạt 2.34 Đạt - Kiểm tốn khả chịu mơmen: c 2,16 = = 0,14 < 0, 42 => Đạt + de 15,00 + M r 102,60 = = 2,34 > 1,3 => Đạt Mu 43,83 - Bảng kiểm toán khả chịu cắt: Kí hiệu Vu kN bv cm dv cm Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận 171.2 n 11.00 187.0 Avbt cm2 24.88 14.40 α độ 90 0.5 Vc + Vp 1139.6 β 0.1.fc' bv.dv Sbt cm φ mm 70013 θ độ 45 28.0 Vc kN 2279.3 12.0 Vs kN 334.5 Avcần cm2 n nhánh As cm2 0.5 2.00 2.26 Vn Vn Vr kN kN kN 1750.3 1750.3 1575.3 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1575,3kN > Vu = 171,2kN => Đạt 15.3.2.3 Kiểm toán khả chịu lực mặt cắt chu mụmen õm Lê Đức Luân 66DLCD32 108 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Bề rộng tính tốn bs = 177cm - Chiều cao mặt cắt ts = 18cm - Bảng kiểm toán khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Mu kN.m 54.90 as cm a cm 1.14 atp cm 5.00 h cm 20 ds cm 15 c cm 1.35 dtp cm 15.00 b cm 177 As cm2 18.10 fps cm 1812 c cm 2.29 Ag cm2 3540 fAs' mm 16 Apscan cm2 -2.72 a cm 1.94 atp cm nth' ncan 0.00 fps cm 1779 dp cm 15 nl' lưới nbotri 0.00 de cm 15.00 fAs mm 16 @As' cm 20.88 @Aps cm 0.00 c/de 0.15 nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 114.0 nl lưới ds' cm @As cm 20.88 As' cm2 0.00 Mr kN.m 102.6 Mr/Mtt Đạt 1.87 Đạt - Kiểm toán khả chịu mômen: c 2, 29 = = 0,15 < 0, 42 => Đạt + de 15,00 + M r 102,60 = = 1,87 > 1,3 => Đạt M u 54,90 - Bảng kiểm tốn khả chịu cắt: Kí hiệu Vu kN bv cm dv cm Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận 170.1 n 11.00 177.0 Avbt cm2 24.88 14.40 α độ 90 0.5 Vc + Vp 1078.7 β 0.1.fc' bv.dv Sbt cm 66269 28.0 θ Vc kN độ 45 2157.4 φ mm 12.0 Vs kN 316.6 Avcần cm2 n nhánh As cm2 0.5 2.00 2.26 Vn Vn Vr kN kN kN 1656.7 1656.7 1491.0 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1491,05kN > Vu = 170,1kN => Đạt 15.3.2.4 Kiểm toán khả chịu lực hẫng - Bề rng tớnh toỏn bs = 130,66cm Lê Đức Luân 66DLCD32 109 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH - Chiu cao mt ct ts = 18cm - Bảng kiểm tốn khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Mu kN.m 34.35 as cm a cm 0.96 atp cm 5.00 h cm 20 ds cm 15 c cm 1.13 dtp cm 15.00 b cm 130.7 As cm2 14.07 fps cm 1820 c cm 2.41 Ag cm2 2613 fAs' mm 16 Apscan cm2 -3.33 a cm 2.05 atp cm nth' ncan 0.00 fps cm 1775 dp cm 15 nl' lưới nbotri 0.00 de cm 15.0 fAs mm 16 @As' cm 20.11 @Aps cm 0.00 c/de 0.16 nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 88.67 nl lưới ds' cm @As cm 20.11 As' cm2 0.00 Mr kN.m 79.80 Mr/Mtt Đạt 2.32 Đạt - Kiểm tốn khả chịu mơmen: c 2, 41 = = 0,16 < 0, 42 => Đạt + de 15,00 + M r 79,80 = = 2,32 > 1,3 => Đạt M u 34,35 - Bảng kiểm toán khả chịu cắt: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Vu kN bv cm dv cm 0.5 Vc + Vp 0.1.fc' bv.dv Sbt cm φ mm Avcần cm2 n nhánh As cm2 141.6 130.7 14.40 796.3 48919 28.0 12.0 0.4 2.00 2.26 n Avbt cm2 α độ β θ độ Vc kN Vs kN Vn kN Vn kN Vr kN 11.00 24.88 90 45 1592.6 233.7 1223.0 1223.0 1100.7 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1100,7kN > Vu = 141,60kN => t Lê Đức Luân 66DLCD32 110 ... 12 cm 178 cm THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH XC NH CC C TRNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công... thép bêtông - Cốt thép bêtơng mặt cầu bố trí thành hai lưới lưới cốt thép phía lưới cốt thép phía Để đơn giản tính cốt thép theo phng dc cu Lê Đức Luân 66DLCD32 13 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU. .. xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính tốn: Lê Đức Luân 66DLCD32 THIếT Kế MÔN HọC THIếT Kế CầU Bộ môn CÔNG TRìNH Trng lng bn thân dầm Trọng lượng hệ liên kết dọc