Đồ án môn học Cầu bê tông cốt thép số 04

Đây là bản đồ án môn học cầu bê tông các khóa đã ra trường của trường ĐH GTV bạn nào cần full thì có thể liên hệ mình sẽ gửi cho nhé. Các bạn cứ đọc trong bản thuyết minh nếu phù hợp thì hãy tải nhé.

TKMH cầu bê tông cốt thép +++ + Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực Sè liÖu thiÕt kÕ 1.1 Sè liÖu chung Sè liệu cố định: Chiều dài nhịp Phạm Thanh Tùng k42 30 m lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thÐp Khỉ cÇu VËt liƯu kÕt cÊu Sè liƯu chän: Tải trọng thiết kế Dạng kế cấu nhịp Dạng mặt cắt Công nghệ chế tạo Cấp bê tông Loại cốt thÐp Cèt thÐp thêng ¬ng 7+2x1.5 m BTCTDUL HL93+ Ngêi 3.10-3 Mpa Cầu Dầm Hình hộp Căng trớc Grade 60 Tao 15.2 mm G40; G60 tơng đ- 1.2 Vật liệu 1.2.1 Bê tông 1.2.1.1 Dầm bê tông đúc sẵn Cờng độ tuổi 28 ngày Cờng độ cắt thép Tỷ trọng bê tông ( Khi tính tĩnh tải ) =24.525 kN/m3 Mô đun đàn hồi fci=40 Mpa fci= 34 Mpa c=2400 kg/m3 c =2500kg/m3 Mô đun chống c¾t HƯ sè poisson fr=0.63* f ' ci =3.98 Mpa 0.2 Ec=0.043*c* f ' ci =31975 Mpa 1.2.1.2 Bản bê tông đổ sau Cờng độ 28 ngày Mô đun ®µn håi f’c=30 Mpa Ec=0.043*c* f ' c =27691 Mpa Mô đun chống cắt Tỷ số mô đun đàn hồi fr=0.63* f ' ci =3.45 Mpa nr=1.15 1.2.2 Cèt thÐp thờng Giới hạn chảy tất loại cốt thép khác =240 Mpa Giới hạn chảy thép dọc chủ =420 Mpa Mô đun đàn hồi Es=200000 Mpa 1.2.3 Cốt thép DUL Cờng độ phá hoại fpu=1860 Mpa Giới hạn chảy fpy=0.9*fpu=1674 Mpa Mô đun đàn hồi Ep=197000 Mpa Lựa chọn hình dạng kích thớc mặt cắt Phạm Thanh Tùng k42 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 2.1 Mặt cắt ngang toàn cầu -Số lợng dầm: n=11 dầm -Khoảng cách dầm: sg=1 m -Khoảng cách tim dầm tới mép lan can de=0.0 mm Lớp Asphan has=50mm Lớp Tạo phẳng hpv=100mm A-A B-B t l 1/50 t l 1/50 Lớ p t o phẳng h pv=10c m Bê t ô ng at ph an has =5 c m 2% 2% 2.2 Đặc trng mặt cắt ngang dầm rỗng Kết cấu khối lắp ghép cầu đợc phân tích theo giai đoạn : Giai đoạn I : có xét trọng lợng thân dầm (dầm giản đơn) Giai đoạn II : có xét trọng lợng thân liên hợp đợc đặt thêm bên khối lắp ghép Giai đoạn III : có xét trọng lợng lớp phủ mặt cầu , lan can ,gê ch¾n …, , a b c h d e Dx Ph¹m Thanh Tïng k42 325 60 365 750 100 375 300 KÝch thíc (mm) Dy Bs Bt Bm Bb Số lỗ K c Lỗ 300 1000 960 870 980 450 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê t«ng cèt thÐp d=100 Bs=1000 c=65 Bt960 Bm=870 a=25 e=75 b=60 h=750 00 450 Bb=980 2. Đặc trng hình học mặt cắt dầm Với mặt cắt tổ hợp ta quy đổi bê tông mặt cầu bê tông dầm cách lấy chiều rộng mặt cầu cho tỷ số mô đun đàn hồi Bảng tính đặc trng hình học mặt cắt Mặt cắt A mm2 y mm a 318500 162.500 b 55500 354.405 c 333975 570.492 d - 750.000 e -261372 375.000 f - Total 44660 0.000 g (/ nr) 86603 800.000 Total 5206 0.000 Ph¹m Thanh Tïng k42 Ay mm3 Ay2 mm4 51756250 8410390625 Ixx mm4 280346354 16630378 352546656 421875000 0 21268104 8 19669500 6970977122 1086958032 190530000 79 0 -98014500 3675543750 0 1694125 872175 25 5542562584 69282032 72168784 22228 14274759 21989792 68 66 líp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Bảng tổng hợp đặc trng hình học mặt cắt Đặc trng hình học Diện tích A Mômen quán tính I Kc từ trọng tâm tới thớ dới Kc từ TTH tới thớ dầm Kc từ TTH tới thớ Mô men tĩnh với thớ dới dầm Mô mrn tĩnh với thớ dầm Mô men tĩnh với thớ Mặt cắt Mặt cắt thu hẹp liên hợp 446603 533206 292681747 4293483408 50 Đơn vị mm2 mm4 yb 367 437 mm yt ytd 383 313 413 mm mm Sb 79749795 98159546 mm3 St 76418211 137346841 Std mm3 104058831 mm3 Xác định tải trọng tĩnh Giai đoạn Trọng lợng dầm Wdt=Aco*c=0.4466*24.525= 10.941773 Kn/m Giai đoạn Gờ chân lan can Wcb=Acb*c =0.55*0.5*24.525 = Tay vịn lan can líp t¹o dèc Asphan Wrl=0.04*9.81 = 6.744375 0.3924 Wrl=hpv*(khoang cách dầm -0.5)*c = 1.22625 Wrl=hpv*(khoang cách dầm )*c = 2.4252 Was=has*(Kc dÇm -0.5)*as=0.5*(10.5)*21.6= 0.54 Was=has*(Kc dÇm )*as=0.5*1*21.6= 1.08 Kn/m ( Dầm biên) KN/m ( Dầm biên) KN/m ( Dầm biên) kN/m ( Dầm trong) kN/m (Dầm biên) as=21.6 kN/m3 Phạm Thanh Tùng k42 kN/m lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Bê tông lấp dầy Bản liên hợp Wcip=(Sg*hg-Ac)/2*c= 3.884 Wcip=(Sg*hg-Ac)*c= 7.768 Wd2=d*Sg*c =0.1*1*21.1276= 2.12176 ( Dầm trong) kN/m (Dầm biên) kN/m ( Dầm trong) kN Phân tích hoạt tải 4.1.Tính hệ số phân bố ngang hoạt tải 4.1.1 -Phân bố hoạt tải mô men Tại dầm tính cho trờng hợp trở lên Din= k (b / 1000) 0.6 (b / l ) 0.2 ( I / J ) 0.06 Trong đó: k=2.5*(Nb)-0.2=2.5*(11)-0.2=1.547 l=17500 mm : Chiều dài tính toán nhịp Nb=11 :số lợng dầm mặt cắt ngang b=1000 m : bề rộng dầm I : Mô men quán tính dầm (m4) J : Mô men quán tÝnh cùc (m4) Trong thiÕt kÕ s¬ bé ta chän I / J =1 Từ ta tính đợc: Din =1.547*(1000/1000)0.6 * (1000/17500)10.06 =0.251 4.1.2 -Phân bố hoạt tải momen dầm biên Dex=e*Din de=Khoảng cách từ sờn dầm biên đến mép đá vỉa hay lan can chắn xe de=0 mm > e=1.04+de/7600 =1.04+0/7600=1.04 > Dex=1.04*0.251=0.261 4.1.3 -Phân bố hoạt tải lực cắt dầm trong: Tải trọng thiết kế lan Din-s = (b / 4000) 0.4 (b / l ) 0.1 ( I / J ) 0.05 =(1000/4000)0.4 *(1000/17500)*10.05 =0.425 -Phân bố hoạt tải lực cắt dầm biên: Tải trọng thiết kế lan Phạm Thanh Tùng k42 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Din-s = e*Din-s e=1.02+de/15000=1.02+0/15000=1.02 Din-s =1.02*0.425=0.433 Bảng tổng hợp hệ số phân bố hoạt tải dầm biên Mô men 0.251 0.261 0.261 Dầm Dầm biên Max lực cắt 0.425 0.433 0.433 4.1.4 Hệ số xung kích IM=25% cho phân cầu IM=75% cho mối nối mặt cầu IM=15% Cho TTGH mỏi giòn 4.2 hoạt tải AASHTO HL- -Xe tải thiết kế xe có ba trục Hai trơc tríc c¸ch 4.3 m Hai trơc sau cách từ 4.3 đến 9.3 m Ta dùng loại xe cã hai trơc sau c¸ch 4.3 m Trong ®ã P1=35 P2=P3=145 4300mm 35KN 145KN 4300mm tíi 9000mm 145KN -Xe trục thiết kế 110 kN -Tải trọng thiÕt kÕ Ph¹m Thanh Tïng k42 110kN 1.2m WL=9.3KN/m lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 9.3 kN/m Đờng ảnh hởng mô men , lực cắt sơ đồ xếp tải xe HL9 Mặt cắt L/2 Mặt cắt L/4 Phạm Thanh Tùng k42 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Mặt cắt L/ Mặt cắt dv=612mm Mặt cắt gối 4. Tính mô men lực cắt tải trọng thờng xuyên Phạm Thanh Tùng k42 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép -Mô men tải trọng Pi đặt cắch gôi trái khoảng x m đợc xác định theo công thức Mpi= Pi x( L  x) L -M« men tải trọng dải q= 9,3 kN /m tai vị trí cách gối khoang x đợc tính theo c«ng thøc sau L Mq= q * * x q * x * x Bảng tổng hợp mô men lực cắt dầm biên dv Gố i Lù c c¾ t L/ 6.086 0 0 0 2.388 0 7.463 0 3.286 0 0 0 0 M« men mặt cắt đờng ảnh hởng liên hợp gờ chân lan can Tay vịn lớp tạo dốc Asphan bê tông lấp đầy Tổng (DW) luợng dầm DC L/2 52.53 111.4 354.2 20.61 64.41 28.36 204.0 835.7 574.7 L/4 39.4 83.5 265 15.4 48.3 21.2 153 626 431 L/8 49.2 48 104 49 332 15 19.3 25 60.3 26.5 94 191 28 783 48 538 86 12.91 41.04 23.63 96.81 66.58 L/4 L/ dv 5.13 7.69 9.64 10.87 34.56 2.011 6.284 2.767 19.90 81.53 56.07 16.3 51.8 3.01 9.42 4.15 29.8 122 84.1 20.4 65.0 Gèi 37.4 153 33 105 46 10.2 21.7 69.1 4.02 12.5 5.53 39.8 163 112 Gối 3.78 11.8 5.20 Bảng tổng hợp mô men lực cắt dầm Gố i Lự c cắ t L/ 0 Mô men mặt cắt đờng ảnh hởng liên hợp L/2 52.53 111.4 Ph¹m Thanh Tïng k42 L/4 39.4 83.5 L/8 dv 49.2 48 104 49 6.085 12.91 10 (kN) L/4 L/ dv 5.13 7.69 9.64 10.87 16.3 20.4 líp T®h_tkc®- 10.2 21.7 TKMH cầu bê tông cốt thép fprl = Log (24t)/40.0 (fpj/fpy – 0.55) fpj = fpj = 0.78 fpu = 1451 MPa fpy = 0.90 fpu = 1674 MPa Thời gian để bê tông đạt đợc fci = 36 MPa khoảng 12 (có dùng phụ gia tăng cờng độ cao sớm ) Các tao cáp đợc căng thời gian ngắn trớc đổ bê tông dự ứng lực truyền cho bê tông thêi gian ng¾n sau c¾t Thêi gian xÊp xỉ ngày hợp lý tính mát ứng suất tự chùng cốt thép thời điểm trun t =1 ngµy fprl = 15.9 MPa 6.4.4 Tỉng céng mÊt m¸t fpt = fpES + fprl = 130.52 MPa 6.4.5 ứng suất bê tông thời điểm truyền cách gối khoảng D = 762 mm 20 tao cáp không dính bám điểm truyền ứng suất Trọng tâm tao cáp dính bám tới thớ dới dầm 50 mm x tao Trọng tâm tao cáp dính bám tới thớ dới dầm 100 mm x 16tao Trọng tâm tao cáp dính bám tới thớ dới dầm 150 mm x tao Trọng tâm tất tao cáp tới thớ dới dầm y1= 50 *  100 * 60  * 150 =100 mm 20 Trọng tâm tất tao cáp tới trọng tâm dầm eo=367100=267 mm Lực dự ứng lực điểm truyền = (n - 20) Aps (0.78 fpu - MÊt m¸t ) Tỉng dù øng lùc, Pj = (40-20)*98.7*10-6 *(1451-130.52)=2.6062 MN Lùc cho tao, P/n = 2.6062/20=0.13031 MN ứng suất trọng lợng dầm : Mg = 10.941*10 -3 *( * 20.5 * 0.7364) =0.08238 MN.m ứng suất trọng lợng dầm thớ Phạm Thanh Tùng k42 20 Mg St = 1.078 MPa lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép ứng suất trọng lợng dầm thớ dới, Mg Sb = -1.033 MPa øng suÊt dù øng lùc t¹i thớ dầm : với độ lệch tâm neo =267 mm fp  Pj Ago  M pj St = -3.2703 MPa ứng suất cuối thớ dầm : fg(top) = 1.078-3.270=-2.192 MPa Giíi h¹n øng st kÐo diƯn tÝch cèt thÐp dÝnh b¸m: f ti  0.5 f 'ci = -3.000 MPa>-2.192 Mpa -> Đạt ứng suất dự ứng lực thớ dới dầm: fp Pj Ago  M pj Sb = 14.561 MPa øng st ci cïng thí díi dÇm : fg(bot) = -1.033+14.561=13.528MPa Giíi h¹n øng st nÐn cÊu kiƯn øng st tríc : fci = 0.60 fci’ = 0.6*36=21.6 MPa > 13.528 MPa Đạt Bảng ứng suất cách gối khoảng D ứng suất Do trọng lợng thân Do øng st tríc Thí trªn (MPa) 1.078 -3.2703 -2.192  -3.000 Đạt ứng suất cho phép Thớ dới (MPa) -1.033 14.561 13.528 21.6 Đạt 6.4.6 ứng suất bê tông cách gối 1.0 + D Tại điểm cách gèi “1.0 + D” sÏ cã 15 tao kh«ng dÝnh bám 15 tao đợc bọc đầu tới 3.5m tao đợc bọc đầu tới 1.0m Tổng dù øng lùc, Pj = 3.2577 MN øng suÊt trọng lợng dầm : Mg =10.941*10 -3 *( * 20.5 * 1.6105) = 0.1806 MN.m Thớ trên, Phạm Thanh Tïng k42 Mg Sb = 2.3634 21 MPa líp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Thớ trên, Mg Sb = -2.2647 MPa øng suÊt dù øng lùc thớ dầm: fp Pj Ago M pj St = -4.3436MPa øng st ci cïng thí trªn dầm :f g(top) =2.3634-4.3436= -1.9802 MPa Giới hạn ứng suất kÐo diƯn tÝch cèt thÐp dÝnh b¸m: fti = 0.5 f 'ci = -3.0 MPa víi f’ci =36 Mpa ứng suất dự ứng lực thớ dới dầm: fp  Pj Ago  M pj Sb = 18.4465 MPa øng st ci cïng thí díi dÇm :fg(bot) =18.4465-2.2647=16.1818 Mpa Giíi h¹n øng st nÐn cÊu kiƯn øng suÊt fci = 0.60 fci’ =0.6*36= 21.6 MPa > 16.450 MPa Đạt ! Bảng ứng suất cách gối khoảng 1.0 + D Do trọng lợng thân Do dù øng st  øng st cho phÐp Thí trªn (MPa) 2.3634 -4.3436 -1.9802 -3 Đạt Thớ dới (MPa) -2.2647 18.4465 16.1818 21.6 Đạt 7Trạng thái giới hạn cờng độ Trạng thái giới hạn cờng độ xem xét đảm bảo yêu cầu độ bền độ ổn định Mỗi phận kết cấu liên kết phải thoả mãn công thức sau ứng với TTGH (iQi)  Rn = Rr (TCN 1.3.2.1-1) 7.1 HÖ số sức kháng = 0.9 Khi tính khả chÞu uèn kÕt cÊu BTCT thêng  = 1.0 Khi tính khả chịu uốn kết cấu BTCT DƯL = 0.9 Khi tính khả chịu cắt 7.2 Các hệ số điều chỉnh tải trọng áp dụng Phạm Thanh Tùng k42 22 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê t«ng cèt thÐp D = 0.95 R = 0.95 I = 1.05 Tổ hợp hệ số = 0.95 7. Mô men uốn Cờng độ I : Tổ hợp tải trọng có xe cầu, gió Hiệu ứng lực nhiệt độ, co ngót từ biến dầm giản đơn coi nh Hệ số tải trọng as = 1.50 lớp phủ mặt cầu ( Asphalt ) Dc =1.25 cấu kiện phận liên quan L = 1.75 hoạt tải Hiệu ứng tải, Q = (iQi) Mô men uốn, Mu = ( Dc*Dc +as*Das + L*LL) Giai đoạn I : Thi công Mu1 =0.95*(7.18.4813+125.5627)=1873.4418 kN.m Giai đoạn II : Khai thác Mu2= 0.95*(7.18.4813+125.5627+1648.3135)=3439.339 kN.m 7.4 Khả chịu uốn (22TCN 272- 01 5.7..2 ) Trong thùc tiÔn thiÕt kÕ, coi øng suất phân bố khối chữ nhật tơng có cạnh 0.85 fc, chiều cao chịu nén a = 1c Hệ số đợc lấy 0.85 với cờng độ bê tông không fc = 28 MPa Với cờng độ bê tông vợt 28 MPa, giảm mức 0.05 cho MPa vợt 28 MPa Nhng không nhỏ 0.65 1 = 0.85 Víi fc’  28 MPa 1 = 0.85 - 0.05(fc’ - 28)/7  0.65 MPa Dïng : 1 = 0.76 > 0.65 øng suÊt trung b×nh tao c¸p øng st tríc fps , cã thĨ lÊy nh sau : fps = fpu(1 - kc/dp) < fpu = 1860 MPa (TCN 5.7.3.1.1-1) k = 2(1.04 - fpy/ fpu) = 0.28 (TCN 5.7.3.1.12) VÞ trÝ trơc trung hoµ : (22 TCN 272 – 01 5.7.3.1.1-4) ' Aps f pu  As f y  A' s f y A f Với mặt cắt hình chữ nhật : c = (**) ' 0.85 f c 1b  k ps pu dp Phạm Thanh Tùng k42 23 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 7.4.1 Giai đoạn I :( Mặt cắt không liên hợp ) Quy đổi diện tích hình chữ nhật với chiều cao h = 750 mm không đổi bề rộng b sau quy ®æi b=Ago/h =446603/750=595.471mm Bè trÝ cèt thÐp thêng : x D32  AS = mm2 AS’ = 0.0 mm2 Aps =40*98.7=3948 mm2 diÖn tÝch cèt thÐp vïng chịu kéo b = 595.471 mm bề rộng cánh chịu nén dp = 750-78.75= 671.25mm khoảng cách xa từ thớ chịu nén tới trọng tâm tao cáp vùng chịu kéo thay vào công thức (**) c = 389 mm a = 1 x c = 295.6 mm øng suÊt trung b×nh tao thÐp dù øng suÊt : k *c fps = f pu (1  d ) = 1551.2 MPa < fpu = 1860 MPa p Søc kh¸nh uốn danh định : Sức khánh uốn danh định mặt cắt hình chữ nhật tính theo công thøc : a a Mn = Aps f ps (d p  )  As f y (d s  ) = 2858.63 kN.m Søc kh¸ng uèn :( TCN 5.7.3.2.1-1) Mr =  Mn = 2858.63 KN.m > Mu = 1873.4418 kN.m Víi  =1 HƯ sè søc kháng dùng cho uốn kéo BTCT DUL Vậy kiểm toán đạt yêu cầu 7.4.2 Giai đoạn II :( Mặt cắt liên hợp ) Quy đổi mặt cắt chữ nhật với chiều cao =h+d=850 mm Chiều rộng bơng chÞu nÐn b=Ag/(h+d) =627.3 mm dp = 771.25 mm c = 389.2 mm a = 1 x c = 295.71 mm øng suÊt trung b×nh tao thÐp dù ứng suất : Phạm Thanh Tùng k42 24 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép kc 0.28 * 389 fps = f pu (1  d ) = 1860*(1-  )=1597.29 MPa < fpu 771.25 p = 1860 MPa Sức khánh uốn danh định : a a Mn = Aps f ps (d p  )  As f y (d s  ) = 3931.3275 MPa Søc kh¸ng uèn : Mr =  Mn = 3931.3275 kN.m > Mu =3439.339 kN.m Vậy kiểm toán đạt yêu cầu 7.5 Các giới hạn cốt thép 7.5.1 Cốt thép tối đa Lợng cốt thép tối đa ứng suất trớc không ứng suất trớc đợc kiểm tra với ®iỊu kiƯn sau c < 0.42 de Trong ®ã : de = (TCN 5.7.3.3.1-1) Aps f ps d p  As f y d s (TCN 5.7.3.3.1-2) Aps f ps As f y : c =389 mm khoảng cách từ thớ chịu nén xa tới trục trọng tâm de- chiều cao làm việc tơng ứng từ thớ chịu nén xa tới trọng tâm lực kéo cèt thÐp chÞu kÐo (mm), de = 3948 *1551.2 * 671.25  =617.25 mm 3948 * 1551.2 c = 0.4135 < 0.42 Đạt ! de 7.5.2 Cốt thép tối thiểu Lợng cốt thép dự ứng suất cốt thép thờng phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính toán Mr, 1.2 lần cờng độ nứt Kiểm tra dầm biên (TCN 5.7.3.3.2) Mr =  Mn > 1.2 Mcr Mcr = (fr + fpe) Sc - M(DL)( Ph¹m Thanh Tïng k42 25 Sc 1) Sb lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Sc = 0.0981595 m3 - mô men tĩnh mặt cắt liên hợp thớ xa mặt cắt Sb = 0.0764182 m3 - mô men tĩnh mặt cắt không liên hợp thớ xa mặt cắt fr = 0.63 hỵp ' f c = 3.984 MPa fpe = 24.433 MPa øng suÊt thí xa nhÊt dù øng lùc g©y fc’ = 40MJPa M(dl) = 574.785 kN.m mô men tĩnh tải mặt cắt không liªn Mcr = 2625.8449 kN.m 1.2* Mcr = 3151013915 Cã Mr=3931.3275 > 1.2*Mr Đạt ! 7.5. Triển khai tao cáp ứng suất trớc Tao cáp ứng suất trớc phải đợc dính bám vợt mặt cắt nguy hiểm với chiều dài triển khai (mm) đợc tính theo : Id > (0.15 fps - 0.097 fpe) db (TCN 5.11.4.1-1) fps =1551.2 MPa fpe = 0.78 fpu - MÊt m¸t = 1451-130.527=1320.473 MPa db = 12.7 mm Thay vào ta đợc : Id = (0.15*1551.2-0.097*1320.473)*12.7=1328mm = 1.328 m 7.6 ThiÕt kÕ chống cắt 7.6.1 Quy định Tiêu chuẩn (22TCN 272 - 01 5.8.1.1) Chấp nhận mô hình tính toán truyền thống với giả thiết mặt cắt phẳng sau đặt tải, phận kết cấu đợc thiết kế theo cách dùng mô hình dàn ảo dùng mô hình mặt cắt phẳng Trong trờng hợp mà khoảng cách từ điểm lực cắt đến mặt gối nhỏ 2d, cấu kiện tải trọng tập trung gây lớn 1/2 lực cắt gối gần 2d tính từ mặt gối coi cấu kiện loại dầm cao mô hình tính toán dàn ảo đợc áp dụng : d = 850 mm Bëi v× L/2 = 10250 mm > 2d = 1700 mm nên sử dụng mô hình mặt cắt phẳng Phạm Thanh Tùng k42 26 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 7.6.2 Sức kháng cắt Vr =  V n (TCN 5.8.2.1)  = 0.9 cho trờng hợp chịu cắt (TCN 5.5.4.2) Vn - sức kháng cắt danh định 7.6. Hệ số lực cắt Vu = (iVi)  = 0.95 – hƯ sè ®iỊu chØnh t¶i träng (TCN 1.3.1)  = 1.5 – líp phđ mặt cầu (Asphalt) (TCN 3.4.1) = 1.25 cấu kiện phận liên quan = 1.75 hoạt tải 7.6.4 Lực cắt có hiệu Chiều cao chịu cắt có hiệu đợc lấy khoảng cách giữac hợp lực kéo lực nén uốn với trục trung hoà , nhng không đợc lấy trị số lớn 0.9de 0.72h (TCN 5.8.2.7) dv = de - a = 671.25-295.6/2=523.125 mm 0.9de = 604.125 mm 0.72h = 612 mm Vị trí mặt cắt nguy hiểm lực cắt lấy lớn 0.5dv cotg() khoảng cách dv từ mặt gối Bởi góc nghiêng ứng suất nén chéo cha xác định nên sử dụng khoảng cách dv để tính lực cắt dv = 612 mm 7.6.4.1 Lực cắt tĩnh tải hoạt tải điểm cách gối khoảng dv Lực cắt có hiÖu Vu = (iVi)=0.95*(1.25*V DC+1.5*V DW+1.75*V LL+IM+PL) Vu = 773 kN Giả thiết bỏ qua lực xoắn tính toán 7.6.4.2 Sức kháng cắt danh định Sức kháng cắt danh định lấy giá trị nhỏ Vn = Vc +Vs +Vp (TCN 5.8.3.3-1) ’ Vn = 0.25 fc bvdv +Vp (TCN 5.8.3.3-2) Với Vc- sức kháng cắt thành phần bê tông Vc = 0.083 f c ' bvdv (TCN 5.8.3.3-2) Vs - sức kháng cắt thành phần cốt thép chịu cắt Af y d v (cot g  cot g ) Vs = s Ph¹m Thanh Tùng k42 27 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thÐp  - gãc nghiªng cđa øng st nÐn kÐo (độ) - góc nghiêng cốt thép ngang với trục dọc, = 90 độ Vp thành phần ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dơng Gãc nghiªng cđa cèt thÐp øng st tríc xiªn gãc víi trơc däc,  = ®é Vp = kN (ở không sử dụng tao cáp xiên ) hàm ứng biến cốt thép dọc, ứng suất cắt bê tông khoảng cách vết nứt Lực cắt nguyên ngân gây kéo cốt thép dọc Với mặt cắt chọn căng trở thành lớn nhỏ Vc trở thành lớn Gía trị đợc dựa việc tính toán ứng suất đợc truyền qua bê tông bị nứt chéo, vết nứt trở nên rộng hơn, ứng suất đợc truyền giảm Với cấu kiện có cốt thép ngang, đợc giả định vết nứt chéo cách kho¶ng 300 mm øng biÕn cèt thÐp däc phía chịu kéo uốn cấu kiện đợc xác định theo : Mu 0.5 N u 0.5Vu cot g  Aps f po x = d v < 0.002 (TCN 5.8.3.4.2Es As  E p Aps 2) fpo = fpe + fpc Ep (TCN 5.8.3.4.2- Ec 1) fpc = F =5.276/0.5332=9.895 MPa A F - tæng lực kéo bó cáp ứng suất trớc, trừ mát tức thời (MN) F=n*Aps*(0.78fpu - Mất mát tức thời) =40*98.7*10-6(1451114.627)=5.276 MN A=0.5332 m2 Diện tích dầm gian đoạn ứng suất nén bê tông sau tất mát trọng tâm mặt cắt hoạt tải : fpe = 0.78 fpu - mÊt m¸t = 1451-130.527=1320.473 MPa øng st tríc cã hiƯu tại trọng tâm cốt thép ứng suất trớc sau tất mát : fpo = 197000 1320.473+9.895* =1326.369 MPa 31795 øng suÊt cèt thÐp dù øng suất, ứng suất bê tông xung quanh MPa Phạm Thanh Tùng k42 28 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Từ dv = 612 mm cộng với 250 mm (khoảng cách từ gối tới đầu dầm ) = 862 mm lớn chiều dài truyền D = 762 mm Suy fpo sÏ b»ng 1326.369 MPa Lực dọc : Nu = N Mu mô men cực hạn mặt cắt gối dv Dầm Mdo = 66.588 kN.m Gê ch©n lan can Mcb = 41.044 kN.m Tay vịn Mrl = 2.388 kN.m Tạo dốc Mpv =14.759 kN.m Asphalt Mas =6.573 kN.m Bê tông CIP MCIP = 47.273 kN.m Hoạt tải ML = 115.1 kN.m Mu = 0.95(1.25*Dc + 1.5*Das + 1.75*LL) = 457.101 kN.m DiÖn tÝch thÐp dù øng st vỊ phÝa kÐo n cđa cÊu kiƯn Aps = n* Aps = (40-20)*98.7=1974 mm2 X¸c định Tính thử lần đầu : Gứa sư  = 30 ®é Mu  0.5 N u  0.5Vu cot g  Aps f po x = d v = Es As  E p Aps 457.101   0.5 * 773 * cot g 30  0.01974 *1326.369 = 0.612  0.006174  197000 * 0.01974 Gía trị x âm giá trị tuyệt đối giảm hệ số (TCN 5.8.3.4.2-3) F = Es As  E p Aps Es As  E p Aps  Ec Ac =  197000 * 0.01974 0.0223  19700 * 0.01974  31795 * 0.5332 F.x = 0.0223* (-0.006174)=-0.0001497 < 0.002 øng suÊt c¾t V = Vu  V p � 773  0.9 * � � � = 0.9 * 0.6273 * 0.612 2.4138 Mpa �  bv d v � v ' = 0.087 fc TÝnh thư lÇn với giá trị = 30 độ Thì x = -0.006174 F x x = 1.479E-0.4 < 0.002 Ph¹m Thanh Tùng k42 29 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Tra biểu đồ hình 5.8.3.4.2-1 tiêu chuẩn 22TCN 272-01 đợc = 30 độ ứng với = 5.2 7.6.4. Kiểm tra yêu cầu bố trí cốt đai Vn = Vu f Sức kháng cắt thành phần bê tông (1) Vc = 0.083 f c ' bvdv = 0.083*5.2* 40 * 0.6273 * 0.612 =1047.945kN Sức kháng cắt danh định lấy giá trị nhỏ h¬n cđa Vn = Vc +Vs +Vp = 1047.945 kN (1) (TCN 5.8.3.3-1) Vn = 0.25 fc’bvdv +Vp = 3839.079 kN (2) (TCN 5.8.3.3-2) Dïng Vn = 1047.945 kN Cèt thép đai phải bố trí : Vu > 0.5 (Vc + Vp ) (TCN 5.8.2.4-1) 0.5 (Vc + Vp ) = 0.5*0.9*(1047.945+0)=582.192 MPa >773 MPa VËy cÇn bè trí cốt thép đai 7.6.4.4 Khoảng cách tối đa cốt thép đai chịu cắt (22TCN 272 01 5.8.2.7) Nếu Vu < 0.1 fc’ bv dv th× S < 0.8 dv < 600 mm NÕu Vu > 0.1 fc’ bv dv th× S < 0.4 dv < 300 mm ë ®©y cã Vu = 773 kN 0.1 fc’ bv dv = 0.1*40*0.6273*0.612=1535.63 kN > Vu Sử dụng khoảng cách tối đa 490 mm 7.6.4.5 Khoảng cách tối thiểu cốt thép đai chịu cắt (22TCN 272 01 5.8.2.5) Khi thiết kế đòi hỏi cốt thép chịu cắt diện tích cốt thép không nhỏ : s Av = 0.083 f c ' bv f y fy = 240 MPa giới hạn chảy cốt thép đai (MPa) Víi s = 180 mm Av = 0.083 * 40 * 6273 * 612 246.979 mm2 240 LÊy Av (bè trÝ) = 308 mm2  x D14 Ph¹m Thanh Tùng k42 30 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thÐp 7.6.5 Cèt thÐp däc Cèt thÐp däc bè trÝ mặt cắt phải thoả mãn phơng trình sau : �M 0.5 N V � u  cot g ( )( u  0.5Vs  V p ) � Asfy + Apsfps  � u   d   � v � 5.8.3.6.3) As = mm2 fy = 420 MPa  = 0.9 c¾t Aps = 1974 mm Mu =457.101 kN.m Vu = 773 kN fps = 1326.369 MPa dv = 612 mm Tu = kN.m Av = 308 mm  = uèn s = 180 mm kN (TCN Nu =  = 30 ®é  = 90 ®é Vs = 761.79 Vp = kN Thay vµo : (Asfy + Apsfps) = 1974*1326.369*10^-3 =2618.25 kN � � M u 0.5 V   cot g ( ) � u  0.5Vs  V p �= = d v  � � 457.101 0.5 773   cot g (30) * (  0.5 * 761.79  0) 0.612 *1 1 = 1426.54kN < 2618.25 kN Đạt ! 8.Độ võng độ vồng Việc tính toán độ võng độ vồng dựa sở mô đun đàn hồi tuổi bê tông Độ vồng tức thời đợc tính cho tất tác động tĩnh tải dù øng lùc fc’ = 34 MPa dù øng lùc trọng lợng thân : Ec = 29479.81655 MPa ë ti ngµy n = Ec = 1.08 Eci fc = 40 MPa Tĩnh tải giai đoạn hoạt tải : Ec = 31975.35051 MPa sau 28 ngày Phạm Thanh Tùng k42 31 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê t«ng cèt thÐp fc’ = 40 MPa Tõ biÕn tõ ngày tới ngày: Ec = 31975 MPa Bảng tổng hợp mô men uốn, môđun đàn hồi mômen quán tính Mômen uốn kN.m Trọng lợng liên hợp 2.88E-0.5 Trọng lợng tay vịn Trọng lợng lớp phủ mặt cầu Dự ứng lực Môđun đàn hồi MPa Mômen quán tÝnh x 103 m4 Msl = Mcb = Mrl = Mpvl = Mp = Trong thực tế tính toán độ võng tĩnh tải phần hoạt tải đợc phép lấy độ cứng EI tăng lên 10 % 8.1 §é vång dù øng lùc §é vång dự ứng lực đợc tính theo công thức sau Pt = n tao* Aps*(0.78fpu - fps) = 40*98.7*(1451-23.492) =5635801 N dự ứng lực điểm truyền Pe = n tao* Aps*(0.78fpu - MÊt m¸t) = 40*98.7*(1451-130.527) =5123227 N hiệu dự ứng lực sau tất m¸t = Pe = 0.925 : hƯ sè cã hiƯu Pt e=267 mm khoảng cách từ trọng tâm tao cáp tới trọng tâm dầm M p * L2 Pt *  x * L 5635801* ( 267) * 20500  57.6mm t = = = 8* Ec * I c 8* Ec * I c * 31975 * 42934834084 vồng lên ngaykhi truyền ứng suất (cắt tao thép) e = t *  = -53.26 mm vång lªn 8.2 Độ vồng tĩnh tải 8.2.1 Võng trọng lợng dầm = 5.g 14 = 26.38 mm 384 EJ xuèng 5.g 14 = 3.55 mm 384 EJ võng xuống 8.2.2 Võng trọng lợng liên hợp = 8.2.3 Võng trọng lợng gờ chắn lan can Phạm Thanh Tùng k42 32 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 5.g cb 14 = 11.29 mm 384 EJ cb = xuèng 8.2.4 Vâng trọng lợng tay vịn rl = 5.g rl 14 = 0.66 mm 384 EJ xuèng 8.2.5 Vâng trọng lợng lớp phủ mặt cầu pv = 5.g pv 14 384 EJ = 4.06 mm xuèng 8.3 §é vồng căng kéo Độ võng tính toán dự ứng lực trọng lợng thân dầm : = 26.88-53.26=-26.37 mm vồng lên 8.4 Độ võng tất tĩnh tải = 26.88+3.55+11.29+0.66+4.06-53.26=-6.8 mm vồng lên 8.5 Độ võng hoạt tải (22TCN 272-01 3.6.1.3.2) Do tải träng lµn pv Do mét trơc xe pv Víi l=17.5 m E=31975 Mpa J=0.429 Độ võng hoạt tải : c P pv Céng 3800 35 2.428 5.g1 = = 5.1927 mm 384.E.J P.c.(3l  4.c ) = 48.E.J Do xe t¶i 8100 145 17.79 38.015 8100 145 17.79 Do xe hai trôc 9650 9650 110 110 14.309 14.31 28.62 Độ võng 25% xe tải = 2.97 mm + tải trọng = 3.51 mm Tổng cộng = 6.49 mm Độ võng giới hạn hoạt tải 1/1000 * (khẩu độ nhịp) hoạt tảI < 1/1000* (khẩu độ nhịp) = 17.4 mm 11.9 mm < 17.4 mm Đạt yêu cầu Độ võng hoạt tải : Độ võng nhịp bánh gây Phạm Thanh Tùng k42 33 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Gọi x vị trí mà ta cần tính độ võng :ở nhịp có x=L/2=16.2m b:là khoảng cách từ đầu dầm vị trí đặt tải a=L-b P P.b.x.(L2-b2-x2)/(6.Ec.Ig.L) (1) Ec=33994 MPa, Ic =4.2x1011mm4 mômen quán tính mặt cắt Ta lập bảng tính độ võng nh sau P x b 35 16.2 14.25 145 10.25 10.25 145 10.25 14.55 Tæng V 0.00300 0.01783 0.01247 0.0133 m m m m §é cđa 25% xe t¶i = 2.97 mm + t¶i träng = 3.51 mm Tổng cộng = 6.49 mm Độ võng giới hạn hoạt tải 1/1000 * (khẩu độ nhịp) hoạt tảI < 1/1000* (khẩu độ nhịp) = 17.4 mm 11.9 mm < 17.4 mm Đạt yêu cầu Phạm Thanh Tùng k42 34 lớp Tđh_tkcđ- ...TKMH cầu bê tông cốt thép Khổ cầu Vật liệu kết cấu Số liệu chọn: Tải trọng thiết kế Dạng kế cấu nhịp Dạng mặt cắt Công nghệ chế tạo Cấp bê tông Loại cốt thép Cốt thép thờng ơng 7+2x1.5... Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép d=100 Bs=1000 c=65 Bt960 Bm=870 a=25 e=75 b=60 h=750 00 450 Bb=980 2. Đặc trng hình học mặt cắt dầm Với mặt cắt tổ hợp ta quy đổi bê tông mặt cầu bê tông dầm... Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép 9.3 kN/m Đờng ảnh hởng mô men , lực cắt sơ đồ xếp tải xe HL9 Mặt cắt L/2 Mặt cắt L/4 Phạm Thanh Tùng k42 lớp Tđh_tkcđ- TKMH cầu bê tông cốt thép Mặt cắt L/