Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 101 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
101
Dung lượng
1,92 MB
File đính kèm
đồ án cầu bê tông TCVN 11823.rar
(3 MB)
Nội dung
ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: CHƯƠNG MỞ ĐẦU SỐ LIỆU SƠ BỘ Đề bài: 3A1C - Khổ cầu: B - K = 7.2 m – m - Chiều dài nhịp dầm chính: L = 19.5 m - Số dầm chính: dầm - Khoảng cách dầm chính: 1.72 m - Số dầm ngang: dầm - Khoảng cách dầm ngang: 6.5 m - Khoảng cách trụ lan can: m - Loại dầm: chữ T - Phương pháp: căng trước - Tải trọng : HL93 - Bêtông + Cấp bêtông lan can + Cấp bêtơng BMC + Cấp bêtơng dầm + Tỷ trọng bêtông + Tỷ trọng bêtông cốt thép - Cốt thép thường + Thép + Thép + Thép thanh, cột lan can M20 cấp 250 + Tỷ trọng thép - Cáp dự ứng lực theo VSL + Đường kính danh định +Diện tích danh định SVTH: ĐẶNG MINH HUY f ’c = 28 MPa f ’c = 28 MPa f’c = 45 MPa γ c = 2.5x10-5 N/mm3 γ’c = 2.5x10-5 N/mm3 MSSV: 1551090154 f y = 280 Mpa f y = 420 Mpa f y = 250 Mpa γ s = 7.85x10-5 N/mm3 D= 15.2 mm A ps = 143.3 mm2 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: CHƯƠNG I: LAN CAN 1.1 TAY VỊN 1.1.1 Thanh lan can tay vịn - Chọn lan can thép ống + Đường kính ngồi: D = 100 mm + Đường kính trong: d = 90 mm - Khoảng cách cột lan can là: 1650 mm γ s = 0.785 ×10 −4 N / mm - Khối lượng riêng thép lan can: - Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250, có fy = 250 MPa Khả chịu lực lan can M R = ϕf yS - φ hệ số sức kháng φ = 0.9 - Mômen kháng uốn tiết diện πD3 d S= × 1 − ÷ ÷ 32 D ÷ πD3 d => M R = φ × S × f y = ϕ× × 1 − ÷ ÷× f y y 32 D ÷ π1003 90 = 0,9 × × 1 − × 250 = 7,59.106 (N.mm) ÷÷ ÷ 32 100 1.1.2 Trụ lan can - Chọn trụ lan can thép làm từ thép M270 cấp 250 Sơ đồ tính trụ dầm congsol ngàm mặt bêtông tường chắn - Ống liên kết có tiết diện D = 100 mm,d = 90 mm Hình 1.2 tiết diện cột lan can mặt cắt ngàm vào tường Chon 0=0,9 để tính tốn M Pp = p HR SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: HR Trong chiều cao cột lan can, =1010mm M R = ϕf yS momen kháng uốn mặt cắt lan can ngàm vào tường S: momen kháng uốn tiết diện trục X-X Momen qn tính tiết diện 120 × 53 × 1703 2 Ix −x = + 2× + 120 × ( 90 − 2.5 ) ÷ = 11237083.33 (mm ) 12 12 ⇒S= I 11237083,33 = = 124856(mm3 ) h/2 180 / M P = ϕSf y = 0,9 ×124856 × 250 = 28092600(Nmm) Pp = M P 28092600 = = 27814(N) HR 1010 1.1.3 Tính bulơng Chọn bulơng đường kính d=20mm để liên kết trụ lan can với tường bêtơng Bố trí bulơng hình vẽ: 50 100 200 140 35 70 35 bu lơng Ø= 20mm 50 Hình 1.4 Sơ đồ bố trí bulơng Đảm bảo khoảng cách mép hình vẽ + Sức kéo danh định bulông Tn = 0.76A b Fub Trong đó: π× d π× 202 Ab = = = 314.16 mm 4 diện tích bulơng theo đường kính danh định Fub = 420 MPa cường độ nhỏ bulông Sức kháng kéo danh định bulơng T = 0.76 × 314.16 × 420 = 100279.87 N + Sức kéo tác dụng lên bulông SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: 3b t3 Qu = − Pu 8a 328000 M ux = Pu × 50 + P × × 100 => P = Mux-Pu × 50 601018.13 − 3066.96 × 50 = = 2238.35 N.mm × 100 × 100 a = 35 mm b = 32.5 mm × 32.5 53 => Q u = − × 2238.35 = 778.57 N × 35 328000 T > Qu =>Vậy bulơng thỏa mãn điều kiện kéo 1.2 TÍNH TỐN LAN CAN Chọn cấp lan can cấp dùng cho cầu có xe tải: Phương lực tác dụng Lực tác dụng (kN) Chiều dài lực tác dụng(mm) Phương nằm ngang Ft = 240 Lt = 1070 Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500 Phương dọc cầu FL = 80 LL = 1070 Lựa chọn bố trí cốt thép hình vẽ SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT - GVHD: Hình 1.5 Kích thước bố trí thép lan can Chọn lớp bảo vệ cốt thép : 50 mm Sử dụng thép có : fy = 420 Mpa Sử dụng bêtơng cấp 28Mpa có : f’c = 28 Mpa 1.2.1 Khả chịu lực dầm đỉnh Do khơng có dầm đỉnh nên Mb = 1.2.2 Khả chịu lực tường quanh trục thẳng đứng MwH Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có mơmen dương mômen âm Đối với tiết diện thay đổi ta quy đổi tiết diện chử nhật tương đương có diện tích với diện tích ban đầu không làm thay đổi chiều cao lan can Chia tường thành phần vị trí thay đổi tiết diện hình vẽ SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT - GVHD: Hình 1.6 Tiết diện tường lan can Phần : Tiết diện phần hình vẽ Hình 1.7 Tiết diện phần Tiết diện b x h = 310 x 200 3πd 2 × π × 142 As = = = 461,81 mm 4 d s = 200 − 50 = 150 mm => a = A s f y ' 0.85.f c b = 461,81 × 420 = 26.29 mm 0.85 × 28 × 310 Hệ số quy đổi chiều cao bêtông vùng nén a 26.89 β1 = 0.85 => c = = = 30.92 mm β1 0.85 => c 30.92 = = 0.2 < 0.6 ds 150 (Thỏa) Hệ số sức kháng SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: d 150 φ = 0.65 + 0.15 s 1ữ = 0.65 + 0.15 ì ÷ = 1.22 > 0.9 c 30.92 =>Chọn φ =0.9 để tính tốn a 26.29 => φM n1 = φ.A s f y d s − ÷ = 0.9 × 461.81× 420 × 150 − ÷ = 2.39 × 10 (N.mm) 2 - Phần : Tiết diện hình vẽ Hình 1.8 Tiết diện phần quy đổi hình vẽ Tiết diện b x h = 300 x 350 πd As = = 153.94 mm d s = 350 − 50 = 300 mm => a = As f y ' 0.85.f c b = 153.94 × 420 = 9.055 mm 0.85 × 28 × 300 Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén β1 = 0.85 => c = => a 9.055 = = 10.65 mm β1 0.85 c 10.65 = = 0.035 < 0.6 ds 300 (Thỏa) Hệ số sức kháng d 300 φ = 0.65 + 0.15. s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × − 1÷ = 4.72 > 0.9 c 10.65 =>Chọn => φM n - φ =0.9 để tính tốn a 9.055 = φ.A s f y d s ữ = 0.9 ì 153.94 ì 420 ì 300 ữ = 1.719 ì 10 N.mm 2 Phần : Tiết diện hình vẽ SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: Hình 1.9 Tiết diện phần Tiết diện b x h = 200 x 500 πd As = = 153.94 mm d s = 500 − 50 = 450 mm => a = A s f y ' 0.85.f c b = 153.94 × 420 = 13.58 mm 0.85 × 28 × 200 Hệ số quy đổi chiều cao vùng nén a 13.85 β1 = 0.85 => c = = = 16.29 mm β1 0.85 => c 16.29 = = 0.036 < 0.6 ds 450 ( Thỏa) Hệ số sức kháng d 450 φ = 0.65 + 0.15 s 1ữ = 0.65 + 0.15 ì − 1÷ = 4.64 > 0.9 16.29 c φ =>Chọn =0.9 để tính tốn a 13.58 => φM = φ.A s f y d s − ÷ = 0.9 × 153.94 × 420 × 450 − ÷ = 2.579 × 10 N.mm 2 Sức kháng tường lan can quanh trục thẳng đứng MwH = φ φ φ Mn1+ Mn2+ Mn3 2.39 × 107 + 1.719 ×107 + 2.579 × 107 = 6.688 × 107 (N.mm) = 1.2.3 Khả chịu lực tường theo trục nằm ngang Mc Phần cốt thép phía chịu chia làm đoạn để tính trung bình φ Thép dùng thép 14 bố trí với khoảng cách a=200 mm theo phương dọc cầu, diện tích cốt thép chịu kéo đơn vị chiều dài As = 153.9/100 = 1.539 mm2/mm Tất phần tính với chiều rộng đơn vị b=1 mm Phương pháp tính tương tự MwH - Phần Cốt thép chọn As= 1.539 mm2/mm SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: 14 12 + = 164 mm 2 A s f y 1.539 × 420 a 27.158 a= = = 27.158 mm => c = = = 31.95 mm ' 0.85.f c b 0.85 × 28 × β1 0.85 d s = 200 − 50 + Hệ số sức kháng d 164 φ = 0.65 + 0.15 s 1ữ = 0.65 + 0.15 ì 1ữ = 1.269 > 0.9 31.95 c =>Chọn φ =0.9 để tính tốn a 27.158 φM c1 = φ.As f y d s ữ = 0.9 ì 1.539 ì 420 × 164 − ÷ = 8.75 × 10 N.mm / mm 2 - Phần Cốt thép chọn As= 1.539 mm2/mm 200 + 500 14 14 ds = − 50 ÷+ + = 314 mm 2 a= As f y ' 0.85.f c b = 1.539 × 420 a 27.158 = 27.158 mm => c = = = 31.95 mm 0.85 × 28 × β1 0.85 Hệ số sức kháng d 314 φ = 0.65 + 0.15 s − 1÷ = 0.65 + 0.15 × − 1÷ = 1.97 > 0.9 31.95 c =>Chọn φ =0.9 để tính tốn a 27.158 φM = φ.A s f y ds − ÷ = 0.9 × 1.539 × 420 × 314 − ÷ = 17.476 × 10 N.mm / mm 2 - Phần Cốt thép chọn As=1.539 mm2/mm 14 12 d s = 500 − 50 + + = 464 mm 2 a= A s f y ' 0.85.f c b = 1539 × 420 a 27.18 = 27.18 mm => c = = = 31.98 mm 0.85 × 28 × β1 0.85 Hệ số sức kháng : SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: d 464 φ = 0.65 + 0.15. s − 1÷ = 0.65 + 0.15 ì 1ữ = 2.68 > 0.9 c 31.98 =>Chọn ∅=0.9 để tính tốn a 27.18 φM c3 = φ.As f y d s − ÷ = 0.9 ì 01.539 ì 420 ì 464 ữ = 262192 N.mm / mm 2 Tổng sức kháng tiết diện lan can cốt thép đứng φM c1.h1 + φM c2 h + φM c3 h Mc = h1 + h + h 8.75 × 104 × 310 + 17.47 × 10 × 300 + 26.22 ×10 × 200 310 + 300 + 200 = 1.618 × 10 N.mm / mm = 1.3 TỔ HỢP VA XE 1.3.1 Va xe vị trí tường Sức kháng tường M c L2c Rw = M b + 8M w H + ÷ 2L c − L t H Trong : Lt = 1070 mm MwH = 66880000 N.mm Mc = 161800 N.mm/mm Mb = Pp = 27814 N MR = 7590000 N.mm SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang 10 ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: a) Mất mát ứng suất co ngót xảy giai đoạn (ΔfpSR): ∆f pSR =ε E K bid ps id K id = ) ( 2 E ps A ps Ag d ps − y tg ÷ 1+ 1+ ÷1+ 0.7 ψ b t f ,t i E ci Ag Ig ÷ ÷ = 197000 2579.4 487104×( 508.79 ) ữ 1+ ì ì 1+ ì[ 1+ 0.7ì1.144] 31299 487104 57939131198 ÷ = 0.84 ( ) Thế hệ số vào công thức trên, đó: ∆f pSR =ε E K bid ps id = 2.006 × 10−4 × 197000 × 0.84 = 33.2 Mpa b) Mất mát ứng suất từ biến xảy giai đoạn 1(ΔfpCR): E ps ∆ffpCR = × × ψ b td ,ti × K id E ci cpg ( ) Trong đó: fcgp: Ứng suất bêtơng trọng tâm cáp DƯL lúc truyền lực (MPa) - Giai đoạn (chỉ có trọng lượng thân dầm lực căng cáp) f pi = 0.75 × f pu − ∆f pES = 0.75 ×1744.60 − 91.46 = 1216.98 MPa Lực căng cáp là: Pi = f pi × A ps = 1216.98 × 2579.4 = 3139080.744 N Ứng suất bêtơng trọng tâm bó cáp DƯL tỉnh tải giai đoạn gây ra: SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang 87 ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT f cpg GVHD: M sDC1 − Pi Pi e = − e + e Ag Ig Ig − 3139080.74 3139080.74 × 508.79 6.76 ×108 = − × 508.79 + × 508.79 487104 57939131198 57939131198 = −14.53 MPa Thế hệ số vào cơng thức trên, đó: ∆ffpCR = E ps E ci × × ψ b ( td ,ti ) × K id = cpg 197000 × 14.53× 0.663× 0.84 31299.8 = 50.99Mpa c) Mất mát ứng suất chùng nhão xảy giai đoạn 1(ΔfpR1): ∆f pR1 = 1308.45 1308.45 f pj f pj 0.55 ì 0.55 ữ = 12.36Mpa ÷÷ = K L f py 30 1570.14 d) Mất mát ứng suất co ngót xảy giai đoạn (ΔfpSD): E ps A ps A′g epc 1+ ÷1+ 0.7ψ t ,t 1+ b f i E ci A′g I′g ÷ ÷ = ( 541) ữì 1+ 0.7ì1.145 197000 2579.4 1+ × × 1+ 546640× [ ] 31299.8 487104 62614637829 ÷ = 0.8404 K df = ( ∆f pSD =ε ) E K = 1.45 × 10 −4 × 197000 × 0.85 = 24.057 Mpa bdf ps df SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang 88 ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: e) Mất mát ứng suất từ biến xảy giai đoạn (ΔfpCD): M DC × ( d ps − y tg ) A ps A g e 2pg M DC3 + M DW ∆f cd = + × ( d ps − y tc ) + ( ∆f pSR + ∆f pCR + ∆f pR1 ) 1 + ÷ Ig I′g A g Ig ÷ 7.73 × 10 × 508.79 3.23 × 10 × 8.14 ×10 = + × 541 57939131198 62614637829 197000 487104 × 508.792 + ( 33.2 + 50.99 + 12.35 ) ì + ữ 487104 57939131198 = 5.8 ∆f pCD = E ps E ps fcgp ψ b t f ,t i −ψ b t d ,ti K − ∆f ψ b ( t f , t d ) K df df E cd Eci ci ( ) ( ) 197000 197000 × 14.53 × ( 1.145 − 0.65 ) × 0.85 − × 5.8 × 0.853 × 0.85 31299.8 31299.8 = 10.77 Mpa = f) Mất mát ứng suất chùng nhão xảy giai đoạn (ΔfpR2): ∆f pR = ∆f pR1 = 12.36Mpa g) Ứng suất gia tăng cáp dự ứng lực co ngót mặt cầu (ΔfpSS): E ps 1+ 0.7ψ t ,t K ∆f = ∆f b f d df pSS E cdf ci ( ) Trong đó: Độ thay đổi ứng suất bêtơng trọng tâm cáp dự ứng lực co ngót mặt cầu Δfcdf: ∆f cdf = e e ε ddf A d E cd + pc d − I′g 1 + 0.7ψ d ( t f , t d ) A′g ÷ ÷ εddf : biến dạng co ngót mối nối xảy giai đoạn (εddf=5.4×10-4) Ad: diện tích có hiệu mối nối ướt.( Ad=400×180=29768 mm2) Ecd: Mođun đàn hồi bêtông mối nối ướt.( Ecd=Ec=27103) ed: khoãng cách từ trọng tâm mối nối đến trọng tâm dầm liên hợp ( ed=ytg-bf/2=418.79mm) ψd (t f ,t d )=2.17 Ψd(tf,td) :hệ số từ biến bêtông mối nối Thay số giá trị vào cơng thức ta cóc: SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang 89 ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT ∆f cdf = GVHD: 5.4 × 10−4 × 29768 × 27103 541 ì 418.79 + ữ [ + 0.7 × 2.17 ] 546640 62614637829 = 0.310 ∆f 197000 × 0.31[ 1+ 0.7×0.853] × 0.8404 pSS 31299 = 2.622 = IV.3.1.5 Tổng mát ứng suất: ∆ffpT = ∆ pES + ∆ffpSR + ∆ pCR + ∆ffpR1 + ∆ pSD + ∆ffpCD + ∆ pR2 − ∆fpSS = 91.46+ 33.2 + 50.99 + 12.36+ 24.05+ 10.77+ 12.36 − 2.622 = 232.58 MPa IV.4 KIỂM TOÁN: 16 Kiểm tra dầm giai đoạn truyền lực: Nhận xét: Giá trị ứng suất thớ mặt cắt phải thoả mãn ứng suất kéo nén cho phép lúc dầm với đảm bảo khả chịu lực [ fcc ] = 0.6 × f 'ci = 0.6 × 39.13 = 23.48 MPa - Ứng suất nén cho phép: [ fct ] = 0.25 f 'ci = 0.25 × 39.13 = 1.56 MPa > 1.38 MPa - Ứng suất kéo cho phép: => Vậy ta chọn ứng suất kéo cho phép = 1.38MPa - Vì cách tính tốn mặt cắt tương tư nên ta tính cho mặt cắt tượng trưng mặt cắt nhịp mặt cắt gối mặt lại ta tính toán tương tự IV.4.1.1 Mặt cắt I-I: Cường độ truyền vào cáp giai đoạn truyền lực là: f pi = f pj − ∆f pES = 0.75 × 1744.60 − 91.46 = 1216.98 MPa - Lực truyền vào cáp là: α = 409' Tại mặt cắt gối có có tao cáp uốn với góc uốn theo phương ngang , lại 18 tao cáp thẳng bình thường Khi lực truyền khơng mặt cắt nhịp Pi = f pi × 6.A p ( cos(α ) + 12.A p = 1216.81× 6 ×143.30 × cos(4 o9 ') + 12 ×143.30 = 3135896.55 N - Trong đó: Ap = 143.30 mm2 – diện tích tao cáp 15.2 mm - Nhận xét: Tại mặt cắt gối mômen ý lúc tiết diện có phần mỡ rộng Nên ứng suất cho thớ thớ dầm là: SVTH: ĐẶNG MINH HUY MSSV: 1551090154 Trang 90 ĐỒÁN THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: + Thớ trên: M −P P e f t = i + i × y tg − DC1 × y tg Ag Ig Ig = −3135896 3135896 × 288.22 + × 410.89 − = 1.35 MPa 670424.794 6702536784 ft =1.35 MPa