THUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠN

THUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠNTHUYẾT MINH PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TÔNG NHỊP GIẢN ĐƠN

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BÊ TƠNG NHỊP GIẢN ĐƠN I - Số liệu tính tốn thiết kế: I.1 Số liệu chung: - Quy mơ thiết kế : Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng dầm thép liên hợp BTCT - Quy trình thiết kế : 22TCN 272 – 05 - Chiều dài nhịp : L = 33 m - Khổ cầu : 7.0 + 2*1.0 m + Bề rộng phần xe chạy : Bxe = m + Lề người bộ : 2*1 => blề = m + Chân lan can : 2*0.5 m => bclc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu : Bcầu = 7.0 + 2*1.0 + 2*0.5 = 10.0 m - Hoạt tải thiết kế : + Tải trọng HL93 + người bộ : 3*10 Mpa - Loại liên kết sử dụng : Bulông cường độ cao - Loại thép : Thép than (CT3 Cầu) M270/cấp 250 - Bê tông mặt cầu : f c = 28 Mpa I.2 Vật liệu chế tạo dầm: - Thép chế tạo neo liên hợp : Cường độ chảy quy định nhỏ : fy = 420 Mpa + Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày : f c = 28 Mpa + Trọng lượng riêng của bêtông : c = 25 kN/m3 + Mô đun đàn hồi của bêtông được tính theo công thức : II – Cấu tạo kết cấu nhịp: II.1 Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp: - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là Lnh = 33m - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối : a = 0.3 m  Chiều dài tính toán nhịp : Ltt = Lnh - 2.a = 33 - 2.0,3 = 32.4 m II.2 Lựa chọn dầm chủ mặt cắt ngang: SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 49 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng Trong bài toán thiết kế này cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 10 m nên ta chọn trường hợp số dầm chủ nhiều : n= dầm chủ II.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu: Cấu tạo mặt cắt ngang nhịp: - Các kích thước của mặt cắt ngang cầu : CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRI ĐƠN VI Bề rộng làn xe chạy Bxe 700 cm Số làn xe thiết kế n1 làn Bề rộng lề người bộ ble 2*100 cm Bề rộng gờ chắn bánh bgc cm Chiều cao gờ chắn bánh hgc cm Bề rộng chân lan can bclc 2*50 cm Chiều cao chân lan can hclc 50 cm Bề rộng toàn cầu Bcau 1000 cm Số dầm chủ thiết kế n dầm Khoảng cách giữa các dầm chủ S 160 cm Chiều dài phần cánh hẩng de 100 cm II.4 Chiều cao dầm chủ: - Xác định chiều cao dầm thép theo kinh nghiệm: SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 50 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng + Chiều cao dầm thép : H sb  L 30 + Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp : H cb  L 25 - Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: -Vậy chọn chiều cao dầm thép : + Chiều cao bụng : Dw = 150 cm + Chiều dày cánh : tt = cm + Chiều dày cánh dưới : tb = cm + Chiều cao toàn bộ dầm thép : Hsb = 150 + + = 156 cm = 1.56 m II.5 Cấu tạo bê tông mặt cầu: - Theo quy định của 22TCN 272 - 05 thì chiều dày của bê tông mặt cầu phải lớn 175 mm => Ở ta chọn chiều dày bê tông mặt cầu là ts = 20 cm - Kích thước cấu tạo bêtông mặt cầu : + Chiều dày bêtông : ts = 20 cm + Chiều dày vút : th = 12 cm + Bề rộng vút : bh = 12cm + Chiều dài phần cánh hẫng : de = 100 cm + Chiều dài phần cánh phía : S/2 = 80 cm II.6 Tổng hợp kích thước dầm chủ: - Mặt cắt ngang dầm chủ: MẶ T CẮ T DẦ M LIÊ N HP DẦ M BIÊ N TL1:20 MẶ T CẮ T DẦ M LIÊ N HP TL1:20 800 120 1560 20 1880 1560 1880 1500 1560 120 20 30 700 SVTH: Ngô Quốc Bảo 700 Trang 700 51 200 1000 30 400 1800 120 120 1600 200 MẶ T CẮ T DẦ M THÉ P TL1:20 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng : + Chiều cao bụng : Dw = 150 cm + Chiều dày bụng : tw = 2cm - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén : + Bề rộng cánh chịu nén : bc = 40 cm + Số tập cánh chịu nén : nt = tập + Chiều dày một : t = cm + Tổng chiều dày cánh chịu nén : tc = x 3= cm - Cấu tạo cánh dưới hay cánh chịu kéo : + Bề rộng cánh chịu kéo : bt = 70 cm + Số tập cánh chịu kéo : nt = tập + Chiều dày một : t = cm + Tổng chiều dày cánh chịu kéo : tt = x = cm - Tổng chiều cao dầm thép : Hsb = 150 + + = 156 cm - Cấu tạo bê tông : chiều dày : ts = 20 cm và chiều cao vút : th = 12 cm - Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp : Hcb = 156 +12 + 20 = 188 cm III Xác định đặc trưng hình học dầm chủ : bc Y1 tw bt SVTH: Ngô Quốc Bảo tw Hsb I Dw Dc2 I Z1 II Y1 I II tt I Hsb Dw Dc1 bh Hcb tc Yr bc th ts bs bt Trang 52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng III.1 Xác định đặc trưng hình học giai đoạn I: - Mặt cắt tính toán : mặt cắt dầm thép tw Hsb I Y1 tt I Dw Dc1 tc bc bt mặt cắt dầm giai đoạn - Diện tích mặt cắt dầm thép :( Diện tích mặt cắt nguyên) ANC bc t c  Dw t w  bt t t = 40.3 + 150.2 + 70.3 = 630 cm - Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục - qua đáy dầm thép : t � t � �D � SO  bc tc �H sb  c � Dw t w � w  tt � bt tt t 2� � �2 � 3   150  40.3.156    150.2.    70.3 = 42255.0 cm3 2    - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I : Y1  S0 42255.0 = = 67.071 cm ANC 630 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén : DC1  H sb  tc  Y1 = 156 – – 67.071 = 85.928 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến TTH I – I : Yt I  H sb  Y1 = 156 – 67.071 = 88.929 cm - Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến TTH I – I : YbI  Y1 = 67.071 cm - Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với trục TTH I - I + Mômen quán tính bụng : SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 53 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng Iw  t w D w3 D 2.150  150   t w Dw ( w  t t  Y1 ) =  2.150.   67.071 = 598330.1 cm 12 12   + Mômen quán tính cánh (chịu nén) I cf bc t c t c 40.33 3    t c bc ( H sb  Y1  ) =  3.40.156  67.071   = 917340,6 cm 12 12 2  + Mômen quán tính cánh dưới (chịu kéo) b t t t 70.33 3  I tf  t  t t bt (Y1  t ) =  3.70. 67.071   = 903076.1 cm 12 12 2  + Mômen quán tính của tiết diện dầm thép I NC I W  I cf  I tf = 598330.1 + 917340.6 + 903076.1 = 2418746.8 cm - Xác định mômen tĩnh phần dầm thép phía TTH (I–I), lấy đối với TTH (I-I): S NC bc t c ( H sb  Y1  tC (H  Y  t )2 ) t w sb c 2 40.3.(156  67.071  (156  67.071  3) )  = 17875.15 cm3 2 - Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy : Iy  tc bc3 Dw tw3 tt bt3 3.40 150.2 3.70     = = 101850.0 cm 12 12 12 12 12 12 - Bảng tổng hợp kết tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I : CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Diện tích mặt cắt dầm thép ANC 630 cm2 Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm SO 42255.0 cm3 Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I - I Y1 67.071 cm Dc1 85.928 cm Khoảng cách từ mép dầm thép đến TTH I - I Yt I 88.929 cm Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến TTH I - I YbI 67.071 cm Mômen quán tính phần bụng IW 598330.1 cm4 Mômen quán tính phần cánh I cf 917340.6 cm4 Mômen quán tính phần cánh dưới I tf 903076.1 cm4 Chiều cao phần sườn dầm chịu nén SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 54 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng Mômen quán tính dầm thép Mômen tĩnh phần dầm thép phía TTH (I–I), lấy đối với TTH (I-I): MMQT của mặt cắt dầm đối với trục Oy I NC 2418746.8 cm4 S NC 17875.15 cm3 Iy 101850.0 cm4 III.2 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 2: III.2.1 Mặt cắt tính tốn: I tt tw Dw I Hsb II Y1 II Z1 Dc2 bh Hcb tc Yr bc th ts bs bt III.2.2 Xác định bề rộng tính tốn bê tơng: bs b2 Hcb ts b1 de S Xác định bề rộng tính tốn cánh - Theo 22TCN 272 – 05 bề rộng cánh (bản bê tông) lấy sau: - Xác định b1 : lấy giá trị nhỏ các giá trị sau : + 1 Ltt  3240 405 cm 8 1 2   + 6t s  max  t w ; bc  6.20  40 = 130 cm + de=100 cm SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng => : b1 = 100 cm - Xác định b2 : lấy giá trị nhỏ các giá trị sau : + 1 Ltt  3240 405 cm 8 1 2 4   + 6t s  max  t w ; bc  6.20  40 = 130 cm + S 160  80cm 2 => : b2 = 80 cm => Bề rộng tính toán của cánh dầm biên : bs = b1 + b2 =100+80= 180 cm => Bề rộng tính toán của cánh dầm : bs = 2*b2 =2*80 = 160 cm III.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép: + Trường hợp chịu lực ngắn hạn (không xét tượng từ biến của bêtông) : n Es Ec + Trường hợp chịu lực dài hạn (có xét tượng từ biến của bêtông) : Ec  0, 043. c1,5 f c'  = 28441.8 Mpa → Chọn : n = → n’ = 24 III.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên: III.3.4.1 Mặt cắt tính tốn : MẶ T CẮ T DẦ M LIÊ N HP DẦ M BIÊ N TL1:20 120 800 1560 SVTH: Ngô Quốc Bảo 400 1880 120 200 1800 1000 700 Trang 56 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng 50 50 200 III.3.4.2 ĐTHH cốt thép bêtông: ( Cốt thép theo phương dọc cầu): - Lưới cốt thép phía : + Đường kính cốt thép :   12 mm + Diện tich mặt cắt ngang một : a = 3,1416.1, 2 =1,131 cm + Số mặt cắt ngang dầm : n = 10 + Khoảng cách giữa các : @ = 18 cm + Tổng diện tích cốt thép phía : Art = 10.1,131 = 11,31 cm2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía đến mép của tông : a rt = 5.0 cm - Lưới cốt thép phía dưới : + Đường kính cốt thép :  12 mm + Diện tich mặt cắt ngang một : a = 3,1416.1, 2 = 1,131 cm2 + Số mặt cắt ngang dầm : n = 10 + Khoảng cách giữa các : @ = 18 cm + Tổng diện tích cốt thép phía dưới : Arb = 10.1,131 = 11.31 cm + Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới của tông : arb = 5.0 cm - Tổng diên tích cốt thép : A r  A rt + A rb = 11.31 + 11.31 = 22.62 cm - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép của dầm thép : Yr = = 22cm III.3.4.3 Xác định ĐTHH mặt cắt ngắn hạn : - Diện tích mặt cắt : SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 57 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng + Diện tích bêtông : Aso  bs t s = 180.20 = 3600 cm + Diện tích phần vút của bê tông : Ah  bc th  .bh th = = 624 cm + Diện tích toàn bộ bê tông : AS  ASO  Ah = 3600 + 624 = 4224 cm + Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn : AST  ANC  AS  Ar = n = 1180.6 cm - Mômen tĩnh của bê tông và cốt thép đối với TTH I - I của tiết diện thép : t  t  1     S 1x  {bs t s  H sb  Y1  t h  s   bc t h  H sb  Y1  h   t h bh  H sb  Y1  t h }  Ar ( H sb  Y1  Yr ) n 2 2     20 � 12 � � �  {180* 20 � 156  67.07  12  � 40*12 � 156  67.07  � � 2� � � � � 2* *12*12 � 156  67.07  *12 � }  22.62(156  67.07  22) � � = 59868.3 cm3 - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từ TTH I - I đến TTH II - II) Z1  S 1x 59868.3 = = 50.71 cm AST 1180.6 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi : Dc  H sb  tc  Y1  Z1 = 156 – – 67.07 – 50.71 = 35.22 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II - II : Yt II  H sb  Y1  Z1 = 156 – 67.07 – 50.71 = 38.22 cm - Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II - II : YbII  Y1  Z1 = 67.07 + 50.71 = 117.78 cm - Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp: + Mômen quán tính của phần dầm thép : SVTH: Ngô Quốc Bảo Trang 58 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Quốc Hùng DWtt =  DW tc =1.5*5.8 = 8.70 KN/m V Xác định hệ số phân bố ngang: V.1 Tính tham số độ cứng dọc: - Cơng thức tính : K g n( I  Aeg2 ) với n  => Tỉ số môđun đàn hồi : n  EB ES EB 200000  7.032 = ES 28441.83 + I : Mômen quán tính của mặt cắt dầm chủ, I = 2418746.8 cm4 + A : diện tích mặt cắt dầm chủ hay dầm dọc phụ, ANC = 630cm2 + eg : Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến trọng tâm : eg  H sb  Y1  th  ts 20 =156 – 67.07+12+ = 110.93 cm 2 Vậy giá trị của tham số độ cứng dọc : K g  n  I  A.eg2  = 7.032*(2418746.8+630*110.932) = 71521355.8 cm4 V.2 Tính hệ số phân bố ngang mô men: - Điều kiện áp dụng công thức: + 1100 < S