THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOC

THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOCTHIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU BTCT DƯ L BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HÂNG.DOC

Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 110 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCT DƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG Bê tông vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo chịu kéo nên bê tông dùng kết cấu chịu nén Để khắc phục người ta đưa cốt thép vào bê tông để chịu kéo Sự đời BTCT đánh dấu phát triển công nghệ vật liệu xây dựng Các cầu dầm BTCT áp dụng, nhiên chiều dài nhịp hạn chế ( 24 m) Kết cấu BTCT dự ứng lực với nguyên lý kéo căng cốt thép để nén trước bê tông cho phép nhịp dầm lớn Điển nhịp dầm 33 m tới 43 m dầm cắt khúc Việc đưa giải pháp hợp lý kết cấu, giải pháp cơng nghệ thi cơng thích hợp cho phép kết cấu BTCT_DƯL vượt độ lớn Cầu dầm BTCT_DƯL liên tục thi công phương pháp hẫng, mặt cắt dầm thay đổi loại cầu giải tương đối tốt vấn đề vật liệu kết cấu Loại cầu thường sử dụng cho loại nhịp từ 80 - 130 m lớn nữa, có tới 250 m cầu SHOTTWIEN Áo Ở nước ta cầu BTCT_DƯL thi công hẫng áp dụng cầu Phú Lương - Hải Dương, cầu Sơng Gianh, cầu Hồ Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh… tiến hành GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 2.1 Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình thiết kế: 22TCN – 272 –2005 Bộ Giao thông vân tải - Tải trọng thiết kế: HL93, đoàn Người hành 2.2 Sơ đồ kết cấu 2.2.1 Kết cấu phần - Sơ đồ bố trí chung tồn cầu 2x33+42+64+42 +2x33m - Kết cấu cầu đối xứng gồm nhịp dẫn phía bên trái nhịp dẫn phía bên phải hệ cầu BTCTDƯL liên tục nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng cân - Dầm liên tục nhịp 42+64+42 m tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi +) Chiều cao dầm đỉnh trụ h= 4m +) Chiều cao dầm nhịp h= m SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 111 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực mỹ quan kiến trúc - Mặt cắt hộp dạng thành đứng +) Chiều dày nắp: tb = 30 (cm) +) Chiều dày đáy: Tại mặt cắt gối 70 cm , mặt cắt nhịp 30cm +) Chiều dày phần cánh hẫng: hc = 30 cm +) Chiều dày mặt cầu ngàm: tn = 60 cm +) Chiều dày sườn dầm: ts = 40 cm - Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp 1- Bê tông cấp A có: +) f’c = 40 (MPa) +) c = 25 (kN/m3) +) Ec = 38006.99 (MPa) 2- Cốt thép DƯL hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có tiêu sau: +) Diện tích tao Astr = 1400mm2 +) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h 200C 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 EC 5-12 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với tiêu: +) Rs = 300 (MPa) +) Es = 200000 (MPa) +) fy = 420 (MPa) - Nhịp dẫn: Dầm dẫn bờ dùng dầm BTCT dự ứng lực giản đơn chiều dài 33 m chế tạo định hình theo cơng nghệ căng trước + Chiều cao 1.4 m + Cáp: Dùng loại bó xoắn + Có dầm ngang 2.2.2 Kết cấu phần a) Cấu tạo trụ cầu: SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 112 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp, đổ bê tông chỗ mác M300 - Trụ đựng móng cọc khoan nhồi: D = 120 cm b) Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT, đổ chỗ mác bê tông chế tạo M300 - Mố kết cấu nhịp dẫn đặt móng cọc khoan nhồi: D = 120 cm 10500 2000 700 300 4000 400 1000 1500 300 2350 300 1000 1500 1000 300 Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp gồm: - Bê tông Mark 500 có: f’c = 50 MPa - Cốt thép DƯL hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM- grade 270 có tiêu sau: + Astr = 1400mm2 + Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa + Độ chùng sau 1000h 200C 2.5% - Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 EC 5-12 - Cốt thép thường: Sử dụng loại CT3 CT5 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 113 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngơ Châu Phương Chương II: TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC Phân chia đốt dầm - Để đơn giản q trình thi cơng phù hợp với trang thiết bị có đơn vị thi công ta phân chia đốt dầm sau: +) Đốt đỉnh trụ: = 9m (khi thi công tiến hành lắp đồng thời xe đúc trụ) +) Đốt hợp long nhịp giữa: dhl = 2m +) Đốt hợp long nhịp biên: dhl = 2m +) Chiều dài đoạn đúc đà giáo: ddg = m +) Số đốt ngắn trung gian: n = đốt , chiều dài đốt d = 2.5 m +) Số đốt trung gian lại: n = đốt, chiều dài đốt d = m - Sơ đồ phân chia đốt dầm Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm Dầm hộp BTCT DƯL liên tục có bề rộng phần nắp hộp 10,1 m Mặt dầm đường cong bán kính 2500m Mặt có dạng đường cong Parabol bậc dạng y=ax2+bx+c Chiều dày đáy thay đổi từ 70cm (đỉnh trụ) đến 30cm (giữa nhịp) Chiều dày nắp (giữa mặt cầu ) 30cm Chiều dày sườn hộp không đổi theo chiều dài nhịp 40cm Lớp phủ mặt cầu gồm lớp có chiều cày trung bình 10cm Giả sử lấy mặt đáy dầm mép mặt cắt gối làm trục Gốc toạ độ đặt vị trí cao đường cong đáy dầm cấc hệ số a,b,c xác định sau: Vì đường cong qua gốc toạ độ nên c=0 Đường cong qua điểm (29, 2) ta có phương trình sau: SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 114 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương = 292a + 29b => a = 0.00238 = -292a - 29b b=0 Vậy phương trình đường cong biên đáy dầm: y =0.00238x2 (m) Chiều cao dầm mặt cắt thứ: Hi = 2.0+yi (m) Tương tự ta có phương trình chiều dày đáy dầm: d = 0.00048x2+0.3 (m) Tính tốn đặc trưng hình học mặt cắt tiết diện - Diện tích mặt cắt ngang f  �( xi  xi 1 ).( yi  yi 1 ) - Toạ độ trọng tâm mặt cắt Yc = m 2 ( Xi  Xi 1 )(Yi  Yi Yi 1  Yi 1 )  6F i 1 - Mơ men tính mặt cắt trục x Sx   (x i  x i 12 ).(y i  y i y i 1  y 2i  1) - Mô men qn tính trục trung hồ Jth= Jx - y 2c f - Bảng tính tốn đặc trưng hình học mặt cắt đầm chủ STT Chiều dài Chiều cao Dày F Y Jx Jo (m) (m) (cm) (cm2) (m) (m4) (m4) 0 70 96389 2.06 66.82 24.56 2.5 3.67 63.37 90918 1.94 54.64 19.46 2.5 3.37 57.65 85914 1.82 44.79 15.44 3 3.05 51.17 80528 1.69 35.51 11.72 2.77 45.55 75814 1.57 28.39 8.96 2.53 40.8 71774 1.47 23 6.94 2.34 36.41 68407 1.39 19.18 5.55 2.19 33.89 65713 1.32 16.44 4.58 2.08 31.17 63693 1.27 14.57 3.92 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 115 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương 2.02 30.43 62347 1.24 13.61 3.62 10 30 61673 1.23 13.3 3.51 HL 30 61598 1.23 12.78 3.45 Trong đó: +) F: Diện tích tính đổi mặt cắt +) J:momen quán tính trục trung hoà +) Yc: toạ độ trọng tâm mặt cắt +) Sx: momen quán tính mặt cắt trục x qua mép dầm +) Jx: momen quán tính trục x SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 116 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngơ Châu Phương Chương III: TÍNH TỐN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN (DC): Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong parabolla để tính tốn đơn giản ta giả thiết đoạn chiều cao dầm thay đổi tuyến tính Khi tính ta coi trọng lượng dầm đốt phân bố có giá trị theo tiết diện đốt Trọng lượng đốt tính theo cơng thức: q = V c Trong đó: c: Trọng lượng riêng bê tông cốt thép, c = 2500 KN/m3 V: thể tích đốt dầm (m3) Kết tính ghi bảng sau: Bảng tĩnh tải rải đốt STT x (m) Tên đốt 0 K0 2.5 Đốt K1 L đốt (m) h (cm) F (cm2) P đốt (T) gI tc (T/m) gI tt (T/m) 400 96389 369 90918 208.52 23.17 28.96 Đốt K2 2.5 340 85914 54.15 21.66 27.08 Đốt K3 309 80528 61.17 20.39 25.49 11 Đốt K4 282 75814 57.46 19.15 23.94 14 Đốt K5 259 71774 54.24 18.08 22.60 17 Đốt K6 239 68407 51.52 17.17 21.47 20 Đốt K7 224 65713 49.29 16.43 20.54 23 Đốt K8 212 63693 47.56 15.85 19.82 26 Đốt K9 204 62347 46.32 15.44 19.30 10 29 Đốt K10 200 61673 45.58 15.19 18.99 11 30 HL 200 61598 15.10 15.10 18.88 690.89 197.64 247.05 Tổng - Tính tĩnh tải giai đoạn I (Tĩnh tải giai đoạn I tính tốn với giá trị trung bình) +) Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn: DCTCI = 20.748 T/m SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 117 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương +) Tĩnh tải giai đoạn I tính tốn: DCTTI = 1,25 20.748= 25.935 T/m TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN DW: a) Tính tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có phận sau: +) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người DWIITC = DWclc+ DWlc+tv+ DWng - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Lớp phủ mặt cầu dày 7.4cm gồm: lớp bêtơng atphan dày 7cm lớp phòng nước dày 0.4cm +) Lớp bêtông atphan: DWatphan = 7.5*0.07*2.25 = 1.181 (T/m) +) Lớp phòng nước: DWpn= 7.5*0.004*2.25 = 0.0675 (T/m) Do trọng lượng rải lớp phủ mặt cầu là: DWlp=1.181+0.0675 = 1.2485 (T/m) - Tính trọng lượng lan can + tay vịn + lề người Tên gọi đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều rộng chân lan can blcn 50 cm Chiều cao chân lan can hlcn 30 cm Trọng lượng dải phần chân lan can DWlc 0.375 T/m Trọng lượng cột lan can Pclc 0.0276 T Khoảng cách bố trí cột lan can aclc m Trọng lượng dải cột lan can Pclc 0.0138 T/m Trọng lượng dải phần tay vịn Ptv 0.07 T/m Trọng lượng dải lan can tay vịn Plv 0.838 T/m 1- Tính trọng lượng chân lan can 2- Tính trọng lượng cột lan can tay vịn SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 118 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương - Tính trọng lượng lề người Bề rộng lề người ble 100 cm Chiều dày trung bình lề người hle 10 cm DWNG 0.5 T/m Trọng lượng lề người b) Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = DWclc+2(DWlc+tv+ DWng ) = 1.25 +2* (0,375 + 0,838 + 0,5) = 4,67 (T/m) +) Tĩnh tải giai đoạn II tính tốn DWIItt = g DWIITC = 1,5 4,67 = 7.005 (T/m) CÁC SƠ ĐỒ VÀ NỘI DUNG TÍNH TỐN: 3.1 Các sơ đồ tính tốn: Đặc điểm cơng nghệ thi cơng đúc hẫng sơ đồ kết cấu thay đổi liên tục q trình thi cơng Căn trình tự thi công phương pháp thi công ta chia làm giai đoạn thi cơng sau: SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 119 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương diện (mm) (mm) (mm) (kNm) 429.07 2350.00 100.00 149556.16 19 440.41 6200.00 100.00 550929.95 35 215.64 2300.00 100.00 127150.80 Tiết Mr So sánh Mu Kiểm tra diện (kNm) Mr với Mu (kNm) 149556.16 > 36155 OK! 19 793013.84 > -596059.09 OK! 35 127150.80 > 39786 OK! 2.3.2 Kiểm tra giới hạn cốt thép ứng suất trước 1.3.2.1 Hàm lượng thép tối đa: (theo 5.7.3.3.1-1) Điều kiệm kiểm tra: c  0.42 de Trong đó: de : Khoảng cách có hiệu tương ứng từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo (mm) (5.7.3.3.1-2) de  A ps f ps d p  A s f y ds A ps f ps  A s f y Tổng hợp kiểm toán giới hạn cốt thép bảng sau: Tiết diện de c c/de Kiểm tra (mm) (mm) 2384.76 621.85 0.26 OK 19 6349.43 638.28 0.10 OK 35 2349.70 312.52 0.13 OK 2.3.2.2 Hàm lượng thép tối thiểu: (theo 5.7.3.3.2) Bất kỳ mặt cắt cấu kiện chịu uốn, lượng cốt thép thường cốt thép dự ứng lực chịu kéo phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính tốn Mr Lấy giá trị nhỏ giá trị sau: a) 1.2 Mcr xác định sở phân bố ứng suất đàn hồi cường độ chịu kéo uốn fr bê tông theo 5.4.2.6 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 164 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương M cr  I (f r  f pe  f d ) yt Trong đó: f r 0.63 f'C fd : ứng suất tải trọng thân tính theo trạng thái giới hạn cường độ thớ mà ứng suất kéo gây tải trọng (Mpa) fd  M y b I fpe ứng suất nén bê tông ứng suất nén trước có hiệu f pe  A ps f ps Ag  A ps f ps e I yb A : diện tích tiết diện giai đoạn I I : mơ men qn tính tiết diện giai đoạn I yt : khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà yb : khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trục trung hoà b) 1.33 Mu tổ hợp tải trọng - cường độ thích hợp quy định bảng 3.4.1.1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Tổng hợp kiểm toán giới hạn cốt thép tối thiểu cho bảng sau: Tiết diện fr fd fpe Mcr MPa MPa MPa kNm 4.45 3.26 -36.50 274942.77 19 4.45 11.01 -16.01 676832.26 35 4.45 8.88 -31.97 276908.59 Tiết diện 1.2Mcr 1.33Mu M r > (T.m) (T.m) 308334.41 48086.15 48086.15 OK! 19 855641.61 35 314177.91 792758.589 792758.589 52915.38 52915.38 OK! OK! 2.3.3 Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện: Cơng thức kiểm tốn: SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 165 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Vu  Vn Trong đó:  : Hệ số sức kháng cắt xác định theo quy định bảng 5.5.2.2-1  = 0.7 Vn : Sức kháng cắt danh định xác định theo quy định điều 5.8.3.2  Vn1 Vc  Vs  Vp Vn min  '  Vn2 0.25f c b v d v  Vp với: Vc 0.083 f c' b v d v Vs  A v f y d v  cotg  cotg sin s Vp A str f p  sini i 1 dv : chiều cao chịu cắt có hiệu xác định điều 5.8.2.7 bv : bề rộng bụng có hiệu, lấy bệ rộng lớn chiều cao dv s : Cự ly cốt thép đai  : Hệ số khả bêtông bị nứt chéo truyền lực keo quy định điều 5.8.3.4  : Góc nghiêng ứng suất nén chéo xác định điều 5.8.3.4 (độ) Khi tính, giả thiết trước góc , sau tính giá trị để tra bảng ngược lại  , hai giá trị  gần chấp nhận được, khơng giả thiết lại  : Góc nghiêng cốt thép đai trục dọc (độ) Nếu cốt đai thẳng đứng,  = 900 Av : Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s (mm2) Vp : Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực cắt tác dụng, dương ngược chiều lực cắt (N) 2.3.3.1 Xác định Vp: Vp A cable f p  sini i 1 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 166 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Trong đó: Acable : Diện tích bó cáp Acable = 1400 (mm2) fp : ứng suất cáp sau mát, giá trị ứng với mặt cắt fp = 1317.78 (MPa) i : Góc lệch cáp i so với phương ngang,  sin  i = 0.17 Thay giá trị vào cơng thức tính Vp ta được: Vp = 31363.164 (kN) 2.3.3.2 Xác định dv bv: + Chiều cao chịu cắt có hiệu dv: Chiều cao chịu cắt có hiệu lấy cự ly đo thẳng góc với trục trung hồ hiệu ứng lực kéo nén uốn, tức là:   0,9d e  d v max  0,72h  a  de   a = 1.c 1 tính phần tính chất vật liệu, 1 = 0.7 Suy dv = 6161.31 (mm) + Bề rộng chiu cắt có hiệu tiết diện bv: Tại tiết diện kiểm tốn, bề rộng có hiệu lấy bề rộng sườn có hiệu tiết diện dầm, bv = 800 mm 2.3.3.3 Xác định  : Được tra từ bảng 5.8.3.4.2-1 Để xác định   ta phải thông qua giá trị sau   x f c' Trong đó:  : ứng suất cắt bêtơng SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 167 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương   Vu   Vp  b vd v  = 4.56 (MPa)  v  = 0.0912 f' c 50 Mu  0.5Vu cotgθ  A ps f po dv x  E s A s  E p A ps fpo : ứng suất thép dự ứng lực ứng suất bêtơng xung quanh f po f pe  f pc fpe Ep Ec = -112.58 (MPa) : ứng suất có hiệu thép ứng suất trước sau mát f pe - Ep = 197000 (Mpa) Ec = 33941 (Mpa) A ps f ps A ps f ps e y t = -18.15 (MPa) Ag I Tra bảng 5.8.3.4.2-1, ta có giá trị   sau:  = 35.60  = 2.35 1.3.3.4 Tính Vc Vs: Dựa vào kết tính thơng số thành phần để tính Vc Vs Suy Vc = 5897.80 (kN) Vs = 42342.83 (kN) 2.3.3.5 Tính sức kháng danh định tiết diện kiểm toán sức kháng cắt: Tiết diện 19 Vn1 Vn2 Vn Vr =  x Vn Vu kN kN kN kN kN 35971.25 22845 51387.5 56068.21 513387.5 Kết luận OK! Kết luận:  Vn = 0.7 x 51378.21 = 35971.25 > 22845 = Vu Thoả mãn yêu cầu sức kháng cắt! SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 168 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngơ Châu Phương CHƯƠNG VI: TÍNH BẢN MẶT CẦU CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU: 1.1 Sơ đồ tính tốn mặt cầu Mơ tả mặt cầu: có sơ đồ chịu lực hình vẽ: 5250 5250 1000 1500 1500 1000 Hình 6.1 Sơ đồ tính tốn mặt cầu Theo giải pháp kết cấu mặt cắt ngang, dầm hộp liên tục có bề rộng B < 12m khơng cần phải sử dụng dự ứng lực ngang mặt cầu 1.2 Tính tĩnh tải giai đoạn II a) Tính tĩnh tải giai đoạn II : - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có phận sau: +) Trọng lượng gờ chắn bánh +) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người DWIITC = (DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng ) - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi đại lượng Chiều dày h (cm) DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 0.115 T/m2 Lớp bê tông bảo vệ 0.069 T/m2 Lớp chống thấm 0.069 T/m2 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 169 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.024 T/m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 12.030 cm DWmcTC 0.277 T/m2 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu Trọng lượng dải lớp phủ mặt cầu tính cho dầm: DWmctc= 0,277.3,75 = 1,038 (T/m) - Tính trọng lượng lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề Người Tên gọi đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều rộng chân lan can blcn 50 cm Chiều cao chân lan can hlcn 30 cm Trọng lượng dải phần chân lan can DWlc 0.375 T/m Trọng lượng cột lan can Pclc 0.0276 T Khoảng cách bố trí cột lan can aclc m Trọng lượng dải cột lan can Pclc 0.0138 T/m Trọng lượng dải phần tay vịn Ptv 0.07 T/m Trọng lượng dải lan can tay vịn Plv 0.0838 T/m Chiều rộng chân gờ bg 25 cm Chiều rộng đỉnh gờ hg 25 cm DWg 0.156 T/m Bề rộng lề người ble 100 cm Chiều dày trung bình lề người hle 10 cm DWNG 0.46 T/m 1- Tính trọng lượng chân lan can 2- Tính trọng lượng cột lan can tay vịn 3- Tính trọng lượng gờ chắn bánh Trọng lượng dải gờ chắn bánh - Tính trọng lượng lề người Trọng lượng lề người b) Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = (DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng ) = (1,038 + 0,375 + 0,0838 + 0,156 + 0,46) = 4,226 (T/m) +) Tĩnh tải giai đoạn II tính tốn DWIItt = g DWIITC = 1,5 4,226 = 6,339 (T/m) SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 170 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương NGUN TẮC TÍNH TỐN: Sử dụng phương pháp phân tích gần để thiết kế mặt BTCT cầu dầm hộp đổ chỗ đúc liền khối (Điều 4.6.2.1.6 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05) Khi tính tốn hiệu ứng tải bản, cho phép phân tích dải rộng 1m theo chiều dọc cầu Mơ hình hố sơ đồ làm việc kết cấu dầm liên tục, với sườn dầm hộp gối giả thiết có độ cứng tuyệt đối Các tải trọng tác dụng lên kết cấu là: + Trọng lượng thân bản: DC = 1.083 T/m2 + Tĩnh tải giai đoạn II :DW + Tải trọng người: PL + Tải trọng xe: LL + Lực xung kích: IM, lấy 25%LL Tính tốn hiệu ứng tải cho tải trọng thành phần gây mặt cầu Sau tổ hợp lại như điều 3.4.1-1 quy trình 22 TCN 272-05, gồm hai tổ hợp tải trọng nguy hiểm tổ hợp tải trọng cường độ tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng Sử dụng nội lực để tính tốn kiểm tra tiết diện TÍNH TỐN MOMENT TRONG BẢN MẶT CẦU Theo quy trình quy định, sơ đồ làm việc tương tự dầm giản đơn Như chưa kể đến tượng ngàm với sườn dầm Theo điều 4.6.2.1.6 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, dải coi dầm liên tục dầm giản đơn Chiều dài nhịp phải lấy khoảng cách tâm đến tâm cấu kiện đỡ, cấu kiện giả thiết cứng vơ hạn 3.1 Tính tốn moment lực thành phần gây ra: 3.1.1 Moment trọng lượng mặt cầu gây SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 171 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Trọng lượng mặt cầu: DC = 1.083 T/m2 Được tính trọng lượng mét dài mặt cầu chia cho chiều rộng toàn mặt cầu Khối lượng riêng bê tông lấy sơ 24 KN/m3 tra bảng 3.5.1-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Bảng tính nội lực thân Tiết diện DC (T/m2) M (Tm) Trên gối 1.083 -7.315547 Giữa nhịp 1.083 3.04891 3.1.2 Moment trọng lượng lan can gây Trọng lượng lan can coi lực tập trung đặt cách mép cánh hẫng 0.25m, có giá trị khối lượng mét dài lan can với khối lượng riêng bê tông 2.4 T/m3 Trọng lượng lan can DCrailing = 0.4588 T/m Tiết diện DCrailing (T/m) MDC (T/m) Trên gối 0.4588 -1.68609 Giữa nhịp 0.4588 -1.68609 3.1.3 Moment trọng lượng lớp phủ mặt cầu gây ra: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: DW = 0.277 T/m Tiết diện DW (T/m2) MDW (T.m) Trên gối 0.277 -3.09819 Giữa nhịp 0.277 1.291237 3.1.4 Moment tải trọng người gây ra: Tải trọng người thiết kế, PL = 0.3 x m = 0.3 T/m Tiết diện PL (T/m ) MPL (T.m) Trên gối 0.3 1.31625 Giữa nhịp 0.3 1.31625 3.1.5 Moment tải trọng xe tải tiêu chuẩn gây SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 172 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Xếp tải lên phần ĐAH Mômen dương mặt cắt Xếp tải lên phần ĐAH Mômen âm mặt cắt Bản mặt cầu phân tích theo phương pháp dải gần đúng, quy định điều 4.6.2.1 Bản thiết kế cho tải trọng trục 145KN tải trọng (quy định điều 3.6.1.3.3 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05) Các bánh xe trục cách 1800mm, tải trọng bánh xe 72.5KN Tải trọng thiết kế gồm tải trọng 9.3N/m phân bố theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu giả thiết phân bố theo chiều rộng 3000 mm Hiệu ứng tải trọng thiết kế không xét lực xung kích SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 173 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương Khi thiết kế vị trí ngang của xe bố trí cho hiệu ứng lực dải phân tích đạt giá trị lớn Vị trí trọng tâm bánh xe đặt cách đá vỉa 300mm thiết kế hẩng 600mm thiết kế phận khác Chiều rộng dải tương đương b(mm) bánh xe lấy bảng 4.6.2.1.3-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Ta có: + Đối với phần hẫng : b = 1140 + 0.833x + Đối với vị trí có moment dương: b = 660 + 0.55s + Đối với vị trí có moment âm: b = 1220 + 0.25s Trong đó: x : khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải (mm) s : khoảng cách cấu kiện đỡ (mm) s =4650 mm Khi tính tốn hiệu ứng tải, tải trọng bánh xe mơ hình hố tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc bánh xe cộng với chiều dày mặt cầu xác định tải trọng phân bố đặt trọng tâm bánh xe phân bố dọc theo chiều dài dải tương đương tính Khi tính tốn giá trị b phần hẫng đồ án này, bánh xe HL93 nằm cánh hẫng nên có giá trị b khác cho bánh xe Do tính tốn ta lấy b giá trị trung bình Diện tích tiếp xúc bánh xe với mặt đường quy ước điều 3.6.1.2.5 phải coi hình chữ nhật có chiều rộng 510mm chiều dài : IM   L 2.28x10 -3 γ   P 100   Trong : P : Tải trọng bánh xe, P = 72.50 KN IM : Hệ số xung kích, IM = 33%LL  : Hệ số tải trọng (lấy với trạng thái giới hạn cường độ I),  = 1.75  L = 385 (mm) Vậy diện tích tiếp xúc lốp xe 510  385 mm Moment tải trọng bánh xe : M i  n.P SVTH: Nguyễn Ngọc Tính  Yi  Q lane  ω l b Lớp: Cầu Hầm - K48 174 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngơ Châu Phương Trong n : Hệ số b : Chều rộng dải tương đương bánh xe Yi : Tung độ đường ảnh hưởng vị trí đặt bánh xe Qlane : Tải trọng thiết kế , Qlane = 9.3 KN/m wlane : Diện tích phần đường ảnh hưởng đặt tải trọng Kết tính tốn lập thành bảng sau: Tiết diện Số xe n Vùng tính b W (m) 200 1.2 205 Hẫng MTK (Tm/m) 2.285375 -6.752813 -8.43858 M+ 3.2175 M- 2.3825 Hẫng 2.285375 M+ 3.2175 M- 2.3825 Hẫng 2.285375 M+ 3.2175 M- 2.3825 2.814378 4.972346 -6.752813 -8.06318 3.2 Tổ hợp nội lực: Sau tính tốn moment tải trọng thành phần gây ra, ta tiến hành tổ hợp nội lực với hệ số tải trọng tra bảng 3.4.1-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Tất tải trọng tác dụng vào mặt cầu đưa vào tổ hợp Đối với mặt cầu, cần tính tốn kiểm tra theo hệ số sức kháng khống chế bề rộng vết nứt Cho nên ta tính tổ hợp cho trạng thái giới hạn cường độ I trạng thái giới hạn sử dụng Tổ hợp nội lực tổng tác dụng lực vừa tính (có nhân với hệ số tải trọng) Với trạng thái giới hạn khác nhau, hệ số tải trọng khác (bảng 3.4.1-1) Tính tốn nội lực theo cơng thức 1.3.2.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Mfactored =   Q i i i Trong đó: SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 175 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương i : hệ số tải trọng Qi : ứng lực i : hệ số có liên quan đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác i = D R I - Khi tính tốn với trạng thái giới hạn cường độ: + D = thiết kế thông thường + R = thiết kế mặt cầu với mức dư thông thường + l = 1.05 cầu thiết kế quan trọng Vậy  = 1.05 - Khi tính tốn với trạng thái giới hạn sử dụng: + D = thiết kế thông thường + R = thiết kế mặt cầu với mức dư thông thường + l = cầu thiết kế quan trọng Vậy  = Kết tổ hợp lập bảng: MDC MDCrailing MDW MPL MLL MIM Mcom1 (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) gmax 1.25 1.25 1.50 1.75 1.75 1.75 gmin 0.9 0.9 0.65 1.75 1.75 1.75 h 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 Gối -7.31555 -1.68609 -3.09819 1.31625 -8.43858 -2.53157 -34.4333 Giữa 3.04891 -1.68609 1.29123 1.31625 4.97234 1.49170 18.1187 MDC MDCrailing MDW MPL MLL MIM Mcom2 (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) (T.m/m) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 gmax SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 Ghi Tổ hợp com1 tổ hợp tải trọng TTGH CD1 Ghi Tổ hợp 176 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương gmin 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 h 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 Gối -7.31555 -1.68609 -3.09819 1.31625 -8.43858 -2.53157 -22.8414 1.31625 4.97234 1.49170 10.9560 Giữa 3.04891 -1.68609 1.291237 com1 tổ hợp Ghi chú: max hệ số tải trọng lớn min hệ số tải trọng nhỏ THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: * Từ bảng kết tổ hợp moment tổ hợp tải trọng TTGH CD1 ta chọn cặp moment cực trị để thiết kế: M- = M Gối = -34.4333 (Tm/m) = -344.333(KNm/m) = -344.333 (Nmm/mm) M+ = M Giữa = 18.1187 (Tm/m) = 181.187(KNm/m) = 181.187 (Nmm/mm) * Các đặc trưng bêtông cốt thép sử dụng để thiết kế : + Cường độ chịu nén quy định bêtông tuổi 28ngày: f'c = 50 MPa + Mô đuyn đàn hồi bê tông : Ec = 4800 = 33941 MPa * Lớp bảo vệ cốt thép lấy theo bảng 5.1.2.3-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 + Chọn lớp bêtông bảo vệ phía : 50mm + Chọn lớp bêtơng bảo vệ phía : 50mm => Chiều dầy làm việc bêtông : Đối với vùng chịu moment dương là: z = 300 - 50 = 250 mm Đối với vùng chịu moment âm là: z = 600 - 50 = 550 mm Theo công thức thực nghiệm diện tích cốt thép tính: As = Trong đó: Mu : moment uốn tiết diện tính cốt thép (đã nhân hệ số) z : chiều dầy làm việc tiết diện fy : Cường độ chịu kéo quy định thép fy = 420 Mpa=420000 KN/m2 SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 177 Thiết kế kỹ thuật GVHD: Th.s Ngô Châu Phương TT Giá trị Đơn vị Mu(âm) 344 KNm/m Mu(Dương) 181 KNm/m fy 420000 KN/m2 z+ 0.25 M z- 0.55 M As(âm) 0.001489 m2 As(Dương) 0.001724 m2 Thứ tự Giá trị Đơn vị Đường kính thép cm Diện tích 3.141593 cm2 Diện tích cốt thép cần bố trí để chịu M- /m 14.89 cm2 Diện tích cốt thép cần bố trí để chịu M+ /m 17.24 cm2 Số cần bố trí để chịu M- /m 4.739634 Số cần bố trí để chịu M+ /m 5.487662 Số chọn bố trí để chịu M- /m Số chọn bố trí để chịu M+ /m Khoảng cách thép SVTH: Nguyễn Ngọc Tính Lớp: Cầu Hầm - K48 12.5 cm 178