TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUV

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG CHƯƠNG VIII TÍNH TỐN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I THIẾT KẾ CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU I.1 Thiết kế cấu tạo mặt cầu I.1.1 Chon kích thước mặt cầu: - Nhịp tính tốn lấy từ hai mép sườn dầm chủ : L = 5.5m Chiều dầy mặt cầu 30cm - Phần hẫng phía ngồi : + Chiều dài tính tốn: L = 3.25m + Chiều dầy mặt cầu 30cm I.1.2 Cấu tạo lớp áo đường Cấu tạo lớp áo đường gồm : - Lớp bê tông Asphal hạt mịn : 70mm - Lớp phòng nước : 4mm I.2 Sơ đồ tính tốn: - Phần hẫng phía ngồi : Sơ đồ hẫng - Phần mặt cầu hai sườn dầm chủ : Sơ đồ kiểu dầm liên tục kê hai sườn dầm chủ I.3 Ngun tắc tính tốn Sử dụng phương pháp gần để thiết kế mặt cầu BTCT cầu dầm hộp đổ chỗ đúc liền khối (4.6.2.1.6) I.4 Các tải trọng tác dụng lên kết cấu: - Trọng lượng thân (DC) - Trọng lượng lớp mặt đường (DW) - Tải trọng xe (LL) - Lực xung kích (IM= 25%) SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG II TÍNH TỐN NỘI LỰC II.1 Tính tốn nội lực hẫng Xét cấu tạo thực tế xảy trường hợp : - Bản hẫng chịu tĩnh tải người - Bản hẫng có tĩnh tải tải trọng người - Bản hẫng chịu tĩnh tải, bánh xe ô tô người Ở ta xét trường hợp tổng quát cho trường hợp hẫng chịu tĩnh tải, bánh xe ô tô người II.1.1 Tĩnh tải tác dụng cho dải rộng 1m theo phương ngang cầu : - Do trọng lượng thân: DC1= 1m.h  = 1×0,3×25 = 7.5(KN/m) - Do trọng lượng lan can: (Tải trọng đật mút cánh hẫng) DC2 = 7.15 (KN)( tính cho bên) - Do trọng lượng gờ chắn bánh: ( qui thành tải trọng tập trung đặt cách ngàm cánh hẫng 1.275m) DC3 = 1.8 (KN) bên - Do lớp phủ mặt cầu: Chiều dầy g DW STT Lớp (m) (KN/m ) (KN/m) Bê tông asphan 0.07 22.5 1.575 Phòng nước 0.004 22.5 0.09 Cộng 1.665 II.1.2 Hoạt tải tác dụng cho dải rộng 1m theo phương ngang cầu - Hoạt tải tác dụng gồm tải trọng quy định điều 3.6.1, tải trọng bánh xe mơ hình hố tải trọng tập trung mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc lốp xe với mặt đường điều 3.6.1.2.5, cộng chiều cao mặt cầu hf Để đơn giản tính tốn tải trọng bánh xe mơ hình hố tải trọng tập trung - Do xe tải thiết kế : Xét bánh xe nặng có trọng lượng P đặt cách mép lề người liền 300mm Khoảng cách từ tim bánh xe tới ngàm x = 0,75m Diện tích tiếp xúc bánh xe với mặt đường : +) Chiều rộng ( ngang cầu ) b = 510 mm +) Chiều dài (dọc cầu) L = 2,28.10-3.(1+ P IM IM )P 100 Trong : : Tải trọng bánh xe P=145/2 = 72.5 KN : lực xung kích SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG =1.75,hệ số tải trọng L = 2,28.10-3.1,75(1+25/100).72500 = 361.6 mm Khi : Diện tích phân bố bánh xe bề mặt : +) Chiều rộng (ngang cầu) b+hf/2 = 0,635 +) Chiều dài (dọc cầu): l = 2,28.10-3.(1+ IM ) P +hf/2 = 0,487 (m) 100 - Chiều rộng dải tương đương : (Bảng 4.6.2.1.3-1) E = 1140 +0,833.X = 1140 +0,833×750 = 1764.75 mm > 1m -Trị số áp lực tải trọng bánh xe lên dải có chiều rộng dải LL = Ptr 72,5   54.066 (KN/m) (b  h f ).E (0,51  0,3).1,76475 -Do người : Chiều rộng lề người 1,5m Tải trọng người 300kg/m2 Lực tập trung tải trọng người đặt tim lề người : PL = 3.1,5 = 4,5 (KN) II.1.3 Nội lực ngàm Xét hệ số điều chỉnh tải trọng trường hợp sử dụng giá trị cực đại  i :  = 1  D  R  I Trong :  D: Tính dẻo, trường hợp thiết kế thơng thường  D =1  R: Tính dư , hẫng khơng tính dư R = 1,05  I: Tầm quan trọng , Cầu quốc lộ I =1 Thay vào cơng thức ta có :  = 0,907  - Mô men ngàm : M- = h.(gp1.DC1.L1 + gp2.DC2.L2 + gp2.DC3.L3 + gp2.DW.L4.L4/2 + m gn.(1+IM).LL.L5 + m gp1.PL.L6) - Lực cắt ngàm : V = h.(gp1.DC1.L1 + gp2.DC2.L2 + gp2.DC3.L3 + gp2.DW.L4 + m gn.( 1+IM) LL L5 + m gp1.PL.L6) Trong : gp1 : Hệ số tải trọng tĩnh tải thân kết cấu gp1 = 1,25 gp2 : Hệ số tải trọng tĩnh tải phần II, gp2 = 1,5 gn : Hệ số tải trọng đoàn xe gn = 1,75 M : Hệ số chất tải, m = 1.2 L1 : Chiều dài hẫng , L1 = 2.45m L2 : Khoảng cách từ tim lan can tới ngàm , L2 = 2.45m L3 : Khoảng cách từ tim gờ lan can + lề hành , L3 = 1.7m L4 : Chiều dài phần có lớp phủ mặt cầu , L4 = 0.95 m SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG L5 : Chiều dài đoạn phân bố tải trọng bánh xe, L5 = 0.65m L6 : Khoảng cách từ tim lề người tới ngàm , L6 = 1.7m Thay giá trị vào cơng thức ta có : M = 0.907×(1.25×6.75×2.45 + 1,5×0.835×2.45+1.5×19.37×1,7 +1.5×1.665×2.5×0.95×0.95/2 +1.2×1.75(1 +0.25) 53.23 ×0.65+1.2×1.75×4.5×1.7) M= 265.66 (kN.m) V = 0.907×(1.25×6.75×2.45 + 1,5×0.835×2.45+1.5×19.37×1,7 +1.5×1.665×2.5×0.95+1.2×1.75(1 +0.25) 53.23 ×0.65+1.2×1.75×4.5×1.7) V = 268.49 (kN) II.2 Tính tốn nội lực kiểu dầm II.2.1.Tính tốn mơ men dương Đối với mặt cầu dầm có mặt cắt hình hộp phân tích theo mơ hình dải ngàm hai đầu tính tốn theo phương pháp gần với đường lối tính tốn mơ men dương mặt cắt nhịp mơ hình giản đơn kê hai gối khớp Khi trị số mơ men mặt cắt hai nhịp đầu ngàm xác định theo cơng thức : M0.5L+ = k.M0.5L0 TRong : M0.5L0 : Mô men tải trọng gây mặt cắt nhịp giản đơn K : Hệ số điều chỉnh , k=0.5 II.2.1.1 Tĩnh tải tác dụng Các phận kết cấu tính cho 1m chiều rộng (Phương dọc cầu) Hệ số tải trọng tra theo bảnh sau : Hệ số vợt tải Dạng Loại tải trọng Kí hiệu tác động >1 1000mm (b  h f ).E (0,51  0,3).3,245 -Tác dụng bánh xe trục : Tuỳ thuôc vào trị số dải tương đương E Với E = 3245 mm > 1200mm -> Có bánh xe trục đặt phạm vi chiều rộng dải tương đương nên cường độ tải trọng bánh xe trục gây : LL = 2.Ptr  55   41.85 (KN/m) (b  h f ).E (0,51  0,3).3,245 Vậy ta lấy giá trị : LL = 28.1 kN/m để tính tốn thiết kế II.2.1.3 Tính tốn mơ men dương mặt cắt nhịp kiểu dầm - Biểu đồ mô men mặt cắt nhịp : Công thức tính tốn mơ men dương mặt cắt nhp : M0+ = ỗ.(p1.DC1.DM + p2.DW DM + m.n.(LL+IM) PM + m.P ĨLL1 LM) Trong : M : Hệ số tải trọng làn, m=1( Xép tải làn) M : Diện tích đường ảnh hưởng tác dụng tĩnh tải D M : Diện tích đường ảnh hưởng tác dụng bánh xe tải thiết P - kế M L : Diện tích đường ảnh hưởng mô men tác dụng tải trọng LL1 : Cường độ tải trọng theo phương ngang cầu 9,3.S/3000 = 9,3.4700/300 = 14,57 KN/m SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG Thay giá trị vào cơng thức ta có : M0+ = 0,9.[1,25.6,75.1,175.4,7/2 + 1,5.1,665 1,175.4,7/2 + 1.1,75.(28,1+1,25).(1,012+1.175).0,33 + 1.1,75 14,571,175.4,7/2] M0+ = 114,54 (KN.m) Mô men mặt cắt nhịp xét tới hiệu ứng ngàm tạ đầu M0.5L+ = 0,5.M0+ = 57,27 (KN.m) II.2.2 Tính tốn mơ men âm Trình bày tính tốn hồn tồn tương tự tính tốn mô men dương thay trị số chiều rộng dải tương đương E: E- = 1220 +0,25.4700 = 2375 mm LL = Ptr 72,5   37.68 (KN/m) ,Với E > 1000mm (b  h f ).E (0,51  0,3).2375 -> Mô men mặt cắt nhịp mơ hình dầm giản đơn hai gối M0+ = 126,63 (KN.m) Mgối- = -0,8 M0+ = -101,31(KN.m) II.2.3 Lực cắt ngàm khớp: - Đường ảnh hưởng mô men gối - Lực cắt xác định theo nguyên lý học thông thuộc Công thức lực cắt : V = η.(γp1.DC1.ΩDV + γp2.DW ΩDV + m.γn.Σ(LL+IM) ΩPV + m.γP ΣLL1 ΩLV) Trong : m : Hệ số tải trọng làn, m=1( Xép tải làn) V : Diện tích đường ảnh hưởng tác dụng tĩnh tải D V : Diện tích đường ảnh hưởng tác dụng bánh xe tải thiết P kế SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG V L : Diện tích đường ảnh hưởng mơ men tác dụng tải trọng LL1 : Cường độ tải trọng theo phương ngang cầu 9,3S/3000 KN/m Thay số vào phương trình ta có : V = 0.9(1.25×7.5×4.7/2 + 1.5×2.655×4.7/2 + 1×1.75(44.6+1.25)(1+0.86)0.66/2 + 1×1.75×14.57×4.7/2 = 128 (KN) Vậy nội lực để kiểm toán : Tên mặt cắt Mặt cắt gối Mặt cắt M(KN.m) -196.16 128 V(KN) 196.57 III TÍNH TỐN CỐT THÉP VÀ KIỂM TỐN - Ta tiến hành tính toán cho tiết diện gối nhịp III.1 Bố trí cốt thép phần cánh hẫng kiểm toán - Chiều rộng mặt cắt: - Chiều cao mặt cắt: - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: - Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: - Hệ số sức kháng: - Chiều dày khối ứng suất tương đương: - Chiều cao có hiệu mặt cắt: - Diện tích thép - F25 III.1.2 Tổ hợp dùng để kiểm toán Cường độ b h dc b1  a ds As = 1000 mm = 500 mm = 50 mm = 0.764 = 0.9 = 37.56 mm = 450 mm = 3040.2 mm2 III.1.2.1 Kiểm tra tiết diện chịu uốn -Sức kháng uốn Mr = 499 kN.m -Mơ men tính tốn Mu = 240.99 kN.m + Kiểm tra Mu < Mr => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: Đối cấu kiện cốt thép DUL lượng cốt thép tối thiểu quy định coi thoả mãn : ' ρmin f  0,03 c fy SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG Trong đó: ρmin: Tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên ρmin = As Ag ρmin >= 0.03 Ftgf’c/fy = 1428.6 mm2 => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: Hàm lượng côt thép DUL không DUL tối đa phải giới hạn cho : c  0.42 de 0.42 >=c/de= 0.109 => Đạt + Kiểm tra sức kháng uốn: Mr >= min(1.2Mcr,1.33Mu) = 199.2 kN.m => Đạt III.1.2.2 Kiểm tra tiết diện chịu cắt -Diện tích cốt thép ngang - 16 As = 1205.76 mm2 -Cự ly cốt thép ngang: S = 150 mm Cần kiểm tra lượng cốt thép ngang tối thiểu Diện tích cốt thép ngang tối thiểu Avmin = 162.4 mm2 => Đạt -Cự ly tối đa cốt thép ngang: Vu > 0.1f’cbvdv S Đạt => Đạt Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG III.2 Bố trí cốt thép kê hai cạnh kiểm tốn: III.2.1 Với mặt cắt nhịp - Chiều rộng mặt cắt: - Chiều cao mặt cắt: - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: - Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: - Hệ số sức kháng: - Chiều dày khối ứng suất tương đương: - Chiều cao có hiệu mặt cắt: - Diện tích thép - 22 III.2.1.1 Tổ hợp dùng để kiểm toán Cường độ b h dc b1 f a ds As = 1000 mm = 250 mm = 50 mm = 0.764 = 0.9 = 38.25 mm = 200 mm = 2322.6 mm2 III.2.1.1.1 Kiểm tra tiết diện chịu uốn - Sức kháng uốn Mr = 163 kN.m Mô men tính tốn Mu = 196.6 kN.m + Kiểm tra Mu < Mr => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ' ρmin f  0,03 c fy Trong đó: ρmin: Tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên ρmin = As Ag ρmin >= 0.03 Ftgf’c/fy = 714.3 mm2 => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: 0.42 >= c/de = 0.188 => Đạt + Kiểm tra sức kháng uốn: Mr >=min(1.2Mcr,1.33Mu) = 49.8 kN.m => Đạt III.2.2 Với mặt cắt ngàm SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang Lớp :Cầu Hầm- K48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TH.S NGÔ CHÂU PHƯƠNG - Chiều rộng mặt cắt: - Chiều cao mặt cắt: - Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: - Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất: - Hệ số sức kháng: - Chiều dày khối ứng suất tương đương: - Chiều cao có hiệu mặt cắt: - Diện tích thép - Ø25 b h dc β1 φ a ds As = 1000 mm = 500 mm = 50 mm = 0.764 = 0.9 = 37.56 mm = 450 mm = 3040.2 mm2 III.2.2.1.Tổ hợp dùng để kiểm toán III.2.2.1.1.Kiểm tra tiết diện chịu uốn - Sức kháng uốn Mr = 495.6 kN.m Mơ men tính tốn Mu = 191.9 kN.m + Kiểm tra Mu =196.2 < Mr = 495.6 kN.m => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ' ρmin f  0,03 c fy Trong đó: ρmin: Tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên ρmin = As Ag ρmin >= 0.03 Ftgf’c/fy = 1429 mm2 => Đạt + Kiểm tra lượng cốt thép tối đa: 0.42 >= c/de = 0.109 => Đạt + Kiểm tra sức kháng uốn: Mr >= min(1.2Mcr,1.33Mu) = 199.223 kN.m=> Đạt III.2.2.1.2 Kiểm tra tiết diện chịu cắt Diện tích cốt thép ngang - Ø16 As = 407.6 mm2 Cự ly cốt thép ngang: S = 270 mm Cần kiểm tra lượng coat thép ngang tối thiểu Diện tích cốt thép ngang tối thiểu Avmin = 162.4 mm2 => Đạt - Cự ly tối đa cốt thép ngang: Vu > 0.1f’cbvdv S Đạt SVTH: PHẠM THẾ VINH Trang 12 Lớp :Cầu Hầm- K48 ... 2,28 .10- 3.1,75(1+25 /100 ).72500 = 361.6 mm Khi : Diện tích phân bố bánh xe bề mặt : +) Chiều rộng (ngang cầu) b+hf/2 = 0,635 +) Chiều dài (dọc cầu): l = 2,28 .10- 3.(1+ IM ) P +hf/2 = 0,487 (m) 100 ... tiếp xúc bánh xe với mặt đường : +) Chiều rộng ( ngang cầu ) b = 510 mm +) Chiều dài (dọc cầu) L = 2,28 .10- 3.(1+ P IM IM )P 100 Trong : : Tải trọng bánh xe P=145/2 = 72.5 KN : lực xung kích... 72,5   37.68 (KN/m) ,Với E > 100 0mm (b  h f ).E (0,51  0,3).2375 -> Mô men mặt cắt nhịp mơ hình dầm giản đơn hai gối M0+ = 126,63 (KN.m) Mgối- = -0,8 M0+ = -101 ,31(KN.m) II.2.3 Lực cắt ngàm