2-Thiet ke BMC+LAN CAN

THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I.Khái niệm: Mặt cầu phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông chủ yếu định chất lượng khai thác cầu mặt cầu cần phẳng, đủ độ nhám, đảm bảo thoát nước, khai thác thuận tiện, hư hỏng an toàn tối đa cho phương tiện tham gia giao thông Bản mặt cầu kết cấu có dạng kê hệ dầm mặt cầu gồm dầm chủ, dầm ngang dầm dọc phụ, mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn cục kê hệ dầm mặt cầu Ngoài cánh dầm T, dầm hộp nên tham gia chịu nén kéo chịu uốn tổng thể cầu Trong cầu bêtông cốt thép mặt cầu thường làm bê tông, bê tông dự ứng lực, đúc chỗ lắp ghép II.Cấu tạo mặt cầu:  Bản bê tông cốt thép dày 20 cm  Lớp mui luyện dày trung bình cm  Tầng phòng nước dày 0.5 cm  Lớp phủ bê tông atphan dày cm Bê tông nhựa : 70 mm Lớp phòng nước : mm Lớp mui luyện tb: 60mm Bản mặt cầu : 200 mm III Ngoại lực tác dụng lên BMC: Bản cầu không dầm ngang tính theo hai bước: +Tính chịu lực theo sơ đồ hai cạnh +Tính chịu lực theo sơ đồ dầm congxon Sau kết tính toán so sánh với làm tính duyệt mặt cắt chọn cốt thép Lực tác dụng mặt cầu: Tónh tải: Tĩ nh tải tác dụng lên 1m bề rộng xem phân bố mặt bao gồm :  Trọng lượng thân mặt cầu : DC2=  c t s b  2,32 10 5.200 1000  4,64 N / mm  Trọng lượng lớp phủ mặt cầu : Lớp phủ bêtông Atfan : q1  h. at b  70.2, 4.105.1000  1, 68 N / mm Lớp mui luyeän q  h   at  b  60  2.4  105  1000  1.44 N mm Lớp phòng nước : q  h   at  b   1.8  105  1000  0.09 N mm Vaäy DW  q1  q  q  1.68  1.44  0.09  3.21 N mm  Taûi trọng lan can truyền xuống mặt cầu qui thành hai lực tập trung đặt chân bó vỉa : Qui ước : Bó vỉa :gồm trọng lượng bó vỉa ½ lề hành DC3-1= 270.250.2,32.10-5.1000+2,32.10-5.80 950 1000=2448N Tải trọng lan can truyền xuống hẩng : thực chất lực tập trung qui đổi lan can không đặt mép ta qui ước để đơn giản tính toán thiên an toàn Trọng lượng bó vỉa Pbovia=580.250.2,32.10-5.1000+2,32.10-5.80 950 1000=4246N Trọng lượng lan can P1   0.12  1000  240 N Trọng lượng cột lan can : P2 = 390 N Plancan = 240 + 390 = 630N DC3-2= Plancan+Pbovia=630+4246=4876N Hệ số : η  ηi ηD ηR η D : hệ số liên quan đến tính dẻo: nD = ηR : hệ số liên quan đến tính dư: nR = 0,95 η i : hệ số liên quan đến tính quan trọng khai thaùc:n = 1,05 i   1.2 3 =1.0,95.1,05=1 Hoạt tải:  Hoạt tải HL – 93 : Vì S < 4600 nên ta cần tính nội lực xe truc tác dụng không xét tải trọng IV Tính nội lực chịu lực theo sơ đồ hai cạnh: Sơ đồ tính: 1000 Ta xem mặt cầu dầm liên tục tựa gối tựa Để đơn giản tính toán, tính toán cho mặt cầu phía trong, ta xem dầm giản đơn tựa gối tựa, sau để xét đến tính liên tục ta nhân thêm hệ số xét đến ảnh hưởng liên tục 1) Do tónh tải:  Trạng thái giới hạn cường độ :  S2 DW S   M u  .1,25.DC2  1,5 8    = 1.1,25.4,64  10002 3,21.10002   =1,33.106Nmm  1,5 8   Trạng thái giới hạn sử dụng M s  DC2 S DW S 10002 3,21.10002   4,64   0,98.106 Nmm 8 8 2) Do hoạt tải:  Xét trường hợp đặt hai xe: Ta xét trường hợp đặt hai xe : hệ số m = Bề rộng tác dụng bánh xe lên mặt cầu b1  510   h DW  510   75  660 mm Khi xét trường hợp xe lấn , nhịp mặt cầu trường hợp chịu tác dụng hai bánh xe xe cách 1,2m Bề rộng tác dụng hai bánh xe : b1'' = b1 + 1200 = 660 + 1200 = 1860mm > S = 1000mm Do ta lấy phạm vi S = 1000 mm  Qui tải trọng tác dụng xe thành lực phân bố với độ lớn p p P 145000   78 N / mm b"1 1860  Trạng thái giới hạn cường độ :   p.S  78.10002    1.1,75.1,25.1   21,33.106 Nmm M u  .1,75.1,25.n      Trạng thái giới hạn sử dụng  p  S2   78  10002  Ms  1.25  n   1.25       12.188  10 Nmm      Xét trường hợp đặt xe: 660 1000 Ta xét trường hợp đặt xe : n=1 , m=1,2 Qui tải trọng tác dụng xe thành lực phân bố với độ lớn p p P 145000   110 N / mm 2.b1 2.660  Traïng thái giới hạn cường độ :  p  b1  b  M u   1.75  1.25  m   S       110  660  660    1 1.75  1.25  1.2    1000     31.921 10 Nmm     Trạng thái giới hạn sử dụng  p  b1  b  M s  1.25  m   S       110  660  660    1.25  1.2   1000     18.241 10 Nmm    Nhận xét : đặt xe nội lực lớn đặt hai xe ta xét trường hợp xếp xe V Xét tính liên tục 1) Bề rộng dải ảnh hưởng bánh xe: Chiều rộng dải ảnh hưởng bánh xe gọi chiều rộng dải tương đương SW   660  0.55  S  660  0.55 1000  1210 mm SW   1220  0.25  S  1220  0.25  1000  1470 mm 2) Nội lực dầm trong: Trạng thái giới hạn cường độ :     M LL 31.924  106 M gu  0.7   M uDW  DC  u   1000   0.7  1.3831  106   1000  SW 1470      1.7599  10 Nmm  DW  DC M LL    31.924  106 u M1/2  0.5  M   1000  0.5  1.3831  10   1000   u   u  SW 1210      1.3883  107 Nmm Trạng thái giới hạn sử duïng :  DW  DC M sLL    18.241 106 M  0.7   M s   1000   0.7  1.0263  10   1000    SW  1470      0.9405  10 Nmm g s  DW  DC M sLL    18.241 106 M  0.5   M s   1000  0.5  1.2063  10   1000    SW  1210      0.8141 10 Nmm 1/2 s VI Tính chịu lực dầm congxon hẫng: 1) Do tónh tải: 480  Trạng thái giới hạn cường độ:   Lb DW M u   1.25  DC2   1.5   L b  1.25  P2  L b  2     4802  1 1.25    1.25  6220  480   4.452  106 Nmm    Trạng thái giới hạn sử dụng   L DW M s   DC2  b   L b  P2  L b  2    480   5  6220  480   3.5616  106 Nmm   2)Do hoạt tải: 480 Ta xét trường hợp đặt xe : hệ số m = 1.2 Tải trọng người xét 1m chiều dài theo phương dọc cầu N/mm (trong đề ko xét đến) phân bố bề rộng 2000 mm lề hành, chia cho bó vỉa tường chắn P1PL= 2000  1000 N / mm  Trạng thái giới hạn cường độ : M uLL   (1,75 1,2.P1PL Lb ) =1.1,75.1,2.1000.480=1,008.106 Nmm  Trạng thái giới hạn sử dụng M sLL  1,2.P1PL Lb =1,2.1000.480=0,576.106 Nmm 3) Nội lực hẫng:  Trạng thái giới hạn cường độ : M u  M uDW  DC  M uLL =4,452.106+1,008.106 = 5,46.106 Nmm  Trạng thái giới hạn sử dụng M s  M sDW  DC  M sLL =3,3616.106+0,576.106 = 3,398.106 Nmm VII Tính toán thép cho mặt cầu: a Tính toán thép chịu mômen dương: Xét : tính toán m theo phương dọc cầu Tiết diện tính toán b x h = 1000 x 200 mm Momen tính toán : 1/2 7 M  max (M1/2 un , M ut )  max 1.3883  10 ;0.8141  10   1.3883  10 Nmm Choïn dc = 25 mm , ds = h - a = 200 – 25 = 175 mm Từ phương trình cân momen : a M   M / As   0,85.f c' b.a. ds    u   Giả thiết thuộc trường hợp phá hoại dẻo  a  d s  d s2  2.M u 2.1,3883.107  175  175   3,478mm  0,85 f c' b 0,9.0,85.30.1000 0, 05 ' 0, 05 ( f c  28)  0,85  (30  28)  0,836 7 a 3,478 c   4,16mm 1 0,836 1  0,85   c 4,16   0,024 Thỏa điều kiện trạng thái giới hạn sử dụng III KIỂM TOÁN VA XE CHO GỜ CHẮN BÁNH (BÓ VỈA) Chọn chọn mức độ thiết kế lan can cấp thử nghiệm lan can TL-4 (Bảng Mục7.3.3 Phần 13 TCVN 211-06) Chiều dài lực tác Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) dụng(mm) Phương mằm ngang Ft = 240 Lt = 1070 Phương thẳng đứng FV = 80 LV = 5500 Phương dọc cầu FL = 80 LL = 1070 Khi tính lực va vào bó vỉa xét vào trạng thái giới hạn đặt biệt ( 7.3.3 Phần 13 TCVN 11823-2107) Trong cầu thông thường lực Fv, FL không gây nguy hiểm cho bó vỉa nên việc tính toán xét lực phân bố FT chiều dài LT Lc FT LT Tính sức kháng bó vỉa Sức kháng bêtông xác định theo phương pháp đường chảy Đối với va xô phần đoạn tường ( theo 7.3.4.1 TCVN11823-2017)  M c L2c  Rw   8M b  8M w H   2Lc  L t  H  Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức L  L  8.H.(M b  M w H) Lc  t   t   Mc   Đối với va xô đầu tường mối nối  M c L2c  M  M H   b  w H   Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức Rw  2Lc  L t L  L  H.(M b  M w H) Lc  t   t   Mc   Trong : Rw - tổng sức kháng bên lan can (N) Lc - chiều dài nguy hiểm kiểu phá hoại theo đường chảy (mm) Lt - chiều dài phân bố lực va theo hướng dọc Ft (mm) Mb - sức kháng uốn phụ thêm dầm cộng thêm với Mw có đỉnh tường(N.mm) Mw - sức kháng uốn tường (N.mm/mm) Mc - sức kháng uốn tường hẫng quy định Điều 7.3.5.2 (N.mm/mm) H - chiều cao tường (mm) Trong trường hợp tính cho bó vỉa Mb = Tính sức kháng uốn thép ngang toàn chiều cao bó vỉa Ta tính toán tính khả chịu lực toán cốt đơn tiết diện chữ nhật Xác định MWH Tiết diện tính toán có kích thước b = 250 mm h = 200 mm 25 25 50 25 25 D12@ 200 5D12 25 150 25 Số cốt thép ngang dọc theo chiều cao bó vỉa : nn= 3, chọn 12 Thép dọc theo chiều cao bó vỉa 12 Lớp bêtông bảo vệ 2.5 cm Chiều cao có hiệu mặt cắt : ds = h – 2.5 -  - /2 = 20 – 2.5 – 1.2 – 1.2/2 = 15.7 cm As=nn  d n2 /4 =  1,22/4=3,3929cm2 Kieåm tra điều kiện A s  A s min 0, 03 f c' 0, 03.28    0, 003 fy 280 Asmin= min b.h= 0.003  30  20 = 1.8 cm2 Ta coù As= 3.3929 cm2 > Asmin = 1.8 cm2 => Thỏa Ta tính sức kháng uốn thép ngang Giả sử : fs = fy = 280 MPa = 280 N/mm2 = 28 KN/cm2 Chieàu dày khối ứng suất tương đương : a= As f y ' c 0,85 f b  3,3929.280  1,3306cm 0,85.28.30 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất 1 : f c' = 28 MPa nên 1 = 0.85 Chiều cao trục trung hoà : c = a/ 1 = 1.3306/0.85 = 1.565 cm Tính giá trị c/ds = 1.565/15.7 = 0.0997 < 0.42 Ta tính khả chịu lực tiết diện : Mn=  As.fy.(ds-a/2) =  339.29  280  (157 - 13.306/2) = 14283145 => Mw.H = Mn = 14283145 N.mm N.mm Xác định MC Tính sức kháng uốn thép đứng đơn vị chiều dài (ở lấy m để tính toán) b = 100 cm h = 20 cm Số cốt thép ngang dọc theo chiều cao bó vỉa : nd= 6, bước 200 mm 200 Diện tích cốt thép đứng 1m dài theo phương dọc cầu : 25 169 200 1000 As=nd  d n2 / =  1,22/4= 6.786 cm2 Chiều cao có hiệu mặt cắt : ds = h – 2.5 – /2 = 20 – 2.5 – 1.2/2 = 16.9 cm Kiểm tra điều kiện As > Asmin min  0, 03 f c' 0, 03.28   0, 003 fy 280 Asmin= min b.h= 0.003  100  16,9 = 5,07 cm2 Ta coù As= 6.786 cm2 > Asmin = 5.07 cm2 => Thỏa điều kiện As > Asmin Ta tính sức kháng uốn thép đứng Giả sử : fs = fy = 280 MPa = 280 N/mm2 = 28 KN/cm2 Chiều dày khối ứng suất tương đương : As f y a= ' c 0,85 f b  6, 786.280  0, 7983cm 0,85.28.100 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất 1 : f c' = 28 MPa nên 1 = 0.85 Chiều cao trục trung hoà : c = a/ 1 = 0.7983 /0.85 = 0.9392 cm Tính giá trò c/ds = 0.9392 /16.9 = 0.0556 < 0.42 Ta tính khả chịu lực tiết diện : Mn=  As.fy.(ds-a/2)=  6.786  28  (16.9 – 0.7983 /2) = 3135.21 KN.cm => Mc= Mn/100 = 31.3521 KN.cm/cm = 31352.1 N.mm/mm Đối với va xô phần đoạn tường : Chiều dài đường chảy ; Lc= Lt  L  8H  M b  M w H  1070  1070  8.300   14283145   t      1709, 6mm   Mc 31352   2 2 Sức kháng bêtông: Rw   M c L2c   31352.1709, 62   8.0  8.14283145   8M b  8M w H    Lc  Lt  H  2.1709,  1070  300  =357322,6N = 357,3226kN Ta coù: Rw >Ft= 240 KN => đảm bảo khả chịu lực va xô phần đoạn tường Đối với va xô đầu tường mối nối Ta tính chiều dài đường chảy theo công thức L  L  H.(M b  M w H) 1070  1070  300  (0  14283145) Lc  t   t       Mc 31352.1     = 2 =1185.3 mm  M c L2c  Rw   Mb  Mw H   2Lc  L t  H  =  31352.1  1185.3    14283145  1185.3  1070  300    = 247745.4 N = 247.7 KN Ta coù: Rw > Ft = 240 KN => đảm bảo khả chịu lực va xô đầu tường mối nối ... TỐN LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH I TÍNH TOÁN LAN CAN 1.1 Cấu tạo chung Hai lan can dạng thép ống Tiết diện lan can: D = 95 mm, d = 86 mm Khoảng cách hai lan can: 400 mm Khoảng cách hai trụ lan can: 3000... Pbovia=580.250.2,32.10-5.1000+2,32.10-5.80 950 1000=4246N Trọng lượng lan can P1   0.12  1000  240 N Trọng lượng cột lan can : P2 = 390 N Plancan = 240 + 390 = 630N DC3-2= Plancan+Pbovia=630+4246=4876N Hệ số : η  ηi ηD... 0,13.0,22.0,01 = 0,000286 m3 Các chống hai cột lan can N5 (19 chống): V5 = 19.A4.t = 19.0,019048.0,01= 0,00362 m3 Thể tích lan can N3 với chiều dài lan can laø 3000mm   0, 0952  0, 0862   V3=