3-THIẾT KẾ DẦM CHỦ

THIẾT KẾ DẦM CHỦ I Số liệu thiết kế: Chiều dài toàn dầm: L = 28 m Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0.35 m Khẩu độ tính toán: Ltt = L - 2a = 27,3 m Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL93 Mặt xe chạy: B1 = m Lề người đi: B2 = m Lan can: B3 = 0,3 m Tổng bề rộng cầu: B =12,6 m Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm Dạng mặt cắt: Super T Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực Công nghệ chế tạo: Căng trước Cấp bêtông: Dầm chủ: f c'1 = 50MPa Bản mặt cầu: f c'2 = 30MPa Tỷ trọng bêtông:  c = 2320 KG/ m3 Loại cốt thép DUL: tao thép Tao sợi xoắn đường kính D ps =12,7 mm Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: f pu = 1860MPa Thép thường G60 f u = 620MPa = 485MPa Quy trình thiết kế: TCVN 11823-2017 II Thiết kế cấu tạo A Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu ¯ Số lượng dầm chủ: Nb = fy ¯ Khoảng cách dầm chủ: S = 2125 mm ¯ Lề người khác mức với mặt cầu phần xe chạy ¯ Số lượng dầm ngang: Nn  ( Nb  1)   (6  1)   10 ¯ Chiều dày trung bình bản: h f = 20cm ¯ Lớp BT atphan: t1 =70mm ¯ Tầng phòng nước: t2 =4mm B Cấu tạo dầm chủ: Đoạn cắt khấc: Lck  800mm Đoạn dầm đặc: Ldac  1200mm 1) Mặt cắt ngang dầm gối, mặt cắt ngang dầm đoạn cắt khấc, mặt căt ngang dầm nhịp: 175 445 50 210 290 1425 75 875 1600 100 100 625 800 100 1000 175 150 25 445 1200 100 810 75 100 2100 880 700 700 C Cấu tạo dầm ngang: Diện tích dầm ngang: Adn  1010  100  75  1010  2.100  1327  575 /  812637.5mm  0,813m III.Tính toán đặc trưng hình học dầm Super-T Xét mặt cắt đặc trưng gồm:  Mặt cắt gối: x1  0m  Mặt cắt chỗ thay đổi tiết diện: x2  1,65m  Mặt cắt không dính bám 1: x3  3m  Mặt cắt không dính bám 2: x4  6m  Mặt cắt nhịp L/2: x5  Ltt 28   14m 2 a Mặt cắt gối x1 : Ta quy đổi tiết diện Super-T tiết diện đơn giản để thuận tiện cho việc tính toán  Tiết diện nguyên khối: bt h h-hc Vx hf1 h1 Vy hc bf1 bb bw1 Ta quy đổi theo nguyên taéc sau:  b f  bt  1200mm  h1  h  800mm  h f   hc  bt   bt  bt   Vx Vy / 2 / b f  1200 100  1200  1200  100   75 /  /1200  169 mm  bw1   bb  bt  2Vx   h  hc  Vy  880  1200  100  (800  100  75)   931mm  h  hf  Diện tích tiết diện nguyên khối:  (800  169) Ag1  b f  h f   h1  h f   bw1  1200 169  (800  169)  931  790261mm  0.79m Tiết diện liên hợp: Ta quy đổi theo nguyên tắc tương tự: Diện tích tiết diện liên hợp: Ag  Ecban h2  b2  b f  h f   h  h f  bw2  0,837.200  2125  790261  1111986mm  1,1m Ecdam a Mặt cắt chỗ thay đổi tiết diện x2 :  Tiết diện nguyên khối: bt1 Vy hf1 Vx h h - hc hc bt h1 bb bw1 Diện tích tiết diện nguyên khối: Ag1  2100.171  (1600  171).1296  2211084mm  2, 2m  Tiết diện liên hợp: Diện tích tiết diện liên hợp: Ag  Ag1  Ecban h2 b2  2211084  0.837.200.2125  2532809mm2  2,5m2 Ecdam b Mặt cắt nhịp:  Tiết diện nguyên khối: 302 1191 107 1290 200 700 Diện tích tiết diện nguyên khoái: Ag1  1290.107  200.1291  700.325  623730mm  0.62m  Tiết diện liên hợp: 2125 302 1191 107 200 1290 200 700 Diện tích tiết diện liên hợp: Ag  Ag1  0,837.2125.200  623730  0,837.2125.200  945455mm  0.94m IV.Heä số phân bố tải trọng: a) b) Hệ số làn: Số thiết kế: nlan  Hệ số làn: mlan  Phân bố hoạt tải theo mômen lực cắt Tỷ lệ mun đàn hồi dầm chủ mặt cầu Cường độ chịu nén bêtông làm dầm chủ: f'cd  50MPa Mun đàn hồi dầm chủ: Ec = 0,0017K1 Wc2 f c' , 33 = 0,0017.1.23202.500,33 = 66545MPa Cường độ chịu nén bêtông làm mặt cầủ : f 'cb  30 MPa Mun đàn hồi mặt caàu: Ec = 0,0017K1 Wc2 f c' , 33 = 0,0017.1.23202.300,33 = 32642MPa Tỷ số : n c) E cban 32642   0,5 E cdam 66545 Hệ số phân bố hoạt tải mômen dầm giữa: Với dầm Super-T, hệ số phân bố tải ngang tính theo công thức: Ta xét phạm vi áp dụng công thức tra bảng:  1800  S  2125  3500 (thoûa)  450  H  1600  1700 (thoûa)  6000  L  28000  73000 (thoûa)  Nb   (thỏa)  Với thiết kế chịu tải: m.g  SI M  S     910  , 35  S H     Ltt  , 25  2125     910   Vớ i thiết kế chịu tải: , 35  2125.1600     0,345  28000   S   S H     1900   Ltt  0, m.g  MI M ,125 0,  2125   2125.1600       1900   28000  ,125  0,542 Hệ số phân bố ngang cho mômen dầm giá trị lớn hai giá trị:   m.g M   Max  m.g  M ,  m.g  M  0,542 I SI MI Hệ số phân bố hoạt tải mômen dầm biên: d)  Với thiết kế: dùng phương pháp đòn bẩy Xét cho xe tải thiết kế xe hai trục: khoảng cách hai bánh xe theo chiều ngang hai loại xe nên có chung hệ số phân bố ngang 1200 600 1062 2125 y2 1800 y1 y3 Một thiết kế hệ số laøn = y1 = 0,512 y2 = 1,359 y3 = 0,794 Với xe tải thiết kế: g MSE LL  y i  0,51  0, 256 Trên cầu có xe chất tải ta có hệ số xe tương ứng là: m= Vaäy  m.g M  LL  1.0, 256  0, 256 SE Với tải trọng làn:  m.g M lan  SE mlan  i   0, 79.(2125  (1500  1062))  /  0, 268 3000 3000 Tải trọng ta chia trước cho 3m, sau tính toán ta nhân hệ số phân bố tải trọng với 9,3N  Với nhiều thiết kế: Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa: d e  -438mm   de  1400mm (không thỏa) Không sử dụng công thức bảng Vậy ta dùng hệ số phân bố ngang trường hợp theo phương pháp đòn bẩy để thiết kế e) Hệ số phân bố hoạt tải lực cắt dầm giữa: Ta xét phạm vi áp dụng công thức tra bảng bao gồm tất điều kiện sau: (đơn vị khoảng cách mm)  1800  S  2125  3500 (thoûa)  6000  Ltt  28000  43000 (thoûa)  450  H  1600  1700 (thoûa)  Nb   (thỏa) Vậy ta dùng công thức bảng để tính  Với thiết kế chịu tải:  m.g V SI  S  H      3050   Ltt  0,6 0,1 0,6  2125   1600       3050   30000  0,1  0, 601  Với nhiều thieát keá:  m.g V MI  S  H      2250   Ltt  0,8 0,1 0,8  2125   1600       2250   30000  0,1  0, 713 Giá trị cực đại chọn cho phân bố hệ số lực cắt thiết kế dầm  m.g V I f)   Max  m.g V ,  m.g V SI MI   0, 713 Hệ số phân bố hoạt tải lực cắt dầm biên:  Với thiết kế chịu tải: dùng phương pháp đòn bẩy Đã tính phần trên:  m.g V  LL  1, 2.0, 256  0,31 SE (m.gVSE PL )  mlan i  1,36  0, 79  1200 /  1, 292  1200 1200  m.g V lan  mlan  i   0, 79.(2125  (1500  1062))  /  0, 268 3000 3000 SE  Với nhiều thiết kế chịu tải: Ta xét phạm vi áp dụng công thức tra bảng bao gồm tất điều kiện sau: (đơn vị khoảng cách mm) Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa: d e  -438 mm   de  1400mm (không thỏa) Không sử dụng công thức bảng Vậy ta dùng hệ số phân bố ngang trường hợp theo phương pháp đòn bẩy để thiết kế Tải trọng xe Tải trọng Mômen 0.532 0.532 Lực cắt 0.713 0.713 Mômen 0.3072 0.268 Lực cắt 0.3072 0.268 Các thông số Dầm Dầm biên g) Hệ số điều chỉnh tải trọng: D : hệ số dẻo D  phận liên kết thông thường R : hệ số dư thừa R  mức dư thừa thông thường I : hệ số quan trọng  I  1, 05 cầu thiết kế quan trọng Hệ số điều chỉnh tải trọng   D R I  1,05  0,95 V.Xác định nội lực mặt cắt đặc trưng: 1.Xác định tónh tải tác dụng lên dầm chủ: a.Dầm chủ:  Đoạn dầm cắt khấc: Diện tích tiết diện Ag1  0, 796m Tỷ trọng bêtông dầm chủ  c  2,32.103 KG / m3 Trọng lượng đoạn dầm: DCd   c Ag1.Lck  2,32.103.0, 796.0,8.2  3097,82 KG  Đoạn dầm đặc: Diện tích tiết diện Ag  2, 2m Trọng lượng đoạn dầm: DCd   c Ag Ldac  2,32.103.2, 2.1, 2.2  13001,17 KG  Đoạn dầm lại: Diện tích tiết diện Ag  0, 62m Trọng lượng đoạn dầm: DCd   c Ag  L   Lck  Ldac    2,32.103.0, 63 30   0,8  1,    38039, 73KG  Tónh tải dầm chủ coi tải trọng rải suốt chiều dài dầm: DCd  DCd  DCd 3097,82  13001,17  38039, 73  L 30  1763, 48KG / m DCdc  b Bản mặt cầu: ... làn: Số thiết kế: nlan  Hệ số làn: mlan  Phân bố hoạt tải theo mômen lực cắt Tỷ lệ mun đàn hồi dầm chủ mặt cầu Cường độ chịu nén bêtông làm dầm chủ: f'cd  50MPa Mun đàn hồi dầm chủ: Ec = 0,0017K1... cắt đặc trưng: 1.Xác định tónh tải tác dụng lên dầm chủ: a .Dầm chủ:  Đoạn dầm cắt khấc: Diện tích tiết diện Ag1  0, 796m Tỷ trọng bêtông dầm chủ  c  2,32.103 KG / m3 Trọng lượng đoạn daàm:... phòng nước: t2 =4mm B Cấu tạo dầm chủ: Đoạn cắt khấc: Lck  800mm Đoạn dầm ñaëc: Ldac  1200mm 1) Mặt cắt ngang dầm gối, mặt cắt ngang dầm đoạn cắt khấc, mặt căt ngang dầm nhịp: 175 445 50 210 290