Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 118 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Cấu trúc
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
1.1 Các số liệu thiết kế
1.2 Lựa chọn kích thước dầm chủ,
1.3 Đặc trưng vật liệu
1.4 Các kích thước trên mặt cắt ngang
1.5 Tải trọng xe thiết kế
1.6 Hệ số điều chỉnh tải trọng
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH
2.1 Tính toán lan can
2.1.1 Thanh lan can
Tải trọng thiết kế cho lan can đường ô tô cấp L4
Các lực thiết kế
Cấp lan can: TL4
2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can:
2.1.1.2 Nội lực trong thanh lan can
2.1.1.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can
2.1.2 Tính toán cột lan can
Tải trọng tác dụng lên cột lan can
Khả năng chịu lực của cột lan can
2.1.3 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can
2.1.3.1 Sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng
2.1.3.2 Sức kháng của tường đối với trục nằm ngang Mc
2.1.3.3 Tổ hợp va xe ở đoạn giữa tường lan can
2.1.4 Xác định khả năng chịu lực của bó vỉa
2.1.4.1 Sức kháng của bó vỉa đối với trục thẳng đứng MwH
2.1.4.2 Sức kháng của bó vỉa đối với trục nằm ngang Mc
2.1.4.3 Tổ hợp xe va vào bó vỉa ở đoạn giữa
2.1.4.4 Tổ hợp va xe tại đầu tường và mối nối
2.1.5 Xác định khả năng chống trượt của lan can ra khỏi bản mặt cầu
2.2 Tính toán lề bộ hành
2.2.1 Sơ đồ tính
2.2.2 Tính cốt thép
2.2.2.1 Tính toán cốt thép cho moment âm (tại gối):
2.2.2.2 Tính toán cốt thép cho moment dương ( tại nhịp )
2.2.3 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng ( Kiểm tra nứt )
2.2.3.1 Kiểm toán tại gối
2.2.3.2 Kiểm toán tại nhịp
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
3.1 Số liệu tính toán
3.1.1 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu
3.1.2 Cấu tạo bản mặt cầu
3.2 Tính cho bản hẫng
3.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản hẫng
Tĩnh tải bản mặt cầu:
Tĩnh tải lan can và lề bộ hành:
3.2.2 Tổ hợp tải trọng và tính toán nội lực trong bảng hẫng
3.2.3 Tính toán cốt thép cho bản hẫng
3.2.4 Kiểm tra nứt cho bản hẫng:
3.3 Tính cho bản dầm:
3.3.1 Tải trọng tác dụng lên bản dầm:
Tĩnh tải bản mặt cầu:
Hoạt tải
3.3.2 Tổ hợp tải trọng và tính toán nội lực trong bản dầm:
3.3.3 Tính toán cốt thép cho bản dầm
3.3.4 Kiểm tra nứt cho bảng dầm
3.3.5 Tính toán cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho bản mặt cầu
Tính toán cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho cốt thép chính chịu moment âm:
Tính toán cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho cốt thép chính chịu moment dương:
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DẦM NGANG
4.1 Số liệu tính toán:
Chọn sơ bộ chiều cao dầm ngang:
4.2 Xác định nội lực trong dầm ngang:
4.2.1 Phương dọc cầu:
4.2.2 Phương ngang cầu
4.3 Tính toán cốt thép cho dầm ngang
4.3.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment dương:
4.3.2 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment âm
4.4 Kiểm tra nứt cho dầm ngang
4.4.1 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment dương
4.4.2 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment âm
4.5 Tính toán cốt đai dầm ngang
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH
5.1 Kích thước và vật liệu dầm chính
5.1.1 Kích thước dầm chính:
5.1.2 Đặc trưng vật liệu dầm chính
5.2 Đặc trưng hình học của tiết diện dầm chính (chưa có cáp)
5.2.1 Bề rộng có hiệu của bản mặt cầu
5.2.2 Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện tại các mặt cắt
5.3 Nội lực trong dầm chính
5.3.1 Hệ số phân bố ngang
5.3.2 Tải trọng tác dụng lên dầm chính
5.3.3 Nội lực trong dầm chính:
5.4 Tính toán và bố trí cáp dự ứng lực
5.4.1 Chọn cáp thiết kế
5.4.2 Chọn sơ bộ tao cáp
5.5 Tính toán trọng tâm nhóm cáp dự ứng lực tại các mặt cắt
5.6 Đặc trưng hình học tại các mặt cắt
5.7 Tính toán mất mát ứng suất
5.7.1 Mất mát ứng suất tức thời:
5.7.2 Mất mát ứng suất theo thời gian
5.7.3 Mất mát ứng suất tổng cộng
5.8 Kiểm toán các ứng suất
5.8.1 Kiểm toán ứng suất trong cáp dự ứng lực
5.8.2 Kiểm toán trong giai đoạn truyền lực
5.8.3 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng:
5.8.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn cường độ
5.8.5 Kiểm toán hàm lượng cốt thép tối thiểu
5.8.6 Kiểm toán lực cắt dầm chính
Nội dung
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC THEO TIÊU CHUẨN TCVN 11823-2017 CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐỒ ÁN 1.1 Các số liệu thiết kế THIẾT DIỆN DẦM CHỦ CHỮ I – CĂNG TRƯỚC Chiều dài nhịp tính tốn: = 26.7 (m) Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 (m) Chiều dài toàn nhịp : L = 27,3 (m) Bề rộng dường xe chạy : B = 8.20 (m) Bề rộng lề hành : K = 0.75 (m) Bề rộng lan can : Blc = 0,25(m) Bề rộng toàn cầu : Btc = 10,2(m) Số lượng dầm : ndc = Số lượng dầm ngang : ndn = Hoạt tải xe : x HL93 Hoạt tải người : 3.10-3 Bê tông : Cấp bê tông mối nối, dầm chủ kết cấu: thi công lúc với dầm chủ ( có ) 55 (Mpa) Cấp bê tông phận khác: 32 (Mpa) Lan can, cốt thép thường: Tự chọn 1.2 Lựa chọn kích thước dầm chủ, Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với kích thước sau: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Chọn sơ chiều cao dầm chính: H=( Chọn H = 1350 (mm) Chiều dày sườn dầm: e7 = 200mm Chiều rộng bầu dầm dưới: e8 = 600mm Chiều rộng bầu dầm trên: e1 = 500mm Chiều cao bầu dầm : e6 = 200mm Chiều cao bầu dầm trên: e2 = 150mm Chiều cao vuốt: e3 = e5 = 150mm 1.3 Đặc trưng vật liệu Lan can bê tông: Cường độ bê tông: Trọng lượng riêng: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Thép tường cho lan can: Thép cột: M270 cấp 250 Cường độ: Trọng lượng riêng: Mođun đàn hồi thép: 1.4 Các kích thước mặt cắt ngang Khoảng cách dầm chủ: = 2100 (mm) Khoảng cách dầm ngang: = 5340 (mm) Chiều dài đoạn hẫng: Sk = 900(mm) Bề dày mặt cầu: t = 180 mm 1.5 Tải trọng xe thiết kế Hoạt tải xe: x HL93 Hoạt tải người: 1.6 Hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số điều chỉnh tải trọng dùng cho trạng thái giới hạn cường độ trạng thái giới hạn đặc biệt Hệ số dẻo: Đối với phận liên kết cấu tạo theo tiêu chuẩn nD = Hệ số dư thừa: Đối với mức thông thường nR = Hệ số quan trọng: Đối với cầu quan trọng nL = 1,05 Hệ số điều chỉnh tải trọng: n = nD.nR.nL = 1,05 > 0,95 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH 2.1 Tính toán lan can 2.1.1 Thanh lan can Tải trọng thiết kế cho lan can đường ô tô cấp L4 Các lực thiết kế Cấp lan can: TL4 ngang (kN) 240 dọc (kN) 80 thẳng đứng (kN), hướng xuống 80 (mm) 1070 (mm) 5500 (min) (mm) 810 Chiều cao nhỏ lan can 810 Trong cầu, thông thường lực không gây nguy hiểm cho lan can nên xét tải trọng Sử dụng lan can dạng tường kết hợp kết hợp cột Chọn khoảng cách cột lan can là: L = 2100 mm Chọn lan can cốt thép có đường kính ngồi D = 100mm, đường kính d = 92mm 2.1.1.1 - Tải trọng tác dụng lên lan can: Trọng lượng thân lan can 1mm chiều dài D2 d 1002 92 5 DC s 7,85.10 3,14 0, 0946(N.mm) 4 - Hoạt tải theo phương thẳng đứng: Tải phân bố : W = 0,37 (N/mm) SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT - GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Hoạt tải theo phương ngang: Tải phân bố: W = 0,37 (N/mm) - Tải trọng tập trung P hợp với lưc theo phương thẳng đứng phương nằm ngang gây nguy hiểm nhất: P = 890 (N) Sơ đồ tính tốn vẽ hình dưới: 2.1.1.2 - Nội lực lan can Theo phương thẳng đứng: Moment tĩnh tải tác dụng mặt cắt nhịp: M d DC DC.L2 0, 0946.2100 52148, 25( N mm) 8 Moment hoạt tải tác dụng mặt cắt nhịp: W L2 0,37.21002 M 203962,5( N mm) 8 d W - Theo phương ngang: Moment hoạt tải tác dụng mặt cắt nhịp: W L2 0,37.2100 M 203962,5( N mm) 8 n W - Theo phương xiên: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Moment hoạt tải P tác dụng mặt cắt nhịp: M PXiên - P.L 890.2100 467250( N mm) 4 Tổ hợp nội lực tác dụng lên lan can: d M [ ( DC M DC LL M Wd ) ( LL M Wn ) LL M PXiên ] Trong đó: - nlà hệ số điều chỉnh tải trọng - : hệ số tải trọng TTGH cường độ cho tĩnh tải - : hệ số tải trọng TTGH cường độ cho hoạt tải 2 � M 1,05�� � (1,25�52148,3 1,75�203962,5) (1,75�203962,5) 1,75�467250� 1439011,3 M Goi 0,7�M 1439011,3�0,7 1007308(N.mm) M Nhip 0,5�M 1439011,3�0,5 719505,65(N.mm) 2.1.1.3 - Kiểm tra khả chịu lực lan can Moment kháng uốn tiết diện: 4 � �92 � � � �d �� M n D �� 1 � �� �100 �� 1 � �� 27843,05mm3 32 D 32 100 � � � � �� � � � �� � M n S�fy 27843,05�250 6960762,5(N.mm) Trong đó: - hệ số sức kháng vật liệu lấy 0,9 - Mn – sức kháng vật liệu SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT - GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM M – moment lớn tĩnh tải hoạt tải gây M n 0,9�6960762,5 6264686,2(N.mm) Mg 1007308(N.mm) Lan lan đủ khả chịu lực 2.1.2 Tính tốn cột lan can Tải trọng tác dụng lên cột lan can Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can: Để đơn giản tính tốn ta kiểm tra khả chịu lực xô ngang vào cột, bỏ qua lực thẳng đứng trọng lượng thân - Nội lực cột lan can: Vu �� 1.75� 2423 2423 2423 � � � � LL � P P P � � 1,05�� 13356,78 N Chọn bu lơng có đường kính D = 20mm loại A307 để liên kết tru lan can với tường bê tông SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Pu P P Mux Vu X Y 4D20 - Kiểm tra khả chịu cắt bu lông + Sức kháng cắt bu lông: R n1 0.38A bFubNs Trong đó: Ab : Diện tích bu long theo đường kính danh định d2 3.14�202 Ab 314.16 mm2 4 Fub : Cường độ chịu kéo nhỏ bu lông A307 Fub 420MPa Ns : Số mặt phẳng cắt cho bu long: R n1 0,38A bFubNs 0,38.314,16.420.1 50139.9 N + Sức kháng ép mặt bu long : Rn2 = 2,4dtFu Trong đó: d = 20 mm : đường kính danh định bu lông SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM t = mm : bề dày nhỏ thép chịu cắt Fu = 400Mpa : Cường độ chịu kéo đứt thép Rn2 = 2,4.20.4.400 = 76800 (N) Vậy sức kháng cắt bu long là: Rn =min(Rn1 ; Rn2) =min( 50139,9N ; 76800N ) = 50139,9 N - Lực cắt tác dụng lên bu long: Pu = Vu /4 = 13356,78/4 = 3339,2 N < 50139.9N (Thỏa) Kết luận: bulong 20 bố trí hình vẽ thỏa khả chịu lực Khả chịu lực cột lan can - Moment quán tính tiết diện: 4.1623 120.43 I 2.[ 120.4.(85 2) ] 8031896( mm ) 12 12 - Moment kháng uốn tiết diện: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT S GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM I 8031896 94492,894( mm3 ) h 170 2 M P S.f y 0,9.94492,894.250 21260901,15 Khả chịu lực cột lan can: PP MP HR Trong đó: - PP M P 21260901,15 21475, 657( N ) HR 990 2.1.3 Xác định khả chịu lực tường lan can 2.1.3.1 Sức kháng tường trục thẳng đứng M w H Cốt thép bên trái bên phải giống nên sức kháng uốn dương âm nhau: b = 600 (mm) Cốt thép gồm thanh, đường kính 12mm cho phía, As 5. 62 565, 486(mm ) d s d t 250 50 200(mm) a As f y ' c 0,85.f b 565, 486.300 10,395( mm) 0,85.32.600 f c' 32MPa 0,821 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM f pSD bdf E ps K df 1,05 �104 �197000 �0,8325 17, 22MPa Mất mát ứng suất từ biến xảy giai đoạn f pCD : Độ thay đổi ứng suất bê tông trọng tâm cáp dự ứng lực trọng lượng thân mặt cầu DC2 tĩnh tải giai đoạn DC3 + DW gây ra: f cd M DC2 e pg Ig M DC3 M DW Ic e pc f pSR f pCR f pR1 A ps � A g e pg 1 � Ag � Ig � � � � � 9,57 �108 �470,1 5,59 �108 1, 459 �108 �773,3 1,0118 �1011 2, 24 �1011 � 477461,02 �470,12 � 5588,7 29,03 62,59 12,36 � �� 1 � 477461,02 � 1,0118 �1011 � 9,366MPa f pCD E ps E ci f cgp bif bid K df E ps E ci f cd bdf K df �0 197000 197000 23, (0,962 0,606) �0,8325 �9,366 �0,718 �0,8325 36744,39 36744,39 7,16MPa Mất mát ứng suất chùng nhão cáp xảy giai đoạn f pR : f pR f pR1 12,36MPa Ứng suất gia tăng cáp dự ứng lực co ngót mặt cầu f pSS : Độ thay đổi ứng suất bê tông tâm cáp dự ứng lực co ngót mặt cầu: f cdf ddf A d E cd � ec ed � � � 0,7 ddf � A c Ic � 4, 45 �104 �351000 �30730,59 � 773, 296 �540,55 � � � 1,105 0,7 �1,824 2,24 �1011 � 745274,02 � Độ gia tăng ứng suất cáp dự ứng lực co ngót mặt cầu: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:104 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT f pSS E ps E ci GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM f cdf K df 0,7 bdf 197000 �1,105 �0,8325 �(1 0,7 �0,718) 7, 41MPa 36744,39 Tổng mát ứng suất theo thời gian: f pLT f pSR f pCR f pR1 f pSD f pCD f pR f pSS 29,03 62,59 12,36 17, 22 7,16 12,36 7, 41 133,31MPa 5.7.3 Mất mát ứng suất tổng cộng f pT f pES f pLT 117,769 133,31 251,08MPa 5.8 Kiểm toán ứng suất Dựa vào kết nội lực đặc trưng hình học, ta tiến hành kiểm toán cho dầm biên 5.8.1 Kiểm toán ứng suất cáp dự ứng lực Ứng suất trung bình tao cáp tiết diện nhịp tổng tải trọng tổ hợp TTGHSD (như trạng thái giới hạn sử dụng LL 0,8 ) Ứng suất cáp sau trừ tổng mát ứng suất: f pf f pj f pT 1308, 45 251,08 1057,37MPa � M DC3 M DW 0,8M LL E ps �M DC2 epg e pc � � � Ec � Ic � Ig � � 197000 � 9,57 �10 5,59 �108 1, 46 �108 0,8 �1,88 �109 1057,37 �� � 470,1 � 773,3 � 36744,39 � 1,0118 �1011 2, 24 �1011 � 1122,09MPa f pf' f pf Ứng suất giới hạn: � f pf' � � � 0,8f py 0,8 �1570,14 1256,112MPa SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:105 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM � f pf' � f pf' � � �Thỏa mãn điều kiện 5.8.2 Kiểm toán giai đoạn truyền lực Ứng suất kéo cho phép bê tông: fct 0, 25 f ci' ,1,38 1,38MPa Ứng suất nén cho phép bê tông: fcc 0,6fci' 0,6 �47,82 28,7MPa Ta tiến hành tính tốn cho mặt cắt gối, mặt cắt lại tính tốn tương tự lập thành bảng: Ứng suất cáp giai đoạn truyền lực: f pi f pj f pES 1308, 45 117,769 1190,7MPa Lực cáp giai đoạn truyền lực: Pf f pi �Aips cos i 1190,7 �1719,6 �cos5o 25' 3869,1 6,64 �106 N Ứng suất thớ trên: ft M DC1 Pf Pf e pg y tg y tg Ag Ig Ig 6,64 �106 6,64 �106 �203,5 �701,886 �701,886 11 727461,02 1,11 �10 1,1 �1011 0,583MPa Ứng suất thớ dưới: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:106 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT fb GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM M DC1 Pf Pf e tg y bg y bg Ag Ig Ig 6,64 �106 6,64 �106 �203,5 �648,11 �648,11 11 727461,02 1,11 �10 1,11�1011 17MPa =>Thoả điều kiện giai đoạn truyền lực thớ MẶT CẮT Fpi(Mpa) Pf (N) Ft (Mpa) Fb (Mpa) I-I 1190,7 6,64 �106 -0,583 -17 II-II 1190,7 6,64 �106 -4,239 -21,92 III-III 1190,7 6,64 �106 -1,86 -23,64 IV-IV 1190,7 6,64 �106 1,22 -25,8 Tất ứng suất thớ thớ mặt cắt đa phần ứng suất nén nhỏ ứng suất nén cho phép nên thõa điều kiện ứng suất cho phép giai đoạn truyền lực Riêng thớ mặt cắt IV-IV, có ứng suất dương 1,22Mpa.Có nghĩa thớ xét chịu kéo nên so sánh với ứng suất kéo cho phép.Như ứng suất kéo cho phép 1,38Mpa nên thoả điều kiện 5.8.3 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng: Ứng suất kéo cho phép bê tông: fct 0,5 f c' 0,5 � 55 3,71MPa Ứng suất nén cho phép bê tông: fcc 0, 45fc' 0, 45 �55 24,75MPa Ta tiến hành tính tốn cho mặt cắt nhịp, mặt cắt lại tính tốn tương tự lập thành bảng: Ứng suất cáp trạng thái giới hạn sử dụng: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:107 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM f pi f pj f pT 1308, 45 251,08 1057,37MPa Lực cáp trạng thái giới hạn sử dụng: Pf f pf �A ips cos i 1057,37 �5588,7 5,9 �106 N Ứng suất thớ trên: ft M DC3 M DW M LL M PL M DC1 M DC2 Pf Pf e pg y tg y tg y tc Ag Ig Ig Ic fb M DC3 M DW M LL M PL M DC1 M DC2 Pf Pf e pg y bg y bg y bc Ag Ig Ig Ic MẶT CẮT Fpi(Mpa) Pf (N) Ft (Mpa) Fb (Mpa) I-I 1057,37 5,9 �106 -0,52 -15,12 II-II 1057,37 5,9 �106 -7,86 -13,92 III-III 1057,37 5,9 �106 -12,1 -7,31 IV-IV 1057,37 5,9 �106 -12,55 -5,45 Tất ứng suất thớ thớ mặt cắt nhỏ ứng suất cho phép tương ứng nên thõa mãn điều kiện ứng suất cho phép 5.8.4 Kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ Điều kiện: M n �M u : hệ số sức kháng M n : sức kháng uốn danh định thân tiết diện M u : Momen ngoại lực tác dụng trạng thái giới hạn cường độ SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:108 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Ta tiến hành tính tốn cho mặt cắt nhịp, mặt cắt lại tiến hành tính tốn tương tự lập thành bảng Chiều cao dầm h thay h h 1350 180 1530mm , chiều rộng cánh bf thay bề rộng quy đổi cường độ bê tông dầm bf E d / E b 1950 �0,763 1487,85mm Tiết diện tính tốn lúc tiết diện chữ T ( liên hợp) Hệ số k: � f py � k 2� 1,04 � 1,04 0,9 0, 28 � � � f pu � � Hệ số quy đổi vùng nén: 1 0,85 0,05 � 55 28 0,657 b 'f b '2 1487,85mm h 'f h (bf b w )h f (500 200) �150 180 215mm ' 1487,85 200 bf b w Khoảng cách từ trục trung hòa tiết diện đến mép là: c 0,85f c' 1b w k A psf pu 1 bf' b w h f' 0,85f c' A ps d 'ps f pu 5588,7 �1744,6 0,657 1487,85 200 �215 �0,85 �55 154mm 5588,7 0,85 �55 �0,657 �200 0, 28 � �1744,6 1403,846 Hệ số sức kháng theo c 154 0,109 0,375 ' d ps 1403,846 � 1 Chiều cao vùng nén qui đổi: a 1c 0,657 �154 101,178mm SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:109 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Ứng suất cáp dự ứng lực: � c � 154 � � f ps f pu � k ' � 1744,6 �� 0, 28 � � 1691,01MPa � d ps � 1403,846 � � � � Sức kháng uốn danh định tiết diện: a� 101,178 � �' � M r A ps f ps � d ps � �5588,7 �1691,01�� 1403,846 � 2� � � � 1, 2789 �1010 N.mm M u 7, 48 �109 N.mm =>Thoả điều kiện TTGHCD MẶT CẮT a(mm) fps(MPa) Mr (Mpa) Mu (Mpa) I-I 94,51 1679,85 9,7 �109 II-II 96,15 1682,60 1,04 �1010 2, 22 �109 III-III 99,04 1687,44 1,168 �1010 5,65 �109 IV-IV 101,178 1691,01 1, 2789 �1010 7, 48 �109 Tất mặt cắt có M r M u � Thỏa điều kiện trạng thái giới hạn cường độ 5.8.5 Kiểm toán hàm lượng cốt thép tối thiểu Điều kiện: M r �min 1, 2M cr ,1,33M u Ta tiến hành tính tốn cho mặt cắt nhịp, mặt cắt lại tiến hành tính tốn tương tự lập thành bảng Momen phụ thêm: SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:110 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM � �I �P � M DC1 M DC2 Pe M� 1f r � f f tg y bg � y bg � c M DC3 M DW �A g � Ig Ig � � � � � �y bc � � �5,9 �106 � 1,09 �109 9,57 �108 5,9 �106 �470,1 � 1,6 �4,672 1,1� � 596, 25 �596, 25� � 11 11 1,0118 �10 1,0118 �10 � � �477461,02 � 2, 24 �1011 � 7, 33 �108 2,3 �108 5,75 �109 Nmm 899, 45 1 1, : hệ số biến động momen nứt uốn 1,1 : hệ số biến động cáp dự ứng lực Moment nứt: M cr M DC1 M DC2 M DC3 M DW M 1,09 �109 9,57 �108 5,59 �108 1, 459 �108 5,75 �109 8,767 �109 Nmm M 1, 2M cr ;1,33M u 1, �8,767 �109 ;1,33 �7, 48 �109 9,948 �109 Nmm M r 1, 2789 �1010 Nmm MẶT CẮT M(Nmm) Mcr(Mmm) Mmin (Nmm) Mr (Nmm) I-I 6,56 �109 6,56 �109 9,7 �109 II-II 6,187 �109 6,96 �109 2,952 �109 1,04 �1010 III-III 5,783 �109 7,85 �109 7,514 �109 1,168 �1010 IV-IV 5,75 �109 8,767 �109 9,948 �109 1, 2789 �1010 Tất mặt cắt có M r M � Thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:111 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT 5.8.6 GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Kiểm tốn lực cắt dầm Giá trị nội lực mặt cắt gối I-I: M u 0Nmm , Vu 1299439N Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm vùng kéo: d ps 0,5a 1085,385 0,5 �94,51 1038,13mm � � d v max � 0,72h 0,72 �1530 1101,6mm 1101,6mm � 0,9d ps 0,9 �1085,385 976,85mm � Ứng suất cắt trung bình: Vu 1299439 Vp 171639,32 0,9 v 2,308MPa bwdv 500 �1102 Với: Vp f pf �A ips sin i 1057,37 �1719,6 �sin 5o 25' 171639,32N � v 2,308 0,042 0, 25 55 f c' Tiết diện hợp lý để chịu lực cắt o Biến dạng trung bình: Giả sử 25 Ứng suất cáp dự ứng lực bê tông bọc quanh có ứng suất 0: f po f pf f pc E ps Ec E ps Pf Pf e tg M DC1 f pf e tg Ag Ig Ig Ec 5,9 �106 5,9 �106 �203,52 197000 1057,37 �203,5 � 11 11 727461,02 36744,39 1,11 �10 1,11 �10 1112,64MPa SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:112 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Mu 0,5N u 0,5 Vu Vp cot g A psf po dv x 2E ps A ps 0,5 � 1299439 171639,32 �cot g25o 5588,7 �1112,64 0,002274 �197000 �5588,7 Do x nên hiệu chỉnh x cách nhân với hệ số F F E p A ps E p A ps E c A c 197000 �5588,7 0,0726 197000 �5588,7 36744,39 �382500 Với : A c 0,5b v h 0,5 �500 �1530 382500mm : diện tích bê tơng vùng kéo ( lúc trở thành vùng nén x ) � F x 0,0726 �(0, 002274) 0,00165 � 25,03o �� 3,144 � Khả chịu cắt bê tông: Vc 1 f c' b vd v �3,144 � 55 �500 �1101,6 1070228,64N 12 12 Khả chịu cắt cốt thép đai: Vs Vu 1299439 Vc Vp 1070228,64 171639,32 201953,1N 0,9 Khoảng cách bước đai: f 420MPa Chọn cốt thép đai 10 ; vy , bố trí nhánh � A v �78,5 157mm s A v f vy d v cot g Vs SVTH: QUY 157 �420 �1102 �cot g25o 771,6mm 201953,1 MSSV:1551090084 Trang:113 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Kiểm tra bước đai theo cấu tạo: Vu ' fc b vd v s 1299439 0,0428 0,125 55 �500 �1102 � A vf vy 157 �420 214, 25mm � Min �0,083 f c' b v 0,083 � 55 �500 � Min 0,8d v ;600mm 600mm � Chọn s 200mm =>> Kiểm tra cốt thép dọc: VT A ps f ps 5588,7 �1691,01 9450547,6N 9450,547 �103 N Vs A v f vyd v cot g s 157 �420 �1102 �cot g25o 1038,883 �103 N 150 � M u 0,5N u �Vu � 0,5Vs Vp � cot g f d v �v � 1299439 � � 0� 0,5 �201,953 �103 171639,32 � �cot g25o 0,9 �1102 � 0,9 � VP 2511657,852N 3 Vậy VP = 2511,657 �10 N < VT = 9450,547 �10 =>Thoả điều kiện lực kéo thép dọc MỤC LỤC CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐỒ ÁN .1 1.1 Các số liệu thiết kế 1.2 Lựa chọn kích thước dầm chủ, 1.3 Đặc trưng vật liệu .3 1.4 Các kích thước mặt cắt ngang 1.5 Tải trọng xe thiết kế SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:114 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT 1.6 GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Hệ số điều chỉnh tải trọng CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH 2.1 Tính tốn lan can 2.1.1 Thanh lan can .4 Tải trọng thiết kế cho lan can đường ô tô cấp L4 .4 Các lực thiết kế Cấp lan can: TL4 2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên lan can: 2.1.1.2 Nội lực lan can .5 2.1.1.3 Kiểm tra khả chịu lực lan can 2.1.2 Tính tốn cột lan can Tải trọng tác dụng lên cột lan can Khả chịu lực cột lan can 2.1.3 Xác định khả chịu lực tường lan can 10 2.1.3.1 Sức kháng tường trục thẳng đứng M w H 10 2.1.3.2 Sức kháng tường trục nằm ngang Mc 11 2.1.3.3 Tổ hợp va xe đoạn tường lan can 12 2.1.4 Xác định khả chịu lực bó vỉa .12 2.1.4.1 Sức kháng bó vỉa trục thẳng đứng MwH 12 2.1.4.2 Sức kháng bó vỉa trục nằm ngang Mc 13 2.1.4.3 Tổ hợp xe va vào bó vỉa đoạn 13 2.1.4.4 Tổ hợp va xe đầu tường mối nối 14 2.1.5 2.2 Xác định khả chống trượt lan can khỏi mặt cầu 15 Tính tốn lề hành 16 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:115 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM 2.2.1 Sơ đồ tính 16 2.2.2 Tính cốt thép 17 2.2.2.1 Tính tốn cốt thép cho moment âm (tại gối): 17 2.2.2.2 Tính toán cốt thép cho moment dương ( nhịp ) 18 2.2.3 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng ( Kiểm tra nứt ) 19 2.2.3.1 Kiểm toán gối 19 2.2.3.2 Kiểm toán nhịp 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 23 3.1 Số liệu tính tốn 23 3.1.1 Sơ đồ tính tốn mặt cầu .23 3.1.2 Cấu tạo mặt cầu 23 3.2 Tính cho hẫng 24 3.2.1 Tải trọng tác dụng lên hẫng 24 Tĩnh tải mặt cầu: 24 Tĩnh tải lan can lề hành: 24 3.2.2 Tổ hợp tải trọng tính tốn nội lực bảng hẫng .26 3.2.3 Tính tốn cốt thép cho hẫng 27 3.2.4 Kiểm tra nứt cho hẫng: 29 3.3 Tính cho dầm: 30 3.3.1 Tải trọng tác dụng lên dầm: 30 Tĩnh tải mặt cầu: 30 Hoạt tải 31 3.3.2 Tổ hợp tải trọng tính tốn nội lực dầm: 31 3.3.3 Tính tốn cốt thép cho dầm 36 3.3.4 Kiểm tra nứt cho bảng dầm 39 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:116 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT 3.3.5 GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Tính tốn cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho mặt cầu 42 Tính tốn cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho cốt thép chịu moment âm: 42 Tính toán cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho cốt thép chịu moment dương: 42 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DẦM NGANG 43 4.1 Số liệu tính tốn: .43 Chọn sơ chiều cao dầm ngang: 43 4.2 Xác định nội lực dầm ngang: 43 4.2.1 Phương dọc cầu: 43 4.2.2 Phương ngang cầu 46 4.3 Tính tốn cốt thép cho dầm ngang 59 4.3.1 Tính tốn cốt thép cho dầm ngang chịu moment dương: 59 4.3.2 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment âm 61 4.4 Kiểm tra nứt cho dầm ngang .63 4.4.1 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment dương .63 4.4.2 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment âm 65 4.5 Tính tốn cốt đai dầm ngang .67 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 70 5.1 Kích thước vật liệu dầm .70 5.1.1 Kích thước dầm chính: .70 5.1.2 Đặc trưng vật liệu dầm .71 5.2 Đặc trưng hình học tiết diện dầm (chưa có cáp) .72 5.2.1 Bề rộng có hiệu mặt cầu 72 5.2.2 Tính tốn đặc trưng hình học tiết diện mặt cắt 73 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:117 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BTCT 5.3 GVHD: Th.s LÊ HỒNG LAM Nội lực dầm 76 5.3.1 Hệ số phân bố ngang 76 5.3.2 Tải trọng tác dụng lên dầm .80 5.3.3 Nội lực dầm chính: 83 5.4 Tính tốn bố trí cáp dự ứng lực 90 5.4.1 Chọn cáp thiết kế 90 5.4.2 Chọn sơ tao cáp .91 5.5 Tính tốn trọng tâm nhóm cáp dự ứng lực mặt cắt 92 5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 93 5.7 Tính tốn mát ứng suất .97 5.7.1 Mất mát ứng suất tức thời: 97 5.7.2 Mất mát ứng suất theo thời gian 97 5.7.3 Mất mát ứng suất tổng cộng .103 5.8 Kiểm toán ứng suất 103 5.8.1 Kiểm toán ứng suất cáp dự ứng lực 103 5.8.2 Kiểm toán giai đoạn truyền lực .103 5.8.3 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng: 105 5.8.4 Kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ 106 5.8.5 Kiểm toán hàm lượng cốt thép tối thiểu 108 5.8.6 Kiểm tốn lực cắt dầm 109 SVTH: QUY MSSV:1551090084 Trang:118