thuyết minh tuần 8

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU I Số liệu thiết kế STT 40 a b c d e f g h i - Mặt cắt sông: số - Khổ cầu: 9.0 + 2x1.0 (m) - Tải trọng: 0.65 HL93 + KN/m2 - Loại kết cấu nhịp đặc điểm kết cấu - Loại kết cấu nhịp: Cầu dầm BTCT DƯL - Cốt thép dự ứng lực: 7K13 - Loại thép cấp 345W - Loại dầm: Super T - Công nghệ: kéo sau - Kết cấu phần dưới: Trụ - Địa chất: Phương án - Sông cấp 5: Htt = 3.5m I.1.Địa chất: Địa chất khu vực xây dựng cầu chia thành lớp rõ rệt: - Sét pha màu xám vàng, nâu đỏ, lẫn sạn sỏi, trạng thái dẻo cứng - cát pha mà xám, trạng thái chảy - Sét pha màu xám nâu, xám trắng, trạng thái từ cứng đến cứng - sét màu nâu, trạng thái dẻo cứng I.2.Thuỷ văn: - Mực nước cao : 18.31m - Mực nước thấp nhất: 14m SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Mực nước thông thuyền: 16.8m I.3.Các tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình: - Qui mơ xây dựng : Vĩnh cửu - Tần suất lũ thiết kế : P =1% - Tải trọng thiết kế : 0.65 HL-93 + 3KN/m2 - Khổ cầu : K = 9.0 + 2x1m - Vận tốc thiết kế : 60 Km/h - Cấp sông : Cấp V II Nội dung thiết kế: Thành lập phương án cầu: phương án cầu dầm thép liên hợp ban BTCT phương án cầu dầm BTCT DƯL Thuyết minh giới thiệu chung phương án cầu dầm thép liên hơp BTCT * PHƯƠNG ÁN I : CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT * PHƯƠNG ÁN II : CẦU DẦM BTCT DƯL Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VÀ ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU I.1.Đánh giá điều kiện địa hình: Mặt cắt dọc sơng đối xứng, thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng Sông cấp V, chiều rộng khổ cầu 25 m chiều cao thông thuyền theo tiêu chuẩn 3.5m nên chọn giải pháp kết cấu phù hờp với điều kiện thi công I.2.Các giải pháp kết cấu: I.2.1.Nguyên tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi công SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Ưu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng cơng trình, tăng tính thẩm mỹ - Q trình khai thác an tồn thuận tiện kinh tế I.2.2.Giải pháp kết cấu cơng trình: *Kết cấu thượng bộ: - giải pháp giản đơn kết cấu ƯST để so sánh chọn phương án *Kết cấu hạ bộ: - Dùng móng cọc BTCT - Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến - Dùng trụ cầu toàn khối cho kết cấu cầu dơn giản Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ Trên sở phân tích đánh giá phần trên, ta đề xuất phương án vượt sông sau: II.1.Phương án I: cầu dầm thép liên hợp BTCT - Loại cầu : cầu dầm thép liên hợp BTCT - Mô tả kết cấu phần trên: + Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu giản đơn nhịp: 5x35(m) + Tiết diện dầm thép chử I chế tạo công xưởng + Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT cấp 30Mpa + Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa Lớp phòng nước Lớp tạo độ dốc - Mô tả kết cấu phần : SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Dạng mố: Mố BTCT chữ U cải tiến cường độ 35Mpa + Trụ: Trụ đặc có thân thu hẹp - Đường dẫn hai đầu cầu: + Lớp bê tông nhựa mịn 5cm + Lớp bê tông nhựa thô 7cm + Lớp cấp phối đá dăm dày 30cm + Lớp cấp phối đất đồi K98 + Nền đường đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95 - Phương pháp thi công đạo : + Dầm thép chữ I lắp ráp xưởng vận chuyển tới chân cầu, dùng cần cẩu lao lắp + Thi cơng cọc: dùng máy đóng cọc diezen + Thi công mố: Đào đất đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có), đập bêtơng đầu cọc, đổ bêtông đệm dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtơng + Thi cơng trụ: Sử dụng vòng vây cọc vàn ngăn nước , đổ bê tông bịt đáy, hút nước khỏi hố móng, dựng ván khn, cốt thép, bệ móng, nối cốt thép, dụng ván khn, đổ bêtông thân trụ xà mũ II.2.Phương án II: - Loại cầu: Cầu giản đơn BTCT DƯL - Mô tả kết cấu phần : + Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu nhịp: 5x35 (m) + Dầm Super T BTCT DƯL + Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT cấp 30Mpa + Các lớp mặt cầu gồm: Lớp BT nhựa SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Lớp phòng nước Lớp tạo độ dốc - Mô tả kết cấu phần dưới: + Dạng mố: Mố chữ U cải tiến BTCT cấp 35Mpa + Trụ: Trụ đặc có thân thu hẹp + Móng: Móng cọc BTCT cấp 30Mpa - Đường dẫn hai đầu cầu : + Lớp bê tông nhựa mịn 5cm + Lớp bê tông nhựa thô 7cm + Lớp cấp phối đá dăm dày 30cm + Lớp cấp phối đất đồi K98 + Nền đường đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95 -Phương pháp thi công đạo: + Dầm Super T BTCT DƯL đúc sẵn xưởng, vận chuyển tới công trường, dùng cần cẩu lao lắp lên nhịp + Thi cơng cọc: dùng máy đóng cọc Diezen + Thi công mố: Đào đất đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có), đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông + Thi công trụ: Sử dụng vòng vây cọc vàn ngăn nước , đổ bê tơng bịt đáy, hút nước khỏi hố móng, dựng ván khn, cốt thép, bệ móng, nối cốt thép, dụng ván khuôn, đổ bêtông thân trụ xà mũ 1.1 Tính chất vật liệu chế tạo dầm – Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy qui định nhỏ nhất: fy = 345 Mpa – Cốt thép chịu lực mặt cầu: Cường độ chảy qui định nhỏ nhất: fy = 345 Mpa – Vật liệu chế tạo mặt cầu : SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày : f c ' = 30 Mpa Ta có f c ' = 30 Trọng lượng riêng bê tông :Wc = 2.32 T/m3 = 23.2 kN/m3 (theo TCVN 11823 – 2017) + Mô đun đàn hồi bêtông tính theo cơng thức: EB = 0.0017 * K1 * 𝑊2𝑐 * 𝑓𝑐′ 0.33 K1 lấy => EB = 0.0017 * * 2320 * 300.33 = 28110.91 MPa – Vật liệu chế tạo dầm : + Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày : f c ' = 40 Mpa Ta có 35 < f c ' = 40 Trọng lượng riêng bê tông :Wc = 2240 + 2.29 f c ' = 2240 + 2.29 * 40 = 2331.6 = 23.31 kN/m3 (theo TCVN 11823 – 2017) + Mô đun đàn hồi bêtông tính theo cơng thức: EB = 0.0017 * K1 * 𝑊2𝑐 * 𝑓𝑐′ 0.33 K1 lấy => EB = 0.0017 * * 2331 * 400.33 = 31204.215 MPa – Vật liệu thép chế tạo dầm: Loại thép sử dụng (cấp): 345: + Cường độ chảy nhỏ thép : fy = 345 Mpa + Trọng lượng riêng thép  t  7850kG / m3  78,5kN / m3 + Cường độ chịu kéo nhỏ nhất: fu = 450 Mpa + Mô đun đàn hồi thép: Et = 2,0x 105 Mpa III Đề xuất bố trí chung phương án: SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Việc thiết kế lựa chọn phương án cầu toán tổng thể nhiều mặt: Kỹ thuật công nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế Các phương án cầu nêu phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, kinh tế, công nghệ thi công, điều kiện khai thác tu bảo dưỡng, ý nghĩa quốc phòng yêu cầu mỹ quan Trong thiết kế, người ta phải thành lập nhiều phương án, sau tính tốn cụ thể phương án đánh giá chúng để từ lựa chọn phương án tối ưu III.1 Phân tích tài liệu thiết kế phương án cầu: Chọn vị trí cầu: Cầu lớn (L>100m): Tuyến đường phụ thuộc vào cầu Như việc khảo sát, lựa chọn vị trí cầu quan trọng nhằm chọn vị trí xây dựng cầu hợp lý sau nắn tuyến theo vị trí cầu chọn Cầu trung (L=25÷100m): Phải xem xét hai khả cầu theo tuyến tuyến theo cầu, sau so sánh phân tích xem phương án có lợi lựa chọn triển khai xây dựng Cầu nhỏ (L Chọn độ nước cầu phương án thiết kế lần L0 = 165m + Xác định vị trí đặt mố dự kiến: Vị trí hai mố cần đặt cho khơng phép vi phạm vào độ thoát nước cầu L0 => Chiều dài cầu > L0 = 165m + Tổng chiều dài kết cấu nhịp tính từ mố đến mố bên Chọn bố trí nhịp cầu: - Xác định vị trí độ nhịp chủ: - Nhịp chủ nhịp thông thuyền nhịp có độ lớn SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Nhịp chủ đặt vị trí chổ lòng sông nước sâu mùa cạn (được xác định vào MNTN) - Dựng khổ thông thuyền vào vị trí nhịp chủ ta xác định độ nhịp chủ Khẩu độ nhịp chủ không vi phạm vào bề rộng thông thuyền - Trong sơ đồ cầu phải bố trí nhịp thơng thuyền Khổ thông thuyền: - Khổ thông thuyền khoảng không gian dành cho giao thông đường thủy gầm cầu mà không kết cấu hay phận kết cấu vi phạm vào khoảng không gian để đảm bảo an tồn cho giao thơng đường thủy - Khổ thơng thuyền có dạng hình chữ nhật với kích thước Btt x Htt - Khổ thơng thuyền cần theo quy định nhiệm vụ thiết kế quy định riêng tùy thuộc vào cấp kỹ thuật đường thủy nội địa, tức vào cấp thông thuyền sông Phù hợp với quy định thiết kế khổ giới hạn cầu sông thông thuyền yêu cầu chủ yếu vị trí cầu - Khổ thông thuyền (bảng TCVN 11823 - 2017) + Theo đề thiết kế lần sông cấp V + Khẩu độ Btt= 25m + Tĩnh không Htt=3.5m - Chọn dạng phân chia kết cấu nhịp: + Căn vào độ nhịp chủ cần thiết xác định để chọn dạng KCN chính: + Khẩu độ 25m khoảng dự trữ an toàn hai bên để đảm bào tàu bè qua lại không va xô vào trụ cầu bệ trụ phía SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Tính toán đưa kích thước nhịp thông thuyền Cao độ đáy dầm Max + MNCN + 0.5m = Max + 18.31 + 0.5 = 18.81m + MNTT + Htt + 16.80 + 3.5 = 20.3m => ta chọn cao đô đáy dầm nhịp thông thuyền >= 20.3m => chọn cao độ đáy dầm 20.3m SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Kich thước nhịp thông thuyền L = Btt +2(Btru/2) + 2(1.5 – 2)m L = 25 + 2*(3/2) + 2*2 L = 32m Vậy ta chọn chiều dài nhịp phải lớn giá trị Chiều dài nhịp >= 32m Theo số liệu thiết kế cầu dầm BTCT DƯL loại dầm Super T theo kinh nghiệm nên ta chọn chiều dài nhịp L=35m Theo số liệu thiết kế cầu thép liên hợp BTCT có dạng dầm I lắp ghép tai xưởng bu long cường độ cao ta chọn chiều dài nhịp L=45m Xây dựng đường mặt cầu: Vị trí kết cấu nhịp chủ chọn độ dốc dọc 0%, đồng thời tào độ dốc ngang mặt cầu 2% Độ dốc nhịp lại chòn 2% xng vè phía mố, đống thời tạo độ dốc ngang mặt cầu nhằm cho nước thoát nhah khỏi mặt cầu đồng thời hạn chế nước chảy phía mố Theo nhiệm vụ thiết kế lần ta có khổ cầu xe chạy hai người bô (9.0 + 2x1.0) m chọn kích thước bề rộng lan can bên 0.5m Cầu tạo mặt cầu mặt cầu bê tơng Asphalt có độ dốc ngang mặt cầu 2% Lề người làm khác mưc với xe chạỵ SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Chiều cao chịu cắt hữu hiệu(mm) Lực cắt (KN) Lực dọc tính tốn TTGHCĐ (N) dv 1152 Vu 1173.52 Nu Góc giả định ban đầu θ Mô đun đàn hồi BT Ec Diện tích BT 1169.33 1245.38 1271.70 1273.82 778.07 548.22 321.15 95.75 6.7E+06 6.59E+06 6.54E+06 6.50E+06 6.49E+06 6.49E+06 994.78 25° 25° 25° 25° 36056.5 36056.59 36056.59 36056.59 36056.59 36056.59 Ac 1067400 568800 568800 568800 568800 568800 Diện tích cốt thép Aps 4836.79 Mô đun đàn hồi cáp DƯL Eps 197000 Biến dạng dọc trục cốt thép 25° 1152 25° 4836.79 197000 4836.79 197000 -0.0027 0.0008 0.002 -0.00006 0.0008 0.0033 4836.79 4836.79 4836.79 197000 197000 197000 0.002 0.002 0.002 εx Nếu εx0.1f’cbvdv nên s ≤ 0.4dv ≤ 300 Ta chọn bước cốt đai bảng sau: Các đại lượng tính tốn Bước cốt thép đai SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Kí hiệu S Mặt cắt gối 125.00 0.1L 125.00 0.2L 150.00 Đơn vị mm Trang 210 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Bề rộng bụng hữu hiệu Chiều cao chịu cắt hữu hiệu Góc nghiêng ứng suất nén chéo Diện tích cốt thép đai tối thiểu Đường kính cốt thép đai Diện tích cốt thép đai thiết kế Hệ số khả BT truyền lực kéo Sức kháng kéo bê tông Sức kháng cắt cốt thép đai Tphần DƯL hữu hiệu hướng lực cắt Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn2 =0.25.fc'.bv.dv + Vp Sức kháng cắt danh định Vn = min(Vn1; Vn2) Sức kháng cắt danh định tính tốn Lực cắt tính tốn Kiểm tra: ΦVn > Vu SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 GVHD: PHẠM NGỌC BẢY bv dv 𝜃 Avmin D Av 𝛽 Vc Vs Vp Vn1 Vn2 200.00 1152 200.00 1152 200.00 1169.33 mm 34.24 42.2 độ 33.14 33.14 39.77 mm2 13 258.0 5.09 13 258.0 13 258.0 mm mm2 2.26 1.66 652.96 289.92 216.15 kN 1068.55 1068.55 903.86 kN 191.23 140.22 88.87 kN 1912.74 1498.69 1208.88 kN 2993.34 3001.55 2954.97 kN 1912.74 1498.69 1208.88 kN 1721.47 1348.82 1087.99 kN 1173.52 994.78 778.07 kN OK OK OK 22.2 mm Vn ΦV n Vu Trang 211 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Kí hiệu S bv Các đại lượng tính tốn Bước cốt thép đai Bề rộng bụng hữu hiệu Chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv Góc nghiêng ứng suất nén chéo Diện tích cốt thép đai tối thiểu 𝜃 Avmin D Av Đường kính cốt thép đai Diện tích cốt thép đai thiết kế Hệ số khả BT truyền lực kéo Sức kháng kéo bê tông 𝛽 Vc Sức kháng cắt cốt thép đai Vs Tphần DƯL hữu hiệu hướng lực cắt Vn1 = Vc + Vs + Vp Vn2 =0.25.fc'.bv.dv + Vp Vp Vn1 Vn2 Sức kháng cắt danh định Vn = min(Vn1; Vn2) Đơn vị mm mm 0.3L 150.00 200.00 1245.38 0.4L 300.00 200.00 1271.70 0.5L 300.00 200.00 1273.82 43 43 43 độ 39.77 79.54 79.54 mm2 13 258.0 1.72 13 258.0 1.72 13 258.0 1.72 mm mm2 238.53 243.57 243.97 kN 962.64 491.49 492.31 kN 41.40 75.53 0.00 kN 1242.57 810.59 736.28 kN 2843.51 2936.86 2866.10 kN 1242.57 810.59 736.28 kN 1118.31 729.53 662.65 kN 548.22 321.15 95.75 kN OK OK OK mm Vn Sức kháng cắt danh định tính tốn Lực cắt tính tốn ΦVn Vu Kiểm tra: ΦVn > Vu  VI KIỂM TOÁN THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 1) Các giới hạn ứng suất bê tông - Ứng suất tạm thời trước xảy mát ứng suất xét thớ thớ dầm(giai đoạn tạo DƯL) - Kiểm tra giới hạn ứng suất thớ bê tông f ti   Pi Pi e t M g t  y  y  0,25 f ci' A g Ig Ig f ti  1,38Mpa SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 212 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Kiểm tra giới hạn ứng suất thớ bê tơng fci= − Pi Ag − Pi Ig × 𝑦𝑏 × e + Mg Ig y b ≤0.6fci Trong đó: + Pi: Lực DƯL kích, Pi=(0.75fpu-∆fps)Aps + e: Độ lệch tâm lực DƯL + Mg: Mômen trọng lượng thân dầm + Ag: Diện tích mặt cắt ngun dầm (mm2) + Ig: Mơmen qn tính tiết diện nguyên dầm (mm4) + yt: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện + yb: Khoảng cách từ TTH đến thớ tiết diện ' + f ci : Cường độ bê tong lúc tạo ứng suất trước, f ci'  0,9f c' + DfpS: Mất mát ứng suất giai đoạn truyền lực (mất mát ứng suất tức thời) Kí hiệu Pi e Ag Mặt cắt gối 6536825 0.1L 6395881 0.2L 6334502 0.3L 6291551 0.4L 6255904 0.5L 6229882 52.87 1093808 304.97 447.8 530.99 555.23 557.46 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 2.34E+11 1.99E+11 1.96E+11 1.94E+11 1.93E+11 1.93E+11 Ig 0.0E+0 837.13 8.8E+8 782.66 1.5E+9 776.13 2.1E+9 769.1 2.4E+9 771.21 0.05 0.07 0.10 0.34 0.61 1.17 40.5 40.5 40.5 40.5 40.5 40.5 0.25 f ci 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 1.59 Kết luận OK OK OK OK OK OK Mg yt fti fci' SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 22.4E+9 771.11 Trang 213 Đơn vị N mm mm2 mm4 N.mm mm Mpa Mpa Mpa ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Kí hiệu Pi e Ag Mặt cắt gối 6536825 GVHD: PHẠM NGỌC BẢY 0.1L 6395881 0.2L 6334502 0.3L 6291551 0.4L 6255904 0.5L 6229882 52.87 1093808 304.97 447.8 530.99 555.23 557.46 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 2.34E+11 1.99E+11 1.96E+11 1.94E+11 1.93E+11 1.93E+11 Đơn vị N mm mm2 mm4 Ig Mg Yb fci fci' 0.6f’ci Kết luận 0.0E+0 762.87 8.8E+8 817.34 1.5E+9 823.87 2.1E+9 830.09 2.4E+9 828.79 22.4E+9 828.89 -7.10 -15.14 -16.26 -15.88 -15.12 -15.76 40.5 40.5 40.5 40.5 40.5 40.5 24.3 24.3 24.3 24.3 24.3 24.3 N.mm OK OK OK OK OK OK - Ứng suất sau xảy mát ứng suất xét thớ dầm (Giai đoạn khai thác) Ứng suất nén tổng dự ứng lực hữu hiệu tải trọng tĩnh gây ra: fci= − Pi Ag − Pi Ig e.yb+ MDC +MDW I2 yb2 ≤0.45f 'c Pi=(0.75fpu.Aps- ∆fpt) MDC + MDW mô men tải trọng tĩnh gây cho dầm trạng thái giới hạn sử dụng I2 Mô men quán tính dầm giai đoạn mặt cắt liên hợp yb2 Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà giai đoạn mặt cắt liên hợp SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 214 mm Mpa Mpa Mpa ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Kí hiệu Pi Mặt cắt gối 6747150 GVHD: PHẠM NGỌC BẢY 0.1L 6747033 0.2L 6746980 0.3L 6746940 0.4L 6746923 0.5L 6746916 Đơn vị N 52.87 1093808 304.97 447.8 530.99 555.23 557.46 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 595208.9 2.34E+11 1.99E+11 1.96E+11 1.94E+11 1.93E+11 1.93E+11 2285309 4062914 5332387 762.87 817.34 823.87 830.09 4.99E+11 3.90E+11 3.84E+11 1020.4 1179.7 1183.5 1187.7 1186.4 1186.5 0.45f’c 20.25 20.25 20.25 20.25 20.25 20.25 Mpa fci -1.33 -3.78 -7.02 -13.65 -17.40 -20.07 Mpa OK OK OK OK e Ag Ig 0.00 MDC+DW Yb I2 yb2 Kết luận OK OK 2.Kiểm tra độ võng, độ vồng 6094285 mm mm2 mm4 6348222 kN.m 828.79 828.89 3.80E+11 3.79E+11 3.79E+11 mm Mpa Mpa - Biến dạng độ võng TTGHSD gây hư hỏng bề mặt vết nứt cục bê tông mặt cầu Độ võng thẳng đứng độ rung phương tiện giao thơng ảnh hưởng xấu tới tâm lí người sử dụng, gây cảm giác khơng an tồn cho lái xe Để hạn chế ảnh hưởng này, tiêu chuẩn quy định độ võng không bắt buộc sau:   L tt 800 - Khi tính độ võng hoạt tải, độ võng phải lấy giá trị lớn kết tính tốn sau: SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 215 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Tính với xe tải thiết kế + Tính với 25% xe tải thiết kế + tải trọng + Hoạt tải tính tốn có xét đến hệ số xung kích 1+IM - Tất xe thiết kế xếp tải dầm chịu tải trọng Do hệ số phân bố để tính độ võng ngược tính sau: g v= nlx n = 3/6=0.5 Trong đó: + nlx: Số xe thiết kế + n: Số dầm chủ a Tính độ vồng (xét mặt cắt nhịp) -Tính độ võng đàn hồi trọng lượng thân dầm lúc truyền lực căng - Độ võng trọng lượng thân dầm chủ  DC1  q DC1.L tt 384 E ci Ig Trong đó: + Eci: Mơdun đàn hồi bê tông lúc truyền lực căng Eci = 34206 Mpa + Ig: Mơmen qn tính mặt cắt ngun Ig = 1.93×1011 mm4 + qDC1: Trọng lượng rải thân dầm qDC1= 16.85N/mm + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn Ltt =34400 mm Do đó:  DC1  q DC1.L tt = 46.53 mm 384 E ci Ig 6.2.1.2 Tính độ vồng ngược lực căng trước lúc truyền lực căng - Sơ đồ tính sau: P P e' W SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 216 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Độ vồng ngược lực căng lúc truyền lực:   W.L tt 384 E ci Ig Trong đó: 8.P.e' + W: Tải trọng phân bố quy đổi: W  L tt + Eci: Môđun đàn hồi bê tông lúc truyền lực căng Eci =34206Mpa + Ig: Mơmen qn tính mặt cắt ngun Ig=1.93×1011 mm4 + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn Ltt =34400 mm + P: Lực căng bó cáp lúc truyền lực căng P = fpi.Abo + Abo: Diện tích bó cáp DƯL + fpi: Ứng suất bó cáp DƯL sau xét đến mát tức thời fpi=0.75fpu-∆fpF-∆fpES)=1317 MPa + e’: Khoảng cách từ đáy dầm đến điểm đặt DƯL bó - Độ vồng ngược đàn hồi lực căng trước gây lúc truyền lực căng = Tổng độ vồng ngược bó cáp gây Bó cáp 690.97 Bó cáp 690.97 Bó cáp 690.97 Bó cáp 690.97 Bó cáp Bó cáp 690.97 690.97 1317 1317 1317 1317 1317 1317 6229882 6229882 6229882 6229882 6229882 6229882 6229882 560 34400 440 34400 320 34400 110 34400 110 110 34400 34400 23.59 18.53 13.48 4.63 4.63 28.64 34206 34206 34206 34206 34206 34206 34206 1.93×1011 1.93×1011 1.93×1011 1.93×1011 79.10 65.14 51.18 37.22 Bó cáp Abo mm2 fpi MPa P N e' mm 680 L mm W N/mm 34400 28.64 Eci MPa Ig mm i mm 690.97 1317 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 1.93×1011 1.93×1011 1.93×1011 12.80 12.80 12.80 Trang 217 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU ↑ GVHD: PHẠM NGỌC BẢY mm 271.03 b Tính độ võng đàn hồi dầm ngang ,ván khuôn, mặt cầu - Coi trọng lượng dầm ngang tác dụng lên dầm dải đểu 1m chiều dài dầm - Độ võng đàn hồi dầm ngang ,ván khuân mặt cầu tính sau:  DC2 q DC2 L tt  384 E c Ig Trong đó: + Ec: Mơdun đàn hồi bê tơng Ec = 34206 + Ig: Mơmen qn tính mặt cắt nguyên Ig = 1.93×1011 mm4 Mpa + qDC1: Trọng lượng dầm ngang + ván khuôn + mặt cầu , qdc = 15.04N/mm + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn Ltt = 34400 mm q DC2 L tt =41.53 mm  DC2  384 E c Ig c Tính độ võng đàn hồi lớp phủ mặt cầu lan can - Độ võng đàn hồi lớp phủ mặt cầu, lan can:  DW  q DW L 384 E c Ic Trong đó: + Ec: Mơdun đàn hồi bê tơng Ec = 36056.6 + Ic: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp Ic = 3.79×1011 mm4 Mpa + qDW: Trọng lượng dải lớp phủ mặt cầu, lan can, qDW= 8.34N/mm + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn  DW  Ltt = 34400 mm q DW L4 = 11.12mm 384 E c Ic => Độ vồng dầm: ∆= ∆DC1-∆DC2-∆DW=271.03-46.53-41.53-11.12=171.87 mm d Tính độ võng hoạt tải có xét đến lực xung kích - Tính độ võng tải trọng SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 218 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Độ võng tải trọng tính sau:  lan q lan L tt  384 E c Ic Trong đó: + Ec: Mơdun đàn hồi bê tơng Ec =36056.6 + Ic: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp Ic = 3.79×1011 mm4 Mpa + qlan: Trọng lượng dải lớp phủ mặt cầu, lan can, qlan=9,3 N/mm + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn Ltt = 34400 mm Do đó:  lan  q lan L tt =12.4mm 384 E c Ic - Tính độ võng xe tải thiết kế - Đối với tải trọng xe tính tốn độ võng ta phải xếp tải vị trí bất lợi để tính độ võng lớn mặt cắt tính tốn - Đối với kết cấu nhịp giản đơn độ võng dầm tải trọng tập trung P gây tính theo cơng thức:  LL  g v (1  IM) P.(L tt  a).x.[L tt  (L tt  a)  x ] 6L tt E c Ic Trong đó: + Ec: Môdun đàn hồi bê tông Ec = 36056.6Mpa + Ic: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp Ic = 3.79×1011 mm4 + Ltt: Chiều dài nhịp tính tốn Ltt = 34400 + 1+IM: Hệ số xung kích 1+IM = 1,25 + gv: Hệ số phân bố ngang hoạt tải gv mm = 0,5 + a: Khoảng cách từ trọng tâm đến gối bên trái + x: Khoảng cách tính từ mặt cắt tính tốn đến gối bên trái Ở ta tính độ võng mặt cắt nhịp nên x = Ltt/2 - Xếp xe bất lợi để tính độ võng lớn mặt cất nhịp áp dụng công thức để tính độ võng trục xe gây ta có bảng sau: Các đại lượng SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Kí hiệu P3 (kN) P2 (kN) P1 (kN) Đơn vị Trang 219 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Tải trọng trục P 145 145 35 kN Khoảng cách trục đến gối trái a 12900 17200 21500 mm Độ võng trục thứ i Δpi 2.26 8.99 3.49 mm Tổng độ võng xe tải thiết kế ΔLL 14.74 mm => Kiểm toán độ võng hoạt tải + Độ võng cho phép hoạt tải là:     L tt =34400/800=43mm 800 + Độ võng xe tải thiết kế:  LL = 14.74 mm + Độ võng 25% xe tải thiết kế + 25% LL   lan = 0.25×14.4 + 12.4= 16mm + Độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp max(  LL , 25% LL   lan )= 16 mm < ∆=43mm Kết luận: Đạt VII KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI Xác định nội lực tải trọng mỏi - Tải trọng tính mỏi gồm xe tải có khoảng cách đến trục sau 9.0m - Cơng thức tính tốn nội lực xe tải xe trục thiết kế: M htc  g h m. Pi yi M M htt  .0,75.(1  IM). h M htc Trong đó: + M htc , M htt : Mơmen uốn tiêu chuẩn, tính toán hoạt tải + gh: Hệ số phân bố ngang hoạt tải + 1+IM: Hệ số xung kích hoạt tải, 1+IM = 1,15 + yiM : Tung độ đường ảnh hưởng mơmen lực cắt ví trí trục thứ i + m: Hệ số xe, trường hợp xếp tải làn: m = 1,2 +  : Hệ số điều chỉnh tải trọng - Xếp tải lên đường ảnh hưởng mômen: SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 220 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU y2 145kN 145kN y1 y3 Các đại lượng Ví trí đặt tải Tung độ ĐAH Tải trọng trục Nội lực tải trọng trục Tổng Hệ số PBN  P Y  i Xe tải thiết kế x1 x2 x3 12.9 17.2 26.2 y1 y2 y3 6.45 8.6 4.1 tr tr tr P1 P2 P3 35 145 145 225.75 1247 594.5 i 2067.25 0.477 gm = Do hoạt tải tiêu chuẩn M htc  Do hoạt tải tính tốn M htt  Truck 35kN GVHD: PHẠM NGỌC BẢY kN.m kN.m kN.m ĐAH mômen mặt cắt L/2 Tính ứng suất bêtông - Ứng suất bê tông thớ do: + Tải trọng thường xuyên + Lực DƯL + lần tổ hợp tải trọng mỏi fb   Ff Ff e b M DC1  M DC2 b 2M moi  M DW b  y1  y1  y2 A g Ig Ig Ic Trong đó: + Ff: Lực DƯL (đã xét tất mát) + e: Độ lệch tâm cáp DƯL SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 221 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Ig: Mơmen qn tính mặt cắt dầm (mm4) + Ic: Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp (mm4) + MDC1+ MDC2: Mômen tĩnh tải giai đoạn ( dầm chủ, dầm ngang, mặt cầu…) (Nmm) + MDW: Mômen tĩnh tải giai đoạn ( lớp phủ mặt cầu…) (Nmm) + Mmoi: Mômen tổ hợp tải trọng mỏi b + y1 : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm tới thớ cần tính ứng suất (mm) b + y : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt liên hợp tới thớ cần tính ứng suất (mm) Đã tính toán ứng suất thớ chịu nén nên khơng cần phải kiêm tốn mỏi SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 222 ... Lnhịp ) MDC lề = ω*qDC lề Diện tich mặt cắt ngang lề bộ: S lề = 0.26 98 m2 => V lề = 0.26 98 * 35 * = 18. 886 m3 => qDC lề = ( 18. 886 * 23.2) / * 35 = 2.504 KN/m => MDC lề = 2.504 * 145.351 = 363.922... 89 3.327 Lan can 726.755 Lề người 0.26 98 35 18. 886 2.504 363.922 STT Tên mặt cắt Diện tích Chiều dài Thể tích qDW MDW 10 Lớp phủ 0.6 58 35 23.03 2.961 430. 388 35 I.2.2 Hoạt tải HL-93 SVTH: NGUYỄN... (KN/m2) 3196.2 68 STT Tên mặt cắt Diện tích Chiều dài Thể tích qDC MDC Dầm ngang 0 .87 55 0.6 0.5253 0.557 80 .977 Bản mặt cầu 2.36 35 82 .6 10.95 1591.593 Gờ lan can 0.6623 35 46.361 6.146 89 3.327 Lan