BANG TINH KCPT CAU NHANH RE PHAI NHIP DAM THEP v3

1 BẢNG TÍNH KCPT NHỊP DẦM THÉP PHẦN I BẢNG TÍNH KẾT CẤU NHỊP PHẦN I.1 THUYẾT MINH TÍNH TỐN 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí Cầu nhánh tơ rẽ phải Bình Dương kết nối cầu vượt Sóng Thần hữu, thuộc dự án mở rộng đường ĐT743 kết hợp xử lý nút giao thơng sóng thần Thị xã Dĩ An, Tỉnh Bình Dương 1.2 Kết cấu Kết cấu phần trên: - Sơ đồ nhịp: 3x35m - Chiều dài toàn cầu: L = 105m - Bề rộng toàn cầu B = 8m - Kết cấu: Gồm dầm hộp thép liên hợp BTCT Kết cấu phần dưới: - Trụ cầu BTCT đổ chổ móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m - Mố dạng chữ U BTCT đổ chổ móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2.1 Tiêu chuẩn thiết kế [1] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 [2] Quy trình thiết kế cầu theo hệ số tải trọng sức kháng (LRFD) – AASHTO 1998 [3] Quy trình thiết kế cầu theo hệ số tải trọng sức kháng (LRFD) – AASHTO 2007 [5] Quy trinh hàn cầu thép ANSI / AASHTO / AWS D1.5-2002 [6] Hướng dẫn sơn cầu thép AASHTO [7] Tham khảo tiêu chuẩn CEB – FIP 1990, EuroCode, … [8] Tải trọng tác động, TCVN 2737-1995 (Xác định vùng gió tải trọng) [9] Thiết kế cơng trình chịu động đất TCXDVN 375-2006 Tham khảo [10] Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 338:2005 [11] American Institute of Steel Construction AISC 2.2 Đặc trưng vật liệu 2.2.1 Kết cấu nhịp  Các cấu kiện chính: Thép kết cấu dùng cho cấu kiện chính: dầm chủ, kết cấu tăng cường dầm chủ, giằng trên, dầm ngang đầu) theo tiêu chuẩn ASTM A709M, cấp 345 tương đương, có đặc trưng lý sau: - Giới hạn bền: 450Mpa - Giới hạn chảy tối thiểu: 345Mpa - Mô đun đàn hồi: 200000Mpa  Đinh neo chịu cắt: Đinh neo chịu cắt làm từ thép kéo nguội, cấp 1015, 1018 1020, khử phần khử hồn tồn ơxy, tn theo ASTM A108, có đặc trưng lý sau: - Giới hạn bền: 400MPa - Giới hạn chảy tối thiểu: 345Mpa - Thép mũ đinh thép bon thấp phù hợp với hàn phải tuân theo ASTM A109M  Bu lơng, đai ốc, vòng đệm: - Bu lơng thường phải phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A307 bu lông đinh tán làm thép bon - Bu lông cường độ cao dùng cho liên kết phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A325M - Các đai ốc phải tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật đai ốc thép bon hợp kim, ASTM A563M ASTM A194M, phải phù hợp với tiêu chuẩn bu lơng - Vòng đệm phải tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật vòng đệm thép tơi, ASTM F43 GM  Liên kết hàn: Liên kết hàn tuân thủ theo tiêu chuẩn “Hàn cầu thép” 22TCN 280-01 tiêu chuẩn TCXDVN 314:2005 “Hàn kim loại – thuật ngữ định nghĩa”  Sơn kim loại: Các công tác lựa chọn vật liệu sơn sơn cầu thép phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn sau tương đương: - Sơn cầu thép kết cấu thép 22TCN 253-98 - Sơn lớp phủ bảo vệ kim loại 22TCN 301-02 2.2.2 Bê tông  Bản mặt cầu: - Cường độ chịu nén quy định bê tông 28 ngày tuổi: f'c = 35MPa - Hệ số giãn nở nhiệt: 0.0000108 / °C  Gờ lan can: - Cường độ chịu nén quy định bê tông 28 ngày tuổi : f'c = 35MPa - Hệ số giãn nở nhiệt: 0.0000108 / °C  Trụ, mố cầu: - Cường độ chịu nén quy định bê tông 28 ngày tuổi : f'c = 30MPa - Hệ số giãn nở nhiệt: 0.0000108 / °C 2.2.3 Cốt thép thường TCVN 1651-2008 “Thép cốt bê tông” tương đương: Loại thép Mác thép Giới hạn chảy nhỏ Fy Giới hạn bền nhỏ Fu Thép tròn trơn CB 240 -T 240 380 Thép có gờ CB 400 - V 400 570 PHÂN TÍCH KẾT CẤU - Phần mềm RM-V8i phần mềm chuyên dụng để phân tích, tính tốn kết cấu theo bước thi cơng RM-V8i sử dụng cho kết cấu thi công phân đoạn dầm thi công đúc nhịp, dầm đúc hẫng cân bằng, dầm đúc đẩy, cầu treo dây văng, dây võng, - Phần mềm RM-V8i sử dụng để phân tính kết cấu cầu nhánh rẽ phải - Các nút phần tử kết cấu đánh số thứ tự mơ hình tính tốn đây:  Dầm chủ: - Số thứ tự nút: 1101 đến 1160 - Số thứ tự phần tử dầm thép: 1101 đến 1160 - Số thứ tự phần tử mặt cầu: 1201 đến 1260 - Số thứ tự phần tử dầm liên hợp: 1301 đến 1360 - Phần tử đinh neo chịu cắt: 11101 đến 11160  Trụ: - Số thứ tự phần tử trụ T2: 201 đến 205 - Số thứ tự phần tử trụ T3: 301 đến 307 - Số thứ tự phần tử trụ T4: 401 đến 407  Liên kết gối: - Số thứ tự phần tử liên kết gối dầm chủ: 1000 đến 1002, …, 4000 đến 4002 - Số thứ tự phần tử liên kết trụ T2 đến T4 với đất nền: 2003 đến 4003 bước 1000 CÁC YỂU TỐ HÌNH HỌC 4.1 Hình chiếu đứng, hình chiếu - Sơ đồ nhịp: 3x35m - Bán kính đường cong nằm R = 80m - Bán kính đường cong đứng R = 700m 4.2 Mặt cắt ngang Mặt cắt ngang cầu RM-V8i tự động tính tốn đặc trưng hình học mặt cắt ngang cấu kiện THI CÔNG 5.1 Trình tự thi cơng 5.2 Tiến độ thi cơng TẢI TRỌNG VÀ CÁC TÁC ĐỘNG 6.1 Tĩnh tải thân - Trọng lượng riêng bê tông cốt thép là: 24.5kN/m3 - Trọng lượng riêng thép là: 78.5 kN/m3 - Trọng lượng thân kết cấu phần tính tốn tự động chương trình RM-V8i - Trọng lượng thân phần không mơ hình hóa, bê tơng mặt cầu xử lý ngoại lực tác dụng lên nút phần tử - Bề rộng cầu: 8m - Bề rộng gờ lan can: 2x0.5m - Chiều rộng phần xe chạy: 7m - Chiều dày trung bình lớp bê tông mặt cầu: 0.35m - Chiều dày lớp phủ mặt cầu + phòng nước: 0.074m - Số lượng dầm dọc: 1dầm Tải trọng phân bố lớp bê tông mặt cầu cho dầm: 68.60kN/m 6.2 Tĩnh tải giai đoạn 6.2.1 Tĩnh tải lớp phủ - Trọng lượng riêng bê tông asphalt: 22.5 kN/m3 - 7mm bê tơng asphalt mặt cầu + lớp phòng nước: 11.66kN/m 6.2.2 Tĩnh tải lan can, tay vịn - Tải trọng lan can tay vịn tính tải trọng phân bố lệch tâm tác dụng lên dầm có độ lớn: 10kN/m 6.3 Hoạt tải Theo điều 3.6 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, Hoạt tải ôtô đặt tên HL-93 bao gồm tổ hợp: - Xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế, - Tải trọng thiết kế  Tác dụng hoạt tải thiết kế: Ứng lực lớn phải lấy theo giá trị lớn trường hợp sau: - Hiệu ứng xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng thiết kế, - Hiệu ứng xe tải thiết kế có cự ly bánh thay đổi tổ hợp với hiệu ứng tải trọng thiết kế - Đối với mômen âm điểm uốn ngược chiều chịu tải trọng rải nhịp phản lực gối lấy 90% hiệu ứng hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách bánh sau xe 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng tải trọng thiết kế khoảng cách trục 145KN xe phải lấy 4.3mm - Tải trọng mỏi xe tải thiết kế với khoảng cách không đổi hai trục sau 9m  Hệ số xe m: Số xe Hệ số xe 1.20 1.00 0.85 >3 0.65  Lực xung kích: Kết cấu Mối nối mặt cầu (Tất trạng thái giới hạn) IM 75% Tất kết cấu khác: * TTGH mỏi đứt gẫy 15% * Các trạng thái giới hạn khác 25% 6.4 Lực hãm xe Theo mục 3.6.4 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, lực hãm lấy 25% trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho đặt tất thiết kế chất tải coi chiều Các lực coi lực tác dụng theo chiều nằm ngang cách phía mặt đường 1800mm theo hai chiều dọc để gây ứng lực lớn Tất phải thiết kế đồng thời với cầu coi chiều tương lai Với xe, lực hãm xe là: - Khi tính với xe tải: BR = 0.25*(35 + 145 + 145) = 81.25kN - Khi tính với xe hai trục: BR = 0.25*(110 + 110) = 55kN 6.5 Lực ly tâm Lực ly tâm lấy tích số trọng lượng trục xe tải hay xe trục nhân với hệ số C lấy sau: Lực ly tâm tác dụng theo phương nằm ngang cách mặt đường xe chạy 1.8m Trong đó: - Vận tốc thiết kế: v = 40km/h = 11.11m/s - Gia tốc trọng trường: g = 9.81m/s2 - Bán kính đường cong nằm: R = 80m Vậy C = 0.21 6.6 Tải trọng nhiệt độ 6.6.1 Nhiệt độ thay đổi - Nhiệt độ cao nhất: 55OC - Nhiệt độ thấp nhất: 6OC 6.6.2 Nhiệt độ chênh lệch Gradiend nhiệt dương âm lấy theo điều 3.12.3 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 Tác động gradient nhiệt khác kết cấu phần tự động tính tốn chương trình RM-V8i 6.7 Tải trọng gió Tốc độ gió thiết kế V, phải xác định theo công thức: V = S.VB Trong đó: VB: Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thích hợp với vùng gió vị trí cầu nghiên cứu, quy định sau -10.0 -10.0 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 -1.575 PHỤ LỤC NỘI LỰC Min: -139.4 Min: -139.4 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN·m DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : 16 MIN : CBmin: TTGHCDh 0.00000e+000 -1.26709e+001 -2.53418e+001 -3.80128e+001 -5.06837e+001 -6.33546e+001 -7.60255e+001 -8.86964e+001 -1.01367e+002 -1.14038e+002 -1.26709e+002 -1.39380e+002 MOMENT-y POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM Min: -277.7 Max: 277.6 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : 11 MIN : CBall: TTGHCDh 2.77637e+002 2.27148e+002 1.76658e+002 1.26168e+002 7.56785e+001 0.00000e+000 -2.53008e+001 -7.57905e+001 -1.26280e+002 -1.76770e+002 -2.27260e+002 -2.77749e+002 SHEAR-z POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM Min: -86.2 Min: -86.2 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN·m DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : 16 MIN : CBmin: TTGHSDh 0.00000e+000 -7.83925e+000 -1.56785e+001 -2.35178e+001 -3.13570e+001 -3.91963e+001 -4.70355e+001 -5.48748e+001 -6.27140e+001 -7.05533e+001 -7.83925e+001 -8.62318e+001 MOMENT-y POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM Min: -29.7 Min: -29.7 Max: 114.7 Max: 114.7 Min: -29.5 Min: -29.5 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN·m DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : MIN : CBmax: TTGHCDd 1.14707e+002 1.01577e+002 8.84482e+001 7.53189e+001 6.21896e+001 4.90603e+001 3.59310e+001 2.28017e+001 9.67239e+000 0.00000e+000 -1.65862e+001 -2.97155e+001 MOMENT-y POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM Min: -150.1 Max: 150.0 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : 11 MIN : CBall: TTGHCDd 1.49997e+002 1.22715e+002 9.54323e+001 6.81499e+001 4.08675e+001 0.00000e+000 -1.36972e+001 -4.09795e+001 -6.82619e+001 -9.55443e+001 -1.22827e+002 -1.50109e+002 SHEAR-z POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM Min: -23.5 Min: -23.5 Max: 64.6 Max: 64.6 Min: -23.3 Min: -23.3 MIDAS/Civil Z: 0.000 Y:-1.000 FILE: BMC Cau nh~ UNIT: kN·m DATE: 11/03/2016 VIEW-DIRECTION X: 0.000 MAX : MIN : CBmax: TTGHSDd 6.45579e+001 5.65487e+001 4.85394e+001 4.05302e+001 3.25210e+001 2.45117e+001 1.65025e+001 8.49325e+000 0.00000e+000 -7.52523e+000 -1.55345e+001 -2.35437e+001 MOMENT-y POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM 11 PHẦN III TÍNH TỐN LAN CAN CƠNG TRÌNH CẦU VƯỢT NHÁNH RẼ PHẢI BẢNG TÍNH LAN CAN Thực Kiểm tra CNĐA Sơ đồ tính toán lan can RR R HR RW Y HW Th«ng sè thiÕt kÕ lan can: - ChiỊu cao tường bê tông - Chiều cao lan can - Cường độ bê tông - Cường độ chảy cốt thép - Cường độ chịu kéo cột, lan can HW = HR = f'c = fy = fu = 500 1055 35 420 415 mm mm MPa MPa MPa Điều kiện kiểm toán : Lan can thiết kế phải thoả mãn điều kiện sau : R Ft (1) (2) Y He Trong : R - tổng sức kháng cực hạn hệ lan can Ft - lùc va ngang cđa xe vµo lan can Y - chiỊu cao cđa R vỊ phÝa mặt cầu He - chiều cao lực va ngang xe vào lan can phía mặt cầu Xác định số liệu tính toán : 2.1 Xác định lực va ngang xe F t : Cầu ®­ỵc thiÕt kÕ cho ®­êng cã tèc ®é cao víi hỗn hợp xe tải xe nặng T­¬ng øng víi møc thiÕt kÕ lan can thc møc L3 Theo ®iỊu 13.7.3.3 22TCN-272-05, cã : Ft = 240 KN He (min) = 810 mm 2.2 Xác định tổng sức khảng cực hạn hệ lan can : Sức kháng hệ lan can tổ hợp sức kháng gờ bê tông cột, dầm lan can 2.2.1 Sức kháng gờ bê tông : Theo điều 13.7.3.4 22TCN-272-05, có : Sức kháng phần gờ bê tông xác định phương pháp đường chảy sau : + Đối với va xô phần đoạn tường (theo : ML  8Mb  8Mw  c c  Rw     Hw­   2Lc  L Trong : Rw - tổng sức kháng bên lan can (N) Lc - chiều dài tới hạn kiểu phá hoại theo đường chảy (mm) Lt - chiều dài phân bố lực va theo hướng dọc Ft (mm) , điều 13.7.3.3-1 Mw - sức kháng uốn tường theo phương đứng (N-mm/mm) Mc - sức kháng n cđa t­êng theo ph­¬ng ngang (N-mm/mm) Mb - søc kháng uốn phụ thêm dầm cộng thêm với Mw đỉnh tường (N-mm) , Mb = Hw - chiều cao tường bê tông Chiều dài tường tới hạn Lc xảy cấu đường chảy phải lÊy b»ng : Lc  8H (Mb M wH) Lt L    t  2 Mc Sơ đồ bố trí cốt thép gờ bê tông B A b3 b2 HW b1 mép Ghi : - Lớp bê tông bảo vệ tối thiểu 24 - Đường kính cốt thép dọc 12 - Đường kính cốt thép đai 16 - B­íc cèt ®ai 150 mm mm mm mm Bảng thông số hình học lan can A 300 B 500 b1 50 b2 350 b3 100 Bảng tính toán giá trị MwH Phân đoạn gờ bê tông Chiều cao Diện tích cốt thép As phân đoạn b (mm) (mm2) 50 226.19 350 113.10 100 113.10 ChiÒu cao cã hiÖu d (mm) 254 354 454 a As f y 0.85 f ' c b (mm) 63.87 4.56 15.97  a MwiHi  As fyd   2 (KNmm) 18987.05 15036.27 19067.57 MwH M (KNmm) 53090.88 Chó thÝch : d - trung bình khoảng cách từ mép bê tông vùng chịu nén tới tim cốt thép chịu kéo  - hƯ sè kh¸ng n,  = 0.9 a - chiều cao vùng bê tông chịu nén As - diện tích cốt thép chịu kéo Bảng tính toán giá trÞ Mc As f y ChiỊu cao DiƯn tÝch cèt ChiÒu cao cã a 0.85 f ' c b thÐp As phân đoạn b hiệu d (mm) (mm) (mm) (mm2) 50 1340.41 268 18.92 350 1340.41 368 18.92 100 1340.41 468 18.92 Phân đoạn gờ bê tông a  M ci  As f y  d   2  (KNmm/mm) 130995.15 181662.76 232330.36 Mc  (Mcibi ) / Hw (KNmm/mm) 186729.52 Bảng tính toán giá trÞ Rw Lt (mm) 1220 Mb Mc (KNmm) (KNmm/mm) 186729.52 MwH (KNmm) 53090.88 Lc Rw (mm) (KN) 1220.93 911.94 + Đối với va chạm đầu tường t¹i mèi nèi :  M L    M b  M w  c c  Rw    H w­   2Lc  L  Lc  H (M b M wH ) Lt L    t  Mc Bảng tính toán giá trị Rw Lt (mm) 1220 Mb Mc (KNmm) (KNmm/mm) 186729.52 MwH (KNmm) 53090.88 Lc Rw (mm) (KN) 1220.12 911.33 2.2.2 Søc kh¸ng dầm cột : a Xét trường hợp xe va vào nhịp lan can : Khi xe va vào nhịp lan can, dạng phá hoại gốm số lượng nhịp lan can N lẻ (N=1) Sức kháng củahệ dầm cột : RR D d 16M p  ( N  1)(N  1) Pp L NL Lt Trong : RR - khả cực hạn lan can (N) Mp - sức kháng phi đàn hồi sức kháng đường chảy lan can (Nmm) Pp- sức kháng tải trọng ngang cực hạn cột đứng đơn lẻ độ cao HR phía mặt câu(N) L - chiều dài nhịp lan can (mm) Lt - chiều dài phân bè cđa lùc va xe theo h­íng däc (mm) Víi N = 1, ta cã : D (mm) 110 RR  16 M p L  Lt B¶ng tỉng hợp tính toán d L W=0.1D3(1-a4) Mp = *fu*W (mm) (KNmm) (mm) (mm ) 90 73454.55 30483.64 2000 RR (KN) 175.45 b Xét trường hợp xe va vào cột lan can : Khi xe va vµo cét lan can, dạng phá hoại gốm số lượng nhịp lan can N chẵn (N=2) Sức kháng củahệ dầm cột : RR  p  N däc cÇu 16 M Mặt cắt ngang cọc đế cột Pp L NL  L t ý nghÜa c¸c hƯ sè gièng công thức (chi tiết cấu tạo cột lan can xem b¶n vÏ chi tiÕt thiÕt kÕ kü thuËt) B (mm) 130 b' (mm) 190 B ngang cÇu d b' Bảng tổng hợp tính toán RR As = B*d d=b'-d Pp =Asfud/Hcét (mm) (KN) (KN) (mm ) 1300 180 174.97 278.40 d (mm) 10 Trong tr­êng hỵp xe va vào cột lan can sức kháng phần gờ bê tông bị giảm phải chịu tải trọng cột dầm lan can Sức kháng gờ bê tông trường hợp xác định theo công thøc sau : R 'w  RwH w  Pp H H R w KiĨm to¸n lan can : Bảng tổng hợp kiểm toán lan can theo điều kiện (1) Tổ hợp va xô Giữa nhịp lan can + đầu tường mối nối Giữa nhịp lan can + phần đoạn tường Cột lan can + đầu tường mối nối Cột lan can + phần đoạn tường Sức kháng gờ bê tông RW (KN) Sức kháng cột + dầm RR (KN) Sức kh¸ng hƯ lan can R (KN) ChiỊu cao kh¸ng Y (mm) ĐK kiểm toán (1) 911.33 175.45 1086.77 589.60 OK 911.94 175.45 1087.38 589.55 OK 542.74 278.40 821.14 688.17 OK 542.13 278.40 820.53 688.30 OK Với điều kiện kiểm toán (2) ta xét khả kháng hệ lan can tối thiểu (Ft) cột + dầm làm việc bất lợi (chịu lực tối đa) Bảng tổng hợp kiểm toán lan can theo điều kiện (2) Søc kh¸ng Søc kh¸ng Søc kh¸ng ChiỊu cao tèi thiĨu lan cột + dầm gờ bê tông kháng Tổ hợp va x« can RR (KN) Rw (KN) R (KN) Y (mm) Giữa nhịp dầm lan can 240 175.45 64.55 905.72 + gờ bê tông Cột lan can + gờ bê 240 278.40 -38.40 1143.79 t«ng KÕt luËn : Lan can thoả mãn điều kiện chịu lực ĐK kiểm toán (2) OK OK ... Engineering Software project 11/03/2016 CAU NHANH RE PHAI Project No Description: Page : Designer: Lavteam RM Bridge Professional Engineering Software project 4/19/2017 CAU NHANH RE PHAI Project No... Engineering Software project 4/19/2017 CAU NHANH RE PHAI Project No Description: Page : Designer: Lavteam RM Bridge Professional Engineering Software project 4/19/2017 CAU NHANH RE PHAI Project No... Engineering Software project 4/19/2017 CAU NHANH RE PHAI Project No Description: Page : Designer: Lavteam RM Bridge Professional Engineering Software project 4/19/2017 CAU NHANH RE PHAI Project No