thuyết minh tuần 7

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 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Mô tả kết cấu phần : + 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 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Các lớp mặt cầu gồm: Lớp BT nhựa 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 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY – Cốt thép chịu lực mặt cầu: Cường độ chảy qui định nhỏ nhất: fy = 345 Mpa – Vật liệu chế tạo mặt cầu : + 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 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Mô đun đàn hồi thép: Et = 2,0x 105 Mpa III Đề xuất bố trí chung phương án: 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 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Chọn bố trí nhịp cầu: - Xác định vị trí độ nhịp chủ: - Nhịp chủ nhịp thơng thuyền nhịp có độ lớn - 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 Vậy ta chọn thép ϕ14a150mm 5.3 Tính tốn thép phân bố ngang cầu cho mặt cầu Đồi với cốt thép chình đặt song song với hướng xe chạy Theo tiêu chuẩn thì: số phần trăm = 1750 √𝑆𝑐 ≤ 50% Sc chiều dài có hiệu nhịp, ta lấy khoảng cách gi hai dâm chủ Sc = 2400mm số phần tram = 1750 √𝑆𝑐 = 1750 √2400 = 35.72% ≤ 50% Vậy ta dung 35.72% diện tích cốt thép ngang Trên 1m dài ta bố trí 6ϕ16 As = Asn x 35.72% = × 𝜋 × 𝜙12 Ta chọn thép ϕ12 có 𝐴𝑠 = Số thép cần bố trí n = 162 x 35.72% = 430.9 mm2 𝜋×122 430.9 131.1 = 131.1 mm2 = 3.81 (thanh) chọn n = Vậy ta chọn thép ϕ12a200 5.4 Tính tốn thép phân bố dọc cầu cho lề người Đồi với cốt thép đặt vng góc với hường xe chạy Theo tiêu chuẩn thì: số phần trăm = 3840 √𝑆𝑐 ≤ 67% Sc chiều dài có hiệu nhịp, ta lấy khoảng cách gi hai dâm chủ SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 153 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Sc = 1000mm số phần tram = 3840 √𝑆𝑐 = 3840 √1000 = 121.4% > 67% Vậy ta dung 67% diện tích cốt thép dọc Trên 1m dài ta bố trí 4ϕ10 102 As = Asn x 67% = × 𝜋 × x 67% = 210.48 mm2 Ta chọn thép ϕ10 có 𝜙10 𝐴𝑠 Số thép cần bố trí n = = 𝜋×102 210.48 78.54 = 78.54 mm2 = 2.68 (thanh) chọn n = Vậy ta chọn thép ϕ10a300 Để đơn giãn bố trí thi cơng ta bố trí tương tự mặt cầu theo phương dọc cầu ϕ10a300 5.5 Tính tốn thép phân bố ngang cầu cho mặt cầu Đồi với cốt thép chình đặt song song với hướng xe chạy Theo tiêu chuẩn thì: số phần trăm = 1750 √𝑆𝑐 ≤ 50% Sc chiều dài có hiệu nhịp, ta lấy khoảng cách gi hai dâm chủ Sc = 1000mm số phần tram = 1750 √𝑆𝑐 = 1750 √1000 = 55.34% ≤ 50% Vậy ta dung 55.34% diện tích cốt thép ngang Trên 1m dài ta bố trí 4ϕ10 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 154 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY As = Asn x 35.72% = × 𝜋 × Ta chọn thép ϕ10 có 𝜙10 𝐴𝑠 𝜋×102 = Số thép cần bố trí n = 10 x 50% = 157.08 mm2 4 157.08 78.54 = 78.54 mm2 = (thanh) chọn n = Vậy ta chọn thép ϕ10a300 5.6 Kiểm tra điều kiện chịu nứt bảng Kiểm tra điều kiện chịu nứt phần chịu mômen dương Tiết diện b x h = 1000 x 200mm , ds = 175mm, d’s = 25mm As = A’s = 6ϕ14 = 923.6 mm2 - Giả xử mặt cắt chưa nứt - Cường độ chiụ kéo uốn bê tơng 𝑓𝑟 = 0.63 × √𝑓𝑐′ = 0.63 × √30 𝑓𝑟 = 3.45 𝑀𝑃𝑎 - Mơmen qn tính Icg Icg = 𝑏×ℎ3 12 = 1000×2003 12 Icg = 666666666.mm4 - Ứng suất kéo bê tông fct = 𝑀𝑎 𝐼𝑐𝑔 ×𝑦= 2.302×107 666666666.7 × 200 = 3.453 MPa So sánh fct = 3.453 Mpa > fr = 3.45 MPa => Mặt cắt bị nứt SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 155 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY * Kiểm soát chiều rộng vết nứt Điều kiện chịu nứt bản, ta xét 1m chiều dài 𝑓𝑠 = { 𝑍 ; 0.6𝑓𝑦 } (𝑑𝑐 × 𝐴)1/3 Trong Z = 30000 N/mm tham số chiều rộng vết nứt điều kiện bình thường dc = 25mm chiều cao tình thừ thớ chĩu kéo xa đến tim gần ≤ 50mm 1000×25×2 A= = 8333.33 mm2 diện tích có hiệu bê tơng chịu kéo có trọng tâm với cốt thép => fsa = 𝑍 √𝑑𝑐 ×𝐴 = 30000 √25×8333.33 = 506.06 Mpa 0.6 * fy = 0.6 * 420 = 252 Mpa 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 => chọn 𝑓𝑠 = 252 Mpa Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt bê tông cốt thép thường Trong trạng thái giới hạn sử dụng hệ số thay đổi tải trọng ɳ = hệ số tải trọng tĩnh tải hoạt tài Việc tính ứng suất kéo cốt thép tải trọng sử dụng dựa đặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi Tỳ số mô dun đàn hồi: n = 𝐸𝑠 𝐸𝑐 Trong Es = 2.105 Mpa mơ đun đàn hồi thép SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 156 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Mô đun đàn hồi bê tông Ec Ec = 0.0017*K1*𝑊𝑐2 ∗ 𝑓𝑐′0.33 Với K1 = 1, Wc = 23.2 KN/m3 𝑓𝑐′ < 35 Mpa => Ec = 0.0017 * *23202 ∗ 300.33 = 28110.91 Mpa Do n = 200000 28110.91 = 7.11 - Tìm vị trí trục trung hòa Ta có 𝑏×𝑥 2 + (𝑛 − 1) × 𝐴′𝑠 × (𝑥 − 𝑑𝑠′ ) - 𝑛 × 𝐴𝑠 × (𝑑𝑠 − 𝑥) = Tháy vào ta có 1000×𝑥 2 + (7.11 − 1) × 923.6 × (𝑥 − 25) - 7.11 × 923.6 × (175 − 𝑥) = 500x2 – 923.6x – 1290269.2 = X1 = 51.73 (mm) nhận X2 = -49.88 (mm) loại Tính fs ( ứng suất thép tải trọng gây ra) fs = 𝑀𝑎 𝐼𝑐𝑟 * (ds – x) * n Mơmen qn tính tiết diện nứt: Icr = Icr = 𝑏×𝑥 3 + (𝑛 − 1) × 𝐴′𝑠 × (𝑥 − 𝑑𝑠′ )2 + n * As * (ds – x)2 1000×51.733 + 6.11 * 923.6 * (51.73-25)2 + 7.11 * 923.6 * (175 – 51.73)2 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 157 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Icr =149960763 mm4 Do fs = 𝑀𝑠 𝐼𝑐𝑟 * (ds – x) * n = 2.302×107 149960763 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 fs = 134.5 Mpa < 𝑓𝑠 * (175 – 51.73) * 7.11 = 134.5 Mpa = 252 Mpa => thõa mãn điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt phần chịu mômen dương Kiểm tra điều kiện chịu nứt phần chịu mômen âm Tiết diện b x h = 1000 x 200mm , ds = 175mm, d’s = 25mm As = A’s = 6ϕ14 = 923.6 mm2 - Giả xử mặt cắt chưa nứt - Cường độ chiụ kéo uốn bê tông 𝑓𝑟 = 0.63 × √𝑓𝑐′ = 0.63 × √30 𝑓𝑟 = 3.45 𝑀𝑃𝑎 - Mơmen qn tính Icg Icg = 𝑏×ℎ3 12 = 1000×2003 12 Icg = 666666666.66 mm4 - Ứng suất kéo bê tơng fct = 𝑀𝑎 𝐼𝑐𝑔 ×𝑦= 3.975×107 666666666.7 × 200 = 5.963 MPa So sánh fct = 5.963 Mpa > fr = 3.45 MPa => Mặt cắt bị nứt * Kiểm soát chiều rộng vết nứt SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 158 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Điều kiện chịu nứt bản, ta xét 1m chiều dài 𝑓𝑠 = { 𝑍 ; 0.6𝑓𝑦 } (𝑑𝑐 × 𝐴)1/3 Trong Z = 30000 N/mm tham số chiều rộng vết nứt điều kiện bình thường dc = 25mm chiều cao tình thừ thớ chĩu kéo xa đến tim gần ≤ 50mm 1000×25×2 A= = 8333.33 mm2 diện tích có hiệu bê tơng chịu kéo có trọng tâm với cốt thép => fsa = 𝑍 √𝑑𝑐 ×𝐴 = 30000 √25×8333.33 = 506.06 Mpa 0.6 * fy = 0.6 * 420 = 252 Mpa 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 => chọn 𝑓𝑠 = 252 Mpa Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt bê tông cốt thép thường Trong trạng thái giới hạn sử dụng hệ số thay đổi tải trọng ɳ = hệ số tải trọng tĩnh tải hoạt tài Việc tính ứng suất kéo cốt thép tải trọng sử dụng dựa đặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi Tỳ số mô dun đàn hồi: n = 𝐸𝑠 𝐸𝑐 Trong Es = 2.105 Mpa mô đun đàn hồi thép Mô đun đàn hồi bê tông Ec SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 159 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Ec = 0.0017*K1*𝑊𝑐2 ∗ 𝑓𝑐′0.33 Với K1 = 1, Wc = 23.2 KN/m3 𝑓𝑐′ < 35 Mpa => Ec = 0.0017 * *23202 ∗ 300.33 = 28110.91 Mpa Do n = 200000 28110.91 = 7.11 - Tìm vị trí trục trung hòa Ta có 𝑏×𝑥 2 + (𝑛 − 1) × 𝐴′𝑠 × (𝑥 − 𝑑𝑠′ ) - 𝑛 × 𝐴𝑠 × (𝑑𝑠 − 𝑥) = Tháy vào ta có 1000×𝑥 2 + (7.11 − 1) × 923.6 × (𝑥 − 25) - 7.11 × 923.6 × (175 − 𝑥) = 500x2 – 923.6x – 1290269.2 = X1 = 51.73 (mm) nhận X2 = -49.88 (mm) loại Tính fs ( ứng suất thép tải trọng gây ra) fs = 𝑀𝑎 𝐼𝑐𝑟 * (ds – x) * n Mơmen qn tính tiết diện nứt: Icr = Icr = 𝑏×𝑥 3 + (𝑛 − 1) × 𝐴′𝑠 × (𝑥 − 𝑑𝑠′ )2 + n * As * (ds – x)2 1000×51.733 + 6.11 * 923.6 * (51.73-25)2 + 7.11 * 923.6 * (175 – 51.73)2 Icr =149960763 mm4 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 160 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Do fs = 𝑀𝑠 𝐼𝑐𝑟 * (ds – x) * n = 3.975×107 149960763 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 fs = 232.32 Mpa < 𝑓𝑠 * (175 – 51.73) * 7.11 = 232.32Mpa = 252 Mpa => thõa mãn điều kiện hạn chế bề rộng vết nứt phần chịu mômen âm Phần hẫng tính tương tự => lượng cốt thép bố trí đảm bảo mặt cầu không bị nứt Phần lề tính tương tự => lượng cốt thép bố trí đảm bảo mặt cầu khơng bị nứt 5.7 Tính duyệt khả chịu lực cắt -Cơng thức kiểm tốn: Vu   Vn Trong đó: +Vu= 128.6 KN +Hệ số sức kháng cắt xác định theo bảng   0.9 +Vn: Sức kháng cắt danh định xác định theo quy định điều 5.8.3.2 Vn1  Vc  Vs  Vp  Vn    Vn2  Vn  Vp  + Vc: Khả chịu cắt bêtông, Vc  0.083  f c'  b v  d v + Vs: Khả chịu cắt cốt thép đai: Vs  A v  f y  d v   cot g  cot g   sin  SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 S Trang 161 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Vp: Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực tác dụng, dương ngược chiều lực cắt Với KCBT thường Vp = + dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv=0,72.h=0.72 * 20 = 14.4 cm + bv: Chiều rộng có hiệu, bv = b = 100 cm + S: Cự ly cốt thép đai, S = 15 cm = 150 mm + Diện tích mặt cắt ngang cốt thép đai: a = 𝜋×𝑑 = 𝜋×142 = 153.9 mm2 + Số nhánh đai: nnh=2 nhánh + Diện tích mặc cắt ngang cốt thép đai As = * 153.9 = 307.8 mm2 + Số cốt đai chịu cắt: nth = 12 + Tổng diện tích cốt thép đai chịu cắt: Av = 12 * 307.8 = 3693.6 mm2 +  : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo xác định cách tra đồ thị tra lấy  = +  : Góc nghiêng ứng suất nén chéo lấy  = 45o +  : Góc nghiêng cốt thép đai với trục đo,  = 90o + Av: Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S => Vs = 3693.6×420×144×(𝑐𝑜𝑡𝑔45+𝑐𝑜𝑡𝑔90)×𝑠𝑖𝑛90 150 = 1489259.52 N = 1489.26 KN – Xác định Vp: Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực cắt tác dụng, dương ngược chiều lực cắt Với kết cấu BTCT thường Vp=0 – Xác định Vn: Vn = 0.25 x 30 x 1000 x 144 = 1080000 N = 1080 KN SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 162 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY – Xác định Vc: Vc = 0.083 * * √30 * 1000 * 144 = 130927.6 N = 130.93 KN + Vn1 = Vc + Vs + Vp = 130.93 + 1489.26 + = 1620.19 KN + Vn2 = Vn + Vp = 1080 + = 1080 KN => Vn = (Vn1, Vn2) = 1080 KN - Xác định sức kháng cắt tính tốn mặt cắt: Vr = ϕv x Vn = 0.9 * 1080 = 972 KN - Kiểm toán sức kháng cắt mặt cắt: Vu = 128.6 KN < Vr = 972 KN => thõa mãn điều kiện chịu cắt phần nên lượng cốt thép bố trí tõa mãn điều kiện chiu cắt 5.8 Tính tốn độ võng Xác định mơ men quán tính hữu hiệu I = ( Ig, Ie) Ig mơmen quan tính tiết diên ngun Ig = 𝑏×ℎ3 12 = 1000×2003 12 = 6.67x108 (mm4) Icr mơ men quan tính tiết diên nứt Icr = 149960763 (mm4) = 1.499x108 (mm4) - Mômen nứt Mcr = fr * 𝐼𝑐𝑟 ℎ−𝑥 Trong fr cường độ chịu kéo uốn bê tông fr = 0.63 √𝑓𝑐′ = 0.63 √30 = 3.451 x chiều dày làm việc bê tông sau bị nứt x = 51.73 mm SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 163 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY h chiều dày mặt cầu h =200mm 1.449×108 => Mcr = 3.451 * = 3372562.89 N.mm = 3.372 KN.m 200−51.73 𝑀𝑐𝑟 3.372 ( 𝑀 ) = (39.75) = 6.107 x 10-4 𝑎 Trong Ma mô men trạng thái gới hạn sử dụng Ma = 39.75 KN.m - Mơ men qn tính hữu hiệu tính theo cơng thức Ie = ( 𝑀𝑐𝑟 𝑀𝑎 𝑀 ) 𝐼𝑔 + [1 − ( 𝑀𝑐𝑟 )] 𝐼𝑐𝑟 𝑎 Ie = 6.107 x 10-4 * 6.67x108 +(1 – 6.107 x 10-4) * 1.499x108 = 150215822.7 (mm4) =>I = Ie = 150215822.7 (mm4 ) = 1.502× 10−4 (m4 ) - Tính tốn độ võng hoạt tải gây - Hê số phân bố biến dạng mg = hệ số * số làn/ số dầm =1 * / = 0.24 - Độ võng xe tải thiết kế ΔLL SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 164 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Sơ đồ tính độ võng Biểu đồ mô men tải gây Biểu đồ mô men tải trọng đơn vị gây Cơng thức tính tốn ΔLL = mg(1 + IM) EI ∑ Mp ̅̅̅̅ Mk Trong + Mp: biểu đồ mômen tải trọng gây + ̅̅̅̅ Mk : biểu đồ mômen tải trọng đơn vị P = gây + ΔLL: độ võng hoạt tải + mg: hệ số phân bố ngang hoạt tải + E: môđun đàn hồi dầm chủ + I: Mơmen qn tính mặt cắt dầm chủ => Mp * ̅̅̅̅ Mk = (21.75 * 1.8) * 0.3 + * (0.5 * 21.75 * 0.3) * (2/3 * 0.3) = 13.035 => ΔLL xe = 0.24*(1 + 0.33) 28110.91×1.502×10−4 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 x 13.035 = 0.985 (mm) Trang 165 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Độ võng tải trọng làn: ΔLL (0.4 × 0.0093) × 2.44 mg q L4 = = = 9.515 × 10−5 (m) 384Ec I 384 × 28110.91 × 1.502 × 10−4 - Kết tính tốn độ võng 33% xe tải thiết kế củng với tải trọng thiết kế: ΔLL 33% xe + làn= 0.33 * mg(1 + IM) EI ∑ Mp ̅̅̅̅ Mk + mg.q.L4 384Ec I ΔLL 33% xe + làn= 0.33 * 0.985 + 0.09515 = 0.4202 (mm) - Từ ta có Δ = max { ΔLL xe ; ΔLL 33% xe + làn} = 0.985 (mm) - Kiểm tra điều kiện độ võng cho phép Δ = 0.985 (mm) < L * (1/800) = 2400 * (1/800) = (mm) Vậy mặt cầu bố tính tốn đạt yêu cầu độ võng 5.9 Bố trí cốt thép mặt cầu lề Bố trí cốt thép mặt cầu vng góc với hướng xe chạy cốt thép ϕ14 có bước cốt thép 150mm Bố trí cốt thép mặt cầu song song với hướng xe chạy cốt thép ϕ14 có bước cốt thép 200mm Bố trí cốt thép lề vng góc với hướng xe chạy cốt thép ϕ10 có bước cốt thép 300mm SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 166 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Bố trí cốt thép lề song song với hướng xe chạy cốt thép ϕ10 có bước cốt thép 300mm SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG GIANG LỚP: CẦU ĐƯỜNG BỘ K56 Trang 167 ... dài Thể tích qDC MDC Dầm ngang 0. 875 5 0.6 0.5253 0.5 57 80. 977 Bản mặt cầu 2.36 35 82.6 10.95 1591.593 Gờ lan can 0.6623 35 46.361 6.146 893.3 27 Lan can 72 6 .75 5 Lề người 0.2698 35 18.886 2.504... mgang = 0. 875 5 m2 Chiều dày d =0.6 m => V1 dầm ngang = 0.6 * 0. 875 5 = 0.5253 m3 => qDC dầm ngnag = (8 * 23.2 * 0.5253 )/(5 * 35) = 0.5 57 KN/m => MDCdầm ngang = 145.351 * 0.5 57 = 80. 977 KN/m2 Bản... hvuốt = 170 mm hlớp phủ = 70 mm Vậy chiều cao tường đỉnh htường đinh htường đinh = hđá kê gối + hgơí cầu + hvuốt + hbản mặt cầu + hdầm + hlớp phủ htường đinh = 200 + 170 + 180 + 1300 + 70 = 1920mm