Chương 1:THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG 6 1.1 Số liệu tính toán thiết kế:6 1.1.1 Số liệu chung:6 1.2 Cầu thiết kế có dầm ngang6 1.2.1 Vật liệu chế tạo dầm:6 1.2.2. Thiết kế mặt cắt ngang cầu:7 Chương 2: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU10 2.1 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng):10 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên bản congxon10 2.1.1.1 Tĩnh tải10 2.1.1.2 Hoạt tải11 2.1.2 Nội lực trong congxon:11 2.2 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM TRONG:13 2.2.1 Kích thước:13 2.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản:13 2.2.3 Mômen tại mặt cắt giữa nhịp:15 2.2.4 Bản trên dầm biên15 2.2.5 Bản dầm trong18 2.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU:25 2.3.1 Thiết kế cho phần bản chịu mômen âm25 2.3.2 Thiết kế cho phần bản chịu mômen dương:28 2.4 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU29 2.4.1 Kiểm tra nứt với mômen âm30 2.4.2 Kiểm tra nứt với mômen dương:31 Chương 3: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC33 3.1 Đặc trưng hình học của tiết diện ngang:33 3.2 Tính hệ số phân bố ngang và nội lực dầm chủ:38 Chương 4: TÍNH TOÁN DẦM NGANG42 4.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN42 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG42 4.2.1 Xác định phản lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang43 4.2.1.1 Tĩnh tải tác dụng tác dụng lên dầm ngang43 4.2.1.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang44 4.2.2 Xác định nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang45 4.2.3 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do xe 2 trục45 4.2.3.1 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do xe 3 trục47 4.2.3.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do tải trọng làn49 4.2.3.3 Tổ hợp nội lực hoạt tải tác dung lên dầm ngang50 4.2.4 Tổng hợp nội lực dầm ngang (HT +TT)51 4.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG52 4.3.1 Tại mặt cắt giữa nhịp52 4.3.2 Tại mặt cắt gối53 4.4 KIỂM TOÁN NỨT CHO DẦM NGANG.55 4.4.1 Kiểm tra nứt với mô men âm tại gối55 4.4.2 Kiểm tra nứt với mô men dương57 Chương 5: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ60 5.1 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:60 5.1.1 Xác định tĩnh tải:60 5.1.2 Hoạt tải tác dụng lên dầm: HL9361 5.1.3 Nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:63 5.1.4 Các mặt cắt đặc trưng:63 5.1.5 Đường ảnh hưởng moment và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng:63 5.1.5.1 Mặt cắt tại gối:63 5.1.5.2 Mặt cắt tại vị trí L/2:65 5.1.5.3 Mặt cắt tại vị trí 3L/8:72 5.1.5.4 Mặt cắt tại vị trí 0,72h:79 Chương 6: CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC84 6.1 Chọn cáp:84 6.2 Bê tông:84 6.3 Chọn sơ bộ số tao cáp:84 6.3.1 Tính toán trọng tâm nhóm cáp DƯL tại các mặt cắt:90 6.4 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT90 6.4.1 Đặc trung hình học của các mặt cắt giại đoạn I91 6.4.2 Đặc trưng hình học của các mặt cắt giai đoạn 293 6.4.3 Đặc trưng hình học của các mặt cắt giai đoạn 395 6.5 Tính toán góc chuyển hướng của các bó cáp97 Chương 7: TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT102 7.1 Tính mất mát ứng suất do thiết bị neo:102 7.2 Mất mát ứng suất do ma sát103 7.3 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi106 7.4 Các mất mát ứng suất theo thời gian109 7.4.1 Mất mát ứng suất do co ngót109 7.4.2 Mất mát ứng suất do từ biến109 7.4.3 Mất mát ứng suất do chùng côt thép111 7.4.3.1 Tổng hợp các mất mát ứng suất:113 Chương 8: KIỂM TOÁN114 8.1 Tính duyệt theo moment:114 8.1.1 Tính duyệt theo TTGHCĐ:114 8.1.1.1 Tính duyệt theo moment uốn:114 8.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép DƯL:118 8.2.1 Cốt thép tối đa:118 8.2.2 Tính duyệt theo lực cắt:120 8.2.2.1 Sức kháng cắt danh định:120 8.2.3 Chọn cốt thép đai chống cắt:130 8.3 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG134 8.3.1 Kiểm tra giới hạn ứng suất của bê tông trong các giai đoạn truyền lực134 8.3.2 Kiểm toán độ võng và độ vồng139
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG Mục lục Chương 1:THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG 1.1 Số liệu tính tốn thiết kế: 1.1.1 Số liệu chung: .6 1.2 Cầu thiết kế có dầm ngang 1.2.1 Vật liệu chế tạo dầm: 1.2.2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu: Chương 2: TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 10 2.1 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng): 10 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên congxon .10 2.1.1.1 Tĩnh tải 10 2.1.1.2 Hoạt tải 11 2.1.2 Nội lực congxon: 11 2.2 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM TRONG: 13 2.2.1 Kích thước: .13 2.2.2 Tải trọng tác dụng lên bản: .13 2.2.3 Mômen mặt cắt nhịp: 15 2.2.4 Bản dầm biên 15 2.2.5 Bản dầm 18 2.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: .25 2.3.1 Thiết kế cho phần chịu mômen âm 25 2.3.2 Thiết kế cho phần chịu mômen dương: .28 SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG 2.4 KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU 29 2.4.1 Kiểm tra nứt với mômen âm 30 2.4.2 Kiểm tra nứt với mômen dương: 31 Chương 3: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 33 3.1 Đặc trưng hình học tiết diện ngang: 33 3.2 Tính hệ số phân bố ngang nội lực dầm chủ: 38 Chương 4: TÍNH TỐN DẦM NGANG .42 4.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN 42 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG 42 4.2.1 Xác định phản lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang 43 4.2.1.1 Tĩnh tải tác dụng tác dụng lên dầm ngang 43 4.2.1.2 Nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang 44 4.2.2 Xác định nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm ngang 45 4.2.3 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang xe trục .45 4.2.3.1 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang xe trục 47 4.2.3.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang tải trọng 49 4.2.3.3 Tổ hợp nội lực hoạt tải tác dung lên dầm ngang 50 4.2.4 Tổng hợp nội lực dầm ngang (HT +TT) .51 4.3 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG 52 4.3.1 Tại mặt cắt nhịp 52 4.3.2 Tại mặt cắt gối 53 4.4 KIỂM TOÁN NỨT CHO DẦM NGANG .55 SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG 4.4.1 Kiểm tra nứt với mô men âm gối 55 4.4.2 Kiểm tra nứt với mô men dương 57 Chương 5: TÍNH TỐN NỘI LỰC DẦM CHỦ .60 5.1 Xác định nội lực mặt cắt đặc trưng: 60 5.1.1 Xác định tĩnh tải: 60 5.1.2 Hoạt tải tác dụng lên dầm: HL93 61 5.1.3 Nội lực mặt cắt đặc trưng: 63 5.1.4 Các mặt cắt đặc trưng: 63 5.1.5 Đường ảnh hưởng moment lực cắt mặt cắt đặc trưng: 63 5.1.5.1 Mặt cắt gối: .63 5.1.5.2 Mặt cắt vị trí L/2: 65 5.1.5.3 Mặt cắt vị trí 3L/8: 72 5.1.5.4 Mặt cắt vị trí 0,72h: 79 Chương 6: CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC .84 6.1 Chọn cáp: .84 6.2 Bê tông: 84 6.3 Chọn sơ số tao cáp: 84 6.3.1 Tính tốn trọng tâm nhóm cáp DƯL mặt cắt: 90 6.4 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT .90 6.4.1 Đặc trung hình học mặt cắt giại đoạn I .91 6.4.2 Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 93 6.4.3 Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn .95 SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG 6.5 Tính tốn góc chuyển hướng bó cáp .97 Chương 7: TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT 102 7.1 Tính mát ứng suất thiết bị neo: 102 7.2 Mất mát ứng suất ma sát .103 7.3 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi 106 7.4 Các mát ứng suất theo thời gian .109 7.4.1 Mất mát ứng suất co ngót 109 7.4.2 Mất mát ứng suất từ biến 109 7.4.3 Mất mát ứng suất chùng côt thép 111 7.4.3.1 Tổng hợp mát ứng suất: 113 Chương 8: KIỂM TOÁN .114 8.1 Tính duyệt theo moment: .114 8.1.1 Tính duyệt theo TTGHCĐ: .114 8.1.1.1 Tính duyệt theo moment uốn: 114 8.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép DƯL: .118 8.2.1 Cốt thép tối đa: 118 8.2.2 Tính duyệt theo lực cắt: 120 8.2.2.1 Sức kháng cắt danh định: 120 8.2.3 Chọn cốt thép đai chống cắt: 130 8.3 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 134 8.3.1 Kiểm tra giới hạn ứng suất bê tông giai đoạn truyền lực 134 8.3.2 Kiểm toán độ võng độ vồng 139 SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL TIẾT DIỆN I CĂNG SAU L=30m SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG Chương 1: THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG 1.1 Số liệu tính tốn thiết kế: 1.1.1 Số liệu chung: - Quy mơ thiết kế: Quy trình thiết kế: Tiết diện dầm chủ: Phương pháp tạo DUL: Hoạt tải thiết kế: Chiều dài dầm: Cầu dầm BTCT DUL nhịp giản đơn 22TCN 272-05 Chữ I Căng sau HL-93 Ltt = 30 (m) 1.2 Cầu thiết kế có dầm ngang 1.2.1 Vật liệu chế tạo dầm: - - Bê tông dầm chủ dầm ngang: + Cường độ chịu nén bê tông: + Trọng lượng riêng bê tông: + Mô đun đàn hồi: + Hệ số poisson 0,2 Bê tông mặt cầu: + Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày: + Trọng lượng riêng bê tông: + Mô đun đàn hồi: - + Hệ số poisson 0,2 Lớp phủ có : - Thép thường (ASTM A615): fy = 420 (MPa) fu = 620 (MPa) - Thép DƯL (ASTM A416 – 85 cấp 270): Tao thép tao xoắn sợi Dps = 15,2 (mm) Diện tích danh định: 139,4 (mm2) fpu = 1860 (MPa) fy = 1670 (MPa) Modun đàn hồi E = 197000 (MPa) SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG 1.2.2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu: a Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Chiều dài Ltt = 30 m + Bề rộng phần xe chạy: + Bề rộng phần người bộ: + Chọn bề rộng lan can + Bề rộng toàn cầu: + 0,25 - Bxe = 10,5 (m) blề = 1,5 (m) Blancan = 0,25 (m) + Số xe thiết kế: n = Khoảng cách dầm chủ chọn khoảng: Số dầm chủ thiết kế chọn sau: B �� 14000 14000 � �B n� � � � � � 5,83 �7, 77 �2400 1800 � �2400 1800 � Chọn dầm Chọn khoảng cách dầm chủ : S = 2400 (mm) - Chiều dài phần cánh hẫng: Bản mặt cầu : - Các yêu cầu cấu tạo mặt cầu: + Chiều dày tối thiểu măt cầu BTCT đươc quy định điều 9.7.1.1 175 mm ( không kể lớp hao mòn ) + Khi chọn chiều dày phải cơng thêm lớp hao mịn 15 mm + Đối với hẫng dầm phải thiết kế chịu tải trọng va cham vào rào chắn nên chiều dày phải tăng thêm 25 mm ( chiều dày tối thiểu mút hẫng 200 mm ) + Chiều dày tối thiểu chọn theo tỷ lệ với chiều dài nhịp tính tốn để đảm bảo yêu cầu độ cứng S 3000 2300 3000 30 30 : hmin = = 176.67 (mm) Chọn chiều dày mặt cầu hc = 200 mm - Lớp bê tơng alphan : 0,07 m - Lớp phịng nước : 0,004 m SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG b Thiết kế dầm chủ: Để xác định chiều cao dầm dọc (h) cần căm vào chiều dài dầm, toàn dầm chọn Ld ( cầu nhịp giản đơn) chiều dài nhịp cầu Ln cầu liên tục kết hợp với kinh nghiêm thiết kế phải lớn chiều cao tối thiểu (hmin) quy định bảng 2.5.2.6.31 22TCN 272 – 05 - Chiều cao dầm dọc: Mặt cắt ngang dầm chủ - Chiều cao dầm chủ - Chiều cao bầu - Chiều cao vút - Chiều cao sườn - Chiều cao vút - Chiều cao gờ - Chiều cao gờ - Bề rộng bầu dầm - Bề rộng sườn - Bề rộng cánh - Bề rộng gờ - Bề rộng vút - Bể rộng vút SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 H = 160 H1 = 25 H2 = 20 H3 = 84 H4 = 11 H5 = 12 H6 = b1 = 65 b2 = 20 b3 = 85 b4 = 65 b5 = 22.5 b6 = 32.5 Đơn vị : cm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU Mặt cắt ngang dầm L/2 GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG Mặt cắt ngang vị trí gối Cấu tạo dầm ngang - Chiều cao dầm ngang - Bề rộng dầm ngang - Chiều dài dầm ngang - Khoảng cách dầm ngang SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 Hdn = H2 + H3 + H4 + H5 Hdn = 127 cm Bdn = 20 cm Ldn = 240 cm Sdn = 750 cm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU GVHD: TS ĐỖ NGUYỄN VĂN VƯƠNG Chương 2: TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 2.1 TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng): 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên congxon 2.1.1.1 Tĩnh tải * Trọng lượng thân: DC1 1m�hf � c 1�0.2�24 4,8kN / m * Trọng lượng lan can, lề hành: - Trọng lượng cột bêtông: P1 1m�A cot � c 1(0.2�0.4 0.05�0.12)�24 2.064kN - Trọng lương gờ chắn bên tông: Pgochan 1m�A gochan � c 1(0.12�0.2 0.15�0.08)�24 0.864kN - Trọng lượng lề hành người đi: (tải chia đơi bó vỉa nhận nửa lan can phần bê tông chịu nửa) P2 b2 �h2 � c 1�0.08�24� 1.4 1.344kN 2 - Trong lượng lan can tay vịn: nhịp có hai thanh: Ф80 dày mm, dài 2m Một lan can có trọng lượng: P3 ' s D2 d2 0.082 0.0722 .L 78.5� �3.14�2 0.15kN 4 - Trên tồn chiều dài cầu có 16 đoạn lan can : � Trọng lượng toàn lan can: �P ' 16�2�P ' 16�2�0.15 4.8kN 3 - Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can tạo thép T1; T2; T3 ống thép liên kết Ф 90 dày 5mm, dài 120 mm (hình 3.3) SVTH : Trần Trung Hiếu – 81502041 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU số tính toán -0.1