Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

Ñeå thuaän tieän cho thi coâng, choïn ñöôøng kính coát ñai khoâng ñoåi vaø böôùc ñai khoâng ñoåi.. Choïn ñöôøng kính coát ñai: 12 Böôùc ñai: S = 200 (mm)2[r]

GIỚI THIỆU CHUNG 1. Đề bài: 5B2B

Số liệu cụ thể sau:

1 Chiều dài nhịp: L = 20000 mm

Kích thước mặt cắt ngang: B – K : 9500 – 1400 mm

Trong đó: B: bề rộng lòng đường

K: bề rộng lề hành (khơng tính kích thước lan can)

2 Vật liệu: Cấp bêtông: 28/40 Mpa

3 Loại thiết diện dầm chính: Dầm bản- lắp ghép Hoạt tải: 0.75xHL93 + tải người

2.  Yêu cầu:

+ Thiết kế dầm toàn phần kết cấu thượng tầng

3. Chọn số liệu thiết kế và phương pháp thiết kế: + Số thết kế:

+ Lớp phủ mặt cầu:

Lớp vải nhựa phòng nước : mm Lớp bê tông Atphan : 50 mm

Lớp bê tông bảo vệ : 40 mm + Lan can:

Khoảng cách trụ lan can: 2000 mm + Bản mặt cầu : Tính theo khả chịu cắt + Dầm chính:

Chọn số dầm : 11 dầm

Khoảng cách dầm chính: S = 1160 mm Dầm thiết kế dầm giản đơn + Kiểm tốn:

Kích thước mặt cắt ngang cầu thể hình vẽ:

MẶT CẮT NGANG CẦU TL 1:50

Lớp bê tơng nhựa 50mm Lớp phịng nước 3mm Bản mặt cầu 180mm

280 1400 9500 1400 280

12860

7

3

0

6

6

0

1

8

0

9

0

0

2

4

7

* Bêtông:

+ Lan can, bê tông đổ sau:

Cường độ bê tông tuổi 28 ngày: fc' 28Mpa Môdun đàn hồi : 0.043 1.5 ' 26752

c c c

E = γ f = MPa

Môdun chống cắt : 0.63 ' 3.33

r c

f = f = MPa

Tỷ số môdun đàn hồi dầm/bản: nr =1.20

+ Dầm BTCT đúc sẵn,dầm ngang :

Cường độ bê tông tuổi 28 ngày: fc' 40Mpa Cường độ bê tông cắt thép : fci' 34Mpa Tỷ trọng bê tơng : (khi tính Ec) : γ =c 2400 /kg m3 (Khi tính tĩnh tải) : 2500 /

c kg m

γ =

Môdun đàn hồi : 0.043 1.5 ' 31975

c c c

E = γ f = MPa

Môdun chống cắt : 0.63 ' 3.98

r c

f = f = MPa

Hệ số poisson : 0.2 * cốt thép thường :

Giới hạn chảy : fy 280Mpa

Môdun đàn hồi : Es =200000MPa * Cốt thép DƯL:

Trong khối sử dụng loại tao thép sợi xoắn, đường kính danh định 12.7 mm loại có độ tự chùng thấp theo tiêu chuẩn AASHTO M-203 làm cốt thép dự ứng lực kéo trước, đặt theo dạng đường thẳng

CHƯƠNG I  

LAN CAN – L  B  HÀNHỀ Ộ 1.1. Lan Can 

1.1.1. Thanh lan can 

­ Ch n thanh lan can thép  ng dọ ố ường kính ngồi D = 100mm; đường kính  trong       d = 90mm

­ Kho ng cách gi a 2 c t lan can L = 2000mmả ữ ộ

­ S  d ng thép cácbon s  hi u CT3: fử ụ ố ệ y = 240Mpa

­ Kh i lố ượng riêng thép lan can :  7.85 10 /

s N mm

γ = −

1.1.1.1. T i tr ng tác d ng lên thanh lan can ả ọ ụ

w=0.37 N/mm w=0.37 N/mm

O x y

Hình 1.1 T i tr ng lên lan canả ọ

­ Theo phương th ng đ ng :ẳ ứ

+ Tĩnh t i : tr ng lả ọ ượng tính tốn c a b n thân lan can ủ ả

2 2

5 100 90

7.85 10 3.14 0.117 /

4

D d

g=γ − π = − − = N mm

+ Ho t t i : t i phân b  ạ ả ả ố 0.37N/mm

­ Theo phương ngang 

+ Ho t t i : t i phân b  ạ ả ả ố 0.37N/mm

­ Theo phương h p l c c a phợ ự ủ ương ngang và phương th ng đ ng:ẳ ứ

+ T i t p trung:  P = 890 Nả ậ 1.1.1.2. N i l c c a thanh lan can :ộ ự ủ

­ Theo phương y :

+ Momen do ho t t i t i m t c t gi a nh p :ạ ả ặ ắ ữ ị

2 0.37 20002

185000 

8

y w

L

M =ω = = Nmm

­ Theo phương x :

+ momen do ho t t i t i m t c t gi a nh p :ạ ả ặ ắ ữ ị

2 0.37 20002

185000 

8

x w

L

M =ω = = Nmm

­ Theo phương h p l c gi a l c ngang và l c th ng đ ngợ ự ữ ự ự ẳ ứ

  890 2000 445000

4

p

P L

M = = = Nmm

  ­ T  h p n i l c tác d ng lên thanh lan canổ ợ ộ ự ụ

( y) (2 )2

w

y x

DC g LL LL w LL p

M =η �� γ M +γ M + γ M +γ M ��

� �

  Trong đó   là h  s  đi u ch nh t i tr ngệ ố ề ỉ ả ọ R

I D

D=1.00 h  s  d oệ ố ẻ

1.05

I

η = h  s  quan tr ngệ ố ọ

1.05

R

η =  h  s  d  th aệ ố

1.00 1.05 1.05 1.1025

η = =

25

DC  h  s  t i tr ng cho tĩnh t iệ ố ả ọ ả

75

LL  h  s  t i tr ng cho ho t t iệ ố ả ọ ả

( ) (2 )2

1.1025 1.25 58500 1.75 185000 1.75 185000 1.75 445000

M = �� + + + ��

� �

       =  1423245.5 Nmm

1.1.1.3  Ki m tra kh  năng ch u l c c a thanh lan canể ả ị ự ủ

M Mn

Trong đó 

­   = 1 là h  s  s c kháng ệ ố ứ

­ M là momen l n nh t do tĩnh t i và ho t t iớ ấ ả ả

­ Mn là s c kháng c a ti t di nứ ủ ế ệ

S f Mn y

S là momen khánh u n c a ti t di nố ủ ế ệ

( 3) 3.14(1003 90 ) 26591.8753

32 32

S= π D −d = − = mm

240 26591.875 6382050

n

M = = Nmm

6382050 1423245.456 

n

M Nmm Nmm

φ =

v y thanh lan can đ m b o ch u l cậ ả ả ị ự 1.1.2 C t lan canộ

A A

B B

Hình 1.2 

Đ i v i c t lan can ta ch  c n ki m tra kh  năng ch u l c xô ngang vào c t và ố ộ ỉ ầ ể ả ị ự ộ

ki m tra đ  mãnh, b  qua l c th ng đ ng và tr ng lể ộ ỏ ự ẳ ứ ọ ượng b n thân.ả

* Ki m tra kh  năng ch u l c xô ngang ể ả ị ự

­ kích thước : 

h=660mm ; h1 = 310 mm ; h2 = 350 mm

­ l c tác d ng : ự ụ

+ l c phân b  w = 0.37N/mm   2 thanh lan can   2 bên c t truy n vào c t 1 l c ự ố ở ộ ề ộ ự

t p trung  Pậ ’ = w.L = 0.37x2000 = 740 N

+ L c t p trung  P = 890 Nự ậ

=> l c t p trung tác d ng vào c t là : Pự ậ ụ ộ ’’ = P + P’ =740+890=1630 N

­ ta ki m toán t i m t c t A­Aể ặ ẳ

Hình 1.3:M t c t A ­ Aặ ắ

­ Momen t i m t c t A­A : ạ ặ ắ

'' ''

1630 660 1630 310 1581100

A A

M − =P h P h+ = + = Nmm

­ M t c t A­A đ m b o kh  năng ch u l c khi ặ ắ ả ả ả ị ự A

A LL

n M

M

­ S c kháng c a ti t di n  ứ ủ ế ệ Mn fyS

0.5 0.5( ).cot

u

u u p ps po

v x

s s p ps

M N V V g A f

d

E A E A

θ ε + + − − = + Trong đó: 197000 p

E = MPa

31975

c

E = MPa

p

po pf pc

c E

f f f

E

= + fpf = fpj− ∆fpT =1225.90MPa

2

3146223.314 3146223.314 249.07

838231.6 66620386365 6.68 = − − = − − = − f f pc g g

P P e

f

A I

MPa

po

f : ứng suất thép dự ứng lực ứng suất bê tông xung quanh

197000

1225.9+6.68 1267.056 31975

p

po pf pc

c E

f f f MPa

E

= + = =

0

s u p

A =N =V =

2 2566.46

ps

A = mm

Vu = 554092.056 (N)

2056610602

u

M = N mm

Thay vào công thức tính x:

0

3

2056610602+0.5 (303922.575­0) cotg40 ­2566.46 1267.056

777.6

2566.46 197000

0.000074 0.074 10

ε

−

=

= = >

x

* xác định : Tra baûng 5.8.3.4.2-1 => = 270

Lặp lại với = 270 :

0

3

2056610602+0.5 (303922.575­0) cotg27 ­2566.46 1267.056

777.6

2566.46 197000

0.000306 0.306 10

ε

−

=

= = >

x

Tra baûng 5.8.3.4.2-1 => =6.32 =290

Vậy chọn =6.32 = 290

*Lực cắt yêu cầu cho thép đai:

' 0.083 303922.575

0 0.083 6.32 40 599.36 777.6 0.9

-1208520.729 N

u

s p c w v

V V

V V β f b d

φ

= − −

= − −

=

Để thuận tiện cho thi công, chọn đường kính cốt đai khơng đổi bước đai khơng đổi

Chọn đường kính cốt đai: 12 Bước đai: S = 200 (mm)

*Kiểm tra lại bước cốt đai chọn: Diện tích cốt đai phạm vi S:

2

2

4 .12

452.16 4 π π = = = V d A mm

Tính lại Vs:

452.16 280

.cot 777.6 cot 29 888561.12 N

200

θ

= V vy = =

s v

A f

V d g g

S

Kiểm tra bước cốt đai theo điều kiện cấu tạo: Ta có: '

303922.056 0.016 0.1

= 40 599.36 777.6= <

u

c w v

V

f b d

Suy ra:

v

452.16 280 402.39mm

0.083 0.083 40 599.36

200

min(0.8 d ;600 ) min(0.8 777.6;600) min(622.08 ;600 ) 600

= = = = = = V vy cp w A f f b S mm

mm mm mm mm

Do việc bố trí cốt đạt *Kiểm tra cáp: (bỏ qua thép dọc)

0.5 cot

u u

ps ps P s

f v V

M V

A f V V g

d θ φ φ � � +� − − � � � 166.90

(1 ) 1860(1 0.28 ) 1761.40

881.54

= − = − =

ps pu

ps c

f f k Mpa

d 2556.46 = ps A mm

=2566.46 1757.25 4520562.64 =

ps ps

A f N

2056610602 303922.575

0.5 cot 0.5 888561.12 cot 29

7767 0.9

2452410.436   θ φ φ � � � � +� − − � = +� − − � � � � � = o u u P s

f v V

M V

V V g g

d

N So saùnh:

4520562.64 0,5 .cot 2452410.436

θ

φ φ

� �

= > +� − − � =

� �

u u

ps ps P s

f v V

M V

A f N V V g N

d

Do việc bố trí thép đai thỗ mãn

Ta thấy có cáp DƯL thoả điều kiện, ta chọn thép dọc với mục đích cấu tạo