Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ. Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ. Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ .Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ. Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ.Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ.Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ.Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ.Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ.Thiet Ke Cau Thep (GTVT) TỪ AZ
THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP THIẾT KẾ CẦU THÉP SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 Chiều dài nhịp: L = 40 m Khổ cầu: 8+2x1.5m: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 8,0 m + Lề người bộ: 2x1,5m: ble = 1,5 m + Chân lan can: 2x0,5m: blc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau= 8+2x1.5+2x0,5 Bcau = 12 m - Hoạt tải thiết kế: HL-93 + 3.10-3 MPa 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Thép chế tạo neo liên hợp: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: + Trọng lượng riêng bêtông: + Môđun đàn hồi bêtông: = 33994.48 - Vật liệu thép chế tạo dầm: + Giới hạn chảy thép: + Giới hạn kéo đứt thép: + Môđun đàn hồi thép: - Liên kết dầm: fy = 420 MPa fy = 420 MPa = = 30 25 MPa kN/m3 MPa Thép hợp kim thấp fy = 345 MPa fu = 450 MPa Es = 200000 MPa Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bu lông cường độ cao k=3 1.3 Các hệ số tính tốn - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: + Tĩnh tải giai đoạn II: + Hoạt tải HL93 đoàn người: Hệ số điều chỉnh tải trọng : Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy sau: Hệ số Độ dẻo Độ dư Tầm quan trọng = = = = Trạng thái giới hạn Sử dụng không áp dụng 1 Cường độ 1,05 1,05 1,25 0,9 1,5 0,65 1,75 Mỏi không áp dụng 1 - Hệ số làn: Bề rộng mặt cầu phần xe chạy 10m nên cầu có xe Theo bảng 3.6.1.1.2.1 (22TCN272-05), ta có hệ số xe bảng Hệ số xe không áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần trừ dùng qui tắc đòn bẩy, đồng thời không áp dụng cho trạng thái mỏi Số m 1,2 - Hệ số xung kích (1 + IM/100): Chỉ xét hệ số xung kích cho xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm lực hãm.Không áp dụng hệ số xung kích cho tải trọng tải trọng người Trạng thái giới hạn Tên hệ số Cường độ Sử dụng Mỏi + IM/100 1,25 1,25 1,15 Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính tốn nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Lnh = a = Ltt = 40 m 0,3 m 39,4 m n = Bxe nl ble bclc hclc Bcau n S = = = = = = = = d oe = 1,0 m 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang - Số dầm chủ : dầm 2.3 Quy mô mặt cắt ngang cầu Hình Cấu tạo kết cấu nhịp - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Số xe thiết kế: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng chân lan can: + Chiều cao chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: + Số dầm chủ thiết kế: + Khoảng cách dầm chủ: + Chiều dài phần cánh hẫng: 2.4 Chiều cao dầm chủ 8m 2x1,5 m 2x0,50 m 0,5 m 12 m dầm 2,0m - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính tốn Trần Cơng Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang + Quy mô tải trọng khai thác - Xác định theo điều kiện cường độ - Xác định theo kinh nghiệm - Ngoài việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng thép có thị trường để tránh việc phải cắt thép cách hợp lý - Trong bước tính tốn sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: + Chiều dày cánh trên: + Chiều dảy cánh dưới: + Chiều cao toàn dầm thép: Dw tt tb Hsb = 140 + + = = = = 140 cm cm cm 148 cm 2.5 Cấu tạo bêtơng mặt cầu - Kích thước bêtông mặt cầu xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn ts = (16 25) cm - Theo quy định 22 TCN 272 - 05 chiều dày bêtơng mặt cầu phải lớn 175 mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Ở ta chọn ts = 20 cm - Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: + Chiều dày bê tông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 10 cm + Bề rộng vút bản: bh = 10 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: + Chiều dài phần cánh phía trong: d oe = S/2 = Hình Cấu tạo bêtơng mặt cầu 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 100 cm 100 cm THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Hình Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: + Chiều dày bụng: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: + Bề rộng cánh chịu nén: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu nén: - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kéo: + Số tập bản: + Chiều dày bản: + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: - Tổng chiều cao dầm thép: - Cấu tạo bêtông: + Chiều dày bêtông: + Chiều cao vút bản: Dw = tw = 140cm cm bc n t tc = = = = 40cm tập cm cm bt n t tt Hsb = = = = = 70 cm tập cm cm 148 cm ts th = = 20cm 12 cm Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Chiều cao toàn dầm liên hợp: Hcb = 148+20+12 = 180 cm XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ đỡ Trong trường hợp dầm làm việc theo giai đoạn: Hình 4: Thi cơng kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc - Mặt cắt làm việc: Hình 5a Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn I Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Giai đoạn I: Sau thi công xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính tốn: Trọng lượng thân dầm Trọng lượng hệ liên kết dọc hệ liên kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp thép BTCT + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT + Tải trọng tính tốn: Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh Hoạt tải Hình 5b Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn II 3.1.2 Trường hợp - Cầu dầm liên hợp thi công phương pháp lắp ghép đà giáo cố định có trụ tạm đỡ Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Hình Thi cơng kết cấu nhịp đà giáo cố định- Giai đoạn 1: Trong q trình thi cơng tồn trọng lượng kết cấu nhịp tải trọng thi công đà giáo chịu, giai đoạn mặt cắt chưa làm việc - Giai đoạn 2: Sau dỡ đà giáo trọng lượng kết cấu nhịp truyền lên dầm chủ, mặt cắt làm việc giai đoạn mặt cắt liên hợp Như tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải Kết luận: Giả thiết cầu thi công phương pháp lắp ghép cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn trường hợp 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép bêtông chưa tạo hiệu ứng liên hợp Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Hình Mặt cắt dầm giai đoạn I - Mặt cắt tính tốn mặt cắt dầm thép: - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4+ 140.3+ 70.4= 860 cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: =55000cm3 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I: - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148– –63.95 = 80.05 cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I : Yt1 = Hsb – Y1 = 148 – 63.95 = 84.05cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1 = Y1 = 63.95 cm - Xác định mômen quán tính mặt cắt dầm TTH I-I: + Mơmen qn tính bụng: =728391.6 cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu nén: = 1077274.1cm4 + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: Trần Cơng Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP = 1075079.1cm4 + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép TTH I-I: INC = Iw + Icf + Itf = 728391.6 += 1077274.1+1075079.1= 2880744.8cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép trục I-I: - Mơmen qn tính mặt cắt dầm thép trục Oy: Iy = 135981.67cm4 Bảng tổng hợp kết tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I Các đại lượng Diện tích mặt cắt dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt đáy dầm Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I Mơmen qn tính phần bụng Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt TTH I-I MMQT mặt cắt dầm trục Oy Kí hiệu ANC So Y1 Iw Icf Itf INc SNc Iy Giá trị 860 55000 63.95 84.05 63.95 728391.61 1077274.14 1075079.06 2880745 22738.61 135981.67 Đơn vị cm2 cm3 cm cm cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm4 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 3.3.1 Mặt cắt tính tốn - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt 80% cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT - Mặt cắt tính tốn là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II ĐTHH tiết diện liên hợp Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Ta có: Mu = 10331.1 kN.m > 0,5 f MP = 0,5.1 26249.95 = 13124.97583 kN.m Vậy sức kháng uốn danh định sườn dầm tính theo cơng thức: Với: Vậy: Vn = c.Vp = 8404.2 kN => Thoả mãn 8.2.2.3 Sức kháng cắt mảnh sườn gối - Cơng thức tính tốn: (A6.10.7.3.3a-4) Vn = c.VP VP = 0,58 fyw Dw tw Trong đó: + Vn: Sức kháng cắt danh định mặt cắt + VP: Lực cắt dẻo mặt cắt: VP = 11205,6 kN + c: Hệ số, c = 1,00 - Sức kháng cắt danh định: Vn= c.VP =1,00 8404.2 = 8404.2 kN 8.2.3 Kiểm toán khả chịu cắt dầm - Cơng thức kiểm tốn (A6.10.7.1): Vr �Vumax - Sức kháng cắt tính tốn sườn dầm: Vr = v Vn = 1,0 8404.2 = 8404.2 kN Trong đó: + v : Hệ số sức kháng cắt, theo A6.5.4.2 ta có: + Vn: Sức kháng cắt danh định mặt cắt + Vr: Sức kháng cắt tính tốn - Kiểm toán: Vr = 8404.2 kN > Vumax = 1100.51kN v = 1,0 => Kết luận: Dầm đảm bảo khả chịu cắt KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI 9.1 Ngun tắc tính tốn - Xét u cầu mỏi sườn dầm để kiểm tra uốn ngồi mặt phẳng sườn dầm mơmen uốn lực cắt tác dụng lặp lặp lại hoạt tải + Để đơn giản tính tốn, xe tải thiết kế với khoảng cách trục nặng khơng đổi 4,3m, có xung kích hệ số cho xe Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + Tải trọng người 3.10-3 MPa tính đồng thời với xe tải thiết kế đường hành rộng 0,6m - Tải trọng sử dụng tính mỏi tải trọng có xét đến hệ số xung kích khơng xét đến hệ số vượt tải 9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất uốn 9.2.1 Cơng thức kiểm tốn - Khi sườn dầm khơng có sườn tăng cường dọc thì: 2.Dc E �5,7 t f yw f �f yw + Nếu w cf (1) (A6.10.6.3.-1) 2.Dc E �t � 5,7 �32,5.E.� w � t f yw �2Dc � (2) (A6.10.6.3.-2) + Nếu w fcf Trong đó: + fcf: Ứng suất nén đàn hồi bất lợi cánh nén tác dụng tĩnh tải tiêu chuẩn (tĩnh tải không nhân với hệ số tải trọng) hoạt tải để tính mỏi nêu (MPa) + fyw: Cường độ chảy nhỏ quy định sườn dầm (MPa) + Dc: chiều cao chịu nén đàn hồi sườn dầm (mm) + tw: Chiều dày sườn dầm (mm) 9.2.2 Xác định ứng suất dầm tải trọng mỏi - Hoạt tải tính tốn mỏi tải trọng có xét đến hệ số xung kích (1+IM) mà không xét đến hệ số tải trọng - Ứng suất dầm hoạt tải mỏi: + Mômen uốn xe tải tiêu chuẩn: + Mômen uốn tải trọng tiêu chuẩn: + Mômen uốn tải trọng người tiêu chuẩn: => Mômen uốn hoạt tải mỏi: + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn:Ist = 6750827.012 cm4 + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II-II: + Ứng suất mép dầm thép hộp hoạt tải MLL: + Ứng suất mép dầm thép hoạt tải: 9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi uốn - Xác định chiều cao phần chịu nén đàn hồi sườn dầm: Dc = 59.01cm - Xác định cơng thức kiểm tốn: => Kiểm tốn theo công thức (1): f cf �f yw - Ứng suất cánh dầm tải trọng mỏi là: fcf = -14,85 MPa Do đó: fcf = 14,85 MPa < fyw = 345 MPa => Kết luận: Đạt 9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất mỏi cắt 9.3.1 Cơng thức kiểm tốn - Với dầm đơng (dùng loại thép cho cánh sườn dầm) cần phải bố trí sườn tăng cường đứng, cịn sườn tăng cường dọc bố trí khơng bố trí để thỏa mãn điều kiện: (A6.10.6.4-1) fcf �0,58.c.f yw Trong đó: + fcf: Ứng suất cắt đàn hồi lớn sườn dầm tĩnh tải tiêu chuẩn hoạt tải để tính mỏi (MPa) + c: Tỷ số ứng suất oằn cắt cường độ chảy cắt 9.3.2 Kiểm tốn ứng suất mỏi cắt Ta có: fcf = 14,85 MPa < 0,58cfyw = 200.1 MPa => Kết luận: Đạt 10 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG 10.1 Kiểm tra độ võng kết cấu nhịp 10.1.1 Nguyên tắc chung Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Kiểm tra độ vừng theo TTGH sử dụng bao gồm kiểm tra độ võng tĩnh tải kiểm tra độ võng hoạt tải có yêu cầu Kiểm tra độ võng tĩnh tải theo phân tích đàn hồi ngồi miền đàn hồi (có phân bố lại mơmen ), tính tốn thiết kế đay ta xét theo phân tích đàn hồi - Khi kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng ta sử dụng nội lực tiêu chuẩn, tức nội lực không xét đến hệ số vượt tải hệ số xung kích 10.1.2 Kiểm tra độ võng tĩnh tải theo phân tích đàn hồi - Mục đích kiểm tra độ võng tĩnh tải để độ võng không làm ảnh hưởng đến giao thông cầu Phương pháp kiểm tra độ võng tĩnh tải thơng qua ứng suất cánh dầm Do điều kiện độ võng ứng suất cánh dầm uốn dương hay uốn âm phải thỏa mãn: + Đối với cánh dầm mặt cắt liên hợp: ff 0,95.Rb.Rh.F.fyf + Đối với cánh dầm thép mặt cắt không liên hợp : ff 0,80.Rb.Rh.fyf Trong đó: + ff: ứng suất đàn hồi cánh dầm tải trọng tính tốn sinh ra( MPa) + fyf: Cường độ chảy nhỏ quy định cánh dầm (MPa) + Rh: Hệ số lai, Rh = 1,00 + Rb: Hệ số truyền tải trọng, Rb = 1,00 - Ứng suất dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I: + Mômen uốn tĩnh tải tiêu chuẩn GĐI: + Mơmen qn tính mặt cắt ngang dầm thép: + Khoảng cách từ mép dầm thép đến TTH I-I: + Khoảng cách từ mép dầm thép đến TTH I-I: tc + Ứng suất mép dầm thép M D1 : M 3229.13 .100 f1t D1 yIt 84,05 9.421kN / cm 94.21MPa I NC 2880745 tc + Ứng suất mép dầm thép M D1 : Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP f1b M D1 b 3229,13.100 y I 63,95 7.170kN / cm 71.7MPa I NC 2880745 - Ứng suất dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II: + Mômen uốn tĩnh tải tiêu chuẩn GĐII : + Mơmen qn tính mặt cắt liên hợp dài hạn : + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II’-II’: + Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục II’-II’: tc + Ứng suất mép dầm thép M D2 : M 1164,74.100 f 2t D2 y IIt ' 63,01 1.536kN / cm 15.36MPa I LT 4776931 tc M D2 + Ứng suất mép dầm thép : f 2b M D2 b 1164,74.100 y II ' 84,99 2.072kN / cm 20.72MPa I LT 4776931 - Tổng ứng suất dầm thép tĩnh tải tiêu chuẩn : + Ứng suất mép dầm thép: f t f1t f 2t = -94,21 – 15,36=-109,57 Mpa + Ứng suất mép dầm thép: f b f1b f 2b = 71,7+20,72=92.42 Mpa - Kiểm toán ứng suất cánh dầm thép: f t f1t f 2t = -109,57 Mpa < 0.95.R R F = 327.75 MPa b h yc => Kết luận: Đạt - Kiểm toán ứng suất cánh dầm thép: f b f1b f 2b =92.42 Mpa < 0.95.R R F = 327.75 MPa b h yc => Kết luận: Đạt 10.1.3 Kiểm tra độ võng hoạt tải theo phân tích đàn hồi 10.1.3.1 Nguyên tắc kiểm tra - Khi tính độ võng tuyệt đối lớn phải đặt tải tất xe đường hành Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Khi tính chuyển vị tương đối lớn số lượng vị trí đặt tải phải chọn để cho hiệu ứng chênh lệch lớn - Tải trọng tính tốn tải trọng tiêu chuẩn có xét lực xung kích IM hệ số xe không xét đến hệ số tải trọng - Độ võng hoạt tải cần lấy theo giá trị lớn của: + Kết tính tốn xe tải thiết kế + người + Kết tính tốn 25% xe tải thiết kế với tải trọng thiết kế + người 10.1.3.2 Tính độ võng tải trọng tải trọng người - Cơng thức tính tốn: Độ võng dầm mặt cắt nhịp tải trọng dải tính theo cơng thức: g.q.L4 384 E.I Trong : + L : Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp, Ltt = 3240 0cm + E : Mô đun đàn hồi dầm chủ, E = 200000Mpa = 20000kN/cm2 + g : Hệ số phân bố ngang hoạt tải + I : Mômen quán tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn, IST = 6750827cm4 - Tính độ võng tải trọng làn: + Tải trọng dải đều: qlan = 9,3 kN/m = 0,093 kN/cm + Hệ số phân bố ngang tải trọng làn: glan = 0.65 => Độ võng tải trọng làn: g.q.L4 0.642cm 384 E.I - Tính độ võng tải trọng người: + Tải trọng người dải đều: qngưoi = 2x3kN/m = 0,06 kN/cm + Hệ số phân bố ngang tải trọng người: gng = 1.313 => Độ võng tải trọng ngưòi: l ane Nguoi g.q.L4 0.628cm 384 E.I 10.1.3.3 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 câu nhịp giản đơn độ võng dầm giản tải trọng tập trung P gây tính theo cơng thức Trần Cơng Quang –Cầu đường tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP LL g.(1 IM) P.(L a).x � L2 (L a)2 x � � � 6.L.E.I Trong đó: + a : Khoảng cách tính từ tải trọng đến gối bên trái + x : Khoảng cách từ mặt cắt tính tốn đến gối bên trái, ta tính độ võng lớn mặt cắt nhịp nên x = 16.2m + 1+IM : Hệ số xung kích, + IM = 1,25 + L : Chiều dài tính tốn kết cấu nhịp, Ltt = 32400cm + E : Mô đun đàn hồi dầm chủ, E = 200000Mpa = 20000 kN/cm2 + g: Hệ số phân bố ngang hoạt tải + I : Mơmen qn tính mặt cắt LH ngắn hạn, IST = 6750827 cm4 - Xếp xe tải bất lợi để tính độ võng lớn mặt cắt nhịp áp dụng công thức để tính độ võng trục xe gây ta có: Kí hiệu P3 P2 P1 Đơn vị 145 145 35 kN a 11.9 16.2 20.5 m Độ võng trục thứ i pi 0.547 0.618 0,135 cm Tổng độ võng xe tải thiết kế truck Các đại lượng Tải trọng trục Khoảng cách trục đến gối trái 1.3 cm 10.1.3.4 Kiểm toán độ võng hoạt tải (A2.5.2.6.2 & A3.6.1.3.2) - Theo quy định, để đảm bảo điều kiện độ cứng độ võng dầm chủ hoạt tải sinh phải nhỏ độ võng cho phép: LL � L 800 Trong đó: LL : Độ võng lớn hoạt tải TTGHSD bao gồm lực xung kích, lấy trị số lớn : + Độ võng xe tải thiết kế + tải trọng người; + Độ võng 25% xe tải thiết kế + tải trọng thiết kế + tải trọng người : Độ võng cho phép Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Độ võng tương đối lớn hai sườn tăng cường cạnh tải trọng xe đặt sườn tăng cường mặt cầu 2,5mm - Tổng hợp độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp : + Độ võng tải trọng làn: lan 0,642 + Độ võng tải trọng người: ng 0,628cm + Độ võng xe tải thiết kế: truck 1,3cm 1,3 0,628 1,928cm + Độ võng xe tải + người: + Độ võng 25% xe tải thiết kế + + người: 0,25.1,3 0,642 0,628 1,595cm => Độ võng hoạt tải gây mặt cắt nhịp : LL max(1, ) max(1,928;1,557) 1,928cm - Kiểm toán độ võng hoạt tải: LL L tt 3240 1,928cm < 800 = 800 4,05cm => Kết luận: Đạt 10.1.4 Tính độ vồng (A6.7.2) - Để đảm bảo khai thác tốt cầu cịn thiết kế với độ vồng ngược Giá trị độ vồng ngược lấy hợp lý là: v DC DW LL - Tính độ võng dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I: + Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I: DCtc = 19.687kN/m =0.197 kN/cm + Mơmen qn tính mặt cắt giai đoạn I: INC =2880745 cm4 + Độ võng : DC DC tc L4 0.197.3240 4.903cm 384 E.I 384 20000.2880745 - Tính độ võng dầm tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II: + Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWtc= 5.918 KN/m = 0.059 kN/cm + Mơmen qn tính mặt cắt giai đoạn II: ILT = 4776931cm4 + Độ võng : DW DWtc L4 0,059.32404 0.889cm 384 E.I 384 20000.4776913 - Độ võng dầm hoạt tải : LL 1.928cm Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Độ vồng thiết kế dầm : + Độ vồng tính tốn : 1 v DC DW LL 4,903+0,889+ 1,928 6,756cm 2 tk + Độ vồng thiết kế : v 7cm 10.2 Kiểm tra dao động kết cấu nhịp - Công thức tính chu kì dao động dầm giản đơn: Td= 2.L2 q t tc E s IST g Trong đó: + L: chiều dài tính tốn kết cấu nhịp Ltt =2440cm + q tt : Tĩnh tải tiêu chuẩn, q t DC tc DWtc 0.197+0,059=0,256kN/cm + E: Môđun đàn hồi dầm thép, E = 200000MPa = 20000kN/cm2 + g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2 = 981cm/s2 => Ta tính chu kì dao động theo phương thẳng đứng KCN tc tc 2.L2 q t tc 2.32402 0,256 0,294s E s IST g 3.1416 20000.981.6750827 Td= - Đối với cầu đường ôtô cầu thành phố: + Chu kì tính tốn dao động tự theo phương thẳng đứng không nằm (0,3 �0,7)s khoảng từ + Chu kì dao động theo phương ngang cầu không trùng bội số chu kì dao động thẳng đứng - Kiểm tốn chu kì dao động: Chu kì dao động dầm chủ theo phương thẳng đứng: ϸ (0,3 0,7)s T = 0,294s => Kết luận: Đạt 11 TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT 11.1 Nguyên tắc chung - Các neo chống trượt bố trí mặt tiếp xúc bêtơng cánh dầm thép để tính tốn neo cần phải xác định lực cắt (hay lực trượt) nằm ngang sức kháng cắt neo, sau tính tổng số neo cần bố trí Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Ngồi việc tính toán khả chịu cắt neo theo điều kiện cường độ cịn phải kiểm tốn khả chịu lực neo theo điều kiện mỏi 11.2 Xác định tải trọng tác dụng lên neo 11.2.1 Sự phát sinh lực trượt lực bóc - Khi dầm liên hợp chịu uốn biến dạng khơng bêtơng thép phát sinh lực trượt lực bóc làm bong bêtông khỏi dầm thép - Các tải trọng sinh lực trượt lực bóc: + Tĩnh tải giai đoạn II (có xét tới từ biến) + Hoạt tải + Sự thay đổi nhiệt độ + Co ngót bêtơng - Để đảm bảo cho bêtông không bị bong khỏi dầm thép tạo hiệu ứng liên hợp ta phải bố trí neo liên kết Như neo cầu dầm thép liên hợp phận quan trọng nhằm đảm bảo cho bêtông dầm thép làm việc - Tính tốn neo liên hợp có nội dung sau: + Tính lực tác dụng lên neo: lực trượt lực bóc + Tính khả chịu lực loại neo + Tính tốn bố trí neo 11.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo - Lực trượt tải trọng tác dụng lên neo xác định theo công thức: + Trường hợp 1: Trục trung hịa dẻo nằm bêtơng lực nén C nhỏ cường độ toàn phần Tuy nhiên cân yêu cầu C lực kéo tiết diện thép, ta có: C = Vh = fywDtw + fytbttt + fycbftf (A6.10.7.4.4.b-2) + Trường hợp 2: Trục trung hòa dẻo nằm tiết diện dầm thép lực nến C = V h cường độ tồn phần tính theo công thức: � � b c t s �t h bc b h t h � � � 0,85.f ' A C Vh 0,85.f c' c S n Trong đó: ' + f c : Cường độ nén 28 ngày quy định bêtơng bản.Mpa + bs: Bề rộng tính tốn (mm) + ts: Chiều dày (mm) Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + As: Diện tích bêtông bao gồm phần vút, As = 4600cm2 + fyw, fyt, fyc: Cường độ chảy nhỏ quy định sườn dầm, cánh chịu kéo cánh chịu nén dầm thép (Mpa) + Dw: Chiều cao sườn dầm chủ (mm) + bt, bc: Chiều rộng cánh chịu kéo cánh chịu nén (mm) + tw,tf,tt: Chiều dầy sườn dầm, cánh chịu nén cánh chịu kéo (mm) - Khi mặt cắt dầm phát triển đến giai đoạn chảy dẻo trục trung hịa dẻo PNA dầm chủ qua sườn dầm nên ta tính lực trượt giai đoạn chảy dẻo theo công thức: Vh 0,85.f c' A s 0,85.30.101.4624 11791.20kN 11.3 Xác định khả chịu lực neo 11.3.1 Loại neo sử dụng - Sử dụng loại neo đinh mũ chịu cắt có cấu tạo hình vẽ: Hình 37: Neo đinh mũ - Các quy định cấu tạo neo đinh mũ: + Đường kính thân neo: d = 16-24 mm + Chiều cao neo phải lớn lần đường kính thân neo + Bước neo tính từ tim đến tim neo không vượt 600mm khơng nhỏ lần đường kính thân neo Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP + Theo phương ngang cầu khoảng cách neo phải lớn lần đường kính thân neo + Khoảng cách tĩnh cánh dầm thép mép neo phải lớn 25mm + Chiều dày tĩnh lớp phủ neo khơng nhỏ 50mm miền có vút khoảng cách đỉnh tiết diện thép đáy bêtơng lớn, neo chống cắt cần chơn sâu 50mm 11.3.2 Sức kháng cắt neo - Cơng thức tính tốn: (A6.10.7.4.4.c-1) Q n 0,5.A sc f c' E c �A sc f u Q r sc Q n Trong đó: 0,85 + sc : Hệ số sức kháng neo chống cắt, sc + Qn: Sức kháng cắt danh định + Qr: Sức kháng cắt tính tốn + Asc: Diện tích mặt cắt ngang neo đinh chịu cắt (mm2) + fc: Cường độ nén 28 ngày quy định bêtông (Mpa) + Ec: Môđun đàn hồi bêtông (Mpa) + fu: Cường độ kéo đứt quy định thép làm neo, - Tính khả chịu cắt neo đinh mũ: + Đường kính thân neo: d = 22mm = 22cm + Chiều cao neo: hneo = 18cm + Diện tích mặt cắt ngang thân neo: - Sức kháng danh định neo: A sc f u 485MPa 3,1416.22 3,142cm Q n 0,5.Asc f c' E c 0,5.3,142 30.29440,09.10-2 147.64kN - Kiểm tra: Q n 147,64kN < A sc Fu 3,142.485.101 152,37kN => Đạt - Sức kháng cắt tính tốn neo: Q r= sc Q n 0,85.147,64 = 125,494 kN Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP 11.3.3 Sức kháng mỏi neo - Sức kháng mỏi neo đinh mũ: (A6.10.7.4.2-1) Zr .d �19.d Với 238 29,5log N Trong đó: + d: Đường kính neo, d = 22mm N (365)(100)n(ADTT) SL + N: Số chu kì mỏi: (A6.6.1.2.5) + n: Số chu kỳ phạm vi ứng suất lượt chạy qua xe tải n = + ADTT: Số xe tải ngày theo chiều tính trung bình tuổi thọ thiết kế, ADTT = 0,85.7000 = 5950 => N = 365.100.1.5950 = 2,17.108 => 238 29.5log 2,17.108 7,936 3 - Kiểm tra: Ta có 7,936 19.d 19.22 10 9.196 Vậy lấy Zr = 19.d2 = 9.196 2 11.4 Bố trí neo - Lực trượt danh định tác dụng lên neo: Vh = 11791.20 kN - Sức kháng tính tốn neo: Qr = 125,494 kN - Số neo cần thiết bố trí đoạn dầm từ mặt cắt có mơmen lớn đến mặt cắt có mơmen V 11791.20 n h 93.95neo Q r 125, 494 (A.10.7.4.4a-2) - Bố trí neo: + Số neo hàng: nn = neo + Số hàng neo nửa chiều dài dầm: nh = 91 hàng + Tổng số neo bố trí 1/2 chiều dài dầm: 91.2 = 182 neo Ltt.1000 16200 p 180mm 2.(n 1) (91 1) h + Bước neo bố trí: Chọn p = 180mm Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Hình 38: Bố trí neo đinh mũ chịu cắt 11.5 Kiểm tra neo đinh mũ theo TTGH mỏi - Theo điều kiện cường độ ta tính số neo sau bố trí neo có bước neo p (khoảng cách neo theo chiều dọc dầm) theo sức kháng mỏi bước neo phải thoả mãn: (A6.10.7.4.1.b-1) n Z I p � n r ST Vsr Ss Trong đó: + p : Bước neo theo phương dọc cầu p = 180 mm =18cm + n n : Số lượng neo mặt cắt ngang, n = neo n + IST: Mômen quán tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn, IST 6750827.0cm + Ss: Mơmen tĩnh diện tích tiết diện tính đổi trục trung hồ mặt cắt ngắn hạn, Ss 36872.8cm + mỏi, Vsr : Lực cắt xe tải thiết kế có xét xung kích xác định cho trạng thái giới hạn Vsr VtcLL IM m 126,95.1,15.0,75 109,5kN Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Z Z + r : Sức kháng mỏi neo riêng lẻ, r = 9.196 kN - Kiểm toán: n n Zr IST 2.9,196.6750827 30.75cm V S 109,5 368 72.8 sr s p = 18cm < => Kết luận: Đạt Trần Công Quang –Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 ... Quang ? ?Cầu đường tơ sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP Hình 10 Mặt cắt dầm biên 3.3.4.2 ĐTHH cốt thép bêtông - Cốt thép bêtông mặt cầu bố trí thành hai lưới lưới cốt thép phía... cách từ tim cốt thép phía đến mép bêtơng: a rt = 5cm Trần Công Quang ? ?Cầu đường ô tô sân bay k55 –msv1406323 THIẾT KẾ CẦU THÉP –BMCTGTTP - Lưới cốt thép phía dưới: + Đường kính cốt thép: = 12 mm... mơđun đàn hồi thép bêtông + Ar : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng + ANC : Diện tích dầm thép - Mơmen tĩnh bêtông cốt thép TTH I-I tiết diện thép: = 62721.5 cm3 Trần Công Quang ? ?Cầu đường ô tô