đề tài thiết kế cầu dầm thép liên hợp - nguyễn văn nam

Trang 1

Trường Đại Học GiaoTông Vận Tải Khoa Công Trình

Bộ môn : Cầu - Hầm

THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP

Giáo viên hướng dẫn — : PGS.TS Trần Đức Nhiệm

Trang 2

Thiết Kế Câu Thép

I Noi dung thiết kế:

Thiết kế kết cấu cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT nhịp giản đơn H,Số liêu thiết kế: 1 Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93 + Tải trọng người di bo 3.10 mpa Chiều dài nhịp: 18 m Chiều dài nhịp tính toán:L, =18 - 2x0,3 = 17,4 m Khổ câu: 8+ 2x 2,0 Loại liên kết sử dụng: bu lông cường độ cao Dầm chủ : Mặt cắt ghép tổ hợp hàn Loại thép : M270/ Cấp 345 8 Bêtông bản mặt cầu cấp 28 MPa

II Tiêu chuẩn thiết kế:

Trang 3

Phan thuyét minh

I Cac sé liéu cua bétong, thép va lua chon mat cắt: 1 Số liệu của bêtông làm bản mặt cầu:

Bê tông làm bản mặt cầu :

1 Cường độ nén quy định của bê tông f,’ = 28 Mpa 2 Mô đun đàn hồi của bê tông E, = 0,043 /= 26752.50 Mpa

3 Tỷ trọng của bê tông 7„ =24 KN/m?

4 Chiều dày của bản mặt cầu t, = 180 mm

5 Chiều dày của lớp phủ =70 mm

6 Tỷ trọng của vật liệu làm lớp phủ = 22,5 KN/m?

7 Chiều dày của lớp phòng nước =4 mm

8.Tỷ trọng của vật liệulàm lớp phòng nước =0,7 KN/m?

9 Chiéu cao vit = 50 mm

2 Số liêu của thép dâm chủ:

1.Mô đuyn đàn hồi của thép E, 200000 Mpa 2 Thép hợp kim thấp cường độ cao M270 Cấp 345W

3 Cường độ chịu kéo nhỏ nhất F, 485 Mpa

4 Cường độ chảy nhỏ nhất F, 345 Mpa 5 Tỷ trọng của thép z, 78,5 kN/m 3 Lựa chon hình dáng và kích thước mặt cắt dâm chủ: Số lượng dâm chủ n 6 Khoảng cách giữa các dầm chủ S 2400 mm Chiều dài phần hãng kể cả lan can 750 mm Chiều cao dầm chủ H =(1/20 +1/25)L„ 1000 mm Chiều rộng bản cánh trên bạ, = 200 mm Chiều dày bản cánh trên t,, = 20 mm Chiều rộng bản cánh dưới bạ = 350 mm

Chiều dày bản cánh dưới t„= 25 mm

Chiều dày sườn dam t,, = 20 mm

Chiều cao sườn dầm D = 955 mm

Bề rộng lan can = 500 mm

Trang 4

Thiết Kế Câu Thép Bề rộng gờ chắn= 250 mm Tổng bề rộng của cầu B = 13500 mm Diện tích dầm thép Axc = 31850 mm? Trọng lượng bản thân một dầm chủ 4,5004 kN 2000 180 1000 400 Hinh 1: Mat cat ngang dam chu 11500 300 1500 4250, 9250 250, 1500 300 Kd = 750 2000 2000 cho 2000 2000 250 †S0mT sin 500 610 I IE===í == I I I} I===- I IL [terres —f Hình 2: Mat cắt ngang kết cấu nhịp 4.Kích thước mặt cắt dầm ngang: Tổng số lượng dầm ngang = 25

Số lượng dầm ngang theo phương dọc cầu = 5

Khoảng cách giữa các dầm ngang = 4350 mm

Chiều cao dầm ngang d,= 500 mm

Trang 5

Chiều dày sườn dầm ngang t„= wn= 9,5 mm Chiều cao sườn dầm ngang D,„= 481 mm Diện tích mặt cắt dầm ngang A, = 9780 mm?

Khối lượng các dầm ngang = 4,4912 KN

Tinh tai rai déu trén 1 dém chủ là = 0,04302 KN/m

II Tính cac dac trưng hình hoc của mát cắt

1.Xác định bề rông hữu hiêu của bản cánh (A.4.6.2.6) Giá trị 1.1.Dầm giữa

Bề rộng hữu hiệu của bản cánh có thể lấy là giá trị nhỏ nhất của 3 giá trị sau:

+ 1/4 chiều dài nhịp 4350

+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày 2260 bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm

+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau 2400 Vậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm giữa là : 2260 1.2.Dâm biên

Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bê rộng hữu hiệu của dầm giữa cộng trị số nhỏ nhất của các đại lượng sau:

+ 1/8 chiều đài nhịp hữu hiệu 2175

+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2

Trang 6

Thiết Kế Câu Thép 2 Xác định hệ số quy đổi n: với thép cấp 345W, bê tông cấp 28 MPa Een n= betong

= Đối với tải trọng tạm thời: n = 7

Đối với tải trọng dài hạn: n= 3x7 = 2l

3 Tính đặc trưng hình hoc của mắt cắt: bs be r Dty o =

Hình3: Các kí hiệu kích thước dầm liên hợp

Trang 7

DẦM BIÊN DẦM GIỮA 2000 2000 1000 1000 Dầm trong Dầm biên

Hình 4: Mặt cắt liên hợp của dầm trong và dầm biên 3.1 Đối với mặt cắt nguyên:

a) Các công thức tính toán:

Diện tích mặt cắt nguyên:

Ay, = Djet pt Opty + Dt,

Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dưới cùng của mặt cắt:

tạ tạ D

Sie = Og ty A(d—- > + Paty) + Dye +ty)

Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa nhất:

Trang 8

Thiết Kế Câu Thép Diện tích MC nguyên Ax 31850 | mm2 Momen tinh Src 13667125 |_mm3

Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéo Yuca 429,109 mm Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu nén Yuet 570,890 mm

Momen quan tinh I 4332177638 | mm4 3.2 Đối với mặt cắt liên hop a) Cơng thức tính tốn: Diện tích mặt cắt liên hợp: Ay =b,d„ +b,d, + Da, + =S- (Để đơn giản ta có thé bd qua vit) n Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dưới cùng của mặt cắt: t t D bt t - £ f ví, f

Sin = Diet eld - 2) +b, 4C) +ÖDứ, + 1) + Mla +í + ‘)

Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của mặt cắt liên hợp: S Pn = Ying =~ , Tụ, = d+h, _ Vina th

Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn:

bet, tery Dy th ty) tyD?

In = yt Pete lm — 5) _ tba ty! Yna = + 12 +

b,

p_, yn, ty )

+hyDI Vina =F ~fạ to ta A+ by +> — Ying

Trang 9

| ' 1.489E+10 | 1.4166E+10: _mm4 | * Mat cat lién hop dai han (n=21) It : 1.047E+10 ! 9783334261 ! _mm4

III Tinh toan tai trong:

1 Tĩnh tải tác dụng lên I dâm chủ:

1.1 Tĩnh tải giai đoạn I (tác dụng lên mặt cắt không liên hợp)

Ký hiệu + Trọng lợng bản thân dầm chủ DCdc = + Tĩnh tải do trọng lượng bản mặt cầu DCbmc = + Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT dâm

ngang DCdn =

+ Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT hé lién kết dọc

* Liên kết dọc dùng thép góc đều cạnh có :

Trọng lượng trên Im dài là Chiều dài mỗi hệ liên kết dọc

Dclkdoc=

+ Trọng lượng mối nối dầm lấy bằng Vay tinh tal giai đoạn l là :

Trang 10

Trọng lượng phần lan can thép =

Trọng lượng phần lan can bêtơng = Dầm ngồi DC, = 0,5 + 4,32= Dam trong DC,, = *Tĩnh tải do trọng lượng phần lớp phủ trên I dầm: Trọng lượng phần lớp phủ = Trọng lượng phần lớp phòng nước = DW = *Tinh tai do trọng lượng rải phân cách Bề rộng dải phân cách B,, Chiêu cao rải phân cách H, DC pc

Vậy tĩnh tải giai đoạn II là: DC, =

1.3! Tổng hợp các loại tĩnh tải tác dụng lên dâm

Coi lan can chỉ do dầm biên chịu.(chưa nhân hệ số ) 14752: 18.972

2 Hoat tai tac dung lén dam chu: 2.1 Các hoat tdi tac dung g6m:

Y Hoat tai HL93 bao gồm:

Trang 11

2.2 Chọn số lượng làn xe: Số lượng làn xe sẽ bằng phần nguyên của kết quả khi chia phần chiều rộng xe chạy cho 3500mm: 7000 n=——= 3500 3 Tính hê số phán bố hoat tải theo làn: 2 Vậy số lượng làn xe là 2 làn 3.1 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen:

3.1.1 Đối với dâm trong + Một làn chịu tải thiết kế Ss 0,4 Ss 0.3 K, 01 Bu =0.06+( 3 | (3) (2) =0.49712 + Hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải 5, =0,075 (Sl ES = 0.6756 S: Khoảng cách tim các dầm chủ, S = 2400mm

L: Chiều dài nhịp tính toán L= 17400 mm Trong thiết kế sơ bộ cho phép lấy Le =1 3

Chon giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm giữa

Sng = Max(0,40763;0,5602) = 0,5602

3.1.2 Đối với dầm ngoài:

+ Một làn chịu tải thiết kế : Dùng phương pháp đòn bẩy

Trang 12

250 145kN PL HL 93 159 = 0.045 " ae em aw 1 Với xe tải thiết kế: g =l,2.— ue 2 2000 : oe d

+Hai lan thiét ké: 8 =g„„( = 0,77+— 2800)

4 =-1250mm : Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá via Vì d,<-300mm nên nằm ngoài phạm vi áp dụng

=Emnm= #nui= 9

3.2 Hê số phản bố hoat tải theo làn đối với lực cắt _(A.4.6.2.2.3) 3.2.1 Đối với dâm trong

Trang 13

3.2.2 Đối với dâm ngoài

+ Một làn chịu tải thiết kế theo quy tắc đòn bẩy gu ¡=0 + Hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải d =g,, -(0,6+ —— g=2,,-( 3000) Vì d= -1250mm <-300mm nên nằm ngoài phạm vi áp dụng —>Bum= #nri= Ö

3.3 Hé số phán bố hoat tải theo làn đối người đi bô

Sử dụng phương pháp đòn bẩy cho cả mô men và lực cắt coi tải trọng người là tải trọng tập trung -Dầm ngoài : g„ = 0,875.1,5= 1,313 -Dầm trong : gz/= 0 Bảng tổng hợp hệ số phân bố

Hệ số phân bố tỉnh toán Dầm trong | Dầm ngoài Hệ số phân bố cho mômen 0,56018 0 Hệ số phân bố cho lực cắt 0.720618 0

Hệ số phân bố cho người đi bộ 0 1,313

IV.NO6i luc dam chu:

1.Bảng các hê số tải trong: a) Bảng hê số tải trong:7„

Loại TTGH cường độ Ï TIGHSD | TTGH moi

Trang 14

Thiết Kế Câu Thép b) Bảng hê số điều chỉnh tải trong: Hệ số Cường độ |_ Sử dụng Moi Déo dai 7 0.95 1 1 Du thita 7, 0.95 1 1 Quan trọng 7, 1.05 KAD KAD tích ? = ?p?#j; 0.95 1 1 c) Bang luc xung kich : Cấu kiện IM Mối nối bản mặt cầu 75% Tất cả các TTGH Tất cả các cấu kiện khác e TIGH mỏi và giòn 15% e Tất cả các TTGH khác 25%

2.N6i luc dam chi do tinh tai gay ra:

2.1 Đường ảnh hưởng tại mặt cắt Đan Mô men +Diện tích Đah mô men ø„ = 5b, a9) +Lực cắt - Phan am: @, =~ 2L„ ` Lr„-x} -_ Phần dương :ø„, ml „—3) 2L„

2.2_Bảng giá trị mômen do tĩnh tải giai đoạn l: (có nhân với hệ số tải trọng ) Mo men tai mat cat i dugc tinh nhu sau: M,, = 7,-DC,.a,,

+y, =1,25 V6i TTGH Cường độ I

Trang 15

Mômen do DCI gay ra TTGH Cường do 1 TTGH Sử dụng

2.3 Bang gid tri luc cat _do tinh tải giai đoạn I:( có nhân với hệ số tải trọng )

Lực cắt tai mat cat i được tính bằng công thức sau : ƒ„, =7„,.DC,.ø, —7„_.DC, + Để thiên về an toàn ở TTGH Cường độ I 7„, =1,25 z„ =0,9 + ở TTGH Sử dụng 7,, =7„_ =1

Luc cat do DC1 w(m2) TTGH Cường do | TTGH Sử dụng

Trang 16

| Donvi | mm | m2 | KNm | KNm | KNm | KNm |]

2.5_ Bảng giá trí lực cắt do tĩnh tải giai đoạn II gáy ra:( có nhân với hệ số tải trọng

Lực cắt tại mặt cắt ¡ được tính bằng công thức sau : f;; = (y, DC; + 7p.,.DW').@, ~ (7„_.DC, + 7,y_.DW').ø_ +Để thiên về an toàn ở TTGH Cường độ I 7„, =1,25 z„ =0,9 7Zpy+ =Ì.Š_ my =0,65 +Ở TTGH Sử dụng Zp: =7p- =“#fpw+ “Ÿpy- =Ì Lực cắt do DC2 gâyra | w(m2) |TTGH Cường độ I [FTGH Sử dụng IMC Dam x(mm) | w+ | w- | Dam trong | Dam ngoai| Dam trong | Dầm ngoài Gối 0 12.2 0 51.131 124.636 34.087 92.891 IL/4 6100 6.863 |0.763 27.376 65.415 17.044 46.446 L/3(M Nối) | 8133.333 | 5.422 |1.356| 20.263 47.052 11.362 30.964 IL/2 12200 3.05 | 3.05 7.244 12.389 0 0 Don vi mm m2 | m2 KN KN KN KN

3 Bang tong hop noi luc do tinh tai gay ra

3.1 Bảng tổng hợp mô men do tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đối tải trọng) M,c.py =11(M, + M, i ») =0,95.(M,, + M,,)

IMomen do DC gay ra TTGH Cuong do 1 TTGH Sử dụng

Trang 17

Lực cắt do DC gây ra TTGH Cường độ 1 TTGH Sử dụng MC Dam x(mm) | Dầm trong | Dâm ngoài | Dâm trong | Dầm ngoài Gối 0 185.054 254.883 141.566 197.430 L/4 6100 96.636 132.772 70.783 98.715 L/3(M Noi) _| 8133.333 68.989 94.438 47.189 65.810 L/2 12200 16.435 21.323 0 0 Don vi mm KN KN KN KN

4 Momen do hoat tai gay ra:

4.1 Do xe 3 truc gay ra:

v Tai trong cia banh xe va khoang cach cua chting xem hinh vé

v Cách xếp xe lên đường ảnh hưởng (ĐAH): Xếp xe sao cho hợp lực của các trục bánh xe và trục bánh xe gần nhất cách đều tung độ lớn nhất của ĐAH 35.(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x) X = 1,455 (m) x = 1,455m 4.3m 43m + A ° = = 7 II lỊ o Z†† a | yl Y2I |Yi | y3 | | |

DAH Mat Cat i

Trang 18

Thiết Kế Câu Thép Mặt cắt y; (m) y, (m) y2 (m) y3 (m) M(KN.m) Gối 0 0 0 0 0 1⁄4 4.575 0.804 4.029 3.682 1225.4 L/3 5.422 2.071 4.937 4.231 1472.243 L/2 6.1 3.586 5.210 4.314 1635.513 42 Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem): 12M 110 KN 110 KN Y1 Y; Y2 Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi của xe 2 trục Công thức tính mômen:

Mondem = >, P,-Y; =110.y,+110.y>

Trong đó: P;: Trọng lượng các truc xe

y;: Tung d6 đường ảnh hưởng mômen

Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và mômen của dầm chủ: Mặt cắt Yi(m) yl (m) y2 (m) P1 (KN) | P2(KN)| M(KN.m) Gối 0 0 0 110 110 0 L/4 4.575 4.125 4.425 110 110 940.5 L/3 5.422 5.022 5.222 110 110 1126.889 L/2 6.1 5.8 5.8 110 110 1276

4.3._Do tdi trong lan gay ra:

La tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm Tải trọng làn không tính hệ số xung kích

Cong thitc tinh momen: M,,,,, = Pa,

Trang 19

œ,: Diện tích đường ảnh hưởng mômen Mặt cắt y; (m) w¡ (m?) P.@&N) |M(KN.m) Gối 0 0 9.3 0 L4 4.575 55.815 9.3 519.080 L3 5.422 66.151 9.3 615.205 L/2 6.1 74.42 9.3 692.106

4.4-Do tdi trong người gây ra:

Tải trọng người trên cầu ôtô bằng 3kN/m” Là tải trọng rải đều trên toàn bộ

chiều dài dầm coi như rải đều trên toàn bộ bề rộng lề người đi Tải trọng người

không tính hệ số xung kích

Cong thttc tinh mémen: M, = Pa,

Trong đó: P;¿ Tải trọng người P,=3.1,5 = 4,5 (KN/m) œ,: Diện tích đường ảnh hưởng mômen Mặt cắt | y,(m) w,(m) | P,(KN) | M(KN.m) Gối 0 0 4.5 0 L⁄4 4.575 55.815 4.5 125.584 L/3 5.422 66.151 4.5 148.840 L/2 6.1 74.42 4.5 167.445 4.5 Bảng tổng hợp kết quả mômen: Mặt cắt Truck Tan dem Lần Người Gối 0 0 0 0 L/4 1225.4 940.5 519.0795 |_ 125.5838 L/3 1472.2431 1126.8889 | 615.2053 | 148.8400 L/2 1635.5125 1276.00 692.11 167.4450

5 Luc cat do hoat tai gay ra:

5.1 Do hoạt tải xe 3 trục gây ra:

Trang 20

Công thức tính lực cắt:

Quruck = > h Yi

Trong đó: P;: Trọng lượng các trục xe

y,: Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt 43M 43M 35 KN 145 KN 145 KN ` Y3 vì Y2 Hình vẽ: Sơ đô xếp tải bất lợi tại mặt cắt do xe tải 3 trục Mặt cắt yi Y2 W Pl (KN) | P2 (KN) |P3(KN)| Q(KN) Gối 0.6475 0.8238 1 35 145 145 287.1107 L/4 0.3975 0.5738 0.75 35 145 145 205.8607 L/3 0.3142 0.4904 | 0.6667 35 145 145 178.7773 L/2 0.1475 0.3238 0.5 35 145 145 124.6107 3.2 -Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem): Công thức tính lực cắt: Trong đó: P;: Trọng lượng các trục xe Qhanden = > h Yi y,;: Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt 12M 110 KN 110|kN

Trang 21

L/4 0.7008 0.75 110 110 159.5902 L/3 0.6175 0.667 110 110 141.2568 L/2 0.4508 0.5 110 110 104.5902

5.3-Do tdi trong làn gây ra:

La tai trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm Tải trọng làn không tính hệ số xung kích Công thức tính lực cắt: Q,„ = P,ø;, Trong đó: P; Tải trọng làn øœ,: Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt Mat cat | w¿(m) | P.(@N) | Q(KN) Gối 122 9.3 113.46 L⁄4 6.863 9.3 63.8213 LB 5.422 9.3 50.4267 L/⁄2 3.05 9.3 28.3650

5.4-Do tải trong người gây ra:

Tải trọng người trên cầu ôtô bằng 3 kN/m” Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm Tải trọng người không tính hệ số xung kích

Trang 22

Thiết Kế Câu Thép Mặt cắt Truck Tan dem Lần Người Gối 287.1107 | 214.5902 | 113.4600 54.9000 L⁄4 205.8607 159.5902 63.8213 30.8813 L⁄3 178.7773 141.2568 50.4267 24.4000 L/2 124.6107 104.5902 28.3650 13.7250

6- Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực do hoạt tải gây ra (có xét đến hệ số tải trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng tương ứng):

6.1-Bảng tổng hợp kết quả mơmen tính tốn sau khi nhân hệ số: M=ny(M, xetk 7=0,95 : Hés6 diéu chinh tai trong q+JM)g„ + M, lan (1+IM) =1+0,25 =1,25 Smtan + Mop-Snrr)

Mômen do hoạt tải TTGH Cường độ I TTGH Sử dung MC Dâm x (mm) Dâm trong | Dâm ngoài | Dâm trong | Dầm ngoài Gối 0 0 0 0 0 L4 6.10 2298.9265 192.3001 1313.67229 109.8858 L3 8.13 2749.0602 227.9113 1570.89153 130.235 L/2 12.20 3067.2522 256.4002 | 1752.71552 | 146.5144 Don vi mm KN.m KN.m KN.m KN.m 6.2 Bang tong hop két qud lực cắt tính toán sau khi nhân hệ số: V =11.(W „(+ IM).8u, + f„-8,mu„ + Ứm -8„mr =0,95_ Hệ số điều chỉnh tải trọng (1+IM) =l+0,25 =1,25 #„ : Hệ số phân bố tải trọng

Lực cắt do hoạt tải TTGH Cường độ I TTGH Sử dung

Trang 23

L/2 12.20 263.7254 35.5165 150.7002 20.2951 Don vi mm KN KN KN KN

7.Tong hop két qua tinh noi luc do toan bo tai trong gay ra: Bằng tổng nội lực do tĩnh tải và hoạt tải (đã tính ở phần trên)

Z.1 Bảng tổ hợp mômen tính tốn do tồn bơ tải trong gây ra:

7.2-Bảng tổng hợp lực cắt tính tốn do tồn bơ tải trong gáy ra:

Lực cắt tính toán TTGH Cường độ I TTGH Sử dung

= Dam trong là dầm bất lợi ta tính toán cho dầm trong

V Thiết kế và kiểm duyêt dâm chủ:

Sau khi tính toán nội lực dầm chủ cho dầm trong và dầm biên so sánh ta thấy dầm trong bất lợi hơn nên ta tính toán thiết kế cho dầm trong

Các dầm có mặt cắt chữ I chịu uốn phải được thiết kế theo: > Sức kháng uốn theo TTGH cường độ

> Sức kháng cắt theo TTGH cường độ

> TTGH sử dụng đối với độ võng và độ vồng thiết kế

> Tính toán mỏi

1 Kiểm tra điều kiên cấu tao: 1.1 Tỉ lê cấu tạo chung :

sinh vién:Nguyén Van Nam -24- Lop: Cau Ham K46

Trang 24

Thiết Kế Câu Thép 2 I, Công thức kiểm toán: 0,1< 1 <0,9 y Trong đó: - 1„: Mômen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng -1„: Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng 3 3 bebe aa „D4 Ỷ 12 12 12 l= tạ bị, 12 Thay số vào ta có: ly= 249952916.7 mm* lyc = 89322916.67 mm L,./1,= 0.357358969 Kiém tra Dat

1.2 Kiểm tra độ mảnh của sườn dâm

Vì dầm không có sườn tăng cường dọc nên điều kiện kiểm tra là: 2.D << 6,77 z tý Sf +D,: Chiéu cao cua ban bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi Trong đó:

Trang 25

ˆ_ 2D Vậy t, ° =43,699 < 6,77,|“- =6,77 | 200000 _ „+9 6683 —y Đạt ! f 75,4019 1.2.2 -Giai đoan II.(3n) -D =Yu-Ti= 666,646 - 30 = 636,646(mm)

- Z:ứng suất bất lợi nhất trong cánh nén do:

+Tĩnh tải tính toán giai đoạn I: /,= 75.4019 ( Mpa) +Tĩnh tải tính toán giai đoạn ÏI : / = ae Y„ =37.916 Mpa í +Người đivàHL93 : /, == Y,,, = 43,619 (Mpa) t — f.= 75,4019 +37,916 + 43,619= 126,445 (Mpa) a 2D Vay <= 64,165 <6,77 z =6,71 200000 = 269,249 > Dat ! ft St 126,445 2 Sức kháng uốn theo TTGH cường đô 2.1 Độ mảnh của bản bụng có mặt cắt đặc chắc Điều kiện kiểm tra : Trong đó:

- D,„: Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo

- F„: Cường độ chảy dẻo nhỏ nhất được qui định của bản cánh chịu

nén, E,„= 345 (Mpa) vé Xác định D,„:

Để xác định D,, phải xác định trục trung hoà dẻo (TTHD) của mặt cắt liên hợp TTHD của mặt cắt được xác định trên cơ sở cân bằng lực dẻo của các thành

phần của mặt cắt

Lực dẻo trong thành phần thép của tiết diện ngang là tích số của diện tích bản biên, vách ngăn và cốt thép với cường độ chảy thích hợp

Lực dẻo trong phần bêtông chịu nén của tiết diện xác định trên cơ sở tương đương giữa khối ứng suất hình chữ nhật và khối ứng suất phân bố đền 0,85f, Bỏ qua vùng bê tông chịu kéo

> Gia tri các lực dẻo là:

Trang 26

Thiết Kế Câu Thép Lực dẻo trong bản mặt cầu: Ps = 0,85.f.'b,.t,= 7973000(N) Lực dẻo trong bản cánh chịu nén: P,=EF¿.b¿.t„ = 3018750(N) Lực dẻo trong bản cánh chịu kéo: P, = F,.by.t, = 6520500(N) Lực dẻo trong bản bụng: Py= F,.Dt,, = 4140000(N) > Xac dinh vi tri cua TTHD: Vi: P.=1973(KN) P.+P, + P =13679.25(KN) >P.<P.+P,+P

= Nên TTHD đi qua bản bụng của dầm chủ

Đối với các mặt cắt chịu mômen uốn dương, khi TTHD đi qua bản bụng của dâm chủ ta có công thức tính D,, nhu sau :

F A,-F.,.A,,-0,85.f 4

y-p _D[feA=F,.4.=0/85./7.4

„2 FA vwt⁄4w +1 |=448,496(mm)

Trong đó:

Trang 27

?„ : Chiều dày bản cánh chịu nén 25 mm b ~—=7<0,382 [200000 =9,19->Dat ! 24, 345 2.3/ Xdc dinh gid tri momen déo Mp: Công thức xác định mô men dẻo M,, =P,dy+P,d, +P,.d,, + Py dy sl“ sl fet Thành phần các lực dẻo đối với TTHD là:

Lực dẻo trong bản: Ps = 0,85.fc'be.ts = 8568000 | N.m

Lực dẻo trong cánh biên chịu nén: Pc= fy*Bft*Y= 54155937.5 | N.m

Lực dẻo trong cánh biên chịu kéo: Pc= fy*Bft*(-Tft+Y) = | 51137187.5 | N.m

Lực dẻo trong vách đứng: _Pw = Fy.D.tw = fy*Hsd*Tsd = 6520500 | N.m Luc déo trong bién chiu kéo: Pt = Fy.bt.tt = fy*Bfb*Tfb = 3450000 | N.m

Thay s6 vao ta duge: Mp = 123831,625 kNm 2.4/ Xác định giá trị momen chay My:

M,: Khả năng chịu mômen chảy ban đầu của mặt cắt liên hợp ngắn hạn chịu

mômen dương

M, = Mi + Mp; + Mụp Trong đó:

+ Mp: Momen do tải trọng thường xuyên và có hệ số lên tiết diện thép khi bê tông vẫn còn làm việc theo mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp Sy

+ Mp): Mômen do phần còn lại của tải trọng thường xuyên có hệ số do mômen kháng uốn của tiết diện liên hợp dài hạn chịu S;„

+ M¿„: Mômen bổ sung do yêu cầu đạt tới giới hạn chảy một trong các biên thép Mômen này do hoạt tải có hệ số và mômen kháng uốn của

Trang 28

Thiết Kế Câu Thép — Mụy =[E, ~ (M01 4 Mo NC Sir Với F, = 345MPa: Cường độ chảy nhỏ nhất của thép )Ì-Ssr Cuối cùng thay số vào ta được bảng tính sau đối với mặt cắt L/2 và L/3 Mặt cát |L/2 LB Don vi MdI 6318835369 |5616742551 |Nmm Md2 234645963.8 | 487170190 Nmm Snc 1325380371 |1325380371 | mm3 Sit 17696241.29 | 17696241.29 | mm3 Sst 19763884.91 | 19763884.91 | mm3 Mad 5614.222294 | 5436.888015 |KN.m My 6480.751794 | 6485.73246 KN.m

2.5 Xác định sức kháng uốn danh định của mặt cắt liên hợp đặc chắc:

« NếuD,<D'SM,=M, () (Điều 6.10.4.2.2a-1) e Nếu D'<D,<5D' thì: 5M,~0,85M, 0,85M, - M, ( D = “+#————— ĐÓ CA 4 D' | (2) (Diéu 6.10.4.2.2a-2) - D,: Khoang cach tir TTHD đến đỉnh bản: D=Y +t, + t,= 2 +180+50 =232 mm - D’: Khoảng cách dugc qui dinh 6 Diéu 6.10.4.2.2b D=B one ty Trong đó: Fy= 345 > B=0,7

d:chiéu cao mat cat thép d=1000 mm

t,: chiều dày bản bê tông t =180 mm

t„:chiều cao vút bê tông t,=50 mm

> D=114,8 mm

Trang 29

I< ” =2,02<5 Như vậy phải tính M, theo công thức (2) Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt: M, =9,,M,, Trong đó: ø„: Hệ số sức kháng uốn, ø„ =1 Bảng kết quả sau: ĐK_ M,=ø„M,>M, Mặt cắt L/2 LB | Đơnvi My 6480.75179 | 6485.73 KN.m Mp 8508.9305 8508.93 KN.m j 1 1 Mu 1257.505 1117.78 KN.m Mn 7743.20823 7744.29 KN.m Mr 7743.20823 7744.29 Kiém tra Dat Dat

3 Sức kháng cắt theo TTGH cường đô:

Quy trình quy định nếu: ˆ >150 thì phải bố trí sườn tăng cường

w

ở đây 2 - ni =50 < 50 —> Vì vậy không phải bố trí STC, tuy nhiên trong thực tế van bố trí STC đứng để lắp thêm liên kết ngang.Do vậy trước tiên ta đi tính sức kháng cắt và kiểm tra ĐK lực cắt b khi không có STC,nếu ĐK lợc cắt không đảm

bảo khi đó mới kiểm tra dầm có STC

Sức kháng cắt tính toán của dầm: V, =ø,V,

Trong đó:

ø„: Hệ số sức kháng cắt, ø =1

V,: Sức kháng cắt danh định của dầm

Trang 30

Vây V„=0,58 1000.20.345.10” =4002 kN V, = pV, = 4002 > V, =882,56kN > Dat

(Ta không phải kiểm tra Dkluc cat khi c6 STC nifa)

4 Kiểm tra moi va dit gay với các chỉ tiết: 4.1 Mỏi do vách chịu uốn:

Các bản bụng không có gờ tăng cường dọc phải thoả mãn yêu cầu sau: Nếu: “PL<5,70 | thì ƒ,=F„ Diéu 6.10.6.3-1 2 Nếu không thì ƒ, <3, SE Điều 6.10.6.3-2 Trong đó:

- f ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong cánh khi chịu uốn do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định ở Điều 6.10.6.2 được lấy bằng ứng suất lớn nhất ở bản bụng (MP)

„: Cường độ chảy nhỏ nhất qui định của bản bụng, F.„ = 345MPa

- 3 Chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi, tính như sau:

D.= foc t+ fow + fitsim foc , Sow + đua

Trang 31

Chú ý: Tải trọng LL+IM: được tính với 2 lần tải trọng mỏi ở đây tải trọng mỏi là một xe thiết kế với khoảng cách hai trục sau là 9m (có nhân hệ số xung kích và chia cho hệ số làn) và tải trong người đi

Thay số vào được: D, = 475,26 mm Từ đó suy ra: —— t,, 20 F,, 345 = fey =Fyy =345MPa "Ta có: DS =f yt hit f,,, =29,59+13,67+15,77=59,08 Mpa So sánh thấy: 5 ;/=59,08< ƒ„ = 345Mpa —> Đat 4.2 Mỏi do vách chỉu cắt

Phải bố trí các bản bụng của mặt cắt đồng nhất có gờ tăng cường ngang và có

hoặc không có gờ tăng cường đứng để thoả mãn:

ø„ <0,58CF yw (Điều 6.10.6.4-1)

Trong đó:

Trang 32

Vc +Vnw +V ire _ (99,12 + 79,84 + 2.61,2)*10° _ 15,07Mpa DC

Ve =

Dt,, 1000.* 20

Trang 33

D <1 10 = =SC=l

w yw

t

Vậy ta có:

vy =15,07MPa < 0,58C.F,,, = 0,58 *1*345 = 200,1MPa => Dat 5 Kiểm tra về đô võng do tĩnh tai dai han:

Dầm giản đơn không có sự phân bố lại mô men nên càn phai kiểm tra độ võng dài hạn theo phân tích đàb hồi

Hệ số xung kích trong TTGHSD là:I,15,còn lại các hệ số lấy =l

Mặt cắt tiết diện liên hợp, ứng suất bản cánh trong uốn dương và uốn âm

không được vượt quá:

ƒ, <0,95R,R,F„ (Điều 6.10.5.2.1) Trong đó: + R¿: Hệ số truyền tải trọng, R, = 1

+R,: Hé sé lai, R, = 1

+ f;: ting suat trong bản cánh dầm đàn hồi do tai trong tt + F, Cường độ chảy nhỏ nhất qui định của bản cánh,

E„= 345MPa SAPO + FPO + fi

fo ting suat trong ban cénh chiu kéo do tinh tai giai doan 1 gay ra 3+ _ứng suất trong bản cánh chịu kéo do tinh tai giai doan 2 gay ra

fit ứng suất trong bản cánh chịu kéo do hoạt tải gây ra

Tính toán f= Moctncs 4 MocaViw-i 4 MinYw-» 65,11 MPa 1 ne 1 lt_3n lin Ta có 0,95.R,.R;.E„; =0,95.1.1.345=327,75 Mpa Vì /<0,95.R,.R,.F„ > Dat Mặt cắt tiết diện chưa liên hợp, ứng suất bản cánh không được vượt quá: Sy $085.R,.R,.F, Trong đó: + R,: Hệ số truyền tai trong, R, = 1 +R,: Hé s6 lai, R, = 1

+ f;: ting suat trong bản cánh dầm đàn hồi do tai trong tt + F¿: Cường độ chảy nhỏ nhất qui định của bản cánh,

Trang 34

Thiết Kế Câu Thép /,= “ set 4 =38,14 MPA ne Ta có 0,85.Ry.Rụ.Fy =0,85.1.1.345=293,25 Mpa Vì /<0,85.R,.R,.F„ > Dat

6.Kiểm tra vống do hoat tải (đô vồng ngược):

6.1 Độ võng khi có hoạt tải sử dụng: L A, < [a] = 300 = ih = 25,5mm Trong đó: Độ võng do hoạt tải lấy trị số lớn hơn của: Độ võng do xe tải thiết kế Độ võng do 25% xe tải thiết kế cộng với tải trọng làn 6.1.1 D6

Độ võng tại một điểm bất kỳ cách gối một đoạn x do tải trọng tập chung đặt

cách gối một đoạn a gây ra (x< 2) xác định bằng công thức sau: — P.bx(L2b?—3) vong do xe tải đơn: LL 6E.I.L, Trong đó: E =200000MPa L, = 20400 mm B =L,-a I =1,67E+10 mm*

Trang 35

Trục X(mm) | a(mm) | b(mm) | Lt(mm) | A(mm)

35 10200 5900 14500 20400 2.75

145 10200 14500 5900 20400 5.03

145(L/2) 10200 10200 10200 20400 77 Vậy độ võng do hoạt tải ( có tính lực xung kích) là:

A ,=1,25.(A, +A, +A, )=1,25.(2,75+5,93+7,7)=20,475 mm 6.1.2 Độ võng do 25% xe tải và tải trọng làn thiết kế: Do 25% xe tải thiết kế: A 25%tr = 0,25.20,475 = 5,118mm Y Do tai trọng làn thiết kế: 5 Lanne 12 *tt 5 9,3 * 20,4* = 6,279 tome = 384° BE 384210161102 v Tổng độ võng là: Ag =A cL 25%tr +A Lanne = 5,118 + 6,279 = 11,397

A, =max(A,A¢,) = 20,457mm <[A]= 2,55cem > Dat

6.2_ Độ vống ở giữa nhịp dâm giản đơn do tĩnh tải phân bố đêu: 6.2.1 D6 véng do DCI: Y Tinh tai rai déu: Wy¢, = 9,72 KN/m Độ võng: c5 Wual,_ 5 9/72(2000)” 1s sa mm 384” EI 384 `200000.5.9.10° 6.2.2 Độ vống do DC2 và DW Y Tinh tai rai déu: Wy +DW=9,63 KN/m Độ võng: DCI 5 Woe + DW).Li pw => = 93mm DOP’ 384 EI 6.2.3 Đô vồng cần chế tao là:

Mone = Aner + Apcrspy +0,5.A, = 18,58 + 9,3 + 0,5 * 20,457 = 38,12mm

Quyết định dùng độ vồng ngược cho tất cả các dầm là: A „;„„= 40mm *) Mối Nối tạo vồng

Vì 2 mối nối đối xứng tại vị trí Ltt/3 nên cấu tạo 2 mối nối giống nhau

Trang 36

Trang 37

VỊ ,Thiết kế neo liên kết: Sử dụng neo liên kết là neo đinh chống cắt

vé Neo đinh được bố trí trên suốt chiều dài nhịp cho cầu liên hợp hệ giản đơn

v⁄ 'Tỉ lệ chiều cao và đường kính của neo đinh chịu cắt không được nhỏ hơn

4

1 Trang thái giới han môi: 1.1 Chon kich thước neo:

Duong kinh than neo d = 20 mm

Chiéu cao neo h = 150 mm

Neo dinh chiu cat TL: 1:2 44 —¬ sĩ Jz| Ta có h/d = 150/20=7,5 > 4 —> Dat 1.2 Bước neo:

Bước của neo đinh chống cắt phải được xác định để thoả mãn TTGH mỏi

Bước của neo chống cắt không được lớn hơn: nZ,1

VQ

< (Diéu 6.10.7.4.1b-1) Trong đó:

-_p: Bước của neo đinh chống cắt theo dọc cầu

- n: Số lượng các neo chống cắt trong l mặt cắt ngang n=2

Trang 38

-[: Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn,I=1,67.10'° mm!

-Q: Mômen thứ nhất của diện tích qui đổi đối với trục trung hoà của mặt cắt

liên hợp ngắn hạn Q= 300*25*(387,14- >) +945*20* Ce — 387,14) + 400 *30 * 842,45

=14,5.10° mm

- V¿: Phạm vi lực cắt dưới LL+IM xác định theo TTGH mỏi

Đã xác định ở trên khi kiểm toán mỏi V„=61,2 KN - _ Z4: Sức kháng mỏi chịu cắt của một neo chống cắt riêng lẻ: Z, = ad* > sư a =238-29.5log N Trong đó: + d: Đường kính của neo đỉnh, d = 20mm +N: số chu kì qui định +n: Số các chu kì phạm vi ứng suất đối với mỗi lượt chạy qua của xe tải, n = l +(ADTT)„= ADTT*p

ADTT:số xe tải/ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi

thọ thiết kế ,ADTT=200 (xe) (ADTT), = 0,8*200=160 N=365*100*1*160=584000 => a = 283-29,5log(4850000) = 38,39 > Z, =ad? =3839.207 =15356,3 2.15356,3.1,67.10"° >Pp= = 575mm 61,2.10°.14,5.10

Để xác định số lượng neo chống cắt cần thực hiện những qui định sau:

Khoảng cách tim của các neo chống cắt không được vượt quá 600mm và không được nhỏ hơn 6 lần đường kính đinh 6d = 120mm

* Khoảng cách ngang từ tim đến tim neo không được nhỏ hơn 4 lần đường kính neo 4d = 80mm

Khoảng cách tĩnh giữa mép bản cánh trên và mép của neo chống cắt gần nhất không được nhỏ hơn 25mm

= Ta chọn số neo chống cắt trong 1 mặt cắt ngang n = 2

Trang 39

Khoảng cách các neo theo phương ngang cầu là p„ = 150mm Khoảng cách từ tim neo đến mép bản là 50 mm = _— Hình vẽ bố trí neo liên kết 2 TTŒH cường đô: Sức kháng tính toán của neo chống cắt phải được lấy như sau: Q.=ø Q, (Điều 6.10.7.4.4a-1) Trong đó:

- ø„: Hệ số sức kháng đối với các neo chống cắt, ø _=0.85

- Q,: Sức kháng uốn danh định của một neo đinh chịu cắt được bọc trong BT

Q,=0,5A, (#E, <A„E su

- A„: Diện tích mặt cắt ngang của một neo đỉnh chịu cắt

A.= a =314.1mm? Se

- E,: Cường độ chịu kéo qui định nhỏ nhất của neo chịu cắt,

F, = 485MPa

Trang 40

Số lượng neo chống cắt bố trí giữa mặt cắt của mômen dương lớn nhất và mỗi

điểm kề mômen 0,0, hoặc giữa mỗi điểm kề mômen 0,0 và tim của trụ đỡ ở phía

trong không được nhỏ hơn: V, n= Le = 12835 _ 5 neo Oo, 151 Trong đó: - V,: Sức kháng cắt nằm ngang danh định tính theo công thức: „ =min|085/, b4,„4,.F, }=12835kN

-As Tổng diện tích của mặt cắt thép

- b: Chiều rộng hiệu dụng của bản, b = 2000 mm

- t: Chiều dày của bản, t, = 180mm

Kế luân :

Như vậy ta sử dụng loại neo đỉnh chông cắt có các đặc trng hình học sau :

Đường kính neo d= 20 mm

Chiều cao neo h= 150 mm

Bước neo theo phương dọc cầu p= 200 mm

Bước neo theo phương ngang cầu pz= 150 mm

VI Thiết kế mối nối:

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	5,21 MB