Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 1

Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP BÊTÔNG LIÊN HỢPSố hiệu đầu vào: Nhịp tính toán : Ltt=39.5m Số dầm : n:=6 Khoảng cách giữa các dầm : S:=2.3m Tổng bề rộng cầu: B:=14m Bề rộng phần xe chạy: Bxc:=13m Bề rộng lan can: Blc:=2x0.5mMặt cắt ngang cầu13000140001250 2300 2300 2300 2300 2300 12502%2%chiều dày lớp phủ mặt cầu:75mm Vật liệu : Bê tông dầm f’c:=30 Mpa Thép fy:=400Mpa Trọng lượng riêng:• Bê tông:2400kg/m3• Lớp phủ:2250kg/m3 NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM Chi tiết lan can 163255Di?n Tích326510 mm2500482270900 PHẦN I : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦUI.1 .Chọn chiều dày bản S:=2300 (mm)hmin:= 3000176.6730S += =>chọn chiều dày bản mặt cầu : hs=200(mm) > 175(mm) OKVì bản hẫng của dầm ngoài phải thiết kế với tải trọng xe va vào lan can,nên chiều dày bản hẫng tăng thêm 25 mm để có ho=225mmI.2.Trọng lượng các bộ phận 1Kg=9.81N Lan can có mặt cắt ngang như hình vẽ trên,diện tích 326510 mm2,trọng lượng lan can coi như một tải trọng tập trung Pb=2400.10-9 x 9.81 x 326510 Pb=7.687 (Nmm) NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM (kg/mm3) (Nkg ) (mm2)Lớp phủ mặt cầu dày 75mmWDW:=2250.10-9 x 9.81 x 75 WDW=1.655 x 10-3 (Nmm)Bản chịu lực dày 200 mm WS := 2400.10-9 x 9.81 x 200 WS=4.709 x 10-3 ( Nmm)Bản hẫng dày 225 mm Wo:=2400.10-9x9.81x225 Wo=5.3x10-3 NmmI.3.Tính toán nội lực bản mặt cầu Tính toán nội lực cho 1mm bản theo phương dọc cầu.Bản mặt cầu được xem như các dải bản nằm vuông góc với dầm chủ. Tính toán bản mặt cầu:Dùng phương pháp dải bản.Coi bản như một dầm liên tục kê trên các gối cứng là các dầm chủ.Nội lực được tính bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng(dah) nội lực.Trong đồ án này,do mặt cắt ngang cầu có 6 dầm nên có thể sử dụng tung độ dah trong phụ lục A-“Cầu BTCT trên đường ôtô”.Lê Đình Tâm_2005.Dạng đah môment tại các tiết diện 200,204,205,300 và đường ảnh hưởng lực cắt tại gối 200 như trang sau.Trong ví dụ này chỉ tính nội lực cho tiết diện 200,204,300.• Sơ đồ :dầm liên tục kê trên các gối cứng• Tải trọng:Lớp phủ mặt cầu,lan can,hoạt tảiSơ đồ tính toán nội lực bản mặt cầu1002003004005006007008002300 2300 2300 2300 230012501250I.3.1.Do trọng lượng bản thân bản:S=2300 mm ; h=200 mm WS=4.709 x 10-3 NmmMômen dương và âm tại giữa nhịp và gối của dầm liên tục có thể lấy: M=2W .12SS± M=2111,59NmmmmViệc xếp tĩnh tải mặt cầu và sự phân bố mômen âm và dương trên dải bản rộng 1mm rộng thể hiện trên hình vẽ NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM truc doi xung230023001250 1150WsWsS=2300M300Ws920M204ABC DBABCác đường ảnh hưởng của bản mặt cầu cho trong bản A1,phụ lục A. Đối với tải trọng phân bố đều,các diện tích trong bảng nhân với S để tính lực cắt và S2 để tính mômen.R200_WS:= Wsx diện tích thực không có đoạn hẫng x S R200_WS= 4,709.10-3 x(0.3928)x2300 R200_WS= 4,25NmmM204-WS:=Ws x diện tích thực không có đoạn hẫng x S2M204-WS:= 4.709.10-3 x(0.0772) x 23002 M204_WS=1923,10 Nmmmm M300_WS:=WSx diện tích thực không có đoạn hẫng x S2 M300_WS=4,709.10-3 x (-0.1071) x 23002 M300_WS=-2667,93 NmmmmI.3.2.Do bản hẫng ho=225 mm, WO= 5,3 .10-3 Nmm L=1250mmViệc đặt tĩnh tải lên bản hẫng thể hiện trên hình vẽ NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM truc doi xung230023001250 1150WoABC DTheo bảng A1 phản lực của dầm T ngoài và momen là:R200=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).LR200-Wo=5,3.10-3.(1+0.635LS)L R200_Wo=8,91NmmM200=-Wo22L M200_Wo=-4140,63 NmmmmM204=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).L2M204-Wo=5,3.10-3.(-0.2460).12502 M204_Wo=-2037,2 NmmmmM300=Wo.(diện tích ĐAH đoạn hẫng).L2 M300-Wo=5,3.10-3.(0.1350)12502 M300-Wo=1117,97 NmmmmI.3.3.Do lan can(barrier): tác dụng lên sơ đồ dầm liên tụcTải trọng lan can coi như một lực tập trung có giá trị Pb=7.687 Nmm đặt tại trọng tâm của lam can.Xếp tải lên đah để tìm tung độ đah tương ứng.Tra bảng với: L:=1250-193=1057(mm)R200=Pb * tung độ đah R200-b:=Pb * (1+1,270.LS) R200_b=12.17 NmmM200=Pb* tung độ đah * L M200-b=Pb* (-1.000)L M200-b=- 8125.16 NmmmmM204=Pb* tung độ đah * L M204-b:=Pb*(-0.4920)*L M204-b=-5699,5 NmmmmM300=Pb* tung độ đah * L M300-b:=Pb*(0.27)*L M300-b=2193.8 Nmmmm NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM 2300 2300 115012501057193500270900255163482193390100200300400I.3.4.Do lớp phủ mặt đường dày 75mm(Dead load of Wearing)2300 2300 23001250 23002300 125010020030040050060070080075050013000WDWWDW=1.655 x 10-3 Dùng bảng tra với L:=1250-500=750(mm)R200=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L+(diện tích đah không hẫng)*S] R200-DW:=WDW*[(1,0+0.635LS)*L+(0.3928)*S] R200-DW=2,99 NmmM200= WDW*(diện tích đah đoạn hẫng)*L2 M200-DW:=WDW*(-0.500)*L2 M200-DW= -465,5 NmmmmM204=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L2+(diện tích đah không hẫng)*S2] M204-DW:=WDW*[(-0.2460)*L2+(0.0772)*S2] M204-DW=446,87 NmmmmM300=WDW*[(diện tích đah đoạn hẫng)*L2+(diện tích đah không hẫng)*S2] M300-DW:=WDW*[(-0.135)*L2+(-0.1071)*S2] M300-DW= -1063,33 NmmmmI.3.5.Xác định nội lực do hoạt tải NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM Các tải trọng trục thiết kế là 145kN gồm 2 bánh xe và đặt cách nhau 1800mm theo phương ngang cầu.Tim bánh xe cách 1 khoảng tối thiểu 600 mm từ mép làn thiết kế.Khi tính phần bản hẫng,tim bánh xe có thể đặt cách mép lan can một đoạn là 300mm.Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối: X:=450 mmChiều rộng có hiệu của bản chịu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đỗ tại chỗ Khi tính bản hẫng SW:=1140+0.833 X SW=1515 mm Khi tính mômen dương SW:=660+0.55 S SW=1925 mm Khi tính mômen âm SW:=1220+0.25 S SW=1795 mmSố làn xe thiết kế = phần nguyên(bề rộng phần xe chạy/3500 mm)NL:= [120003500 ]=3, vậy số làn NL=3Hệ số làn m=1.2 cho một làn xe m=1 cho hai làn xe m=0.85 cho ba làn xea.Mômen âm tại tiết diện 200 do hoạt tải trên phần hẫngChiều rộng làm việc của dải bản SW=1515 mmChỉ xếp một làn xe m=1.2M200-LL:=-1,2*72500*4501515 M200-LL=-25841,6 Nmmmm100200300400500600700DAH M200500 300 450180072.5 kN 72.5 kNb.Mômen dương lớn nhất do hoạt tải tại vị trí 204Chiều rộng làm việc của dải bản SW=1925 mmChất tải một làn xe: Hệ số làn xe : m:=1.2 NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM M204_LL_1:=1.2(0,2040-0,0237).2300.725001925M204-LL-1=18741,83 NmmmmChất tải cho 2 làn xe. Hệ số làn xe: m:=1 M204_LL_2:=1.(0,2040-0,0237+0,0086-0,0019).2300.725001925 NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM M204-LL-1=16198,57 NmmmmM204-LL :=max(M204-LL-1 , M204-LL-2)M204-LL=18741,83 Nmmmm =>vậy trường hợp một làn xe khống chếc.Mômen âm lớn nhất tại gối 300 trong do hoạt tảiChiều rộng làm việc của dải bản SW= 1795 mmChất tải 1 làn xe bất lợi hơn: Hệ số làn xe : m=1,2M300-LL:=1,2.(-0,1022-0,0787).2300.725001795M300-LL:=-20166,07 NmmmmTổng hợp số liệu:-Do trọng lượng bản thân bản - Do lan canR200_WS= 4,25 Nmm R200_b= 12,17 NmmM200_WS= 0 Nmmmm M200-b= - 8125,16 NmmmmM204_WS= 1923,10 Nmmmm M204-b= -5699,5 NmmmmM300_WS= - 2667,92 Nmmmm M300-b= 2193.8 Nmmmm-Do bản hẫngR200_Wo= 8,91 Nmm M204_Wo= -2037,2 NmmmmM200_Wo= -4140,63 Nmmmm M300-Wo=1117,97 Nmmmm-Do lớp phủ mặt đường NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM R200-DW=2,99 Nmm -Do hoạt tảiM200-DW= -465,5 Nmmmm M200-LL=-25841,6 NmmmmM204-DW= 446,87 Nmmmm M204-LL=18741,83 Nmmmm M300-DW= -1063,33 Nmmmm M300-LL:=-20166,07 NmmmmI.3.6.Tổ hợp tải trọngCông thức tổng quát tính hiệu ứng do tải trọng gây ra Ru=. .iQiη γ∑Trạng thái giới hạn cường độ 1η:=1 DCγ:=1.25 WDγ:=1.5 LLγ :=1.75IM:=25%Mômen âm tại gối 200 M200:= η. [1.25(M200_Wo+ M200-b)+1.5.M200-DW +1.75(1+IM)M200-LL] M200=- 72558.99 Nmmmm Hay M200=-72.56 kNmmMômen dương tại vị trí 204:do trọng lượng bản thân của bản hẫng và trọng lượng lan can gây ra momen âm làm giảm hiệu ứng bất lợi của momen dương tại vị trí 204 nên lấy với hệ số 0.9 M204:=η.[1,25.(M204_Ws)+0.9(M204-Wo+M204-b)+1.5.M204-DW +1.75(1+IM)M204-LL] M204=35740,35 Nmmmm Hay M204=35,74 kNmmMômen âm tại vị trí 300: do trọng lượng lan can và bản hẫng gây ra mômen dương làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen âm tại vị trí 300 nên lấy với hệ số 0.9 M300:=η.[(1.25M300-WS +0.9(M300_Wo+M300-b)+1.5.M300-DW +1.75(1+IM)M300-LL] M300= -46062,59 Nmmmm Hay M300=-46,06 kNmmI.4.Tính toán cốt thép chịu mômen dương-Kiểm tra TTGH cường độI.4.1.Bố trí cốt thép Gỉa thiết sử dụng thép số No.15db:= 16mm Ab:=200 mm2 fy=400Mpa fc’=30MPaChiều cao có hiệu của bản bê tông khi uốn dương và âm lấy khác nhau vì các lớp bảo vệ trên và dưới khác nhau.Lớp bảo vệ• Mặt cầu bê tông trần chịu hao mòn :60mm NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:651749 [...]... VTruck _10 0 = mgVSE [14 5x1 + 14 5x(0,8 91) + 35x(0,782)] (1+ IM) = 304,958 kN VTa _10 0 = mgVSE [11 0x (1+ 0,970)].(IM + 25) = 0,809x 110 x1,97x1,25 = 219 ,13 8 kN VLL _10 0 = max(VTruck _10 0 + VLn _10 0; VTa _10 0 + VLn _10 0) = max(453,5 51; 367,7 31) = 453,5 51 kN b, Tiết diện 10 1 Mômen: 11 0kN 11 0kN 1. 2 14 5kN 35 kN 14 5kN 4.3 4.3 + 2.695 3 .12 5 3.555 3.435 DC,DW,Ln DAH M1 01 MDC _10 1 = DC.(diện tích đah mômen 10 1) = 15 ,783x(3,555x39,5/2)... 15 ,783x(3,555x39,5/2) = 11 08 ,14 4 kNm MDW _10 1 = DW.(diện tích đah mômen 10 1) = 3,587x(3,555x39,5/2) = 2 51, 848 kNm SE MLn _10 1 = 9,3 (diện tích đah mômen 10 1) mg M = 9,3x(3,555x39,5/2)x(0,809) = 528,248 kNm SE MTr _10 1 = mg M [14 5x(3,555) + 14 5x(3 ,12 5) + 35x(2,695)]x (1+ IM) = 10 74,883 kNm SE MTa _10 1 = mg M [11 0x(3,555) + 11 0x(3,435)]. (1+ IM) = 777,55 kNm MLL _10 1 = max(MTr _10 1 + MLn _10 1; MTa _10 1 + MLn _10 1) = 16 03 ,13 1 kNm Nguyễn... CU THẫP B M ễN CU HM 35 0 20 16 14 0 0 22 50 Thnh phn Vỏch Cỏnh trờn Cỏnh di Bn tỏp A(mm2) 214 40 7000 8800 5400 42640 y(mm) 690 10 13 71 13 91 Ay(mm3) 14 .79x106 0.07x106 12 .06x106 7.51x106 34.44x106 18 40 0 y-y'(mm) -11 7.69 -797.69 563. 31 583. 31 A(y-y')2 (mm4) 296.95x106 4454 .14 x106 2792.42x106 18 37.37x106 9380.88x106 Io (mm4) 3208 .14 x106 0.23x106 0.35x106 0 .15 x106 3208.87x106 - Khoảng cách từ trục quán... 10 1) mgVSE = 9,3x(0,9x35,55/2)x0,809 = 12 0,360 kN VTr _10 1 = mgVSE (14 5x0,9 + 14 5x0,7 91 + 35x0,682) (1+ 0,25) = 0,809x(269,065)x1,25 = 272,092 kN VTa _10 1 = mgVSE [11 0x(0,9) + 11 0x(0,870)] (1+ IM) = 0,809x [19 4,7]x1,25 = 19 6,89 kN VLL _10 1 = max(VTr _10 1 + VLn _10 1; VTa _10 1 + VLn _10 1) = max(392,452; 317 ,25) = 392,452 kN c, Tiết diện 10 2 Mômen Nguyễn sinh Hùng_49C5_mssv:6 517 49 ... Hùng_49C5_mssv:6 517 49 THUYT MINH N CU THẫP B M ễN CU HM Lực cắt: 11 0kN 11 0kN 1. 2 14 5kN 14 5kN 4.3 35 kN 4.3 Ln 0.682 0.7 91 0.870 + DAH V1 01 1 0 .1 0.9 1 DC,DW 3.95 35.55 VDC _10 1 = DC.(diện tích đah lực cắt 10 1) = 15 ,783x[(0,9x.35,55/2) (0,1x3,95/2)] = 249,3 71 kN VDW _10 1 = DW.(diện tích đah lực cắt 10 1) = 3,587x[(0,9x35,55/2) (0,1x3,95/2)] = 56,675 kN VLn _10 1 = 9,3.(diện tích đah lực cắt 10 1) mgVSE = 9,3x(0,9x35,55/2)x0,809... 8.295 DAH M102 9.480 + DAH M103 9.875 + DAH M104 + DAH M105 1 b, Đờng ảnh hởng lực cắt Ta xét đờng ảnh hởng lực cắt tại các vị trí 10 0 ,10 2, 10 3, 10 4 và 10 5 trong dầm đơn giản + DAH V100 Nguyễn sinh Hùng_49C5_mssv:6 517 49 B M ễN CU HM 0.9 + DAH V1 01 1 1 0 .1 1 THUYT MINH N CU THẫP DAH V102 1 1 0.2 0.8 + DAH V103 1 1 0.3 0.7 + DAH V104 + DAH V105 1 0.5 0.5 1 1 0.4 0.6 + II.2.3.2 Hệ số phân phối hoạt tải... diện 10 0 Lực cắt tại tiết diện 10 0: 11 0kN 11 0kN 1. 2 14 5kN 35 kN 14 5kN 4.3 4.3 0.782 0.8 91 1.000 0.970 DC,DW,Ln + DAH V100 39.5 VDC _10 0 = DC.(diện tích đah lực cắt100) = 15 ,783x19,75= 311 , 714 kN Nguyễn sinh Hùng_49C5_mssv:6 517 49 THUYT MINH N CU THẫP B M ễN CU HM VDW _10 0 = DW.(diện tích đah lực cắt 10 0) = 3,587x19,75 = 70,843 kN VLn _10 0 = 9,3x(diện tích đah lực cắt 10 0) mgVSE = 9,3x (19 ,75)x(0,809) = 14 8,593... Hùng_49C5_mssv:6 517 49 THUYT MINH N CU THẫP B M ễN CU HM Yt = hdc Yd = 14 00 807.688 = 592. 312 mm -Mô men quán tính của dầm I=3208.87 x106+9380.88x106 =12 589.75x106 mm4 II.2.3 Tính toán nội lực II.2.3 .1 Đờng ảnh hởng nội lực trong dầm chủ a, Đờng ảnh hởng mômen uốn Ta xét đờng ảnh hởng mômen tại các vị trí 10 1 ,10 2, 10 3, 10 4 và 10 5 trong dầm đơn giản DAH M1 01 6.320 3.555 + + 8.295 DAH M102 9.480 + DAH M103 9.875... mm ts=200 mm 2 Kg=n(I+A eg ) Es 2 x105 = = 7.22 n= Eb 2.769 x104 I =14 384.61x106 (mm4) A= 512 00 (mm2) eg=yd/2+ts/2= 514 .645 (mm) =>Kg= 7.22 x (14 384.61x106 + 512 00 x 514 .6452 ) =2.02x1 011 (mm4) 2300 Vậy mg = 0, 06 + 4300 0,4 0 ,1 0,3 11 2300 2.02 x10 3 =0.377 39500 39500 x 200 SI M Với hai hoặc nhiều làn xe chất tải, phân phối hoạt tải khi tính mômen dầm trong là 0,6 S MI mg M = 0,075... trờn No10@450,cú As=0.222 mm2 mm I .10 .S ha cu to thộp bn N020 a200 N 010 a450 N 015 a300 N 10 a150 700,0 12 50 600,0 2300 Nguyễn sinh Hùng_49C5_mssv:6 517 49 N 015 a200 THUYT MINH N CU THẫP B M ễN CU HM Phần II: thiết kế dầm chủ II .1 Các số liệu đầu vào: Quy trình: 22TCN 272 05 Quy mô cầu: - Nhịp tính toán (tính giữa hai tim gối):Ltt = 39.5 m - Chiều dài cầu: L = Ltt + 2x0,3 = 40 .1 m - Khổ cầu: B = 14 .0 . THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP BÊTÔNG LIÊN HỢPSố hiệu đầu vào: . M300-b= 219 3.8 Nmmmm NguyÔn sinh Hïng_49CĐ5_mssv:6 517 49 THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẦU THÉP BỘ M ÔN CẦU HẦM 2300 2300 11 5 012 5 010 5 719 350027090025 516 348 219 339 010 0200300400I.3.4.Do