Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép phần 1

Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Trang 1

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

6

PHẦN 2: DẦM CHỦ

Dùng dầm I bán lắp ghép căng sau lien hợp với bản mặt cầu.

1.Chiều dày tối thiểu:

Cánh trên>50mm ĐạtVách>125mm ĐạtCánh dưới>125 mm Đạt

2.Chiều cao tối thiểu(gồm cả chiều dày bản)

Hmin=0.045L=0.045x24000=1080 mm<2100mm ->Đạt.Chiều rộng bản cánh có hiệu:

chiều rộng có hiệu của dầm: = 2200 mmDầm trong :

bi 

Dầm ngoài:bi 

bc = 12502500mm



Trang 2

RDI 

C Tổ hợp tải trọng:

Trạng thái giới hạn cường độ I:

U = [1.25DC + 1.50DW + 1.75(LL + IM) +1.0FR + TGTG ]Trạng thái giới hạn sử dụng I:

U = 1.0(DC +DW) +1.0(LL + IM) +0.3WS + WL +1.0FRTrạng thái giới hạn mỏi:

4.Hệ số phân phổi cho momen:

n - tỷ số modun đàn hồi giữa vật liệu và mặt cầu:n =

= 2.1

Trang 3

a Dầm trong có bản bêtông cốt thép:Một làn chất tải :

mg = 0.06 +

= 0.5

Hai làn chất tải:

mg = 0.075 +

= 0.573

Trang 4

dah QP/2

M  =0.5x(Y1+ Y2)=0.5x(0.756+0.036)=0.396

M  =1.2(0.396)=0.475Hai làn chất tải:

Trong tâm của dầm ngoài đến mép đá vỉa lan can:de= 1250 – 1500 =-250

= 0.68 <1Dùng e =1.0

mgME =emgMI = 0.573x1=0.573.c Phần bản dành cho người đi:

Trang 5

dah QP/2

Dùng phương pháp đòn bẩy

g =0.5(Y1+ Y2)=0.5(1+1.484)=1.242 SE

=0.689Hai làn chất tải:

-

mg = 0.475Hai làn chất tải: de =-250

= 0.52

mg = e MIV

mg = (0.52)(0.84) =0.4368

6.Tính lực cắt và momen do hoạt tải:

Tính cho 5 vị trí 0.1L, 0.2L, 0.3L, 0.4L 0.5L

Trang 6

Vị trí 100:

DAH M100DAH V100

) + 35

= 286.5 kNMTR = 0

Tải trọng làn

VLn = 3

=111.6kNMLn= 0

240002160017300 

) +35(

) =254kN

Trang 7

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt ThépMTR = 3

= 609.6kNmTandem:

VTa = 110(

240002000018800 

) =177.8kNMTa = 3

= 426.7kNm Tải trọng làn

MLn= wab

Xe tải HL93:VTR = 145(

240001490019200 

) +35(

) = 221.48 kNMTR =221.48*4.8=1063.1 kNm

Tải trọng làn

MLn= wab

= 0.5 x9.3x 6

= 428.54 kNm

Trang 8

Vị Trí 103:

DAH M103DAH V10322000

240001250016800 

) +35(

) = 189 kNMTR = 189*7.2=1360.8 kNm

Tải trọng làn

MLn= wab

= 0.5 x9.3x 6

= 562.46 kNm

Trang 9

Vị Trí 104:

DAH M104DAH V10424000

240001010014400 

) +35(

) = 156.48kNMTR = 156.48*9.6=1502.2kN

Tải trọng làn

MLn= wab

= 0.5 x9.3x 6

DAH M105

DAH V10524000

Xe tải HL93:

Trang 10

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt ThépVTR = 145(

24000770012000 

) +35(

) = 124kNMTR = 124*12=1488kNm

Tải trọng làn

MLn= 2

wL = 0.125 x9.3x 6 2

7.Tính nội lực do các tải trọng khác:

DC – Trọng lượn betong=2400x9.81x10-9=2.3544x10-5 N/mm3Bản =2.3544x10-5x200x2500=11.772 N/mmDầm chủ =2.3544x10-5x583000=13.73 N/mmTổng =25.5N/mm

Kích thước dầm ngang dầy 300mm cao 1000mm

Dầm ngang đặt tại 1/3 nhịp: 2.3544x10-5x300x1000x2300=16245.36NDW: 75mm lớp phủ bêtông nhựa=2250x9.81x10-9x2500x75=4.1N/mm

DC1 - Bản hẫng: 4.71 x 10-3x1250=5.89N/mmBản 4.71 x 10-3x2500/2=5.89N/mmDầm chủ 13.73 N/mm

Tổng 25.51N/m

Dầm ngang tại 1/3 nhịp:16245.36/2=8122.6N/mmDC2 – Lan can=2.355 N/mm

DW 75mm lớp phủ bêtong nhựa

=1.66 x 10-3x(1250-1500+2500/2)=1.66N/mmVx = w( L x

2 ) = wL (0.5 -  )Mx = ()

Với

mgM =0.573mgV =0.84IMTr =25%IMLn =0gMSE=1.242wg =13.73

DC1 =25.5N/mm,Dầm ngang =16245.36NDW =4.1N/mm

Dầm ngoài:

mgM =0.475, mgV = 0.475, IMTr = 25%, IMLn =0, DC1 =25.51N/mDC2 =2.355 N/mm

Trang 11

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt ThépDW =1.66N/mm

Bảng Tổng hợp nội lực dầm trong

Tải trọng sửdụng

DC1 (Cả dầmngang trên một

[1.25DC +1.5DW +

1.75(LL + IM)] 0.00 2131.14 3774.42 4930.18 5597.85 5778.25

Vu (kN)

[1.25DC +1.5DW +

1.75(LL + IM)] 1079.05 900.80 731.22 570.37 418.12 216.46

Bảng Tổng hợp nội lực dầm ngoài



Trang 12

Tải trọng sử dụng

DC1 (Cả dầmngang trên một

0.00 666.31 1185.69 1558.12 1783.62 1862.18

DC2(lan can) len

tiet dien lien hop 0.00 61.04 108.52 142.43 162.78 169.56DW (lên tiết diện

mgM(LL + IM) 0.00 361.95 631.22 807.98 891.93 883.50

Vs (kN)

DC1 (cả dầmngang trên một

308.23 249.94 197.52 150.96 110.27 0.00DC2(lan can) len

tiet dien lien hop 28.26 22.88 18.04 13.74 9.99 0.00DW lên tiết diện

mgV(LL + IM)

[1.25DC +1.5DW + 1.75(LL

+ IM)]

0.00 1949.40 3446.57 4491.82 5084.65 5225.75

Vu (kN)

[1.25DC +1.5DW + 1.75(LL

Khi đóng neo:

fpj =0.7fpu =0.7 (1860) =1302MPaSau truyền lực:

fpi = 0.7fpu =0.7 (1860) = 1302 MPa fpy = 0.90fpu = 0.9(1860) = 1674 MPaSau khi mất mát:

fpe = 0.8fpy = 0.8(1674) = 1339 MPab Giới hạn ứng suất cho bêtông:f’c = 55MPa cường độ chịu nén 28 ngày

f’ci = 0.75f’c = 40MPA cường độ lúc căng cốt thép



Trang 13

Ứng suất tạm mất mát - kết cấu dự ứng lực toàn phần:Ứng suất nén: fct= 0.6f’ci = 0.6(40) = 24 MPa

Ứng suất kéo: fti = 0.25 fci' = 0.25 40 = 1.58 MPa

Ứng suất ở trạng thái gới hạn sử dụng sau mất mát - kết cấu dự ứng lực toàn phần:Ứng suất nén: fc = 0.45 f’c = 0.45 (55) =24.75 MPa

Ứng suất kéo: ft = 0.5 f 'c = 0.5 55 =3.71 MPa

Môdun đàn hồi:Eci = 4800 f 'ci = 4800 40 = 30360 MPaEc = 4800 f 'c = 4800 55 = 35600 MPa

c Sơ bộ chọn cốt thép căng sau.

Kiểm tra ứng suất nén giới hạn bêtông do tải trọng sử dụng hoặc kiểm tra cường độ tiết diện chịu tải trọng có hệ số Khi chịu tất cả tải trọng, cần tính với các đặc trưng tiết diện liên hợp Để chuyểnbản bê tông đổ tại chỗ thành bê tông dầm tương đương, tỷ số Modun n =0.74

Giải thiết chiều cao vút 50mm và dùng chiều rộngh bản cánh có hiệu 2530mm cho dầm ngoài

Ag = A1=583000mm2.Ig =149x109 mm4Stg = 149x10

 9/600.2=248.3x106mm3

Sbg =S1=S2=

=149x109/649.8=229.3x106 mm3Khoảng cách từ trục trung hoà đến đỉnh bản mặt cầu:

259 x

558.6x106mm3

Trang 14

259 x

266.7x106mm3 Tính sơ bộ giữa nhịp dầm ngoài:

Trị số nhỏ nhất của lực kéo sau Ff để đảm bảo ứng suất ở thớ dưới của dầm không vượt quá giới hạn 3.71MPA trong tiế diện liên hợp ở giai đoạn khai thác có thể biểu diễn như sau:

Trong đó:

Mdg – Momen do trọng lượng bản thân dầm =988.56kNm

Mds – Mômen do tĩnh tải của bêtông + dầm ngang =1862.18kNmMda - Momen do tĩnh tải chất thêm =289.1kNm

ML - Momen do hoạt tải + Xung kích (Trạng thái giới hạn sử dụng) =883.5x0.8=706.8kNmeg - Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến trọng tâm cốt theo kéo sau:

Ff 4.52x106N=4520kN

Giá thiết ứng suất trong bó sau tất cả mất mát là 0.6fpu =0.6(1860) = 1116 MPa

=4047.1mm2Để thoải mãn điều kiện cường độ:

 M =  Aps x 0.95fpu MuTrong đó:

=2266.22mm2 <4047.1mm2chọn tao thép: Thư chọn 42 tao 12,7 ;Aps=42x98,71=4145.8mm2

Chọn 6 bó,mỗi bó 7 tao, đường kính ống gen,phía trong la 55mm,phía ngoài là 60mm.

Trang 15

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

TI? T DI? N GI? A NH?P TI? T DI? N Đ? U NH?PSO Đ? B? TRÍ BO CÁP

Bố trớ cốt thộp và độ lờch tõm cỏc bú thộp tiết diện

TIẾT DIỆN GIỮA NHỊP TIẾT DIỆN 1/4 NHỊP TIẾT DIỆN ĐẦU NHỊP

fpT = tổng mất mát (MPa)fpF = mất mát do ma sát (MPa)

fpES = mất mát do co ngắn đàn hồi (MPa)fpSR = mất mát do co ngót (MPa)

fpCR = mất mát do từ biến của bê tông (MPa)

fpR2 = mất mát do tự chùng (dão) của cốt thép dự ứng lực (MPa)

a) Tính mất mát do tụt neo

Trang 16

Trang 17

c) Tính mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi

Mất mát do co ngắn đàn hồi trong các cấu kiện kéo sau, ngoài hệ thống bản ra, có thể lấy bằng :cgp

Bảng tính toán mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi

Trang 18

 Với các cấu kiện kéo sau :

fpSR = (93 - 0.85 H) (MPa) trong đó :

H - độ ẩm tơng đối của môi trờng, lấy trung bình hàng năm (%) , H = 80%

e) Tính mất mát do từ biến của bêtông

Mất mát dự ứng suất do từ biến có thể lấy bằng :

fpCR = 12,0 fcgp - 7,0 fcdp  0 (5.9.5.4.3-1)trong đó :

fcgp = ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực (MPa)

fcdp = thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực do tải trọng thờng xuyên, trừtải trọng tác động vào lúc thực hiện lực dự ứng lực Giá trị fcdp cần đợc tính ở cùngmặt cắt hoặc các mặt cắt đợc tính fcgp (MPa)

fpES42.2040.2835.5826.04

Trang 19

B- kiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông

1) Giíi h¹n øng suÊt trong bªt«ng vµ thÐp dù øng lùca) Giíi h¹n øng suÊt trong bªt«ng

a.1) Giíi h¹n øng suÊt kÐo

a.1.1) Trong giai ®o¹n c¨ng kÐoGiíi h¹n øng suÊt nÐn :

Giíi h¹n øng suÊt kÐo :

Trang 20

b) Kiểm tra độ võng

Hệ dầm đã cho là dầm đơn giản , do đó độ võng giới hạn là : 80026000800

32.5 mmĐể kiểm ra độ võng của dầm chủ , ta xếp tải lên tất cả các làn

Sơ đồ xếp tải kiểm tra võng nh hình sau :

Trang 21

Khi tính toán độ võng , các giá trị mômen ở trên cần đợc nhân với hệ số mg = 1.2*1/n = 1.2* 1/4 = 0.3

+ Công thức tính độ võng : MmMkEI .

Với EEb 33915Mpa; I = 170953.38x106mm4

4 mm

- Với xe Truck +Lane :

So sánh với trị số giới hạn của độ võng ở trên ta thấy đều thoả -> Điều kiện về độ võng là đạt

c) Trạng thái giới hạn mỏi

Sơ đồ xếp tải nh hình sau :

Mômen có kể đến các hệ số : Mmỏi 0.75*0.586*1384.8*1.15= 700 kNmứng suất tạiửtọng tâm bó cốt thép do tải trọng mỏi :

-> Trạng thái giới hạn mỏi đợc thoả mãn

C) Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I1) Sức kháng uốn

Điều kiện kiểm toán : Mu .Mn

Trong đó : Mn - sức kháng uốn danh định tiết diện chữ I :

Với fps- ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trớc ở sức kháng danh định

f )04

ff

Trang 22

Kết quả tính toán cho trong bảng sau :

ở đây ta sử dụng cốt thép DƯL toàn phần nên d edp

b) Hàm lợng cốt thép tối thiểu

- Điều kiện kiểm tra : Mn 1.2Mcr

Trong đó : Mcr- sức kháng nứt : r

yIM 

Trang 23

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt ThộpKiểm toán theo công thức : Vu Vn

Với :  - hệ số sức kháng cắt ,  =0.9

V - sức kháng cắt danh định , Vn đợc lấy theo trị số nhỏ hơn trong hai trị số sau :

V  và Vn 0.25fc'bvdv Vp

V 0.083'

Vs  vyv(cot  cot )sin

9.0Kết quả tính toám nh sau :

+ Bề rộng chịu cắt có hiệu : ta lấy bv bằng chiều rộng của bản bụng

Kết quả tính toán nh sau :

ứng biến trong cốt thép ở phía chịu kéo do uốn của cấu kiện :

Trang 24

Nếu giá trị xtính từ phơng trình trên là âm thì giá trị tuyệt đối của nó phải đợc giảm đi bằng cách nhân với hệ số F lấy theo :

Ngoài ra thì :

f  và fpe 0.8fpy 1339.2Mpa,

AFfpc 

Trang 25

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	12,63 MB