Thông tin tài liệu
Thiết Kế Cầu Thép Trờng Đại Học GiaoThông Vận Tải Khoa Công Trình Bộ môn : Cầu - Hầm Thiết Kế môn học cầu dầm thép liên hợp Giáo viên hớng dẫn : PGS.TS Trần Đức Nhiệm Thiết Kế CÇu ThÐp I Nội dung thiết kế: Thiết kế kết cấu cầu dầm thép liên hợp với BTCT nhịp giản đơn II.Số liệu thiết kế: Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93 + Tải trọng người 3.10 −3 mpa Chiều dài nhịp: 25 m Chiều dài nhịp tính tốn:Ltt =25 - 2x0,3 = 24,4 m Khổ cầu: 7+ 2x 1.5 Loại liên kết sử dụng: bu lông cường độ cao Dầm chủ : Mặt cắt ghép tổ hợp hàn Loại thép : M270/ Cấp 345 Bêtông mặt cầu cấp 28 MPa III Tiêu chuẩn thiết kế: Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế Bộ GTVT: 22 TCN 272 - 05 Phần thuyết minh I Các số liệu bêtông, thép lựa chon mặt cắt: Thiết Kế Cầu Thép Số liệu bêtông làm mặt cầu: Bê tông làm mặt cầu : Cờng độ nén quy định bê tông fc = 28 Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 0,043 c, f c' = Tỷ trọng bê tông c Chiều dày mặt cầu ts ChiỊu dµy cđa líp phđ Tû träng cđa vËt liƯu lµm líp phđ ChiỊu dµy cđa líp phòng nớc 8.Tỷ trọng vật liệulàm lớp phòng nớc ChiỊu cao vót 26752.50 = 24 = 180 = 70 = 22,5 =5 = 0,72 = 50 Mpa Mpa KN/m3 mm mm KN/m3 mm KN/m3 mm Sè liÖu thép dầm chủ: 1.Mô đuyn đàn hồi thép Es Thép hợp kim thấp cờng độ cao M270 Cờng độ chịu kéo nhỏ Fu Cờng ®é ch¶y nhá nhÊt Fy Tû träng cđa thÐp γ s 200000 CÊp 345 450 345 78,5 Mpa Mpa Mpa kN/m3 2000 750 1000 350 25 400 30 20 945 500 250 11500 39650 77.8131 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm2 kN Lựa chọn hình dáng kích thớc mặt cắt dầm chủ: Số lợng dầm chủ n Khoảng cách dầm chủ S Chiều dài phần hẫng kể lan can Chiều cao dầm chủ H =(1/20 ữ 1/25)Ltt Chiều rộng cánh bfc = Chiều dày cánh tfc = Chiều rộng cánh dới bft = Chiều dày cánh dới tft= Chiều dày sên dÇm tw = ChiỊu cao sên dÇm D = BỊ réng lan can = BỊ réng gê ch¾n= Tỉng bỊ réng cđa cÇu B = DiƯn tÝch dÇm thÐp ANC = Trọng lợng thân dầm chủ ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 180 2000 50 50 25 350 400 30 1000 20 Hình 1: Mặt cắt ngang dầm chñ 11500 250 7000 500 1502 2% 750 2000 500 500 610 1500 610 500 2% 2000 2000 2000 2000 750 Hình 2: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp 4.Kích thớc mặt cắt dầm ngang: Tổng số lợng dầm ngang = Số lợng dầm ngang theo phơng dọc cầu Khoảng cách dầm ngang Chiều cao dầm ngang dn= Chiều dài dầm ngang Bề rộng cánh dầm ngang bfn = Chiều dày cánh dầm ngang tfn = Chiều dày sờn dầm ngang twn = Chiều cao sờn dầm ngang Dwn = Diện tích mặt cắt dầm ngang An = Khối lợng dầm ngang = 25 6100 550 1940 180 16.5 10.3 529.4 11400 34.7221 mm mm mm mm mm mm mm mm2 KN Thiết Kế Cầu Thép Tĩnh tải rải dầm chủ = I 0.23717 Tính đặc trng hình học mặt cắt 1.Xác định bề rộng hữu hiệu cánh (A.4.6.2.6) 1.1.Dầm Bề rộng hữu hiệu cánh lấy giá trị nhỏ giá trị sau: + 1/4 chiều dài nhịp + 12 lần độ dày trung bình cộng với số lớn bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh dầm + Khoảng cách trung bình dầm kề Vậy bề rộng hữu hiệu cánh dầm : 1.2.Dầm biên Bề rộng cánh dầm hữu hiệu đợc lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm cộng trị số nhỏ đại lợng sau: + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu + lần chiều dày trung bình cộng với số lớn 1/2 độ dày bụng 1/4 bề rộng cánh dầm + Chiều dài phần hẫng Vậy bề rộng hữu hiệu cánh dầm biên : Xác định hệ số quy đổi n: n= Ethep Ebetong KN/m víi thÐp cÊp 345W , bê tông cấp 28 MPa Đối với tải trọng tạm thời: n = Đối với tải trọng dài hạn: n = 3x8 = 24 Tính đặc trng hình học mặt cắt: Giá trị Đơn vÞ 6100 mm 2335 mm 2000 2000 mm mm 3050 mm 1167,5 750 1750 mm mm mm ThiÕt KÕ CÇu ThÐp bs bfc tvs ts Dtw D tfc tw t ft bft Hình3: Các kí hiệu kích thớc dầm liên hỵp 2000 180 50 1000 20 1000 20 50 25 50 350 50 25 350 400 30 400 DÇm 30 180 2000 Dầm biên Hình 4: Mặt cắt liên hợp dầm dầm biên 3.1 Đối với mặt cắt nguyên: a) Các công thức tính toán: Diện tích mặt cắt nguyên: Anc = b fc t fc + b ft t ft + D.t w Mômen tĩnh mặt cắt mép dới mặt cắt: S nc = b fc t fc ( d − t fc t D ) + b ft t ft ( ft ) + D.t w ( + t ft ) 2 ThiÕt KÕ Cầu Thép Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo chịu nén xa nhất: Yncd = S nc ; Ynct = d − Yncd Anc Mômen quán tính mặt cắt: I nc = b fc t 3fc 12 + b fc t fc (Ynct D + t w D. Yncd − − t ft b ft t 3ft t ft − ) + + b ft t ft Yncd − 12 t fc 2 t w D + + 12 b) Thay số tính toán ta đợc kết sau: Diện tích MC nguyên Mômen tĩnh Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéo Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu nén Mômen quán tính Anc Snc Yncd Ynct Inc mm2 mm3 mm mm mm4 39650 1.8E+07 461.989 538.011 6.3E+09 3.2 Đối với mặt cắt liên hợp a) Công thức tính toán: Diện tích mặt cắt liên hợp: Alh = b fc t fc + b ft t ft + D.t w + bs t s (Để đơn giản ta bỏ qua vút) n Mômen tĩnh mặt cắt mép dới mặt cắt: Slh = b fc t fc (d − t fc ) + b ft t ft ( t ft t D b t ) + D.t w + t ft + s s d + tvs + s n 2 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo chịu nén xa mặt cắt liên hợp: Ylhd = S lh ; Ylht = d + hvs + t s − Ylhd Alh Mômen quán tính mặt cắt liên hợp dài hạn: t D t ft + w I lh = + b fc t fc (Ylht − ) + + b ft t ft Ylhd − + 12 12 12 bs 2 ( ).t s3 b ts D n s + t w D. Ylhd − − t ft + + t s d + t vs + − Ylhd 12 n b fc t 3fc t fc b ft t 3ft ThiÕt KÕ CÇu ThÐp b) Thay sè cho tõng trêng hợp Mặt cắt liên hợp ngắn hạn (n=8) n =8 BỊ réng BMC Alh Slh Ylhd Ylht Ilt DÇm Dầm 250 84650 69617875 822.42026 407.57974 1.606E+10 218.75 79025 6.3E+07 799.815 430.185 1.5E+10 Đơn vị mm mm2 mm3 mm mm mm4 Mặt cắt liên hợp dài hạn (n=24) n=24 BÒ réng BMC Alh Slh Ylhd Ylht Ilh Dầm Dầm 83.3333 54650 35417875 648.08554 581.91446 1.13E+10 72.9167 52775 3.3E+07 630.609 599.391 1.1E+10 Đơn vị mm mm2 mm3 mm mm mm4 III Tính toán tải trọng: Tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ: 1.1 Tĩnh tải giai đoạn I (tác dụng lên mặt cắt không liên hợp) + Trọng lợng thân dầm chủ + Tĩnh tải trọng lợng mặt cầu + Tĩnh tải rải lên dầm chủ TLBT dầm ngang + Tĩnh tải rải lên dầm chủ TLBT hƯ liªn kÕt däc Ký hiƯu DCdc = DCbmc = 0.31125 8.76000 Đơn vị KN/m KN/m DCdn = 0.02372 KN/m Giá trị Thiết Kế Cầu Thép * Liên kết dọc dùng thép góc cạnh có : Trọng lợng 1m dài Chiều dài hệ liên kết dọc Dclkdoc= + Trọng lợng mối nối dầm lấy Vậy tĩnh tải giai đoạn : 100x100x14 20,6 6,1 0.16755 0.1 12,38 Kg/m m KN/m KN/m KN/m 1.2-TÜnh tải giai đoạn II (Tác dụng lên mặt cắt liên hợp): *Tĩnh tải lan can cầu: Trọng lợng phần lan can thép = Trọng lợng phần lan can bêtông = Dầm DClc = Dầm DClc = *Tĩnh tải trọng lợng phần lớp phủ dầm: Trọng lợng phần lớp phủ = Trọng lợng phần lớp phòng nớc = Giá trị 0.5 4.32 0,5 + 4,32= 4.82 DW = *Tĩnh tải trọng lợng rải phân cách Bề rộng dải phân cách Bpc Chiều cao rải phân cách Hpc DCpc Vậy tĩnh tải giai đoạn II là: DC2 = 1.3/ Tổng hợp loại tĩnh tải tác dụng lên dầm Coi lan can dầm biên chịu.(cha nhân hệ số ) Loại tải trọng DC1 DClc DCpc DW DC2 Dầm Dầm 12.377 0 2.794 15.171 12.377 4.82 2.794 19.991 Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ: Đơn vị KN/m KN/m KN/m KN/m KN/m Đơn vị kN/m kN/m kN/m kN/m 2,76 0,04 2,79 kN/m kN/m kN/m 0.25 0.00 0.00 m m KN/m 7.61 kN/m ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 2.1 Các hoạt tải tác dụng gồm: Hoạt tải HL93 bao gồm: +xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế +Tải trọng Tải trọng ngời 2.2 Chọn số lợng xe: Số lợng xe phần nguyên kết chia phần chiều rộng xe chạy cho 3500mm: n= 7000 =2 3500 Vậy số lợng xe Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn: 3.1 Hệ số phân bố hoạt tải theo mômen: 3.1.1 Đối với dầm + Một chịu t¶i thiÕt kÕ 0, g mi ,3 S S = 0,06 + 4300 L ,1 Kg Lt s = 0,40763 + Hai hai thiết kế chịu t¶i 0, 0, S S K g g mi = 0,075 + 3 2900 L Lt s 0,1 = 0,28309 S: Khoảng cách tim dầm chủ, S = 2000mm L: Chiều dài nhịp tính toán L = 24400 mm Trong ®ã : Kg = n(I + Aeg2 ) = 7.(2,74873.1011 + 39650.678,012) = 1,7214.1011 n : Tỷ số mô đun đàn hồi bê tông mặt cầu mô đun đàn hồi dầm I : Mô men quán tính chống uốn tiết diện phần dầm chủ A : Diện tích mặt cắt ngang phần dầm chủ eg : Khoảng cách từ trọng tam mặt cầu đến trọng tâm dầm Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế dầm g mg = max(0,40763;0,28309) = 0,40763 3.1.2 Đối với dầm ngoài: + Một chịu tải thiết kế : Dùng phơng pháp đòn bẩy 10 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 145 kN 145 kN 2000 1.1 Với xe tải thiết kế: g + Hai thiÕt kÕ: HL 0.2 1 = 1, ( 1,1 + 0, ) = 0, 78 g = g mg (0,77 + de ) 2800 d e = 250 mm : Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa e = 0, 77 + de 250 = 0, 77 + = 0,859 2800 2800 ⇒ g = 0,5602 0,859 = 0,48136 3.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo lực cắt (A.4.6.2.2.3) 3.2.1 Đối với dầm + Một chịu tải thiết kế: g vi = 0,36 + s 2000 = 0,36 + = 0,62316 7600 7600 +Hai hai chịu tải thiết kế: g vi = 0, + s s 2000 2000 ÷ = 0, + ÷ = 0,72062 7600 10700 7600 10700 Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô lực cắt thiết kế dầm g vi = max(0,62316;0, 7206) = 0, 7206 3.2.2 Đối với dầm + Một chịu tải thiết kế theo quy tắc đòn bẩy gHL1= 0.78 + Hai hai thiết kế chịu tải g= gvg (0,6+ d e ) 3000 V× de= 250 mm ⇒ g = 0,5602 0,683 = 0,48136 11 g vi = 0,36 + S 7600 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 3.3 Hệ số phân bố hoạt tải theo đối ngời bô Sử dụng phơng pháp đòn bẩy cho mô men lực cắt coi tải trọng ngời tải trọng tập trung -Dầm : g ne = 0,875.1,5= 1,313 -Dầm : g ni = Bảng tổng hợp hệ số phân bố Hệ số phân bố tính toán Hệ số phân bố cho mômen Hệ số phân bố cho lực cắt Hệ số phân bố cho ngời Dầm Dầm 0.5602 0.7206 0.0000 0.7800 0.7800 1.3125 IV.Nội lực dầm chủ: 1.Bảng hệ số tải trọng: a) Bảng hệ số tải trọng:P Loại tải trọng DC DW LL+IM b) TTGH cờng độ I Max Min 1.25 0.9 1.5 0.65 1.75 1.35 TTGH mái 1 0 0.75 Bảng hệ số điều chỉnh tải trọng: Hệ số Dẻo dai D D thừa η R Quan träng η I TÝch η = ηDη Rη I c) TTGHSD Cêng ®é 0.95 0.95 1.05 0.95 Sư dơng 1 KAD B¶ng lùc xung kÝch : Cấu kiện Mối nối mặt cầu Tất TTGH Tất cấu kiện khác ã TGH mỏi giòn ã Tất TTGH khác IM 75% T 15% 25% 12 Mái 1 KAD ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 2.Néi lùc dÇm chđ tÜnh tải gây ra: 2.1 Đờng ảnh hởng mặt cắt x L Đah Mô men x 1 +Diện tích Đah mô men M = Ltt +Lực cắt - Phần âm: V = Đah Q x.( Ltt − x ) Ltt x2 Ltt - Phần dơng : V + = ( Ltt x ) 2 Ltt 2.2 Bảng giá trị mômen tĩnh tải giai đoạn I: (có nhân với hệ số tải trọng ) Mô men mặt cắt i ®ỵc tÝnh nh sau: M i1 = γ P DC1.ωM + γ P = 1,25 Víi TTGH Cêng ®é I +γ P = Víi TTGH Sư dơng M«men DC1 gây MC Dầm x (mm) W (m2) Gối 0 L/4 6100 55.815 L/3(M Nèi) 8133.3333 66.1511 L/2 12200 74.42 Đơn vị mm m2 TTGH Cờng độ Dầm Dầm 0 863.5449 863.5449 1023.4606 1023.4606 1151.3932 1151.3932 KN.m KN.m TTGH Sư dơng DÇm DÇm ngoµi 0 690.8359 690.8359 818.7685 818.7685 921.1145 921.1145 KN.m KN.m 2.3 Bảng giá trị lực cắt tĩnh tải giai đoạn I:( có nhân với hệ số tải trọng ) Lực cắt mặt cắt i đợc tính c«ng thøc sau : Vi1 = γ P + DC1.ω+ P DC1. + Để thiên an toàn TTGH Cờng độ I P + = 1,25 γ P − = 0,9 + ë TTGH Sö dông γ P + = γ P − = 13 Thiết Kế Cầu Thép Lực cắt DC1 MC DÇm x (mm) Gèi L/4 6100 L/3(M Nèi) 8133.333 L/2 12200 Đơn vị mm w+ w(m2) w- 12.2 6.863 5.422 3.05 m2 0.763 1.356 3.05 m2 TTGH Cêng độ Dầm Dầm 188.753 97.680 68.790 13.2127 KN TTGH Sử dụng Dầm Dầm 188.753 97.680 68.790 13.2127 KN 151.002 75.501 50.334 KN 151.002 75.501 50.334 KN 2.4 Bảng giá trị mômen tĩnh tải giai đoạn II gây ra:( có nhân với hệ sè t¶i träng ) M i = (γ DC DC + γ DW DW ).ω +ë TTGH Cêng ®é I γ DC = 1,25 γ DW = 1,5 +ë TTGH Sư dơng γ DC = γ DW = Mômen DC2 MC Dầm x (mm) w (m2) Gèi 0 L/4 6100 55.815 L/3(M Nèi) 8133.333 66.151 L/2 12200 74.42 Đơn vị mm m2 TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dụng Dầm Dầm 233.925 277.244 311.900 570.210 675.805 760.280 155.950 184.830 207.933 424.978 503.678 566.638 KN.m KN.m KN.m KN.m 2.5 Bảng giá trị lực cắt tĩnh tải giai đoạn II gây ra:( có nhân với hệ số tải trọng Lực cắt mặt cắt i đợc tÝnh b»ng c«ng thøc sau : Vi = (γ P + DC2 + γ DW + DW ).ω+ − (γ P − DC2 + γ DW − DW ).ω− +Để thiên an toàn TTGH Cờng độ I γ P + = 1,25 γ P − = 0,9 γ DW + = 1,5 γ DW − = 0,65 +ë TTGH Sư dơng γ P + = γ P − = γ DW + = γ DW − = Lực cắt DC2 gây MC Dầm Gối L/4 L/3(M Nèi) x (mm) 6100 8133.333 w(m2) w+ w- 12.2 6.863 0.763 5.422 1.356 TTGH Cêng ®é TTGH Sử dụng Dầm Dầm Dầm Dầm 51.131 27.376 20.263 14 124.636 65.415 47.052 34.087 17.044 11.362 92.891 46.446 30.964 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp L/2 Đơn vị 12200 mm 3.05 3.05 m2 m2 7.244 12.389 KN KN KN KN Bảng tổng hợp nội lực tĩnh tải gây 3.1 Bảng tổng hợp mô men tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tải M DC + DW = η ( M i1 + M i ) = 0,95.( M i1 + M i ) träng) Mômen DC gây MC Dầm Gối L/4 L/3(M Nối) L/2 Đơn vị x (mm) TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dụng Dầm Dầm ngoµi 6100 8133.333 12200 1042.596 1235.670 1390.128 1362.067 1614.302 1816.090 804.447 953.418 1072.595 1060.023 1256.324 1413.365 mm m2 KN.m KN.m KN.m 3.2 Bảng tổng hợp lực cắt tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tải trọng) V DC + DW = η (Vi1 + Vi ) = 0,95.(Vi1 + Vi ) Lực cắt DC gây MC DÇm x (mm) Gèi L/4 6100 L/3(M Nèi) 8133.333 L/2 12200 Đơn vị mm TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dụng Dầm Dầm 227.890 118.803 84.600 19.433 297.720 154.940 110.049 24.322 175.835 87.918 58.612 231.699 115.850 77.233 KN KN KN KN Mômen hoạt tải gây ra: 4.1 Do xe trục gây ra: Tải trọng bánh xe khoảng cách chúng xem hình vẽ Cách xếp xe lên đờng ảnh hởng (ĐAH): Xếp xe cho hợp lực trục bánh xe trục bánh xe gần cách tung độ lớn cđa §AH 35.(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x) X = 1,455 (m) 15 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp x = 1,455m 4,3m y1 P3=145 P1=35 P2 =145 4,3m y2 y3 yi ĐAH Mặt Cắt i Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi xe trục mặt cắt i Công thức tính mômen: M truck = ∑ Pi yi = 35 y1 + 145 y2 + 145 y3 Trong đó: Pi: Trọng lợng trục xe yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 yi (m) y1 (m) y2 (m) y3 (m) 4.575 5.422 6.1 0.804 2.071 4.029 4.937 3.682 4.231 3.586 5.210 4.314 4.2 Do hoạt tải xe trục gây (Tandem): 1,2 M 110 KN 110 KN Y1 Yi y2 H×nh vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi xe trơc C«ng thøc tÝnh m«men: M Tandem = ∑ Pi yi =110.y1+110.y2 16 M (KN.m) 1225.4 1472.243 1635.5125 Thiết Kế Cầu Thép Trong đó: Pi: Trọng lợng truc xe yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen Ta có bảng tung độ vị trí đặt tải mômen dầm chủ: Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 yi (m) y1 (m) y2 (m) 4.575 5.422 6.1 4.125 5.022 5.8 4.425 5.222 5.8 P1 (KN) 110 110 110 110 P2 (KN) 110 110 110 110 M (KN.m) 940.5 1126.889 1276 4.3 Do t¶i träng gây ra: Là tải trọng rải toàn chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm Tải trọng không tính hệ số xung kích Công thức tính mômen: M Lane = Pii Trong đó: Pi: Tải trọng i : Diện tích đờng ảnh hởng mômen Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 yi (m) wi (m2) Pi (KN) M (KN.m) 4.575 5.422 6.1 55.815 66.151 74.42 9.3 9.3 9.3 9.3 519.080 615.205 692.106 4.4-Do tải trọng ngời gây ra: Tải trọng ngời cầu ôtô 3kN/m2 Là tải trọng rải toàn chiều dài dầm coi nh rải toàn bề rộng lề ngời Tải träng ngêi kh«ng tÝnh hƯ sè xung kÝch C«ng thøc tính mômen: M P = Pii Trong đó: Pi: Tải träng ngêi Pi = 3.1,5 = 4,5 (kN/m) ωi : Diện tích đờng ảnh hởng mômen Mặt cắt Gối L/4 L/3 yi (m) 4.575 5.422 wi (m2) Pi (KN) 55.815 66.151 17 4.5 4.5 4.5 M (KN.m) 251.1675 297.68 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp L/2 6.1 74.42 4.5 334.89 4.5 Bảng tổng hợp kết mômen: Mặt cắt Gèi L/4 L/3 L/2 Truck Tan dem Lµn Ngêi 1225.4 1472.2431 1635.5125 940.5 1126.8889 1276.00 519.0795 615.2053 692.11 251.1675 297.6800 334.8900 Lực cắt hoạt tải gây ra: 5.1 Do hoạt tải xe trục gây ra: Công thức tính lực cắt: Qtruck = Pi yi Trong đó: Pi: Trọng lợng trục xe yi: Tung độ đờng ảnh hởng lực cắt 4,3 M 35 KN 4,3 M 145 KN 145 KN y3 y2 Y1 Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi mặt cắt i xe tải trục Mặt cắt Gèi L/4 L/3 L/2 y1 0.6475 0.3975 0.3142 0.1475 y2 0.8238 0.5738 0.4904 0.3238 y3 0.75 0.6667 0.5 P1 (KN) P2 (KN) P3 (KN) 35 145 145 35 145 145 35 145 145 35 145 145 5.2 -Do ho¹t tải xe trục gây (Tandem): Công thức tính lực cắt: QTandem = Pi yi Trong đó: Pi: Trọng lợng trục xe yi: Tung độ đờng ảnh hëng lùc c¾t 18 Q (KN) 287.1107 205.8607 178.7773 124.6107 ThiÕt KÕ CÇu ThÐp 1,2 M 110 KN 110 KN y2 Y1 Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi mặt cắt i xe trục Ta có bảng tung độ vị trí đặt tải lực cắt dầm chủ: Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 y1 (m) y2 (m) P1 (KN) P2 (KN) Q (KN) 0.951 0.701 0.617 0.451 0.75 0.667 0.5 110 110 110 110 110 110 110 110 214.590 159.590 141.257 104.590 5.3-Do tải trọng gây ra: Là tải trọng rải toàn chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm Tải trọng không tính hệ số xung kích Công thức tính lực cắt: QLane = Pii Trong đó: Pi: Tải trọng i : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 wi (m2) 12.2 6.863 5.422 3.05 Pi (KN) 9.3 9.3 9.3 9.3 Q (KN) 113.46 63.8213 50.4267 28.3650 5.4-Do tải trọng ngời gây ra: Tải trọng ngời cầu ôtô kN/m2 Là tải trọng rải toàn chiều dài dầm Tải trọng ngời không tính hƯ sè xung kÝch C«ng thøc tÝnh m«men: QP = Piωi Pi : T¶i träng ngêi, Pi = 3.1,5= 4,5 (KN/m) i : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 wi (m2) 12.2 6.863 5.422 3.05 Pi (KN) 4.5 4.5 4.5 4.5 Q (KN) 54.9000 30.8813 24.4000 13.7250 19 Thiết Kế Cầu Thép 5.5-Bảng tổng hợp kết tính lực cắt không hệ số: Mặt cắt Gối L/4 L/3 L/2 Truck Tan dem Làn Ngêi 287.1107 205.8607 178.7773 124.6107 214.5902 159.5902 141.2568 104.5902 113.4600 63.8213 50.4267 28.3650 54.9000 30.8813 24.4000 13.7250 6- B¶ng tỉng hợp kết tính toán nội lực hoạt tải gây (có xét đến hệ số tải trọng hệ số điều chỉnh tải trọng tơng ứng): 6.1-Bảng tổng hợp kết mômen tính toán sau nhân hệ sè: M = η γ ( M xetk (1 + IM ).g mHL + M lan g mLan + M PL g mPL ) η = 0,95 : HÖ sè điều chỉnh tải trọng (1+IM) =1+0,25 =1,25 Mômen hoạt tải MC Dầm x (mm) Gối L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dung Dầm Dầm ngoµi 1865 2227 2489 3025 3617 4036 1066 1272 1422 1728 2067 2306 KN.m KN.m KN.m KN.m 6.2 Bảng tổng hợp kết lực cắt tính toán sau nhân hệ số: V = (V xetk (1 + IM ).g mHL + Vlan g mLan + V PL g mPL ) η =0,95 HÖ số điều chỉnh tải trọng (1+IM) =1+0,25 =1,25 gm : Hệ số phân bố tải trọng Lực cắt hoạt tải MC Dầm x (mm) Gối L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ TTGH Sử dung Dầm Dầm Dầm Dầm ngoµi 685.6798 452.1269 381.3793 250.5392 692.3800 461.3700 390.6720 258.7340 391.8170 258.3582 217.9310 143.1652 395.6457 263.6400 223.2412 147.8480 KN KN KN KN 20 Thiết Kế Cầu Thép 7.Tổng hợp kết tính nội lực toàn tải trọng gây ra: Bằng tổng nội lực tĩnh tải hoạt tải (đà tính phần trên) 7.1 Bảng tổ hợp mômen tính toán toàn tải trọng gây ra: Mômen tính toán MC Dầm x (mm) Gối L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dung Dầm Dầm 2907.9861 3462.4940 3878.6362 4386.8507 5231.5149 5851.8021 1870.3836 2225.8892 2494.5999 2788.4710 3323.3028 3719.4858 KN.m KN.m KN.m KN.m 7.2-Bảng tổng hợp lực cắt tính toán toàn tải trọng gây ra: Lực cắt tính toán MC DÇm x (mm) Gèi L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ Dầm Dầm TTGH Sử dung Dầm Dầm 913.570 570.930 465.980 269.973 990.100 616.310 500.721 283.056 567.652 346.276 276.543 143.165 627.345 379.490 300.474 147.848 KN KN KN KN Dầm dầm bất lợi ta tính toán cho dầm 21 Thiết Kế Cầu Thép V Thiết kế kiểm duyệt dầm chủ: Sau tính toán nội lực dầm chủ cho dầm dầm biên so sánh ta thấy dầm bất lợi nên ta tính toán thiết kế cho dầm Các dầm có mặt cắt chữ I chịu uốn phải đợc thiết kế theo: Sức kháng uốn theo TTGH cờng độ Sức kháng cắt theo TTGH cờng độ TTGH sử dụng độ võng độ vång thiÕt kÕ TÝnh to¸n mái KiĨm tra ®iỊu kiƯn cÊu t¹o: 1.1 TØ lƯ cÊu t¹o chung : Công thức kiểm toán: I yc 0,1 Iy 0,9 Trong đó: - I y : Mômen quán tính mặt cắt thép trục thẳng đứng mặt phẳng bụng - I yc : Mômen quán tính cánh chịu nén mặt cắt thép quanh trục thẳng đứng mặt phẳng bụng Iy = t fc b fc I yc = Thay sè vµo ta cã: Iy = Iyc = Iyc / Iy = KiÓm tra 12 + t ft b 3ft 12 + D.t w3 12 t fc b3fc 12 249952916.7 89322916.67 mm4 mm4 0.357358969 Đạt Ti bn FULL (file word 47 trang): bit.ly/3mtI8M4 Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net 1.2 KiĨm tra độ mảnh sờn dầm 22 Thiết Kế Cầu Thép Vì dầm sờn tăng cờng dọc nên điều kiƯn kiĨm tra lµ: 2.D c E ≤ 6,77 tw fc Trong đó: + Dc : chiều cao bụng chịu nén phạm vi đàn hồi + f c :ứng xuất cánh chịu nén lực tính toán 1.2.1 -Giai đoạn I.(n) - Dc =Yltt - Tft= 538,010 - 25 = 513,011( mm ) - f c :ứng suất bất lợi cánh nén tính tải gđ I: fc = M tt1 ycnt = 99,068 Mpa I nc Víi M tt1 =1151,393 kNm VËy 2.D c E 200000 = 51,301 < 6, 77 = 6, 77 = 304,184 Đạt ! tw fc 99,068 1.2.2 -Giai đoạn II.(3n) - Dc =Yltd-Tft = 599,391 - 25 = 574,391 (mm) - f c :øng suÊt bất lợi cánh nén do: +Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : f c = 99,068 ( Mpa) +Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : f c = +Ngời HL93 : fc = M tt Ycnd = 42,112 Mpa I lt M Ycnt = 112,435 (Mpa) I lt → f c = 99,068 + 42,112 + 112,435 = 253,614 (Mpa) VËy 2.D c E 200000 = 57,439 < 6, 77 = 6, 77 = 190,115 Đạt ! tw fc 253,614 Sức kháng uốn theo TTGH cờng độ 2.1 Độ mảnh bụng có mặt cắt đặc Điều kiện kiÓm tra : 2.Dcp tw ≤ 3,76 E Fyc Tải FULL (file word 47 trang): bit.ly/3mtI8M4 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Trong đó: 23 Thiết Kế Cầu Thép - Dcp: Chiều cao bụng chịu nén lúc mômen dẻo - Fyc: Cờng độ chảy dẻo nhỏ đợc qui định cánh chịu nén, Fyc = 345 (Mpa) Xác định Dcp: Để xác định Dcp phải xác định trục trung hoà dẻo (TTHD) mặt cắt liên hợp TTHD mặt cắt đợc xác định sở cân lực dẻo thành phần mặt cắt Lực dẻo thành phần thép tiết diện ngang tích số diện tích biên, vách ngăn cốt thép với cờng độ chảy thích hợp Lực dẻo phần bê tông chịu nén tiết diện xác định sở tơng đơng khối ứng suất hình chữ nhật khối ứng suất phân bố đền 0,85f c Bỏ qua vùng bê tông chịu kéo Giá trị lực dẻo là: Lực dẻo mặt cầu: Ps = 0,85.fc'bc.ts = 7973000 ( N ) Lực dẻo cánh chịu nén: Pc = Fy.bfc.tfc = 3018750 ( N ) Lùc dỴo cánh chịu kéo: Pt = Fy.bft.tft = 4140000 ( N ) Lực dẻo bụng: Pw = Fy.D.tw = 6520500 ( N ) Xác định vị trÝ cđa TTHD: V×: Ps = 7973 ( KN ) Pw + Pt + Pc = 13679,25 ( KN ) → Ps < Pc + Pw + Pt ⇒ Nªn TTHD qua cánh dầm chủ Do trục trung hòa dẻo qua cánh chịu nén nên Dcp = 2.Dcp tw = ≤ 3, 76 E = 90,53 Đạt ! Fyc Kết luận: Mặt cắt có bụng đặc 2.2 Độ mảnh cánh chịu nén có mặt cắt đặc chắc, Công thøc kiĨm tra lµ: 3466935 24 ... 78,5 Mpa Mpa Mpa kN /m3 2000 750 1000 350 25 400 30 20 945 500 250 11500 39650 77.8131 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm2 kN Lựa chọn hình dáng kích thớc m? ??t cắt d? ?m chủ: Số lợng d? ?m chủ... sờn d? ?m ngang Dwn = Diện tích m? ??t cắt d? ?m ngang An = Khối lợng d? ?m ngang = 25 6100 550 1940 180 16.5 10.3 529.4 11400 34.7221 mm mm mm mm mm mm mm mm2 KN Thiết Kế Cầu Thép Tĩnh tải rải d? ?m chủ... D? ?m d? ?m bất lợi ta tính toán cho d? ?m 21 Thiết Kế Cầu Thép V Thiết kế ki? ?m duyệt d? ?m chủ: Sau tính toán nội lực d? ?m chủ cho d? ?m d? ?m biên so sánh ta thấy d? ?m bất lợi nên ta tính toán thiết kế
Ngày đăng: 06/09/2021, 16:37
Xem thêm:
