ĐỒ án THIẾT kế cầu dầm THÉP bê TÔNG cốt THÉP LIÊN hợp NHỊP GIẢN đơn

ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 Đồ áN CầU THéP Số liệu thiết kế đầu vào: Số hiệu :08 Chiều dài nhịp tính toán:L=33,5(m) Khoảng cách hai tim dầm:S=2,2(m) Lan can:2ì0,5(m) Tổng chiều rộng mặt cắt ngang:13,5(m) PHầN 1:THIếT Kế BảN MặT CầU I.1 Chiều dày bản: Ta có h min = )(1653,173 30 30002200 30 3000 mm S >= + = + Vậy ta chọn h s =190(mm) làm chiều dày chịu lực của bản mặt cầu,cộng thêm 15(mm) lớp hao mòn.Trọng lợng bản khi tính toán là:h tt =205(mm) - 1 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 I.2 Trọng lợng các bộ phận: Qui đổi:1kg=9,81N I.2.1.Lan can: Trọng lợng của lan can ta coi nh tảI trong tập trung và đợc tính nh sau: P lc = 32651081,9102400 9 ììì =7,687(N/mm) I.2.2.Trọng lợng lớp phủ mặt cầu dày 75(mm) W dw = )/(10655,17581,9102250 239 mmN ì=ììì I.2.3.Trọng lợng bản chịu lực: Bản chịu lực dày 190(mm)+15 (mm) lớp hao mòn=205(mm) W s = )/(10827,420581,9102400 239 mmN ì=ììì I.2.4.Trọng lợng bản hẫng: Do xét tới ảnh hởng của lực và của xe trên cầu nên thiêt kế bản hẫng dày thêm 15 (mm) để chịu lực va này.Do đó khi tính với bản hẫng chiều dày sẽ là 230(mm) Ta có W o = )/(1042,523081,9102400 239 mmN ì=ììì - 2 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 I.3 Tính toán nội lực bản mặt cầu: Tính nội lực cho bản theo phơng pháp dảI bản.tính cho 1(mm) bản theo phơng dọc cầu. Sơ đồ tính toán là:Dầm liên tục kê trên gối cứng I.3.1 Nội lực do tĩnh tải: I.3.1.a Nội lực do bản chịu lực gây ra: Momen âm và dơng ở giữa nhịp và ở gối của dầm liên tục có thể lấy gần đúng nh sau: M= )/(1,1948 12 2200)1083,4( 12 23 2 mmNmm SW S = ìì = ì w=4,83*10 -3 N/mm 2 s M 300 200 300 W=4,83*10 -3 N/mm 2 s M 204 Sự phân phối mô men của tĩnh tảI bản mặt cầu - 3 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 R 200 =W s ì(Diện tích thực không có đoạn hẫng) ìS = )/(17,42200)3928,0(1083,4 3 mmN =ììì M 204 = W s ì(Diện tích thực không có đoạn hẫng) ìS 2 = )/(7.18042200)0772,0(1083,4 23 mmNmm =ììì Hoặc ta có thể tính M 204 nh sau: M 204 = )/(4,1799)880( 2 )1083,4( 880 2 3 200 mmNmmR =ì ì ì M 300 = W s ì(Diện tích thực không có đoạn hẫng) ìS 2 = )/(7,25032200)1071,0(1083,4 23 mmNmm =ììì Hoặc ta có thể tính M 300 nh sau: M 300 = )/(6,2514)2200( 2 )1083,4( 2200 2 3 200 mmNmmR =ì ì ì I.3.1.b. Nội lực do bản hẫng gây ra: W=5,42*10 -3 N/mm 2 0 R 200 =W s ì(Diện tích ĐAH đoạn hẫng) ìL = )/(22,91250) 2200 1250 635,01(1042,5 3 mmN =ìì+ìì M 200 = )/(37,4234 2 1250 1042,52/ 2 32 mmNmmLW o =ìì=ì M 204 = W o ì(Diện tích ĐAH đoạn hẫng) ìL 2 = )/(3,20831250)246,0(1042,5 23 mmNmm =ììì Hoặc có thể tính theo công thức: - 4 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 M 204 = )/(78,2082880)880 2 ( 2000 mmNmmR L LW =ì++ìì M 300 = W s ì(Diện tích ĐAH đoạn hẫng) ìL 2 = )/(3,11431250)135,0(1042,5 23 mmNmm =ììì I.3.1.c. Nội lực do lan can: Ta có:P b =7,687(N/mm); L có hiệu =1250-193=1057(mm); Vậy ta có: R 200 =P b ì(Tung độ ĐAH) = )/(38,12) 2200 1057 27,11(687,7 mmN =ì+ì M 200 = P b ì(tung độ ĐAH) ìL = )/(2,81251057)1(687,7 mmNmm =ìì M 204 = P b ì(tung độ ĐAH) ìL = )/(8,39971057)492,0(687,7 mmNmm =ìì M 300 = P b ì(tung độ ĐAH) ìL = )/(8,21931057)27,0(687,7 mmNmm =ìì I.3.1.d. Nội lực do lớp áo phủ bêtông nhựa dày 75(mm): Ta có:W dw =1,66ì10 -3 (N/mm 2 ) Phần lớp phủ bên ngoàI đoạn hẫng: 1250- 500= 750(mm) R 200 = W DW ì[(diện tích ĐAH đoạn hẫng)ìL+(diện tích ĐAH không hẫng) ìS] = )/(95,222003928,0750) 2200 750 635,01[(1066,1 3 mmN =ì+ìì+ìì M 200 = W DW ì[(diện tích ĐAH đoạn hẫng)ìL 2 +(diện tích ĐAH không hẫng) ìS 2 ] = )/(750)5,0(1066,1 23 mmNmm ììì M 204 = W DW ì[(diện tích ĐAH đoạn hẫng)ìL 2 +(diện tích ĐAH không hẫng) ìS 2 ] = )/(875,466]22000772,0750)246,0[(1066,1 223 mmNmm =ì+ììì M 300 = W DW ì[(diện tích ĐAH đoạn hẫng)ìL 2 +(diện tích ĐAH không hẫng) ìS 2 ] = )/(43,7342200)1071,0(750)135,0[(1066,1 223 mmNmm =ì+ììì I.3.2 Nội lực do hoạt tải: - 5 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 Xe tải thiết kế đặt theo phơng ngang để gây nội lực lớn nhất.Hai xe có tảI trọng nh nhau và cách nhau 1,8(m).khoảng cách từ tim bánh xe tới lề đờng không nhỏ hơn 300(mm) khi thiết kế và 600(mm) tới mép làn xe thiết kế. Chiều rộng làm việc của dải bản(mm) chiu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đổ tại chỗ đợc tính nh sau: Với bản hẫng: )(1515833,01140 mmX =ì+ Khi tính với mômen dơng: )(187055,0660 mmS =ì+ Khi tính với mômen âm: )(177025,01220 mmS =ì+ Trong đó X=450(mm) S=2200(mm) Số làn xe thiết kế N L = 3] 3500 13500 [ = Hệ số làn xe: 1 làn: m=1,2 2 làn: m=1 - 6 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 3 làn: m=0,85 I.3.2.a-mô men âm do hoạt tải gây ra trên bản hẫng: Đặt 1làn chất tảI ta có m=1,2 M 200 = )/(25841 1515 450105,722,1 3 mmNmm = ììì =25,84(KNm/m) I.3.2.b.Mô men dơng lớn nhất do hoạt tải Vì các nhịp bằng nhau nên mômen dơng lớn nhất xuât hiện gần đIểm 0,4 ở nhịp thứ nhất(vị trí 204) Cách xếp 1 làn xe:m=1,2 72,5.10 3 72,5.10 3 Nội lực do hoạt tải gây ra : R 200 = 1870 105,72 )0638,051,0(2,1 3 ì ìì =2076 (N/mm) =20,76 (KN/m) M 204 = 2200 1870 105,72 )0259,0204,0(2,1 3 ì ì ìì = )/(23,18)/(05,18229 mKNmmmNmm = Trờng hợp 2 làn xe: m=1 Ta có cách xếp tảI nh sau: - 7 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 72,5.10 3 72,5.10 3 72,5.10 3 72,5.10 3 R 200 = 1870 105,72 )0051,00214,00638,051,0(1 3 ì ì+ì =1793 (N/mm) =17,93 (KN/m) M 204 = 2200 1870 105,72 )0021,00086,00259,0204,0(1 3 ì ì ì+ì = )/(75,15)/(3,15745 mKNmmmNmm = Vậy trờng hợp 1 làn xe khống chế I.3.2.c.Mô men âm lớn nhất tại gối trong do hoạt tải Đặt xe sao cho trục của hai bánh trùng với trục của gối 72,5.10 3 72,5.10 3 205,9 304,1 2200 1770 105,72 )0789,01021,0(2,1 3 300 ì ì ìì= M = )/(57,19)/(5,19572 mKNmmmNmm = I.3.2.d.Phản lực lớn nhất do hoạt tải của dầm ngoài - 8 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 72,5.10 3 72,5.10 3 106,4 206,1 1515 105,72 )2869,0443,1(2,1 3 200 ì ì+ì= R = )/(3,99)/(3,99 mKNmmmN = I.4 Trạng thái giới hạn cờng độ: Tổ hợp tải trọng thẳng đứng đợc tính theo công thức sau: +++=ì )(75,1( IMLLDWDCQ ppii Trong đó lấy =1 ; Hệ số xung kích IM của hoạt tải là:25% Tĩnh tải DW là trọng lợng lớp phủ 75mm Tĩnh tải DC là các tĩnh tải còn lại. )3,9925,1(75,1)95,2(5,1)38,1222,917,4(25,1(1 200 ìì++++ìì= R = )/(51,233)/(51,233 mKNmmN = )25841(25,175,1)88,466(5,1)2,812537,4234(25,1(1 200 ìì++ìì= M )/(68,72)/(72677 mKNmmmNmm == 05,1822925,175,1 55,3905,1)58,39973,2083(9,07,180425,1(1 204 ìì +ì++ìì= M )/(8,36)/(36795 mKNmmmNmm == - 9 - ĐHXD Lã Hoàng Anh5282-49 KHOA CầU ĐƯờng 49CĐ5 )5,19572(25,175,1 )1,733(5,18,21939,0)6,2514(25,1(1 300 ìì+ ì+ì+ìì= M )/(05,44)/(44054 mKNmmmNmm == I.5 Tính toán lựa chọn và bố trí cốt thép cho bản: Ta chọn vật liệu thiết kế có đặc trng cờng độ nh sau: Bê tông: f c =30 (Mpa) Thép : f Y =400 (Mpa) Dùng cốt thép phủ keo epoxy cho cốt thép ở mặt cầu và lan can Lớp bảo vệ: _mặt cầu bêtông đổ tại chỗ+hao mòn:60(mm) _Đáy bê tông đổ tại chỗ: 25(mm) Giả thiết dùng thép N 0 15 d b =16mm:A b =200(mm 2 ) )(1572/162515205 mmd duong == )(1372/1660205 mmd am == 60,0 137,0 205,0 15,0 157,0 Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu nén khi tính sức kháng mô men nh sau: ) 2 (. a dfAM ySn = Trong đó bf fA a C yS ìì ì = '85,0 - 10 - [...]... Vậy chọn cốt thép cho mômen dơng ta dùng thép N015 a250(mm) I.5.2 Cốt thép cho mômen âm: Do mô men âm ở tiết diện 200 và 300 là khác nhau do đó ta cần bố trí cốt thép cho mô men âm khác nhau ở phần cánh hẫng trở vào tới giữa nhịp thứ nhất và phần bên trong .Cốt thép ở những tiết diện trên lần lợt đợc bố tri theo cốt thép tính toán cho mômen tiết diện 200 và 300 A s1 A s2 I.5.2.a Bố trí cốt thép cho... bản bao gồm cốt thép và bê tông đợc đa về tiết diện bê tông tơng đơng.Diện tích cốt thép đợc chuyển đổi thành diện tích bê tông tơng Hệ số chuyển đổi: n= ES EC Trong đó Ec là mô đun đàn hồi của b tông 1 EC = 0,043 ì WC ,5 ì f C' Trong đó Wc=2400kg/m3trọng lợng riêng của bê tông f C' = 30( Mpa) EC = 2,769 ì10 4 ( Mpa ) E S = 2 ì10 5 ( Mpa) E n = S = 7,2 EC Vậy dùng n=7 - 15 - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng Lã... (50 ì 175000) 0,6 f Y = 240Mpa > f S = 172,97 Mpa Đạt Cốt thép phân bố Cốt thép phụ theo chiều dọc đợc đặt dới đáy bản để phân bố tảI trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phơng chính chịu mô men dơng Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hớng xe chạy: Số phần trăm = 3840 SC 67% Trong đó: SC: chiều dài hiện có của nhịp Vì bản vách dầm chính tơng đối nhỏ do đó bỏ qua => SC =S = 2200 Số... 0,67 ì 0.8 = 0,536mm 2 / mm Bố trí Đối với cốt thép dọc bên dới dùng N0 10 và 175 có AS =0,571mm2/mm Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ Lợng cốt thép tối thiểu cho mỗi phơng là AS 0,75 Ag fY Trong đó Ag là diện tích tiết diện nguyên trên chiều dày toàn phần 205(mm) - 20 - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng AS 0,75 Lã Hoàng Anh5282-49 49CĐ5 205 ì 1 = 0,38(mm 2 / mm) 400 Cốt thép chính và phụ đều đợc chọn lớn hơn trị... 360.58 2372.4 7-Tổ hợp nội lực: 7.1-Tổ hợp nội lực trạng thái cờng độ: Hệ số tải trọng:Đối với DC: = 1,25 Đối với DW: = 1,5 Đối với LL: = 1,75 Hệ số phân phối mô men: Dầm trong : 0,62 Dầm ngoài : 0,71 Hệ số phân phối lực cắt: Dầm trong : 0,77 Dầm ngoài : 0,71 a)-Ta có bảng tổng hợp nội lực theo TTCĐ cho dầm trong: Vị trí 100 Tổ hợp nội lực-Lực cắt 101 102 103 104 - 34 - 105 ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng DC DW... tĩnh tải: 6.1 -Dầm trong: DC-Trọng lợng bê tông =(2400).9,81.10-9=2,3544.10-5(N/mm3) Bản: 2,3544.10-5.205.2200=10,61(N/mm) - 30 - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng Dầm chủ:= S A( N Lã Hoàng Anh5282-49 49CĐ5 / mm) A = 44800(mm 2 ) S = 7,85.10 5 ( N / mm3 ) Trọng lợng dầm chủ: = 44800 ì 7,85.105 = 3,7( N / mm) DW:75 mm lớp phủ bê tông nhựa : 2250.9,81.10-9.75.2200=3,64(N/mm) DC = 14,25( N / mm) 6.b -Dầm ngoài: DC1-Bản... + 6 ì 0,8(48 33) 2 + 7 ì 1,714(150 48) 2 3 = 162771,2mm 4 / mm ứng suất kéo của cốt thép chịu kéo bên trên là: 44194,5 ì (150 48) = 193,9 Mpa 162771,2 0,6 f Y = 240( MPa) f S = 193,9( MPa) < f SA = 269 Mpa fS = 7 ì Đạt Kiểm tra nứt cho tiết diện 300 Giả thiết trục trung hòa nằm trên cốt thép dới x>d=33mm cốt thép đáy bản chịu nén 0,5bx 2 + (n 1) AS ' ( x d ' ) = nAS (d x) 0,5 x 2 + 6,08... 0,5 x 2 + 128 x 1254,54 = 0 x = 38,9 > 33 Giả thiết đúng Mô men quán tính của tiết diện chuyển đổi nứt thành: I CR 38,9 3 = + 6 ì 0,8(38,9 33) 2 + 7 ì 1,143(137 38,9) 2 3 = 96786,88mm 4 ứng suất kéo của cốt thép chịu kéo bên trên là: fS = 7 ì 24380 ì (137 38,9) = 172,97 Mpa 96786,88 - 19 - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng Lã Hoàng Anh5282-49 49CĐ5 Đối với cốt thép chịu kéo cho mô men âm tại 300, dùng thanh... - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng Lã Hoàng Anh5282-49 49CĐ5 Dc-Chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim thanh gần nhất A-diện tích có hiệu của bê tông chịu kéo trên thanh có cùng trọng tâm với cốt thép Sử dụng trạng thái giới hạn sử dụng để kiểm tra nứt cho bê tông cốt thép Ta có =1;Hệ số tải trọng cho tĩnh và hoạt tải lấy là 1.Do đó mômen dùng để tính ứng suất chịu kéo là: M=MDC+MDW+1,25MLL I.6.1-Kiểm tra... 8068.3 104 105 2472 2575 412.09 429.26 3044.8 3230.1 9036.5 9515.2 Kiểm toán tiết diện I-Tỉ lệ các phần tử: Tiết diện dầm thép có: - 35 - ĐHXD KHOA CầU ĐƯờng Lã Hoàng Anh5282-49 49CĐ5 Toạ độ trọng tâm là: y=600(mm) Mô men quán tính: Ix= 1,374 ì 1010 (mm4) Mômen quán tính với trục đứng: IY=214,1 ì 106 Mô men quán tính của bản cánh chịu nén đối với trục đứng: I YC=106,7 ì 106 I yc Kiểm tra theo điều kiện: . Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông đợc đa về tiết diện bê tông tơng đơng.Diện tích cốt thép đợc chuyển đổi thành diện tích bê tông tơng Hệ số chuyển. cốt thép phủ keo epoxy cho cốt thép ở mặt cầu và lan can Lớp bảo vệ: _mặt cầu b tông đổ tại chỗ+hao mòn:60(mm) _Đáy bê tông