(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế cầu bê tông cốt thép dầm liên tục nhịp 2x22m thi công bằng phương pháp đà giáo

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI

HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ

CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẦM

LIÊN TỤC NHỊP 2X22M THI CÔNGBẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀ GIÁO

GVHD:NGUYỄN HUỲNH TÂN TÀISVTH: TRẦN BÁ SƠN

MSSV: 15127093

SKL006835

Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2020

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌCSƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

HCMC University of Technology and Education

KHOA XÂY DỰNGBộ môn: Công trình Giao Thông

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẦM LIÊN TỤC NHỊP 2x22m

THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀ GIÁO

GVHD :TS Nguyễn Huỳnh Tân TàiGVPB :TS Đỗ Tiến Thọ

SVTH :Trần Bá Sơn

MSSV :15127093

Tp Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2020

Trang 3

Số liệu thiết kế……… ……… 1

CHƯƠNG 1:TÍNH TỐN LAN CAN 1

1.1.Tính tốn lan caná 1

1.1.1.Thanh lan can 1

3.3Tính tốn sơ bộ số lượng cáp DUL 11

3.3.1.Tính tốn sơ bộ nội lưc phục vụ cho việc tính tốn cáp DUL 11

3.3.2.Tính tốn sơ bộ số lượng bĩ cáp DUL 12

3.6.1.Kiểm tốn khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực 18

3.6.2.Kiểm tốn khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn khai thác 18

3.6.3.Kiểm tốn khả năng chịu uốn của dầm ở trạng thái giới hạn cường độ 19

3.6.4.Kiểm tra hàm lượng cốt thép tại mặt cắt V-V 20

3.6.5.Kiểm tốn về lực cắt 20

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤ CẦU 21

4.1.Giới thiệu chung 21

4.2.Các tải trọng tác dụng lên trụ và nội lực 21

4.3.Kiểm toán trụ cầu 30

Trang 4

• Qui mo k€t du :2x24m (2 nhip lien t1,1c)• Tai tr<,mg thi€t k€:- Ho11-t tiii HL93• M�t xe ch11-y:Bl= 14m

• Lan can + 1� cong Vl_l:B2= lm• T6ng b�r9ngdu:B= B1+2xB2=l6m• D11-ng k€t ciu nmp:Ciu dim

• D11-ng m�t ca'.t:Ban khoet 16 tron• V�t li�u k€t ciu:BTCT di;i ung h,tc• Cong ngh� ch€ t11-o:Cling sau

• Cip betong:Dim chu: f',= 50Mpa• Ty tr<;mg betong:y C =25 kN/ m3

• Lo11-i co't thep DUL: tao thep cucJng d(> cao theo tieu chuli'.n ASTM A416-99 Grace 270 (Liuzhou OVM Construction Machinery Co., Ltd)

• Thep thucJng:+ Thep c6 gel CII:fyv=280MPa

+ Thep c6 gel CIII:fy=420MPa

SVTH: TRẦN BÁ SƠNMSSV: 15127093

GVHD TS.NGUYӈN HUǣNH TҨN TÀICHUO'NG I: TiNH TOAN LAN CAN

1.1 Tinh toan Ian can1.1.1 Thanh Ian can:

Ch9n thanh Ian can thep 6ng duang kinh ngoai D = 200mm, duang kinh trong d = 184mm Khoang each 2 c(>t Ian can la : L = 2000mm

Kh6i luqng rieng thep Ian can Y, = 7.85xl0-5

N/mm3 Thep cacbon s6 hi�u CT3: f,, = 240 MPa

a Tai trong tac dung len thanh Ian can:- theo phmmg thil.ng dung:

+ tinh tai: tr9ng luqng tinh toan cua ban than Ian can

- Theo phucmg ngang: + Ho11-ttai:

Tai phan b6: w = 0.37 N/mm- M(>t tiii �p trung P = 890 N du<,1c d�t theo phudng bit ky DE nguy hiEm nhit ta d�t tiii t�p trung P nay theo phudng h<Jp h,tc cua Mx va My.

b Noi luc cua thanh Ian

can: * Theo phudng y:

- Momen do tinh tiii t11-i m�t ca'.t giua nhjp:

MYg =g

xL2 =0.38x20002

=190000N.mm

- Momen do ho11-t tiii phan bo' 11!-i m�t ca'.t giua �p:

Trang 5

* T6 h<Jp n(li h;tc tac dl}ng len thanh Ian can:

M = rt-[ J<Yoc·M� + Yu.,M;:,)2 + (Yu.,M::,)2 + Yu.,Mp]-Trong d6:

+ 11: la h� so'di�u chinh tai tn;mg:

11 = 11o•111•11R

Vdi:

110 = 0.95 : M so' deo cho cac thie't ke' thong thuc!ng va theo dung yeu ch

111 = 1 : h� so' quan tr9ng'llR = 1 :h� s6 du thua (muc thong thuc1ng)⇒ 11=0.95X1X1=0.95

+Yoe = 1.25: h� so' tai tr9ng cho finh tai

+Yu.= 1.75: h� s6 tai tr9ng cho ho11-t tai

⇒M = 0.95 X [ J(l.25 X 190000 + 1.75 X 185000)2 + (1.75 X 185000)2 + 1.75 X 445000]

= 31539621 N.mmDua v� d!m lien tl}c:

+ Mo men dudng ldn nha't t11-i giua nbip:M112 = 0.5xM = 0.5x31539621 = 15769810 N.mm + Mo men am ldn nha't tl!,i go'i:

Mg = 0.7xM = 0.7x31539621 = 22077734 N.mm c Ki€m tra kha niing chiu lye cua thanh lan can:

cl>.M �MTrongd6:

+ cl> : la M s6 sue khang: cl> = 1+ M: la momen ldn nha't do finh va ho11-t tai+ Mn: sue khang ciia tie't di�n M =fy xS

S la momen khang u6n ciia tie't di�n

S= � (D3 -d3 ) = �x(2003 -1843 ) = 173818 mm'

3232

Trang 6

GVHD TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI

⇒M = 240x173818 = 41716329 N.mm

<!>.M = lx 41716329 = 41716329 N.mm � 22077734 N.mm V�y thanh Ian can dam bao kha nling chju h;tc!

*Kiem tra kha nling emu h;tc ciia CQt lan can: - Ll;ic tac dl}ng: (chi c6 ho11-t tai)

+Ll;ic phan bo': w = 0.37 N/mm cl 2 thanh Ian can cl hai ben ci;lt truy�n vao ci;lt 1 ll;ic �P trung: P'= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N

+ Ll;ic �p trung: P = 890 N

+Suy ra ll;ic �p trung vao CQt la:P"=P'+P=740+890= 1630 N

p"=l630Np"=1630N

2

Trang 7

D6 A.N T6T NGmePGVHD TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI

+ S momen khang uo'n cu.a titt dil;n

2x 250 x83

+250x8x12I

2J

w+Pqlc

w+P

- V�y «l>M = 128884357 > M= 0.95 x1.75 x3031800=5040367 N.mm ⇒M�t d'.t chlin c{lt dil.m bil.o khil niing chju h;tc!

* Kilm tra d(l mil.nh cu.a c(lt Ian can:K.

r J:' :s 250Trongd6:

+ K = 0.75: hi; s6 chi�u dai ht'i'u hil;u+ L = I070 mm : chi�u dai khong du<;Jc gihng ( £ = h)+ r : ban kinh h6i chuyln nho nha't

kiem tra sue

khang (sue ch6ng nh6) cua bu long:

Trang 8

�

N=�-�� -�� 187.5

( 740+890)x( 270+ 620 + 970)��(3 -X740+0.46X1120)�X 125� N=� �� --

ChQn bu long cu'clng d(l cao du'clng kinh 20 mm ta c6:

A, = n:' = 1e.!o2= 314 mm la dil;n tich bu long theoduclng ldnh danh djnh.

2Pub= 830 MPa la cu'clng d(l chju keo nho nha't quydjnh cu.a bu long cu'clng d(l cao c6 16 mm<d<27 mm (22TCN272-05)

Xet !: :

Pu = 3(W+P) = 3x(740+890) = 4890 N.

3

Trang 9

D6 AN T6T NGmePGVHD: TS NGUYEN HUỲNH TẤN TÀI

Rn = 0.38A.FubN, = 0.38x314x830xl = 99035.6 NThay s6 :

So sanh ta tha'y h!c keo trong bu long do cac til.i trQng tac d�ng N= 14346 N nho hdn kha

nling chju keo ciia bu long Tn = 198071.2 N, cho nen bu long v�n lam vi�c an toan!

MSSV: 15127093

Trang 10

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀITrọng lượng lan can

Trọng lượng thanh lan can

Lớp phủ bê tông nhựa

Trang 11

 Do bản thân

5

Trang 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

M

bt DC

bt0.75  9.3750.75  7.03kNm

Trang 13

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI

6

Trang 14

- Chiều cao vùng bê tông chịu nén của bê tông

Trang 15

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀIXác định trường hợp phá hoại của bài toán côt đơn

y

As 10

 

d

2

10

 16

cs

Trang 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- Kiểm toán sức kháng uốn của tiết diện A của bản mặt cầu:

=> Thỏa điều kiện

 Kiểm tra nứt của bản hẫng

Sở đồ bố trí thép đồi bản hẫng chịu momen âm

Điều kiện kiểm tra nứt:

Trang 17

Vậy bê tông không nứt2.2 Tại mặt cắt B-B

Trang 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTrọng lượng bản thân

 DC

lc3.875  0.513.875 1.97kNm

Mgc

 DC

gc3.5  7.53.5  26.25kNm

MDW

Trang 19

Thiết kế cốt thép cho 1m chiều dài bản mặt cầu khi đó giá trị nội lực trong 1 m bản mặt cầu như sau:

- Chiều cao vùng bê tông chịu nén của bê tông

Trang 21

=> Thỏa điều kiện

 Kiểm tra nứt của bản hẫng

Sở đồ bố trí thép đồi bản hẫng chịu momen âm

Điều kiện kiểm tra nứt:

c1.55MPa  0.8 f

r 0.83.98  3.2MPa

Vậy bê tông không nứt

10

Trang 22

Khẩu độ nhịp

(m)Chiều cao dầm

(m)

Bề dày bản đáy không dùng để đặt bó cáp DUL nên chỉ cấu tạo khoảng 20 25 cm Bề dày mặt hộp lấy theo kết quả tính toán cục bộ, nhưng thườngkhông nhỏ hơn 20cm

21,8

Trang 23

SVTH: TRẦN BÁ SƠNMSSV: 15127093

11

Trang 24

Sơ đồ xếp tĩnh tải lên chiều dọc cầu

Trọng lượng bản thân dầm chủ (DC1) :

bt  A 2513.9794  349.5kN / m

mc

Trong đó :

Tỉnh tải lớp phủ bản mặt cầu(DW):

Tỉnh tải lan can (DC2):.

Trọng lượng gờ chắn:

Trang 25

Xếp 3 làn xe : m =0.85Xếp 4 làn xe : m =0.65Tải trọng trục xe được nhân thêm hệ số xung kích (IM) để xét tới tính chấtquán tính của tải trọng xe Lấy theo 22TCN272-05 : Đối với TTGH khác(khác mỏi và đứt gãy):IM=33% Tải trọng làn không có hệ số xung kích

Xe tải thiết kế:

Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sauthay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngangkhoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

Hình 3.5 : Xe tải thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Xe hai trục thiết kế:

Xe hai trục thiết kế gồm một cặp trục 110KN cách nhau 1.2m, cự ly của cácbánh xe theo chiều ngang lấy bằng 1.8m

DỌC CẦUNGANG CẦU

Hình 3.6: Xe 2 trục thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Tải trọng làn thiết kế:

12

Trang 26

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPGồm tải trọng 9.3N/mm phân bố đều theo chiều dọc Theo chiều ngang cầuđược giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm Hiệu ứng lực củatải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.

9.3 KN/m

Hình 3.7: Đặc trưng tải trọng làn thiết kế

Các hệ số

Hệ số tải trọng :

Trang 27

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI    

Tổ hợp tải trọng theo trạng thái ghới hạn cường độ, với các hệ số tảitrọng :



DC

1,25

LL

1,75Việc tính toán nội lực sẽ được tính tự động bằng phần mềm Midas, ta được các kết quả sau:

Biểu đồ bao momen giai đoạn khai thác ở TTGH cường độ

Biểu đồ bao momen giai đoạn khai thác ở TTGH sử dụng

13

Trang 28

Biểu đồ lực cắt giai đoạn khai thác ở TTGH cường độ

3.3.2 Tính toán sợ bộ số lượng bó cáp dự ứng lực:Vật liệu cáp dự ứng lực:

Cáp sử dụng là loại tao cáp cường độ cao theo tiêu chuẩn : ASTM A416-99Grace 270 độ chùng thấp, có các chỉ tiêu sau :

+ Đường kính danh định tao cáp : 15.2mm

+ Lực căng 1 tao dự kiến : 195kN+ Ứng suất ban đầu trong cáp :

fpj 

195000

140

Biểu đồ lực cắt giai đoạn khai thác ở TTGH sử dụng

Dựa trên biểu đồ momen, ta biết được giá trị momen lớn nhất trên dầm (chỉlà gần đúng) Sử dụng giá trị này để chọn số lượng cáp DUL cần thiết chodầm

Momen dương lớn nhất :

Trang 29

Kích thước đầu neo: chọn bó cáp 19 tao, với mác bê tông C50 ta có:+ A x B x C = 310 x 250 x 164 (mm)

+ D = 100 mm+ E = 217 mm+ F = 90 mm

I = 60mmN = 7

14

Trang 30

Tính số bó cáp:

Số bó cáp được tính sơ bộ theo công thức:

h=1660 mm : Chiều cao dầmThay vào :

E c38007

3.3.3 Bố trí cáp cho dầm:

đồ ta được Lmin = 1m, Rmin = 6.5m

Bố trí cáp DUL đầu dầm

Bố trí cáp DUL tại giữa nhịp

Trang 31

MSSV: 15127093

Trang 32

Bố trí cáp DUL tại trụ

Bố trí cáp theo chiều dài dầm

Diện tích ống gen :

Trang 33

Gọi x’ :là trọng tâm của tiết diện betông đặc –không khoét lỗ tính từ mépdưới dầm (kết quả xuất ra từ Midas)

x’ =864.8 mm

trục đi qua mép dưới dầm (kết quả xuất ra từ Midas)

Giai đoạn 2 : Tiết diện bít lỗbởi cáp DUL :

Momen tĩnh của cáp DUL lấy đối với TTH của tiết diện giai đoạn 1 :

Trang 34

Trang 35

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀIVới :

Là tổng các mất mát ứng suất.(Mpa)

PTf

f

fPR 2 : Mất mát ứng suất của cốt thép do trùng nhảo của cốt thép trong

f

3.5.1 Các mất mát ứng suất tức thời:a Mất mát ứng suất do ma sát: fPF

Trang 36

b Mất mát ứng suất do ép sát neo: fPA

Chọn độ tụt neo

  6mm để tính.Mất mát ứng suất do ép sát neo ở đầu là lớn nhất và nó giảm dần vào trong

Gọi x là chiều dài ảnh hưởng của ứng suất ép sát neo,tại mặt cắt II-II đượcxác định theo công thức:

x 

LE

P

644409.5195000

102144.78mm 

L

44000

Trang 37

Mất mát ứng suất do nén đàn hồi trên dải bản được xem là bằng nhau và bằng mất mát tại mặt cắt V-V và được xác định theo công thức:

N là số lần căng cáp: N=8

và trọng lựơng bản thân dải bản gây ra và được xác định:

Trang 38

- Ứng suất cáp truyền vào dầm là:

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm nhóm cáp DƯL: e =519.2 mm

Trang 39

- Tính lại:

19

Trang 40

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPĐạt!!!

Cuối cùng ta được lực căng cáp:

b Mất mát ứng suất do từ biến:

Ta xem biến dạng từ biến trong bê tông là bằng nhau tai các vị trí, xét tai mặt cắt V-V vì nội lực do tỉnh tải gây ra tai mặt cắt náy là lớn nhất

của trọng lượng bản thân và lực căng cáp.SVTH: TRẦN BÁ SƠN

MSSV: 15127093

Biến dạng do từ biến được xác định từ công thức:

 fPCR  nCR ,TR  fcpg  nCR , LT  fcdp

đầu thi công lan can, lề bộ hành và lớp phủ bản mặt cầu, thì các hệ số quyđổi có xét đến tính từ biến của bê tông được xác định

c Mất mát ứng suất do chùng nhảo của cáp:

Được xác định như sau:

Tổng ứng suất mất mát tại cá mặt cắt được tổng hợp dưới bảng sau:

Bảng tổng hợp mất mát ứng suất:

Trang 41

Mất mát ƯS do Kí hiệu MC I-I MC II-II

20

Trang 42

3.6.1 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực:

Cường độ chịu nén của bê tông khi truyền lực căng cáp (t=5 ngày) là:

fci '  30 3 MPa

'  0.6  30.3MPa  18.18MPa0.6f

Tải trọng tác dụng giai đoạn này gồm:+ Trọng lượng bản thân dải bản

Trang 43

GVHD: TS.NGUYỄN HUỲNH TẤN TÀI+ Lực căng cáp.

Ưùng suất ở thớ trên và thớ dưới của tiết diện của dải bản được xác định như sau:

Giá trị mang dấu (-) là tiết diện chịu nén, dấu (+) là tiết diện chịu kéo

CẮTfpi 1339.04 1320.5 1311.24 1211.04 1129.44

21

Trang 44

3.6.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn khai thác:

'  0.45  50  22.5MPa0.45f

Ưùng suất tại thớ trên và thớ dưới của tiết diên bản gây ra bởi tải trọng giai đoạn 2 ở trạng thái GHSD là:

Trang 45

Trong thực tiễn thiết kế xem ứng suất phân bố trên hình chữ nhật cạnh là

Điều kiện kiểm tra:  M n

 M

u

Trong đó:

theo công thức sau:

1  0.85 0.05

750  28 0.7

22

Trang 46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPSức kháng của tiết diện là sức kháng tổng hợp của phần cáp và phần bêtông chịu nén Do đó để xác định sức kháng này trước hết ta phải xác địnhvị trí trục trung hòa c.

'  (b 

+ Nếu

c h

f

Mn  Aps  fps  d p2 0.85  fc1  hf  b  bw  2

+ Nếu

c h

Mn  Aps fpsd p a 

Đối với mặt cắt V-V:

Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép trên chịu nén: (A 5.7.3.1.1-4)Trong đó:

Trang 47

Quy đổi sang tiết diện chữ I

Thay số vào, tính được:

c

0.280.85500.7 5000  212801860

1470=> trục trung hòa đi qua cánh, ta tính lại c theo tiết diện chữ nhật:

Trang 48

3.6.5 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tại mặt cắt V-V:

+ Điều kiện về phá hoại dẻo :

Trang 49

u

)

1.2M

cr18401017580Nmm

Mr

caét

24

Trang 50

=> các mặt cắt đều thõa lượng cốt thép tối thiểu

3.6.6 Kiểm toán về lực cắt:

Tính ở mặt cắt trụ (V-V):

xung quanh nó bằng 0 Tính bằng công thức sau:

pspopfpc

Trang 52

 0.58483000 cot g 42  21280 996.95

x

1.721021280195000

Vậy dùng42và  = 1.90

Thỏa mãn yêu cầu!

Bước 6: (đối với MC V-V)

Khoảng cách tối đa cốt thép đai

Trang 53

Sư dơng kho¶ng c¸ch tèi ®a lµ 490 mmKhoảng cách tối thiểu cốt đai chịu cắt:

26

Trang 55

Trang 56

Kích thước sơ bộ trụ cầu

4.1.2 Các thông số thủy văn:

Cao độ mặt đất tự nhiên:

MĐTN  2.5m

Cao độ đỉnh bệ:

MNCN  2m

Cao độ đáy bệ trụ:

MNCN  0m

4.1.3 Vật liệu sử dụng:

c

y 400MPa

4.2 Tải trọng tác dụng lên trụ

Chiều dài dầm tác dụng lên trụ: Vì kết cấu cầu là kết cấu đúc trên đà

11= 22m

Trong các tính tóan dưới đây ta quy định: trục x là trục theo phương dọc cầu,trục y là trục theo phương ngang cầu

Tại mỗi vị trí gối có các lực tồn tại theo 3 phương vuông góc tác dụng:Lực theo phương dọc cầu:

Tĩnh tải kết cấu phần trên tác dụng xuống trụ T4 bao gồm:Trọng lượng bản thân dầm:

Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu

Trang 57

DW

594

Trọnglượnghệlancan+gờchắn

4.2.1.2 kết cấu phần dưới:

Trọng lượng gối cầu: xét tại trụ T10 gồm 2 gối (1 gối cố định và 1 gốidi động 1 phương) Khối lượng 2 gối cầu này:

4.2.2 Tải trọng gió:

Tốc độ gió thiết kế được tính bằng công thức:

V  VB.S

Trong đó:

hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy định trong bảng

để

B2

kiểm toán ở trạng thái giới hạn cường độ III và sử dụngS : Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu theo quyđịnh trong bảng 3.8.1.1.2 Ta có độ cao mặt cầu cách mặt nước trên 10m vàkhu vực thông thoáng nên S = 1.09

V1  VB1.S  45  1.09  49m / sV2  VB2 S  25  1.09  27.25m / s

4.2.2.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình Đối với tải trọng gió ngang

trọng tâm của các phần diện tích thích hợp:

Trong đó:

28

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	3,26 MB