(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế cầu dầm i nhịp giản đơn 25m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG THIẾT KẾ CẦU DẦM I NHỊP GIẢN ĐƠN 25M GVHD: TS NGUYỄN DUY LIÊM SVTH: PHẠM ĐĂNG QUANG MSSV : 15127020 SKL006838 Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Khoa Đào tạo Chất Lượng Cao ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM I NHỊP GIẢN ĐƠN 25M Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN DUY LIÊM Sinh viên thực : PHẠM ĐĂNG QUANG MSSV : 15127020 TP.HCM – 2/2020 LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn em xin gửi đến thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt quý thầy cô khoa Kỹ thuật Xây Dựng Cơng Trình Giao Thơng, mang đến cho em tảng kiến thức chuyên môn vững suốt chặng đường năm đại học Những giảng lời chia kinh nghiệm hành trang quý báu cho chặn đường em rời khỏi ghế nhà trường NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Em đặc biệt cảm ơn thầy thầy Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Huỳnh Tấn Tài thầy Trần Vũ Tự người uốn nén bổ sung cho em nhiều lỗ hổng kiến thức thông qua đồ án môn học đồ án tốt nghiệp Các thầy tạo cho em điều kiện thuận lợi để học tập, tham gia nghiên cứu khoa học để bước cải thiện kiến thức chuyên môn kỹ sống Luận văn tốt nghiệp hội để em tổng hợp bổ sung kiến thức học năm học đại học Đề tài tốt nghiệp thiết kế cầu dầm Super-T để tài thực tế, phù hợp với định hướng phát triển ngành xây dựng đất nước giúp em quen dần với công tác thiết kế sau Trong thời gian thực đồ án nổ lực nhiều, thiếu kinh nghiệm kiến thức nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến dẫn từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày …tháng… năm 20… Sinh viên thực Đươc phép bảo vệ đồ án tốt nghiệp/không phép bảo vệ đồ án tốt nghiệp Giảng viên hướng dẫn Phạm Đăng Quang TS Nguyễn Duy Liêm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đươc phép bảo vệ đồ án tốt nghiệp/không phép bảo vệ đồ án tốt nghiệp Giảng viên phản biện TS Lê Anh Thắng NỘI DUNG CHƯƠNG I: TÍNH TỐN DẦM I 25m I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ II.CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ DẦM CHỦ III HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG NGANG: IV TÍNH TỐN NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG: .7 DẦM GIỮA 10 DẦM BIÊN 13 V BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC: 17 VI TÍNH TOÁN MẤT MÁT DỰ ỨNG SUẤT 18 VII: KIỂM TRA ỨNG SUẤT 20 CHƯƠNG II: Error! Bookmark not defined TÍNH TỐN TRỤ CẦU Error! Bookmark not defined I CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: Error! Bookmark not defined II CÁC ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN Error! Bookmark not defined III VẬT LIỆU SỬ DỤNG Error! Bookmark not defined IV TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU Error! Bookmark not defined V TỔ HỢP TẢI TRỌNG TẠI CÁC MẶT CẮT Error! Bookmark not defined VI THIẾT KẾ CỌC……………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined CHƯƠNG III: Error! Bookmark not defined TÍNH TOÁN MỐ CẦU Error! Bookmark not defined I CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: Error! Bookmark not defined II CÁC ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN Error! Bookmark not defined III VẬT LIỆU SỬ DỤNG Error! Bookmark not defined IV TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU .Error! Bookmark not defined V TỔ HỢP NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT CHO XÀ MŨ VÀ TRỤ .Error! Bookmark not defined VI THIẾT KẾ MỐ Error! Bookmark not defined VII THIẾT KẾ CỌC……………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I: TÍNH TỐN DẦM I 25m - Chiều cao dầm chủ: h = 1350mm - Chiều cao bầu dưới: h1 = 435mm - Chiều cao sườn: hs = 635mm - Chiều cao bầu trên: hf = 280mm - Bề rộng bầu dầm: b1 = 650mm - Bề rộng sườn: b2 = 200mm - Bề rộng bầu trên: bf = 600mm - khoảng cách dầm chủ: Sd = 2000mm - Số lượng dầm: nd = I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017 Chiều dài nhịp: Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: Chiều dài nhịp tính tốn: Tải trọng thiết kế: Mặt xe chạy: Lan can: Tổng bề rộng cầu: Dạng kết cấu nhịp: Dạng mặt cắt: Vật liệu kết cấu: Công nghệ chế tạo: Cấp bê tông: Tỷ trọng bê tông: Loại cốt thép DUL: Thép thường: L=25 m a = 0.3 m Ltt = 24.4 m Hoạt tải: HL – 93 B1 = 11 m Lc = 0.5 m B = B1 + 2Lc = 12 m Cầu dầm Chữ I BTCT dự ứng lực Căng trước ’ Dầm chủ: f c = 50MPa ’ Kết cấu lại: f c = 30MPa γc = 2.5 T/m Dps = 15.2 mm  Đọan mở rộng sườn dầm: Vì đầu dầm có lực cắt lớn ứng suất cục lực ứng suất trước gây ta cần phải mở rộng đầu dầm để tăng khả chịu lực cho dầm va đủ diện tích bố trí neo o Lmởrộng: khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt cuối đoạn mở rộng dầm Lmởrộng = 1000 + 300 = 1300 mm o Lvút: chiều dài đoạn vút Lvút = 500 mm Lan can, hành - Kích thước lan can lề hành thể mặt cắt ngang cầu 3.Dầm ngang : - Chiều cao: - Bề rộng: - Khoảng cách dầm ngang: Sn = 5000mm - Số lượng dầm: nn = 4.Cấu tạo lớp phủ mặt cầu - Bản mặt cầu dày : 20cm - lớp phòng nước dày : 2cm - bê tơng asphal dày : 7cm II.CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ Dầm chủ: Tiết diện dầm - Chiều cao dầm chủ - Chiều cao bầu - Chiều cao vút - Chiều cao sườn - Chiều cao vút - Chiều cao bầu - Bề rộng bầu dầm - Bề rộng sườn - Bề rộng bầu - Bề rộng vút - Bề rộng vút Tiết diện dầm quy đổi A h.b DẦM CHỦ 1,35 0,6 0,65 0,6 0,35 I.Tính Đặc Trưng Hình Học Mặt Cắt Dầm I Chưa Liên Hợp  0, 8275m Xét mặt cắt đặc trưng gồm: - Trục trung hoà cách trục X – X khoảng Y: + Mặt cắt gối: + Mặt cắt thay đổi tiết diện: S A Y + Mặt cắt L/4: - Momen quán tính tiết diện trục trung hòa: + Mặt cắt L/2: b h h f I d + Mặt cắt 3L/8:  12 Đặc trưng hình học dầm chủ xét mặt cắt gối : x1=0m Do ta chưa biết lượng cáp cần bố trí nên gần ta xem tiết diện dầm bêtông đặc Chọn trục X – X qua thớ dầm hình vẽ 12 0,1230 0,000098 0,00017865 0,0042 0,1275m4 - Khoảng cách từ trọng tâm mặt cầu đến trọng tâm dầm: e  g 1,35 0,65-0,6 222 0,5468 0.0031 0, 5498m3 - Momen tĩnh tiết diện dầm X – X: S h.b f h 2 b1 bf h h h Y Đặc trưng hình học dầm chủ xét mặt cắt gối : x2, x3, x4,x5 Chọn trục X – X qua thớ dầm hình vẽ 1,35 0, - 0,6 1,35 Diện tích tiết diện dầm: 0,35 0,35 - Momen tĩnh tiết diện dầm X – X: S h.b w 1,35 0,2 0,18225 0, 04258 0,13552 0,36035m3 - Diện tích tiết diện dầm: A h.b 1.2 Đặc trưng hình học giai đoạn - Hệ số quy đổi bê tông mặt cầu : n = 1,35 0,2 0,65 0,2 0,435 0,6 0,2 0,28 0,57775m2 +Diện tích mặt cắt ngang +Momen tĩnh mặt cắt qua đáy dầm giai đoạn II A - Trục trung hoà cách trục X – X khoảng Y: Sx = 1.35 ×0.2× A = 0.94 +Vị trí trục trung hịa : - Momen qn tính tiết diện trục trung hịa: b h I yd = + w d Khoảng cách từ mép nén tới trục trung hòa Yt =1550 – 803.16 =746.84 (mm) +Momen quán tính mặt cắt trục x: 12 b b f h w 12 1,35 0,2 12 0,65 0,2 0,435 0,1163m4 Khoảng cách từ trọng tâm mặt cầu đến trọng tâm dầm: e S Y - = 1.35 × 0.2 + (0.65 − 0.2) × 0.435 + (0.4) × 0.28 + × 0.2 × 0.77 = 0.75525 II Hệ số làn: n Số thiết kế: B - Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa: = 1000 − 500 = 500 3,5m n  : Hệ số phân bố momen lực cắt dầm giữa: Momen: - Khi có xe chất tải: 6m B1 7m : B1 6m Hệ số làn: mlan= 0.85 g III HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG NGANG: -Tỷ lệ mođun đàn hồi dầm chủ mặt cầu: + Cường độ chịu nén bêtông làm dầm chủ: Mođun đàn hồi dầm chủ: 0, 06 E g mg1 + Cường độ chịu nén bêtông làm mặt cầu: Mođun đàn hồi mặt cầu: : Hệ số phân bố momen cho dầm, trường hợp xếp xe 1,5 E 0,043.γ g cb mg 20, 075 Tỷ số: 0, 075 2000 2900 gmg : Hệ số phân bố momen cho dầm, trường hợp xếp xe cầu K Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố momen gmg= max(gmg1,gmg2)= Lực cắt: - Khi có xe chất tải: g  Hệ số phân bố momen lực cắt Dầm biên: Momen: - 0, 36 Khi có xe chất tải: Dùng phương pháp đòn bẩy vg1 g vg1 : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp xếp xe cầu - Khi có xe chất tải: g g vg vg 0, : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp xếp xe cầu Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố lực cắt gvg= max(gvg1,gvg2)= Khi có xe chất tải: de = 500 mm e = 0.77 + 2= × de 2800 = 0.77 + 500 2800 = 0.948 = 0.948 × 0.623 = 0.591 Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố momen gmg = max(gmg1,gmg2)= 0.6 Lưc cắt: Khi có xe chất tải: Tính theo ngun tắc địn bẩy Tương tự tính trên: 1= - 0.6 Khi có xe chất tải: e = 0.6 + de 3000 = 0.6 + 500 3000 2= = 0.77 × = 0.77 × 0.721 = 0.552 Bảng tổng hợp hệ số phân bố tải trọng ngang: g Dầm biên Dầm IV TÍNH TỐN NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG: IV.1 Tải trọng tác dụng: IV.1.1 Tĩnh tải: Trọng lượng thân dầm chủ: Node Lớp 135 135 135 135 135 đất A MAX Nhận xét: từ bảng tổng hợp, nhận thấy: Phản lực đầu cọc lớn Moment đầu cọc lớn Lực cắt ngang cọc lớn VII.1 Số liệu tính tốn: VII.1.1 Nội lực chân cọc:  Thông số địa chất 3a Địa chất móng cọc: DCMC – DC08 Mực nước ngầm: cách mặt lớp đất đá san lấp 1.5m 49 25.6 - 3b 35.7 VII.1.2 Thơng số vật liệu - Bê tơng có cấp độ bền B20: Rb = 11.5 MPa Rbt = 0.9 MPa Eb = 27000 MPa - Thép: Thép CI (dùng làm thép đai) thép CII (dùng làm thép chịu lực) Thép CI II R s = 280 MPa I R s = 225 MPa Es = 210000 MPa VII.2 Tính tốn móng cọc: VII.2.1 Xác định kích thước cọc chiều sâu mũi cọc: Trạng thái lớp đất 3b: cát pha sét, hạt thô, bụi mịn, nâu hồng – vàng, kết cấu chặt vừa, góc ma sát φ = 22°52’ Dựa vào điều kiện địa chất, ta chọn chiều sâu chôn cọc 34m(chỉ số SPT mũi cọc N=31) Đường kính cọc khoan nhồi: D Chiều dài cọc khoan nhồi: Lcọc Chiều cao từ đáy mố cọc tới mặt đất tự nhiên lo Chiều dài thép cọc ngàm vào đài: Lthép ngàm Chiều dài cọc đất: Lc Đường kính cốt thép sử dụng: d Số lượng thép sử dụng: n Diện tích cốt thép(0.7% diện tích cọc) Chu vi cọc u (m) Diện tích tiết diện cọc Hàm lượng Lthép ngàm ≥ 30d+100 = 30×28+100 = 940mm ⇒ Chọn: Lthép ngàm = 1000mm VII.2.2 Xác định sức chịu tải cọc  Sức kháng nén danh định cọc khoan đơn.(TCVN 11823 – 2017) = + Trong đó: = 0.8 (TCVN 11823 – 2017 8.3.6) = 0.5 Hệ số sức kháng chống chân cọc (bảng 10) Hệ số sức kháng ma sát bên thân cọc (bảng 10) : Sức kháng chống danh định chân cọc khoan.(TCVN 11823-2017 8.3.5.2) 50 o = 0.057 × 60 = 0.057 × 32 = 2.736= 1824 = / Với N60 = 32 Chỉ số SPT mũi cọc o  = 1.767 = 0.5 × 1824 × 1.767 = 0.5 × 3223.27 = 1611.64 : Sức kháng danh định theo ma sát bên thân cọc.(TCVN 11823-2017 8.3.5.1) = o Đất rời 0.25 ế = < 0.25 -20 -22 -23.2 -25.2 -25.6 -27.6 -29.6 -31.6 -33.6 -35.6 -37.6 -38 ′  = { ế 0.25 < < 1.2 1.2 ế > 1.2 1.5 − 7.7 × 10−3 × √ × 1000 ế > 15  1={ 15 (1.5 − 7.7 × 10−3 × √ × 1000) ế < 15  Với N số SPT lớp đất xét ′ ứng suất tải thân đáy lớp đất o Đất dính  = = 101 / áp suất khơng khí 0.55 ế   ( )={ 0.06 × 0.6 × 10 ế 0.6 × ế 0.6 × > 0.6 × 60 10 ế 0.6 ×  60 -16 -18 2 = 0.8 (tra TCVN 11823 - 2017 8.3.6) - 135 135 135 135 Sức chịu tải cho phép cọc đơn(cọc 1): Tổ hợp nội lực cọc Node MAX Load 135 THCD1 4791.33 kN > 3472.49 kN (thỏa) THCD2 THCD3 THCDSD THDB ,đơ = × = 0.8 × 5989.2 = 4791.33 kN 51 Elem Load - Chọn số cọc: Tổ hợp nội lực đáy bệ Load THCD1 THCD2 THCD3 THCDSD THDB MAX Node 88 88 88 88 88  62 68 74 80 86 92 52 Thỏa mãn số cọc chọn giả thiết VII.2.3 Kiểm toán cọc Bảng nội lực dọc thân cọc Elem Load 62 68 74 80 86 92 98 104 110 116 122 128 134 140 146 152 158 164 170 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 MAX 98 104 110 116 122 128 134 140 146 152 158 164 170 Elem thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 MAX Load 62 68 74 80 86 92 98 104 110 116 122 128 134 140 146 152 158 164 170 Elem thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 MAX Load 62 68 74 80 86 92 98 104 110 thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd I[108] I[114] I[120] I[126] I[132] I[138] I[144] I[150] I[156] I[162] I[168] I[174] I[180] -3207.1 -2921.6 -2693.6 -2541.0 -2390.8 -2196.6 -1913.4 -1708.9 -1491.5 -1246.1 -943.12 -641.72 -429.96 Part I[71] I[77] I[84] I[90] I[96] I[102] I[108] I[114] I[120] I[126] I[132] I[138] I[144] I[150] I[156] I[162] I[168] I[174] I[180] -2902.6 -3069.2 -3036.5 -3048.3 -2985.3 -2885.5 -2622.9 -2389.1 -2201.2 -2081.5 -1963.8 -1808.1 -1575.6 -1410.8 -1234.9 -1034.7 -784.91 -536.39 -365.17 Part I[71] I[77] I[84] I[90] I[96] I[102] I[108] I[114] I[120] -2677.4 -2843.9 -2817.4 -2832.9 -2773.6 -2683.4 -2437.5 -2220.1 -2045.0 116 thsd 122 128 134 140 146 152 158 164 170 Elem I[126] thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd MAX Load 62 68 74 80 86 92 98 104 110 116 122 128 134 140 146 152 158 164 170 Biểu đồ lực dọc(theo THCD1) thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb MAX -1935.6 53 Biểu đồ moment(theo THCD1) Biểu đồ lực cắt(theo THCD1) Biểu đồ moment(theo THDB) Biểu đồ lực dọc(theo THDB) Biểu đồ lực cắt(theo THDB) 54 Dùng midas set để kiểm toán khả chịu lực mặt cắt = 394.51 , = 281.82 , = 3639.05 55 56 57 VII.2.4 Kiểm tra chuyển vị đài Node 71 77 83 89 95 101 107 113 119 125 131 137 143 149 155 161 167 173 179 185 Node 71 77 83 89 95 101 107 113 119 Load thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 thcd1 Load thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 125 131 137 143 149 155 161 167 173 179 185 Node 71 77 83 89 95 101 107 113 119 125 131 137 143 149 155 161 167 173 179 185 Node 71 77 83 89 95 101 107 113 119 125 131 137 143 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 thcd2 -0.016 -0.086 -0.114 -0.115 -0.101 -0.080 -0.056 -0.034 -0.013 0.007 0.016 DX Load thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 thcd3 (mm) 1.557 1.148 0.885 0.631 0.607 0.387 0.261 0.122 0.052 -0.014 -0.049 -0.062 -0.062 -0.053 -0.042 -0.029 -0.017 -0.006 0.004 0.009 8.768 6.008 4.492 3.102 2.974 1.824 1.177 0.485 0.148 -0.16 -0.31 -0.35 -0.33 -0.28 -0.21 -0.14 -0.08 -0.02 0.026 0.051 DX Load thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd -0.17 -0.42 -0.51 -0.49 -0.41 -0.32 -0.22 -0.12 -0.04 0.034 0.073 (mm) 1.663 1.249 0.970 0.696 0.670 0.432 0.293 0.140 0.063 -0.011 -0.050 -0.066 -0.066 8.072 5.608 4.218 2.931 2.812 1.739 1.133 0.481 0.161 -0.13 -0.28 -0.32 -0.31 149 155 161 167 173 179 185 thsd thsd thsd thsd thsd thsd thsd Node -0.058 -0.045 -0.032 -0.019 -0.007 0.004 0.009 DX Load 71 77 83 89 95 101 107 113 119 125 131 137 143 149 155 161 167 173 179 185 (mm) 0.905 0.594 0.436 0.295 0.282 0.168 0.105 0.039 0.007 -0.021 -0.035 -0.037 -0.034 -0.028 -0.021 -0.014 -0.008 -0.002 0.003 0.005 thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb thdb ℎ  ể ị đứ = 9.567 { ℎ ể ị= 8.072 (thỏa điều kiện chuyển vị đài cọc) ℎ ể -0 -0 -0 -0 -0 0 ị = 0.001 58 0 -0 -0 -0 -0 -0 -0 -0 -0 -0 0 ... cách dầm chủ: Sd = 2000mm - Số lượng dầm: nd = I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017 Chiều d? ?i nhịp: Khoảng cách đầu dầm đến tim g? ?i: Chiều d? ?i nhịp tính tốn: T? ?i trọng thiết kế: ... đồ án tốt nghiệp/không phép bảo vệ đồ án tốt nghiệp Giảng viên phản biện TS Lê Anh Thắng N? ?I DUNG CHƯƠNG I: TÍNH TỐN DẦM I 25m I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ II.CHỌN... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Khoa Đào tạo Chất Lượng Cao ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ T? ?I: THIẾT KẾ CẦU DẦM I NHỊP GIẢN ĐƠN 25M Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN DUY LIÊM Sinh viên