đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực chữ i căng sau l = 245 m số nhịp n = 5

Lang: là khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt cuối của đoạn mở rộng dầm IL.1.. Đặc trưng hình học của dầm chủ tại các mặt cắt x;„xạ,X„: Chọn trục X — X đi qua thớ dưới của dầm như hình vẽ

- Chiều cao dâm chi :H = 1350mm

- Chiểu cao bầu dưới :H¡ = 350mm

- Chiều cao vút dưới :H; = 130mm

- Chiểu cao sườn : H; = 550mm

- Chiểu cao vút trên : Hy = 120mm

- Chiéu cao bau trén : H; = 200mm

1.2 Tiết điện dầm qui đổi:

- Chiều cao dâm chủ: h = 1350mm

- Chiều cao bầu dưới: h, = 435mm

- Chiểu cao sườn: h,= 635mm

- Chiéu cao bau trén: h;= 280mm

- Bê rộng bầu dưới dầm: b,= 650mm

- Bề rộng sườn: bạ= 200mm

- Bề rộng bầu trên: b= 600mm

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -!10- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

1.3 Đoan mở rộng sườn dầm:

Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ do lực ứng suất trước gây ra do đó

ta cần phải mở rộng ở đầu dâm để tăng khả năng chịu lực cho dâm va đủ diện tích bố trí neo

Lang: là khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt cuối của đoạn mở rộng dầm

IL.1 Dac trưng hình học của dâm chủ xét mặt cắt trên gối: x;=0m

Do ta chưa biết được lượng cáp cần bố trí nên gần đúng ta xem như tiết diện dầm

- Diện tích của tiết diện dâm:

II.2 Đặc trưng hình học của dầm chủ tại các mặt cắt x;„xạ,X„:

Chọn trục X — X đi qua thớ dưới của dầm như hình vẽ

- Diện tích của tiết diện dâm:

1L4 Hệ số phân bố tải trọng ngang:

-Tỷ lệ mođun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm chủ: fcq = 40MPa

Mođäun đàn hồi của dầm chủ:

E,„ =0,043.y!Ê(f„ = 0,043 2400'Ẻ x 2J40 = 33994,48MPa + Cường độ chịu nén của bêtông làm bản mặt cầu: f'cp = 30MPa

Mođun đàn hôi của bản mặt câu:

E,, = 0,043y!5./P,, =0,043x 2400'S x-V30 = 29440,08MPa THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -113- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

11.4.1 Hé sé phan bé momen và lực cắt của dầm giữa:

z„„›: Hệ số phân bố momen cho dầm, trường hợp xếp hơn một làn xe trên cầu

Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố momen ðmg=maX(8Ømsi.#m;z)=0.637

I.4.1.2 Lực cắt: (4.6.2.2.3a.1)

- Khi có một làn xe chất tải:

2.) = 036+ z 7600 = 0,36 + 21 — 0,636 7600

ø„¡: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp chỉ xếp một làn xe trên cầu

- Khi có trên một làn xe chất tải:

ø„› : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp xếp hơn một làn xe trên cầu

Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố lực cắt Sve=MAX(Yye1,8ve2)=0,7448

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -114- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

14.2 Hệ số phân bố momen và lực cắt của Dâm biên: (4.6.2.2.1-1)

Trên cầu chỉ có một làn xe chất tải ta có hệ số làn xe tương ứng là: m = 1,2

- Hệ số momen xe tải thiết kế là :

1L4.2.2 Lực cắt: (4.6.2.2.3b-1)

- Khi có một làn xe chất tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy

Tương tự như tính ở trên:

Xét đoạn dầm từ đầu đầm đến mặt cắt thay đổi:

Với tiết diện đâu dầm ta có diện tích:

Giả thiết trọng lượng bản thân dầm phân bố đều trên suốt chiều dài dầm:

Tiện ích và trang thiết bị trên cầu:

TII.1.2 Hoat tai:

Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN, hai trục sau mỗi trục nặng 145KN,

khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 —

9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -118- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

1200mm

Tải trong làn: bao gém tai trong rai déu 9,3N/mm xếp tho phương dọc cầu, theo

phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiểu rộng 3000mm, tải trọng làn có thể

xe dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất

9,3KN/m

Pi) rT} } Pt i i T]

Tải trọng người đi bộ: là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10” MPa

Tải trọng xung kích: là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy

bằng 25% tải trọng của mỗi xe

IV XÁC ĐỊNH NỘI LỰC LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶT TRƯNG

IV.1 Các mặt cắt đặt trưng:

Ta xét các mặt cắt đặt trưng tại những vị trí sau:

+ Mặt cắt tại gối: I Xo=0m

+ Mặt cắt tại giữa dầm: II x;= 11.95m

+ Mặt cắt tại 1⁄4 dầm : III X3=5.975 m

+ Mặt cắt tiết điên thay đổi: IV x¿ = 1.5m

Xo,Xị,X; ,x; lần lượt là khoảng cách từ mặt cắt đến đầu dầm

IV.2 Xác đỉnh phương trình đường ảnh hưởng tại các mặt cắt:

Phương trình đường ảnh hưởng momen tại mặt cắt x, như sau:

Phương trình đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt x¿ như sau:

(x.x,)kh0 < x < x, /4(x.x,)khix, < x < L, Diện tích phần đường ảnh hưởng của momen:

Tổng diện tích đường ảnh hưởng:

Oyj — @yy¿ T @yy„

IV.2.1 Xét mặt cắt I: x,=0

1 Yx(X,X) 0

1

Oy, = ph 2X, )X, =0 Phan dương:

Oy, = sửi (x,.x,)ÁL„ —x,)= 2 x 0,937 x (23.9 - 1.5) =10.4944 m2

Vậy: ø„¡ = @„„„ + @„„=10.4474m?

IV.2.3 Xét mặt cắt II: x,=5.975

IV.2.4 Xét mặt cắt IV: x¿=l I.95

Dudng anh hudng luc cat

Diện tích của các đường ảnh hưởng

Vay: Oy) = Oy + Oyj, =0M?

Ta có bảng diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng:

IV.3 Tính nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:

IV.3.1 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dâm biên:

IV.3.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 1: Trọng lượng bản thân dầm chính

IV.3.1.4 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm giai đoạn liên hợp:

Mpcp= Mpecip + Mpcap + Mpcap

IV.3.2 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

IV.3.2.1 Tĩnh tải giai đoan 1: Trọng lượng bản thân dầm chính

IV.3.2.3 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm giai đoạn liên hợp:

Mpce= Mocig + Mpcag + Mpcag

IV.3.3 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

IV.3.3.1 Tĩnh tải giai đoạn I: Trọng lượng bản thân dầm chính

IV.3.3.4 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm giai đoạn liên hợp:

Voce= Voci + Vpcap + Vpcap

IV.3.4 Lực cắt do tinh tải tác dụng lên dầm giữa:

IV.3.4.1 Tĩnh tải giai đoạn 1: Trọng lượng bản thân dầm chính

IV.3.4.3 Tĩnh tải giai đoạn 3: Trọng lượng của lan can và lớp phủ mặt cầu

IV.3.4.4 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm giai đoạn liên hợp:

Voce= Vocigt Vpcag + Vpca¿

IV.4 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:

Đối với các mặt cắt đặc trưng trong phạm vi từ gối đến L2 ta xét 2 trường hợp xếp xe bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng momen của mặt cắt đó như hình vẽ sau:

mat cat xx

1,2m oo

TỊ Xe hai trục thiết kế 4,3m 4,3m

mắt eắt v

IV.4.1 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt đầu dầm:

IV.4.1.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt đầu dầm:

Do tại gối ø„„ =0 nên momen do hoat tai gây ra tại mặt cắt đầu dầm bằng 0 IV.4.1.2 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt đầu dầm:

- Lực cắt do xe hai trục thiết kế:

Vụngemo= 1 10x1+110x0.9498=214.478 KN

- Lực cắt gây ra do tải trọng làn:

Vịano=dianX@vo=9,3x11.95=111.135 KN

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

VpLo=PL.1 @yo=3000x1 x11.95=35850N.m=35.85KN.m

IV.4.2 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt II:

IV.4.2.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

- Momen gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Mp.i=PL.1 @yn=3000x 1 x 16.799=50397.m=50.397KN.m

IV.4.2.2 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -130- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

1,2m oo

J] Xe hai truc thiét ké

4,3m 4,3m

Xe tải thiết kế Qian

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Vạ=PL.L @w¡=3000x1x10.4474=31342.2N.m=31.3422KN.m

IV.4.3 Nôi lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tai các mặt cắt II:

IV.4.3.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IH:

Đường ảnh hưởng momen tại

- Momendo xe tải thiết kế:

Mu„evii=145x4.48§+145x3.4+35x2.33=1224.15 KN.m

- Momendo xe hai trục thiết kế:

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -131- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

Mụnaemii=l 10x4.48+ 1 10x4.18=952.6 KN.m

- Momen gây ra do tải trọng làn:

Mi¿nii=diạnX@win=9,3x53.536=497.88 KN.m

- Momen gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Đường ảnh hưởng momen tại

- Momendo xe tải thiết kế:

- Momen gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Mpi=PL.Ï @w¡¡=3000x1x53.536=160608N.m=T160.608KN.m

Ta nhận thấy trường hợp l momen lớn hơn nên ta chọn trường hợp | dé tính toán

THIẾT KẾ CÂU BTCT DỰỨNGLỰC -132- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

IV.4.3.2 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IH:

Đường ảnh hưởng lực cắt tại

mat cat xin

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Vp_m=PL.1 @ym=3000x1x6.722=20166N.m=20.166KN

IV.4.4 Nôi lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt IV:

IV.4.4.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IV:

Ta xét trường hợp thứ nhất:

1,2m Loo j1 Xe hai trục thiết kế 4,3m 4,3m

- Momendo xe tải thiết kế:

- Momen gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Đường ảnh hưởng momen tại

mat cat xiv

- Momendo xe tai thiét ké:

- Momen gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Mpriv=PL.1 @yiv=3000x1x71.4=214200N.m=214.2KN.m

Ta nhận thấy trường hợp 2 momen lớn hơn nên ta chọn trường hợp 2 để tính toán

IV.4.4.1 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IV:

THIET KE CAU BTCT DU UNGLUC -134- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG

1,2m Lo

J1 Xe hai trục thiết kế

4,3m 4,3m

Xe tải thiết kế

Đường ảnh hưởng lực cắt tại

mat cat xiv

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

Coi như dâm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

Vpị ¡y=PL.Í œ¡¡y=3000x1x0=0N.m=0KN

BANG TONG HOP NOI LUC TAI CAC MAT CAT:

Mặt cắt Xe tai Xe hai me | Tái trọng làn Tải trọng

IV.5 TỔ HỢP NỘI LỰC DO HOẠT TẢI:

IV.5.1.Tổ hợp momen do hoạt tải:

IV.5.1.1 Tại mặt cắt của dầm biên:

IV.5.2.Tổ hợp lực cắt do hoạt tải:

IV.5.2.1 Tại mặt cắt của dầm biên:

IV.6 Tổ hợp tai trong theo các mặt cắt đặc trưng:

IV.6.1 Tổ hợp tải trọng theo các TTGH tại các mặt cắt dầm giữa:

IV.6.1.1 Trạng thái giới hạn cường độ I:

- Momen: Muyy =11(.75x Mụ„, +1,25% Mpg, +1,5M pry )

Trong đó: 7 =†Tlp*]a*1:

7p: hệ số dẻo, đối với các bộ phận bình thường lấy =l

7: hệ số dư thừa, đối với các bộ phận bình thường lấy =l

7: hệ số quan trọng, cầu thiết kế là quan trọng lấy =1,05

- Lực cắt: Viceyig = MTS XV ing +125 %V ngy +15 %V on )

-Momen: M, cose = (1.35 x M jig +1,25% M pcg +1,5M pig )

0 0 0 0.00

II 417.12 436.47 | 67.547 | 1270.5

Tl 1291.88 1390.969 | 215.265 | 3995.93

- Lực cất: Vieysg = AL 35%V iug + 1,25%V yey +1,5%V png )

Mat cắt Ving Vice Vụ, Y, CD3g

349.32 310.483 | 48.05 | 978.344

IL 319.685 271.443 | 42.008 | 875.58

Il 237.459 155.241 | 24.025 | 578.19

IV 115.258 0 0 163.378

IV.6.1.4 Trạng thái giới hạn sử dụng:

-Momen: My spe =nllxM,,, t+1x Myc, +1xM py)

Đối với trạng thái giới han sit dung thi 7 =1

IV.6.2 Tổ hợp tải trọng theo các TTGH tại các mặt cắt đầm biên:

1V.6.2.1 Trạng thái giới hạn cường dé I:

-Momen: M,cgy =1/(L75x M,,, +1,25x Mạc, + 15M py)

Trong đó: 7=?7;2?z⁄?,

7p: hệ số dẻo, đối với các bộ phận bình thường lấy =l

7a: hệ số dư thừa, đối với các bộ phận bình thường lấy =l

7: hệ số quan trọng, cầu thiết kế là quan trọng lấy =1,05

- Lực cắt: Vicon = (1.75 XVipy $1.25 xV yc, +15 *V om, )

296.498 368.183 | 19.797 | 1059.24

TV.6.2.2 Trạng thái giới hạn cường độ II:

-Momen: M cnr, = {OX My, +1,25% Myc, + 15M py)

- Lực cắt: Vico = (0x Ving + 1,25 xV yc, + 1,5 x Viny)

-Momen: Mey = 141,35 M 14 +1,25% Myc, + 15M yyy)

IV.6.2.4 Trạng thái giới hạn sử dụng:

-Momen: My spp = (LX My, 1% M yey +1X M pi)

Đối với trạng thái giới hạn st dung thi 7 =1

- Bê tông dầm cấp: Ÿc1= 40 MPa

- Momen tính toán: lấy bằng momen lớn nhất theo TTGH cường độ

H: chiều cao của đầm H =1350mm

fn„:cường độ chịu kéo thép DƯL _ f,„=1860 MPa

V.2 Bố trí cáp sơ bộ và vị trí của từng bó tại các mặt cắt:

Theo các quy định về bố trí cáp trong catalo của VSL ta bố trí cáp tại vị trí đầu

neo và vị trí giữa dầm như sau:

BO TRI CAP DU UNG LUC

TAI MAT CAT BAU DAM

600

BO TRI CAP DU UNG LUC

TAI MAT CAT GIUA DAM

Giải thích các kí hiệu dùng để tính toán tọa độ của các bó cáp tại các mặt cắt

tính toán:

- L: chiều dài đoạn cáp thẳng tính từ đầu neo đến điểm đầu đường cong

- L¿:hình chiếu của L theo phương dọc dam

- L¿: hình chiếu của đoạn cáp cong theo phương đọc dâm

- R: bán kính đường cong

- h: khoảng cách từ trọng tâm bó thép ở đầu đoạn cong đến trọng tâm bó cáp đó ở

vị trí cuối đường cong

- x: khoảng cách từ đầu dâm đến tiết diện đang xét

- Leap: tong chiéu dai cap tir dau dim dén tiét diện đang xét

- œ: góc tạo bởi tiếp tuyến của đoạn cong ở vị trí đầu đoạn cong so với phương ngang Ta có : tgœ = 5

R-h

- B: góc tạo bởi tiếp tuyến của đoạn cáp ở vị trí đang xét so với phương ngang

- y: tổng các góc uốn của cốt thép từ đầu dâm đến tiết điện đang xét y=œ-B

PHƯƠNG

Khi x < Lx:

y = (Lx-x)tga +h B=asuyray=0

, 180° +x-(L, +L.)

THIET KE CAU BTCT DU UNGLUC -143- SVTH: ĐỖ HÀ

PHƯƠNG