đồ án tốt nghiệp cầu dầm super căng trước t7.5+1.4x2

Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm...18 II.Xác định hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu...23 III.Xác định nội lực tại các mặt cắt...27 IV.. Xác định các đặc trưng hì

P/s e cĩ cả bản vẽ cad ai tải xong thi để lại mail hoặc gửi về

mail:tvh2801.k53@gmail.com rồi e gửi cho ạ

Lời cảm ơn

Kính gửi: các thầy, cô giáo Trường Đại học Giao thông Vận tải - Thành PhốHồ Chí Minh, em tên Đặng Văn Tài, sinh viên lớp Cầu đường CĐ03B, niên khoá

2003 – 2008 Trong suốt 5 năm học tập và nghiên cứu dưới mái trường Đại học GiaoThông Vận Tải, được sự hướng dẫn dạy dỗ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong nhàtrường, em đã phấn đấu, rèn luyện để sau này góp phần xây dựng quê hương đấtnước

Em xin gửi lời cảm ơn, lời chúc sức khoẻ tới Ban giám hiệu nhà trường, Banlãnh đạo khoa công trình cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu Đường,đặc biệt là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp Thầy Trần Nhật Lâm, và thầygiáo đọc duyệt đồ án đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốtnghiệp

Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế, chắc chắn rằng đồ án tốtnghiệp này không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý, phê bình chỉ dẫncủa Giáo viên hướng dẫn và giáo viên đọc duyệt để em có thêm kinh nghiệm chocông tác sau này

TP.HCM, ngày 05 tháng 05 năm 2008

Sinh viên

Đặng Văn Tài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Khoa: Công Trình Bộ môn: Cầu Đường

- -NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm……

Giáo viên hướng dẫn

Thầy Trần Nhật Lâm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Khoa: Công Trình Bộ môn: Cầu Đường

- -NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp.HCM, ngày …… tháng…… năm ……

Giáo viên đọc duyệt

Lời cảm ơn 1

Nhiệm vụ đồ án 2

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3

Mục lục 5

PHẦN I: SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Chương mở đầu: I Giới thiệu chung 9

II Điều kiện địa chất thủy văn 10

III.Những điều kiện thực tế 12

IV Nhiệm vụ thiết kế 13

Phương án I: Cầu giản đơn thép liên hợp bêtông cốt thép Chương I:Giới thiệu chung I.Bố trí chung toàn cầu 15

II.Số liệu thiết kế 15

Chương II: Các kích thước chủ yếu của kết cầu nhịp I Kết cấu nhịp 17

Chương III :Tính toán dầm chính(sơ bộ PA1) I Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm 18

II.Xác định hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu 23

III.Xác định nội lực tại các mặt cắt 27

IV Kiểm tra tiû lệ cấu tạo chung 32

V Xác định các lực hóa dẻo trên tiêt diện dầm 33

VI.Xác định trục trung hoà dẻo(PDA) 34

VII.Xác định moment dẻo (MP) 35

VIII.Phân loại tiết diện dầm 35

IX Kiểm toán dầm theo TTGHCĐ theo tiết diện dặc chắc 36

Chương IV : Thiết kế trụ cầu (sơ bộ PA1) I Số liệu thiết kế 39

II.Tải trọng tính toán 39

III.Tổ hợp tải trọng 44

Chương V : Móng cọc cho trụ(sơ bộ PA1) I.Số liệu địa chất 46

II.Số liệu ban đầu 47

III Tính toán sức chịu tải của cọc 48

Chương VI : Tính toán mố cầu(sơ bộ PA1) I.Số liệu tính toán 51

II.Kích thước và hình dạng 51

III.Tính toán tải trọng tác dụng lên mố 52

IV Tổ hợp nội lực 54

Chương VII : Móng cọc cho mố(sơ bộ PA1) I.Số liệu địa chất 55

II.Số liệu ban đầu 56

III Tính toán sức chịu tải của cọc 57

Phương án II: Cầu dầm giãn đơn BTCT dự ứng lực SUPER- T Chương VIII : Thiết kế dầm SUPER-T( sơ bộ PA2) I.Số liệu thiết kế 61

II.Hệ số phân bố hoạt tải 62

III.Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 66

IV Tính toán và bố trí cốt thép 80

V Đặc trưng hình học của tiết diện dầm 82

VI Kiểm tra dầm chụi uốn ở trạng thái giới hạn cường độ 84

Chương IX : Thiết kế trụ cầu (sơ bộ PA2) I.Các kích thước cơ bản 86

II.Các điều kiện cơ bản 86

III.Vật liệu sử dụng 86

IV.Tải trọng tĩnh tác dụng lên kết cấu 86

V Tổ hợp tải trọng 90

Chương X : Móng cọc cho trụ(sơ bộ PA2) I.Số liệu địa chất 92

II.Số liệu ban đầu 93

III Tính toán sức chịu tải của cọc 94

Chương XI : Tính toán mố cầu(sơ bộ PA2) I.Các kích thước cơ bản 96

II.Các điều kiện cơ bản 98

III.Vật liệu sử dụng 98

IV.Tải trọng tác dụng lên mố 98

V Tổ hợp tải trọng

102 Chương XII : Móng cọc cho mố (sơ bộ PA2) I.Số liệu địa chất

104 II.Số liệu ban đầu

105 III Tính toán sức chịu tải của cọc 106

So sánh lựa chọn phương án thiết kế

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương I:Thiết kế lan can lề bộ hành

I Tính toán lan can111

115III Kiểm toán va xe cho gờ chắn bánh118

IV Tính lực truyền xuống bản mặt cầu122

Chương II:Tính toán bản mặt cầu – dầm ngang

Chương III:Thiết kế dầm chủ( SUPER- T)

I Số liệu thiết kế138

II Thiết kê cấu tạo139

III.Tính toán đặc trưng hình học, hệ số phân bố ngang144

IV Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng150

V Tính toán và bố trí cốt thép170

VI Tính đặc trưng hình học172

VII.Tính toán các mất mát DƯL174

VIII.Kiểm toán dầm177

IX.Kiểm tra độ võng độ vồng của dầm183

X Tính duyệt theo lực cắt185

Chương IV:Tính toán gối cầu19

I.Giới thiệu chung190

II.Chọn các kích thước sơ bộ cho gối190

III.Kiểm tra ứng suất nén của cao su190

IV Xác định chiều dày toàn bộ của cao su h ctheo điều kiện chịu lực

trượt 191

V Xác định góc trượt T do lực hãm xe191

VI.Kiểm tra độ lún thẳng đứng V của gối191

VII.Kiểm tra ổn định trượt của gối cầu191

Chương V:Tính toán trụ cầu

I.Các kích thước cơ bản192

II.Các điều kiện cơ bản192

III.Vật liệu sử dụng192

IV.Tải trọng tác dụng lên kết cấu192

V Thiết kế xà mũ theo phương ngang cầu202

VI.Thiết kế xà mũ theo phương dọc cầu208

VII.Thiết kế thân trụ213

Chương VI : Móng cọc cho trụ

222II.Số liệu ban đầu223

III Tính toán sức chịu tải của cọc224

227

V.Kiểm tra ổn định đất nền quanh cọc235

Chương VII:Tính toán mố cầu

I.Các kích thước cơ bản237

II.Các điều kiện cơ bản238

III.Vật liệu sử dụng238

IV.Số liệu kết cấu phần trên238

V Tải trọng tác dụng 239

VI Tổ hợp tải trọng 251

VII Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 253

VIII.Thiết kế tường cánh 261

Chương VIII:móng cọc cho mố

271II.Số liệu ban đầu272

III Tính toán sức chịu tải của cọc273

276V.Kiểm tra ổn định đất nền quanh cọc284

285

Chương IX:TÍNH TOÁN BẢN LIÊN TỤC NHIỆT

292

292

III.Tính toán nội lực292

IV.Xác định tổ hợp nội lực dùng để kiểm toán303

V.Tính thép theo trường hợp cột chụi nén lệch tâm304

VI.Kiểm tra nức theo TTGH sử dụng306

PHẦN III: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

Chương I: BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO CÔNG TRÌNH CẦU

I Thời gian thi công309

II Mặt bằng công trường309

III Tổ chức thi công309

Chương II: Thiết kế thi công trụ

I Các số liệu tính toán 315

II.Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy 315

III.Tính toán cọc ván thép 316

IV.Tính toán ván khuôn trụ 319

Tài liệu tham khảo

322

PHẦN I

SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

 Vị trí và ý nghĩa: Xây dựng cầu có một ý nghĩa quan trọng, nó có một vị trí cần thiếttrong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân nhằm đảm bảo nối liền các mạng lưới giaothông đảm bảo trong công tác vận tải, lưu thông hàng hóa và phục vụ sự đi lại cho nhân dân

 Yêu cầu: Trong xây dựng cầu cần đảm bảo hợp lý với các điều kiện thực tế trong thicông, phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật, hợp lý trong khai thác sử dụng

 Kết cấu, vật liệu xây dựng cần phải phù hợp với điều kiện thực tế về địa hình, địa chất,thủy văn nhằm đảm bảo cho công trình có tuổi thọ cao và khai thác tận dụng các mỏ vật liệusẵn có

 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn được sử dụng: Quy trình thiết kế 22TCN 272-05

II ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THUY VĂN.

1/ Địa hình:

Sông do địa phương quản lý, cấp sông theo phân cấp là sông cấp 6

2 Số liệu địa chất:

Lỗ khoan địa chất tại mố T1: Lỗ khoan TB2: gồm các lớp địa chất như sau:

- Lớp 1(lớp bề mặt): lớp bùn sét lẫn mùn thực vật, màu xám nâu, xám xanh, chiều dàykhoảng 3.8m

+ Độ ẩm tự nhiên W : 57.5%

+ Dung trọng ướt w (g/cm3) : 1.65

+ Tỷ trọng  : 2.64

+ Hệ số rỗng tự nhiên e0 : 1.534

+ Giới hạn chảy WL(%) : 54.2

+ Giới hạn dẻo WP : 29.4

+ Chỉ số dẻo Ip : 13.8

+ Độ sệt B : 0.27

+ Góc ma sát trong j(cắt nhanh) : 11030’

+ Lực dính c(cắt nhanh) (kG/cm2) : 0.266

+ Lực dính (nén 3 trục) Cuu(kG/cm2) : 0.123

+ Góc ma sát trong (nén 3 trục) jcu : 15018’

+ Giá trị SPT :2

- Lớp2: Lớp sét pha màu vàng nâu, xám xanh nhạt, trạng thái dẻo mêm Bề dày lớp 5m Cácchỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 37.5%

+Dung trọng ướt w (g/cm3) : 1.65

+Tỷ trọng  : 2.64

+ Hệ số rỗng tự nhiên e0 : 1.059

+ Giới hạn chảy WL(%) : 44.2

+ Giới hạn dẻo WP : 28.4

+ Chỉ số dẻo Ip : 23.2

+ Độ sệt B : 0.22

+ Góc ma sát trong j(cắt nhanh) : 11028’

+ Lực dính c(cắt nhanh) (kG/cm2) : 0.28

+ Lực dính (nén 3 trục) Cuu(kG/cm2) :0.256

+ Góc ma sát trong (nén 3 trục) jcu :12042’

+ Giá trị SPT : 5 10

- Lớp 3: Lớp sét pha, màu xám nâu , xám xanh, trạng thái dẻo vừa dày khoảng 8.5m Các chỉtiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 23.8%

+ Dung trọng ướt w (g/cm3) : 1.96

+ Tỷ trọng  : 2.72

+ Hệ số rỗng tự nhiên e0 : 0.719

+ Giới hạn chảy WL(%) : 32.2

+ Giới hạn dẻo WP : 18.9

+ Chỉ số dẻo Ip : 13.3

+ Độ sệt B : 0.37

+ Góc ma sát trong j(cắt nhanh) : 10042’

+ Lực dính c(cắt nhanh) (kG/cm) : 0.31kG/cm2

+ Lực dính (nén 3 trục) Cuu : 0.48

+ Góc ma sát trong (nén 3 trục) jcu : 9018’- 11036’

+ Giá trị SPT : 14-17

- Lớp 4: Lớp sét pha, màu xám nâu , xám vàng, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng , chiều dàykhoảng 9.2m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.4%

+ Dung trọng ướt w (g/cm3) : 1.99

+ Tỷ trọng  : 2.68

+ Hệ số rỗng tự nhiên e0 : 0.631

+ Giới hạn chảy WL(%) : 31.5

+ Giới hạn dẻo WP : 17.7

+ Chỉ số dẻo Ip : 24.8

+ Độ sệt B : 1.18

+ Góc ma sát trong j(cắt nhanh) : 4030’

+ Lực dính c(cắt nhanh) (kG/cm) : 0.06kG/cm2

+ Lực dính (nén 3 trục) Cuu :0 245

+ Góc ma sát trong (nén 3 trục) jcu : 15018’

+ Giá trị SPT :15-19

- Lớp 5: Cát hạt mịn, màu nâu, xám vàng, trạng thái chặt, chiều dày khoảng 4.8m có các chỉtiêu cơ lý chủ yếu như sau :

Thành phần hạt :

Hàm lượng hạt cát %:79.1

Hàm lượng hạt bột %:18.5

Hàm lượng hạt sét %:2.3

+ Dung trọng ướt w (g/cm3) : 2.02

+ Tỷ trọng  : 2.67

+ Hệ số rỗng lớn nhất emax : 1.194

+ Hệ số rỗng nhỏ nhất emin : 0.492

+ Hệ số rỗng eo : 0.573

+ Giới hạn chảy WL(%) : 31.5

+ Giới hạn dẻo WP : 17.7

+ Chỉ số dẻo Ip : 24.8

+ Độ sệt B : 1.18

+ Góc ma sát trong j(cắt nhanh) : 4030’

+ Lực dính c(cắt nhanh) (kG/cm) : 0.06kG/cm2

+ Lực dính (nén 3 trục) Cuu :0 245

+ Góc ma sát trong (nén 3 trục) jcu : 15018’

+ Giá trị SPT :27-40

3.Khí tượng thủy văn:

3.1 Khí tượng :

- Khí hậu phân chia thành hai mùa rõ rệt:

+ Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10

+ Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 sang năm

- Nhiệt độ : Tương đối ổn định :

+ Nhiệt độ trung bình : 250 C - 290 C

+ Nhiệt độ cao tuyệt đối : 38.20 C+ Nhiệt độ thấp tuyệt đối : 14.50 C

- Độ ẩm :

+ Trung bình 73 – 85%

+ Bốc hơi từ 3.5 – 6 mm/ngày, cao nhất 7.8 mm/ngày

- Chế độ mưa :

+ Lượng mưa trung bình hàng năm : 1.000 - 1.400 mm

+ Trong mùa mưa, lượng mưa tháng thấp nhất khoảng 100 mm, tháng nhiềunhất 240 mm

- Chế độ gió :

+ Mùa mưa : hướng gió chính là Tây – Tây Nam

+ Mùa khô : Bắc – Đông Bắc

3.2 Thủy văn :

- Theo tài liệu của đài khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ, chế độ thủy văn tạikhu vực chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều Biên độ triều lớn từ 2 – 3m

- Mực nước thông thuyền là : + 1.50m

- Hiện tượng xói lỡ :theo kết quả điều tra xói lỡ dòng sông, bờ sông hiện tại không cóhiện tượng xói lỡ nghiêm trọng, bờ sông tương đối ổn định

III NHỮNG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ

3.1Về vật liệu :

 Cát, đá, sỏi sạn được vận chuyển tập kết gần khu vực xây dựng cầu

 Xi măng, sắt thép vận chuyển bằng đường ô tô đến khu vực cầu

 Vật liệu được tập trung tại bãi của công trường và kho chứa

3.2.Máy móc, nhân lực :

Máy móc phương tiện được trang bị đầy đủ, đội ngũ công nhân tay nghề cao Tận dụng nguồn lao động địa phương, nhân lực và máy móc được tập trung tại công trường

IV NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Gồm 3 phần :

 Phần 1 : Thiết kế sơ bộ

Phần thiết kế sơ bộ thiết kế hai phương án xây dựng căn cứ vào điều kiện cụ thểvề địa hình, địa chất thủy văn, về kinh tế kỹ thuật và phương tiện thi công So sánh lựa chọnmột phương án tối ưu trong hai phương án để thiết kế kỹ thuật

 Phần 2 : Thiết kế kỹ thuật

Từ phương án được chọn tiến hành thiết kế kỹ thuật

 Phần 3 : Tổ chức thi công

BAO GỒM :

 Các bước thi công 1 kết cấu được chọn

THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 CẦU DẦM GIẢN ĐƠN

THÉP LIÊN HỢP BTCT

PHƯƠNG ÁN 1 CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG.

I BỐ TRÍ CHUNG TOÀN CẦU :

1.1 Kết cấu nhịp :

Gồm 6 nhịp dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép

+ Chiều dài mỗi nhịp : Ltt = 33.4m , Ldầm = 34m

+ Bề rộng xe chạy : BX = 7,5 m

+ Bề rộng lề bộ hành : Bb = 2 x 1,4 = 2,8 m

+ Bề rộng lan can : BL = 2 x 0.25 = 0,5 m

+ Tổng bề rộng cầu : B = 10,8 m

+ Khoảng cách giữa các dầm : S = 1,8 m

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang : l = 5,4 m

1.2 Mố cầu :

Dùng mố chử U tông cốt thép, kích thướt thể hiện trong hình vẽ

1.3 Trụ cầu :

Dùng trụ cầu dạng trụ

Đài cọc : sử dụng cọc đài cao cho các trụ và mố

1.4 Móng cọc :

Sử dụng khoang nhồi bê tông cốt thép kích thứoc D = 1.2 m

II SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

2.1 Tải trọng thiết kế :

Hoạt tải thiết kế HL93 gồm tổ hợp của :

Xe tải thiết kế kết hợp với tải trọng làn hoặc

Xe 2 trục kết hợp với tải trọng làn

Tải trọng người : 3 x 10-3 MPa

2.2 Tiêu chuẩn thiết kế :

Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN-272-05

2.3 Vật liệu :

2.3.1 Dầm thép :

Chọn thép dầm chủ là thép M270M cấp 345(A 709M cấp 345-ASTM).Thép hợp kim thấp cường độ cao

Thép M270M cấp 345 Ký hiệu Trị Số Đơn Vị

2.3.2 Các kết cấu còn lại :

+ Bê tông : cấp 30 có :

Bê tông cấp 30 Ký hiệu Trị Số Đơn VịTỷ trọng của bê tông C 2.5 E-05 N/mm3

Cường đôï nén ở 28 ngày tuổi "

C

Thép thường cấp 280 Ký hiệu Trị Số Đơn Vị

Chương II : CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA KẾT CẤU NHỊP

I KẾT CẤU NHỊP :

1.1 Dầm thép :

Kích thước tiết diện:

-Chiều cao dầm: d = 1500 mm

-Bề dày cánh trên: tc = 20 mm

-Bề rộng cánh trên: bc = 300 mm

-Chiều cao sườn: D = 1430 mm

-Bề rộng cánh dưới: bf = 300 mm

-Bề dày cánh dưới: tf = 20 mm

-Bề rộng bản phủ: b’f = 400 mm

-Bề dày bản phủ: t’f = 20 mm

-Chiều cao vút: th = 100 mm

-Góc nghiêng vút:  = 450

-Chiều dày bản: ts = 200 mm

-Khoảng các dầm chủ: S = 1800 mm

-Bề rộng cánh hẫng: bh = 900 mm

1.2 Sườn tăng cường , liên kết ngang :

Khoảng cách giữa các sườn tăng cường: a = 2500 mm

Khoảng cách giữa các liên kết ngang : d = 5400 mm

Chiều dài liên kết ngang : Ln = 1930 mm

Chiều cao liên kết ngang : Hn = 1040 mm

Chương III TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH(SƠ BỘ PA1)

I XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM :

1.1 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1:(tiết diện dầm thép) 1.1.1 Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

A =t b +D.t +t b +t b =20.300+1440.20 20.300+20.400=48800mm

1.1.2 Xác định moment quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà.

-Xác định trục trung hoà của tiết diện: Chọn trục X' - X đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

2 =42112000mm

I 15134401748

1.2.Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 2 (tiết diện liên hợp).

*Quy đổi bê tông trong tiết diện thành vật liệu thép

-Bản mặt cầu làm bằng bê tông có f'c=30Mpa

-Theo điều 6.10.3.1.1b-22TCN272-05 ta có giá trị tỉ số mo đun đàn hồi n=8

*Xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh

-Theo điều 4.6.2.6-22TCN272-05 chiều rộng hữu hiệu của bản bê tông dầm giữa trong tác dụng liên hợp được xác định như sau

i 1

n =2 =2× =24 thanh

1.2.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

1.2.1.1 Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

+Diện tích phần dầm thép

2 S

A =48800mm+Diện tích phần bản bê tông

h

2 C

1.2.1.2 Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó:

-Xác định trục trung hòa của tiết diện liên hợp

+Modun mặt cắt (mo men tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC – X’NC:

NC NC

S =A y =A y +A y (1)+Trong đó yc-td và yct được xác định như sau:

2 =1048,4mm

=50000.1048,4+2260,80.1063 =58421493mm

tc

bf b'f

bc tw

y 't

-Xác định mô men quán tính đối với trục trung hòa của nó (XST – X’ST)

1.2.2 Tiết diện liên hợp dài hạn:

1.2.2.1.Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

-Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở trên)

2 S

A =48800mm-Diện tích cốt thép dọc bản:

1.2.2.2 Xác định mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó:

-Xác định trục trung hòa của tiết diện liên hợp

+Modun mặt cắt (mô men tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC – X’NC

NC NC

X -X' '' ''

ts th

tc

bf b'f

bc tw

0 +2260,80.769,48

BẢNG TỔNG HỢP CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC DẦM CHỦ

DẦM GIỮA & DẦM BIÊN Đặc trưng

Tiết diện dầm thép Td dầm liên hợp Td dầm liên hợp(giai đoạn 1) (ngắn hạn –gđ 2) (dài hạn- gđ2)

Momen kháng uốn tại

Momen kháng uốn tại

thớ trên dầm thép mm3 17537965 134649333 53426854

Momen kháng uốn tại

mép dưới bản bê tông

Momen kháng uốn tại

Momen quán tính của

tiết diện mm2 15134401748 43153806025 30425622185

II XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG THEO PHƯƠNG NGANG CẦU :

2.1.Tính cho dầm giữa:

2.1.1.Hệ số phân bố cho moment:

*Khi xếp một làn xe trên cầu:

-Áp dụng cộng thức sau:

moment

s

SI moment SI moment

K

mg

L L t mg

+S = 1800 mm:khoảng cách hai dầm chính

+L = 33300 mm:chiều dài nhịp tính toán

+ts = 200 mm chiều dày bản mặt cầu

+Kg:tham số dộ cứng động học, được xác định như sau:

)e.AI.(

I  moment quán tính, đã tính ở trên

mm 1065

eg  khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến trọng tâm bản

S

MI moment MI moment

2.1.2 Hệ số phân bố cho lực cắt:

*Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

5973,0mg

7600

180036

,07600

S36,0mg

cat SI

cat SI

10700

18003600

18002

,010700

S3600

S2,0mg

cat MI

2 2

cat MI

2.2 Tính cho dầm biên:

2.2.1 Hệ số phân bố cho moment:

*Khi xếp 1 làn xe trên cầu: (dùng nguyên tắt đòn bẩy)

-Do xe tải 3 trục và tải 2 trục có cùng kích thước theo phương ngang cầu nên hệ số phân bố ngang của 2 xe này là như nhau

611,0.2,12

y.m

tai _ moment SE

Tải trọng làn

Đường ảnh hưởng phản lực dầm biên

PL

963 ,0 803 ,0 2 ,1 m

mgSEmoment _ lan  i  

037 ,1 864 ,0 2 ,1 m

- Ta x/đ bằng phương pháp nén lệch tâm

Giá trị tung độ y 1 ,y 2 được tính theo công thức:

1

2

.1

j m

e a y

j m

e a y

 



n_ Số lượng dầm n=6

a1_Khoảng cách giữa hai dầm ngoài cùng a1=9

a2_Khoảng cách giữa hai dầm trong a2=5.4

1

2

a

e  e=4.5m_ Số lượng đôi dầm đối xứng nhau m=3-

Tung độ đường ảnh hưỡng của dầm biên tại vị trí dầm biên là :

a a y

a a y

0.205 0.385

Rbien

0.2 1200

+ Xếp tải và tính hệ số tải trọng :

* Xét hoạt tải ô tô : Với đường ảnh hưởng như trên , xếp 2 xe lệch tối đa về phía trái sẽ gây ảnh hưởng bất lợi nhất cho dầm biên

Khoảng cách giữa tim 2 bánh xe của 1 trục xe tải thiết kế và xe 2 trục là như nhau nên :

6,0)085,0095,0205,0385,0(5,012

tai moment

m mg

* Xét cho tải trọng làn : xếp 1 làn lệch tối đa về phía trái sẽ gây ảnh hưỡng bất lợi nhất cho dầm biên

295,030002

145,0445,0(3000

445,067,0(

SE

mg

2.2.2.Hệ số phân bố cho lực cắt:

*Khi xếp 1 làn xe trên cầu (Tính theo nguyên tắt đòn bẩy):

-Đã tính ở trên:

+Do xe tải 2trục và 3trục:

367,0mg

mgSEcat _ tai  SEmoment _ tai 

+Do tải trọng làn:

963 ,0 mg

mgSEcat _ lan  SEmoment _ lan 

+Do tải trọng người:

037 ,1 mg

mgSEcat _ bohanh  SEmoment _ bohanh 

*Khi xếp >1 làn xe trên cầu:

-Aùp dụng cộng thức:

381,0672,0.567,0mg

.e

-Với: e:hệ số điều chỉnh (có thể lấy giá trị <1)được xác định như sau:

567,03000

1006

,03000

d6,0

e  e   

- Ta x/đ bằng phương pháp nén lệch tâm.

Nhu đã tính ở trên

**Bảng tổng hợp các hệ số phân bố ngang dùng trong thiết kế:

mg Tải 3 trục Tải 2 trục Làn Lề bộ hànhDầm giữa MomentLực cắt 0,5530,672 0,5530,672 0,5530,672 0,5530,672Dầm biên MomentLực cắt 0,5530,567 0,5530,567 0,9630,963 1,0371,037

III XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT :

III.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ :

-Trọng lượng lớp phủ(tải phân bố theo phương ngang):

) h h

h

h

(

t2bbS.t.(

s c 2

100 2 300 300 1800 200 (

10 4 , 2

DC2 

-Trọng lượng lan can lề bộ hành: ta phân tích tải này thành 2 tải tập trung tác dụng xuốngbản tại hai “chân” của lề bộ hành( tải này coi như dầm biên chụi)

N 1 , 2 10 4 , 2 ).

100 275 300 200 (

N 46 , 7 46 , 2 5 0 750 250 10 4 , 2 g 5 , 0 A

1 P

c

-Trọng lượng bản thân dầm chính:

mm / N 815 , 3 DC

) 20 400 20 300 1440 20 20 300 ( 10 85 , 7 DC

) 't ' b t.

b D t t.

b (

DC

5

f f f f w

c c s

III.2.Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ:

-Tải trọng làn: w = 9,3 MPa

-Tải người: PL= 3.10-3MPa

III.3 X/đ nội lực tại các mc đặt trưng:( chỉ tính tại mc giữa nhịp và mc gối)

III.3.1.X/ đ nội lực do tĩnh tải giai đoạn 1:( tĩnh tải giai đoạn 1 bao gồm, trọng lượng bản

thân, bản mặt cầu, LKN,STC)

DC1

DC1

DC1 DC1

đah.momen và lực các tại đầu dầm đah.momen và lực các tại giũa dầm

33300

33300 33300

0,5 0,5

+

- xét tại mc gối

-Diện tích đường ảnh hưởng moment: M  0

-Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt: 2

16,65

 +Môment : ( dầm giữa)

Nmm M

DC M

DC

M DC

0

0 265 , 14

14, 256 16650243,92

14.265 16650243,92

- xét tại mc giữa nhịp:

-Diện tích đường ảnh hưởng moment:  M 138,61m2

-Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt: 2

( ) ( ) 4,163

    +Môment : ( dầm giữa)

0

0

DC

V

DC DC

0

0

DC

V

DC DC

III.3.2.X/ đ nội lực do tĩnh tải giai đoạn 2( bao gồm trọng lượng lớp phủ , lề bộ hành,\ và

các tiên ích)

- xét tại mc gối

-Diện tích đường ảnh hưởng moment: M  0

-Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt: V 16,65m2

+Môment : ( dầm giữa)

3, 223 00

2 (7, 46 2,1) 00

3, 223 00

2 9,56.16,65159,74

- xét tại mc giữa nhịp:

-Diện tích đường ảnh hưởng moment: 2

138,61

 -Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt:V() V()  0

+Môment : ( dầm giữa)

3, 223 138, 61446,328

2 2

2 9,56 138,611325

III.3.3.1.Nội lực do xe 3 trục gây ra:

- Xét tại mc giữa nhịp:

III.3.3.2 Nội lực do xe 2 truc gây ra:

- Xét tại mc giữa nhịp:

- nhận xét:Ta thấy nội lực do xe 2 trục gây ra nhỏ hơn so với xe 3 trục vì vậy ta chọn xe 3

trục làm tổ hợp tính toan cho hoạt tải

III.3.3.3.Nội lực do tải trọng làn + PL gây ra:

- Xét tại mc giữa nhịp:

-Nội lực do tải trọng người:

-Xét tại mc gối:

-Nội lực do tải trọng người:

*Bảng tổng hợp các hệ số tải trọng và hệ số phân bố ngang cho các loại tải trọng trong

ở TTGHCĐ I:

p

Hệ số phân bố ngang mg

Moment Lực cắt Moment Lực cắt

DWg DC

DC I

M M

M M

M M

3

2

75 , 1

553 , 0 75 , 1

5 , 1

25 , 1



Nmm M

DWg DC

DC I

u

M IM mg

M M

M M

M M

3

2

75 , 1

553 , 0 75 , 1

5 , 1

25 , 1



1, 25 1977, 289 1325 1,5.446,328 1,75.(0,963.1289 1,037.5821,05

1,75.0,553.1, 25.2318,62510430

IV.Kiểm tra các tỉ lệ cấu tạo chung (6.10.2.1):

-Các cấu kiện uốn phải được cấu tạo sao cho:

0,9 I

I 0,1

+Iy= moment quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong

mặt phẳng của bản bụng(mm4)

4 8 y

3 3

3 3

y

f 3 f f

3 f w

3 c

c y

mm 10 976 , 1 I

400 20 12

1 300 20 12

1 20 1440 12

1 300 20 12

1 I

' b 't 12

1 b t 12

1 t.

D 12

1 b t 12

1 I

+Iyc = moment quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh

trục đứng trong mặt phẳng của bản bụng(mm4)

4 7 3

c c

12

1 b t.

10 5 , 4 I

I

8 7 y

yc



 giá trị này thoả mãn (*)-Vậy các kích thước mặt cắt đảm bảo tỉ lệ cấu tạo chung

V.Xác định các lực hoá dẽo trên tiết diện dầm:

-Để đơn giản cho tính toán ta qui đổi tiết diện vút dạng hình thang sang hình chữ nhật với các kích thước sau:

fy =280 MPa cường độ chảy dẻo thép bản

*Lực dẻo trong lưới thép trên dọc bản bêtông:

fy =280 MPa cường độ chảy dẻo thép bản

*Lực dẻo trong bản bêtông vút dầm:

P = t b 0,85.f’ =100.400.0,85.30 = 1,02.106 MPa

*Lực dẻo trong bản bêtông mặt cầu:

Ps = be.ts.0,85.f’c = 1800.200.0,85.30 = 9,18.106 MPa

VI.Xác định trục trung hoà dẻo(PDA):Vị trí trục trung hoà được xác định trên cơ sở cân

bằng lực dẻo chịu kéo và lực dẻo chịu nén.Trục trung hoà sẽ đi qua sườn nếu hệ bất phương

trình sau đây thỏa:

c h s sb st w f f

P ' P P P P P P P

P P P P P P P '

6 6

6 6

5 5

6 6

6 5

5 6

6 6

10 07 , 2 10 76 , 2 10 936 , 9 10 07 , 2 10 02 , 1 10 81 , 9 10 167 , 3 10

7 7

10 83 , 4 10 284

,

2

10 29 , 1 10 47

,

1

(đúng)-Vậy trục rung hoà PDA đi qua sườn

-Gọi y là khoảng cách từ mép dưới bản cánh chịu nén của dầm thép đến trục trung hoà

dẻo PDA

+Phần lực dẻo chịu nén trong bản sườn dầm:

D

P.y

P.2

D)PPPPPPP'P(

1430 ) 10 07 , 2 10 02 , 1 10 81 , 9 10 167 , 3 10 167 , 3 10 936 , 9 10 07 , 2 10

VII.Xác định moment dẻo (M P ):Moment dẻo MP là tổng moment các loại lực dẻo đối với

trục trung hoà PDA,đựơc tính với công thức sau:

MP = (Pi.di)

-Trong đó:

Pi = lực dẻo tại các phần của dầm tiết diện liên hợp

di = cánh tay đòn của Pi đối với trục trung hoà dẻo

di (mm) Pi (N) MPi (Nmm)

Lưới thép trên bản (drt) 712 3,167.105 2,255.108

Lưới thép dưới bản (drb) 598 3,167.105 1,894.108

Cánh dưới dầm (df) 1015 2,07.106 2,101.109

Bản cánh phủ (d’f) 1055 2,76.106 2,912.109

 => Thỏa yêu cầu về tính dẻo

VIII.Phân loại tiết diện dầm:

VIII.1 Kiểm tra độ mãnh bản bụng dầm:bụng dầm phải được cấu tạo sao cho

yc w

cp

F

E 76 , 3 t

D

2



Trong đó:

+Dcp = là chiều cao của bản bụng chịu nén ở moment dẻo

+tw = là chiều dày bản bụng

+E = momdul đàn hồi của thép làm bản bụng

+Fyc = cường độ chảy nhỏ nhất của thép

53 , 90 5 , 43 345

200000

76 , 3 20

-Vậy độ mãnh bản bụng thỏa

VIII.2 Kiểm ra điều kiện về bản cánh chịu nén của dầm:

197 , 9 5 , 7 345

200000

382 , 0 20 2

300 F

E 382 , 0 t

2

b

yc c

-Vậy điều kiện thỏa

VIII.3 Kiểm tra diều kiện về chiều dài tự do của cánh chịu nén:

1

E r M

M 0759 , 0 124 , 0

Trong đó:

+Lb = chiều dài không được giằng(bằng khoảng cách hai dầm ngang)

Chọn khoảng cách hai liên kết ngang Lb = +ry= bán kính hồi chuyển nhỏ nhất của mặt cắt thép đối với trục thẳng

đứng.

mm 64 10

86 , 4

10 976 , 1 A

3 3

3 3

3 f f

3 f f

3 w

3 c c y

mm 10 976 ,

1

I

400 20 300 20 20 1430 300

20 12

1 ' b 't b t t.

D b t 12

+M1 = 10,43.109 Nmm là giá trị moment ở TTGHCĐI tại mặt cắt giữa nhịp

Thay các giá trị trên vào ta được:

9 10

Kết luận: từ (1),(2) & (3) => tiết diện đặc chắc

IX Kiểm toán dầm theo TTGHCĐ theo tiết diện dặc chắc:

IX.1 Kiểm toán theo cường độ chịu uốn (6.10.4.1):

-Điều kiện kiểm ra như sau:

Mu  Mr = Þf.Mn

Trong đó:

Mu= Moment lớn nhất trong panel đang xét cứu do tải trọng ngoài

Mr = Sức kháng uốn tính toán của tiết diện

Mn= Sức kháng uốn danh định của tiết diện

Þf = 1 hệ số kháng uốn

p M y 0,85M 4

y 0,85M p

5M n MTrong đó:

Dp = 750 mm khoảng cách từ đỉnh của bản tới trục trung hoà của mặt cắt liên hợp ở moment dẻo

D’ = 168 mm chiều cao mà tấm bêtông liên hợp đạt tới trị số moment

dẻo lý thuyết khi lực kéo cực đại trong tấm bêtông ở thời điểm phá huỷ lý thuyết

Mp= 1,56.1010 Nmm sức kháng moment dẻo

My= sức kháng moment chảy ban đầu của mặt cắt liên hợp ngắn hạn chịu moment dương (Nmm)

+Xác định My(SGK-228):Đây cũng là giá trị moment gây nên ứng suất chảyđầu tiên tại bất kỳ bản biên nào của tiết diện thép.Vì tiết diện ngang có tính chất

đàn hồi cho đến khi xuất hiện cường độ chảy đầu tiên, nên có thể áp dụng nguyên

lý cộng tác dụng moment ( xem hình)

My = MD1+ MD2+ MAD (4)+Trong đó:

MD1 = 1,92.109 Nmm moment do tải thường xuyên có hệ số giai đoạn 1

MD2 = 1,72.109 Nmm moment do tải thường xuyên có hệ số giai đoạn 2

MAD = moment bổ sung do yêu cầu đạt giới hạn chảy biên thép.Moment

này do hoạt tải có hệ số và do moment kháng uốn tiết diện liên hợp ngắn hạn chịu.Có thể tìm MAD từ phương trình:

1 D y ST AD ST

AD LT

2 D NC

1 D

MS

MFSMS

MS

MS

MF

+Trong đó:

Fy = 345 MPa cường độ chảy của thép

SNC= 2,375.107(mm3) moment kháng uốn thớ dưới tiết diện dầm thép

9 7

10 4444 , 8

10 269 , 3

10 72 , 1 10 375 , 2

10 92 , 1 345 10 658 , 3

4

9 1,56.10 10

.10 0,85.1,208 4

10 10 0,85.1,208 9

5.1,56.10 n

M

D p D 4

p M y 0,85M 4

y 0,85M p

5M n M

168 750

-Ta có: Mu = 10,43.109 Nmm

Þf.Mn =1.1,055.1010Nmm

 Vậy kiểm toán theo điều kiện chịu uốn thỏa

CHƯƠNG THIẾT KẾ TRỤ CẦU

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

Trụ mang kết cấu nhịp là loại trụ thân đặc BTCT

Tên trụ tính toán: T2

Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05

1.1 Số liệu trụ:

1.2 Kích thước của trụ:

II TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN:

2.1 Tĩnh tải:

2.1.1 Tải trọng kết cấu nhịp:

Tỉnh tải truyền xuống trụ thơng qua các dầm tại vị trí gối do 2 nhịp kê trên trụ, do hai nhau nên

tỉnh tải tác dụng xuống trụ theo phương dọc chĩ có lực tập trung , không có mômen

- Tỉnh tải phần trên DC KN 818.2297 772.52681 602.773 602.773 772.527 818.23+Trọng lượng dầm KN 129.9638 129.96377 129.964 129.964 129.964 129.964+Dầm ngang KN 31.28986 31.289855 31.2899 31.2899 31.2899 31.2899

+Đá kê gối KN 5.543478 5.5434783 5.54348 5.54348 5.54348 5.54348

Quy tỉnh tải phần trên về tim trụ :

Tỉnh tải phần trên Dầm 1 Dầm 2 Dầm 3 Dầm 4 Dầm 5 Dầm 6 Tổng

2.1.2 Tải trọng bản thân trụ:

Tải trọng phần mũ trụ:

2.2.1 Theo phương dọc :

TH 1 : Xe tải + làn trên 1 nhịp :