Thiet ke mon hoc Cau thep pptx

- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt 80% cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT mặt cầu.- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp  Đặc trng hình

I Số liệu tính toán thiết kế.

+ Bề rộng toàn cầu: Bcầu = 11+ 2x1+ 2x0,5 +2x0.25= 14.5(m)

- Hoạt tải thiết kế:

+ Tải trọng HL93:

- Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế + Tải trọng làn

- Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn

+ Ngời đi bộ: 3.10-3 MPa = 300 daN/m2

2 Vật liệu chế tạo dầm.

- Thép chế tạo neo liên hợp: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất: f y=420 MPa

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất: f y=420MPa

- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

+ Cờng độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: '

+ Giới hạn kéo đứt của thép: f u=450MPa

+ Mô đuyn đàn hồi của thép: E s=200000 MPa

+ Tĩnh tải giai đoạn I: γ1= 1,25 và 0,9

+ Tĩnh tải giai đoạn II:γ = 1,5 và 0,65

+ Hoạt tải HL93 và đoàn ngời: γh= 1,75 và 1,0

- Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25 (chỉ tính đối với xe tải và xe hai trục thiết kế)

- Hệ số làn: Trong mỗi trờng hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp L tt≥ 25m thì phải xét thêm hệ số làn xe m

+ Theo 22TCN272-2005 thì hệ số làn đợc lấy nh sau:

Lựa chọn và đề xuất các kích thớc của dầm chủ.

1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp.

- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài: L nh=38m)

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a=0,4m)

 Chiều dài tính toán nhịp: L tt =L nh −2a = 38-2x0,4=37,2 m

- Số dầm chủ: n dc= 6 dầm

2 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu.

- Mặt cắt ngang cầu:

Lớp mui luyện h=2cm Lớp phòng n u?c h=1cm Lớp BT bảo vệ h=4cm Lớp BT átphan h=5cm

A

1000 500 1000

+ Chiều cao chân lan can: hlc = 50 cm

+ Bề rộng toàn cầu: Bcâu = 1100 + 2x100 + 2x50 +2x25= 1450 cm

+ Số dầm chủ thiết kế: ndầm = 6 dầm

+ Chiều dài phần cánh hẫng: de = 150 cm.

3 Lựa chọn kích thớc dầm chủ.

Trong bớc tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm chủ theo công thức:

8.148372025

125

 Chọn chiều cao dầm thép nh sau:

+ Chiều cao bản bụng: Dw = 144 cm

+ Chiều dày bản cánh trên: tc = 3 cm

+ Chiều dày bản cánh dới: tt =3 cm

+ Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb = 144+3+3 = 150 cm

4 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu

- kích thớc của bản bê tông đợc xác định theo điều kiện bản chịu uốn dới tác dụng của tải trọng cục bộ

- Chiều dày bản thờng chọn: ts = (16 ữ 25) cm

Theo quy định của Quy trình 22TCN 272 - 05 thì chiều dày của bản bê tong mặt cầu phải lớn hơn 175 mm đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu: ts = 20 cm

- bản bê tông có cấu tạo vút dạng đờng chéo Mục đích của việc cấu tạo vút bản bê tông là nhằm làm tăng chiều cao dầm, tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết

- Lựa chọn kích thớc của bản bê tông mặt cầu nh sau:

- Cấu tạo bản bụng (Web):

+ Chiều cao bản bụng: Dw = 144 cm

+ Chiều dày bản bụng: tw = 2 cm

- Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén (Compress flange): Do có bản bê tông chịu nén nên bản cánh trên của dầm thép chỉ cần cấu tạo đủ để bố trí neo liên kết với bản

bê tông, vì vậy kích thớc của bản cánh trên thờng nhỏ hơn bản cánh dới

+ Bề rộng bản cánh chịu nén: bc = 40 cm

+ Số tập bản : n = 1 tập

+ Chiều dày một bản: t = 3 cm

 Tổng chiều dày bản cánh chịu nén: tc = 1x3 = 3 cm

- Cấu tạo bản cánh dới hay bản cánh chịu kéo:

III Xác định đặc trng hình học theo các giai đoạn làm

- Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên):

ANC = bc.tC+tw.Dw+tt.bt = 40.3+144.2+60.3 = 588(cm2)

- Xác định mômen tĩnh đối của mặt cắt đối với trục 0-0 đi qua đáy dầm thép:

2 2

2

t t b t

D t D

t H t

3.3.6032

144.2.1442

3150.3

1=

=Y

Y I

- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I

+ Mômen quán tính bản bụng:

)(5138645

.6732

144.144.212

144.22

12

2 3

2 1

3

cm Y

t

D D t D

t

w w w w

3 2

1

3

7874102

35.67150.3.4012

3.402

12

cm

t Y H t b t

b

sb c c c c

3 2

1

3

7842152

35.67.3.6012

3.602

12

cm

t Y t b t

b

t t t t

=

+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép:

)(2085489784215

787410

I I I

35.67150.3.402

.2

2 1

Y H t b

w

c sb

c c

60.312

2.14412

40.312

.12

.12

cm b

t t D b

t

I c c w w t t

- Bảng tổng hợp kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I:

Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I SNC cm3 16040

2 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn II.

2.1 Mặt cắt tính toán.

- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt 80% cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT mặt cầu.

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp  Đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn 2 là

đặc trng hình học của tiết diện liên hợp

2.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.

- Trong tính toán không phải toàn bộ bản bê tông mặt cầu tham gia làm việc chung với dầm thép theo phơng dọc cầu Bề rộng bản bê tông làm việc chung với dầm thép hay còn gọi là bộ rộng có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: Chiều dài tính toán của dầm, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bê tong mặt cầu

- Khi tính toán bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài nhịp hữu hiệu có thể lấy bằng nhịp thực tế đối với các nhịp giản đơn và bằng khoảng cách giữa các điểm thay đổi mômen uốn (điểm uốn của biều đồ mômen) của tải trọng thờng xuyên đối với các nhịp liên tục, thích hợp cả mômen âm và dơng

- Theo Quy Trình 22TCN 272-2005 bề rộng bản bê tông lấy nh sau:

1max

c

w s

.2

1max

c

w s

- Bề rộng tính toán bản bê tông của dầm biên: bs = b1+b2 = 130+115=245 (cm)

- Bề rộng tính toán bản bê tông của dầm trong: bs = 2.b2 = 2.115=230 (cm)

Trong đó:

+ Ltt: Chiều dài tính toán nhịp

+ S : Khoảng cách các dầm chủ

+ de: Chiều dài phần cánh hẫng

2.3 Xác định hệ số quy đổi từ bê tông sang thép.

- Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bê tông nên khi tính toán ĐTHH

ta tính đổi về một loại vật liệu Ta tính đổi phần BT sang thép dựa vào hệ số n là tỷ số giữa mô đuyn đàn hồi của thép và bêtông

+ Trờng hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn (không xét hiện tợng từ biến của BT)

Ta có:

c

s E

E

n=

Trong đó:

+ Es: Là mô đuyn đàn hồi của thép, Es = 2.105 MPa

+ Ec: Là mô đuyn đàn hồi của BT phụ thuộc vào loại BT Ec=29440(MPa)

+ Egd

c: Là môđun đàn hồi giả định của BT khi có xét đến hiện tợng từ biến, thờng lấy

Egd

c = 0.33Ebt

+ f’c: Cờng độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c=30 MPa

Bảng hệ số quy đổi từ bê tông sang thép

- Với f’c = 30 MPa ta lấy hệ số quy đổi từ bê tông sang thép là: n=8; n’=24

 Khi tính toán phần bê tông bản mặt cầu đợc tính đổi sang thép bằng cách chia đặc trng hình học của phần bê tong cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n’ (khi có xét đến

từ biến)

2.4 Xác định đặc trng hình học của mặt cắt dầm biên.

a Mặt cắt tính toán

,

3

cm

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm.

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 12x1,13 = 13,56 cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản bê tông: art = 3 cm

- Lới cốt thép phía dới:

+ Đờng kính cốt thép: d= 12mm

+ Diện tích mặt cắt ngang một thanh : 1,13

4

2,1.1416,

=

=

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 12 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

)(2556

,1356,13

)315.(

56,13)31520.(

56,13).(

).(

cm A

A

a t A a t t A

Y

rb rt

rb h rb rt h s rt

+

++

−+

=+

++

−+

=

Trong đó:

+ nrt, drt, Art: Số thanh, đờng kính và diện tích cốt thép ở lới trên

+ nrb, drb, Arb: Số thanh, đờng kính và diện tích cốt thép ở lới dới

+ art, arb: Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên và dới đến mép bản bê tông

+ Yr: Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép

c ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn.

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn hạn

nh hoạt tải trong giai đoạn này ta không xét đến hiện tợng từ biến

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bê tông:

490020

.245

1.215.40 2

1.2

A A

A s = so+ h = + =

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

,278

5725

A n

A A

h h

h sb

h c

s h sb

s s

I

x

Y Y H

A

t Y H b t

t Y H t b

t t Y H t b n

S

+

−+

1

.3

2

2

1.22

.2

.1

2 5 67 150 15 15 2

1 2 2

15 5 , 67 150 15 40 2

20 15 5 , 67 150 20

1 1

D c = sb − c− − = − − − =

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II

cm Z

Y H

Y II sb

t = − 1− 1 =150−67,5−58,95=23,55

- Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến TTH II-II

cm Z

Y

Y II

b = 1+ 1 =67,5+58,95=126,45

- Xác định mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mô men quán tính của phần dầm thép:

)(412884995

,58.5882085489

Z A I

201595,585,67150.20.24512

20.245

8

1

2

.12

1

4 2

3

2 1

1 3

cm I

t t Z Y H t b t b n

I

s

s h sb

s s s s s

1 3

2 1 1

3

.3

2

2

1.236

22

.12

.1

h sb

h h h

h h

sb h c h c

n

I

)(10572315

.3

295,585,67150.15.15.2

1.2

36

15.15.22

1595,585,67150.15.4012

15.408

2

3 2

 Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

)(6,57432426

,63924105723

1444746

I I I I

sb h h

h sb

h c

s h sb

s s

t Z Y H t b

t Z Y H t b

t t Z Y H t b

1 1 1

1

3

2

2

1.2

2

.2

.8

295,585,67150.15.15.2

1.2

2

1595,585,67150.15.402

201595,585,67150.20.2458

−

−+

d ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.

- Mặt cắt liên hợp dài hạn đợc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài nh: Tĩnh tải giai đoạn II, co ngót khi đó ta phải xét đến hiện tợng từ biến

- Trong trờng hợp có xét đến hiện tợng từ biến thì các ĐTHH của mặt cắt đợc tính

t-ơng tự nh khi không xét đến từ biến, chỉ thay hệ số quy đổi n=8 bằng n’=3n=24

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bê tông:

490020

.245

+ Diện tích phần vút của bản bê tông:

)(82515.15.2

1.215.40 2

1.2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông:

)(5725825

4900'

5725588

'

cm A

n

A A

h h

h sb

h c

s h sb

s s

I

x

Y Y H

A

t Y H b t

t Y H t b

t t Y H t b n

S

+

−+

1

.3

2

2

1.22

.2

.'

2 5 67 150 15 15 2

1 2 2

15 5 , 67 150 15 40 2

20 15 5 , 67 150 20 245 24

− +

5,27980

1

Y II

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

)(241799678

,32.5882085489'

+ M«men qu¸n tÝnh cña phÇn b¶n bª t«ng:

)(6,4812482

201595,585,67150.20.24512

20.245.24

1

'

2

.12

'

1

'

4 2

3

2 1

1 3

cm I

t t Z Y H t b t b n

I

s

s h sb

s s s s s

1

3 2

1 1

3

.3

2

2

1.236

22

.12

.'

1

sb h c h c

n

I

)(3524115

.3

295,585,67150.15.15.2

1.2

36

15.15.22

1595,585,67150.15.4012

15.4024

1

2

3 2

 M«men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t liªn hîp ng¾n h¹n:

)(6,3085898151413

352416

,4812482417996

''

sb h h

h sb

h c

s h sb

s s

t Z Y H t b

t Z Y H t b

t t Z Y H t b n

1 1 1

1

3

2

2

1.2

2

.2

.'

1

'

.12

,

27

15.3

295,585,67150.15.15.2

1.2

2

1595,585,67150.15.402

201595,585,67150.20.24524

−

−+

e B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n §THH cña mÆt c¾t dÇm biªn

§Æc trng h×nh häc cña dÇm biªn MÆt c¾t ng¾n h¹n MÆt c¾t dµi h¹n

Diện tích bản bê tông Aso 4900 Aso’ 4900 cm2

MMQT mặt cắt liên hợp với trụcII-II IST 5743242,6 ILT 3085898,6 cm4

2.5 Xác định đặc tr ng hình học của mặt cắt dầm trong

a Mặt cắt tính toán:

b ĐTHH của cốt thép trong bản bê tông.

- Cốt thép trong bản bê tông mặt cầu đợc bố trí thành hai lới, lới cốt thép phía trên và lới cốt thép phía dới Trong tính toán ở đây ta chỉ quan tâm đến các thanh cốt thép trong bản bê tông theo phơng dọc dầm

2,1.1416

,

3

cm

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 11 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11x1,13 = 12,43 cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản bê tông: art = 3 cm

- Lới cốt thép phía dới:

+ Đờng kính cốt thép: d= 12mm

+ Diện tích mặt cắt ngang một thanh : 1,13

4

2,1.1416,

=

=

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 11 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20 cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía dới: Arb = 11x1,13 = 12,43 cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dới đến mép dới của bản bê tông: arb = 3 cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

Ar = Art + Arb = 12,43+12,43=24,86 cm2

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của dầm thép: (bằng tổng mô men tĩnh của lới cốt thép trên và lới cốt thép dới viết đối với trục đi qua mép trên của dầm thép chia cho tổng diện tích cốt thép Ar).

)(2543

,1243,12

)315.(

43,12)31520.(

43,12).(

).(

cm A

A

a t A a t t A

Y

rb rt

rb h rb rt h s rt

+

++

−+

=+

++

−+

=

Trong đó:

+ nrt, drt, Art: Số thanh, đờng kính và diện tích cốt thép ở lới trên

+ nrb, drb, Arb: Số thanh, đờng kính và diện tích cốt thép ở lới dới

+ art, arb: Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên và dới đến mép bản bê tông

+ Yr: Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép

c ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn.

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn hạn

nh hoạt tải trong giai đoạn này ta không xét đến hiện tợng từ biến

.230

1.215.40 2

1.2

b

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông:

)(5425825

A A

A s = so + h = + =

+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

)(129186

,248

5425

A n

A A

h h

h sb

h c

s h sb

s s

I

x

Y Y H

A

t Y H b t

t Y H t b

t t Y H t b n

S

+

−+

1

.3

2

2

1.22

.2

.1

2 5 67 150 15 15 2

1 2 2

15 5 , 67 150 15 40 2

20 15 5 , 67 150 20

5,73836

1 1

D c = sb − c− − = − − − =

- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II

cm Z

Y H

Y II sb

t = − 1− 1 =150−67,5−57,2=25,3

- Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến TTH II-II

cm Z

Y

Y II

b = 1+ 1 =67,5+57,2=124,7

- Xác định mô men quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mô men quán tính của phần dầm thép:

)(40093315

,57.5882085489

Z A I

20152,575,67150.20.23012

20.230

8

1

2

.12

1

4 2

3

2 1

1 3

cm I

t t Z Y H t b t b n

I

s

s h sb

s s s s s

1

3 2

1 1

3

.3

2

2

1.236

22

.12

.1

h sb

h h h

h h

sb h c h c

n

I

.3

22,575,67150.15.15.2

1.2

36

15.15.22

152,575,67150.15.4012

15.408

2

3 2

 Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

)(566368962898

1174921473968

I I I I

sb h h

h sb

h c

s h sb

s s

t Z Y H t b

t Z Y H t b

t t Z Y H t b

1 1 1

1

3

2

2

1.2

2

.2

.8

22,575,67150.15.15.2

1.2

2

152,575,67150.15.402

20152,575,67150.20.2308

−

−+

d ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.

- Mặt cắt liên hợp dài hạn đợc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài nh: Tĩnh tải giai đoạn II, co ngót khi đó ta phải xét đến hiện tợng từ biến

- Trong trờng hợp có xét đến hiện tợng từ biến thì các ĐTHH của mặt cắt đợc tính

t-ơng tự nh khi không xét đến từ biến, chỉ thay hệ số quy đổi n=8 bằng n’=3n=24

- Diện tích mặt cắt:

+ Diện tích bản bê tông:

460020

.230

+ Diện tích phần vút của bản bê tông:

)(82515.15.2

1.215.40 2

1.2

+ Diện tích toàn bộ bản bê tông:

)(5425825

4600'

5425588

'

cm A

n

A A

( sb r)

r

h sb

h h

h sb

h c

s h sb

s s

I

x

Y Y H

A

t Y H b t

t Y H t b

t t Y H t b n

S

+

−+

1

.3

2

2

1.22

.2

.'

2 5 67 150 15 15 2

1 2 2

15 5 , 67 150 15 40 2

20 15 5 , 67 150 20 230 24

− +

8,26393

1

Y II

- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

)(266745146

,31.5882085489'

20152,575,67150.20.23012

20.230.24

1

'

2

.12

'

1

'

4 2

3

2 1

1 3

cm I

t t Z Y H t b t b n

I

s

s h sb

s s s s s

1

3 2

1 1

3

.3

2

2

1.236

22

.12

.'

1

sb h c h c

n

I

)(3916415

.3

22,575,67150.15.15.2

1.2

36

15.15.22

152,575,67150.15.4012

15.4024

1

2

3 2

 Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

39164491323

2667451'

sb h h

h sb

h c

s h sb

s s

t Z Y H t b

t Z Y H t b

t t Z Y H t b n

1 1 1

1

3

2

2

1.2

2

.2

.'

1'

.86,24

15.3

22,575,67150.15.15.2

1.2

2

152,575,67150.15.402

20152,575,67150.20.23024

1'

3

cm

S s

=+

−

−+

- b¶ng tæng hîp c¸c §THH cña mÆt c¾t dÇm trong nh sau:

§Æc trng h×nh häc cña dÇm biªn MÆt c¾t ng¾n h¹n MÆt c¾t dµi h¹n

MMQT của cốt thép trong bản Ir 62898 Ir’ 143742 cm4 MMQT mặt cắt liên hợp với trụcII-II IST 5663689 ILT 3341680 cm4

3 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn chảy dẻo 3.1 Mặt cắt tính toán.

- Giai đoạn III: khi ứng suất trên toán mặt cắt đều đạt đến trạng thái giới hạn chảy

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp  Đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn III là

đặc trng hình học của tiết diện liên hợp

3.2 Xác định vị trí trục trung hòa dẻo (PNA).

- Mặt cắt dầm làm việc trong giai đoạn chảy dẻo khi tất cả các phần trên mặt cắt đều

đã đạt đến giới hạn chảy

- Vị trí trục trung hòa dẻo (PNA) đợc xác định nh sau:

+ Nếu: Pt+Pw > Pc+Prb+Ps+Prt  TTH đi qua sờn dầm

+ Nếu: Pt+Pw < Pc+Prb+Ps+Prt và Pt+Pw+ Pc > Prb+Ps+Prt  TTH đi qua bản cánh trên

+ Nếu: Pt+Pw+ Pc < Prb+Ps+Prt  TTH đi qua bản bê tông

Trong trờng hợp TTH đi qua trọng tâm bản bê tông về nguyên tắc ta phải xét xem TTH ở trên hay ở dới so với cốt thép trên và cốt thép dới để có đợc công thức tính toán chính xác Trong tính toán ta thờng bỏ qua phần cốt thép của bản bê tông mặt cầu, do đó

+ Prt; Prb: lực dẻo tại trọng tâm lới cốt thép phía trên và phía dới của bản bê tông

- Tính lực dẻo của các phần của mặt căt dầm:

+ Lực dẻo tại bản cánh chịu kéo của dầm thép:

 Kết luận: TTH dẻo (PNA) đi qua bản cánh chịu nén(bản cánh trên)

- Đối với dầm trong ta có :

- Tính lực dẻo của các phần của mặt căt dầm:

+ Lực dẻo tại bản cánh chịu kéo của dầm thép:

 Kết luận: TTH dẻo (PNA) đi qua bản cánh chịu nén(bản cánh trên)

3.3 Xác định chiều cao s ờn dầm chịu nén

- trờng hợp tth đi qua bản cánh trên thì chiều cao chịu nén của sờn dầm D =0 và coi cp

nh yêu cầu độ mảnh các mặt cắt đặt chắc đã thoả mãn

- Mô men chảy My ở mặt cắt liên hợp đợc lấy bằng tổng các mô men tác dụng vào dầm thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn và dài hạn để gây ra trạng thái chảy đầu tiên ở một trong hai cánh của dầm thép (không xét đến chảy ở sờn dầm của mặt cắt lai).

AD D

+ MAD: Mômen uốn bổ xung cần thiết để gây chảy ở một bản biên thép, mômen này

do hoạt tải tính toán (có xét đến hệ số vợt tải và hệ số xung kích) và đợc tính theo ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

- ứng suất trong dầm thép do MD1:

+ Mômen quán tính của mặt cắt nguyên: INC= 2085489cm4

+ ứng suất tại mép trên dầm thép:

)(226/

60,225,82.2085489

100.88,9703

D

+ ứng suất tại mép dới dầm thép:

)(02,192)/(202,195,82.2085489

100.88,9703

100.90,4039

D

+ ứng suất tại mép dới dầm thép:

)(97,61)/(197,6233,139.04,9097816

100.90,4039

t t

y

t y t t

f1 + 2 + 3 = ⇒ 3 = − 1 − 2

⇒ f3b =420−192,02−61,97=166,01(MPa)

- Xác định mômen uốn bổ xung MAD:

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST = 12496132,81 cm4

+ Mômen uốn bổ xung cần thiết để cho cánh trên chảy (MADt)

t II ST

t t

AD

t II ST

t AD t

Y

I f M

Y I

M

).(4874,41640)

.(74,4164048713

,47

81,12496132

10.28,

m kN cm

b b AD

b II ST

b AD b

Y

I f M Y

.(07,1204583287

,172

81,12496132

10.01,

m kN cm

+ Pi: Là lực dẻo tại bộ phận thứ i của mặt cắt dầm

+ Zi: Khoảng cách từ điểm đặt lực dẻo thứ i đến TTH dẻo (PNA)

- Trờng hợp TTH dẻo đi qua sờn dầm:

Zs bằng cách lấy giá trị mômen tĩnh của bản bêtông đối với trục đi qua mép trên của dầm

thép chia cho diện tích bản bê tông (kể cả phần vút của bản)

)(53,2215

.1515.4020.240

15.3

2.15.152

15.15.40152

20.20.240

.3

2 2 2

cm Z

t b t b t b

t t b

t t b t

t t

b

Z

s

h h h c s s

h h h

h h c h

s s s

s

=+

+

++

++

2

)(

2

)2.(

.).(

' 85,0

2 2

t cp w yt t

cp w w yw

cp w yw

c cp yc c s c cp c s p

t D D f

A

D D t f

D t f

t D f A Z t D f A M

+

−+

+

−+

+++

++

=

)2

307,67114.(

)07,67(.2.250)2

307,67.(

250.40.3)67,18307,67.(

28.5625

85

,

0

2 2

++

+

+

−+

−+

+

−+

++

−

=

p

M

1 Cấu tạo các hệ liên kết trong kết cấu nhịp.

1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối.

- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thi công và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang tại gối phải cấu tạo chắc chắn hơn so với tại các mặt cắt khác, thông thờng là dùng các dầm I định hình có số hiệu từ I300 ữ I900

 Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I700

- Tra bảng thép hình ta có các kích thớc cấu tạo của dầm ngang nh sau:

+ Chiều cao dầm ngang: Hdn = 70 cm

D?m ngang I700 D?m ngang I700

 Tổng số dầm ngang trên toàn cầu là: n = 2.5 = 10dầm

+ Chiều dài mỗi dầm ngang: Ldn = 2,26 m

 Trọng lợng dầm ngang trên 1m dài 1 dầm chủ:

)/(1368,038

6

1026,238

,

1

m kN

1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian.

- Tại các mặt cắt trung gian (trừ hai mặt cắt gối) ta có thể cấu tạo dầm ngang bằng dầm định hình, tuy nhiên việc cấu tạo nh vậy sẽ rất tốn kém Do đó tại các mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thờng đợc cấu tạo theo dạng hệ gồm các thanh thép góc Thép

L ≥ L100x100x10mm.

- Chiều cao hệ liên kết ngang: Hlkn = (0,6 đến 0,7)Hsb

- Sơ đồ cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian

Hệ liên kết ngang tại các mặt cắt trung gian

+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 2,5m

+ Số hệ liên kết ngang theo phơng dọc cầu là 13 hệ và số hệ liên kết ngang theo

ph-ơng ngang cầu là 5 hệ

+ Tổng số hệ liên kết ngang trên toàn cầu là 13x5 = 65 hệ

+ Tại mỗi hệ liên kết ngang đợc cấu tạo có chiều cao H = 90(cm), gồm 6 thanh thép góc L100x100x10 Hai thanh ở phía trên quay lng vào nhau, hai thanh ở phía dới quay lng vào nhau và hai thanh thép góc xiên liên kết trực tiếp với sờn tăng cờng của bản bụng

- Cấu tạo thép góc làm thanh ngang:

+ Mô men quán tính của mặt cắt 1 thanh:I = 179,00 cm4

+ Số thanh ngang trên: nnt = 2 thanh

+ Chiều dài thanh ngang trên Lnt = 2,26m

+ Số thanh ngang dới: nnd = 2 thanh

+ Chiều dài thanh ngang dới: Lnd = 2,26m

 Tổng trọng lợng các thanh ngang trong 1 hệ liên kết ngang:

Ptn = 4.2,26.0,15 = 1,356 kN

- Cấu tạo thép góc làm thanh xiên:

+ M« men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t 1 thanh: I = 179,00 cm4.

+ Sè thanh xiªn: nx = 2 thanh

+ ChiÒu dµi thanh xiªn: Lx = 2,299m

 Tæng träng lîng c¸c thanh xiªn trong 1 hÖ liªn kÕt ngang:

Ptx = 2.2,299.0,15 = 0,6897 kN

- Träng lîng hÖ liªn kÕt ngang trªn 1m dµi dÇm chñ:

m kN L

n

P q

nh

lkn

386

65)

6897,0356,1(

CÊu t¹o STC trung gian

- Chiều dày bản thép làm sờn tăng cờng phải có chiều dày t ≥ 6mm,  ở đây ta chọn sờn tăng cờng có chiều dày là ts = 16mm.

- Tại mặt cắt gối sờn tăng cờng thờng đợc cấu tạo có chiều dày lớn hơn hoặc cấu tạo dạng sờn kép để tiếp nhận phản lực gối ở đây ta cấu tạo sờn tăng cờng tại gối theo dạng s-

ờn kép với khoảng cách giữa hai sờn là 100mm

- Các sờn tăng cờng không đợc liên kết hàn trực tiếp với bản cánh chịu kéo nhằm mục đích chống phá hoại liên kết giữa sờn tăng cờng với bản cánh Do đó tại các mặt cắt trừ mặt cắt có M=0 thì sờn tăng cờng phải đợc hàn với một bản đệm và bản đệm này có thể trợt tự do trên bản cánh chịu kéo của dầm

- Sờn tăng cờng nên bố trí đối xứng về hai bên sờn dầm

- Kích thớc của sờn tăng cờng thờng đợc chọn trớc sau đó tính toán theo điều kiện ổn

định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trí giữa các sờn tăng cờng hoặc cũng có thể bố trí khoảng cách giữa các sờn theo cấu tạo của hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang cầu sau đó kiểm toán theo ổn định cục bộ của bản bụng

- Cấu tạo và trọng lợng của hệ sờn tăng cờng

+ Chiều cao sờn tăng cờng: hs = 144 cm

+ Chiều dày sờn tăng cờng: ts = 1,6 cm

+ Bề rộng sờn tăng cờng: bs = 19 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang sờn tăng cờng: as = 19x1,6 = 30,4 cm2

+ Trọng lợng của 1 thanh sờn tăng cờng: ps = 30,4.144.10-6.78,5 = 0,3436kN

+ Khoảng cách giữa các sờn tăng cờng: do = 2 m

- Trọng lợng sờn tăng cờng trên 1 dầm chủ đợc tính bằng cách tính tổng trọng lợng của tất cả các sờn tăng cờng trên một dầm chủ và chia cho chiều dài dầm chủ, hay có thể tính bằng trọng lợng của một cặp sờn tăng cờng chia cho khoảng cách giữa các sờn tăng c-ờng:

)/(3436,02

3436,0.2

2

0

m kN d

- Vị trí của hệ liên kết dọc: Đối với kết cấu nhịp cầu dầm liên hợp thép- BTCT thì bản bê tông mặt cầu đóng vai trò nh một hệ liên kết dọc trên, do đó trong cầu liên hợp thép-BTCT ta chỉ cần bố trí hệ liên kết dọc dới.

- Cấu tạo chung hệ liên kết dọc dới

100

100 100

+ Hệ liên kết dọc dới đợc cấu tạo từ thép góc số hiệu L100x100x10mm

+ Toàn cầu có 13 khoang hệ giữa các hệ liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉ cấu tạo một thanh xiên có chiều dài 3,397m

+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc đợc liên kết với sờn dầm chủ thông qua các bản nút đợc hàn trực tiếp với dầm chủ

- Cấu tạo thép góc làm hệ liên kết dọc cầu:

+ Mô men quán tính của mặt cắt 1 thanh: I = 179,00 cm4

+ Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang: nx = 3 thanh

+ Chiều dài 1 thanh xiên của HLK dọc: Lx = 3,397m

+ Số khoang của hệ liên kết dọc: n = 13 khoang

+ Tổng số thanh xiên của hệ liên kết dọc: n = 3x13 =39 thanh

 Tổng trọng lợng của các thanh xiên trong hệ liên kết dọc:

Plkd = 39x3,397x0,15 = 19,872 kN

- Trọng lợng của hệ liên kết dọc trên một dầm chủ đợc tính bằng cách tính tổng trọng lợng của tất cả các thanh của hệ liên kết dọc và chia đều cho mỗi dầm chủ x với chiều dài dầm chủ

)/(087,0386

872,19

n

P q

nh dc

2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I.

- Tĩnh tải giai đoạn I bao gồm:

đợc tính vào tĩnh tải giai đoạn II

 Trọng lợng của các bộ phận trên đợc tính theo tải trọng rãi đều trên 1m dài một dầm chủ, dó đó ta có thể gọi là tĩnh tải giai đoạn I rãi đều

- Trọng lợng rãi đều của dầm thép:

)/(616,438

5,78380588

,

0

m kN

- Trọng lợng rãi đều của bản bê tông mặt cầu:

)/(31,1438

5,2.38.5725,0

m kN L

A

q

nh

c s

- Trọng lợng rãi đều của mối nối dầm: qmn = 0,1 (kN/m)

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I:

)/(176,20100,0087,03436,0583,031,141368,0616,

DC

q q q q q q q

DC

tc

mn gc lkd s lkn dn sb tc

=+

++

++

+

=

++++++

=

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn I:

)/(22,25176,20.25,1

DC tt =γ tc = =

3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II.

- Cấu tạo kết cấu mặt cầu

Lớp mui luyện h=2cm Lớp phòng nuoc h=1cm Lớp BT bảo vệ h=4cm Lớp BT átphan h=5cm

- Tĩnh tải giai đoạn II:

- Trọng lợng rãi đều của lớp phủ lề đi bộ:

)/(38333,0)/(333,386

230005

,012

2

m kN m

kG n

h b

q le le a

- Trọng lợng rãi đều lớp phủ mặt cầu:

)/(06,5)/(5066

2300.11.12,0

m kN m

kG n

B h

q mc xe a

- Trọng lợng phần chân lan can:

)/(5625,16

25.75,0.5,0.5,0.2.75,0

2

m kN n

h b

Trong đó:

+ bclc: bề rộng chân lan can, bclc = 50cm=0,5m

+ hclc: chiều cao chân lan can, hclc = 50cm=0,5m

+ 0,75: là hệ số tính toán gần dúngđể xét đến cấu tạo thực của chân lan can

+ γc: trọng lợng riêng của bê tông, γc = 25kN/m3

- Trọng lợng lan can tay vịn trong tính toán có lấy sơ bộ: qlc = 0,1kN/m

- Tính tĩnh tải giai đoạn II:

+ Tĩnh tải tiêu chuẩn:

)/(1058,71,05625,106,538333,

q q q q

+ Tĩnh tải tính toán:

)/(6587,101058,75,1

DW tt =γt tc = ì =

V Xác định hệ số phân bố tải trọng (hệ số phân bố ngang).

1 Tính hệ số phân bố ngang theo phơng pháp đòn bẫy.

1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên.

- Điều kiện tính toán:

+ Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng ngời

+ Tính hệ số phân bố ngang cho dâm biên do tải trọng HL93 trong trờng hợp xếp tải trên 1 làn

- Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R1

- Xếp tải bất lợi lên ĐAH áp lực gối R1

- Tính hệ số phân bố ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế

78,0)39,017,1(2

12

1

=+

1435,1.(

2

1.2

)

=∑ y y b le

g

- Kết quả tổng hợp hệ số phân bố ngang cho dầm biên:

Xếp tải trọng Tung độ ĐAH

Hệ số(g)

1.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.

- Đối với dầm trong thì ảnh hởng của tải trọng ngời là không đáng kể Khi đó ta xếp tải trọng ngời lên cả hai lề đi bộ và coi nh tải trọng này phân bố đều cho các dầm chủ:

5,06

2 Tính hệ số phân bố ngang đối với tải trọng HL93.

2.1 Điều kiện tính toán.

Phơng pháp tính hệ số phân bố ngang trong 22TCN272-2005 chỉ áp dụng cho các Cầu thỏa mãn điều kiện sau:

Tải trọng là HL93

Bề rộng mặt cầu không thay đổi trên suốt chiều dài nhịp

Số dầm chủ n ≥4 dầm, trừ khi có quy định khác

Các dầm chủ song song với nhau và có độ cứng xắp xỉ bằng nhau

Mặt cắt ngang cầu phù hợp với quy định

+ EB: Mô đuyn đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm, EB = 200000 MPa

+ ES: Mô đuyn đàn hồi của vật liệu chế tạo bản, ES = Ec = 28441,83 MPa

20155,671502

Y H

h sb

Vậy giá trị tham số độ cứng dọc:

) ( 60325671 )

5 , 107 588 2085489 (

793 ,

+ Trờng hợp có một làn xếp tải:

1 , 0 3

3 , 0 4

, 0

.4300

06,0

=

s

g M

damtrong

t L

K L

S S

g

422,0200

.37200

10.6032567137200

23004300

230006

,0

1 , 0 3

4 3

, 0 4

, 0

2 , 0 6

, 0

.2900

075,0

=

s

g M

K L

S S

g

61,0200

.37200

10.6032567137200

23002900

2300075

,0

1 , 0 3

4 2

, 0 6

, 0

=

M

damtrong

g

+ Trờng hợp có một làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẫy

Ta có : M =0,78

dambien g

+ Trờng hợp số làn xếp tải ≥ 2 làn:

M damtrong

,0280077

230036

,0760036

23007600

230020

,0107007600

20,0

2 2

g V

damtrong

- Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm biên:

+ Trờng hợp có một làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẫy

Ta có : V =0,78

dambien g

+ Trờng hợp số làn xếp tải ≥2 làn:

V damtrong

,0300060

- So s¸nh hai trêng hîp xÕp t¶i lµ xÕp t¶i trªn 1 lµn vµ xÕp t¶i trªn 2 lµn ta thÊy trêng hîp xÕp t¶i trªn 2 lµn bÊt lîi h¬n nªn ta tÝnh to¸n theo trêng hîp xÕp t¶i trªn c¶ 2 lµn