ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KÊ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẦM T NHỊP L=28M ĐH GTVT HÀ NỘI

Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếpxúc đợc chỉ trong điều A.3.6.1.2.5

Mục lục Phần I: Nội dung thuyết minh.

1 Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 5

1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 5

1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 5

2 Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu 6

3 Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu 6

3.1 Đối với dầm giữa 6

3.2 Đối với dầm biên 7

4 Tính toán bản mặt cầu 8

4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu 8

4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 8

4.3 Xác định nội lực do hoạt tải và ngời đi bộ 15

4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 21

4.5 Tính toán cốt thép chịu lực 22

5 Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải 31

5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 31

5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p 33

5.3 Xác định nội lực 33

6 Nội lực dầm chủ do hoạt tải 38

6.1 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn QT 272 - 05 39

6.2 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo QT 18 -79 42

6.3 Xác định nội lực 46

7 Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ 54

7.1 Thép 54

7.2 Bê tông .55

8 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực 56

8.1 Chọn cáp dự ứng lực 56

8.2 Bố trí cáp dự ứng lực 58

8.3 Tính tính các đặc trng hình học 59

9 Tính toán các mất mát ứng suất 61

9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp 61

9.2 Mất mát do ma sát fpF 62

9.3 Mất mát do tụt neo 64

9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 64

9.5 Mất mát ứng suất do co ngót 65

9.6 Mất mát ứng suất do từ biến 65

9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc 66

9.8 Tổng mất mát 66

10 Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I 67

10.1 Kiểm toán cờng độ chịu uốn 67

10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc 71

10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo TTGH cờng độ 1 72

10.4 Kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng 77

11 Bố trí dầm ngang 80

12 Tính độ võng cầu 81

12.1 Tính độ võng lực DƯL 81

12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 82

12.3 Tính độ võng tức thời do hoạt tải có xét lực xung kích 83

13 Duyệt mỏi 84

Phần II : Bản vẽ kỹ thuật

(Bản vẽ khổ A1)

Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL

1 Các số liệu cho trớc:

- Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93

- Dầm T, có dầm ngang, chiều dài nhịp L = 28 m

- Bề rộng phần xe chạy : 12 m

- Bề rộng lề đi bộ : 1m

- Biện pháp kéo căng cốt thép: căng sau

- Loại cốt thép DƯL: 7K13

- Cờng độ BT của dầm chủ : 50MPa

2 Tiêu chuẩn thiết kế:

- Quy trình thiết kế : 22TCN - 272 - 05 Giao Thông Vận Tải

- Tải trọng thiết kế: HL93

3 Vật liệu sử dụng:

- Thép DƯL: (loại 7K13)

• Cờng độ quy định của thép ứng suất trớc fpu = 1860 Mpa

• Giới hạn chảy của thép ứng suất trớc fpy = 0,9 fpu=1674 Mpa

• Hệ số ma sát  = 0,23

• ứng suất cho phép khi kích fpj = 0,8 fpu = 1488Mpa

• Cờng độ tính toán khi chế tạo Rd1=13280 Kg/cm2

• Cờng độ tính toán khi sử dụng Rd2=12800 Kg/cm2

• Môđun đàn hồi Et = 165400Mpa

- Vật liệu bêtông:

• Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: fc’ = 50Mpa

• Cờng độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trớc:

Fci’ = 0,9.fc’ = 4,5Mpa

• Mô đun đàn hồi của bêtông E = 0,043.γf' = 35749,53 Mpac 1,5c f ' = 35749,53 Mpac

• Cờng độ chịu kéo khi uốn f = 0,63 f ' = 4,455 Mpar c

4 Yêu cầu:

- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng

- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép …

( Bản vẽ trên giấy A1)

Phần I: Nội dung thuyết minh.

1 Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ.

1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu.

Tổng chiều dài toàn dầm là 28m, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3m để kê gối

Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 27,4m

Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có fc’= 50Mpa Lớpphủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,4cm,, lớp bêtôngAsphalt trên cùng có chiều dày 7cm Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằngcách kê cao các gối cầu

Khoảng cách giữa các dầm chủ S =2200 mm

Giữa phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân cách mềm

- ChiÒu cao bÇu dÇm: hb =350 mm

- ChiÒu dµy bông: bw =200 mm

Mặt Cắt Gối

600 350

200 1800

200 200

600 350

200 200

100 1800

200Mặt Cắt L/2

Mặt cắt dầm chủ Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm)

2 Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu: (A2.5.2.6.3-1)

Yêu cầu: hmin=0,045.L Trong đó ta có:

L: Chiều dài nhịp tính toán L=27400 mm

hmin: Chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu,

suy ra: hmin = 0,045.L = 0,045.27400 = 1233 mm < h=1600mm

 Thỏa mãn

3 Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)

3.1 Đối với dầm giữa:

Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của

= 3300mm+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S = 2200)

 bi = 2200mm

3.2 Đối với dầm biên:

Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệucủa dầm kề trong (=2200/2=1100) cộng trị số nhỏ nhất của

+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(=27400

3425

+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độdày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính

= 6x200 + max

4 / 1800

2 / 200

=1650 mm+ Bề rộng phần hẫng ( =1150 mm)

 be = 1100 + 1150= 2250 mm

Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu

Dầm giữa (bi) 2200 mmDầm biên (be) 2250 mm

4 Tính toán bản mặt cầu.

1150 2200

2200 2200

2200 2200

4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu

áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là cácdầm chủ

4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải

Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực

Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô mendơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối vớimô men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ Trongdầm liên tục nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp Do sơ đồ tính là dầm liêntục đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e, f,g nh hình vẽ

Theo Điều (A.4.6.2.1.6): “Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặcdầm giản đơn chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâmgiữa các cấu kiện đỡ Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấukiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng vô hạn

Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc

nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếpxúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu.Các dải cần đợc phân tích bằng lý thuyết dầm cổ điển ,ở bài này coi các tảitrọng bánh xe nh tải trọng tập trung

Xác định nội lực do tĩnh tải

Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1-1) AASSHTO

Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bảnmặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phầnhẫng

Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu

Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:

gDC(bmc) = 200x1000x24x10-6= 4,8 KN/mThiết kế lớp phủ dày 74 mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:

gDW = 74x1000x22,5x10-6 = 1,665 KN/mTải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lancan không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về antoàn ta coi đặt ở mép gDC(Lan can) = 4,564 KN

+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e, f,g,h ta vẽ đờng ảnh hởng củacác mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu

là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ ĐAH và

từ đó tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu

Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3)

Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4)

Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05 (theo Điều1.3.5)

=>  = 0,95

p: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)

DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1

DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1

4.2.1 Nôi lực mặt cắt a

Mômen tại mặt cắt a là mômen phần hẫng

Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn

Xếp tải cho đ ờng ảnh h ởng d ơng Mb

Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ

số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp

nh sau:

Xếp tải cho đ ờng ảnh h ởng âm Mb

Tính nội lực theo công thức:

MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW )Trên phần Đah dơng:

Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGHSD

Với lớp phủ lấy hệ số p= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SDTrên phần Đah âm:

Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGHSD

Với lớp phủ lấy hệ sô p= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SDSau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men Mb trong bảng dới đây

4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ

Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải

áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (TCN - 272-05) :

Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp đợc thiết kế theo phơng pháp dảigần đúng theo Điều 4.6.2.1 thì các ứng lực phải đợc xác định trên cơ sởsau:

Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp không vợt quá 4600 mm- các dảingang phải đợc thiết kế theo các bánh xe của trục 145000 N

Do nhịp của bản S =2200 < 4600 mm phải đợc thiết kế theo các bánh xecủa trục 145KN

Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang saocho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) : + 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản hẫng

+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế : Khi thiết kế các bộ phận khác

Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành

Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm vàdơng

Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3

Mô men dơng M+: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2200=1870 mm

X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=300 mm

S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ

4.3.1 Nội lực do Truck Load

Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu

nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơnTendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu doTruckLoad

Vẽ đờng ảnh hởng và xếp tải

72,5KN 72,5KN

Xếp tải cho đ ờng ảnh h ởng âm Mb 1800

72,5KN 72,5KN

§ êng ¶nh h ëng Md

1800 600 600 1800

72,5KN 72,5KN

72,5KN

§ êng ¶nh h ëng Me

Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu

+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặtcầu:

B¶ng kÕt qu¶ m«men t¹i c¸c mÆt c¾t do TruckLoad B¶ng 4.3.1-a

a b c d e f gCờng độ I -1.1091 0.1999 -1.3186 0.0991 -0.0634 0.0172 -0.0143

fy= 420 Mpa : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép

Es= 200000 MPa

 : Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có  = 0,9.

Đối với trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)

( 85 0 2

' 2

' '

r w c s

y s s

y s ps

ps n

h a h b b f

a d f A

a d f A

a d f a M

Trong đó:

AS = Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm2)

fy = Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa)

dS = Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm

cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)A'S = Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)

f'y = Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa)

d'p = Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt

thép chịu nén (mm)

f'

c = Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày

(Mpa)

b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw = Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1 = Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều(A.5.7.2.2)

h1 = Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)

a = c1 ; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều (A.5.7.2.2)

b f

f A b

f

f A f A f A c a

c

y s w

c

y c y s ps ps

' 1

1 '

' ' 1

85 0 85

+ Bố trí 5 thanh cốt thép 16

 Diện tích cốt thép As = 5

2 3,1416 16 4

28 0,85 0,05

1004,8.420 0,85 0,85.50.0,6929.1000

s y

A f c

 Vậy mặt cắt thoả mãn về mặt cờng độ

+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)

Phải thoả mãn điều kiện  0 42

e

d c

de = dP = 132 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))

c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c = 7,8173

fy



 Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối thiểu

+ Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép

Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợcvợt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm

1 = 0,6929 > 0,65 thỏa mãn theo (A5.7.2.2)

' 1

1004,8.420 0.85 0,85.50.0,6929.1000

s y

A f c

 Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ

+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)

Phải thoả mãn điều kiện 0, 42

e

c

d 

de = dP = 167 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))

c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c =

fc

fy  = 0,00357

' min 0,03 fc

fy



 Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối thiểu

+ Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép

Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợtquá 1.5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm

Smax  1,5x200=300 (mm)

4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho 1m dài bmc)

và kiểm toán theo THGH CĐ 1.

Để thận tiện cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho bản mặtcầu nên cốt thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống cốt thép âm(5 thanh

16) Chỉ tiến hành kiểm toán

+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu

Mu = 30,0243 KN.m  (Xem bảng 4.b)

Do mômen tính toán Mu < Mômen tính toán của mômen âm của bản mặtcầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cờng độ thoả mãn

4.5.4 Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ

Theo Điều A.5.10.8 cốt thép cho các ứng suất co ngót và nhiệt độ phải

đ-ợc đặt gần bề mặt bê tông lộ ra trớc các thay đổi nhiệt độ hàng ngày Đốivới các cấu kiện mỏng hơn 1200mm diện tích cốt thép mỗi hớng không

0,75 0,75 0, 431 /

420

g S

Sử dụng NO10 @450 có As = 0,22mm2/mm

4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt)

Theo Điều A.5.5.2 các vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới hạn sửdụng là nứt , biến dạng và ứng suất trong bê tông

Do nhịp của bản nhỏ và không có thép dự ứng lực nên trong đồ án nàychỉ kiểm toán nứt đối với bản mặt cầu theo Điều 5.7.3.4

Các cấu kiện phải đợc cấu tạo sao cho ứng suất kéo trong cốt thép ở trạngthái giới hạn sử dụng fsa không đợc vợt quá

dc = Chiều cao phần bê tông tính từ thớ ngoài cùng chịu kéo cho đến

tâm của thanh hay sợi đặt gần nhất ; nhằm mục đích tính toán phảilấy chiều dày tĩnh của lớp bê tông bảo vệ dc không lớn hơn 50

mm

Z = Thông số bề rộng vết nứt (N/mm)

Lấy Z = 23000 N/mm đối với các cấu kiện trong môi trờng khắcnghiệt và khi thiết kế theo phơng ngang

+ fsa = ứng suất kéo trong cốt thép ở trạng thái giới hạn sử dụng

+ A = Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo

và đợc bao bởi các mặt cắt cuả mặt cắt ngang và đờng thẳng songsong với trục trung hoà, chia cho số lợng của các thanh hay sợi(mm2)

4.5.5.1 Kiểm tra nứt đối với mô men dơng ở trạng thái sử dụng

Mô men dơng lớn nhất là Ma = 20,0039 KN.m (Xem bảng 4-b)

+ Mô men quán tính nguyên tiết diện hình chữ nhật là :

4 1000.200

Xác định vị trí trục trung hoà :

+ Lấy mômen tĩnh với trục qua cạnh dới của mặt cắt:

s c

S y

A

+ Xác định mô men quán tính của mặt cắt

Icr = 341115547 +24655817+ 6037423=371808787 (mm4)

+ ứng suất trong cốt thép ở mép dới bản :

6 20,0039.(167 - 100).10

371808787

y s

và đờng thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lợng của cácthanh hay sợi )



23000

303 0,6 0.6 420 252 (33.13200)

 Do vậy lấy fsa= 0,6fy = 252 Mpa > fS = 19,9340Mpa (Thoả mãn)

4.5.5.2 Kiểm tra nứt đối với mô men âm

Mô men âm lớn nhất là M= -19,4906KNm

+ Khoảng cách từ TTH đến mép trên của mặt cắt: y= 200 - 99 = 101 mm+ ứng suất trong cốt thép ở mép trên bản :

6 19,4906.(101 68).10

341115547

y s

fsa= 264 ( Mpa) > fS = 9,6111 Mpa   Thoả mãn!

 Vậy bản mặt cầu thoả mãn điều kiện kiểm toán nứt ở trạng thái giớihạn sử dụng

4.5.6 Kiểm tra bố trí thép theo thiết kế kinh nghiệm

Phải đặt lớp cốt thép đẳng hớng, fy  400Mpa Cốt thép phải càng gầncác mặt ngoài càng tốt

Lớp đáy : Số lợng thép tối thiểu cho mỗi lớp bằng 0,57 mm2/mm Theothiết kế trên cốt thép theo phơng chính 1,11mm2/mm và theo phơng dọc

là 0,8 mm2/mm > 0,57mm2/mm ( thoả mãn)

Lớp đỉnh : Số lợng thép tối thiểu cho mỗi lớp bằng 0,38 mm2/mm Theothiết kế trên cốt thép theo phơng chính 1,11mm2/mm và theo phơng dọc

là 0,22 mm2/mm < 0,38mm2/mm  phải bố trí cốt thép theo phơng dọc,chọn No10 @200 As= 0.5mm2/mm

Khoảng cách lớn nhất giữa cốt thép là 450mm

5 Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải.

Tải trọng tác dụng nên dầm chủ

Tĩnh tải : Tĩnh tải giai đoạn 1 DC1và tĩnh tải giai đoạn 2 (DC2+ DW)

Hoạt tải gồm cả lực xung kích (IL+IM) : Xe HL 93

Nội lực do căng cáp ứng suất trớc

Ngoài ra còn các tải trọng: Co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, động đất

5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ

Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo bảng (A.3.5.1.1) AASHTO, giả thuyếttĩnh tĩnh tải phân bố đều cho mỗi dầm, riêng lan can thì một mình dầm biênchịu

+ Tải trọng bản thân dầm DC dc

Thành phần tĩnh tải DC bên trên bao gồm toàn bộ tĩnh tải kết cấu trừ tĩnhtải lớp mặt hao mòn dự phòng và tải trọng dự chuyên dụng Do mục đíchthiết kế 2 phần của tĩnh tải đợc định nghĩa nh sau:

Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ xuất hiện ở giai đoạn căng ứng suất trớc

gDC1(dc) = .Ag Trong đó:

 : Trọng lợng riêng của dầm,  = 24 KN/m3

Ag : Diện tích mặt cắt ngang của dầm khi cha mởrộng Với kích thớc đã chọn nh trên, ta tính đợc

gDC1(dn)= 30 10,08

27,4 5



 = 2,2073KN/m

+ T¶i träng do mèi nèi b¶n mÆt cÇu:

Mèi nèi b¶n mÆt cÇu dµy 200(mm) , réng 400 (mm)

+ T¶i träng do lan can

DC2 : Träng lîng lan can xuÊt hiÖn ë giai ®o¹n khai th¸c sau c¸c mÊt m¸t

Ta sö dông lo¹i lan can theo tiªu chuÈn AASHTO

 TÜnh t¶i DC2 t¸c dông cho dÇm biªn

Do TLBT dầm ngang gDC1(dn) 2,2073 KN/m

Do mối nối BMC gDC1(mn) 1,9886 KN/m

Do lan can gDC2 4,564 KN/m

Do lớp phủ mặt cầu gDW 3,4489 KN/m

5.2 Các hệ số cho tĩnh tải  p (Bảng A3.4.1-2) Bảng 5.2

 : Diện tích đờng ảnh hởng mômen tại mặt cắt đang xét

+ : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt dơng tại mặt cắt đang xét - : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt âm tại mặt cắt đang xét

 : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong

khai thác xác định theo Điều (A.1.3.2)

=iDR  0,95

Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 theo Điều (A.1.3.3)

Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 theo Điều (A.1.3.4)

Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác i = 1,05 theo Điều(A.1.3.5)

Vậy:  = 0,95

5.3.1 Tính Mômen

+ Đờng ảnh hởng mômen mặt cắt giữa nhịp  = 93,845(m )2

6,85

- Trạng thái giới hạn cờng độ 1:

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

Mu = 0,95.(1,25.gDC1(dc) + 1,25.gDC1(dn) + 1,25.gDC1(mn) + 1,5.gDW). = 0,95.(1,25.20,16 + 1,25.2,2073 + 1,25.1,9886+ 1,5.3,4489).70,3838

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

- Trạng thái giới hạn cờng độ 1:

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

Mu = 0,95.(1,25.gDC1(dc) + 1,25.gDC1(dn) + 1,25.gDC1(mn) + 1,5.gDW). = 0,95.(1,25.20,16 + 1,25.2,2073 + 1,25.1,9886+ 1,5.3,4489).19,4252

= 657,2977(KN.m)

Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)

Mu = 0,95.(1,25.g DC1(dc) +1,25.g DC1(dn) + 1,25.g DC1(mn) +1,5.g DW + 1,25.g DC2 ).

= 0,95.(1,25.20,16 + 1,25.2,2073 + 1,25.1,9886

+ 1,5.3,4489+1,25.4,564).19,4252

= 762,5776 KN.m 

- Trạng thái giới hạn sử dụng:

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

+

- Trạng thái giới hạn cờng độ 1

Dầm trong (không có tĩnh tải do lan can)

Vu = 0,95 [1,25 (gDC1(dc) + gDC1(dn) + gDC1(mn))+ -

- 0,9(gDC1(dc) + gDC1(dn) + gDC1(mn))- + (1,5.gDW.+ - 0,65.gDW.-)]

= 0,95 [1,25 (20,16 + 2,2073+ 1,9886 )x3,65 -

- 0,9(20,16+2,2073+ 1,9886 )x3,65 + (1,5x 3,4489 x3,65 - 0,65x4,564 x3,65)]

= 74,551KN

Dầm ngoài (chịu toàn bộ tải trọng do lan can)

Vu = 0,95 [1,25 (gDC1(dc) + gDC1(dn) + gDC1(mn) + gDC2)+ -

- 0,9(gDC1(dc) + gDC1(dn) + gDC1(mn) + gDC2)- +(1,5.gDW.+ - 0,65.gDW.-)]

= 0,95 [1,25 (20,16+ 2,2073 + 1,9886 + 4,564)x6,85 -

- 0,9.( 20,16+ 2,2073 + 1,9886 + 4,564)x6,85

+ (1,5x3,47x6,85 - 0,65x3,47x6,85)]

= 84,946 (KN)

- Tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông

.DÇm trong (kh«ng cã tÜnh t¶i do lan can)

+ §êng ¶nh hëng lùc c¾t mÆt c¾t c¸ch gèi 1,5 m

0,9453

0,0547

+-

+ §êng ¶nh hëng lùc c¾t mÆt c¾t gèi

6 Nội lực dầm chủ do hoạt tải

6.1 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn

Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 đề cập đến phơng pháp gần đúng đợc dùng đểphân bố hoạt tải cho từng dầm (điều 4.6.2.2.2) Không dùng hệ số làncủa Điều 3.6.1.1.2 với phơng pháp vì các hệ số đó đã đợc đa vào trong

hệ số phân phối, trừ khi dùng phơng pháp mô men tĩnh hoặc các phơngpháp đòn bẩy

Những kích thớc liên quan:

Chiều cao dầm: H = 1600mm Khoảng cách của các dầm: S = 2200mm;

Chiều dài nhịp: L = 27400 mm Khoảng cách từ tim của dầm biên đếnmép trong của lan can: de = 600 (mm)

Dầm T thuộc phạm vi áp dụng những công thức gần đúng của 22TCN272-05 (bảng 4.6.2.21 và 4.6.2.2a-1) Hệ số phân bố hoạt tải đợc tính nhsau:

6.1.1 Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với mô men uốn

+ Kiểm tra phạm vi áp dụng: (bảng 4.6.2.2a-1)

+ Đối với dầm giữa (AASHTO bảng 4.6.2.2.2b-1):

- Một làn thiết kế chịu tải :

g s

I : Mô men quán tính chống uốn của tiết diện phần dầm chủ

A : Diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủ

eg : Khoảng cách từ trọng tâm bản mặt cầu đến trọng tâm của dầm

- Hai làn thiết kế chịu tải:

g s

K

+ Đối với dầm biên (AASHTO Bảng 4.6.2.2.2.c-1)

Một làn thiết kế chịu tải, sử dụng quy tắc đòn bẩy

Do cự ly theo chiều ngang cầu của xe Truck và Tendom đều là 1800mmnên ta có sơ đồ xếp tải nh hình vẽ cho cả 2 xe

Theo tiêu chuẩn 272 - 05 Điều 4.6.2.2.1 khi dùng phơng pháp đòn bẩyphải đa vào hệ số làn m Đối với 1 làn chịu tải m =1,2 Mô hình nguyêntắc đòn bẩy cho dầm biên đợc chỉ ra trên hình vẽ

6.1.2 Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với lực cắt

+ Kiểm tra phạm vi áp dụng: (bảng 4.6.2.2.2c-1)

 300 d  e  1700

 Không thỏa mãn

+ Đối với dầm giữa (ASSHTO Bảng 4.6.2.2.3a-1):

Một làn thiết kế chịu tải

+ Đối với dầm biên (AASHTO bảng 4.6.2.2.3b-1):

Một làn thiết kế chịu tải

Sử dụng quy tắc đòn bẩy, tơng tự nh tính hệ số phân bố cho mômen ởtrên, ta có gv = 0,8862 Khống chế

Hai làn thiết kế chịu tải

gm = e gdamtrong trong đó   de   650 

 gm = 0,817 x 0,769 = 0,6279

6.1.4 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ

Sử dụng phơng pháp đòn bẩy, tính cho cả mômen và lực cắt Coi tảitrọng phân bố ngời là lực tập trung:

1150 2200



4 5 384