ĐỒ ÁN MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu +Thanh lan can bằng thép CT3m.. Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai LựuChiều cao cột : lu=660mmBán kính quán tính của tiết diện

Trang 1

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu

PHẦN A :

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

SVTH : Trang [1]

Trang 2

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ :

 Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 22.5m

 Bề rộng mặt cầu: B=7m

 Lề người đi: 21.2m

 Chiều rộng phần thanh lan can: 2x0.2m=0.4m

 Khổ cầu: K = 7+21.2+20.2=14.3m.m

 Loại thiết diện dầm chính: T căng sau

 Bêtông f`c=40MPa

 Tải trọng thiết kế: HL93m., PL=3m.00 kg/m2

 Quy trình thiết kế: 22TCN272-05

* Trình tự thi công :

 Thi công đúc toàn khối dầm + BMC + căng cáp UST trên công trường, sau đó cẩu lắplên cầu

 Lắp ván khuôn đổ mối nối ướt, gờ chắn bánh, lề bộ hành

 Lắp lan can, thi công lớp phủ, bêtông nhựa atphan

 Với dầm biên lúc đặt cốt thép phải đặt thêm thép chống trượt cho bó vỉa

II MẶT CẮT NGANG CẦU :

H2.1 Mặt cắt ngang cầu

- Khoảng cách giữa các dầm chính: d = 1850m

- Sử dụng mối nối ướt để nối các dầm theo phương dọc cầu , có bề rộng 500m

- Lan can, tay vịn bằng ống sắt tráng kẽm

1 Lan can :

Thiết kế lan can dành cho người đi bộ

Trang 3

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai Lựu +Thanh lan can bằng thép CT3m : fy=200Mpa , dày 5mm , đường kính ngoài :

D1=100mm

+Cột lan can làm bằng thép như hình được gắn vào tường BT bởi bu lông Khoảngcách giữa các cột :1.65m

+Gờ chắn bánh bằng BTCT

Bêtông cấp 3m.0MPa: f`c =3m.0 MPa

Cốt thép AII , fy = 280 Mpa

H 3m 1 : Lan can

2 Bản mặt cầu :

Bêtông cấp 40MPa: f`c =40 MPa

Cốt thép AII , fy = 280 Mpa

Bề dày ts = 200mm

3m Dầm ngang :

Bêtông cấp 40MPa: f`

c=40MPa Cốt thép AII , fy = 280 MPa

Kích thước dầm ngang :200x750mm

Khoảng cách giữa các dầm : 5.5m

Số dầm ngang : 5 dầm

4 Dầm chủ:

Bê tông cấp 40MPa: f`

c=40MPa Cốt thép AII , fy = 280 MPa

Chiều cao dầm :

Chiều cao sườn dầm : hw=1m

Bề dày sườn dầm :

1

h =66mm15

SVTH : Trang [3]

Trang 4

H3m 1 : Kích thước hình học dầm chủ

Tại vị trí đầu dầm ta phải làm đọan mở rộng dầm :

Chọn khoảng cách từ tim dầm ngang cách đầu dầm là a=200mm, H=1200mm

H3m 2 Đọan mở rộng đầu dầm

Trang 5

PHẦN B :

TÍNH TOÁN CHI TIẾT

SVTH : Trang [5]

Trang 6

Chương I :

I.1) Tính nội lực trong thanh lan can :

- Hoạt tải :

+ Tải phân bố theo hai phương ngang và dọc có giá trị : w=0.3m.7N/mm

+ 1 tải tập trung theo phương bất kỳ P=890N Để nguy hiểm nhất ta đặt

P theo phương của hợp lực Mx và My

Trang 7

H1.1 : Sơ đồ tính thanh lan can Momen tại mặt cắt giữa nhịp :

- Momen dương giữa nhịp : M0.5 = 0,5.Mu =0,5.991095=495548 Nmm

- Momen âm tại gối : Mg = 0,7.Mu = 693m.766 Nmm

I.2 Tính sức kháng uốn của thanh lan can :

SVTH : Trang [7]

Trang 8

Momen kháng uốn của tiết diện :

4 4

4 4 1

1 3

900.05.100 1

I.3 Kết luận : theo đk GH cường độ M u .M u

Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng  1

Thay vào ta thấy momen tại gối và giữa nhịp đều nhỏ hơn sức khán uốn của thanh Vậy thanh lan can vẫn làm việc an toàn

II.1 )Tính nội lực trong cột lan can :

Cột lan can làm việc dưới dạng cột chịu nén lệch tâm, chịu các tải trọng sau :

W W

Trang 9

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai LựuChiều cao cột : lu=660mm

Bán kính quán tính của tiết diện :

II.2 Tính khả năng chịu lực của cột lan can :

Cột lan can làm bằng thép CT3m : fy = 200 Mpa Bề dày 5 mm

Gọi Cclà giá trị độ mảnh 1/r tương ứng với ứng suất tới hạn đàn hồi cực đại Fcr = 0,5Fy

200

200000

2

y c

r L K

F C

r L K F

c c

y c

140

73,25.8

1140.8

73,25.385

280.140.2

73.251/

8

1

8

/ 385

2

/.1

3 3 2

2

3 3 2

Trang 10

Với  =1 hệ số sức khán lấy cho cột thép

17,347 280 (đúng)

Vậy cột lan can vẫn làm việc bình thường

II.3 Kiểm toán sức chống nhổ của bulông:

Khi P=890N đặt theo phương ngang sẽ gây lực nhổ lớn nhất trong thân bulông

H2.2 : Lực gây nhổ trong bulông Cân bằng momen quanh tâm quay 0 ta được lực nhổ trong bulông :

1706046

Fub = 820 MPa cường độ chịu kéo nhỏ nhất qui định của bulông có d<22 Thay số :

Trang 11

Đồ án môn học : Cầu BTCT DUL GVHD : Th.S Mai LựuBó vỉa trong lề bộ hành là cấu kiện chịu va xe , ta thiết kế cốt thép theo TTGH đặcbiệt.

Bó vỉa thiết kế theo cấp lan can L3m

Theo tiêu chuẩn, lực tác dụng gồm :

Ngang Ft=240KN phân bố trên chiều dài Lt=1070mm

Dọc FL=240KN phân bố trên chiều dài LL=1070mm

Đứng FV=240KN phân bố trên chiều dài LV=1070mm

Với bó vỉa ta chỉ cần xét lực ngang Ft=240KN phân bố trên chiều dài Lt=1070mm

III.1 Chọn cấu tạo hình học và cốt thép :

+ Vật liệu : BT cấp 3m.0 f`c=3m.0 Mpa

Thép AII fy=280 Mpa

H3m 1 : Cấu tạo bó vỉa

16 40

Ø12

H3.2 : Khoảng cách từ tâm thép đứng và thép ngang đến mép BT

1) Khả năng chịu lực của cốt thép đứng (M c ) :

Xét 1 đơn vị chiều dài(mm) theo phương dọc cầu của bó vỉa :

Trang 12

Diện tích cốt thép dọc trong phạm vi 1 đơn vị chiều dài :

0,565mm / mm

Các thông số khác : b=1 ; h = 200 ; ds=184 ; d’s=16

Hệ số qui đổi hình khối US :

' 1

a c

Khả năng chịu lực của tiết diện :

c

Kiểm tra điều kiện phá hoại : 22, 27 0,139

160

s

c

Khả năng chịu lực của tiết diện :

Trang 13

=> Rwmin > Ft => tường thoả điều kiện va xe

+ TH xe va đầu tường, bó vỉa làm việc như 1 côngsol khi có va xe :

Chiều dài ảnh hưởng có hại nhất cho bó vỉa khi va xe :

=> Rwmin > Ft => tường thoả điều kiện va xe đầu tường

III.3 ) Tính khả năng chống trượt của tường :

SVTH : Trang [13]

Trang 14

H3m 4 :Cốt thép chống trượt đá vĩa

* Lực kéo đơn vị T do va chạm tiêu chuẩn đựơc tính bởi :

Diện tích tiếp xúc chịu cắt, xét cho 1mm dài : Acv=200x1=200 mm2 /mm

Diện tích cốt thép chịu cắt, trên 1m dài có 8 thanh 12 tham gia chống trượt do các thanhđều có đai kẹp => trên 1mm có diện tích là : Avf = 8.113 2

0,904 mm

Trọng lượng bản thân bó vỉa, tính luôn trọng lượng phần bản lề bộ hành truyền xuống :

H3m 5 : Trọng lượng bản thân bó vỉa

Trang 15

* Kiểm tra hàm lượng thép min: diện tích tiết chốt (cốt thép chống trượt) tối thiểu trên

1mm dài trong mặt chịu cắt là :

vfmin 0,35.

v y

b A

f

Trong đó:

bv = 200 chiều rộng mặt tiếp xúc

fy = 280 MPa : cường độ chảy của thép neo

280

vf

v y

Và đoạn móc câu có chiều dài : 12.db=12.12=144 mm

IV) TÍNH TOÁN PHẦN BẢN LỀ BỘ HÀNH :

Bản lề bộ hành là 1 tấm BT kê lên 2 gờ chắn bánh Tấm làm việc 1 phương do chiều dàilớn hơn rất nhiều so với chiều rộng Vì vậy ta cắt 1 m dài theo phương dọc cầu để tínhtoán cốt thép Có sơ đồ tính như sau :

H4.1 : Sơ đồ tính lề bộ hành

Chọn bố trí thép như sau :

ds=3m.5mm ; As=192 mm2

h=100mm ; b=1000mm, l= 1200mm

Bêtông cấp 3m.0 thép AII

IV.1 ) Tính nội lực trong bản :

Tải trọng người :

3.10 MPa 1m = 3

mmTrọng lượng bản thân bt :

Trang 16

Momen lớn nhất tại giữa nhịp :

IV.2) Khả năng chịu lực của tiết diện :

Cốt thép theo phương ngang cầu giả định là 10 400 a => trong 1 m dài có 2 cây 10 :

c

 Kiểm tra điều kiện phá hoại :

Theo phương dọc cầu ta đặt cấu tạo :  10a400

Chương II :

TÍNH BẢN MẶT CẦU

BMC làm bằng : BT cấp 40, f’c= 40 Mpa đúc cùng lúc với dầm chủ

Cốt thép AII fy = 280 Mpa

Trang 17

Kích thước theo phương ngang cầu : l1 = 1850 mm

Kích thước theo phương dọc cầu : l2 = 5500 mm

Bản mặt cầu được tính như bản làm việc 1 phương do kích thước chiều dài bản lớn hơnrất nhiều so với chiều rộng

H0 : Kích thước bản mặt cầu

I.TÍNH NỘI LỰC:

a) Xét bản biên :

Bản biên làm việc như 1 côngsol, ngàm 1 đầu vào dầm chủ, có các tải trọng tác dụng sau :

a.1)Tỉnh tải :

DC2

p lcan

Lt=675

p

H1.1 : Tỉnh tải tác dụng lên bản biênTỉnh tải td lên bản biên (congsol) gồm có :

Plcan: TKBT của cột và thanh lan can

Pb : TLBT của lề bộ hành + bó vỉa.

Trang 18

H1.3 : Tải trọng người tác dụng lên bản biên.

Trang 19

a.3)Tổ hợp nội lực tại mc ngàm của bản biên :

Tính hệ số điều chỉnh tải trọng :

   D .R i

Lấy các hệ số như sau

+ D 0.95 với kết cấu có bộ phận dẻo

+  R 1.05 với các bộ phận không dư thừa

+  i 1.05 với kết cấu quan trọng

Có 2 nhịp giữa cần phải xét đến đó là nhịp giữa có đặt bó vỉa và nhịp không có bó vỉa :

b.1 ) Xét nhịp giữa thứ 1 (có đặt bó vỉa ) :

H1.4 : Tỉnh tải tác dụng lên nhịp giữa

- Lớp phủ BT nhựa dày 70mm, vậy trọng lượng lớp phủ tác dụng dưới dạng lực phân bố :

SVTH : Trang [19]

Trang 20

-TLBT lề bộ hành + bó vỉa:

Gọi RB là phản lực gối B do lực Pb gây ra

Pb = 1800 N

b B

Trang 21

* Tổ hợp nội lực cho nhịp giữa 1 :

Do bản mặt cầu là dầm liên tục nên ta phải nhân với hệ số hiệu chỉnh để được momenâm tại gối và momen dương tại giữa nhịp :

Bề rộng ảnh hưởng của bánh xe được tính như sau :

2 u0.5 DL B DL 2 DW DW

Trang 22

2 2

H1.7 : Tỉnh tải tác dụng lên nhịp giữa 2-TLBT lớp phủ : DW = 1.68 N/mm

H1.8 : Hoạt tải tác dụng lên nhịp giữa 2

Bề rộng lực phân bố :

Trang 23

Trang 24

TTGH TTGH CD TTGH SD TTGH CD TTGH SD TTGH CD TTGH SD

Momen âm 7423712.2 5184337.5 -2942117 -2134171 -2789118 -2117139

Do bề dày của BMC không đổi trên mặt cắt ngang cầu nên ta phải tính toán khảnăng chịu lực cho mặt cắt nguy hiểm nhất

M M

II THIẾT KẾ CỐT THÉP :

Cắt ra 1 dãi bản ngang rộng 1 m theo phương dọc cầu

a.1)Tiết diện giữa nhịp :

Momen tại mặt cắt giữa nhịp : Mu0.5 = 40173m.488 Nmm

Chiều cao vùng nén tính từ mép trên BT :

Tính

Trang 25

As < As(min) => đặt theo lượng cốt thép min

Chọn thép đặt dưới cho mc giữa nhịp :

Đặt 5 thanh  14 trên 1m dài => theo phương dọc cầu bố trí thép  14a200

Khi đó diện tích cốt thép là As=769mm2

a.2 Tiết diện tại gối :

Tính tương tự ta cũng tìm được diện tích thép

As= 65.89 mm2

Kiểm tra đk thép tối thiểu ta được diện tích thép điều chỉnh :

As=769 mm2

Vậy cốt thép trên của BMC ta đặt 5 thanh  14

b ) Kiểm tra lại theo TTGH SD :

Bản mặt cầu là kết cấu BT thường nên ta kiểm tra nứt theo mô hình đàn hồi nứt(xem như BT vùng kéo đã nứt không làm việc )

* Tính momen quán tính của tiết diện đàn hồi nứt :

33995

s c

E n E

Gọi x là khoảng từ trục trung hoà đến thớ trên mép BT Cân bằng momen quanhtrục trung hoà :

 200.x + 23649.x - 986186 = 02

Từ phương trình trên ta giải tìm x : x32mm

Momen quán tính của tiết diện đàn hồi nứt đối với trục trung hoà x :

b.1 Kiểm tra cho tiết diện giữa nhịp :

Momen ở TTSD tại giữa nhịp : Ms0.5 = 51843m.3m.7 Nmm

US tại thớ dưới bêtông ở tiềt diện giữa nhịp :

s0.5 s0.5 s

Trang 26

fsa z

3m. dcA



Vùng khí hậu khắc nghiệt : z= 23m.000

Chiều cao BT bọc quanh thép dc=60 > 50 , lấy =50

Diện tích BT bọc quanh 1 cây thép : A = b.2.dc/5=1000.2.50/5 = 20000

Vậy tiết diện giữa nhịp thoả DK về nứt

b.2 Kiểm tra cho tiết diện gối :

Tính tương tự ta được US trong thớ chịu kéo do ngoại lực gây ra ở TTSD :

Dầm ngang đúc cùng lúc với dầm chủ => mác BT f’c=40 Mpa

Cốt thép AI: fy=23m.0 Mpa

Tiết diện làm việc của dầm ngang có tính luôn phần

BT trong BMC là tiết diện chữ T nhưng để đơn giản

cho tính toán ta tính trên tiết diện chữ nhật :

b= 200 ; h= 750

I TÍNH NỘI LỰC

200750

Trang 27

H1.1 : Sơ đồ bố trí dầm ngang

b ) Do hoạt tải tác dụng :

Trước tiên ta phải qui đổi lực tác dụng lên dầm ngang theo phương dọc cầu để biết đượcgiá trị phản lực tại dầm ngang đang xét khi xe chãy dọc theo cầu

Trang 28

2750 2750

110KN 110KN

9.3 N 3000 q=

0.663

145 KN xe tải

xe 2 trục tải trọng làn

H1.2 : Sơ đồ đặt tải của dầm ngang

b.1 Tổ hợp 1 : Xe 2 trục và tải trọng làn :

Từ dah trên ta tìm được giá trị các phản lực do xe và tải trọng làn gây ra lên dầm ngang :

q`

dah M1 1

1

1m 2 2

H1.3 :Đường ảnh hưởng của momen tại mặt cắt 1-1

*Momen có hệ số do hoạt tải tại mc 1_1 :

Trang 29

1

dahQ +

1850

2

2 PoPo

b.2 Tổ hợp 2 : Xe tải 3m trục + tải trọng làn:

Tính tương tự ta được nội lực trong TH 2 :

VuLL= max(V2tr

uLL, V3m.tr

uLL ) =max(3m.64026, 2173m.3m.2)= 3m.64026 N

c) Tổ hợp nội lực do hoạt tải và tỉnh tải:

Để đưa dầm ngang về đúng trạng thái làm việc của nó, ta dùng CT hiệu chỉnh để tínhlại momen tại gối và giữa nhịp :

+ Momen âm tại gối :

Trang 30

Mặt cắt tại

gối

II KIỂM TOÁN DẦM NGANG:

Thực chất tiết diện làm việc của dầm ngang là tiết diện chữ T,

nhưng để đơn giản cho tính toán ta kiểm toán dầm ngang với

tiết diện chữ nhật

a ) Thiết kế cốt thép theo TTGH CĐ cho tiết diện giữa dầm :

Momen tính toán tại giữa dầm : Mu0.5 = 79225178 Nmm

Chọn khoảng cách từ mép BT đến trọng tâm cốt thép chịu lực là 3m.0mm ,

Diện tích cốt thép được tính :

Trang 31

As(min) = 0,03m b.h.f’c/fy = 0,03m 200.750.40/23m.0 = 782 mm2

As < As(min) => đặt theo lượng cốt thép min

Chọn thép : chọn 4 thanh  16 ở thớ dưới của dầm ngang có As=804 mm2

Tương tự ta cũng tính toán cốt thép cho thớ trên tại mặt cắt gối :

b ) Kiểm tra nứt theo TTGH SD tại mặt cắt giữa nhịp :

Momen tổ hợp theo TTGH SD tại giữa dầm : Ms0.5 = 4561513m.9 Nmm

Trang 32

- Vùng khí hậu khắc nghiệt : z=23m.000

- dc = 3m.0 :Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm của cốt thép chịu kéogần nhất

- A: diện tích trung bình của betông bọc quanh 1 cây thép

Vậy tiết diện giữa nhịp dầm ngang thoả DK về nứt

b.1 ) Kiểm tra nứt cho tiết diện tại gối :

Tính tương tự ta cũng tìm được US trong cốt thép chịu kéo :

fsg = 103m Mpa

Thay vào điều kiện kiểm tra nứt => tiết diện tại gối thoả điều kiện về nứt

c) Tính toán cốt đai chịu cắt :

Tiết diện tính lực cắt là tiết diện tại gối có các nội lực sau :

Mug = –110915250 Nmm , Vug = 415298 N

Cốt đai làm bằng thép AI : fy = 23m.0 MPa

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép vùng kéo đến mép BT của mặt cắt giữa nhịp bằngđược tính như sau :

Trang 33

Chọn góc phá hoại  29

Biến dạng tại trọng tâm của cốt dọc chịu kéo theo phương dọc do các tải trọng có hệ số gây ra :

u

u v

x

s s

M0,5.V cot ang( )d

E A110915250

0,5.415298.cotang(29)864

Chọn cốt đai 2 nhánh 10 => Av = 157 mm2

* Khoảng cách cốt đai yêu cầu :

* Kiểm tra lại theo điều kiện cấu tạo :

– Theo trị số giới hạn cốt đai tối thiểu :

– Khoảng cách tối thiểu theo qui định của 22TCN272-05 :

Với Vu = 415298 > 0,1.f ' b.dc v 0,1.40.200.653 508597 thì :

s 0,8.d v 0,8.653 508 600  => s < 140 mm

* Kiểm tra lại khả năng chịu kéo của cốt thép dọc :

SVTH : Trang [33]

Trang 34

Vậy cốt đai cho dầm ngang tính được : 10 120 a

H1.7 : Bố trí cốt thép dầm ngang

Trang 35

DẦM CHỦ

SVTH : Trang [35]

Trang 36

I KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ :

a) Giai đoạn 1 : tiết diện chưa có mối nối, khoét lỗ (ở nay ta chỉ tính cho tiết diện đặc do chưa xác định được vị trí khoét khoét lỗ) :

Dầm chủ có các kích thước hình học sau :

H1.1 :Tiết diện dầm trong giai đoạn 1(chưa tính mối nối ) Để tiện cho việc tính toán ta phải qui đổi phần vút của tiết diện mặt cắt ngang, nguyên tắc qui đổi là đảm bảo chiều cao tiết diện dầm không bị thay đổi :

+ Qui đổi phần vút và cánh trên của dầm :

Diện tích phần vút : f=200.200/2=20000mm2

Chiều cao cánh dầm qui đổi : f

+ Qui đổi phần vút và cánh dưới dầm :

Chiều cao cánh dầm qui đổi : 1

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,59 MB