THIẾT KẾ MÔ HÌNH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL, dầm chữ I, chiều dài toàn dầm 31m, khế cấu kéo trước

Tính lực cắt do tĩnh tải + Đờng ảnh hởng lực cắt: + Lực cắt của dầm biên do tĩnh tải: - Giai đoạn cha liên hợp: VDCdc=DCdc.g... TKMH CẦU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHÂU PHƯƠNG50 100 30 Ti m gối

Trang 1

TKMH CẦU Bấ TễNG F1 GVHD:NGễ CHÂU PHƯƠNG

Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết minh

1 Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ

1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu

1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ

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

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

3.1 Đối với dầm giữa

3.2 Đối với dầm biên

4 Tính toán bản mặt cầu

4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu

4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải

4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ

4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu

4.5 Tính toán cốt thép chiu lực

5 Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải

5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ

5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2)

5.3 Xác định nội lực

6 Nội lực dầm chủ do hoạt tải

6.1 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn

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

9.3 Mất mát do tụt neo

9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi

9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)

9.6 Mất mát ứng suất do từ biến

9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc

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

10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn

10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc

10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1

10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng

11 Tính toán dầm ngang

SVTH:Lấ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48

Trang 2

11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra

11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)

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

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

Phần 2: bản vẽ kỹ thuật

(Bản vẽ khổ A1)

SVTH: Lấ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48

Trang 3

Cờng độ chụi kéo tiêu chuẩn fpu=1860 MPa

- Thép thờng : G60 fu = 620Mpa , fy = 420 Mpa

- Quy trình thiết kế 22TCN 272- 05

* 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 trên giấy A1 hoặc A0

Phần 1: 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 31m, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 mét để kê gối Nh vậy chiềudài nhịp tính toán của nhịp cầu là 30.4 mét

Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có fc’=50MPa, , đợc đổ tại chỗ bằngbêtông fc’= 50MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiềucao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc

Trang 4

Lớp phòng nuớc 0.4 cm Lớp bê tông Asphan 7cm

1 Mặt cắt L/2

1 Mặt cắt trên gối

B

B4 B3 B2 B1/2 B1/2

B2 B3 B4

+Lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách

kê cao các gối cầu

SVTH: Lấ THÀNH SƠN LỚP CĐHT-K48

Trang 5

TKMH CẦU BÊ TÔNG F1 GVHD:NGÔ CHÂU PHƯƠNG

1.2 ThiÕt kÕ dÇm chñ

MÆt c¾t ngang vÞ trÝ L/2 MÆt c¾t ngang vÞ trÝ trªn gèi

b3 b4

- ChiÒu cao bÇu díi H1 = 18 cm

- ChiÒu cao dÇm liªn hîp h= H + hf =140+ 18=158 cm

- ChiÒu cao vót díi H2= 17 cm

- ChiÒu cao sên H3= 57 cm

- ChiÒu cao vót trªn H4 =12 cm

- ChiÒu cao gê trªn H5=12 cm

- ChiÒu cao gê trªn cïng H6=4cm

Trang 6

1.2.3 Cấu tạo dầm ngang

50 100 a

+ Mặt cắt cách gối 0.72 H ( Kiểm tra lực cắt ) x = 0.72 h1

+ Mặt cắt thay đổi tiết diện x = 1.5 m2

= 17 + 77 + 12 + 12 - 22.5 17

22.5



x 17 =113.84 cmH’2 = H2 + H3 + H4 + H5 - H’3

Trang 7

Mô men quán tính đối với trục trung hoà :

2.1.2 Xét mặt cắt bất lợi về lực cắt cách gối dv

Bề rộng sờn dầm của mặt cắt nằm trong khoảng 1 – 1.5 m kể từ mặt cắt gối :

Trang 8

Trang 9

Diện tích mặt cắt

A=0.413m2

Toạ độ trọng tâm mặt cắt

Yc=0.636mMô men quán tính đối với trục trunghoà:

Id=9.745x1010mm4

17

22.5 16 22.5

Trang 10

2.2 Hệ số làn

Số làn thiết kế : chiều rộng phần xe chạy B1 = 7.5 m

6B110.5 m nên ta bố trí hai làn xe nlan=2

Hệ số làn : tra theo quy trình với nlan=2  mlan=1

2.3 Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

2.3.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men đối với các dầm giữa

Khoảng cách từ trọng tâm của dầm không liên hợp tới trọng tâm của bản mặt:







Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt:

Cờng độ chịu nén của bê tông làm dầm: f = 50 Mpa c'

Mô đun đàn hồi của dầm :

cdam cban

Với dầm chữ I hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức sau:

Với một làn thiết kế chịu tải:

0.1 0.3

10 226 4 30400

2000 4300

0 4

0

11 2

, 0 6

, 0

180 30400

10 226 4 30400

2000

2900

2000 075

Trang 11

Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố mô men đối với các dầm giữa:

Ta thấy tất cả các điều kiện đều thoả mãn  Chọn g =0.6423 mg

2.3.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men của dầm biên

Ta thấy de<-300mm  dùng phơng pháp đoàn bẩy để tính hệ số phân bố ngang và chỉ tính cho mộtlàn chất tải

Sơ đồ tính theo phơng pháp đoàn bẩy cho dầm biênPhơng trình tung độ dờng ảnh hởng: db 

x

S

Một làn thiết kế hệ số làn =1.2

4 1

100 200 50

1.25200

60251505020010060

2 3 4

S

B B B S

Trang 12

2

1 2 1 2

1 2

2.4 Phân bố hoạt tải đối với lực cắt.

2.4.1 Phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm dọc giữa

-Với một làn thiết kế chịu tải hệ số làn m 1.2

1

2000(0.36 ) 1.2 (0.36 ) 1.2

Hệ số phân bố lực cắt thiết kế đối với dầm giữa: gvg=max(gvg1, gvg2)=0.747

2.4.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm dọc biên:

- Kiểm tra phạm vi áp dụng: de=-1500 mm không nằm trong phạm vi áp dụng công thức: gvb2= e

- Hệ số dẻo  , đối với các bộ phận và liên kết thông thờng lấy D  =1D

- Hệ số độ d thừa  , đối với mức d thừa thông thờng lấy R  =1R

- Hệ số độ quan trọng  , đối với cầu thiết kế là quan trọng lấy I  =1.05I

Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng:  =111.05=1.05>0.95

3 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trng.

3.1 Xác định tĩnh tải.

3.1.1 Tĩnh tải dầm chủ

+Xét đoạn dầm từ đầu đến mặt cắt thay đổi tiết diện

Lấy diện tích tiết diện: Ao=0.665 m2

Trang 13

DC d d

31

8 29968 6033

N

N l b H

DC

tt b

tt n tt tt c

4.306

2510.22.008.1

Trang 14

Ph©n bè tØnh t¶i cho c¸c dÇm

- DÇm biªn:

-375.12000

2

50010002000

k b

 TÜnh t¶i do lan can t¸c dông lªn dÇm biªn:

Giai ®o¹n cha liªn hîp: DCdc=1184,28917 kg/m

 Giai ®o¹n khai th¸c:mÆt c¾t liªn hîp

DCg =DCdc+DCbmg+DCdn+DClcg+DCvk=1184.3+900+97.86 +0+182 =2342.151kg/m

DWg=DW=355.4kg/m

3.1.7.2 DÇm biªn:

 Giai ®o¹n cha liªn hîp: DCdc=1184.3 kg/m

 Giai ®o¹n khai th¸c: MÆt c¾t liªn hîp

Trang 15

Lµn thiÕt kÕ 3600 mm

H×nh 3.6.1.2.2-1 - §Æc trng cña xe t¶i thiÕt kÕ

3.2.2 Xe hai trôc thiÕt kÕ

Xe hai trôc gåm mét cÆp trôc 110kN c¸ch nhau 1200mm Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh xe lÊyb»ng 1800mm

3.5m 1.2m

110 KN

11 0 KN

Trang 16

- 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, tải trọng ngời đi bộ

- Nội lực do căng cáp ứng suất trớc Bỏ qua các tải trọng do co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, động

Trong đó: : 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

=1.05

Trang 17

a Tính Mômen

+ Đờng ảnh hởng mômen tại các mặt cắt đặc trng:

+ Mô men tác dụng lên dầm biên do tĩnh tải:

- Giai đoạn cha liên hợp:

MDCdc=DCdc.g.MTrong đó:

DCdc: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

DCb: Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên trong giai đoạn khai thác; DCb= 11,6178767KN/m



Trang 18

+ M« men t¸c dông lªn dÇm gi÷a do tÜnh t¶i:

- Giai ®o¹n cha liªn hîp: Gièng dÇm biªn giai ®o¹n cha liªn hîp

- Giai ®o¹n khai th¸c:

Trang 19

b Tính lực cắt do tĩnh tải

+ Đờng ảnh hởng lực cắt:

+ Lực cắt của dầm biên do tĩnh tải:

- Giai đoạn cha liên hợp: VDCdc=DCdc.g V

Trong đó:  - Diện tích đờng ảnh hởng lực cắtV

Trang 20

 Giai đoạn khai thác: VDCb=DCb.g V

 Giai đoạn khai thác: VDwb=DWb.g V

+ Lực cắt của dầm giữa do tĩnh tải:

- Giai đoạn cha liên hợp: Tơng tự cho kết quả giống dầm biên

- Giai đoạn khai thác:

2 Tính nội lực dầm chủ do hoạt tải:

Sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa hai trục 145 kN của xe tải thiết kếTruck đều lấy = 4.3 m

a Mô men do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt dầm:

Trang 21

Trang 22

1,152 0,945 1,108 0,000 297,793 1,086 0,531 177,836 297,7931,5 1,214 1,426 0,000 382,771 1,396 0,856 247,717 382,7717,6 4,625 5,7 2,475 1583,75 5,55 5,25 1188 1583,75

+So sánh các giá trị tính đợc trong 2 trờng hợp trên, chọn mô men do xe thiết kế:

Trang 23

Trang 24

+Tính lực cắt tại 5 mặt cắt đặc trng trong 2 trờng hợp xếp xe bất lợi sau:

+ Công thức tính lực cắt do xe tải thiết kế:

Vtruck=145.yV1+145yV2+35yV3 + Công thức tính lực cắt do xe 2 trục thiết kế:

Vtandem=110(yV3+yV4) Trong đó, yV1 là tung độ đờng ảnh hởng lực cắt tơng ứng tại các mặt cắt đặt các trục xe tải thiết kế

VPLx=PL.B3  (kN)Vd

Vlanx=qlan.Vd

Trong đó  là diện tích phần đờng ảnh hởng dơngVd

Trang 25

Trang 26

3 Tæ hîp t¶i träng theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n(TTGH)

II

1,152 622,2454 744,2845 315,194943 877,2289367

1,5 800,5752 725,84693 405,526921 855,49803767,6 3200,085 402,65961 1620,98512 474,582853

1,152 1136,475 1243,3489 476,86417 1059,681107

Trang 27

1,5 1479,9 1270,4299 614,933612 1048,8913127,6 5937,736 768,40251 2460,58437 590,790310215,2 7927,614 207,44916 3282,98425 53,36680296

SD

1,152 914,919 894,42841 364,13675 748,5304349

1,5 1190,253 915,14661 469,535406 741,44016177,6 4774,186 554,81218 1878,73236 417,919942715,2 6373,458 153,66604 2506,60989 39,53096515

ĐB

1,152 812,7009 1391,2199 375,072435 1113,741009

1,5 1052,177 1431,7878 483,084954 1106,1930237,6 4214,029 876,77078 1931,9478 625,222149415,2 5622,644 268,91558 2576,74711 69,17918902

Giới hạn chảy fpy=0.85xfpu=0.85x1860=1581 MPa

 Các giới hạn ứng suất cho các bó thép DUL (TCN 5.9.3-1): ứng suất bó thép do dự ứng lựchoặc ở trạng thái giới hạn sử dụng với DUL căng sau không vợt quá các giá trị:

Trớc khi đệm neo, dùng fs ngắn hạn: 0.9fpy=0.9x1581=1422.9 MPa

Tại các neo và các bộ nối cáp ngay sau bộ neo: 0.7fpu=0.7x1860=1302 MPa

ở cuối vùng mất mát ở tấm đệm neo ngay sau bộ neo: 0.7 fpu=1302 MPa

ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát: 0.8fpy= 0.8x1581 = 1264.8 MPa

 Mô đun đàn hồi cáp: Ep=197000 MPa

2 Diện tích mặt cắt ngang cốt thép dự ứng lực cần thiết theo công thức kinh nghiệm:

Apsg =

0.85 0.9

u pu

M

    Trong đó:

Mu=max(MuCD1g,MuCD1b)= 6036.55 kN.m: Mô men tính toán, lấy bằng mô men tính

toán lớn nhất theo TTGH cờng độ

: Hệ số sức kháng, với cấu kiện BTCT chịu uốn và chịu kéo DUL lấy =1

H: Chiều cao dầm chủ, H=1400mm=1.4mVậy: Apsg = 6036.553

A

11 4524

= 34.31 (tao)

Trang 28

50 100 30

Ti m gối dầm

1V IV III III

Bố trí cốt thép theo phơng dọc dầm

Từ đó xác định đợc các đờng tên và toạ độ các bó cáp tại các mặt cắt

6 Bảng toạ độ các yéu tố và góc của cốt thép

Trang 29

Trang 30

4.1 Đặc trng tính đổi của mặt cắt dầm cha liên hợp

Quy đổi thép DƯL thành diện tích A , đặt tại trọng tâm đám thép DƯL

Trang 31

eq ce eq

S y A

Trang 32

4.2.2 BÒ réng h÷u hiÖu dÇm biªn

§èi víi ®Çm biªn bÒ réng h÷u hiÖu cña b¶n cã thÓ lÊy b»ng nöa bÒ réng h÷u hØÖu cña dÇm gi÷a céng víi gi¸ trÞ nhá h¬n trong c¸c gi¸ trÞ sau:

Trang 33

Chuyển đổi bê tông bản sang bê tông dầm:

Bề rộng bản quy đổi cho dầm giữa: bban.g = n’ (bhh.g)

Bề rộng bản quy đổi cho dầm biên: bban.b = n’ (bhh.b)

Chiều dày của bản: hf = 18 cm

Khoảng cách từ trọng tâm của bản tới thớ dới của dầm là:

2

f bm

h

y  H ybm = 1.49 m

Bề rộng tính toán của bản: lấy bằng bề rộng hữu hiệu cho dầm biên

Bban.b = 2m Diện tích phần bản mặt cầu:

Trang 34

V Tính toán mất mát ứng suất:

Tổng mất mát ứng suất trong các cấu kiện kéo trớc:

f pES: Mất mát do co ngắn đàn hồi (MPa)

Các mất mát theo thời gian:

Trang 35

p pES cgp

Ep: Môdun đàn hồi của cáp DƯL Ep=197000 MPa

Eci: Mô đun đàn hồi của bê tông lúc truyền lực Eci = 4800 50 =30357.87 Mpa

nc : số lợng các tao thép ứng suất trớc giống nhau, nc = 44

fcgp: Tổng ứng suất bêtông ở trọng tâm các bó thép ứng suất trớc do lực ứng suất trớc sau kích và tựtrọng của cấu kiện ở các mặt cắt có mômen max (Mpa)

dmc psI ps

I S

F f

fcgp = ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực (MPa)

fcdp=đổi ứng suất thay bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực do tải trọng th ờng xuyên,trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện lực dự ứng lực, đợc tính ở cùng mặt cắt tính fcgP(MPa)

Tính fcdp:

Trang 36

 : Diện tích đờng ảnh hởng mô men

e1: Độ lệch của trọng tâm các bó thép so với trục trung hoà của tiết diện cha liên hợp

elh: Độ lệch của trọng tâm các bó thép so với trục trung hoà của tiết diện liên hợp

I1: Mô men quán tính của tiết diện cha liên hợp

Ilh: Mô men quán tính của tiết diện liên hợp

 Kết quả tính toán nội lực đã có:

16.88142849

22.26454451

30.49565064

31.88675785

Trang 37

+ Tại lúc truyền lực: Đối với DUL căng trớc:

1

log(24 )

0.5510

pj pR

py

f t f

pj pR

py

f t f

10 Kiểm toán theo trạng tháI giới hạn cờng độ I

Trạng thái giới hạn cờng độ phải đợc xem xét đến để đảm bảo cờng độ và sự ổn định cả về cục

bộ và toàn thể đợc dự phòng để chịu đợc các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê đợc định ra

để cầu chịu đợc trong tuổi thọ thiết kế của nó

Trạng thái giới hạn cờng độ dùng để kiểm toán các mặt cờng độ và ổn định

Mặt cắt liên hợp có dạng chữ T sau khi quy đổi

10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn

Trang 38

As

b

bc

A's

Với mặt cắt hình T chịu uốn quanh một trục và hai trục cùng với lực nén dọc trục nh quy định ở

Điều 5.7.4.5 và sự phân bố ứng suất lấy gần đúng nh quy định ở Điều 5.7.2.2, với bó dự ứng lực códính bám, và khi chiều dày bản cánh chịu nén nhỏ hơn c, xác định theo Phơng trình 5.7.3.1.1-3, sứckháng uốn danh định của mặt cắt có thể xác định nh sau :

a d f

a

(5.7.3.2.2-1)trong đó :

As = diện tích cốt thép chịu kéo không dự ứng lực(mm2), As = 0

fy = giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)

ds = khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không dự ứng lực (mm).A's = diện tích cốt thép chịu nén (mm2), A's = 0

y

f 

= giới hạn chảy của cốt thép chịu nén (MPa)

d's = khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén (mm)

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	3,12 MB