Thiết kế trụ cầu cầu dầm giãn đơn trên đường thẳng, được thiết kế theo quy trình 1979 của bộ giao thông vận tải ban hành

Nhi ệm vụ thiết kế: – Thiết kế trụ cầu cầu dầm gión đơn trờn đường thẳng, được thiết kế theo quy trỡnh 1979 của bộ giao thụng vận tải ban hành.. 2.Xác định các tải trọng tác dụng lên trụ

Trang 1

Thiết kế môn học

TRUẽ CAÀU

1 Nhi ệm vụ thiết kế:

– Thiết kế trụ cầu cầu dầm gión đơn trờn đường thẳng, được thiết kế theo quy trỡnh

1979 của bộ giao thụng vận tải ban hành

– Truù caàu coự caỏu taùo daùng truù ủaởc thaõn heùp, bê toõng muừ truù coự soỏ hieọu M300.– Beõ toõng thaõn truù vaứ beọ coùc coự M250

– Coỏt theựp truù nhoựm AII

– Truù ủửụùc thi coõng theo phửụng phaựp ủoó taùi choó

– Tải trọng Đoàn xe H30, XB80, Ngời 300kg/cm2

– Chiều cao dầm 1,5m.Hệ số phân bố ngang H30=0.421; XB80=0.618; ng=0.987.Không nớc ngầm, không thông thuyền, không động đất

Nội dung tính toán:

1.Hỡnh daùng vaứ kớch thửụực tru.ù

Trang 2

1 2.Xác định các tải trọng tác dụng lên trụ.

2.1.Trọng lượng bản thân trụ:

a Trọng lượng đá kê gối:

P1= 5(1,4 0,2 0,9) 2,5 = 3,15 T

b Trọng lượng và mũ trụ:

P2 = 21 0,1 11,6 1,8 + 0,4 11,6 2,2 + 2 21 0,2 1,8 2,2 + 0,6 8 2).2,5 = 58,65 T

c Trọng lượng thân trụ:

d Trọng lượng bệ cọc:

 Trọng lượng tính toán:

+ Với tổ hợp tải trọng chính: n = 1,1

f Trọng lượng tiêu chuẩn của trụ nằm trên mặt cắt II - II

 Trọng lượng tính toán:

+ Với tổ hợp tải trọng chính: n = 1,1

Trang 3

II = 1,1 Ptc

II = 506,198 (T) + Với tổ hợp tải trọng phụ: n = 0,9

Ptt

II = 0,9 Ptc

II = 414,162 (T)+ Mô men của bản thân trụ đối với trọng tâm mặt cắt II-II: MII = 0

3.1 Phản lực gối do tĩnh tải kết cấu nhịp tác dụng lên trụ:

 Phản lực gối do tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II của kết cấu nhịp gây ra

 Tĩnh tải trên 1 m dài kết cấu nhịp:

= 2 14,405 292,4 = 466,72 (T)

+ Rtt = 2.qtt

2

tt l

= 2 16,77 292,4 = 543,348 (T)+ Mô men đối với hai mặt cắt MI = MII = 0

4 Tính phản lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp:

4 , 29

Trang 4

 Phản lực gối do hoạt tải tiêu chuẩn:

 Mô men do hoạt tải với các mặt cắt: MI = MII = 0

4.1.2 Hai làn xe H30 trên 1 nhịp:

 Phản lực gối do hoạt tải tính toán:

+ Với tổ hợp chính: n = 1,4

Rtt

tt = 1,4 Rtc

tt = 99,54 (T)+ Với tổ hợp phụ: n = 1,12

Rtt

tt = 1,12 Rtc

tt = 79,62 (T)(Hệ số tải trọng của tổ hợp phụ = 0,8 lần tổ hợp tải trọng chính = 0,8.1,4 =1,12)

 Mô men do hoạt tải H30 trên 1 nhịp với trọng tâm mặt cắt I – I:

Trang 5

4.1.3 Hoạt tải H30 1 làn xe trên 2 nhịp xếp lệch tâm:

 Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:

4.2 Do hoạt tải người đi bộ trên kết cấu nhịp:

4.2.1 Do người trên 2 nhịp, 2 làn:

 Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:

Rtc

ng = 2 qtđ  = 2 0,3 2 30,05 = 40,2 (T)(qng

ng = 45,024 (T) Với tổ hợp phụ

 Mô men đối với trọng tâm các mặt cắt: MI = MII = 0

 Phản lực gối tiêu chuẩn:

 Mô men với các mặt cắt: e1= e2 = 0,325 m

Trang 6

MI = MII = 0,325 27,216 = 8,845 (T.m) Với tổ hợp chính.

MI = MII = 0,325 21,773 = 7,076 (T.m) Với tổ hợp phụ

 Phản lực gối tiêu chuẩn:

 Mômen theo phương ngang cầu với các mặt cắt: I-I và II-II , eI= eII = 4,75m

ng = 4,75 10,886 = 51,708 (T.m) Với tổ hợp phụ

4.3 Do XB80 trên kết cấu nhịp:

4.3.1 Do XB80 trên kết cấu nhịp:

Trang 7

4.4 Tính toán tải trọng ngang theo phương dọc cầu do lực hãm của xe H30 trên 1 nhịp

 Với nhịp có: 25m < l < 50m lực hãm Ttc

h = 0,6PVậy Ttc

h = 0,6 30 = 18 (T)

Ttt

h= 1,12 18 = 20,16 (T)

(Tính với tải trọng phụ)

 Mô men do lực hãm đối với mặt cắt I -I (đáy móng)

4.5 Tính tải trọng ngang theo phương ngang cầu do lực lắc ngang của đoàn xe H30

 Cường độ rải đều của tải trọng ngang do H30:

qn = 0,4 T/m

 Lực lắc ngang tiêu chuẩn tập trung tại cao độ mặt đường xe chạy:

Et/c = qn  = qn 2

2 1

Trang 8

II-4.6 Áp lực gió theo phương ngang cầu lên kết cấu nhịp và trụ cầu:

Cường độ gió khi có xe chạy trên cầu lấy 0 = 50 KG/m2= 0,05 T/m2

Khi không có xe chạy lấy 0 = 180 KG/m2= 0,18 T/m2

4.7 Tính với mực nước thấp nhất:

 Diện tích chắn gió của lan can:

F1n=   

22

4 , 29

2

hlc là chiều cao lan can

hđ1, hđ2 là chiều cao nhịp 1 và 2

bT là chiều rộng phần trụ cao hơn mực nước thấp nhất

k1, k2, k3 là hệ số độ võng lấy theo quy trình

 Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào kết cấu nhịp

Trang 9

4.8 Tính với mực nước cao nhất:

 Diện tích chắn gió của trụ ứng với mực nước cao nhất:

Trang 10

tt n CN = 1,2 t c

CN n

4.9 Tính áp lực gió lên trụ theo phương dọc cầu:

4.9.1 Tính với mực nước thấp nhất:

 Áp lực gió tính toán:

 Áp lực gió tiêu chuẩn khi có hoạt tải trên nhịp:

tth TN = 1,2 3,794= 4,55 (T)

0ttTN = 1,2 13,66= 16,39 (T)

 Mô men của áp lực gió với mặt cắt I - I:

+ Khi có hoạt tải:

Trang 11

 Mô men của áp lực gió với mặt cắt II - II:

4.9.2 Tính với mực nước cao nhất:

 Diện tích chắn gió:

 Mô men của áp lực gió với mặt cắt I - I:

 Mô men của áp lực gió với mặt cắt II - II:

Trang 12

4.10 Tính toán áp lực thuỷ tĩnh:

4.10.1 Tính với mực nước thấp nhất:

 Áp lực thuỷ tĩnh tiêu chuẩn:

P / c

TN = F2 h1 n

Trong đó:

+ h1 là chiều cao phần trụ nằm dưới mặt nước thấp nhất = 0

+ F2 là diện tích tiết diện phần thân trụ nằm dưới mặt nước thấp nhất

+ n là trọng lượng riêng của nước n = 1 T/m3

P / c

 Áp lực thuỷ tĩnh tính toán Ptt

4.10.2 Tính với mực nước cao nhất:

Áp lực thuỷ tĩnh với mặt cắt I-I:

Tổ

Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

- Tĩnh tải bản thân trụ (n=1,1) 460,18 0 506,198 0

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n=1,1) 466,72 0 543,348 0

- Hoạt tải H30(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 104,11 0 145,75 0

- Hoạt tải người(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 40,2 0 56,28 0

Trang 13

- Hoạt tải H30(2 làn trên 1 nhịp n=1,12) 71,1 23,11 79,62 25,58

Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

N (T) H (T) M(T.m) N (T) H (T) M(T.m) IV.

Tổ

hợp

phụ

dọc

- Tĩnh tải bản thân trụ (n= 0,9) 460,18 0 414,162 0

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n= 0,9 466,72 0 420,048 0

- Hoạt tải người (1 nhịp 2 làn n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Lực gió dọc cầu (Tính với MNCN) 2,97 23,02 3,56 27,59

Trang 14

 699,92 20,97 198,752 586,333 23,72 224,544 V.

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n= 1,1) 466,72 0 543,348 0

- Hoạt tải ôtô 2 nhịp 1 làn chạy lệch (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người (2 nhịp đi trên vỉa hè, n=1,12) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTTN) 16,17 128,32 19,4 153,98

 994,46 16,17 293,062 1125,212 19,4 338,487 VI.

- Hoạt tải ôtô 2 nhịp 1 làn chạy lệch (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người đi bộ (1 bên lề trên 2 nhịp) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTCN) 13,15 120,53 15,78 144,64

 676,94 13,15 185,272 560,606 15,78 329,147

Lập các tổ hợp tải trọng mặt cắt II –II (m/c đáy bệ trụ)

Tổ hợp Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

- Hoạt tải H30(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 104,11 0 145,75 0

- Hoạt tải người(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 40,2 0 56,28 0

II Tổ

hợp

chính

- Hoạt tải XB80 (lệch tâm trên 2 nhịp n=1,1) 74,601 130,335 82,069 130,335

Trang 15

- Hoạt tải người (2 làn trên 1 nhịp, n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Hoạt tải người (1 nhịp 2 làn n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Hoạt tải H30 chạy lệch 1 làn 2 nhịp (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người trên 2 nhịp 1 làn, n = 1,12) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTTN) 16,17 128,32 19,4 153,98

 832,46 16,17 293,062 917,056 19,4 338,488

VI Tổ

Hợp

Trang 16

ngang

- Hoạt tải H30 1 làn trên 2 nhịp (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTCN) 13,15 120,53 15,78 144,64

 505,22 13,15 239,102 403,92 15,78 277,439

5 Tính duyệt các mặt cắt.

5.1 Đặc trưng hình học của mặt cắt

 Diện tích mặt cắt:

+ 2.12

2

9 , 0 14 ,

6 3

+ 0,035 3,14 0,94 + ( 34 3,14 0,9 + 62,2 )2

2

9 , 0 14 ,

5.2 Tính chiều cao tính toán về độ mảnh và độ lệch tâm ngẫu nhiên.

 Chiều cao tính toán:

l0 = 2 H = 2 8,2 = 16,4 m

Độ mảnh thân trụ:

Trang 17

x =

x r

5.3 Duyệt mặt cắt I-I theo các tổ hợp tải trọng:

5.3.1 Duyệt mặt cắt theo tổ hợp tải trọng chính:

Ta thấy e0 < en, vì vậy mặt cắt được duyệt theo điều kiện chịu nén đúng tâm

 Tính hệ số triết giảm tính chịu lực:

 =

N

N N m

dl dl kp





Trong đó: N là lực nén dọc tính toán N = 1073,366 (T) tác dụng lâu dài gồm tĩnh

tải kết cấu nhịp và tĩnh tải trụ

Ndl = 327,998 + 543,348 = 871,346 (T)

Nk là lực dọc gây ra bởi tải trọng tác dụng tức thời (hoạt tải trên kết cấunhịp)

Nk = 202,03 (T)

kp là hệ số triết giảm sức chịu lực của tải trọng ngắn hạn

mdl là hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng lâu dài của tải trọng đối vớibộ phận chịu nén

Trang 18

Tra bảng ứng với

03 , 202 366

, 1073 1

346 , 871

Vậy điều kiện về ổn định và cường độ thoả mãn.

5.3.2 Tính duyệt mặt cắt theo tổ hợp phụ dọc cầu:

 Tổ hợp tải trọng phụ dọc cầu III bất lợi hơn tổ hợp phụ dọc cầu IV

Vậy mặt cắt được tính duyệt theo cấu kiện chịu nén lệch tâm:

 Hệ số ảnh hưởng của lực tác dụng lâu dài tới độ lệch tâm tính toán:

12 1

1



F R c

N

+ Nk = 8711,346 + 101,393 = 972,739 (T)

c là hệ số đặc trưng cho độ cứng xác định bằng công thức kinh nghiệm:

Trang 19

1 350

80

66000

=617,885

(R là số hiệu của Bê tông, h là chiều cao của tiết diện trụ )

10 7 , 13 115 88 , 617 12

10 50 739 , 972 1

1

4

3 2

dl dl kp





=

366 , 1073

03 , 202 366

, 1073 1

346 , 871

Vậy thoả mãn điều kiện về ổn định

 Duyệt mặt cắt theo điều kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm:

y

e0

=

2/

0

h

e

= 1,71250,298/2= 0,348 < 0,45Cấu kiện chịu nén lệch tâm nhỏ

 =

N

N N m

ab dl kp





= 1Cường độ của bê tông trong phần chịu nén:

) 2 1 (

e F

10 739 , 972

Trang 20

5.3.3 Tính duyệt mặt cắt I-I theo tổ hợp tải trọng phụ theo phương ngang cầu:

 Theo phương ngang cầu, mặt cắt thân trụ được quy đổi thành hình chữ nhật cób=1,8m và h = 7,61 m

 Tổ hợp tải trọng V bất lợi hơn có:

N

+ Nk =

1

dl N

1 350

80

66000

= 889,683(R là số hiệu của Bê tông, h là chiều cao của tiết diện trụ )

10 7 , 13 115 683 , 889 12

10 37 , 9 346 , 871 1

1

4

3 2

Trang 21

Vậy cấu kiện lệch tâm nhỏ

 =

N

N N m

dl dl kp





= 1 (Vì k = 1, mdl = 1)

 Cường độ của bê tông trong phần chịu nén:

) 2 1 (

e F

10 056 , 917

(1 + 2.07,,369161 ) = 7,34 (kg/cm2)

b

 = 7,34 kg/cm2 < Rnp = 80 kg/cm2 (ĐẠT)

Vậy điều kiện cường độ thoả mãn.

5.4 Tính đá kê gối.

Đá kê gối được tính theo điều kiện chịu nén cục bộ:

tai hoat = 54,3 + 55,3 = 109,6 (T)

 là hệ số tính đến ảnh hưởng của khối bê tông: (2 <  < 3,5)

2 2 2 1 1 1

l l l

l f n l f

n1,f1, l1 lần lượt là số lượng, diện tích và chiều dài cốt thép trong 1 lưới:

k = 104.7.0,7350.,07,.60,610.0,054.8.0,735.0,7 = 0,0343

Trang 22

Rnp và Ra là cường độ tính toán của bê tông và cốt thép

Vậy bố trí 2 lưới cốt thép trong đá kê gối là đạt

5.5 Tính toán mũ trụ.

Mũ trụ được tính theo dầm công xon

5.5.1 Chiều dài phần hẫng tính toán:

l = lk + l

Trong đó:lk là phần hẫng tính từ thân trụ

l là phần sâu ngàm quy ước l =

= 0,3 (m)

 l = 1,8 + 0,3 = 2,1 m

5.5.2 Tính tải trọng tác động lên công xon:

 Tải trọng bản thân:

+ Diện tích mặt cắt tại đầu ngàm:

Trang 23

Pt/c = Rt c

tai tinh

/

tai hoat

/ = 2 54,3 + (1,75 0,5135 + 0,3 2 1,22) 33,05 = 162,49(T)

Ptt = 1,1 2 54,3 + 1,4 53,89 = 194,91 (T)

5.5.3 Tính nội lực tại mặt cắt ngàm:

 Mô men tại mặt cắt ngàm:

= 138,26 (T.m)

Mtt

ngam= 5,5 0,3 0,15 + 2,2 1,8 1,2 + 12 (5,5 - 2,2) 1,8.( 31 1,8 + 0,3) +194,91 0,8

5.5.4 Tính toán bố trí cốt thép tại mặt cắt ngàm:

 Ta có công thức tính toán bố trí cốt thép theo cốt thép đơn:

0

h b R

M

5

) 5 100 (

220 140

10 39 , 163

Tra bảng được  = 0,06

 Diện tích cốt thép chịu kéo cần thiết:

Fct =

t

u R

h b

0



=

2400

95 220 140 06 , 0

= 73,15 (cm2)Chọn cốt thép 22 có F1thanh = 3,801 cm2

N =

thanh

ct F

Trang 24

 Kiểm tra hàm lượng thép:

 =

F

F t

= 22091,224.95= 0,48 % > min = 0,15%

(Bê tông có số hiệu 250  400, min = 0,15%)

 Kiểm tra khả năng chịu lực của mặt cắt:

 =

0 u

t t

h.b.R

F.R

= 2400140.220.91,224.95 = 0,0748Tra bảng  A0 = 0,0775

Mmax = A0.Ru h2

0 = 0,0775 140 220 952= 21542675 (kG.cm) = 215,427 (T.m)

Mmax = 215,427 (T.m) > M = 163,39 (T.m)  ĐẠT

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	709 KB