THIẾT kế môn học cầu THÉP f1 THIẾT kế kết cấu NHỊP cầu dầm GIẢN đơn LIÊN hợp THÉP với bản BTCT, HL93+300daNm2, l=22m

-Giai đoạn II:Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ ,mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp .Như vậy tải trọng tác dụng lên dầm

ThiÕt kÕ m«n häc cÇu thÐp F1 I.Nội dung thiết kế

Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn liên hợp thép với bản BTCT

II.Số liệu thiết kế

1.Hoạt tải tiêu chuẩn :HL93+Tải trọng người đi bộ 3.10 3

I Tiªu chuÈn thiÕt kÕ

Sö dông tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña Bé GTVT: 22 TCN 272 – 05

PhÇn thuyÕt minh 1.SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

1.1.SỐ LIỆU CHUNG

-Quy mô thiết kế : Cầu được thiết kế vĩnh cửu bằng dầm thép liên hợp BTCT.-Tần suất thiết kế : P=1%.

+chân lan can: 2x 0.5 m : bclc=0.5m

-Hoạt tải thiết kế:

+Tải trọng HL93:

2-1.2.VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM.

Mpa

-Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:Bê tông cấp A

+Trọng lương riêng của bê tông : γc=2.5T/m3=25kN/m3

+Môđun đàn hồi của bê tông xác định theo công thức:

Ec=0.043 γc1 5 f ' c =0.043x25001 5 28=28441,827 Mpa

-Vật liệu thép chế tạo dầm:Thép hợp kim thấp cấp 345 có các thông số kỹ thuật như sau:

+môđun đàn hồi của thép : Es=2.105 Mpa

-Liên kết dầm:

+Liên kết dầm chủ bằng đường hàn

+Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao.

1.3.CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN

-Hệ số tải trọng:

+Tĩnh tải giai đoạn I: γ1=1.25 và 0.9

+Tĩnh tải giai đoạn II: γ2=1.5 và 0.65

+Hoạt tải HL93 và đoàn người: γ3=1.75 và 1.0

-Hệ số xung kích :1+IM=1.25(chỉ tính đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế)-Hệ số làn: Trong mỗi trường hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp Ltt>=25m thì phải xét them hệ số làn xem(giá trị này mặc định là 1)

+theo 22TCN 272-05 thì hệ số làn m được lấy như sau:

BẢNG HỆ SỐ LÀN XE m

+Ở đây do cầu được thiêt kế 2 làn nên m=1.0

2.CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP.

2.1.CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP.

-Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối (tuỳ thuộc vào loại gối) ở đây lấy a=0.3m

chiều dài nhịp tính toán: Ltt=Lnh-2x0.3=2.4m

2.2.LỰA CHỌN SỐ DẦM CHỦ TRÊN MẶT CẮT NGANG.

Lựa chọn theo trường hợp số dầm nhiều :ndc>4

Khi lựa chọn số dầm nên đảm bảo khoảng cách giữa các dầm S=1.2 ÷ 2.4 m

là hợp lý ,không nên thiết kế khoảng cách giữa các dầm chủ >3m,vì khi đó bản mặt cầu làm việc sẽ rất bất lợi Đồng thời liên kết ngang giữa các dầm kém nên không đảm bảo độ cứng cho KCN,khi đó cầu sẽ bị dao động lớn.Trong bài toán thiết kế này căn cứ vào bề rộng thiết kế của cầu bằng 12.4m nên ta chọn số dầm chủ n=6 dầm chủ

2.3.QUY MÔ THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU.

+chân lan can: 2x 0.5 m : bclc=0.5m

+Bề rộng toàn cầu: Bcau= 7+2x1.5+2x0.5=11m

+Số dầm chủ thiết kế n=5 dầm

+Khoảng cách giữa các dầm S=2.2 m

2.4.chiÒu cao dÇm chñ.

-Chiều cao dầm chủ được chọn phụ thuộc vào:

+Chiều dài nhịp tính toán

+Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang.

+Quy mô của tải trọng khai thác

-Xác định chiều cao của dầm chủ theo điều kiện cường độ :

Mu Mr

Trong đó:

+Mu :mô men tính toán lớn nhất do tải trọng gây ra

-Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện về độ cứng (độ võng)

∆LL  [∆]

Trong đó:

∆LL:Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải

[ ∆] : Độ võng cho phép:

1.tải trọng xe nói chung : [∆]=L/800

2.tải trọng xe, tải trọng người đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này: [∆]=L/1000

-Xác định chiều cao dầm thép theo kinh nghiệm:

+chiều cao dầm thép: Hsb/L  1/30

+chiều cao toàn bộ dầm liên hợp : Hcb/L  1/25

với Hsb: là chiều cao dầm thép

Hcb: là chiều cao dầm liên hợp

-Ngoài ra việc lựa chọn chiều cao dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản thép hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt các bản thép một cách bất hợp lý

-Trong bước tính toán sơ bộ chọn chiều cao dầm thép theo công thức:

2.5.CẤU TẠO BÊ TÔNG BẢN MẶT CẦU.

-Kích thước bản bê tông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác

dụng của tải trọng cục bộ

-Theo quy định của 22 TCN272-05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn 175 mm Đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

-Bản bê tông có thể cấu tạo vút dạng đường chéo nhằm tăng chiều cao

dầm.Mục đích tăng khả năng chịu lực của dầm và bố trí hệ neo liên kết -Kích thước cấu tạo bản bê tông mặt cầu :

-Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo

3.XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1.CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA CẦU DẦM LIÊN HỢP.

3.1.1.Tường hợp 1:

-Cầu dầm liên hợp thi công theo biện pháp lắp ghép hoặc lao kéo dọc không

có đà giáo hay trụ tạm đỡ dưới Trong trường hợp này mặt cắt dầm liên hợp làm việc theo hai giai đoạn

-Mặt cắt làm việc:

Mặt cắt dầm giai đoạn I

Mặt cắt dầm giai đoạn II-Giai đoạn 1:khi thi công xong dầm thép

Hd c

tv

Hd t

Y1

Z1

I I

II II Mặt cắt dầm giai đoạn I:

I I

1.Trọng lượng bản thân dầm.

2.Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang

3.Trọng lượng bản bê tông và những phần bê tông đươc đổ cùng với bản

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

-Giai đoạn I:Trong giai đoạn thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp

và tải trọng thi công sẽ do kết cấu đà giáo đỡ dưới chịu,như vậy trong giai đoạn này mặt cắt dầm chưa làm việc

-Giai đoạn II:Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ ,mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên

hợp Như vậy tải trọng tác dụng lên dầm chủ sẽ gồm:

+Tĩnh tải giai đoạn I

+Tĩnh tải giai đoạn II

+Hoạt tải

Ở đây ta giả thiết cầu đươc thi công theo biện pháp lắp ghép bằng cần cẩu hoặc lao kéo dọc nên cầu dầm liên hợp làm việc theo 2 giai đoạn như đã phân tích ở trên

3.2.XÁC ĐỊNH ĐTHH MẶT CẮT GIAI ĐOẠN I.

-Giai đoạn 1: khi thi công xong dầm thép và đã đổ bê tông bản mặt cầu ,tuy

nhiên giữa dầm thép và bản bê tông chưa tạo được hiệu ứng liên hợp

2 3+40x2.5x(145-65.78 -22.5 )2

+Mômen quán tính của tiết diện dầm thép:

=

12

40 5 ,

3.3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT GIAI ĐOẠN II: 3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoạn II:

- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo rahiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp => Đặc trưng hình học mặt cắt giaiđoạn II là đặc trưng hình học của tiết diện liên hợp

Hsb

Hcb

IIII

Y1 Z1 Dc1

tt Yr

tt

ts bs

bt

Dw

tw bc

Hình6: Mặt cắt dầm chủ giai đoạn II

-3.3.2 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 việcchung với dầm thép theo phương dọc cầu Bề rộng bản bê tông làm việcchung với dầm thép hay còn gọi là bề rộng có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như chiều dài tính toán của dầm, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dàybản bê tông mặt cầu Ngoài bề rộng này bản bê tông chủ yếu làm việc theophương ngang cầu, nội lực khi làm việc theo phương dọc cầu là nhỏ

- Khi tính về rộng bản cánh dầm hữu hiệu, chiều dài hữu hiệu có thể lấybằng nhịp thực tế đối với các nhịp giản đơn và bằng khoảng cách giữa cácđiểm thay đổi mômen uốn ( điểm uốn của biểu đồ mômen) của tải trọngthường xuyên đối với các nhịp liên tục, thích hợp cả mômen âm và dương

- Theo 22TCN 272 – 05 bề rộng bản cánh ( bản bê tông ) lấy như sau:

- Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

+Ltt: Chiều dài tính toán nhịp

+ts: Chiều dày bản bê tông mặt cầu

+bs: Bề rộng tính toán của bản bê tông

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

- Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật là thép và bê tông nên khi tính đặctrưng hình học ta tính đổi về một loại vật liệu Ta tính đổi phần bê tông sangthép dựa vào hệ số n là tỷ số giữa mô đun đàn hồi của thép và bê tông

+ Trường hợp chịu lực ngắn hạn ( không xét hiện tượng từ biến của bêtông ) :

n =

c

s

E E

+Trường hợp chịu lực dài hạn ( có xét hiện tượng từ biến của bê tông) n’ = gd

c

s E

E

n



Trong đó:

+ Es : là môđun đàn hồi của thép , Es = 2.105 MPa

tượng từ biến, thường lấy Egd

3.3.4 Xác định đặc tính hình học của mặt cắt dầm biên.

a Mặt cắt tính toán.

b ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông.

-Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép

phía trên và lưới cốt thép phía dưới của bản Trong tính toán ở đây ta chỉ

quan tâm đến các thanh cốt thép trong bản bê tông theo phương dọc dầm

Yr tt

bc

130 25

-Lưới cốt thép phía trên :

4

2 , 1 14 ,

3 2

+Số thanh trên mặt cắt ngang dầm : nrt =10 thanh

+Khoảng cách giữa các thanh : @=22cm

+Tổng diện tích cốt thép phía trên : Art=10x1,131=11,31 cm2

+Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản bêtông :

+Số thanh trên mặt cắt ngang dầm : nrb =10thanh

+Khoảng cách giữa các thanh : @=22cm

+Tổng diện tích cốt thép phía dưới : Arb=10x1,131=11,31 cm2

+Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới của bản bêtông :

+nrt, Φrt, Art: Số thanh, đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên

+nrb, Φrb, Arb: Số thanh, đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dưới:

+ art , arb khoảng cách từ tim lưới cốt thép phía trên và phía dưới đến mépcủa bản bêtông

+ ts :chiều dày bản bêtông

+ th: chiều dày của vút dầm

c ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn.

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọngngắn hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến hiện tượng từbiến

+ AST: Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diệnthép

2

1

.th.bh..( Hsb -Y1+

3 2

.th )}+Ar( Hsb- Y1 + Yr )

2 78 , 65 145 10 10 2

1 2 2

18 78 , 65 145 10 40 2

18 10 78 , 65 145 18

-Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp

( khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II)

2 , 56126

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

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

(

1 1

3

s h sb

s s s

t Z Y H h b t b

2

18 10 56 , 50 78 , 65 145 ( 18 220 12

18 220 ( 8

2

1 2 36 2 ) 2

( 12

(

1 1

3 2

1 1

3

h sb

h h h

h h

sb h c h

10 56 , 50 78 , 65 145 ( 10 40 12

10 40 (

8

2 3

2 56 , 50 78 , 65 145 10 10 2

22

10 3 2 56 , 50 78 , 65 145 10 10 2

1

.

2

2 10 56 , 50 78 , 65 145 10 40 2

18 10 56 , 50 78 , 65 145 18

d ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.

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

lâu

dài như tĩnh tải giai đoạn II,co ngót khi đó ta phải xét đến ảnh hưởng của hiện

tượng từ biến

-Trong trường hợp có xét đến hiện tượng từ biến thì các đặc trưng hình học

của mặt cắt được tính tương tự như khi không xét đến từ biến ,chỉ thay hệ số n

+ ALT: Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn

- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện

-Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp( khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II)

87 , 20189

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

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

I’NCII = INCI + ANC.Z’12=1702658+53027,34 2=2098842.6 cm4

2 '

( 12

( '

1 1

3

s h sb

s s s

t Z Y H t b t b

2

18 10 34 , 27 78 , 65 145 ( 18 220 12

18 220 ( 24

2

1 2 36 2 ) 2 ' (

3 2

1 1

3

h sb

h h h

h h

sb h c h

10 34 , 27 78 , 65 145 ( 10 40 12

10 40

(

24

2 3

+ Mômen quán tính của tiết diện liên hợp dài hạn:

ILT = I’NCII + I’s + I’h+I’r= 2098842.6 + 833432.4 + 68368.6 +

2

18

)

Giá trị

Kí hiệu

Giá trị

3.3.5.Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt dầm trong.

a Mặt cắt tính toán.

-Theo như cấu tạo thì dầm biên và dầm trong được thiết kế có kích thướcnhư nhau nên các ĐTHH của mặt cắt dầm trong cũng bằng với ĐTHH mặtcắt dầm biên

Ta cũng có bảng tổng hợp các ĐTHH của mặt cắt dầm trong như sau:

hiệu trị hiệu trị

3.4.XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT GIAI ĐOẠN

CHẢY DẺO:

3.4.1 Mặt cắt tính toán:

- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đều đến giới hạn chảy

-Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp => Đặc trưng hình học mặt cắt giaidoạn III là đặc trưng hình học của tiết diện liên hợp

Hình 10: Mặt cắt dầm chủ giai đoạn III

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hòa dẻo của mặt cắt:

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

mặt cắt đã đat đến trạng thái giới hạn chảy

- Vị trí trục trung hòa dẻo (PNA) được xác định như sau:

+ Nếu : Pt + Pw > Pc + Prb + Ps+Prt => TTH đi qua sườn dầm

+ Nếu: Pr + 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 trường hợp TTH đi qua trọng tâm bản bê tông về nguyên tắc taphải xét xem TTH ở trên hay dưới so với cốt thép trên và cốt thép dưới để cóđược công thức tính toán chính xác Trong tính toán ta thường bỏ qua phầncốt thép của bản bê tông mặt cầu do đó ta chỉ cần xác định TTH đi qua bản bêtông là được

Trong đó :

nén

và sườn dầm

+Prt,Prb:Lực dẻo tại trọng tâm lưới cốt thép phía trên và phía dưới củabản

bê tông

- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:

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

-Đối với dầm trong ta có :

3.4.3Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén:

Dcp.tw.Fyw Ac.Fyc 0,85.As.fc'

Md

fy

fy fc'

-Theo kết quả tính toán ở trên thì cả dầm biên và dầm trong khi đạt đến trạngthái chảy ở toàn bộ mặt cắt thì trục trung hoà dẻo đều đi qua bản cánhtrên Như vậy ta có:

trong các mặt cắt đặc chắc đã thỏa mãn

3.4.4.Xác định mômen chảy M y.

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 của sườn dầm của mặt cắt lai)

.Mô men này do hoạt tải tính toán (có xét đến hệ số vượt tải ,hệ số xungkích) và được tính toán theo ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

+Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dưới dầm thép :

yIb=Y1=65,78 cm + Khoảng cách từ TTH I-I đến mép trên dầm thép :

y1t=Hsb- yIb=145-65,78=79,22 cm + Ứng suất tại mép trên dầm thép:

100 10 , 1194

100 10 , 1194

+Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép dưới dầm thép :

yII’b = Y1+Z1’=65,78+27,34=93,12 cm + Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép trên dầm thép :

y1I’t = Hsb- yII’b=145-93,12 =51,88 cm + Ứng suất tại mép trên dầm thép:

100 63 , 560





= -9,34 Mpa + Ứng suất tại mép dưới dầm thép:

100 63 , 560





= 16,76 Mpa

+ Ứng suất tại mép trên dầm thép:

Khi ứng suất trong cánh dầm thép đạt đến giới hạn chảy ta có:

1.Trường hợp cánh trên chảy ta có: fIt + f2t + f3t= -fy

 f3t= -( fy+ fIt + f2t)= -(250 -55,56 -9,34)= -185,1 Mpa 2.Trường hợp cánh dưới chảy ta có: fIb + f2b+ f3b= fy

 f3b=fy- fIb - f2b= 250 -46,13 -16,76 =187.11 Mpa

+Khoảng cách từ TTH II-II đến mép dưới dầm thép :

I

f 3

= -185,1280,1,664319456 =2789415,97 kN.cm =27894,1597 kN.m

f3b=

ST

b AD

I

f 3

= -187,111160,1,344319456 = 694717,64 kN.cm = 6947,1764 kN.m

My= MD1+MD2+MAD

Trong đó :

+MD2: mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II MD2= 560,63 kN.m

Dcp.tw.Fyw Ac.Fyc 0,85.As.fc'

Md

fy

fy fc'

kéo đạt đến cường độ chảy Khi tính mômen dẻo phải lấy mômen của các lựcdẻo tại các phần của mặt cắt đối với trục trung hoà dẻo

-Công thức tính mômen dẻo : MP=∑PiZi

Trong đó :

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

-Trong trường hợp TTH đi qua bản cánh chịu nén ta có sơ đồ tính

Lấy tổng mômen đối với trục trung hoà dẻo ta có giá trị mômen dẻo của mặtcắt được tính theo công thức:

Mp=0.85.As.fc’.(tc+Zs)+Ac.fyc.tc/2 +fyw.tw.Dw2/2 +At.fyt.(Dw+tt/2)

Trong đó :

+ As: Diện tích của bản bêtông (có bao gồm cả vút ) ,As=4964 cm2

+ Ac :Diện tích bản cánh chịu nén ,Ac=87.5cm2

+ At: Diện tích bản cánh chịu kéo , At=150cm2

+ fy: Giới hạn chảy của thép , fy=345 Mpa =34.5 kN/cm2

+ fc’: Cường độ chịu nén của bêtông bản , fc’=30 Mpa =3 kN/cm2

h h h

h h c h

s s s

t b t b t b

t t b

t t b t

t t b

.

.

3

2 2 ) 2 (

.

=

12

* 12 12

* 35 20

* 220

12

* 3

2

* 12

* 12 2

12

* 12

* 35 ) 12 2

20 (

* 20

* 220

4.1 CẤU TẠO CÁC HỆ LIÊN KẾT TRONG KCN:

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối:

-Cấu tạo:

Hình 12: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích để nâng hạ các cụm dầm trongquá trình thi công và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang tại gốiphải cấu tạo chắc chắn hơn tại các mặt cắt khác, thông thường là dùng cácdầm I định hình có số hiệu từ I300: I900.=> Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối

là dàm định hình I700

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tínhtổng trọng lượng của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗ dầmchủ x chiều dài dầm chủ

+ ndc: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ L: Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang tại mặt cắt giữa

CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ

Trọng lượng LKN trên 1m dài 1 dầm

Tại các mặt cắt trung gian (trừ 2 mặt cắt gối )ta có thể cấu tạo dầm ngang bằng dầm định hình ,tuy nhiên việc cấu tạo như vậy sẽ rất tốn kém Do đó tại các mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng hệ gồm có các thanh thép góc Thép góc dùng trong kết cấu phải có sốhiệu tối thiểu là L≥L100x100x10mm.

- Chiều cao của hệ liên kết ngang:

Hlkn = (0,6 – 0,7) Hsb

- Trọng lượng hệ liên kết ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tínhtổng trọng lượng của tất cả các thanh của hệ liên kết ngang và chia đều chomỗi dầm chủ x chiều dài dầm chủ

+ ndc : Số dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ L: Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết ngang tại mặt cắt giữa

Thép góc cầu tạo thanh ngang

Thép góc cầu tạo thanh xiên

Mômen quán tính của mặt cắt 1 thanh I 179.00 cm4

Trọng lượng LKN trên 1m dài 1 dầm

4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm chủ:

- Chiều dày bản thép dùng làm sườn tăng cường: t>= 6mm và cụ thể như sau:

+ ts >= 10mm đối với liên kết đinh tán

+ ts>= 12mm đối với liên kết hàn

=>Ở đây ta chọ sườn tăng cường có chiều dày là ts= 16 mm

- Tại mặt cắt gối sườn tăng cường thường được cấu tạo có chiều dày lớnhơn hoặc cấu tạo dạng sườn kép để tiếp nhận phản lực tại gối

- Các sườn tăng cường không được liên kết hàn trực tiếp với bản cánh chịukéo để chống phá hoại liên kết giữa sườn tăng cường với bản cánh Do đó tạicác mặt cắt trừ mặt cắt có M=0 thì sườn tăng cường phải được hàn với mộtbản đệm và bản đệm này có thể trượt tự do trên bản cánh chịu kéo của dầm

Hình 15: Liên kết tăng cường với cánh dưới dầm thép

- Kích thước các bản đệm:

+Kích thước hai chiều: a,b =30-40 mm

+Chiều dày bản: t= 12-20mm

=>Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm là: 180x200x16mm

- Sườn tăng cường nên bố trí đối xứng về hai bên sườn dầm

- Kích thước của sườn tăng cường thường được chọn trước sau đó tính toántheo điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trígiữa các sườn tăng cường Hoặc cũng có thể bố trí khoảng cách giữa các sườntheo cấu tạo của hệ liên kết dọc và ngang cầu sau đó kiểm toán điều kiện ổnđịnh cục bộ của bản bụng

- Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cáchtính tổng trọng lượng của tất cả các sườn tăng cường trên một dầm chủ vàchia đều cho mỗ dầm chủ x chiều dài dầm chủ

+ L: Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường

Chiều cao sườn tăng cường hs 120 cm

Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng

Trọng lượng hệ STC trên 1m dài 1 dầm

4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu:

- Cấu tạo:

Hình 16: Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu-Vị trí của hệ liên kết dọc cầu:

+Đối với kết cấu nhịp cầu dầm thép ta cấu tạo hai hệ liên kết dọc trên

và dưới nằm trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và cánh dưới củadầm thép

+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm kiên hợp - BTCT thì bản bê tông mặtđóng vai trò như một hệ liên kết dọc trên do đó trong cầu liên hợp thép -BTCT ta chỉ cần cấu tạo hệ liên kết dọc dưới

- Hệ liên kết dọc thường được cấu tạo từ thép góc có số hiệu L >=100x100x10

- Toàn cầu có 9 khoang ,trong đó có 7 khoang giữa các hệ liên kết ngang

và hai khoang sát gối Trên mỗi khoang chỉ cấu tạo một thanh xiên cóchiều

+ ndc: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang

+L : Chiều dài kết cấu nhịp

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ liên kết dọc cầu.

Mômen quán tính của mặt cắt một

Số thanh liên kết dọc trên một

Trọng lượng LKD trên 1m dài dầm

qd=45x36.37x25x0.15=0.152 (kN/m)

4.2 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN I:

- Tĩnh tải giai đoạn I:

+ Trọng lượng bản thân dầm chủ

+ Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu tính cho 1m dài một dàm chủ.+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu tính cho 1m dài một dầm chủ

+ Trọng lượng mối nối tính cho 1m dài một dầm chủ

+ Trọng lượng bản bê tông mặt cầu và những phần bê tông được đổcùng với bản như: chân lan can, gờ chắn bánh Trong trường hợp chân lan canlắp ghép thì trọng lượng của nó được tính vào tĩnh tải giai đoạn II

- Tĩnh tải giai đoạn I được xác định theo công thức:

+ Tĩnh tải tiêu chuẩn:

DC tc q sbq bq dnq lknq sq lkd  q mn

+ Tĩnh tải tính toán:

DC tt  1.DC tc

Trong đó:

+ DCtc: Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I

+ DCtt : Tĩnh tải tính toán giai đoạn I

+ 1 : Hệ số vượt tải đối với tĩnh tải giai đoạn I,  1= 1,25

Với : + Trọng lượng dải đều dầm thép:

qsb= 0.04775x25x78.5/25 =3.748 kN/m

+ Trọng lượng dải đều cuả bản bêtông mặt cầu:

Đối với dầm biên: qb= 

0 x x

=11.41 kN/m

+ Trọng lượng dải đều của HLK ngang trung gian:

qlkn=0.226 kN/m

+ Trọng lượng dải đều của sườn tăng cường

qs =0.42 kN/m

-Tĩnh tải tiêu chuẩn giải đoạn I:

4.3 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN II:

-Cấu tạo kết cấu mặt cầu

Hình17: Kết cấu mặt cầu

-Tĩnh tải giai đoạn II:

+ Trọng lượng lớp phủ lề người đi bộ

+ Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy

Líp bª t«ng atphal h=5cm

Líp bª t«ng b¶o vÖ h=4cm

Líp phßng nuíc h=1c

bs

+ Trọng lượng phần chân lan can, lan can và gờ chắn bánh nếu các bộphận này được thi công theo phương pháp lắp ghép ngay trước khi thi cônglớp phủ mặt cầu.

- Khi tính toán tĩnh tải giai đoạn II chúng ta phải vẽ ĐAH áp lực lên tưngdầm chủ, sau đó xếp tĩnh tải giai đoạn II lên ĐAH để xác định tải trọngphân bố cho từng dầm Tuy nhiên để đơn giản trong tính toán ta coi nhưtrọng lượng lớp phủ lề đi bộ và trọng lượng lớp phủ mặt cầu phân bốđều cho các dầm chủ Việc giả thiết tính toán này cũng không gây sai sốnhiều lắm so với việc tính toán chính xác nên có thể chấp nhận được

- Trọng lượng lớp phủ lề đi bộ:

n

h b

6

2300 05 , 0 5 , 1 2

2

q mc xe a

6

2300 8 12 , 0

x x x

/ 56 1 6

25 75 0 5 0 5 0 2



Trong đó :

+bclc:bề rộng chân lan can ,bclc=50cm=0.5m

+hclc:chiều cao chân lan can ,hclc=50cm=0.5m

+0.75:Hệ số tính toán gần đúng để xét đến cấu tạo thực của chân lan can +γc:trọng lượng riêng của bêtông , γc=25kN/m3

+n: số dầm chủ n=6 dầm

-Trọng lượng lan can ,tay vịn trong tính toán có thể lấy sơ bộ : qlc=0.1kN/m

- Tĩnh tải giai đoạn II:

+ Tĩnh tải tiêu chuẩn:

5.1 TÍNH HỆ SỐ PBN THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÒN BẨY.

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

-Điều kiện tính toán:

+Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người

+Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải trên một làn.

-Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH áp lực gối.(bánh xe cách gờ chắn bánh 0.6 m)-Tính hệ số phân bố ngang đối với xe tải và xe hai trục thiết kế:

2 1

+Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn:

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

-Đối với dầm trong thì ảnh hưởng của tải trọng Người là không đáng kể Khi

đó ta xếp tải trọng Người lên cả hai lề đi bộ và coi như tải trọng này phân bố đều cho các dầm chủ:

5.2.TÍNH HỆ SỐ PBN ĐỐI VỚI TẢI TRỌNG HL93.

5.2.1.Điều kiện tính toán.

-Phương pháp tính hệ số phân bố ngang trong 22TCN 272-05 chỉ áp dụng cho

các cầu thoả mãn điều kiên sau :

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

+Số dầm chủ >=, trừ khi có quy định khác

+Các dầm chủ song song với nhau và độ cứng xấp xỉ nhau

+Phần hẫng của đường xe chạy <= 910 mm trừ khi có quy định khác

+Mặt cắt ngang cầu phù hợp với quy định trong bảng 1

5.2.3.Tính hệ số phân bố ngang mômen

-Điều kiện áp dụng công thức :

) 4300

(

s

g Lt

K L

S S

damtrong=0.06+ 0 4 0 3 3 4

200 24400

10 09 35549325 (

) 24400

2000 ( ) 4300

2000 (

x

x

)0.1=0.429 +Trường hợp số làn xếp tải >= 2 làn: gM

damtrong=0.075+

1 0 3 2 0 6

K L

10 35549325 (

) 24400

2000 ( ) 2900

2000 (

x

x

)0.1=0.59-Hệ số phân bố ngang mômen cho dầm biên :

+Trường hợp có 1 làn xếp tải:Tính theo nguyên tắc đòn bẩy

Ta có : gM

dambiên=0.1 +Trường hợp số làn xếp tải >= 2 làn:

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

+Trường hợp có 1 làn xếp tải:Tính theo nguyên tắc đòn bẩy

Ta có : gV

dambiên=0.1 +Trường hợp số làn xếp tải >= 2 làn:

KÍHIỆU

KÍHIỆU

5.3.3.Xác định hệ số phân bố ngang tính toán.

-So sánh hệ số phân bố ngang giữa dầm biên và dầm trong ta thấy hệ số phân

bố ngang đối với dầm biên là lớn hơn tức là dầm biên chịu lực bất lợi hơn dầm trong nên tính toán thiết kế cho dầm biên

-So sánh hai trường hợp là xếp tải một làn và xếp tải trên hai làn ta thấy

trường hợp xếp tải trên cả 2 làn bất lợi hơn nên ta sẽ tính toán theo trưòng hợpxếp tải trên cả 2 làn

-Kết hợp cả hai điều kiện trên thì ta sẽ sử dụng hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt cho trường hợp : dầm thiết kế là dầm biên và số làn xép tải là 2 làn

dụng

HỆ SỐPBN

KÍHIỆU

6 TÍNH TOÁN NỘI LỰC

6.1 CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN NỘI LỰC.

- Về nguyên tắc khi tính toán nội lực ta thường chia dầm chủ ra thành nhiềumặt cắt, khoảng cách giữa các mặt cắt từ 1-2 m Tuy nhiên thực tế ta chỉ cầnxác định nội lực tại các mặt cắt quan trọng phục vụ cho việc tính duyệt dầmchủ: