Thiết kế cầu dầm giản đơn dầm thép liên hợp bê tông cốt thép

VÕ VĨNH BẢOVậy: yvx,xk =Diện tích phần đường ảnh hưởng của momen: THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực - 120 - SVTH: Đỗ HÀPHƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ sư XÂY DựNG GVDH :THS.. Ta có bảng diện tí

Trang 1

- Chiều cao dầm chủ H = 1350mm.

- Chiều cao bầu dưới H1 = 350mm

- Chiều cao vút dưới H2 = 130mm

- Chiều cao sườn H3 = 550mm

- Chiều cao vút trên H4 = 120mm

- Chiều cao bầu trên H5 = 200mm

Trang 2

200 I 200 I 200

1.2. Tiết diên dầm qui

đổi:

- Chiều cao dầm chủ:

- Chiều cao bầu dưới:

- Chiều cao sườn:

- Chiều cao bầu trên:

- Bề rộng bầu dưới

dầm:

h I = 435mm

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ sư XÂY DựNG GVHD : THS.VÕ VĨNH BẢO

I. 3 Đoan mở rông sườn dầm:

Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ do lực ứng suất trước gây ra do đó

ta cần phải mở rộng ở đầu dầm để tăng khả năng chịu lực cho dầm va' đủ diện tích bô"

+Mặt cắt thay đổi tiết diện: X2=l,5m

II 1 Đăc trưng hình hoc của dầm chủ xét măt cắt trẽn gô"i: X!=0m.

Do ta chưa biết được lượng cáp cần bô" trí nên gần đúng ta xem như tiết diện dầm

Trang 3

w 2 2 1 2 2 A 2

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ sư XÂY DựNG GVHD : THS.VÕ VĨNH BẢO

- Diện tích của tiết diện dầm:

A = h.b3+(b, -b3).h,

= 1,3 5x0,6+ (0,65-0,6) X

= 0,8275m2

- Trục trung hoà cách trục X - X một khoảng Y:

- Momen quán tính của tiết diện đôi với trục trung hòa:

1,353 x0,6 61,35 „ V , (0,65-0,6)x0,353 60,35 „ „ /

= —- P-ĩ- + - 0,664 X1,35 X 0,6 + — -+ -2— _ 0,664

PHƯƠNG

SVTH: ĐỖ HÀ

Trang 4

]LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ sư XÂY DựNG GVDH :THS VÕ VĨNH BẢO

- Diện tích của tiết diện dầm:

, (b,-bw)hf

+ — + (h -^ - Y) ,(bf - bw )h,1,353 X0,2 (1,35 A V , „ AA (0,65-0,2)x0,4353 ro,435 n£An)2

= —- —— + -2— - 0,649 X 1,35 X 0,2 + - -1— -+ -£— - 0,649

X (0,65 - 0,2)X 0,435 + (Q’6~°’2)x Q’28' + ^35 _ _ 0,649X (0,6 - 0,2)x 0,28

II.4 Hê sô" phân bô" tái trong ngang:

-Tỷ lệ mođun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm chủ: fccỊ = 40MPa

Mođun đàn hồi của dầm chủ:

Ecd = 0,043,y;-5.A/ữ7 = 0,043 X 24001-5 xV4Õ = 33994,48MPa

Trang 5

Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bô" momen gniạ=max(gni„|,gĩl1„2)=0,637

- Khi có một làn xe châ"t tải

gv, =0,36+ 5

21000,36 H——— = 0,6367600 7600

g ,: Hệ sô" phân bô" lực cắt cho dầm, trường hợp chỉ xếp một làn xe trên

cầu °>2 +

3600 110700

V20,2 +2100 ( 2100 V

3600 Ự0700;

gvg2: Hệ sô" phân bô" lực cắt cho dầm, trường hợp xếp hơn một làn xe

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực -114- SVTH: Đỗ HÀ

PHƯƠNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ sư XÂY DựNG GVDH :THS VÕ VĨNH BẢO

Hê sỏ" phân bô' momen và lức cắt của Dầm biên: ( 4.6.2.2.1-1)

> Khi cổ môt làn xe chất tái: Dùng phương pháp đòn bẩy

Ta có:

s„-de-600_ 2100-200-600_ n ,1tì

y, =1.— f -= -—— -= 0,619Trên cầu chỉ có một làn xe chất tải ta có hệ số làn xe tương ứng là: m = 1,2 , 0 , 6 1 9 n „ l y l

> Khi cổ trên mốt làn xe chất tái:

Ta có theo 4.6.2.2.2C-1 :Với -300<de<l 700

e = 0,77 + —

= 0 6 9 82800g= e X gbentrong =0.698 X 0.637 = 0.4446

- Khi có trên một làn xe chất tải:e = 0,60 + -i- = 0,60 + —^ = 0,533

g= e X gbentrong =0.533 X 0.7448 = 0.3969

Bảng tổng hơp hê sô" phân bô" tải trong ngang:

m TÍNH TOẢN NỐI LƯC TAĨ CẮC MĂT CAT ĐĂC TRƯNG:

III. l Tái trong tác dung:

ĨII.1.1 Tĩnh tải:

- Trọng lượng bản thân dầm chủ:

Xét đoạn dầm từ đầu dầm đến mặt cắt thay đổi:

Với tiết diện đầu dầm ta có diện tích:

A = 0,6x1+0,65x0,35=0.8275 m2Chiều dài của phần dầm có tiết diện A (tính luôn phần vút đã qui đổi)

s, = 2x( 1 +0,5+0,3 ) = 3,6 m

Do đó:

DCd;=Ỵc.(Axl,3 + 3j_+-0,5).2

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực -116- SVTH: Đỗ HÀPHƯƠNG

Trang 6

Giả thiết trọng lượng bản thân dầm phân bô"đều trên suốt chiều dài dầm:

= 259.2Kg/m

Píancan =<ề9.5Kg!m ĐClc = pìancan + Pbovia = 89.5 + 259.2 = 348.7^g / m

+ Phần nằm trong:

DCgc = 0,3x0,2x2400

= 144 Kg/m

- Lớp phủ mặt cầuLớp phòng nước:

DW2 =h' y.s„ =0,02.1775.2,1 = 74.55KG / m

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực -117- SVTH: Đỗ

HÀ

PHƯƠNG

Trang 7

Tiện ích và trang thiết bị trên cầu:

Trang 8

Xe hai truc: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trụckhông đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

IV. XẤC ĐINH NỐI LƯC LƯC TAI CẤC MẤT CAT ĐẰT TRƯNG

IV. 1 Các măt cắt đăt trưng:

Ta xét các mặt cắt đặt trưng tại những vị trí sau:

+ Mặt cắt tại gô"i: I Xo = 0 m

+ Mặt cắt tại giữa dầm: II x2 = 11.95m

+ Mặt cắt tại 1/4 dầm : III x3 = 5.975 m

+ Mặt cắt tiết dịên thay đổi: IV x4 = 1.5m

Xác đinh phương trình đường ánh hưởng tai các măt cắt:

Phương trình đường ảnh hưởng momen tại mặt cắt xk như sau:

X

+ Trên đoạn x=xk =>Ltt: /; (x,xk) = — (x-Ln).

Vậy: yM(x,xk)

j\ (x,xk )khiO < X < xk f\(x,xk)khixk <x< La

Phương trình đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt xk như sau:

+ Trên đoạn x=xk =>Ltt: f4(x,xk) = \

PHƯƠNG

Trang 9

Vậy: yv(x,xk) =Diện tích phần đường ảnh hưởng của momen:

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực - 120 - SVTH: Đỗ HÀPHƯƠNG

Đường ảnh hưởng

Diện tích của các đường ảnh hưởng

rp * A -r. L , ' - X k 23.9-5.975Trên đoạn x=0 =>xk: / (x,x.) = —- -(-x) = -—- -(-x)

Trên đoạn x=xk=>Ltt: /, (x,xk) = ^{x-Lư) = ^l{x- 23.9) => <»M = - 2 L„-yM o*,xk) = ị X 23.9 X 4.48 =

53.536m2

Lực cắt:

— X — X

Trên đoạn x=0=>xk: /' (x,x, ) = Trên đoan x=xk=>Ltt: /4 (x, X.) = 1 - — = 1 - ——

PHƯƠNG

Trang 10

IV.2.4 Xét măt cắt IV: xk= 11.95

Diện tích của các đường ảnh hưởngMomen:

Trên đoạn x=0 =>xk: /, (x,xk) = L“ ~*k i~x) = 23,9'~11,95

Vạy: CỞVÌ = covkd + Cởvka — Om2.

Ta có bảng diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng:

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực - 123 - SVTH: Đỗ HÀ

PHƯƠNG

rv.3 Tính nôi lưc tĩnh tái tác dung lẽn dầm giữa và dầm biên:

IV.3.1 Momen do tĩnh tái tác dung lên dầm biên:

IV.3.I.I Tĩnh tái giai đoan 1: Trọng lượng bản thân dầm M DC\b = DCịb.g.Ù)M

IV.3.1.2 Tĩnh tái giai đoan 2: Trọng lượng của dầm ngang và bản mặt cầu

PHƯƠNG

SVTH: ĐỖ HÀ

IV.3.I.4 Tổng tĩnh tái tác dung lẽn dầm giai đoan liên hơp:

MDcb= Mocib + MDc2b +

MDc3b-rv.3.2 Momen do tĩnh tái tác dung lẽn dầm giữa:

IV.3.2.1 Tĩnh tái giai đoan 1: Trọng lượng bản thân dầm

Trang 11

rv.3.2.3 Tổng tĩnh tái tác dung lẽn dầm giai đoan liên hơp;

Mocg- MDCỊg + MDC2g + MDC3g

IV.3.3 Lưc cắt do tĩnh tải tác dung lên dẩin biên:

rv.3.3.1 Tĩnh tái giai đoan 1 : Trọng lượng bản thân dầm

K)C3Ò — DCỉb.g.cov

IV.3.3.4 Tổng tĩnh tái tác dung lên dầm giai đoan liên hơp:

VũCb- VDC|b + VDC2b + VDC3b

IV.3.4 Lưc cắt do tĩnh tái tác dung lên dầm giữa:

IV.3.4.I Tĩnh tái giai đoan 1: Trọng lượng bản thân dầm

PHƯƠNG

IV.3.4.3 Tĩnh tái giai đoan 3: Trong lượng của lan can và lớp phủ mặt cầu

Ư)Hg = DWg g.ũ)y

Trang 12

SVTH: ĐỖ HÀ

IV.4 Tính nôi lức hoat tái tác dung lên dầm giữa và dầm biên:

Đôi với các mặt cắt đặc trưng trong phạm vi từ gối đến Ltt/2 ta xét 2 trường hợpxếp xe bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng momen của mặt cắt đó như hình vẽ sau:

1,2m

ụ~ị Xe hai trục thiết kế

4,3m 4,3m

Đường ảnh hưởng momen tạimặt cắt Xk1,2m

Đường ảnh hưởng momen tạimăt rắt YL

IV.4.1 Nôi lức do hoat tải HL93 và PL tác dung tai các măt cắt đầu dầm:

IV.4.I.I Moinen do hoat tái HL93 và PL tác dung tai inăt cắt đầu dắin:

Do tại gối coMữ = 0 nên momen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt đầu dầm bằng 0.

Trang 13

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000Pa

1.95=35850N.m=35.85KN.m

1,2m

II Xe hai trục thiết kế4,3m 4,3m

Ị Ị ị Xe tải thiết kếJTTTTTITTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT1

Đường ảnh hưởng momen tại

- Momen gây ra do tải trọng người:

THIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực -130- SVTH: Đỗ

HÀ

PHƯƠNG

Trang 14

n4,3íC| lan\

Xe hai trục thiết kế4,3m

"~Ị ị Xe tải thiết kế1TTTITTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTITTTTTTTTTTTTTTTTTTTÍ

IV.4.3 Nôi lưc do hoat tái HL93 và PL tác dung tai các măt cắt

III:

rv.4.3.1 Momen do hoat tái HL93 và PL tác dung tai măt cắt

Xe hai trục thiết kế

4,3mị Ị Ị Xe tải thiết kếC|lan

- Momendo xe tải thiết kế:

Trang 15

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000PaMPLIII=PL.1

1,2mj^Ị Xe hai trục thiết kế4,3m 4,3m

ị Ị Ị Xe tải thiết kếCỊlan

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000PaVPLIII=PL 1 COMIII=3000X 1 x6.722=20166N.m=20.166KN

IV.4.4 Nôi lưc do hoat tái HL93 và PL tác dung tai các măt cắt IV:

1,2mị-Ị Xe hai trục 4,3m 4,3m

Đường ảnh hưởng momen tạimặt cắt XivTHIẾT KẾ CẦU BTCT Dự ỨNG Lực - 133 - SVTH: Đỗ HÀ

PHƯƠNG

Trang 16

õ cò

ÕMăt

cắt Xe tảithiết kếXe hai trụcthiết kế Tải trọng làn Tải trọng

t

cắt

Mxetk1.2

t

cắt

1.2

5 286.3 1.03 1.37 35.851.2

5 123.8 1.03 0 1.37 0M

4,3m 4,3m

Đường ảnh hưởng momen tạimặt cắt Xi V

Coi như dầm biên chịu tải trọng người đi: PL=3000PaMPL1V=PL 1 (DMIV=3000X 1 x71.4=214200N.m=214.2KN.m

PHƯƠNG

í

Xe hai trục thiết kế4,3m

~Ị ị Xe tải thiết kếCỊlannnnTTTTTTnnTTTrlTTTTTTTTTTTTTl

Đường ảnh hưởng lực

cắt tạimặt cắt Xi V

IV.5 TỔ HƠP NÔI Lưc DO HOAT TẢI:

ĨV.5.1.TỔ hớp momen do hoat tái:

rv.5.1.1 Tai măt cắt của dầm biên:

PHƯƠNG

IV.5.1.2 Tai măt cắt của dầm giữa:

IM=25%

Vạy: MLLO—gnig.(l +ĩM).Mxeti<+grng.M|anx

IV.5.2.TỐ hớp Iưc cắt do hoat tái:

IV.5.2.1 Tai măt cắt của dầm IM=25%

Vậy: VLLb=gmbHL.(l+IM).V xetk^ỗmblan* V|

Tố hơp tái trong theo các măt cắt đăc trưng:

Tổ hớp tái trong theo các TTGH tai các măt cắt dầm giữa:

rv.6.1.1 Trang thái giới han cường đô ĩ:

- Momen: M„Cỡlg = 77.(1,75 X M llg +1,25 X MDCg +1,5MDWg)Trong đó: ĨỊ = T]D.rỊR.rỊ,

770: hệ sô" dẻo, đôi với các bộ phận bình thường lây =1

/7R: hệ sô" dư thừa, đôi với các bộ phận bình

Trang 17

Tố hơp tái trong theo các TTGH tai các măt cắt dầm biên:

IV.6.2.I Trang thái giởi han cường đô I:

- Momen: MuCDIb = 77.(1,75 X MUb +1,25 X MDCb +

Trang 18

5939.1 2887.0 5241.5 3803.21125.0 483.18 978.34 707.85

IV.6.2.3 Trang thái giởi han cường đô III:

PHƯƠNG

- Lực cắt: F„CD36 = 77.(1.35 X + 1,25 X FỮCỐ +1,5 X VDWb)

IV.6.2.4 Trang thái giới han sử dung:

+ lxMm),)

Đôi với trạng thái giới hạn sử dụng thì 77 = 1

Căn cứ trên các giá trị nội lực tính toán thì dâm biên là dầm bất lợi hơn nên ta

chọn dầm biên là dầm tính toán.

Trang 19

TÍNH TOẢN CỐT THÉP : v.l Tính toán diên tích cô"t

Dùng loại tao cáp khử ứng suất dưdpS=12.7 mm tiêu chuẩn ASTM A416M G270

lmm2

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu=l,86xl09 Pa

- Hệ sô" qui đổi ứng suất: ^ =

- Giới hạn chảy: ( TCN 5.9.4.4.1)fpy=0,85xfpU=0,85xl,86xl09=l ,581xl09Pa=1581 MPa

- ứng suất trong thép DƯL khi kích: (TCN 5.9.3.1)fpj=0,7xfpU=0,7X1,86x 109= 1,302x109Pa=1302 MPa

- Bê tông dầ m cấp: fc 1 = 40 MPa

- Momen tính toán: lấy bằng momen lớn nhất theo TTGH cường độMu=6195.98 KN.m=6.19598xl06 Nmm

- Mođun đàn hồi của cáp:(5.4.4.2)Ep= 197000 MPa

PHƯƠNG

V. 2 Bô" trí cáp sơ bỏ và vi trí của từng bó tai các măt cắt:

BỐ TRÍ CÁP Dự

TẠI MẶT CẮT Giải thích các kí hiệu dùng để tính toán tọa độ của các bó cáp tại các mặt cắt

tính toán:

- L: chiều dài đoạn cáp thẳng tính từ đầu neo đến điểm đầu đường cong

- Lx:hình chiếu của L theo phương dọc dầm

- Lc: hình chiếu của đoạn cáp cong theo phương dọc dầm

- R: bán kính đường cong

- h: khoảng cách từ trọng tâm bó thép ở đầu đoạn cong đến trọng tâm bó cáp

đó ở

vị trí cuô"i đường cong

- P: góc tạo bởi tiếp tuyến của đoạn cáp ở vị trí đang xét so với phương ngang

- y: tổng các góc uô"n của cô"t thép từ đầu dầm đến tiết diện đang xét y=a-p

PHƯƠNG

Tính toán góc chuyển hướng và chiều dài của cáp:

< Lx:

y = (Lx-x)tga + h

p = a suy ra y = cosa

X >

Lx+

Lc:+ X - (Lx + Lc)

PHƯƠNG

Từ bô" trí thép ta có bảng xác định các yếu tô" và góc của cô"t thép:

Toạ đô các bổ thép dự ứng lực tính đến đáy dầm:

- Toạ độ trọng tâm cô"t thép dự ứng lực tại gốì đôi với thớ dưới:

Khoảng cách từ trọng tâm ccít thép dự ứng lực đến thớ trên dầm I:

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dự ứng lực đến thớ trên dầm I:

VI. Đăc trưng hình hoc của các măt cắt dầm:

VI. l Giai đoan ĩ: Đặc trưng hình học của mặt cắt chữ ĩ

- Diện tích mặt cắt dầm có lổ:

Aoi = Aj- AFo

Trong đó:

Aị - Diện tích của dầm đặc tại các mặt cắt

- Momen tĩnh của tiết diện đôi với đáy dầm:

Soi = Sj - AFQ Cpsi

Si - momen tĩnh của dầm đặc tại các mặt

- Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm có lổ đến đáy dầm:

PHƯƠNG

- Momen quán tính của tiết diện chữ I có lổ:

I()j= li - AF0.( y°di- Cpsi).

Ti - Momen quán tính của dầm đặc tại các mặt cất

Trang 20

(rad) Afjpp(MP

a)

Afpp(MPa)

AFt- Diện tích của các bó cốt thép

- Momen tĩnh của tiết diện đôi với trục

0-0:

- Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm không có lổ đến trục 0-0:

Trong đó:

y\ - khoảng cách từ trục I-I đến đáy dầm.

1 _ 0 _

ydi=ydi - y\ị - khoảng cách từ trục I-I đến mép trên của

PHƯƠNG

Chiều dày của bản: hf= 200 mmm

Bề rộng tính toán của bản là bf = 2,lm

Diện tích mặt cắt dầm liên hợp:

Trong đó:

nb - Hệ số qui đổi của thép dự ứng lực sang bêtông

Modun đàn hồi của bêtông làm dầm chủ:

PHƯƠNG

Trong đó:

yị - khoảng cách từ trục I-I đến đáy dầm.

y2di = y'd: + y]ị - khoảng cách từ trục T-I đến mép trên của dầm.

y,i = y,i -

c2i-I2j= I|ị + AH.c2i2+nb i^hf.bf +bf.hf.(yl +^)2

VII. Tính toán mất mát dư ứng suất:

Tổng mất mát ứng suất:

Afpt =AfpF+AfpA+AfpES+AfpSR+AfpCR+AfpR2

Trong đó:

Afpp - mất mát ứng suất do ma sát, MPa

ÀfpA - mất mát ứng suất do thiết bị neo, MPa

AfpES - mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi, MPa

AfpSR- mất mát ứng suất do co ngót, MPa

AfpCR - mất mát ứng suất do từ biến của bê tông, MPa

AfpR2 - mất mát ứng suất do tự chùng nhão của cốt thép DƯL, MPa

VII. l Mâ4 mát ứng suâ4 do ma sát:

AfpF=fpj(l-e-,K^“))

Trong đó:

fpj- ứng suất trong thép dự ứng lực khi kích (MPa)

K - Hệ sô" ma sát lắc (trên mỗi mm của bó thép) được viết là mm với ôngthép mạ ta lấy K=6,6xl0'7

Ị.I - hệ số ma sát Với ông thép mạ ta lấy p =0,3.

a - tổng của các giá trị tuyệt đối của thay đổi góc của đường trục cáp thép

dự ứng lực tính từ đầu kích, hoặc từ đầu kích gần nhất nếu thực hiện

căng cả hai đầu, đến điểm đang xét (RAD) a = Y

e - cơ sô" lôgarit tự nhiên

Mâ"t mát do ma sát tại các mặt cắt và trên từng bó cáp khác nhau nên ta phải tính

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	2,52 MB