Đồ án môn học thiết kế cầu Giang

Đồ án môn học Thiết kế cầu BTCT GIang DH GTVT Hà Nội. Khoa công trình bộ môn cầu hầm. Thiết kế dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn mới 22tcn27205 bộ giao thông vận tải của sinh viên tham khảo áp dụng từ năm 2005 đại học công nghệ giao thông vận tải chiều dài dầm

thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép

a các số liệu ban đầu

Cường độ chịu kéo khi uốn fr=0.63*f'c0.5 fr=4.23MpaMô đun đ n hà ồi Ec=0.043*γc1.5 1*f'c0.5

Ec=33914.98

Hệ số poison = 0.2Phần bê tông đổ tại công trờng

Cường độ chịu kéo khi uốn fr=0.63*f'c0.5 fr=4.23 MpaMô đun đ n hà ồi Ec=0.043*yc1.5*f'c0.5

=36056.6

* Thép cờng độ cao

Tao thép 7 sợi DƯL không phủ sơn ,có phu ứng suất cho bê tông dự ứng lực

Cờng độ chịu kéo fpu=1860 Mpa Giới hạn chảy của cốt thép DƯL fpy=1674 MpaMô đun đàn hồi cáp Ep= 197000 Mpa

Diện tích một tao cáp 140 mm2

* Cốt thép thờng

Lề ngời đi đồng mức với mặt cầu phần xe chạy và đợc ngăn cách bằng dải phân cách

Bố trí dầm ngang tại các vị trí ở gối cầuvà giữa nhịp

Chiều rộng mối nối: 500 (mm)

MặT CắT GốI

3 Cấu tạo dầm ngang

+ Khoảng cách giữa các dầm ngang: Với dầm 24m ta bố trí 3 dầm ngang, vậy tổng

số dầm ngang là 3x5=15

+Thể tích dầm ngang : V=0,2 m3

ii tính toán hệ số phân bố ngang

1 Hệ số phân bố cho momen

a Phân bố hoạt tải theo làn đối với momen trong các dầm giữa

Với dầm bê tông chữ T hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức:

→ Thoả mãn điều kiện áp dụng các công thức:

+ Khi hai (hoặc hơn hai làn) thiết kế chịu tải:

( )

1 , 0 3

2 , 0 6 , 0

2900075

,0

=

S

g t L

K L

S S

g

)

S

g t L

K

Thay số ta có:

564,01.23400

2000

2900

2000075

,0

2 , 0 6

, 0

=

trong g

→ Chọn giá trị lớn nhất trong 2 giá trị trên → gben trong = 0,564

b Phân bố hoạt tải làn đối với momen trong dầm dọc biên

Hai làn thiết kế chịu tải:

gbien = e.gben trong

2800 77

a Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm giữa

+ Hai hoặc hơn 2 làn thiết kế chịu tải:

10700 3600

2 , 0

0 , 2

2000 3600

2000 2

, 0

=

trong

g

b Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm biên

+ Hai thiết kế chịu tải:

gbiên = e.g trong

.

3000

6 ,

a Tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu

b Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW).

Coi lớp phủ mặt cầu bê tông nhựa có chiều dày trung bình bằng 12 cm, trọng lợng riêng bằng

TảI trọng lan can tay vịn:

Lan can đợc thiết kế với kích thớc nh sau:

glan can = 4,403KN/m

Ta tiến hành tính toán tại các mặt cắt: Ltt/2, gối

3.1 Xác định nội lực tính toán tại mặt cắt giữa dầm.

a Do tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC)

Tính toán tơng tự đối với dầm biên ta đợc kết quả dới đây:

Đối với dầm trong:

Nội lực

3.5 Xác định nội lực tính toán tại mặt cắt gối.

a Do tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC)

TÝnh t¬ng tù víi dÇm biªn ta cã kÕt qu¶ sau:

§èi víi dÇm trong:

§èi víi dÇm biªn:

LL: Ho¹t t¶i xe

+ §èi víi b¶ng tæ hîp t¶i träng LL, IM: Néi lùc b»ng tæng c¸c néi lùc t¬ng øng cña ho¹t t¶i HL 93 +T¶i träng lµn + Lùc xung kÝch.

+ §èi víi b¶ng tæ hîp t¶i träng LL, IM, PL: Gi¸ trÞ néi lùc b»ng gi¸ trÞ néi lùc t¬ng øng lín nhÊt ë b¶ng 1 vµ b¶ng 2 + Gi¸ trÞ t¶i träng bé hµnh.)

DC DC

DC M

M* = γ ; Q DC* =Q DC.γDC; M DW* =M DW.γDW; Q DW* =Q DW.γDW

g M

M* T Trong tuc thoi T.Trong tuc thoi LL,IM,PL

∑

)

)

Tao thÐp 7 sơi DƯL kh«ng s¬n phñ, cã khư ưng suÊt cho bª t«ng dư ưng lưc

Bảng toạ độ cốt thép DƯL cho tính toán:

Mắt cắt đầu dầm

NGUYễN Bá GIANG

KC từ tim

Cách gối

Lớp cáp Số lợng

tao cáp

KC tới

đáy dầm

19

MÆt c¾t L/2

pSR pES

pSR f

pCR f

pR f

1 Mất mát do co ngắn đàn hồi

Mất mát do co ngắn đàn hồi về bản chất là khi căng bó sau sẽ gây mất mát cho bó trớc

cgp ci

sau kích và tự trọng của cấu kiện ở các mặt cắt có mo men max (MPa)

e I

M I

e

F A

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

Ago 771920 771920 (mm2)Igo

kích và tự trọng của cấu kiện ở các mặt cắt có mo men lớn nhất (Mpa)

xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện các lực ứng suất trớc

I

M TTBT

∆fpR1: Mất mát do dão lúc truyền lực

∆fpR2: Mất mát sau khi truyền

a Mất mát do dão lúc truyền lực

Sử dụng thép có độ chùng dão thấp nên mất mát do dão lúc truyền lực đợc tính:

pj py

pj

f

f t Log

40

) 24

t: Thời gian từ lúc tạo ứng suất trớc đến lúc truyền (ngày) t = 4 (ngày)

fpj = 0,74fpu - ∆fpES

Có thể tính mất mát do dão vào lúc truyền lực chính bằng mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồicủa bê tông

b Mất mát do dão thép sau khi truyền

Với thép ít dão cho cấu kiện kéo sau mất mát do dão thép sau khi truyền đợc tính nh sau:

vi kiÓm to¸n theo c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n.

85,0)2()

2()

2

f w c

s y s s

y s p

ps ps n

h a h b b f

a d f A

a d f A

a d f A

)22()(

85,0)2

f w c

p ps ps n

h a h b b f

a d f A

kh«ng øng suÊt tríc (mm)

As’: DiÖn tÝch cèt thÐp chÞu nÐn (mm2)

nÐn (mm)

b: BÒ réng cña mÆt chÞu nÐn cña cÊu kiÖn (mm)

1

pu ps w

c

f w c

pu ps

d

f kA b

f

h b b f f

A c

' 1

85,0

)(

85,0

β β

729,07

)2845(05,085,07

)28(

05,085,0

p pu

ps

d

c k f

)04,1(2

pu

py f

f

42 , 0

≤

e

d c

ps ps

p ps ps

f A

d f A

.

.

ϕMn ≥ 1,2Mcr

r t

của mặt cắt nguyên đối với trọng tâm không tính côt thép

Kết luận: Hàm lợng cốt thép ứng suất trớc đạt yêu cầu

2 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng

Các vấn đề đợc kiểm toán trong trạng thái giới hạn sử dụng phải là nứt, biến dạng và ứngsuất trớc trong bê tông

a Các giới hạn ứng suất đối với bê tông

Kiểm toán theo công thức:

+ Kiểm tra giới hạn ứng suất nén của bê tông:

c t

TTBT t

I

M y I

e F A

c b

TTBT b

I

M y I

e F A

I: Momen quán tính của tiết diện dầm

e: Độ lệch tâm của trọng tâm các bó thép ứng suất trớc đến trục trung hoà của tiếtdiện (mm)

b Độ võng.

*Kiểm tra độ võng do hoạt tải

∆LL<1/800*Ltt

Ltt:Chiều dài nhịp tính toán

DLL:Độ võng do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn của

- Độ võng do 1 xe tải thiết kế

- Độ võng do 25% xe tải thiết kế cộng tải trọng làn

Độ vừng (mm) Tải trọng xe tải thiết kế

ltt

* e

* Po

* 5 o

2

= δ

Ic E 48

ltt

* ec

* Ps

* 5 s

2

= δ

δo= -30.9797mm

*Kiểm tra độ võng do tĩnh tải

Ic E

l q f

c.

384

3 Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện

Kiểm toán theo công thức:

d f A

V S v y v(cot θ +cot α)sinα

=

dv: Chiều cao chịu cắt có hiệu

s: Cự li cốt thép đai

= 0

Av: Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự li s (mm2)

ngợc chiều lực cắt (N)

Vp = A str.f p.∑sinαi

Astr: Diện tích một tao cáp, (mm2)

fp: øng suÊt trong c¸p sau mÊt m¸t, gi¸ trÞ øng víi tõng mÆt c¾t

v

72,0

9,0KÕt qu¶ tÝnh to¸n nh sau:

BÒ réng chÞu c¾t cã hiÖu cña tiÕt diÖn: (lÊy b»ng bÒ réng cña b¶n bông)

§¬nvÞ

c Xác định Q và β

c f

v

và εx.v: ứng suất cắt trong bê tông đợc xác định theo công thứ:

v v

p u

d b

V V

cot5,0

≤+

−+

=

ps p s s

po ps u

v u

x

A E A E

f A g V d

M

θε

theo:

ps p c c

ps p A E A E

A E F

+

=ε

quanh nó bằng 0

c

p pc pe po

E

E f f

Để xác định εx ta giả định: θ =300

7321,1

=θ

Các giá trị θ tính đợc gần sát với giả thiết do đó chọn nó để tính toán.

S b

f' .

Av: Diện tích cốt thép ngang trong cự li s (mm2)

s: Cự li giữa các cốt thép đai

e Tính sức kháng danh định của tiết diện

vii tính toán bản mặt cầu.

Nguyên lý tính toán: Dùng phơng pháp dải gần đúng

Bề rộng dải tơng đơng theo Bảng 4.6.2.1.3-1:

Đối với vị trí mômem dơng: b=660+0.55S

Đối với vị trí mômem âm : b= 1220+0.25S

1.Bản kê trên các dầm

Thực tế bản giữa các dầm là bản kê 4 cạnh với cạnh dài = 11700 mm(=khoảng cách giữa các dầm ngang) và cạnh ngắn là 2000( là khoảng cách giữa hai dầm chủ kề nhau) nên tỷ số cạnh dài/ cạnh ngắn >2 nên ta tính toán nh bản kê 2 cạnh

Do dải cơ bản nằm ngang và nhịp là 11700 vợt qúa 4600 nên ta thiết kế theo các bánh xe của trục 145 kN và tải trọng làn

Bề rộng dải tơng đơng

P

* Mômen do trọng lợng bản, gờ chắn bánh (cho 1 m bề rộng bản) MDC=2.453 KNm

* Mômen do lớp phủ bản mặt cầu (cho 1m bề rộng bản) MDW=1.363 KNm

* Mô men do ngời đi bộ PL=3 KN/m Mpl= 0.36 KNm

Sử dụng cốt thép thờng ASTM A416M có đờng kính danh định f 12.

Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ là : dc= 40 mm

a= b1 c : Chiều cao của khối ứng suất tơng đơng

c=As.fy/0.85b1.fc'.b

*lợng cốt thép tối đa

Hàm lợng cốt thép và cốt thép dự ứng lực tối đa phải đợc giới hạn sao cho:

c/de<0.42de: Khoảng cách hữu hiệu tính từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéode=As.fy.ds/As.fy=ds

* Lợng cốt thép tối thiểu

Lợng cốt thép dự ứng lực và cốt thép thờng chịu kéo phải đủ để phát triển sức kháng uốn tínhtoán ít nhất bằng 1.2 lần Mômen nứt

Mr=j Mn>1.2 Mcr và r>0.03fcs/fyMcr=fr*Sb

fr: Cờng độ chịu kéo khi uốn của bêtông

=4.23 MpaSb: Mômen quán tính tĩnh của mặt cắt đối với thớ chịu kéo ngoài cùng