Đồ án thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực với chiều dài nhịp 33,5m

Do cốt thép dầm ngang đều đặt theo cấu tạo là Asmin nên ta chỉ cần kiểm tra tại vị trí mà momen lớn nhất là tại ngàm. Gía trị momen tại ngàm qui đổi như ớ trạng thái giới hạn cường độ: M = 0,7.Ms = 0,7.97535948,75 = 68275164,13(N.mm). Ta có momen kiểm tra nứt là M = 68275164,13 (N.mm). Xác định trục trung hoà của tiết diện khi bị nứt:

Trang 1

Đồ án Cầu Bê Tông Cốt Thép DƯU GVHD: ThS.Mai Luu

+ Kích thước mặt cắt ngang: II,5m

+ Vật liệu bêtông làm dầm chính cấp 50MPa

+ Loại tiết diện dầm chính I căng sau

+_ Hoạt tải: HL93

2 Yêu cầu

Thiết kế lan can

Thiết kế bản mặt cầu là bê tông cốt thép thường

Thiết kế dầm ngang là bê tông cốt thép thường

Thiết kế dầm chính là bê tông cốt thép dự ứng lực

3 Chọn thêm số liệu

Chọn kích thước lan can: 400mm

Chọn cáp dự ứng của nhà sản xuất VSL

Chọn cốt thép thường AI, AII

Chọn bê tông làm lan can, bản mặt cầu, dầm ngang cấp 30MPa

Trang 2

Phan II : Tính toán lan can và tay vịn

l Lựa chọn kích thước và bô trí thép trong lan can

Lựa chọn và bô trí thép như hình vẽ:

Su dung thép AII co: f, = 280(MPa)

Sir dung béténg cap 30 MPa co: f,’ = 30(MPa)

Thép thanh lan can ding CT3 Cau co f, = 200(MPa)

Bố trí khoảng cách giữa các cột lan can là 1650(mm)

Bố trí khe giãn nở vì nhiệt cách nhau 8600(mm) với bề rộng là 20(mm)

2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can

2.1 Khả năng chịu lực của dầm đỉnh Mụ,

Do không có dầm đỉnh nên Mỹ; = 0

2.2 Khả năng chịu lực của tường quanh trục thắng đứng M„H

Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta có momen âm và dương đều băng nhau

Đối với tiết diện thay đối ta qui đổi về tiết diện chữ nhật tương đương có diện

tích bằng với diện tích ban đầu nhưng không làm thay đôi chiều cao của lan

lan

Chia tường thành 3 phần tại 3 vị trí thay đi tiết diện như hình vẽ:

Trang 3

Trang 4

Đồ án Cầu Bê Tông Cốt Thép DƯU, GVHD: ThS.Mai Luu

Ta co bang tong hop sau:

x Chiêu | Chiéu | Diéntich | Chiêu cao Chiéu cao

bêtông rong cao cot thep có hiệu | vùng nén qui (N.mm)

Phần này chỉ do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 đoạn để tính

trung bình

Khi tiết diện thay đôi ta chọn tiết diện lớn nhất ở ngàm đề xác định khả năng chịu lực

Thép ở đây dùng thép ®14 bố trí với a = 200 theo phương đọc cầu

Phương pháp tính tương tự như M,H

Cat 1 mm theo phuong doc cau ta có 5 thanh nên diện tích thép trên 1mm dài

› A2 Chiêu | Diện tích | Chiêu cao | Chiêu cao

Pha n | Bê rộng cao thép có hiệu | vùng nén qui Mắc

bêtông | bmm) | rưm) | A(mm2) | d(mm) | đổia(mm) | (NmM/mm)

Trang 5

_M,,.350+M,,.300+M,,.150

800 _ 34321,89.350 + 7735 1, 89.450

Y = 200 (mm): chiêu cao của cột lan can

M, = ¿.S.f,: la momen kháng uôn tại mặt cắt ngàm vào tường lan can

S:momen kháng uôn của tiệt diện quanh trục x-x

Momen quan tinh cua tiệt diện:

180 t+

X

Trang 6

2.2889—1070

4.1.1 VỊ trí va tại cột

Với L„ =2853 (mm) nên chỉ có 2 nhịp tham gia chịu lực vì n.L =

2.1600 = 3200 (mm)

Sô cột tham gia chịu lực là 1 cột

+ Suc khang két hợp của thanh lan can và cột lan can:

16Mạ +P,n?L _—— 2nL-L,

Trang 7

F, = 240 (KN)

H, = 810 (mm)

_, R=418,01>F =240

H =839,22>H, =810 4.1.2 Vi tri va tai thanh lan can

Voi L, = 2853 (mm) co 3 nhip tham gia chịu lực do L = 1650 (mm)

Sô cột tham gia chịu lực là 2 cột

Sức kháng của thanh và cột lan can:

R= 16M, +(n-1)(n+DP,L

2nL-—L, _ 16.5568611,21+2.4.101462,99.1650

2.3.1650—1070

=161767,75(N)

=161,77(kN) Chiết giảm như ở 4.1.1 và ta có:

R =325,29 > F = 240

H = 899,46 > H, =810

4.2 Va tại đầu tường

Sức kháng của tường:

: = Đảm bảo chịu va xe

: = Dam bao chiu va xe

Trang 8

Vay lan can du kha nang chiu luc

4.3 Va xe tại khe giãn nở vì nhiệt

Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giông trường hợp va xe tại dau

tường nhưng lực F; phân bô cho hai bên tường Do đó môi bên tường chỉ chịu

một nửa lực F; nên chăc chăn chịu được va xe

4.4 Kiểm tra chống truợt của lan can

Luc cat do va xe truyện xuông ứng với lan can câp L5 là:

Van =C.Acy + WAve fy + P, )

Acv = 400.1 =400 (mm /mm) diện tích tiếp xúc chịu cắt

Avr = 0,77 ( mm”/mm) diện tích cốt thép chịu cắt

C =0,52

u=0,6

P, trọng lượng tỉnh trên I đơn vị chiều dài

Đề an toàn ta chỉ lẫy phân bêlông

Trang 9

Vay lan can đủ khả năng chông trượt

5 Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can

Công thức chứng minh ở đây chỉ dành cho phân cột và thanh lan can ở đầu tường:

Gọi: Khoảng cách giữa hai cột là: L

Số cột tham gia chịu lực là : n

* Công của ngoại lực

+_ Công của thanh lan can

6.M

U, = " =9M, + Công của cột lan can

SVTH: Tran Van Giau

Trang 10

Trang 11

Phân III: Tính toán bản mặt cau

1 Chọn lớp phủ mặt cầu:

Có hai phương pháp tạo độ dốc ngang cầu là làm lớp mui luyện hay dùng

phương pháp nâng dầm Ở đây ta dùng phương pháp thứ hai và ta chọn như hìn

2 Tính toán bản hâng

2.1

2.2

Số liệu tính toán

Phan ban hang Shing = 450 (mm)

Ban mat cau day 200 (mm)

Lớp phủ phân bố đều p =2,76.10° (N/mm )

Trọng lượng riêng của bêtông +y, = 0,245.10” (N/mm')

Cường độ bêtông f.° = 30 (MPa)

Trọng lượng riêng của kết cầu thép y„ = 0,785.107 (N/mm’)

Thép dung thép AII f, = 280 (MPa)

Xác định nội lực

Cắt 1mm theo phương dọc cầu ta có nội lực trong bản là:

2.2.1Nội lực do tính tải

Trọng lượng của tường bêtông chia làm 3 phần:

Trang 12

Trọng lượng của cột va thanh lancan

Thanh lan can:

Hoạt tải tác dụng lên bản mặt cầu:

Do khoảng cách giữa hai dầm chủ là 1,85 m < 4,6 m nên HL93 tác dụng chỉ có xe 3 trục ( Truck )

Do thiết kế bản hãng nên trục xe 3 trục cách mép làm 0,3 m

Theo hình vẽ ta có:

Trục 3 xe trục cách tim dầm biên 100mm ớ phía trong bản loại dầm

Ta có cường độ phân bố của bánh xe là:

_ Pl

2.b,.SW Véi: P=145.10°(N)

Trang 13

Tải trọng va xe truyền từ bản lan can xuống:

Ở đây ta chỉ thiết kế với tai trong va xe la F, =240 (kN) phan bố trên L„

= 1070 (mm) ( lan can cấp Lạ ) Chứ không thiết kế theo điều kiện tương thích về vật liệu vì khả năng chịu lực của tường ở mỗi vị trí khác nhau thí khác nhau

Ta có sơ đồ truyễn tải trọng va xe như hình vế:

Trang 14

Mct = 72267,66N/mm

500 533,33

2

Trạng thái giới hạng cường độ:

M, = nl (Moc, + Mpg, )¥nc + Ypw-Mopw + y¡ m( + IM)M,, |

Với: Hệ số hiệu chỉnh tai trong lay: n = 1

H6é so tai trong két cau: ypc = 1,25

Hệ sô tải trọng lớp phủ: ypw = 1,5

Hé so lan xe: m=1,2 vi 1 làn xe

M =n |Yoc (Moc, +Mpc, )+ Yow Mow +Yum(l+ IM)M,, |

Trang 15

Trạng thái giới hạn đặc biệt:

M.=n | (Mc, +Mpc, )Ype +Ypw-Mpy +y„ m(+ TM)M,, + YorMer |

Gia thuyét toàn bộ lực kéo chỉ do cốt thép chịu và ta chỉ có momen âm nên

giả thuyết lực kéo này do cốt thép chịu momen âm

d, = 167(mm)

o = 1 do trạng thái giới hạn đặc biệt

f° = 30 (MPa) b=1 (mm)

Trang 16

Mà ta có hê sô qui đôi bêtông vùng nén như sau:

Diện tích cốt thép trên l m dài : 20,6 (mm )

Chon 10 616 có A„ = 20,11 (cm?) nhỏ hơn so với lượng thép yêu cầu 2,4% nên cố thép đảm bảo khả năng chịu lực

Khi kiểm tra nứt ta phải kiệm tra trên tiết diện bxh = 1000x200 thì ta mới

xác định được số thanh thép tham gia chống nứt

Ta có momen kiểm tra nứt là M, = 6821850 (N.mm)

Xác định trục trung hoà của tiết diện khi bị nứt:

Trang 17

0,043.2450°./30 `

A, = 2011 (mm’) b=1000 (mm)

=> Tiét dién đảm bảo chống nứt

3 Tính toán bản loại dầm,

3.1 Số liệu tính toán

Khoảng cách giữa hai dầm chính: S = 1850 (mm)

Trang 18

Bè dày bản mặt cầu: h¿= 200 (mm)

Trọng lượng riêng của bê tông: y„ = 0,245.10' (N/mm?)

Cường độ bê tông: f.° = 30 (MPa)

Do châp nhận lân làn nên ta có 2 trường hợp như sau:

Trường hợp l: Chỉ có 2 bánh xe đặt lên bản mặt câu

Cường độ phân bô của hoạt tải là:

P

_"

Với: bị = bạ + 2hpw = 510+2.700 = 650 (mm)

P = 145.10 (N) 145.10 2.650

Momen ở trạng thái giới hạn cường độ là:

Mi = A} rund +IM) PA(s _ 3)

Trang 19

Thì ta có cường độ phân bố của hoạt tải là:

P_ 14510

p= =——— = 78, 38(N/mm) b, 650+1200

Do bị”= bị +1200 = 1850 (mm)

Do đó hoạt tải phân bố đều trên toàn bản dầm với cường độ 78,38 (N/mm)

Momen ở trạng thải giới hạn cường độ:

M.” =1.1,75.1.1,25 78.38.1850”

= 73351126,95 (N) Momen ở trạng thải giới hạn sử dụng:

ME =1.1.1.1,25, 28381850"

= 41914929,69 (N)

3.4 Nội lực có xét đến tính liên tục của bản:

Do nội lực ở trường hợp 2 lớn hơn nên dùng giá trị nội lực ở trường hợp Ì nên ta dùng hoạt tải ở trường hợp 2 để thiết kế

Ta có bề rộng ảnh hưởng của vệt bánh xe theo phương doc cau:

LL

= MỸ =-~0,7| MẸ“ 'P"+ MO SW

Trang 20

=-32994,16(N.mm) M2 — 0,5 M?C€rDwW MO

Đôi với côt thép chịu momen âm:

Xác định chiều cao vùng nén:

"“¬=

È.0,85.f.b

d, = 170 (mm) tuong ty o ban hang

= 0,9 trạng thái giới hạn cường độ

Trang 21

Đối với cốt thép chịu momen đương:

Cách tính tương tự nhưng ta chọn d, = 160 vì phía đưới betông tiếp xúc trực

tiếp với không khí Ta có:

Tương tự như kiểm tra nứt ở bản congsol

Đối với thép chịu momen âm ta có:

Vậy tiết điện đảm bảo chống nứt

Trang 22

Trọng lượng riêng bêtông: y = 0,245.10 (n/mm”)

Cường độ bêtông: f,’ = 30 (Mpa)

Nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ:

Trạng thái giới hạn cường độ:

1

Vet PW =n, li DC +Ypy-DW 2)

Trang 23

= 11,2547, 2.—— +1,5.1 Lợi TC” |

=71220,38(N)

3 Xác định nội lực do hoạt tải gây ra:

3.1 Hoạt tải qui từ 2 bản sàn lân cận vé dam phu:

Ta có biểu đồ đường ảnh hởơng về giá trị & dugc tinh nhu sau:

Trang 24

Trang 25

Mỹ” =nyum.(M„¿ +(1+IM).Mz„x )

n=l

Vr, =1,25 m=1,2

Tuong ty nhu trén voi gia tri:

Morendom = Pox-¥ = 94325.462,5 = 43625312,5(N.mm)

=> Mi =1.1,75.1,2.[ 32939423, 44+ (1+0,25).43625312,5 | =126303535,3(N.mm) M* =1.1,2.[ 25362500+(1+0,25).43625312,5 | =97535948(N.mm)

Vay ta nhan thay gia tri tổ hợp 2 lớn hơn giá trị tổ hợp 1 Nội lực tính toán cuối cùng là lẫy tổ hợp trường hợp 2

M, = My?" +My" =32939423,44+126303535,3 = 159242958, 7(N.mm)

M, = Mp8" + Mi = 25362500 + 72173448, 75 = 97535948, 75(N.mm)

3.3 Xác định lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm phụ

3.3.1Tô hợp I1 : Xe Truck và tải trọng làn

Ta có vị trí xếp xe như hình vẽ bên là nguy hiệm nhât

Trang 26

1800mm

q' =13,12N/mm

0,027

V7” =n.yu, an.(V,„¿ +(+TM).V

n=l

Tu, =L25 m=1,2

Tương tự với trường hợp I nhưng gia tri

Verandom Tandom = Pạy, = 94325.(1+0,027)=96871,78(N)

Trang 27

Xem dầm ngang x4p xi là hình chữ nhật bxh = 1100x250 (mm) Chọn khoảng cách từ tâm cốt thép đến vùng chịu bêtông chịu kéo là 50

Do Ag < Agmin Chon Agnin = 964 ,29(mmf ) dé bé tri cốt thép

Chon 3620 voi As = 942 (mm) nhỏ hơn 2,3% so với lượng thép yêu cầu

nên kết cầu vẫn đảm bảo chịu lực

* Thiết kế cốt thép chịu Momen âm:

Gia tri M = 0,7.M, = 0,7 159242958,7

= 11470071,7 ( N.mm)

Khoảng cách từ tâm cốt thép đến vùng chịu bêtông chịu kéo là 50 (mm)

= d, = 1250 — 50 = 1200 (mm) Chiêu cao vùng bêtông chịu nén là:

a=d — gee 2M _

` ` È.0,85.f,b

2.1117470071,7 0,9.0, 85.30.2400

dị B,d, 0,85.1200 Vậy đảm bảo điều kiện thiết kế cốt đơn

Trang 28

Luc cat : V, = 350994,4 (N) 4.2.2 Tính bước cốt dai S

4.2.2.1 Xác định d,

d, =d, — 0,5.a Với: d, = 1200 (mm) AL§ _ 942.48.280 _ _0,85f.b 0,85.30.2400 -

Trang 29

Trang 30

A Vv = 226,19(mm’ ) f,, = 240(Mpa)

150

= 476994, 33(N) 4.2.2.8 Kiém tra thép doc

SVTH: Tran Van Giau

Trang 31

M A,.f£, 2 —-+ lz —0, sy, cot g8

†**v Vv

117470071,7 + 350994,4 0,9.1178, 44 0,85

& 263894 > 205607, 84

Vậy điều kiện chịu lực của thép dọc đảm bảo

Do đó trong dâm ngang ta bố trí thép đai ®12 với bước đai là a

Ta có momen kiểm tra nứt là M = 68275164,13 (N.mm)

Xác định trục trung hoà của tiết diện khi bị nứt:

Trang 32

= Tiét dién dam bao chống nứt

> f, -64,39<|

Trang 33

Phan V : Tính toán dầm chính (dự ứng lực )

1 Lua chon kich thước hình học của dâm

Mặt cắt ngang tiệt diện dâm chính như hình vẽ:

2 Tinh toan h¢ số phân bố ngang ;

2.1 Hệ sô phân bô ngang của momen đôi với dâm giữa

Trang 34

Trang 35

2.3.1Một làn xe

Dùng nguyên tắc đòn bây như hình vẽ:

Trang 36

= m.gŠ? =1,2.1135,81=1362,97 2.3.2Hai làn xe

2.4Hệ số phân bố lực cắt cho dầm bên

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	6,39 MB