Đồ án Thiết kế cầu bê tông cốt thép dự ứng lực chữ I căng sau L = 24,5 m, số nhịp n = 5

Đoan mở rộng sườn dầm: Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ đo 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 b

Trang 1

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG

I1 Tiết diện dầm:

- Chiều cao dầm chủ :H = 1350mm

- Chiều cao bầu dưới : H¡ = 350mm

- Chiều cao vút dưới : Hạ = 130mm

- Chiều cao sườn : Hạ = 550mm

- Chiều cao vút trên : Hạ = 120mm

- Chiều cao bầu trên : Hạ = 200mm

- Chiều cao bầu dưới: hị= 435mm

- Chiều cao sườn: h,= 635mm

- Chiều cao bầu trên: h;= 280mm

- Bề rộng bầu dưới dầm: b¡= 650mm

- Bề rộng sườn: bạ= 200mm

- Bề rộng bầu trên: b= 600mm

Trang 2

LUAN VAN TOT NGHIEP KY SU XAY DUNG GVHD : THS.VO VINH BAO

I3 Đoan mở rộng sườn dầm:

Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ đo 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 bố

II.1 Đặc trưng hình học của dầm chủ xét mặt cắt trên gối: x;=0m

Do ta chưa biết được lượng cáp cần bố trí nên gần đúng ta xem như tiết điện dầm

Trang 3

LUAN VAN TOT NGHIEP KY SU XAY DUNG GVHD : THS.VO VINH BAO

- Diện tích của tiết diện dầm:

I2 Đặc trưng hình học của dầm chủ tại các mặt cắt x;;xa,Xa:

Chọn trục X — X di qua thé dưới của dầm như hình vẽ

- Momen tĩnh của tiết diện dầm đối với X — X:

Trang 4

LUAN VAN TOT NGHIEP KY SU XAY DUNG GVDH :THS VO VINH BAO

- Diện tích của tiết diện dầm:

11.4 Hé sé phan bé tai trong ngang:

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

+ Cường độ chịu nén của bêtơng làm dầm chủ: f¿q = 40MPa

Mộun đần hồi của dầm chủ:

E„„ =0,043.y!5.-f,„ = 0,043x 240012 x v40 =33994,48MPa + Cường độ chịu nén của bêtơng làm bản mặt cầu: f'cp = 30MPa

Mođun đàn hồi của bản mặt cầu:

E„ =0,043y!5./f„ =0,043x2400'5 x/30 = 29440,08MPa

Trang 5

II4.1 Hệ số phân bố momen và lực cắt của dầm øiữa:

II.4.1.1 Momen: (4.6.2.2.2a.1)

ø„„:: Hệ số phân bố momen cho dầm, trường hợp xếp hơn một lần xe trên cầu

Ta chọn giá trị cực đại làm giá trị phân bố momen ø„;=maX(8„;1,ðm;:)=0,637

H.4.1.2 Lực cắt: (4.6.2.2.3a.1)

- Khi có một làn xe chất tải:

8 =036+—5—=0,36+ 2 SẺ — 0636 8 7600 7600 ø„: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm, trường hợp chỉ xếp một làn xe trên cầu

- Khi có trên một làn xe chất tải:

Trang 6

11.4.2 Hé s&é phân bố momen và lực cắt của Dầm biên: = ( 4.6.2.2.1-1)

Trên cầu chỉ có một làn xe chất tải ta có hệ số lần xe tương ứng là: m = 1,2

- Hệ số momen xe tải thiết kế là :

i 0,619

>3 2 2

- Hệ số momen của tải trọng lần và tải trọng lề bộ hành là:

1 Zlan = 12 @, = 12.5, —đ,).ÿ;

Trang 7

IIL4.2.2 Lực cắt: ( 4.6.2.2.3b-1)

- Khi có một làn xe chất tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy

Tương tự như tính ở trên:

Bảng tổng hợp hệ số phân bố tải trọng ngang:

II TÍNH TOÁN NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG:

III.1 Tai trong tac dung:

II.1.1 Tĩnh tai:

- 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:

Trang 8

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

Trang 9

Tiện ích và trang thiết bị trên cầu:

II.1.2 Hoạt tai:

Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN, hai trục sau mỗi trục nặng 145KN,

khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 —

9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là I§00mm

4300 - 9000mm 4300mm

145 kN 145 kN 35 kN

Trang 10

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

1200mm

Tải trọng xung kích: là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng 25% tải trọng của mỗi xe

IV XÁC ĐINH NOI LUC LUC TAI CAC MAT CAT DAT TRUNG

IV.1 Các mặt cắt đặt trưng:

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

+ Mặt cắt tại gối: I Xo=0m

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

+ Mặt cắt tại 1/4 dầm : HI Xa=5.975 m

+ Mặt cắt tiết diên thay đổi: IV X4 = 1.5m

Xo,X¡,X¿; ,x¿ lần lượt là khoảng cách từ mặt cắt đến đầu dầm

IV.2 Xác định phương trình đường ảnh hưởng tại các mặt cắt:

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

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

tí

Trang 11

Diện tích phần đường ảnh hưởng dương của lực cắt:

Ong = 5 (he —X,).Vy (%,%,)-

Diện tích phần đường ảnh hưởng âm của lực cắt:

Ong = 23/255):

Tổng diện tích đường ảnh hưởng:

Oy = @yy + Øyy, IV.2.1 Xét mặt cắt I: x,=0

Trên đoạn x=Ú—xy: ƒ; (x,x„) = “* <0

Trên đoạn x=x¿©L¿: f, (x, x )=1-74 =I-——

Phần âm :

Trang 12

Trang 13

On = " -x,)= ; x 0,937 x (23.9 — 1.5)= 10.4944m2

Vậy: ø„¡ = Ø„„ + ø„„ =10.4474m2

IV.2.3 Xét mặt cắt HI: x,=5.975

0

L— `

4.4 Vu(Xx) 5

10

0 5 10 15 20 23.9 Đường ảnh hưởng momen

Trang 14

IV.2.4 Xét mặt cắt IV: x,=11.95

_—f 5.975

Po

0 5 10 15 20 23.9 Đưởng ảnh hưởng momen

Vay: O,, = Oy + Øy„„ =0m2

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

Mặt cắt | x, Oy Dy, Oy, ®y

I 0 0 0 11.95 11.95

II 1,5 | 16.799 | -0.047 | 10.4944 | 10.4474 Til 5.975 | 53.536 | -0,7468 | 6.722 5.975

IV 11.95 | 71.4 -2.9875 | 2.9875 0

Trang 15

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG GVDH :THS VÕ VĨNH BẢO

IV.3 Tính nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:

IV.3.1 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

IV.3.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 1: Trọng lượng bản thân dầm chính

Trang 16

IV.3.1.4 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm giai đoạn liên hợp:

Mopce= Mopcip + Mpc2p + Moc

IV.3.2 Momen do tĩnh tải tác dung lên dầm giữa:

Mai, = DC,, ZOny Mat cat Ou g DC;, | Mpcig(KN.m)

Mpc¿, = DÓ, g.®„

IV.3.2.2 Tĩnh tải giai đoạn 2: Trọng lượng của dầm ngang và bản mặt cầu

I 0 9.8 1235.74 0

H 16.799 9.8 1235.74 203.44 III 53.536 9.8 1235.74 648.334

IV 71.4 9.8 1235.74 864.672

IV.3.2.3 Tĩnh tải giai đoạn 3: Trọng lượng của lan can và lớp phủ mặt cầu

Trang 17

Mpecg= Mpeig + Mpc¿g + Mpca;

IV.3.3 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

fpo, = DC,.g.@y Mặt cắt Oy g DC,, | Vpe(KN.m)

Trang 18

Vpc= Vpcip + Vpcap + Vpcap

Mặt cắt Vpcip Vpcap Vpcap Vpcp(KN) Vpwb

IV.3.4 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

Vocig = DC, 8.0,

Trang 19

IV.3.4.3 Tĩnh tải giai đoạn 3: Trọng lượng của lan can và lớp phủ mặt cầu

Vow, = DH,.g.@y

IV.3.4.4 Tổng tĩnh tải tác dụng lên dâm giai đoạn liên hợp:

Vpcs= Vpctig+ Vpcag + Vpcag

165.766 | 144.717 0 310.483 48.05 I] 144.923 | 126.52 0 271.443 42.008

IH 82.883 72.358 0 155.241 24.025

IV 0 0 0 0 0

Trang 20

LUAN VAN TOT NGHIEP KY SU XAY DUNG GVDH :THS VO VINH BAO IV.4 Tính nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:

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

Đường ảnh hưởng momen tại

IV.4.1 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt đầu dầm:

IV.4.1.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt đầu dầm:

Do tại gối ø„; = 0 nên momen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt đầu dầm bằng 0

IV.4.1.2 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt đầu dâm:

Trang 21

- Lực cắt do xe hai trục thiết kế:

Vựnaemo= Í 10x1+110x0.9498=214.478 KN

- Lực cắt gây ra do tải trọng làn:

Vìị¿no=dqiaX@yg=9,3xI1.95=1 11.135 KN

- Lực cắt gây ra do tải trọng người:

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

Vpro=PL.l @w=3000x1xI1.95=35850N.m=35.85KN.m

IV.4.2 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt II:

IV.4.2.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

- Momen gây ra do tải trọng người:

Mpn=PL.1 œ„¡=3000xIx16.799=50397.m=50.397KN.m

IV.4.2.2 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

Trang 22

Vpị =PL.E @w„¡7=3000x1x10.4474=3 1342.2N.m=31.3422KN.m

IV.4.3 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt III:

IV.4.3.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

4.48 4.18 Tv œ

- Momendo xe tải thiết kế:

M,œ¡n=145x4.48§+145x3.4+35x2.33=1224.15 KN.m

- Momendo xe hai trục thiết kế:

Trang 23

Meandemin= 110x4.48+110x4.18=952.6 KN.m

- Momen gây ra do tai trong làn:

Mnr=dianX@wm=9.3x53.536=497.885 KN.m

- Momendo xe tải thiết kế:

Mptnr=PL l œwrp=3000x1x53.536=160608N.m=160.60SKN.m

Ta nhận thấy trường hợp 1 momen lớn hơn nên ta chọn trường hợp 1 để tính toán

PHƯƠNG

Trang 24

IV.4.3.2 Lực cắt do hoat tai HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt II:

Vprm=PL.Í @ym=3000x1x6.722=20166N.m=20.166KN

IV.4.4 Nội lực do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt IV:

IV.4.4.1 Momen do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IV:

mat cat xiv

PHƯƠNG

Trang 25

- Momendo xe tai thiét ké:

Mprry=PL.1 œwry=3000x1x71.4=214200N.m=214.2KN.m

1a xét trường hợp thứ hai:

| Xe hai trục thiết kế 4,3m 4,3m

Mprry=PL 1 œ„ry=3000x1 x71.4=214200N.m=214.2KN.m

Ta nhận thấy trường hợp 2 momen lớn hơn nên ta chọn trường hợp 2 để tính toán

IV.4.4.1 Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại mặt cắt IV:

Trang 26

IV.s TỔ HỢP NỘI LỰC DO HOẠT TẢI:

IV.5.1.Tổ hợp momen do hoạt tải:

IV.5.1.1 Tại mặt cắt của dầm biên:

IM=25%

Vậy: Mi Ly=ðmpgL.(1+TM).M;cw+Emplan-Mianx+ØmppL-Mpr x

Ta có: #memL=0.2454 2 mblan—0,614 #mppL=l 23

Trang 27

IV.5.2.T6 hợp lực cắt do hoạt tải:

IV.5.2.1 Tại mặt cắt của dâm biên:

Trang 28

IV.6 Tổ hợp tải trọng theo các mặt cắt đặc trưng:

IV.6.1 Tổ hợp tải trọng theo các TTGH tại các mặt cắt dầm giữa:

IV.6.1.1 Trạng thái giới hạn cường độ I:

- Momen: — My cp, = 141,75 My, +1,25% M ye, +1,5M pry )

Trong đó: ?77=77p+7g⁄7,

7p: hệ số dẻo, đối với các bộ phận bình thường lấy =1

7¡ạ: hệ số dư thừa, đối với các bộ phận bình thường lấy =1

7¡¡: hệ số quan trọng, cầu thiết kế là quan trọng lấy =1,05

IV.6.1.2 Trạng thái giới hạn cường độ II:

-Momen: Mu, =1(0x Mu, +1,25% M yoy + 15M yyy )

Trang 29

GVDH :THS VÕ VĨNH BẢO

IV.6.1.4 Trạng thái giới hạn sử dụng:

-Momen: — My sp, =1.(UX Myjg +1 Myc, 1X M py, )

Đối với trạng thái giới hạn sử dụng thì z =1

Mặt cắt Mu, Mỹ, Mong Musn,

Trang 30

IV.6.2 Tổ hợp tải trọng theo các TTGH tại các mặt cắt dầm biên:

IV.6.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ l:

- Momen: — Mu = 11,75 Myy, +1,25% Myc, +1,5M py)

Trong d6: ??=??pz?g⁄?,

Np: hé s6 déo, d6i vi cic b6 phan bình thường lấy =1

nr: hé sé du thiva, d6i véi cdc bộ phận bình thường lấy =1

71: hệ số quan trọng, cầu thiết kế là quan trọng lấy =1,05

=>n = 1,05 Mặt cắt Min, M nc Mom M, con

-Momen: M cps, =NAOX M yyy +1,25% Myc, +1,5M pap )

Mặt cắt Mu; M pc; Mom M, co»

Trang 31

-Momen: — M,, -5y, = 7.(1,35X My, 1,25 Myo, +1,5M py, )

Mat cat Mr; M pc; Mom, M,, cox

IV.6.2.4 Trạng thái giới hạn sử dụng:

-Momen: Mop, =1(1X Myyy +1X Mycy +1X M py )

Đối với trạng thái giới hạn sử dụng thì 7 =I

Mặt cắt Mu, M pc; Mom M, sos

Trang 32

V TINH TOAN COT THEP:

V.1 Tính toán diện tích cốt thép:

Dùng loại tao cáp khử ứng suất dư d,=12.7 mm tiêu chuẩn ASTM A4l6M G270

- Diện tích một tao cấp: 100.1mmˆ

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fu=1,86x10" Pa

- Hệ số qui đổi ứng suất: ý, =02

- Giới hạn chảy: ( TCN 5.9.4.4 1)

f„„=0,85xf„=0,85x1,86x10°=1,581x10°Pa=1581 MPa

- Ứng suất trong thép DƯL khi kích: (TCN 5.9.3.1)

f.¡=0,7xf,„=0,7x1,86x10?=1,302x10°Pa=1302 MPa

- Bê tông dầm cấp: f’cl= 40 MPa

- Momen tính toán: lấy bằng momen lớn nhất theo TTGH cường độ

H: chiều cao của dầm H =1350mm

f cường độ chịu kéo thép DUL f =1860 MPa

Vậy ta chọn 4 bó cáp loại 12 tao 12,7mm

= 2902.98mm’

Trang 33

V.2 Bố trí cáp sơ bộ và vị trí của từng bó tại các mặt cắt:

Theo các quy định về bố trí cáp trong catalo của V§L ta bố trí cáp tại vị trí đầu

neo và vị trí giữa dầm như sau:

600

800 200, 200, 200

BO TRI CAP DU UNG LUC BO TRI CAP DU UNG LUC

TAI MAT CAT DAU DAM TAI MAT CAT GIUA DAM Giải thích các kí hiệu dùng để tính toán tọa độ của các bó cáp tại các mặt cắt

tính toán:

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

- L,:hình chiếu của L theo phương dọc dầm

- L.: 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 cuối đường cong

- x: khoảng cách từ đầu dầm đến tiết diện đang xét

- Leap: tổng chiều dài cáp từ đầu dầm đến tiết diện đang xét

- d: góc tạo bởi tiếp tuyến của đoạn cong ở vị trí đầu đoạn cong so với phương

2

R-h

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

- y: tổng các góc uốn của cốt thép từ đầu dầm đến tiết điện dang xét y=a-B

BO CAP | BAN K{NH(m) | Lx(m) | L(m) | Lc(m) | him)

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	8,16 MB