Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m

Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m

+ Bề rộng toàn cầu: Bcau= 10+2x2+2x0,5 Bcau = 15 m

1.2 Vật liệu chế tạo dầm

- Thép chế tạo neo liên hợp:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa

- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: f ' c = 30 MPa

+ Môđun đàn hồi của bêtông: E c=0,043.γc1,5√f c ' = 29440MPa

- 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:

Bề rộng mặt cầu của phần xe chạy là 10m nên cầu có 2 làn xe Theo bảng

3.6.1.1.2.1 (22TCN272-05), ta có hệ số làn xe như bảng dưới đây Hệ số làn xe này không áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần đúng trừ khi dùng qui tắc đòn bẩy, đồng thời cũng không áp dụng cho trạng thái mỏi

2 CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP

2.1 Chiều dài tính toán KCN

- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: Lnh = 25 m

- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Ltt = 24,4 m

2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang

Hình 1 Cấu tạo kết cấu nhịp

- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Chiều dài phần cánh hẫng: doe = 1,25m

2.4 Chiều cao dầm chủ

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:

+ Chiều dài nhịp tính toán

+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang

+ Quy mô tải trọng khai thác.

- Xác định theo điều kiện cường độ.

- Xác định theo kinh nghiệm.

- Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản thép

hiện có trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý

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

+ Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb = 124 + 3 + 3 = 130 cm

2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

- Kích thước của bản bêtông mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốndưới tác dụng của tải trọng cục bộ

- Chiều dày bản thường chọn ts = (16 ¿ 25) cm

- Theo quy định của 22 TCN 272 - 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớnhơn 175 mm, đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

=> Ở đây ta chọn ts = 20 cm

- Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực của dầm và

tạo ra chỗ để bố trí neo liên kết

- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:

Hình 2 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén: tc = 3 cm

- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo:

- Cấu tạo bản bêtông:

3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ

3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp

3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao

kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dưới Trong trường hợp này dầm làm việc theo

2 giai đoạn:

Hình 4: Thi công kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc

- Mặt cắt làm việc:

Hình 5a Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn I

- Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép.

+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép

+ Tải trọng tính toán:

1 Trọng lượng bản thân dầm

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

3 Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo hiệu ứng

- Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và

tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc

- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lêncác dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp Như vậy tảitrọng tác dụng lên dầm gồm:

+ Tĩnh tải giai đoạn I

+ Tĩnh tải giai đoạn II

o 1

130 57,91 32 3

330.3 130 57,91 2,4 12080,46cm

Bảng tổng hợp kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I

Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I SNc 12080.46 cm3

MMQT của mặt cắt dầm đối với trục Oy Iy 38142.85 cm4

3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II

3.3.1 Mặt cắt tính toán

- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt được 80% cường độ và tham gia làm việc tạo

ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT

- Mặt cắt tính toán là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II làĐTHH của tiết diện liên hợp

Hình 8 Mặt cắt dầm giai đoạn II 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bêtông (A.4.6.2.6)

Hình 9 Xác định bề rộng tính toán của bản cánh

Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:

w

c

t b

+ S = 250cm

=> b1 = 250cm

Bề rộng tính toán với dầm biên có thể được lấy bằng 1/2 bề rộng tính toán củadầm kề trong(=250/2=125cm) cộng với giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:+

4 = 127,5cm.

+ d = 125cm e

=> b2 = 125+125=250cm

Vậy:

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm trong: bs1 = 250cm

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm biên : bs2 = 250cm

3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép

- Vì tiết diện liên hợp có hai vật liệu thép và bê tông nên khi tính đặc trưng hình học

ta phải tính đổi về một loại vật liệu Tính đổi bêtông sang thép dựa vào hệ số n là tỷ sốgiữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.(A.6.10.3.1.1-b)

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n

+ Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n

Ta có: n= 8 và n’=24

=> Khi tính toán phần bêtông bản mặt cầu được tính đổi sang thép bằng cách chiaĐTHH của phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n’(khi xét đến từbiến)

3.3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên

3.3.4.1 Mặt cắt tính toán

Hình 10 Mặt cắt dầm biên

3.3.4.2 ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông

- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép phíatrên và lưới cốt thép phía dưới của bản Để đơn giản chỉ tính cốt thép theo phương dọccầu

13Ø12

L = 25020

Hình 11 Bố trí cốt thép trong bản bêtông dầm biên

- Lưới cốt thép phía trên:

+ Đường kính cốt thép: φ = 12 mm.

+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh: α=3 1416 1 22

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 13 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20mm

+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 13.1,131 = 14,70cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: art = 5cm

- Lưới cốt thép phía dưới:

+ Đường kính cốt thép: φ = 12 mm.

+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh: α=3 1416 1 2

2

+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 13 thanh

+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 20cm

+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 13.1,131 = 14,70cm2

+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm

- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:

Ar = Art + Arb = 2.14,70 = 29,40 cm2

- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:

rt s h rt rb rb h r

3.3.4.3 ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn

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

+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông

+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông

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

(khoảng cách từ I-I đến II-II):

1 x 1

- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:

II

Y Y Z 57,91 53,01 110,92cm 

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

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

3.3.4.4 ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn

- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng dài hạnnhư tĩnh tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnh hưởng củahiện tượng từ biến

+ n': Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.

+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông

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

(khoảng cách từ I-I đến II-II):

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

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

1 1 '

.1

Kíhiệu

Giátrị

Diện tích cốt thép trong bản bêtông Ar 29.41 Ar 29.41 cm2

Mômen tĩnh của MC đv trục I-I S1x 66526.6 S x1 24020.0 cm3

MMQT của dầm thép với trục II-II I NC II 2832873.4 I NC II ' 1811355.1 cm4

3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong (giống dầm biên)

Bảng tổng hợp kết quả tính ĐTHH của mặt cắt dầm trong

Giátrị

Kíhiệu

Giátrị

Diện tích cốt thép trong bản bêtông Ar 29.41 Ar 29.41 cm2

Mômen tĩnh của MC đv trục I-I S1x 66526.6 S1x 24020.0 cm3

Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II Z1 53.01 Z 1

'

30.16 cmMMQT của dầm thép với trục II-II I NC II 2832873.4 I NC II ' 1811355.1 cm4

3.4 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo

3.4.1 Mặt cắt tính toán

III III

Z2 Dcp

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

Hình 14: Mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo

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

- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp  Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 3 làđặc trưng hình học của tiết diện liên hợp

- Theo tính toán ở mục 4 và 5, dầm biên là dầm bất lợi hơn Nên việc xác định đặc trưng hình học của mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo chỉ tính cho dầm biên.

3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà dẻo của mặt cắt

- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:

+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép:

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

Vậy TTH dẻo đi qua bản cánh trên.

3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén(Điều 6.10.3.1.4b-1)

Z2 Dcp

ts bs

Y1

Z1 Dc1 Yr

Hình 15: Sơ đồ xác định vị trí TTH dẻo

- Đối với mặt cắt chịu mô men uốn dương khi trục trung hòa đi qua bản cánh trênnên chiều cao bản bụng chịu nén được lấy bằng 0

=>Dcp 0

3.4.3 Xác định mômen chảy M y

- Mômen chảy My ở mặt cắt liên hợp được lấy bằng tổng các mômen tác dụng vàodầm thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn và dài hạn để gây suất gây ra trạng thái chảy đầutiên ở một trong 2 cánh của dầm thép (không xét đến chảy ở sườn dầm của mặt cắt lai)

My = MD1 + MD2 + MAD

Trong đó:

+ MD1: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I

+ MD2: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II

+ MAD: Mômen uốn bổ xung cần thiết để suất gây chảy ở một bản biên thép.Mômen này do hoạt tải có hệ số và được tính toán theo mômen kháng uốn của mặt cắtliên hợp ngắn hạn

- Trong quá trình tính toán nội lực tại các mặt cắt ta sẽ tính được giá trị mômen dotĩnh tải giai đoạn I gây ra là MD1, và mômen do tĩnh tải giai đoạn II gây ra là MD2 vớidầm biên:

- Ứng suất trong dầm thép do M D1 :

+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD1= 1868,28 kN.m

+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: INC = 1322243,13cm4

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dưới của dầm thép: y1b 57,91cm

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép trên của dầm thép: y1t 72,09cm

+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD2 = 644,18kN.m

+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: ILT = 2839400,8cm4

+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép dưới của dầm thép: ybII ' 88,08cm

+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép trên của dầm thép: '

t II

y 41,92cm+ Ứng suất mép trên dầm thép:

- Xác định mômen uốn bổ xung M AD :

+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST = 4000138,5cm4

+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép dưới của dầm thép: ybII 110,92cm

+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép trên của dầm thép: yIIt 19,08cm

+ Mômen uốn bổ xung MAD cần thiết để cho bản cánh trên chảy:

+ Zi: Khoảng cách từ điểm đặt của lực dẻo thứ i đến TTH dẻo.

- Trong phần xác định đặc trưng hình học của mặt cắt trong giai đoạn chảy dẻo đãxác định được vị trí của TTH dẻo đi qua bản cánh trên

Y : Khoảng cách từ mép trên của bản cánh trên đến trục trung hòa dẻo:

+ Hsb: Chiều cao toàn bộ dầm thép, Hcb =130cm

+ Crb: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dưới tới mép trên cùng của bản mặtcầu, Crb =15cm

+ Crt: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép trên tới mép trên cùng của bản mặt cầu,

4 XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ

4.1 Cấu tạo các hệ liên kết trong KCN

4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thicông và sửa chữa cầu khi cần thiết Do đó liên kết ngang ở gối phải cấu tạo chắc chắnhơn các mặt cắt khác, thông thường dùng các dầm I định hình:

 Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I700:

AA

MÆt c¾t A-A

DÇm ngang DÇm ngang

Hình 16: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối

- Cấu tạo của dầm ngang như sau:

+ Trọng lượng trên 1m chiều dài dầm chủ: qdn = 0,0231kN/m

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọnglượng của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiềudài dầm chủ:

+ Tổng số dầm ngang trên toàn cầu: ndn = 2.5 = 10 dầm

Vây, trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chủ:

4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian

- Tại các mặt cắt trung gian nếu cấu tạo dầm ngang định hình sẽ rất tốn kém Do đótại các mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng hệ gồm

có các thanh thép góc Chiều cao hệ liên kết ngang: Hlkn (0,6 0,7)H sb

- Hệ liên kết ngang trung gian có thể làm bằng thép L 100x100x10

- Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian:

Hình 17: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian

+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 2,44m

+ Số hệ liên kết ngang theo phương dọc cầu là 8 hệ và số hệ liên kết ngang theophương ngang cầu là 5 hệ

+ Tổng số hệ liên kết ngang trung gian toàn cầu là: 8x5 = 40 hệ

+ Tại mỗi hệ liên kết ngang được cấu tạo có chiều cao H = 90cm, gồm 6 thanhthép góc L = 100x100x10 , 2 thanh ở phía trên quay lưng vào nhau, 2 thanh ở phía dướiquay lưng vào nhau và 2 thanh thép xiên liên kết trực tiếp với sườn tăng cường bảnbụng

- Cấu tạo các thép góc làm thanh ngang:

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mô men quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

=> Tổng trọng lượng các thanh ngang trong 1 hệ liên kết ngang:

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

=> Tổng trọng lượng các thanh xiên trong 1 hệ liên kết ngang:

Px = 2.2,51.0,15 = 0,753 kN

- Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m chiều dài dầm chủ:

lkn

lkn nh

+ qlkn: Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài một dầm chủ

+Plk n: Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang.

+ n: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 6 dầm

+ Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 25m

4.1.3 Sườn tăng cường dầm thộp

- Cấu tạo STC dầm thộp:

S ờn tăng c ờng gối

Hỡnh 18a Sườn tăng cường tại gối

S ờn tăng c ờng trung gian

Bản đệm

Hỡnh 18b Sườn tăng cường trung gian

- Chiều dày bản thộp dựng làm sườn tăng cường: t  6mm và cụ thể như sau:

+ ts  10mm đối với tiết diện đinh tỏn

+ ts  12mm đối với liờn kết hàn

=> Ở đõy ta chọn sườn tăng cường cú chiều dày t = 16mm

- Tại mặt cắt gối sườn tăng cương thường được cấu tạo cú chiều dày lớn hơn hoặccấu tạo dạng sườn kộp để tiếp nhận phản lực gối Ở đõy ta cấu tạo sườn tăng cường tạigối theo dạng sườn kộp với khoảng cỏch giữa hai sườn là 100mm

- Cỏc sườn tăng trung gian khụng được liờn kết hàn trực tiếp với bản cỏnh chịu kộo

để chống phỏ hoại liờn kết giữa sườn tăng cường với bản cỏnh Do đú tại cỏc mặt cắttrừ cỏc mặt cắt cú M = 0 thỡ sườn tăng cường phải được hàn với một bản đệm và bảnđệm này cú thể trượt tự do trờn bản cỏnh chịu kộo của dầm

Hình 19: Liên kết STC với cánh dầm thép

- Kích thước các bản đệm:

+ Kích thước hai chiều: a,b

+ Chiều dày bản: t = 12 20mm.

=> Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm: 13,8x70x16mm

- 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 toán theođiều kiện ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trí sườn tăngcường Hoặc có thể bố trí khoảng cách các sườn tăng cường theo cấu tạo hệ liện kếtngang và dọc cầu sau đó kiểm toán điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng

- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường:

+ Khoảng cách giữa các sườn tăng cường: do = 1,22 m

+ Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường: as = 13,8.1,6 = 22,08cm2

=> Trọng lượng của một thanh sườn tăng cường:

Ps = 22,08.122,4.10-6.78,5 = 0,21kN

- Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổngtrọng lượng của tất cả các sườn tăng cường và chia đều cho số dầm chủ, hay có thể tínhbằng trọng lượng của 1 cặp sườn tăng cường chia cho khoảng cách giữa các sườn tăngcường :

s s

4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu (ta chỉ bố trí trong giai đoạn thi công)

- 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 dọcdưới nằm trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và cánh dưới dầm thép.

+ Đối với kết cấu liên hợp thép – BTCT thì bản bêtông mặt cầu đóng vai trò như

hệ liên kết dọc trên do đó trong cầu Thép – BTCT ta chỉ cần cấu tạo hệ liên kết dọcdưới.Nhưng ta chỉ bố trí trong giai đoạn thi công

- Cấu tạo chung:

Hình 20: Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu

+ Hệ liên kết dọc thường được cấu tạo từ thép góc L = 100x100x10

+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thông quacác bản nút được hàn trực tiếp với dầm chủ

- Cấu tạo thép góc làm hệ liên kết dọc cầu:

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài: q = 0,15 kN/m2

+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh: I = 179,00cm4

+ Chiều dài 1 thanh xiên của hệ liên kết dọc: Lx = 3,5 m

+ Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang: nt = 10 thanh

+ Tổng số thanh xiên của hệ liên kết dọc: nx = 10.3 = 30 thanh

=> Trọng lượng của các thanh xiên trong hệ liên kết dọc:

Plkd = 30.3,5.0,15 = 15,72kN

- Trọng lượng hệ liên kết dọc trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọnglượng của tất cả các thanh của hệ liên kết dọc và chia đều cho mỗi dầm chủ x chiều dài dầmchủ.

lkd lkd

+ qlkd: Trọng lượng hệ liên kết dọc trên 1 mét dài một dầm chủ

+Plkd: Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết dọc.

+ n: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 6 dầm

+ Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 25m

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

+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu

+ Trọng lượng mối nối

+ Trọng lượng bản bêtông mặt cầu và những phần bêtông được đổ cùng với bảnnhư: chân lan can, gờ chắn bánh Trong trường hợp chân lan can lắp chân lan can lắpghép thì trọng lượng của nó được tính vào tĩnh tải giai đoạn II

- Trọng lượng dải đều của dầm thép:

- Trọng lượng dải đều của dầm ngang: qdn = 0,0038kN/m

- Trọng lượng dải đều của HLK ngang trung gian: qlkn = 0,664 kN/m

- Trọng lượng dải đều của sườn tăng cường: qs = 0,348kN/m

- Trọng lượng dải đều hệ liên kết dọc: qlkd = 0,105kNm

- Trọng lượng dải đều mối nối dầm: qmnd = 0,1 kN/m

Do đó:

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I:

DCtc = qsbdt + qsbmc +qdn + qlkn + qs + qlkd + qmnd

= 4,22 + 13,76 + 0,0038 + 0,664 + 0,348 + 0,105 + 0,1 = 19,13 kN/m

DCtt =  DC1 tc = 1,25.19,13 = 23,9 kN/m

4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II

- Cấu tạo kết cấu mặt cầu:

Líp bª t«ng asphan dµy 5cm

Líp mui luyÖn dµy 2cm Líp phßng n íc dµy 1cm

Hình 21: Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

- Tĩnh tải giai đoạn II:

+ Trọng lượng lớp phủ người đi bộ

- Trọng lượng dải đều của lớp phủ người đi bộ:

le le a le

+ 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

+  : Trọng lượng riêng của bêtông.c

+ n: Số dầm chủ

- Trọng lượng lan can, tay vịn trong tính toán lấy sơ bộ: qlc = 0,1 KN/m

- Tĩnh tải giai đoạn II:

+ Tĩnh tải tiêu chuẩn:

DWtc = qle + qmc + qclc + qlc = 0,77 + 3,07 + 1,56 + 0,1 = 5,50 kN/m

+ Tĩnh tải tính toán:

DWtt = t2 DWtc=1,5.5,50 = 8,24 kN/m

5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ

5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy

5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên

- Điều kiện tính toán:

Hình 22: Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên

- Một làn thiết kế chịu tải: Hệ số làn m=1,2

- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối

- Tính hệ số PBN đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế

+ ble : Bề rộng của lề người đi bộ

+ y1: Tung độ ĐAH tại mép ngoài của ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người

+ y2: Tung độ ĐAH tại mép trong của ĐAH phản lực khi xếp tải trọng người

- Kết quả tổng hợp hệ số PBN cho dầm biên:

Xếp tải trọng Tung độ ĐAH Hệ số

5.1.2 Tính hệ số PBN 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 2 lề đi bộ và coi như tải trọng này phân bố đều cho các dầmchủ:

  Với : + n: số dầm chủ, n = 6 dầm

+ 2: là số làn thiết kế

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 22TCN272 – 05 chỉ áp dụng khi thoảmãn các điều kiện sau:

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

+ Số dầm chủ 4.

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

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

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

+ EB: Môdun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm, EB = Es = 200000 (MPa)

+ ES: Môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo bản, ES = Ec = 29440 (MPa)

Điều kiện để áp dụng công thức :

g M

g M

- Hệ số phân bố ngang mômen cho dầm biên:

+ Trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy: gMdambien 0,840 + Trường hợp số làn xếp tải  2 làn :

2800

 Trong đó:

de : khoảng cỏch giữa tim bản bụng phớa ngoài của dầm biờn và mộp trong của

bú vỉa hoặc lan can chắn xe Tham số de phải được lấy giỏ trị dương nếu bản bụng dầm biờn nằm vào phớa trong của bú vỉa hoặc của lan can chắn xe và õm nếu nú nằm ra phớangoài

Điều kiện để ỏp dụng cụng thức :

- Hệ số phân bố ngang mômen dầm biên:

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

V dambien

Víi e =

e

d0,60

5.3 Tổng hợp hệ số phân bố ngang

5.3.1 Hệ số PBN đối với dầm biên

STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu gXetai gXe2trucTải trọnggLan gNguoi1

5.3.2 Hệ số PBN đối với dầm trong

STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu gXetai gXe2trucTải trọnggLan gNguoi1

- So sánh 2 TH là xếp tải trên 1 làn xe và xếp trên 2 làn ta thấy TH xếp tải trên 1làn xe bất lợi hơn nên ta sẽ tính toán theo TH xếp tải trên 1 làn xe

- Kết hợp cả hai điều kiện trên thì ta sẽ sử dụng hệ số PBN tại các mặt cắt chotrường hợp: Dầm thiết kế là dầm biên và số làn xếp tải là 1 làn:

STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu gXetai gXe2trucTải trọnggLan gNguoi1