Đồ án môn học Cầu bê tông cốt thép số 03

Đây là bản đồ án môn học cầu bê tông các khóa đã ra trường của trường ĐH GTV bạn nào cần full thì có thể liên hệ mình sẽ gửi cho nhé. Các bạn cứ đọc trong bản thuyết minh nếu phù hợp thì hãy tải nhé.

NhiÖm vô thiÕt kÕ

- Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a= 0,4m

- ChiÒu dµi nhÞp tÝnh to¸n: Ltt= 40- 2.0,4 = 39,2(m)

+E c c1 , 5 f c, 4MPa

* 3 , 08 10 043

+Cờng độ chịu kéo khi uốn f pu  1860MPa

+Giới hạn chảy của thép f py  0 , 9f pu  1674MPa

- Cốt thép thờng:G60 +Mô đun đàn hồi E s  200000MPa

+Giới hạn chảy của thép f y =420MPa

Tổng chiều dài toàn dầm là 40 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,4 mét để

kê gối Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 39,2 mét

2200 2200

2200 2200

2200 1090

150

10000/2 250

10000/2 10000/2

( TL : 1/40 )

1.5%

l?p phũng nu?c 5mm l?p bờ tụng asphan 75mm

1 /2 M? T C? T GI? A NH?P

1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.

Dầm chủ là dầm super- T bằng bê tông DƯL căng trớc Dầm gồm 2 phần:phần đầu và phần giữa dầm

- Tại vị trí đầu dầm đợc cắt khấc để kê lên gối

Chi tiết nh hình vẽ:

- T¹i vÞ trÝ gi÷a dÇm:

+ChiÒu cao dÇm lµ : 1750mm

+ChiÒu cao bÇu díi:210mm

+ChiÒu cao vót díi:50mm vµ 300mm

1.3Cấu tạo dầm ngang

Dầm ngang đợc bố trí tại vị trí 2 gối của dầm

+Chiều cao dầm ngang: Hdn=800mm

+Chiều dày của dầm ngang : tdn= 800 mm

+Chiều dài dầm ngang: a,

dn=1175mm

adn=1520mm

+Bề rộng vút trên: Avdn=100mm

DiÖn tÝch cña dÇm ngang : Adn= 1,145 m2

159,92 1292.67

360.66

II- Xác định sự phân bố tải trọng :

Ta có các tham số sau :

- Diện tích dầm cha liên hợp ở vị trí giữa nhịp : Ag= 0,574m2

- Mô men quán tính của dầm cha liên hợp tại vị trí giữa nhịp :

Ig=22155084,82cm4=0,2216m4

- Chiều dày bản : ts= 0,18m

- Chiều dài nhịp tính toán : Ltt=39,2m

- Khoảng cách tim 2 dầm chủ : S= 2220mm=2,22m

- Mô đun đàn hồi của dầm và : Ed= 34980,32 Mpa

_mô đun đàn hồi của bản: E =30849,75

- Khoảng cách từ trọng tâm tới thớ trên dầm : yt =89,4cm= 0,894m

- Khoảng cách từ trọng tâm tới thớ dới dầm : yb=80,56cm= 0,856m

1 Tỷ số mô đun đàn hồi giữa dầm và bản :

4 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men

4.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa(dầm trong) Kiờ̉m tra hợ̀ số phõn bố thỏa mãn tiờu chuõ̉n 22TCN - 272 -05 đối với phạm

vi ỏp dụng của phương phỏp tra bảng

+ 450 d  1700

+ 1800 S  3500

+ 6000 L 43000

+ N b  3

Kết luọ̃n: Khụng nằm trong phạm vi ỏp dụng

Phải dùng phương phỏp đũn bõ̉y Phương phỏp đũn bõ̉y:

1800 1200 1800

3000 S=2220 S=2220

y' 3

y' 4

y' 5 1

TH 1

TH 2

Xe thiết kế Tải trọng làn

Hình 4.2.1.2 sơ đồ tính của phương pháp đòn bẩy đối với dầm giữa

2

1 )

.

6

' 5

' 4

.

y m

SI LL M

I LL

g

'* Với tải trọng làn:

Thiên về an toàn coi tải trọng làn theo phương ngang cầu là tải trọng tập

I M

I M lan

g

4.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm biên

- Với 1 làn xe :(tính theo phơng pháp đòn bẩy)

Phương trình tung đụ̣ đường ảnh hưởng:

1 )

S

B S

m g

3000 )

, 0

mb

d g

g trong đó 0 d e  1400

de=-1510mm nằm ngoài phạm vi áp dụng công thức này

- Hệ số phân bố hoạt tải của mô men đối với dầm biên là:

gmbHL=gHL1=0,02973

gmbPL=gPL1=0,9712

gmbLan=gLan1=0,0454

5 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt

5.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa(dầm trong)

- Với 1 làn thiết kế chịu tải trọng:

Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt của dầm giữa :

,

0 với 0 d e  1400

Vì de=-1510mm nằm ngoài phạm vi áp dụng công thức này

Hệ số phân bố lực cắt thiết kế của các dầm biên :

I  1 , 05 cầu thiết kế là quan trọng

Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng

+Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ dới của dầm: yb1=0,929m

+ Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ trên của dầm: yt1=0,821m

+Mô men quán tính đối với trục trung hoà: Id1= 0,53879 m4

+Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ dới của dầm: yb2=0,783m

+ Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ trên của dầm: yt1=0,967 m +Mô men quán tính đối với trục trung hoà: Id1= 0,231267 m4

+Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ dới của dầm: yb=1,279m

+ Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ trên của dầm: yt1= 0,651 m +Mô men quán tính đối với trục trung hoà: Id= 0,484516 m4

III- Xác định tĩnh tải

1 Tĩnh tải dầm chủ:

Xét đoạn cắt khấc:

Diện tích tiết diện : A0= 0,866 m2

Tỷ trọng bê tông: c  2450kg/m3

Trọng lợng của đoạn dầm: DCd0= 0,8.0,866.2450.2 = 3394,72 kgXét đoạn dầm đặc:

Diện tích tiết diện : A1= 1,925 m2

Tỷ trọng bê tông: c  2450kg/m3

Trọng lợng của đoạn dầm: DCd0= 1,2.1,925.2450.2= 11320,475kg 1.3 Xét đoạn dầm còn lại :

40

50623 475

, 11320 73

, 3394

1 0

N t S DC

tt b

n dn dn c

tt

vn

7 2 , 39

14 2450 15

, 0 32 , 1 7

14 2450

Bè trÝ mçi cét lan can c¸ch nhau 3 m, mçi bªn 12 cét lan can

Phần thép có trọng lượng DC tlc= 16kg/m

y 1.4416

1

1.8m

0.6m nãi chung 0.3m khi thiÕt kÕ mót thõa mÆt cÇu 3.6m

2 Xe hai trôc thiÕt kÕ

Xe hai trôc gåm mét cÆp trôc 110kN c¸ch nhau 1200mm Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh lÊy b»ng 1800mm.

V

6 , 16

715 , 16 923 , 0 3 2 , 39 2 1

2 2

4 4

4.6Bảng tổng hợp diện tích đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng

5 TÝnh néi lùc do tÜnh t¶i t¸c dông lªn dÇm gi÷a vµ dÇm biªn

5.1 M« men do tÜnh tÜnh t¶i t¸c dông lªn dÇm biªn

Giai ®o¹n cha liªn hîp

5.2 M« men t¸c dông lªn dÇm gi÷a do tÜnh t¶i

Giai ®o¹n cha liªn hîp

5.3 Lùc c¾t cña dÇm biªn do tÜnh t¶i

Giai ®o¹n cha liªn hîp

M



5.5Bảng tổng hợp nội lực

+ Đối với dầm biên

.M(kN.m)

.V (kN)

Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên

Xét từ đầu gối bên trái đến Ltt/2 Vẽ đah mô men và lực cắt tại các mặt cắt đã

xét ở trên : x 0 , x 1 ,x 2 , x 3 , x 4 Đồng thời xếp tải sao cho bất lợi nhất.

6.1.Mô men do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt cần tính nội lực

Ta xét 2 trờng hợp xếp xe lên đah mô men để xác định vị trí xe bất lợi nhất trên

đah ứng với mỗi mặt cắt đang xét.(có một số trờng ta có thể xác định ngay vị trí

xe bất lợi nhất)

6.1.1 Mô men do xe tải thiết kế

'* Sơ đụ̀ tính: Sơ đụ̀ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nờn khoảng cỏch giữacỏc trục của xe tải thiết kế (Truck) đờ̀u lṍy = 4.3m

'* Cỏch xếp tải lờn đường ảnh hưởng:

'+TH1: Xếp xe sao cho hợp lực của cỏc trục xe và trục xe gần nhṍt cỏch đờ̀utung đụ̣ lớn nhṍt của đường ảnh hưởng

Với xe Truck ta có phương trình xỏc định khoảng cỏch đờ̀u x/2

4.3(x+4.3)+145.x=145.(4.3-x) '=>x/2 = 0,7275m

'+TH2: Xếp cỏc trục vờ̀ cùng 1 phía đường ảnh hưởng có diợ̀n tích lớn nhṍt saocho trục trước hoặc trục sau của xe trùng với tung đụ̣ lớn nhṍt của đường ảnhhưởng

'* sơ đụ̀ xếp tải

Ho?p lu?c 4.3 4.3 0.7275

Xe ta?i thiê´t kê´

Xe 2 tru?c thiê´t kê´

6.1.1.2Mômen do xe tải thiết kế (Truck) gây ra tại các mặt cắt đặc trưng

Công thức xác định

k tt

k tt k M

k tt

tt

k k M

k M

X X X

L

X L X X f

L X X X L L

X X X f X X

) , (

) (

) , ( )

, (

1 2

5

1 2

1 1

2 1

Cụng thức xác định

k tt

k tt k M

k tt

tt

k k M

k M

X X X

L

X L X X f

L X X X L L

X X X f X

) , (

) (

) , ( )

,

(

1 2

4

1 3

Vọ̃y mụmen tại các mặt cắt do xe thiờ́t kờ́ gõy ra

M xetk Max(M Truck,M Tandem)

B NG T NG H P ẢNG Tễ̉NG HỢP ễ̉NG HỢP ỢP

Mặt cắt M Truck M Tandem M xetk

6.1.3 Mô men gây ra do tải trọng làn

Tải trọng làn rải đều suốt chiều cầu và có độ lớn qlàn=9,3 KN/m

Mô men do tải trọng làn gây ra tại các mặt cắt xác định bằng phơng pháp đah,nhân tải trọng làn với diện tích đah

Giá trị diện tích đah mô men tại các mặt cắt đặc trng đợc xác định ở trên

M lan q lan M

Bảng giá trị mô men (cha nhân hệ số ) do tải trọng làn gây ra tại các mặt cắt:

B NG T NG H P ẢNG Tễ̉NG HỢP ễ̉NG HỢP ỢP

Mặt cắt M(m2 ) q lan M lan

6.1.4 Mô men do tải trọng ngời đi gây ra ở dầm biên

Coi nh dầm biên chịu toàn bộ tải trọng ngời đi

PL=3000Pa

M PL PL.B3 M trong đó:

B3: Chiều rộng lề ngời đi

Bảng giá trị mô men do tải trọng ngời tác dụng lên dầm biên

6.1.5 Tổ hợp mô men do hoạt tải (đã nhân hệ số phân bố g m )

+Tại các mặt cắt của dầm biên

IM=25%

M LLb g mbHL.( 1 IM).M xetk g mblan.M lang mbPL.M PL

Với 1+IM=1,25

SE LL M

g

m ) ( = 0,0297; ( )SE .

lan M

g

PL M

IM=25%

M LLg g mg.( 1 IM).M xetk g mg.M lan

Với 1+IM=1,25 I

LL M

g

m ) ( = 0,714; =1,2

Mặt

I LL

lan M

6.2.Lực cắt do hoạt tải HL93 và PL tác dụng tại các mặt cắt cần tính nội lực

Đối với các mặt cắt đặc trng trong phạm vi từ gối đến Ltt/2 trờng hợp xếp xe bấtlợi nhất lên đah lực cắt của mặt cắt đó thể hiện trong hình vẽ sau :

1.2

110 110

Xe ta?i thiờ´t kờ´

Xe 2 tru?c thiờ´t kờ´

6.2.1 Lực cắt do xe tải thiết kế và tải trọng làn

Đối với mặt cắt ở gối

0,89 0,781

) 1

M LLg

0,847 0,737

0,628 0,153

KN x

0,39 0,281

KN x

§èi víi mÆt c¾t ë gèi

1 0,969

KN x

Vtandem( 1)  110 ( 0 , 963  0 , 932 )  208 , 494

 §èi víi mÆt c¾t c¸ch gèi :x2  3 , 0m

0,893 0,923

Vtandem(x2)  110 ( 0 , 923  0 , 893 )  199 , 804KN

 §èi víi mÆt c¾t c¸ch gèi :x3  6 , 0m

0,816 0,846

KN x

Vtandem( 3)  110 ( 0 , 847  0 , 816 )  182 , 952

 Đối với mặt cắt cách gối :x4  19 , 6m

0.469 0.5

Vtandem(x4)  110 ( 0 , 5  0 , 469 )  106 , 634KN

Lực cắt (cha nhân hệ số) tại các mặt cắt do xe thiết kế gây ra :

B NG T NG H PẢNG Tễ̉NG HỢP ễ̉NG HỢP ỢP

Mặt cắt V Truck V Tandem V xetk(kN

6.2.3 Lực cắt do tải trọng ngời đi gây ra ở dầm biên

Coi nh dầm biên chịu toàn bộ tải trọng ngời đi PL=3000Pa

Lực cắt do tải trọng ngời gây ra ở dầm biên (cha nhân hệ số)

V PL PLB3 Vd

Trong đó : + B3: bề rộng phần đi bộ

BẢNG Tễ̉NG HỢP

Mặt cắt V(m )

V LLb g vbHL.( 1 IM).V xetk g vblan.V lan g vbPL.V PL

B NG T NG H P ẢNG TỔNG HỢP ỔNG HỢP ỢP

Mặt

SE LL

7.1 Tổ hợp nội lực theo các TTGH tại các mặt cắt dầm giữa

7.1.1Trạng thái giới hạn cờng độ I

1

0 (

7.1.5Trạng thái giới hạn đặc biệt.

Mômen: đơn vị kN.m

)

5 1 25

1

5 0

* Lực cắt: đơn vị kN

V uDBg   ( 0 5 V LLg  1 25 V DCg  1 5 V DWg)

Mặt cắt  V LLg V DCg V DWg V uSDBg (kN)

7.2 Tổ hợp nội lực theo các TTGH tại các mặt cắt của dầm biên

7.2.1Trạng thái giới hạn cờng độ I

7.2.2 Trạng hái giới hạn cờng độ II

Mụmen: đơn vị kN.m M uCD2g   ( 0 M LLg  1 25M DCg  1 5M DWg)

7.2.3 Trạng thái giới hạn cờng độ III

Mụmen: đơn vị kN.m : M uCD3b   ( 1 35M LLb 1 25M DCb  1 5M DWb)

7.2.Trạng thái giới hạn đặc biệt.

Mômen: đơn vị kN.m : M uDBb   ( 0 5M LLb  1 25M DCb 1 5M DWb)

*Ta có bảng tổng hợp nội lực tính toán của dầm biên và dầm giữa:

DẦM BIÊN DẦM GIỮA )

)

)

C¨n cø trªn c¸c gi¸ trÞ néi lùc tÝnh to¸n th× dÇm gi÷a lµ dÇm bÊt lîi h¬n nªn tachän dÇm gi÷a lµ dÇm tÝnh duyÖt:

M u  15454 , 743KN.m (Mô men tính toán lớn nhất theo TTGH cờng độ)

8.Tính toán và bố trí cốt thép

8.1 Tính toán diện tích cốt thép

- Dùng loại tao tự chùng thấp Dps=12,7mm

- Loại tao thép DƯL có độ tự trùng thấp

- Cờng độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu=1860MPa

- Hệ số quy đổi ứng suất :1  0 , 9

- Cấp của thép:270

- Giới hạn chảy: fpy=0,9.fpu=1674Mpa

- ứng suất trong thép DƯL khi kích: fpj=0,75.fpu=1395MPa

- Vậy chọn nc=45 tao thép Dps=12,7mm

25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 40 44 41

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

8.2.2Bố trí cốt thép theo phơng dọc dầm

Theo phơng dọc cầu bố trí cốt thép DƯL kéo thẳng, để tránh xuất hiện ứng suát

kéo gây nứt ở thớ trên do dự ứng lực, vị trí đầu dầm ta bố trí một số tao khôngdính bám và 2 tao ở thớ trên dầm

- Mặt cắt trên gối và đoạn cắt khấc: không bố trí cốt thép DƯL bầu dầm dới

- Mặt cắt dv các tao không dính bám là: 2, 4,5,6 8, 9, 10, 12,15, 17 ,19 ,21, , 23, 24, 25,28, 30, 32, 34, 36, 38,39 , 41, 42

Tính toạ độ trọng tâm cốt thép DƯL ở phần bầu dầm tại các mặt cắt

Xét tại các mặt cắt đặc trng Do tại mặt cắt gối không bố trí cốt thép DƯL ở bầudầm nên không cần phải xét

Với Cps : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL tại các mặt cắt đến đáy

9.1.Đặc trng hình học mặt cắt tính đổi của dầm cha liên hợp

Quy đổi thép DƯL thành diện tích Aps đặt tại trọng tâm đám thép DƯL

Chiều cao dầm H=1,75 m

Đặc trng hình học mặt cắt dầm cha liên hợp

- Mô đun đàn hồi của bê tông : Ecdầm=34980,32Mpa

- Mô đun đàn hồi của thép : Ep=197000Mpa

- Hệ số quy đổi thép sang bê tông : n1= 5,632

cdam

p

E E

- Diện tích mặt cắt dầm giai đoạn 1( cha liên hợp) tính đổi (tính cả đối vớithép)

Đây là quy đổi về bê tông: Diện tích thép quy đổi về bê tông là n1.Aps vàdiện tích bê tông thực chất có Amc-Aps.Do vậy ta có công thức :

Atđ=Amc+(n1-1).Aps

Bảng tính diện tích quy đổi ở giai đoạn 1

STT Mặt cắt Amc(mm 2 ) Aps(mm 2 ) Atđ (mm 2 )

BÒ réng b¶n c¸nh h÷u hiÖu ®uîc lÊy lµ gi¸ trÞ nhá nhÊt trong 3 gi¸ trÞ sau:

- 1/4 chiÒu dµi nhÞp Bban1=L tt 9,8m

- 12 lÇn bÒ dµy trung b×nh cña b¶n céng víi gi¸ trÞ lín h¬n trong 2 gi¸trÞ bÒ réng sên dÇm vµ nöa bÒ réng b¶n trªn dÇm

- Khoảng cách trung bình giữa các dầm

Bề rộng bản quy đổi cho dầm giữa b bang n2.b hhg  0 , 882 2 , 22  1 , 958m

Bề rộng bản quy đổi cho dầm biên b banb n2.b hhb  0882 2 , 2  1 , 94m

9.3Đặc trng hình học giai đoạn 2 (mặt cắt liên hợp)

Do ta chọn dầm giữa là dầm tính duyệt(vì an toàn hơn), nên đặc trng hình học

của dầm giữa nh sau :

- Chiều dày của bản hf=0,18m

- Khoảng cách từ trọng tâm của bản tới thớ dới của dầm là;

- Diện tích phần bản mặt cầu Abm=hf.bbang=0,399m2

- Mô men quán tính của bản đối với trục trung hoà của bản

Ibm= 4

3

0011 , 0 12

.

m h

y A y

Tổng mất mát ứng suất đối với DƯL kéo trớc :

f pt  f pES  f pSR  f pCR  f pR

Trong đó : f pt :Tổng mất mát Mpa

f pES : Mất mát do co ngắn đàn hồi MPa

f pSR:Mất mát do co ngót MPa

f pCR :Mất mát do từ biến của bê tông Mpa

f pR :Mất mát do tự chùng dão của cốt thép DƯL MPa

Ep: Mô đun đàn hồi của thép DƯL Ep=1,97.105MPa

Eci: Mô đun đàn hồi của bê tông lúc truyền lực

Mômen tĩnh tại trọng tâm cốt thép DƯL của mặt cắt dầm Super-T chưa liên hợp Spsl=Ig/epsl

ps ps mc

ps

e M I

e F A

+f cdp:Thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm cốt thép DƯL

do tải trọng thờng xuyên, trừ tải trọng tác dụng vào lúc thực hiện DƯL

- Độ lệch tâm của cốt thép DƯL đối với mặt cắt dầm liên hợp :

ps tx

e M I

e M

10.4 Mất mát do chùng ứng suất lúc truyền lực

10.4.1 Mất mát do chùng ứng suất lúc truyền lực

Với tao thép có độ tự trùng thấp:

0 , 40

) 0 , 24 log(

, 40

) 3 0 , 24 log(



10.4.2 Mất mát do chùng ứng suất sau khi truyền lực

Với tao thép có độ tự trùng thấp:

11 Tính duyệt theo mô men

11.1 Tính duyệt theo TTGH sử dụng

11.1.1.Điều kiện kiểm toán ứng suất trong bê tông

+Mô men do tải trọng thờng xuyên giai đoạn cha làm việc liên hợp có xét đến

bản mặt cầu và dầm ngang tác dụng tác dụng lên dầm giữa:

MDC1g= (DCdc+DCbmg+DCdn+DCvn+DCvn).g.ωM (kN.m)M (kN.m)

Mụmen do tải trọng thường xuyờn giai đoạn sau khi liờn hợp tỏc dụng lờn bản mặt cầu

§iÒu kiÖn vÒ øng suÊt trong bª t«ng:B¶ng TCN 5.9.4.2.1-1&5.9.4.1.2-1

Quy íc øng suÊt kÐo mang dÊu “-“; øng suÊt nÐn mang dÊu”+”

1 Do tæng D¦L h÷u hiÖu vµ t¶i träng thêng xuyªn:

-giíi h¹n øng suÊt nÐn cña b¶n mÆt cÇu…) f cf nb 0 , 45 f ,c2 15 , 75MPa