đồ án cầu thép 11823- TCVN 11823 - ( thuyết minh + cad + excel )

Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang: Hình 1.3: Bố trí STC và hệ liên kết ngang Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc.. Bố trí 2 sườn tăng cường đứng gối tại đầ

Trang 1

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 4

1.2 VẬT LIỆU 4

1.3 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU: 4

1.3.1 Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng LC: 4

1.3.2 Thiết kế độ dốc ngang cầu, cấu tạo các lớp mặt cầu : 4

1.3.3 Thiết kế thoát nước mặt cầu: 5

1.4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM : 5

1.4.1 Chiều dài dầm tính toán : 5

1.4.2 Chiều cao dầm : 6

1.4.3 Kích thước tiết diện ngang : 6

1.5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH: 7

1.5.1 Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang: 7

Neo chống cắt: 7

1.5.2 Mối nối dầm chính: 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU 9

2.1 LAN CAN: 9

2.1 Số liệu thiết kế lan can 9

2.2 Khả năng chịu lực của lan can (Lan can loại tường, thanh và cột kết hợp) 11

2.2.1 Sức kháng của tường 11

2.2.2 Sức kháng của thanh lan can 17

2.2.3 Sức kháng của cột lan can 18

2.2.4 Tổ hợp va xe 19

2.3 Kiểm tra chống trượt của lan can 22

2.4 Tổng hợp nội lực truyền xuống bản mặt cầu 23

2.4.1 Tải trọng tổng hợp TTGH cường độ I và TTGH sử dụng 23

2.4.2 Tải trọng va xe truyền từ lan can xuống (để kiểm tra Bản mặt cầu ở trạng thái giới hạn đặc biệt) 25

2.2 BẢN MẶT CẦU: 26

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 27

3.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : 27

SVTH: Bùi Thanh Hùng MSSV:1551090254 1

Trang 2

3.1.1 GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP: 27

3.1.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP): 30

3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 35

3.2.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU: 35

3.2.2 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 38

3.3 NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 50

3.3.1 KIỂM TRA DẦM CHỦ TẠI CÁC MẶT CẮT SAU: 50

3.3.2 BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC 66

3.4 KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP 75

3.4.1 Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung 75

3.4.2 Kiểm tra độ mảnh bản bụng 76

3.4.3 Kiểm tra yêu cầu bốc xếp 77

3.5 KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Ở GIAI ĐOẠN 1 77

3.5.1 Tính toán các tham số kiểm toán 77

3.5.2 Phân loại tiết diện chịu uốn 78

3.5.3 Kiểm tra sức kháng uốn của dầm không liên hợp 80

3.6 KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HỢP THEO CÁC TTGH 87

3.6.1 Tính toán các tham số kiểm toán 87

3.6.2 Kiểm toán ở TTGH Cường Độ 1 96

3.6.3 Kiểm toán ở TTGH Sử Dụng 99

3.6.4 Ứng suất nén trong bản bê tông 108

3.6.5 Thiết kế độ vồng ngược cấu tạo,kiểm tra độ võng: 109

3.6.6 Kiểm toán ở TTGH Mỏi 112

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP 115

4.1 THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT 115

4.1.1 Sơ bộ cấu tạo và bố trí 115

4.1.2 KIỂM TOÁN SỨC KHÁNG CỦA NEO 115

4.2 THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 117

4.2.2 Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian 119

4.2.3 Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối 120

4.3 THIẾT KẾ MỐI NỐI 123

Trang 3

4.3.2 Thiết kế mối nối bản cánh trên 123

4.3.3 Thiết kế mối nối bản cánh dưới 126

4.3.4 Thiết kế mối nối bản bụng 129

4.4 THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG 134

4.4.2 Thiết kế dầm ngang 134

4.4.3 Thiết kế hệ liên kết khung ngang 137

4.5 THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM 141

4.5.1 Mối nối hàn góc chịu kéo và nén: 141

4.5.2 Mối nối hàn góc chịu cắt: 142

Trang 4

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

Thiết kế một kết cấu nhịp giản đơn, dầm thép liên hợp bản BTCT với các số liệu đầu vàosau :

+ Chiều dài tính toán : Ltt=26m

+ Bề rộng phần xe chạy : B= 10.5m

+ Bề rộng lề bộ hành : K=2x0m

+ Tải trọng thiết kế : 0.65HL93

1.2 VẬT LIỆU

-Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270 cấp 250 có cường độ chảy Fy=250MPa

-Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270 cấp 250

có cường độ chảy Fy=250MPa

-Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :

+ Thép chịu lực, cấu tạo : CII có Fy=280MPa

-Thép làm thanh lan can, cột lan can : M270 cấp 250 có cường độ chảyFy=250MPa

-Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành: C30 có f C 28MPa

-Trọng lượng riêng của thép : S 7.85 105N mm/ 3

-Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép : C 2.5 10 5N mm/ 3

1.3 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:

1.3.1 Chọn số lượng dầm n, khoảng cách dầm S, chiều dài cánh hẫng L C :

Bề rộng toàn cầu: Btc=10500 + 2 x 500 = 11500 mm

Ta có:

12

tc c

Tạo dốc bằng thay đổi chiều cao đá kê gối : Là dùng đá kê gối có chiều cao tăng dần để tạo

độ dốc ngang của mặt đường sau khi hoàn thiện Chiều cao tối thiểu của gối là 150 mm.Chiều cao gối thiết kế:

+ Gối 1 : 150 mm

Trang 5

+ Gối 2 : 150 + S x 2%=186 mm+ Gối 3 : 186 + S x 2%=222 mm Các gối cịn lại : Đối xứng

1.3.3 Thiết kế thốt nước mặt cầu:

Đường kính ống: D≥90mm Diện tích ống thốt nước được tính trên cơ sở 1m2 mặt cầutương ứng với ít nhất 1 cm2 ống thốt nước Khoảng cách ống tối đa 15m, chiều dài ốngvượt qua đáy dầm 100mm

Diện tích mặt cầu S = L x Btc=26 x 11.5 = 299m2 vậy cần bố trí ít nhất 299 cm2 =29900mm2 ống thốt nước

2

3.14 90

6359 4

Số ống cần thiết :

29900

4.7 6359

Vậy ta chọn 6 ống, bố trí đối xứng 2 bên mỗi bên 3 ống

1/2 MẶT CẮT NGANG ĐẦU DẦM

2.1 Chiều dài dầm tính tốn :

Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.3 m

Chiều dài dầm tính tốn : Ltt = 26 m

Trang 6

Vậy chọn chiều cao dầm thép: d=1000 mm.

Chiều cao dầm liên hợp: H= 1300 mm

1.4.2 Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp

Chiều cao phần vút : hV=100mm

Chiều dày bản bê tông : tS=200 mm

Chiều dày sườn dầm : tW=12 mm

Trang 7

1.5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA DẦM CHÍNH:

1.5.1 Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:

Hình 1.3: Bố trí STC và hệ liên kết ngang

Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc

Bố trí 2 sườn tăng cường đứng gối tại đầu mỗi dầm, khoảng cách 200 mm

Bố trí sườn tăng cường đứng trung gian khoảng cách 1.500 mm, riêng tại đoạn đầu dầm (từđầu đến hệ khung ngang đầu tiên) thì bố trí cách khoảng 900 mm

Tại sườn tăng cường đứng gối đầu tiên, bố trí hệ dầm ngang bằng thép cán chữ I, loại dầmcánh rộng W760 x 265

Tại các sườn tăng cường đứng cách khoảng 3.0m thì bố trí hệ khung ngang bằng thép L100

x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)

Bề dày của tất cả các sườn tăng cường là 14mm, kích thước còn lại xem hình vẽ

Neo chống cắt:

Hình 1.4: Bố trí neo chống cắt

Trang 8

Thiết kế loại neo hình nấm với các số liệu sau :

Mối nối sử dụng bulông cường độ cao

Số lượng mối nối là 2 , đặt đối xứng nhau qua tim cầu, cách đầu dầm 13,000mm

Trang 9

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU

Ở phần này chỉ thiết kế cấu tạo và bố trí thép, tính tĩnh tải, không tính toán nội lực và tính toán cốt thép

Trang 10

Vật liệu sử dụng:

+ Cốt thép có giới hạn chảy:

2.3 Khả năng chịu lực của lan can (Lan can loại tường, thanh và cột kết hợp)

2.2.1 Sức kháng của tường

Chia tường lan can thành 3 đoạn để tính toán sức kháng uốn

Sức kháng uốn của tường đối với trục thẳng đứng M w. H

- Đoạn I: Do độ nghiên của tường trong đoạn này khá nhỏ nên thép mặt bên trái vàphải giống nhau nên sức kháng dương và âm của Đoạn I gần như bằng nhau

Tiết diện đoạn I được quy đổi như sau:

Trang 11

Phần dương (Căng thớ bên trái):

Tiết diện được quy đổi để tính sức kháng momen dương như sau:

Trang 12

400 300

Phần âm (Căng thớ bên phải):

Tiết diện được quy đổi để tính sức kháng momen âm như sau:

Trang 13

Cốt thép chịu kéo gồm 1 thanh đường kính 12 mm cho mỗi phía, As = 113,1 mm2.

ds = 300 – 50 = 250 mm = dt

s y ' c

Trang 15

Cốt thép chịu kéo là các thanh thép đứng có đường kinh D=12mm ứng với diện tích113,1mm2 và bố trí khoảng cách 100m Khi đó, diện tích thép chịu kéo trên 1 đơn vị chiềudài As = 113,1/100 = 1,131 mm2/mm

Tất cả các đoạn thanh sẽ tính với chiều rộng đơn vị, b=1mm

Trang 16

Trị số trung bình của sức kháng momen đối với trục ngang là:

c1 1 c2 c3 2 3 c

2.2.2 Sức kháng của thanh lan can.

Kích thước MCN thanh lan can:

Hình 2.6 Kích thước thiết kế thanh lan can Đặc trưng hình học của thanh lan can:

- Momen kháng uốn của thanh lan can:

Trang 17

2.2.3 Sức kháng của cột lan can.

Kích thước cột lan can:

Hình 2.7 Kích thước thiết kế cột lan can.

Đặc trưng hình học cột lan can:

- Diện tích tiết diện ngang cột tại chân cột:

Trang 18

c t

2

L2

Với: - Chiều dài tường xuất hiện cơ cấu chảy vừa tìm được Lc = 2381 mm

- Chọn nhịp thanh lan can (khoảng cách 2 cột lan can) L = 1500 mm

 Có 2 nhịp lan can tham gia chịu lực (2L = 15002 = 3000 mm) và chỉ có 1 cộtlan can tham gia chịu lực

- Sức kháng của thanh và cột lan can kết hợp:

R P R

Trang 19

 Lan can trong trường hợp này đủ khả năng chịu lực

Va xe tại giữa nhịp lan can:

 Có 3 nhịp lan can tham gia chịu lực (Lc > L) và có 2 cột lan can

tham gia chịu lực

3.1.1.2 Va xe tại vị trí đầu tường:

- Chiều dài tường xuất hiện cơ cấu chảy

08052

135895719

Trang 20

- Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang của tường lan can

2 w

2

c c w

 Có 1 nhịp lan can tham gia chịu lực (Lc < L) và có 1 cột lan can tham gia chịu lực

R

t

1 (1 1)2M N(N 1)kP L 2 11790576

1 1070

Vậy Lan can loại tường, thanh và cột kết hợp đã thiết kế

đủ khả năng chịu lực

Trang 21

2.4 Kiểm tra chống trượt của lan can

Giả định Rw phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc Lực cắt tại chân tường do

va chạm xe cộ VCT trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiều dài bản hẫng:

w CT

+ Acv – Diện tích bê tông tham gia truyền lực cắt (diện tích tiếp xúc)

Chọn chiều dài mặt tiếp giáp là: Lvi = 1 mm

Bề rộng mặt tiếp giáp: bvi = B3 = 500 mm

⟹ Acv = Lvibvi = 5001 = 500 mm2

Vậy Vn thỏa mãn điều kiện

Kiểm tra sức chống trượt của lan can

Trang 22

Vn > VCT  Lan can đảm bảo sức chống trượt

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu

2 vi

Với Avf = 3,1 mm2, vậy lan can đảm bảo hàm lượng cốt thép tối thiểu

2.5 Tổng hợp nội lực truyền xuống bản mặt cầu

2.4.1 Tải trọng tổng hợp TTGH cường độ I và TTGH sử dụng

Tường lan can

Tường lan can được chia làm 5 phần:

Diện tích tường lan can: At = 262500

Khối lượng riêng của bê tông: c 2,5 10 N/mm5 3

  Trọng lượng từng phần bê tông tường:

pt = γcAt = 2,510-5262500 = 6,563 N/mm

Thanh lan can

Diện tích thanh lan can:

2 th

Khối lượng riêng của thép: γs = 7,8510-5 N/mm3

Trọng lượng thanh lan can:

Trang 23

3 5

Xem cột lan can truyền về bản mặt cầu thành lực phân bố:

Trang 24

2.4.2 Tải trọng va xe truyền từ lan can xuống (để kiểm tra Bản mặt cầu ở trạng thái

giới hạn đặc biệt)

Hình 2.8 Tương tác giữa lan can và bản mặt cầu

Khi va xe vào lan can, phần tải trọng do va xe phát triển 1 góc 30o trên chiều dàiđường chảy và được tính toán như sau:

c c

c

M LM

L 2 tan(30 ) X



Trong đó:

+ Mc – Sức kháng uốn của tường đối vơi trục ngang

Mc = 95719 N.mm/mm+ Lc – Chiều dài tường xuất hiện cơ cấu chảy

- Đầu tường: Lc = 1358 mm

- Giữa tường: Lc = 2381 mm+ X – Khoảng cách từ ngàm bản hẫng đến mép lan can

X = 1242,5 – 500 = 742,5 mmGiá trị momen MCT do lan can truyền xuống bản mặt cầu được tính toán cho 2 vị trí

va xe đầu tường và giữa tường, sau dó lấy giá trị lớn nhất

Trang 25

+ Tại giữa tường:  

Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CII có cường độ Fy=280 MPa, bê tông dùng chobản mặt cầu là loại bê tông có cường độ chịu nén f’c=28 MPa

Do trong phạm vi hẹp của đồ án môn học nên ta bố trí cốt thép trong bản mặt cầu theo yêucầu cấu tạo như hình dưới

Hình 2.4: Bố trí thép bản mặt cầu.

Trang 26

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 3.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC :

3.1.1 GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP:

Trang 28

Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

n b

, 2

Trang 29

0517465835.65

3.1.2 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN 2(GIAI ĐOẠN LIÊN HỢP):

3.1.2.1.1 Bề rộng có hiệu dầm trong B i và dầm ngoài B e :

Trang 30

Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độf’c=30MPa

Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn Bi

Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:

2

2000 200 350 100 100

61126.47.28

Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường độ của

bê tông làm bản mặt cầu ( f’c = 28Mpa => n = 7.28 )

Khoảng cách từ trọng tâm bản bê tông (tính phần vt) đến mép trên dầm thép:

2

2003386.64 100 61126.37 619.75 185.21( ) 51980480.9

TH d

Trang 31

,t 2

3.1.2.2.23 Giai đoạn liên hợp dài hạn (LT):

Trong đó: n là số thanh thép trong đoạn BiDiện tích phầnbản bê tông quy đổi về thép:

100)

i

Trong đó: n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép, phụ thuộc vào cường

độ của bê tông làm bản mặt cầu

Trang 32

Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp : Ad\

200

2

619.75 185.2119177

1 19177628.42

306.4962572.1

2

2 3

Trang 33

, 2

(NC) Ngắn hạn (ST) Dài hạn (LT)Diện tích tiết diện mm2

310716230.75 25676325.9 23799751.91Moment kháng uốn tại

mép dưới bản BT

mm3

1415370643 582066720.7Moment kháng uốn tại

mép trên bản BT mm

3

396287474.7 1139495107

Trang 34

Moment quán tính của

(NC)

Ngắn hạn (ST) Dài hạn (LT)Diện tích tiết diện mm2

trên dầm thép

mm3

10716230.75

25644510.6 23870411.87Moment kháng uốn tại

mép dưới bản BT mm

3

1084878847 984489780.2Moment kháng uốn tại

mép trên bản BT

mm3

356478922.7 527444958.8Moment quán tính của

4

6641384005 21879383552 15606236576

3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:

3.2.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:

Trang 35

STC CÓ LIÊN KẾT NGANG

Sườn tăng cường:

Sườn tăng cường trung gian:

Một dầm cĩ: 8x2 = 16 sườn tăng cường trung gian

Sườn tăng cường gối:

Một dầm cĩ: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối

Khoảng cách các sườn: 200 mm

Khối lượng một sườn: g s2 169 930 14 7.85 105 172.73 N

Sườn tăng cường tại liên kết ngang:

Một dầm cĩ: 9 x 2 = 18 sườn tăng cường

Khoảng cách các hệ liên kết ngang: Lb = 3000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường:

Liên kết khung ngang: cĩ 18 liên kết khung ngang trên mỗi dầm

Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm

Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) Trọng lượng mỗi mét dài : g LK 0.15 N mm/

Thanh ngang trên dài: 1520 mmThanh ngang dưới dài: 1520 mmThanh xiên dài: 661 mm

Mỗi liên kết ngang cĩ: 2 thanh LK ngang, 2 thanh LK xiên

Trang 36

Liên kết ngang ở đầu dầm:

Dầm ngang W690x250 dài 1938 mm có khối lượng:

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:

Diện tích bản mặt cầu: Abmc=Btc.ts=11500 x 200=2300000 mm2

Trang 37

3.2.2 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:

Khi bê tông bản mặt cầu chưa đủ cường độ thì tĩnh tải DC2 chia đều cho các dầmchính do đó hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang của tĩnh tải DC2 được xác địnhnhư sau:

Hình 3.4.Đường ảnh hưởng dầm biên theo phương pháp đòn bẫy

Hệ số phân bố ngang của tải trọng xe :

D

Trang 38

Hệ số phân bố ngang tĩnh tải DC3:

Trang 40

Từ kết quả tính cho dầm 2 và dầm 3, chọn dầm số 3 là dầm đại diện cho các dầm trong

vì có hệ số phân bố ngang lớn hơn, kết quả nội lực sẽ lớn hơn

 Hệ số phân bố cho moment:

Một làn chất tải:

0.1 0.4 0.3

3

4300

g SI

Trang 41

Vậy:

7.2827478

200122

 Thỏa điều kiện áp dụng

Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen của dầm biên:

Một làn chất tải: Lấy theo hệ số phân bố ngang theo quy tắc đòn bẩy

Định dạng
Số trang	145
Dung lượng	2,63 MB
File đính kèm	bùi thanh hùng.rar (4 MB)