ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG DẦM T CĂNG TRƯỚC 11823 ( gồm thuyết minh + fie bản vẻ + excel )

* Kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang - Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chịu lực khi - Sức kháng của tiết diện + S : momen kháng uốn của tiết diện... Hình 2.3.2 Bố trí cốt thép theo phương

CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

- Hoạt tải người đi bộ : 3 x 10-3 (Mpa)

1.1.2 Chọn số lượng dầm,khoảng cách giữa các dầm, chiều dài cánh hẫng

Chọn bề rộng chân lan can: Bclc=250 (mm)

=>Bề rộng toàn cầu: Bcầu= 10.5 +2x1.25+ 2x0.25= 13.5 (m)= 13500 (mm)

c = 55 MPa + Tỷ trọng của bêtông γc = 2.5x10-5 N/mm3

+ Tỷ trọng của bêtông cốt thép γ’c = 2.5x10-5 N/mm3

=>Cốt thép thường

+ Thép cho dầm chính, lan can, lề bộ hành chọn thép CB-300V có fy = 300 Mpa

+ Thép thanh, cột lan can M20 cấp 250 fy = 250 Mpa

+ Tỷ trọng của thép γs = 7.85x10-5 N/mm3

=>Cáp dự ứng lực theo VSL

+ Đường kính danh định D= 15.24 mm +Diện tích danh định Aps = 140 mm2

+Cường độ kéo đứt fpu = 1860 MPa

+Môđun đàn hồi Eps = 197000 Mpa

CHƯƠNG 2 LAN CAN

2.1 TAY VỊN

2.1.1 Thanh lan can tay vịn

- Chọn thanh lan can thép ống

+ Đường kính ngoài: D = 100 mm

+ Đường kính trong: d = 90 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: 2000 mm

- Khối lượng riêng của thép lan can:  s 0.785 10 N / mm � 4 3

- Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250, có fy = 250 MPa

2.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

+ Hoạt tải : Tải phân bố

- Theo phương ngang

+ Hoạt tải : Tải phân bố

- Theo phương hợp lực của phương ngang và phương thẳng đứng:

+ Tải tập trung: P = 890 N

- Sơ đồ truyền tải

- γDC = 1.25 hệ số tải trọng cho tĩnh tải

- γLL = 1.75 hệ số tải trọng cho hoạt tải

Trạng thái giới hạn cường độ

2.1.1.3 Kiểm tra tiết diện thanh

- Dùng nội lực TTGHCĐ để kiểm tra

- Mômen kháng uốn của tiết diện

* Kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang

- Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chịu lực khi

- Sức kháng của tiết diện

+ S : momen kháng uốn của tiết diện

3 3 2

4 1%

- Tiết diện chịu lực : b x h = 1000 x 100 (mm)

- Chọn aS= 20 mm: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngoài vùng bê tông chịu kéo

=> Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo:

cr u s

t

c

=> Hàm lượng thiết kế phù hợp

2.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng :

- Tiết diện kiểm toán : tiết diện chữ nhật có : b x h = 1000x100

- Kiểm tra nứt cho phần chịu momen âm ở trạng thái giới hạn sử dụng.

2

876211.88 392.7

s s

S  mm S  Đảm bảo diều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng.

- Kiểm tra nứt cho phần chịu momen dương ở trạng thái giới hạn sử dụng.

2

625865.63 392.7

s s

- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như hình sau :

Hình 2.3.1 Bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng

Hình 2.3.2 Bố trí cốt thép theo phương dọc cầu

- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau :

+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

+ Chọn cấp lan can là cấp 4 dùng cho cầu có xe tải

Lực tác dụng vào lan can :

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng (mm)

2

2

c c w

Rw : sức kháng của lan can

Mw : sức kháng moment trên một đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng

Mc : sức kháng moment trên một đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang

Mb : sức kháng của dầm đỉnh

H : chiều cao tường đỉnh

Lc : chiều dài đường chảy

Lt : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu

Ft : lực xô ngang

2.3.1 Xác định sức kháng uốn của tường đối với trục ngang M c (tính cho 1000 mm dài)

- Tiết diện tính toán b x h = 1000mm x 200mm và bố trí thép

Hình 2.3.3 Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng

2.3.2 Xác định sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng M w H :

- MwH : là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng :

- Tiết diện tính toán b x h = 200x200 mm và bố trí cốt thép :

Hình 2.3.4 Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu

2.3.3 Chiều dài đường chảy (L )c :

Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên Mb 0

* Với trường hợp xe va vào giữa tường:

- Chiều dài tường chảy:

CHƯƠNG 3

BẢN MẶT CẦU3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

- Khoảng cách 2 dầm chính L2 = 2000 mm

- Khoảng cách 2 dầm ngang L1= 6560 mm

- Xét tỷ số

1 2

3, 28 1.5

bản làm việc 1 phương mặc dù được kê lên 4 cạnh

- Chiều dày bản mặt cầu:

- Chiều dày bản mặt cầu 200 mm , γc = 25.10-6 N/mm3

- Ta sử dụng lớp mui luyện để tạo độ dốc ngang cho cầu

- Chọn lớp phủ bản mặt cầu gồm các lớp từ trên xuống như sau:

+ Lớp bêtông nhựa (asphalt) hạt mịn dày: 70 mm , γ1 = 22,5.10-6 N/mm3

, γc = 22,5.10-6N/mm3

- Trọng lượng trung bình của lớp phủ:

- Bề rộng mặt cắt ngang cầu: Bmcn = 10500 + 2 x 1500 = 13500 mm

- Bề rộng bản hẫng: Bhẫng = 750 mm

Sơ đồ tính: Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congsol và bản loại dầm

Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu

Hình 3.1.1 Sơ đồ tính bản mặt cầu

3.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG BẢN HẪNG

3.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản congxon

3.2.1.1 Tĩnh tải

Xét tĩnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:

Hình 3.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên bản congxon

* Trọng lượng bản thân:

5

2 1000 f C 1000 200 2.5 10 5 /

* Trọng lượng lan can, lề bộ hành:

- Trọng lượng tường bêtông:

5

Trong đó:

b1 = 250 mm: Bề rộng của lan can phần bê tông

h1 = 530 mm: Chiều cao của lan can phần bê tông

- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (Tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can

phần bê tông chịu một nửa)

5

2 2 2

48 thanh dài 2000 mm, 2 x 3 = 6 thanh dài 750 mm

+ Trọng lượng một thanh có chiều dài 2000 mm, Ø100 dày 5 mm:

thép liên kết T4  90 dày 4mm, dài 120 mm (hình 3.3)

Hình 3.2.2 Chi tiết cột lan can

* Trọng lượng tấm thép T1 : T11820 150 8 78.5 10� � � � 6 171.44N

* Trọng lượng tấm thép T2 :

6 2

Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhịp 32800 mm có 17 cột

+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:

- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có

tải trọng người đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lancan phần bê tông chịu một nửa, là lực tập trung tại đầu bản congxon)

Hình 3.2.3 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng

- Do thiết kế bản mặt cầu bỏ qua lực cắt nên ta chỉ tổ hợp mômen

+ D : Hệ số độ dẻo, trường hợp thiết kế thông thường D  1

+ R : Hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư R  1.05

3.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC CHO BẢN DẦM

3.3.1 Tính toán nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên

Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm L2 = 2000 mm,cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng 1000 mm

3.3.1.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm cạnh dầm biên

Hình Tải trọng động tác dụng lên bản biên

- Nội lực

- Sơ đồ tính được thể hiện như hình vẽ

- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu là 510mm

* Giá trị momen tại giữa nhịp

Giá trị momen do tĩnh tải và hoạt tải gây ra có xét đến tính liên tục của bản mặt cầu (với

dải bản 1000mm) được tính như sau:

* Ở trạng thái giới hạn cường độ:

3.3.2 Tính nội lực cho bản dầm giữa

3.3.2.1 Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm

- Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy như khi tính bản dầm biên

-Trạng thái giới hạn cường độ:

3.3.2.2 Nội lực do hoạt tải

- Chỉ có xe 3 trục, ta không xét tải trọng làn vì nhịp bản L2 =2000 mm < 4600 mm theoquy định không cần xét tải trọng làn và xe 2 trục

- Ở đây sẽ có 2 trường hợp đặt tải:

Cường độ phân bố hoạt tải là:

- Vậy phạm vi đặt tải của 2 bánh xe là 1995 mm

- Cường độ phân bố của hoạt tải là

- Do đó hoạt tải phân bố điều lên bản dầm với cường độ 47.24 N/mm

- Mômen ở trạng thái giới hạn cường độ:

3.4 NỘI LỰC CÓ XÉT ĐẾN TÍNH LIÊN TỤC CỦA BẢN

Do nội lực ở trường hợp 2 lớn hơn giá trị nội lực ở trường hợp 1 nên ta dùng hoạt tải của trường hợp 2 để tính toán

Bề rộng ảnh hưởng của bánh xe theo phương dọc cầu:

0.5M 0.7M

Hình Quy đổi bản dầm sang bản ngàm

- Trạng thái giới hạn cường độ:

2 2 2 2 9480515.63

0.9 0.85 55 10000.85

g u

=> Chọn  =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu.

- Kiểm tra điều kiện:

2.02

0.012 0.6 170

c S

- Diện tích cốt thép trên 1000mm dài : As = 207.26 mm2

3.5.1.1 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu

cr u s

A A  Không thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu.

- Chọn A s A s,min  275.79 mm2để bố trí cho bản mặt cầu.

- Chọn cốt thép có đường kính Ø16 bố trí trên 1 m dài theo phương dọc cầu

- Số lượng thanh thép cần thiết là:

1 16

275.79

1.37 201.06

3.5.1.2 Kiểm tra vết nứt cho bản hẫng ở trạng thái giới hạn sử dụng

- Khi kiểm tra nứt ta phải kiểm tra trên tiết diện bxh = 1000 x 200 thì ta mới xác định được số thanh thép tham gia chống nứt

- Ta chỉ kiểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng

Trong đó: Tiết diện tính toán b = 1000 mm, h = 200 mm

- Hệ số xét đến đều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh γe=1

- Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài của bêtông chịu kéo dc = 30 mm

c s

- Modun đàn hồi của bê tông:

K Hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1  1.0

- Modun đàn hồi của thép E s 210000 MPa

- Tỷ số môđun đàn hồi

210000

5.88 35709.17

s c

E n E

3.5.2 Thiết kế cốt thép cho bản dầm

3.5.2.1 Cốt thép chịu mômen âm tại gối

- Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo làa�30mm

g u

=> Chọn  =0.9 là phù hợp với giá trị ban đầu.

- Kiểm tra điều kiện:

5.89

0.035 0.6 170

c S

- Diện tích cốt thép trên 1000mm dài : As = 606.19 mm2

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu

A A  Không thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu.

- Chọn A s A s,min  800.42 mm2để bố trí cho bản mặt cầu.

- Chọn cốt thép có đường kính Ø16 bố trí trên 1 m dài theo phương dọc cầu

- Số lượng thanh thép cần thiết là:

1 16

800.42

3.98 201.06

Kiểm tra vết nứt cho bản dầm tại gối ở trạng thái giới hạn sử dụng

- Khi kiểm tra nứt ta phải kiểm tra trên tiết diện bxh = 1000x175 thì ta mới xác định được

số thanh thép tham gia chống nứt

- Ta chỉ kiểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng

Ms = 15634011.63 Nmm

- Điều kiện:

123000

2

e c

Trong đó: Tiết diện tính toán b = 1000 mm, h = 200 mm

- Hệ số xét đến đều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh γe=1

- Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài của bêtông chịu kéo dc = 30 mm

c s

K Hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1  1.0

- Modun đàn hồi của thép E s 210000MPa

- Tỷ số môđun đàn hồi

210000

5.88 35709.17

Vậy s=250 mm <smin => Đảm bảo điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

3.5.2.2 Cốt thép chịu mômen dương tại nhịp

Giả thiết =0.9

Với :

'

19657327.76 170

55 1000

c

f a

=> Chọn  =0.9 và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện:

4.2

0.025 0.6 170

c S

Diện tích cốt thép trên 1000mm dài : As = 431.66 mm2

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu

574.272.77

cr u s

A A  Không thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu.

Chọn A s  A s,min  600 mm2 để bố trí cho bản mặt cầu.

Chọn cốt thép có đường kính Ø16 bố trí trên 1 m dài theo phương dọc cầu

Số lượng thanh thép cần thiết là:

1 16

600

3.01 201.06

Kiểm tra vết nứt cho bản dầm tại giữa nhịp ở trạng thái giới hạn sử dụng

- Khi kiểm tra nứt ta phải kiểm tra trên tiết diện bxh = 1000x200 thì ta mới xác định được

số thanh thép tham gia chống nứt

- Ta chỉ kiểm tra nứt của bản mặt cầu bằng trạng thái giới hạn sử dụng

Trong đó: Tiết diện tính toán b = 1000 mm, h = 200 mm

- Hệ số xét đến đều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh γe=1

- Khoảng cách từ trọng tâm lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến lớp ngoài của bêtông chịu kéo dc = 30 mm

c s

1 :

K Hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K1  1.0

- Modun đàn hồi của thép E s 210000MPa

- Tỷ số môđun đàn hồi

210000

5.88 35709.17

Vậy s = 250 mm < smin => Đảm bảo điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

3.5.2.3 Tính cốt thép phân bố theo phương dọc cầu

Cốt thép phụ theo phương dọc cầu được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọccầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang cầu Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chịu momen dương Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy:

- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang: L1  6560mm

- Chiều dài dầm ngang: L2  13500mm

- Khoảng cách 2 dầm chính: S 2000mm

- Sử dụng vật liệu:

- Bêtông dầm ngang cấp 32 f c' 32MPa

- Thép cho dầm ngang: AI (CB300-T) có f y300MPa ;AII (CB500-V) có f y  500MPa

- Tỷ trọng bê tông cốt thép: c 25 10� 6N mm/ 3

- Dầm ngang tính như các dầm liên tục kê trên các dầm chính

4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG

Hình 3.1 Sơ đồ xác định áp lực trên phương dọc cầu

- Diện tích đường ảnh hưởng:

- Trọng lượng bản thân dầm ngang và bản mặt cầu:

0.64

L y

4.2.2 Phương ngang cầu

4.2.2.1 Giá trị đường ảnh hưởng của phản lực gối

Ta có:

13500

0.41 0.5 32800

Bảng Kết quả tính giá trị đường ảnh hưởng các Ri

a y

a a y

a a y

a a y

Bảng Tung độ đường ảnh hưởng momen và lực cắt

Bảng Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt

V2tr

0.4640.179

4.2.2.2 Xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng M 3-4

4.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỌC

Tiết diện tính toán b x h = 200 x 1000

4.3.1 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen dương tại vị trí giữa nhịp

Chọn 0.9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu.

Kiểm tra điều kiện:

203.87

0.215 0.6 950

1818.81500

Bố trí 4 25 thành 2 lớp mỗi lớp 2 25 , khoảng cách giữa 2 lớp là 50mm (Trọng tâm cốt

thép cách mép dưới dầm ngang 75mm), A s 1963.5mm2

Kiểm tra điều kiện:

203.87

0.22 0.6 900

51

43.91

Chọn 0.9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu.

Kiểm tra điều kiện:

Tiết diện khống chế kéo:

2

564.77500

Bố trí 2 20 thành 1 lớp với trọng tâm cốt thép cách mép trên dầm ngang 60mm,

4.4 KIỂM TRA NỨT CỦA TIẾT DIỆN

4.4.1 Kiểm tra với mômen dương tại vị trí giữa nhịp

Ta chỉ kiểm tra nứt bằng trạng thái giới hạn sử dụng

7.31 28716.03

� � Đảm bảo điều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

4.4.2 Kiểm tra với mômen âm tại vị trí gối

Ta chỉ kiểm tra nứt bằng trạng thái giới hạn sử dụng

   60 

c s

� � Đảm bảo điều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng

4.5 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP ĐAI CHO DẦM NGANG

Tiết diện tính toán b n�h n 220 1100�

Giá trị nội lực tại mặt cắt gối 3:

Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm vùng kéo:

Tra bảng ta có:

33.65 2.36

Góc  chênh lệch nhỏ so với giá trị giả sử ban đầu nên giả thiết được chấp nhận

Khả năng chịu cắt của bê tông:

 

cot

336.88127362.43

- Chiều dài nhịp tính toán:

* Thông thường đoạn mở rộng sườn dầm (Từ gối dầm đến vị trí bắt đầu thay đổi tiết diện)

từ 1000-1500mm và lớn hơn hoặc bằng chiều cao dầm nên ta chọn chiều dài đoạn mở rộng là 1500 mm

* Chiều dài phần vát dầm lấy bằng ½ chiều dài đoạn mở rộng sườn dầm là 750 mm

Hình: Đoạn mở rộng đầu dầm và tiết diện đầu dầm

5.1.1.2 Đặc trưng vật liệu dầm chính

- Bê tông dầm chính:

* Cường độ chịu nén của bê tông:

* Tỷ trọng bê tông:

* Tỷ trọng bê tông cốt thép:

* Modun đàn hồi của bê tông:  0.33

2 1

K Hệ số điều chỉnh nguồn cốt liệu, K11,0

w :c Khối lượng riêng bê tông( kg/m3) lấy bằng

* Cường độ chịu nén khi uốn của bê tông:

- Cáp dự ứng lực dầm chính:

Theo catalogue của hãng VSL ứng với loại cáp 15.24 mm có độ chùng nhão thấp:

- Đường kính danh định một tao cáp: D = 15.24 mm

- Diện tích danh định một tao cáp:

- Cường độ kéo đứt một tao cáp:

- Cường độ chảy dẻo của 1 tao cáp:

- Ứng suất của tao cáp khi kích:

- Modun đàn hồi của cáp:

- Quy đổi tiết diện:

Để tiện cho việc tính toán, ta phải quy đổi phần vuốt của tiết diện mặt cắt ngang, nguyên tắc quy đổi là phải đảm bảo chiều cao tiết diện dầm không bị thay đổi

* Quy đổi phần vuốt cánh trên của dầm:

+ Diện tích phần vuốt: