ĐA CẦU BÊ TÔNG DUWL DẦM I CĂNG TRƯỚC tcvn 11823(gôm thuyết minh và bản vẽ)

Sức kháng của tường đối với trục nằm ngang M c :Xét lực va từ bên phải mặt nghiêng, cốt thép chịu kéo là các thanhthép đứng có đường kính 14mm, A = 153.9mm và bố trí với khoảng cáchs 2 1

Chiều dài nhịp tính toán: L tt = 19.5 (m)Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0.3 (m)Chiều dài toàn nhịp : L = 20.1 (m)

Cấp bê tông các bộ phận khác: 28 (Mpa)

Lan can, cốt thép thường: Tự chọn

1.2 Lựa chọn kích thước dầm chủ,

 Chiều dày sườn dầm: e7 = 200mm

 Chiều rộng bầu dầm dưới: e8 = 600mm

 Chiều rộng bầu dầm trên: e1 = 500mm

 Chiều cao bầu dầm dưới : e6 = 200mm

 Chiều cao bầu dầm trên: e2 = 150mm

 Chiều cao vuốt: e3 = e5 = 150mm

 Chiều cao bảng bụng e4 = 450mm

1.3 Đặc trưng vật liệu

Lan can và bản bê tông:

Cường độ bê tông: f c '=28 MPa

Trọng lượng riêng: γ c=0,25 10−4

( N

mm3)

Thép tường cho lan can: f y=300 MPa

Thép thanh và cột: M270 cấp 250

Cường độ: f y=250 MPa

Trọng lượng riêng: γ s=7,85.10−5

(mm N3)

Mođun đàn hồi của thép: E s=2 10−5MPa

1.4 Các kích thước trên mặt cắt ngang

Khoảng cách giữa các dầm chủ: S dc = 2000 (mm)

Khoảng cách giữa các dầm ngang: S dn = 6500 (mm)

Chiều dài đoạn hẫng: S k=600 mm

n I=1,05

Hệ số điều chỉnh tải trọng: n=n D n R n I=1,05>0,95

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH

2.1 Tính toán lan can

2.1.1 Thanh lan can

Tải trọng thiết kế cho lan can đường ô tô cấp TL4

Kích thước và bố trí cốt thép cho lan can

Sử dụng vật liệu:

-Thép thanh và cột: M270 cấp 250-Thép AII cho tường lan can có fy = 300 MPa-Bê tông tường lan can cấp 28:

-Tỷ trọng bê tông cốt thép: γ = 25.10 N/mm c -6 3

-Tỷ trọng thép: s 78,5 10 N / mm6 3

2.1.2 Xác định khả năng chịu lực của tường lan can:

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

Chia tường lan can thành 3 đoạn để tính toán

Đoạn 1:

Cốt thép bên trái và bên phải giống nhau nên sức kháng uốn dương và

âm của đoạn 1 bằng nhau

b = 400mmCốt thép gồm 2 thanh, đường kính 14mm cho mỗi phía,

ds = dt = 200-50 = 150mm

s y c

2 s

A = 153.9mm

ds = dt = (200+400)/2-50 = 250mm

s y c

A = 153.9mm

ds = dt = 200-50 = 150mm

s y c

A = 153.9mm

ds = dt = 400-50 = 350mm

s y c

Sức kháng của tường đối với trục nằm ngang M c :

Xét lực va từ bên phải mặt nghiêng, cốt thép chịu kéo là các thanhthép đứng có đường kính 14mm, A = 153.9mm và bố trí với khoảng cáchs 2

100mm Khi đó, diện tích thép chịu kéo trên 1 đơn vị chiều dài

2 s

A = 153.9/100= 1.539mm / mm Tất cả các đoạn sẽ tính với chiều rộng đơn

vị b=1mm

Đoạn 1:

2 s

A = 1.539mm / mm

ds = dt = 200-50+14/2+14/2 = 164mm

s y c

ds = dt = (200+400)/2 -50+14/2+14/2= 264mm

s y c

A = 1.539mm / mm

ds = dt = 400 -50+14/2+14/2= 364mm

s y c

2.1.3 Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can:

2.1.3.1 Khả năng chịu lực của thanh lan can:

Tiết diện thanh lan can

Khả năng chịu lực của thanh lan can :

M f SS: momen kháng uốn của tiết diện

4 3

4 3

4 3

R

MP

7 P

Với Lc = 2186.8mm nên chỉ có N= 2 nhịp tham gia chịu lực

Số cột tham gia chịu lực K=1

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

' w w P Rw

w

R

H492567.722 800 1 28092.7 1000

457451.847N800

2.2.3 Vị trí va tại giữa nhịp thanh lan can:

Với Lc = 2186.8mm nên chỉ có N= 3 nhịp tham gia chịu lực

Số cột tham gia chịu lực K=2

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

t 6

422335.972N800

' ' w

R R R 422335.972 58625.8 480961.722N 480.961KN  Chiều cao đặt hợp lực R:

2.2.4 Va xe ở vị trí đầu tường (cột ngoài cùng):

Chiều dài tường xuất hiện cơ cấu chảy:

Với Lc = 1304.08mm nên chỉ có N= 1 nhịp tham gia chịu lực

Số cột tham gia chịu lực K=1

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

t 6

2M N N 1 P LR

' w w P Rw

w

R

H293744.28 800 1 28092.7 1000

258628.405N800

2.2.5 Va xe tại khe co giãn:

Khi va xe tại khe co giãn thì cũng giống trường hợp va xe tại đầutường nhưng lực Ft phân bố cho 2 bên tường Do đó mỗi bên chỉ chịu một nửalực Ft nên chắc chắn chịu được va xe

 Vậy lan can đảm bảo khả năng chịu tải trọng do va xe gây ra

2.3 Xác định khả năng chống trượt của lan can khỏi bản mặt cầu:

Giả sử Ft phát triển theo góc nghiêng 30o bắt đầu từ Lc Lực cắt tạichân tường do va chạm xe cộ VCT trờ thành lực kéo T trên 1 đơn vị chiều dàibản hẫng

123.62N / mm2186.8 2 1000 2 0,577 0

Sức kháng cắt danh định của mặt phẳng tiếp xúc giữa lan can và bảnmặt cầu:

A 400 1 400mm / mm 

Avf: diện tích cốt thép chịu cắt đi qua mặt phẳng cắt 2 thanh, đườngkính 14mm khoảng cách 100mm

2 vf

  Lan can đủ khả năng chịu trượt

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

3.1 Số liệu tính toán

3.1.1 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu

3.1.2 Cấu tạo bản mặt cầu

Lớp bê tông bản mặt cầu dày: 180mm

Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

-Lớp bê tông nhựa hạt mịn 70mm

-Lớp tưới nhựa 5mm

-Lớp chống thấm dày 2mm

Đặc trưng của vật liệu:

-Bê tông bản mặt cầu cấp 28: fc' 28MPa

-Thép cho bản mặt cầu: fy = 300Mpa

-Tỷ trọng bê tông asphalt: γ = 22.5 10 N/mm -6 3

-Tỷ trọng lớp dính bám và chống thấm: γ = 15 10 N/mm -6 3

3.2 Tính cho bản hẫng

3.2.1 Tải trọng tác dụng lên bản hẫng

Tĩnh tải bản mặt cầu:

Tính toán bản mặt cầu theo dải bản rộng 1mm

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:

Trọng lượng lan can truyền xuống bản mặt cầu

-Trọng lượng tường bê tông:

2 2

Hoạt tải do va xe từ lan can truyền xuống bản mặt cầu:

Để đơn giản tính ta chỉ kiểm tra lực va ở trạng thái giới hạn đặc biệtcho trường hợp thiết kế 1( chỉ xét lực ngang vì bình thường lực theo phươngdọc và đứng không gây nguy hiểm cho cầu) mà không xét trường hợp thiết kế

2 Xét mặt cắt truyền lực tại trí ngám bản congxol

c c

c 4

4

M LM

L 2 tan 30 X9.01 10 2186.8

9.01 10 Nmm / mm2186.8 2 0.577 0

RT

L 2H tan 30 X

517573.947

123.62N / mm2186.8 2 1000 2 0,577 0



Với X là khoảng cách từ mép lan can tới mặt cắt tính toán, X=0.

3.2.2 Tổ hợp tải trọng và tính toán nội lực trong bảng hẫng

Giá trị moment âm tại ngàm:

2 '

2 3

L

2

6001.05 1.25 4.5 10 1.25 5.406 600 5320.35Nmm / mm

2 3

L

2600

298861.28Nmm / mm

3.2.3 Tính toán cốt thép cho bản hẫng

Sơ dồ tính cốt thép cho bảng hẫng:

Mr = -98861.28 (Nmm/mm)

Tiết diện tính toán: bxh = 1x180 mm

Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo là a = 30mm

Lấy moment tại tâm cốt thép chịu kéo:

'

r s

d  h a 180 30 150mm 

Chọn  0,9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện: s

min[1, 2 ;1,33 ] min[1.2 19297.81;1.33 98861.28]

0.651( / )36.63

cr u s

A A  Thõa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu

Bố trí 22a100để bố tri cốt thép cho bản hẫng (tâm cốt thép cách mép

trên bản mặt cầu 30mm) , As = 3.801mm2/mm

3.2.4 Kiểm tra nứt cho bản hẫng:

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu moment âm ở trạng thái giới hạn sử dụng

d - khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến

mép ngoài bê tông chịu kéo: d c 30(mm)

- Môđun đàn hồi của thép: Es 210000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:

s c

-Moment quán tính của tiết diện bê tông khi đã nứt:

Hoạt tải

S = 2000(mm) < 4600(mm) nên hoạt tải thiết kế cho bản mặt cầu chỉxét cho xe 3 trục

3.3.2 Tổ hợp tải trọng và tính toán nội lực trong bản dầm:

Sơ đồ tính nội lực do tĩnh tải gây ra trong bản dầm

Nội lực do hoạt tải:

Vệt bánh xe theo phương ngang cầu: b2 = 510(mm)

Góc truyền lực 45o nên:

b b 2h 510 2 77 664mm  

Xét tác dụng của tải trọng theo phương dọc cầu ta có chiều rộng dải bản tương đương:

176027326.69(Nmm / mm)

176015253.1(Nmm / mm)

172039077.47(Nmm / mm)

172021800.65(Nmm / mm)

P 145000

b 1864Moment hoạt tải gây ra ở TTGH cường độ I và sử dụng:

2 LL

895054518.13(Nmm / mm)

1 1 1.33 1

851730350(Nmm / mm)

Xét tới tính liên tục của bản mặt cầu

Moment tại mặt cắt giữa nhịp ở TTGH cường độ I và sử dụng:

176029142.19(Nmm / mm)

176016241.12(Nmm / mm)

172041678.27(Nmm / mm)

172023216.05(Nmm / mm)

Tiết diện tính toán b x h = 1x180mm

Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm cốtthép chịu kéo là a = 30mm

Chọn  0,9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện: s

min[1, 2 ;1,33 ] min[1.2 19297.81;1.33 41678.27]

0.599( )13.59

cr u s

A A  Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu

Chọn 16a150để bố trí cốt thép ( tâm cốt thép cách mép trên bản mặt cầu

Tiết diện tính toán b x h = 1x180mm

Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọng tâm cốtthép chịu kéo là a = 30mm

Chọn  0,9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu

Kiểm tra điều kiện: s

2 min

min[1, 2 ;1,33 ] min[1.2 19297.81;1.33 29142.19]

0.59( )9.36

cr u s

A A  Thỏa điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu

Chọn 14a160để bố trí cốt thép ( tâm cốt thép cách mép trên bản mặt cầu 30mm), As = 0.962mm2/mm

3.3.4 Kiểm tra nứt cho bảng dầm

Kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu moment âm:

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu moment âm ở trạng thái giới hạn sử dụng

d - khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép

ngoài bê tông chịu kéo: d c 30(mm)

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:

s c

Kiểm tra nứt cho phần dầm bản chịu moment dương:

Ta sẽ kiểm tra nứt cho phần bản dầm chịu moment âm ở trạng thái giới hạn sử dụng

 - hệ số xét tới điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh: Lấy bằng 1

c

d - khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép

ngoài bê tông chịu kéo: d c 30(mm)

- Môđun đàn hồi của thép: Es 210000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:

s c

-Vậy s = 160mm < Smin = 714.56(mm) đảm bảo điều kiện nứt ở TTGH sử

dụng

3.3.5 Tính toán cốt thép phân bố theo phương dọc cầu cho bản mặt cầu

Cốt thép phân bố theo phương dọc cầu đặt trong bản mặt cầu để phân bố tải

trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang cầu Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chịu lực Đối với cốt thép chính đặt

vuông góc với hướng xe chạy

-Bê tông dầm ngang: fc' 28MPa

-Thép cho dầm ngang có fy = 500MPa

-Tỷ trọng bê tông cốt thép: γ = 25.10 N/mmc -6 3

Dầm ngang tính như dầm liên tục kê lên các dầm chính

Chọn sơ bộ chiều cao dầm ngang:

Chiều cao dầm ngang: h = 1000mm

Áp lực tĩnh tải truyền lên dầm ngang:

-Lớp phủ bê tông nhựa DW

q h 25 10 180 4.5 10 N / mm

' 2

-Lan can (tĩnh tải lan can và một nữa lề bộ hành) :

Áp lực hoạt tải tác dụng lên dầm ngang:

-Hoạt tải xe:

Nội suy giá trị đường ảnh hưởng cho xe 3 trục và xe 2 trục

4.2.2 Phương ngang cầu

Tính toán phân bố tải trọng theo phương pháp nén lệch tâm Tiến hành

vẽ đường ảnh hưởng R1, R2, R3

 Số lượng dầm chính n = 8

 Khoảng cách giữa hai dầm chính S = 2000 mm

 a1= 14000 mm , a2= 10000 mm,a3=6000 mm, a4=2000mm

Kết quả tính giá trị đường ảnh hưởng Ri Nội

z y y y y    



' ' ' '

1 1 2 3 4 0.167 0.083 0 0.0830.167

z y y y y    



V45

1 1 2 3 4 0.417 0.333 0.25 0.1671.167

z y y y y    



1 1 2 3 4 0.167 0.083 0 0.0830.167

z y y y y    



Từ bảng giá trị z ta tiến hành vẽ đường ảnh hưởng M,V và xếp tải lên đường, thu được moment âm lớn nhất tại nhịp 3-4, moment dương lớn nhất tại nhịp 4-5 và lực cắt lớn nhất tại gối 4

Bố trí 4 làn xe sẽ cho nội lực (moment dương) lớn nhất tại nhịp 4-5:

Căn cứ vào sơ đồ xếp tải,tiến hành tính toán nội lực dầm ngang (dương) nhưsau:

+Tính cho tổ hợp nội lực moment dương



+Tính cho tổ hợp nội lực moment âm:

hợp( với

u 1,05, s 1

)

4.3 Tính toán cốt thép cho dầm ngang

4.3.1 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment dương:

max

u 12585819

Tiết diện tính toán bxh = 300x1000mm

Giới hạn chảy cốt thép: fy 500(MPa)

Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọngtâm cốt thép chịu kéo là a' 50mm

Giả sử  0,9

Chiều cao làm việc của tiết diện:

' s

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

Kiểm tra điều kiện s

 : hệ số biến động momen nứt do uốn,  1 1,6

 : tỉ số giữa cường độ chảy dẻo và cường độ kéo cực hạn của thép3

Sc : momen chống uốn tính cho thớ chịu kéo ngoài cùng

a

f d

2min 1.2 178488000;1.33 1258581978

578.09mm253.31

Chọn 4 36 để bố trí ( tâm cốt thép cách mép dưới dầm ngang 50mm),

2 s

4.3.2 Tính toán cốt thép cho dầm ngang chịu moment âm

max



Tiết diện tính toán bxh = 300x1000mm

Giới hạn chảy cốt thép: fy 500(MPa)

Chọn khoảng cách từ mép chịu kéo ngoài cùng của tiết diện đến trọngtâm cốt thép chịu kéo là a' 50mm

Giả sử  0,9

Chiều cao làm việc của tiết diện:

' s

2M

0,85f b2

Chọn  0,9 để tính toán và phù hợp với giá trị ban đầu.

Kiểm tra điều kiện s

 : hệ số biến động momen nứt do uốn,  1 1,6

 : tỉ số giữa cường độ chảy dẻo và cường độ kéo cực hạn của thép3

Sc : momen chống uốn tính cho thớ chịu kéo ngoài cùng

a

f d

2min 1.2 178488000;1.33

536.304mm125.01

0

712964.9 500 9

150

Chọn 2 36 để bố trí ( tâm cốt thép cách mép trên dầm ngang 70mm),

2 s

A 2035.75mm

4.4 Kiểm tra nứt cho dầm ngang

4.4.1 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment dương

Ta sẽ kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu momen dương ở trạng thái giới hạn sửdụng

s 851812448



2 s

A 1608, 495mm

Điều kiện kiểm tra :

e c

- Môđun đàn hồi của thép: Es 210000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:

s c

S = 60mm < Smin  đảm bảo điều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng.

4.4.2 Kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu moment âm

Ta sẽ kiểm tra nứt cho dầm ngang chịu momen âm ở trạng thái giới hạn sửdụng

s 426163867



2 s

A 2035.75mm

Điều kiện kiểm tra :

e c

- Môđun đàn hồi của thép: Es 210000 MPa

- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:

s c

S = 60mm < Smin  đảm bảo điều kiện chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng.

4.1 Tính toán cốt đai cho dầm ngang

Giá trị nội lực tại mặt cắt gối 4:

c v v

228.87mm0.083 28 300

Loại dầm: Dầm I căng trước

Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 19500mm

Chiều dài dầm: L L tt 2a 19500 2 300 20100mm    (Vì Ltt <30000mm)

Số lượng dầm: 8 dầm

Khoảng cách giữa các dầm chính: Sdc = 2000mm

Kích thước tiết diện dầm chính

Để tiện tính toán, ta quy đổi tiết diện như sau:

-Chiều dài phần vát dầm lấy bằng ½ chiều dài đoạn mở rộng sườn dầm là

E 0.0017 K w (f ) 0.0017 1 2343.05  45 32777.2236MPaCường độ chịu kéo khi uốn của bê tông:

-Đường kính danh định 1 tao cáp: D = 15.2mm

-Diện tích danh định 1 tao cáp: Ap = 143.3mm2

F 250000

-Cường độ chảy dẻo của tao cáp: fpy 0.9 1744.6 1570.14MPa 

-Ứng suất của tao cáp khi kích: fpj 0.75 1744.6 1308.45MPa 

-Modun đàn hồi của tao cáp: Eps 197000MPa

5.2 Đặc trưng hình học của tiết diện dầm chính (chưa có cáp)

5.2.1 Bề rộng có hiệu của bản mặt cầu

Khi đó phần bản liên hợp dầm biên là :

Khi tiết diện dầm liên hợp với bản mặt cầu, tỉ số modun đàn hồi của bê tông bản mặt cầu và bê tông dầm chính:

2

2 b

5.2.2 Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện tại các mặt cắt

Ta tiến hành tính toán đặc trưng hình học cho giai đoạn 1 và 2 của dầm biêntại mặt cắt I-I, các trường hợp tiến hành tính toán tương tự và được tổng hợpvào bảng

- Giai đoạn 1: Tiết diện dầm đặc

Tỷ số modun đàn hồi của cáp dự ứng lực và modun đàn hồi của bê

tông dầm chính:

ps c

Momen quán tính của tiết diện:

2 3

- Giai đoạn 2: Tiết diện liên hợp

Diện tích tiết diện:

I I c

146851695.48001

Bảng: Đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên và dầm giữa

tại các mặt cắt ở giai đoạn 1

Bảng: Đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên

tại các mặt cắt ở giai đoạn 2

2 c

tại các mặt cắt ở giai đoạn 2

2 c

 Thỏa điều kiện phương pháp dầm đơn

Ta tiến hành tính toán hệ số phân bố ngang cho dầm giữa bằngphương pháp dầm đơn; đối với dầm biên trường hợp 1 làn xe chất tải tính theophương pháp đòn bẩy, trường hợp nhiều làn xe chất tải được tính bằng hệ sốphân bố của dầm giữa với nhiều làn xe chất tải và nhân với hệ số điểu chỉnh(em , ev)

Hệ số phân bố ngang cho dầm giữa:

Tham số độ cứng dọc ( xét cho tiết diện giữa nhịp dầm biên):

K n I A e