Đồ án cầu thép theo TCVN 11823 2017 ( fie excel tự đông tính nội lực fie cad + fife thuyết mình )

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO- Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen quay quanh trục đi qua mép dưới của Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CB300-V có cườn

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 : 6

1.4.1 Chiều dài dầm tính toán : 6

1.4.2 Chiều cao dầm : 6

1.4.3 Kích thước tiết diện ngang : 7

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: 8

1.5.2 Mối nối dầm chính: 9

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH, BẢN MẶT CẦU 10

2.1 LAN CAN: 10

2.2 LỀ BỘ HÀNH: 12

2.3 BẢN MẶT CẦU: 13

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 14

3.1 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC : 14

Trang 2

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO

3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 20

3.2.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU: 20

3.2.2 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG: 23

3.3 NỘI LỰC – TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH 37

3.3.1 KIỂM TRA DẦM CHỦ TẠI CÁC MẶT CẮT SAU: 37

3.3.2 BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC 51

3.4 KIỂM TOÁN CÁC ĐIỀU KIỆN CẤU TẠO DẦM THÉP 57

3.4.1 Kiểm tra tỉ lệ cấu tạo chung 57

3.4.2 Kiểm tra độ mảnh bản bụng 58

3.4.3 Kiểm tra yêu cầu bốc xếp 58

3.5 KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC Ở GIAI ĐOẠN 1 59

3.5.1 Tính toán các tham số kiểm toán 59

3.5.2 Phân loại tiết diện chịu uốn 60

3.5.3 Kiểm tra sức kháng uốn của dầm không liên hợp 61

3.6 KIỂM TOÁN DẦM THÉP LIÊN HỢP THEO CÁC TTGH 62

3.6.1 Tính toán các tham số kiểm toán 62

3.6.2 Kiểm toán ở TTGH Cường Độ 1 71

3.6.3 Kiểm toán ở TTGH Sử Dụng 74

3.6.4 Thiết kế độ vồng ngược cấu tạo,kiểm tra độ võng: 75

3.6.5 Kiểm toán ở TTGH Mỏi 78

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP 84

4.1 THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT 84

Trang 3

4.1.4 Kiểm toán neo ở TTGH Cường độ 86

4.2 THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG 87

4.2.1 Sơ bộ cấu tạo và bố trí 87

4.2.2 Kiểm toán sườn tăng cường đứng trung gian 88

4.2.3 Kiểm toán sườn tăng cường đứng gối 90

4.3 THIẾT KẾ MỐI NỐI 92

4.3.2 Thiết kế mối nối bản cánh trên 92

4.3.3 Thiết kế mối nối bản cánh dưới 94

4.3.4 Thiết kế mối nối bản bụng 96

4.4 THIẾT KẾ HỆ LIÊN KẾT NGANG 102

4.4.2 Thiết kế dầm ngang 102

4.4.3 Thiết kế hệ liên kết khung ngang 104

4.5 THIẾT KẾ MỐI HÀN SƯỜN DẦM VÀ CÁNH DẦM 108

4.5.1 Mối nối hàn góc chịu kéo và nén: 108

4.5.2 Mối nối hàn góc chịu cắt: 109

Trang 4

- Thép làm dầm chủ : Thép tấm M270M345 có cường độ chảy Fy = 345 MPa, Fu= 450 MPa

- Thép làm hệ liên kết ngang (dầm ngang và khung ngang), sườn tăng cường : M270M345

có cường độ chảy Fy=345 MPa, Fu= 450 MPa

- Thép bản mặt cầu, lề bộ hành :

+ Thép đai : CI có Fy = 240 MPa

+ Thép chịu lực, cấu tạo : CB-300V có Fy = 300 MPa

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

- Bê tông bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành : C30 có

- Trọng lượng riêng của thép :

- Trọng lượng riêng của bê tông có cốt thép :

1.2 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU:

Trang 5

- 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

+ Gối 2 : 150 + S x 2%=192 mm+ Gối 3 : 192 + S x 2%=234 mm+ Gối 4 : 234 + S x 2%=276 mm

- Các gối còn lại bố trí đối xứng

1.2.3 Thiết kế thoát nước mặt cầu:

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

- Diện tích mặt cầu S = L x Btc=34.2 x 14.3 = 489.06 m2 vậy cần bố trí ít nhất 489.06 cm2 = 48906mm2 ống thoát nước

2

2 1ô 3.14 100 7850

4



- Số ống cần thiết :

Trang 6

Hình 1.1: Mặt cắt ngang cầu

1.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC DẦM :

1.3.1 Chiều dài dầm tính toán :

- Chọn khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối là : a=0.35 m

- Chiều dài dầm tính toán : Ltt = 33.5 m

1.3.2 Chiều cao dầm :

- Chiều cao dầm được chọn từ chiều cao tối thiểu trong quy trình và theo kinh nghiệm thiếtkế:

+ Chiều cao dầm thép tối thiểu theo quy trình:

+ Chiều cao dầm liên hợp tối thiểu theo quy trình:

+ Chiều cao dầm liên hợp theo kinh nghiệm:

Trang 7

1.3.3 Kích thước tiết diện ngang :

Hình 1.2: Tiết diện dầm liên hợp

- Ta có các kích thước tiết diện ngang như sau:

+ Chiều cao phần vút : hV=100mm

+ Chiều dày bản bê tông : tS=200 mm

+ Chiều dày sườn dầm : tW=12 mm

+ Chiều rộng cánh trên : bC=350 mm

+ Chiều dày cánh trên : tC=25 mm

+ Chiều rộng cánh dưới : bf=420 mm

+ Chiều dày cánh dưới : tf=45 mm

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

1.4.1 Sườn Tăng Cường, hệ liên kết ngang:

Trang 8

- Chỉ bố trí sườn tăng cường đứng, không bố trí sườn tăng cường dọc( d< 2m)

- 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 1450 mm, riêng tại đoạn đầu dầm thì

Trang 9

* Chọn bề rộng sườn tăng cường: (Kết cấu thép)

=> Chọn:

+ Bề rộng sườn tăng cường tại vị trí đầu dầm:

+ Bề rộng sườn tăng cường tại vị trí gối, liên kết ngang:

+ Bề rộng sườn tăng cường trung gian:

* Chọn chiều dày của sườn tăng cường (Cho tất cả các sườn):

=> Chọn:

*

Kiểm tra về điều kiện độ mảnh của sườn tăng cường trung gian theo AASHTO:

=> Thỏa điều kiện ổn định về độ mảnh theo AASHTO

Trang 10

Neo chống cắt( Neo mềm):

Hình 1.4: Bố trí neo chống cắt

- Sử dụng loại đinh hàn M22 (Theo tiêu chuẩn ISO 13918) với các kích thước như sau:+ Đường kính mũ đinh: 35

+ Chiều cao đinh: 250

+ Đường kính thân đinh: 22

+ Chiều cao mũ đinh: 10

- Thiết kế 2 hàng neo với khoảng cách giữa 2 hàng neo theo phương dọc cầu là 4d= 88mm<

190mm< 600mm, khoảng cách giữa 2 hàng đinh theo phương ngang cầu là 200mm> 4d=

88mm, khoảng cách từ mép ngoài biên trên tới tim hàng đinh đầu tiên là 75mm> 25mm.

Trang 11

- Số lượng mối nối là 2 , đặt đối xứng nhau qua tim cầu, cách đầu dầm 10500 mm (Chiathành 3 đoạn, đoạn 1 và đoạn 3 có chiều dài mỗi đoạn là 10500 mm, đoạn 2 (Giữa) có chiềudài là 13200 mm.

Trang 12

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

2.1 LAN CAN:

Hình 2.1: Cấu tạo lan can đoạn giữa nhịp

- Chiều dài nhịp 34.2 m, bố trí khoảng cách 2 cột lan can là 2 m vậy mỗi bên cầu gồm 18 cột lan can, 34 thanh lan can dài 2m, 4 đoạn thanh lan can ngắn ở 2 đầu dầm dài 0.1m và số ống nối thanh lan can 1 bên cầu là 36

- Số đai thép trong đoạn giữa 2 thanh lan can là 323 đai thép dày 5mm rộng 50mm với diện tích một đai thép là 19837.72 ( Đo trong ACAD)

Trang 13

- Thể tích một đai thép:

- Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép:

Hình 2.1: Cấu tạo thanh và cột lan can

Trang 14

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS PHAN QUỐC BẢO+Chiều rộng :150mm

Trang 15

2.2 LỀ BỘ HÀNH:

Hình 2.2: Lề bộ hành

- Ta chia phần lề bộ hành ra thành 5 phần như hình vẽ( phần mặt lề bộ hành có độ dốc 1%nhỏ nên xem như không có độ dốc và xem như không có phần vát)

- Ta tính trọng lượng của từng phần theo phương dọc cầu( Tính cho chiều dài Ldam=34200mm)

- Ta có:

- Vậy tổng trọng lượng lan can phần bê tông trên chiều dài cầu L=34200mm:

Trang 16

- Vị trí đặt DC3: Xác định bằng cách cân bằng momen quay quanh trục đi qua mép dưới của

Cốt thép dùng trong bản mặt cầu là thép CB300-V có cường độ Fy=300 MPa, bê tông dùngcho bản 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 17

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

3.1.1 GIAI ĐOẠN CHƯA LIÊN HỢP:

Hình 3.1: Đặc trưng hình học của dầm

- Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

- Moment tĩnh của dầm thép đối với trục X-X:

Trang 18

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo

- Xác định moment quán tính:

- Momen kháng uốn đối với thớ trên tiết diện dầm thép:

- Momen kháng uốn đối với thớ dưới tiết diện dầm thép:

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

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

D

ầ m trong:

Trang 19

3.1.1.1 Đặc trưng hình học dầm trong:

3.1.1.1.1Giai đoạn liên hợp ngắn hạn (ST):

- Bố trí cốt thép trong bản mặt cầu là 14a200 và bê tông bản mặt cầu có cường độf’c=30MPa

- Diện tích cốt thép dọc bản:

- Trong đó: là số thanh thép trong đoạn Bi nằm trong phần bản mặt cầu

- Diện tích phần bê tông quy đổi về thép:

- Trong đó: n là tỷ số giữa mô đun đàn hồi vật liệu dầm và vật liệu bản mặt cầu

- Với:

+ Mô đun đàn hồi của vật liệu dầm,

+ Mô đun đàn hồi của vật liệu bản mặt cầu

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

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Trang 20

- Khoảng cách từ trục TH1 đến trục TH2

- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

+ Mép trên dầm thép :

+ Mép dưới dầm thép :

+ Mép dưới bản bê tông:

+ Mép trên bản bê tông:

- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : IST

Trang 21

- Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp đốivới mép trên và mép dưới dầm thép :

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :

3.1.1.1.2Giai đoạn liên hợp dài hạn (LT):

- Diện tích phần bản bê tông quy đổi về thép:

- Trong đó: 3n là hệ số quy đổi bê tông bản mặt cầu về thép xét đến tính chất từ biếndài hạn của bản mặt cầu, phụ thuộc vào cường độ của bê tông làm bản mặt cầu

- Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp( ):

- Momen tĩnh của diện tích tiết diện liên hợp lấy đối với trục TH1:

- Khoảng cách từ trục TH1 đến TH2:

Trang 22

- Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

+ Mép trên dầm thép:

+ Mép dưới dầm thép:

+

Mép dưới bản bê tông:

+ Mép trên bản bê tông:

- Momen quán tính của tiết diện liên hợp : ILT

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới tiết diện dầm thép:

- Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới bản bê tông :

Trang 23

trên dầm thép

mm3

13571559.92 195462902.28 59667222.97Moment kháng uốn tại

mép dưới bản BT

mm3

- 1422969928.60 1303132149.61Moment kháng uốn tại

mép trên bản BT

mm3

- 503441703.33 736979619.80Moment quán tính của

tiết diện

mm4

9999796784 32104781699.61 23301243913.33

Trang 24

DẦM BIÊN ( DẦM NGOÀI)

vị

Tiết diện dầmthép Tiết diện dầm liên hợpChưa liên hợp

thớ trên dầm thép

mm3

13571559.92 170496787.03 55567546.02Moment kháng uốn

tại mép dưới bản BT

mm3

- 1241216609.55 1213595205.16Moment kháng uốn

3.2 TẢI TRỌNG – HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG:

3.2.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CẦU:

Trang 25

Hình 3.1: STC trung gian Hình 3.2: STC gối

Trang 26

Sườn tăng cường:

- Sườn tăng cường trung gian: Hình 3.1

+ Một dầm có: 12x2 = 24 sườn tăng cường trung gian

+ Khoảng cách các sườn: d= 2900 mm

+ Trọng lượng một sườn tăng cường:

- Sườn tăng cường gối: Hình 3.2

+ Một dầm có: 2x2=4 sườn tăng cường gối

+ Khối lượng một sườn:

- Sườn tăng cường tại liên kết ngang: Hình 3.3

+ Một dầm có: 11 x 2 = 22 sườn

- Sườn tăng cường tại dầm ngang đầu dầm:

+ Một dầm có: 2x2=4 sườn

- Liên kết khung ngang: Có 22 liên kết khung ngang trên mỗi dầm

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 2900mm

+ Dùng thép L 100x100x10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang) (TCVN 1:2006)

7571-+ Trọng lượng trên một đơn vị chiều dài :

+ Thanh ngang dài: 2008 mm

+ Thanh xiên dài: 950 mm

+ Mỗi liên kết ngang có: 2 thanh liên kết ngang, 2 thanh liên kết xiên

Trang 27

Hình 3.3 Liên kết ngang đầu dầm

+ Một dầm có 2x2 =4 vị trí dầm ngang ở đầu dầm

+ Dầm ngang W 610 x 180 (ASTM A6) dài 2010 mm có trọng lượng:

- Sườn tăng cường tại giữa dầm ngang để đặt kích trong quá trình thay gối sau này:

Trang 28

- Trọng lượng dầm ngang, liên kết ngang, sườn tăng cường dầm ngang:

- Sườn tăng cường:

- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:

+ Lớp bê tông bản mặt cầu dày 70mm, trọng lượng riêng:

+ Lớp dính bám và chống thấm dày 10mm, trọng lượng riêng trung bình:

=> Trọng lượng riêng trung bình của lớp phủ:

Trang 29

+ Mô đun đàn hồi của vật liệu dầm,

+ Mô đun đàn hồi của vật liệu bản mặt cầu

Trang 30

ĐAMH TK CẦU THÉP  GVHD: TS Phan Quốc Bảo+

+ 1100 mm < S =2100 mm < 4900 mm

+ 110 mm < ts =200 mm < 300 mm

+ 6000 mm < L = 34200 mm < 73000 mm

+ dầm > 4 dầm

Vậy: Có thể áp dụng phương pháp dầm đơn để tính hệ số phân bố lực cắt

- Trường hợp trên cầu bố trí 1 làn xe

- Trường hợp trên cầu bố trí nhiều làn xe

a.2 Hệ số phân bố momen

Như đã đánh giá ở trên, có thể áp dụng phương pháp dầm đơn để tính hệ số phân bốmomen

- Trường hợp bố trí 1 làn xe

- Trường hợp trên cầu bố trí nhiều làn xe

Trang 31

a.3 Tổng hợp hệ số phân bố ngang cho dầm trong

Ta có: nên không thể áp dụng phương pháp dầm đơn

a.1 Chọn phương pháp tính hệ số phân bố ngang

- Tính hệ số độ mềm :

Trong đó:

+

- Ta có:

Trang 32

Trang 33

- Kết luận:

Ta có

- Vậy:

+ Tại gối: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy

+ Tại nhịp: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp nén lệch tâm

a.2 Tại mặt cắt gối

Trang 34

Hình Sơ đồ xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng

- Trường hợp xếp 1 làn xe trên cầu

+ Hệ số phân bố momen, lực cắt của tải trọng làn

+ Hệ số phân bố momen, lực cắt của tải trọng xe 2 trục, 3 trục

- Trường hợp xếp nhiều làn xe trên cầu

a.3 Tại mặt cắt giữa nhịp

- Tung độ đường ảnh hưởng

Trang 35

+ Hệ số phân bố momen lực cắt của tải trọng xe 2 trục, 3 trục

- Trường hợp xếp nhiều làn xe trên cầu

a.4 Tổng hợp hệ số phân bố ngang momen, lực cắt cho dầm biên

Trang 36

Hình Biểu đồ hệ số phân bố ngang ở các TTGH khác PHẦN B- TĨNH TẢI

1- Chọn phương pháp tính hệ số phân bố ngang

* Đối với các tĩnh tải ngoại trừ DC2:

Trang 37

Hình: Bố trí liên kết ngang

- Mặt cắt thép L100x100x10 làm hệ liên kết ngang:

Hình 3.7 Mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10

- Momen tĩnh đối với trục X-X đi qua mép bản mặt cầu:

- Khoảng cách từ trục trung hòa (0-0) đến trục X-X:

Trang 38

- Kết luận:

Ta có

- Vậy:

+ Tại gối: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy

+ Tại nhịp: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp nén lệch tâm

* Đối với tĩnh tải DC2:

Trang 39

Hình: Bố trí liên kết ngang

- Mặt cắt thép L100x100x10 làm hệ liên kết ngang:

Hình 3.7 Mặt cắt thép liên kết ngang L100x100x10

- Momen tĩnh đối với trục X-X đi qua mép bản mặt cầu:

- Khoảng cách từ trục trung hòa (0-0) đến trục X-X:

Trang 40

+ Tại gối: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy.

+ Tại nhịp: Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp dầm kê trên gối tựa đàn hồi.

2- Tính hệ số phân bố ngang

* Tại gối

2.1.1- Dầm biên

Định dạng
Số trang	175
Dung lượng	2,73 MB
File đính kèm	anh coong.rar (3 MB)