Tài liệu PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT docx

Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại trụSơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại hợp long I.3.1 Xác định tải trọng tác dụng I.3.1.1 Tĩnh tải + Trọng lượng bản thân kết cấu : do chươn

Trang 1

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT



50%

Trang 2

I.2 Nguyên lý tính toán

Trong thực tế thì BMC làm việc rất phức tạp, nếu xét điều kiện làm việc thực tếcủa dầm thì phải tính theo mô hình không gian Do vậy, để đơn giản hoá trong quá trìnhtính toán người ta chuyển đổi từ mô hình không gian về mô hình phẳng với giả thiết cáckết cấu của bản làm việc cục bộ

Do mặt cầu đúc liền khối với dầm đỡ, nên độ cứng uốn hoặc xoắn của vách vàbản đáy dầm hộp ảnh hưởng đến nội lực trong bản Do vậy, khi tính bản mặt cầu

ta phải kể đến ảnh hưởng của các yếu tố này

I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu

Từ nguyên lý tính toán ở trên, để xác định nội lực trong BMC ta mô hình hóa

mặt cắt ngang dầm thành một khung kín

SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 100 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh

Trang 3

Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại trụ

Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại hợp long

I.3.1 Xác định tải trọng tác dụng

I.3.1.1 Tĩnh tải

+ Trọng lượng bản thân kết cấu : do chương trình tính toán trong quá trình khai báo

+ Trọng lượng các lớp mặt cầu:

- Giá trị này được lấy trong tính toán sơ bộ:

- Trọng lượng các lớp mặt cầu xem là phân bố đều trên 1m ngang bản có giá trị

+ Trọng lượng lan can tay vịn

- Từ số liệu trong tính toán sơ bộ ta có:

2

9 , 1

I.3.1.2 Hoạt tải

Hoạt tải HL-93: (Ta chỉ tính đối với xe tải thiết kế)

Trang 4

P = 72500N cho xe tải thiết kế và 55000N cho xe hai trục thiết kế.

+ Với xe tải thiết kế:

Diện tích tiếp xúc và truyền lực của bánh xe lên BMC.

+ Xác định tải trọng phân bố ngang

- Chiều rộng phân bố của tải trọng bánh xe dọc theo nhịp tính toán của bản:

5 , 72

DC: Trọng lượng bản thân các bộ phận và liên kết;

DW: Trọng lượng của lớp áo đường và thiết bị;

m: hệ số làn xe = 1,2 ; 1,0 ; 0,85 tương ứng cho 1, 2 , 3 làn chất tải

1+IM = 1 + 0.25 = 1.25: Hệ số xung kích;

Trang 5

nh: Hệ số tải trọng, nh = 1.75;

Pi: Tải trọng phân bố ngang trên chiều dài nhịp bản;

i: Diện tích ĐAH tương ứng với Pi;

ql: Tải trọng làn, ql = 9,3/3=3,1KN/m;

l: Diện tích ĐAH tương ứng với ql

PL: tải trọng người = 3 KN/m

PL: diện tích ĐAH tương ứng với PL

Để đơn giản cho việc áp dụng, hệ số tải trọng, hệ số xung kích được nhân trực tiếp vàotải trọng bánh xe:

p = 43,76.(1+0.25) = 54,7 KN/m

I.3.2.1 Đối với mặt cắt tại trụ

I.3.2.1.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra

Để xác định nội lực do tỉnh tải gây ra theo phương ngang cầu, ta dùng chương trìnhMidas/Civil để tính toán

Trang 6

- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra

Trang 7

23,35 -38,92

-6,35 0,00

0,00 -69,51

0,00 -50,05

Q (KN)

M (KN.m)

Q (KN)

Trang 8

- ĐAH Q1_1

- Xếp tải lên ĐAH M,Q1_1

2 Tại tiết diện 2_2

- ĐAH M2_2

Trang 9

- ĐAH Q2_2

- Xếp tải lên ĐAH M2_2 âm

- Xếp tải lên ĐAH M2_2 dương

- Xếp tải lên ĐAH Q2_2 âm

Trang 10

- Xếp tải lên ĐAH Q2_2 dương

- ĐAH M3_3

- ĐAH Q3_3

Trang 11

Trang 12

- ĐAH Q4_4

Trang 13

- ĐAH M5_5

- ĐAH Q5_5

Trang 14

- ĐAH M6_6

- ĐAH Q6_6

Trang 15

Trang 16

- ĐAH M7_7

- ĐAH Q7_7

Trang 17

- ĐAH M8_8

Trang 18

- ĐAH Q8_8

Trang 19

- ĐAH M9_9

- ĐAH Q9_9

Trang 20

Trang 21

- ĐAH M10_10

- ĐAH Q10_10

Trang 22

- Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( chưa nhân nh )

nhân nh )

NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI

CÁC TIẾT DIỆN

Tiết diện

Trang 23

Tiết diện

- Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại các tiết diện

NỘI LỰC GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN

I.3.2.2 Đối với mặt cắt giữa nhịp

I.3.2.2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra

Trang 24

Sơ đồ lực tác dụng lên bản mặt cầu

- Kết quả tính toán do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện tính toán

- Biểu đồ momen do tổ hợp 1 gây ra

-26,27

24,38

-26,27 22,33 -53,80 88,46

-53,80 22,33

- Biểu đồ momen do tổ hợp 2 gây ra

Trang 25

-30,98 -38,36 64,07 -38,36

- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra

-23,35

38,92 -32,31

Trang 26

Tiết diện

M (KN.m)

Q (KN)

M (KN.m)

Q (KN)

- Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( đã nhân nh )

Tiết diện

Trang 27

8 -16,41 -0,91 -10,29 0,77

- Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại các tiết diện

NỘI LỰC GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN

I.4 Xác định cốt thép tại các tiết diện tính toán:

I.4.1 Đối với tiết diện tại trụ

I.4.1.1 Xác định nội lực cho các cấu kiện (BMC, sườn dầm bản đáy):

M (-) (KN.m)

Q (KN)

M (+) (KN.m)

M (-) (KN.m)

Q (KN)

Trang 28

+ Diện tích tiết diện ngang: Ab = 363mm2;+ Khối lượng danh định: 2,453kg/m;

+ Cường độ chảy dẻo: fy = 420MPa

- Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép thường chịu nén khi tínhsức kháng mômen như sau:

Trong đó:

Mn: Sức kháng danh định;

As: Diện tích của cốt thép thường chịu kéo;

fy: Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường;

f A b

f

f A c

a

c

y s c

y s

' 1

1 ' 1

85 , 0 85

u s

jd f

M

j  0,92: Giả thiết với BTCT thường

- Tiết diện thép gần đúng có thể biểu diễn bới

Trang 29

s

u s

d

M A

330

h (mm)

ds (mm)

As (mm2)

As Chọn (mm2)

As tính toán cho 1m dài theo phương dọc cầu

I.4.1.3 Kiểm tra lượng cốt thép:

- Vì là biểu thức gần đúng nên cần kiểm tra sức kháng momen của cốt thép đã chọn

a Lượng cốt thép tối đa:

- Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn saocho:

y s



 (5.7.3.1.2-4)

1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất

65 0 69 0 7

28 50 05

s min

f

f 03 0 bd

A

p   (5.7.3.3.2-1)

Trong đó :

Trang 30

Cấu kiện Lưới thép (mm2) (mm) (mm) (mm2) 1 2

KQ 1 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối đa

KQ 2 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu

I.4.1.4 Tính toán cốt thép phân bố:

- Cốt thép phụ được đặt theo chiều dọc dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọccầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang Diện tích yêu cầu được tính theo phầntrăm cốt thép chịu mômen dương

- Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với làn xe

I.4.1.5 Tính toán cốt thép chống co ngót và nhiệt độ:

- Diện tích cốt thép tối thiểu cho mỗi phương:

y

g s

f

A 75 0

Trong đó:

Ag: Diện tích tiết diện nguyên mặt cắt (mm2);

Trang 31

fy: Cường độ chảy quy định của cốt thép.

I.4.1.6 Kiểm toán khả năng chịu lực của tiết diện:

I.4.1.6.1 Kiểm toán theo mômen:

Với:As,fy: đã biết;

ds: Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo;

bf85.0

fAb

f85.0

fAc

c

y s 1

1

' c

y s

Trong đó:

v v ' c

Trang 32

Av : diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2)

Vp : thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng Vì bảnkhông bố trí cốt thép dự ứng lực nên ta bỏ qua thành phần này

dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng cự ly đo thẳng góc với trụctrung hòa giữa hợp lực kéo và lực nén do uốn, nhưng không cần lấy ít hơn trị số lớn hơncủa 0,9ds hoặc 0,72h

Chọn dv max từ 3 giá trị sau: 0,9ds = 0,9.(500-50) = 405 mm

+ Xác định β, θ: đối với mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và

có ít nhất một lượng cốt thép ngang tối thiểu quy định trong 5.8.2.5 hoặc khi có tổngchiều cao thấp hơn 400 mm, có thể dùng các giá trị sau đây (5.8.3.4.1)

I.4.2 Đối với tiết diện tại giữa nhịp

I.4.2.1 Xác định nội lực cho các cấu kiện (BMC, sườn dầm bản đáy):

M (-) (KN.m)

Q (KN)

M (+) (KN.m)

M (-) (KN.m)

Q (KN)

Trang 33

I.4.2.2 Tính toán cốt thép chịu momen:

- Sử dụng cốt thép thường theo tiêu chuẩn ASTM A615M:

+ Số hiệu: N022;

+ Đường kính danh định: db = 21,5mm;+ Diện tích tiết diện ngang: Ab = 363mm2;+ Khối lượng danh định: 2,984kg/m;

+ Cường độ chảy dẻo: fy = 420MPa

- Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép thường chịu nén khi tínhsức kháng mômen như sau:

Trong đó:

Mn: Sức kháng danh định;

As: Diện tích của cốt thép thường chịu kéo;

fy: Cường độ chảy dẻo của cốt thép thường;

f A b

f

f A c

a

c

y s c

y s

' 1

1 ' 1

85 , 0 85

Trang 34

d

330

h (mm)

ds (mm)

As (mm2)

As Chọn (mm2)

As tính toán cho 1m dài theo phương dọc cầu

I.4.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép:

- Vì là biểu thức gần đúng nên cần kiểm tra sức kháng momen của cốt thép đã chọn

a Lượng cốt thép tối đa:

- Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn saocho:

fAc

1

' c

y s



 (5.7.3.1.2-4)

1: Hệ số quy đổi hình khối ứng suất

65 0 69 0 7

28 50 05

Trang 35

s min

f

f 03 0 bd

f’c: Cường độ quy định của bê tông (MPa)

fy: Cường độ chảy dẻo của thép chịu kéo (MPa)

- Kiểm tra lượng cốt thép:

KIỂM TRA LƯỢNG CỐT THÉP

(mm)

(mm2)

KQ 1

KQ 2

KQ 1 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối đa

KQ 2 : là kết quả kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu

I.4.2.4 Tính toán cốt thép phân bố:

- Cốt thép phụ được đặt theo chiều dọc dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọccầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang Diện tích yêu cầu được tính theo phầntrăm cốt thép chịu mômen dương

- Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với làn xe

Trang 36

I.4.1.6 Kiểm toán khả năng chịu lực của tiết diện:

I.4.1.6.1 Kiểm toán theo mômen:

Với:As,fy: đã biết;

ds: Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo;

bf85.0

fAb

f85.0

fAc

c

y s 1

1

' c

y s

Trang 37

p v v ' c

Trong đó:

v v ' c

α : góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ)

θ : góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong 5.8.3.4 (độ)

Av : diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2)

Vp : thành phần lực dự ứng lực hữu hiệu trên hướng lực cắt tác dụng Vì bảnkhông bố trí cốt thép dự ứng lực nên ta bỏ qua thành phần này

dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu, được lấy bằng cự ly đo thẳng góc với trụctrung hòa giữa hợp lực kéo và lực nén do uốn, nhưng không cần lấy ít hơn trị số lớn hơncủa 0,9ds hoặc 0,72h

Chọn dv max từ 3 giá trị sau: 0,9ds = 0,9.(500-50) = 405 mm

+ Xác định β, θ: đối với mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục và

có ít nhất một lượng cốt thép ngang tối thiểu quy định trong 5.8.2.5 hoặc khi có tổngchiều cao thấp hơn 400 mm, có thể dùng các giá trị sau đây (5.8.3.4.1)

II.Tính toán dầm theo phương dọc cầu:

II.1 Đặc điểm cấu tạo:

Trang 38

+ Diện tích 1 tao : 140 mm2

+ Mô đun đàn hồi E=207000 Mpa

II.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực:

- Khi tính toán nội lực và thi công kết cấu bằng phương pháp đúc hẫng, kết cấu được coinhư làm việc trong giai đoạn đàn hồi và chấp nhận nguyên tắc cộng tác dụng

- Độ cứng của tiết diện tính theo kích thước bê tông chưa xét đến bố trí cốt thép

- Quá trình tính toán nội lực ta xét tổ hợp theo từng giai đoạn thi công và khai thác đểthiết kế và kiểm tra tiết diện ở từng giai đoạn

- Kết cấu thi công bằng phương pháp đúc hẫng phải tính theo các giai đoạn sau

II.2.1 Giai đoạn thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ (từ đốt K0-K8) :

- Kết cấu chịu lực theo sơ đồ mút thừa Tải trọng tác dụng bao gồm :

+ Trọng lượng bản thân các đốt bêtông

+ Trọng lượng xe đúc ván khuôn

+ Hoạt tải thi công

+ Lực căng trong các bó cáp bố trí để chịu mômen âm

- Nội dung tính toán của giai đoạn này là phải xác định nội lực theo từng bước đúc hẫng

để kiểm tra và bố trí lượng cốt thép cần thiết khi thi công Tính toán kiểm tra độ võng cho từng bước thi công để điều chỉnh đảm bảo đúng cao độ của mút dầm khi hợp long

Trang 39

II.2.2 Giai đoạn thi công xong đoạn sát mố trên đà giáo, hợp long nhịp biên:

- Sau khi bê tông đốt hợp long đủ cường độ, tháo giàn giáo đoạn đúc gần bờ : Lúc nàykết cấu chịu thêm tải trọng bản thân của đoạn đúc trên giàn giáo và đốt hợp long

II.2.3 Giai đoạn thi công đốt hợp long giữa nhịp:

- Sơ đồ dầm là sơ đồ siêu tĩnh 3 nhịp chịu tác dụng của trọng lượng bê tông khối hợp long

II.2.4 Giai đoạn hoàn thiện:

-Khi đã hoàn thành thi công kết cấu nhịp tiến hành lắp các phần trên như các lớp mặtcầu, gờ chắn bánh, lan can tay vịn, thiết bị chiếu sáng Kết cấu chịu thêm tải trọng làtĩnh tải giai đoạn 2

II.2.5 Giai đoạn khai thác sử dụng:

- Trong giai đoạn khai thác sử dụng kết cấu chịu tác dụng của hoạt tải, chịu ảnh hưởngcủa từ biến, co ngót, lún mố trụ, thay đổi nhiệt độ Sơ đồ kết cấu là dầm liên tục

II.2.6 Tải trọng tác dụng :

II.2.6.1 Trọng lượng bản thân dầm: (DC)

-Trọng lượng thể tích của bêtông cốt thép dầm hộp lấy trung bình là : g =25KN/m3

II.2.6.2 Tĩnh tải giai đoạn 2: (DW)

- Theo kết quả tính toán sơ bộ ta có:

DW = DWmc+ DWlc+tv+bc + DWgcb = 28,55 (KN/m)

II.2.6.3 Hoạt tải:

- Hoạt tải ô tô : HL- 93 (theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 )

+ Chiều rộng phần xe chạy : BL = 8 m

+ Số làn xe thiết kế : nL = 2

+ Hệ số làn xe : m = 1

-Hoạt tải xe thiết kế HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của:

+ Xe tải thiết kế + Tải trọng làn thiết kế

+ Xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn thiết kế

a Xe tải thiết kế:

Trang 40

chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.

- Hoạt tải người đi bộ (PL) : p = 3KN/m2; tải trọng phân bố đều tính cho 2 lề người đirộng 1,5m

II.2.6.4 Tải trọng nhiệt độ:

Sự phân bố tải trọng nhiệt độ lấy theo tiêu chuẩn (Gradien nhiệt độ)

II.2.6.5 Tải trọng co ngót từ biến:

- Anh hưởng do co ngót từ biến được tính toán theo tiêu chuẩn CEB-FIB của Hàn Quốc

- Co ngót và từ biến của bê tông do chương trinh MiDas tự tính toán dựa theo thời hạn

và các giai đoạn thi công và khai thác

Trang 41

II.2.6.5 Tải trọng thi công cầu chính:

- Trọng lượng bản thân kết cấu (DL): g = 25 KN/m3

- Trọng lượng các khối neo: 2,5KN/m

- Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL): 4,8.10-4Mpa.12 = 5,30KN/m

Hình 2 Cánh tay đòn của ván khuôn và xe đúc

+ khối lượng bê tông ướt của các đốt dầm:

- khối lượng bê tông ướt của đoạn dầm đúc trên giàn giáo là:

Tiêu đề	Thiết Kế Kỹ Thuật
Tác giả	Hồ Xuân Trình
Người hướng dẫn	Ths. Nguyễn Tiến Oanh
Trường học	Khoa Xây Dựng Cầu Đường
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	5,88 MB