Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép phần 1

Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

6

PHẦN 2: DẦM CHỦ

Dùng dầm I bán lắp ghép căng sau lien hợp với bản mặt cầu

1.Chiều dày tối thiểu:

Tim

mm b

t

mm l

f s

2500

2800 800

5 0 200 12

5 0 12

6000 24000

25 0 4

ban

l

mm b

t

mm l

f s

1250

1400 800

25 0 200 6

25 0 6

3000 24000

125 0 8

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

4 Hệ số phân phổi cho momen:

n - tỷ số modun đàn hồi giữa vật liệu và mặt cầu:

103.4



x

= 2.1

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

3 0 4 0

K L

S S

3 0 4

0

23 2 24000

2500 4300

mg = 0.075 +

1 0 3

2 0 6 0

S S

2 0 6

0

23 2 24000

2500 4300

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

189

dah Q

P/2 P/2

Một làn chất tải - Nguyên tắc đòn bẩy P=1

mgME =emgMI = 0.573x1=0.573

c Phần bản dành cho người đi:

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

dah Q

P/2 P/2

Dùng phương pháp đòn bẩy

2

10700 3600

2

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Vị trí 100:

DAH M100 DAH V100

) =254kN

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

MTR = 3

10

)2400(254

= 426.7kNm Tải trọng làn

21600 10

) 21600 ( 3 9 5

2400(3

35KN 145KN

145KN

4300 4300

19200 10

) 19200 ( 3 9

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

35KN 145KN

145KN

4300 4300

145KN 145KN 35KN

9.3KN/m 9.3KN/m

16800 10

) 16800 ( 3 9 5

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

DAH M104

DAH V104 24000

35KN 145KN

145KN

4300 4300

14400 10

) 14400 ( 3 9

4300 4300 145KN 145KN

DAH M105

DAH V105 24000

35KN 145KN

145KN

4300 4300

Xe tải HL93:

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

12000 10

) 12000 ( 3 9 5

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Vu (kN)

[1.25DC +1.5DW +1.75(LL + IM)] 1079.05 900.80 731.22 570.37 418.12 216.46

Bảng Tổng hợp nội lực dầm ngoài





Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

DC2(lan can) len

tiet dien lien hop 0.00 61.04 108.52 142.43 162.78 169.56

DW (lên tiết diện

DC2(lan can) len

tiet dien lien hop 28.26 22.88 18.04 13.74 9.99 0.00

DW lên tiết diện

+ IM)]

0.00 1949.40 3446.57 4491.82 5084.65 5225.75

Vu (kN)

[1.25DC +1.5DW + 1.75(LL

8 Trạng thái giới hạn sử dụng:

a Giới hạn ứng suất cho bó cốt thép kéo sau:

fpu =1860 Mpa độ trùng thấp 12.7mm tao 7 sợi

b Giới hạn ứng suất cho bêtông:

f’c = 55MPa cường độ chịu nén 28 ngày

f’ci = 0.75f’c = 40MPA cường độ lúc căng cốt thép





Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

Ứng suất tạm mất mát - kết cấu dự ứng lực toàn phần:

Ứng suất nén: fct= 0.6f’ci = 0.6(40) = 24 MPa

Ứng suất kéo: fti = 0.25 f ci' = 0.25 40 = 1.58 MPa

Ứng suất ở trạng thái gới hạn sử dụng sau mất mát - kết cấu dự ứng lực toàn phần:

Ứng suất nén: fc = 0.45 f’c = 0.45 (55) =24.75 MPa

Ứng suất kéo: ft = 0.5 f ' c = 0.5 55 =3.71 MPa

Môdun đàn hồi:Eci = 4800 f ' ci = 4800 40 = 30360 MPa

Ec = 4800 f ' c = 4800 55 = 35600 MPa

c Sơ bộ chọn cốt thép căng sau

Kiểm tra ứng suất nén giới hạn bêtông do tải trọng sử dụng hoặc kiểm tra cường độ tiết diện chịu tải trọng có hệ số Khi chịu tất cả tải trọng, cần tính với các đặc trưng tiết diện liên hợp Để chuyểnbản bê tông đổ tại chỗ thành bê tông dầm tương đương, tỷ số Modun n =0.74

Giải thiết chiều cao vút 50mm và dùng chiều rộngh bản cánh có hiệu 2530mm cho dầm ngoài

543000 388500

2 785 543000 5

92 388500

10000000001

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

8.278

10000000001

10000000001

Tính sơ bộ giữa nhịp dầm ngoài:

Trị số nhỏ nhất của lực kéo sau Ff để đảm bảo ứng suất ở thớ dưới của dầm không vượt quá giới hạn 3.71MPA trong tiế diện liên hợp ở giai đoạn khai thác có thể biểu diễn như sau:

S

M M S

M S

M S

e F

A

F f f g dg ds da L

71 3

3 2

1 1

Mdg – Momen do trọng lượng bản thân dầm =988.56kNm

Mds – Mômen do tĩnh tải của bêtông + dầm ngang =1862.18kNm

Mda - Momen do tĩnh tải chất thêm =289.1kNm

ML - Momen do hoạt tải + Xung kích (Trạng thái giới hạn sử dụng) =883.5x0.8=706.8kNm

eg - Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến trọng tâm cốt theo kéo sau:

7 266

8 706 1 289 3

229

18 1862 229.3

56 988 000 229.3x1000

8 548

M – Momen có hệ số trạng thái tiết diện cuờng độ I:

h - Chiều cao toàn phần của tiết tiện liên hợp = 1450mm

Aps 1.0 0.95 1860 0.9 1450

100000075

.5225)

9.0(95

x h

Chọn 6 bó,mỗi bó 7 tao, đường kính ống gen,phía trong la 55mm,phía ngoài là 60mm

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

TI? T DI? N GI? A NH?P TI? T DI? N Đ? U NH?P

Bố trí cốt thép và độ lêch tâm các bó thép tiết diện

TIẾT DIỆN GIỮA NHỊP TIẾT DIỆN 1/4 NHỊP TIẾT DIỆN ĐẦU NHỊP

fpCR = mÊt m¸t do tõ biÕn cña bª t«ng (MPa)

fpR2 = mÊt m¸t do tù chïng (d·o) cña cèt thÐp dù øng lùc (MPa)

a) TÝnh mÊt m¸t do tôt neo

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

- fpj- ứng suất trong cốt thép khi kích Ta có thể lấy f pj=1336 Mpa

- Với vật liệu bằng ống bọc polyethylene thì K = 6.6*10 7 ,  =0.23

Từ đó ta có bảng tính mất mát ứng suất do ma sát nh sau

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

c) Tính mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi

Mất mát do co ngắn đàn hồi trong các cấu kiện kéo sau, ngoài hệ thống bản ra, có thể lấy bằng :

cgp i c

p

E

E 2N

1 N



- N = 6 bó

- fcgp = tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm các bó thép dự ứng lực do lực dự ứng lực sau khi kích và

tự trọng của cấu kiện ở các mặt cắt mô men max (MPa)

- Mdg = 1200 kNm

-g

CL dg g

CL i

g

i cpg

I

e M I

e F A

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

 Với các cấu kiện kéo sau :

fpSR = (93 - 0.85 H) (MPa) trong đó :

H - độ ẩm tơng đối của môi trờng, lấy trung bình hàng năm (%) , H = 80%

pSR

f

e) Tính mất mát do từ biến của bêtông

Mất mát dự ứng suất do từ biến có thể lấy bằng :

fpCR = 12,0 fcgp - 7,0 fcdp  0 (5.9.5.4.3-1)trong đó :

fcgp = ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực (MPa)

fcdp = thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực do tải trọng thờng xuyên, trừ

tải trọng tác động vào lúc thực hiện lực dự ứng lực Giá trị fcdp cần đợc tính ở cùngmặt cắt hoặc các mặt cắt đợc tính fcgp (MPa)

f pF = mất mát do ma sát dới mức 0.70f py ở điểm xem xét

f pES = mất mát do co ngắn đàn hồi (MPa)

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

B- kiÓm to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n sö dông

1) Giíi h¹n øng suÊt trong bªt«ng vµ thÐp dù øng lùc

a) Giíi h¹n øng suÊt trong bªt«ng

a.1) Giíi h¹n øng suÊt kÐo

a.1.1) Trong giai ®o¹n c¨ng kÐo

Giíi h¹n øng suÊt nÐn :

tg

dg tg

CL i g

i

M S

e F A

CL i g

i bi

S

M S

e F A

ds tg

dg tg

CL f g

f

M M S

M S

M S

e F A



Giíi h¹n øng suÊt kÐo :

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

bc

L da bg

ds bg

dg bg

CL f g

f tf

S

M M S

M S

M S

e F A

b) Kiểm tra độ võng

Hệ dầm đã cho là dầm đơn giản , do đó độ võng giới hạn là :    

800

26000 800

L

32.5 mm

Để kiểm ra độ võng của dầm chủ , ta xếp tải lên tất cả các làn

Sơ đồ xếp tải kiểm tra võng nh hình sau :

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

Khi tính toán độ võng , các giá trị mômen ở trên cần đợc nhân với hệ số mg = 1.2*1/n = 1.2*

*)10

*1364

*13000

*2

1(

*2

*3.0

*10

*38.170953

*33915

* 3 / 2 (

* ) 4 38

* 4300

* 5 0 (

* 2

) 5425

* 4300

* 393 (

* 2 ) 4350

* 3 / 2 (

*

) 8700

* 9 313

* 5 0 ( ) 4350

* 3 / 2 (

* ) 8700

* 393

* 5 0 (

* 10

* 3 0

* 10

* 38 170953

* 33915

*10

*3.0

*10

*38.170953

*

33915

So sánh với trị số giới hạn của độ võng ở trên ta thấy đều thoả -> Điều kiện về độ võng là đạt

c) Trạng thái giới hạn mỏi

Sơ đồ xếp tải nh hình sau :

145kN145kN

35kN

90004300

7036 0



SE M

10

*4.294

10

*)1504.1100(

*10

2





c

p cpg pFL

E

E f

Mpa

-> Trạng thái giới hạn mỏi đợc thoả mãn

C) Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I

1) Sức kháng uốn

Điều kiện kiểm toán : M u   M n

Trong đó : Mn - sức kháng uốn danh định tiết diện chữ I :

) 2 2 ( ) ( 85 0 ) 2 (

f w c

p ps ps n

h a h b b f a

d f A

Với f ps- ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trớc ở sức kháng danh định

) 1

(

p pu

ps

d

c k f

f  

) 04

1 ( 2

pu

py

f f

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

p

pu ps w

c

f w c

pu ps

d

f kA b f

h b b f f

A c

' 1

85 0

) (

85 0 ,



e

d c

ë ®©y ta sö dông cèt thÐp D¦L toµn phÇn nªn d  e d p

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bờtụng Cốt Thộp

Kiểm toán theo công thức : V u  V n

Với :  - hệ số sức kháng cắt ,  =0.9

n

V - sức kháng cắt danh định , V n đợc lấy theo trị số nhỏ hơn trong hai trị số sau :

p s c

V    và V n  0 25f c'b v d v V p

v v c

V  0 083  '

s

g g

d f A

V s  v y v(cot  cot )sin

+ Bề rộng chịu cắt có hiệu : ta lấy b v bằng chiều rộng của bản bụng

Kết quả tính toán nh sau :

p u

d b

V V v

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép

002.0

cot5.05

po ps u

u v

u

x

A E A E

f A g V N

ps p s s

A E A E

A E A E F

E

E f f

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép