Thiết kế cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp đơn giản l=25 m

Đối với dầm trong + Một làn chịu tải thiết kế I : Mô men quán tính chống uốn của tiết diện phần dầm chủ... Là tải trọng rải đều trên toàn bộchiều dài dầm coi nh rải đều trên toàn bộ bề

Trêng §¹i Häc GiaoTh«ng VËn T¶i

Khoa C«ng Tr×nh

Bé m«n : CÇu - HÇm

ThiÕt KÕ m«n häc cÇu dÇm thÐp liªn hîp

Gi¸o viªn híng dÉn : PGS.TS TrÇn §øc NhiÖm

I Nội dung thiết kế:

Thiết kế kết cấu cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT nhịp giản đơn

II.Số liệu thiết kế:

1 Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93 + Tải trọng người đi bộ 3.10− 3mpa

8 Bêtông bản mặt cầu cấp 28 MPa

III Tiêu chuẩn thiết kế:

Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế của Bộ GTVT: 22 TCN 272 - 05

PhÇn thuyÕt minh

I C¸c sè liÖu cña bªt«ng, thÐp vµ lùa chon mÆt c¾t:

1 Số liệu của bêtông làm bản mặt cầu:

Bê tông làm bản mặt cầu :

1 Cờng độ nén quy định của bê tông fc’ = 28 Mpa

2 Mô đun đàn hồi của bê tông Ec = 0,043 , '

c f c

2 Thép hợp kim thấp cờng độ cao M270 Cấp 345

250 1500

2000

11500 7000

2%

H×nh 2: MÆt c¾t ngang kÕt cÊu nhÞp

4.KÝch th íc mÆt c¾t dÇm ngang:

Sè lîng dÇm ngang theo ph¬ng däc cÇu 5

ChiÒu dµy b¶n c¸nh dÇm ngang tfn = 16.5 mm

DiÖn tÝch mÆt c¾t dÇm ngang An = 11400 mm2

Tĩnh tải rải đều trên 1 dầm chủ là = 0.23717 KN/m

+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày

bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm 2335 mm

Vậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm giữa là : 2000 mm

1.2.Dầm biên

Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu

của dầm giữa cộng trị số nhỏ nhất của các đại lợng sau:

+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2

độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính 1167,5 mm

b b

H×nh 4: MÆt c¾t liªn hîp cña dÇm trong vµ dÇm biªn

3.1 §èi víi mÆt c¾t nguyªn:

) 2 (

) 2 (

ft ft

fc fc

fc

 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa nhất:

3 2

3

2

.

12

2

12

)

2 (

12

+

− +

=

ft ncd

w

w ft

ncd ft ft ft ft fc

nct fc fc fc fc nc

t

D Y

D t

D t t

Y t b t b t

Y t b t b I

b) Thay số tính toán ta đợc kết quả sau:

Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéo Yncd 461.989 mm

Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu nén Ynct 538.011 mm

3.2 Đối với mặt cắt liên hợp

w ft ft fc fc lh

.

+

−

=

2

2

) 2 (

) 2 (

vs s

s ft w

ft ft ft

fc fc

fc lh

t t d n

t b t

D t D

t t b

t d t b S

 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của mặt cắt liên hợp:

3 2

3

2

12

2

.

12

2

12

)

2 (

12

+

− +

=

lhd

s vs s

s s s ft

lhd w

w ft

lhd ft ft ft ft fc

lht fc fc fc fc lh

Y

t t d t n b

t n

b t

D Y D t

D t t

Y t b t b t

Y t b t b I

b) Thay số cho từng trờng hợp

+ Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT hệ liên

kết dọc

* Liên kết dọc dùng thép góc đều cạnh có : 100x100x14

1.2-Tĩnh tải giai đoạn II (Tác dụng lên mặt cắt liên hợp):

*Tĩnh tải do trọng lợng rải phân cách

Bề rộng dải phân cách Bpc 0.25 m Chiều cao rải phân cách Hpc 0.00 m

DCpc 0.00 KN/m Vậy tĩnh tải giai đoạn II là: DC2 = 7.61 kN/m

1.3/ Tổng hợp các loại tĩnh tải tác dụng lên dầm

Coi lan can chỉ do dầm biên chịu.(cha nhân hệ số )

2.1 Các hoạt tải tác dụng gồm:

 Hoạt tải HL93 bao gồm:

+xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế

3 Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn:

3.1 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen:

3.1.1 Đối với dầm trong

+ Một làn chịu tải thiết kế

I : Mô men quán tính chống uốn của tiết diện phần dầm chủ

A : Diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủ

eg : Khoảng cách từ trọng tam bản mặt cầu đến trọng tâm của dầm

Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm giữa

max(0,40763;0,28309) 0,40763

mg

g = =

3.1.2 Đối với dầm ngoài:

+ Một làn chịu tải thiết kế : Dùng phơng pháp đòn bẩy

1 , 0 3

3 , 0 4 , 0

4300 06

=

s

g mi

Lt

K L

S S

g

1 , 0 3

2 , 0 6 , 0

2900 075

S S g

0.2 1.1

HL

+ Hai làn thiết kế: )

2800 77

, 0

mg

d g

d e= 250 mm : Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉa

250 0,77 0,77 0,859

2800 2800

e d

⇒g = 0,5602.0,859= 0,48136

3.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt (A.4.6.2.2.3)

3.2.1 Đối với dầm trong

+ Một làn chịu tải thiết kế:

3.2.2 Đối với dầm ngoài

+ Một làn chịu tải thiết kế theo quy tắc đòn bẩy gHL1= 0.78

+ Hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải

g=g vg.(0,6+ )

3000

e d

Vì de= 250 mm

⇒g = 0,5602.0,683= 0,48136

11

S

3.3 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối ng ời đi bô

Sử dụng phơng pháp đòn bẩy cho cả mô men và lực cắt coi tải trọng ngời là

2.Nội lực dầm chủ do tĩnh tải gây ra:

x

+Diện tích Đah mô men

tt

tt tt M

L

x L x

2

= ω

+Lực cắt - Phần âm:

tt V

- Phần dơng : ( )

tt

tt V

L

x L

2

2

−

= + ω

2.2 Bảng giá trị mômen do tĩnh tải giai đoạn I: (có nhân với hệ số tải trọng ).

Mô men tại mặt cắt i đợc tính nh sau: M i1= γP.DC1 ωM

+γP = 1 , 25 Với TTGH Cờng độ I

+γP = 1 Với TTGH Sử dụng

Mômen do DC1 gây ra TTGH Cờng độ 1 TTGH Sử dụng

MC Dầm x (mm) W (m2) Dầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài

L/4 6100 55.815 863.5449 863.5449 690.8359 690.8359 L/3(M Nối) 8133.3333 66.1511 1023.4606 1023.4606 818.7685 818.7685 L/2 12200 74.42 1151.3932 1151.3932 921.1145 921.1145

= +

DW

γ γDW− = 0 , 65

+ë TTGH Sö dông γP+ = γP− = γDW+ = γDW− = 1

Gèi 0 12.2 0 51.131 124.636 34.087 92.891

L/4 6100 6.863 0.763 27.376 65.415 17.044 46.446

L/2 12200 3.05 3.05 7.244 12.389 0 0

3 Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra

3.1 Bảng tổng hợp mô men do tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tải trọng) M DC+DW = η (M i1+M i2) = 0 , 95 (M i1+M i2)

4 Mômen do hoạt tải gây ra:

4.1 Do xe 3 trục gây ra:

 Tải trọng của bánh xe và khoảng cách của chúng xem hình vẽ

 Cách xếp xe lên đờng ảnh hởng (ĐAH): Xếp xe sao cho hợp lực của các trụcbánh xe và trục bánh xe gần nhất cách đều tung độ lớn nhất của ĐAH

35.(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x)

X = 1,455 (m)

Trong đó: Pi: Trọng lợng các truc xe.

yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen

Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và mômen của dầm chủ:

4.3 Do tải trọng làn gây ra:

Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm

4.4-Do tải trọng ng ời gây ra:

Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 3kN/m2. Là tải trọng rải đều trên toàn bộchiều dài dầm coi nh rải đều trên toàn bộ bề rộng lề ngời đi Tải trọng ngờikhông tính hệ số xung kích

5 Lùc c¾t do ho¹t t¶i g©y ra:

5.1 Do ho¹t t¶i xe 3 trôc g©y ra:

Y1 y2

110 KN 110 KN

1,2 M

Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi tại mặt cắt i do xe 2 trục

Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và lực cắt của dầm chủ:

5.3-Do tải trọng làn gây ra:

Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm Tải trọng làn không tính hệ số xung kích

5.4-Do tải trọng ng ời gây ra:

Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 3 kN/m2. Là tải trọng rải đều trên toàn bộchiều dài dầm Tải trọng ngời không tính hệ số xung kích

6.1-B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ m«men tÝnh to¸n sau khi nh©n hÖ sè:

M = η γ (M xetk( 1 +IM).g mHL +M lan.g mLan +M PL.g mPL)

η= 0,95 : HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng

(1+IM) =1+0,25 =1,25

6.2 B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ lùc c¾t tÝnh to¸n sau khi nh©n hÖ sè:

V = η γ (V xetk( 1 +IM).g mHL +V lan.g mLan +V PL.g mPL)

η=0,95 HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng

(1+IM) =1+0,25 =1,25

gm : HÖ sè ph©n bè t¶i träng

7.Tổng hợp kết quả tính nội lực do toàn bộ tải trọng gây ra:

Bằng tổng nội lực do tĩnh tải và hoạt tải (đã tính ở phần trên)

7.1 Bảng tổ hợp mômen tính toán do toàn bộ tải trọng gây ra:

7.2-Bảng tổng hợp lực cắt tính toán do toàn bộ tải trọng gây ra:

V Thiết kế và kiểm duyệt dầm chủ:

 Sau khi tính toán nội lực dầm chủ cho dầm trong và dầm biên so sánh ta thấydầm trong bất lợi hơn nên ta tính toán thiết kế cho dầm trong

 Các dầm có mặt cắt chữ I chịu uốn phải đợc thiết kế theo:

 Sức kháng uốn theo TTGH cờng độ

 Sức kháng cắt theo TTGH cờng độ

 TTGH sử dụng đối với độ võng và độ vồng thiết kế

 Tính toán mỏi

1 Kiểm tra điều kiện cấu tạo:

1.1 Tỉ lệ cấu tạo chung :

Công thức kiểm toán: 0,1 yc 0,9

y

I I

12

w ft

ft fc fc y

t D b t b t

12

3

fc fc yc b t

1.2 Kiểm tra độ mảnh của s ờn dầm.

Tải bản FULL (file word 47 trang): bit.ly/3mtI8M4

Dự phũng: fb.com/TaiHo123doc.net

Vì dầm không có sờn tăng cờng dọc nên điều kiện kiểm tra là:

c w

c

f

E t

D

77 , 6

2

≤

Trong đó:

+D c: chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi

+ f c :ứng xuất ở bản cánh chịu nén do lực tính toán

1.2.1 -Giai đoạn I.(n)

- f c:ứng suất bất lợi nhất trong cánh nén do:

+Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : f c= 99,068 ( Mpa)

+Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : f c= tt2 42,112

cnd lt

M Y

+Ngời đi và HL93 : f c= cnt 112,435

lt

M Y

cp

F

E t

D

76 , 3

- Dcp: Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo.

- Fyc: Cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất đợc qui định của bản cánh chịu nén,

Fyc = 345 (Mpa)

Để xác định Dcp phải xác định trục trung hoà dẻo (TTHD) của mặt cắt liên hợp TTHD của mặt cắt đợc xác định trên cơ sở cân bằng lực dẻo của các thànhphần của mặt cắt

Lực dẻo trong thành phần thép của tiết diện ngang là tích số của diện tíchbản biên, vách ngăn và cốt thép với cờng độ chảy thích hợp

Lực dẻo trong phần bê tông chịu nén của tiết diện xác định trên cơ sở tơng

đơng giữa khối ứng suất hình chữ nhật và khối ứng suất phân bố đền 0,85f’c

Bỏ qua vùng bê tông chịu kéo

⇒ Nên TTHD đi qua bản cánh của dầm chủ

Do trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh chịu nén nên Dcp = 0