(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế cầu dầm BTCT DUL nhịp giản đơn dài 25m tiết diện 1 căng sau

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS.. II.4 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên liên hợp:Tỉ số mô dun giữa thép và bê tông : Bản bê tông có f c'  30MPa... NGUYỄ

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ

PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA XÂY DỰNG

THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN DÀI 25M TIẾT DIỆN I

CĂNG SAU

GVHD: NGUYỄN TRỌNG TÂM SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA MSSV: 15127078

SKL006829

Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2020

Trang 2

KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

- 

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GIẢN ĐƠN DÀI 25M TIẾT DIỆN I CĂNG SAU

Trang 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂMPHẦN 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG I: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

I SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

7 34.0 1.738 0.812 0.125 7o10’ sạn Laterite L1

Cát hạt trung lẫn sỏi sạn

21.2 1.984 1.016 0.03 37o25’ L6

II CÁC NGUYÊN TẮC KHI THIẾT KẾ CẦU:

Đảm bảo về mặt kinh tế: Hao phí xây dựng là ít nhất, hoàn vốn nhanh và thu lợinhuận cao

Đảm bảo về mặt kỹ thuật: Đảm bảo đủ khả năng chịu lực theo yêu cầu thiết kế, đảmbảo ổn định và thời gian sử dụng lâu dài

Đảm bảo về mặt mỹ quan: Hòa cùng và tạo dáng đẹp cho cảnh quan xung quanh.Dựa vào ba nguyên tắc trên ta phải chú ý một số vấn đề sau:

Phương án thiết kế phải dựa trên điều kiện địa chất, thủy văn và khổ thông thuyền

Cố gắng tận dụng những kết cấu định hình sẵn có để công xưởng hóa và cơ giới

hóa hàng loạt nhằm giảm giá thành công trình

Tận dụng vật liệu sẵn có tại địa phương

Áp dụng những phương pháp thi công tiên tiến nhằm đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình

Trang 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂMCHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN DẦM THÉP LIÊN

HỢP BTCT

I Các số liệu thiết kế:

Kết cấu nhịp gồm có 5 dầm chính

Khoảng cách giữa 2 trục của dầm chính: 2100mm

Chiều dài toàn dầm: 25000mm

Chiều dài tính toán: 24400mm

Kết cấu lan can lề bộ hành giống như phương án sơ bộ 1

Khoảng cách các hệ LKN là 4880mm Được cấu tạo như trong bản vẽ

Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 24400mm

Chiều cao của dầm thép: h = 1600mm

Trang 6

Bề dày cánh dưới dầm: tf = 25mm

Khoảng cách giữa 2 trục dầm chủ: S = 2100mm

Bề rộng bản hẫng = 1050mm

Lưới trên và dưới sử dụng thép có gờ 12, khoảng cách giữa các thanh: a = 200mm

3

II.2 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm thép:

Diện tích mặt cắt ngang dầm :

As = bc tc + dt w + bf tf + bf1 tf1

= 30025 + 152518 + 40025 + 500 25

= 57450mm2

Chọn trục X – X đi qua đáy dầm như hình vẽ

Trang 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KTXD CTGT GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM

II.3 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa liên hợp:

Tỉ số mô đun giữa thép và bê tông:

Bản bê tông có f c' = 30MPa , theo điều 6.10.3.1.1b ta có: n =8

Xác đinh bề rộng có hiệu của bản cánh:

Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu trong bản bê tông dầm giữa trong tác dụng liênhợp được xác định như sau:

Trang 9

II.3.1 Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Diện tích phần dầm thép: As = 57450mm2

Diện tích phần cốt thép dọc bản: A ct = 22  3.14 122

= 2486.88

mm2 4

Trong đó 22 là số thanh thép trong phạm vi be

Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép:

Mô men tĩnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dầm thép:

Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện nguyên dầm thép đến trục trung hoà tiết

diện liên hợp ngắn hạn:

Trang 11

II.3.2 Tiết diện liên hợp dài hạn:

Diện tích mặt cắt ngang dầm:

Diện tích phần dầm thép: As = 57450mm2

Diện tích phần cốt thép dọc bản: 22  3.14x 2 2

ct

4

Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép:

A c 2100200 + 300100 + 1002

bt

383n

Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm At = 57450 + 2486.88 + 19166.67 = 79103.55mm2

Mô men tĩnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dầm thép:

diện liên hợp dài hạn:

Trang 12

II.4) Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên liên hợp:

Tỉ số mô dun giữa thép và bê tông :

Bản bê tông có f c'  30MPa theo điều 6.10.3.1.1b ta có : n =8

Xác đinh bề rộng có hiệu của bản cánh:

Trang 13

Theo điều 4.6.2.6 chiều rộng có hiệu trong bản bê tông dầm biên trong tác dụng liênhợp được xác định như sau :

II.4.1) Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

Diện tích phần dầm thép : As = 57450 mm2

Diện tích phần cốt thép dọc bản 22x3.14x12 2

ct

4

Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép

Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm Ac = 57450+2486.88+57500 = 117436.88 mm2

Mô men tĩnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dầm thép

diện liên hợp ngắn hạn : C  S

Trang 14

Mô men quán tính của tiết diện liên hợp ngắn hạn:

Trang 15

II.4.2) Tiết diện liên hợp dài hạn:

Diện tích phần dầm thép : As = 57450 mm2

Diện tích phần cốt thép dọc bản

Diện tích phần bản bê tông đã được quy đổi thành thép

Vậy diện tích mặt cắt ngang dầm At = 57450+2486.88+19167 = 79103.88 mm2

Mô men tĩnh của dầm đối với trục trung hoà của tiết diện nguyên của dầm thép

diện liên hợp dài hạn :

Trang 16

tdt ttt

Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp dài hạn đến mép trên bản bê tông

y btt  yttt  ts  hv  708.79  200 100  1008.79

Mô men quán tính của tiết diện liên hợp dài hạn

Trang 17

Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép dầm và bê tông bản mặt cầu

Mô đun đàn hồi của vật liệu thép làm dầm

Id = 21351881439 mm4 : Mô men quán tính của tiết diện nguyên dầm thép

A = 57450 mm2 : diện tính của tiết diện nguyên dầm thép

thép đến trọng tâm bản mặt cầu:

: Khoảng cách từ trọng tâm dầm

Trang 18

Khi có trên một làn xe chất tải: m.gMM I

Trang 19

( m g) SI

 0.075  ( )0.6.( )0 2.(

Hệ số phân bố mô men

Khi có 1 làn xe xếp tải: tinh theo nguyên tắc đòn

Trang 21

II.6) Tính nội lực cho dầm chính:

II.6.1) Tải trọng tác dụng:

Tĩnh tải:

Trọng lượng bản thân dầm thép :

Diện tích mặt cắt ngang dầm : As = 57450

mm2 Tải trọng phân bố theo phương dọc cầu

q d   As  7, 85.10 6.57450  0, 451KG / mm

Trọng lượng bản mặt cầu

Tải trọng phân bố theo phương dọc tác dụng lên dầm biên và dầm giữa tương ứng là:

Giả thiết tải trọng lan can lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống dầm biên

và dầm giữa là khác nhau phần nằm ngoài bản hẩng sẽ do dầm biên chịu còn phầnnằm trong sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chịu theo tỉ lệ khoảng cách từ diểm đặtlực đến mỗi dầm

Phần gờ chắn và lề bộ hành bên ngoài bản hẫng:

3Phần gờ chắn và lề bộ hành bên trong bản hẫng:

3Trọng lượng lan can lề bộ hành truyền xuống dầm biên:

Trang 22

Liên kết ngang:

Trang 23

Theo phương dọc cầu bố trí 7liên kết ngang Khoảng cách giữa các liên kết ngang là

Thanh giằng xiên là thép góc đều cạnh L100x100x10 có các đặc trưng

Diện tích tiết diện : As = 1920 mm2

Trang 25

Tải trọng người đi bộ: là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10-3 MPa

Tải trọng xung kích: là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng25% tại trọng của mỗi xe

II.6.2) Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:

Trong đó : X1 X2 X3 là khoảng cách từ vị trí gối dầm Đường

ảnh hưởng mô men và lực cắt của các mặt cắt đặc trưng :

Trang 26

ydx yax tung độ dương và âm của đah lực cắt tại x k

Xác định nội lực cho dầm

Trang 27

THIẾT KẾ CẦU BTCT DUL – SVTH: TRẦN PHẠM DUY NGHĨA 14

Trang 28

Tĩnh tải:

Mô men

Giai đoạn 1 : chịu tác dụng của tải trọng bản thân dầm trọng lượng bản mặt cầu và

trọng lượng của hệ liên kết ngang

Trang 29

Dầm giữa:

Trang 30

Trạng thái giới hạn sử dụng

Trang 31

GDI V

Trang 32

Giai đoạn 2 : chịu tác dụng của tải trọng lan can lề bộ hành và lớp phủ mặt cầu

Mô men do xe 3 trục thiết kế gây ra

Xét hai trường hợp đặt xe như sau để gây ra nội lực là lớn nhất :

Trang 33

Xét trường hợp đặt xe như sau để gây ra nội lực là lớn nhất :

Trang 34

Mô men do tải trọng làn gây ra :

 9,3N / mm= 0.93 KG/mm

Mln  M qln  71401.25.0,93  91140KGm

Mô men do tải trọng người đi bộ gây ra :

Ta có tải trọng người đi bộ theo tiêu chuẩn thiết kế:

q

 300 KG /

m

2  3.10

4

KG / mm

2

PL

Trang 35

Trang 37

Trang 38

Lực cắt do tải trọng làn gây ra

Vln  vd qln  2975.0,93  3255kg

Lực cắt do tải trọng người đi bộ gây ra

Ta có tải trọng người đi bộ theo tiêu chuẩn thiết kế: q

Trang 39

Trang 41

BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC DẦM GIỮA

Trang 42

phạm vi đồ án tốt nghiệp này em chọn dầm biên để tính toán

Trang 43

II.7) Kiểm toán sức kháng uốn của dầm thép:

II.7.1) Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn I:

Trong giai đoạn I chỉ có dầm thép chịu lực tĩnh tải bản mặt cầu và hệ liên kết ngang là

tải trọng để kiểm tra khả năng chịu lực của dầm

Kiểm tra tỷ lệ chung cấu tạo:

Cấu kiện chịu uốn phải được cấu tạo sao cho tỷ lệ sau được thỏa mãn :

I 450741150

Điều kiện kiểm toán thỏa

Ưng suất lớn nhất ở biên dưới dầm thép:

Trang 44

=21351881439mm4 Ưng suất lớn nhất ở biên trên dầm thép :

Trang 45

M I : mô men ở trạng thái giới hạn cường độ giai đoạn I

fc : ứng suất của bản cánh chịu nén do tải trọng tính toán fc =7.71 KG/mm2

 6.67 20000344,84 Vậy điều kiện kiểm toán thỏa

7.71

II.7.2) Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn II:

Xác đinh mô men chảy của tiết diện dầm biên giai đoạn II:

của tiết diện dầm thép :

Trang 46

phủ) ở trạng thái giới hạn cường độ tác dụng lên tiết diện dầm thép đã liên hợp Khi đó

Trang 47

dầm làm việc theo tiết diện dầm thép liên hợp dài hạn Và tính cho thớ dưới của dầmthép sẽ gây ra ứng suất lớn hơn để gây bất lợi hơn

M : mô men bổ sung do yêu cầu đạt giới hạn chảy một trong các biên của dầm thép khidầm làm việc theo tiết diện dầm thép liên hợp ngắn hạn Và tính cho thớ dưới của dầmthép sẽ gây ra ứng suất lớn hơn để gây bất lợi hơn

Xác đinh mô men dẻo của tiết diện dầm biên giai đoạn II:

Xác định các lực hóa dẻo trên tiết diện dầm

Để đơn giản trong tính toán ta quy đổi phần vút bê tông từ tiết diện hình thang về tiết diện hình chữ nhật tương đương

Trang 48

P f  bf t f F y

Trang 49

d : chiều cao bản bụng dầm d= 1525 mm

Fy : cường độ chảy của vật liệu thép làm dầm Fy = 345 MPa = 34.5 KG/mm2

ntd : số thanh cốt thép ở lưới dưới bản bê tông trong pham vy bề rộng có hiệu nct =10

Act : diện tích của một thanh cốt thép có đương kính là 10 3,14.10 2

Trang 51

ct 

3,14.102

 78,5mm24

fy : cường độ chảy dẻo của vật liệu làm thép dọc fy = 280 MPa = 28KG/mm2

f c' : cường độ chịu nén của bê tông

Chiều rộng quy đổi bvtd = 400 mm

Chiều cao quy đổi hv = 100 mm

c

= 30 MPa = 3KG/mm2

P v  400.100.0,85.3  102000KGLực dẻo trong bản bê tông dầm :

c

Trong đó :

f c' : cường độ chịu nén của bê tông f

Chiều rộng có hiệu của bản bê tông

be Chiều cao bản bê tông ts = 200 mm

= 1900 mm

P b  1900.200.0,85.3  969000KG

Xác định vị trí trục trung hòa dẻo (PDA) :trục trung hòa của lực hóa dẻo

Vị trí trục trung hòa được xác định trên cơ sở cân bằng lực dẻo chịu kéo với lực dẻo chịu

Vậy trục trung hòa PDA sẽ đi qua bản bụng của dầm thép

Đặt khoảng cách từ mép dưới bản biên dầm thép đến trục trung hòa PDA là Y

Trang 53

Mô men dẻo của tiết diện được xác định theo công thức :

Trang 55

Phân loại tiết diện dầm:

Ta kiểm tra tiết diện theo yêu cầu của tiết diện đặc

chắc Kiểm tra độ mảnh của tiết diện

Nếu tiết diện là đặc chắc thì độ mảnh bụng dầm sẽ thỏa điều kiện :

E =200000 MPa : mô đun đàn hồi của thép làm dầm

2 

281,5  31,28  3,76 200000  90.53  Điều kiện kiểm tra thỏa mãn

Trang 57

Điều kiện kiểm tra được thỏa mãn

II.8) Kiểm toán dầm ở trạng thái giới hạn cường độ:

II.8.1) Kiểm toán dầm theo điều kiện chịu uốn:

Mn : Sức kháng uốn danh định của tiết diện

 = 0.7 đối với Fy = 345MPa

d =1600 mm : Chiều cao của dầm thép

th = 100 mm : Chiều cao của phần vút bê tông

ts = 200 mm : Chiều cao của bản bê tông mặt cầu

Trang 59

Vậy thỏa điều kiện kiểm toán

II.8.2) Kiểm toán dầm theo điều kiện chịu cắt:

Kiểm toán cắt cho vách ở vị trí không có sườn tăng cường:

Trong đó :

Vu : lực cắt lớn nhất tại mặt cắt giữa dầm do toàn bộ tải trọng tác dụng ở trạng thái

giới hạn cường độ

Vn : Sức kháng cắt danh định của tiết diện

Vậy thỏa điều kiện kiểm toán

Thiết kế sườn tăng cường gối:

Trang 61

0,

75 .V

n

0,75.1.348007,

9 261005,

925

KG

 0, 75..V n  Vu

Do đó không cần sườn tăng cường gối (điều 6.10.8.2.1) nhưng để gia tăng khả năng

chịu cắt và độ ổn định của dầm tại gối ta vẫn bố trí sườn tăng cường gối theo cấu tạo

Kiểm toán cắt cho vách ở vị trí có sườn tăng cường:

Mặt cắt có sườn tăng cường ở vị trí có giá trị lớn nhất là ở đầu dầm xét ở trạng thái

giới hạn cường độ

Vậy sức kháng cắt danh định của các tấm sườn ở trạng thấi giới hạn cường độ trong

Trang 63

THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN DỰ ỨNG LỰC CHỮ I CĂNG SAU

I SƠ BỘ CHỌN KÍCH THƯỚC DẦM CHỦ:

I.1 Tiết diện dầm:

Trang 65

I.2 Tiết diện dầm qui đổi:

I.3 Đọan mở rộng sườn dầm:

Vì ở đầu dầm có lực cắt lớn và ứng suất cục bộ do lực ứng suất trước gây ra do

đó ta cần phải mở rộng ở đầu dầm để tăng khả năng chịu lực cho dầm va đủ diện tích

các đặc trưng hình học gồm các mặt cắt sau:

Trang 66

+Mặt cắt thay đổi tiết diện:x2=1.5m.

Do ta chưa biết được lượng cáp cần bố trí nên gần đúng ta xem như tiết diện

- Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:

Trang 67

II.2 Đặc trưng hình học của dầm chủ tại các mặt cắt x 2 .x 3 .x 4 :

Chọn trục X – X đi qua thớ dưới của dầm như hình vẽ

1

 b w

f

 b w

Trang 68

A  h.bw b1  b w .h1  bf  b w .hf

 1,350,2  0,65  0,20,435  0,6  0,280,28

Trang 69

 1,35  0,649

0,2

 0,801mg

II.4 Hệ số phân bố tải trọng ngang:

-Tỷ lệ mođun đàn hồi giữa dầm chủ và bản mặt cầu:

Trang 70

+ Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm chủ: cd

Mođun đàn hồi của dầm chủ:

E  0,043.γ 1,5 f'  0,043 2400 1,5  40  33994,48MPa

cd c cd

Mođun đàn hồi của bản mặt cầu:

E cb  0,043.γ1,5c f' cb  0,04324001,5  30  29440,08MPa

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	1,71 MB