ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1. Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn. - Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 - Tiết diện dầm chủ: Chữ I - Phương pháp tạo DƯL: Căng sau - Hoạt tải thiết kế: HL 93+3.10 -3 MPa - Chiều dài nhịp: L = 20 m - Khổ cầu: 7,0+2x1 m - Cầu thiết kế có dầm ngang. 1.2. Vật liệu chế tạo dầm - Bêtông dầm: + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: ' c f = 40 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông: c γ = 25 kN/m 3 + Mô đun đàn hồi: 1.5 ' cs c cs E 0,043. f= γ = 1.5 0,043.25 40 = 33994 MPa - Bêtông bản mặt cầu: + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: ' cs f = 30 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông: c γ = 25 kN/m 3 + Mô đun đàn hồi: 1.5 ' cs c cs E 0,043. f= γ = 1.5 0,043.25 30 = 29440 MPa - Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp 7 tao 12.7mm theo tiêu chuẩn ASTM 416. + Diện tích một bó: = 6,91 cm 2 + Đường kính ống bọc: = 60 mm - Các chỉ tiêu cáp DƯL: + Cường độ chịu kéo: f pu = 1860MPa + Giới hạn chảy: f py = 0,9.f pu f py = 1670MPa + Môđun đàn hồi: E p = 197000MPa - Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: f y = 420 MPa + Môđun đàn hồi: E s = 200000MPa TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 1 Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm 2. CU TO KT CU NHP 2.1. Chiu di tớnh toỏn KCN - Kt cu nhp gin n cú chiu di nhp: L nh = 20 m - Khong cỏch t u dm n tim gi: a = 0,3 m - Chiu di tớnh toỏn nhp: L tt = L nh - 2.a L tt = 19,4 m 2.2. Quy mụ mt ct ngang cu - Cỏc kớch thc c bn ca mt ct ngang cu: + B rng phn xe chy: B xe = 7 m + B rng l i b: b le = 1 m + B rng vch sn b vs = 0,25 m + B rng chõn lan can: b clc = 0,5 m + B rng ton cu: B cau = B xe + 2.b le + 2.b vs B cau = 10,5 m + S ln xe thit k: n l = 2 ln - Khong cỏch gia cỏc dm ch l: ( ) S 2100 2500 mm= ữ - S dm ch thit k chn nh sau: ( ) cau cau dam B B 10,5.1000 10,5.1000 n 4,2 5,0 2500 2100 2500 2100 = ữ = ữ = ữ ữ ữ => Chn n dam = 5dm. => Chn S = 2100mm. + Chiu di phn cỏnh hng: ( ) ( ) o cau dam e B n 1 .S 10,5.1000 5 1 .2100 d 1050mm. 2 2 = = = Lớp bê tông bảo vệ dày 4cm Lớp phòng nớc dày 1cm Bản mặt cầu dày 20cm Lớp mui luyện dày 2cm Lớp bê tông nhựa dày 5cm Vạch sơn Vạch sơn Hỡnh 1: Cu to mt ct ngang kt cu nhp Trần Trung Hiếu Cầu - Đờng bộ B K46 2 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm 2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 2.3.1. Mặt cắt L/2 Hình 2: Cấu tạo mặt cắt L/2 - Chiều cao dầm chủ: h = 1200mm - Kích thước bầu dầm: + Bề rộng b 1 = 600 mm + Chiều cao h 1 = 200 mm + Bề rộng vút bầu dầm b 2 = 200 mm + Chiều cao vút bầu dầm h 2 = 200 mm - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng b 3 = 200 mm + Chiều cao h 3 = 530 mm - Kích thước bản cánh trên: + Bề rộng b 7 = 800 mm + Chiều cao h 5 = 110 mm + Bề rộng vút bản cánh trên b 4 = 280 mm + Chiều cao vút bản cánh trên h 4 = 100 mm - Kích thước gờ kê ván khuôn cố định + Bề rộng b 6 = 100 mm + Chiều cao h 6 = 80 mm TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 3 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm 2.3.2. Mặt cắt L/4 Hình 3: Cấu tạo mặt cắt L/4 - Chiều cao dầm chủ: h = 1200mm - Kích thước bầu dầm: + Bề rộng b 1 = 600 mm + Chiều cao h 1 = 200 mm + Bề rộng vút b 2 = 200 mm + Chiều cao vút h 2 = 200 mm - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng b 3 = 200 mm + Chiều cao h 3 = 530 mm - Kích thước bản cánh trên: + Bề rộng b 7 = 800 mm + Chiều cao h 5 = 110 mm + Bề rộng vút bản cánh trên b 4 = 280 mm + Chiều cao vút bản cánh trên h 4 = 100 mm - Kích thước gờ kê ván khuôn cố định: + Bề rộng b 6 = 100 mm + Chiều cao h 6 = 80 mm TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 4 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm 2.3.3. Mặt cắt gối Hình 4: Cấu tạo mặt cắt gối - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng b 1 = 600 mm + Chiều cao h 7 = 977 mm - Kích thước bản cánh trên + Bề rộng b 7 = 800 mm + Chiều cao h 5 = 110 mm + Chiều cao vút bản cánh trên h 8 = 33 mm - Kích thước gờ kê ván khuôn cố định + Bề rộng b 6 = 100 mm + Chiều cao h 6 = 80 mm 2.4. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu - Chiều dày bản bêtông t s = 180 mm - Chiều dài phần cánh hẫng d e = 1050mm - Chiều dài phần cánh hẫng phía trong S/2 = 1050mm - Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp H cb = 1400mm 2.5. Cấu tạo dầm ngang - Theo kinh nghiệm, với L = 20m ta bố trí 3 dầm ngang: + Tại mặt cắt gối n g = 2 dầm + Mặt cắt giữa nhịp n nh = 1 dầm + Tổng số lượng dầm ngang toàn cầu: TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 5 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm n ng = (n dam -1).(n g + n nh ) = (5-1).(1+2) = 12 dầm. - Cấu tạo dầm ngang tại gối: + Chiều cao h dn = 940 mm + Bề rộng b dn = 1500mm + Chiều dày t dn = 250 mm - Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt nhịp: + Chiều cao h dn = 940 mm + Bề rộng b dn = 1900mm + Chiều dày t dn = 250 mm 2.6. Cấu tạo ván khuôn cố định + Chiều cao: h vk = 80 mm + Bề rộng: b vk = 1500mm + Tổng số lượng ván khuôn trên mặt cắt ngang cầu = 4 chiếc 2.7. Đặc trưng hình học của mặt cắt Do dầm trong và dầm biên có cấu tạo giống nhau nên ta tính ĐTHH của mặt cắt dầm trong, mặt cắt dầm biên tương tự. 2.7.1. Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 và L/4 Hình 5: Chia mặt cắt nhịp thành các khối - Diện tích mặt cắt: 0 i A A = ∑ Trong đó: + A o : Diện tích mặt cắt dầm tại giữa nhịp. + A i : Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt. TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 6 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm Bộ phận Hình dạng Chiều dài cạnh trên Chiều dài cạnh dưới Chiều cao Diện tích (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) 1 Chữ nhật 600 600 200 120000 2 Hình thang 200 600 180 72000 3 Chữ nhật 200 200 530 106000 4 Hình thang 800 200 100 50000 5 Chữ nhật 800 800 110 88000 6 Chữ nhật 600 600 80 48000 Diện tích mặt cắt A o 484000 - Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm: ( ) 4 i 4 3 1 i 2 o 1 1 2 2 1 2 3 i 1 4 4 i 4 i 2 i 1 4 5 7 5 i 5 5 6 i 6 i 1 i 1 2 h h 1 1 1 2 S b .h . 2. .b .h . h h b . h . h 2. .b .h . h h 2 2 3 2 2 3 1 1 b .h . h h b .h . h h 2 2 200 180 600. 200.180. 200 200. 180 530 100 . 2 3 = = = = =    ÷     = + + + + + +  ÷  ÷  ÷      ÷       + + + +  ÷  ÷       = + + + + +  ÷   ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ 3 3 180 530 100 200 2 2 110 100.300. 200 180 530 .100 110.800. 200 180 530 100 3 2 80 80.600. 200 180 530 100 110 2 298070000mm 2.98E 8mm + +   +  ÷       + + + + + + + + +  ÷  ÷       + + + + + +  ÷   = = + - Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm: b o o o S 298070000 Y 615,8mm A 484000 = = = - Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm: t b o o Y h Y 1200 615,8 584,2mm= − = − = TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 7 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm - Mô men quán tính của mặt cắt với trục 0 - 0: 3 4 2 2 3 3 3 i b b i 2 1 1 1 2 2 o 1 1 o 1 2 o 2 4 2 3 3 i 4 3 b b 4 4 7 5 i 2 3 i 1 o 4 4 i 4 o i 2 i 1 2 4 b 7 5 i 5 o i 1 b . h b .h h b .h 1 I b .h . Y 2. h h Y 12 2 36 3 12 h b .h 2 b .h b . h h Y 2. . b .h . h h Y 2 36 3 12 1 b .h . h h Y 2 = = = = =    ÷       = + − + + + − +  ÷  ÷        ÷   + + − + + + − +  ÷  ÷    ÷     + + −  ÷   ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ( ) ( ) 2 3 5 b 5 6 5 6 i 6 o i 1 2 2 3 3 3 3 2 3 b .h 1 b .h . h h Y 12 2 600.200 200 200.180 1 600.200. 615,8 2. 200 180 615,8 12 2 36 3 200. 180 530 100 180 530 100 200. 180 530 100 . 200 615,8 12 2 300.100 2. 300.100. 36 =   + + + −  ÷       = + − + + + −  ÷  ÷     + + + +   + + + + + −  ÷   + + ∑ 2 3 2 3 2 4 4 2 800.110 200 180 530 .100 615,8 3 12 110 600.80 800.110. 200 180 530 100 615,8 2 12 80 600.80. 200 180 530 100 110 615,8 2 81834186019mm 8.18E 10mm   + + + − +  ÷     + + + + + − +  ÷     + + + + + + −  ÷   = = + 2.7.2. Đặc trưng hình học mặt cắt gối Hình 6: Chia mặt cắt gối thành các khối TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 8 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm - Diện tích mặt cắt gối: 0 i A A = ∑ Trong đó: + A o : Diện tích mặt cắt dầm tại gối. + A i : Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt. Bộ phận Hình dạng Chiều dài cạnh trên Chiều dài cạnh dưới Chiều cao Diện tích (mm) (mm) (mm) (mm 2 ) 1 Chữ nhật 600 600 977 586000 2 Hình thang 800 600 33 23333 3 Chữ nhật 800 800 110 88000 4 Chữ nhật 600 600 80 48000 Diện tích mặt cắt A o 745333 - Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm: 2 1 o 6 8 7 8 6 7 8 5 2 3 3 b .h 1 2 1 S 2. .b .h . h h 2.b .h5. h h h 2 2 3 2 600.1200 1 2 1 2. .100.33. 977 .33 2.80.110. 977 33 .110 2 2 3 2 458759629.6mm 4.6E 08mm     = + + + + +  ÷  ÷         = + + + + +  ÷  ÷     = = + - Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm: b o o o S 458759629.6 Y 615,5mm A 745333 = = = - Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm: t b o o Y h Y 1200 615,5 584,5mm= − = − = - Mô men quán tính của mặt cắt với trục 0 - 0: TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 9 ThiÕt kÕ m«n häc CÇu BTCT D¦L Bé m«n cÇu HÇm ( ) ( ) 2 3 3 3 2 b b 1 6 8 6 5 o 1 o 6 8 7 8 o 2 3 3 2 b 6 5 7 8 5 o 2 3 b .h b .h 2 b .h I b .h. h Y 2. b .h . h h Y 2. 12 36 3 12 1 600.1200 100.33 2.b .h . h h h Y 600.1200. 1200 615,5 2. 2 12 36 2 100.110 100.33. 977 .33 615,5 2. 2.80.110. 977 3 12   = + − + + + − + +  ÷     + + − = + − +  ÷     + + − + +  ÷   2 4 4 1 33 110 615,5 2 91530431330mm 9.15E 10mm   + + −  ÷   = = + 2.7.3. Tổng hợp ĐTHH của các mặt cắt Đặc trưng hình học Mặt cắt L/2 và L/4 Mặt cắt gối Đơn vị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Kí hiệu mm 2 Diện tích A o 484000 A o 745333 mm 4 Mômen quán tính I o 8.18E+1 0 I o 9.15E+10 mm Trọng tâm tới đáy dầm b o Y 615.8 b o Y 615.5 mm Trọng tâm tới đỉnh dầm t o Y 584.2 t o Y 584.5 mm Mômen tĩnh tới đáy dầm S o 3E+08 S o 4.6E+08 mm 3 TrÇn Trung HiÕu CÇu - §êng bé B K46 10 [...]... 1m chiu di dm ch, do ú ta cú th gi l tnh ti giai on I di u - Tnh ti giai on II: + Trng lng lp ph mt cu + Trng lng lan can => Trng lng cỏc b phn trờn c tớnh cho 1m chiu di dm ch, do ú ta cú th gi l tnh ti giai on II di u Trần Trung Hiếu K46 11 Cầu - Đờng bộ B Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm 3.2.1 Dm trong 3.2.1.1 Trng lng bn thõn dm trong - Do mt ct dm ch cú th thay i tit din t mt ct gi n...Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm 3 TNH TON HIU NG LC 3.1 Cỏc h s tớnh toỏn - H s ti trng: + Tnh ti giai on I: 1 = 1,25 v 0,9 + Tnh ti giai on II: 2 = 1,5 v 0,65 + Hot ti HL93 v on ngi: h = 1,75 v 1,0 - H s xung kớch: + Trng th i gii hn cng : 1+ IM = 1,25 + Trng th i gii hn mi: 1+ IM = 1,15 - H s ln (do thit k 2 ln): m = 1,0 - H s iu chnh ti trng: + : H s liờn quan n tớnh... ti lp ph mt cu + lan can Tnh ti giai on I tiờu chun Tnh ti giai on II tiờu chun Trần Trung Hiếu K46 18 Cầu - Đờng bộ B Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm 3.2.3 Tớnh toỏn ni lc do tnh ti 3.2.3.1 Cỏc mt ct tớnh toỏn - V nguyờn tc khi tớnh toỏn ni lc ta thng chia dm ch ra thnh nhiu mt ct, khong cỏch gia cỏc mt ct t 1-2 m Tuy nhiờn thc t ta ch cn xỏc nh ni lc ti cỏc mt ct quan trng phc v cho vic... hp ni lc - Ni lc sau khi tớnh toỏn c t hp theo cỏc TTGH vi cỏc h s ti trng tng ng Tuy nhiờn õy ta ch cn thnh lp 2 t hp ti trng + T hp ti trng 1: Ni lc do ti trng tiờu chun tớnh toỏn thit k theo TTGH s dng + T hp ti trng 2: Ni lc do ti trng tớnh toỏn tớnh toỏn thit k theo TTGH cng I - i vi mi t hp ti trng ta ch cn thnh lp 2 trng hp ti trng gia tnh ti v hot ti nhm tỡm ra trng hp ti trng bt li nht... cắt g i 3.64 -0 .25 0.75 ĐAH mômen t i mặt cắt g i ĐAH lực cắt t i mặt cắt L/4 -0 .50 4.85 -0 .50 ĐAH mômen t i mặt cắt L/4 ĐAH mômen t i mặt cắt L/2 ĐAH lực cắt t i mặt cắt L/2 Hỡnh 9: ng nh hng ni lc ti cỏc mt ct Trần Trung Hiếu K46 19 Cầu - Đờng bộ B Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm - Din tớch AH mụmen ti mt ct cỏch tim gi on x: M = x.(L x) 2 - Din tớch AH lc ct ti mt ct cỏch tim gi on... Bộ môn cầu Hầm 3.3.3 Tớnh ni lc do xe ti thit k v xe hai trc thit k 3.3.3.1 Nguyờn tc tớnh toỏn - tớnh ni lc do xe ti v xe 2 trc ta xp ti trc tip ti trng lờn AH ni lc theo s bt li nht v tớnh toỏn ni lc + S tớnh ca dm ch l dm gin n nờn khong cỏch gia cỏc trc xe ca xe ti thit k l 4.3m - Cụng thc tớnh toỏn ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k: tc M h = g h m. Pi yi M M 'h = g h m.(1 + IM). Pi yiM tt tc... trng trong khai thỏc xỏc nh theo: = I D R 0.95 + I: H s liờn quan n tm quan trng trong khai thỏc I = 1.05 D = 0.95 + D: H s liờn quan n tớnh do R = 0.95 + R: H s liờn quan n tớnh d Vy: = 0.95 3.2 Tnh ti di u lờn mt dm ch - Tnh ti di u lờn mt dm ch bao gm: Tnh ti giai on I v tnh ti giai on II - Tnh ti giai on I: + Trng lng bn thõn dm ch + Trng lng bn bờtụng mt cu + Trng lng h liờn kt ngang... 1 ( ) le 2 2 Trong ú : + ble : B rng ca ln ngi i b Trần Trung Hiếu K46 22 Cầu - Đờng bộ B Thiết kế môn học Cầu BTCT DƯL Bộ môn cầu Hầm + y1 : Tung AH ti mộp ngoi ca AH phn lc khi xp ti trng ngi + y2 : Tung AH ti mộp trong ca AH phn lc khi xp ti trng ngi - Kt qu tng hp h s PBN cho dm biờn: Xp ti trng Ti trng ngi Xe ti thit k Xe 2 trc thit k Ti trng ln thit k y1 0.786 Tung AH y2 y3 1.262 0.119 0.119... xp ti trờn mt ln - V tung AH ỏp lc gi R1: y4 y3 y2 y1 1.000 y2 y4 y1 y3 Hỡnh 10: Tớnh h s phõn b ngang cho dm biờn - Xp ti trng bt li lờn AH phn lc gi - Tớnh h s PBN i vi xe ti v xe 2 trc thit k 1 + Cụng thc tớnh : g = yi 2 + H s PBN ca xe ti thit k v xe 2 trc thit k i vi dm biờn khi xp ti trờn 1 ln : 1 g = ( 0.976 + 0,119 ) = 0,548 2 - H s PBN i vi ti trng ngi di u : ( y + y 2 ) b = 1 1,262 + 0,786... gi n mt ct gia nhp nờn trng lng bn thõn dm ch c xỏc nh vi 3 phn Chiu di mt ct thay i nh sau: Hỡnh 7: Cu to mt ct thay i tit din x1 = 1000mm x2 = 1000mm x3 = 2000mm - Trng lng on dm cú tit din l mt ct gi: pg i = 2. c A g i x1 Trong ú: + c : Trng lng riờng ca bờtụng dm, c = 25kN/m3 + Agoi: Din tớch mt ct gi, Agoi = 745333mm2 + x1: Chiu di mt ct cú tit din Agoi, x1 = 1000mm Thay s, ta cú: pg i = 2.25.745333.1000.109 . 0.95 + R : H s liờn quan n tớnh d R = 0.95 Vy: = 0.95 3.2. Tnh ti di u lờn mt dm ch - Tnh ti di u lờn mt dm ch bao gm: Tnh ti giai on I v tnh ti giai on II - Tnh ti giai on I: + Trng lng bn. dầm chủ: Chữ I - Phương pháp tạo DƯL: Căng sau - Hoạt t i thiết kế: HL 93+3.10 -3 MPa - Chiều d i nhịp: L = 20 m - Khổ cầu: 7,0+2x1 m - Cầu thiết kế có dầm ngang. 1.2. Vật liệu chế tạo dầm -. 0,65 + Hot ti HL93 v on ngi: h = 1,75 v 1,0 - H s xung kớch: + Trng th i gii hn cng : 1+ IM = 1,25 + Trng th i gii hn mi: 1+ IM = 1,15 - H s ln (do thit k 2 ln): m = 1,0 - H s iu chnh ti trng: