TKMH CU BTCT F1 BM CU HM THIếT Kế MÔN HọC CầU BÊ TÔNG CốT THéP Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế dầm cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn với các số liệu sau Chiều dài nhịp tính toán : L=30 Khổ đờng sắt : 1000 mm Tải trọng : T16 Đoàn ngời : 300kg/cm 2 Cầu có dầm ngang Mặt cắt dầm: Chữ I Công nghệ thi công :Cốt thép dự ứng (DƯL) lực thi công bằng phơng pháp kéo sau. Bó cáp 12 tao 13 mm Mác bê tông dầm chủ 500 Mpa Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN-18-79 Số liệu cốt thép DƯL: Rd1(KG/cm 2 ) Rtc(KG/cm 2 ) kt(KG/cm 2 ) Rd2(KG/cm 2 ) fd (cm 2 ) Ed (KG/cm 2 ) 13280 16000 14400 12800 11.844 1970000 Số liệu bê tông mác 500: Ru(KG/cm 2 ) Rn(KG/cm 2 ) Rnc(KG/cm 2 ) Rkc(KG/cm 2 ) Eb(KG/cm 2 ) Rct(KG/cm 2 ) 190 205 160 27 380000 65 Nguyn vn Thỡn 6 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM Phần thiết kế I. Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp-chọn kích thớc mặt cắt dầm chủ I.1-Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp: Kết cấu nhịp sơ bộ chọn nh hình vẽ: - Lớp bê tông bản mặt cầu phần đờng sắt dày 20cm - Lớp bê tông bản mặt cầu phần bộ hành 18cm - Lớp đá balat dày 38cm - Khoảng cách 2 dầm chủ S = 185 cm - Bề rộng toàn cầu B = 570 cm - Lề ngời đi bộ : 150 cm I.2-Lựa chọn tiết diện ngang dầm chủ: Dầm chủ mặt cắt chữ I chọn với các thông số nh hình vẽ: Chiều cao dầm chủ : Nguyn vn Thỡn 7 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM 80 8 12 160 60 20 10 Các thông số mặt cắt ngang dầm chủ: Dày bản ts = 20 cm Chiều cao toàn dầm H = 160 cm Chiều rộng bầu bb =60 cm Chiều cao bầu dầm hb = 32 cm Chiều dày bản bụng bw = 20 cm Chiều rộng cánh dâm b1 =S/2 =92.5 cm Rộng cánh vát bầu 20 cm Cao vát bầu dầm 20 cm Cao vát cánh dầm 10 cm Rộng vát cánh dầm 30 cm Phần hẫng của dầm 152.5 cm I.3- Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu : Ta có : Hmin = 0.045L =135 cm < H =160 cm Suy ra : Đạt I.4-Tính các đặc tr ng hình học : I.4.1- Tính kích thớc tiết diện tính đổi: *Chiều cao cánh trên dầm mới : H t qd = h t + wf 1 b- b S*2 Với S1=10x30/2=150 (cm2) Suy ra : H t qd = 25 (cm) * Chiều cao bầu dầm mới : Nguyn vn Thỡn 8 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM h 1 qd = h 1 + w bb S 1 2 *2 = 40 + 2*50 60 20 =42.5 (cm) I.4.2- Bề rộng cánh hữu hiệu : Bề rộng cánh hữu hiệu đợc lấy theo trị số nhỏ nhất trong các trị số sau: 1. 1/8 chiều dài nhịp tính toán : 1/8L = 375 cm 2. 6 lần độ dày bản cánh cộng với trị số lớn nhất của bề dày bản bụng và 1/2 bề dày bản cánh trên : =6x200 +max(200 ; 1850/4) =1662.5 mm 3. Bề rộng phần hẫng : 152,5 cm Vậy ta có : be =152.5+185/2 =245 cm Vậy mặt cắt tính toán của dầm chủ là: 1600 2450 600 925 425 250 200 800 I.4.3- Tính các đặc trng hình học tỉnh đổi của mặt cắt liên hợp dầm chủ: T.T Tên đặc trng hình học Kí hiệu Trị số Đơn vị Nguyn vn Thỡn 9 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM 1 Diện tích tiết diện ngang mặt cắt F 11300 cm 2 2 Mô men tĩnh đối với mép dới của dầm S 1346375 cm3 3 Khỏang cách từ trọng tâm tiết diện (TTTD) đến mép dới của dầm y0 119.15 cm 4 Mô men quán tính của mặt cắt J d 40427426.75 cm 4 I.5.Chọn tiết diện dầm ngang Dầm ngang mặt cắt chữ nhật có các thông số sau +Chiều dày :b n =18 +Chiều cao :h n =130 cm +Chiều dài :L n =165cm Ta có: Mô men quán tính của dầm ngang J n =b n .h n 3 /12 = 32955500 (cm 4 ) II-Xác định tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II II.1. Tĩnh tải giai đoạn I +Dầm dọc chủ (Đoạn ở giữa khi cha mở rộng ): q 1 , =11300.10 -4 . 2,5.1=2,825 (T/m) +Dầm dọc chủ (Đoạn mở rộng ở gối dài 1,5 m): q 1 =14600.2,5.10 -4 .1=3,65(T/m) Tổng cộng q 1 =(3,65x1,5+2,768x13,5)/15=2,856(T/m) +Dầm ngang : Toàn cầu có 5 dầm ngang, tổng trọng lợng toàn bộ dầm ngang là: 5.0,18.1,3. 2,5/5= 0,585 (T/m) +Trọng lợng đà giáo để đổ bản BT(8x230cm): q đgi =0,08.2,3.2,2=0,405(T/m) Vậy ta có tỉnh tải giai đoạn 1: p 1 = q 1 , + q n +q đgi = 2,825 +0,585+0,405 =3,815 (T/m) III.2.Tĩnh tải giai đoạn II: Tính tĩnh tải giai đoạn II bao gồm lan can , lớp đá ba lát,ray và tà vẹt Trọng lợng lan can(tay vịn bằng thép gắn liền với bản mặt cầu) : Có thể coi phần lan can thép là tĩnh tải rải đều với : P lc = 0,1 T/m Trọng lợng lớp phủ mặt cầu:P 2 +Lớp đá ba lát dày 38cm: 0,38x2,8x2,4 = 2,55 (T/m) +Tà vẹt gỗ kích thớc 2x0.2x0.2m : 2x0,2x0,2x2x1,9 = 0,304 (T/m) Sử dụng 2 tà vẹt trên 1 mét dài cầu +Ray P43 có trọng lợng : 0,043x4 =0,172 (T/m) Sử dụng 4 ray 2 ray chính và 2 ray phụ +Lớp BT atphan dày 5cm: 0,05x2,2x1,5 = 0,165 (T/m) Lớp này đợc bố trí trên phần ngời đi bộ P 2 = 2,5+0,304+0,172+0,165 +0,1 = 3,241(T/m) III- Xác định nội lực ở các mặt cắt đặc trng Xét mô men và lực cắt ta chia dầm thanh 10 đoạn chia với khoảng cách mỗi đoạn là 3m.Theo 22 TCN 18-79 ta có các tải trọng rải đều tơng đơng cho tải trong thiết kế là : 5,76 T/m *Tải trọng tính toán là đoàn tàu tiêu chuẩn T16 : Nguyn vn Thỡn 10 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM 16T 16T 16T 16T 16T 5.76 T/m 5@1.5m * Đoàn ngời bộ hành trải đều trên cầu :300kg/m2 = 0,3 T/m2 a. Tính và vẽ biểu đồ bao mô men M Công thức: Tính toán nội lực tác dụng lên 1 dầm ta dùng các công thức sau : Xét cho tổ hợp tải trọng trên cầu có đồng thời cả tàu chạy và ngời đi bộ M i tc = (P 1 + P 2 ) . . M +K. M M i tt = [(q+g)n t + K M tc . (1+à)n h ] Mi Q i tc = (P 1 + P 2 ). Q + K Q . Ql Q i tt = (n 1 .P 1 + n 2 .P 2 ). Q + n.(1+à).K Q . Ql Trong đó : + n các hệ số vợt tải của đoàn tàu M -Diện tích đờng ảnh hởng mô men . Q diện tích đờng ảnh hởng lực cắt(cần lu ý tới dấu của ĐAH) K M ,K Q -Tải trọng tơng đơng khi xếp tải trên đờng ảnh hởng mô men ,lực cắt + 1+à : Hệ số xung kích với khẩu độ tính toán L=30 => = 30 1+à = 18 1 30 + + =1,3 Dạng đờng ảnh hởng Nguyn vn Thỡn 11 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM Căn cứ vào các giá trị trên, ta tính đợc nội lực ở các mặt cắt đặc trng, các giá trị tính toán đợc ghi vào các bảng nh sau: b.Tính và vẽ biểu đồ bao lực cắt Q: x L + - 1 1 1-x/L x/L Ta có bảng tính giá trị Lực cắt tại các mặt cắt nh sau : Nguyn vn Thỡn 12 Lp: Cu hm K47 Mt ct xi (m) i (m2) P1 (T/m) P2 (T/m) Kmi (T/m) M i tc M i tt 1 3 0.1 40.5 3.815 3.241 7.584 592.92 843.7352 2 6 0.2 72 3.815 3.241 7.344 1036.8 1474.883 3 9 0.3 94.5 3.815 3.241 7.152 1342.66 1909.439 4 12 0.4 108 3.815 3.241 6.912 1508.5 4 2144.58 5 15 0.5 112.5 3.815 3.241 6.624 1539 2186.893 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM Mt ct xi(m) li (m) P1 P2 Qi 1.Qi K Q Q i tc Q i tt T/m T/m m2 m2 T/m T T 0 0 30 3.81 5 3.241 4.5 4.5 8.048 67.968 96.7801 1 3 27 3.81 5 3.241 3.6 3.645 8.288 55.6114 79.2202 2 6 24 3.81 5 3.241 2.7 2.88 8.5696 43.7316 62.3527 3 9 21 3.81 5 3.241 1.8 2.205 8.9344 32.401 2 46.2827 4 12 18 3.81 5 3.241 0.9 1.62 9.36 21.5136 30.8559 5 15 15 3.81 5 3.241 0 1.125 10.10 4 11.367 16.5049 Iv. Bố trí cốt thép và chọn kích th ớc mặt cắt IV.1. Xác định l ợng cốt thép cần thiết kế theo công thức gần đúng Mô men tính toán lớn nhất M tt max =2186.893 T.m= 218689300 KG.cm Giả sử chiều cao làm việc của dầm là: h 0 =0,88.h= 144 cm(h=1.8m) Chon h 0 = 140 cm Diện tích cốt thép cần thiết là: = = ) 2 ( 0 ' 2 max b d tt d h hR M F 218689300 20 12800(140 ) 2 = 131,4cm 2 Tăng diện tích cốt thép cần thiết lên 15% để chon số bó cốt thép F d = 151.14cm 2 diện tích của một bó DƯL loại 12 tao 12,7 là f=12.0,987=11,844 cm 2 Số bó cốt thép n= 151.14 12.8 11,844 d F f = = Chọn số bó cốt thép là 14 bó IV.2 Bố trí cốt thép DUL dọc dầm- Xác định trọng tâm của cốt thép IV.2.1.Bố trí cốt thép chủ DUL dọc dầm: Nguyn vn Thỡn 13 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT F1 BM CU HM Ta bố trí nh hình vẽ 10.5 3@13 10.5 13 3@12 5 5 4 4 2 2 1 1 3 2 1 3 2 1 : a-Khoảng cách từ trọng tâm các bó cốt thép đến đáy dầm a= 4*13 4*25 4*37 2*49 28.43 14 t i t s y cm f n + + + = = = h 0 =160-28.43= 131.57<h 0 =140 cm Vì vậy chiều cao dầm và số cốt thép chọn trên đạt yêu cầu IV.2.3. Toạ độ của các cốt thép DƯL theo mặt thẳng đứng, đờng chuẩn qua mép dới đáy dầm. Bảng toạ độ cốt thép DUL Ta thiết kế uốn cốt thép là đờng cong gảy khúc có vuốt tròn,ta uốn 6 bó cáp trên còn 8 bó dới cùng khi đến đầu gối nâng lên một đoạn so với đáy dầm 0,2(m). Nguyn vn Thỡn 14 Lp: Cu hm K47 c a e t 1 b d t 2 r @ TKMH CU BTCT F1 BM CU HM Ta có bảng đặc trng các góc .:=arctngh/L 2 Số hiệu bó Vị trí uốn a (m) y' (m) h (m) 1 2 3 4 5 6 1 14.2 0.486 0.2 1.014 0.06981 2 12.2 0.356 0.5 0.944 0.06741 3 10.2 0.226 0.8 0.874 0.06410 4 8.2 0.096 1.1 0.804 0.05922 5 6.2 0.096 1.5 0.104 0.01599 Số hiệu bó /2 t R(m) d(m) 1 7 8 9 10 1 0.0349087 2 57.269 3.996 2 0.0337088 2 59.309 3.996 3 0.0320513 2 62.379 3.996 4 0.0296124 2 67.52 3.995 5 và 6 0.0079993 2 250.016 3.998 +Tung độ tại mặt cắt cách gối khoảng x:y=(L 2 -x)tang kết quả đợc ghi trong bảng: Số hiệu bó a(m) x(m) L2 (m) y(m) y+a (m) 1 0.486 0 14.2 0.997564 0.0697607 0.993 1.479 0.486 1.5 14.2 0.997564 0.0697607 0.8881 1.3741 0.486 8.6 14.2 0.997564 0.0697607 0.3916 0.8776 0.486 11.467 14.2 0.997564 0.0697607 0.1911 0.6771 0.486 17.2 14.2 1 0 0 0.486 2 0.356 0 12.2 0.997161 0.0753056 0.9213 1.2773 0.356 1.5 12.2 0.997161 0.0753056 0.8081 1.1641 0.356 8.6 12.2 0.997161 0.0753056 0.2719 0.6279 0.356 11.467 12.2 0.997161 0.0753056 0.0554 0.4114 0.356 17.2 12.2 1 0 0 0.356 3 0.226 0 10.2 0.996554 0.0829512 0.849 1.075 0.226 1.5 10.2 0.996554 0.0829512 0.7242 0.9502 0.226 8.6 10.2 0.996554 0.0829512 0.1332 0.3592 0.226 11.467 10.2 1 0 0 0.226 0.226 17.2 10.2 1 0 0 0.226 4 0.096 0 8.2 0.995556 0.0941679 0.7756 0.8716 0.096 1.5 8.2 0.995556 0.0941679 0.6337 0.7297 Nguyn vn Thỡn 15 Lp: Cu hm K47 [...]... S 0-0 0, SI-II, SII-IIII:Mô men tĩnh của phần mặt cắt bị tách ra b i thớ 0-0 ,I- I,II-II đ i v i trục 0-0 ,I- I, II-II ( 0-0 trục trung hoà giai đoạn I I -I trục trung hoà giai đoạn II II-II trục trung hoà giai đoạn II) S0a-b 93822.2 S0c-d 103507 43 S0 0-0 SIa-b 134011 101313 54 241 Nguyn vn Thỡn SII -I 148866 47 26 SIc-d SIIa-b 143919 318807 22 29 SIIII-II 328847 7 SIIc-d 224206 47 Lp: Cu hm K47 TKMH CU BTCT... cắt giửa dầm: at Fd Ftđ So C Ydtđ Yttđ Itđ 4.26 82 22.6 71.064 5972.2529 25465.2 88 21934392 C:Giai đoạn III:Hệ số quy đ i bản bê tông sang dầm chủ:nb=315000/350000=0.9 Diện tích :Ftđ=Ftđ+nbh2b2 Mô men tỉnh đ i v i trục I- I:SI=nbh2b2(YtI+h2/2) Khoảng cách từ trục I- I dến trục II-II:C=SI/Ftđ Khoảng cách từ trục II-II đến mép trên và mép d i của mặt cắt:YtII=YtI+C,YdII=YdI-C Mô men quán tính:Itđ=Itđ+FtđC2+nbh2b2(YtII+h2/2)+nbh2b23/12... S II I + S II II ' I 0b I td b I td b trong đó Q,Qbt,Q1 :các lực cắt lớn nhất do toàn bộ t i trọng tính toán gây ra,do trọng lợng bản thân dầm( Cha liên hợp),do trọng lợng bản gây ra Q Qbt 71338.2 12 505. 3 Qd=0,9Nd.sin 22567.06852 Q1 89010 I0 ,Itd,Itd:Mô men quán tính của mặt cắt thu hẹp ,mặt cắt tỉnh đ i ở giai đoạn I, mặt cắt tỉnh đ i ở giai đoạn II I0 Itd Itd 20717410 21643026 50384409 S 0-0 0, SI-II,... một mét d i có tổng tiết diện Fct =4.524 cm2,bố trí hai l i cốt thép trên và d i, khoảng cách các cốt thép a=14cm ,còn bản phần hẩng ta bố trí một l i cốt thép phía trên và khoảng cách các cốt thép là 14cm XI.2.2.Kiểm tra tiết diện theo mô men Ta kiểm tra tiết diện t i ngàm vì ở đó có mô men lớn cốt thép theo phơng dọc cầu bố trí cốt thép 8, khoảng cách 25 cm,bố trí hai l i cốt thép trên và d i Trong... ghi ở bảng sau: Tung độ đờng ảnh hỏng M 1-2 ,Q1ph i, Q1tr i mặt cắt 1-2 i m M 1-2 i m Q1tr i i m Q1ph i -1 ,68675 K -0 ,2575 K 0,1746 K -0 ,924375 0 -0 ,3755 0 0,0115 0 0,588875 1tr i -0 ,613 -0 ,3033 1 1tr i 0,3872 0,6967 1-2 1,38145 1ph i 1ph i 2 3 4 0,924025 0,1258 -0 ,68925 2 3 4 0,17624 -0 ,0002 -0 ,1837 2ph i 3 4 0,38674 0,10112 -0 ,18396 -0 ,267 -0 ,317 K -1 ,335 K K Tung độ đờng ảnh hỏng M2,Q2tr i, Q2ph i. .. đạt yêu cầu XII Tính dầm ngang XII.1.Xác định n i lực trong dầm ngang Kết cấu nhịp có 4 dầm ngang , các dầm ngang n i 2 dầm dọc l i v i nhau và trở thành những dầm ngang liên tục 1 nhịp Các dầm ngang gần g i tính nh dầm liên tục tựa trên g i cứng ( trên các dầm dọc) ,chỉ chịu t i trọng trực tiếp truyền lên nó Do dầm ngang và bản mặt cầu không liên kết v i nhau nên n i lực trong dầm ngang sinh ra chỉ... L/4=7.5 m d i tác dụng của ứng suất nén chủ Công thức kiểm tra nc=+ < Rnc - i v i tiết diện liên hợp kéo sau: = Qbt Qd 0 Q Qbt Q1 II Q S k + 1 SIk + S k bI 0 bI td bI 'td N dx N d e 0 0 M bt 0 M 1 I M M bt M 1 Yk x = F I y k I y k I Y k I 'td 0 0 0 td II Để tính và x ta xét các tổ hợp t i trọng sau đây VII.2.1.Đ i v i các thớ qua trục quán tính chính 0-0 : -Lực Nd đợc tính v i ứng suất... 3 VI.3 Kiểm toán chống nứt theo ứng suất pháp VI.3.1.Kiểm toán 1 : Chống nứt thớ d i trong giai đoạn khai thác i u kiện kiểm tra d b = bm Trong đó: tc tc M bt 0 M tc M 1ytc M bt II M ytc I y duoi 1 y duoi max y duoi 0 ' I0 I td I td +b.md i: ứng suất pháp trong bê tông do cốt thép dự ứng lc gây ra (đã trừ Nd N d e0 b.md = F + I 0 0 - thớ d i mặt cắt L/2: mất mát ), y0 7 Nd=Fd.(KT - i )... 52690254KGcm Nabdx = Nd cosi = 658846.15kG Mbt=16131790KGcm, M1=11482290 KGcm Qbt=12 505. 3KG/cm2, Q1=8901 KG/cm2 0=134011,54(cm3),S I= 148866,47(cm3),S II 3 S 0-0 I- I II-II =328847,7(cm ) 4) ,I =21643026(cm4) ,I =50384409(cm4) I0 =20717410(cm td td b=20(cm) Thay vào công thức ta tính đợc: = Qbt Qd Q 0 S 00 + 1 S I I I 0b I td b I + Q Q1 Qbt II S II II = 9,985( KG / cm 2 ) I td ' b N dx x = F = 118,23735... mặt cầu Cầu có dầm ngang, các dầm dọc đợc n i liền v i nhau thông qua các dầm ngang, các dầm ngang không liên kết v i bản mặt cầu Do vậy tính n i lực bản mặt cầu theo sơ đồ bản kê trên hai cạnh,chiều d i tính toán nhịp bản lb=2,3m XI.1.1.Xác định n i lực do tĩnh t i : Ta i tính n i lực bản theo sơ đồ dầm giản đơn sau đó nhân v i hệ số i u chỉnh ngàm Tĩnh t i tiêu chuẩn do lớp phủ mặt cầu trên 1m2 là: . trục I- I dến trục II-II:C=S I /F tđ Khoảng cách từ trục II-II đến mép trên và mép d i của mặt cắt:Y t II =Y t I +C,Y d II =Y d I -C. Mô men quán tính :I tđ =I tđ +F tđ C 2 +n b h 2 b 2 (Y t II +h 2 /2)+n b h 2 b 2 3 /12 Các. 32955500 (cm 4 ) II-Xác định tĩnh t i giai đoạn I và giai đoạn II II.1. Tĩnh t i giai đoạn I +Dầm dọc chủ (Đoạn ở giữa khi cha mở rộng ): q 1 , =11300.10 -4 . 2,5.1=2,825 (T/m) +Dầm dọc chủ (Đoạn. TKMH CU BTCT F1 BM CU HM THIếT Kế MÔN HọC CầU BÊ TÔNG CốT THéP Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế dầm cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn v i các số liệu sau Chiều d i nhịp tính toán