Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông đề bài thiết kế môn học Cầu bê tông cốt thép a. các số liệu ban đầu. Chiều dài nhịp : L = 24 (m). Khổ cầu : )m(5,127K ì+= Tải trọng thiết kế : HL93. Tải trọng ngời đi bộ: 300 (KG/m 2 ). Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm. Dạng mặt cắt : Chữ T. Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực. Công nghệ chế tạo : Căng trớc. Cấp bê tông : Grade 30. Loại cốt thép DƯL : Tao 12,7. Cốt thờng : Tự chọn. Neo : Tự chọn. Quy trình thiết kế : 22 TCN 272 05. Xe tải thiết kế: Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 1 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông Các đặc tr ng vật liệu: * Bê tông Phần bê tông đúc sẵn - Khi không có các số liệu chính xác hơn, mô đun đàn hồi, E c , của các loại bê tông có tỷ trọng trong khoảng từ 1440 đến 2500 kg/m 3 , có thể lấy nh sau : E c = 0,043 c 1,5 c fy (5.4.2.4-1) Trong đó : y c : Tỷ trọng của bê tông (kg/m 3 ) f c : Cờng độ quy định của bê tông (MPa) T trng ca bê tông (Khi tinh Ec) : y c =2400 kg/m3 Tỷ trong của bê tông : y c =2500 kg/m3 =24.525kN/m3 Cng chu nén quy nh 28 ng y tu i: f' c = 30Mpa Cng ộ khi ct tao thep : 34 MPa Cng chu keo khi un f r Đối với bê tông có tỷ trọng thông thờng f r =0,63 f c f r =3.45065Mpa Mô un n h i E c = 0,043 c 1,5 c fy Ec=27691.47 - Hệ số poison : Trừ trờng hợp có xác định bằng thí nghiệm vật lý, hệ số Poisson có thể lấy bằng 0.2. Phần bê tông đổ tại công tr ờng - Cờng độ chịu nén quy định ở 28 ngày tuổi f' c = 28Mpa - Cng chu keo khi un f r = f r =0,63 f c f r =3.333647 Mpa - Mô un n h i E c = 0,043 c 1,5 c fy E c =26752.5 * Thép c ờng độ cao Sử dụng tao thép 12,7mm thép có độ trùng dão thấp theo tiêu chuẩn AASHTO M203M (ASTM A416M) Grade 270 - Cờng độ chịu kéo: fpu=1860 Mpa ( tra trong Bảng 5.4.4.1-1 - Tính chất của tao cáp thép và thép thanh dự ứng lực) - Cấp của thép : Grade 270 - Giới hạn chảy của cốt thép DƯL fpy=1860.0,9=1674 Mpa (Giới hạn chảy f py (MPa) 85% của f pu ngoại trừ 90% của f pu với tao cáp tự chùng thấp). Mô đun đàn hồi cáp : Đối với tao thép : E p = 197 000 Mpa Đờng kính tao cáp 12.7 mm Diện tích một tao cáp 98.7 mm2 * Cốt thép th ờng Giới hạn chảy fpy=420 Mpa Mô dun đàn hồi Es=200000 Mpa Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 2 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông b. bài thiết kế. i. chọn sơ bộ kết cấu nhịp. 1. Lựa chọn dạng mặt cắt và kích th ớc mặt cắt ngang cầu: Chiều dài tính toán cầu dầm giản đơn một nhịp: L tính toán = L- 2a a là khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối, với chiều dài nhịp 24m nên lấy a=30ữ40cm ở đây ta lấy a=30cm. Vậy L tính toán =24-2.0,3=23,4 m. Chiều rộng toàn cầu có thể đợc xác định theo công thức: B=B 1 +2.B 3 +2.B 2 +2.B 4 Trong đó: B 1 là chiều rộng phần xe chạy =7m( 2 làn xe). B 3 là chiều rộng phần ngời đi bộ =1,5m. Ta bố trí phần lề ngời đi bộ cùng mức với phần xe chạy, ta chọn dùng gờ phân cách rộng B 2 =25cm. Chiều rộng cột lan can là B 4 =25cm. Vậy B=7+2.1,5+2.0,25+2.0,25=11m=11.000 mm. Ta chọn số dầm chủ là N b =5 dầm. Từ đó có đợc khoảng cách S giữa các dầm chủ S=2300mm. Bố trí dầm ngang tại các vị trí ở gối cầu, 1/4 nhịp (tính toán) và giữa nhịp. Chiều rộng mối nối: 500 (mm). 2. Thiết kế dầm chủ: Điều kiện chọn tiết diện ( theo điều 5.14.1.2.2.) Chiều dày của bất kỳ phần nào của nhịp dầm bê tông đúc sẵn không đợc nhỏ hơn : Bản cánh trên : 50 mm Sờn dầm, không kéo sau : 125 mm Sờn dầm, kéo sau : 165 mm Bản cánh dới : 125 mm Dầm chủ là dầm chữ T bằng bê tông cốt thép dự ứng lực: + Chiều cao dầm chủ: ).(33,109,1) 22 1 18 1 ( mLh ữ=ữ= Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 3 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông Chọn: h = 1,2 (m) = 12.000 (mm). Kiểm tra điều kiện về chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu(Bảng 2.5.2.6.3-1 - Chiều cao tối thiểu thông thờng dùng cho các kết cấu phần trên có chiều cao không đổi) Yêu cầu: hmin 0.045L=0,045.24000=1080 mm (thoả mãn). + Chiều rộng bản cánh: b = 1800 (mm). + Chiều dày bản cánh : h f = 200 (mm). + Chiều dày sờn dầm: Chọn: b w =20(cm) = 200 (mm). + Kích thớc bầu dầm: - Chiều cao bầu : h S = 200 (mm). - Chiều rộng bầu: B S = 620 (mm). - Chiều cao vút cánh dầm : h vf = 200 mm - Chiều rộng vút cánh dầm : b vf =200 mm - Chiều cao vút bầu dầm h vbf = 170 mm - Chiều rộng vút bầu dầm b vbf = 230 mm ta có bảng sau: tham số kí hiệu trị số đơn vị Chiều dài nhịp L 24 m Khẩu độ nhịp tính toán L tt 23,4 m Tải trọng HL93 Tổng bề rộng cầu B 11 m Mặt xe chạy B 1 7 m Gờ chắn xe B 2 0,25 m Lề ngời đi B 3 1,5 m Lan can B 4 0,25 m Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 4 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông 2300 2300 2300 900900 500 500 300 Bê tông asphalt dày 5 cm Bê tông luới thép tạo dốc dày 10 cm Lớp sơn chống thấm 500 1500 7000/2 = 3500 7000/2 = 3500 5001500 260 160 1/2 mặt cắt iii-iii 1/2 mặt cắt iv-iv 2300 180 620 2000 160 200 200 200 170 1070 160 1600 450450 620 1600 1105135200 450 160 2000 450 260 150 150 230 mặt cắt ngang cầu. Để đảm bảo khả năng chịu lực cắt của dầm, sờn dầm đợc mở rộng ở trên gối: Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 5 400 1800 1800 260 620 180 A A mặt cắt a - a Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông 3. Cấu tạo dầm ngang. + Chiều rộng dầm ngang: B n = 2140 mm + Chiều cao dầm ngang: n = 580 (mm). + Khoảng cách giữa các dầm ngang: 6350 (mm). +Chiều dày dầm ngang: t n = 200 mm +Diện tích dầm ngang : A=2140x580=1241200 mm2 +Thể tích dầm ngang : V=0.24824 m3 4. Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu: 4.1 Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của : 1/ 4 chiều dài nhịp = mm5850 4 23400 = 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 =12.200+max 2/1800 200 = 3300mm Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau(=2300mm) Vậy bề rộng bản cánh hữu hiệu b i = 2300mm. 4.2 Đối với dầm biên: Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong(2300/2=1150) cộng trị số nhỏ nhất của + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(= 2925 8 23400 = mm) + 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 =6.200+max 4/1800 2/200 =1650 mm + Bề rộng phần hẫng( =900 mm) ->b e =900+1650=2550 mm Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 6 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông ii. tính toán hệ số phân bố ngang. 1. Hệ số phân bố cho momen. a. Phân bố hoạt tải theo làn đối với momen trong các dầm giữa. Với dầm bê tông chữ T hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức dới đây: (Bảng 4.6.2.2.2a-1- Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong các dầm giữa) Phạm vi áp dụng: 1100 S 4900 110 t s 300 6000 L 73000 N b 4 Cầu thiết kế có: S = 2300 (mm) t S = 200 (mm) L = 23400 (mm) N b = 5 (dầm) Thoả mãn điều kiện áp dụng các công thức: + Khi một làn thiết kế chịu tải: ( ) 1,0 3 3,04,0 . 4300 06,0 += S g tL K L SS g + Khi hai (hoặc hơn hai làn) thiết kế chịu tải: ( ) 1,0 3 2,06,0 . 2900 075,0 += S g tL K L SS g Khi thiết kế sơ bộ lấy: 1 ).( 3 = S g tL K . Thay số ta có: + Một làn thiết kế chịu tải: 4388.01. 23400 2300 . 4300 2300 06,0 3,04,0 = +=g Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 7 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông + Hai làn thiết kế chịu tải: 6132,01. 23400 2300 . 2900 2300 075,0 2,06,0 2 = += m g Chọn giá trị lớn nhất trong 2 giá trị trên g ben trong = g m2 = 0,6132 b. Phân bố hoạt tải làn đối với momen trong dầm dọc biên. (Bảng 4.6.2.2.2c-1- Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong dầm dọc biên) Hai làn thiết kế chịu tải: g bien = e.g ben trong . 2800 e d 0,77e += d e = 650 (mm) -300 d e 1700 Thoả mãn điều kiện áp dụng. e = 00,1 2800 650 77,0 =+ g bien = 1,00 ì 0.6132 = 0.6132 2. Hệ số phân bố cho lực cắt. a. Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm giữa. (Bảng 4.6.2.3a-1- Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong dầm giữa). Điều kiện áp dụng: 1100 S 4900. 6000 L 73000. 110 t s 300 N b 4. Ta có: S = 2300 (mm). L = 23400 (mm). t s =200mm. N b = 5 Đảm bảo điều kiện áp dụng các công thức trên. + Một làn thiết kế chịu tải: . 7600 36,0 S g += Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 8 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông + Hai hoặc hơn 2 làn thiết kế chịu tải: Show Desktop.scf . 107003600 2,0 0,2 += SS g Thay số tính toán ta có: + Một làn thiết kế chịu tải: 66263,0 7600 2300 36,0 1 =+= Q g + Hai làn thiết kế chịu tải: 7927,0 10700 2300 3600 2300 2,0 2 2 = += Q g Chọn giá trị lớn nhất trong 2 giá trị trên g ben trong = 0,7927 b. Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt trong các dầm biên. + Hai thiết kế chịu tải: g = e.g ben trong . . 3000 6,0 e d e += Thay số tính toán ta có: 8167,0 3000 650 6,0 =+=e g = 0,8167 ì 0,79268 = 0,6474 bảng tổng hợp hệ số phân bố tải trọng Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 Mo men Lực cắt Dầm giữa 0.6132 0.7927 Dầm biên 0,6132 0.6474 Giá trị lớn nhất 0.6132 0.7927 9 Trờng đại học giao thông vận tải bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thiết kế môn học cầu bê tông ii. tính toán nội lực dầm chủ. 1. Xác định tải trọng th ờng xuyên. a. Tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC). *tính cho dầm trong + Dầm dọc chủ: - Diện tích tiết diện: A co = ).(2)( vutsuonvutcanhSfwSSff FFhhhbhBbh ++++ A co = 0,2.1,8+ 0,6.0,32 + 0,2(1,3 0,2 0,32) +2. (0,5*0.2 2 +0,5*0,2 2 ) A co = 0,788m 2 . Trọng lợng dầm chủ (trên 1m dài): DC l = coBT A g 1 = 24x0.788x 1 = 18,912(KN/m). + Dầm ngang: Trọng lợng dầm ngang Trọng lợng một dầm ngang Wn=Vn* Yc=0.2482*24=5,958 KN Trọng lợng rải đều do dầm ngang g 2 =7*11.756/(32200/1000)=2.556KN/m Trọng lợng mối nối phần cánh T : g 3 =(300/1000)*(160/1000)*24.525=1.177 KN/m Tổng tải trọng: g = g 1 + g 2 + g 3 = 21.428(KN/m). b. Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW). Trng lng riêng BTAsphalt mt cu yAtphan= 22.073 KN/m3 Trng lng riêng lp phòng nc Yphòng nớc= 15KN/m3 + Lớp phòng nớc dày 10 (cm): q 1 = 345.015. 1000 230.10 = (KN/m). Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng sắt k43 10 [...]... dầm biên III Bố TRí C T THéP Dự ứNG LựC Tao thép 7 si DL không sơn phủ, có kh ng su t cho bê t ng d ng lc Đặng tiến dũng 33 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng Khoảng cách t trọng t m c t thép đến đáy dầm( mm) Bảng toạ độ c t thép DƯL do bố trí Khong cách t tim dm 15500 Nhóm ct thép s 1 Nhóm ct thép s 2 Nhóm ct thép. .. luyện dày trung bình 20 mm q4= (20*2300/100)*24.525 =1.128 (KN/m) T ng trọng lợng lớp phủ m t cầu: DWi = q1 + q2 + q3 + q4 = 6 268 (KN/m Đặng tiến dũng 11 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng 3 Xác định nội lực dầm chủ do ho t tải ở các m t c t đặc trng Ta tiến hành t nh toán t i các m t c t: Ltt/2, Ltt/4, Ltt/3, Cách... 170 115 60 Bảng toạ độ c t thép DƯL do bố trí Mt ct Cách gi 1.5 m Gi Khong cách t tim dm 16100 14600 Ltt/4 Ltt/3 8050 5367 Ltt/2 0 Nhóm ct thép s 1 1458 1313 683 425 390 Nhóm ct thép s 2 1403 1258 628 370 335 Nhóm ct thép s 3 1348 1203 573 315 280 Nhóm ct thép s 4 1316 1114 225 225 225 Nhóm ct thép s 5 1261 1059 170 170 170 Nhóm ct thép s 6 1206 1004 115 115 115 Nhóm ct thép s 7 Nhóm ct thép s 8 170 115... Ltt 2 LL, Max(HL93M,HL93K IM, ) Đặng tiến dũng M Q 1496.3 3 31.12 29 3Ltt 8 Ltt 4 Gối Đơn vị KN.m 1255.67 865.44 205.05 103.23 130.63 156.15 KN Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng (Trong bảng trên cách t nh nh sau: + Đối với bảng t hợp t i trọng LL, IM: Nội lực bằng t ng các nội lực t ng ứng của ho t tải HL 93 +T i... 115 170 115 170 115 170 Đặng tiến dũng 115 34 Lớp Cầu đờng s t k43 0 390 335 280 225 170 115 170 115 60 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình Nhóm ct thép s 9 60 bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng 60 60 60 Trọng t m của nhóm c t thép t i các m t c t M t c t giữa nhịp Lp cỏp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tng cng S lng tao cỏp 2 2 2 2 2 2 8 8 10 35 Khoang cach ti ỏy dm (mm) 390 335 280... bố t i trọng, tra ở bảng trên Đối với dầm biên :t nh t ng t ta đợc bảng t ng hợp nội lực nh sau 4 Bảng hệ số t i trọng DC Cờng độ 1 Sử dụng DW 1,25 1,0 LL,IM,CE,P 1,5 1,0 Hệ số điều chỉnh t i trọng: Đặng tiến dũng L 1,75 1,0 WS WL 0,3 1,0 = D R I 31 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng D : Hệ số x t đến t nh... Để tiện t nh toán ta t ng hợp lại k t quả t nh toán dới dạng bảng nh sau: * Do t i trọng bản thân của các bộ phận k t cấu và thi t bị phụ phi k t cấu (DC): Ltt 2 x M Q Ltt 3 Ltt 4 16.1 2777.138 0 10.73 2468.567 114.955 8.05 2082.853 172.493 Cách gối 1.5 m 1.5 493.373 312.015 Gối 0 0 344.99 Đơn vị m KN.m KN * Do t i trọng bản thân của lớp phủ m t và các tiện ích công cộng (DW): Ltt 2 x M Ltt 3 Ltt 4... KN.m KN *Do t i trọng bộ hành x M Q Cách gối 1.5 m 1.5 44.98 34.73 Gối 0 0 38.3 Đơn vị m KN.m KN * Do lực xung kích động lực của xe: + Xe t i thi t kế (xe 3 trục): Đặng tiến dũng 28 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng Cách gối Ltt 2 Ltt 4 16.1 455.36 31.122 10.73 329.675 46.559 8.05 84.71 42.3 Ltt 2 Ltt 3 Ltt 4 16.1... 25%M 2T = 0,25 1113,365 = 278.34 (KN.m) QIM = 25%Q 2T = 0,25 105,09 = 26 2725 (KN) 3.2 Xác định nội lực t nh toán t i m t c t Ltt/3 a Do t i trọng bản thân của các bộ phận k t cấu và thi t bị phụ phi k t cấu (DC): Đặng tiến dũng 15 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình Ta có: bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng 1 M = [( 7,155.32,2 ).21,428] = 2468.567(KN.m)... Đặng tiến dũng 18 Lớp Cầu đờng s t k43 Trờng đại học giao thông vận t i Khoa công trình bộ môn công trình gt tp thi t kế môn học cầu bê t ng b Do t i trọng bản thân của lớp phủ m t và các tiện ích công cộng (DW) Ta có: M = 1 6,0375.32,2 ).6,268] = 609.252(KN.m) 2 Q = [(0,75 12,075 0,25 4,025).6,628] = 50.456 (KN) c Do ho t tải: + Do xe t i thi t kế (xe 3 trục): Đặng tiến dũng 19 Lớp Cầu đờng s t k43 . giao thông vận t i bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thi t kế môn học cầu bê t ng 3. Xác định nội lực dầm chủ do ho t tải ở các m t c t đặc tr ng. Ta tiến hành t nh toán t i các m t c t: . 30. Loại c t thép DƯL : Tao 12,7. C t thờng : T chọn. Neo : T chọn. Quy trình thi t kế : 22 TCN 272 05. Xe t i thi t kế: Đặng tiến dũng Lớp Cầu đờng s t k43 1 Trờng đại học giao thông vận t i. Trờng đại học giao thông vận t i bộ môn công trình gt tp Khoa công trình thi t kế môn học cầu bê t ng đề bài thi t kế môn học Cầu bê t ng c t thép a. các số liệu ban