Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL 1* Các số liệu cho trớc: - Dầm T, chiều dài toàn dầm L=26m, kết cấu kéo trớc. - Khổ cầu K8+2 x1,5m > W=8+2x1,5 - Tải trọng thiết kế: HL93. - Tao cáp DƯL:15,2mm. 2*Tiêu chuẩn thiết kế: - Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 01 Bộ Giao thông vận tải. - Tải trọng thiết kế: HL93 , đoàn Ngời đi bộ. 3* Vật liệu sử dụng: -Thép DƯL: .Cờng độ quy định của thép ứng suất trớc f pu =1860 Mpa .Giới hạn chảy của thép ứng suất trớc f py =0,9. f pu =1764Mpa .Hệ số ma sát à =0,23 .ứng suất cho phép khi kích f pj =0,7. f pu =1302Mpa .Cờng độ tính toán khi chế tạo R d1 =13280 Kg/cm 2 .Cờng độ tính toán khi sử dụng R d2 =12800 Kg/cm 2 .Môđun đàn hồi E t =197000Mpa -Vật liệu bêtông: .Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày fc=40Mpa. .Cờng độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trớc fci=0,9.fc=36Ma. .Môđun đàn hồi của bêtông Ec=4800 Mpafc 8,30357' = .Cờng độ chịu kéo khi uốn f r =0.63 Mpafc 98,3' = 4* Yêu cầu: - Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng - Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép ( bản vẽ trên giấy A1) Phần 1: Nội dung thuyết minh 1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu Tổng chiều dài toàn dầm là 26 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,4 mét để kê gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 25,2 mét. Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 1 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có f c =40MPa. Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,4cm,, lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách kê cao các gối cầu. Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2400 mm Giữa phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân cách mềm 1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ. Dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các kích thớc sau: - Chiều dày bản: ts=20cm - Chiều cao toàn dầm: H=120cm - Chiều rộng bầu dầm: bb=60cm - Chiều cao bầu dầm: hb=32cm - Chiều dày bụng: bw=20cm - Chiều rộng bản cánh: b1=180cm - Rộng vát cánh: 20cm - Cao vát cánh: 10cm - Bán kính cong: Rc=20cm - Rộng vát bầu: 20cm - Cao vát bầu: 20cm - Phần hẫng: 120cm Các kích thớc khác nh hình vẽ: Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 2 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Mặt cát dầm chủ Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm) 2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) Yêu cầu: h min =0,045.L Trong đó ta có: L: Chiều dài nhịp tính toán L=25200mm h min : chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu, h min =1200mm suy ra: h min =0,045.L=0,045.25200=1134mm< h min =1200mm=> Thỏa mãn 3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6) 3.1 Đối với dầm giữa Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của + 1/4 chiều dài nhịp (= 6300 4 25200 = mm) + 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 (S= 2400)->bi=2400mm 3.2 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(=2400/2=1200) cộng trị số nhỏ nhất của + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(= 3150 8 25200 = mm) Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 3 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL + 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( =1200 mm) ->be=1200+1200=2400 mm Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Bảng 3 Dầm giữa (bi) 2400 mm Dầm biên (be) 2400 mm 4. Tính toán bản mặt cầu 4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98). Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các dầm chủ. 4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với mô men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên tục nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp đối xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ. Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặc dầm giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ phải đợc giả thiết là cứng vô hạn . Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc đợc chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ án này coi các tải trọng bánh xe nh tải trọng tập trung. Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 4 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Xác định nội lực do tĩnh tải Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng. Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu: g DC(bmc) =200.1800.24.10 -6 = 8,64 KN/m Thiết kế lớp phủ dày 74mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ: g DW =74.2250.10 -4 =1,665 KN/m Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép. g DC(Lan can) = 4,564 KN/m + Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của các mặt cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ DAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu. + Công thức xác định nội lực tính toán: M U = ( P .M DC1 + P M DC2 + P M DW ) : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2 = i . D . R 0,95 Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3) Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4) Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05 (theo Điều 1.3.5) => = 0,95 p : Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2) Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1 4.2.1 Nôi lực mặt cắt a Mômen tại mặt cắt a là mômen phần hẫng. Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 5 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn M a = ]10.25,1.1200 10.2 5,1.900.900. 10.2 1200.1200. .[. 3 )( 6 Ư 6 )( ++ lcncanDCp WD p bmcDC p g g g Trong THGH CĐ1 M a =- ]10.25,1.1200.564,4 10.2 5,1.900.900.665,1 10.2 25,1.1200.1200.8,4 .[95,0 3 66 ++ =-11,71kNm Trong THGH SD M a =- ]10.1.1200.564,4 10.2 1.900.900.665,1 10.2 1.1200.1200.8,4 .[95,0 3 66 ++ =-9,24 kNm 4.2.2 Nội lực mặt cắt b Đ ờng ảnh h ởng Mb + - Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ số lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp nh sau: - + Bmc Phủ Xếp tải lên phần Đah d ơng Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 6 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Phủ - Bmc + Xếp tải lên phần Đah âm Tính nội lực theo công thức: M U = ( P .M DC1 + P M DC2 + P M DW ) Trên phần Đah dơng: Với bản mặt cầu lấy hệ số p = 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD Với lớp phủ lấy hệ số p = 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD Trên phần Đah âm: Với bản mặt cầu lấy hệ số p = 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD Với lớp phủ lấy hệ sô p = 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men M b trong bảng dới đây Bảng 4.2.2 Phn ah TTGH Cng 1 TTGH S dng Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph Dng 3,621 1,484 2,880 0,992 m -0,441 -0,222 -1,526 -0,334 1,992 1,2243 1,2334 0,3658 Tng ni lc 3,1075 1,92435 4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc - - + + Đ ờng ảnh h ởng Mc Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau: Bảng 4.2.3 Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 7 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Phn ah TTGH Cng 1 TTGH S dng Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph Dng -4,123 -1,1813 -3,329 -1,16 m 0,613 0,2035 0,913 0,1742 -3,35 -1,5276 -2,4223 -0,990 Tng ni lc -4,8772 -3,4212 4.2.4 Nội lực mặt cắt Md Đ ờng ảnh h ởng Md + - - + Bảng 4.2.4 Phn ah TTGH Cng 1 TTGH S dng Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph Dng 3,137 1,5014 2,5101 0,853 m -1,20 -0,2901 -1,3253 -0,443 1,95 0,923 1,1823 0,4012 Tng ni lc 2,8723 1,5864 4.2.5 Nội lực mặt cắt e Đ ờng ảnh h ởng Me - - + + - - Bảng 4.2.5 Phn ah TTGH Cng 1 TTGH S dng Bn mt cu Lp ph Bn mt cu Lp ph Dng -4,056 -1,5902 -3,2451 -1,0625 Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 8 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL m 0,7823 0,2007 0,8722 0,3235 -3,2703 -1,4025 -2,3725 -0,7812 Tng ni lc -4,3724 -3,1452 4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ . Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) : Do nhịp của bản S=2400<4600mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe của trục 145KN. Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) : + 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản mút thừa + 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác. Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành. Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và dơng Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3 Mô men dơng M + : SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980 mm Mô men âm M : SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820 mm Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X X=1000-500-200=300mm SW=1140+0,083.300=1389,9 mm Trong đó X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=300 mm S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ SW = Bề rộng dải tơng đơng P = Tải trọng trục xe (N) Tải trọng bộ hành Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10 -3 Mpa và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế. 4.3.1 Nội lực do Truck Load Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 9 Thiết Kế Môn Học Cầu Bêtông Cốt Thép DƯL Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do TruckLoad. Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải Sinh viên: Nguyễn Văn Nhật Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 10 ĐờngảnhhởngMb [...]... 27 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL L/2 L/4 TTGH CĐ1 Dầm trong Dầm ngoài TTGH SD TTGH CĐ1 TTGH SD m TTGH SD 3730,11 2928,096 2797,58 2196,072 458,628 360,018 4160,33 3272,271 3119,98 2454,203 511,52 402,335 Lực c t do t nh t i Dầm trong Dầm ngoài 0,8 TTGH CĐ1 Bảng 5.3.2 L/2 TTGH TTGH CĐ1 SD TTGH CĐ1 L/4 TTGH SD 0.8 TTGH CĐ1 TTGH SD TTGH CĐ1 Gối TTGH SD 45,872 0 267,692... lợng thép t i thiểu cho mỗi lớp bằng 0,38 mm 2/mm Theo thi t kế trên c t thép theo phơng chính 1,11mm2/mm và theo phơng dọc là 0,22 mm2/mm < 0,38mm2/mm =>phải bố trí c t thép theo phơng dọc, chọn No10 @200 As= 0.5mm2/mm Khoảng cách lớn nh t giữa c t thép là 450mm 5 T nh toán nội lực dầm chủ do t nh t i Sinh viên: Nguyễn Văn Nh t 20 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL T i trọng... V t liệu thi t kế cho bản m t cầu + Bê t ng bản m t cầu fC = 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày Ec = 0,043 y1,5 f c' c (A5.4.2. 4-1 ) => Ec= 33994,48 MPa + C t thép fy= 420 Mpa Giới hạn chảy t i thiểu quy định của thanh c t thép Es= 200000 MPa 4.5 T nh toán c t thép chiu lực + Lớp bảo vệ Sinh viên: Nguyễn Văn Nh t 13 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL Theo bảng... m t phẳng lới c t thép cho bản m t cầu nên c t thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống c t thép âm(6 thanh 16) Chỉ tiến hành kiểm toán + Mômen t nh toán cho mômen âm của bản m t cầu Mu=28,29 (Xem bảng 4.b) Do mômen t nh toán Mu < Mômen t nh toán của mômen âm của bản m t cầu nên chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cờng dộ thoả mãn 4.5.4 Bố trí c t thép co ng t và nhi t độ Theo Điều A.5.10.8 c t. .. 942,5 Ti mt ct L/4 Sinh viên: Nguyễn Văn Nh t 32 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL Xe tendom Mpl 264,6675 Tung yt1 4,425 Tung yt2 4,125 Tung y1 0,75 Mtruck 121,515 Tung y2 0,657 Mlane 87,792 Tung y3 0 Mtendom 104,2195 Mpl 42,48 Ti mt ct 0,8 Xe tendom Tung yt1 0,754 Tung yt1 0,19345 Làm t ng t m t c t giữa nhịp đối với m t c t 1/4 nhịp và m t c t cách gối 0,8 m, ta... Mpa Thoả mãn Vậy bản m t cầu thoả mãn điều kiện kiểm toán n t ở trạng thái giới hạn sử dụng 4.5.6 Kiểm tra bố tri thép theo thi t kế kinh nghiệm Phải đ t lớp c t thép đng hớng ,fy 400Mpa C t thép phải càng gần các m t ngoài càng t t Lớp đáy : Số lợng thép t i thiểu cho mỗi lớp bằng 0,57 mm2/mm Theo thi t kế trên c t thép theo phơng chính 1,11mm2/mm và theo phơng dọc là 0,8 mm2/mm > 0,57mm2/mm ( thoả... ho t tải và ngời đi bộ: Bảng 6.2 Dầm giữa Dầm biên Mô men uốn 0,633 0,855 Lựcc t 0,461 0,9 Ngời đi bộ 1,594 1,594 6.3 Xác định nội lực Ho t tải xe t thi t kế và quy t c xếp t i (Điều 3.6.1.3) Ho t tải xe HL93 - Ho t tải xe t trên m t cầu hay k t cấu phụ trợ (HL- 93) sẽ gồm m t tổ hợp của : + Xe t i thi t kế hoặc hai trục thi t kế + T i trọng làn thi t kế - Hiệu ứng lực của t i trọng làn thi t kế... t i thiểu Cự ly t i đa giữa các thanh c t thép Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các c t thép không đợc v t quá 1.5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm Sinh viên: Nguyễn Văn Nh t 17 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL Smax 1,5x200=300 (mm) 4.5.3 Bố trí c t thép âm cho phần hẫng của bản m t cầu( cho 1m dài bmc) và kiểm toán theo THGH CĐ 1 Để thận tiên cho thi công: Bố trí... Nh t 0,475 34 Lớp: Cỗu-Đờng Bộ A-K42 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL Tung yt2 0,45 Tung y35 0,342 Vtruck 206,765 Tung y145 0,576 Vlane 63,8719 Tung y145 0,75 Vtendom 156,75 Vpl 30,88125 Ti mt ct L/2 Truck Xe tendom Tung yt1 0,725 Tung yt2 0,7 Tung y35 0,611 Vtruck 274,7 Tung y145 0,965 Vlane 105,4601 Tung y145 0.786 Vtendom 203,39 Vpl 51,0291 Ti mt ct 0,8 Truck Xe tendom Tung yt1... sao cho m t c t đủ khả năng chịu lực 4.5.1 Bố trí c t thép chịu mômen âm của bản m t cầu( cho 1 m t dài bmc) và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1 + Không x t đến c t thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản m t cầu) + Mômen t nh toán cho mômen âm của bản m t cầu Mu= 34,3758 KNm (Bảng 4.b) + Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ + Bố trí 6 thanh c t thép 16 2 => Diện t ch c t thép As=6 3,1416.16 . Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL Thi t kế cầu Bê t ng c t thép DƯL 1* Các số liệu cho trớc: - Dầm T, chiều dài toàn dầm L=26m, k t cấu kéo trớc. - Khổ cầu K8+2 x1,5m > W=8+2x1,5 . Cỗu-Đờng Bộ A-K42 15 Thi t Kế Môn Học Cầu B t ng C t Thép DƯL e d c = 132 2796,18 = 0,1385 < 0,42 => Thoả mãn Vậy m t c t giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép t i đa. + Lợng c t thép t i thiểu Phitho. - T i trọng thi t kế: HL93. - Tao cáp DƯL:15,2mm. 2*Tiêu chuẩn thi t kế: - Quy trình thi t kế : 22TCN 272 - 01 Bộ Giao thông vận t i. - T i trọng thi t kế: HL93 , đoàn Ngời đi bộ. 3* Vật