Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉPĐồ án thiết kế cầu thép cho các bạn tham khảo trong quá trình học cũng như làm đồ án tốt nghiệp, một tài liệu hữu ích cho các bạn học sinh, sinh viên các trường giao thông nghiên cứu và học tập
MUÏC LUÏC BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM KHOA CÔNG TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU THÉP GVHD : Thầy PHẠM ĐỆ SVTH : NGUYỄN TRỌNG BÌNH Lớp : CD08HC MSSV : 08L1110001 SVTH: NGUYEÃN TROÏNG BÌNH LÔÙP: CD08HC Trang 1 MUÏC LUÏC TP. Hồ Chí Minh 01 - 2011 SVTH: NGUYEÃN TROÏNG BÌNH LÔÙP: CD08HC Trang 2 MỤC LỤC Ch ng I ươ GIỚI THIỆU CHUNG Các số liệu thiết kế: - Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B - K = 14500 mm – 0mm - Chiều dài dầm chính: L = 25000 mm. - Số dầm chính: 8 dầm. - Khoảng cách 2 dầm chính: 1900 mm. - Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 42. Trong đó có 8 sườn tăng cường tại gối. - Khoảng cách các sườn tăng cường: 2440 mm. Khoảng cách giữa các sườn tại gối là 150 mm. Khoảng cách giữa sườn tăng cường tại gối với sườn trung gian là 1145 mm. - Số liên kết ngang (giữa 2 dầm): 11 - Khoảng cách 2 liên kết ngang: 2440 mm - Khoảng cách 2 trụ lan can: 2 m. Phương pháp thiết kế: - Thiết kết theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 - Bản mặt cầu tính theo bản hẫng và làm việc theo phương ngang cầu. - Dầm chính: Tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách - giữa các dầm là 1900 mm. - Kiểm toán. Vật liệu dùng trong thi công: - Thanh và cột lan can (phần thép): Thép CT3 + = y F 240 MPa + 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Lan can: + Bêtông: ' c f 30 MPa= 5 3 2.5 10 N/ mm − γ = × + Thép AII: y F 280 MPa= 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Bản mặt cầu, vút bản SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 3 MỤC LỤC + Bêtông: ' c f 30 MPa= 5 3 2.5 10 N/ mm − γ = × + Thép AII: y F 280 MPa= 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang + Thép tấm M270M cấp 345: y F 345 MPa= , 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × + Thép góc: L 102 x 76 x 12.7: y F 240 MPa= , 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × Ch ng II ươ THIẾT KẾ LAN CAN HR Y Hw Rw R Rp Lan can: Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can Để bảo đảm an toàn, lan can phải được thiết kế với tải trọng va đập của xe cộ. Trò số tải trọng phụ thuộc vào cấp lan can. Thông số thiết kế lan can: + Chiều cao tường bêtông: H w = 800 mm. + Chiều cao thanh lan can: H R = 1050 mm. I.Điều kiện kiểm toán: SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 4 MỤC LỤC Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau: t e R F Y H ≥ ≥ Trong đó: R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can. F t : Lực va ngang của xe vào lan can. Y: Chiều cao từ mặt cầu đến điểm đặt của lực tác dụng ngang F t (mm). H e : Chiều cao từ mặt cầu đến tổng hợp các sức kháng ngang của các thanh lan can (mm). II. Xác đònh các số liệu thiết kế: II.1. Xác đònh lực va ngang của xe F t : Cầu được thiết kế cho đường cao tốc với tổ hợp các xe tải và các xe nặng: Theo bảng A13.7.3.3-1 QT 22TCN 272-05: Cấp lan can là cấp L-3 có = = mmH kNF e t 810 240 II.2. Xác đònh tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can: Sức kháng của hệ lan can là tổng hợp sức kháng của tường chắn, cột và dầm lan can. II.2.1. Sức kháng của tường chắn: Sức kháng của tường chắn có thể được xác đònh bằng phương pháp đường chảy như sau: 2 . 2 8. ( ) 2.( ) c c w b w c t w M L R H M M L L H = + + ÷ − (13.7.3.4-1) SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 5 MỤC LỤC Trong đó: R w : Tổng sức kháng của hệ lan can (N). L c : Chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm). L t : Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F t (mm), điều 13.7.3.3-1. M w : Sức kháng uốn của tường theo phương đứng (Nmm/mm). M c : Sức kháng uốn của tường theo phương ngang (Nmm/mm). M b : Sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường (Nmm). Do lan can không có tường đỉnh nên M b = 0. Chiều dài tường giới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy: 2 8. ( ) 2 2 t t b w c c L L H M M H L M + = + + ÷ (13.7.3.4-2) Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 25 mm. Đường kính thanh cốt thép dọc: d doc = 14 mm. Đường kính thanh cốt thép đứng: d dưng = 14 mm. Bước thanh cốt đai: 200 mm. Bảng thông số hình học lan can: A(mm) B(mm) b 1 (mm) b 2 (mm) b 3 (mm) 300 500 400 200 200 Sức kháng của tường đối với trục thẳng đứng phụ thuộc vào thép ngang trong tường. Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần bằng nhau: Xác đònh sức kháng thép ngang M w trên một đơn vò chiều dài SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 6 MỤC LỤC Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn. Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b 1 , b 2 , b 3 như hình vẽ b1 h Xét phần 1 của tường: Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông (chính là chiều rộng b tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): b = b 1 =400 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn):h = A = 300 mm. Diện tích thép: 2 2 2 2. . 2. .14 307,8 4 4 doc s d A mm π π = = = mm bf fA a c ys 45.8 400.30.85,0 280.88,307 85,0 . ' === Do 28 Mpa < ' c f < 56 Mpa, nên 836,0)2830( 7 05,0 85,0)28( 7 05,0 85,0 ' 1 =−−=−−= c f β Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 254 2 14 1425300 2 =−−−=−−−= SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 7 MỤC LỤC 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c , 039,0 254 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0 ≤ s c d C Nên: 68,19378) 2 45,8 254.( 1000 280 .88,307.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm (Lấy hệ số kháng uốn 9,0 = φ ). Xét phần 2 của tường: Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi. mm BA h 400 2 500300 2 = + = + = b2 h 100 B A Các giá trò tính toán: b = b 2 =200 mm, h = 400 mm. Diện tích thép: 2 2 2 . .14 153,94 4 4 doc s d A mm π π = = = mm bf fA a c ys 45.8 200.30.85,0 280.94,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 8 MỤC LỤC mm d dahd doc dungs 354 2 14 1425400 2 =−−−=−−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c , 028,0 354 107,10 == s c d C Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 58,13568) 2 45,8 354.( 1000 280 .94,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Xét phần 3 của tường: b = b 3 =200 mm, h = B= 500 mm. b3 B Diện tích thép: 2 2 2 94,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 45.8 200.30.85,0 280.94,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 454 2 14 1425500 2 =−−−=−−−= 107,10 836,0 45,8 1 === β a C c , 022,0 454 107,10 == s c d C SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 9 MỤC LỤC Suy ra: 45,0≤ s c d C Nên: 82,17447) 2 45,8 454.( 1000 280 .94,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn: 07,5039582,1744758,1356868,19378 321 3 1 =++=++== ∑ = www i i ww MMMMHM kNmm Bảng tổng hợp giá trò HM w Phân đoạn gờ bêtông ChiỊu cao ph©n ®o¹n b DiƯn tÝch cèt thÐp A s ChiỊ u cao cã hiƯu d bf fA a c ys 85,0 . ' = −= 2 a dfAM sysci φ ∑ = w ici c H bM M . (mm) (mm 2 ) (mm) (mm) (kNmm) (kNmm) 1 400 307.8 8 254 8.45 19378.68 50395.072 200 153.9 4 354 8.45 13568.58 3 200 153.9 4 454 8.45 17447.82 Sức kháng uốn của tường đối với trục ngang phụ thuộc vào thép đứng trong tường. Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chòu nén, sức kháng uốn dương và âm gần bằng nhau: Xác đònh sức kháng thép ngang M c trên một đơn vò chiều đứng. Bài toán xác đònh khả năng chòu lực của tiết diện đặt cốt đơn. Xét phần 1 của tường: SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH LỚP: CD08HC Trang 10 [...]... II.3 Tính toán chiều dài neo của cốt thép vào trong bản mặt cầu: Chiều dài neo thép vào bản mặt cầu lấy theo cấu tạo = 30.d (d là đường kính của thép neo) Vậy chiều dài neo:30d=30.14=420 (mm) SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH Trang 22 LỚP: CD08HC MỤC LỤC Kết luận: Lan can thoả mãn các yêu cầu chòu lực Chương III BẢN MẶT CẦU Số liệu tính toán: - Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: S = 1900 mm - Bản mặt cầu làm việc... Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp bêtông Atphan dày 50 mm + Lớp bêtông Ximăng bảo vệ dày 30 mm + Lớp phòng nước dày 4 mm + Lớp mui luyện dày trung bình 85 mm - Độ dốc ngang cầu: 2% Sơ đồ tính toán bản mặt cầu: - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản công-xôl và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục... − 1070) 800 Đây là cầu nằm trên đường cao tốc; không có lề bộ hành cho người đi bộ nên ta chọn lan can thép kê trên tường chắn I Thiết kế thanh lan can: Chọn tiết diện thanh lan can là tiết diện tròn rỗng có: d Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: Do không có lề bộ hành nên khi thiết kế lan can ta thiết kế với tải trọng đặc biệt là tải trọng va xe D 1 Sức kháng của dầm và cột lan can: Chọn... hợp đặt 1 bánh và 2 bánh, ta tìm được giá trò momen max ở gối và giữa nhòp như sau: - Trạng thái giới hạn cường độ: − 1, 720.107 Mugoi = max(Mugoi1, Mugoi2) = (Nmm) 1, 223.107 Mugiua = max(Mugiua1, Mugiua2) = (Nmm) - Trạng thái giới hạn sử dụng: −1,094.107 Msgoi = max(Msgoi1, Msgoi2) = (Nmm) 7,783.106 Msgiua = max(Msgiua1, Msgiua2) = (Nmm) Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu: Ta sẽ thiết kế cốt thép tương... CD08HC MỤC LỤC Có: As = 8.π d 2 8.π 16 2 = 4 4 = 1,608.103 (mm2) Thép ở dưới bản bố trí theo cấu tạo (kéo thép từ bản trong ra) III.1.6 Thiết kế cho bản giữa: III.6.1.1 Thiết kế thép trên gối: Bài toán đặt cốt đơn, xét trên 1 mét dài theo phương dọc cầu Dữ liệu thiết kế: b = 1000 mm, h = 200 mm, Lớp bảo vệ: a = 50 (mm) ds = h – 50 =200 – 50 = 150 mm Mu = Mugoi = 1,720.107 (Nmm) a = d s − d s2 − 2.M u... TH4: Cột lan can + một phần đoạn tường Sức kháng của hệ lan can: R = Rw + RR = 107,81 + 142,32 = 250,13 (kN) > Ft => ĐẠT Chiều cao kháng: Y= Rw H w + RR H R 107,81 800 + 250,13.1050 = 250,13 R > 942,24 (mm) > He => ĐẠT BẢNG TỔNG HP KIỂM TOÁN LAN CAN: Tổ hợp va xe Sức Sức kháng kháng gờ cột + dầm bêtông Sức kháng hệ lan Điều kháng kiện kiểm Y can R Chiều cao toán (mm RW (KN) RR (KN) Giữa nhòp lan can +... f c' 30 = 0,03.1000.200 fy 280 Kiểm tra: As > As min c 6, 079 = ds 150 = 642,857 (mm2) Lấy Asmin để bố trí cốt thép Chọn 6φ16 cách nhau 200 (mm) trên 1 mét dài cầu As = 6.π d 2 6.π 16 2 = 4 4 = 1206 (mm2) III.6.1.2 .Thiết kế thép cho giữa nhòp: Không xét đến cốt thép chòu nén Số liệu thiết kế: b = 1000 mm, h = 200 mm, Lớp bảo vệ: a = 25 (mm) ds = h – 25 =200 – 25 = 175 mm SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH Trang... 0,45 ds (thép thoả mãn hàm lượng thép tối đa) 0,85 f c'a.b 0,85.30.17,375.1000 = fy 280 = 1,582.103 (mm2) Kiểm tra: As min = 0,03.b.h f c' 30 = 0,03.1000.200 fy 280 = 642,857 (mm2) As > As min Lấy As để bố trí cốt thép Chọn thép: 8φ16 trên 1 mét dài cầu SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH Trang 32 LỚP: CD08HC MỤC LỤC Có: As = 8.π d 2 8.π 16 2 = 4 4 = 1,608.103 (mm2) Thép ở dưới bản bố trí theo cấu tạo (kéo thép từ... Msgiua2) = (Nmm) Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu: Ta sẽ thiết kế cốt thép tương ứng với các giá trò nội lực ở TTGH cường độ vừa tính ở trên: III.1.5 Thiết kế cho bảng hẫng: Bài toán đặt cốt đơn, xét trên 1 mét dài theo phương dọc cầu Dữ liệu thiết kế: SVTH: NGUYỄN TRỌNG BÌNH Trang 31 LỚP: CD08HC MỤC LỤC b = 1000 (mm) h = 200 (mm) Lớp bảo vệ: a = 50 (mm) vì bản chòu mài mòn do vấu lốp xe ds = h –... (mm) Diện tích tiếp xúc của bánh xe được giả thiết là hình chữ nhật Có: Chiều rộng: b2 = 510 (mm) Chiều rộng phân bố của tải trọng bánh xe dọc theo nhòp tính toán của bản: b1 = b2 + 2.hDW = 510 + 2 169 = 848 (mm) Khoảng cách từ tim gối đến mép vệt bánh xe khi đã phân bố tải trọng xuống lớp phủ về phía trong lan can: b1' = 725 (mm) X= Khoảng cách từ tim gối đến tim vệt bánh xe: b1' 725 = 2 2 = 362,5