Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực đồ án thiết kế cầu bê tông dự ứng lực
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP Phụ lục CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1 1. QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 1 1.1. Quy mô: 1 1.2. Tiêu chuẩn thiết kế: 1 CHƯƠNG 2: LAN CAN, L B HÀNHỀ Ộ 2 2.1. LAN CAN 2 2.2. L B HÀNHỀ Ộ 10 2.3. BÓ VỈA 16 CH NG 3 . BẢN MẶT CẦUƯƠ 20 3.1. S LI U TÍNH TỐN:Ố Ệ 20 3.2. SƠ ĐỒ TÍNH BẢN MẶT CẦU: 21 3.3. Tính nội lực cho bản congxon (bản hẫng): 21 3.4. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN: 24 3.5. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA: 27 3.6. Thi t k c t thép cho b n m t c u: ế ế ố ả ặ ầ 30 3.7. KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU: 33 CHƯƠNG 4: DẦM NGANG 36 4.1. CÁC SỐ LIỆU DẦM NGANG: 36 4.2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG: 36 4.3. THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG: 41 CHƯƠNG 5: DẦM CHÍNH 52 1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ 52 2. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CHO MÔMEN VÀ LỰC CẮT 53 2.1. Xác đònh đặc trưng hình học của dầm chính 53 2.2. Xác đònh hệ số phân bố ngang 54 2.2.1. Hệ số phân bố cho mômen 54 2.2.2. Hệ số phân bố cho lực cắt 58 3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM CHÍNH TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG 59 3.1. Tải trọng tác dụng 59 3.1.1. Tónh Tải 59 3.1.2. Hoạt tải 60 3.2. Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 61 3.2.1. Nội lực do tónh tải 61 3.2.2. Tính điển hình cho dầm giữa: 61 3.2.3. Nội lực do hoạt tải 63 TỔ HP TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI: 67 -Lực cắt: 67 4. TÍNH TOÁN CÁP DỰ ỨNG LỰC 68 4.1. Tính sơ bộ lượng cáp dự ứng lực 68 4.2. Bố trí cáp sơ bộ và độ lệch tâm của cáp dưl tại các mặt cắt tính toán 68 4.2.1. Bố trí cáp sơ bộ 68 5. TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT 69 SVTH: NGUYỄN HỒNG CƯỜNG MSSV:1051110012 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP 5.2. Đặc trưng hình học tại các mặt cắt dầm giữa 70 5.2.1. Giai đoạn 1: 70 5.2.2. Giai đoạn 2: 71 5.3. Đặc trưng hình học tại các mặt cắt dầm biên 73 6. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 73 6.1. Mất mát ứng suất tức thời 73 6.2. Mất mát ứng suất theo thời gian 76 6.2.1. Mất mát ứng suất do co ngót: 76 6.2.2. Mất mát ứng suất do từ biến: 76 6.2.3. Mất mát ứng suất do tự chùng của cáp dự ứng lực: 76 7. KIỂM TOÁN DẦM CHÍNH (dầm biên) 77 7.1. Tính toán chòu uốn dầm chính 77 7.1.1. Tính toán chòu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực căng 77 7.1.2. Tính toán chòu uốn của dầm ở trạng thái giới hạn sử dụng 78 7.1.3. Tính toán chòu uốn của dầm ở trạng thái giới hạn cường độ 79 7.1.4. Thiết kế lực cắt 81 7.1.5. Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc 84 SVTH: NGUYỄN HỒNG CƯỜNG MSSV:1051110012 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1. QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 1.1. Quy mô: - Cầu xây dựng vónh cửu bằng BTCT và BTDƯL. - Tải trọng thiết kế: HL – 93. - Khổ cầu: B = 7.2 m - Bề rộng lề bộ hành: K = 1.5 m - Chiều dài nhòp dầm chính: L = 31+2x0.3 = 31.6 m. - Số dầm chính: 6 dầm. - Khoảng cách 2 dầm chính: 1.8 m. - Số dầm ngang: 6 dầm. - Khoảng cách 2 dầm ngang: 6.2m - Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m - Loại dầm chữ I. - Phương pháp: căng trước. 1.2. Tiêu chuẩn thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 – 05. SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP CHƯƠNG 2: LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH 2.1. LAN CAN 2.1.1. Thanh lan can: - Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong d = 92 mm - Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm - Khối lượng riêng thép lan can: 5 3 s 7.85 10 N / mm − γ = × - Thép M270 cấp 250: y f = 250 MPa 2.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: 2000 2000 1000 1000 P = 890 N g = 0.095 N/mm g+w P w w = 0.37 N/mm Hình 2.1. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can - Theo phương thẳng đứng (y): + Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can 2 2 2 2 -5 D -d 100 -92 g 7.85 10 3.14 0.095 N / mm 4 4 = γ π = × × × = + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Theo phương ngang (x): + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Tải trọng tập trung P hợp với các lực theo phương x và phương y gây nguy hiểm nhất, P = 890 N. 2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can: * Theo phương y: - Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP 2 2 y g g L 0.095 2000 M 47500 N.mm 8 8 × × = = = - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 y w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = * Theo phương x: - Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp: + Tải phân bố: 2 2 x w w L 0.37 2000 M 185000 N.mm 8 8 × × = = = * Tải tập trung: P P L 890 2000 M 445000 N.mm 4 4 × × = = = * Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can: ( ) ( ) 2 2 y y x u DC g LL w LL w LL P M M M M M = η× γ × + γ × + γ × + γ × - Trong đó: + η : là hệ số điều chỉnh tải trọng: D R I η = η × η × η Với: D 0.95 η = : hệ số dẻo. R 0.95 η = : hệ sốù dư thừa. I 1.05 η = : hệ số quan trọng. 0.95 0.95 1.05 0.95⇒ η = × × = + DC 1.25 γ = : hệ số tải trọng cho tónh tải + LL 1.75 γ = : hệ số tải trọng cho hoạt tải ( ) ( ) 2 2 u M 0.95 1.25 47500 1.75 185000 1.75 185000 1.75 445000 1216328.97 N.mm ⇒ = × × + × + × + × = 2.1.1.3. Kiểm tra khả năng chòu lực của thanh lan can: n u .M M φ ≥ Trong đó: + φ : là hệ số sức kháng: φ = 1 + M: là mômen lớn nhất do tónh và hoạt tải + M n : sức kháng của tiết diện n y M f S = × SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP S là mômen kháng uốn của tiết diện: 4 4 3 3 3 d 3.14 92 S .D 1 100 1 27828.94 mm 32 D 32 100 π = − = × − = ÷ ÷ n M 250 27828.94 = 6957235 N.mm ⇒ = × n u M 1 6957235 = 6957235 N.mm M 1216328.97 N.mm φ = × ≥ = Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực. 2.1.2. Cột lan can: Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) 200 770 500 P, P w P, P w P w P w B B A A 70 Hình 2.2. Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Trong đó: P = 890N, lực tập trung tác dụng trên đỉnh trụ lan can, theo phương bất kỳ. w = 0,37 N/mm, lực phân bố tác dụng trên thanh tay vòn theo cả 2 phương. Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chòu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân. Chọn ống thép liên kết giữa thanh lan can vào trụ có tiết diện như sau: - Có đường kính ngoài: D 1 = 110 mm. - Có đường kính trong: d 1 = 102 mm. * Tải trọng tác dụng lên trụ lan can: - Tónh tải: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP 500 770 110120 102 190 130 190 190 692 174 200 102 1 4 0 4 22 70 1 2 4 110 110 T1 T2 T3 110 = + + + Hình 2.3. Cấu tạo trụ lan can + Trọng lượng bản thân trụ: 5 tr s tlc lk 1 2 lk P V P 7.85 10 (V V ) P − = γ × + = × × + + V 1 : Thể tích tấm thép T1 2 2 3 1 (140 132 ) V 2 130 692 8 130 3.14 1661420.8 mm 4 − = × × × + × × = V 2 : Thể tích tấm thép T2 2 2 2 3 1 1 3.14 124 3.14 110 V (174 124) 692 2 8 2 2 4 4 721168.64 mm × × = × + × + × − × × = P lk : Trọng lượng ống liên kết. 2 2 2 2 5 1 1 lk s D d 110 102 P 3 l 2 7.85 10 3.14 120 4 4 25.08 N − − − = × γ × π× × = × × × × × = ( ) 5 tr s tlc lk P V P 7.85 10 1661420.8 721168.64 25.08 212.11 N − ⇒ = γ × + = × × + + = + Trọng lượng 2 thanh tay vòn tính trên 2000 mm chiều dài: ( ) ( ) 2 2 lc s 5 2 2 P 2 D d l 4 3.14 2 7.85 10 100 92 2000 378.61 N 4 − π = × γ × × − × = × × × − × = - Hoạt tải: + P = 890 N + w P 0.37 2000 740 N= × = SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP * Nội lực tại chân trụ lan can: - Lực nén dọc trục: ( ) ( ) ( ) ( ) u LL w DC tr lc P P 2P P P 0.95 1.75 890 2 740 1.25 212.11 378.61 4641.61 N = η× γ × + + γ × + = × × + × + × + = - Momen uốn: ( ) ( ) ux LL w LL 1 w M h P P h P 0.95 1.75 700 740 890 1.75 200 740 2142962.5N.mm = η× γ × × + + γ × × = × × × + + × × = - Lực cắt: ( ) ( ) u LL w Q 2P P 0.95 1.75 2 740 890 3940.13 N = η× γ × + = × × × + = * Kiểm tra khả năng chòu lực của cột lan can: 8 8 174 190 8 6161 130 x y Hình 2.4. Mặt cắt A-A - Các đặc trưng tiết diện: + Diện tích: 2 s A 2 130 8 174 8 3472 mm= × × + × = + Mômen quán tính lấy đối với trục x-x: 2 3 3 x 4 130 8 174 8 8 174 I 2 2 130 8 12 2 12 20747589.33 mm × + × = × + × × × + ÷ = + Mômen quán tính lấy đối với trục y-y: 3 3 4 y 8 130 174 8 I 2 2936757.33 mm 12 12 × × = × + = + Mômen kháng uốn đối với trục x-x: 3 x x 2I 2 20747589.33 S 319193.68 mm h 130 × = = = + Mômen kháng uốn đối với trục y-y: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP y 3 y 2I 2 2936757.33 S 30913.24 mm h 190 × = = = + Bán kính quán tính đối với trục x-x: x x s I 20747589.33 r 77.3 mm A 3472 = = = + Bán kính quán tính đối với trục y-y: y y s I 2936757.33 r 29.08 mm A 3472 = = = - Kiểm tra sức kháng nén: 2 y s f K l r E × λ = × ÷ ×π Trong đó : K: hệ số chiều dài có hiệu K = 0.875 [22TCN 272-05;4.6.2.5]. l: chiều dài không liên kết kết l = 770 mm. r s : bán kính quán tính đối với trục mất ổn đònh. r s = 29.08 mm Vậy 2 0.875 770 250 0.068 29.08 3.14 200000 × λ = × = ÷ × Áp dụng công thức với 2.25λ ≤ [6.9.4.1] thì: 0.068 n y s P 0.66 f A 0.66 250 3472 843817.86 N λ = = × × = Sức kháng nén có hệ số: r c n u P P 0.9 843817.86 759436.07 N P 4641.61 N Đạt= ϕ = × = > = c 0.9 22TCN 272 05;6.5.4.2ϕ = − - Kiểm tra sức kháng uốn: Sức kháng uốn được tính theo công thức: rx f y xx ux M f S 1 250 319193.68 79798420 N.mm M 2142962.5 N.mm Đạt = ϕ × × = × × = > = f 1 22TCN 272 05;6.5.4.2 .ϕ = − - Kiểm tra nén uốn kết hợp: Ta có: u r P 4641.61 0.006 0.2 P 759436.07 = = < Nên áp dụng công thức: uy u ux r rx ry M P M 1 2P M M + + ≤ ÷ Trong đó: rx ry M ,M :Sức kháng uốn có hệ số đối với trục x,y rx M 79798420 N.mm= SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP ry f y yy M f S 1 250 30913.24 7728310 N.mm= ϕ × × = × × = ux M 2142962.5 N.mm= uy M 0 N.mm= uy u ux r rx ry M P M 4641.61 2142962.5 0.03 1 Đạt 2P M M 2 759436.07 79798420 + + = + = < ÷ × * Kiểm tra độ mảnh của cột lan can [6.3.9]: Kl 140 r ≤ Trong đó: + K = 0.875: hệ số chiều dài hữu hiệu [22TCN 272-05;4.6.2.5]. + l 770 mm = : chiều dài không được giằng ( l h = ). + r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện nhỏ nhất). 8 6161 130 8 8 128 144 x y Hình 2.5. Mặt cắt B-B °Mômen quán tính lấy đối với trục x-x: 2 3 3 x 4 130 8 128 8 8 128 I 2 2 130 8 12 2 12 11027114.67 mm × + × = × + × × × + ÷ = ° Mômen quán tính lấy đối với trục y-y: 3 3 4 y 8 130 128 8 I 2 2934794.67 mm 12 12 × × = × + = ° Diện tích tiết diện: 2 s A 130 8 2 128 8 3104 mm = × × + × = ° Bán kính quán tính đối với trục x-x: x x s I 11027114.67 r 59.6 mm A 3104 = = = ° Bán kính quán tính đối với trục y-y: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 8 [...]... sức kháng của bó vỉa 2 M w : sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục thẳng ứng M c : sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục nằm ngang M b : sức kháng của dầm đỉnh H : chiều cao tường L c : chiều dài đường chảy L t : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu Ft : lực xô ngang quy đònh ở bảng 2.1 SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU... tựa trên các gối cứng là các dầm đỡ có độ cứng vô cùng + Dải bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc với dầm đỡ - Chiều dày bản mặt cầu: hf = 200 mm - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau: + Lớp vải nhựa phòng nước dày 5 mm SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP + Lớp bê tông xi măng bảo vệ dày 25 mm + Lớp b tông asphalt tương... Trọng lượng lớp phủ mặt cầu : - Lớp phủ b tông asphalt: h1 = 55 - Lớp phòng nước: h 2 = 5mm - Lớp bê tông xi măng h3 = 25mm DW = (h1 + h 2 + h 3 )x2.3x10 −5 x1000 = 1.955N / mm 3.4.1.2 Nội lực: - Sơ đồ tính như sau: tải trọng lề bộ hành và bó vỉa đặt tại mép ngoài bó vỉa SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP Hình 3.5 Sơ đồ tính bản dầm -Với... 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: 3.6.1 Thiết kế cho phần bản chòu mômen âm: Thiết kế cốt thép cho 1000 mm chiều dài bản mặt cầu, khi đó giá trò nội lực trong 1000 mm bản mặt cầu như sau: − - Mômen âm: M u = 34037708.3 N.mm - Chiều rộng tiết diện tính toán: b = 1000 mm - Chiều cao tiết diện tính toán: h = 200 mm - Cường... Diện tích của vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép: A c = 2 × d c × b = 2 × 29.75 × 1000 = 59500 mm 2 - Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 thanh thép: A 59500 A= c = = 11900 mm 2 n 5 SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP - Mômen do ngoại lực tác dụng vào tiết diện: g Ms = 411,769.53 N.mm 3 - Khối lượng riêng của b tông: γ c = 2500 Kg... dọc cầu: Trọng lượng bản thân: DC"2 = 1000 × h f × γ c = 1000 × 200 × 2.5 × 10 −5 = 5 N / mm * Trọng lượng lan can, lề bộ hành: - Trọng lượng tường b tông: P1 = 1000 × b1 × h1 × γ c = 1000 × 250 × 650 × 2.5 × 10 −5 = 4062.5 N Trong đó: b1 = 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông h1 = 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU... 33994.48 - Chiều cao vùng nén của b tông khi tiết diện bò nứt: x = 38.8 mm - Mômen quán tính của tiết diện b tông khi bò nứt: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP 2 b × x3 + n × As × ( ds − x ) 3 2 1000 × 38.83 = + 5.88 × 995 × ( 167.05 − 38.8 ) 3 = 115755432.1 mm 4 I cr = - Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra: M 8504887.6 fs = s ×... (hình 3.7) + Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm + Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu: b1 = 510 + 2 × h DW = 510 + 2 × 85 = 680 mm + Giá trò tải p: SVTH: LÊ KIM KHÁNH MSSV :10511101057 trang 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU BTCT p= GVHD: VŨ HỒNG NGHIỆP P 145000 = = 106.62 N / mm 2 × b1 2 × 680 Hình 3.6 Tải trọng động tác dụng lên bản biên 3.4.2.2 Nội lực: Sơ đồ tính được thể hiện... tra khả năng chòu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Phương mằm ngang Phương thẳng ứng Phương dọc cầu Ft = 240 FV = 80 FL = 80 Chiều dài lực tác dụng(mm) Lt = 1070 LV = 5500 LL = 1070 + Biểu thức kiểm toán cường độ của lan... ngang cầu: 2 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá kê ở tại mỗi gối 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH BẢN MẶT CẦU: - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu 3.3 Tính nội lực cho bản congxon (bản hẫng): Hình 3.2 Sơ đồ tính