Đồ án môn hoc thiết kế cầu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ THÁI NGUYÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Tuấn Sinh viên thực hiện : Đào Xuân Dũng Lớp : 64DLCD01 SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 Đồ án môn hoc thiết kế cầu THIẾT KẾ DẦM CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC MẶT CẮT CHỮ T (Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05) 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1. Số liệu chung Thiết kế cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn. - Chiều dài nhịp L=38 m - Bề rộng phần xe chạy: 8m - Bề rộng lề đi bộ: 1,5m - Tải trọng thiết kế HL93, người đi 3.10 -3 Mpa - Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm - Dạng mặt cắt ngang Chữ T - Vật liệu kết cấu BTCT dự ứng lực - Công nghệ tạo ứng lực: Kéo sau - Cường độ BT của dầm chủ: 46 MPa - Loại cốt thép DƯL tao 15.2 - Không Có dầm ngang - Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tíi 900mm mmm 600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu Lµn thiÕt kÕ 3600 mm Đồ án môn hoc thiết kế cầu 1.2. Các loại vật liệu - Bêtông dầm: + Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày: ' c f = 46 MPa + Trọng lượng riêng của bêtông: c γ = 25 kN/m 3 - Cáp DƯL: + Cáp 15.2mm + Cường độ chịu kéo: f pu = 1860MPa + Giới hạn chảy: f py = 0,9.f pu f py = 1674MPa + Môđun đàn hồi: E p = 197000Mpa - Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: f y = 420 MPa + Môđun đàn hồi: E s = 200000MPa + Ứng suất trong thép khi kích f pj =0,8.f pu f pj = 1488 MPa 2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1. Chiều dài tính toán KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: L nh = 38 m - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,3 m - Chiều dài tính toán nhịp: L tt = L nh - 2.a L tt = 37.40m 2.2. Quy mô mặt cắt ngang cầu - Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: B xe = 8 m + Bề rộng lề đi bộ: b le = 1,5m + Bề rộng dải phân cách b vs =0,15m + Bề rộng chân lan can: b clc = 0,5m + Bề rộng toàn cầu: B cau = B xe + 2.b le + 2.b vs + 2 b clc B cau =12,3m + Số làn xe thiết kế: n l =2làn - Số dầm chủ thiết kế chọn như sau: SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 Đồ án môn hoc thiết kế cầu =(5.59 – 6.83) => Chọn n dam = 6 dầm. - Khoảng cách giữa các dầm chủ: - => Chọn S = 2000mm. Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp 2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ Chiều cao dầm chủ - Đối với cầu ô tô: h/L=1/18 1/20 do đó ta chọn h=1900 mm. Kiểm tra lại chiều cao dầm tối thiểu h min =0,045L Trong đó L-Chiều dài nhịp tính toán L=37400 mm h min =0,045.37400=1683mm <h=1900 mm Thoả mãn. SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 cau cau dam B B n 2200 1800   = ÷  ÷   12,3 2,05 6 dam B S m n = = = 20001150 2000 2000 2000 2000 1150 200 200 200 200 1900 12300 11300 500 500 650 650 1900 1500 4000150 15004000 150 2% 2% l?p mui luy?n 0.02m l?p phòng nu?c 0.01m l?p bê tông b?o v? 0.04m l?p bê tông asphan 0.05m 720 720 ÷ Đồ án môn hoc thiết kế cầu - Điều kiện chọn tiết diện: Chiều dầy các phần không nhỏ hơn +Sườn dầm, kéo sau 165.00 Mm +Bản cánh 50.00 Mm - Chiều dài nhịp tính toán 37.40 Mm - Chiều cao tối thiểu của dầm chủ : h min = 1.683m Chiêù rộng cánh b f 1800.00 mm Chiều dầy bản t s 200.00 mm Chiêù cao vụt cánh h 1 100.00 mm Chiều rộng vụt cánh b 1 200.00 mm Chiêù dầy sườn b w 200.00 mm Chiều cao vụt bầu dưới h 2 200.00 mm Chiều rộng vụt bầu dưới b 2 200.00 mm Chiêù cao bầu dưới h 3 320.00 mm Chiều rộng bầu dưới b b 600.00 mm Chiều cao dầm H 1900.00 mm 2.3.1. Mặt cắt L/2 cấu tạo mặt cắt L/2 2.3.2. Mặt cắt tại gối. SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 200 100 320 200 600 200 200 200 1800 Đồ án môn hoc thiết kế cầu Cấu tạo mặt cắt gối 2.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của + 1/4 chiều dài nhịp = 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 = 3300(mm) + Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2000) Khống chế Đối với dầm biên - Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể được lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong(=2000/2=1000) cộng trị số nhỏ nhất của + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu(= ) + 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 SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 600 200 1900 1800 37400 9350 4 = 600 1800 / 2    37400 4675 8 = Đồ án môn hoc thiết kế cầu =6.200+max =1650mm + Bề rộng phần hẫng( =1150) Khống chế Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Dầm giữa (bi) 2000 mm Dầm biên (be) 2150 mm 2.7. Đặc trưng hình học của mặt cắt Do dầm trong và dầm biên có cấu tạo giống nhau nên ta tính DTHH của mặt cắt dầm trong, mặt cắt dầm biên tương tự. 2.7.1. Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 và L/4 Diện tích mặt cắt: Đặc trưng hình học Mặt cắt L/2 và L/4 trong đó: + A o : Diện tích mặt cắt dầm tại giữa nhịp. + A i : Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt. SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 600 / 2 1800 / 4    0 i A A= ∑ Đồ án môn hoc thiết kế cầu stt Hình dạng Chiều dài Chiều dài Chiều cao Diện tích cạnh trên cạnh dưới 1 Chữ nhật 1800 1800 200 360000 2 Hình thang 600 200 100 40000 3 Chữ nhật 200 200 1080 216000 4 Hình thang 200 600 200 80000 5 Chữ nhật 600 600 320 192000 Tổng 888000 2.7.2. Đặc trưng hình học mặt cắt gối - Diện tích mặt cắt gối: Trong đó: + A o : Diện tích mặt cắt dầm tại gối. + A i : Diện tích từng khối đã chia của mặt cắt. stt Hình dạng Chiều dài Chiều dài Chiều cao Diện tích cạnh trên cạnh dưới 1 Chữ nhật 1800 1800 200 360000 2 Hình chữ nhật 600 600 1700 1020000 Tổng 1380000 II. Các hệ số tính toán 1. Hệ số tải trọng Tên tải trọng TTGT CĐI TTGH Sử dụng Hệ số xung kich IM Hệ số max Hệ số min Tĩnh tải 1,25 0,9 1 - Lớp phủ mặt cầu 1,5 0,65 1 - Hoạt tải 1,75 1,75 1 0,25 2. Hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số xét đến tính dẻo của kết cấu η D =0,95 cho các thiết kế thông thường. Hệ số xét đến tính dư của kết cấu η R = 0,95 cho các mức dư thông thường Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác η L =1,05 cho các cầu điển hình Hệ số điều chỉnh tải trọng η = η D × η D × η D = 0,95 SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 0 i A A= ∑ Đồ án môn hoc thiết kế cầu 3. Hệ số làn xe m Số làn chất tải Hệ số làn (m) 1 1.2 2 1 3 0,84 >3 0,65 4. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 4.1. Các hệ số tính toán - Hệ số tải trọng: + Tĩnh tải giai đoạn I: 1 γ = 1,25 và 0,9 + Tĩnh tải giai đoạn II: 2 γ = 1,5 và 0,65 + Hoạt tải HL93 và đoàn người: h γ = 1,75 và 1,0 - Hệ số xung kích: + Trạng thái giới hạn cường độ: 1+ IM = 1,25 + Trạng thái giới hạn mỏi: 1+ IM = 1,15 - Hệ số làn (do thiết kế 2 làn): m = 1,0 - Hệ số điều chỉnh tải trọng: η. + : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác xác định theo: = I . D . R 0.95 + I : Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác I = 1.05 + D : Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0.95 + R : Hệ số liên quan đến tính dư R = 0.95 Vậy: = 0.95 4.2. Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ - Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ bao gồm: + Trọng lượng bản thân dầm chủ. SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 η η η η ≥ η η η η η η η Đồ án môn hoc thiết kế cầu + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu. + Trọng lượng lan can. => Trọng lượng các bộ phận trên được tính cho 1m chiều dài dầm chủ 4.2.1. Dầm trong 4.2.1.1. Trọng lượng bản thân dầm Xác định các loại tĩnh tải: - Do mặt cắt dầm chủ có thể thay đổi tiết diện từ mặt cắt gối đến mặt cắt giữa nhịp nên trọng lượng bản thân dầm chủ được xác định với 3 phần. Chiều dài mặt cắt thay đổi như sau: Cấu tạo mặt cắt thay đổi tiết diện x 1 = 1900mm. x 2 = 1000mm x 3 = 2900mm - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện là mặt cắt gối: Trong đó: + γ c : Trọng lượng riêng của bêtông dầm, γ c = 25 kN/m 3 + A goi : Diện tích mặt cắt gối, A goi = 1380000mm 2 . + x 1 : Chiều dài mặt cắt có tiết diện A goi , x 1 = 1900mm. Do đó =2x25x1.38x1.9=131.1kN - Trọng lượng đoạn dầm có tiết diện là mặt cắt giữa nhịp: SVTH: Duong Ngoc Diep Lớp 65DLCD32 gôi c gôi 1 p 2. .A .x= γ nh c nh nh 3 p .A .(L 2x )= γ − [...]... 37.40 m 1.00 37.40 m 0.8 ĐAH lực cắt tại mặt cắt gối 0.97 86 -0 14 02 0.78 9 2 ĐAH mômen tại mặt cắt gụi 36.6 0.8 ĐAH lực cắt tại mặt cắt cỏch gụi 0,8m 28.05 9.35 28.05 ĐAH lực cắt tại mặt cắt L/4 18.7 -0 0 5 9.3 5 -0 0 5 ĐAH mômen tại mặt cắt L/4 -0 5 2 9.35 7.01 5 2 0.75 ĐAH momen tại mặt cắt cỏch g?i 0,8m 36.6 18.7 ĐAH mômen tại mặt cắt L/2 18.7 18.7 ĐAH lực cắt tại mặt cắt L/2 - Din tớch AH mụmen... kN 1 45k N 14 5kN 110kN Xờp xe trờn ĐAH lực cắt tại mặt cắt g ụi 110kN 3 5kN 14 5kN 0 9 78 6 1 45k N -0 0 214 110kN 0.8 36.6 Xờp xe trờn ĐAH lực cắt tại mặt cắt cỏch g?i 0,8m 9.35 3 5kN 14 5kN 110kN 0.75 -0 25 1 45k N 110kN 28.05 Xờp xe trờn ĐAH lực cắt tại mặt cắt L/4 110kN 35 kN 1 45k N -0 50 -0 5 0 14 5kN 110kN 18.70 18.70 Xờp xe trờn ĐAH lực cắt tại mặt cắt L/2 Mt ct Lc ct do xe ti TK gõy ra (cha... 65DLCD32 ỏn mụn hoc thit k cu 37.40 m 110kN 0 7 8 2 9 35kN 145kN 145kN 110kN 0.8 36.6 Xờp xe trờn ĐAH momen tại mặt cắt cỏch gụi 0,8m 110kN 35kN 7 0 1 2 5 9.35 145kN 145kN 110kN 28.05 Xờp xe trờn ĐAH mômen tại mặt cắt L/4 35kN 145kN 110kN 9 3 5 145kN 110kN 18.70 18.70 Xờp xe trờn ĐAH mômen tại mặt cắt L/2 Mụ men do xe ti TK gõy ra (cha nhõn h s) (Mtruck) Tung AH Mụ men cha ng vi Tung Tung trc 1 AH ng... hng lc ct õm ti mt ct ang xột p : H s ti trng dựng cho ti trng thng xuyờn, bng 1,25 i vi DC, bng 1,5 i vi DW pmax : H s ti trng ln nht dựng cho ti trng thng xuyờn, bng 1,25 i vi DC, bng 1,5 i vi DW H s ny c dựng cho phn ti trng nm trờn phn ng nh hng mang du dng pmin : H s ti trng nh nht dựng cho ti trng thng xuyờn, bng 0,9 i vi DC, bng 0,65 i vi DW H s ny c dựng cho phn ti trng nm trờn phn ng nh hng mang... 701.536 381.896 62.028 gdw(kN/m) 5.085 5.085 5.085 5.085 2.2.7.1 Tớnh toỏn h s phõn phi hot ti theo ln: Quy trỡnh 2 2TCN 272 - 05 cp n phng phỏp gn ỳng c dựng phõn b hot ti cho tng dm (4.6.2.2.2) Khụng dựng h s ln ca iu 3.6.1.1.2 vi phng phỏp vỡ cỏc h s ú ó c a vo trong h s phõn phi, tr khi dựng phng phỏp mụ men tnh hoc cỏc phng phỏp ũn by Nhng kớch thc liờn quan: Chiu cao dm: H = 1900 mm; khong cỏch... s Mt ct Gi Cỏch gi 0,8m 1/4 nhp VDC 444.200 425.192 222 .1 SVTH: Duong Ngoc Diep VDW 95.090 91.021 47.545 Vtruck 300.281 293.326 219.031 Vtan 216.471 208.995 161.471 VLL 300.281 293.326 219.031 Vlan 173.910 166.548 97.824 Lc ct ó nhõn h s (kN) 935.306 900.654 537.577 Lp 65DLCD32 ỏn mụn hoc thit k cu 1/2 nhp 0 0 137.781 106.471 137.781 43.478 155. 522 CHN Bể CP D NG LC 3.1 c trng vt liu 3.1.1 Cỏp d ng... 3.3 B trớ cỏp DL SVTH: Duong Ngoc Diep Lp 65DLCD32 ỏn mụn hoc thit k cu 5 190 150 150 150 150 600 900 1 2 3 300 6 1 2 3 4 1800 1200 1500 1800 6 4 5 220 190 150 150 150 150 Mt ct ngang u dm Mt ct ngang gia dm 3.3.1 Nguyờn tc b trớ cỏp DL - Quy trỡnh 2 2TCN 272-05 quy nh: S bú cỏp t thng l (30 ữ 40)% tng s bú cỏp Tuy nhiờn trỏnh tp trung ng sut ti mt ct gia nhp v thun tiờn trong quỏ trỡnh thi cụng bú... 1.27E-06 150 4.22E-07 150 4.22E-07 Lp 65DLCD32 ỏn mụn hoc thit k cu T a v c ta xỏc dnh ta cỏp ti cỏc mt ct c mi 1 m tớnh t gia nhp : x (mm) Mt ct A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 y= (mm) Bú cỏp 1 Bú cỏp 2 Bú cỏp 3 Bú cỏp 4 600 450 300 150 602.53 452.11 301.69 151.27 610.13 458.44 306.75 155.07 622. 80 469.00... 679.94 434.95 SVTH: Duong Ngoc Diep Bú cỏp 5 150 150. 422 151.689 153.799 156.754 160.554 165.197 170.685 177.018 184.194 192.215 201.080 210.790 221 .344 232.742 244.984 Bú cỏp 6 150 150.42 151.69 153.80 156.75 160.55 165.20 170.69 177.02 184.19 192 .22 201.08 210.79 221 .34 232.74 244.98 Lp 65DLCD32 ỏn mụn hoc thit k cu A16 A17 A18 A19 16000 17000 18000 18850 1248.43 1332.01 1420.66 1500 990.35 1060.01 1133.89... 219.03 1 47.54 1 7 1 97.824 137.78 106.4 137.78 0 0.00 1 7 1 43.478 ó nhõn h s (kN) 1567.526 1509.908 906.724 273.485 Dm trong Lc ct cha nhõn h s Mt ct Gi Cỏch gi 0,8m 1/4 nhp 1/2 nhp VDC 444.2 425.192 222 .1 0 VDW 95.090 91.021 47.545 0 Vtruck 300.281 293.326 219.031 137.781 Vtan 216.471 208.995 161.471 106.471 VLL 300.281 293.326 219.031 137.781 Lc ct Vlan 173.910 166.548 97.824 43.478 ó nhõn h s (kN) . 65DLCD32 Đồ án môn hoc thiết kế cầu THIẾT KẾ DẦM CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC MẶT CẮT CHỮ T (Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05) 1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.1. Số liệu chung Thiết kế cầu dầm BTCT DƯL nhịp. sau: + Mặt cắt có mômen lớn nhất: Mặt cắt giữa nhịp L/2. + Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: Mặt cắt gối. + Mặt cắt có mômen và lực cắt cùng lớn: Mặt cắt L/4. - Bảng tọa độ các mặt cắt tính toán nội lực: STT. của mặt cắt dầm trong, mặt cắt dầm biên tương tự. 2.7.1. Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 và L/4 Diện tích mặt cắt: Đặc trưng hình học Mặt cắt L/2 và L/4 trong đó: + A o : Diện tích mặt cắt dầm