THIẾT kế dầm cầu THÉP LIÊN hợp có TIẾT DIỆN CHỮ i, KHỔ cầu b k=7,2m 0,75m,l=34,6m,6 DẦM,KHOẢNG CÁCH 2 dầm CHÍNH 1,6m, số LIÊN kết NGANG 10

86 672 0
THIẾT kế dầm cầu THÉP LIÊN hợp có TIẾT DIỆN CHỮ i, KHỔ cầu b k=7,2m 0,75m,l=34,6m,6 DẦM,KHOẢNG CÁCH 2 dầm CHÍNH 1,6m, số LIÊN kết NGANG 10

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG Các số liệu thiết kế Phương pháp thiết kế Vật liệu dùng thi coâng 2.1 Lan can 2.1.1 Thanh lan can 2.1.2 Cột lan can 2.2 Lề hành 2.3 Bó vỉa CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH CHƯƠNG III BẢN MẶT CẦU 3.1 Số liệu tính toán 3.2 Sơ đồ tính toán mặt cầu 3.3 Tính nội lực cho congxon 3.4 Tính nội lực cho dầm cạnh dầm biên 3.5 Tính nội lực cho dầm 3.6 Thiết kế cốt thép cho mặt cầu 3.7 Kiểm tra nứt cho mặt cầu CHƯƠNG IV DẦM CHÍNH 4.1 Kích thước dầm 4.1.1 Phần dầm thép 4.1.2 Phần bê tông cốt thép 4.1.3 Sơ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối 4.2 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm 4.3 Hệ số phân bố ngang 4.4 Xác định nội lực hoạt tải mặt cắt 4.5 Nội lực tónh tải tác dụng lên dầm 4.6 Tổ hợp nội lực mặt cắt theo trạng thái giới hạn 4.7 Kiểm toán dầm thép giai đoạn I 4.8 Kiểm toán dầm thép giai đoạn II 4.9 Tính toán sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối, neo chống cắt, đường hàn SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA 2 4 10 15 15 15 19 23 27 28 30 30 30 30 31 40 44 48 59 63 64 74 Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG Các số liệu thiết kế: - Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B - K = 7.2 m – 0.75 m - Chiều dài dầm chính: L = 34.6 m - Số dầm chính: dầm - Khoảng cách dầm chính: 1.6 m - Số sường tăng cương đứng (một dầm): 40 - Khoảng cách sường tăng cường: m - Số liên kết ngang: 10 - Khoảng cách liên kết ngang: m - Khoảng cách trụ lan can: 2m Phương pháp thiết kế: - Bản mặt cầu tính theo hẫng làm việc theo phương ngang cầu - Dầm chính: Tính dầm giản đơn Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách - gữa dầm 1.6 m - Kiểm toán Vật liệu dùng thi công - Thanh cột lan can (phần thép): Thép CT3 Fy = 240 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm - Lề hành, lan can: Bêtông: fc' = 30 MPa γ = 2.5 × 10−5 N / mm Thép AII: Fy = 280 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm - Bản mặt cầu, vút Bêtông: fc' = 30 MPa γ = 2.5 × 10−5 N / mm Theùp AII: Fy = 280 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm - Dầm chính, sườn tăng cường, liên kết ngang Thép M270M cấp 345: Fy = 345 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm Thép goùc: L 100 x 100 x 10: Fy = 240 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA GVHD: PHAN QUỐC BẢO Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO CHƯƠNG II LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH 2.1 Lan can: 2.1.1 Thanh lan can: - Chọn lan can thép ống đường kính D =100 mm kính d = 92 mm - Khoảng cách cột lan can là: L = 2000 mm −5 - Khối lượng riêng thép lan can: γ s = 7.85 × 10 N / mm - Thép cacbon số hiệu CT3: fy = 240 MPa 2.1.1.1 Tải tác dụng lên lan can: 2000 P = 890 N y g = 0.095 N/mm w = 0.37 N/mm w = 0.37 N/mm x 2000 Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can - Theo phương thẳng đứng (y): + Tónh tải: Trọng lượng tính toán thân lan can g=γ D2 - d 1002 - 922 π = 7.85 × 10-5 × 3.14 × = 0.095 N / mm 4 + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Theo phương ngang: + Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm - Tải tập trung P = 890 N đặt theo phương hớp lực g w 2.1.1.2 Nội lực lan can: * Theo phương y: - Mômen tónh tải mặt cắt nhịp: y Mg = g × L2 0.095 × 20002 = = 47500 N.mm 8 - Mômen hoạt tải mặt cắt nhịp: + Tải phân bố: My = w w × L2 0.37 × 20002 = = 185000 N.mm 8 SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO + Tải tập trung: My = P P × L 890 × 2000 = = 445000 N.mm 4 * Theo phương x: - Mômen hoạt tải mặt cắt nhịp: + Tải phân bố: Mx = w w × L2 0.37 × 20002 = = 185000 N.mm 8 * Tổ hợp nội lực tác dụng lên lan can: y M = η  ( γ DC M g + γ LL M y )2 + ( γ LL M x )2 + γ LL M P  w w   - Trong đó: + η : hệ số điều chỉnh tải trọng: η = ηD ηI ηR Với: ηD = 0.95 : hệ số dẻo cho thiết kế thông thường theo yêu cầu ηI = : hệ số quan trọng ηR = : hệ sốù dư thừa (mức thông thường) ⇒ η = 0.95 × × = 0.95 + γ DC = 1.25 : hệ số tải trọng cho tónh tải + γ LL = 1.75 : hệ số tải trọng cho hoạt tải ⇒ M = 0.95 × [ (1.25 × 47500 + 1.75 × 185000)2 + (1.75 × 185000)2 + 1.75 × 445000 ] = 1216329 N.mm 2.1.1.3 Kiểm tra khả chịu lực lan can: φ.M n ≥ M Trong đó: + φ : hệ số sức kháng: φ = + M: mômen lớn tónh hoạt tải + Mn: sức kháng tiết diện M n = fy × S S mômen kháng uốn tiết diện π 3.14 (D3 − d ) = × (1003 − 923 ) = 21716 mm 32 32 ⇒ M n = 240 × 21716 = 5211840 N.mm φ.M n = × 5211840 = 5211840 N.mm ≥ 1216329 N.mm S= Vậy lan can đảm bảo khả chịu lực 2.1.2 Cột lan can Ta tính toán với cột lan can giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO h1 = 350 P'' = 1630 N I I I I h 2= 300 h = 650 P'' = 1630 N Hình 2.2: sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can Để đơn giản tính toán ta kiểm tra khả chịu lực lực xô ngang vào cột kiểm tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng trọng lượng thân * Kiểm tra khả chịu lực cột lan can: - Kích thước: h = 650 mm; h1 = 350 mm; h = 300 mm - Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải) + Lực phân bố: w = 0.37 N/mm lan can hai bên cột truyền vào cột lực tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N + Lực tập trung: P = 890 N + Suy lực tập trung vào cột là: P '' = P '+ P = 740+890 = 1630 N - Ta kiểm toán mặt caét I-I: 190 174 130 X 61 61 Y Hình 2.3: Mặt cắt I-I - Mômen mặt cắt I-I: M I −I = P ''× h + P ''× h = 1630 × 650 + 1630 × 300 = 1548500 N.mm - Mặt cắt I-I đảm bảo khả chịu lực khi: φM n ≥ η.γ LL M I−I - Sức kháng tiết diện: φM n = fy × S SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO + S mômen kháng uốn tiết diện   × 175 ×  130 × + 130 ì ì 912 ữ+ I 12 12  S= = = 219036.74 N / mm Y 95 ⇒ φM n = fy × S = 240 x 219036.74 = 52568816.84 N.mm - Vaäy φM n = 52568816.84 ≥ M = 1548500 N / mm ⇒ Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả chịu lực * Kiểm tra độ mảnh cột lan can: K.l ≤ 140 r Trong đó: + K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu + l = 1070 mm : chiều dài không giằng ( l = h ) + r : bán kính hồi chuyển nhỏ (ta tính cho tiết diện đỉnh cột tiết diện nhỏ nhất) r= I A 140 124 130 X 61 61 Y Hình 2.4: Tiết diện nhỏ cột lan can Với: I : mômen quán tính tiết diện: ( ) × 124 I = × 130 × + 130 × × 662 + = 10342656 mm 12 12 A : diện tích tiết diện: A = 130 × × + 124 × = 3072 mm 10342656 ⇒r= = 58 mm 3072 K.l 0.75 × 1070 ⇒ = = 13.8 ≤ 140 Vậy thỏa mãn điều kiện mảnh r 58 2.2 Lề hành: 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề hành gồm: * Xét 1000 mm dài SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO - Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = N/mm - Tónh taûi: DC = 1000 x 100 x 0.25 x 10-4 = 2.5 N/mm 1000 PL = N/mm DC = 2.5 N/mm 1000 Hình 2.5: Sơ đồ tính nội lực lề hành 2.2.2 Tính nội lực: - Mômen mặt cắt nhịp: DC.L2 2.5 × 10002 = = 312500 N.mm 8 PL.L2 × 10002 = = = 375000 N.mm 8 + Do tónh tải: M DC = + Do hoạt tải: M PL - Trạng thái giới hạn cường độ: M U = η [ γ DC × M DC + γ PL × M PL ] = 0.95 × (1.25 × 312500 + 1.75 × 375000) = 994531 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng: M S = [ M DC + M PL ] = 312500 + 375000 = 687500 N.mm 2.2.3 Tính cốt thép: - Tiết diện chịu lực b x h = 1000 mm x 100 mm - Choïn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông: - ds = h – a’ = 100 – 20 = 80 mm - Xaùc định chiều cao vùng nén a: 2 a = ds − ds − × Mu × 994531 = 80 − 802 − = 0.54 mm ' φ× 0.85 × fc × b 0.9 × 0.85 × 30 × 1000 - Bản lề hành có 28 MPa< f'c = 30 Mpa < 56 Mpa ⇒ β1 = 0.85 − 0.05 ' 0.05 (fc − 28) = 0.85 − × (30 − 28) = 0.836 7 - Xác định khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoaø c: c= a 0.54 = = 0.646 mm β1 0.836 - Xác định trường hợp phá hoại cho toán cốt đơn: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO c 0.646 = = 0.008 < 0.45 ⇒ toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo ds 80 - Xác định diện tích cốt thép: AS = 0.85 × fc' × a × b 0.85 × 30 × 0.54 × 1000 = = 49.18 mm fy 280 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: A s ≥ 0.03 × b.h f 'c 30 = 0.03 × 1000 × 100 × = 321.43 mm fy 280 100 200 200 200 200 100 20 80 Þ 10 100 - Chọn φ10a200 ⇒ 1000 mm có thép (diện tích A s = 392.5 mm2) theo phương dọc lề hành bố trí φ10a200 1000 Hình 2.6: Bố trí cốt thép lề hành 2.2.4 Kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng: (kiểm tra nứt) - Tiết diện kiểm toán: Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 mm x 100 mm - Khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất: d c = a' = 20 mm < 50 mm - Diện tích vùng bê tông bọc quanh nhóm thép: A c = × d c × b = × 20 × 1000 = 40000 mm - Dieän tích trung bình bêtông bọc quanh thép: A= A c 40000 = = 8000 mm n - Mômen ngoại lực tác dụng vào tiết diện: Ms = 687500 N.mm - Khối lượng riêng bêtông: γ c = 2500 Kg / m - Môđun đàn hồi bêtông: E c = 0.043 × γ1.5 c × f 'c = 0.043 × 25001.5 × 50 = 38010 MPa - Môđun đàn hồi thép: Es = 200000 MPa Es 200000 - Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông: n = E = 38010 = 5.262 c - Chiều cao vùng nén bêtông tiết diện nứt: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO  As  × ds × b × 1+ − 2ữ ữ b n ì As 392.5  × 80 × 1000 = 5.262 × × 1+ − ÷ = 14.16 mm ÷ 1000  5.262 × 392.5   x = n× -Mômen quán tính tiết diện bê tông nứt:  b × x3  I cr =  + n ì As ì (d s x)2 ữ   1000 × 14.16  = + 5.262 ì 392.5 ì (80 14.16)2 ữ = 9899418.69 mm   -Ứng suất cốt thép ngoại lực gây ra: fs = Ms 687500 × ( ds − x ) × n = × ( 80 − 14.16 ) × 5.262 = 24.06 MPa I cr 9899418.69 - Khí hậu khắc nghiệt: Z = 23000 N / mm - Ứng suất cho phép cốt thép: fsa = Z = dc × A 23000 = 423.66 MPa 20 × 8000 -So sánh: fsa = 423.66 MPa > 0.6 × fy = 0.6 × 280 = 168 MPa chọn fy = 168 MPa để kiểm tra: fs = 24.06 MPa < 168 MPa Vậy thoả mãn điều kiện nứt 2.3 Bó vỉa: - Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.6 hình 2.7 - Ta tiến hành kiểm tra khả chịu lực bó vỉa dạng tường sau: + Sơ đồ tính toán lan can dạng tường sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can cấp 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 đứng 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 lan can có daïng R W ≥ Ft  M c L2c  RW =  × M b + × M W H + ÷ × Lc − Lt  H  Khi xe va vào tường: L  L  × H.(M b + M W H) Lc = t +  t ÷ + Mc   Khi xe va vaøo đầu tường: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 10 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Vr = φ.Vn Trong đó: + φ =1 + Tính Vn: Đối với dầm sườn tăng cường: Dc 1440 = = 72 tw 20 2.46 × E 200000 = 2.46 × = 59.23 Fy 345 3.07 × E 200000 = 3.07 × = 73.92 Fy 345 D E c Tỷ số: t = 20 ≤ 3.07 × F = 73.92 ⇒ Mất ổn định qua đàn hồi w y Vr = Vn = 1.48 × t × E.Fy w = 1.48 × 202 × 200000 × 345 = 4917521.33 N Vr = 4917521.33 N > Vu = 808605.112 N Đạt yêu cầu 4.8.6 Trạng thái giới hạn sử dụng: Kiểm tra độ võng tónh tải: ff ≤ 0.95 × R h × Fyf Trong đó: + ff : ứng suất cánh dầm đàn hồi tải trọng tính toán gaây ff = f b = 197.279 N + Rh = 1: hệ số lai + Fyf = 345 MPa : cường độ chảy nhỏ cánh Thay số: ff = 197.279 N ≤ 0.95 × × 345 = 327.75 N ⇒ Thỏa mãn 4.8.7 Kiểm tra yêu cầu cấu tạo: (Độ vồng ngược) Độ nhịp tả trọng phân bố dầm phân bố là: ∆ CL = W L4 L4 DC1 DC2 + DC3 + DW  × D = ì ì I + ữ 384 E.I 384 E  NC I LT  Trong đó: + L = 34000 mm : chều dài nhịp tính toán + I NC = 16,542,555,152 mm : mômen quán tính tiết diện dầm thép + I LT = 31,173,891,836.71 mm : mômen quán tính tiết diện dầm liên hợp dài hạn Thay số: ∆ CL = ( ) 34000 6.146 7.655 + 2.737+ 4.04 × × = 72.6 mm + 384 200000 16542555151.52 31173891836.71 Vaäy tất dầm lấy độ vồng ngược là: 50 mm SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 72 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO 4.8.8 Kiểm tra mỏi nứt gảy: - Sức kháng mỏi danh định phải lấy thỏa mãn điều kiện sau: ( ) A (∆F) n = N ≥ (∆F)TH Với chu kỳ biên độ ứng suất: N = 365 x 100 x n x (ADTT)SL Trong đó: + A = 82 x 1011 MPa3 : số phân loại chi tiết + n = : số chu kì phạm vi ứng suất lượt chạy qua xe tải + (∆F)TH = 165 MPa : ngưỡng mỏi biên độ không đổi + (ADTT)SL Xác định chu kỳ biên độ ứng suất (N): - Giả thết ADT = 20000 xe/ngày đêm ADTT = g’.ADT Trong đó: g’ = 0.2 : tỷ lệ xe tải Do thiết kế cầu xe ⇒ ADTT = 0.2 × × 20000 = 8000 Xe/ngày đêm - (ADTT)SL = p.ADTT Trong đó: p = 0.85 (ADTT)SL = 0.85 × 8000 = 6800 Xe/ngày đêm ⇒ N = 365 × 100 × × 6800 = 248.2 × 106 Thay số: ( ) 1 82 × 1011 (∆F) n = = 32.09 MPa ≤ × 165 = 82.5 MPa 248.2 × 10 ⇒ Lấy (∆F) n = 82.5 MPa để tính toán - Kiểm toaùn: f moi = M moi ≤ (∆F) n SST Trong đó: + Mmoi = 553618814.77 N.mm: mômen mỏi dầm + SST = 41631303.23 mm3: mômen tónh tiết diện ngắn hạn Thay số: f moi = 553618814.77 = 13.3 MPa ≤ (∆F) n = 82.5 MPa 41631303.23 Thoûa mãn 4.9 Tính toán sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối, neo chống cắt: 4.9.1 Tính toán sườn tăng cường: Chỉ thiết kế cho sường tăng cường đứng, không thiết kế sườn tăng cường dọc Thép dùng làm sườn tăng cường có số hiệu: M270 cấp 345 có: E = 200000 MPa, Fys = 345 MPa SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 73 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO * Tính toán sườn tăng cường trung gian: - Khoảng cách sườn tăng cường: = 2000 mm - Số lượng sườn tăng cường trung gian dầm thép: x 16 = 32 - Kích thước sườn: Hình 4.25: cấu tạo sườn tăng cường + Chiều rộng sườn tăng cường: bt = 180 mm + Chiều dày sườn tăng cường: = 16 mm + Chiều cao sườn tăng cường: Ds = 1370 mm + Khoảng cách đầu mối hàn gờ tăng cường vào bụng mép gần đường hàn cánh vào bụng: A = 70 mm - Kiểm tra chiều rộng phần thò (phần chìa) bt : d E   50 + 30 ≤ b t ≤ 0.48.t p F ys   16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b p t f  Trong đó: + d: chiều cao mặt cắt dầm thép + Fys : cường độ chảy nhỏ gờ tăng cường (MPa) + bf : bề rộng cánh chịu nén bf = bc = 300 mm Thay số: 1500 200000   50 + = 100 ≤ 180 ≤ 0.48 × 16 × = 184.91 30 345   16 × 16 = 256 ≥ 180 ≥ 0.25 × 300 = 75  ⇒ Bề rộng phần chìa bt thoả mãn - Kiểm tra độ cứng: Thực chất kiểm tra mômen quan tính tiết diện Mômen quấn tính sườn tăng cường củng phải thoả mãn điều kiện SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 74 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO I t ≥ d t J w Trong đó: + It : mômen quán tính sườn tăng cường đứng quanh mép tiếp xúc với bụng gờ đơn quay quanh trục chiều dày bụng gờ kép ( ) b3 t I t = ×  t p  = × 180 × 16 = 62208000 mm  ÷   + tw : chiều dày bụng + d0 : khoảng cách sườn tăng cường + Dp : chiều cao bụng Dp = Dc = 1440 mm  Dp + J = 2.5 ì ữ ≥ 0.5  d0  1440 − = −0.704 ≤ 0.5 + J = 2.5 × 2000 ( ) Chọn J = 0.5 để tính toán Thay số: 62208000 ≥ 2000 × 203 × 0.5 = 8000000 ⇒ Thoả mãn - Kiểm tra cường độ: Thực chất kiểm tra diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường Diện tích sườn tăng cường phải thoả mãn điều kiện sau: V  Fyw  A s ≥  0.15 × B.D.t w (1 − C) u − 18 × t   w   Vr    Fys   Trong đó: + Vr : sức kháng cắt tính toán + Vu : lực cắt tải trọng tính toán trạng thái giới hạn cường độ + As : diện tích sườn tăng cường A s = × b t t p = × 180 × 16 = 5760 mm +B=1 + Fyw : cường độ chảy nhỏ bụng + Fys : cường độ chảy nhỏ sườn tăng cường + C : tỷ số ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt 1.1 × E.k D E.k ≤ ≤ 1.38 × Fys tw Fyw 5 = 5+ = 7.3 2 Vơiù: d0 2000 D 1440 200000 × 7.3 1440 ⇒ 1.1 × = 71.6 ≤ = 72 ≤ 1.38 × 345 20 k = 5+ ( ) ( ) 200000 × 7.3 = 89.8 345 Thoả mãn SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 75 ĐỒ ÁN CẦU THÉP Vậy C= 1.1 × D tw GVHD: PHAN QUỐC BẢO E.k 1.1 = × 1440 Fyw 20 200000 × 7.3 = 0.994 345 Thay số: 808605.112 345  5760 ≥  0.15 × × 1440 × 20 × (1 − 0.994) × = −7196.513 − 18 × 20      345      4917521.33 Thoả mãn * Thiết kế sườn tăng cường gối: - Tại gối đặt cặp sườn tăng cường gối - Khoảng cách sườn (tính từ tim) d1 = 150 mm Mỗi dầm có sườn tăng cường gối - Kích thước sườn: Hình 4.26: cấu tạo sườn tăng cường gối + Chiều rộng sườn tăng cường gối: bt = 190 mm + Chiều dày sườn tăng cường gối: = 20 mm + Chiều cao sườn tăng cường gối: Ds = 1440 mm Hai đầu sườn tăng cường hàn vào hai cánh cánh dầm * Kiểm tra chiều rộng phần thò (phần chìa) bt : d E   50 + 30 ≤ b t ≤ 0.48.t p F ys   16 × t ≥ b ≥ 0.25 × b p t f  Trong đó: + d: chiều cao mặt cắt thép + Fys : cường độ chảy nhỏ gờ tăng cường (MPa) + bf : bề rộng cánh chịu nén bf = bc = 300 mm SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 76 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Thay soá: 1500 200000   50 + = 100 ≤ 190 ≤ 0.48 × 20 × = 231.14 30 345   16 × 20 = 320 ≥ 190 ≥ 0.25 × 300 = 75  ⇒ Bề rộng phần chìa bt thoả mãn * Kiểm tra độ mảnh: bt E ≤ k Fys Trong đó: + k: hệ số oằn : k = 1.49 Thay số: 190 = 9.5 ≤ 1.49 × 20 200000 = 35.875 ⇒ Thoả mãn 345 - Kiểm toán sức kháng tựa: Br = ϕb A pn Fys ≥ Vu Trong đó: + Fys : cường độ chảy nhỏ sườn tăng cường gối + φb = : hệ số sức kháng tựa + Apn : diện tích phần chìa sườn tăng cường bên đường hàn bụng vào cánh, không vượt cánh A pn = 100 × 20 × = 8000 mm Thay soá: Br = × 8000 × 345 = 2760000 ≥ 808605.112 Thoả mãn * Kiểm tra cường độ: + Diện tích cột chịu nén: A = × (b t t p ) + (18 × t w + d1 ).t w = × (190 × 20) + (18 × 20 + 150) × 20 = 25400 mm Trong đó: d1 : khoảng cách sườn tăng cường gối (tính từ tim đến tim) Thay số: + Xác định mômen quán tính (I): ( ) ( 190 20 I = × 20 × 190 + × 20 × 190 × + 2 12 ) = 213306666.67 mm + Bán kính quán tính tiết diện cột: r= I = A 213306666.67 = 91.64 mm 25400 + Hệ số độ mảnh: k.L ≤ 140 r Trong đó: k: hệ số chiều dài hiệu dụng k = 0.75 SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 77 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO L: chiều dài không giằng L = Dc = 1440 mm Thay số: 0.75 × 1440 = 11.785 ≤ 140 ⇒ Đạt 91.64 + Kiểm tra: Pr = ϕc Pn ≥ Vu Trong : ϕc = 0.9 : hệ số sưc kháng nén Xác định Pn: ( ) ( k.L Fy λ= E π.r 345 0.75 × 1440 = × = 0.0243 200000 3.14 × 91.64 λ = 0.0243 ≤ 0.25 ) ⇒ Pn = 0.66λ × Fy A = 0.660.0243 × 345 × 25400 = 8674964.895 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr = 0.9 × 8674964.895 = 7807468.406 ≥ 808605.112 Thỏa mãn 4.9.2 Tính toán liên kết ngang: - Kích thước liên kết ngang: + Khoảng cách liên kết ngang 4000 mm Riêng dầm khoảng cách 2000 mm + Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho xiên ngang) + Trọng lượng mét dài: g lk = 151 N Thanh ngang dài:L = 1550 mm Thanh xiên dài:L = 1120 mm + Mỗi liên kết ngang có: x 2= liên kết ngang x = liên kết xiên + Mỗi dầm có 10 liên kết ngang - Ta giả thiết lực gió tác dụng vào phần lan can bê tông, mặt cầu, vút dầm thép Tổng hợp lực gió tác dụng vào ngang liên kết ngang SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 78 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Hình 4.25: tải trọng gió tác dụng lên cầu theo phương ngang - Tính lực gió: + Áp lực gió: PD = 0.00240MPa + Hệ số tải trọng: γ = 1.4 + Diện tích chắn gió cầu: Acg = 84770000 mm + Tải trọng gió tác dụng vào liên kết ngang: W= γ × PD × A cg 1.4 × 0.0024 × 84770000 = = 28482.72 N 10 10 Tải trọng gió tác dụng lên giằng giằng bằng: W = 14241.36 N - Thanh giằng có kích thước giống giằng lực tác dụng vào củng nên ta kiểm toán giằng dưới: Thép góc: L 100 x 100 x 10 : As = 1920 mm2, J = 1790000 mm4, L = 1550 mm, Fy = 240 MPa + Kieåm tra độ mảnh cấu kiện K.L ≤ 140 r Trong đó: K = 0.75 r= Thay soá: J 1790000 = = 30.533 mm As 1920 0.75 × 1550 = 38.073 ≤ 140 ⇒ Thỏa mãn 30.533 + Tỷ số bề rộng mặt cắt / chiều dày: b E ≤ k t Fy Trong đó: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 79 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO k = 1.49 : hệ số oằn giằng Thay số: 100 × 200000 = 20 ≤ 1.49 × = 43.013 ⇒ Thỏa mãn 10 240 + Kiểm toán cường độ: Xác định Pn: ( ) ( k.L Fy E π.r 0.75 × 1550 = 3.14 × 30.533 λ = 0.176 ≤ 0.25 λ= ) × 240 = 0.176 200000 ⇒ Pn = 0.66λ × Fy A = 0.660.176 × 240 × (1920 × 2) = 856521.115 N Vậy sức kháng nén dọc trục có hệ số là: Pr = 0.9 × 856521.115 = 770869.0035 N ≥ 14241.36 N Thỏa mãn 4.9.3 Tính toán neo chịu cắt (neo hình nấm) (Lực cắt dầm gữa lớn dầm biên nên ta kiêm toán cho dầm giữa) * Chọn neo hình nấm có: + Đường kính đinh: d = 20 mm + Chiều cao: h = 200 mm + Chọn hàng neo + Khoảng cách tim neo đến mép cánh 50 mm + Khoảng cách hai hàng neo 200 mm * Kiểm toán neo: - Bố trí chung: + Chiều cao vút: hvut = 100 mm neo chôn vào bê tông: h – hvut = 200 – 100 = 100 mm + Đỉnh neo cách mép bê tông 100 mm cách mép 100 mm + h 200 = = 10 ≥ Thỏa mãn d 20 Vậy thỏa mản điều kiện cấu tạo bố trí - Trạng thái giới hạn mỏi: + Sức kháng mỏi đinh: 38 × d 2 Với α = 238 − 29.5 × log N Z r = α.d ≥ Trong đó: d = 20 mm : đường kính đinh neo N = 248.2 × 106 : số chu kỳ tính bước Thay số: α = 238 − 29.5 × log 248.2 × 10 = −9.647 MPa SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 80 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Z r = −9.647 × 202 = −3858.66 N ≤ 38 × 202 = 7600 N Vậy lấy Zr = 7600 N để tính toán + Xác định bước neo theo trạng thái giới hạn mỏi: Bước neo chống cắt không dược nhỏ hơn: p≤ n.Z r I Vsr Q Trong đó: P : bước neo chống cắt dọc theo trục n = 2: số lượng neo chống cắt mặt cắt ngang I : mômen quán tính tiết diện liên hợp ngắn hạn I = 46557403518.21 mm Q : mômen thứ diện tích quy đổi trục trung hòa liên hợp ngắn hạn ( ) t s be t y + th + s n 200 × 1600 200 = × 394.2 + 100 + = 23768000 mm Q= ( ) Vsr : phạm vi lực cắt xác định cho trạng thái giới hạn mỏi Vsr ta tính cho mặt cắt: I-I; II-II; III-III Tính bước neo khoảng từ mặt cắt I-I đến II-II Vsr = VI-I = 96148.56 N Thay số: p≤ × 7600 × 46557403518.21 = 296.61 mm 96148.56 × 23768000 Tính bước neo khoảng từ mặt cắt II-II đến III-III Vsr = VI-I = 66835.61 N Thay số: p≤ × 7600 × 46557403518.21 = 426.69 mm 66835.61 × 23768000 Tính bước neo khoảng từ mặt cắt III-III đến V-V Vsr = VI-I = 57881.30 N Thay soá: p≤ × 7600 × 46557403518.21 = 492.70 mm 57881.30 × 23768000 Với điều kiện bước neo từ tim đến tim không vượt 600 mm không nhỏ lần đường kính đinh (120 mm) Nên ta chọn bước đai sau: Từ đầu dầm đến mặt cắt II-II chọn bước neo p = 250 mm Từ mặt cắt II-II đến mặt cắt III-III chọn bước neo p = 400 mm Từ mặt cắt II-II đến mặt cắt V-V chọn bước neo p = 450 mm Khoảng cách từ mặt cắt có mômen đến mặt cắt có mômen lớn có tất số neo là: n = 113 neo SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 81 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO - Trạng thái giới hạn cường độ: Sức kháng tính toán neo chống cắt Q phải lấy sau: Q r ≤ ϕsc Q n Trong đó: + Qn : sức kháng danh định + ϕsc = 0.85 : hệ số sức kháng neo chống cắt Q n = 0.5 × A sc fc' E c ≤ A sc Fu Trong đó: Asc = 314 mm2: diện tích mặt cắt ngang cuả neo chống cắt f’c = 30 MPa : cường độ chịu nén 28 ngày quy định bê tông Ec = 27691 MPa: mô đun đàn hồi bê tông Fu = 345 MPa : cường độ kéo nhỏ neo Thay số: Q n = 0.5 × 314 × 30 × 27691 = 143096.69 N ≤ 314 × 345 = 108330 N Do đó: lấy Qn = 108330 N để tính toán Sức kháng cắt tính toán neo chống cắt (xét đén thát thường tron chế tạo) Q r = ϕsc Q n = 0.85 × 108330 = 92080.5 N Số lượng neo chống cắt bố trí mặt cắt mômen dương lớn điểm mômen ns = Vh Qr Trong đó:  0.85 × f 'c bi t s Vh =   Fyw D.t w + Fyc bc t c + Fyf b f t f Thay số:  0.85 × 30 × 1600 × 200 = 8160000 N Vh =   345 × 1440 × 20 + 345 × 300 × 20 + 345 × 400 × 20 = 10486000 N ⇒ Vh = 8160000 N Thay soá: 8160000 = 88.62 92080.5 n = 113 ≥ ns = 88.62 Thỏa mãn ns = 4.9.4 Tính toán mối nối dầm thép: (mối nối bu lồng cường độ cao) 4.9.4.1 Tính toán ướng suất cánh bụng: Từ biểu đồ ứng suất tổng giai đoạn ta phân tích biểu đồ ứng suất thành biểu đồ ứng suất khác đơn gian + Biểu đồ 1: có trục trung hòa trùng với trục trung hòa biểu đồ ứng suất giai đoạn + Biểu đồ 2: biểu đồ có dạng hình chữ nhật Hình ve SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 82 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Hình 4.26: biểu đồ ứng suất bụng Sử dụng tam giác đồng dạng ta tính được: Trong đó: B = ft = 193.972 MPa A = fb = 197.279 MPa Yo = 909.7 mm Yb = 590.3 mm Dc = 723.66 mm tc = 20 mm Ta được: Y = Yo – Dc - tc = 909.7 –723.66 - 20 = 166.04 mm Y 166.04 A = × 197.279 = 50.428 MPa Yb 590.3 f1b = A - C = 197.279 - 50.428 = 128.851 MPa f1t = B + C = 193.972 + 50.428 = 244.4 MPa fw = C = Giá trị mômen thớ dầm thép: b M = f1b SNC = 193.972 × 28023835.73 = 3610899258 N.mm 4.9.4.2 Sức kháng tính toán bu lông: * Sức kháng cắt: - Số mặt phẳng cắt cho bu lông: Ns = - Chọn bu lông cường độ cao có: d = 22 mm Cường độ chịu kéo nhỏ bu lông: Fub = 820 MPa - Diện tích bu lông: A = 3.14 × d2 222 = 3.14 × = 379.94 mm 4 - Khi đường kính ren nằm mặt phẳng cắt sức kháng cắt cho bu lông R n − c = 0.48 × A b Fub Ns = 0.48 × 397.94 × 820 × = 299088.77 N * Sức kháng ép mặt: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 83 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO - Bản táp có chiều dày tb = 20 mm R n −e = 2.4 × d.t b Fub = 2.4 × 22 × 20 × 820 = 865920 N * Sức kháng trượt: R n − t = K h K s Ns Pt Trong đó: + Pt = 221000 N: lực kéo yêu cầu nhỏ + Kh = 1: hệ số kích thước lỗ + Ks = 0.5: hệ số điều kiện bề mặt Thay số: R n − t = × 0.5 × × 221000 = 221000 N Gía trị sức kháng nhỏ nhất: R n = min(R n −c ,R n −e ,R n − t ) = 221000 N 4.9.4.3 Tính số bu lông cho mối nối dầm: * Tính bu lông cho cánh trên: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh trên: N = f1b A c Với: Ac diện tích cánh trên: Ac = bc.tc = 300 x 20 = 6000 mm2 Vaäy: N = 128.851 x 6000 = 773106 N Số bu lông can thiêt cho mối nối nb: nb = N 773106 = = 3.5 bu lông R n 221000 Để thiên an toàn ta chọn: nb = bu lông, bố trí hàng hàng bu lông * Tính bu lông cho cánh dưới: Lực tải trọng tính toán tác dụng lên cánh dưới: N = f1t (A f + A 'f ) Trong đó: + Af diện tích cánh dưới: Ac = bf.tf = 400 x 20 = 8000 mm2 + A’f laø diện tích phủ: A’f = b’f.t’f = 500 x 20 = 10000 mm2 Thay soá: N = 244.4 x (8000 + 10000) = 4399192.32 N Số bu lông can thiêt cho mối nối nb: nb = N 4399192.316 = = 19.9 bu lông Rn 221000 Để thiên an toàn ta chọn: nb = 24 bu lông, bố trí hàng hàng bu lông * Tính bu lông cho bụng: - Lực dọc tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: N = fw A w Trong đó: + Aw diện tích bụng: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 84 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Aw = bw.tw = 1440 x 20 = 28800 mm2 Thay soá: N = 50.428 x 28800 = 1452326.4 N I= D3 t w 14403 × 20 = = 4976640000 mm 12 12 - Mômen tác dụng vào dầm thép tiết diện liên hợp: b M = f1b SNC = 128.851 × 28023835.73 = 3610899258 N.mm - M phân phối nội lực vào cánh bụng: Mômen quán tính bụng so với trục trung hòa: ( D3 t w D + Yo − − t c 12 = 5806024992 mm I= ) D.t w = ( 14403 × 20 1440 + 909.7 − − 20 12 ) Mômen tác dụng vào bụng theo tỷ lệ mômen quán tính: M b = M I I NC = 3610899258 × 5806024992 = 1267335738 mm 16542555151.52 - Lực cắt tác dụng vào dầm chính: Vu = 389492.91 N (ta lấy lực cắt dầm giữa) - Lực cắt tác dụng vào bụng: V= N + Vu2 = 1452326.42 + 389492.912 = 1503647.80 N Chọn chọn số lượng bu lông cho bụng: Chọn 72 bu lông cường độ cao d = 22 mm, bên mối nối đặt 36 đinh chia làm n = dãy dãy có 12 bulông, khoảng cách bu lông theo hàng ngang là: b1 = 90 mm, theo hàng đứng b2 = 110 mm Hình 4.27: bố trí bu lông nối - Khoảng cách bu lông nhóm: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 85 ĐỒ ÁN CẦU THÉP GVHD: PHAN QUỐC BẢO Khoảng cách bu lông 12: l1 = 1210 mm Khoảng cách bu lông 11: l2 = 990 mm Khoảng cách bu lông 10: l3 = 770 mm Khoảng cách bu lông 9: l4 = 550 mm Khoảng cách bu lông 8: l5 = 330 mm Khoảng cách bu lông 7: l6 = 110 mm - Lực tác dụng vào bu lông (bu lông chịu lực tác dụng lớn nhất) + Do mômen tác dụng: M p l n.(l12 + l 22 + l32 + l 42 + l 52 + l 62 ) 1267335738 × 1210 = = 147708.13 N × (1210 + 9902 + 770 + 5502 + 3302 + 110 ) NM = + Do lực cắt tác dụng: NV = V 1503647.80 = = 41767.97 N nb 36 - Tổng lực tác dụng vào bu lông cùng: N ub = N + N = 147708.132 +41767.972 = 153500.01 N M V So sánh với Rn: N ub = 153500.01 N < R n = 221000 N Thỏa mãn 4.9.4.4 Tính bu lông cho liên kết ngang: Chọn bu lông cường độ cao d = 18 mm Tính toán tương tự mối nối dầm chủ ta bu lông cho liên kết: SVTH: HỒ XUÂN NGHĨA Trang 86 ... 771 825 600 870480000 8735 025 00 V 1 027 65 57805.31 4 621 2 .25 28 8 02. 65 25 691 .25 M 24 3843750 28 728 0000 324 000000 325 125 000 V 3 825 0 21 515.63 1 720 0.59 10 720 .59 95 62. 50 4.5 Nội lực tónh tải tác dụng lên dầm. .. 909.7 4 .2. 2 Xác định đặc trưng hình học tiết diện dầm giai đoạn (Tiết diện liên hợp) : Trong tiết diện dầm liên hợp thép- BTCT có hai loại vật liệu - Thép: Thép dầm chủ + cốt thép dọc mặt cầu - B? ? tông:... 1400 × 20 03 = 165 425 55151. 52 + 486.9 82 × 528 00.00 + ×  + 622 . 72 ×1400 × 20 0 ÷+  12    100 × 100 3   300 × 100 3 + ì + 4 72. 722 ì 300 ì 100 ữ+ ì ì + 489.3 82 ì 100 ì 100 ữ+  12 36    +24 61.76

Ngày đăng: 19/08/2015, 10:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan