Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án mẫu thiết kế cầu bê tông cốt thép dầm I căng sau , đính kèm file CAD và thống kê cốt thép . Full lan can lề bộ hành .Dầm I là kết cấu cơ bản để hình thành các kết cấu mới phát triển sau như superT , dầm U, dầm hộp hay các dầm liên hợp.
ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Kích thước bản: - Khổ cầu: B = 7.7 m - Bề rộng lề hành: K = 0.75 m - Chiều dài nhịp dầm : L = 22.6 m - Số dầm chính: dầm - Khoảng cách dầm chính: 1.65 m - Số dầm ngang: dầm - Khoảng cách dầm ngang: 5.65 m - Khoảng cách trụ lan can: 2m - Loại dầm chữ I - Phương pháp: căng sau 1.2 Thơng số vật liệu: - Các loại thép dùng thi cơng lề hành, lan can, mặt cầu, dầm ngang, dầm quy định theo ASTM A615M - Thanh cột lan can (phần thép): f y = 280 MPa Thép M270 cấp 280: γ s = 7.85 × 10 −5 N / mm - Lề hành, lan can: Bêtơng: f c' = 30 MPa γ c = 2.5 × 10-5 N / mm Thép G40 (280): fy = 280 MPa γ s = 7.85 × 10 −5 N / mm - Bản mặt cầu: Bêtơng: f c' = 30 MPa γ c = 2.5 × 10-5 N / mm Thép G60 (420): fy = 420 MPa γ s = 7.85 × 10 −5 N / mm - Dầm ngang: Bêtơng: f c' = 30 MPa γ c = 2.5 × 10-5 N / mm Thép chủ G60 (420): fy = 420 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm Thép dọc dầm ngang, thép đai G40(280): fy = 280 MPa γ s = 7.85 × 10−5 N / mm SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT - Dầm chính: Bê tơng: GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM fc' = 50 MPa γ c = 2.5 × 10 −5 N / mm Thép dọc dầm, thép đai dùng G40 (280): fy = 280 MPa γ s = 7.85 × 10 −5 N / mm - Cáp DƯL chọn theo ASTM A416M cấp 270 đường kính danh định 12.7 mm có: A ps = 98.71 mm fpu = 1860 MPa 1.3 Chọn kích thước sơ bộ: 1.3.1 Dầm chính: - Mặt cắt ngang dầm chính: Chiều cao dầm chính: H= Chiều cao bầu dầm dưới: H1= Chiều cao vút dưới: H2 = Chiều cao sườn dầm: H3 = Chiều cao vút trên: H4 = Chiều cao bầu dầm trên: H5 = Bề rộng bầu dầm dưới: b1= Bề rộng sườn dầm: b2= Bề rộng bầu dầm trên: b3= Bề rộng vút dưới: b4= Bề rộng vút trên: b5= SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 1000 mm 200 mm 100 mm 450 mm 100 mm 150 mm 500 mm 200 mm 500 mm 150 mm 150 mm Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 500 150 200 150 200 250 X 150 200 150 500 1000 200 450 450 tiết diện quy đổi 200 100 1000 100150 500 X 500 Hình 1.1 Tiết diện dầm chủ - Số dầm chính: dầm (4 dầm dầm biên) - Khoảng cách dầm: L2 =1650 mm - Chiều dài nhịp tính tốn: - Chiều dài thực tế: L = L tt + × a Trong đó: + Với nhịp dầm tính tốn L tt = 22600 mm chọn a = 300 mm Suy ra: L = 22600 + x 300 = 23200 mm - Độ mở rộng hai đầu dầm hình vẽ: + Phần mở rộng: L1 = 1000 mm + Phần vát: L’1 =500 mm 1000 500 Hình 1.2 Phần mở rộng đầu dầm SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 1.3.2 Dầm ngang: - Chiều cao dầm ngang h: với h = 2 x H damchinh = x 1000 =800 mm 3 Chọn h = 1000 mm 1 1 1 1 - Bề rộng dầm ngang b: với b = : ÷× h = : ÷× 1000 = 250 : 500 mm 2 4 2 4 Chọn b = 250 mm 1.3.3 Bản mặt cầu: - Chọn bề dày mặt cầu 1.2 × ( S + 3000 ) 1.2 × ( 1650 + 3000 ) 200 > hmin = = = 186 mm 30 30 1.4 Lựa chọn kích thước hình học phận kết cấu nhịp : 1.4.1 Chọn cấu tạo lớp phủ mặt cầu Bản mặt cầu dày : 200 mm Lớp phòng nước (RC7) dày : Lớp bê tông nhựa nóng dày : mm 55 mm Lớp phủ BTN: 75 mm 00 Bản mặt cầu : 200 mm Lớp vải nhựa phòng nước: mm Hình 1.1 cấu tạo lớp phủ mặt cầu SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 1.4.2 Chọn kết cấu lan can tay vòn tay vòn n1 þ 80 102 n3 n4 160x6x2025 160x6x665 80 184 n2 þ 54 dày mm 665 900 55 dày mm n5 160x10x160 1400 tay vòn n1 A A Thép n4 160x6x665 B B thép ống n2 Thép n6 200 Hình 1.2 kết cấu lan can tay vòn 1.4.3 Chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chủ: 500 450 200 100 1000 100 150 150 200 150 150 200 150 500 Hình 1.3 chọn kích thước mặt cắt ngang dầm SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 1.4.5 Chọn cấu tạo ống thoát nước LƯỚI CHẮN RÁC 200 280 60 20 500 70 30 100 30 45 Hình 1.5 cấu tạo ống thoát nước 1.4.6 chọn kích thước dầm ngang: : l1 = 5650 00 000 00 Bề rộng : b = 250 mm Chiều cao : h = 1000mm Khoảng cách dầm ngang 25 Hình 1.6 dầm ngang 1.4.7 Vật liệu thiết kế cầu Chọn bê tông có f'c = 30 (Mpa) làm bê tông mặt cầu dầm ngang lề hành Theo đề lấy bê tông có f'c = 50MPa làm bêtông dầm chủ Lựa chọn cáp dự ứng lực: Sữ dụng tao thép 12.7mm Diện tích tao A1 = 98.71 mm2 Cường độ chòu kéo thép ứng suất trước f pu =1860 MPa (Điều 5.4.4.1) Giới hạn chảy thép ứng suất trước : f py = 0,85 f pu = 1581MPa (Điều 5.4.1.1) Môđun đàn hồi thép ứng suất trước: E p = 197000 MPa SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM Sử dụng thép có độ chùng nhão thấp hãng VSL: ASTM A416 cấp 270 Ứng suất f pj = 0,7 × f pu = 0.7 × 1860 = 1302MPa thép kích Lựa chọn cốt thép thường Chọn thép AII làm thép chòu lực cho dầm ngang , mặt cầu lề hành,và dùng làm thép cấu tạo cho dầm chủ Thép AII có fy = 280 (Mpa) SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM Hình 1.4 bố trí dầm mặt cắt ngang cầu SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG II TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH 2.1-Trọng lượng thân lan can : Từ lựa chọn phần 1.2 ta tính trọng lượng thân cũa lan can (Hình 1.2) Tay vòn n1 φ80 dày mm Q1 = P 2 3.14 (D - d ) × γ t = (862 -802 ) × 0.785×10 -4 = 0.061(N/mm) 4 ng thép n2 φ54 dày mm Q2 = P 2 3.14 (D - d ) × γ t = (64 -542 ) × 0.785×10 -4 = 0.073(N/mm) 4 Thép n3 160x6x2025 -4 Q'3 = 160 × × 2025× 0.785×10 = 152.6(N) Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách cột m 152.6 × 12 Q3 = = 0.081( N / mm) 22600 Thép n4 160x6x840 -4 Q'4 = 160 × × 840 × 0.785×10 = 63.3(N) Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách cột m 63.3 × 12 Q4 = = 0.034( N / mm) 22600 Thép n5 160x10x160 -4 Q'5 = 160 ×10 ×160 × 0.785×10 = 20.096(N) 20.096 × 12 Q5 = = 0.011( N / mm) 22600 Thép đở tay vòn n6 80x6x665 -4 Q'6 = 80 × × 665× 0.785×10 = 27.93(N) Khoảng cách đở n6 150mm nên toàn cầu có 138 27.93 × 138 Q3 = = 0.17( N / mm) 22600 Phần trụ bê tông đỡ lan can thép −4 Q7 = 550 × 300 × 0.25 × 10 = 4.125( N / mm) Phần lề hành Q8= (750 − 200) ×100 + 200 × 300) × 0.25 × 10 −4 = 2.875( N / mm) Trọng lượng thân lan can lề hành tính cho 1m dài cầu SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM DC3 = Q1 + Q +Q + Q + Q + Q + Q + Q = 0.061+0.073+0.081+0.034+0.011+0.17+4.125+2.875=7.43(N/mm) 2.2 Kiểm toán lan n1 tay vòn n1 A A Thép n4 160x6x665 B B thép ống n2 Thép n6 2000 Hình 2.2: lan can tay vòn theo phương dọc cầu 2.2.1 Sơ đồ tính toán n1 DClc=0.061N/mm w=0.37N/mm 2000 MẶT CẮT A-A Hình 2.2:sơ đồ tính mặt cắt ngang n1 2.2.2 tải trọng tác dụng lên n1 Theo phương thẳng đứng Trọng lượng thân : DClc = Q1 = 0.061(N/mm) Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) Theo phương mằm ngang Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) 2.2.3 Tính nội lực tác dụng lên lan can n1 theo phương thẳng đứng Mômen tỉnh tải mặt cắt nhòp SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 10 86 80 P=890N ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 7.6.3 Kiểm tốn dầm trạng thái giới hạn cường độ: 7.6.3.1 Xác định sức kháng danh định: φ × Mn > M u Trong đó: φ = 1: Hệ số sức kháng M n : Sức kháng uốn danh định thân tiết diện M u : Mơmen ngoại lực tác dụng - Cường độ chảy thép DƯL là: fpy = 1674 MPa - Cường độ kéo dứt thép DƯL là: fpu = 1860 MPa - Hệ số qui đổi: 1,5 ' E D 0, 043.γ c f DC n= = = ' E B 0, 043.γ1,5 c f CB ' f DC f ' CB = 30 = 0,866 40 * Nhận xét : Ta nhận thấy cần tính sức kháng danh định cho mặt cắt nhịp đủ mặt cắt ứng suất gây giai đoạn sử dụng lớn nhất, nội lực mặt cắt cho giá trị lớn - Tiết diện tính tốn lúc tiết diện chữ T Do ta có bê tơng đổ mặt cầu bê tơng dầm có cường độ khác nên ta qui đổi bê tơng mặt cầu bê tơng làm dầm Ta qui đổi theo chiều rộng cánh khơng qui đổi theo chiều cao cánh ⇒ b = n.b'2 = 0,866.1850 = 1602 ( mm ) - Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép : A pS f pu − β1 ( b j − b w ) h f 0,85.f c' c= A f 0,85.f c' β1.b w + k pS pu d ps Trong đó: Aps = 4935 (mm2) fpu = 1860 (Mpa) β1 = 0,85 − 0,05 ' 0,05 ( f c − 28 ) = 0.85 − ( 40 − 28 ) = 0.764 7 hf =h’f+ts=200+200=400 (mm) bf bề rộng cánh sau qui đổi cánh dầm mặt cầu với ngun tắc khơng làm thay đổi chiều cao n× b'2 × h '2 + b 'f × h 'f 0.866 × 1850 × 200 + 500 × 200 bf = = = 1051 (mm) hf 400 fc’ = 40Mpa dps = 1279 (mm) SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 105 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM f py k = 1, 04 − = ( 1, 04 − 0,9 ) = 0, 28 ÷ ÷ f pu 4935.1860 − 0, 764 ( 1051 − 250 ) 400.0,85.40 ⇒c= = 100.65 (mm) 4935.1860 0,85.40.0, 764.250 + 0, 28 × 1279 - Suy ra: c = 100.65 mm < hf = mm Lúc trục trung hòa qua cánh, ta phải tính tiết diện hình chữ nhật c= A ps × fpu 0.85 × f 'c × β1 × b f + k × = A ps × fpu d 'ps 4935 × 1860 4935 × 1860 0.85 × 40 × 0.764 × 1051 + 0.28 × 1279 = 313.16 mm - Chiều cao vùng nén là: a = β1 × c = 0.764 × 313.16 = 239.25 mm - Cường độ chịu kéo thép DƯL: c 239.25 fps = fpu × − k × ÷ = 1860 × − 0.28 × ÷ = 1732.48 MPa ÷ d ' 1279 ps - Sức kháng uốn danh định tiết diện: a 313.16 M n = A ps × fps × d 'ps − ÷ = 4935 × 1860 × 1279 − ÷ 2 = 10,642,019,063 M.mm - Kiểm tra: φ × M n = × 10,642,019,063 = 10,642,019,063 N.mm - Theo bảng tổng hợp mơmen tác dụng vào dầm ta có: φ × M n = 10,642,019,063 N.mm > M u = 5,691,501, 478 N.mm Thoả điều kiện sức kháng uốn danh định 7.6.3.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: c 313.16 = = 0.24 < 0.42 Vậy thoả hàm lượng cốt thép tối đa d ps 1279 7.6.3.3 Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu: Kiểm tốn cho mặt cắt nhịp dầm biên: M r > Min (1.2 × M cr ; 1.33 × M u ) * Xác định M cr - Cường độ chịu kéo uốn: fr = 0.63 × 40 = 3.984 MPa - Giá trị tĩnh tải giai đoạn 1: MsDC1 = 1,842,237,000 N.mm - Giá trị mơmen giai đoạn gồm có: SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 106 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM MsDC2 = 1,546,008,750 N.mm - Giá trị mơmen giai đoạn gồm có: MsDC3 = 1,334,108,250N.mm MsDW = 58,741,125 N.mm - Để xác định mơmen tác dụng lên thớ dầm gây nứt ta cần tính thêm mơmen phụ thêm: I Pf Pf × e M DC1 M DC1 M DC3 + M DW M = fr + + × yb0 − × y b0 − × y bg − × y bc ÷× c ÷ y A0 I0 I0 Ig I'c bc = 1446586488 N.mm - Mơmen tác dụng lên thớ dầm đạt ứng suất lớn nhất: 1.2 × M cr = 1.2 × (M DC1 + M DC2 + M DC3 + M DW + M) = 1735903786 MPa 1.2 × M cr = 1735903786 N.mm 1.33 × M u = 1.33 × 9,120,962,421 = 12130880020 N.mm ( 1.2 × M cr ;1.33 × M u ) = 1735903786 N.mm - Sức kháng uốn tính tốn: M r = φ × M n = × 10,642,019,063 = 10,642,019,063 N.mm Suy ra: M r = 10,642,019,063 N.mm > Min ( 1.2 × M cr ;1.33 × M u ) = 1735903786 N.mm Vậy dầm chủ nhịp thoả mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu Bảng 7.12 Bảng tổng hợp giá trị tính tốn mặt cắt: Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV V-V 1079915157 467651049 356966676 M 3116470877 3033293646 1079915157 599014260 715548811 Mcr 7706322197 7814388771 1 1295898188 718817112 858658573 1.2Mcr 9247586636 9377266526 309649464 836797488 1071546670 1112757415 1.33Mu Min(1.2Mcr;1.33M 309649464 836797488 9247586636 9377266526 n) 790179454 968489837 1048698228 1064201362 Mr 6876751563 8 Kết luận Đạt SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Đạt Đạt Đạt Đạt Trang 107 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG TÍNH TỐN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH 8-Thiết kế lực cắt Nhận xét: Trong dầm bêtông cốt thép dự ứng lực ta có hai phần lực cắt Một ngoại lực tác dụng bao gồm tónh tải giai đoạn 1, giai đoạn 2, hoạt tải lực cắt đ cáp dự ứng lực tạo có xu chống lại lực cắt Với giá trò lực cắt ngoại lực ta dã tổng hợp phần Với VP=fpf ∑A j ps sin ( γ ) Bảng 8.1 Tổng hợp giá trò lực cắt cáp dự ứng lực: Vò trí Bó Bó Bó Bó Bó Vp Mặt cắt gối 14424,779 1424,779 45589,91 47416,711 55470,036 177326,215 Mặt cắt thay đổi 14488,099 14488,099 45790,027 47624,844 55713,511 178104,58 Mặt cắt L/4 0 3332,73 27813,633 41313,582 72459,945 Mặt cắt L/2 0 0 0 8.1-Mặt cắt gối 8.1.1-Xác đònh dv Ở ta không kể cốt thép thường tham gia vào chòu lực cắt Vì kể cốt thép thường vào chiều cao vùng nén thay đổi không giống với trạng thái giới hạn cường độ mà ta tính dv = dps – 0,5a = 768 -0,5.159,23 =688,385 (mm) So sánh với : 0,9.dps = 0,9 768 = 691,2 (mm) Và: 0,72h = 0,72.1200 = 864 (mm) chọn : dv = 864 (mm) 8.1.2-Tìm ứng suất cắt trung bình Vu − Vp V − φv Vp φv v= = u b w d v φv b w d v SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 108 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 863489 − 0.9 × 177326.215 0.9 × 500 × 864 = 1.81( N / mm) v= => v = v 1.81 = = 0.036 < 0.25 ⇒ Tiết diện hợp lý để chòu lực cắt f 'c 50 8.1.3-Tính ε x không kể cốt thép thường chòu lực Giả sử θ = 400 V Mu 0,5.N u + + 0,5 u − Vp ÷.cot gθ − A ps f po φ d φα φv εx = f v A s E s + E p A ps Mu = Nu = Vu = 863489 (N) φv = 0.9 Vp = 177326.215 (N) Aps = 3454.85 (mm2) Ep = 197.103 (Mpa) As = bỏ qua cốt thép thường tham gia chòu lực f o = f pf + f pc × Ep Ec Ec = 0.043 × γ c1.5 × f 'c = 0.043 × 24501.5 × 50 = 36872.5( MPa ) fpf = 4959.539 (Mpa) f pc = − Pf Ao − Pf × ( d ps − tto ) I0 + M DC1 × ( d ps − tto ) I0 −3426896.118 3426896.118 × ( 768 – 498.021) − +0 485862.833 4.158 × 1010 = −13.06( MPa) = => f po = 4959.539 + −13.06 × 197 × 103 36872.5 = 5029.315( MPa) SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 109 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 863489 + + 0.5 × − 177326.215 ÷× cot g 400 − 3454.85 × 5029.315 0.9 => ε x = 197 × 10 × 3454.85 = −25.14 × 10 −3 Vậy εx < chứng tỏ bêtông chòu nén nên phải kể tham gia chòu nén bêtông 8.1.4-Kể bêtông chòu nén A s E s + E p A ps Fε = A s E s + E p A ps + E c A c với Ac = 717372.663(mm ) => Fε = + 197 × 103 × 3454.85 = 0.025 + 197 × 103 × 3454.85 + 36872.5 × 717372.663 ε x = −25.14 × 10−3 × 0.025 = −0.63 × 10−3 Lấy ε x = 0.2 × 10−3 Và tỉ số v = 0.032 < 0.05 f c' Tra bảng 5.8.3.4.2-1⇒ θ =270 β = 6.78 Xác đònh khả chòu cắt bê tông Vc = 0, 083.β f c' b w d v = 0.083 × 6.78 × 50 × 500 × 864 = 1.719 × 106 Khả chòu cắt thép đai Vs = Vu − Vc − Vp φ 863489 − 177326.215 − 1.719 × 106 0.9 = −936893.993 = 8.1.5-Tính khoảng cách thép đai Chọn thép đai thép AI có cưøng độ chảy fy = 240(MPa) Dùng thép đai nhánh φ12 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 110 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT ⇒ Av = GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 2.π.122 = 226,19 ( mm ) Do Vs < nên không kể cốt đai tham gia chòu cắt mà lực cắt toàn bêtông chòu hết Vậy cốt đai ta đặt cốt đai theo điều kiện cấu tạo sau: Kiểm tra cốt đai theo cấu tạo Ta có: V 863489 = = 0.045 < 0.1 f × bw × d v 50 × 500 × 864 ' c Av × f vy 226.19 × 240 = = 184.991 ' 0.083 × 50 × 500 0.083 × f × b => S ≤ c w min ( 0.8 × d v ,600 ) = ( 0.8 × 864, 600 ) = 600 => S ≤ 184.991( mm ) Vậy chọn S = 100 mm Do cốt đai đặt theo cấu tạo nên không tính lại khả chòu lực cốt đai 8.1.6-Kiểm tra cốt thép dọc Mu 0.5 × N u Vu + + − 0.5 × Vs − V f ÷× cot g θ φ f × dv φα φv 863489 1703.51× 3454.85 ≥ + + − 0.5 × − 177326.215 ÷× cot g 27 0.9 5885371.52 ≥ 1534969.466 Aps × f ps ≥ Vậy cốt dọc đủ khả chòu lực 8.2-Mặt cắt tiết diện thay đổi 8.2.1-Xác đònh dv Tương tự mặt cắt đầu dầm dv = dps – 0,5a = 844.6 -0,5.94.8 =797.2 (mm) So sánh với : 0,9.dps = 0,9 797.2 = 717.48 (mm) Và: 0,72h = 0,72.1200 = 864 (mm) chọn : dv = 864 (mm) SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 111 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 8.2.2-Tính ứng suất cắt trung bình V − φv Vp v= u φ.b w d v Với : u V =787719N p V =178104.58N w b =350 787719 − 0.9 × 178104.58 0.9 × 350 × 864 = 2.305( N / mm) v= 8.2.3-Xác đònh ε x Giả sử θ = 300 V Mu 0,5.N u + + 0,5 u − Vp ÷.cot gθ − A ps f po φ d φα φv εx = f v A s E s + E p A ps Mu = 903.399x106 Nu = Vu = 787719 (N) φv = 0.9 Vp = 178104.58 (N) Aps = 3454.85 (mm2) Ep = 197.103 (Mpa) As = bỏ qua cốt thép thường tham gia chòu lực f o = f pf + f pc × Ep Ec Ec = 0.043 × γ c1.5 × f 'c = 0.043 × 24501.5 × 50 = 36872.5( MPa) fpf = 4981.314 (Mpa) SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 112 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT f pc = − Pf Ao − Pf × ( d ps − yto ) I0 + GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM M DC1 × ( d ps − yto ) I0 Với : Pf=3441938.535(N) Ao=395862.833(mm2) Yto=500.234(mm) MDC1=123630000(Nm) Io=3.858x1010 (mm4) −3441938.535 3441938.535 × ( 844.6 – 500.234 ) 123630000 × ( 844.6 – 500.234 ) − + 395862.833 3.858 × 1010 3.858 × 1010 = −18.171( MPa ) f pc = => f po 197 × 103 = 4981.314 + −18.171 × 36872.5 = 5078.397( MPa) 903.399 × 106 787719 + + 0.5 × − 178104.58 ÷× cot g 300 − 3454.85 × 5078.397 0.1× 864 0.9 => ε x = 197 × 10 × 3454.85 = −23.63 × 10 −3 Vậy εx < chứng tỏ bêtông chòu nén nên phải kể tham gia chòu nén bêtông Kể tham gia bê tông chòu lực Fε = A s E s + E p A ps A s E s + E p A ps + E c A c với Ac = 661641.321(mm ) + 197 × 103 × 3454.85 => Fε = = 0.027 + 197 × 103 × 3454.85 + 36872.5 × 661641.321 ε x = −23.63 × 10−3 × 0.027 = −0.64 × 10 −3 < 0.2 × 10 −3 Lấy ε x = 0.2 × 10−3 Và tỉ số v 2.305 = = 0.046 < 0.05 f c' 50 Tra bảng 5.8.3.4.2-1⇒ θ =270 β = 6.78 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 113 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 8.2.4-Xác đònh khả chòu cắt bê tông Vc = 0, 083.β f c' b w d v = 0.083 × 6.78 × 50 × 350 × 864 = 1.203 × 106 Khả chòu cắt thép đai Vs = Vu − Vc − Vp φ 787719 − 1203301 − 178104.58 0.9 = −506162.247 = Vì Vs < chứng tỏ phần bê tông đủ chòu lực cắt nên thép đai đặt theo cấu tạo 8.2.5-Kiểm tra cốt đai theo điều kiện cấu tạo V 787719 = = 0.052 < 0.1 ' f c × bw × d v 50 × 350 × 864 Av × f vy 226.19 × 240 = = 264.273 => S ≤ 0.083 × f c' × bw 0.083 × 50 × 350 min ( 0.8 × d v ,600 ) = ( 0.8 × 864, 600 ) = 600 => S ≤ 264.273 ( mm ) Vậy chọn S = 200 (mm) 8.2.6-Kiểm tra cốt thép dọc Không kể thép đai tham gia Aps × f ps ≥ Mu 0.5 × N u Vu + + − 0.5 × Vs − V f φ f × dv φα φv ÷× cot g θ 903.399 × 106 787719 1775.28 × 3454.85 ≥ +0+ − 0.5 × − 178104.58 ÷× cot g 27 0.1 × 864 0.9 6.133 × 106 ≥ 2.414 × 106 Vậy cốt dọc đảm bảo khả chòu lực Nhận xét: Do lực cắt giảm dần dầm mà theo bảng tổng hợp đặc trưng hình học giá trò Ac không đổi, Ic lớn so với mặt cắt tiết diện thay đổi Do từ mặt cắt tiết diện thay đổi ta bố trí thép đai theo cấu tạo với bước đai a = 200 (mm) SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 114 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM Contents CHƯƠNG .1 SỐLIỆU THIẾT KẾ 1.1 Kích thước bản: 1.2 Thơng số vật liệu: 1.3 Chọn kích thước sơ bộ: 1.3.1 Dầm chính: .2 1.3.2 Dầm ngang: .4 1.3.3 Bản mặt cầu: 1.4 Lựa chọn kích thước hình học phận kết cấu nhịp : .4 1.4.1 Chọn cấu tạo lớp phủ mặt cầu .4 1.4.2 Chọn kết cấu lan can tay vòn 1.4.3 Chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chủ: .5 1.4.5 Chọn cấu tạo ống thoát nước 1.4.6 chọn kích thước dầm ngang: .6 1.4.7 Vật liệu thiết kế cầu CHƯƠNG II .9 TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH 2.1-Trọng lượng thân lan can : 2.2 Kiểm toán lan n1 .10 2.2.1 Sơ đồ tính toán n1 .10 2.2.2 tải trọng tác dụng lên n1 10 2.2.3 Tính nội lực tác dụng lên lan can n1 theo phương thẳng đứng 10 2.2.4 tính nội lực tác dụng lên lan can n1 theo phương ngang .11 2.3- Kiểm toán lan can n2: 12 2.3.1 Sơ đồ tính toán n2: 12 2.3.2 tải trọng tác dụng lên n2 gồm 12 2.3.3 Tính nội lực tác dụng lên lan can n2 theo phương đứng .12 2.3.4 tính nội lực tác dụng lên lan can n2 theo phương ngang .12 2.4 Kiểm toán trụ lan can thép 13 2.5 Thiết kế cốt thép cho lề hành : .15 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 115 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 2.5.1 Tải trọng tác dụng lên lề hành .15 2.5.2 Sơ đồ tính .16 2.6 Tính cốt thép: 17 2.6.1 Tính cốt thép cho momen âm (tại gối): 17 2.6.2 Tính cốt thép cho momen dương (giữa nhịp): 18 2.7 Kiểm tốn trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt): .20 2.7.1 Kiểm tốn gối: 20 2.7.2- Kiểm tốn nhịp: 21 2.8 Bó vỉa: 21 2.8.1 Xác định : (Tính mm dài) .22 2.8.2 Xác định 23 2.8.3 Chiều dài đường chảy (Lc) 24 2.8.4 Kiểm tra trượt lan can mặt cầu: .25 CHƯƠNG .28 BẢN MẶT CẦU 28 3.1 Số liệu tính tốn: 28 3.2.Sơ đồ tính mặt cầu: 29 3.3 Tính nội lực cho congxon (bản hẫng): 29 3.3.1 Tải trọng tác dụng lên congxon: .29 3.3.2 Nội lực congxon: 30 3.4 Tính nội lực cho dầm cạnh dầm biên: 31 3.4.1 Tĩnh tải nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm biên: 32 3.4.2 Hoạt tải nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm: .34 3.5 Tính nội lực cho dầm giữa: 37 3.5.1 Tĩnh tải nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm: .37 3.5.2 Hoạt tải nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm: .38 3.6 Thiết kế cốt thép cho mặt cầu: .43 3.6.1 Thiết kế cho phần chịu mơmen âm: 43 3.6.2 Thiết kế cho phần chịu mơmen dương: .44 3.6.3.Cốt thép phân bố: 45 3.7 Kiểm tra nứt cho mặt cầu: 45 3.7.1 Kiểm tra nứt với mơmen âm: 45 3.7.2 Kiểm tra nứt với mơmen dương: 46 CHƯƠNG .48 DẦM NGANG 48 4.1 Các số liệu dầm ngang: 48 4.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang: 48 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 116 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 4.2.1 Xác định nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang: 48 4.2.2 Xác định nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm ngang: .49 4.2.3 Tổng hợp nội lực dầm ngang (tĩnh tải + hoạt tải): 53 4.3 Thiết kế cốt thép cho dầm ngang: 53 4.3.1 Tại mặt cắt gối: 53 4.3.2 Tại mặt cắt nhịp: .54 4.4 Kiểm tốn nứt cho dầm ngang: .55 4.4.1 Kiểm tra nứt với mơmen âm: 55 4.4.2 Kiểm tra nứt với mơmen dương: 56 4.5 Tính cốt đai cho dầm ngang: 57 4.5.1 lực cắt tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang: .57 4.5.2 lực cắt hoạt tải tác dụng lên dầm ngang: 59 4.5.3 Tổng hợp lực cắt tĩnh tải hoạt tải tác dụng lên dầm ngang: 62 4.5.4 Tính tốn cốt đai: 62 CHƯƠNG 66 TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG .66 5.1 Đặc trưng hình học tiết diện ngang chưa liên hợp da àm chủ: 66 5.2 Tính hệ số phân bố ngang cho dầm 67 5.2.1 Tính hệ số phân bố mômen 67 5.2.2 Tính hệ số phân bố cho lực cắt 68 5.3 Hệ số phân bố ngang cho dầm biên 68 5.3.1 Tính hệ số phân bố mômen .68 5.3.2 tính hệ số phân bố cho lực cắt 70 CHƯƠNG 71 TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ 71 6.1 Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: .71 6.1.1 Tỉnh tải tác dụng lên dầm chủ 71 6.1.2 Hoạt tải 73 6.2 Xác đònh nội lực mặt cắt đặc trưng : 74 6.2.1 Các mặt cắt đặc trưng : 74 6.2.4 Tổ hợp nội lực mặt cắt đặc trưng da àm biên .79 CHƯƠNG 84 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ 84 7.1 Các đặc trưng vật liệu dầm chủ: 84 7.1.1 Thép 84 7.1.2 Bê tông : 84 7.2 Chọn bố trí cáp dự ứng lực : 85 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 117 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM 7.2.1 Chọn sơ số lượng cáp dự ứng lực: 85 7.3-Xác đònh đặc trưng hình học tiết diện qua giai đoạn làm việc 89 7.4 Tính mát ứng suất: 96 7.4.1- Mất mát ứng suất tức thời 96 7.4.2-Mất mát ứng suất theo thời gian 99 7.5-Bảng tổng hợp mát ứng suất .100 7.6 Kiểm tốn: 100 7.6.1 Kiểm tra khả chịu uốn dầm giai đoạn truyền lực: 100 7.6.2 Kiểm tra khả chịu uốn trạng thái giới hạn sử dụng: 102 7.6.3 Kiểm tốn dầm trạng thái giới hạn cường độ: .105 CHƯƠNG 108 TÍNH TỐN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH 108 8.1-Mặt cắt gối .108 8.1.1-Xác đònh dv 108 8.1.2-Tìm ứng suất cắt trung bình 108 8.1.3-Tính εx không kể cốt thép thường chòu lực 109 8.1.4-Kể bêtông chòu nén 110 8.1.5-Tính khoảng cách thép đai 110 8.1.6-Kiểm tra cốt thép dọc 111 8.2-Mặt cắt tiết diện thay đổi .111 8.2.1-Xác đònh dv 111 8.2.2-Tính ứng suất cắt trung bình 112 8.2.3-Xác đònh εx 112 8.2.4-Xác đònh khả chòu cắt bê tông 114 8.2.5-Kiểm tra cốt đai theo điều kiện cấu tạo .114 8.2.6-Kiểm tra cốt thép dọc 114 SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 118 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN270-05 GS TS Lê Đình Tâm Cầu bêtơng cốt thép đường ơtơ.Nhà xuất Xây Dựng GS TS Nguyễn Viết Trung – PGS.TS Hồng Hà – ThS Đào Duy Lâm Các ví dụ tính tốn dầm cầu chữ I, T, SUPER-T, bêtơng cốt thép dự ứng lực theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 NXB Xây Dựng GS TS Nguyễn Viết Trung – PGS.TS Hồng Hà – ThS Đào Duy Lâm Các ví dụ tính cẩu BTCT theo tiêu chuẩn 22TCN272-01 NXB Xây Dựng Dr Edward G.nawy Prestressed Concrete SVTH : PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 119 [...]... Cắt I – I Đảm bảo khả năng chòu lực Xét mặt cắt II-II 6 148 160 6 Hình 2.6: mặt cắt II-II Mômen t i mặt cắt II-II MII-II = 1630x(184+665)=1383870(Nmm) Mặt cắt II-II đảm bảo khả năng chòu lực khi φM n ≥ η∑ γ i M i Sức kháng của tiết diện φM n = fy × S 160 × 63 6 ×1483 2 2 × ( + 77 × 960) + I 12 12 = 5694720 +1620896 = 7315616(N/mm) S= = Y 80 80 SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 14 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU... thép 102 80 I I n2 Þ 54 dày 5 mm I II II 184 1630N II II 184 I 665 900 160x6x665 849 n4 160x6x2025 665 1630N 481 tay vòn n1 Þ 80 dày 3 mm n3 n5 160x10x160 Hình 2.4 chi tiết trụ lan can Bỏ qua các lực thẳng đứng tác dụng vào trụ lan can Lực ngang tác dụng vào trụ 2000 890 ×2+ × 2 = 1630( N ) P = 0.37 × 2 2 Ta kiểm toán t i hai mặt cắt sau : Mặt cắt I – I có tiết diện thay đ i Mặt cắt II-II có mômen lớn... trên tồn chiều cao tường đ i v i trục đứng: - Tiết diện tính tốn b x h = 300 mm x 200 mm và bố trí cốt thép (hình 2.10) 2Ø14 150 50 Hình 2.12 Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu - Tính tốn v i b i tốn cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên r i bên còn l i bố trí tương tự SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 23 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM - Giả thiết dùng Ø14 G40(280) có d b... lớn nhất SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 13 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 6 160 Xét mặt cắt I- I 6 80 92 6 Hình 2.5: mặt cắt I- I Mômen t i mặt cắt I- I MI -I =1630x481=784030(Nmm) Mặt cắt I- I đảm bảo khả năng chòu lực khi φM n ≥ η∑ γ i M i Sức kháng của tiết diện φM n = fy × S S mômen kháng uốn của tiết diện 160 × 63 6 × 803 2 I 2 × ( 12 + 43 × 960) + 12 3555840 + 256000 S= = = =... ngang M b : sức kháng của dầm đỉnh H : chiều cao tường L c : chiều d i đường chảy L t : chiều d i phân bố của lực theo phương dọc cầu Ft : lực xơ ngang quy định ở bảng 2.1 2.8.1 Xác định M c : (Tính trên 1 mm d i) - Ta bố trí cốt thép (hình 2.9) 5Ø14 Hình 2.11 Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng - Tính tốn v i b i tốn cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên r i bên còn l i bố trí tương tự... thoả mãn i u kiện về nứt Ms=N/mm = Hình 2.10 : Sơ đồ ứng suất 0 Ms Þ10a25 0 100 Pa fs=12.19M 2.7.2- Kiểm tốn t i giữa nhịp: Tiết diện và thép giống t i g i nên ta có: Từ cơng thức : f s = Ms × ( ds − x ) × n I cr 1 Vì M 2 < M g mà t i g i đã thỏa mãn i u kiện về nứt s s Vậy thoả mãn i u kiện về nứt 2.8 Bó vỉa: - Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau: + Sơ đồ tính... 1383870(N/mm) Mặt Cắt II – II Đảm bảo khả năng chòu lực * Kiểm tra độ mảnh của cột lan can [6.3.9]: Kl ≤ 140 r Trong đó: + K = 0.875: hệ số chiều d i hữu hiệu [22TCN 272-05;4.6.2.5] + l = 900mm : chiều d i khơng được giằng ( l = h ) + r : bán kính h i chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện t i mặt cắt I - I vì tiết diện nhỏ nhất) °Mơmen qn tính lấy đ i v i trục x-x: 166 × 63 6 × 803 Ix = 2 × + 432... 39.853 2.5 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 2.5.1 T i trọng tác dụng lên lề bộ hành Xét trên 1 m d i Hoạt t i ngư i PL PL = 0.003x1000 = 3(N/mm) Tỉnh t i DCbh DCbh = 1000x100x0.25x10-4 = 2.5 (N/mm) SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 15 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM 2.5.2 Sơ đồ tính Hình 2.7: sơ đồ tính lề bộ hành * Giả sử bản dầm làm việc dạng dầm giản đơn - Mơmen t i mặt cắt giữa nhịp:... Bản mặt cầu sẽ được tính tốn theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản lo i dầm Trong đó phần bản lo i dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính tốn dầm đơn giản xong ph i nhân v i hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu 3.3 Tính n i lực cho bản congxon (bản hẫng): Hình 3.2 Sơ đồ tính cho bản congxon 3.3.1 T i trọng tác dụng lên bản congxon: 3.3.1.1 Tĩnh t i: Xét tĩnh t i tác dụng... dạng dầm siêu tĩnh hai đầu ngàm SVTH: PHẠM VĂN TÌNH- 1251090162 Trang 16 ĐAMH THIẾT KẾ CẦU BTCT GVHD: ThS: LÊ HỒNG LAM - T i g i: + Trạng th i gi i hạn cường độ: M ug = 0.7 × M u = 0.7 × 636500 = 445550 N mm + Trạng th i gi i hạn sử dụng: M sg = 0.7 × M s = 0.7 × 440000 = 308000 N mm - Giữa nhịp: + Trạng th i gi i hạn cường độ: 1 2 u M = 0.5 × M u = 0.5 × 636500 = 318250 N mm + Trạng th i gi i hạn