Thiết Kế Cầu Thép Trờng Đại Học GiaoThông Vận Tải Khoa Công Trình Bộ môn : Cầu - Hầm Thiết Kế môn học cầu dầm thép liên hợp Giáo viên hớng dẫn : PGS.TS Trần Đức Nhiệm Thiết Kế Cầu Thép I Ni dung thit k: Thit k kt cu cu dm thộp liờn hp vi bn BTCT nhp gin n II.S liu thit k: Hot ti tiờu chun: HL93 + Ti trng ngi i b 3.10 mpa Chiu di nhp: 25 m Chiu di nhp tớnh toỏn:Ltt =25 - 2x0,3 = 24,4 m Kh cu: 7+ 2x 1.5 Loi liờn kt s dng: bu lụng cng cao Dm ch : Mt ct ghộp t hp hn Loi thộp : M270/ Cp 345 Bờtụng bn mt cu cp 28 MPa III Tiờu chun thit k: S dng tiờu chun thit k ca B GTVT: 22 TCN 272 - 05 Phần thuyết minh I Các số liệu bêtông, thép lựa chon mặt cắt: Thiết Kế Cầu Thép Số liệu bêtông làm mặt cầu: Bê tông làm mặt cầu : Cờng độ nén quy định bê tông fc = 28 Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 0,043 c, f c' = Tỷ trọng bê tông c Chiều dày mặt cầu ts Chiều dày lớp phủ Tỷ trọng vật liệu làm lớp phủ Chiều dày lớp phòng nớc 8.Tỷ trọng vật liệulàm lớp phòng nớc Chiều cao vút 26752.50 = 24 = 180 = 70 = 22,5 =5 = 0,72 = 50 Mpa Mpa KN/m3 mm mm KN/m3 mm KN/m3 mm Số liệu thép dầm chủ: 1.Mô đuyn đàn hồi thép Es Thép hợp kim thấp cờng độ cao M270 Cờng độ chịu kéo nhỏ Fu Cờng độ chảy nhỏ Fy Tỷ trọng thép s 200000 Cấp 345 450 345 78,5 Mpa Mpa Mpa kN/m3 2000 750 1000 350 25 400 30 20 945 500 250 11500 39650 77.8131 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm2 kN Lựa chọn hình dáng kích thớc mặt cắt dầm chủ: Số lợng dầm chủ n Khoảng cách dầm chủ S Chiều dài phần hẫng kể lan can Chiều cao dầm chủ H =(1/20 ữ 1/25)Ltt Chiều rộng cánh bfc = Chiều dày cánh tfc = Chiều rộng cánh dới bft = Chiều dày cánh dới tft= Chiều dày sờn dầm tw = Chiều cao sờn dầm D = Bề rộng lan can = Bề rộng gờ chắn= Tổng bề rộng cầu B = Diện tích dầm thép ANC = Trọng lợng thân dầm chủ Thiết Kế Cầu Thép 180 2000 50 50 25 350 400 30 1000 20 Hình 1: Mặt cắt ngang dầm chủ 11500 250 7000 500 1502 2% 750 2000 500 500 610 1500 610 500 2% 2000 2000 2000 2000 750 Hình 2: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp 4.Kích thớc mặt cắt dầm ngang: Tổng số lợng dầm ngang = Số lợng dầm ngang theo phơng dọc cầu Khoảng cách dầm ngang Chiều cao dầm ngang dn= Chiều dài dầm ngang Bề rộng cánh dầm ngang bfn = Chiều dày cánh dầm ngang tfn = Chiều dày sờn dầm ngang twn = Chiều cao sờn dầm ngang Dwn = Diện tích mặt cắt dầm ngang An = Khối lợng dầm ngang = 25 6100 550 1940 180 16.5 10.3 529.4 11400 34.7221 mm mm mm mm mm mm mm mm2 KN Thiết Kế Cầu Thép Tĩnh tải rải dầm chủ = I 0.23717 Tính đặc trng hình học mặt cắt 1.Xác định bề rộng hữu hiệu cánh (A.4.6.2.6) 1.1.Dầm Bề rộng hữu hiệu cánh lấy giá trị nhỏ giá trị sau: + 1/4 chiều dài nhịp + 12 lần độ dày trung bình cộng với số lớn bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh dầm + Khoảng cách trung bình dầm kề Vậy bề rộng hữu hiệu cánh dầm : 1.2.Dầm biên Bề rộng cánh dầm hữu hiệu đợc lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm cộng trị số nhỏ đại lợng sau: + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu + lần chiều dày trung bình cộng với số lớn 1/2 độ dày bụng 1/4 bề rộng cánh dầm + Chiều dài phần hẫng Vậy bề rộng hữu hiệu cánh dầm biên : Xác định hệ số quy đổi n: n= Ethep Ebetong KN/m với thép cấp 345W , bê tông cấp 28 MPa Đối với tải trọng tạm thời: n = Đối với tải trọng dài hạn: n = 3x8 = 24 Tính đặc trng hình học mặt cắt: Giá trị Đơn vị 6100 mm 2335 mm 2000 2000 mm mm 3050 mm 1167,5 750 1750 mm mm mm Thiết Kế Cầu Thép bs bfc tvs ts Dtw D tfc tw t ft bft Hình3: Các kí hiệu kích thớc dầm liên hợp 2000 180 50 1000 20 1000 20 50 25 50 350 50 25 350 400 30 400 Dầm 30 180 2000 Dầm biên Hình 4: Mặt cắt liên hợp dầm dầm biên 3.1 Đối với mặt cắt nguyên: a) Các công thức tính toán: Diện tích mặt cắt nguyên: Anc = b fc t fc + b ft t ft + D.t w Mômen tĩnh mặt cắt mép dới mặt cắt: S nc = b fc t fc ( d t fc t D ) + b ft t ft ( ft ) + D.t w ( + t ft ) 2 Thiết Kế Cầu Thép Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo chịu nén xa nhất: Yncd = S nc ; Ynct = d Yncd Anc Mômen quán tính mặt cắt: I nc = b fc t 3fc 12 + b fc t fc (Ynct D + t w D. Yncd t ft b ft t 3ft t ft ) + + b ft t ft Yncd 12 t fc 2 t w D + + 12 b) Thay số tính toán ta đợc kết sau: Diện tích MC nguyên Mômen tĩnh Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéo Khoảng cách từ TTH đến thớ chịu nén Mômen quán tính Anc Snc Yncd Ynct Inc mm2 mm3 mm mm mm4 39650 1.8E+07 461.989 538.011 6.3E+09 3.2 Đối với mặt cắt liên hợp a) Công thức tính toán: Diện tích mặt cắt liên hợp: Alh = b fc t fc + b ft t ft + D.t w + bs t s (Để đơn giản ta bỏ qua vút) n Mômen tĩnh mặt cắt mép dới mặt cắt: Slh = b fc t fc (d t fc ) + b ft t ft ( t ft t D b t ) + D.t w + t ft + s s d + tvs + s n 2 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo chịu nén xa mặt cắt liên hợp: Ylhd = S lh ; Ylht = d + hvs + t s Ylhd Alh Mômen quán tính mặt cắt liên hợp dài hạn: t D t ft + w I lh = + b fc t fc (Ylht ) + + b ft t ft Ylhd + 12 12 12 bs 2 ( ).t s3 b ts D n s + t w D. Ylhd t ft + + t s d + t vs + Ylhd 12 n b fc t 3fc t fc b ft t 3ft Thiết Kế Cầu Thép b) Thay số cho trờng hợp Mặt cắt liên hợp ngắn hạn (n=8) n =8 Bề rộng BMC Alh Slh Ylhd Ylht Ilt Dầm Dầm 250 84650 69617875 822.42026 407.57974 1.606E+10 218.75 79025 6.3E+07 799.815 430.185 1.5E+10 Đơn vị mm mm2 mm3 mm mm mm4 Mặt cắt liên hợp dài hạn (n=24) n=24 Bề rộng BMC Alh Slh Ylhd Ylht Ilh Dầm Dầm 83.3333 54650 35417875 648.08554 581.91446 1.13E+10 72.9167 52775 3.3E+07 630.609 599.391 1.1E+10 Đơn vị mm mm2 mm3 mm mm mm4 III Tính toán tải trọng: Tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ: 1.1 Tĩnh tải giai đoạn I (tác dụng lên mặt cắt không liên hợp) + Trọng lợng thân dầm chủ + Tĩnh tải trọng lợng mặt cầu + Tĩnh tải rải lên dầm chủ TLBT dầm ngang + Tĩnh tải rải lên dầm chủ TLBT hệ liên kết dọc Ký hiệu DCdc = DCbmc = 0.31125 8.76000 Đơn vị KN/m KN/m DCdn = 0.02372 KN/m Giá trị Thiết Kế Cầu Thép * Liên kết dọc dùng thép góc cạnh có : Trọng lợng 1m dài Chiều dài hệ liên kết dọc Dclkdoc= + Trọng lợng mối nối dầm lấy Vậy tĩnh tải giai đoạn : 100x100x14 20,6 6,1 0.16755 0.1 12,38 Kg/m m KN/m KN/m KN/m 1.2-Tĩnh tải giai đoạn II (Tác dụng lên mặt cắt liên hợp): *Tĩnh tải lan can cầu: Trọng lợng phần lan can thép = Trọng lợng phần lan can bêtông = Dầm DClc = Dầm DClc = *Tĩnh tải trọng lợng phần lớp phủ dầm: Trọng lợng phần lớp phủ = Trọng lợng phần lớp phòng nớc = Giá trị 0.5 4.32 0,5 + 4,32= 4.82 DW = *Tĩnh tải trọng lợng rải phân cách Bề rộng dải phân cách Bpc Chiều cao rải phân cách Hpc DCpc Vậy tĩnh tải giai đoạn II là: DC2 = 1.3/ Tổng hợp loại tĩnh tải tác dụng lên dầm Coi lan can dầm biên chịu.(cha nhân hệ số ) Loại tải trọng DC1 DClc DCpc DW DC2 Dầm Dầm 12.377 0 2.794 15.171 12.377 4.82 2.794 19.991 Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ: Đơn vị KN/m KN/m KN/m KN/m KN/m Đơn vị kN/m kN/m kN/m kN/m 2,76 0,04 2,79 kN/m kN/m kN/m 0.25 0.00 0.00 m m KN/m 7.61 kN/m Thiết Kế Cầu Thép 2.1 Các hoạt tải tác dụng gồm: Hoạt tải HL93 bao gồm: +xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế +Tải trọng Tải trọng ngời 2.2 Chọn số lợng xe: Số lợng xe phần nguyên kết chia phần chiều rộng xe chạy cho 3500mm: n= 7000 =2 3500 Vậy số lợng xe Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn: 3.1 Hệ số phân bố hoạt tải theo mômen: 3.1.1 Đối với dầm + Một chịu tải thiết kế 0, g mi ,3 S S = 0,06 + 4300 L ,1 Kg Lt s = 0,40763 + Hai hai thiết kế chịu tải 0, 0, S S K g g mi = 0,075 + 2900 L Lt s 0,1 = 0,28309 S: Khoảng cách tim dầm chủ, S = 2000mm L: Chiều dài nhịp tính toán L = 24400 mm Trong : Kg = n(I + Aeg2 ) = 7.(2,74873.1011 + 39650.678,012) = 1,7214.1011 n : Tỷ số mô đun đàn hồi bê tông mặt cầu mô đun đàn hồi dầm I : Mô men quán tính chống uốn tiết diện phần dầm chủ A : Diện tích mặt cắt ngang phần dầm chủ eg : Khoảng cách từ trọng tam mặt cầu đến trọng tâm dầm Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế dầm g mg = max(0,40763;0,28309) = 0,40763 3.1.2 Đối với dầm ngoài: + Một chịu tải thiết kế : Dùng phơng pháp đòn bẩy 10 Thiết Kế Cầu Thép Với dầm giản đơn nhịp võng nên x= b xa Ltt = 12200 ( mm ) Sơ đồ đặt tải bất lợi nh hình vẽ x 4,3 M 35 KN 4,3 M 145 KN 145 KN b a Ltt Kết Quả tính toán nh sau: Trục 35 145 145(L/2) X (mm) 12200 12200 12200 a (mm) 16500 7900 12200 b(mm) 7900 16500 12200 Ltt(mm) 24400 24400 24400 Vậy độ võng hoạt tải ( có tính lực xung kích) là: j =1,25.( + + )=1,25.(2,235+9,261+11,08)= 28,225 mm 6.1.2 Độ võng 25% xe tải tải trọng thiết kế: Do 25% xe tải thiết kế: 25% tr = 0, 25.28,225 = 7, 056 ( mm ) Do tải trọng thiết kế: Lanne WLanne L4tt 9,3.24, 44 = = = 13,9 ( mm ) 384 E.I 384 2.105.1,544.102 Tổng độ võng là: CL = 25%tr + Lanne = 7, 056 + 13,9 = 20,956 ( mm ) h = max(, CL ) = 28,225 ( mm ) < [ ] = 30,5 ( mm ) Đạt ! 6.2 Độ võng nhịp dầm giản đơn tĩnh tải phân bố đều: 6.2.1 Độ võng DC1: Tĩnh tải rải đều: WDC1 = 12,38 KN/m Độ võng: 33 (mm) 2.235 9.261 11.08 Thiết Kế Cầu Thép DC1 = WDC1.L4tt 12,38.(24400) = 45,6784 (mm) = 384 EI 384 200000.62528935120 6.2.2 Độ võng DC2 DW Tĩnh tải rải đều: WDC2 +DW= 7,61 KN/m Độ võng: ( WDC + DW ) Ltt 7, 61.(24400) = = = 16,2369 ( mm ) 384 EI 384 200000.10821348362 DC 2+ DW 6.2.3 Độ vồng cần chế tạo là: vong = DC1 + DC + DW + 0,5. h = 45,6784 + 16,2369 + 0,5.28,225 = 76,0279 ( mm ) Quyết định dùng độ vồng ngợc cho tất dầm là: chế tạo = 77 mm *) Mối nối tạo độ vồng Vì mối nối đối xứng vị trí Ltt/3 nên cấu tạo mối nối giống Đoạn dầm đạt nằm ngang , đoạn dầm bên đặt cho nghiêng với 77 chetao đoạn góc , với tg= ( L / 3) = 8133,33 = 0,00935 = 0053,56,, tt tg=0,009 35 VI Thiết kế neo liên kết: Sử dụng neo liên kết neo đinh chống cắt Neo đinh đợc bố trí suốt chiều dài nhịp cho cầu liên hợp hệ giản đơn Tỉ lệ chiều cao đờng kính neo đinh chịu cắt không đợc nhỏ Trạng thái giới hạn mỏi: 1.1 Chọn kích thớc neo: 34 Thiết Kế Cầu Thép Đờng kính thân neo d = Chiều cao neo h = 20 150 mm mm 106 150 44 44 20 Ta có h/d = 150/20=7,5 > Đạt ! 1.2 Bớc neo: Bớc neo đinh chống cắt phải đợc xác định để thoả mãn TTGH mỏi Bớc neo chống cắt không đợc lớn hơn: p nZr I VsrQ (Điều 6.10.7.4.1b-1) Trong đó: - p: Bớc neo đinh chống cắt theo dọc cầu - n: Số lợng neo chống cắt mặt cắt ngang n=2 - I : Mô men quán tính mặt cắt liên hợp ngắn hạn, I=1,544.10 10 mm - Q: Mô men thứ diện tích qui đổi trục trung hoà mặt cắt liên hợp ngắn hạn Q= 350.25.(430,185 25 945 ) + 945.20.( 430,185) + 400.30.799,815 =14,052.10 mm3 2 - Vsr: Phạm vi lực cắt dới LL+IM xác định theo TTGH mỏi Đã xác định kiểm toán mỏi Vsr= 432,939 KN - Zr: Sức kháng mỏi chịu cắt neo chống cắt riêng lẻ: Zr = d 38 d = 238 29.5 log N Trong đó: + d: Đờng kính neo đinh, d = 20mm + n: Số chu kỳ ứng suất xe tải phụ thuộc vào loại cấu kiện chiều dài nhịp n =1 35 Thiết Kế Cầu Thép + (ADTT)SL= ADTT.p ADTT: Số xe tải/ngày theo chiều tính trung bình tuổi thọ thiết kế , ADTT=200 (xe) (ADTT)SL= 0,8.200 =160 + N: số chu kì biên độ ứng suất tuổi thọ thiết kế cầu Theo tiêu chuẩn tuổi thọ thiết kế cầu 100 năm, : N = 365.100.1.160 = 584000 = 238 29,5log(584000) = 38,3908 Z r = d = 38,3908.202 = 15356,3284 2.15356,3284.1, 67.1010 = 77,95 ( mm ) 432,939.103.14,052.106 p = n I Zr Vsr Q 15441015210 15356.328 432.939 14052276 77.9507 Chiếc mm N KN mm mm p Để xác định số lợng neo chống cắt cần thực qui định sau: Khoảng cách tim neo chống cắt không đợc vợt 600mm không đợc nhỏ lần đờng kính đinh 6d = 120mm Khoảng cách ngang từ tim đến tim neo không đợc nhỏ lần đờng kính neo 4d = 80mm Khoảng cách tĩnh mép cánh mép neo chống cắt gần không đợc nhỏ 25mm Ta chọn số neo chống cắt mặt cắt ngang n = Vậy chọn bớc neo theo phơng dọc cầu p = 200mm Khoảng cách neo theo phơng ngang cầu pn = 150mm Khoảng cách từ tim neo đến mép 100 mm 2000 150 8@200 100 50 50 25 180 100 400 30 1000 20 36 Thiết Kế Cầu Thép Hình vẽ bố trí neo liên kết TTGH cờng độ: Sức kháng tính toán neo chống cắt phải đợc lấy nh sau: Qr = sc.Qn (Điều 6.10.7.4.4a-1) Trong đó: - sc : Hệ số sức kháng neo chống cắt, sc = 0.85 - Qn: Sức kháng uốn danh định neo đinh chịu cắt đợc bọc BT Qn = 0,5Asc fc'Ec AscFu - Asc: Diện tích mặt cắt ngang neo đinh chịu cắt Asc = d2 = 314,1mm 2 - Fu: Cờng độ chịu kéo qui định nhỏ neo chịu cắt, Fu = 450 MPa - Ec: Môđun đàn hồi bêtông, Ec = 26752,50 MPa Thay số vào ta đợc: Qn = 135,951 kN Asc.Fu=314,1.450.10-3=141,372 kN Qn = 135,951( kN ) < Ac Fu = 141,372 ( kN ) Đạt ! Qr = sc.Qn = 0,85 135,951 = 115,558 ( kN ) Số lợng neo chống cắt bố trí mặt cắt mômen dơng lớn điểm kề mômen 0,0, điểm kề mômen 0,0 tim trụ đỡ phía không đợc nhỏ hơn: n= Vh 7973 = = 68,996 Qr 115,558 neo Trong đó: - Vh: Sức kháng cắt nằm ngang danh định tính theo công thức: { Vh = 0,85 f c ' b.t s , As Fy } = 7973 ( kN ) -As Tổng diện tích mặt cắt thép - b: Chiều rộng hiệu dụng bản, b = 2000 mm - ts: Chiều dày bản, ts = 180mm Kết luận : Nh ta sử dụng loại neo đinh chông cắt có đặc trng hình học sau : Đờng kính neo d= 20 mm 37 Thiết Kế Cầu Thép Chiều cao neo Bớc neo theo phơng dọc cầu Bớc neo theo phơng ngang cầu h= p= pz = 150 mm 200 mm 150 mm VII Thiết kế mối nối: + Với mối nối bu lông cờng độ cờng độ cao, vị trí mối nối (L/3) có: M0 = 5231,5149 KN.m Q0 = 500,721 kN + Sử dụng loại bu lông cờng độ cao có: Đờng kính bu lông : d = 27 mm Cờng độ chảy nhỏ F y =1400 Mpa Khả chịu kéo đinh N = 408,24 kN + Chọn kích thớc táp mối nối: Chiều dày táp cánh : 16 mm Chiều rộng táp cánh : 350 mm Chiều rộng táp ốp cánh trên: 150 mm Chiều dày táp cánh dới :16 mm Chiều rộng táp cánh dới: 400 mm Chiều rộng táp ốp cánh dới :175 mm Chiều dày táp sờn dầm :16 mm Chiều cao táp sờn dầm : 870 mm + Diện tích MCN táp: 38 Thiết Kế Cầu Thép Bản táp cánh A ft = 10400 mm Bản táp cánh dới A fb = 12000 mm + Cờng độ chịu kéo nhỏ thép làm cầu Fy = 345 Mpa + Lực kéo đứt cánh N bf = Abf Fy = 4140 kN + Lực kéo đứt cánh dới N tf = Atf Fy ytp ybp N ft = 4178,414 kN +Khả chịu lực cắt bu lông cờng độ cao [ N b ] = m.S = m.0,75 f N = 275,562 (kN) - m = 2: Số mặt ma sát mối nối - Đối với thép hợp kim thấp f =0,45 1.Tính mối nối cánh +Tính số bu lông cần thiết cho mối nối cánh : ntf = N tf [N ] = b 4140 = 15, 02 chọn 16 bu lông 275,562 +Tính số bu lông cần thiết cho mối nối cánh dới : nbf = N bf [N ] = b 4178,414 = 15,163 275,562 Chọn 16 bu lông 150 50 50 350 50 50 Bố trí mối nối cánh cánh dới nh sau: 60 560 60 60 60 160 60 60 400 680 60 8x70 = 560 60 2.Tính mối nối bụng + Mối lối bụng dầm chịu lực cắt Q0,và phần mô men uốn Q= Q0 = 500,721 (KN) M= Js M J 39 Thiết Kế Cầu Thép Trong đó: - Mô men quán tính sờn TTH mặt cắt Js = 20.9453 + 20.945 ( 461,99 503) = 1,44.109 mm : 12 - Mô men quán tính toàn mặt cắt TTH J = 6,253.109 (mm ) M = 1203,362 ( KN m ) + Mỗi bên bố trí 36 đinh, khoảng cách theo phơng đứng 90mm, theo phơng dọc 85 mm (trừ hàng đinh dới cách 75 mm) Bố trí bu lông vào táp sờn dầm vị trí mối nối : Số bu lông bên mối nối : 36 bu lông Mô men tính toán dời trọng tâm bên mối nối : Khoảng cách trọng tâm bên mối nối : e = 255 (mm) Mtk = M - Q.e = 1203,362 - 500,721 0,255 = 1075,678 ( KN.m ) 75 8@90 75 745 75 7@85 = 595 - Lực cắt phân bố cho đinh TQ = 75 Q 500,721 = = 13,91 KN n 36 - Mô men uốn phân bố cho đinh không đinh xa chịu lực lớn xmax = 127,5 ( mm ) ymax = 360 ( mm ) + Lực tác dụng lên đinh xa nhất: Qb M tk ữ + Nb = y = 243,99 ( kN ) yi2 + xi max ữ n ữ ( ) Vậy Nb = 243,99 ( kN ) < [ N b ] = 275,562 ( kN ) Đạt! 40 Thiết Kế Cầu Thép VIII Thiết kế liên kết cánh bụng dầm: Các qui định chung: Việc liên kết cánh bụng dầm nhờ có đờng hàn nằm ngang dọc theo chiều dài dầm Các đờng hàn giúp cánh bụng dầm làm việc nh thể thống Sức kháng uốn tính toán kim loại hàn lấy nh sau: Rr = 0.6 e1Fexx = 0.6*0.8*482.65 =231.672( MPa) Trong đó: e1 : Hệ số sức kháng thép hàn, e1 = 0.8 Fexx: Cờng độ phân loại thép hàn Với kim loại hàn E70XX, Fexx = 482.65MPa Tính chiều cao đờng hàn: Lực cắt đơn vị cánh bụng theo phơng dọc cầu là: H= c QS ng I ng = 990,1.4243750 = 671,967 ( kN / m ) 6252893512 Trong đó: + I: Mômen quán tính mặt cắt thép, + Sngc : Mômen tĩnh cánh chịu nén trục TH dầm chủ + Q: Lực cắt tính toán lớn nhất, c S ng = t ft b ft ( hs t ft + ) 2 Q (KN) Scng (mm3) Ing (mm4) 990.100 4243750 6252893512 41 Thiết Kế Cầu Thép Nếu cánh dầm có lực tập trung đờng hàn chịu lực nén theo phơng thẳng đứng Trên đơn vị,dài lực nén là: V = P 106,684 = = 221,670 ( KN / m ) 490,59 Trong đó: + P: Trọng lợng bánh xe nặng đoàn xe tiêu chuẩn có xét đến xung kích hoạt tải: P = 0,5Znh(1+ ) = 0,5*14,5*1,25 = 10,875T P = 106,684 ( kN ) + Z: Trọng lợng bánh xe nặng nhất, Z = 14.5T + : Chiều dài phân bố lực tập trung cầu ô tô tính theo công thức sau =k3 J nc = 490,59 ( mm ) b Với k=3,52 dầm hàn J cng = bc c3 = 455729 mm3 12 ( ) S = H + V = 671,9672 + 221,6702 = 707,585 ( KN / m ) Chiều cao đờng hàn là: hdh S Rgh Trong đó:R g h =0,7.Ro= 0,7.190000=133000 kN/m hdh S 707,585 = 103 = 3,8 ( mm ) h Rg 2.0, 7.133000 Chọn chiều cao đờng hàn: Chiều cao đờng hàn đợc chọn thống suốt chiều dài dầm phải thoả mãn qui định qui trình (A.6.13.3.4): Chiều dày kim loại phận mỏng đợc nối ghép T (mm) T 20 kích thớc nhỏ đờng hàn góc mm 42 Thiết Kế Cầu Thép Vậy ta chọn chiều cao đờng hàn là: hđh = 10 mm Hàn theo phơng pháp nửa tự động IX Tính toán ổn định dầm chủ Trong quy trình 1979 điều 3.41 trang 116 quy định: Cho phép thay việc tính toán toàn dầm đặc chịu uốn có kết cấu mặt đờng cầu hay mặt cầu cách dùng công thức (13) bảng 10 để kiểm toán cánh dầm chịu nén mặt phẳng dầm, cánh dầm xem nh chịu nén Công thức 13 có dạng: N R0 Fng Trong : F ng - Diện tích mặt cắt nguyên cách nén; - Hệ số giảm sức chịu lực; N - Lực dọc trục, lấy theo ứng suất trọng tâm mặt cắt cách, chiều dài tự nó.ở điều 3.41 quy định : khoảng cách nút hệ liên kết dọc không vợt 15 chiều rộng cánh chịu nén thép than 13 lần thép hợp kim thấp , không cần kiểm toán ổn định chung dầm Trong trờng hợp xét L = 2,05 (m) ; 13bc = 13.25 = 325 (cm) = 3,25 (m)., l0 < 13.bc nên không cần kiểm toán ổn định chung 43 Thiết Kế Cầu Thép X Thiết kế dầm ngang: Cần làm dầm ngang khi: Chống đỡ ngang biên chịu nén bêtông cha cứng Truyền lực gió dầm vào dầm Phân bố tĩnh tải hoạt tải tác dụng lên kết cấu Đảm bảo ổn định biên dới chịu nén Đối với tiết diện I thẳng, dầm ngang có chiều cao 1/2 chiều cao dầm chủ đây, dầm ngang sử dụng loại thép I định hình Kích thớc dầm ngang: + Khoảng cách dầm ngang : + Số lợng dầm ngang : + Chiều dài dầm ngang : + Chiều cao dầm ngang : + Chiều rộng cánh dầm ngang : + Chiều dày cánh dầm ngang : + Chiều dày sờn dầm ngang : + Chiều cao sờn dầm ngang : + Diện tích mặt cắt dầm ngang An : + Khối lợng dầm ngang : + Tĩnh tải rải dầm chủ : 6100 20 1940 550 180 16.5 10.3 529.4 11400 34.7221 0.23717 Sơ đồ tính toán dầm ngang 44 mm Dầm mm mm mm mm mm mm mm2 KN KN/m Thiết Kế Cầu Thép Lực gió tác dụng vào nửa đáy dầm tác dụng vào biên dới dầm: + Cờng độ gió Pwind = 0,0024 MPa + Chiều cao tác dụng gió d =1250 mm bot = Pbot = bot Lb = 2,1.6100.103 = 12,81( KN ) PWind d 1, 4.0, 0024.1250 = = 2,1N/mm 2 Trong đó: Cờng độ gió: Pwind = 0,0024 MPa Chiều cao tác dụng gió vào dầm: d = 1250mm Lb: Khoảng cách dầm ngang, Lb = 6100 mm Tải trọng gió lại truyền vào vùng mố dầm ngang mặt cầu Phản lực phải truyền cho gối với tất dầm chủ: PuD = Pbot + Ptop = 12,81 + 6,846 = 19, 656 ( KN ) Trong đó: 2,1.6,1 Ptop = 1, 4.0, 0024.2800 ữ = 6,846 ( KN ) Kiểm tra sức chịu lực dọc trục: Công thức: 2.1 Kl 140 ry Trong đó: + K: Hệ số chiều dài hiệu dụng, K = + l: Chiều dài không giằng, l =1940 m + ry: Bán kính quán tính theo trục y, ry = 27,5mm 2.2 Kl 1.1940 = = 70,8029 140 Đạt! ry 27,5 Kl Fy = 2.25 r E Trong đó: Fy = 345 MPa E = 200000 Mpa 2 345 Kl Fy 70,8029 = = = 0,876 < 2, 25 Đạt! r. E 3,14 200000 45 Thiết Kế Cầu Thép 2.3 Sức kháng nén dọc trục: Sức kháng nén danh định cột liên hợp phải lấy nh sau: Nếu 2,25 Pn = 0,66 Fy As Pn = 0, 660,876.345.11400.103 = 2732,830 ( KN ) Sức kháng nén tính toán: Pr = c Pn = 0,9.2732,830 = 2459,547 ( KN ) So sánh thấy: PuD = 19, 656 ( KN ) < Pr = 2459,5 KN Đạt! 46 Thiết Kế Cầu Thép 47 [...]... 30.964 Thiết Kế Cầu Thép L/2 Đơn vị 12200 mm 3.05 3.05 m2 m2 7.244 12.389 KN 0 KN 0 KN KN 3 Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra 3.1 Bảng tổng hợp m men do tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tải M DC + DW = ( M i1 + M i 2 ) = 0,95.( M i1 + M i 2 ) trọng) M men do DC gây ra MC D m Gối L/4 L/3 (M Nối) L/2 Đơn vị x (mm) TTGH Cờng độ 1 D m trong D m ngoài TTGH Sử dụng D m trong D m ngoài... L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ 1 D m trong D m ngoài TTGH Sử dung D m trong D m ngoài 913.570 570.930 465.980 269.973 990.100 616.310 500.721 283.056 567.652 346.276 276.543 143.165 627.345 379.490 300.474 147.848 KN KN KN KN D m trong là d m bất lợi ta tính toán cho d m ngoài 21 Thiết Kế Cầu Thép V Thiết kế và ki m duyệt d m chủ: Sau khi tính toán nội lực d m chủ cho d m trong và d m biên so sánh... gây ra: M men tính toán MC D m x (mm) Gối 0 L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ 1 D m trong D m ngoài TTGH Sử dung D m trong D m ngoài 0 2907.9861 3462.4940 3878.6362 0 4386.8507 5231.5149 5851.8021 0 1870.3836 2225.8892 2494.5999 0 2788.4710 3323.3028 3719.4858 KN .m KN .m KN .m KN .m 7.2 -Bảng tổng hợp lực cắt tính toán do toàn bộ tải trọng gây ra: Lực cắt tính toán MC D m x (mm) Gối 0... Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực do hoạt tải gây ra (có xét đến hệ số tải trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng tơng ứng): 6.1 -Bảng tổng hợp kết quả m men tính toán sau khi nhân hệ số: M = ( M xetk (1 + IM ).g mHL + M lan g mLan + M PL g mPL ) = 0,95 : Hệ số điều chỉnh tải trọng (1+IM) =1+0,25 =1,25 M men do hoạt tải MC D m x (mm) Gối 0 L/4 6.10 L/3 8.13 L/2 12.20 Đơn vị mm TTGH Cờng độ 1 D m. .. 13534715.6 17160163 Đơn vị Nmm Nmm mm3 mm3 Thiết Kế Cầu Thép Sst Mad My 2.5 19305735.11 4162.807 5626.100 19305735.1 mm3 4440.326 KN .m 6139.592 KN .m Xác định sức kháng uốn danh định của m t cắt liên hợp đặc chắc: Nếu Dp D ' M n = M p (1) (Điều 6.10.4.2.2a-1) Nếu D ' Dp 5D ' thì: Mn = 5M p 0,8 5M y 4 + 0,8 5M y M p Dp ữ (2) 4 D ' (Điều 6.10.4.2.2a-2) -Dp: Khoảng cách từ TTHD đến đỉnh bản bê tông... năng chịu m men chảy ban đầu của m t cắt liên hợp ngắn hạn chịu m men dơng M y = M D1 + M D 2 + M AD Trong đó: + MD1: M men do tải trọng thờng xuyên và có hệ số lên tiết diện thép khi bê tông vẫn còn l m việc theo m men kháng uốn của tiết diện không liên hợp SNC + MD2: M men do phần còn lại của tải trọng thờng xuyên có hệ số do m men kháng uốn của tiết diện liên hợp dài hạn chịu SLT + MAD: M men bổ sung... ngang do hoạt tải E = 200000 (Mpa) Ltt = 24400 mm b = Ltt - a I = 15441015210 mm 4 32 Thiết Kế Cầu Thép Với d m giản đơn ở giữa nhịp võng nhất nên x= b xa Ltt = 12200 ( mm ) 2 Sơ đồ đặt tải bất lợi nhất nh hình vẽ x 4,3 M 35 KN 4,3 M 145 KN 145 KN b a Ltt Kết Quả tính toán nh sau: Trục 35 145 145(L/2) X (mm) 12200 12200 12200 a (mm) 16500 7900 12200 b(mm) 7900 16500 12200 Ltt(mm) 24400 24400 24400 Vậy độ... 1,25 DW = 1,5 +ở TTGH Sử dụng DC = DW = 1 M men do DC2 MC D m x (mm) w (m2 ) Gối 0 0 L/4 6100 55.815 L/3 (M Nối) 8133.333 66.151 L/2 12200 74.42 Đơn vị mm m2 TTGH Cờng độ 1 D m trong D m ngoài TTGH Sử dụng D m trong D m ngoài 0 233.925 277.244 311.900 0 570.210 675.805 760.280 0 155.950 184.830 207.933 0 424.978 503.678 566.638 KN .m KN .m KN .m KN .m 2.5 Bảng giá trị lực cắt do tĩnh tải giai đoạn II... Cờng độ 1 D m trong D m ngoài TTGH Sử dung D m trong D m ngoài 0 1865 2227 2489 0 3025 3617 4036 0 1066 1272 1422 0 1728 2067 2306 KN .m KN .m KN .m KN .m 6.2 Bảng tổng hợp kết quả lực cắt tính toán sau khi nhân hệ số: V = (V xetk (1 + IM ).g mHL + Vlan g mLan + V PL g mPL ) =0,95 Hệ số điều chỉnh tải trọng (1+IM) =1+0,25 =1,25 gm : Hệ số phân bố tải trọng Lực cắt do hoạt tải MC D m x (mm) Gối 0 L/4... sung do yêu cầu đạt tới giới hạn chảy m t trong các biên thép M men này do hoạt tải có hệ số và m men kháng uốn của tiết diện liên hợp ngắn hạn chịu SST Có thể t m MAD từ phơng trình: FY = M D 1 M D 2 M AD + + SNC SLT SST M AD = [FY ( M D1 M D 2 + )].SST SNC SLT Với Fy = 345MPa: Cờng độ chảy nhỏ nhất của thép Cuối cùng thay số vào ta đợc bảng tính sau đối với m t cắt L/2 và L/3 MMặt cắt Md1 Md2 Snc Slt ... 78,5 Mpa Mpa Mpa kN /m3 2000 750 1000 350 25 400 30 20 945 500 250 11500 39650 77.8131 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm2 kN Lựa chọn hình dáng kích thớc m t cắt d m chủ: Số lợng d m chủ... 0.23717 Sơ đồ tính toán d m ngang 44 mm D m mm mm mm mm mm mm mm2 KN KN /m Thiết Kế Cầu Thép Lực gió tác dụng vào nửa đáy d m tác dụng vào biên dới d m: + Cờng độ gió Pwind = 0,0024 MPa + Chiều cao tác... sờn d m ngang Dwn = Diện tích m t cắt d m ngang An = Khối lợng d m ngang = 25 6100 550 1940 180 16.5 10.3 529.4 11400 34.7221 mm mm mm mm mm mm mm mm2 KN Thiết Kế Cầu Thép Tĩnh tải rải d m chủ