Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP, THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM CHỮ I CĂNG SAU, THIẾT KẾ KỸ THUẬT BẢN MẶT CẦU, THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM NGANG, THIẾT KẾ LAN CAN TAY VỊN, GỜ CHẮN BÁNH XE, TẢI TRỌNG HOẠT TẢI 0.5HL93, TẢI TRỌNG NGƯỜI ĐI 3.0KNM2
Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNGVÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VƯỢT SƠNG G1 1.Đặc điểm khu vực xây dựng: 1.1.1 Địa chất : Qua thăm dò địa chất có số liệu khu vực xây dựng cầu có số liệu địa chất sau: - Lớp 1: Á sét dẻo dày 6.0(m) - Lớp 2: Sét cứng 5.0(m) - Lớp 3: Đá phiến sét phong hóa mạnh dày ∞ - Mặt cắt ngang sơng gần đối xứng 1.1.2 Thuỷ văn : - Mực nước cao nhất : (m) - Mực nước thơng thùn : (m) - Mực nước thấp nhất : 1.5 (m) 1.1.3 Các tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình: - Cầu vượt sơng cấp IV có u cầu độ thơng thùn >30(m) - Khẩu độ cầu: Lo = 150 (m) - Khổ cầu : K = + 1,5x2 (m) - Tải trọng thiết kế : + HL-93 + PL = 3,0 kN/m2 1.2 Đề xuất phương án vượt sơng: 1.2.1 Giải pháp chung kết cấu: Do sơng cấp IV u cầu nhịp thơng thùn: LnhịpTT > 32(m) 1.2.2 Đề xuất phương án vượt sơng: 1.2.2.1 Phương án 1: Cầu dầm dầm giản đơn BTCT ứng śt trước (tiết diện chử T) Nhịp (30m + 30m + 36m + 30m + 30m ) TT Ta có L0 = (30x4+36) + 0,05 – 1.8 – 1=147 (m) Kiểm tra điều kiện: => Đạt u cầu 1.2.2.2 Phương án 2: Cầu dầm dầm giản đơn BTCT ứng śt trước (tiết diện chử I) Nhịp (39m + 39m + 39m + 39m ) tt Ta có L o = ( 4.39) + 3.0,05 - 3.1,8 – 2.1= 148.75 (m) Kiểm tra điều kiện: => Đạt u cầu -1- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT ứng suất trước tiết diện chử T Nhịp (30m + 30m + 36m + 30m + 30m ) 2.1 Tính tốn nhịp 36m: 2.1.1 Mặt cắt ngang : Cấu tạo mặt cắt ngang hình vẽ : MẶT CẮT NGANG CẦU PHƯƠNG ÁN I TL:1/50 1/2 MẶT CẮT I-I 1/2 MẶT CẮT II-II LỚP BÊ TÔNG NHỰA DÀY 7cm LỚP BÊ TÔNG B? O VỆ 3cm LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 0.4cm LỚP VỮA ĐỆM DÀY 1cm LỚP BÊ TÔNG BẢN MẶT CẦU DÀY 20cm 250 250 1500 250 2% 200 300 150 200 250 1500 200 100 3500 2% 250 250 150 3500 150 1500 850 250 875 1850 1850 925 925 1850 1850 875 Hình 2.1.1: cấu tạo mặt cắt ngang cầu - Chiều rộng phần xe chạy (m) - Chiều rộng phần người 2x1,5 (m) - Bố trí lề người ngăn cách mặt đường xe chạy ta dùng gờ chắn bánh xe rộng 25 cm - Chiều rộng cột lan can : 25cm - Chiều rộng mặt cầu xác định : Bmc = + 2x1,5 + 2x0,25+ 2x0,25 = 11 (m) 2.1.2 Kết cấu nhịp: 2.1.2.1 Tính tốn dầm chủ (6 dầm): • Chọn số dầm chủ Nb = dầm, khoảng cách dầm chủ tính theo cơng thức sau : S = = 1.8333 m Chọn: S = 1.85 m Suy : chọn phần cách hẫng: Sk = 0.875 m -2- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép • Chiều cao dầm chủ xác định theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 Hdc= 0,045L=0,045x36=1,62 m Chọn 1,7 m Kích thước dầm chủ thể hiện hình dưới : đơn vị ( mm ) 36000 850 850 2100 600 400 1700 2100 200 200 ` 1500 250 150 1500 200 200 400 600 400 400 Hình 2.1.2: cấu tạo dầm chủ • Tính thơng số sơ : Diện tích mặt cắt ngang dầm : Agd = 0,75m2 Diện tích mặt cắt ngang đầu dầm : Add= 1,18 m2 Thể tích bê tơng vị trí đầu dầm : Vdd= 1,18x2,1x2 = 4.956 m3 Thể tích bê tơng hai đoạn vuốt đầu dầm: Vvdd= x 0,85 x = 1,6405m3 Thể tích bê tơng vị trí dầm : Vgd= 0,75 x 30.1 = 22.575 m3 => Tổng thể tích bê tơng dầm : Vd= 4.956 + 1,6405+ 22.575 = 29.1715 m3 Trong dầm lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3 Suy : khối lượng cốt thép dầm chủ : Gct= 29.1715 x 0,21 = 6,126 T - Thể tích thép dầm : Vct= 6,126 / 7,85 = 0,7804 m3 Suy thể tích thực bêtơng : Vbt= 29.1715 -0,7804 = 28,4 m3 - Khối lượng thực bêtơng dầm chủ: Gbt= 28,4 x 2,4 = 68.14 T Suy khối lượng dầm chủ : Gdc1= 68.14 +6,126 = 74.266 T Khối lượng dầm chủ : Gdc 6=74.266 x6= 445.596 T=4455.96 KN 2.1.2.2 Trọng lượng mối nối: (5 mối nối+2 phần cánh dầm): - - Diện tích mối nối: Amn=0.3x0.2=0.06 m2 - Diện tích phần cánh dầm: Acd=0.1x0.2=0.02 m2 - Thể tích (5 mối nối+ phần cánh dầm): Vmn+cd=0.06x36x5+0.02x36x2 = 12.24 m3 -3- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép - Hàm lượng cốt thép theo thể tích mối nối phần cánh dầm :khb = 2% - Thể tích cốt thép mối nối phần cánh dầm: Vc t= 0.02 x 12.24 = 0.2448 m3 - Khối lượng cốt thép mối nối : Gct=0.2448 x7.85=1.922 T - Khối lượng bê tơng mối nối : Vbt=(12.24 - 0.2448 )x2.4 = 28.79 T Khối lượng mối nối : Gmn=28.79 +1.922= 30.712 T = 307.12 KN 2.1.2.3 Dầm ngang: (5 dầm ngang): Dầm ngang bố trí vị trí : hai đầu dầm cầu L/2,L/4 Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1) x = 25 dầm + Nn : số dầm ngang 1500 150 900 1250 200 + Nb : số dầm chủ Hình 2.1.3: cấu tạo dầm ngang • Tính tốn thơng số sơ : Các thơng số dầm ngang thể hiện hình - Bề dày dầm ngang 20cm - Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí nhịp dầm : And= 1.9925 m2 - Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí đầu dầm : Ađd= 1.875 m2 - Thể tích dầm ngang vị đầu dầm : Vđd= 1.875 x 0,2 = 0,375 m3 - Thể tích dầm ngang vị nhịp dầm : Vnd= 1.9925 x 0,2 = 0,3985 m3 => Tổng thể tích dầm ngang : Vdn = 0,3985 x15 + 0,375 x10 = 9.7275 m3 - Hàm lượng cốt thép theo thể tích dầm ngang khb = 2% - Suy : thể tích cốt thép : Vct = khb.Vdn = 0,02x9.7275 = 0,19455 m3 - Khối lượng cốt thép dầm ngang: Gct = Vshb.γs=0,19455 x7,85 = 1.5272 T - Thể tích bê tơng dầm ngang : Vbt = Vdn–Vct = 9.7275 –0,19455 = 9.533 m3 - Khối lượng bê tơng dầm ngang : Gbt = Vbt.γc= 9.533 x 2,4 = 22.879 T -4- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Khối lượng tồn dầm ngang là: Gdn = Gbt+Gct = 22.879 + 1.5272 = 24.406 T = 244.06 KN 2.1.2.4 Lan can tay vịn , gờ chắn bánh xe: 2.1.2.4.1 Lan can tay vịn - Dùng gờ chắn bánh xe làm dãy phân cách để phân cách phần người với phần xe chạy nên ta thiết kế lan can tay vịn theo cấu tạo - Cấu tạo kích thước hình vẽ bên dưới 150 2850 150 250 R75 850 R40 THÉP ỐNG DÀY 2mm R40 150 250 250 250 350 THÉP TRỤ DÀY 6mm Hình 2.1.4: cấu tạo lan can tay vịn + Với diện tích phần bệ Ab = 0,0625 m2 , liên tục bên cầu Vb= 0.0625 x 36 = 2.25 m3 Hàm lượng cốt thép bệ chiếm kp = 1,5 % Vct= 2.25 x 0.015 = 0.03375 m3 Khối lượng cốt thép bê tơng bệ (tính cho phía): Gbệ =( 0.03375 x 7.85 + (2.25-0.03375 )x2.4)=11.17 T + Thể tích phần trụ :Vt = 0,00268m3 ,các trụ cách 3m, tổng số lượng 13 trụ , liên tục bên cầu Khối lượng cốt thép trụ: Gtrụ=0.00268 x x 13 x7.85 = 0.547 T + Thể tích cốt thép lan can là: Vlc =0,00195 x 36 x 2= 0.1404 m3 Khối lượng cốt thép lan can: Glc=0.1404 x 7.85 =1.102 T Vậy, khối lượng tồn lan can, tay vịnh là: Glc-tv = 11.17+ 0.547+ 1.102 = 12.82 T = 128.2 KN 2.1.2.4.2 Gờ chắn bánh xe -5- 150 250 Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Hình 2.1.5: cấu tạo gờ chắn bánh xe + Diện tích gờ chắn bánh xe: Agc = 0,0575 m2 + Thể tích gờ chắn bánh xe (tính cho bên phía) : Vgc= 0,0575x36x2=4.14m3 + Hàm lượng cốt thép theo thể tích gờ chắn bánh xe khb = 2% + thể tính cốt thép: Vct=0.02x4.14=0.0828 m3 + khối lượng cốt thép: Gct=0.0828x7.85=0.65 T + khối lượng phần bê tơng: Gbt=(4.14-0.0828)x2.4=9.74 T Khối lượng gờ chắn bánh xe : Ggc = 9.74+0.65 = 10.39 T = 103.9 KN 2.1.3 Các lớp phủ mặt cầu : 2.1.3.1 Số liệu chọn: Chiều dày lớp chọn sau: + lớp đệm có tác dụng tạo phẳng độ dốc ngang cầu 2% dày trung bình 10mm + lớp phòng nước có bề dày mm + lớp bêtơng bảo vệ có bề dày 30 mm + lớp bêtơng nhựa dày 70 mm (qui định từ 50-70mm) Về việc nghiêng tạo độ dốc nước chảy 2% mặt cầu có thể tiến hành việc cho chênh gối dầm I kê lên trụ mố mà khơng cần tạo độ chênh BMC 2.1.3.2 Tính tốn thơng số sơ : Dung trọng bêtơng ximăng 2,4 T/m3 Dung trọng bêtơng nhựa 2,25 T/m3 Dung trọng cốt thép 7,85 T/m3 2.1.3.3 Tính tốn khối lượng mặt cầu: Lớp BTN dày 7cm có khối lượng 1m dài : DWbtn= 0,07 (7+2x1,5) 2,25 = 1,575 (T/m) Lớp bê tong bảo vệ dày 3cm có khối lượng 1m dài : DWbt= 0,03 (7+2x1,5) 2,4= 0.72 (T/m) Khối lượng lớp phòng nước dày 0.4cm 1m dài : -6- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép DWpn= 0,004 (7+2x1,5) 1,5= 0,06 (T/m) Khối lượng lớp đệm tạo độ dốc 2% có chiều dày trung bình 1cm: DWvd= 0,01 (7+2x1,5) 2,2 = 0.22 (T/m) Khối lượng lớp phủ mặt cầu 1m dài: DW= 1,575 +0.72+ 0,06 + 0.22 = 2.575 (T/m) Khối lượng lớp phủ mặt cầu cho nhịp dài 36m: Glớp phủ= 2.575 36 = 92.7 (T) = 927 KN Bảng tổng hợp khối lượng kết cấu nhịp lớp phủ mặt cầu nhịp 36m: Hạng mục Khối lượng (KN) Lớp phủ mặt cầu 927 Dầm 4455.96 Dầm ngang 244.06 Lan can-tay vịn 128.2 Gờ chắn bánh xe 103.9 mối nối + cánh dầm dư 307.12 2.2 Tính tốn nhịp 30m 2.2.1 Mặt cắt ngang : Cấu tạo mặt cắt ngang hình vẽ : MẶT CẮT NGANG CẦU PHƯƠNG ÁN I TL:1/50 -7- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 1/2 MẶT CẮT I-I 1/2 MẶT CẮT II-II LỚP BÊ TÔNG NHỰA DÀY 7cm LỚP BÊ TÔNG B? O VỆ 3cm LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 0.4cm LỚP VỮA ĐỆM DÀY 1cm LỚP BÊ TÔNG BẢN MẶT CẦU DÀY 20cm 250 250 1500 250 2% 300 100 200 200 150 200 250 1500 3500 2% 250 250 150 3500 150 1500 850 250 875 1850 1850 925 925 1850 1850 875 Hình 2.2.1: cấu tạo mặt cắt ngang cầu - Chiều rộng phần người 2x1,5 (m) - Bố trí lề người ngăn cách mặt đường xe chạy ta dùng gờ chắn bánh xe rộng 25 cm - Chiều rộng cột lan can : 25cm - Chiều rộng mặt cầu xác định : Bmc = + 2x1,5 + 2x0,25+ 2x0,25 = 11 (m) 2.2.2 Kết cấu nhịp 2.2.2.1 Tính tốn dầm chủ (5 dầm) • Chọn số dầm chủ Nb = dầm, khoảng cách dầm chủ tính theo cơng thức sau : S = = 1.8333 m Chọn: S = 1.85 m Suy : chọn phần cách hẫng: Sk = 0.875 m • Chiều cao dầm chủ xác định theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 Hdc= 0,045L=0,045x30=1,35 m Chọn 1,7 m Kích thước dầm chủ thể hiện hình dưới : đơn vị ( mm ) ` 850 30000 850 2100 1700 2100 -8- 200 200 Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 1500 250 150 1500 200 200 400 600 400 400 600 400 Hình 2.2.2: cấu tạo dầm chủ • Tính thơng số sơ : - Diện tích mặt cắt ngang dầm : Agd = 0,75m2 - Diện tích mặt cắt ngang đầu dầm : Add= 1,18 m2 - Thể tích bê tơng vị trí đầu dầm : Vdd= 1,18x2,1x2 = 4.956 m3 - Thể tích bê tơng hai đoạn vuốt đầu dầm : Vvdd= x 0,85 x = 1,6405m3 - Thể tích bê tơng vị trí dầm : Vgd= 0,75 x 24.1 = 18.075 m3 => Tổng thể tích bê tơng dầm : Vd= 4.956 + 1,6405+ 18.075 = 24.672 m3 Trong dầm lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3 Suy : khối lượng thép dầm chủ : Gct= 24.672 x 0,21 = 5.18 T - Thể tích thép dầm : Vct= 5.18 / 7,85 = 0,66 m3 Suy thể tích thực bêtơng : Vbt= 24.672 -0,66 = 24.012 m3 - Khối lượng thực bêtơng dầm chủ: Gbt= 24.012 x 2,4 = 57.63 T Suy khối lượng dầm chủ : Gdc= 57.63 + 5.18 = 62.81 T Khối lượng dầm chủ : Gdc =62.81 x6= 376.86 T= 3768.6 KN 2.2.2.2 Trọng lượng mối nối: (5 mối nối+2 phần cánh dầm) - Diện tích mối nối: Amn=0.3x0.2=0.06 m2 - Diện tích phần cánh dầm: Acd=0.1x0.2=0.02 m2 - Thể tích (5 mối nối+ phần cánh dầm): Vmn+cd=0.06x30x5+0.02x30x2 = 10.2 m3 - Hàm lượng cốt thép theo thể tích mối nối phần cánh dầm :khb = 2% - Thể tích cốt thép mối nối phần cánh dầm: Vc t= 0.02 x 10.2 = 0.204 m3 - Khối lượng cốt thép mối nối : Gct=0.204x7.85=1.601 T -9- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép - Khối lượng bê tơng mối nối : Vbt=(10.2 - 0.204 )x2.4 = 23.99 T Khối lượng mối nối phần cánh dầm : Gmn=23.99 +1.601 = 25.591 T = 255.91 KN 2.2.2.3 Dầm ngang: (5 dầm ngang) Dầm ngang bố trí vị trí : hai đầu dầm cầu L/2,L/4 Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1) x = 25 dầm + Nn : số dầm ngang 1500 150 900 1250 200 + Nb : số dầm chủ Hình 2.2.3: cấu tạo dầm ngang • Tính tốn thơng số sơ : Các thơng số dầm ngang thể hiện hình - Bề dày dầm ngang 20cm - Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí nhịp dầm : And =1.9925 m2 - Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí đầu dầm : Ađd =1.875 m2 - Thể tích dầm ngang vị đầu dầm : Vđd =1.875 x 0,2 = 0,375 m3 - Thể tích dầm ngang vị nhịp dầm : Vnd =1.9925 x 0,2 = 0,3985 m3 => Tổng thể tích dầm ngang : Vdn = 0,3985 x15 + 0,375 x10 = 9.7275 m3 - Hàm lượng cốt thép theo thể tích dầm ngang khb = 2% - Suy : thể tích cốt thép : Vct = khb.Vdn = 0,02x9.7275 = 0,19455 m3 - Khối lượng cốt thép dầm ngang: Gct = Vshb.γs=0,19455 x7,85 = 1.5272 T - Thể tích bê tơng dầm ngang : Vbt = Vdn–Vct = 9.7275 –0,19455 = 9.533 m3 - Khối lượng bê tơng dầm ngang : Gbt = Vbt.γc= 9.533 x 2,4 = 22.879 T -10- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Sơ đồ tính độ võng nhịp dầm xe tải đơn 4300 145 KN 4300 145 KN 35 KN 14800 19100 23400 38200 Khoảng cách từ trục bánh xe đến gối là: c1= Ltt/2 – 4,3= 14,8 (m) c2= Ltt/2= 19,1 (m) c3= Ltt/2 + 4.3= 23,4 (m) Cơng thức xác định độ võng vị trí nhịp tải trọng tập trung P i đặt vị trí cách gối đoạn ci gây vị trí nhịp xác định theo cơng thức sau: Bảng 1: Tính độ võng vị trí nhịp trục bánh xe tải đơn thiết kế Trục P1= 145(kN) P2= 145(kN) P3= 35 (kN) ci (mm) 14800 19100 23400 Ltt (mm) 38200 EcB (Mpa) 37494 III-II (mm ) 533 109 (mm) 6,201 6,320 1,245 Độ võng xe tải đơn thiết kế gây vị trí nhịp là: = 1,25 0,4 ( 6,201+6,320+1,245)=6,883 (mm) b) Tính độ võng tải trọng PL : -129- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép TTL :9,3 (KN/m) 38200 Độ võng tải trọng gây vị trí nhịp xác định theo cơng thức sau: c) Tính độ võng tải trọng người PL: Độ võng tải trọng người PL gây vị trí nhịp xác định theo cơng thức sau: d) Tính độ võng 25% xe tải thiết kế có xét IM tải trọng PL : fv,xe= 25%.fv,P + = 0,25.6,883 + 5,161= 6,882 (mm) Vậy độ võng hoạt tải gây ra: = 6,883 (mm) e) Kiểm tra độ võng xe : 6,883 (mm) < = (mm) e) Kiểm tra độ võng xe người 6,883 (mm) = (mm) < = (mm) 3.8 KIỂM TỐN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I Trạng thái giới hạn cường độ I phải xem xét để đảm bảo cường độ sự ổn định về cục tổng thể suốt tuổi thọ thiết kế kết cấu -130- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 3.8.1 Kiểm tốn theo điều kiện mơmen kháng uốn Cơng thức kiểm tốn: + Mr – sức kháng uốn tính tốn + Mn – sức kháng uốn danh định + - hệ số sức kháng , =1 đối với kế cấu bê tơng DƯL uốn kéo 3.8.1.1 Xác định Mn Cơng thức xác định : Trong đó: + Aps: Diện tích thép DƯL , Aps = 6860 (mm2) + : ứng śt trung bình cốt thép DƯL theo sức kháng uốn danh định (MPa) + dp: Khoảng cách từ thớ nén mép dầm liên hợp đến trọng tâm cốt thép DƯL (mm) + As , A’s: Diện tích cốt thép thường chịu kéo chịu nén (mm2) + fy , fy’: Giới hạn chảy quy định cốt thép thường chịu kéo chịu nén (MPa) + ds: Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi đến trọng tâm cốt thép thường chịu kéo (mm) + d's: Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi đến trọng tâm cốt thép thường nén (mm) + : Cường độ chịu nén BT dầm tuổi 28 ngày : = 55(MPa) + b: Bề rộng mặt chịu nén cấu kiện (mm), b=bD= 2200(mm) + bw: Bề rộng bụng: + β1: Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng śt điều 5.7.2.2 + hf : Chiều dày cánh chịu nén : hf = hD = 200(mm) + a : Chiều dày khối ứng śt tương đương, (mm), a = β1.c -131- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép + c : cự ly từ thớ chịu nén ngồi đến trục trung hòa + Quy định lấy hệ số β1=0,85 đối với mác bê tơng khơng lớn 28MPa Với bê tơng có mác lớn hơn, hệ số β1 sẻ giảm theo tỷ lệ 0,05 cho 7MPa khơng lấy nhỏ 0,65 Khi kiểm tốn ta bỏ qua cốt thép thường => Khi đó cơng thức viết lại (1) 3.8.1.2 Xác định c - Để tính tốn chiều cao vùng chịu nén, trước hết cần xác định trường hợp tính tốn trục trung hòa qua cánh qua sườn dầm Muốn ta giả thiết trục trung hòa mặt cắt qua mép dưới chịu nén Xét bất đẳng thức: (2) Trong đó: + - cường độ chịu kéo tiêu chuẩn cốt thép DƯL fpu = 1860 (MPa) + k – hệ số chiều dài hửu hiệu cấu kiện chịu nén : hệ số ma sát lắc (trên đơn vị mm bó thép) + fpy – cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép DƯL, Nếu c < hf → trục trung hòa qua (bw=bD) Tính lại c theo cơng thức (3) -132- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Tính c (mm) 3.8.1.3 Xác định 3.8.1.4 Kiểm tra sức kháng uốn vị trí nhịp Ta tính c β1 -> tính a=β1.c Sức kháng uốn danh định Mn xác định theo cơng thức (1) Mơmen lớn nhất theo trạng thái giới hạn cường độ I vị trí nhịp: Mu Tiến hành so sánh : Mu Mr= Mn Mặt cắt ab(mm) dP(mm) Aps(mm2) (MPa) c (mm) gối 557,14 1242,86 6860 1,5.h 475,86 1324,14 6860 Ltt/8 391,86 1408,14 6860 Ltt/4 251,71 1548,29 6860 3Ltt/8 181,29 1618,71 6860 Ltt/2 171,43 1628,57 6860 1860 1860 1860 1860 1860 1860 52,53 53,58 54,57 56,06 56,73 56,82 c < =hD=200(mm) => trục trung hòa qua cánh (tức bw=bD=2200mm) tính lại c theo cơng thức (3) c (mm) 181,12 181,58 182,00 182,59 182,86 182,89 (MPa) a=c.β1 (mm) Mn(kN.m) Mr(kN.m) Mu(kN.m) Kết luận 1784,10 1788,58 1792,69 1798,58 1801,17 1801,51 119,00 13.986 13.986 ĐẠT 119,30 15.019 15.019 3472 ĐẠT 119,57 16.088 16.088 6437 ĐẠT 119,96 17.871 17.871 10994 ĐẠT 120,14 18.768 18.768 13690 ĐẠT 120,16 18.894 18.894 14554 ĐẠT 3.8.2 Kiểm tốn mặt cắt theo giới hạn cốt thép 3.8.2.1 Lượng cốt thép tối đa Khống chế hàm lượng cốt thép tối đa nhằm mục đích đảm bảo tính dẻo dai kết cấu (cho phép kết cấu x́t hiện độ võng góc xoay lớn mà kết cấu vẩn chưa bị phá hoại phân bố tải trọng) Theo 5.7.3.3.1, hàm lượng thép DƯL thỏa mãn : Trong đó: -133- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép + de – khoảng cách từ mép chịu nén xa nhất đến trọng tâm vùng cốt thép chịu kéo (gồm cốt thép DƯL cốt thép thường) Vì bỏ qua cốt thép thường nên As = => de = dp Mặt cắt (MPa) c (mm) de c/de Kết luận gối 1,5.h Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 1784,10 1788,58 1792,69 1798,58 1801,17 1801,51 181,12 1242,86 0,1457 Đạt 181,58 1324,14 0,1371 Đạt 182,00 1408,14 0,1292 Đạt 182,59 1548,29 0,1179 Đạt 182,86 1618,71 0,1130 Đạt 182,89 1628,57 0,1123 Đạt 3.8.2.1 Lượng cốt thép tối thiểu Khống chế hàm lượng cốt thép tối thiểu nhằm mục đích đảm bảo khơng phá hoại đột ngột kéo Khả x́t hiện sức kháng mơmen cốt thép chịu nhỏ cường độ mơmen nứt tiết diện ngun bê tơng Theo 5.7.3.3.2, lượng cốt thép DƯL cốt thép thường phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính tốn Mr, phải thỏa mản điều kiện sau: Trong đó + Mcr – sức kháng nứt tiết diện ngun, + – cường độ chịu kéo uốn , = 4,672 (MPa) + yb – khoảng cách từ thớ chịu kéo ngồi đến trục trung hòa, + Ig – mơmen qn tính dầm chủ tiết diện nhịp giai đoạn liên hợp Ig=III-II Mặt cắt gối 1,5.h Ltt/8 Ltt/4 3Ltt/8 Ltt/2 (MPa) yb(mm) Ig(mm4) 1,2.Mcr(Kn.M) 4,672 1.051 581 109 3099,3 4,672 1.142 522 109 2562,6 4,672 1.140 525 109 2581,9 4,672 1.137 530 109 2613,4 4,672 1.135 533 109 2632,8 4,672 1.135 533 109 2632,8 -134- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 1,33.Mu(kN.m) Min(1.2Mcr;1.33Mu) Mr(kN.m) Kết luận 13.986 Đạt 4617,76 2562,6 15.019 Đạt 8561,21 2581,9 16.088 Đạt 14622,02 2613,4 17.871 Đạt 18207,7 2632,8 18.768 Đạt 19356,82 2632,8 18.894 Đạt 3.8.3 Kiểm tốn dầm theo điều kiện sức kháng cắt Tại gối có Vmax => cần kiểm tra điều kiện chịu cắt gối Cơng thức kiểm tốn sức kháng cắt Trong đó: + Vn – sức kháng danh định + Vr – sức kháng cắt tính tốn + Vu – lực cắt lớn nhất tải trọng gây gối theo TTGH cường độ I + - hệ số sức kháng đối với cắt 3.8.3.1 Sức kháng cắt danh định Vn Sức kháng cắt danh định lấy nhỏ giá trị sau Trong đó: + Vc – sức kháng danh định bê tơng + Vs – sức kháng cắt danh định cốt thép dầm (cốt đai) Chịu cắt + Vp – sức khang danh định thành phần DƯL thẳng đứng với ứng śt tao cáp sau trừ mất mát + dv – chiều cao chịu cắt hữu hiệu xác định bảng 5.8.2.7 + bv – bề rộng bụng hửu hiệu, lấy bề rộng bụng nhỏ nhất chiều cao dv xác định bảng 5.8.2.7 + - số khả bê tơng bị nứt chéo trùn lực kéo quy định theo 5.8.3.4 + s – cự ly cốt thép đai + - góc nghiêng ứng śt nén chéo xác định theo 5.8.3.4 + Av – diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s + - góc nghiêng cốt thép ngang (cốt đai) đối với trục dọc -135- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 3.8.3.2 Xác định dv Chiều cao hữu hiệu xác định theo cơng thức: Tại gối de = dp =1242,86 (mm) dv = 1183,36 (mm) 3.8.3.3 Tính Vp Ta có Trong đó: + Apsi – diện tích bó cáp thứ i,(mm2), + fpei - ứng śt bó cáp thứ i sau trừ hết mất mát với + Mặt cắt Gối 3.8.3.4 - góc nghiêng bó cáp thứ I so với trục nằm ngang (MPa) 298,81 (MPa) 1077,59 Apsi (mm2) 980 Bó 0,08938 sin Bó 0,0767 0,2364 Bó 0.07034 Vp (KN) 249,647 Xác định β θ Sau tính dv => ta tính bv (ứng với vị trí gối) ứng śt cắt bê tơng: -136- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Tiến hành tính theo phương pháp tính lặp Giả sử: Biến dạng dọc cốt thép phía chịu kéo uốn dầm: Trong đó: + Mu – mơmen tính tốn tiết diện gối, Mu=0 + Nu – lực dọc tính tốn , lấy dương chịu nén, Nu=0 + + + - ứng śt cốt thép DƯL ứng śt bê tơng ứng śt có hiệu cốt thép DƯL sau tất mất mát - ứng śt bê tơng trọng tâm tiết diện sau tất mất mát ứng śt + As – diện tích cốt thép thường chịu kéo, As=0 Do giá trị εx tính âm, giá trị tụt đối nó phải nhân với hệ số Fε xác định theo cơng thức sau Vậy + Ac – diện tích bê tơng phía chịu kéo uốn dầm , xác định bê tơng phía dưới h/2=1800/2=900(mm) Ac = 600.900=540000(mm2) -137- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép + Mođun đàn hồi bê tơng dầm: Ec = 35570 MPa + Mođun đàn hồi thép DƯL: Ep = 197000 MPa tra theo biểu đồ 5.8.3.4.2.1-1 ta tim β Dùng εx= o θ=27 ; cotgθ=1,9626 ; β=6,78 3.8.3.5 tra theo hình 5.8.3.4.2-1 ta có: Tính Vc Cơng thức tính: 3.8.3.6 Tính Vs Cơng thức tính : Vì => + Av – diện tích cốt thép đai chịu cắt cự ly s + fy – giới hạn chảy (cường độ chịu kéo tính tốn) cốt đai Để thuận tiện cho thi cơng , thơng thường chọn cốt đai khơng đổi khoảng cách thay đổi theo sự giảm dần lực cắt dọc theo chiều dài dầm Tùy theo chiều dài nhịp tải trọng tác dụng mà đường kính cốt đai chọn khác ( ) Theo 5.8.2.7 Cự ly tối đa cốt thép ngang : -138- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép + Nếu + Nếu Chọn s = 100mm 3.8.3.7 Tính Tính Vs Tính sức kháng danh định Vn Sức kháng danh định xác định : 3.8.3.8 Vn =min( Vn1, Vn2)=Vn1= (KN) Kiểm tra sức kháng cắt So sánh: Vu = 1713 (KN) < KL: Vậy dầm chủ đủ khả kháng cắt Chọn cốt đai Φ10 khoảng cách cốt đai sau Mặt cắt Đường kính cốt đai(mm) Khoảng cách (mm) gối 10 100 1,5.h 10 100 Ltt/8 10 120 Ltt/4 10 150 3Ltt/8 10 150 Ltt/2 10 200 3.9 KIỂM TỐN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI Xếp xe tải mỏi cho mơmen dương lớn nhất vị trí nhịp -139- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 4300 35KN A 9000 145KN 19100 145KN B 19100 V V A 3.9.1 B Xác định thành phần phản lực (VA,VB) Dựa vào phương trình cân tĩnh học ta dể dàng xác định thành phần phản lực hai vị trí gối Phương trình cân tĩnh học: => 3.9.2 Mơmen tải trọng mỏi gây nhịp 9,0m F 145KN 145KN B 19,1m VB MF= HSPBN đối với mơmen tính mỏi: + m – hệ số xe(1 xe, m=1,2) Mơmen có hệ số bao gồm lực xung kích IM=75% 3.9.3 Mơmen tải trọng tĩnh gây vị trí nhịp Nếu tiết diện chịu nén dưới tác dụng lực căng cáp, tĩnh tải hai lần tải trọng mỏi khơng cần kiểm tra mỏi Giá trị ứng śt lực căng cáp, tĩnh tải hai lần tải trọng mỏi gây thớ dưới vị trí nhịp: Ứng suất thớ q trình thi cơng -140- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Mặt cắt (KN) A0(mm2) e0(mm) I0-0(mm4) II-I(mm4) III-II(mm4) yb0-0(mm) ybI-I(mm) ybII-II(mm) (KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) Ltt/2 6132,98 572162 663,57 181 109 196 109 533 109 835 794 1.135 3041,06 2635,11 439,05 959,09 Mmoi (KN.m) (MPa) + Nếu 3,318 < : khơng cần kiểm tra mỏi + Nếu > : phải kiểm tra mỏi Như vị trí nhịp cần phải kiểm tra mỏi 3.9.4 Các đặc trưng tiết diện Dùng đặc trưng tiết diện nứt theo A.5.5.3.1 1,5.M mỏi ứng śt kéo vượt q Giá trị ứng śt lực căng cáp, tĩnh tải 1,5 lần tải trọng mỏi gây thớ dưới vị trí nhịp -141- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Ứng suất thớ q trình thi cơng Mặt cắt (KN) A0(mm2) e0(mm) I0-0(mm4) II-I(mm4) III-II(mm4) yb0-0(mm) ybI-I(mm) ybII-II(mm) (KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) Ltt/2 6132,98 572162 663,57 181 109 196 109 533 109 835 794 1.135 3041,06 2635,11 439,05 959,09 Mmoi (KN.m) (MPa) 1,520 Ta có : : dùng tiết diện ngun Khi đo ứng śt bê tơng trọng tâm bó cốt thép DƯL tai trọng mỏi gây ra: Ứng śt bó cốt thép tải trọng mỏi: 3.9.5 Kiểm tra giới hạn ứng suất tải trọng mỏi -142- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép - Điều kiện kiểm tra: : giới hạn ứng śt tải trọng mỏi,được quy định theo A.5.5.3.3 Theo A5.5.3.3, biên độ ứng śt bó cốt thép khơng dược vượt q: + 125 (MPa) bán kính cong bó cốt thép lớn 9000 mm + 70 (MPa) bán kính cong bó cốt thép nhỏ 3600 mm + R = (3600-9000)mm , biên độ ứng śt xác định cách nội suy giá trị +đối với kết cấu căng trước R = 74,07 MPa( giá trị nội suy) bó có R1=4000mm 94,44 MPa( giá trị nội suy) bó có R2=6000mm 114,81 MPa( giá trị nội suy) bó có R1=8000mm => Ứng śt bó cốt thép tải trọng mỏi: Đạt Đạt Đạt -143- [...]... liên tục ở 2 bên cầu Khối lượng cốt thép trong trụ: Gtrụ=0.00268 x 2 x 11 x7.85 = 0.463 T + Thể tích cốt thép của lan can là: Vlc =0,00195 x 30 x 2= 0.117 m3 Khối lượng cốt thép trong lan can: Glc=0.117 x 7.85 =0.918 T Vậy, khối lượng tồn bộ lan can, tay vịnh là: Glc-tv = 9.306 + 0.463+ 0.918 = 10.687 T = 106.87 KN 2.2.2.4.2.Gờ chắn bánh xe -11- 150 250 Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Hình 2.2.5:... 4600 1700 600 Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép 500 1300 1300 1300 1300 1300 1300 500 Trụ p1 Trụ p2 0,6 0,6 Trụ p3 4,6 14,0 5,0 3,8 0,2 4,4 0,2 14,0 5,0 4,0 0,6 5,0 4,3 0,2 14,0 5,0 4,2 0,2 14,0 4,2 4,1 0,6 Cọc đi qua các lớp đất với độ sâu tính từ đáy bê trụ cọc ngàm vào đài doạn 0,6m Trụ p4 -32- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 Thiết kế cầu dầm giản đơn... như hình vẽ bên dưới 2850 150 250 850 R75 THÉP TRỤ DÀY 6mm R40 THÉP ỐNG DÀY 2mm R40 150 250 250 250 350 150 Hình 3.1.4: cấu tạo lan can tay vịn + Với diện tích phần bê Ab = 0,0625 m2 , liên tục ở 2 bên cầu Vb= 0.0625 x 39 = 2.4375 m3 Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bê chiếm kp = 1,5 % Vct= 2.4375 x 0.015 = 0.0366 m3 Khối lượng cốt thép và bê tơng trong bê (tính cho 2 phía): Gbệ =( 0.0366... Vbmc=2,2x39=85,8 m3 - Trong bản mặt cầu thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3 - Khối lượng cốt thép trong bản mặt cầu: Gct=0,21x85,8=18,018 T - Thể tích cốt thép trong bản mặt cầu: Vc t= 18,018/7,85 = 2,2953 m3 - Thể tích bê tơng trong bản mặt cầu: Vbt= 85,8-2,2953 = 83,5047 m3 - Khối lượng bê tơng trong bản mặt cầu: Gbt=83,5047 x2.4 = 200,4113 T Khối lượng bản mặt cầu: Gbmc=200,4113+18,018 =218,43 T=... cấu tạo gờ chắn bánh xe + Diện tích gờ chắn bánh xe: Agc = 0,0575 m2 + Thể tích gờ chắn bánh xe (tính cho 2 bên phía) : Vgc= 0,0575x30x2=3.45 m3 + Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong gờ chắn bánh xe là khb = 2% + Thể tính cốt thép: Vct=0.02x3.45 =0.069 m3 + khối lượng cốt thép: Gct=0.069x7.85=0.542 T + khối lượng phần bê tơng: Gbt=(3.45 -0.069)x2.4=8.114 T Khối lượng gờ chắn bánh xe : Ggc = 8.114... Dung trọng của bêtơng ximăng là 2,4 T/m3 Dung trọng của bêtơng nhựa là 2,25 T/m3 Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3 2.2.3.3 Tính tốn khối lượng bản mặt cầu: Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là : DWbtn= 0,07 (7+2x1,5) 2,25 = 1,575 (T/m) Lớp bê tong bảo vệ dày 3cm có khối lượng trên 1m dài là : DWbt= 0,03 (7+2x1,5) 2,4= 0.72 (T/m) -12- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Khối lượng... -35- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép - Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : Vđd= 2,404 x 0,2 = 0,4808 m3 - Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : Vnd= 2,405 x 0,2 = 0,481 m3 => Tổng thể tích dầm ngang : Vdn = 0,481 x12 + 0,4808 x8 = 9.6184 m3 - Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2% - Suy ra : thể tích cốt thép : Vct = khb.Vdn = 0,02x 9.6184 = 0,1924 m3 - Khối lượng cốt thép. .. dưới 2850 150 250 850 R75 THÉP TRỤ DÀY 6mm R40 THÉP ỐNG DÀY 2mm R40 150 250 250 250 350 150 Hình 2.2.4: cấu tạo lan can tay vịn + Với diện tích phần bê Ab = 0,0625 m2 , liên tục ở 2 bên cầu Vb= 0.0625 x 30 = 1.875 m3 Hàm lượng cốt thép trong bê chiếm kp = 1,5 % Vct= 1.875 x 0.015 = 0.02813 m3 Khối lượng cốt thép và bê tơng trong bê (tính cho 2 phía): Gbệ =( 0.02813 x 7.85 + (1.875-0.02813 )x2.4)x2=9.306... của bêtơng : Vbt= 25,0167 -0,6692 = 24,3475 m3 - Khối lượng thực của bêtơng trong 1 dầm chủ: Gbt= 24,3475 x 2,4 = 58,434 T Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : Gdc = 58,434 +5,2535 = 63,6875 T -34- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép Khối lượng 5 dầm chủ là : Gdc =63,6875 x5= 318,4375 T=3184,375 KN 3.2.2 Trọng lượng bản mặt cầu( dầm I) - Diện tích bản mặt cầu: Abmc=0.2x11=2,2 m2 - Thể tích bản mặt cầu: ... tường cánh: - Phần đá tảng kê gối: - Phần bê mố : Vtd = 15.768 m3 Vtt = 30.8 m3 Vtc =( 3.1x4.7-0.5x3.7x1.5)x2x0.4=9.436 m3 Vdt= 0.2x0.9x0.9x6 = 0,972 m3 Vbệ = 2x1x1.5x0.9+1.5x3.6x11.5 = 64.8 m3 -15- Đồ án Thiết kế cầu bê tơng cốt thép - Bản giảm tải : Vbgt = (2.5x0,2x1) x10= 5 m3 -Phần xà mũ: Vxm = 0.5x1.05x1 1= 5.775 m3 -Tổng thể tích tồn bộ mố:V = ∑Vi = 130.551 m3 Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép