Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau. Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết minh Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) Xác định chiều rộng cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6) 3.1 Đối với dầm 3.2 Đối với dầm biên Tính toán mặt cầu 4.1 Phơng pháp tính toán nội lực mặt cầu 4.2 Xác định nội lực mặt cầu tĩnh tải 4.3 Xác định nội hoạt tải ngời 4.4 Vật liệu thiết kế cho mặt cầu 4.5 Tính toán cốt thép chiu lực Tính toán nội lực dầm chủ tĩnh tải 5.1 Tĩnh tải rải lên dầm chủ 5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2) 5.3 Xác định nội lực Nội lực dầm chủ hoạt tải 6.1 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo 6.2 Tính toán hệ số phân phối tải trọng ngời 6.3 Xác định nội lực Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ 7.1 Thép 7.2 Bêtông Chọn bố trí cáp dự ứng lực 8.1 Chọn cáp dự ứng lực Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 8.2 Bố trí cáp dự ứng lực 8.3 Tính tính đặc trng hình học Tính toán mát ứng suất 9.1 Xác định số thông số cho bó cáp 9.2 Mất mát ma sát fpF 9.3 Mất mát tụt neo 9.4 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi 9.5 Mất mát ứng suất co ngót (A.5.9.5.4.2) 9.6 Mất mát ứng suất từ biến 9.7 Mất mát dão thép ứng suất trớc 10 Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I 10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn 10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc 10.3 Tính cốt đai kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1 10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng 11 Tính toán dầm ngang 11.1 Nội lực tải trọng cục (hoạt tải) gây 11.2 Nội lực tải trọng phân bố (tĩnh tải) 11.3 Bố trí cốt thép 11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn 11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt 12 Tính độ võng cầu 12.1 Tính độ võng lực DƯL 12.2 Tính độ võng tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 12.3 Tính độ võng tức thới hoạt tải có xét lực xung kích Phần 2: vẽ kỹ thuật (Bản vẽ khổ A1) Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế cầu Bê tông cốt thép DƯL * Các số liệu cho trớc: - Dầm I, chiều dài toàn dầm L=26m, kết cấu kéo sau - Khổ cầu 10.5 m - Tải trọng thiết kế: HL93 - Bó cốt thép DƯL: Bó tao 12,7 * Vật liệu sử dụng: - Bêtông dầm chủ có tiêu sau: + fc = 40 Mpa + Ec = 31975,35 Mpa + c = 24 KN/m3 + Hệ số poisson = 0,2 - Bêtông mặt cầu mác 400 có tiêu sau: + fc = 30 Mpa + c = 24 KN/m3 + Ec = 27691,47 Mpa + Hệ số poisson = 0,2 - Lớp phủ có: c = 22,5 KN/m3 - Cốt thép có: + fy = 420 Mpa + Ep = 197000 Mpa + Es = 200000 Mpa + Diện tích tao = 98,7 mm2 * Yêu cầu: - Nội dung thuyết minh đầy đủ rõ ràng - Bản vẽ thể mặt dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép vẽ giấy A1 A0 Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Phần 1: Nội dung thuyết minh Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu Tổng chiều dài toàn dầm 26 mét, để hai đầu dầm bên 0,4 mét để kê gối Nh chiều dài nhịp tính toán nhịp cầu 25,2 mét Cầu gồm dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bêtông có f c=40MPa, mặt cầu có chiều dày 20cm, đợc đổ chỗ bêtông fc=30MPa, tạo thành mặt cắt liên hợp Trong trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc Lớp phủ mặt cầu gồm có lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,5cm, lớp bêtông Asphalt có chiều dày 7cm Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang cách kê cao gối cầu 10500 2300 2300 2300 2300 11500 Khoảng cách dầm chủ S=2300 mm 1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ - Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với kích thớc sau: Chiều cao toàn dầm: 1500mm Chiều dày sờn dầm: 200mm Chiều rộng bầu dầm: 600mm Chiều cao bầu dầm: 250mm Chiều cao vút bụng bầu dầm: 200mm Chiều rộng cánh dầm: 800mm Phần gờ dỡ bêtông đổ trớc: 80mm (mỗi bên) Các kích thớc khác nh hình vẽ: Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 600 100 100 100 80 100 1500 770 200 770 66.7 200 250 200 200 200 600 Mặt cát dầm chủ Mặt cắt gối (Mở rộng sờn dầm) 1.3 Chiều dày tối thiểu( A5.14.1.2.2) Cánh 50 mm Đạt Vách 165 mm Đạt Cánh dới 125 mm Đạt Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) Yêu cầu: hmin=0,045.L Trong ta có: L: Chiều dài nhịp tính toán L=25200mm hmin: chiều cao tối thiểu kết cấu nhịp hmin=1500+200=1700mm suy ra: hmin=0,045.L=0,045.25200=1134mm< h = 1500mm => Thỏa mãn Xác định chiều rộng cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6) 3.1 Đối với dầm Bề rộng cánh hữu hiệu lấy giá trị nhỏ + 1/4 chiều dài nhịp ( Đào Văn Quyết 25200 = 6300 mm) Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 + 12 lần độ dày trung bình cộng với số lớn bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh dầm 200 = 2800 800 / =12*200+max + Khoảng cách trung bình dầm kề (S= 2300) 3.2 Đối với dầm biên Bề rộng cánh dầm hữu hiệu đợc lấy 1/2 bề rộng hữu hiệu dầm kề trong(2300/2=1150) cộng trị số nhỏ + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu( 25200 = 3150 ) + lần chiều dày trung bình cộng với số lớn 1/2 độ dày bụng 1/4 bề rộng cánh dầm 200 / =1400 800 / =6*200+max + Bề rộng phần hẫng( =1150) Kết luận: Bề rộng cánh dầm hữu hiệu Bảng Dầm (bi) 2300 mm Dầm biên (be) 2300 mm Tính toán mặt cầu 4.1 Phơng pháp tính toán nội lực mặt cầu áp dụng phơng pháp tính toán gần theo Điều 4.6.2(AASHTO98) 10500 2300 2300 2300 2300 11500 a b c d e Mặt cầu phân tích nh dầm liên tục gối đàn hồi dầm chủ Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 4.2 Xác định nội lực mặt cầu tĩnh tải Sơ đồ tính vị trí tính nội lực Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men dơng cực trị để đặt tải cho tất vùng có mô men dơng, tơng tự mô men âm ta cần xác định nội lực lớn sơ đồ Trong dầm liên tục nội lực lớn gối nhịp, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh dầm liên tục dầm giản đơn chiều dài nhịp phải đợc lấy khoảng cách tâm đến tâm cấu kiện đỡ Nhằm xác định hiệu ứng lực dải , cấu kiện đỡ phải đợc giả thiết cứng vô hạn Các tải trọng bánh xe đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung nh tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp chiều dài diện tích tiếp xúc đợc điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao mặt cầu, đồ án coi tải trọng bánh xe nh tải trọng tập trung Xác định nội lực tĩnh tải Tỷ trọng cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASHTO Tĩnh tải tác dụng lên mặt cầu gồm tĩnh tải rải TTBT mặt cầu, TTBT lớp phủ, lực tập trung lan can tác dụng lên phần hẫng Đối với tĩnh tải , ta tính cho mét dài mặt cầu Thiết kế mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải TTBT mặt cầu: gDC(bmc)=200.1000.24.10-6= 4,8 KN/m Thiết kế lớp phủ dày 75mm, tĩnh tải rải TTBT lớp phủ: gDW=75.1000.22,5.10-6=1,665 KN/m Tải trọng lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi lan can không đặt mép mặt cầu nhng để đơn giản tính toán thiên an toàn ta coi đặt mép gDC(Lan can)= 4,2 KN/m + Để tính nội lực cho mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng mặt cắt xếp tải lên đơng ảnh hởng Do sơ đồ tính toán mặt cầu hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta dùng chơng trình Sap2000 để vẽ ĐAH từ tính toán nội lực tác dụng lên mặt cầu + Công thức xác định nội lực tính toán: MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW ) : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, quan trọng khai thác xác định theo Điều 1.3.2 Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 =iDR 0,95 Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3) Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4) Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác i = 1,05 (theo Điều 1.3.5) => = 1,05.0,95.0,95 = 0,95 p: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2) Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng DC: Cấu kiện thiết bị phụ 1,25/0,9 DW: Lớp phủ mặt cầu tiện ích 1,5/0,65 4.2.1 Nôi lực mặt cắt a Mômen mặt cắt a mômen phần hẫng Lớp phủ Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn Bản mặt cầu Lan can 700 500 1200 Ma=[. p g DC1( bmc ) 1150.1150 2.10 + p g DƯW (1150 500) 2.10 + p g DC ( lcncan ) 1150.10 ] Trong THGH CĐ1 Ma= 0,95.[ 4,8 * 1150 * 1150 * 1,25 1,665 * 650 * 650 * 1,5 + + 4,2 * 1150 *1,25 * 10 ] 2.10 2.10 = 9.806 kNm Trong THGH SD Ma= 0,95.[ 4,8 * 1150 *1 1,665 * 650 * + + 4,148 * 1150 *1 * 10 ] 2.10 2.10 = 8.356 kNm 4.2.2 Nội lực mặt cắt b Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 + - Đường ảnh hưởng Mb Để tạo ứng lực lớn tĩnh tải, phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ số lớn 1, phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ 1.Cụ thể xếp nh sau: Bmc Phủ + - Xếp tải lên phần Đah dương Bmc Phủ + - Xếp tải lên phần Đah âm Tính nội lực theo công thức: MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW ) Trên phần Đah dơng: Với mặt cầu lấy hệ số p= 1,25 THGH CĐ1, THGH SD Với lớp phủ lấy hệ số p= 1,5 THGH CĐ1, THGH SD Trên phần Đah âm: Với mặt cầu lấy hệ số p= 0,9 THGH CĐ1, THGH SD Với lớp phủ lấy hệ sô p= 0,65 THGH CĐ1, THGH SD Sau giải sơ đồ MiDas kết mô men Mb bảng dới Đào Văn Quyết Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Mặt cắt b Đah + - DC1 2.72 -1.92 Bảng 4.2.2 DW 0.98 -0.36 4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc + + - - Đường ảnh hưởng Mc Làm tơng tự nh , ta có bảng kết sau: Mặt cắt c Bảng 4.2.3 DC1 DW 1.16 0.19 -3.14 -1.06 Đah + - 4.2.4 Nội lực mặt cắt Md + + - - Đường ảnh hưởng Md Mặt cắt d Đah + - DC1 2.44 -1.32 Bảng 4.2.4 DW 0.75 -0.4 4.2.5 Nội lực mặt cắt e - + + - - - Đường ảnh hưởng Me Bảng 4.2.5 Đào Văn Quyết 10 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 theo phơng trình sức kháng uốn danh định Mn xác định theo phơng trình trên(5.7.3.1.1-1 đến 5.7.3.2.2-1)trong b phải thay bf Công thức xác định c đợc viết lại: A ps f pu + As f y As' f ' y c= f pu 0.85 f c' 1b f + kA ps dp * Kiểm tra cờng độ uốn Trong khuôn khổ đồ án TKMH yêu cầu kiểm tra mặt cắt:Mặt cắt nhịp, mặt cắt 1/4 nhịp, mặt cắt cách gối 0,8m mặt cắt gối 10.1.1 Tại mặt cắt nhịp Công thức xác định c c= A ps f pu + As f y Ac' f ' y 4836,3.1860 + = f 1860 pu 0,85.40.0,764.2300 + 0,28.4836,3 0.85 f c' 1b f + kAps 1700 171,43 dp =146.52 mm dp=Hliên hợp -yps=1700- 171.43 =1528.57 mm c fps=fpu.(1-k d )=1860.(1-0,28 p 146.52 )=1810,078 Mpa 1528.57 a=.c=0,764*146,52 = 111,941 mm a Mn=Aps.fpu.(dp- )=4836,3*1860*(1528.57- 111,941 )*10-6= 13246,794 KNm Mr= .Mn=1*13246,794= 13246,794 KNm > Mu=7795,136 KNm (Thoả mãn) Vậy mặt cắt nhịp thoả mãn cờng độ chịu uốn 10.1.2 Tại mặt cắt lại tính toán tơng tự ta có kết bảng dới Mặt cắt L/2 L/4 0,8 m Mu 7795.136 5928.546 775.211 Mn 13246,794 12219,82 9593,97 Mr 13246,794 12219,82 9593,97 Kiểm tra Đạt Đạt Đạt 10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc + Lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1) c Phải thoả mãn điều kiện d 0.42 e Đào Văn Quyết 54 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 de = dP =1528.57 mm (Do coi As = (A.5.7.3.3.1-2)) c: khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục TH c=146,52 mm c 146,52 = =0,096 < 0,42 => Thoả mãn d e 1528.57 Vậy mặt cắt nhịp thoả mãn hàm lợng thép tối đa + Lợng cốt thép tối thiểu Mr > ( 1,2Mcr, 1,33Mu) (Điều A,5.7.3.3.2)(bảng 23 24) Trong Mcr : Sức kháng nứt đợc xác định sở phân bố phân bố ứng suất đàn hồi cờng độ chịu kéo uốn, fr (A.5.4.2.6) fr = 0.63 f c' = 0.63 40 = 3,984 Mpa Ta có : Mcr= Ig yt fr Với :fr:là cờng độ chịu kéo uốn Ig mô men quán tính mặt cắt nguyên trọng tâm không tính cốt thép(TCN 5.4.2.6): Ig=1,479.1011mm4 yt khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoàI đến trục trung hoà yt=734,92mm Thay số liệu vào công thức Mcr ta đợc: M cr Ig 1,479.1011 = fr = 3,984 = 801,766.10 N mm yt 734,92 Vậy ( 1,2Mcr, 1,33Mu)=min(962,119; 10367,53)= 962,119 KNm => Mr > 962,119 => Thoả mãn Vậy mặt cắt nhịp thoả mãn hàm lợng thép tối thiểu 10.3 Tính cốt đai kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1: 10.3.1 Tại đoạn dầm gần gối Công thức tính sức kháng cắt Vr = Vn Trong : - Hệ số sức kháng quy định Điều (A.5.5.4.2), = 0.9 Đào Văn Quyết 55 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 VN - sức kháng cắt danh định quy định Điều (A.5.8.3.3) Sức kháng cắt danh định phải đợc xác định trị số nhỏ : Vn = Vc + Vs + VP Vn = 0.25f'cbvdv + VP Trong : Vc=0.083 Vs = f c' bvdv Av f y d v (cot g + cot g ) sin s : -góc nghiêng cốt thép ngang phơng trục dọc =90o bv -Bề rộng bụng có hiệu bv=600 mmm dv -Chiều cao chịu cắt có hiệu đợc lấy cự ly đo thẳng góc với trục trung hoà hợp kéo uốn (dv), nhng không lấy trị số lớn (0,9de)và (0,72h) dv = max(dv; 0,9de;0,72h) dv = cánh tay đòn = Mu/C =Mu/(Aps+AsfY)= 0,72.h=0,72.1700= 1224 mm (Khống chế) 0,9de=0,9.(H-y0)=0,9.( 1700-600,872)=989,215 mm y0: toạ độ trọng tâm bó cốt thép mặt cắt gối (Xem bảng 9.1.1) VP -Thành phần lực ứng suất trớc có hiệu hớng lực cắt tác dụng dơng ngợc chiều với lực cắt (N) V P = (Pe)sin ( góc hợp phơng nằm ngang hớng cáp),Vp>0 ngợc chiều với lực cắt Do cách bố trí cốt thép DƯL cong nên gây lực cắt cho dầm(Vp chọn s 0,8dv = 0,8.1224= 979,2 mm => s = min( bv ; 0,8dv ) => s 600 mm Chọn s =100 mm Av -Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S (mm2).Chọn cốt đai 16 Av =2.As (đai nhánh )= 2.3,1416.162/4 = 402,12 mm2 -Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo tra bảng 5.8.3.4.21phụ thuộc v -góc nghiêng ứng suất nén chéo đợc xác định Điều 5.8.3.4 Xác định : phụ thuộc vào v ứng suất cắt bê tông phải xác định theo: v= Vu V p (5.8.3.4.2-1) bv d o Giả thuyết tính đợc ứng biến ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn cấu kiện phải xác định theo : Mu + 0,5 N u + 0,5Vu cot g A ps f pg dv x = 0.002 E s As + E p A ps (5.8.3.4.2-2) Trong -Hệ số sức kháng cắt Điều 5.5.4.2 => = 0,9 Nu -Lực dọc trục tính toán , lấy dơng chịu nén (N) Nu=Nps =Pe(cos) Vu -Lực cắt tính toán (N) Mu -Mô men tính toán (N-mm) fPC -ứng suất thép ứng suất trớc ứng suất bê tông xung quanh 0,0 (Mpa), fPC fPe Đào Văn Quyết 57 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Có v tra bảng tính đợc , kiểm tra có gần với giả thuyết, không giả thuyết lại Tuy nhiên khuôn khổ đồ án TKMH cho =2, =45o + Tính toán bố trí cốt đai cho đoạn dầm gần mặt cắt gối Lợng cốt đai tối thiểu (5.8.2.5) Av 0.083 f c, bS 600.100 = 0.083 40 = 74,99mm fy 420 Vc= 771,029 KN, Vs=2067,185 KN, Vp= - 33,438KN => Vc + Vs + VP= 2804,776 KN 0,25f'cbvdv + VP= 0,25.600.1224.40 10-3-33,438 =7310,562 KN Vậy VN=2084,776 =>Vr=.VN=0,9*2084,776 =1876,298 KN > Vu=1288,118 KN Vậy mặt cắt gối thỏa mãn cờng độ chống cắt 10.3.2 Tại mặt cắt lại Bảng tính kiểm toán sức kháng cắt theo TTGH CĐ1 Vu Vn Vr Kiểm tra L/2 327.213 2838.214 2554.339 Đạt L/4 785.554 2817.634 2535.87 Đạt 0,8 m 1221.701 2804.933 2524.44 Đạt Gối 1288.118 2804.776 2524.298 Đạt 10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng Các vấn đề phải kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng bê tông ứng suất trớc ứng suất bê tông(5.9.4), biến dạng(độ võng) 10.4.1 Các giới hạn ứng suất bê tông ứng suất bê tông đợc tính trạng thái giới hạn sử dụng I Các giới hạn mức ứng suất bê tông tính toán cờng độ bê tông yêu cầu (Mục 5.9.4.2 Quy trình AASHTO) : + Lúc căng kéo Đào Văn Quyết 58 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Giới hạn ứng suất kéo: 0,25 f ci' = 0,25 40 = 1,581 > 1.38MPa => giới hạn ứng suất kéo 1,38MPa theo điều (A.5.9.4.1.2-1) fDC1+ fPSI 1.38Mpa Giới hạn ứng suất nén : 0,6 f ci' = 0,6.34 = 20,4Mpa fDC1+ fPSI - 20,4 Mpa Lúc căng kéo có tải trọng DC1 lực ứng suất trớc Kiểm tra bảng 27 + Lúc khai thác sau mát Giới hạn ứng suất kéo bê tông 0,5 f c' = 0,5 40 = 3,162Mpa (Điều 5.9.4.2.2-1) fDC1+ fDC2+ fDW+ fLL+IM+fDN+ fPSF 0.5 f c' = 3,162 MPa Giới hạn ứng suất nén bê tông (Điều 5.9.4.2.1-1) * Do DƯL tải trọng thờng xuyên 0,45fc=0,45.40 = 18 Mpa f DC1 + f DC + f DƯW + f psF 18 MPa * Do tổng DƯL hữu hiệu, tải trọng thờng xuyên, tải trọng thời, tải trọng tác dụng vận chuyển bốc xếp 0,6fc=0,6.40=24 MPa f DC1 + f DC + f DƯW + f LL + DM + f DN + f psF 24 MPa 10.4.2 Tính toán ứng suất mép (nén âm) 10.4.2.1 Lúc căng kéo P P e y ứng suất lực DƯL : fDƯL= i + i A0 I0 Do tự trọng thân: fttbt=- M ttbt y0 I0 t t Trong Pi=Apa.(0,8fpu-fmất mát) với fmất mát=fpF+fpA+fpES 10.4.2.2 Lúc khai thác P P e y ứng suất lực DƯL : fDƯL= i + i A0 I0 Đào Văn Quyết 59 t Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 M y Do tự trọng thân: fttbt=- ttbt I0 t Trong Pi=Apa.(0,8fpu-fmất mát) với fmất mát=fpF+fpA+fpES+pCR+pSR+pR t Do tĩnh tải giai đoạn một: fDC1= M DC1 y1 I1 Trong MDC1=(gDC1(bmc)+ gDC1(đỡ)+ gDC1(dn)).m Do tĩnh tải giai đoạn hai: fDC1= ( M DC1 + M DƯW ) y2 t I2 Trong MDC1= (gDC2(lan can)+ gDW).m M y Do hoạt tải: fLL+IM= LL + IM I2 t 10.4.3 Tính toán ứng suất mép dới (nén âm) 10.4.3.1 Lúc căng kéo ứng suất lực DƯL : fDƯL= Pi Pi e y0 A0 I0 M y Do tự trọng thân: fttbt= ttbt I0 d d Trong Pi=Apa.(0,8fpu-fmất mát) với fmất mát=fpF+fpA+fpES 10.4.3.2 Lúc khai thác P P e y ứng suất lực DƯL : fDƯL= i i A0 I0 Do tự trọng thân: fttbt= M ttbt y0 I0 d d Trong đó: Pi=Apa.(0,8fpu-fmấtmát) với fmất mát=fpF+fpA+fpES+pCR+pSR+pR d M y Do tĩnh tải giai đoạn một: fDC1= DC1 I1 Trong MDC1=(gDC1(bmc)+ gDC1(đỡ)+ gDC1(dn)).m Do tĩnh tải giai đoạn hai: fDC1= Đào Văn Quyết ( M DC1 + M DƯW ) y2 d I2 60 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Trong MDC1=(gDC2(lan can)+ gDW).m Do hoạt tải: fLL+IM= M LL+ IM y2 I2 d Các số liệu: e=y0d-yps ; yps xem bảng 9.1.1 I0, I1, I2, y0d, y0t, y1d, y1t, y2d, y2t: xem bảng 8.3 gDC1(dc), gDC1(bmc), gDC1(dn), gDC1(đỡ), gDC2(lan can), gDW: Xem bảng 5.1 m: Diện tích đờng ảnh hởng mômen mặt cắt phải tính Xem phần 5.3 MLL+IM: Xem bảng 6.3.3.1; bảng 6.3.3.2 Thay số liệu vào công thức , kiểm toán giới hạn ứng suất cho bảng sau: + Lúc căng kéo MC gối 5815597.6 600.872 -2.8 Đạt Pi e Mttbt ƯS Bảng 10.3.1 MC 0.8 5804788 578.039 131.643 -2.56 Đạt MC L/4 5640741.1 285.714 803.008 -0.816 Đạt + Lúc khai thác Pi e Mttbt M1 M2 ƯS 4893902.397 254.632 0 -1.94 Đạt MC L/2 5435590 171.43 1070.677 -0.682 Đạt Mpa.mm2 mm KNm Mpa Bảng 10.3.2 4654159 205.792 131.643 338.18 436.15 -1.88 Đạt 4654895 492.6983 803.008 2062.90 2660.48 -1.18 Đạt 4597761 604.610 1070.677 2750.53 3547.31 -0.734 Đạt MPa.mm2 mm KNm KNm KNm Mpa 11 Tính toán dầm ngang - Toàn cầu có dầm ngang , tựa dầm chủ , sơ đồ dầm liên tục nhiều nhịp kê dầm chủ ,ta tính toán dầm giản đơn sau xét đến tính liên tục Đào Văn Quyết 61 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 -Do cầu dầm I kéo sau, dầm ngang làm không gian kết cấu Trong khuôn khổ Đồ án TKMH (Thiết kế theo TCVN22TCN272-01) ta tính dầm ngang làm việc cục để mang tính chất tham khảo 11.1 Nội lực tải trọng cục (hoạt tải) gây Chiều dài nhịp tính toán dầm ngang ln = 2,3m Tính áp lực bánh xe : Ai = P.i yi Pi - áp lực trục bánh xe yi - Tung độ đờng ảnh hởng Tính dầm ngang số l1=6.3m ; l2=2,3m L1=6.3m L1=6.3m L1=6.3m 120 35 L1=6.3m 120 145 0.0137 145 0.0186 0.0186 0.0137 l2 2.33 = 0,5 3 = 0,5 = 0,0232 l1 + l2 6.3 + 2.33 - Mô men tải trọng cục Mr đợc tính cách xếp Ai lên đah , sau nhân với hệ số xét đến tính liên tục - Mô men tính toán dầm ngang nhiều nhịp TruckLoad TendomLoad + nhịp : MaxM 0.5 = .0,7.M0 ; MinM 0.5 = - .0,3.M0 (trong =1,75) + Tại gối giữa: MaxM gối = .0,2.M0 ; MinM gối = - .0,9.M0 M0 = (1+à).A zi - Lực cắt : + mặt cắt gối Q gối = .1,15.Q0gối + mặt cắt nhịp : Q 0,5 = .1,15.Q00.5 Đào Văn Quyết 62 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Q0 =(1+à).A.zi a )Khi đặt TruckLoad (nội suy yi) A= (145 * + 145 * 0,0137 + 35 * 0,0137) = 73.733KN M0 = 1.25*73.733*0,575 = 52.99 KNm Q0gối = 1.25*73.733*(1+0.22) = 112.44 KN Q00.5 = 1.25* 73.733*0,5 = 46.08 KN MaxM gối = 1,75*0,2 52.99 = 18.55 KNm MinM gối = -1,75*0,9*52.99 = - 83.46 KNm MaxM 0.5 = 1,75*0,7*52.99 = 64.91KNm MinM 0.5 = -1,75*0,3*52.99 = - 27.82 KNm Q gối = 1,75*1,15* 112.44 = 226.28 KN Q 0.5 = 1,75*1,6* 46.08 = 129.024 KN b )Khi đặt TendomLoad (nội suy yi) A= (110.1 + 110.0,6466) = 90.56 KN M0 = 1,25*90.56*0.575 = 65.09 KNm Q0gối = 1,25*90.56*(1+0,22) = 138.104 KN Q00.5 = 1,25*90.56*0.5= 56.6 KN MaxM gối = 1,75*0,2*65.09 = 22.78 KNm MinM gối = -1,75.0,9*65.09 = -102.52 KNm MaxM 0.5 = 1,75*0,7*65.09 = 79.74 KNm MinM 0.5 = -1,75*0,3*65.09= -34.17 KNm Q gối = 1,75*1,15*138.104 = 227.93 KN Q 0.5 = 1,75*1,6*56.6 = 158.48 KN Mômen lực cắt tính toán hoạt tải là: M1=102.52 KNm; Q1=227.93 KN 11.2 Nội lực tải trọng phân bố (tĩnh tải) Đối với dầm I dầm ngang chịu tĩnh tải TLBT mặt cầu lớp phủ có đỡ BTCT đỡ trình thi công để lại vĩnh cửu Tĩnh tải rải đều: g= 24*0.2*1.07 = 5.136 KN/m Đào Văn Quyết 63 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Coi dầm ngang kê dầm chủ làm việc nh dầm giản đơn(thiên an toàn), nhịp tính toán l=2,3m, ta có mômen lực cắt lớn M1=g.l2/4=5.136*2.32/4=6.79 KNm Q1=g.l/2=5.136*2.3/2=5.91 KN Vậy nội lực để thiết kế dầm ngang là: M=M1+M2=102.52 +6.79=109.31 KNm Q= Q1+Q2=227.93+5.91=233.84 KNm 11.3 Bố trí cốt thép Cốt thép bố trí dầm ngang vừa để chịu lực, 12 vừa để liên kết dầm chủ 53 Chiều cao làm việc dầm ngang 30 30 h0=1070-53=1017 mm 53 Bêtông có fc=30Mpa 200 53 Cốt thép co fy=420 MPa Cốt thép đờng kính 22mm 11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn => Diện tích cốt thép As=2 3,1416.22 =760,2672mm2 dp=h0= 1017 mm 1=0,85-((30-28)/7)0,05=0,8 > 0,65 c= As f y 0.85 f 1b f ' c = 760,2672.420 =58,697mm 0,85.30.0,8.200 a=.c=0,8*58,697=46,958 mm a Mn=As.fs.(dp- )=760,2672*420*(1017- 46,958 )*10-6= 381,1 KNm Mr=.Mn=0,9* 381,1 = 343 KNm > Mu= 95,554 KNm => Thoả mãn 11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt Vc=0.083 Vs = f c' bvdv =0,083*2* 30 *200*1070*10-3=194.57 KN Av f y d v (cot g + cot g ) sin s Trong s: bớc cốt thép, chọn s=200 mm Đào Văn Quyết 64 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Cốt đai dầm ngang sử dụng thép đờng kính 12 mm => Av=2 Vs= 3,1416 *12 =226,1952 mm2 226,1952 * 420 * 1070(cot g 45) * 10 = 508.26 KN 200 Vp= KN Cờng độ kháng cắt danh định: Vn=min[Vc+Vs+Vp , 0,25fc.bv.dv] =min[702.83;1605] Vn=702.83 => Vr=0,9*702.8=62.547 KN >Vu= 2.84 KN => Thỏa mãn 12 Tính độ võng cầu 12.1 Tính độ võng lực DƯL P e' P Độ vồng mặt cắt nhịp đợc tính theo công thức 5Wl DƯL= 384 EI W= 8.P.e' l2 P: Lực DƯL có xét đến mát tức thời P=Apa.(0,8fpu-fmất mát)= Apa.(0,8fpu- fpF-fpA) P=4256,63*(0,8*1860-89,065-272,53)*10-3= 4794,69 KN e: Khoảng cách từ trục trọng tâm đến trọng tâm bó cáp e=1094,513 -171.429= 923,084 mm W= 8.P.e' * 4794,69 * 0.923084 = =55,76 KN/m l2 25.2 EI(Của tiết diện giảm yếu) I=1.479*1011 mm4 (Xem bảng 8.3) E=31975,35 Mpa (Xem phần 5) Đào Văn Quyết 65 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 EI=1.479*1011*31975,35 *10-9= 4,73*106 KNm2 * 55,76 * 25.2 DƯL= = 0,051 m = 51 mm 384 * 4,73 *10 12.2 Tính độ võng tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 12.2.1 Độ võng trọng lợng thân dầm Tiết diên để tính mặt cắt giảm yếu I= 1.479*1011 mm4 (Xem bảng 8.3) E= 31975,35 Mpa (Xem phần 5) EI=1.479*1011*31975,35 *10-9=4,73*106 KNm2 gi= g DC ( dc ) L 13.488 * 25.2 = =0.01497 m= 14,97 mm 384 EI 384 4.73 * 10 gDC(dc)=13.488 (KN/m Xem bảng 5.1) 12.2.2 Độ võng trọng lợng mặt cầu, dầm ngang, đỡ Tiết diên để tính mặt cắt tính đổi cha liên hợp I= 1.573*1011 mm4 (Xem bảng 8.3) E= 31975,35 Mpa (Xem phần 5) EI= 1.573*1011*31975,35 *10-9= 5.03*106 KNm2 gi= ( g DC1( dn ) + g DC1( bmc ) + g DC1( ) ).L (11.04 + 1,731 + 2.938) * 25.2 = 384 EI 384 5.03 * 10 = 0,0164 m = 16,4 mm gDC1(dn),gDC1(bmc),gDC1(đỡ) (Xem bảng 5.1) 12.2.3 Độ võng trọng lợng lớp phủ, lan can Tiết diên để tính mặt cắt liên hợp I= 3,33*1011 mm4 (Xem bảng 8.3) E= 36056,6 Mpa (Xem phần 5) EI= 3,33*1011*31975,35 *10-9=10,65*106 KNm2 ( g DC 2( lancan ) + g DW ).L (4,2 + 3.544)25.2 = gi= = 0,0038m 384 EI 384 10,65.10 = 3,8 mm gDC2(lan can),gDW (Xem bảng 5.1) Đào Văn Quyết 66 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 12.3 Tính độ võng tức thới hoạt tải có xét lực xung kích x P b a L + Độ võng tính cho dầm giản đơn: Độ võng mặt cắt x lực tập trung P đặt cách đầu dầm a b: Với x= L/2 x= P.b.x (L b2 x2 ) 6.E.I L x= P.L3 48 EI (x 51 - 14,97- 3,8- 16,4 - 11,375 = 4,455 mm > Vậy độ vồng độ vồng dầm thoả mãn điiêù kiện thiết kế Đào Văn Quyết 68 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 [...]... Khi thiết kế bản mút thừa + 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và dơng Bề rộng dải tơng đơng : P x 300 áp dụng Điều 4.6.2.1.3 Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X Đào Văn Quyết 11 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép. .. ứng lực lớn nhất đang xem xét phải bỏ qua Đào Văn Quyết 32 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó mà gây ra hiệu ứng lực lớn nhất phải đợc chất tải trọng làn thiết kế * Sơ đồ tính: Sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa các trục của xe tải thiết kế Truck đều lấy = 4,3 m * Cách xếp xe tải lên đờng ảnh hởng:... bằng 0,38 mm 2/mm Theo thiết kế trên cốt thép theo phơng chính 1,11mm2/mm và theo phơng dọc là 0,22 mm2/mm < 0,38mm2/mm =>phải bố trí cốt thép theo phơng dọc, chọn No10 @200 As= 0.5mm2/mm Khoảng cách lớn nhất giữa cốt thép là 450mm Bố trí cốt thép bản đáy dầm hộp Theo Điều 5.14.1.3.2b Cốt thép trong bản đáy dầm hộp đợc bố trí nh sau: Cốt thép bố trí theo phơng dọc cầu Tổng diện cốt thép As= 0,4%(diện tích... đó min :tỉ lệ giữa thép chịu kéo và mặt cắt nguyên f c' :cờng độ quy định của bê tông f y :cờng đọ chảy dẻo của thép chịu kéo min = 1005.312 =0.00503 200 *1000 f c' 30 0.03 = 0.03 =0.00214 fy 420 Đào Văn Quyết 18 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Suy ra: Min Cầu Bê tông cốt thép F1 f c' 0.03 fy Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép Theo Điều 5.10.3.2... làn thiết kế thiết kế chịu tải gm=e gbên trong trong đó e = 0,77 + de 2800 = 0,77 + 650 2800 = 1,002 gm=0,6141*1,002= 0,6154 b Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với lực cắt + Đối với dầm giữa (ASSHTO Bảng 4.6.2.2.3a-1): Một làn thiết kế chịu tải gv= 0,36 + S 7600 = 0,36 + 2300 7600 = 0,663 Hai làn hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải Đào Văn Quyết 31 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông. .. làn hoặc hơn hai làn thiết kế thiết kế chịu tải Đào Văn Quyết 30 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 0, 6 0 ,1 0, 2 0,6 0, 2 S S K g 2300 2300 0 , 075 + gm= = 0,075 + 1 =0,6141 3 2900 L Lt s 2900 25200 + Đối với dầm biên (AASHTO Bảng 4.6.2.2.2.c-1) Một làn thiết kế chịu tải Sử dụng quy tắc đòn bẩy Do cự ly theo chiều ngang cầu của xe Truck và Tendom... trí 4 dầm ngang, suy ra tổng số dầm ngang = 4.5=20 dầm ngang Trọng lợng một dầm ngang: DC1dn= 2100.1070.200.10-9.24=10.7856 KN Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ do dầm ngang: Đào Văn Quyết 23 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 gDC1(dn)= 20 *10.79 =1,713 KN/m 25.2 * 5 + Tải trọng do các tấm đỡ BTCT(khi đổ BT bản mặt cầu) Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ do các tấm đỡ: (1700 * 80... (11500-2*500)*0,075*22,5*10-3 = 17.72 KN/m => phân bố cho 1 dầm : gDW = 17,72/5 = 3,544 KN/m Bảng tổng kết Bảng 5.1 Đào Văn Quyết 24 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Do bản mặt cầu gDC1(bmc) 11,04 KN/m Do TLBT dầm chủ gDC1(dc) 13,488 KN/m Do TLBT dầm ngang gDC1(dn) 1,713 KN/m gDW 3,544 KN/m gDC1(dỡ) 2,938 KN/m 4,2 KN/m Do lớp phủ mặt cầu Do tấm dỡ bằng BTCT Do lan can gDC2 5.2 Các... = 0.431mm 2 / mm 400 Cốt thép do co ngót và nhiệt độ không đợc đặt rộng hơn hoặc 3.0 lần chiều dày cấu kiện (3.200=600mm) hoặc 450 mm Cốt thép co ngót và nhiệt độ theo phơng dọc cầu 0.5AS =0.2065 Sử dụng NO10 @450 có As=0,22mm2/mm 4.5.5 Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt) Đào Văn Quyết 19 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 Theo Điều A.5.5.2... lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1) c Phải thoả mãn điều kiện d 0.42 e de = dP =132 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2)) c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=19.81 mm Đào Văn Quyết 16 Lớp Cầu Đờng Bộ A-K43 Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép F1 c 19.81 = = 0,15 < 0,42 => Thoả mãn de 132 Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa + Lợng cốt thép tối thiểu Vì bản mặt cầu