Thuyết minh đồ án thiết kế cầu máng

30 176 0
Thuyết minh đồ án thiết kế cầu máng

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU THIếT Kế CầU MáNG - - I- TI LIU THIẾT KẾ Kênh dẫn nước N qua vùng trũng Sau so sánh phương án chọn phương án xây dựng cầu máng bê tơng cốt thép Dựa vào địa hình, qua tính tốn thủy lực thủy nông người ta xác định kích thước mức yêu cầu cầu máng sau: Hình - Mặ t cắ t dọc cầ u má ng Thâ n má ng Trụđỡ Nố i tiế p Các thơng số cầu máng: • Chiều dài máng: L = 40 m • Số nhịp: n = (nhịp) • Bề rộng máng: B = 3,1 m • Cột nước lớn máng: Hmax= 2,3 cm δ • Cầu máng thuộc cơng trình cấp III Dùng bê tơng mác M150, cốt thép nhóm CII Lề Vách máng Đáy máng Dầm đỡ dọc máng 5 Khung đỡ Các số liệu khác: - Độ vượt cao an toàn δ =0,5m Hình 2: Cắt ngang máng - Vùng xây dựng cơng trình có cường độ gió q g = 1,2 kN / m k giãday = 0,8 q giãday = 0,8.1,2 = 0,96 kN/m ⇒  k giãhót = 0,6 q giã hót = 0,6.1,2 = 0,72 kN/m2 - Tải trọng người lại qng = 200kg/m2 = 2kN/m2 SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU - Dung trọng bê tông γ b = 25 kN/m3 - Bề rộng vết nứt giới hạn angh = 0,24 mm - Độ võng cho phép [f/l] = 1/500 Tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép số liệu sau: Kn = 1,15; Rn = 70 Kg/cm2; Rk = 6,3 Kg/cm2; Rnc = 85 Kg/cm2; Rkc = 9,5 Kg/cm2; nc= 1; ma= 1,1; mb= 1; mb4 = 0,9; αo = 0,65; Ao = 0,438; Ea = 2,1.106 Kg/cm2; Eb = 2,1.105 Kg/cm2; n= Ea f = 10 ; Ra= Ra’= 2700 Kg/cm2; Rađ= 2150 Kg/cm2;   = Eb  l  500 II TÍNH TỐN KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG Tính nội lực phận cầu máng với tổ hợp tải trọng: bản, đặc biệt, thời gian thi cơng Do thời gian có hạn nên đồ án tính tốn cho trường hợp tổ hợp tải trọng 2.1 – Lề Người Đi 2.1.1 - Sơ đồ tính tốn Cắt 1m dài dọc theo chiều dòng chảy cầu máng xem lề dầm công xôn ngàm vị trí liên kết với vách máng Chọn bề rộng lề L 1= 0,8 m Chiều dày lề thay đổi dần h1= 8÷ 12 cm Trong tính tốn lấy chiều dày trung bình h =10 cm 80 12 100 Hình -1: Sơ đồ tính tốn lề người 2.1.2 - Tải trọng tác dụng Tải trọng tác dụng lên lề gồm : thân lề người a -Trọng lượng thân (qbt ): qbtc = γ b h.b = 25.0,1.1 = 2,5 (kN/m) b - Tải trọng người lại gây (qng ): c q ng = 2.b = 2.1 = (kN/m) Tải trọng tính tốn tổng cộng tác dụng lên lề người đi: c q tong = nbt qbtc + n ng q ng Trong đó: nbt = 1,05; nng = 1,2 hệ số vượt tải SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU → qtc = 1,05.2,5 + 1,2.2 = 5,025 (kN/m) Bảng 1: Thống tải trọng tác dụng lên lề người STT Loại tải trọng Hình thức tải trọng Giá trị tiêu chuẩn Hệ số tải trọng Giá trị tính tốn Trọng lượng thân q 2,5 1,05 2,625 Trọng lượng người lại q 1,2 2,4 2.1.3 - Xác định nội lực Coi lề dầm công xôn chịu tải trọng phân bố với q tt = 5,025 (kN/m) Tại mặt cắt đầu ngàm: q tt l 5,025.0,8 = = 1,608 (kNm) 2 Q = q tt l = 5,025.0,8 = 4,02 (kN) M = 80 q=5,025 (kN/m) 1,608 (kNm) M 4,02 (kN) Q Hình -1: Biểu đồ nội lực lề người 2.1.4 - Tính tốn bố trí cốt thép Cốt thép tính từ giá trị nội lực mặt cắt ngàm có: M max = 1,608 (kNm), tiết diện chữ nhật có kích thước: RaF a a h M h0 Rnbx xn SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát Rn ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU Hình -1 : Biểu đồ nội lực lề người b = 100 cm, h = 10 cm, chọn a = cm ⇒ h0 = h - a = cm Ta có: A= k n nc M 1,15.1,0.1,608.10 = = 0,0413 mb Rn b.h02 1.70.100.8 ⇒ α = 1- − A = 0,0422 Ta thấy A = 0,0413 < A0 = 0,438 mb Rn bh0α 1.70.100.8.0,0422 = = 0,796 (cm ) → Fa = m a Ra 1,1.2700 Bố trí 5Φ8/1m (Fa = 2,51 cm2) Bố trí thép cấu tạo dọc theo phương dòng chảy 4Φ6/1m Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (Qmax = 402 Kg) kn nc Qmax = 1,15.1.402 = 462,3 (Kg) k1.mb Rk b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.8 = 3628,8 (Kg) ⇒ k n nc Qmax < k1.mb Rk b.h0 ⇒ không cần đặt cốt ngang Bố trí thép lề người đi: Fa M b = 1m φ6 a = 25 φ8 a = 20 Hình - 1: Sơ đồ bố trí cốt thép lề người 2.2 - VÁCH MÁNG 2.2.1 - Sơ đồ tính tốn Cắt 1m dài dọc theo chiều dòng chảy Vách máng tính tốn dầm cơng xơn ngàm đáy máng Sơ chọn kích thước vách máng: • Chiều cao vách : HV =Hmax + δ = 2,3 + 0,5 = 2,8 m (δ: độ cao an toàn, lấy δ = 0,5 m) SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU • Bề dày vách thay đổi dần hV = 12 ÷ 20 cm Hình - 2: Sơ đồ tính tốn vách máng 2.2.2 - Tải trọng tác dụng Do điều kiện làm việc vách máng nên tải trọng tác dụng bao gồm : • Mơ men tập trung người lề truyền xuống: Mng • Mơ men trọng lượng thân lề: Mlề • Áp lực nước tương ứng với Hmax: qn • Áp lực gió (gồm gió đẩy gió hút): qg (qgđ, qgh ) Các tải trọng gây căng căng vách máng Các tải trọng gây căng ngồi: M1ề, qgd (xem hình 2-2a) q1L2l 2,5.0,82 M = = = 0,8 (kNm); M L = n1.M Lc = 1,05.0,8 = 0,84 (kNm) 2 c q gd = k gd q g = 0,8.1,2.1 = 0,96( KN / m) c L c qgd = ng qgd = 1,3.0,96 = 1,248( KN / m) Các tải trọng gây căng : M l, M ng, qn , qgh (xem hình 2-2b) M cl = 0,8 (kNm); M l = 0,84 (kNm) M c ng = qngL21 2.0,8 = = 0,64 (kNm) M ng = nngM cng = 1,2.0,64 = 0,768 (kNm) Biểu đồ áp lực nước có dạng hình tam giác: qnc max = kđ γ n H max = 1,3.10.2,3.1 = 29,9 (kN/m) Trong : kd hệ số động, lấy kd = 1,3 SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU qn max = nn qnc max = 1.29,9 = 29,9 (kN/m) c qgh = kgh.qg = 0,6.1,2.1 = 0,72 (kN / m) c qgh = ngqgh = 1,3.0,72 = 0,936 (kN / m) Bảng 2: Thống tải trọng tác dụng lên vách máng Trường hợp Căng Căng STT Loại tải trọng Hình thức tải trọng Tải trọng lề người M 0,8 1,05 0,84 Tải trọng người M 0,64 1,2 0,768 Tải trọng nước q 29,9 29,9 Tải trọng gió hút q 0,72 1,3 0,936 Tải trọng lề người M 0,8 1,05 0,84 Tải trọng gió đẩy q 0,96 1,3 1,248 Giá trị tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Giá trị tính tốn Tổ hợp tải trọng tác dụng lên vách máng: ML =0,84 kNm ML =0,84 kNm Mng =0.768 kNm qg®=1,248 kN/m qgh=0,936 kN/m qn max =29,9 kN/m a-Trường hợp căng ngồi b-Trường hợp căng Hình - 2: Tổ hợp tải trọng tác dụng lên vách máng 2.2.3 - Xác định nội lực 2.2.3.1 - Trường hợp căng ngồi SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU Xét mặt cắt nguy hiểm (mặt cắt ngàm): M = M gd + M L M 1c = 0,8 (kNm); M1 = 0,84 (kNm) M c gđ = c q gđ H v2 = 0,96.2,8 = 3,763 (kNm) c =1,3.3,763 = 4,89 (kNm) M gđ = ng M gđ → M = 4,89 – 0,84 = 4,05 (kNm) Ql = Qgđ = qgđ.Hv = 1,248.2,8 = 3,49 (kN) → Q = Ql + Qgđ = 3,49 (kN) Dựa vào tải trọng tác dụng lên vách máng hình 2-2, ta vẽ biểu đồ bao nội lực tổng hợp tải trọng tác dụng lên vách máng trường hợp căng (Hình 32) - dấu biểu đồ chiều tác dụng nội lực M Q Hình - 2: Biểu đồ nội lực vách máng (trường hợp căng ngoài) 2.2.3.2 - Trường hợp căng Xét mặt cắt nguy hiểm (mặt cắt ngàm) M = M + M ng + M n + M gh M 1c = 0,8 (kNm); M1 = 0,84 (kNm) c M ng = 0,64( kNm); Mng = 0,768(kNm) SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU q nc max H max 29,9.2,3 = = 26,36 (kNm) 6 c Mn = nn M n = 1.26,36 = 26,36 (kNm) M nc = M c gh = c q gh H v2 = 0,72.2,8 = 2,82 (kNm) 2 c Mgh = ng M gh = 1,3.2,82 =3,67 (kNm) M = 0,84 + 0,768 + 26,36 + 3,67 = 31,64 (kNm) Q = Ql + Q ng + Q n + Qgh Q l = ; Q ng = Qn = q n max H max 29,9.2,3 = = 34,385 (kN) 2 Qgh = qgh.Hv = 0,936.2,8 = 2,62 (kN) Q = 34,385 + 2,62 = 37,01 (kN) Dựa vào tải trọng tác dụng lên vách máng hình 2-2, ta vẽ biểu đồ bao nội lực tổng hợp tải trọng tác dụng lên vách máng trường hợp căng (Hình 42) - dấu biểu đồ chiều tác dụng nội lực M Q Hình - 2: Biểu đồ nội lực vách máng (trường hợp căng trong) SVTH: Đặng Đình Duy GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TƠNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU 2.2.4 - Tính tốn, bố trí cốt thép Tiết diện tính tốn tiết diện hình chữ nhật b =100 cm, h = 20 cm Chọn a = cm, h0 = h - a = 18 cm 2.2.4.1 - Trường hợp căng (M = 4,05 kNm) A= k n nc M 1,15.1.4,05.10 = = 0.021 mb Rn b.h02 1.70.100.18 ⇒A k1.mb4.Rk.b.h0 Ta có: kn.nc.Q = 1,15.1.4934= 5674,1 (kg) k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.22 = 9979,2 (kg) ⇒ kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0 Khơng cần phải tính cốt ngang Bố trí thép toàn đáy máng o Lớp trên: 5Φ14/1m dài o Lớp dưới: 5Φ10/1m dài o Dọc theo phương dòng chảy bố trí thép cấu tạo 4Φ8/1m dài Fa B = 3,1m b= 1m Vòtrí củ a dầ m giữ a Fa' φ14 a=20cm hñ φ8 a=20cm hd= 0.25m φ10 a=20cm SVTH: Đặng Đình Duy 17 Hình 2-3: Bốtrí cố t thé p đá ymá ng GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU 2.3.5 - Kiểm tra nứt: Kiểm tra mặt cắt sát vách nhịp Điều kiện để cấu kiện không bị nứt (theo trạng thái giới hạn 2): nc M c ≤ M n = γ R ck Wqd γ = mh γ = 1.1,75 = 1,75 J qd Wqd = ( h − xn ) Trong đó: Mn: Mơmen uốn mà tiết dịên chịu trước nứt xuất γ 1: hệ số xét đến biến dạng dẻo bê tông miền kéo γ1 = mhγ = 1.1,75 = 1,75 (ở chiều cao mặt cắt h =20 < 100 cm nên mh=1,tiết diện hình chữ nhật nên γ =1,75) Wqd: Mô men chống uốn tiết diện quy đổi lấy mép biên chịu kéo tiết diện Jqd: Mơmen qn tính trung tâm tiết diện quy đổi xn : Khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm tiết diện quy đổi b.h + nFa h0 + nFa' a ' xn = bh + n( Fa + Fa' ) bx3n b( h − xn ) 2 J qd = + + nFa ( h0 − xn ) + nFa' ( xn − a') 3 Ea Trong n = = 10 hệ số quy đổi từ thép bê tông đồng chất Eb 2.3.5.1 - Đối với mặt cắt sát vách máng c c c c Mc= M a + M b + M d + M g = 0,8 + 26,36+0,64+2,82= 30,62 kN.m Mc = 30,62 kNm Tiết diện chữ nhật : b=100cm, h=25 cm, a = a’=3 cm, h0=22cm, Fa = 7,69 cm2, Fa’ =3,93 cm2 b.h 100.25 + nFa h0 + nFa' a ' + 10.7,69.22 + 10.3,93.3 Ta có: xn= = = 12,64cm bh + n( Fa + Fa' ) 100.25 + 10.(7,69 + 3,93) bx n b( h − x n ) + + nFa ( h − x n ) + nFa' ( x n − a ' ) = 3 100.12,64 100.(25 − 12,64) + + 10.7,69.(22 − 12,64) + 10.3,93.(12,64 − 3) = 140646,64cm 3 J qđ 140646,64 = = 11379,18cm Wqđ = h − x n 25 − 12,64 J qd = M n = γ Rkc Wqd =1,75.9,5.11379,18= 189178,87 (kg.cm) SVTH: Đặng Đình Duy 18 GVHD: Lê Đình Phát ĐỒ ÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÁNG THIẾT KẾ CẦU nc.Mc=1.306200 = 306200 kg.cm > Mn= 189178,87 (kg.cm) ⇒ mặt cắt sát vách máng bị nứt Tính tốn bề rộng khe nứt: Bề rộng khe nứt tính tổng bề rộng khe nứt tải trọng dài hạn tải trọng ngắn hạn gây ra: an = an1 + an2 c M dh = M 1c + M nc = 0,8 + 26,36 = 27,16kNm = 271600 kg.cm c c c M ngh = M ng + M gh = 0,64 + 2,82 = 3,46kNm = 34600 kg.cm Tính bề rộng khe nứt a theo công thức kinh nghiệm: σ −σ0 an1 = k c1.η a1 7.(4 − 100.µ ) d Ea an = k c2 η σ a1 σ a2 − σ 7.(4 − 100.µ ) d Ea M dhc 271600 = = = 1888,69kg / cm Fa Z 7,69.18,7 σ a2 = c M ngh Fa Z = 34600 = 240,61kg / cm 7,69.18,7 ( Z1 = η.h0 = 0,85.22 = 18,7cm); η : tra bảng 5-1/94/GT-BTCT với Fa 7,69 = = 0,349% b.ho 100.22 1888,69 − 200 7.( − 100.0,00349) 14 = 0,099mm 2,1.10 240,61 − 200 = 1.1.1 .7.( − 100.0,00349) 14 = 0,0024mm 2,1.10 a n1 = 1.1,3.1 an ⇒ a = an1 + an2 = 0,099 + 0,0024 = 0,101 mm

Ngày đăng: 28/03/2019, 08:05

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan