ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

34 72 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

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

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 22/09/2019, 19:28

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM MỤC LỤC SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG I : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM BÊ TÔNG I KHÁI NIỆM Việc thiết kế lựa chọn phương án cầu tốn tổng thể nhiều mặt: Kỹ thuật cơng nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế Các phương án cầu nêu phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, kinh tế, công nghệ thi công, điều kiện khai thác tu bảo dưỡng, ý nghĩa quốc phòng yêu cầu mỹ quan Trong thiết kế, người ta phải thành lập nhiều phương án, sau tính tốn cụ thể phương án đánh giá chúng để từ lựa chọn phương án tối ưu II II.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN Mặt cắt địa chất Hình Tiết diện mặt cắt sông theo phương án Địa chất mặt cắt sông khảo sát thiết kế dựa thí nghệm địa tầng khảo sát địa chất mặt cắt sông : Lớp : Đất sét cứng Lớp : Cát bùn Cao độ tính tốn mực nước thủy văn : + + + Chiều cao mực nước cao : HMNCN = 96 (m) Chiều cso mực nước thấp : HMNTN = 64 (m) Chiều cao mực nước thông thuyền : HMNTT = 86 (m) Cấp đường sông thiết kế : SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP Cấp Sông GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Chiều Cao Thông Thuyền Chiều rộng thông thuyền (m) (m) 60 II II.2 Thông số thiết kế Kết cấu tầng : Mặt cắt đá balat bề dày 0,5m Tải trọng thiết kế : T- 22 SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP III GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU Nguyên tắc thiết kế : - Đảm bảo an toàn cho người phương tiện tham gia giao thông Đáp ứng yêu cầu khai thác chủ yếu như: độ bền , dễ kiểm tra, thuận tiện tu, đảm bảo độ cứng , xét đến khả mở rộng cầu tương lai Kết cấu phù hợp với trình độ lực thi cơng Đảm bảo tính thơng thống thẩm mỹ Các yếu tố mặt phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế Mặt tuyên phải phù hợp với quy hoạch bên đường dự án khác liên quan Thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tương ứng hạn chế mức thấp khối lượng xây dựng giải phóng mặt Phối hợp hài hòa yếu tố : bình đồ - trắc dọc – trắc ngang – cảnh quan Hạn chế ảnh hưởng đến mơi trường q trình thi cơng Đảm bảo kinh tế Chọn vị trí xây dựng cầu : - Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông khu vực Thuận lợi cho hoạt động giao thông Thỏa mãn tiêu chuẩn yếu tố hình học tuyến cầu Thỏa mãn yêu cầu thủy văn , thủy lực Thuận lợi cho thi cơng tổ chức thi cơng Có giá thành xây đắp cơng trình hợp lý … Đề xuất phương án thiết kế cầu 3.1 Phương án dầm Bê Tông DUL Chọn cầu gồm nhịp, chiều dài mỗi nhịp 23,6m với trụ mố Sơ ta chọn sau SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Hình 1.2 : Mặt cắt sông phương án dầm DUL 3.2 Phương án dầm Bê Tông Chọn cầu gồm nhịp, nhịp dài 16,5m, thiết kế trụ mố Sơ sau Hình 1.3 : Mặt cắt sơng phương án dầm Bê tông SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Thiết kế mố trụ 4.1 Cao độ đỉnh xà mũ trụ Căn vào điều kiện thủy văn ta xác định cao độ đỉnh xà mũ trụ dựa vào MNCN MNTT sau: Trong : MNCN : mực nước cao MNTT : mực nước thông thuyền chọn cho thỏa mãn : Chọn cao độ cót 0.0 cao MNTN 1m để dễ đo đạc trắc quan tắc cao độ MNTT + 0,65m Vậy chiều cao đỉnh trụ sơ :  Chọn 4.2 Mố cầu Mố cầu đường sắt khác mố cầu ô tô thân mố thường hẹp hơn, chịu hoạt tải lớn cấu tạo máng balat đỉnh mố Nếu chọn phương án mố chữ U có bề rộng tườngc ánh lớn rộng hẹp khổ tàu nên chịu hoạt tải tĩnh tải lớn , nên trình khai thác thường dễ phát sinh vết nứt góc liên kết tường trước cánh Nếu giải pháp tăng bề dày cánh để tạo tiết diện đặt mặt cắt tường đỉnh mố đáp ứng khả chịu lực dẫn đến tốn vật liệu Mác bê tơng thườngdúng cho trụ đặc B20 trở lên biên pháp đổ chỗ Để thoát nước sau mố, đồng thời để tăng dần độ cứng đường vào cầu, mặt mố nên có xu hướng ngả phía đường Ngồi phần bệ móng( đài) nên dài thêm phía đường đoạn khoảng 30-50 cm , so với bệ móng để tạo đối trọng đảm bảo độ ổn định mố Một phần địa chất caaos sông nên chiều cao đất đắp lớn , H> 8m ( H chiều cao từ cạnh bệ móng đến chiều cao đất đắp ) phương án phù hợp chọn phương án mố vùi để thiết kế SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Hình 1.4 : Mặt cắt Mố phương án dầm Bê tông SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Hình 1.5 : Mặt cắt Mố phương án dầm DUL 4.3 Trụ cầu Chọn phương án trụ thân hẹp đặc loại nặng thường có dạng tường dày , song song với dòng nước chiều cao trụ lớn nên thân trụ làm nghiêng so với dòng nước Vì chiều cao trụ lớn nên thân thân trụ cho phù hợp với kích thước theo yêu cầu chịu lực truyền tải trọng tốt đến kết cấu móng bên Ngồi để giảm bớt khối lượng vật liệu xây dựng giảm trọng lượng thân trụ , nên chọn dùng phương án trụ đặt thân hẹp Ta chọn kích thước bề rộng trụ phụ thuộc vào chiều cao đỉnh trụ B trụ= 0,2 đến 0,3H theo phương dọc cầu ( H cao độ mép bệ đến cao độ mép xà mũ ) phương cầu vào khoảng cách gối bề rộng xe lửa định , lưu ý từ mép mép gối đến mép mũ trụ cách đoạn 20cm vát với độ dốc 1:10 để thoát nước SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Hình 1.6 : Mặt cắt Trụ cầu phương án dầm Bê tông SVTH: LÊ HƠN 1351090113 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Hình 1.7 : Mặt cắt Trụ cầu phương án dầm DUL Sơ mặt cắt phương án Phương án dầm bê tông chiều dài nhịp 96,9m với nhịp 16,5m Phương án dầm DUL với chiều dài nhịp 70,8m với dầm, có chiều dài mỡi dầm 23,6m Ta chọn phương án DUL để thiết kế Tính tốn bố trí cốt thép dầm cạnh mố dài 23,6m theo yêu cầu Ta chọn sơ mắt cắt theo phương án với dầm có kích thước sẵn :  Dầm Bê tông  Dầm DUL SVTH: LÊ HƠN 1351090113 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Kiểm tra mở rộng vết nứt (Kiểm tra vùng chịu kéo xung quanh cốt thép ) α cr = σ sψ ≤ 0, Es α cr = σ sψ 157016,109.47,926.10−3 = = 3, 58.10−5 (m) = 0, 00358 cm ≤ 0, 02 (cm) Es 210000.103 Với : σs = σs Es M tc n ' 40, 041.5,833 = = 157016,109 kN / m Ws 1487485, 296.10−9 : Hệ số biến dạng tương đối cốt thép Ar = (6d + d 18   + a0 ).1000 =  6.18 + + 30 ÷.1000 = 147000 mm2 2   : Diện tích vùng ảnh hưởng cốt thép Rr = Ar nthanh d = 147000 = 1020,83mm 8.18 Bán kính ảnh hưởng cốt thép : ψ = 1,5 Rr = 1,5 1020,83 = 47,926 mm SVTH: LÊ HƠN 1351090113 20 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH I Nội lực tác dụng Nội lực tĩnh tải Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc bao gồm : thân dầm tải trọng tà vẹt, tay vịn, lan can Tính tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc: g1 = - Tải trọng thân dầm : (kN/m) g = γ bl × hbl × l = 0,5 × 20 × 2,1 = 21 - Tải trọng đá balat : - Tải trọng lan can + tay vịn : - Tải trọng người: G 83,9 ×10 = = 35,551 l 23, (kN/m) g3 = G4 + g3 × l3 = 0, + 3,3 × 0,57 = 2,581 g ng = 4.0,57 = 2, 28 (kN/m) (kN/m) Bảng 2.1: Tĩnh tải hoạt tải người tác dụng lên dầm Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính tốn nf Tĩnh tải (kN) (kN) Bản thân dầm 1,1 35,551 39,1061 Lớp đá ba lát 1,3 21 27,3 Lan can, hành 1,1 2,581 2,8391 Người 1,1 2,28 2,508 ∑ 61,412 71,753 Nội lực tính tốn tĩnh tải xác định theo công thức : ωV ωM M= gtt ; V= gtt Với ltt = 23,6 – 0,7 = 22,9 m Đường ảnh hưởng M1/2 SVTH: LÊ HƠN 1351090113 21 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Đường ảnh hưởng M1/4 Đường ảnh hưởng Q gối Đường ảnh hưởng Q1/4 SVTH: LÊ HƠN 1351090113 22 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Đường ảnh hưởng Q L/2 Hình : Đường ảnh hưởng tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm Bảng : Mô men tĩnh tải tính tốn Bảng 2.4: Mơmem tĩnh tải hoạt tải người gây ΩM Mm(T.m) Vị trí M ( T.m) b L/2 L/4 65,551 49,166 470,348 352,781 402,562 301,938 Mn(T.m) 402,562 301,938 Bảng 2.5: Lực cắt tĩnh tải hoạt tải người gây Vị trí ΩQ Qb(T) L/2 L/4 L 5,725 11,45 41,078 82,157 Qm(T) 35,158 70,317 Qn(T) 35,158 70,317 Nội lực hoạt tải Nội lực hoạt tải tàu xác định theo công thức : S0 = nh ( 1μ+ η ) k.Ω td Với : ktd : tải trọng tương đương, tham khảo theo phụ lục 8, bảng λ = 22,9 ( m )  : Tính lực cắt vị trí đầu dầm L: ktd = 2,2 5,4396 = 11,967 (T/m) λ = 22,9 ( m ) Tính mơ men vị trí nhịp L/2:: ktd = 2,2 4,5664 = 10,046 (T/m) λ = 11, 45 ( m )  : Tính lực cắt vị trí nhịp L/2: ktd = 2,2 5,992 = 13,182 (T/m) λ = 17,175 ( m )  : Tính lực cắt vị trí L/4: ktd = 2,2 5,414 = 11,911 (T/m) λ = 22,9 ( m ) : Tính mơ men vị trí L/4 : ktd = 2,2 4,922 = 10,828 (T/m) Mơ men tính tốn tiết diện nhịp dầm dọc đoàn tàu T-26 gây : SVTH: LÊ HƠN 1351090113 23 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP SVTH: LÊ HƠN 1351090113 GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM 24 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Lực cắt tính tốn tiết diện đầu dầm dọc đoàn tàu T-26 gây : Với : Hệ số vượt tải nh lấy từ điều 2.23 Tính cho mơ men lực cắt vị trí L , L/2 , L/4 theo bảng sau : Bảng Mơ men vị trí L/2 L/4 Vị trí L/2 L/4 Vị trí L L/4 L/2 nh 1,231 1,231 nh 1,231 1,248 1,134 L L/4 L/2 L L/4 L/2 0,5 0,5 65,551 49,166 Mb(T.m) Mm(T.m) Mn(T.m) 499,762 380,298 329,263 404,021 335,126 266,185 Bảng Lực cắt vị trí L L/4 (T/m) Qb(T.m) Qm(T.m) Qn(T.m) 1,233 0,5 11,967 11,45 103,988 97,409 68,511 1,269 0,5 11,911 5,725 53,997 42,926 34,095 1,318 0,5 13,182 2,862 28,193 22,862 18,863 Bảng 10 Tổng hợp nội lực dầm dọc (theo điều kiện bền) Mô men (T.m) Lực cắt (T) Tĩnh tải Hoạt tải ΣM Tĩnh tải Hoạt tải ΣQ 82,157 103,988 186,145 352,781 404,021 756,802 41,078 53,997 95,075 402,562 499,762 970,11 28,193 28,193 Vị trí Vị trí 1,233 1,233 (T/m) 10,046 10,828 Bảng 10 Tổng hợp nội lực dầm dọc( theo điều kiện mỏi) Mô men (T.m) Lực cắt (T) Tĩnh tải Hoạt tải ΣM Tĩnh tải Hoạt tải ΣQ 70,317 97,409 167,726 301,938 335,126 637,064 35,158 42,926 78,084 402,562 380,298 782,860 22,862 22,862 Vị trí L L/4 L/2 Bảng 10 Tổng hợp nội lực dầm dọc( theo điều kiện nứt) Mô men (T.m) Lực cắt (T) Tĩnh tải Hoạt tải ΣM Tĩnh tải Hoạt tải ΣQ 70,137 68,511 138,648 301,938 266,185 568,123 35,158 34,095 69,253 402,562 329,263 731,825 18,863 18,863 II Xác định cốt thép chịu lực dầm bê tông DUL Dầm bê tông dự ứng lực, ta quy đổi tiết diện thép chữ I: SVTH: LÊ HƠN 1351090113 25 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Cánh ta quy đổi hình thép chữ T h f = h1 + Chiều cao cánh dầm quy đổi : Ah B −b Với h1= 180mm Diện tích phần đường cong quy đổi : Ah = D − ΠD 4 = 600 − h f = 180 + Vậy ta có : 3,14.600 4 = 19350mm2 2.19350 = 215 2060 − 180 mm Chọn hf = 400mm ( Phần cánh ) Xét cánh : A2 = 280 + 300 59 + 300 200 + 191 + 59.175 2 = 97447mm2 Chọn cánh hf= 400 mm bề rộng cánh bf= 97447 400 +180= 454,823mm Chọn bf= 550mm ( Phần cánh ) Chọn bề rộng qui đổi : bf= 2060 mm ( Phần cánh ) Bề rộng sườn dầm : b= 200 mm Chiều cao tiết diện sau qui đổi : h =1805 mm  h0 = 0,85.h = 0,85.1805 = 1534, 25 (mm) Ta có hình vẽ : SVTH: LÊ HƠN 1351090113 26 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM (Hình) Chiều cao vùng chịu nén :  2.M x1 =  h0 − ho2 −  Rb    2.970,11.10 = 1534, 25 − 1534, 252 − ÷ ÷  22    ÷ = 320,988( mm) ÷  Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo DUL : As = Rb x.b f Rs = 22.320,988.2060 = 51954, 2( mm ) 280 Số tao cáp tính cho dầm : n= As A0 SVTH: LÊ HƠN 1351090113 27 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM A0 = Chọn đường kính cáp căng d=5(mm) => n=  π d 3,14.52 = = 137,375( mm ) 4 51954, = 378,19 137,375 n' = Chọn bó 40 tao nên số bó cáp 378,19 = 9, 45 40 (bó), lấy n’= 10 bó III Kiểm tra nội lực Kiểm tra bền: Điều kiện cường độ tính toán theo trạng thái giới hạn ( điều kiện để đảm bảo tiết diện đảm bảo tiết diện không vượt giới hạn cường độ) : M ≤ M gh Tổng moment lực trụ qua điểm đặt hợp lực cốt thép chịu kéo : x  M gh = Rb b.x  h0 − ÷ 2  Mà : Rb bx = As Rs (1) (2) Từ (1), (2) suy : x  M ≤ Rs A s  h0 − ÷ 2  Với : M : moment uốn lớn mặt cầu x : Chiều cao vùng bê tông chịu nén b : Bề rộng tiết diện h0 : Chiều cao làm việc tiết diện a : Khoảng cách từ mép chịu kéo tiết diện đến trọng tâm cốt thép chịu kéo As : Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu kéo Chiều cao làm việc tiết diện: h0 = 1534, 25(mm) 320,988  −6  M gh = 280.51954, 1534, 25 − ÷.10 = 19984, 27( kN m)    M=9701,1 (kN.m) < SVTH: LÊ HƠN M gh = 19984, 27( kN m) (Thỏa điều kiện bền ) 1351090113 28 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM Điều kiện mỏi: Kiểm tra mát ứng suất dầm bê tông DUL căng trước theo trường hợp sau: • Do tính chùng ứng suất cốt thép σ ch = 0,1.σ − 200 Trong đó: trị số σ0 tính kG/cm2 σ0 = (0,8:0,9).Rs ⇒ σ ch = 0,1.0,9.280.10 − 200 = 52 ( kG / cm2 ) =5,2 ( MPa) • Do chênh lệch nhiệt độ cốt thép thiết bị căng σ nh = 12,5.∆t Trong đó: ⇒ σ nh = ∆t chênh lệch nhiệt độ cốt thép bệ căng ( lấy ∆t =00C) • Do từ biến nhanh ban đầu bê tông (σtbn) σ  σ bH σ tbn = 500 − 1000.b  bH − a  = 0, 65 ≥ a = 0,  R0  σ bH = 0, 65 R0 R0 Trong đó: trị số Với a b hệ số phụ thuộc vào mác bê tông, với bê tơng mác khơng nhỏ 30 a =0,6 b =1,5; σbH có kể đến ứng suất hao: σch; σneo σms ⇒ σ tbn = 500 − 1000.1,5.[ 0, 65 − 0, 6] = 425 ( kG / cm ) = 42,5 ( Mpa ) • Do co ngót bê tơng (σco) Đối với bê tông nặng, đông cứng tự nhiên, trị số σco lấy theo bảng 3.4 SVTH: LÊ HƠN 1351090113 29 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP GVHD: TS NGUYỄN TRỌNG TÂM ⇒ σ co = 500 ( kG / cm ) = 50 ( Mpa ) • Do từ biến bê tông (σbt) Hao tổn từ biến bê tông xảy sau qúa trình chịu nén lâu dài Đối với bê tơng nặng σ  σ bH σ bt = 400.k  bH − 0.3 = 0, 65 > a = 0,  R0  R0 Trong k =1 bê tông đông cứng tự nhiên, k =0,85 bê tông dưỡng hộ nhiệt; trị số σbH lấy σbH tính ứng suất hao từ biến nhanh ⇒ σ bt = 400.0,85.[ 0, 65 − 0.3] = 119 ( kG / cm ) = 11,9 ( Mpa ) • Bê tơng bị cốt thép vòng, cốt thép xoắn ốc ép lõm xuống ( σel) Các cốt thép ứng lực trước ép lõm mặt bê tơng xuống, đường kính vòng thép giảm đi, gây hao ứng suất Đường kính cấu kiện
- Xem thêm -

Xem thêm: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP, ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP, CHƯƠNG I : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM BÊ TÔNG, Thiết kế mố trụ, Sơ bộ mặt cắt các phương án, CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU, Kiểm tra độ bền của bản mặt cầu, CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH, II. Xác định cốt thép chịu lực của dầm bê tông DUL, III. Kiểm tra nội lực

Từ khóa liên quan