Đang tải... (xem toàn văn)
1. Quy moâ vaø Tieâu chuaån kyõ thuaät: a. Quy moâ: Caàu ñöôïc thieát keá vónh cöûu baèng BTCT vaø BTCTDUL b. Tieâu chuaån kyõ thuaät: b.1. Taûi troïng thieát keá: b.1.1 Tónh taûi thieát keá: - Troïng löôïng theå tích BTCT: 2500 kg/m3 - Troïng löôïng lôùp phuû maët caàu: 2350 kg/m3 b.1.2 Hoaït taûi thieát keá: - Hoaït taûi HL93 laáy theo 22TCN-272-05 - Ngöôøi ñi boä: 3 KN/m3 b.1.3 Caùc taùc duïng khaùc: - Taùc duïng do nhieät ñoä thay ñoåi vaø Gradient nhieät theo 22TCN -272-05 - Taùc duïng cuûa gioù theo 22TCN -272-05 - Taùc ñoäng do co ngoùt töø bieán - Taùc ñoäng do luùn löïc, ma saùt aâm - Taûi troïng va soâ cuûa taøu thuyeàn theo 22TCN-272-05 b.2 Khoå Caàu: B = 7 + 2x1.5 m + 2x0.25 m = 10.50 m - Maët ñöôøng xe chaïy ( 2 laøn xe): laø 7 m - Leà ngöôøi ñi boä: 2x1.50 m = 2.5 m -Lan can : 2x0.25 m = 0.5 m
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN TRƯỞNG KHOA : TS NGUYỄN BÁ HOÀNG GVHD CHÍNH : ThS.VŨ HỒNG NGHIỆP SVTH : LÂM HOÀNG MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – THÁNG 03 NĂM 2007 ĐỀ CƯƠNG LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I GIỚI THIỆU Quy mô Tiêu chuẩn kỹ thuật: a Quy mô: Cầu thiết kế vónh cửu BTCT BTCTDUL b Tiêu chuẩn kỹ thuật: b.1 Tải trọng thiết kế: b.1.1 Tónh tải thiết kế: - Trọng lượng thể tích BTCT: 2500 kg/m3 - Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: 2350 kg/m3 b.1.2 Hoạt tải thiết kế: - Hoạt tải HL93 lấy theo 22TCN-272-05 - Người bộ: KN/m3 b.1.3 Các tác dụng khác: - Tác dụng nhiệt độ thay đổi Gradient nhiệt theo 22TCN -272-05 - Tác dụng gió theo 22TCN -272-05 - Tác động co ngót từ biến - Tác động lún lực, ma sát âm - Tải trọng va sô tàu thuyền theo 22TCN-272-05 b.2 Khổ Cầu: B = + 2x1.5 m + 2x0.25 m = 10.50 m - Mặt đường xe chạy ( xe): m - Lề người bộ: 2x1.50 m = 2.5 m -Lan can : 2x0.25 m = 0.5 m PHẦN II CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CẦU PHƯƠNG ÁN I: THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DUL CHỮ T L= 30m Bố trí chung toàøn cầu: - Cầu bố trí theo sơ đồ mc ngang: 7x30m, kết cấu thiết kế theo hình thức bán lắp ghép Kết cấu phần trên: - Toàn cầu gồm nhịp cầu dầm giản đơn dầm T L= 30m BTCT dự ứng lực căng sau - Chiều cao dầm H=1.5m, khoảng cách dầm - Công nghệ chế tạo: Thi công BTCT DUL Căng sau công trường - Cốt thép cường độ cao loại sợi xoắn đường kính 12.7mm Các chi tiết kỹ thuật thép CĐC xem cụ thể phần III - Mặt cầu rộng 10.5m, phần xe chạy rộng 7m cho xe chạy Đường người bên rộng 1.75m ( kể từ gờù chân lan can ) bố trí khác mức với mặt đường xe chạy - Cầu nằm đường thẳng, độ dốc dọc thiết kế 1.5% phía - Dốc ngang mặt cầu 2% phía -Lớp phủ mặt cầu H = 13 cm gồm lớp sau : • lớp mui luyện : vữa xi măng mác 200, dày cm • lớp cách nước : dày 1cm • lớp bê tông bảo hộ : mác 250, dày cm • lớp bê tông át phan : dày cm - Bản mặt cầu BTCT C30 đổ chỗ, dày 20cm - Khe co giãn cao su - Gối cầu dùng gối cao su - Lan can thép ống thép mạ kẽm Gờ chân lan can BTCT C25 đổ chỗ - Hệ thống chiếu sáng Kết cấu phần dưới: - Mố M1 M2 dạng chữ chân dê BTCT đổ chỗ Móng mố M1 M2 bố trí cọc đóng - Sau mố đặt độ dự kiến dài 4m - Trụ T1, T2.T3,T4 : Trụ đặc thân hẹp BTCT đổ chỗ đặt móng cọc BTCT đóng PHẦN III VẬT LIỆU XÂY DỰNG CẦU Bêtông: Cường độ thiết kế nén tiêu chuẩn bêtông lấy theo mẫu nén hình trụ ∅15cm, cao 30cm sau 28 ngày: C40 Cường độ Bêtông (MPa) 40 C35 35 C30 30 C25 25 C15 15 C10 10 Loại Loại kết cấu sử dụng Dầm T BTCT DỨL Bản mặt cầu, Dầm ngang, thân mố, thân trụ, xà mũ trụ Bệ mố, Bệ trụ, Cọc BTCT Gờ lan can, Bệ cột đèn, Bản độ Bêtông bịt đáy Bêtông đệm nước, Bêtông tạo phẳng Chiều dày tối thiểu lớp Bêtông bảo vệ quy định sau: Cấu kiện Mặt kết cấu phần Mặt dầm BTCTDUL Mặt Bản mặt cầu Mặt BMC, gờ lan can Thân mố , trụ Bệ mố, trụ Cọc BTCL Cốt thép: 3.1 Cốt thép thường: - Gồm loại sau: Giới hạn chảy Loại Kí hiệu (MPa) Chiều dày tối thiểu lớp BT bảo vệ (mm) 50 40 50 25 50 75 50 Giới hạn bền (MPa) E (MPa) Sử dụng Thép tròn trơn AI Cho loại có đk ≤10 AII Tất cấu kiện lại AIII Cho dầm chủ, Mố trụ, Cọc đóng Thép có gờ 3.2 Thép ứng suất trước neo cáp: - Thép cường độ cao sản xuất theo tiêu chuẩn “ ASTM A416 -85 Grade 270” bean thành tao sơi PHẦN IV NHỮNG NỘI DUNG THỰC HIỆN TRONG ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DUL DẠNG CHỮ T CĂNG SAU I Tính toán thiết kế: Tính toán thiết kế Lan Can Tính toán thiết kế Bản mặt cầu Dầm ngang Tính toán thiết kế dầm chủ BTCT DUL Chữ T căng sau Tính toán thiết kế mố trụ Tính toán thiết kế móng cọc đóng BTCT cho trụ (mố) II Biện pháp tổ chức thi công: A/ Thi công Hạ Tổ chức thi công Mố M1: - Chuẩn bị mặt - Thi công móng cọc BTCT - Thi công bệ thân mố - Thi công xà mũ mố Tổ chức thi công trụ T1: - Chuẩn bị mặt - Thi công móng cọc BTCT - Thi công bệ thân trụ - Thi công xà mũ trụ B/ Thi công thượng bô: Cơng nghệ thi công dầm BTCT DUL chữ T căng sau caùp 12.7mm Lao lắp dầm cầu 1, 2,3 CHƯƠNG I TÍNH LAN CAN VÀ LỀ BỘ HÀNH 1.1 TÍNH TOÁN NỘI LỰC LAN CAN: 1.1.1 Thanh lan can - Choïn lan can thép ống đường kính ngoài: ∅ 100 mm Đường kính trong: 92 (mm) - Khoảng cách cột lan can là: L= 2000 mm −5 - Khối lượng riêng thép lan can: γ = 7.85 × 10 N / mm - Thép cacbon số hiệu CT3: fy = 130 MPa 1.1.1.1 Tải tác dụng lên lan can 2000 Plc + W P 2000 Hình 2.1: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can - Theo phương thẳng đứng + Tónh tải: Trọng lượng tính toán thân lan can D2 - d 1002 - 922 Plc = γ π = 7.85 × 10-5 × 3.14 × = 0.095 N / mm 4 + Hoạt tải: Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Tải phân bố: w = 0.37 N/mm Tải trọng tập trung: P = 890 (N) - Theo phương ngang: + Hoạt tải: Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Tải phân bố: w = 0.37 N/mm Tải trọng tập trung: P = 890 (N) - Vì tải trọng theo phương thẳng đứng nguy hiểm tiết diện đối xứng nên ta kiểm toán theo phương thẳng đứng 1.1.1.2 Nội lực lan can - Mômen tónh tải mặt cắt nhịp Plc × L2 0.095 × 20002 M Plc = = = 4.75 × 10 N.mm 8 - Mômen hoạt tải mặt cắt nhịp W × L2 P × L 0.37 × 2000 890 × 2000 M PLlc = + = + = 6.3 × 105 N.mm 8 - Lan can thoả mãûn điều kiện chịu lực ∅ φM n ≥ η∑ γ i M i + φ : hệ số sức kháng φ = 1 = 0.95 ηD ηR ηI + Trong đó: ηD : Hệ số liên quan đến tính dẻo lấy ηD =1 ηR : Hệ số liên quan đến tính dư lấy ηR =0.95 ηI : Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác lấy ηI =1 + γ : hệ số tải trọng ( γ DClc = 1.25 với tónh tải, γ PLlc = 1.75 với hoạt tải người) + η : hệ số điều chỉnh tải trọng η = + M: mômen lớn tỉnh hoạt tải + Mn: sức kháng tiết dieän η∑ γ i M i = η.(γ Plc M Plc + γ PLlc M PLlc ) = 0.95 × (1.25 × 47500 + 1.75 × 630000) = 1103781 Nmm M n = fy × S + S mômen kháng uốn tiết diện Π 3.14 S = (D3 − d ) = (1003 − 923 ) = 21716 mm 32 32 + Lan can làm theùp CT3 co:ù fy = 130 Mpa φM n = φ.fy S = 1× 130 × 21716 = 2823080 Nmm Vậy lan can đảm bảo khả chịu lực 1.1.2 Cột lan can - Ta tính toán với cột lan can giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2) h1 P h2 h P I I I I Hình 2.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can - Đễ đơn giản tính toán ta kiểm tra lực xô ngang vào cột bỏ qua lực thẳng đứng trọng lượng thân - Kích thước: h = 650 mm; h1 = 350 mm; h = 300 mm - Lực tác dụng: + Lực phân bố W = 0.37 N/mm lan can hai bên cột truyền vào cột lực tập trung: P’= W.L = 0.37x2000 = 740 N + Lực tập trung P’’= 890 N + Suy lực tập trung vào cột là: P = P '+ P '' = 740+890 = 1630 N - Ta kiểm toán mặt cắt I-I: X Y Hình 2.3: Mặt cắt I-I - Mômen mặt cắt I-I: M I −I = P × h + P × h2 = 1630 × 650 + 1630 × 300 = 1.5485 × 10 N.mm - Mặt cắt I-I đảm bảo khả chịu lực φM n ≥ η∑ γ i M i - Sức kháng tiết diện: φM n = fy × S + S mômen kháng uốn tiết diện 130 × 83 2×( + 992 × 1040) I 12 S= = = 1.98031× 105 N / mm Y 103 ⇒ φM n = fy × S = 130 x 1.98031× 10 = 2.574403 × 10 N.mm - Vậy φM n = 2.574403 × 10 ≥ M = 1.5485 × 10 N / mm ⇒ Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả chịu lực 1.2 Lề hành 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề hành gồm - Xét 1000 mm dài - Hoạt tải người: PL = 0.003x1000 = N/mm - Tỉnh tải: DCbh = 1000 x 100 x 0.25 x 10-4 = 2.5 N/mm 1300 PL DCbh 1300 Hình 2.4: Sơ đồ tính nội lực lề hành 1.2.2 Tính nội lực - Mômen mặt cắt nhịp: DCbh L2bh 2.5 × 1300 = = 5.28 × 10 N.mm + Do tónh tải: M DCbh = 8 PL.L bh × 13002 = = 6.34 × 105 N.mm + Do hoạt tải: M PL bh = 8 - Trạng thái giới hạn cường độ M U = η γ DC × M DC + γ PL × M PL bh bh = 0.95 × (1.25 × 528000 + 1.75 × 634000) = 1681025 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng M S = M DCbh + M PLbh = 528000 + 634000 = 1162000N.mm 1.2.3 Tính cốt thép - Tiết diện chịu lực bxh = 1300 x 100 - Chọn ds = 75 mm - Xác định chều cao vùng nén a × Mu × 1681025 a = d s2 − d 2s − = 75 − 752 − = 0.75 mm ' φ× 0.85 × fc × b 0.9 × 0.85 × 30 × 1000 - Bản mặt cầu coù 28 < f'c = 30 (Mpa) < 56 ⇒ 0.05 ' 0.05 β1 = 0.85 − (fc − 28) = 0.85 − (30 − 28) = 0.836 7 - Xác định khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà c a 0.75 c= = = 0.897 β1 0.836 - Xác định trường hợp phá hoại cho toán cốt đơn c 0.897 = = 0.012 < 0.45 ⇒ Bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo ds 75 - Xác định diện tích cốt thép 0.85 × fc' × a × b 0.85 × 30 × 0.75 × 1300 AS = = = 88.8mm fy 280 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu AS 88.8 ρ= = = 0.0009 b × d s 1300 × 75 ρmin = 0.03 fc' 30 = 0.03 = 0.0032 fy 280 ρ ≤ ρmin ⇒ Chọn hàm lượng cốt thép tốt thiểu để tính As ⇒ A S = ρmin × b × d S = 0.0032 × 1300 × 75 = 312 mm - Choïn φ10a260 , 1300 mm có thép 80 100 1300 Ø10 a 260 Hình 2.5: Bố trí cốt thép lề hành - Theo phương dọc lề hành bố trí φ10a260 Trọng lượng 0.617 kg/m 2.2.4 Kiễm toán trạng thái giới hạn sữ dụng - Tiết diện kiểãm toán Tiết diện chữ nhật coù b x h = 1300 x 100 mm - Bê tông có môđun đàn hồi E c = 0.043γ1.5 fc' = 0.043 × 24001.5 × 30 = 27691.5 MPa c - Cốt thép AII: có φ10a260 - Cốt thép có môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa MS = 1162000 N.mm - ng suất kéo bê tông fc so với khả chịu kéo uốn 0.8fr - Khả chịu kéo uốn 0.8 × fr = 0.8 × 0.63 fc = 0.8 × 0.63 × 30 = 2.76 MPa - ng suất kéo bê toâng M MS 1162000 fc = S = = = 0.536 Mpa Wg bh × 1300 × 1002 6 ⇒ fc < 0.8 × fr Vậy tiết diện chưa bị nứt thoả mãn điều kiện sữ dụng 1.3 Bó vỉa - Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa hình 2.6 hình 2.7 - Với: ao = 20 mm - Ta tiến hành kiểm tra khả chịu lực bó vỉa dạng tường sau: + Sơ đồ tính toán lan can dạng tường sơ đồ dẻo + Chọn cấp lan can cấp dùng cho cầu có xe tải tra bảng:13.7.3.3-1 quy trình 27205 ta có: Bảng 2.1: Lực tác dụng cào lan can Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Phương mằm ngang Phương thẳng đứng Phương dọc cầu Ft = 240 FV = 80 FL = 80 + Khi xe va vào tường + Biểu thức kiểm toán cường độ lan can có dạng Chiều dài lực tác dụng(mm) Lt = 1070 LV = 5500 LL = 1070 R W ≥ Ft RW = MC L2C × M + ì M H + ữ b W × LC − LT H LC = Lt L × H.(M b + M W H) + t÷ + MC 2 + Trong đó: R W : Là sức kháng lan can M W : Sức kháng mômen đơn vị chiều dài trục thẳng đứng M C : Sức kháng mômen đơn vị chiều dài trục nằm ngang M b : Là sức kháng dầm đỉnh H : Là chiều cao tường L C : Là chiều dài đường chảy 1.3.1 Xác định M c : (Tính 1000 mm dài) - Tiết diện tính toán bố trí cốât thép: (hình 2.6) 180 20 200 1000 Ø12 a 200 Hình 2.6: Tiết diện bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng b = 1000 mm h = 200 mm - Cốt thép dùng φ12a200 mm, 1m dài có - Tính toán với toán cốt đơn, tính cốt thép cho bên bên lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: π.φ2 3.14 × 122 As = × = 6× = 678.24 mm 4 φ 12 ds = h − ao − = 200 − 20 − = 174 mm 2 - Xác định chiều cao vùng nén a A S × fy 678.24 × 280 a= = = 7.447 mm ' 0.85 × fc × b 0.85 × 30 × 1000 - Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà a 7.447 c= = = 8.908 mm β1 0.836 - Xác định trừơng hợp phá hoại tiết diện c 8.908 = = 0.051 ≤ 0.45 ds 174 - Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo a 7.447 ⇒ M n = A S × fy × (d s − ) = 678.24 × 280 × (174 − ) = 3.2336733 × 10 N.mm 2 - Sức kháng uốn cốt thép đứng mm Mn 32336733 Mc = = = 3.23367 × 10 N.mm/mm 1000 1000 - Kiểm tra hàm lượng cốt thép Max: ρ ≤ ρmax c ≤ 0.45 - Tương đương với điều kiện: ds Vậy thoả mãn điều kiện cốt thép Max - Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ρ ≥ ρmin - Trong đó: A 678.24 ρ= s = = 0.0039 d s b 174 × 1000 ρmin = 0.03 × fc' 30 = 0.03 × = 0.0032 fy 280 Vậy thoả mản điều kiện cốt thép 1.3.2 Xác định M W H - M W H : Là sức kháng mômen toàn chiều cao tường trục ngang - Tiết diện tính toán bố trí cốt thép: (hình 2.7) 20 2Ø12 260 300 20 200 20 160 20 Tải FULL (29 trang): https://bit.ly/3sx1rcl Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Hình 2.7: Tiết diện bố trí cốt thép theo phương dọc cầu b = 300 mm h = 200 mm - Cốt thép dùng φ12 mm - Tính toán với toán cốt đơn, tính cốt thép cho bên bên lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: π.φ2 3.14 × 122 As = × = 2× = 226.08 mm 4 φ 12 ds = h − ao − 12 − = 200 − 20 − 12 − = 162 mm 2 - Xác định chiều cao vùng nén: a A S × fy 226.08 × 280 a= = = 8.275 mm ' 0.85 × fc × b 0.85 × 30 × 300 - Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà a 8.275 c= = = 9.898 mm β1 0.836 - Xác định trừơng hợp phá hoại tiết diện c 9.898 = = 0.061 ≤ 0.45 ds 162 Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo a 8.275 ⇒ M n = A S × fy × (d s − ) = 226.08 × 280 × (162 − ) 2 = 9.993075 × 106 N.mm - Sức kháng uốn cốt thép ngang toàn chiều cao bó vỉa: M w H = M n = 9.993075 × 10 N.mm - Kiểm tra hàm lượng cốt thép Max: ρ ≤ ρmax c ≤ 0.45 Tương đương với điều kiện: ds - Vậy thoả mãn điều kiện cốt thép Max - Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ρ ≥ ρmin Tải FULL (29 trang): https://bit.ly/3sx1rcl - Trong đó: Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net As 226.08 ρ= = = 0.0047 d s b 162 × 300 ρmin = 0.03 × fc' 30 = 0.03 × = 0.0032 fy 280 - Vậy thoả mản điều kiện cốt thép 2.3.3 Chiêù dài đường chảy L c - Chiều cao bó vóa: H=300 mm Vì không bố trí dầm đỉnh nên: M b = + Với trường hợp xe va vào tường - Chiều dài đường chảy L L × H.(M b + M W H) LC = t + t ÷ + MC 1070 1070 × 300 × (0 + 9.993075 ×10 ) LC = + + = 1548.85 mm ữ 3.23367 ì 10 - Sức kháng tường MC L2C RW = × × M b + ì M W H + ữ ì LC − LT H 3.23367 × 10 × 1548.852 RW = × + ì 9.993075 ì 10 + ữ × 1548.85 − 1070 300 = 3.33899 × 105 N ⇒ Ft = 240000 N < R W = 3.33899 × 105 N Thoả mãn + Với trường hợp xe va vào đầu tường L L H.(M b + M W H) LC = t + t ÷ + MC 1070 1070 300 × (0 + 9993075) + = 1150.58 mm ÷ + 32336.733 - Sức kháng tường: M C L2C RW = × M b + M W H + ữ ì LC LT H LC = RW = 32336.733 × 1150.582 × + 9993075 + ÷ = 248039 N × 1150.58 − 1070 300 ⇒ Ft = 240000 N < R W = 248039 N Thoả mãn I 2.2.Tính toán bu lông neo cột lan can 1.Kích thướt chung - Kích thướt hình học mặt cắt đáy trụ lan can a1 = mm a5 = 61 mm a2 = 174 mm a6 = mm a3 = mm a7 = 61 mm a4 = 190 mm a8 = 130 mm - Chiều cao cột lan can H = 650 mm -Đường kính lỗ trên cột D = 100 mm -Đường kính lỗ cột d= 100 mm 3827845 ... TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM BTCT DUL DẠNG CHỮ T CĂNG SAU I Tính toán thiết kế: Tính toán thiết kế Lan Can Tính toán thiết kế Bản mặt cầu Dầm ngang Tính toán thiết kế dầm chủ BTCT DUL Chữ T căng sau Tính. .. trên: - Toàn cầu gồm nhịp cầu dầm giản đơn dầm T L= 30m BTCT dự ứng lực căng sau - Chiều cao dầm H=1.5m, khoảng cách dầm - Công nghệ chế tạo: Thi công BTCT DUL Căng sau công trường - Cốt thép cường... cốt thép theo phương dọc cầu b = 300 mm h = 200 mm - Cốt thép dùng φ12 mm - Tính toán với toán cốt đơn, tính cốt thép cho bên bên lại bố trí tương tự - Diện tích cốt thép As: π.φ2 3.14 × 122