Tải bản đầy đủ

ĐA cầu BT i CĂNG TRƯỚC

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

MỤC LỤC

THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC

CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ-MÃ ĐỀ 2-4-6-2-4-2

1.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
1.1.1 Số liệu thiết kế
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272-05
- Khổ cầu: B - K = 10.00 m – 1.50 m
- Chiều dài nhịp dầm chính: L = 25.50 m.
- Loại dầm chữ T
- Số dầm chính: 7 dầm.
- Phương pháp: căng trước
h=(

1 1
÷ ) Ltt = (1.02 ÷ 1.7)
25 15

- Chiều cao
- Số dầm ngang: 5 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm ngang: 6.375 m
- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2 m
- Tải trọng : 1HL93

1.1.2 Chọn số lượng dầm, khoảng cách giữa các dầm, chiều dài cánh hẫng
Bề rộng toàn cầu: Btc=10000 + 2x1500 + 2x250 = 13500mm
Ta có:
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Btc = ( n − 1) S + 2 Lc 

 ⇒ Btc ≈ nS
1
Lc ≈ S


2


Chọn khoảng cách giữa các dầm chính: S = 1.6÷2.5m
⇒n=

Btc
B
13500 13500
÷ tc =
÷
= 5.4 ÷ 8.4
2500 1600 2500 1600

Vì n laø soá nguyeân neân n = 6,7,8

⇒ S=
Khi n=6
⇒ LC =

. Chọn S=2300mm.

BTC − (n − 1)S 13500− (6− 1)× 2300
=
= 1000mm
2
2
⇒ S=

Khi n=7

BTC 13500
=
= 1928mm
n
7

. Chọn S=2000mm

BTC − (n − 1)S 13500 − (7− 1)× 2000
=
= 750mm
2
2

⇒ LC =

⇒ S=

Khi n=8
⇒ LC =

BTC 13500
=
= 2250mm
n
6

BTC 13500
=
= 1687mm
n
8

. Chọn S=1700

BTC − (n − 1)S 13500 − (8− 1)× 1700
=
= 800mm
2
2

Số dầm (n)
Khoảng cách dầm (S)
Lc(mm)
6
2300
1000
7
2000
750
8
1700
800
Chọn số dầm chính là 7, khoảng cách giữa các dầm là S = 2000mm, chiều dài
cánh hẫng LC = 750mm.

1.2 THÔNG SỐ VẬT LIỆU:
- Thanh và cột lan can (phần thép):
Thép kết cấu :
SVTH: Lê Đình Toàn

f y = 240 MPa

MSSV: 1351090069

Page 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

( TC JIS G3101:2010 )
- Lề bộ hành, lan can:

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

γ s = 7.85× 10−5 N / mm3
fc' = 30 MPa

Bêtông:

γ c = 2.5× 10-5 N / mm3

Thép có gờ

fy = 300 MPa

:

(TCVN 1651-2008)
- Dầm chính, dầm ngag, mối nối:

γ s = 7.85× 10−5 N / mm3
fc' = 45 MPa

Bêtông:
γ c = 2.5× 10−5 N / mm3
fy = 300 MPa

Thép có gờ:
(TCVN 1651-2008)

γ s = 7.85× 10−5 N / mm3

- Cáp D.Ư.L đường kính danh định 15,2 mm có:
A ps = 143.3 mm2
fpu = 1838.16 MPa

1.3 TẢI TRỌNG:
- Tải trọng thiết kế : HL93

- Tải trọng người đi bộ : 3E-3 Mpa.

Ec = 0.043 × yc1.5 × f c' = 0.043 × 24001.5 × 50 = 35749.529 Mpa
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

MẶT CẮT NGANG KẾT CẤU NHỊP

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

CHƯƠNG 2: LAN CAN-TÍNH TOÁN LAN CAN
VÀ TAY VÒM
2.1 LAN CAN.

2.1.1 Thanh lan can
- Chọn thanh lan can thép ống dường kính ngoài D = 100mm; đường kính
trong d = 90mm
- Khoảng cách giữa 2 cột lan can L = 2000mm
- Sử dụng thép cácbon số hiệu CT3: fy = 240Mpa
- Khối lượng riêng thép lan can :

γ s = 7.85 ×10−5 N / mm3

2.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

w=0.37 N/mm

y

w=0.37 N/mm
O
x

Hình 2.1.1 Tải trọng lên lan can
- Theo phương thẳng đứng :
+ Tĩnh tải : trọng lượng tính toán của bản thân lan can

g =γ

D2 − d 2
100 2 − 90 2
π = 7.85 × 10−5 ×
× 3.14 = 0.117 N / mm
4
4

+ Hoạt tải : tải phân bố

ω = 0.37N / mm

- Theo phương ngang
+ Hoạt tải : tải phân bố

ω = 0.37N / mm

- Theo phương hợp lực của phương ngang và phương thẳng đứng:
+ Tải tập trung: P = 890 N
2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can :
- Theo phương y :
+ Momen do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp
M gy =

g .L2 0.117 × 20002
=
= 58500 Nmm
8
8

+ Momen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp :
M wy =

ω L2 0.37 × 20002
=
= 185000 Nmm
8
8

- Theo phương x :
+ momen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp :

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

M wx =

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

ω L2 0.37 × 20002
=
= 185000 Nmm
8
8

- Theo phương hợp lực giữa lực ngang và lực thẳng đứng
Mp =

P × L 890 × 2000
=
= 445000 Nmm
4
4

- Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can

M = η .  γ DC .M gy + γ LL M wy


(

η

Trong đó

) +(γ
2

LL

M wx

)

2


+ γ LL M p 


là hệ số điều chỉnh tải trọng

η = η D .η I .η R
ηD

=1.00 hệ số dẻo

η I = 1.05
η R = 1.05

hệ số quan trọng
hệ số dư thừa

→ η = 1.00 ×1.05 ×1.05 = 1.1025

γ DC = 1.25
γ LL = 1.75

M = 1.1025 × 


hệ số tải trọng cho tĩnh tải

hệ số tải trọng cho hoạt tải

( 1.25 × 58500 + 1.75 ×185000 )

2

+ ( 1.75 ×185000 ) + 1.75 × 445000 

2

= 1423245.5 Nmm
2.1.1.3 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can

φM n ≥ M

Trong đó
-

φ

= 1 là hệ số sức kháng

- M là momen lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải
- Mn là sức kháng của tiết diện
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Mn = fyS
S là momen khánh uốn của tiết diện
S=

π
3.14
D3 − d 3 ) =
(1003 − 903 ) = 26591.875mm3
(
32
32

→ M n = 240 × 26591.875 = 6382050 Nmm
→ φ M n = 6382050 Nmm ≥ 1423245.456 Nmm
Vậy thanh lan can đảm bảo chịu lực
2.1.2 Cột lan can
Ta tính cho cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can :

B

B

A

A

Hình 2.1.2 Cột lan can
Đối với cột lan can ta chỉ cần kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang vào cột và
kiểm tra độ mãnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân.
* Kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang
- kích thước :
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

h=660mm ; h1 = 310 mm ; h2 = 350 mm
- lực tác dụng :
+ lực phân bố w = 0.37N/mm ở 2 thanh lan can ở 2 bên cột truyền vào cột 1 lực
tập trung P’ = w.L = 0.37x2000 = 740 N
+ Lực tập trung P = 890 N
=> lực tập trung tác dụng vào cột là : P’’ = P + P’ =740+890=1630 N
- ta kiểm toán tại mặt cẳt A-A

Hình 2.1.3:Mặt cắt A - A
- Momen tại mặt cắt A-A :

M A− A = P '' .h + P '' .h2 = 1630 × 650 + 1630 × 300 = 1548500 Nmm
- Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chịu lực khi

φM n ≥ ηγ LL M A− A
- Sức kháng của tiết diện

φM n = f y S

+ S : momen kháng uốn của tiết diện
 150 × 83
 8 × 1843
2×
+ 962 × 150 × 8 ÷+
12
I
 12

S= =
= 262842.02 N / mm
Y
100

=>

φ M n = 240 × 262842.02 = 63082084.8 Nmm

→ φ M n = 63082084.8 ≥ ηγ LL M A− A = 1.1025 ×1.75 × 1548500 = 2987637.188 Nmm
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

=> mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chịu lực
* Kiểm tra độ mãnh của cột lan can
Kl
≤ 140
r

Trong đó : K = 0.75 hệ số chiều dài hữu hiệu
l = 1100 chiều dài không được giằng
r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất ( tại mặt cắt B – B ).

X

Y

Hình 2.1.4:Mặt cắt A - A
r=

Với

I
A

 150 × 83
 8 ×1243
2
I = 2×
+ 66 ×150 × 8 ÷+
= 11738282.67 mm 4
12
 12


A = 150x8x2 + 124x8 = 3392 mm2
→r=



11738282.67
= 58.83
3392

mm

Kl 0.75 ×1100
=
= 14.02 ≤ 140
r
58.83

=> thỏa mãn điều kiên độ mãnh

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

2.2. LỀ BỘ HÀNH
2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành
* Xét trên 1000mm dài
- Hoạt tải người : PL = 0.003x1000 = 3 N/mm
- Tĩnh tải : DC = 1000x100x0.25x10-4 = 2.5 N/mm

Hình 2.2.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành
2.2.2 Tính nội lực
- Momen tại mặt cắt giữa nhịp :
+ Do tĩnh tải :
M DC =

DC.L2 2.5 ×15252
=
= 726757.8 N .mm
8
8

+ Do hoạt tải :
M PL =

PL.L2 3 ×15252
=
= 872109.4 N .mm
8
8

- Trạng thái giới hạn cường độ:
+Tại gối:
M U = 0.7× η.  γ DC × M DC + γ PL × M PL 
= 0.7× 1.1025× (1.25× 726757.8+ 1.75× 872109.4) = 1878932.4N.mm

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

+Tại nhịp:
M U = 0.5× η.  γ DC × M DC + γ PL × M PL 
= 0.5× 1.1025× (1.25× 726757.8+ 1.75× 872109.4) = 1342094.6N.mm

- Trạng thái giới hạn sử dụng:
+Tại gối:
M S = 0.7×  M DC + M PL  = 0.7× [726757.8+ 872109.4] = 1119207.04N.mm

+Tại nhịp:
M S = 0.5×  M DC + M PL  = 0.5× [726757.8+ 872109.4] = 799433.6N.mm

2.2.3 Tính cốt thép
- Tiết diện chịu lực : b x h = 1000 x 100 (mm)
- Chọn a’ = 20 mm : khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê
tông :
ds = h – a’ = 100 – 20 = 80 mm
- Xác định chiều cao vùng nén a :
a = d s − d s2 −

2M u
2 ×1878932.4
= 80 − 80 2 −
= 1.03mm
'
φ × 0.85 × f c × b
0.9 × 0.85 × 30 ×1000

- Bản lề bộ hành có

f c'

= 28 MPa

→ β = 0.85

- Khoản cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà c :
c=

a 1.03
=
= 1.21mm
β 0.85

- Ta có :

c 1.21
=
= 0.015 ≤ 0.45
d s 80

=> bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo

- Xác định diện tích cốt thép :
As =

0.85 f c' .a.b 0.85 × 30 ×1.03 ×1000
=
= 87.55 mm 2
fy
300

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu :
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

As ≥ 0.03b.h.

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

f c'
28
= 0.03 ×1000 × 100
= 280mm 2
fy
300

φ12a 200

=> chọn
=> trong 1000mm có 5 thanh thép ( diện tích As =
2
562.48mm ) bố trí dọc lề bộ hành như hình vẽ.

Hình 2.2.2 Cốt thép lề bộ hành
2.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng :
- Tiết diện kiểm toán : tiết diện chữ nhật có : b x h = 1000x100
- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo
gần nhất :
dc = a’ = 20 mm
- Diện tích của vùng bêtông bọc quanh 1 nhóm thép
Ac = 2dc.b = 2x20x1000 = 40000 mm2
- Diện tích trung bình của bêtông bọc quanh 1 thanh thép
A=

Ac 40000
=
= 8000mm 2
n
5

- Moment do ngoại lực tác dụng vào tiết diện
Ms =

1119207.04

Nmm

- Khối lượng riêng bêtông:

γc

= 2500 Kg/mm3

- Mođun đàn hồi của bêtông
Ec = 0.043 × γ c1.5 ×

f c' = 0.043 × 25001.5 × 30 = 229440 MPa

- Mođun dàn hồi của thép
Es = 200000 MPa
- Hệ số tính đổi từ thép sang bêtông

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

n=

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Es 200000
=
= 6.79
Ec 29440

- Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt :

x = n.



As 
2.d s .b
562.48 
2 × 80 × 1000
. 1 +
− 2 ÷ = 6.79 ×
1
+

2

÷
÷ = 17.37 mm
÷
b 
n. As
1000 
6.79 × 562.48



- Momen quán tính của tiết diện bêtông khi đã nứt :

I cr =

b.x 3
1000 ×17.37 3
2
2
+ n. As . ( d s − x ) =
+ 6.79 × 562.48 ( 80 − 17.37 ) = 16727971.16 mm 4
3
3

- Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra
fs =

Ms
1119207.04
× ( 80 − 17.37 ) × 6.79 = 28.45MPa
( ds − x ) n =
I cr
16727971.16

- Khí hậu khắc nghiệt Z = 23000 N/mm
- Ứng suất cho phép trong cốt thép :
f sa =

3

Z
23000
=3
= 423.66MPa
dc × A
20 × 8000

Ta thấy fsa> 0.6fy = 0.6x280 = 168 MPa
=> chọn fy = 168 MPa để kiểm tra
Ta có fs = 34.22 MPa < fy = 168 MPa . Vậy thoả mãn điều kiện nứt

2.3 BÓ VỈA
- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như hình sau :

Hình 2.3.1 Bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Hình 2.3.2 Bố trí cốt thép theo phương dọc cầu
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau :
+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo
+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải
Lực tác dụng vào lan can :

Phương lực tác
dụng

Lực tác dụng (KN)

chiều dài lực tác
dụng (mm)

Phương nằm ngang

Ft = 240

Lt = 1070

Phương thẳng đứng

Fv = 80

Lv = 5500

Phương dọc cầu

FL = 80

LL = 1070

+ Biểu thức kiểm toán của lan can có dạng :

Rw ≥ Ft
2
Rw =
2 Lc − Lt


M .L2
 8M b + 8M w .H + c c
H






Khi xe va vào giữa tường
L
8H ( M b + M w H )
L 
Lc = t +  t  +
2
Mc
 2
2

Khi xe va vào đầu tường
Lt
H(Mb + M wH )
L 
+  t +
2
Mc
 2
2

Lc =

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Trong đó :
Rw : sức kháng của lan can
Mw : sức kháng moment trên một đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng
Mc : sức kháng moment trên một đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang
Mb : sức kháng của dầm đỉnh
H : chiều cao tường đỉnh
Lc : chiều dài đường chảy
Lt : chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu
Ft : lực xô ngang
2.3.1 Xác định Mc ( tính cho 1000 mm dài )
- Tiết diện tính toán b x h = 1000mm x 200mm và bố trí thép

Hình 2.3.3. Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng

- Cốt thép dùng

φ14a 200

, trong 1000mm có 5 thanh

- Tính toán cho bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại lấy
tương tự
- Diện tích cốt thép As :
As = 5 ×

π .φ 2
3.14 ×142
= 5×
= 769.3mm 2
4
4

- Chọn a’ = 25mm (khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép ngoài bêtông)
ds = h-a’ = 200 – 25 = 175 mm
- xác định chiều cao vùng nén a :
a=

As . f y
0.85 × f .b
'
c

=

769.3 × 300
= 9.05mm
0.85 × 30 ×1000

- Khoản cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

c=

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

a 9.05
=
= 10.65mm
β1 0.85

- Xác định trường hợp phá hoại của tiết diện :
c 10.65
=
= 0.061 ≤ 0.45 →
d s 175

tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo

a

9.05
⇒ M n = φ× A S × fy × (ds − ) = 0.9× 769.3× 300×  175−
÷ = 35409532.73N.mm
2

2 

- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1mm :
Mc =

Mn
35409532.73
=
= 35409.53 N .mm
1000
1000

- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu :
As ≥ 0.03 × b.h.

f c'
30
= 0.03 ×1000 × 200 ×
= 600mm 2
fy
300

Vậy thoả mãn điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.2 Xác định MwH :
- MwH : là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng :
- Tiết diện tính toán b x h = 3000x200mm và bố trí cốt thép :

Hình 2.3.4. Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu
φ14

- Cốt thép dùng 4
mm
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí
tương tự.
- Diện tích cốt thép As:
A s = 4×

π.φ2
3.14× 142
= 4×
= 615.44 mm2
4
4

- Ta có a’= 25 mm
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

ds = h − a' = 200− 25 = 175 mm
a

- Xác định chiều cao vùng nén:
A S × fy
615.44× 300
a=
=
= 24.13 mm
'
0.85× fc × b 0.85× 30× 300
- Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà:
c=

a 24.13
=
= 28.39 mm
β1 0.85

- Xác định trừơng hợp phá hoại của tiết diện:
c 28.39
=
= 0.162 ≤ 0.45
ds
175

Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo
a

24.13
⇒ M n = φ× A S × fy × (ds − ) = 0.9× 615.75× 300×  175−
÷
2

2 
= 27919613.59 N.mm

- Sức kháng uốn cốt thép ngang trên toàn bộ chiều cao bó vỉa:
M wH = M n = 27919613.59 N.mm
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
A s ≥ 0.03× b.h.

f 'c
30
= 0.03× 300 × 200 ×
= 180 mm2
fy
300

Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.3. Chiều dài đường chảy

(L c )

Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên
* Với trường hợp xe va vào giữa tường:
- Chiều dài đường chảy:

Mb = 0

2

L
 L  8× H.(M b + M W .H)
LC = t +  t ÷ +
2
Mc
 2
2

 1070  8× 300× (0 + 26943644.74)
1070
LC =
+ 
= 1989.301 mm
÷ +
2
35359.74718
 2 

- Sức kháng của tường:
RW =


M .L2 
2
×  8× M b + 8× M W .H + c c ÷
2× L c − L t 
H 

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

RW =

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP


2
35359.747× 1989.3012 
×  8× 0 + 8× 26943644.74 +
÷
2×1989.301− 1070 
300


= 468941.26 N

⇒ Ft = 240000 N < R W = 468941.26 N

Thoả mãn
* Với trường hợp xe va vào đầu tường:
2

Lc =

Lt
 L  H.(M b + M W .H)
+  t÷ +
2
Mc
 2
2

 1070  300× (0 + 26943644.74)
1070
LC =
+ 
= 1252.51 mm
÷ +
2
35359.747
 2 

- Sức kháng của tường:
RW =

2
2× L c − L T


M .L2 
×  M b + M W .H + c c ÷
H 



2
35359.747× 1252.512 
RW =
×  0 + 26943644.74 +
÷
2× 1252.51− 1070 
300

= 295256.3 N

⇒ Ft = 240000 N < RW = 295256.3 N

Thoả mãn

CHƯƠNG 3: BẢN MẶT CẦU
3.1 SỐ LIỆU BẢN MẶT CẦU.
- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 2000 mm
- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L1 = 5000 mm

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

L 1 5000
=
= 2.5 > 1.5
L 2 2000

- Xét tỷ số:
được kê trên 4 cạnh
- Chiều dày bản mặt cầu:

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

bản làm việc theo 1 phương mặc dù bản

1 1 
hf =  ÷ ÷.2000 = ( 166 ÷ 250 ) ⇒
 8 12 

Chọn hf = 200 mm
- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:
+ Lớp bêtông Atphan dày 50 mm
+ Lớp bêtông Ximăng bảo vệ dày 40 mm
+ Lớp phòng nước dày 5 mm
- Độ dốc ngang cầu: 1.5 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá vỉa ở tại mỗi gối
- Khối lượng riêng của vật liệu:

3.2. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm.
Trong đó phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó
sau khi tính toán dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của
bản mặt cầu.

Hình 3.2.1. Sơ đồ tính bản mặt cầu

3.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (BẢN HẪNG)
3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản congxon
3.3.1.1. Tĩnh tải
Xét tĩnh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

Hình 3.3.1. Tĩnh tải tác dụng lên bản congxon
* Trọng lượng bản thân:
DC2 = 1000× hf × γ c = 1000× 200× 2.5× 10−5 = 5 N / mm
* Trọng lượng lan can, lề bộ hành:
- Trọng lượng tường bêtông:
P1 = 1000× b1 × h1 × γ c = 1000× 250× 650× 2.5× 10−5 = 4062.5 N
Trong đó:
b1 = 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông
h1 = 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông
- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một
nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa)
b2 × h2 × γ c × 1000 100× 1300× 2.5× 10−5 × 1000
P2 =
=
= 1625 N
2
2
- Trong lượng thanh lan can tay vịn: trên 1 nhịp có hai thanh: Ø100 dày 4
mm, dài 2000 mm
Một thanh lan can có trọng lượng:
D2 − d2
1002 − 902
P3 ' = γ s.
.π.L = 7.85× 10−5 ×
× 3.14× 2000 = 234.17N
4
4
- Trong lượng thanh lan can tay vịn: trên 1 nhịp có hai thanh: Ø100 dày 4
mm, dài 1750 mm
Một thanh lan can có trọng lượng:
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

2
2
D2 − d2
−5 100 − 90
P3 '' = γ s.
.π.L = 7.85× 10 ×
× 3.14× 1750 = 204.89N
4
4

- Trên toàn chiều dài 1 nhịp cầu dài 25.5m có: 11 thanh dài 2000mm và 2
thanh dài 1750m


Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

∑ P ' = 11× 2× P '+ 2× 2× P
3

''
3

3

= 11× 2× 234.17+ 2× 2× 204.89 = 5971.3 N

- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép

T1; T2; T3

và 2 ống thép liên kết Ø 90 dày 4mm, dài 120 mm (hình 3.3)

T1

T2

T3

Cột lan can=Tấm thép + Tấm thép +Tấm thép + Ống liên kết
Hình 3.3.2. Chi tiết cột lan can
T1 122.46 N
* Trọng lượng tấm thép :
T2 51.92 N
* Trọng lượng tấm thép :
T3 19.39 N
* Trọng lượng tấm thép :
10.18 N
* Trọng lượng ống thép Ơ90:
+ Trọng lượng một cột lan can:
P3 '' = 122.46 + 51.92 + 19.39 + 10.18 = 203.95 N
Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhịp 25500
mm có 14 cột
+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

∑ P '' = P ''× 14 = 195.81×14 = 2855.3 N
3

3

- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:

∑ P '+ ∑ P '' = 5971.3+ 2855.3 = 8826.6 N
3

3

- Ta sẽ quy một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng này thành lực phân bố
dọc cầu có giá trị:
∑ P3 '+ ∑ P3 '' = 8826.6 = 0.346 N / mm
L tt
25500
Suy ra: trọng lượng lan can phần thép trên 1000 mm chiều dài bản:
P3 = 0.346× 1000 = 346 N
- Vậy trọng lượng toàn bộ lan can lề bộ hành trên 1000 mm chiều dài bản
mặt cầu tác dụng lên bản hẫng:
DC3 = P1 + P2 + P3 = 4062.5+ 1625+ 346 = 6033.5 N
3.3.1.2. Hoạt tải
- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ
có tải của người đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một
nửa và lan can phần bê tông chịu một nửa, là lực tập trung tại đầu bản congxon)
PPL =

PL × 1000× b 3× 10−3 × 1000× 1500
=
= 2250 N
2
2

(b = 1500 mm: bề rộng phần lề bộ hành)
3.3.2. Nội lực trong congxon
- Sơ đồ tính nội lực:

Hình 3.3.4. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
η = ηD × ηR × ηI

Trong đó:
ηD = 1.0:

hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu

ηI = 1.05

: hệ số quan trọng

SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

Page 24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

ηR = 1.05

GVHD: TS VŨ HỒNG NGHIỆP

: hệ số dư thừa (mức thông thường)

⇒ η = 1× 1.05× 1.05 = 1.1

- Giá trị môme âm tại ngàm:


L2
M = η×  γ DC × DC2 × b + γ DC × DC3 × b + γ PL × PPL × b
2



(Lb = 750 mm: chiều dài bản hẫng)
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
γ DC = 1.25

;

γ PL = 1.75 η = 1.1

;



7502
M u = 1.1× 1.25× 5×
+ 1.25× 6033.5× 750 + 1.75× 2250× 750
2


= 11404078.13N.mm

+ Trạng thái giới hạn sử dụng:
γ DC = 1

;

γ PL = 1 η = 1

;



7502
M s = 1× 1× 5×
+ 1× 6033.5× 750 + 1× 2250× 750
2


= 7618875 N.mm

3.4. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN
Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm
L2 = 2000 mm, cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải
bản rộng 1000 mm
3.4.1. Tĩnh tải và nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm biên
3.4.1.1. Tĩnh tải
- Trọng lượng bản thân:
DC2 = 1000× hf × γ c = 1000× 200× 2.5× 10−5 = 5 N / mm
- Trọng lượng lề bộ hành người đi truyền xuống bó vỉa:
P2 =

b2 × h2 × γ c × 1000 100× 1300× 2.5× 10−5 × 1000
=
= 1625 N
2
2

- Trọng lượng bó vỉa:
P4 = b4 × h4 × γ c × 1000 = 200× 300× 2.5× 10−5 × 1000 = 1500 N
(b2 = 100 mm bề dày lề bộ hành, b4 = 200 mm chiều rộng bó vỉa, h4 = 300
mm chiều cao bó vỉa)
⇒ DC3 = P2 + P4 = 1625+ 1500 = 3125 N
- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu:
SVTH: Lê Đình Toàn

MSSV: 1351090069

hDW = 95 mm
Page 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×