Tải bản đầy đủ

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp cầu phương án dầm super t

THIếT Kế sơ bộ
nghiệp

đồ án tốt

CHNG 2 : THIT K C S
PHNG N S B 1 Cầu btct dl super-t
2.1

Tổng quan cầu dầm BTCT dự ứng lực super-t

2.1.1. Lịch sử phát triển
- ở Việt Nam, lần đầu tiên dầm Super-T đợc đa vào áp dụng cho phần cu dẫn
của dự án cấu Mỹ Thuận là một trong các dự án cầu hiện đại nhất nớc ta. Chiều
dài của dầm Super-T đợc phát triển thành Ln = 40m và đặc biệt là đầu dầm
làm khấc để che phần nhô của xà mũ trụ, tạo mỹ quan đẹp cho tổng thể
toàn bộ công trình. Hơn nữa, phần các nhịp chính của cầu Mỹ Thuận là dạng
kết cấu cầu dây xiên-dầm cứng BTCT DƯL hiện đại, khẩu độ lớn nên sự lựa
chọn dầm Super-T cho phần cầu dẫn là hoàn toan hợp lý. Trong dự án cải tạo
Quốc lộ 10 hiện nay đang đợc xây dựng, dầm Super-T đã đợc áp dụng cho các
cầu Tân Đệ, Quý Cao

2.1.2. Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng
a. Ưu điểm của dầm Super-T

* Kết cấu bê tông dự ứng lực Super-T thể hiện những u điểm sau:
- Cải thiên điều kiện làm việc: Giảm độ võng khi chịu tải, tăng mô men kháng
nứt.
- Sử dụng hiệu quả vật liệu cờng độ cao.
- Tăng khả năng chịu mỏi và phục hồi độ võng sau khi nứt.
Dầm Super-T sử dụng phơng phá căng trớc, các cáp thép cờng độ cao đợc căng
trớc khi đổ bê tông và lực căng truyền vào bê tông qua sự dính bám.
b. Nhợc điểm của dầm Super-T
- Phải mất thời gian thi công bệ đúc và ván khuôn thành ngoài.
- Không luân chuyển đợc ván khuôn thành ngoài.
c. Phạm vi áp dụng của dầm Super-T
- Chiều dài nhịp Ln = 36m đến 40m.

2.2. giới thiệu chung về phơng án
2.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế.

17


THIếT Kế sơ bộ
nghiệp

đồ án tốt

- Tiêu chuẩn 22TCN272 - 05 Bộ Giao thông vận tải
- Tải trọng thiết kế : HL93 , tải trọng ngời 3 KN/m2
2.2.2. Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu.
a. Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp V
- Khổ tĩnh không

: H= 3,5 m

- Chiều dài : B= 25 m
b. Khổ cầu thiết kế
Mặt cắt ngang cầu đợc thiết kế cho 2 làn xe chạy với vận tốc V=60Km/h
Khổ cầu : 7+ 2x1,5 + 2x0,5=11 (m)
c. Đặc điểm địa chất, thuỷ văn


Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:
- MNCN : 5.5 m
- MNTT : 4.05 m
- MNTN : 0.4 m
Đặc điểm địa chất:
- Lớp 1 : Lớp sét pha cát.
- Lớp 2 : Lớp sét cát xám dẻo.
- Lớp 3 : Lớp cát hạt vừa.
- Lớp 4 : Lớp cát hạt vừa.
- Lớp 5 : Cát pha sét có vỏ sò.
- Lớp 6 : Sét cát xám vàng nửa cứng.
- Lớp 7 : Cát pha lẫn sỏi sạn.
2.2.3. Sơ đồ kết cấu
a. Kết cấu phần trên.
Cầu gồm 4 nhịp giản đơn Ln = 38,2m bằng BTCT DƯL, mặt cắt ngang gồm 5
dầm BTCT DƯL Super-T với chiều cao dầm h = 1,75 m, đặt cách nhau 2,15m.
Độ dốc dọc cầu nhịp giữa là 0.0% và nhịp biên là 2% độ dốc ngang cầu 2%.
Chiều dài toàn cầu Lc = 168,75m
b. Kết cấu phần dới.
Gồm 2mố cầu là mố chữ U và đặt trên móng cọc đài thấp, cọc có kích thớc
40x40cm.

18


THIÕT KÕ s¬ bé
nghiÖp

®å ¸n tèt

Trô gåm 3 trô ®Æc th©n hÑp BTCT ®Æt trªn mãng cäc, cäc cã kÝch th íc
40x40cm

19


THIÕT KÕ s¬ bé

®å ¸n tèt nghiÖp

Bè trÝ chung cÇu

168750
5750

100

1800

38200

38200

MNTT:4.05

2.30

100

1800

38200

0%

2%

2%

1800

38200

0%

4600

2%

2%

MNCN:5.5

3.30

B x H=(25x3,5)m
MNTN:0.4

5:1

5:1

-17.70

21c?c dóng
40x40cm,L =20m

21c?c dóng
40x40cm,L =20m

t1

-16.70

-22.10

-22.10
mo

5:1

5:1

5:1

5:1

21c?c dóng
40x40cm,L =20m

18c?c dóng
40x40cm,L =20m

5:1

5:1

18c?c dóng
40x40cm,L =20m

t2

20

-22.10
t3

m4


2.3 Số liệu tính toán:
2.3.1. Khổ cầu :
Khổ cầu:

Bcầu = 7 + 2x1,5+ 2x0,5 = 11 m

Bề rộng phần xe chạy:

B=7m

Bề rộng phần ngời đi bộ: Blề = 2x1,5 = 3 m
Bề rộng phần lan can:

Blc = 2x0,5 = 1 m

2.3.2. Khổ thông thuyền:
Khổ tĩnh không:
Chiều dài:

H= 3,5 m
B= 25 m

2.3.3. Tải trọng thiết kế:
HL93.
Tải trọng ngời đi bộ: 300 (kG/m2).
2.3.4. Các yếu tố hình học của cầu:
Dạng kết cấu nhịp:

Cầu dầm.

Dạng mặt cắt:

Super T.

Vật liệu kết cấu:

BTCT dự ứng lực.

Công nghệ chế tạo:

Căng trớc.

Cấp bê tông:

50Mpa

Loại cốt thép DƯL:
Quy trình thiết kế:

K15
22 TCN 272 05.

Xe tải thiết kế:

2.3.5. Vật liệu thiết kế:
a. Bê tông dầm chủ cấp Grade 50 có các chỉ tiêu sau:
'
+ f c = 45MPa


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

+ c = 24kN / m3
+ Ec = 0, 043 ì c1,5 ì

,

f c = 33914,98MPa

,

+ f r = 0, 63 f c = 4, 226 MPa
b. Bê tông bản mặt cầu:
+ f c , = 35MPa
+ c = 24kN / m3
+ Ec = 0,043 ì c1,5 ì

,

f c = 29910,2 MPa

,

+ f r = 0,63 f c = 3,727 MPa
c. Cốt thép DƯL loại tao 15,2 mm có độ tự chùng thấp :
+ Cấp thép 270
+ Mô đun đàn hồi E p = 197000 MPa
+ Diện tích một tao : 138.7 mm 2
+ Cờng độ chịu kéo khi uốn . f pu = 1860 MPa
+ Giới hạn chảy của thép f py = 0,9 f pu = 1674 MPa
d. Cốt thép thờng: G60
+ Mô đun đàn hồi Es = 200000MPa
+ Giới hạn chảy của thép f y = 420MPa
+ fu = 620MPa

2.4. Các hệ số tính toán:
2.4.1. Hệ số tải trọng:
Hệ số vợt tải hoạt tải = 1, 75
2.4.2. Hệ số xung kích:
1+IM = 1,25
2.4.3. Hệ số làn:
Số làn xe:

nlàn= 7/3,5 = 2 nlàn=2(làn xe).

Hệ số làn

1, 2 nlan = 1
1 n = 2

lan
mlàn= 1
mlàn=
0,85 nlan = 3
0, 65 nlan > 3

2.5. kích thớc cấu tạo dầm chủ:
21


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

2.5.1. Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp:
- Căn cứ vào hình dạng mặt cắt sông với phơng án đã sơ bộ lựa chọn và
đề xuất các phơng án cầu .
Chiều dài nhịp:

L = 38,2 (m).

Tổng chiều dài toàn dầm là 38,2 (m), để hai đầu dầm mỗi bên 0,35 (m)
để kê gối
Chiều dài nhịp tính toán: Ltt= L 2x0,35 m = 38,2- 2x0,35 =37,5 m
Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 37,5 m
2.5.2. Lựa chọn số dầm chủ:
- Trờng hợp nhiều dầm thì chiều cao dầm thấp, nội lực giảm , do đó giảm
chiều dài cầu và chiều cao đất đắp đầu cầu, giảm chi phí xây dung
công trinh, nhng lại tăng chi phí vật liệu cũng nh chi phí thi công kết cấu
nhịp.
- Trờng hợp ít dầm thì chiều cao dầm tăng do đó tăng chiều dài cầu và
chiều cao đất đắp đầu cầu. Nội lực dầm chủ tăng lên dẫn đến tăng chi
phí xây dung công trình.
Bề rộng toàn cầu B= 2x3,5+2x1,5+2x0,5 =11,0 m.
- Số lợng dầm chủ: Nb=5
Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo
dốc ngang thoát nớc độ dốc ngang là : 2%
- Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,4cm, lớp
bêtông Asphan trên cùng có chiều dày 5cm.
Khoảng cách giữa các dầm chủ S= 2150 mm
Lề ngời đi cùng mức với mặt cầu phần xe chạy và đợc ngăn bằng vạch sơn
rộng0,2m.
Bố trí dầm ngang tại các vị trí : Đầu dầm Nn= (Nb-1) x 2 = 8/nhịp
Phần cánh hẫng:

d

o
e

=

B ( N b 1) S 2 ì150 11000 (5 1) ì 2150 2 ì 150
=
= 1050mm
2
2

Chiều dày bình quân của bản: ts= 20 cm
Lớp bê tông atphan dày: t1= 5 cm
Lớp phòng nớc : t2= 0,4 cm

22


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

Mặt cắt ngang cầu
1/2 Mặt cắt giữa nhịp

1/2 Mặt cắt gối
11000

1500

500

3500

3500

500

1500

Lớ p bê tông nhựa dày 5cm
600

Lớ p phòng n ớ c dày 0,4cm
Vạ ch sơn 10cm

Bản mặt cầu thay đổi 17- 23cm
2%

Vạ ch sơn 10cm

2465

2%

150

1050

4X2150 =8600

1200

2.5.3. Cấu tạo dầm chủ:
Dầm chủ là dầm super- T bằng bê tông DƯL căng trớc. Dầm gồm 2 phần: phần
đầu và phần giữa dầm.
Tại vị trí đầu dầm đợc cắt khấc để kê lên gối.
Chi tiết nh hình vẽ:
- Tại vị trí giữa dầm:
+ Chiều cao dầm là: 1750mm
.
+ Chiều rộng bản cánh trên
là: 2100mm.
+ Chiều rộng đáy dầm:
700mm.
- Tại vị trí đầu dầm :
+ Chiều cao dầm: 800mm.
+ Chiều rộng bản cánh trên:
2100mm.
+ Chiều rộng đáy dầm: 890mm.

Các kích thớc chi tiết mặt cắt đợc thể hiện nh hình vẽ:

23


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

2100/2 =1050

432

1020

Phần không cắ
t cánh
chỉcó ở dầmbiên

100

1750

10

800

10

1
Vát 20x20

890

1

1
50

590

1

Vát 20x20

100

110

210 300

10

110

2100/2 =1050

600

75
75

40

10

820

30

40

30

600

75
75

2100/2 =1050

Thiết kế

700

Mặt cắt ngang giữa dầm

Mặt cắt mgang tại

gối
2.5.4. Cấu tạo dầm ngang:
Dầm ngang đợc bố trí tại vị trí 2 gối của dầm.
Chiều dày của dầm ngang : tdn= 750 mm.
Chi tiết mặt cắt ngang của dầm ngang nh hình
vẽ :
Diện tích của dầm ngang : Adn = 0,671. m2
2.5.5. Bố trí vách ngăn :
Mỗi dầm bố trí 2 vách ngăn.
+ Diện tích của vách ngăn : Avn= 1,032 m2.
+ Chiều dày vách ngăn : tvn= 150 mm

2.6. Xác định tĩnh tải dầm chủ:
2.6.1. Tĩnh tải giai đoạn 1.
a. Dầm dọc chủ:
- Quy đổi mặt cắt dầm: Để thuận tiện cho quá trình tính toán thì ta phải
quy đổi từ mặt cắt dầm super-T theo nh cấu tạo về dạng mặt cắt chữ T
với các kích thớc quy đổi xác định nh sau
- Xét đoạn cắt khấc:

972

890

24

800

725

800

75

100

75

2100
75

2100


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

Diện tích tiết diện : A0= 0,861851 m2 .

c = 24kN / m3

Tỷ trọng bê tông:

Trọng lợng của đoạn dầm: DCd0= (0,85 x 0,861851 x 2400 x 2)/37,5 = 0,937
kN/m.
- Xét đoạn dầm đặc:

1750

1675

1750

75

75

2100
75

2100

872

700

Diện tích tiết diện : A1= 1,6175 m2.
Tỷ trọng bê tông:

c = 24kN / m3 .

Trọng lợng của đoạn dầm: DCd1= (1,35x1,6175x2400x2)/37,5= 2,79 kN/m
- Xét đoạn dầm còn lại :
2100
820

40

600

110

100

57

75
75

30

30

2100

110
1750

241

50

210

300

590

432

220

700

Có diện tích :
Tỷ trọng bê tông:

700

A= 0,6086m2.

c = 24kN / m3 .

Trọng lợng đoạn dầm DCd = ( A ì c ì ( L 2 ì 1,35 2 ì 0,85 ) ) / 37,5 = 13,152 kN/m.
Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng dải đều trên suốt chiều dài dầm:

25

1750

40

1452

600


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

DCdc = DCd 0 + DC1 + DCd = 16,57 kN/m
b. Tĩnh tải bản mặt cầu:
Abm = b s ì ts = 2,15 ì 0, 2 = 0,43m 2
DCbm = Abm ì c = 0, 43 ì 24 = 10,32kN / m
c. Tĩnh tải dầm ngang:
DCdn =

Adn ì tdn ì N n
0, 671ì 0, 75 ì 8
ì c =
ì 24 = 0,51kN / m
N b ì Ltt
5 ì 37,5

d. Tĩnh tải vách ngăn:
DCvn =

Avn ì tvn ì 2 ì c 1, 03185 ì 0,15 ì 2 ì 24
=
= 0,19kN / m
Ltt
37,5

e. Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép:
DCvk = c ì 0.9 ì 0.03 = 0, 64kN / m
f. Tĩnh tải lan can tay vịn:
Phần thép có trọng lợng: DCt= 0,15kN/m.
Phần bê tông có trọng lợng: DCbt= (0.5x0.425+0.5x0.1)x24= 6,30kN/m.
Tổng DClc=DCt+DCbt= 6,45 kN/m.
- Vậy tĩnh tải tiêu chuẩn GĐI: DCtc = 46,67 KN/m

- Tĩnh tải tính toán: DCtt = 1, 25 x 46, 67 = 58,33KN / m
2.6.2. Tĩnh tải giai đoạn II (DW).
Lớp bê tông atphan : t1= 0,05 m
Lớp phòng nớc

:t2= 4.10-3 m

1 = 22,50kN / m3 .
2 = 18kN / m3 .

+ Tổng trọng lợng lớp phủ mặt cầu :
DWlp = (t1. 1 + t2. 2 ).S = 2,57kN/m
+ Các tiện ích (cột đèn ,biển báo) : DWti = 0, 05kN / m .
- Tĩnh tải tiêu chuẩn:

DW=DWti + DWlp = 2,62 kN/m

- Tĩnh tải tính toán:

DWtt = 1,5 x 2, 62 = 3,93KN / m

2.7. xác định hệ số phân bố ngang của hoạt tải.
2.7.1. Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng ngời
- iu kin tớnh toỏn :
+ Tớnh h s phõn b ngang do ti trng Ngi.

26


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

+ Tớnh h s phõn b ngang cho dm biờn do ti trng HL93 trong trng hp xp ti
mt ln.
- V tung AH ỏp lc gi R1.

11000

1200
500

2150

600

2150

2150

2150

1800
1500
Xe thiết kế

0.209

0.628

1.047

1.000

1.326

1.558

Ng ời

Tớnh h s phõn b ngang cho dm biờn.
- Tớnh h s phõn b ngang i vi ti trng Ngi di u :
+ Cụng thc tớnh : g =



( y1 + y 2 )
.ble
2

Trong ú :
+ ble : L b rng ca l i b.
+ y1 : L tung AH ti v trớ mộp ngoi ca ti trng Ngi.
+ y2 ; L tung AH ti v trớ mộp trong ca ti trng Ngi.
a. H s phõn b ngang ca ti trng Ngi i vi dm biờn :
gNg =

1
(1,326+ 0,628).1,5= 1,465
2

b. Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong
g=

2 2
= = 0.4
n 5

Vi n: l s dm ch, n = 5 dm
2.7.2. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa
(dầm trong):
Với dầm Super T, hệ số phân bố ngang đợc tính theo công thức sau.

27

1200

trờn


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

a. Với một làn thiết kế (sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) :
0,35

S
g mg1 =

910

0,25

S .d
2 ữ
Ltt

0,35

2150
=

910

0,25

2150 ì1750


2
37500

= 0,3072

d :chiều cao của dầm.
b. Với 2 hoặc nhiều hơn 2 làn thiết kê(sử dụng bảng 4.6.2.2.2.a-1) :
0,6

g mg 2

0,125

S S .d
=
ữ 2 ữ
1900 Ltt

0,6

0,125

2150 2150 ì 1750
=


2
1900 37500

= 0,5136

Phạm vi áp dụng công thức trên :
1800 s 3500
450 d 1700


6000 L 43000
N b 3
Vậy không nằm trong phạm vi áp dụng, nên sử dụng phơng pháp đòn bẩy!
c. Theo phơng pháp đòn bẩy:
1800

1200

1800

1800

Xe thiết kế

0.302

1.000

0.581

2150

0.581

0.302

2150

c.10. Với 1 làn thiết kế :
1

gHL1= ì 2 ì 0,581ữ = 0,581

2

c.2. Với 2 hoặc nhiều hơn 2 làn thiết kế
1

gHL2= . ( 1 + 0,163 + 0, 442 ) = 0,803
2

2.7.3. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm biên:
a. Với 1 làn xe (tính theo phơng pháp đòn bẩy):
- Xp ti trng bt li lờn AH phn lc gi.

28


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

- Tớnh h s phõn ngang i vi xe ti v xe 2 trc thit k :
+ Cụng thc tớnh : g =

1
Yi
2

+ H s phõn b ngang ca xe ti v xe 2 trc thit k i vi dm biờn khi xp trờn 1
ln :
gmb1 =

1
. (1,047 + 0,209) = 0,628
2

b. Đối với 2 hoặc nhiều hơn 2 làn xe thiết kế:
d

g mb 2 = g mg ì 0,97 + e ữ trong đó 0 d e 1400 .
8700

de=700 mm nằm trong phạm vi áp dụng công thức này!
700

g mb 2 = 0,5136 ì 0,97 +
ữ = 0,539
8700

2.7.4. Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm
giữa(dầm trong).
a. Với 1 làn thiết kế chịu tải trọng:
0,6

0,1

0,6

0,1

S H
2150 1750
g vg1 =
ữ ữ =

ữ = 0, 602
3050 Ltt
3050 37500
b. Với 2 làn thiết kế hoặc hơn 2 làn :
0,8

g vg 2

0,1

0,8

0,1

S H
2150 1750
=
ữ ữ =

ữ = 0, 709
2250 Ltt
2250 37500

Trong đó :

H : chiều cao dầm

Phạm vi áp dụng công thức :
+ 450 d 1700 .
+ 1800 S 3500 .
+ 6000 L 43000 .
+ Nb 3 .
Vậy không nằm trong phạm vi áp dụng, nên sử dụng phơng pháp đòn
bẩy!
Theo trên ta có hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt của dầm giữa :
gvg1= 0,581
gvg2= 0,803
2.7.5. Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm biên:

29


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

a. Với một làn thiết kế : Đã tính ở phần trên.
gHL2= 0,628
gLan2= 0,628
b. Với 2 làn thiết kế hoặc hơn 2 làn:
d

g vb = 0.8 + e ữg vg = 0,598
3050


với 300 d e 1400

Vì de= 700 mm nằm trong phạm vi áp dụng công thức này.
Hệ số phân bố lực cắt thiết kế của các dầm biên :
gvbHL= gHL2= 0,598.
gvbLan= gLan2= 0,598
2.7.6. Tng hp h s phõn b ngang ti cỏc mt ct.
a. H s phõn b ngang ti cỏc dm biờn.
STT

S ln

1

1 ln

2
3
4

2 ln

H s PBN Kớ hiu

xeti

Ti trng
g
gln
0.628
0.628

1,465

xe2trc

gng

Mụmen

gM

g
0.628

Lc ct

gv

0.628

0.628

0.628

1,465

Mụmen

gM

0.628

0.628

0.628

1,465

Lc ct

gv

0,598

0,598

0,598

1,465

b. H s phõn b ngang i vi dm gia.(dm trong)
STT

S ln

1

1 ln

2
3
4

2 ln

H s PBN Kớ hiu

gxeti

Ti trng
gxe2trc
gln

gng

Mụmen

gM

0,581

0,581

0,581

0.400

Lc ct

gv

0,581

0,581

0,581

0.400

Mụmen

gM

0,803

0,803

0,803

0.400

Lc ct

gv

0,803

0,803

0,803

0.400

2.7.7. Xỏc nh h s phõn b ngang tớnh toỏn.
- So sỏnh h s phõn b ngang gia dm biờn v dm trong thỡ h s PBN i vi dm
trong l ln hn tc l dm trong chu lc bt li hn dm biờn nờn ta tớnh toỏn thit k
cho dm trong.
- So sỏnh hai trng hp l xp ti trờn 1 ln v xp ti trờn c 2 ln ta thy trng
hp xp ti trờn c 2 ln bt li hn nờn ta tớnh toỏn xp ti trờn c 2 ln.
- Kt hp 2 iu kin trờn thỡ ta s dng h s PBN ti cỏc mt ct cho trng hp:
dm thit k l dm trong v s ln xp ti l 2 ln.
STT

S ln

H s PBN Kớ hiu

30

Ti trng


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

1
2

Tớnh toỏn

Thiết kế

gxeti

gxe2trc

gln

gng

Mụmen

gM

0,803

0,803

0,803

0.400

Lc ct

gv

0,803

0,803

0,803

0.400

- Nh vy ta ó chn tớnh toỏn thit k cho dm bt li l dm trong nờn tt c cỏc s
liu v kt qu tớnh toỏn sau ny u tng ng vi dm trong.
2.7.8. Hệ số điều chỉnh tải trọng:

= D . R . I
+ D : hệ số dẻo

D = 1 với các kết cấu thông thờng theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
+ R :hệ số d thừa.

R = 1 đối với mức d thừa thông thờng.
+ I :hệ số quan trọng.

I = 1,05 cầu thiết kế là quan trọng.
Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng.

= 1 ì 1 ì 1.05 = 1.05 >0.95.

2.8. tính nội lực.
2.8.1. Mặt cắt tính toán.
+ Mặt cắt gối X0.
+ Mặt cắt X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m.
2.8.2. Xác định hoạt tải HL93:
a. Xe tải thiết kế:

b. Xe hai trục thiết
kế:
Xe hai trục gồm một
cặp trục 110kN cách
nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang của các bánh lấy bằng 1800mm.
c. Tải trọng làn:

31


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9.3 kN/m phân bố đều theo
chiều dọc. Theo chiều ngang cầu đợc giả thiết là phân bố đều trên chiều
rộng 3000mm.
2.8.3. Vẽ đờng ảnh hởng nội lực tại các mặt cắt.
a. Đờng ảnh hởng mô men:
Đ ah Mo

9.375

Đ ah M4

1

b. Đờng ảnh hởng lực cắt:

0.5
0.5

Đ ah Vo

Đ ah V4

c. Tính diện tích đờng ảnh hởng.
- Din tớch AH mụmen ti mt ct cỏch tim gi 1 on bng x tớnh theo cụng thc:
=

x( L x)
2

- Din tớch AH lc ct ti mt ct cỏch tim gi 1 on bng x tớnh theo cụng thc:
+ =

( L x) 2
2L

- =

x2
2L



= ++ -

Bng kt qu tớnh din tớch AH ni lc ti ct mt ct:
MT

CC I LNG

CT

L(m)

Mo

37.5

M4

x(m)

DIN TCH AH
y1=(l-x)/l

v+(m2)

v-(m2)

Tng
(m2)

y=x(l-x)/l

0

37.5

0.000

0.00

0.00

37.5

18.75

18.75

9.375

175.78

175.78

V0

37.5

0

37.5

1.000

0.000

18.75

0.00

18.75

V4

37.5

18.75

18.75

0.500

0.500

4.69

-4.69

0.00

Xác định các mặt cắt đặc trng:
+ Mặt cắt gối X0.

32

y2=x/l

M(m2)

l-x (m)


§å ¸n tèt nghiÖp
s¬ bé

ThiÕt kÕ

+ MÆt c¾t X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m.

2.8.4. TÝnh to¸n néi lùc.
a. Tính nội lực do tĩnh tải
- Để tính nội lực do tĩnh tải thi ta tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH va tính toán lục theo các
công thức:

M1tc =qtc ΩM ;

M1tt =qtt ΩM

V1tc =qtc ΩM ;

V1tt =qtt ΩM

Trong đó :
+ qtc ,qtt: Tĩnh tải tiêu chuẩn và tĩnh tải tính toán
+ M1tc , M1tt : Mômen uốn tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải
+ V1tc , V1tt: Lực cắt tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải
+ ΩM ,ΩM: Tổng diện tích đường ảnh hưởng mômen uốn và lực cắt của mặt
cắt cần xác định nội lực
-Bảng tổng hợp do tĩnh tải:
Nộ
i
lực

Diện
tích
ĐAH

Tĩnh tải
tiêu chuẩn
(kN/m)

Nội lực tính toán

Nội lực tiêu chuẩn
(TTGH sử dụng)

ω

DCtc

DWtc

DCtc.ω

M0

0.00

46.67

2.62

M4

175.78

46.67

2.62

0.00
8203.6
5

V0
V4

18.75
0.00

46.67
46.67

2.62
2.62

875.06
0.00

DWtc.ω
0.00

Tổng

Đơn
vị

(TTGH cường độ I)
1,25.DCtc.ω

1,5.DWtc.ω

Tổng

0.00

0.00

0.00

KNm

460.54

0.00
8664.2
0

10254.57

690.82

10945.38

KNm

49.13
0.00

924.19
0.00

1093.83
0.00

73.69
0.00

1167.52
0.00

KN
KN

b. Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng ngươì.
- Để tính nội lực do tải trọng làn (lane) và tải trọng người (people) thì ta xếp tải trọng dải
đều bất lợi lên ĐAH và tính toán nội lực.
- Công thức tính nội lực do tải trọng làn:
Mhtt = γ h . M1tc;

Mhtc =g1.q1. ΩM ;

Mh’ =g1.q1. ΩM ;

Vhtc =g1.q1. ΩV ;

Vh’ =g1.q1. ΩV ;Vhtt = γ h . V1tc;

- Công thức tính nội lực do tải trọng người:
Mngtc =gng.qng. ΩM ;

Mng’ =gng.qng. ΩM ;

Mngtt = γ h . Mngtc;

Vngtc =gng.qng. ΩV ;

Vng’ =gng.qng. ΩV ;

Vhtt = γ h . Vngtc;

Trong đó:
+ q1 , gng: Tải trọng làn va tải trọng người dải đều
+ Mhtc , Mhtt, Mh’: Mômen uốn tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi do hoạt tải
+ Vhtc, Vhtt, Vh’: Lực cắt tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi do hoạt tải

33


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

+ M, M: Tng din tớch AH mụmen un v lc ct ca mt ct cn xỏc nh ni lc
+ g1, gng: H s phõn b ngang ca hot ti, ti trng ln v ti trng ngi
+ h : H ti trng ca hot ti
+ Ti trng ln v ti trng ngi khụng xột n h s xung kớch

Bng tng hp ni lc do ti trong ln (Lane) v ti trng ngi :
N
i

Din
tớch

lc

AH

H s
phõn b
ngang

Ti trng

Ni lc tiờu chun
(TTGH s dng)

M4
V0

+
175.8
18.75

qln
9.3
9.3

qng
4.5
4.5

gln
0.803
0.803

gng
0.4
0.4

g.qln.+
1312.71
140.02

g.qng.+
316.40
33.75

V4

4.69

9.3

4.5

0.803

0.4

35.02

8.44

Ni lc tớnh toỏn

n

(TTGH cng I)

v

h .g.qln.+

h .g.qng.+

2297.24
245.04

553.71
59.06

KNm
KN

61.29

14.77

KN

c. Tớnh ni lc do xe ti thiờt k (Truck)v xe 2 trc thit k (Tandem).
- tớnh ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k ta xp ti trng lờn ng nh hng
theo s bt li nht v tớnh ni lc.Vớ d ta cú th xp nh sau :
xe 2 truùc thieỏtkeỏ

xe 2 truùc thieỏtkeỏ

xe taỷithieỏtkeỏ

xe taỷithieỏtkeỏ

1

L/4
ẹAH M

ẹAH V

- Cụng thc tớnh ni lc do xe ti v xe 2 trc thit k
M htc = g h m Pi yiM
Vhtc = g h m Pi yiV
-

M
; M 'h = g h m(1 + IM ) Pi yi
V
; V 'h = g h m(1 + IM ) Pi yi

Trong ú :

34

tt
tc
; M h = (1 + I M ) h M h
tt
tc
; Vh = (1 + I M ) hVh


§å ¸n tèt nghiÖp
s¬ bé

ThiÕt kÕ

+ Mhtc ,Mhtt ,Mh’ :Mô men uốn tiêu chuẩn, tính toán, và mô men uốn khi tính mỏi do hoạt tải
+ Vhtc, Vhtt ,Vh’ : Lực cắt tiêu chuẩn ,tính toán và mô men uôn khi tính mỏi do hoạt tải
+ yiM, yiV : l à tung độ Đah mô men và lực cắt tại vị trí trục thứ i
+ gh : hệ số phân bố ngang của hoạt tải ,tải trọng làn và tải trọng người
+ 1+IM : hệ số xung kích của hoạt tải
+ γ h :Hệ số tải trọng của hoạt tải
-Tính mô men tại mÆt c¾t X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m.
+Xếp tải lên ĐAH:
1.2

110kN
4.3

110kN
4.3

145kN

35kN

9.375

145kN

18.75

18.75

+Bảng tính kết quả nội lực :
CÁC ĐẠI LƯỢNG

Xe tải thiết kế

Vị trí đặt tải

Tung độ ĐAH

Tải trọng trục

Xe 2 trục thiết kế

x1

x2

x3

x4

x5

x6

14.45

18.75

23.05

18.75

19.95

0

y1

y2

y3

y4

y5

y6

7.225

9.375

7.225

9.375

8.775

0

P3

P2

P1

P1

P2

P3

145

145

35

110

110

0

1047.63

1359.38

252.88

1031.25

965.25

0.00

NL do tải trọng trục

Pi x yi=

Tổng(KNm)

Tổng Pi x yi=

2659.88

1996.50

Hệ số PBN mômen

g=

0.803

0.803

Do hoạt tải tiêu chuẩn
Do hoạt tải tính toán

Mhtc ( KNm)
Mhtt (KNm)

2135.88
4672.24

1603.19
3506.98

Tính lực cẳt tại mặt căt 0-0(mặt cắt gối).
+Xếp tải lên ĐAH:

35


§å ¸n tèt nghiÖp
s¬ bé

ThiÕt kÕ

1.2

1.0

110kN

110kN
4.3

4.3

145kN

145kN

35kN

37.5

ĐAH lực cắt tại mặt cắt gối (0-0).
+Bảng kết quả tính nội lực:
CÁC ĐẠI LƯỢNG

Xe tải thiết kế

Vị trí đặt tải

Tung độ ĐAH

Tải trọng trục

Xe 2 trục thiết kế

x1

x2

x3

x4

x5

x6

0

4.3

8.6

0

1.2

0

y1

y2

y3

y4

y5

y6

1

0.885

0.771

1

0.968

0

P3

P2

P1

P1

P2

P3

145

145

35

110

110

0

145.00

128.33

26.99

110.00

106.48

0.00

NL do tải trọng trục

Pi x yi=

Tổng(KNm)

Tổng Pi x yi=

300.31

216.48

g=

0.803

0.803

Do hoạt tải tiêu chuẩn

Vhtc( KN)

241.15

173.83

Do hoạt tải tính toán

Vhtt(KN)

527.51

380.26

Hệ số PBN lực cắt

- Lực cắt tại mặt cắt IV – IV (mặt cắt L/2)
+Xếp tải lên ĐAH:
1.2

110kN
4.3

4.3

145kN

145kN

0.5

0.5

110kN

18.75

35kN

18.75

+ Bảng kết quả tính nội lực
CÁC ĐẠI LƯỢNG
Vị trí đặt tải

x1

Xe tải thiết kế
x2
x3

36

x4

Xe 2 trục thiết kế
x5
x6


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế
18.75

23.05

27.35

18.75

19.95

0

Tung AH

y1
0.5

y2
0.385

y3
0.271

y4
0.5

y5
0.468

y6
0

Ti trng trc

P3
145

P2
145

P1
35

P1
110

P2
110

P3
0

72.50

55.83

9.49

55.00

51.48

0.00

NL do ti trng trc
Tng(KNm)

H s PBN lc ct

Pi x yi=
Tng Pi x
yi=
g=

137.81
0.803

106.48
0.803

Do hot ti tiờu
chun

Vhtc( KN)

110.66

85.50

Do hot ti tớnh toỏn

Vhtt(KN)

242.07

187.04

2.8.5.Tng hp ni lc:
- Ni lc sau khi tớnh toỏn c s c t hp theo cỏc TTGH vi cỏc h s ti trng
tng ng. Tuy nhiờn õy ta ch cn thnh lp 2 t hp ti trng:
+ T hp ti trng 1: Ni lc do ti trng tiờu chun tớnh toỏn thit k theo
TTGH s dng.
+ T hp ti trng 2: Ni lc do ti trng tớnh toỏn tớnh toỏn thit k theo TTGH
cng 1.
- i vi mi t hp ti trng ta cn thnh lp 2 trng hp ti trng gia tnh ti v
hot ti nhm tỡm ra trng hp ti trng bt li nht s khng ch thit k:
+ TH1: Tnh ti + Xe ti thit k + ti trng ln + on ngi.
+ TH2: Tnh ti + Xe 2 trc thit k + ti trng ln + on ngi.
- Bng tng hp ni lc tiờu chun ( thep TTGH s dng)
Ni
lc
M4
V0
V4

Do tnh ti TC
Tnh ti
1
8203.65
875.06
0.00

Tnh
ti 2
460.54
49.13
0.00

Do hot ti tiờu chun
Xe ti
2135.88
241.15
110.66

Xe 2 trc
1603.19
173.83
85.50

Ln
1312.71
140.02
35.02

TT +
Xe ti +
Ln +
Ngi
11939.85
1339.11
154.13

TT+Xe 2
trc + Ln
+ Ngi

Ni lc
TC Max

n
v

11496.50
1271.79
128.97

11939.85
1339.11
154.13

KNm
KN
KN

TT+Xe 2
trc + Ln
+ Ngi

Ni lc
TC Max

n
v

Ngi

TT +
Xe ti +
Ln +
Ngi

Ngi
316.40
33.75
8.44

- Bng tng hp ni lc tớnh toỏn (theo TTGH cng I)
Ni
lc

Do tnh ti TT

Do hot ti tớnh toỏn

Tnh ti 1

Tnh
ti 2

Xe ti

Xe 2
trc

M4

10254.57

690.82

4672.24

3506.98

2297.24

553.71

17450.52

16303.30

17450.52

KNm

V0

1093.83

73.69

527.51

380.26

245.04

59.06

1999.13

1851.88

1999.13

KN

V4

0.00

0.00

242.07

187.04

61.29

14.77

318.14

263.11

318.14

KN

Ln

Căn cứ trên các giá trị nội lực tính toán thì ta chọn.

37


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

Max(MuCD) = 17450.52 kN.m
Max(MuSD) = 11939.85 kN.m

2.9. Tính toán và bố trí cốt thép dầm chủ
2.9.1. Tính toán diện tích cốt thép DƯL
Dùng loại tao tự chùng thấp Dps=15.2mm
Loại tao thép DƯL có độ tự chùng thấp
Cờng độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu=1860MPa
Hệ số quy đổi ứng suất : 1 = 0.9
Cấp của thép: 270
Giới hạn chảy: fpy=0,9.fpu=1674Mpa
ứng suất trong thép DƯL khi kích: fpj=0,75.fpu=1395MPa
Diện tích một tao cáp : Aps1=138.7 mm 2
Mô đun đàn hồi cáp: Ep=197000MPa
,

Bê tông dầm cấp : f c1 = 50 MPa
Mô men tính toán : M u = 17450.52KN .m
Đối với cấu kiện BTCT chịu uốn và chịu kéo DƯL thì hệ số sức kháng=1
Theo kinh nghiệm diện tích mặt cắt ngang cốt thép DƯL có thể tính gần
Mu
đúng: A psg =
0.85 ì f pu ì 0.9 ì H
Apsg=7.008x103 mm2
Số tao cáp DƯL cần thiết theo công thức trên: ncg=

Apsg
Aps1

= 41.5

Vậy chọn nc= 42 tao thép Dps=15.2mm
Diên tích thép DƯL trong dầm Aps=nc.Aps1= 42x138.7= 6796.3 mm2
2.9.2. Bố trí cốt thép DƯL
a. Tại mặt cắt ngang giữa dầm bố trí cốt thép DƯL nh sau

38


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

b. Bố trí cốt thép theo phơng dọc dầm
Theo phơng dọc cầu bố trí cốt thép DƯL kéo thẳng, để tránh xuất hiện
ứng suát kéo gây nứt ở thớ trên do dự ứng lực, vị trí đầu dầm ta bố trí một
số tao không dính bám và 2 tao ở thớ trên dầm.
- Mặt cắt trên gối và đoạn cắt khấc: không bố trí cốt thép DƯL bầu dầm dới
- Mặt cắt dv các tao không dính bám là: 3,11,5,9,17,23,19,21,28,38,31,35,
- Mặt cắt không dính bám 1, các tao không dính bám là: 5,9,19,21,28,38
Số tao thép còn lại không dính bám tại các mặt cắt nh sau:

Hàng
A
B
C
D
E
F
G
Tọa độ các nhóm

Toạ độ

Gối

Ko db

dv

Ko db2 Ltt/2
1
60
0
9
11
13
13
110
0
9
11
13
13
160
0
9
11
13
13
210
0
4
6
6
6
260
0
2
2
2
2
310
0
2
2
2
2
1690
0
2
2
2
2
cốt thép dự ứng lực tính đến đáy dầm có đơn vị là mm

Tính toạ độ trọng tâm cốt thép DƯL ở phần bầu dầm tại các mặt cắt
Xét tại các mặt cắt đặc trng. Do tại mặt cắt gối không bố trí cốt thép DƯL
ở bầu dầm nên không cần phải xét.
Với Cps : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL tại các mặt cắt đến đáy
dầm.

39


Đồ án tốt nghiệp
sơ bộ

Thiết kế

Toạ độ(mm) X1=1.26m

X3=6.0

X2=3.0m

m
60
9
11
13
110
9
11
13
160
9
11
13
210
4
6
6
260
2
2
2
310
2
2
2
Cps (mm)
141.43
140.23
136.53
* Tọa độ trọng tâm của cốt thép DƯL ở thớ trên :

X4=19.6
m
13
13
13
6
2
2
136.53

+ Mặt cắt tại gối: Cps, =0.74m
+ Các mặt cắt khác : Cps, =1.69m
2.9.3. Đặc trng hình học của các mặt cắt dầm
a. Đặc trng hình học mặt cắt tính đổi của dầm cha liên hợp
Quy đổi thép DƯL thành diện tích Aps đặt tại trọng tâm đám thép DƯL
Chiều cao dầm H=1.75 m
Đặc trng hình học mặt cắt dầm cha liên hợp
-

Mô đun đàn hồi của bê tông : Ecdầm=35749.53Mpa

-

Mô đun đàn hồi của thép : Ep=197000Mpa

-

Hệ số quy đổi thép sang bê tông : n1=

Ep
E cdam

= 5.51

Diện tích mặt cắt dầm giai đoạn 1( cha liên hợp) tính đổi (tính cả
đối với thép)
Đây là quy đổi về bê tông: Diện tích thép quy đổi về bê tông là n1.Aps
-

và diện tích bê tông thực chất có Amc-Aps.Do vậy ta có công thức :
Atđ=Amc+(n1-1).Aps
Bảng tính diện tích quy đổi ở giai đoạn 1
STT

Mặt cắt

Amc(mm2)

Aps(mm2)

1

X1=1.26m

1643188

4854.5

2

X2=3.0m

607065

5964.1

3

X3=6.0m

607065

6796.3

4

X4=19.6m

607065

6796.3

Mô men tĩnh của tiết diện đối với đáy dầm

40

Atđ(mm2)
1665084.
5
633966.4
4
637720.1
3
637720.1
3


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×