Tải bản đầy đủ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆM CẦU DẦM GIẢN ĐƠN

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

PHẦN THỨ NHẤT
SỐ LIỆU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
1.1
Qui mô công trình.
Cầu được thiết kế dành cho đường ô tô là 1 công
trình vónh cửu
1.2
Nội dung và tiêu chuẩn kỹ thuật thiết
kế:
Bề rộng cầu: 11.5m
+ Bề rộng làn xe: 2 x 4 m = 8 m
+ Lề bộ hành: 2 x 1.5 m = 3 m
+ Lan can: 2 x 0.25 m = 0.5 m
Chiều dài toàn dầm SUPER-T: 37m
- Tải trọng thiết kế:

+ HL93, tải trọng người, theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05
+ Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s
- Tần suất lũ thiết kế: Cầu được thiết kế với tần
suất lũ 5%
- Quy phạm thiết kế:
+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu cầu 22TCN 272-05
+ Tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi TCXD 205: 1998
1.3
Đặc điểm về đòa chất:
Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm
trong phòng cấu trúc đòa tầng của khu vực xây dựng
cầu gồm các lớp sau:
Lớp đất đắp:
Nằm ngay trên tầng mặt ở vò trí 2 bên bờ
sông.Đây là lớp đất sét, cát có bề dày thay đổi từ
1 – 2.5m.Lớp này không lấy mẫu thí nghiệm.
Lớp đất 1:Lớp đất sét hữu cơ, màu xám đen,
trạng thái rất mềm.
Bề dày trung bình: htb = 3 – 3.5m
Độ sệt:B = 1.32
Lực dính đơn vò: C = 0.3KG/cm2.
Góc ma sát trong: ϕ = 23°
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.475g/cm3.
Giá trò SPT = 0
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 37

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

Lớp đất 2:
Lớp 2a:Lớp đất sét lẫn ít cát mòn, màu xám đốm
vàng nâu, trạng thái rất rắn.
Bề dày trung bình :htb = 7 – 7.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.952g/cm3.
Giá trò SPT = 18
Lớp 2b:Lớp đất sét màu nâu vàng đốm xám,
trạng thái rắn
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.977g/cm3.
Giá trò SPT = 22
Lớp 2c:Đất sét lẫn ít cát mòn, màu vàng nâu
trạng thái rắn.
Bề dày trung bình:htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.907g/cm3
Giá trò SPT = 12
Lớp 3:Đất sét pha cát, màu vàng nâu, trạng thái
rắn.
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m
Độ sệt: B = 0.42
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.878g/cm3.
Giá trò SPT = 9
Lớp đất 4:
Lớp 4a:Đất sét màu xám đen, trạng thái rắn.
Bề dày trung bình: htb = 2 – 2.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.917g/cm3.
Giá trò SPT = 13
Lớp 4b:Đất sét màu xám đen trạng thái rắn
Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.924g/cm3.
Giá trò SPT = 14
Lớp 4c:Đất sét màu xám đen, trạng thái rất rắn.
Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.971g/cm3.
Giá trò SPT = 16
Lớp 4d:Đất sét màu xám đen, trạng thái rắn.
Bề dày trung bình: htb = 4 – 4.5m
Độ sệt: B < 0
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 38

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

Dung trọng tự nhiên: γ = 1.936g/cm3.
Giá trò SPT = 15
Lớp 4e:Đất sét lẫn ít cát mòn, màu xám đen, trạng
thái rất rắn.
Bề dày trung bình: htb = 8 – 8.5m
Độ sệt: B < 0
Dung trọng tự nhiên: γ = 1.969g/cm3.
Giá trò SPT = 17
1.4

sau:

Khí Tượng – Thủy Văn

1.4.1 Các yếu tố khí tượng đặc trưng
Kết quả các yếu tố khí tượng được thống kê như

1.4.1.1 Nắng
Khu vực có rất nhiều nắng. Trong các thánh mùa
khô từ tháng XI đến tháng V số giờ nắng vượt quá 200
giờ/tháng. Các tháng ít nắng là tháng VI và tháng IX
ứng với 2 cực đại
của lượng mưa và lượng mây.
Số giờ nắng trung bình trên khu vực:
Thá
I
II
III IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
ng
Số
24 24 27 23 19 17 18 17 16 18 20 22
giờ
4
6
2
9
5
1
0
2
2
2
0
3
1.4.1.2 Chế độ ẩm
Biến trình độ ẩm trong năm tương ứng với biến trình
mưa và ngược lại với biến trình nhiệt độ. Thời kì mưa
nhiều, độ ẩm lớn và ngược lại vào thời kì mùa khô độ
ẩm nhỏ.
Độ ẩm tương đối (%) tháng và năm trên khu vực:
Thá

I
II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
ng
m
T.bìn
71 68 68 70 78 82 84 84 84 84 82 75 78
h
Min
29 21 23 22 32 34 47 49 47 49 42 38 21
1.4.1.3 Chế độ nhiệt
Đặc điểm nổi bật trong chế độ nhiệt của khu vực
là nền nhiệt độ khá cao, nhiệt độ trung bình năm
khoảng 27oC, nhiệt độ trung bình cao nhất tuyệt đối là
38.3oC và nhỏ nhất tuyệt đối là 13.2 oC, chênh lệch trung
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 39

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

bình tháng nóng nhất là 3 – 4 oC, tháng lạnh nhất là 7
-8oC.
Nhiệt độ không khí (oC) tháng vào năm trên khu vực:
Thá
ng
T.bình
Max
Min

I

II

III

25.
28.
26.9
2
4
35.
37.
36.8
0
4
13.
16.
14.5
6
5

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

29.
0
38.
3
20.
9

28.
6
37.
5
21.
5

27.
2
36.
4
21.
5

26.
9
34.
7
20.
0

26.
8
33.
9
21.
7

26.
8
33.
8
21.
9

26.
7
33.
7
21.
2

26.
4
34.
0
18.
0


m
25. 27.
2
0
33. 38.
5
3
13. 13.
2
2
XII

1.4.1.4 Chế độ mưa
Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng mưa XVIII. Phân
bố mưa trong năm tập trung vào thời kì từ tháng V đến
tháng XI – thời kì thònh hành của gió mùa Tây Nam.
Tổng lượng mưa của thời kì này chiếm khoảng 85% tổng
lượng mưa năm. Ngược lại, trong thời kì từ tháng XII đến
tháng IV năm sau – thời kì thònh hành của gió Đông,
lượng mưa tương đối ít, chỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng
mưa năm.
Biến trình mưa trong khu vực thuộc loại biến trình của
vùng nhiệt đới gió mùa: lượng mưa tập trung vào mùa
hè, chênh lệch lượng mưa giữa mùa mưa và mùa khô
rất lớn. Trong biến trình có một cực đại chính và một
cực tiểu chính. Cực đại chính thường xuất hiện vào tháng
IX, X với lượng mưa tháng trên 300mm. Cực tiểu chính xảy
ra vào tháng I hoặc tháng II với lượng mưa tháng cực
tiểu chỉ dưới 10mm.
Biến trình của số ngày mưa trong tháng tương đối
phù hợp với biến trình lượng mưa tháng, theo đó tháng
có nhiều ngày mưa nhất là tháng IX và tháng có ít
ngày mưa nhất là tháng II.
Lượng mưa (mm) và số ngày có mưa trên khu vực:
Thán
g

I

II

III

T.bình

8

4

13 46

IV

V

VI

VII VIII

15 23 26
9
5
8

28
2


m
29 21
164
89 28
8
2
2
IX

X

XI

XII

S.
1
1
1
4 12 14 16 16 16 13 7
3 103
ngày
Lượng mưa ngày trong khu vực không lớn, lượng mưa
một ngày lớn nhất theo các tần
suất thiết kế tại một số trạm chính trong khu vực.
Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo các tần suất thiết
kế trên khu vực:
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 40

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

Thời
Đoạn 1
Ngày 178
Tháng707
Năm 2807

2
165
666
2676

Tần suất thiết kế P%
5
10
20
30
40
146
130
113
101
90
607
555
494
451
415
2477 2299 2081 1923 1788

50
84
382
1660

1.4.1.5 Chế độ gió
Trên toàn khu vực gió tương đối đồng nhất về
hướng và tốc độ. Vào mùa đông hướng gió thònh
hành là Đông với tần suất từ 30% đến 70%, tốc độ
trung bình thay đổi từ 1.8 đến 2.2 m/s. Vào mùa hè,
hướng gió thònh hành là Tây Nam với tần suất từ 30
đến 55%, tốc độ gió trung bình thay đổi từ 1.4 đến
1.8m/s. Hoa tốc độ gió trung bình trong khu vực lấy theo
trạm Tân Sơn Nhất.
Tốc độ gió trung bình và lớn nhất tại trạm Biên Hòa
(m/s):
Các Tháng
Đặc

Trưng I
II III IV V VI VII VIII IX X XI XII m
T.bìn 1. 2. 2. 2. 1. 1. 1.
1. 1. 1. 1.
1.7
1.8
h
8
2
4
4
8
6
8
7
4
5
6
Max
16 15 16 16 18 20 20 25 20 20 16 18 25
1.4.2 Các yếu tố thủy văn
Theo hồ sơ Báo cáo thủy văn, số liệu mực nước
tại khu vực cầu như sau:
1.4.2.1 Số liệu điều tra:
- Mức nước lớn nhất năm 1978, H 1978 : +7.26.
- Mức nước lớn nhất năm 2001, H 2001 : +5.29.
- Mức nước lớn nhất năm 1952, H 1952 : +10.26.
Trong dãy số liệu điều tra nêu trên, nhìn chung mực
nước lớn nhất điều tra vào các năm 1978 và năm 2001
đều thấp hơn cao độ tự nhiên tại khu vực; còn với cao
độ mực nước lớn nhất vào năm 1952 đã làm cho khu
vực này bò ngập rất nghiêm trọng, với chiều cao ngập
khoảng 2m đến 3m, thời gian ngập khoảng 24 giờ.
1.4.2.2 Cao độ mực nước thiết kế:
- Mức nước tần suất p=1%
: +11.38.
- Mức nước tần suất p=2%
: +10.28.
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 41

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

- Mức nước tần suất p=5%
: +9.20.
- Mức nước trung bình năm
: +2.00.
- Mức nước tần suất p=99% : -1.34.

PHẦN THỨ HAI
THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CẦU

1

CHƯƠNG I: PHƯƠNG ÁN I

2 CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP
3 DỰ ỨNG LỰC SUPER-T
3.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhòp:
- Mặt cắt ngang kết cấu nhòp gồm 6 dầm Super T (căng trước)
- Khoảng cách các dầm là 1930mm
- Chiều dài mỗi dầm 37000 mm
- Số nhòp: 3 nhòp
- Sử dụng bản liên tục nhiệt nối 3 nhòp dầm giản đơn
- Chiều dài cầu 124.6 m (tính từ hai đuôi mố)
- Chiều cao mỗi dầm là 1800 mm.
- Dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ
- Bản mặt cầu dày 200 mm
- Lớp phòng nước dầy 5 mm
- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông Asphalt dày 75 mm
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép CT3 có mạ kẽm
- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 42

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

3.2 Mố cầu:
- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 6
cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 45 m

3.3 Trụ cầu:
- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp
- Kết cấu xà mũ dạng chữ T ngược
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 6 cọc, chiều
dài dự kiến mỗi cọc 35 m

3.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:
- Bê tông:
Cường độ bê tông chòu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho
các kết cấu bê tông cốt thép như sau:
Kết cấu
Lan can lề bộ hành
Bản mặt cầu
Bản liên tục nhiệt
Dầm ngang
Dầm super T
Trụ và bệ trụ
Mố và bệ mố
Cọc khoan nhồi
Bê tông nghèo và bê tông tạo
phẳng

Cường độ fc (MPa)
30
30
30
30
50
30
30
30
10

- Cốt thép:
+ Thép thường:
Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa
Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 400 MPa
+ Cáp dự ứng lực:
Dùng loại tao tự chùng thấp: Dps = 15.2 mm
Cường độ chòu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860 MPa
Diện tích 1 tao cáp: Aps1 = 143.3 mm2
Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 Mpa
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:
Kết cấu

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 43

Chiều dày tối thiểu
lớp bê tông bảo vệ
(mm)
MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG
Lan can
Lề bộ hành
Bản mặt cầu
Dầm ngang
Dầm super T
Trụ cầu và mố cầu
Bệ mố và bệ trụ
Cọc khoan nhồi

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 44

50
25
40
50
50
50
75
75

MSSV: CD03151


250

960

1500

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 45

770

600 200

1930

80

4000

1930

930
11500

950

Lớ
bêtônnggnướ
asphal
Lớpp phò
c dàtydà5ymm75 mm
Bản mặtcầu dầy 200 mm

1930

1020

530

4000

1930

DẦM NGANG

1500

940

250

ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

1800

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

CHƯƠNG II: PHƯƠNG ÁN 2
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN
DẦM THÉP LIÊN HP BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1

Chọn sơ đồ kết cấu nhòp:

- Mặt cắt ngang kết cấu nhòp gồm 6 dầm
- Khoảng cách các dầm là 2050 mm
- Chiều dài mỗi dầm 38650 mm
- Số nhòp: 3 nhòp
- Chiều dài cầu 124.6 m
- Chiều cao mỗi dầm là 1600 mm.
- Bản mặt cầu dày 200 mm
- Lớp mui luyện dày trung bình 59 mm
- Lớp phòng nước dầy 5 mm
- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 50 mm
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép CT3 có mạ kẽm

2.2

Mố cầu:

- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 6
cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 45 m

2.3

Trụ cầu:

- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 6 cọc,
chiều dài dự kiến mỗi cọc 50 m

2.4

Các đặc trưng vật liệu sử dụng:

- Bê tông:
Cường độ bê tông chòu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho
các kết cấu bê tông cốt thép như sau:
Kết cấu
Lan can lề bộ hành
Bản mặt cầu
Trụ và bệ trụ
Mố và bệ mố
Cọc khoan nhồi
Bê tông nghèo và bê tông tạo
phẳng

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 46

Cường độ fc (MPa)
30
30
30
30
30
10

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG
- Cốt thép:
+ Thép thường:
Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa
Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 400 MPa
+ Thép dầm chủ, sườn tăng cường, liên kết ngang:
Thép tấm M270M cấp 345:
fy = 345 MPa,
γ s = 7.85× 10−5 N / mm3
Thép góc: L 100 x 100 x 10:
fy = 240 MPa ,
γ s = 7.85× 10−5 N / mm3
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:
Kết cấu
Lan can
Lề bộ hành
Bản mặt cầu
Trụ cầu và mố cầu
Bệ mố và bệ trụ
Cọc khoan nhồi

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 47

Chiều dày tối thiểu
lớp bê tông bảo vệ
(mm)
50
25
40
50
75
75

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T

250

625

1500

2050

2050

4000

11500

2050
11500

4000

2050

2050

1500

625

250

GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

770

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 48

600

200120

1600

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ
HOÀNG

2.5
thép:
2.5.1
2.5.1.1

Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt
Số liệu tính toán:
Phần dầm thép:

- Số hiệu thép dầm: M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM). Thép
hợp kim thấp cường độ cao
- Chiều rộng cánh trên: bc = 300 mm
- Bề dày cánh trên: tc = 20 mm
- Chiều cao dầm thép: d = 1600 mm
- Chiều cao sườn dầm: D = 1540 mm
- Chiều dày sườn: tw = 16 mm
- Chiều rộng cánh dưới
bf = 350 mm

dầm:

- Bề dày cánh đưới dầm: tf = 20 mm
'
- Chiều rộng bản phủ: bf = 500 mm

t'f tf

d
Dc

tc

'
- Bề dày bản phủ: tf = 20 mm
- Chiều dài dầm thép 38650 mm
- Chiều dài tính toán Ltt = 38050 mm
bc

tw

bf
b'f

Hình 1: kích thước dầm thép

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 49

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

2.5.1.2

GVHD: PGS_TS

Phần bản bê tông cốt thép:

'
- Bản làm bằng bê tông có: fc = 30 MPa
- Cốt thép bản fy = 400 MPa, þ 14 a 200, lớp bê tông bảo vệ dày 40 mm
- Bề dày bản bê tông: ts = 200 mm

- Chiều cao đoạn vút bê tông: th = 100 mm
- Góc nghiêng phần vút: 450

2.5.1.3
Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường,
liên kết ngang, mối nối:

Hình 2: kích thước sườn tăng cường
- Sườn tăng cường:
+ Sườn tăng cường giữa: kích thước như hình vẽ:
Một dầm có: 18 x 2 = 36 sườn tăng cường giữa
Khoảng cách các sườn: do = 2000 mm
Khối lượng một sườn tăng cường: gs1 = 289.73 N
+ Sườn tăng cường gối: kích thước như hình vẽ
Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối
Khoảng cách các sườn: 150 mm
Khối lượng một sườn: gs2 = 401.3 N
- Liên kết ngang:
+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 4000 mm. Riêng ở giữa dầm thì
khoảng cách là 3400 mm
+ Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)
+ Trọng lượng mỗi mét dài: g lk = 151 N
Thanh ngang dài: 1790 mm
Thanh xiên dài: 1170 mm
+ Mỗi liên kết ngang có: 2 x 2 = 4 thanh liên kết ngang. 2 x 2 = 4 thanh liên
kết xiên
+ Mỗi dầm có 10 liên kết ngang
Các kích thước còn lại được ghi trên mặt cắt ngang cầu

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 201

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

2.5.2
Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện
dầm:
2.5.2.1
Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện
dầm giai đoạn 1:
(Tiết diện dầm thép)

2.5.2.2

Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

A s = bc.tc + D.tw + bff.t + b'ff.t'
= 300× 20 + 1440× 20 + 400× 20 + 500× 20 = 52800 mm2

2.5.2.3
Xác đònh mômen quán tính của tiết diện
đối với trục trung hòa:
+ Chọn trục X’-X đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

Hình 3: chọn trục trung hòa cho dầm thép
+ Môđun tónh của dầm thép đối với trục X’-X:
Sx'−x = A i × Y i
= bc.tc.


tc
t 
t' 
D


+ D.tw. + tc ÷+ bff.t . D + tc + ff ÷+ b'ff.t' . d − ÷
2
2
2
2




= 300× 20×

20
20 
 1440


+ 1440× 20× 
+ 20÷+ 400× 20×  1440+ 20+ ÷+
2
2
 2



20 

+500× 20×  1500 − ÷
2

3
= 48032000 mm
+Khoảng cách từ trục X’-X tới trọng tâm của tiết diện:
S
48032000
Y 0 = x'− x =
= 909.7 mm
As
52800

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 202

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

2.5.2.4
Xác đònh mômen quán tính của tiết diện
dầm thép đối với trục trung hoà X’-X:
I NC = ∑ (I i + a2i .A i )
 300× 203
  20× 14403

2
=
+ 899.7 × 300× 20÷+ 
+ 169.72 × 1440× 20÷+
12
12

 

3
3
 400× 20
  500× 20

+
+ 560.32 × 400× 20÷+ 
+ 580.32 × 500× 20÷
12
12

 

= 16542555151.52 mm4

2.5.2.5
Xác đònh mômen kháng uốn của tiết
diện (Thớ dưới dầm thép):
b
SNC
=

I nc 16542555151.52
=
= 28023835.73 mm3
b
y
1500 − 909.70

2.5.2.6
Xác đònh mômen kháng uốn của tiết
diện (Thớ trên dầm thép):
StNC =

I nc 28023835.73
=
= 18184687.54 mm3
Yt
909.7

2.5.3
Xác đònh các đặc trưng hình học của tiết
diện dầm (Tiết diện liên hợp):
Trong tiết diện dầm liên hợp thép-BTCT có hai loại vật liệu chính
- Thép: Thép dầm chủ + cốt thép dọc trong bản mặt cầu
- Bê tông: Bản bê tông
Hai loại vật liệu này có môđun đàn hồi khác nhau, vì vậy để xác đònh
các đặc trưng hình học chung cho tiết diện, khi tính toán ta phải đưa vào hệ số
tính đổi có giá trò bằng tỉ số môđun giữa hai vật liệu để qui đổi phần vật
liệu bê tông trong tiết diện thành vật liệu thép:
'
Ở đây bản làm bằng bê tông có fc = 30 MPa.Theo điều 6.10.3.1.1.b22TCN 272-05 ta có giá trò tỉ số môđun đàn hồi n = 8

2.5.3.1
Xác đònh chiều rộng có hiệu của bản
cánh ( bi ):
- Chiều rộng của bản bê tông tham gia làm việc với dầm thép. Theo điều
4.6.2.6.1 22TCN 272-05 qui đònh:
- Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trò số nhỏ nhất
của:
 L tt 35400
+ 4 = 4 = 9000 mm

bi = min + 12× ts + max(tw,bc / 2) = 12× 200 + max(20;300/ 2) = 2550 mm\

+ S = 1850

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 203

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

⇒ bi = 1850 mm .

2.5.3.2

Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

* Xác đònh mặt cắt ngang dầm:
- Diện tích phần dầm thép:
A s = 52800 mm2
- Diện tích cốt thép dọc bản:
3.14× 142
A ct = 22×
= 3384.9 mm2
4
- Diện tích phầnbản bê tông:
A
2000× 200 + 300× 100 + 2× 100× 100/ 2
A c− tđ = c =
= 55000 mm2
n
8
- Diện tích mặt cắt ngang dầm:
A d = A s + A ct + A c− cd = 111184.9 mm2
* Xác đònh mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung
hòa của nó:
- Xác đònh trục trung hòa của tiết diện liên hợp
'
+ Môđun mặt cắt (Mômen tónh) của dầm liên hợp đối với trục X NC − X NC
SX 'NC − X NC = A i × Y i = A c−td × Y c−td + A ct × Y ct
= 55000× 1096.4 + 3384.9× 1109.7 = 64060402.13 mm3
Trong đó:
Y c− td : Là khoảng cách từ trục X 'NC − X NC đến trọng tâm phần bê tông tính
đổi:
∑ A c−td × Y c−td = ∑ A ct × Y ct = 1096.4 mm
Y c− td =
A c−td
Ac
'
Khoảng cách từ trục X NC − X NC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung
hòa của tiết diện liên hợp:
SX' − X
64060402.13
Y 0' = as = NC NC =
= 576.16 mm
Ad
111184.9

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 204

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

Hình 4: tiết diện liên hợp
- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó (
X 'ST − X ST ):
1
I ST = ∑ I i + a2i × A i = I nc + as2 × A s + × ∑ (I ci + a2ci × A ci ) + A ct × a2ct
n

1  2000× 2003
= 16542555151.52 + 576.162 × 52800 + × 
+ 533.542 × 2000× 200÷+
8 
12

 1
 100× 1003

1  300× 1003
2
+ ×
+ 383.54 × 300× 100÷+ × 2× 
+ 400.22 × 100× 100÷+
8 
12
36
 8


+3384.92× 533.542 = 50189020451.71 mm4
- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại
đỉnh bản bê tông):
I × n 50189020451.71× 8
t− c
SST
= STt− c =
= 633763687.04 mm3
y
633.54
- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại
điểm ngay thớ dưới bản vút bê tông):
I × n 50189020451.71× 8
b− c
SST
= STb−c =
= 1203804279.35 mm3
y
333.54
- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép):
I
50189020451.71
t
SST
= STt =
= 150475534.92 mm3
y
333.54
- Xác đònh mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép):
I
50189020451.71
b
SST
= STb =
= 43026637.77 mm3
y
1166.46

2.5.3.3

Tiết diện liên hợp dài hạn:

* Xác đònh diện tích mặt cắt ngang dầm:
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 205

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

- Diện tích phần dầm thép:
A s = 52800 mm2
- Diện tích phần cốt thép dọc bản:
3.14× 142
A ct = 22×
= 3384.9 mm2
4
- Diện tích phần bản bê tông đã tính đổi:
A
2000× 200 + 300× 100 + 2× 100× 100/ 2
A c− tđ = c =
= 18333.33 mm2
3× n
3× 8
- Diện tích mặt cắt ngang dầm:
A d = A s + A ct + A c− cd = 74518.25 mm2
* Xác đònh mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung
hoà của nó:
- Xác đònh trục trung hoà của tiết diện liên hợp:
'
+ Môđun mặt cắt (mômen tónh của dầm liên hợp đối với trục X NC − X NC
SX'

NC − X NC

= A i × Y i = A c−td × Y c−td + A ct × Y ct
= 18333.33× 1096.44 + 3384.92× 1109.70 = 23857624.36 mm3

'
+ Trong đó Y c− td là khoảng cách từ trục X NC − X NC đến trọng tâm phần bê
tông tính đổi
∑ A c−d × Yc−td = ∑ A ci × Yci = 320.16 mm
Y c− td =
A c− td
Ac
'
+ Khoảng cách từ trục X NC − X NC đến trục trung hoà của tiết diện liên
hợp:
SX' − X
19475682.55
Y 0" = NC NC =
= 275.98 mm
Ad
70569.48

Hình 5: tiết diện liên hợp dài hạn

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 206

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó
(X 'LT − X LT ) :
1
I LT = ∑ I i + a2i × A i = I nc + as2 × A s +
× ∑ (I ci + a2ci × A ci ) + A ct × a2ct
3.n

1  2000× 2003
2
= 16542555151.52 + 320.16 × 52800 +
×
+ 789.542 × 2000× 200÷+
3× 8 
12

+



1  300× 1003
1  100× 1003
×
+ 639.542 × 300× 100÷+
×
+ 656.212 × 100× 100÷+
3× 8 
12
36
 3× 8 


+3384.92× 789.542 = 35201719391.22 mm4
- Mômen kháng uốn của tiết diện (tại đỉnh bản bê tông):
I × 3× n 35201719391.22× 3× 8
StLT−c = LT t− c =
= 949751965.95 mm3
y
889.54
- Mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (Tại điểm ngay thớ
dưới bản vút bê tông)
I × 3× n 35201719391.22× 3× 8
b− c
SLT
= LT b−c =
= 1433054453.87 mm3
y
589.54
Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ trên dầm thép)
I
35201719391.22
StLT = LTt =
= 59710602.24 mm3
y
589.54
Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ dưới dầm thép)
I
35201719391.22
b
SLT
= LTb =
= 38663614.74 mm3
y
910.46

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 207

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

Bảng 1: tổng hợp các đặc trưng hình học của dầm chủ
DẦM GIỮA
Tiết diện dầm
thép

Đặc trưng

Giai đoạn 1

Tiết diện dầm
liên hợp
Ngắn hạn-giai
đoạn 2

Tiết diện dầm
liên hợp
Dài hạn-giai
đoạn 2

Diện tích tiết diện
( mm2 )

52800.00

111184.92

74518.25

Mômen kháng uốn thớ
dưới dầm thép ( mm3 )

28023835.73

43026637.777

38663614.74

18184687.54

150475534.919

59710602.24

1203804279.35

1433054453.87

633763687.04

949751965.95

50189020451.71

35201719391.22

Mômen kháng uốn thớ
trên dầm thép ( mm3 )
Mômen kháng uốn tại
mép dưới bản bê tông (
mm3 )
Mômen kháng uốn tại
đỉnh bản bê tông ( mm3 )
Mômen quán tính của tiết
diện ( mm4 )

16542555151.52

2.5.4
Xác đònh hệ số phân bố tải trọng theo
phương ngang cầu:
2.5.4.1
Tính cho dầm giữa:
2.5.4.1.1
Hệ số phân bố cho mômen:
* Khi xếp 1 làn xe trên cầu:
0.1

SI
momen

mg

0.4
0.3
 Kg 
 S 
 S
= 0.06+ 
×
÷  ÷ ×

 4300 
L
 L × ts 

Trong đó:
+ m: Hệ số làn
SI
+ gmomen : Hệ số phân bố mômen cho dầm trong trường hợp 1 làn xe
trên cầu
+ S: Khoảng cách giữa các dầm chủ
+ L tt : Chiều dài tính toán của kết cấu nhòp
+ ts : Chiều dày bản bê tông mật cầu
+ K g : Tham số độ cứng dọc. Xác đònh theo 22TCN-272-05 4.6.2.2.1

(

K g = n× I NC + A × eg2

)

Với:
n: Tỷ số giữa mô đun dàn hồi của vật liệu dầm (E B) và mô đun đàn
hồi vật liệu bản mạt cầu (ED)
Bản mặt cầu làm bằng bê tông có fc = 30 MPa, mô đun đàn hồi được
xác đònh theo công thức:
'

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 208

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

'
E D = 0.043× γ1.5
c × fc

= 0.043× 24001.5 × 30 = 27691 MPa
Dầm chủ làm bằng thép có E B = 200000 MPa
E B 200000
=
= 7.22
Vậy n =
ED
27691

(

⇒ K g = 7.22× 16542555151.52 + 52800× 1109.72

)

= 589076219300.39 mm4
I: Mômen quán tính của tiết diện phần dầm cơ bản
A: Diện tích của tiết diện phần dầm cơ bản
eg : Khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và bản mặt cầu
Vậy:
0.4
0.3
0.1
 1850 
 1850 
 589076219300.39 
SI
mgmomen = 0.06+ 
÷ ×
÷ ×
÷ = 0.392
3
 4300 
 35400 
 35400× 200

* Hệ số phân bố tải trọng cho mômen dầm trong cho nhiều làn xe chất
tải:
0.1
0.6
0.2
 Kg 
 S 
 S
MI
mgmomen = 0.075+ 
÷ × ÷ ×

 2900 
L
 L × ts 
0.6

0.2

0.1

 1850 
 1850 
 589076219300.39 
= 0.075+ 
÷ ×
÷ ×
÷ = 0.557
3
 2900 
 35400 
 35400× 200

MI
gmomen : Hế số phân bố mômen cho dầm trong trường hợp xếp nhiều làn xe
trên cầu

2.5.4.1.2

Xác đònh hệ số phân bố cho lực cắt:

* Khi xếp 1 làn xe trên cầu:
S
1850
mgSIluccat = 0.36 +
= 0.36 +
= 0.623
7600
7600
Trong đó:
gSIluccat : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp chỉ xếp 1 làn xe trên
cầu
* Khi xếp >1 làn xe chất tải:
2
2
S
1850  1850 
 S 
MI
mgluccat = 0.2 +
−
−
÷ = 0.2 +
÷ = 0.721
3600  10700 
3600  10700 
gMI
luccat : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên
cầu

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 209

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

2.5.4.2
2.5.4.2.1

GVHD: PGS_TS

Tính cho dầm biên:
Hệ số phân bố cho mômen:

* Khi xếp 1 làn xe trên cầu: (Tính theo nguyên tắc đòn bẩy)
- Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế
Ta có: yo = 1.375 và y1 = 0.375
(Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe tải và xe trục là như nhau (1800
mm), nên hệ số phân bố của 2 loại xe này là như nhau)

Xe 2 trục

Xe 3 trục

Đườ
ng ả
nh hưở
ng phả
n lực gố
i dầ
m biê
n

Hình 6: Phương pháp đòn bẩy (chất tải xe 2 trục và xe 3 trục)

∑y

0.55
= 0.275
2
2
Theo điều 3.6.1.1.2 trường hợp trên cầu chỉ có 1 làn xe chất tải ta có hệ
số làn xe tương ứng là: m=1.2. Vậy
SE
mgSE
momen = m× gmomen = 1.2× 0.275 = 0.33
gSE
momen =

1

=

- Xét cho tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành:

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 210

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

GVHD: PGS_TS

(Tả
i trọng ngườ
i)
(Tả
i trọng là
n)

Đườ
ng ả
nh hưở
ng phả
n lực gố
i dầ
m biê
n
Hình 7: chất tải trọng làn và người bộ hành lên bản mặt cầu
Ta có:
y0 =1.475; y1'=1.350; y1=0.85
0.85× 1.7
gSE
= 0.723
momen− lan = ∑ ωi =
2
1× (1.35+ 0.85)
gSE
= 1.1
momen− bohanh = ∑ ωi =
2
Theo điều 3.6.1.1.2 trường hợp trên cầu chỉ có 1 làn xe chất tải ta có hệ
số làn xe tương ứng là: m = 1.2. Vậy
m.gSE
momen− lan = 1.2× 0.723 = 0.868
m.gSE
momen− bohanh = 1.2× 1.1 = 1.23
* Khi xếp >1 làn xe trên mặt cầu: Áp dụng công thức ở bảng 4.6.2.2.2c
TC 22TCN 272-05
MI
m.gME
momen = e.m.gmomen = 1× 0.557 = 0.557
Trong đó:
e: Hệ số điều chỉnh ( e ≥ 1)
d
−625
e = 0.77+ e = 0.77+
= 0.633
2800
2800
đây ta có e = 0.633 <1. Vậy chọn e = 1
Với: de : Khoảng cách giữa tim bụng (Bản ngoài nếu dầm có 2 sườn
đứng) dầm biên và mép trong của bó vỉa hoặc rào chắn giao thông. Lấy
giá trò dương nếu bụng dầm biên nằm phía trong mặt trong gờ chắn bánh
(bụng dầm biên nằm dưới phần mặt đường xe chạy) và âm nếu ngược lại
(4.6.2.2.2c). Với cấu tạo như trên ta có de = −300

SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 211

MSSV: CD03151


ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
NGUYỄN BÁ HOÀNG

2.5.4.2.2

GVHD: PGS_TS

Hệ số phân bố cho lực cắt:

* Khi xét 1 làn xe trên mặt cầu: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy
Như kết quả đã tính ở mục trên ta co:
SE
m.gSE
luccat− LL = m.gmomen− LL = 0.330
SE
m.gSE
luccat− lan = m.gmomen− lan = 0.868
SE
m.gSE
luccat− bohanh = m.gmomen− bohanh = 1.320
* Khi xếp >1 làn xe trên mặt cầu: Áp dụng công thức ở bảng 4.6.2.2.3b-1
TC 22TCN272-05:
MI
m.gME
luccat = e.m.gmomen = 1× 721 = 0.721
Trong đó:
e: Hệ số điều chỉnh ( e ≥ 1)
d
−300
e = 0.6 + e = 0.6 +
= 0.5
3000
3000
đây ta có e = 0.5 < 1, vậy chọn e = 1

Bảng 2: Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dùng trong tính toán
mg
Loại dầm
Mômen
Dầm
Lực
biên
cắt
Mômen
Dầm
Lực
giữa
cắt

2.5.5
cắt:

Xe tải
thiết kế

Xe 2 trục
thiết kế

Tải trọng
làn

Người bộ
hành

0.557

0.557

0.868

1.320

0.500
0.557

0.500
0.557

0.868
0.557

1.320
0.557

0.721

0.721

0.721

0.721

Xác đònh nội lực do hoạt tải tại các mặt

Kiểm tra dầm chủ tại các mặt cắt sau:
- Tại mặt cắt gối (I-I): cách gối một khoảng: L0 = 0
- Tại mặt cắt ¼ dầm (II-II): cách gối một khoảng: L 1=8850 mm
- Tại mặt cắt mối nối (III-III): cách gối một khoảng: L 2 =11200 mm
- Tại mặt cắt liên kết ngang gần mặt cắt giữa nhòp (IV-IV): cách gối một
khoảng: L 3=17350 mm
- Tại mặt cắt giữa dầm (V-V): cách gối một khoảng: L 4 =17700 mm

2.5.5.1

Hoạt tải tác dụng lên cầu:

Hoạt tải tác dụng lên cầu gồm có: HL93 + Tải người
HL93 gồm có:
+ Tải xe 3 trục và tải trọng làn
+ Tải trọng xe 2 trục và tải trọng làn
- Xe 3 trục:
Trục trước: P3 =35000 N
Trục sau: P1 = P2 = 145000 N
- Xe 2 trục: P1 = P2 = 110000N
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
TRANG: 212

MSSV: CD03151


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×