do an thiet ke cau btct dul dam t 28m keo sau tarusuovtu 20130114030719 4
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (912.03 KB, 101 trang )
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................................................1
1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ...........................................................................................4
1.1. Số liệu chung...................................................................................................................................4
1.2.Vật liệu chế tạo dầm........................................................................................................................4
2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP.......................................................................................................5
2.1. Chiều dài tính tốn KCN...............................................................................................................5
2.2. Quy mơ mặt cắt ngang cầu............................................................................................................5
2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ..............................................................................................6
2.3.1. Mặt cắt L/2........................................................................................................................................... 6
2.3.2. Mặt cắt gối............................................................................................................................................ 7
2.4. Cấu tạo dầm ngang........................................................................................................................7
2.5. Đặc trưng hình học của mặt cắt....................................................................................................8
2.5.1. Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 :.......................................................................................................... 8
2.5.2. Đặc trưng hình học mặt cắt gối........................................................................................................... 10
2.5.3. Tổng hợp ĐTHH của các mặt cắt........................................................................................................ 11
3. TÍNH TỐN HIỆU ỨNG LỰC...............................................................................................12
3.1. Các hệ số tính tốn.......................................................................................................................12
3.2. Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ................................................................................................12
3.2.2. Trọng lượng dải đều mối nối bêtông mặt cầu....................................................................................... 14
3.2.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang.................................................................................................... 14
3.2.4. Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu............................................................................................ 14
3.2.5. Trọng lượng dải đều của lan can ( chỉ dầm biên chịu)..........................................................................15
3.3. Tính tốn nội lực do tĩnh tải........................................................................................................17
3.3.1. Các mặt cắt tính tốn........................................................................................................................... 17
3.3.2. Vẽ đường ảnh hưởng và tính nội lực tại các mặt cắt tính tốn..............................................................17
3.4. Tính tốn nội lực do hoạt tải........................................................................................................24
3.4.1. Xác định hệ số phân bố ngang............................................................................................................ 24
3.4.2. Tính nội lực do hoạt tải :..................................................................................................................... 29
3.4.3. Tính Mơmen do hoạt tải gây ra tại các mặt cắt :................................................................................. 32
3.4.4.Tính lực cắt do hoạt tải gây ra tại các mặt cắt :................................................................................... 35
3.4.5. Tồng hợp nội lực dầm chủ (do tĩnh tải và hoạt tải gây ra ) :...............................................................39
4. CHỌN BÓ CÁP DỰ ỨNG LỰC..............................................................................................40
4.1. Đặc trưng vật liệu.........................................................................................................................40
4.1.1. Cáp dự ứng lực.................................................................................................................................... 40
4.1.2. Bê tông................................................................................................................................................ 40
4.1.3. Cốt thép thường................................................................................................................................... 40
4.2. Sơ bộ chọn bó cáp DƯL...............................................................................................................41
4.2.1. Theo trạng thái giới hạn cường độ...................................................................................................... 41
4.2.2. Sơ bộ chọn cáp DƯL........................................................................................................................... 41
4.3. Bố trí cáp DƯL.............................................................................................................................42
4.3.1. Nguyên tắc bố trí cáp DƯL................................................................................................................. 42
4.3.2. Bố trí cáp DƯL theo đường cong........................................................................................................ 42
4.3.3. Tính tốn chiều dài cáp :.................................................................................................................... 43
4.3.4.Tính góc hợp bởi đường cáp so với phương nằm ngang tại các mặt cắt :............................................46
4.3.5 Tính tọa độ trọng tâm của các bó cáp DƯL :....................................................................................... 47
5.
ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT...................................................................47
5.1. Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I......................................................................................47
BÙI THANH HIẾU
K47
1
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
5.2. Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II......................................................................................50
5.3.Tính tốn độ lệch tâm bó cáp DƯL :..............................................................................................52
6. MẤT MÁT ỨNG SUẤT...........................................................................................................54
6.1. Các mất mát ứng suất tức thời....................................................................................................54
6.1.1. Mất mát ứng suất do biến dạng neo.................................................................................................... 54
6.1.2. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi................................................................................................. 55
6.1.3. Mất mát ứng suất do ma sát................................................................................................................ 55
6.2. Các mất mát ứng suất theo thời gian..........................................................................................58
6.2.1. Mất mát ứng suất do co ngót............................................................................................................... 58
6.2.2. Mất mát ứng suất do từ biến............................................................................................................... 58
6.2.3. Mất mát ứng suất do chùng cốt thép................................................................................................... 59
6.3. Tổng hợp các mất mát ứng suất :................................................................................................61
7. KIỂM TOÁN THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG........................................62
7.1. Các giới hạn ứng suất của bê tông..............................................................................................62
7.1.1. Trong giai đoạn tạo DƯL.................................................................................................................... 62
7.1.2. Trong giai đoạn sử dụng..................................................................................................................... 63
7.2. Tính tốn độ võng và độ vồng......................................................................................................65
7.2.1. Tính độ vồng (xét tại mặt cắt giữa nhịp)............................................................................................. 65
7.2.2. Tính độ võng do hoạt tải :................................................................................................................... 68
8. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.............................................70
8.1. Kiểm toán cường độ chịu uốn......................................................................................................70
8.2. Kiểm toán lượng cốt thép tối đa, lượng cốt thép tối thiểu :.......................................................73
8.2.1. Kiểm toán lượng cốt thép tối đa:......................................................................................................... 73
8.2.2. Kiểm toán lượng cốt thép tối thiểu:..................................................................................................... 73
8.3. Kiểm toán sức kháng cắt :...........................................................................................................74
8.3.1. Cơng thức kiểm tốn :......................................................................................................................... 74
8.3.2. Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu dv............................................................................................. 75
8.3.3. Xác định Vp......................................................................................................................................... 75
8.3.4. Tính tốn ứng suất cắt v...................................................................................................................... 77
8.3.5. Xác định ................................................................................................................................... 78
8.3.6. Tính Vc , Vn và kiểm tốn :................................................................................................................... 80
9. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI :........................................................82
9.1. Xác định nội lực do tải trọng mỏi................................................................................................82
9.2. Tính ứng suất trong bêtơng.........................................................................................................85
10. TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU...............................................................................................87
10.1. Cấu tạo bản mặt cầu..................................................................................................................87
10.2. Tính nội lực bản mặt cầu...........................................................................................................87
10.2.1. vệt bánh xe và tải trọng trục:............................................................................................................. 87
10.2.2. Tính nội lực bản hẫng....................................................................................................................... 87
10.2.3. Tính nội lực bản kê hai cạnh............................................................................................................ 90
10.2.4. Tổng hợp nội lực bản mặt cầu :........................................................................................................ 92
10.3. Bố trí cốt thép cho bản mặt cầu.................................................................................................93
10.3.1. Bố trí cốt thép phía trên của bản mặt cầu theo phương ngang cầu..................................................93
10.3.2. Bố trí cốt thép phía dưới của bản mặt cầu theo phương ngang cầu.................................................93
10.4. Kiểm tốn....................................................................................................................................93
10.4.1. Cơng thức kiểm tốn......................................................................................................................... 93
10.4.2. Kiểm cho mặt cắt chịu mơ men dương :............................................................................................ 94
10.4.3. Kiểm cho mặt cắt chịu mô men âm :................................................................................................. 95
BÙI THANH HIẾU
K47
2
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
11. TÍNH TỐN DẦM NGANG :................................................................................................97
11.1.
Sơ đị tính tốn dầm ngang :..................................................................................................97
11.2
. Tác dụng của tải trọng cục bộ ( hoạt tải ) lên dầm ngang :.............................................97
11.3. Tính tốn nội lưc trong dàm ngang :.........................................................................................98
11.4. Thiết kế và kiểm toán dầm ngang :...........................................................................................99
11.4.1. Thiết kế dầm ngang :......................................................................................................................... 99
11.4.2. Kiểm toán cường độ chịu uốn :....................................................................................................... 100
11.4.3. Kiểm toán hàm lượng cốt thép:....................................................................................................... 101
BÙI THANH HIẾU
K47
3
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
1. SỐ LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ
1.1. Số liệu chung
-
Quy mơ thiết kế: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp giản đơn.
Quy trình thiết kế:
22TCN 272-05
Tiết diện dầm chủ:
Chữ T
Phương pháp tạo DƯL:
Căng sau
Hoạt tải thiết kế:
HL 93+3.10-3MPa
Chiều dài nhịp:
L = 28
m
Khổ cầu:
11 + 2 x 1 m
Cầu thiết kế có dầm ngang.
1.2.Vật liệu chế tạo dầm
- Bêtông dầm:
+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:
f c'
=
50 MPa
+ Trọng lượng riêng của bêtông:
c
=
25 kN/m3
f cs' = 0,043.251.5 50 = 38007 MPa
+ Mô đun đàn hồi: E cs 0,043.1.5
c
- Bêtông mối nối bản mặt cầu:
+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:
f cs' =
50 MPa
+ Trọng lượng riêng của bêtông:
c
25 kN/m3
=
f cs' = 0,043.251.5 50 = 38007 MPa
+ Mô đun đàn hồi: E cs 0,043.1.5
c
- Cáp DƯL: Sử dụng loại cáp 7 K15 , thép có độ tự chùng thấp theo tiêu chuẩn
ASTM 416 Grade 250.
+ Diện tích một bó:
= 975,45 mm2
+ Đường kính ống bọc:
= 67 mm
- Các chỉ tiêu cáp DƯL:
+ Cường độ chịu kéo:
fpu = 1860MPa
+ Giới hạn chảy: fpy = 0,9.fpu
fpy = 1674MPa
+ Môđun đàn hồi:
Ep = 197000MPa
+ Ứng suất trong thép khi kích fpj=0,8.fpu
fpj = 1488 MPa
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:
+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất:
fy = 420 MPa
+ Môđun đàn hồi:
Es = 200000MPa
BÙI THANH HIẾU
K47
4
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP
2.1. Chiều dài tính tốn KCN
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp:
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối:
- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt = Lnh - 2.a
Lnh = 28
m
a = 0,3 m
Ltt = 27.4 m
2.2. Quy mô mặt cắt ngang cầu
- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:
+ Bề rộng phần xe chạy:
+ Bề rộng lề đi bộ:
+ Bề rộng chân lan can:
+ Bề rộng toàn cầu: Bcau = Bxe + 2.ble + 2.bclc
+ Số làn xe thiết kế:
Bxe = 11
m
ble = 1
m
bclc = 0,5 m
Bcau = 14
m
nl = 3
làn
- Khoảng cách giữa các dầm chủ chọn trong khoảng: S 1800 2500 mm
- Số dầm chủ thiết kế chọn như sau:
B 14.1000 14.1000
B
n dam cau cau
5.6 7.7
1800
2500 1800 2500
=> Chọn ndam = 6 dầm.
=> Chọn S = 2400mm.
+ Chiều dài phần cánh hẫng:
B n dam 1 .S 14.1000 6 1 .2400
d oe cau
1000mm.
2
2
Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp
BÙI THANH HIẾU
K47
5
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
2.3. Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ
2.3.1. Mặt cắt L/2
Cấu tạo mặt cắt L/2
- Chiều cao dầm chủ:
- Kích thước bầu dầm:
+ Bề rộng
+ Chiều cao
+ Bề rộng vút bầu dầm
+ Chiều cao vút bầu dầm
- Kích thước sườn dầm:
+ Bề rộng
+ Chiều cao
- Kích thước bản cánh :
+ Bề rộng
+ Chiều cao
+ Bề rộng vút bản cánh trên
+ Chiều cao vút bản cánh trên
BÙI THANH HIẾU
K47
6
H
= 1500mm
bb
hb
bvb
hvb
=
=
=
=
bw
hw
= 200 mm
= 600 mm
b1
ts
bvc
hvc
=
=
=
=
600 mm
300 mm
200 mm
200 mm
2000 mm
200 mm
200 mm
200 mm
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
2.3.2. Mặt cắt gối
Cấu tạo mặt cắt gối
- Kích thước sườn dầm:
+ Bề rộng
+ Chiều cao
- Kích thước bản cánh
+ Bề rộng
+ Chiều cao
bw
hw
= 600 mm
= 1300mm
b1 = 2000mm
ts = 200 mm
2.4. Cấu tạo dầm ngang
- L = 28 m ta bố trí 5 dầm ngang:
+ Tại mặt cắt gối
ng = 2 dầm
+ Mặt cắt giữa nhịp
nnh = 1 dầm
+ mặt cắt L/4
n1/4 = 2 dầm
+ Tổng số lượng dầm ngang toàn cầu:
nng = (ndam-1).(ng + nnh + n1/4) = (6-1).(1+2+2) = 25 dầm.
- Cấu tạo dầm ngang tại gối:
BÙI THANH HIẾU
K47
7
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
+ Chiều cao
+ Bề rộng
+ Chiều dày
hdn = 1000 mm
bdn = 1800mm
tdn = 200 mm
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt nhịp:
+ Chiều cao
+ Bề rộng
+ Chiều dày
hdn = 1000mm
bdn = 2200mm
tdn = 200 mm
2.5. Đặc trưng hình học của mặt cắt
2.5.1. Đặc trưng hình học mặt cắt L/2 :
Hình
Tính sơ bộ diện tích mặt cắt :
A0 2000 200 200 200 200 200 680 200 600 300
= 8600 cm2
Quy đổi tiết diẹn tính tốn :
- Diện tích tam giác tại chỗ vát bản cánh:
S1 200 200 / 2 20000mm 2
- Chiều dày cánh quy đổi:
t sqd t s
2 S1
2 20000
200
222mm .
b bw
2000 200
BÙI THANH HIẾU
K47
8
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Diện tích tam giác tại chỗ vát bầu dầm:
S 2 200 200 / 2 20000mm 2
- Chiều cao bầu dầm mới:
hbqd hb
2S2
2 20000
300
400mm
bb bw
600 200
Mặt cắt ngang tính tốn :
- Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm:
h
h
So bb .h bqd . bqd bw .h wqd .(h bqd wqd ) b1.t sqd .(H t sqd )
2
2
400
878
222
600.400.
200.878. 400
2000.222. 1500
2
2
2
=812556. 103 mm3
- Diện tích mc quy đổi :
Aqd bb .hbqd bw .hwqd b1.tsqd = 860000 mm2
- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm:
S
Yod o 944.8 mm
Ag
- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm:
Yot H Yob 1500 – 944.8 = 551.2 mm
- Mơ men qn tính của mặt cắt với trục 0 - 0:
BÙI THANH HIẾU
K47
9
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
2
2
bw .h 3wqd
h bqd
1
b
b
Io
bb .h bqd .
Yo
b w .h wqd . h bqd h wqd Yo
12
12
2
2
3
bb .h bqd
2
3
b1.t sqd
2
2
3
t
600.4003
1
400
200.878
b1.t sqd . h bqd h wqd sqd Yob
600.400.
944.8
200.878. 400 .878 944.8
12
2
12
12
2
2
2
2000.2223
222
2000.222. 400 878
944.8
12
2
= 2.39 x 1011 mm4
2.5.2. Đặc trưng hình học mặt cắt gối
- Diện tích mặt cắt gối:
Ag bw(g) .hw(g) b1.ts 600.1300 2000.200 = 1180000 mm2
- Mômen tĩnh của mặt cắt với trục nằm ngang đi qua đáy dầm:
h
t
So b wg .h wg . wg b1.t s .(H s )
2
2
1300
200
600.1300.
2000.200.1500
2
2
= 1067000000 mm3
- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến đáy dầm:
S
Yob o 904.2 mm
Ao
BÙI THANH HIẾU
K47
10
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Khoảng cách từ trục 0 - 0 đến mép trên dầm:
Yot h Yob 1500 904.2 595,8mm
- Mơ men qn tính của mặt cắt với trục 0 - 0:
Io
b wg .h 3wg
12
2
h
b wg .h wg . wg Yob
2
2
2
b1.t 3s
ts
600.13003
1300
b
b1.t s . h wg Yo
600.1300.
904.2
12
2
12
2
2
2000.2003
200
2000.200.1300
904.2
12
2
= 2.599 x 1011 mm4
2.5.3. Tổng hợp ĐTHH của các mặt cắt
Đặc trưng hình học
Diện tích
Mơmen qn tính
Mặt cắt L/2
Kí hiệu
Ao
Io
Mặt cắt gối
Đơn
vị
Giá trị
Kí hiệu
Kí hiệu
780000
Ao
1180000
2.39E+11
Io
2.599E+11
mm2
mm4
Trọng tâm tới đáy dầm
Yod
944.8
Yod
904.2
mm
Trọng tâm tới đỉnh dầm
Mômen tĩnh tới đáy
dầm
Yot
555.2
8.12E+0
8
Yot
595.8
10.67E+0
8
mm
BÙI THANH HIẾU
K47
So
11
So
mm3
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
3. TÍNH TỐN HIỆU ỨNG LỰC
3.1. Các hệ số tính tốn
- Hệ số tải trọng:
+ Tĩnh tải giai đoạn I:
1
= 1,25 và 0,9
+ Tĩnh tải giai đoạn II:
2
= 1,5 và 0,65
+ Hoạt tải HL93 và đoàn người:
h
= 1,75 và 1,0
- Hệ số xung kích:
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
1+ IM = 1,25
+ Trạng thái giới hạn mỏi:
1+ IM = 1,15
- Hệ số làn (do thiết kế 3 làn):
m = 0.85
- Hệ số điều chỉnh tải trọng:
+ : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác
xác định theo: = I. D. R 0.95
+ I: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác I
= 1.05
D = 0.95
+ D: Hệ số liên quan đến tính dẻo
R = 0.95
+ R: Hệ số liên quan đến tính dư
Vậy: = 0.95
3.2. Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ
- Tĩnh tải dải đều lên một dầm chủ bao gồm: Tĩnh tải giai đoạn I và tĩnh tải giai
đoạn II
- Tĩnh tải giai đoạn I:
+ Trọng lượng bản thân dầm chủ.
+ Trọng lượng bêtông mối nối mặt cầu.
+ Trọng lượng dầm ngang.
=> Trọng lượng các bộ phận trên được tính cho 1m chiều dài dầm chủ, do đó ta
có thể gọi là tĩnh tải giai đoạn I dải đều.
- Tĩnh tải giai đoạn II:
+ Trọng lượng lớp phủ mặt cầu.
+ Trọng lượng lan can (do dầm biên chịu hoàn toàn ).
=> Trọng lượng các bộ phận trên được tính cho 1m chiều dài dầm chủ, do
đó ta có thể gọi là tĩnh tải giai đoạn II dải đều.
BÙI THANH HIẾU
K47
12
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
3.2.1. Trọng lượng bản thân dầm
- Do mặt cắt dầm chủ có thể thay đổi tiết diện từ mặt cắt gối đến mặt cắt giữa
nhịp nên trọng lượng bản thân dầm chủ được xác định với 3 phần. Chiều dài mặt
cắt thay đổi như sau:
mặt cắt sườn dầm thay đổi tiết diện
- diện tích mc ngang dầm tại gối :
Agối = 1180000 mm2
Chiều dài đoạn dầm có mc ngang Agối : x1= 2 . 1800 = 3600 mm
- Diện tích mc ngang dầm tại giữa :
A0 = 860000 mm2
Chiều dài đoạn dầm có mc ngang A0 : x2= L – x1 – 2.750 = 22900 mm
- Diện tích trung bình mc ngang dầm tại đoạn vát :
AV
Agoi A0
2
= 1020000 mm2
Chiều dài đoạn dầm có mc ngang AV : x3= 2.750 = 1500 mm
-Diện tích mc ngang trung bình của toàn dầm :
Ad
Agoi .x1 A0 .x2 AV .x3
L
= 909714 mm2
- Trọng lượng dải đều của dầm :
DCdam A d . c 909714.106.25 22.74 kN/m
BÙI THANH HIẾU
K47
13
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
3.2.2. Trọng lượng dải đều mối nối bêtông mặt cầu
- Tổng chiều rộng mối nối theo phương ngang cầu :
Bmn = 5.0,4 = 2 m
- Chiều dày của mối nối ts = 0.2 m
- Tĩnh tải do mối nối gây ra trên 1 dầm chủ ;
DCmn
Bmn .ts . c 2.0, 2.25
1.67 kN/m
ndam
6
3.2.3. Trọng lượng dải đều của dầm ngang
- Trọng lượng của dầm ngang: Do dầm ngang tại mặt cắt gối và mặt cắt giữa
nhịp có bề rộng khác nhau nên trọng lượng của dầm ngang của được tính làm 2
phần và coi dầm ngang có tiết diện chữ nhật.
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:
+ Chiều cao:
hdn = 1.00 m
+ Bề rộng:
bdn = 1,80 m
+ Chiều dày:
tdn = 0,2
m
+ Tổng số lượng dầm ngang tại gối:
n gtr = 2
dầm
+ Trọng lượng 1 dầm ngang tại gối:
Pg . c .h dn .b dn .t
dn
25.1,00.1,80.0,2 9 kN
- Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt giữa nhịp:
+ Chiều cao:
+ Bề rộng:
+ Chiều dày:
+ Tổng số lượng dầm ngang tại mc giữa:
hdn = 1.00 m
bdn = 2,20 m
tdn = 0,2 m
tr
n nh
= 3
dầm
+ Trọng lượng 1 dầm ngang tại gối:
Pnh c .h dn .b dn .t
dn
25.1,00.2,20.0,2 11 kN
- Trọng lượng dải đều của dầm ngang trên 1m chiều dài dầm trong:
2.P 3.Pnh 2.9 3.11
tr
q dn
goi
1.82 kN/m
L nh
28
3.2.4. Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu
- Cấu tạo lớp phủ mặt cầu:
+ Lớp mui luyện:
+ Lớp phòng nước:
+ Lớp bê tơng Asphalt:
+ Chiều dày trung bình lớp phủ mặt cầu
BÙI THANH HIẾU
K47
14
hmc
=
=
=
=
0,02 -> 0.15 m
0,01 m
0,05 m
0,145 m
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
+ Trọng lượng riêng trung bình lớp phủ mặt cầu: a =
23 kN/m3
- Trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu:
.h .b
23.0,145.13
tr
q mc
a mc mc
7.23 kN/m
n dam
6
3.2.5. Trọng lượng dải đều của lan can ( chỉ dầm biên chịu)
- Cấu tạo lan can cầu:
èng trßn 120
ThÐp vu«ng 50x20mm
ThÐp vu«ng 60x80mm
Cấu tạo lan can
- Trọng lượng dải đều của lan can, tay vịn có thể lấy sơ bộ, qlc = 0,1kN/m
- Trọng lượng dải đều của chân lan can: Để thiên về an toàn và tiện cho tính
tốn, trọng lượng dải đều chân lan can được tính như sau:
q clc 0,75.bclc .h ckc . c
Trong đó:
+ bclc: Bề rộng chân lan can, bclc = 0,5n.
+ hclc: Chiều cao chân lan can, hclc = 0,6m.
+ 0,75: Hệ số tính tốn gần đúng xét đến cấu tạo thực chân lan can.
Do đó: q clc 0,75.0,5.0,6.25 0.1 5.73 kN/m
BÙI THANH HIẾU
K47
15
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm (lan can do dầm biên chịu toàn bộ )
g dam chu DCdc
22.74
kN/m
g dam ngang DCdn
1.82
kN/m
g mn mat cau DCmn
1.67
kN/m
g lop phu DWlp
7.23
kN/m
g lan can DWlancan
5.73
kN/m
BÙI THANH HIẾU
K47
16
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
3.3. Tính tốn nội lực do tĩnh tải
3.3.1. Các mặt cắt tính tốn
- Về ngun tắc khi tính tốn nội lực ta thường chia dầm chủ ra thành nhiều mặt
cắt, khoảng cách giữa các mặt cắt từ 1-2m. Tuy nhiên thực tế ta chỉ cần xác định
nội lực tại các mặt cắt quan trọng phục vụ cho việc tính duyệt dầm chủ.
- Tính tốn nội lực tại 3 mặt cắt sau:
+ Mặt cắt có mơmen lớn nhất: Mặt cắt giữa nhịp L/2.
+ Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: Mặt cắt gối.
+ Mặt cắt có mơmen và lực cắt cùng lớn: Mặt cắt L/4.
+ Mặt cắt nguy hiểm về cắt cách gối 0.72H = 1.08 m
- Bảng tọa độ các mặt cắt tính tốn nội lực:
STT
1
2
3
4
Mặt cắt tính tốn
Mặt cắt L/2
Mặt cắt L/4
x= 1.08 m
Mặt cắt gối
Kí hiệu
I-I
II-II
III-III
IV-IV
Cách gối x
13.70
6.85
1.08
0.00
Đơn vị
m
m
m
m
3.3.2. Vẽ đường ảnh hưởng và tính nội lực tại các mặt cắt tính tốn
a.Xác định mơmen do tĩnh tải tại các mặt cắt :
x.(L x)
2
- Để tính nội lực do tĩnh tải thì ta đặt tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH và tính tốn nội
lực theo các cơng thức:
- Diện tích ĐAH mơmen tại mặt cắt cách tim gối đoạn x: M
M tct . DC DW . M
M ttt . 1,25.DC 1,5.DW . M
Với :
+ DC , DW: Các tĩnh tải giai đoạn I và II .
tc
tt
+ M t , M t : Mơ men uốn tiêu chuẩn và tính tốn do tĩnh tải.
+ M : diện tích đường ảnh hưởng mômen uốn của mặt cắt cần xác định nội
lực.
- Mặt cắt L/2 :
BÙI THANH HIẾU
K47
17
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
6.85
Diện tích đah : M = 93.845
Tĩnh tải
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngồi
Mttc
Mttt
Dầm trong
Mttc
Mttt
Giá trị
22.74
0.95
2027.59
2534.49
2027.59
2534.49
1.82
0.95
162.39
202.98
162.39
202.98
1.67
0.95
148.59
185.73
148.59
185.73
7.23
0.95
644.20
966.30
644.20
966.30
5.73
0.95
510.85
766.27
0.00
0.00
3493.61
4655.77
2982.76
3889.51
Đơn vị : kN.m
- Mặt cắt L/4 :
w = 70.384
5.138
Diện tích đah : M = 70.384
BÙI THANH HIẾU
K47
18
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
Bảng nội lực :
Tĩnh tải
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngoài
Mttc
Mttt
Dầm trong
Mttc
Mttt
Giá trị
22.74
0.95
1520.69
1900.86
1520.69
1900.86
1.82
0.95
121.79
152.24
121.79
152.24
1.67
0.95
111.44
139.30
111.44
139.30
7.23
0.95
483.15
724.73
483.15
724.73
5.73
0.95
383.13
574.70
0.00
0.00
2620.21
3491.83
2237.07
2917.13
Đơn vị : kN.m
- Mặt cắt x = 1.08 m :
w = 14.21
1.04
Diện tích đah : M = 14.21
Bảng nội lực :
Tĩnh tải
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngoài
Mttc
Mttt
Dầm trong
Mttc
Mttt
Giá trị
22.74
0.95
307.08
383.85
307.08
383.85
1.82
0.95
24.59
30.74
24.59
30.74
1.67
0.95
22.50
28.13
22.50
28.13
7.23
0.95
97.56
146.35
97.56
146.35
5.73
0.95
77.37
116.05
0.00
0.00
529.11
705.12
451.74
589.06
Đơn vị : kN.m
b.Xác định lực cắt do tĩnh tải gây ra tại các mặt cắt :
BÙI THANH HIẾU
K47
19
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Diện tích ĐAH lực cắt tại mặt cắt cách tim gối đoạn x:
(L x) 2
x2
V
, V
2.L
2.L
- Để tính nội lực do tĩnh tải thì ta đặt tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH và tính tốn nội lực
theo các công thức:
Vttc . DC DW . V DC DW . V
Vttt . 1,25.DC 1,5.DW . V 0,9.DC 0,65.DW . V
Trong đó:
+ DC , DW: Tĩnh tải giai đoạn I và II .
tc
tt
+ Vt , Vt : Lực cắt tiêu chuẩn và tính tốn do tĩnh tải.
+ V , V : Diện tích phần đường ảnh hưởng lực cắt mang dấu dương và
mang dấu âm của mặt cắt cần xác định nội lực.
- mặt cắt L/2 :
0.5
w- =3.425
w+ = 3.425
0.5
Bảng tính lực cắt :
Tĩnh tải
Giá trị
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
tc
t
V
Dầm ngoài
Vttt
Vt
tc
Dầm trong
Vttt
22.74
0.00
25.90
0.00
25.90
1.82
0.00
2.07
0.00
2.07
1.67
0.00
1.90
0.00
1.90
7.23
0.00
19.98
0.00
19.98
5.73
0.00
15.85
0.00
0.00
0.00
65.70
0.00
49.86
Đơn vị : kN
BÙI THANH HIẾU
K47
20
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
-Mặt cắt L/4 :
Đah lực cắt :
0.75
W - =0.856
W+ =7.706
0.25
Bảng tính lực cắt :
Tĩnh tải
Giá trị
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngoài
Vttc
Vttt
dam trong
Vt
Vttt
tc
22.74
148.00
191.47
148.00
191.4739
1.82
11.85
15.33
11.85
15.33475
1.67
10.85
14.03
10.85
14.0318
7.23
47.02
75.53
47.02
75.52926
5.73
37.29
59.89
0.00
0
255.01
356.26
217.72
296.37
Đơn vị : kN
BÙI THANH HIẾU
K47
21
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Mặt cắt x = 1.08 m :
Đah lực cắt :
0.961
w- = 0.021
w+ = 12.641
0.039
Bảng tính lực cắt :
Tĩnh tải
Giá trị
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngoài
Vttc
Vttt
dam trong
Vt
Vttt
tc
22.74
272.66
340.99
272.66
340.99
1.82
21.84
27.31
21.84
27.31
1.67
19.98
24.99
19.98
24.99
7.23
86.63
130.07
86.63
130.07
5.73
68.70
103.14
0.00
0.00
469.81
626.50
401.11
523.36
Đơn vị : kN
BÙI THANH HIẾU
K47
22
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Mặt cắt gối :
Đah lực cắt :
1
W+ = 13.7
Bảng tính lực cắt :
Tĩnh tải
Giá trị
DCdc
DCdn
DCmn
DWlp
DWlancan
Tổng
Dầm ngoài
Vttc
Vttt
dam trong
V
Vttt
tc
t
22.74
296.00
370.00
296.00
369.9979
1.82
23.71
29.63
23.71
29.63237
1.67
21.69
27.11
21.69
27.11458
7.23
94.04
141.07
94.04
141.0663
5.73
74.58
111.86
0.00
0
510.02
679.68
435.44
567.81
Đơn vị : kN
BÙI THANH HIẾU
K47
23
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Bảng tổng hợp nội lực dầm do tĩnh tải:
TTGH Sử Dụng :
Mặt cắt
Mômen
Dầm trong
Dầm biên
Lực cắt
Dầm trong
Dầm biên
L/2
L/4
X = 1.08
Gối
2982.76
2237.07
451.74
0
3493.61
2620.21
529.11
0
0.00
217.72
401.11
435.44
0.00
255.01
469.81
510.02
L/2
L/4
X = 1.08
Gối
3889.51
2917.13
589.06
0.00
4655.77
3491.83
705.12
0.00
49.86
296.37
523.36
567.81
65.70
356.26
626.50
679.68
TTGH Cường Độ I :
Mặt cắt
Mômen
Dầm trong
Dầm biên
Lực cắt
Dầm trong
Dầm biên
Đơn vị : Lực cắt (kN)
Mơmen(kN.m)
3.4. Tính tốn nội lực do hoạt tải
3.4.1. Xác định hệ số phân bố ngang
3.4.1.1. Xác định hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy
3.4.1.1.1. Xác định hệ số phân bố ngang đối với dầm biên
- Điều kiện tính tốn:
+ Tính hệ số PBN do tải trọng người.
+ Tính hệ số PBN cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải
trên một làn.
- Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R1:
BÙI THANH HIẾU
K47
24
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
BỘ MÔN CẦU HẦM
THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BTCT F1
- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối.
- Tính hệ số PBN đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế.
1
+ Cơng thức tính : g yi
2
+ Hệ số PBN của xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi
xếp tải trên 1 làn :
1
g 1,2. . 0.9583 0,2083 0,7
2
- Hệ số PBN đối với tải trọng người dải đều :
BÙI THANH HIẾU
K47
25
CẦU – ĐƯỜNG BỘ B
