TKMH CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP - DẦM HỘP - THẮNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (453.68 KB, 45 trang )
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế 1 cầu Bê tông cốt thép DƯL
nhịp giản đơn
A. Các số liệu đầu vào:
Kết cấu:
- Chiều dài nhịp L = 40 (m)
- Bề rộng phần xe chạy B1 = 7 (m)
- Bề rộng 1 dải ngời đi bộ B2 = 1,5 (m)
- Bề rộng lan can B3 = 0,5(m)
- Bề rộng gờ chắn B4 = 0,25 (m)
- Chiều rộng toàn cầu B = 11,5 (m)
- Tải trọng thiết kế: HL93, ngời đi 3.10
3
Mpa.
- Dạng mặt cắt Dầm hộp
- Vật liệu kết cấu BTCT DƯL
- Công nghệ tạo DƯL Căng sau
- Cấp bê tông Grade 30
- loại DƯL bó 12 tao, mỗi tao đờng kính 12.7mm
- Cốt thép thờng G40; G60 hoặc tơng đơng
Tiêu chuẩn thiết kế:
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN 272- 05
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
1
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
B. Nội dung thiết kế:
I. các thông số vật liệu:
I.1 Bê tông:
- Tỷ trọng của bêtông
c
= 2400kg/m
3
- Cờng độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày fc = 30 Mpa
- Cờng độ chịu nén của bê tông lúc bắt đầu
đặt tải hoặc tạo ứng suất trớc
Mpaf
ci
27=
- Cờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông f
r
= 3,451 Mpa
- Mô đun đàn hồi Ec = 27691,5 Mpa
+ Cờng độ chịu kéo khi uốn của Bêtông xác định bằng công thức:
Mpaf
r
451,3=
+ Môdun đàn hồi: E
ccc
f
=
5.1
043.0
I. 2 Thép c ờng độ cao :
- Thép có độ chùng thấp của hãng VSL: ASTM A416 Grade 270
- Cáp 15,2mm, tiêu chuấn ASTM
- Cờng độc chịu kéo : f
MPa
pu
1680=
- ứng suất trong cốt thép DƯL khi kích: f
MPa
pj
1302=
- Cấp của thép: =270
- Giới hạn chảy của cốt thép DƯL: f
MPa
py
1674=
- Số bó cáp cờng độ cao: n= 14 bó
- Diện tích một tao cáp danh định 7 sợi là: S= 0,99 cm
2
- Đờng kính ống tạo lỗ d= 8 cm
- Mô đun đàn hồi dây cáp (cable): Ep=197000 MPa
- Hệ số ma sát :
2.0=
à
- Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp : K= 6.6E-07 mm
1
- Chiều dài tụt neo:
mL 05.0
=
- Hệ số quy đổi ứng suất:
9.0=
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
2
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
I. 3 Thép th ờng :
- Giới hạn chảy tối thiểu của thép thanh fy = 400 Mpa
- Mô đun đàn hồi của thép Es = 2,0 E + 6 MPa
II. Lựa chọn kích th ớc dầm :
II.2.1 Sơ bộ chọn kích thớc dầm hộp nh sau:
Do bề rộng cầu là 11,5 m nên theo quy định ta chọn dầm 1 hộp .
Theo điều 2.5.2.6.3 Chiều cao dầm tối thiểu h = 0,045L= 0,045x 40=1,8m
Chọn chiều cao dầm : H = 260cm
Chiều rộng cầu : =1150 cm
Chiều rộng bầu dới: = 600 cm
Lớp bê tông asphalt dày : = 7 cm
Lớp phòng nớc dày: = 0.5 cm
Chiều dày bản cánh: = 30 cm
Chiều dày các sờn bằng nhau: = 40 cm
Chiều cao các vút: = 50 cm
Chiều rộng các vút: = 100 cm
Chiều dày bản trong thay đổi,lấy trung bình: = 25 cm
Chiều dày bản dới thay đổi theo mặt cắt:
Bề rộng lan can 50cm cao 30cm,gờ chắn rộng 25cm cao 30cm.
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
3
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
11500
125 125
50
100
50
100
30180
260
600
40
50
100
175
2% 2%
25
BT Asphalt
Dày 7cm
800
Hình 1- Mặt cắt ngang đặc tr ng của dầm
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
4
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
2000
570
75
25
260
40
40 570
25
30
1
2
3
4
1
2
3
4
Hình 2- 1/2 mặt cắt dọc của dầm
- Chiều dài dầm Ltt = 39.4 m
- Để tăng cờng khả năng chịu lực cắt của dầm tại mặt cắt gối ta tăng chiều
dày bản cánh dới ở phía gần gối.
II.2.2. Chiều rộng bản cánh hữu hiệu:
Ta có : b=250+ 40/2 = 270 cm < 0.1Li =0.1*4000=400cm
b =270 cm <3*do=3*260=780cm
nên theo điều (4.6.2.6.2) ta lấy bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu bằng bề rôbfj
bản cánh thực tế.
Tổng hợp kích thớc các mặt cắt :
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
5
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
B
hb
hc
hc
bv
hs
hs
hd
bd
H
Hình 3: Các kích th ớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu
- Các kích thớc đợc chọn đối xứng qua tim cầu.
- Mặt cắt gối ta lấy tại mặt cắt 1-1.
- Bề rộng và chiều cao các vút trên và dới ta lấy nh nhau( giả thiết đơn giản
trong tính toán).
Bảng tổng hợp kích thớc tại các mặt cắt :
Mặt cắt Ký
hiệu
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối Đơn vị
Chiều cao dầm H 260 260 260 260 260 cm
Chiều dày đáy dới hd 40 40 40 44 68 Cm
Chiều dày đáy trên hb 25 25 25 25 45 Cm
Bề rộng các sờn bằng
nhau
hs 40 40 40 40 40 Cm
Chiều cao cánh dầm hc 30 30 30 30 30 Cm
Chiều cao vút bằng nhau hv 50 50 50 50 50 Cm
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
6
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Bề rộng vút bằng nhau bv 100 100 100 100 100 Cm
Bề rộng dầm B 115
0
115
0
115
0
115
0
115
0
Cm
Bề rộng đáy dầm Bd 600 600 600 600 600 Cm
III. Bố trí thép DƯL và đặc tr ng mặt cắt tính đổi
III.1.Kích th ớc mặt cắt quy đổi :
- Các mặt cắt đều đợc quy về mặt cắt chữ T tơng đơng để tính toán.
- Phần vút trên và vút dới đợc tính đổi lên cánh trên và cánh dới dầm T trên
nguyên tắc diện tích không đổi.
- Kích thớc các mặt cắt quy đổi nh trong bảng tính sau:
Y
X
Bc
hc
hshd
bd
bs
Hình 4. Mặt cắt quy đổi đặc tr ng
Mặt cắt Đơn vị L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Chiều dày bản cánh hc Cm 37.15 37.15 37.15 37.15 45.93
Bề rộng cánh Bc Cm 1150 1150 1150 1150 1150
Bề rộng sờn bs Cm 80 80 80 80 80
Chiều cao sờn hs Cm 172.21 172.2 172.2 168.2 135.4
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
7
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
1 1 1 3
Chiều cao bầu hd Cm 50.64 50.64 50.64 54.64 78.64
Bề rộng bầu bd cm 600 600 600 600 600
III. Bố trí cốt thép dự ứng lực:
Trên mặt cắt ngang dầm bố trí bó cáp DƯL (12 tao) thành 3 nhóm tổng số
bó: 14 bó.
- Phía dới bên trái bố trí nh hình vẽ,tận dụng trong phạm vi vút bảo dảm các
điều kiện về khoảng cách nh Điều 5.10.3.3.2.
- Bên phải bố trí nh bên trái bảo đảm đối xứng qua tim cầu.
2x34
37
4x34
34
4x34
34
2x34
37
40
Hình 5. Sơ đồ bố trí cáp và neo kiểu C
(Giả sử cáp DƯL đợc kéo thẳng về neo tại gối không có DƯL xiên).
Do đó toạ độ đờng trục các bó cáp tại các mặt cắt nh sau:
Hàng Sốtao1
bó
Toạ độ
y(cm)
Số bó Diện tích
1 bó
(cm2)
Tồng
diện tích
(cm2)
A*y
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
8
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Hàng 1 12 17.5 10 16.7 166.8 2919
Hàng 2 12 51.5 4 16.7 66.72 3436.08
Tổng 14 233.52 6355.08
Trọng tâm của cốt thép tính với đáy dầm: Yc=27.21 cm.
Trong đó:
- y là tung độ tính từ đáy dầm (cm)
- Yc =
A
yA*
- A là diện tích các bó cốt thép.
III.3.Đặc tr ng hình học giai đoạn1 mặt cắt bị giảm yếu bởi các ống để đặt DƯL)
III.3.1 Xác định diện tích tiết diện:
Với :
- b,h: Là chiều rộng, chiều cao của khối K (cm)
- Fi: Là diện tích các khối Ki (i= 1,2,3,4 ) (cm2)
2
3
1
Hình 6. Các khối hình chia sau quy đổi
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
9
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Khối Mặt cắt L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối
K
1
Cánh
trên
b 1150 1150 1150 1150 1150
h 37.15 37.15 37.15 37.15 45.93
F
1
42722.5 42722.5 42722.5 42722.5 52819.5
K
2
Sờn dầm
b 80 80 80 80 80
h 172.21 172.21 172.21 168.21 135.43
F
2
13776.8 13776.8 13776.8 13456.8 10834.4
K
3
Bầu dới
b 600 600 600 600 600
h 50.64 50.64 50.64 54.64 78.64
F
3
30384 30384 30384 32784 47184
K
4
Lỗ luồn
cáp
F
4
-703.36 -703.36 -703.36 -703.36 -703.36
Tổng F
86179.94 86179.94 86179.94 88259.94 110134.54
III.3.2 . Xác định mômen tĩnh :
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
10
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Trong đó:
- ai: Khoảng cách từ trọng tâm khối Ki tới đáy dầm
- Si : Mômen tĩnh của khối Ki láy với trục đáy dầm
Si = ai * Fi
Mặt
cắt
L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối
đơn
vị
a
1
241 241 241 241 237 cm
a
2
136.745 136.745 136.745 138.745 146.355 Cm
a
3
25.32 25.32 25.32 27.32 39.32 Cm
a
4
27.214286 27.214286 27.214286 27.214286 27.214286 Cm
S
1
10314280 10314280 10314280 10314280 12520070 Cm3
S
2
1883908.5 1883908.5 1883908.5 1867063.7 1585668.6 Cm3
S
3
769322.88 769322.88 769322.88 895658.88 1855274.9 Cm3
S
4
-19141.44 -19141.44 -19141.44 -19141.44 -19141.44 Cm3
S
12948370 12948370 12948370 13057861 15941872
Cm3
III.3.2 Xác định trọng tâm mặt cắt:
Xác định trọng tâm mặt cắt tính đổi`
Với: - Y
dl
: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến mặt dới dầm
Y
=
i
i
dl
F
S
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
11
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
- Y
tl
: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến mặt trên dầm
dltl
YhY =
- e
l
: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến trục trung hoà
- h : Là chiều cao dầm
Mặt cắt L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối Đơn vị
Y
dI
150.2480
7
150.2480
7
150.2480
7
147.9477
6
144.7490
7 cm
Y
tI
109.7519
3
109.7519
3
109.7519
3
112.0522
4
115.2509
3 cm
e
I
123.0337
8
123.0337
8
123.0337
8
120.7334
8
117.5347
8 cm
III.3.4 . Xác định mômen quán tính:
Công thức xác định mômen quán tính đối với trọng tâm của hình chữ nhật
là:
12
*
3
hb
I
i
=
Công thức xác định mômen dối với trục trung hoà của cả hình T
I =
2
)(* aiyFi
dli
+
Trong đó:
- Fi : Diện tích của khối thứ i
- Y
dl
:Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH
- Ai : Khoảng lệch từ TTH khối thứ i đến TTH của cả hình T
- W
dl
, W
tl
, W
el
: Mômen kháng uốn đối với từng trục tơng ứng
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
12
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
1
o
2
o
TTH giai đoạn 1
TTH giai đoạn 2
Ydl
Ytl
el
el2
Ytl2Ydl2
X
Y
Hình 7. TTH các giai đoạn
Mặt cắt L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối Đơn vị
I
1
4913523.6 4913523.6 4913523.6 4913523.6 9285513.6 cm4
I
2
34047391 34047391 34047391 31729569 16559735 cm4
I
3
6493085.1 6493085.1 6493085.1 8156466.9 24316469 cm4
I
4
-2814.867 -2814.867 -2814.867 -2814.867 -2814.867 cm4
F
1
*(y
dl
-a
1
)
2
355162091 355162091 355162091 373308939 449847460 cm4
F
2
*(y
dl
-a
2
)
2
2511963.3 2511963.3 2511963.3 1139667.9 27942.04 cm4
F
3
*(y
dl
-a
3
)
2
47420376
5
47420376
5
47420376
5 477041862
52446378
6 cm4
F
4
*(y
dl
-a
4
)
2
-10646980 -10646980 -10646980 -10252578 -9716514 cm4
I
866682024 866682024 866682024 886034636 1.015E+09 cm4
I
8.6668202 8.6668202 8.6668202 8.8603464 10.147816 m4
W
dI
5.77E+06 5.77E+06 5.77E+06 5.86E+06 5.99E+06 cm3
W
tI
7.90E+06 7.90E+06 7.90E+06 7.73E+06 7.52E+06 cm3
W
eI
7.04E+06 7.04E+06 7.04E+06 7.18E+06 7.37E+06 cm3
III.5.3. Đặc tr ng hình học giai đoạn 2.
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
13
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
- Giai đoạn 2 là giai đoạn khai thác mặt cắt nguyên có kể đến thép DƯL.
Tính quy đổi cáp DƯL về bê tông.
- Hệ số quy đổi n
t
:
n
t
=
c
p
E
E
=7.11411
Các ký hiệu :
- S
2
: Mômen tĩnh của bó thép với TTH của mặt cắt giai đoạn 1
-
: Chênh giữa hai trục trung hoà hai giai đoạn
2
2
F
S
=
- Y
2dl
: Khoảng cách từ TTH giai đoạn 2 tới đáy dầm
Y
2dl
= Y
dl
-
- Y
2tl
: Khoảng cách từ TTH giai đoạn 2 tới mặt trên dầm
Y
2tl
= h - Y
2dl
- Khoảng cách từ TTh giai đoạn 2 tới trọng tâm bó thép DƯL
e
=
ll
e
2
- F
d
: Diện tích thép DƯL
- Mômen quán tính giai đoạn 2: I
2
22
112
***
l
dt
eFnFI ++=
- W
leltld
WW
222
,,
Là mômen kháng uốn đối với từng trục tơng ứng giai đoạn
Bảng dặc trng hình học giai đoạn 2
Mặt cắt L/2 3L/8 2L/8 L/8 Gối Đơn vị
F
1
86179.94 86179.94 86179.94 88259.94 110134.54 cm2
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
14
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
n
t
*F
d
5003.78 5003.78 5003.78 5003.78 5003.78 cm2
F
2
91183.72 91183.72 91183.72 93263.72 115138.32 cm2
S
2
615633.61 615633.61 615633.61 604123.40 588117.85 cm3
6.75 6.75 6.75 6.48 5.11 cm
Y
dI2
143.50 143.50 143.50 141.47 139.64 cm
Y
tI2
116.50 116.50 116.50 118.53 120.36 cm
e
I2
116.28 116.28 116.28 114.26 112.43 cm
I
1
866682024 866682024 866682024 886034636 1.015E+09 cm4
F
1
*
2
3928405 3928405 3928405 3703305.2 2873508.7 cm4
n
d
*F
d
*e
l2
^2 67658831 67658831 67658831 65321355 63246734 cm4
I
2
938269261 938269261 938269261 955059295 1.081E+09 cm4
W
dI2
6538621.5 6538621.5 6538621.5 6750958.3 7740568.3 cm3
W
tI2
8053571.1 8053571.1 8053571.1 8057544.5 8980658.9 cm3
W
eI2
8068897.8 8068897.8 8068897.8 8358949.8 9614266.8 cm3
IV.Xác định tải trọng
IV.1. Tính toán các hệ số điều chỉnh tải trọng
Tổng tải trọng tính toán tính theo công thức sau:
trong đó:
+ Qi - tải trọng quy định ở đây
+ hệ số tải trọng lấy theo tiêu chuẩn 22TCN272-05
+
i
- hệ số điều chỉnh tải trọng
95.0>++=
IRdi
``
Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của
i
thì :
0.1
1
++
=
IRd
i
Trong đó :
+
i
hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo,
tính d và tầm quan trọng trong khai thác.
+
D
hệ số liên quan đến tính dẻo đợc ghi ở Điều 1.3.3.
- Đối với trạng thái giới hạn cờng độ :
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
15
iii
=
0,1
1
=
IRD
i
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
D
= 1.05 Cho cấu kiện và liên kết không dẻo.
= 1.0 Cho các thiết kế thông thờng và các chi tiết
theo đúng Tiêu chuẩn này.
0.95 Cho các cấu kiện và liên kết có các biện pháp
tăng thêm tính dẻo quy định vợt quá những yêu cầu
của Tiêu chuẩn này
- Đối với các trạng thái giới hạn khác :
D
= 1.00
+ R
hệ số liên quan đến tính d đợc ghi ở Điều 1.3.4.
- Đối với trạng thái giới hạn cờng độ :
R
1.05 cho các bộ phận không d
= 1.00 cho các mức d thông thờng
0.95 cho các mức d đặc biệt
- Đối với các trạng thái giới hạn khác:
R
= 1.00
+
hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác
đợc ghi ở Điều 1.3.5.
Điều quy định này chỉ dùng cho
trạng thái giới hạn cờng độ và trạng thái giới hạn đặc biệt.
- Đối với trạng thái giới hạn cờng độ:
I
1.05 cho các cầu quan trọng
= 1.00 cho các cầu điển hình
0.95 cho các cầu tơng đối ít quan trọng
- Đối với các trạng thái giới hạn khác:
I
= 1
IV.2. Các hệ số tải trọng i và hệ số làn
Bảng hệ số làn(3.6.1.1.2.1)
Số làn chất tải Hệ số làn
1 1.20
2 1.00
3 0.85
>3 0.65
Bảng Tổ hợp và hệ số tải trọng
Tổ hợp
tải
DC LL
DD IM WA WS WL FR TU TG
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
16
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
DW CE CR
EH BR SH
Trạng
thái
giới
hạn
EV PL
ES LS
EL
Cờng
độ I
n
1,75 1,00 - - 1,00 0,5/1.20
TG
Cờng
độ II
n
- 1,00 1,40 - 1,00 0,5/1.20
TG
Cờng
độ III
n
1,35 1,00 0.4 1,00 1,00 0,5/1.20
TG
Sử
dụng 1 1,00 1,00 0,30 1,00 1,00 1,0/1,20
TG
Loại tải trọng Hệ số tải trọng
Lớn nhất Nhỏ nhất
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25 0,90
DD: kéo xuống (xét ma sát âm) 1,80 0,45
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,50 0,65
EH: áp lực ngang của đất
Chủ động
1,50 0,90
Nghỉ
1,35 0,90
EL: Các ứng suất lắp ráp bị hãm 1,00 1,00
EV: áp lực đất thẳng đứng
ổn định tổng thể
1,35 N/A
Kết cấu tờng chắn
1,35 1,00
Kết cấu vùi cứng
1,30 0,90
Khung cứng
1,35 0,90
Kết cấu vùi mềm khác với cống
hộp thép
1,95 0,90
Cống hộp thép mềm
1,50 0,90
ES: Tải trọng đất chất thêm 1,50 0,75
IV.3.Tải trọng th ờng xuyên
IV.3.1-Tải trọng bản thân các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC)
Trọng lợng dầm dọc chủ trên 1m chiều dài cầu(DC)
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
17
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
- Diện tích mặt cắt ngang dầm tính đổi F2 = 9.1 m2
- Trọng lợng riêng dầm chủ c =24.0KN/m
3
-Tải trọng dầm trên 1m dài g1 = F2*c*1
=218.8KN/m
IV.3.2-Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW)
- Tải trọng lan can tay vịn 1 m chiều dài cầu =
6.32
KN/m
- Tải trọng gờ chắn bánh trên 1 m chiều dài = 1.57
KN/m
- Tải trọng bản thân lớp phủ 1 m chiều dài = 16.875
KN/m
+Khối lợng riêng của BT Asphalt 22.5
KN/m3
+ Chiều dày bản mặt cầu 0.075
m
+ Chiều rộng lớp phủ
10
m
Tải trọng DW trên 1m dài g2 =
24.765
KN/m
IV.4.Tải trọng nhất thời
LL- Xe tải thiết kế = 6 kN/m
Ti trng Trục
Cơ sở HL- 93 Đơn vị
Ti trng bánh xe
P
1
35.000 kN
Ti trng bánh xe P
2
145.000 kN
V.Tính toán nội lực
Nguyên tẵc tính toán nội lực theo công thức :
Với tải trọng rải đều
Mi = gi x FM
1
Với tải trọng phân bố và hoạt tải ta xếp trực tiếp lên đờng ảnh hởng
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
35KN
145KN
4300mm
4300mm tới 9000mm
145KN
18
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Mi = PixYmi
2
Trong đó:
- FM, FQ : Diện tích đờng ảnh hởng
- Pi : là tải trọng trục xe tiêu chuẩn vị trí i
- Ymi : là giá trị tung độ dah M,Q tại vị trí tải trọng đặt lên
- Mi,Qi: Giá trị mômen,lực cắt tại mặt cắt thứ i
V.1.Nôi lực do tải trọng th ờng xuyên
-Tải trọng bản thân bộ phận kết cấu, thiết bị phụ phi kết cấu (DC-g1)
và tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW-g2)
Đây là loại tải trọng rải đều tính cho toàn chiều dài nhịp sử dụng công thức (1)
Mặt
cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
x 19.700 14.775 9.850 4.925 0.000 m
g1 218.8 218.8 218.8 218.8 218.8
KN/
m
g2 24.8 24.8 24.8 24.8 24.8
KN/
m
FM1 194.045 181.917 145.534 84.895 0.000 m2
FQ1 0.00 4.93 9.85 14.78 19.70 m2
M1
42464.98
6 39810.92 31848.74 18578.43 0
KN.
m
Q1 0 10777.92 21555.83 32333.75
43111.66
1 KN
M2
4805.524
4 4505.179 3604.143 2102.417 0 KN.m
Q2 0 121.9676 243.9353 365.9029 487.8705 KN
V.2-Tải trọng nhất thời:
-Tải trọng nhất thời sử dụng nhóm công thức (1) với tải trọng rải đều và
sử dụng công thức (2) với tải trọng xe 2 trục và 3 trục.
V.2.1-Tải trọng làn(L) và tải trọng ngời (PL):
Đờng ảnh hởng mômen và lực cắt nh hình 9,10
Với lực cắt chỉ xếp phần diện tích có giá trị mômen lớn hơn.
Cầu có 2 làn xe nên hệ số làn xe = 1
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
19
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Mặt
cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
x 19.700 14.775 9.850 4.925 0.000 m
g
3
4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
KN/
m
g
4
9.3 9.3 9.3 9.3 9.3
KN/
m
FM2 194.045 181.917 145.534 84.895 0.000 m2
FQ2 4.93 7.70 11.08 15.08 19.70 m2
M3 873.2025 818.6273 654.9019 382.0261 0
KN.
m
Q3 22.1625 34.62891 49.86563 67.87266 88.65 KN
M4
1804.618
5 1691.83 1353.464 789.5206 0 KN.m
Q4 45.8025 71.56641 103.0556 140.2702 183.21 KN
Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối Đơn vị
x 19.700 14.775 9.850 4.925 0.000 m
MHL93 2814.3 2555.0 1895.7 1364.7 0.0
KN.m
QHL93 115.0 155.7 196.3 236.9 277.5 KN
M2T 2035.000 1866.563 1427.250 717.063 0.000
KN.m
Q2T 106.65 134.15 161.65 189.15 216.65 KN
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
20
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
V.2.3-Tải trọng do lực xung kích (IM):
ở Việt Nam lấy cho mọi trờng hợp là 25% hoạt tải xe
Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối Đơn vị
x 19.700 14.775 9.850 4.925 0.000 m
MHL93(xk) 703.6 638.8 473.9 341.2 0.0
KN.m
QHL93(xk) 28.8 38.9 49.1 59.2 69.4 KN
M2T(xk) 508.8 466.6 356.8 179.3 0.0
KN.m
Q2T(xk) 26.7 33.5 40.4 47.3 54.2 KN
V.3-Tổ hợp tải trọng:
Lấy tổ hợp tải trọng xe (HL93K hoặc HL93M) với lực xung kich (IM) rồi chọn tổ
hợp lớn nhất cộng với tải trọng ngời.
HL93K
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
LL,IM
M 5.32E+03 4.89E+03 3.72E+03 2.50E+03 0.00E+00 KN.m
Q 1.90E+02 2.66E+02 3.48E+02 4.36E+02 5.30E+02 KN
HL93M
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
LL.IM
M 4.35E+03 4.03E+03 3.14E+03 1.69E+03 0.00E+00 KN.m
Q 1.79E+02 2.39E+02 3.05E+02 3.77E+02 4.54E+02 KN
Max(HL93M,HL93K)
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
LL,IM
M 5.32E+03 4.89E+03 3.72E+03 2.50E+03 0.00E+00 KN.m
Q 1.90E+02 2.66E+02 3.48E+02 4.36E+02 5.30E+02 KN
Max(HL93M,HL93K) L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
LL,IM,Pl
M 6.20E+03 5.70E+03 4.38E+03 2.88E+03 0.00E+00 KN.m
Q 2.12E+02 3.01E+02 3.98E+02 5.04E+02 6.19E+02 KN
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
21
ThiÕt KÕ m«n häc CÇu Bª t«ng cèt thÐp D L¦
7.00
7.00
9.85
4300 4300
145kN
145kN
145kN
0.50
0.39
0.58
7.62
9.23
6.55
0.63
0.52
0.41
4.16
7.39
6.31
0.75
0.64
0.53
4.31
4.32
3.23
0.88
0.77
0.66
1.00
0.89
0.78
§.a.h.M
§.a.h.M
§.a.h.M
§.a.h.M
§.a.h.M
§.a.h.Q
§.a.h.Q
§.a.h.Q
§.a.h.Q
§.a.h.Q
L/2
3L/8
L/4
L/8
Gèi
NguyÔn Träng Th¨ng Líp: CÇu- §êng s¾t - K43
22
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
Đờng ánh hởng mômen và lực cắt do xe 2 trục (HL93M)
0.50
0.63
6.49
0.75
3.26
0.88
0.97
Đ.a.h.M
Đ.a.h.M
Đ.a.h.M
Đ.a.h.M
Đ.a.h.M
Đ.a.h.Q
Đ.a.h.Q
Đ.a.h.Q
Đ.a.h.Q
Đ.a.h.Q
L/2
3L/8
L/4
L/8
Gối
1200
110kN
110kN
9.25
9.25
0.47
8.48
8.48
0.59
6.49
0.72
3.26
0.84
1.00
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
23
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
V.4-Tổng hợp nội lực:
- Bảng hệ số tải trọng
i
:
TTGH
DC
DW
LL,IM,CE,PL WS WL
Cờng độ I 1.25 1.50 1.75 - -
Sử dụng 1.00 1.00 1.00 0.30 1.00
- Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng:
IRD
=
95.0=
D
95.0=
R
95.0=
I
95.0=
- Nội lực trong bảng tổng hợp xác định theo công thức sau:
Bảng tổng hợp nội lực các trạng thái giới hạn:
TT giới hạn cờng độ I
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
DC
M 53081.233 49763.66 39810.92 23223.04 0 KN.m
Q 0 13472.39 26944.79 40417.18 53889.577 KN
DW
M 7208.2866 6757.769 5406.215 3153.625 0 KN.m
Q 0 182.9514 365.9029 548.8543 731.80575 KN
LL.IM.PL
M 1.084E+04 9.982E+03 7.661E+03 5.035E+03 0.000E+00 KN.m
Q 3.706E+02 5.263E+02 6.970E+02 8.825E+02 1.083E+03 KN
Nội lực tính
toán
Mtt 7.113E+04 6.650E+04 5.288E+04 3.141E+04 0.000E+00 KN.m
Qtt 3.706E+02 1.418E+04 2.801E+04 4.185E+04 5.570E+04 KN
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
24
iii
MM
=
iii
=
Thiết Kế môn học Cầu Bê tông cốt thép D LƯ
TT giới hạn sử dụng
L/2 3L/8 L/4 L/8 Gối
Đơn
vị
DC
M 42464.986 39810.92 31848.74 18578.43 0 KN.m
Q 0 10777.92 21555.83 32333.75 43111.661 KN
DW
M 4805.5244 4505.179 3604.143 2102.417 0 KN.m
Q 0 121.9676 243.9353 365.9029 487.8705 KN
LL.IM.PL
M 6.196E+03 5.704E+03 4.378E+03 2.877E+03 0.000E+00 KN.m
Q 2.117E+02 3.008E+02 3.983E+02 5.043E+02 6.188E+02 KN
Nội lực tính
toán
Mtt 5.347E+04 5.002E+04 3.983E+04 2.356E+04 0.000E+00 KN.m
Qtt 2.117E+02 1.120E+04 2.220E+04 3.320E+04 4.422E+04 KN
VI.Tính toán mất mát ứng suất
Tổng mất mát ứng suất trớc trong các cấu kiện kéo sau đợc tính :
Trong đó :
+ Mất mát tức thời gồm:
-Mất mát do ma sát (Mpa)
pA
f
-Mất mát do thiết bị neo(Mpa)
pES
F
-Mất mát do co ngắn đàn hồi(Mpa)
+Mất mát theo thời gian gồm:
F
pSR
-Mất mát do co ngót(Mpa)
pCR
F
-Mất mát do từ biến của bê tông(Mpa)
pR
F
-Mất mát do dão của thép(Mpa)
VI.1-Mất mát do thiết bị neo
LEf
pA
/*=
Trong đó:
-Chiều dàI tụt neo,lấy bằng1cm
E -Mô đun đàn hồi của cáp
L -Chiều dàI thiết bị bó cáp DUL ta coi các cáp là bằng nhau
Nguyễn Trọng Thăng Lớp: Cầu- Đờng sắt - K43
25
pRpCRpSRpESpApFpT
fffffff
+++++=
pF
f
