ĐỒ ÁN CẦU THÉP 02
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 139 trang )
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
THIT K CU DM LIấN HP THẫP-BTCT
1- Số liệu tính toán thiết kế cầu
1.1-Số liệu chung.
- Cầu đợc thiết kê vĩnh cửu.
- Quy trình thiết kế:22TCN272 05
- Chiều dài nhịp : L=28 m
- Khổ cầu:8+2x1,0+2x0,5 m
+ Bề rộng xe chạy: B = 8 m
+ Lề ngời đi bộ: 2x1,0 m
+ Bề rộng toàn cầu: Bcầu = 11 m
-Tải trọng thiết kế: HL93+300kG/m2
- Vật liệu chế tạo kết cấu:
+ Thép hợp kim cácbon M270
+ Bêtông cốt thép có cờng độ chịu nén
'
28fc MPa
=
- Liên kết dầm:
+ Liên kết dầm chủ bằng đờng hàn.
+ Liên kết mối nối bằng bulông cờng độ cao.
1.2- Tính chất vật liệu chế tạo dầm.
- Thép chế tạo neo liên hợp: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất
345
y
f MPa
=
.
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất
420
y
f MPa
=
- Vật liệu chế tạo bản mặt cầu:
+ Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày:
'
28
c
f MPa
=
.
+ Trọng lợng riêng của bêtông:
2,5
c
=
T/m3.
+ Moduyn đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức:
1,5 ' 1,5
0,043 0,043.2500 . 28 28441,8( )
c c c
E f MPa
= = =
- Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép Than CT3
Lê Thị Hồng Hạnh - 1 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
Các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mác thép M270M
Cấp thép 345W
Giới hạn chảy của thép
y
f
345 MPa
Giới hạn kéo đứt của thép
u
f
485 MPa
Môđun đàn hồi của thép
s
E
2E+05 MPa
Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép
Không xét hiện tợng từ biến
n
8
Có xét đến hiện tợng từ biến
'n
24
1.3-Xác định các hệ số tính toán
-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
+Đoàn xe ôtô và đoàn ngời :
1
=1,75 và 1,0
-Hệ số xung kích : 1+IM =1,25
Lê Thị Hồng Hạnh - 2 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
2- Kích thớc cơ bản của dầm chủ
2.1 - Chiều dài tính toán kcn.
- Chiều dài nhip: L=28 m.
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a=0,3 m.
Chiều dài tính toán KCN:
2.
tt
L L a=
= 28 2.0,4 = 27,4 m
2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang .
Số dầm chủ trên mặt cắt ngang: 5 dầm chủ.
2.3 Sơ bộ thiết kế mặt cắt ngang cầu.
Mặt cắt ngang cầu.
- Các kích thớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu.
Lê Thị Hồng Hạnh - 3 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
Cỏc kớch thc kớ hiu Giỏ tr n v
B rng phn xe chy
XE
B
800 cm
S ln xe thit k
l
n
2 ln
L ngi i b
le
b
2x100 cm
Chiu rng g chn bỏnh
gc
b
0 cm
Chiu cao g chn bỏnh
h
0 cm
Chiu rng chõn lan can
clc
b
2x50 cm
Chiu cao chõn lan can
clc
h
50 cm
Chiu rng ton cu
cau
B
1100 cm
S dm ch thit k n 5 dm
Khong cỏch gia cỏc dm ch S 220 cm
Chiu di cỏnh hng
e
d
110 cm
2.4 Chiều cao dầm chủ .
- Chiều cao dầm chủ đợc lựa chọn phụ thuộc vào:
+ Chiều dài nhịp tính toán.
+ Số lợng dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ Quy mô của tải trọng khai thác.
- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cờng độ.
ru
MM
Trong đó:
+
u
M
: Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra.
+
r
M
: Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ.
- Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng).
[ ]
LL
Trong đó:
+
LL
: Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải.
+
[ ]
: Độ võng cho phép.
1 Tải trọng xe nói chung:
[ ]
800
1
=
Lê Thị Hồng Hạnh - 4 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
2 Tải trọng xe, tải trọng ngời đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này:
[ ]
1000
1
=
- Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm.
Chiều cao dầm thép:
sb
H
L
1 1
27,4 0,913
30 30
sb
H
ì =
Chiều cao dầm thép:
+ Chiều cao bản bụng :
cmD
w
120=
+ Chiều dày bản cánh trên:
cmt
t
3
=
+Chiều dày bản cánh dới:
cmt
b
3
=
+ Chiều cao toàn bộ dầm thép:
cmH
sb
126
=
2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu .
- Kích thớc của bản bêtông đợc xác định theo điều kiện bản chịu uốn dới tác dụng của tải
trọng cục bộ.
- Chiều dày bản:
(16 25)
s
t cm
= ữ
- Theo quy định của 22TCN272 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 cm.
ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là
cmt
s
18
=
- Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đờng vát chéo, theo dạng đờng cong tròn hoặc
có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều
cao dầm
Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết.
- Kích thớc cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
Cỏc kớch thc Kớ hiu Giỏ tr n v
Chiu dy bn bờtụng
s
t
18 cm
Chiu cao vỳt
h
t
5 cm
B rng vỳt
h
b
5 cm
Chiu di phn cỏnh hng
e
d
110 cm
Chiu di phn cỏnh trong S/2 110 cm
2.6 Tổng hợp kích th ớc thiết kế dầm chủ.
- Mặt cắt ngang dầm chủ.
Lê Thị Hồng Hạnh - 5 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
- Kích thớc cấu tạo.
Các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Chiều cao bản bụng
W
D
120 cm
Chiều dày bản bụng
w
t
2 cm
Bề rộng bản cánh trên
c
b
40 cm
Số tập bản cánh trên
n 1 cm
Chiều dày một bản
t 3 cm
Tổng chiều dầy bản cánh trên
c
t
3 cm
Bề rộng bản cánh dới
t
b
70 cm
Số tập bản cánh dới
n 1 cm
Chiều dầy một bản
t 3 cm
Chiều dầy bản cánh dới
t
t
3 cm
Chiều cao dầm thép
sb
H
126 cm
Chiều cao toàn bộ dầm chủ
cb
H
149 cm
3 Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ
Lê Thị Hồng Hạnh - 6 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp .
- Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc
khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình
thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến khi đa vào khai
thác sử dụng.
Trờng hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phơng pháp lắp ghép hay lao kéo
dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dới. Trong trờng hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn.
Bản bêtông
Bản mặt cầu
Bản bêtông
Dầm thép
Giai đoạn 2:Giai đoạn khai thác
Dầm thép
Giai đoạn 1:sau khi đổ bản bêtông mặt cầu
Giai đoạn 1:sau khi thi công xong dầm thép
Dầm thép
- Giai đoạn 1 : Khi thi công xong dầm thép.
+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép.
+ Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1.
1.Trọng lợng bản thân dầm.
2.Trọng lợng hệ liên kết dọc và ngang.
3.Trọng lợng bản bêtông và những phần
4.bêtông đợc đổ cùng bản bêtông mặt cầu.
Lê Thị Hồng Hạnh - 7 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên
hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
+ Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép BTCT.
+ Tải trọng tính toán.
1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn
bánh.
2.Hoạt tải
Lê Thị Hồng Hạnh - 8 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
Trờng hợp 2: Cầu dầm liên hợp thi công bằng phơng pháp lắp ghép trên đà giáo
cố định hoặc có trụ tạm đỡ dới.
- Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lợng của kết cấu nhịp và
tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, nh vậy giai đoạn này mặt cắt cha làm việc.
- Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lợng của kết cấu nhịp mới truyền lên
các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Nh vậy tải
trọng tác dụng lên dầm gồm:
+ Tĩnh tải giai đoạn I.
+ Tĩnh tải giai đoạn II
+ Hoạt tải.
Kết luận:
Giả thiết cầu đợc thi công bằng phơng pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm
làm việc theo hai giai đoạn ở trong trờng hợp 1.
3.2 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn I
- Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa
dầm thép và bản mặt cầu cha tạo ra hiệu ứng liên hợp.
- Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép.
Lê Thị Hồng Hạnh - 9 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
- Diện tích mặt cắt.
.
. .
t c c w w t t
A b t D t b t= + +
=40.3+120.2+70.3=570 cm2
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua đáy dầm thép.
( ) ( )
2 2 2
3 120 3
40.3. 120 120.2. 3 70.3.
2 2 2
c t
O c c sb t t t
t D t
S b t H D t t b t
= + + + =
+ + +
ữ ữ
=30375 cm3
- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I.
0
1
30375
570
t
S
Y
A
= =
=53,289 cm
- Chiều cao sờn dầm chịu nén.
1 1
126 3 53,289 69,711
C sb c
D H t Y
= = =
cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I:
1
1
126 53,289 72,711
t sb
Y H Y
= = =
cm
- Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục I-I:
1
1
53,289
b
Y Y
= =
cm
- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I
Lê Thị Hồng Hạnh - 10 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
+Mômen quán tính bản bụng:
2
3
3
2
1
.
2.120 120
. ( ) 2.120. 3 53,289
12 2 12 2
w w w
w w w t
t D D
I t D t Y
= + + = + +
ữ
=
310630,637 4cm
+ Mômen quán tính bản cánh trên.
2
3
3
2
1
40.3 3
( ) 40.3. 120 53,289
12 2 12 2
c c c
cf c c sb
b t t
I b t H Y
= + = +
ữ
=608602,687 cm4
+ Mômen quán tính bản cánh dới.
3
3
2 2
1
70.3 3
( ) 70.3.(53,289 )
12 2 12 2
t t t
tf t t
b t t
I b t Y
= + = +
=563408,913 cm4
+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép.
tfcfNC
IIII
++=
=310630,637+608602,687+563408,913
=1482642,237 cm4
- Xác định mômen tĩnh của mặt cắt đối với TTH I-I.
( )
2
1
1
2
( )
( )
2 2
120 53,289 2
3
40.3. 120 53,289 2.
2 2
c sb c
NC c c sb
t H Y t
S b t H Y t
= + =
+
ữ
=13404,82 cm3
- Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy.
3 3 3
3 3 3
3.40 120.2 3.70
12 12 12 12 12 12
c c t t
y
t b D t t b
I
= + + = + +
=101830 cm4
- Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I.
các đại luợng kí hiệu gia trị đơn vị
Diện tích mặt cắt dầm thép
.
NC
A
570
cm2
Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm
.
O
S
30375
cm3
Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I
.
1
Y
53,289
cm
.KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I
.
t
Y
1
72,711
cm
.KC từ mép dới dầm thép đến TTH I-I
.
b
Y
1
53,289
cm
Lê Thị Hồng Hạnh - 11 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
.Mômen quán tính phần bản bụng
.
I
310630,637
cm4
.Mômen quán tính phần cánh trên
.
cf
I
608602,687
cm4
.Mômen quán tính phần cánh dới
.
tf
I
563408,913
cm4
.Mômen quàn tính dầm thép
.
NC
I
1482642,23
7
cm4
.Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I
.
NC
S
13404,82
cm3
.MMQT của măt cắt đối với trục Oy
.
y
I
101830
cm3
3.3 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn II.
3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoạn II.
- Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng
liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp
Đặc trng hình học giai đoạn này
là ĐTHH của mặt cắt liên hợp.
3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông.
- Trong tính toán không phải toàn bộ bản bêtông mặt cầu tham gia làm việc chung
cùng với dầm thép theo phơng dọc cầu. Bề rộng bản bêtông làm việc chung cùng với
Lê Thị Hồng Hạnh - 12 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
dầm thép hay còn gọi là bề rộng có hiệu, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh chiều dài
tính toán của nhịp, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bêtông mặt cầu.
- Theo 22TCN272 05 bề rộng bản cánh lấy nh sau:
- Xác định
1
b
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
1 2740
8 8
tt
L
=
=342,5 cm
+
+
c
s
b
t
t
4
1
.
2
1
max.6
=6.18+10=118 cm
+
e
d
= 110cm
Vậy:
1
b
= 110 cm
- Xác định
2
b
: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
1 2740
8 8
tt
L
=
=342,5 cm
+
+
c
s
b
t
t
4
1
.
2
1
max.6
=6.18+10=118 cm
+
2
S
=
110 cm
Lê Thị Hồng Hạnh - 13 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
Vậy:
2
b
=110 cm
Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên:
21
bbb
s
+=
=110+110 =220 cm
Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong:
2
.2 bb
s
=
=220 cm
3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép.
- Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bêtông nên khi tính toán đặc tr ng
hình học ta tính đổi về một loại vật liệu. Ta tính đổi phần bêtông sang thép dựa vào
hệ số n là tỷ số giữa môdun đàn hồi của thép và bêtông.
Bảng: Hệ số quy đổi từ thép sang bêtông
STT
'
( )
c
f MPa
n n=3.n
1
'
16 20
c
f
10 30
2
'
20 25
c
f
9 27
3
'
25 32
c
f
8 24
4
'
32 41
c
f
7 21
5
'
41
c
f
6 18
- Với
'
28
c
f MPa
=
Ta lấy hệ số quy đổi từ bêtông sang thép là: n=3(không xét hiện
tợng từ biến trong bêtông) và n=24 (có xét tới hiện tợng từ biến trong bêtông)
3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên.
a.Mặt cắt tính toán
Lê Thị Hồng Hạnh - 14 - Cầu Đờng B A k45
ThiÕt kÕ m«n häc CÇu thÐp F1 Bé m«n CÇu HÇm
b.§THH cña cèt thÐp trong b¶n bªt«ng
-Líi cèt thÐp phÝa trªn:
+§êng kÝnh cèt thÐp:
Φ =
12 mm
+DiÖn tich mÆt c¾t ngang mét thanh: a=
2
3,1416.1,2
4
=1,131 cm2
Lª ThÞ Hång H¹nh… - 15 - CÇu §êng Bộ A –k45 ………………
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
+Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n=10 thanh
+Khoảng cách giữa các thanh: @=22 cm
+Tổng diện tích cốt thép phía trên:
rt
A
= 10.1,131=11,31 cm2
+Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản
tông:
rt
a
= 5 cm
-Lới cốt thép phía dới:
+Đờng kính cốt thép:
=
12 mm
+Diện tich mặt cắt ngang một thanh: a=
2
3,1416.1,2
4
=1,131 cm2
+Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n=10 thanh
+Khoảng cách giữa các thanh: @=22 cm
+Tổng diện tích cốt thép phía trên:
rb
A
= 10.1,131= 11,31 cm2
+Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản
tông:
rb
a
= 5 cm
-Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:
rbrtr
AAA
+=
=11,31+11,31=22,62 cm2
-Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép:
( )
.
11,31. 18 5 5 11,31.(5 5)
.( ) ( )
11,31 11,31
rt s h rt rb rb h
r
rt rb
A t t a A a t
Y
A A
+ + +
+ + +
= =
+ +
=14 cm
Trong đó:
+
:,,
rtrtrt
Adn
Số thanh,đờng kính và diện tích cốt thép ở lới trên.
+
:,,
rbrbrb
Adn
Số thanh,đờng kính và diện tích cốt thép ở
lới dơí.
+
:,
rbrt
aa
Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên va dới đến
mép bản bêtông.
+
:
s
t
Chiều dày bản bêtông.
+
:
h
t
Chiều dày của vút dầm.
+
:
r
Y
Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến
mép trên dầm thép.
c.ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
Lê Thị Hồng Hạnh - 16 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn hạn
nh hoạt tải, trong giai đoạn này không xét tới hiện tợng từ biến.
- Tính diện tích bản bêtông.
+Diện tích toàn bộ bản bêtông:
.
1 1
. . 2. . . 18.220 40.5 2. .5.5
2 2
S s s c h h h
A b t b t b t
= + + = + +
=4185 cm2
+ Diện tích tính đổi của mặt cắt.
4185
570 22,62
8
S
ST NC r
A
A A A
n
= + + = + +
= 1115,745 cm2
Trong đó:
+
r
A
: Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+
NC
A
: Diện tích dầm thép.
+
ST
A
: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến.
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.
1
1 1 1
. 1
1 1 2
. 2. . . .
2 2 2 3
18 5
18.220. 126 53,289 5 40.5. 126 53,289
2 2
1
( )
8
2 1
2.5.5 126 53.289 .5 .
3 2
s h
x s s sb h c h sb h h sb h
r sb r
t t
S b t H Y t b t H Y t b H Y t
n
A H Y Y
= + + + + + +
ữ
ữ ữ
+ + + +
ữ ữ
+ + =
+ +
ữ
22,62.(126 53,289 14)
+
+
=47001 cm3
- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II.
1
1
47001
1115,745
x
ST
S
Z
A
= =
=42,125 cm
- Chiều cao sờn dầm chịu nén.
112
ZYtHD
csbc
=
=126-3-53,289-42,125=27,585 cm
-Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
11
ZYHY
sb
II
t
=
=126-53,289-42,125=30,585 cm
-Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục II-II:
11
ZYY
II
b
+=
=53,289+42,125=95,415 cm
- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp.
Lê Thị Hồng Hạnh - 17 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
+ Mômen quán tính của dầm thép.
2 2
1
. 1482642,237 570.42,125
II I
NC NC NC
I I A Z
= + = +
=2494127 cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông.
2
3
1 1
2
3
1
.
12 2
1 220.18 18
. 220.18. 126 53,289 42,125 5
8 12 2
s s s
s s s sb h
b t t
I b t H Y Z t
n
= + + + =
ữ
ữ
ữ
+ + +
ữ
ữ
ữ
= 997350,6 cm4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh.
2
3 3
1 1
2
1 1
3 3
2
.
2.
12 2 36
1
1 2
2. .
2 3
40.5 5 5.5
40.5. 126 53,289 42,125 2.
12 2 36
1
8
1 2
2.5.5. 126 53,289 42,125 .5
2 3
c h h h h
c h sb
h
h h sb h
b t t b t
b t H Y Z
I
n
b t H Y Z t
+ + +
ữ
ữ
ữ
= =
ữ
ữ
+ +
ữ
ữ
+ + + +
ữ
ữ
ữ
ữ
ữ
+
ữ
ữ
=31017,59 cm4
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.
( )
2
1 1
2
.( )
22,62. 126 53,289 42,125 14
r r sb r
I A H Y Z Y
= + =
+
=44965,16 cm4
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
rhS
II
NCST
IIIII
+++=
=
=2494127+997350,6+31017,59+44965,16=3567460 cm4
- Xác định mômen tĩnh của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp.
Lê Thị Hồng Hạnh - 18 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
( )
1 1 1 1
1 1
1 1
.
2 2
1
1 2
2. .
2 3
.
s h
s s sb h c h sb
s
h h sb h
r sb r
t t
b t H Y Z t b t H Y Z
S
n
b t H Y Z t
A H Y Z Y
+ + + +
ữ ữ
=
+ +
ữ
+ +
18 5
18.220. 126 53,289 42,125 5 40.5. 126 53,289 42,125
2 2
1
8
2 1
2.5.5 126 53.289 42,125 .5 .
3 2
22,62.(126 53,289 41,125 14)
+ + + +
ữ ữ
= +
+ +
ữ
+
=24011,38 cm3
d Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn.
- Mặt cắt liên hợp dài hạn đựơc sử dụng để tính toán đối với các tải trọng lâu dài nh
tĩnh tải khi đó ta phải xét tới từ biến.
- Trong trờng hợp có xét tới hiện tợng từ biến thì các đặc trng hình học của mặt cắt
đựơc tính tơng tự khi không xét tới từ biến, chỉ thay hệ số n bằng n.
- Tính diện tích bản bêtông.
+Diện tích bản bêtông.
1 1
. . 2. . . 18.220 40.5 2. .5.5
2 2
S s s c h h h
A b t b t b t
= + + = + +
=4185 cm2
+Diện tích tính đổi của mặt cắt.
'
4185
570 22,62
' 24
S
LT NC r
A
A A A
n
= + + = + +
=766,995 cm2
Trong đó:
+
r
A
: Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+
NC
A
: Diện tích dầm thép.
+
ST
A
: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến.
- Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.
Lê Thị Hồng Hạnh - 19 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
)(
.
3
2
2
1
.2
22
.
'
1
1.
111
'1
rsbr
hsbhh
h
sbhc
s
hsbssx
YYHA
tYHbt
t
YHtb
t
tYHtb
n
S
++
++
++
++=
18 5
18.220. 126 53,289 5 40.5. 126 53,289
2 2
1
24
2 1
2.5.5 126 53.289 .5 .
3 2
22,62.(126 53,289 14)
+ + + +
ữ ữ
= +
+ +
ữ
+
=16974,6 cm3
- Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II.
1'
1
16974,6
'
766,995
x
LT
S
Z
A
= =
=22,131 cm
- Chiều cao sờn dầm chịu nén.
112
'' ZYtHD
csbc
=
=126-3-53,289-22,131=47,579 cm
-Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:
11
'
'ZYHY
sb
II
t
=
=126-53,289-22,131= 50,579 cm
-Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục II-II:
11
'
'ZYY
II
b
+=
=53,289+22,131=75,421 cm
- Xác định mômen quan tính của tiết diện liên hợp.
+ Mômen quán tính của dầm thép.
2
1
'
'.ZAII
NC
I
NC
II
NC
+=
=
2
1482642,237 570.22,131= +
=1761875 cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông.
+++=
2
11
3
2
'.
12'
1
'
s
hsbss
s
s
s
t
tZYHtb
tb
n
I
=
2
3
1 220.18 18
. 220.18. 126 53,289 22,131 5
24 12 2
+ + +
ữ
ữ
ữ
=692583,6 cm4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh.
Lê Thị Hồng Hạnh - 20 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
++
+
++
=
2
11
3
2
11
3
3
2
'.
2
1
.2
36
.2
2
'
12
.
'
hsbhh
hhh
sbhc
h
c
h
tZYHtb
tbt
ZYHtb
tb
I
=
3 3
2
40.5 5 5.5
40.5. 126 53,289 22,131 2.
12 2 36
1
24
1 2
2.5.5. 126 53,289 22,131 .5
2 3
+ + + +
ữ
ữ
ữ
ữ
ữ
+
ữ
ữ
=26524,85 cm4
+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản.
2
11
)'.('
rsbrr
YZYHAI
+=
=
( )
2
22,62. 126 53,289 22,131 14
+
=94336,18 cm4
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:
rhS
II
NCLT
IIIII '''
'
+++=
=1761875+692583,6+94336,18
=2575270 cm4
- Xác định mômen tĩnh của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp.
( )
rsbr
hsbhh
h
sbhc
s
hsbsss
YZYHA
tZYHtb
t
ZYHtb
t
tZYHtb
n
S
++
++
++
++=
11
111111
'.
.
3
2
'
2
1
.2
2
'
2
'.
'
1
'
18 5
18.220. 126 53,289 22,131 5 40.5. 126 53,289 22,131
2 2
1
24
2 1
2.5.5 126 53.289 22,131 .5 .
3 2
22,62.(126 53, 289 22,131 14)
+ + + +
ữ ữ
= +
+ +
ữ
+
=12614,84 cm3
Bảng tổng hợp kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm biên:
c trng hỡnh hc ca mt ct dm
biờn
Khụng xột t
bin cú xột t bin
n
v
Kớ
hiu Giỏ tr
Kớ
hiu Giỏ tr
B rng cỏnh hng
1
b
110
1
b
110 cm
B rng cỏnh trong
2
b
110
2
b
110 cm
Lê Thị Hồng Hạnh - 21 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
B rng tớnh toỏn bn bờ tụng
s
b
220
s
b
220 cm
Din tớch bn bờ tụng
SO
A
3960
'
SO
A
3960 cm2
Din tớch phn vỳt bn
h
A
225
'
h
A
225 cm2
Din tớch ton b bn bờtụng
S
A
4185
'
S
A
4185 cm2
Din tớch cốt thép trong bản bêtông
r
A
22,62
r
A'
22,62 cm2
Diện tích mặt cắt tính đổi
ST
A
1115,745
ST
A'
766,995 cm2
Mômen tĩnh của Mc với trục I-I
1
x
S
47001
'1
x
S
16974,6 cm3
Khoảng cách từ TTH I-I tớitrc II-II
1
Z
42,125
1
'Z
22,131 cm
MMQT ca dầm thép vi trc II-II
NC
II
I
2494127
NC
II
I
'
1761875 cm4
MMQT của bản BTCT vi trc II-II
S
I
997350,6
S
I '
692583,6 cm4
MMQT của phần vút bản vi trc II-II
h
I
31017,59
h
I '
26524,85 cm4
MMQT của cốt thép trong bản
r
I
44965,16
r
I '
94336,18 cm4
MMQT mc ct liờn hp vi trc II-II
ST
I
3567460
LT
I
2575270 cm4
MM tnh ca bn vi trc II-II
s
S
24011,3
8
s
S'
12614,84 cm3
3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong
Đặc trng hình học của mặt cắt dầm trong:
Lê Thị Hồng Hạnh - 22 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
c trng hỡnh hc ca mt ct dm
trong
Khụng xột t
bin cú xột t bin
n
v
Kớ
hiu Giỏ tr
Kớ
hiu Giỏ tr
B rng cỏnh hng
1
b
110
1
b
110 cm
B rng cỏnh trong
2
b
110
2
b
110 cm
B rng tớnh toỏn bn bờ tụng
s
b
220
s
b
220 cm
Din tớch bn bờ tụng
SO
A
3960
'
SO
A
3960 cm2
Din tớch phn vỳt bn
h
A
225
'
h
A
225 cm2
Din tớch ton b bn bờtụng
S
A
4185
'
S
A
4185 cm2
Din tớch cốt thép trong bản bêtông
r
A
22,62
r
A'
22,62 cm2
Diện tích mặt cắt tính đổi
ST
A
1115,745
ST
A'
766,995 cm2
Mômen tĩnh của Mc với trục I-I
1
x
S
47001
'1
x
S
16974,6 cm3
Khoảng cách từ TTH I-I tớitrc II-II
1
Z
42,125
1
'Z
22,131 cm
MMQT ca dầm thép vi trc II-II
NC
II
I
2494127
NC
II
I
'
1761875 cm4
MMQT của bản BTCT vi trc II-II
S
I
997350,6
S
I '
692583,6 cm4
MMQT của phần vút bản vi trc II-II
h
I
31017,59
h
I '
26524,85 cm4
MMQT của cốt thép trong bản
r
I
44965,16
r
I '
94336,18 cm4
MMQT mc ct liờn hp vi trc II-II
ST
I
3567460
LT
I
2575270 cm4
MM tnh ca bn vi trc II-II
s
S
24011,3
8
s
S'
12614,84 cm3
3.4 Xác định đặc tr ng hình học mặt cắt giai đoạn chảy
dẻo.
3.4.1 Mặt cắt tính toán.
- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đạt đến giới hạn chảy.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp
Đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn 3 là
đặc trng hình học của tiết diện liên hợp.
Lê Thị Hồng Hạnh - 23 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt.
- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:
+ Lực dẻo tại bản cánh dới dầm thép:
. .
t yt t t
P F b t
=
=345.0,1.70.3=7245 kN
+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép:
. .
c yc c c
P F b t
=
=345.0,1.40.3=4140 kN
+ Lực dẻo tại sờn dầm thép:
. .
w yw w w
P F D t
=
=345.0,1.120.2=8280 kN
+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông:
'
0,85. .
s c s
P f A
=
=0,85.28.0,1.4185=9960,3 kN
+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên:
.
rt yrt rt
P F A
=
=420.0,1.11,31=475,02 kN
+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản dới:
.
rb yrb rb
P F A
=
=420.0,1.11,31=475,02 kN
- Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) đợc xác định nh sau:L
+ Nếu
t w c rb s rt
P P P P P P+ > + + +
TTH đi qua sờn dầm.
+ Nếu
t w c rb s rt
P P P P P P+ < + + +
và
t w c rb s rt
P P P P P P
+ + > + +
TTH đi qua bản cánh trên.
+ Nếu
t w c rb s rt
P P P P P P+ < + + +
TTH đi qua bản bêtông.
-Đối với dầm biên ta có:
+
t
P P
+
=15525 kN
Lê Thị Hồng Hạnh - 24 - Cầu Đờng B A k45
Thiết kế môn học Cầu thép F1 Bộ môn Cầu Hầm
+
c rb s rt
P P P P
+ + +
=15050,34 kN
Vậy ta có:
t
P P
+
>
c rb s rt
P P P P+ + +
=>Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua sờn dầm.
-Đối với dầm trong ta có:
+
PP
t
+
= 15525 kN
+
rtsrbc
PPPP +++
=15050,34 kN
Vậy ta có:
PP
t
+
>
rtsrbc
PPPP +++
=>Kết luận:TTH dẻo (PNA) đi qua sờn dầm.
3.4.3 Xác định chiều cao phần s ờn chịu nén.
- Sơ đồ tính toán.
+ Chiều cao vùng chịu nén của sờn dầm đợc tính theo công thức:
'
. 0.85
1
2
yt t yc c c yr r
w
cp
yw w
F A F A f F A
D
D
F A
= +
ữ
ữ
Trong đó:
+
w
D
: Chiều cao sờn dầm thép (mm).
+
,t c
A A
: Diện tích cánh chịu nén và chịu kéo (mm2)
Lê Thị Hồng Hạnh - 25 - Cầu Đờng B A k45
