THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG docx

Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 1

Mục lục

PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH

I.1. ĐỀ BÀI 4
I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH 4
I.3. YÊU CẦU 4
I.3.1. Thuyết minh 4
I.3.2. Bản vẽ 4
PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN

II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ 5
II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 5
II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 5
II.1.3. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu 6
II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu 7
II.1.4.1. Đối với dầm giữa 7
II.1.4.2. Đối với dầm biên 7
II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 8
II.2.1. Phương pháp tính toán 8
II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 8
II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a 10
II.2.2.2. Nội lực tại giữa nhịp a- b 11
II.2.2.3. Nội lực tại mặt cắt gối b 12
II.2.2.4. Nội lực tại giữa nhịp b-c 13
II.2.2.5. Nội lực tại mặt cắt gối c 13
II.2.2.6. Nội lực tại giữa nhịp c-d Error! Bookmark not defined.
II.2.2.7. Nội lực tại mặt cắt gối d Error! Bookmark not defined.

II.2.3. Xác định nội lực do hoạt tải và người đi bộ 13
II.2.3.1. Nội lực do Truck Load (xe tải thiết kế) 15
II.2.3.2. Nội lực do người đi bộ 19
II.2.4. Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 20
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 2

II.2.5. Tính toán cốt thép chịu lực 20
II.2.5.1. Bố trí cốt thép chịu mô men âm của bản mặt cầu (Cho 1m dài bản mặt
cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1 21
II.2.5.2. Bố trí cốt thép dương cho bản mặt cầu (Cho 1 mét dài bản mặt cầu) và
kiểm toán theo TTGH cường độ 1 23
II.2.5.3. Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu(Cho 1m dài bản mặt
cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1 25
II.2.5.4. Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ 26
II.2.5.5. Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt)
26
II.2.5.6. Kiểm tra bố trí thép theo thiết kế kinh nghiệm 29
II.3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ 30
II.3.1. Nội lực dầm chủ do tĩnh tải 30
II.3.1.1. Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 30
II.3.1.2. Các hệ số cho tĩnh tải 33
II.3.1.3. Xác định nội lực dầm chủ 33
II.3.2. Nội lực dầm chủ do hoạt tải 36
II.3.2.1. Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn 36
II.3.2.2. Tính hệ số phân bố tải trọng của người đi bộ 39
II.3.2.3. Xác định nội lực 40
II.4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU DẦM CHỦ 46
II.4.1. Bê tông 46
II.4.2. Cốt thép 47

II.4.2.1. Thép ứng suất trước 47
II.4.2.2. Thép thường 47
II.5. CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 48
II.5.1. Chọn cáp dự ứng lực 48
II.5.2. Bố trí cáp dự ứng lực 50
II.5.3. Tính các đặc trưng hình học 52
II.6. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 53
II.6.1. Xác định thông số của bó cáp 53
II.6.2. Mất mát ứng suất do ma sát 54
II.6.3. Mất mát ứng suất do tụt neo 55
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 3

II.6.4. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 56
II.6.5. Mất mát ứng suất do co ngót 56
II.6.6. Mất mát ứng suất do từ biến 57
II.6.7. Mất mát ứng suất do dão thép ứng suất trước 57
II.7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I 58
II.7.1. Tính toán cường độ chịu uốn 58
II.7.1.1. Tại mặt cắt giữa nhịp 61
II.7.2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước 61
II.7.3. Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo TTGH cường độ 1 62
II.7.3.1. Tại đoạn dầm gần gối 62
II.8. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 65
II.8.1. Các giới hạn ứng suất trong bê tông 65
II.8.2. Tính toán các ứng suất mép trên (nén là âm) 66
II.8.2.1. Lúc căng kéo 66
II.8.2.2. Lúc khai thác 67
II.8.3. Tính toán các ứng suất mép dưới (nén là âm) 67
II.8.3.1. Lúc căng kéo 67

II.8.3.2. Lúc khai thác 68
II.9. TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG 68
II.9.1. Độ võng do lực DƯL 69
II.9.2. Độ võng do tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 69
II.9.2.1. Độ võng do tải trọng bản thân dầm 69
II.9.2.2. Độ võng do trọng lượng bản mặt cầu, dầm ngang, tấm đỡ, lớp phủ, lan
can 69
II.9.3. Độ võng do hoạt tải, có xét tới lực xung kích 70
II.10. TÍNH TOÁN DẦM NGANG Error! Bookmark not defined.
II.10.1. Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây raError! Bookmark not defined.
II.10.2. Nội lực do tĩnh tải dầm ngang Error! Bookmark not defined.
II.11. DUYỆT DẦM NGANG Error! Bookmark not defined.
II.12. VẬT LIỆU LÀM DẦM Error! Bookmark not defined.
II.12.1. Tính toán cốt thép chịu lực Error! Bookmark not defined.
PHẦN III: BẢN VẼ
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 4



THIẾT KẾ MÔN HỌC
CẦU BÊ TÔNG

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Danh Huy
Sinh viên thực hiện : Lê Thị Vân
Mã sinh viên : 0812503
Lớp : Tự động hóa thiết kế cầu đường K49
I. PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH
I.1. ĐỀ BÀI
Thiết kế một cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực với số liệu cho trước, theo tiêu chuẩn

thiết kế 22TCN 272-05.
I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH
TT
Thông số
Đơn vị
Giá trị
1
Chiều dài nhịp
m
33
2
Khổ cầu
m
Ô tô 7+2 x 1.5
3
Tải trọng thiết kế
Mpa
HL93 và người đi 3.10
-3

4
Dạng kết cấu nhịp

Cầu dầm
5
Dạng mặt cắt ngang

Chữ T
6
Vật liệu kết cấu

BTCT dự ứng lực
7
Công nghệ tạo DƯL

Căng sau
8
Cấp BT dầm
Mpa
35
9
Loại thép DƯL
Tao(mm)
15,2
10
Số liệu khác
Tự chọn
I.3. YÊU CẦU
I.3.1. Thuyết minh
Trình bày trên khổ giấy A4, nếu sử dụng chương trình tính toán phải có file đi kèm.
- Chọn cấu tạo kết cấu các bộ phận kết cấu nhịp.
- Thiết kế tính duyệt dầm và bản mặt cầu (nếu có) theo TTGHTCĐ1, TTGHSD
cho các mặt cắt tại gối và giữa nhịp theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05.
I.3.2. Bản vẽ
- Cấu tạo chung kết cấu nhịp.
- Các mặt cắt ngang điển hình.
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 5

- Bố trí cáp DƯL trên cắt dọc và cắt ngang dầm chủ.

- Bố trí cốt thép thường.
- Cấu tạo neo.
II. PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN
II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ
II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
Tổng chiều dài toàn dầm là 33m. Do để thừa 2 đầu 0.3m để kê gối nên phần chiều
dài nhịp tính toán còn 32.4 m.
Bản mặt cầu rộng: 7+2x1,5+2x0,5=11 m. Bố trí 5 dầm chủ, mặt cắt chữ T, làm
bằng BTCT có f’c=35 Mpa.
Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp:
- Lớp phòng nước có chiều dày 40mm.
- Lớp bê tông asphalt phía trên có chiều dày 70mm.
- Lớp phủ được tạo độ dốc bằng cách kê cao các gối cầu.
- Khoảng cách giữa các dầm chủ là S=2200mm.
II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ
Dầm chủ có tiết diện chữ T, với kích thước như sau:
TT
Kích thước
Kí hiệu
Đơn vị
Giá trị
1
Chiều cao dầm
h
mm
1700
2
Chiều rộng bầu dầm
b
b

mm
650
3
Chiều cao bầu dầm
h
b
mm
350
4
Bề rộng sườn dầm
b
w
mm
200
5
Chiều rộng bản cánh
b
f
mm
1800
6
Chiều dày bản cánh
t
s
mm
200
7
Chiều rộng vát cánh

mm

200
8
Chiều cao vát cánh

mm
100
9
Chiều rộng vát bầu

mm
225
10
Chiều cao vát bầu

mm
200
11
Phần hẫng

mm
1100

Hình vẽ minh họa các kích thước trên:
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 6


MẶT CẮT DẦM CHỦ
1800
1700

200
200
650
350

MẶT CẮT TẠI GỐI (MỞ RỘNG SƯỜN DẦM)
II.1.3. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu
Kiểm tra về điều kiện chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu theo TCN 2.5.2.6.3-1
Công thức kiểm tra: h>h
min
=0.045L
Trong đó:
1800
1700
200
100
200
200
650
350
225
200
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 7

- L: Chiều dài nhịp tính toán, L=32400mm
- h: Chiều cao dầm
- h
min
: Chiều cao nhịp tối thiểu của kết cấu nhịp, kể cả bản mặt cầu.

h
min
=0.045L=0.045x32400=1458 mm
Ta có:
min
min
1700
.
1458
h mm
h h TM
h mm


  




II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu
II.1.4.1. Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh có hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của:
- 1/4 chiều dài nhịp =
32400
8100
4
mm


- 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm

hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
=12x200 + max



2/1800
200
= 3300mm
- Khoảng cách trung bình của các dầm kề nhau S=2200
=> b
i
= 2200mm
II.1.4.2. Đối với dầm biên
Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu có thể được lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm
kề trong =
2200
1100
2
mm
, cộng với trị số nhỏ nhất của:
- 1/8 chiều dài hữu hiệu =
32400
4050
8
mm

- 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày bản bụng
hoăc 1/4 lần bề dày bản cánh trên của dầm chính:
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 8

= 6x200 + max



4/1800
2/200
=1650 mm
- Bề rộng phần hẫng =1100 mm
=> b
e
= 1100 + 1100= 2200 mm

II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
2200 2200
2200 2200
1100
a
b
c
d
e
1100
11000

II.2.1. Phương pháp tính toán
Áp dụng phương pháp tính gần đúng theo điều 4.6.2 của 22TCN 272-05, mặt cầu có
thể phân tích như một dầm liên tục trên các dầm.
II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Tiến hành đặt tải tại các vùng có mô men cực trị, để xác định nội lực lớn nhất trong

dầm. Nội lực lớn nhất trong dầm liên tục thường là ở mặt cắt gối hoặc mặt cắt giữa
nhịp.
Theo điều A.4.6.2.1.6, các cấu kiện đỡ được giả thiết là cứng vô hạn.
Trong bản tính này, coi tải trọng bánh xe như tải trọng tập trung.
Kết cấu đối xứng, do vậy ta sẽ tính nội lực ở nửa bản mặt cầu. Phần còn lại có giá trị
tương tự phần đối xứng của nó.
Do phần dải phân cách giữa làn xe chạy và làn người đi bộ có trọng lượng không
đáng kể nên trong tính toán nội lực ta bỏ qua tác dụng của phần giải phân cách này
với bản mặt cầu.

Nội lực do tĩnh tải
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 9


Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng A.3.5.1.1 của tiêu chuẩn
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản mặt cầu,
TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:
g
DC(bmc)
= 200x1000x24x10
-6
= 4,8 kN/m
Thiết kế lớp phủ dày 74 mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
g
DW
= 74x1000x22,5x10
-6

= 1,665 kN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can
không đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi
đặt ở mép.
g
DC(Lan can)
= 4,564 kN/m
Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e, f, g, h, ta vẽ đường ảnh hưởng của các
mặt cắt rồi xếp tải lên đương ảnh hưởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu
tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chương trình Midas để vẽ ĐAH và từ đó tính toán nội
lực tác dụng lên bản mặt cầu.
Công thức xác định nội lực tính toán:
M
U
= (
P
.M
DC1
+ 
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
-  : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác
định theo Điều 1.3.2
=

i
.
D
.
R
 0,95
- Hệ số liên quan đến tính dẻo 
D
= 0,95 (theoTCN 1.3.3)
- Hệ số liên quan đến tính dư 
R
= 0,95 (theo TCN 1.3.4)
- Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác 
i
= 1,05 (theo TCN 1.3.5)
=>  = 0,95
- 
p
: Hệ số tĩnh tải (22TCN 272-05, bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng
TTGH Cường
độ1
TTGH Sử
dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ
1,25/0,9
1
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 10

DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện
ích
1,5/0,65
1
II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a
Mô men tại mặt cắt a là mô men phần hẫng. Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn.

Líp phñ 1.665kN/m
B¶n mÆt cÇu 4.8kN/m
Lan can
600
1100


Đường ảnh hưởng tại mặt cắt a:
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
Lan can

()
3
a ( )
66
.1100.1100
.600.600.1,5
M [ . . . .1100.1,25.10 ]
2.10 2.10
DC bmc
DW
p p p DC lancan

g
g
g
   

  
Ở THGH CĐ1 :
 
3
a
66
4,8.1100.1100 1,665.600.600
M 0,95[1,25. 1,5. 1,25.4,564.1100.10 ] -9.84
2.10 2.10
kNm

    
Ở THGH SD :
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 11

 
3
a
66
4,8.1100.1100 1,665.600.600
M 0,95[1. 1. 1.4,564.1100.10 ] 7,81
2.10 2.10
kNm


     


II.2.2.2. Nội lực tại giữa nhịp a- b
Đường ảnh hưởng tại giữa nhịp a-b:


Để tạo ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần đường ảnh hưởng dương ta xếp tĩnh tải với
hệ số lớn hơn 1, trên phần đường ảnh hưởng âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.
Cụ thể xếp như sau:

ÐAH MCab
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu

Xếp tải trên phần đường ảnh hưởng dương

ÐAH MCab
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu
Líp phñ
B¶n mÆt cÇu

Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 12

Xếp tải trên phần đường ảnh hưởng âm

Tính nội lực theo công thức:
M
U
= (
P
.M
DC1
+ 
P
M
DC2
+
P
M
DW
)
Trên phần đường ảnh hưởng dương:
- Với bản mặt cầu lấy hệ số 
p
= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
- Với lớp phủ lấy hệ số 
p
= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần đường ảnh hưởng âm:
- Với bản mặt cầu lấy hệ số 
p
= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
- Với lớp phủ lấy hệ sô 

p
= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Ta có kết quả tính toán mô men tại giữa mặt cắt a-b:
Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
3.5956
1.4967
2.8764
0.9978
Âm
-1.6506
-0.2392
-1.8340
-0.3681


1.9449
1.2574
1.0424
0.6297
Tổng nội
lực
3.2023
1.6721

II.2.2.3. Nội lực tại mặt cắt gối b


Làm tương tự như trên ta có bảng kết quả sau:

Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
0.8544
0.1110
0.6835
0.0740
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 13

Âm
-1.9580
-0.4905
-2.1756
-0.7547


-1.1036
-0.3795
-1.4920

-0.6806
Tổng nội
lực
-1.4831
-2.1727
II.2.2.4. Nội lực tại giữa nhịp b-c


Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
3.3396
1.3673
2.6717
0.9116
Âm
-1.0420
-0.2610
-1.1578
-0.4016


2.2976
1.1063
1.5139

0.5100
Tổng nội
lực
3.4039
2.0239
II.2.2.5. Nội lực tại mặt cắt gối c


Phần Đah
TTGHCĐI
TTGHSD
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Bản mặt cầu
Lớp phủ
Dương
0.4366
0.1817
0.3493
0.1212
Âm
-1.8078
-0.4530
-2.0087
-0.6969


-1.3712
-0.2713
-1.6594

-0.5758
Tổng nội
lực
-1.6424
-2.2351


II.2.3. Xác định nội lực do hoạt tải và người đi bộ
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 14

Áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (TCN - 272-05) :
Khi bản mặt cầu và bản nắp của cống hộp được thiết kế theo phương pháp dải gần
đúng theo. Điều 4.6.2.1 thì các ứng lực phải được xác định trên cơ sở sau:
- Khi các dải cơ bản là ngang và nhịp không vượt quá 4600 mm- các dải ngang
phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145000 N.
- Do nhịp của bản S =2300 < 4600 mm phải được thiết kế theo các bánh xe của
trục 145KN.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của
bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
- 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản hẫng.
- 600mm tính từ mép làn xe thiết kế : Khi thiết kế các bộ phận khác.
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.
Khi xếp xe lên đường ảnh hưởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và
dương
Bề rộng dải tương đương :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
- Mô men dương M
+
: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2300=1925 mm

- Mô men âm M

: SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2300=1795 mm
- Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
X =1100 -500- 300 = 300 mm
SW=1140+0,083.300 =1431,55 mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=350 mm
S = Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
SW = Bề rộng dải tương đương
P = Tải trọng trục xe (N)
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 15

Tải trọng bộ hành : Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng người đi bộ 3x10
-3
Mpa và phải
tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế.
II.2.3.1. Nội lực do Truck Load (xe tải thiết kế)
Do Truck Load và Tendom Load có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu như
nhau(1800mm) nhưng Truck Load có trục sau(145 KN) nặng hơn Tendom Load
(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do Truck Load.
Vẽ đường ảnh hưởng và xếp tải

Đường ảnh hưởng tại mặt cắt giữa nhịp a-b

Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối b
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 16

Đường ảnh hưởng tại mặt cắt giữa nhịp b-c

Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối c

Sơ đồ tính mô men phần hẫng của bản mặt cầu

 Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặt cầu:
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 17

M
TruckLoad
+
=

.( ). 1,75.72,5.1,25.
0,95
1,925
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad

-
=

.( ). 1,75.72,5.1,25.
0,95
1,795
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad
hẫng
=

.( ).
1,75.1,25.72,5.
0,95
2. 2.1,432
i
P IM x
x
SW






Trong đó:
- =1,75 (Xem phần 7), =0,95
- y
i
: Tung độ đường ảnh hưởng
Tính toán nội lực tại các mặt cắt:
 
1,75x72,5x1,25x0,30
0,95 15,78 KN.m
2x1,432
a
M    


 
a-b
1,75.72,5.1,25.(0,47 0,067)
M = 0,95 31,5416 KN.m
1,925



 
b
1,75.72,5.1,25.(0,0235 0,1041 0,0768 0,0134)
M = 0,95 -24.0866 KN.m
1,795

  

 
b-c
1,75.72,5.1,25.(0,404 0,048)
M = 0,95 27.8630 KN.m
1,925



 
1,75.72,5.1,25.(0.0145 0,0878 0.0787 0,0135)
M = 0,95 -11.6250 KN.m
1,795
c
  


Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad (xe tải thiết kế)
Bảng 4.3.1-a
Mặt cắt
Trạng thái giới hạn cường độ 1
Giá
trị(KNm)
a
a-b
b
b-c
c
-15,78

31,5416
-22,087
27.863
-11,625
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 18


 Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
M
TruckLoad
+
=

.( ). 1.72,5.1,25.
0,95
1,925
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad
-
=

.( ). 1.72,5.1,25.
0,95
1,795
i i i
P IM y y
SW



  


M
TruckLoad
hẫng
=

.( ).
1.1,25.72,5.
0,95
2. 2.1,432
i
P IM x
x
SW







Trong đó:
- =1(Bảng A3.4.1-2)
- =0,95
- y
i
: tung độ đường ảnh hưởng

 
1.72,5.1,25.0,30
0,95 9,01 KN.m
2.1,432
a
M    


 
a-b
1.72,5.1,25.(0,47 0,067)
M = 0,95 18.0238 KN.m
1,925



 
b
1.72,5.1,25.(0,0235 0,1041 0,0768 0,0134)
M = 0,95 -16.9066 KN.m
1,795

  

 
b-c
1.72,5.1,25.(0,404 0,048)
M = 0,95 15.9217 KN.m
1,925



 
1.72,5.1,25.(0.0145 0,0878 0.0787 0,0135)
M = 0,95 -16.6428 KN.m
1,795
c
  


Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad ở trạng thái sử dụng
Bảng 4.3.1-b
Mặt cắt
Trạng thái giới hạn Sử dụng
Giá trị(KNm)
a
a-b
b
b-c
c
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 19

-9,01
18,0238
-16.9066
15.9217
-16.6428
Bảng kết quả mô men tại các mặt cắt do TruckLoad ở cả hai trạng thái là :
THGH
Mặt Cắt
a
a-b
b
b-c
c
Cường độ I
-15,78
31,5416
-24.0866
27.8630
-11.6250
Sử dụng
-9,01
18,0238
-16.9066
15.9217
-16.6428
II.2.3.2. Nội lực do người đi bộ
 Xếp tải trọng người lên Đah các mặt cắt a, a-b, b, b-c, c, c-d, d, ta có bảng kết
quả sau:
Bảng 4.3.2

THGH
Mặt Cắt
a
a-b
b
b-c
c
Cường độ I
-1.1091
0.1999
-1.3186
0.0991
-0.0634
Sử dụng
-0.6338
0.1142
-0.7535
0.0566
-0.0363
 Tổng hợp nội lực do các tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu được cho trong bảng
sau dây :







Bảng 4.a

Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là:
Bảng 4.b
Mômen (KNm)
Dương
Âm
Hẫng
THGH
Mặt Cắt
a
a-b
b
b-c
c
TTGHCĐ
I
-26,7291
34.9438
-26.8883
31.3660
-13.3308
TTGHSD
-17,454
19.8101
-19.8328
18.0022
-18.9142
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 20

TTGH Cường độ1

34.9438
-26.8883
-26,7291
TTGH Sử dụng
19.8101
-19.8328
-17.454

II.2.4. Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
 Bê tông bản mặt cầu:
- f
’
C
= 35 Mpa Cường độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
- E
c
=
'5,1
043,0
cc
fy
(A5.4.2.4-1)
=> E
c
= 29910,2 (Mpa)
 Cốt thép
- f
y
= 420 Mpa : Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
- E

s
= 200000 MPa
II.2.5. Tính toán cốt thép chịu lực
 Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
- Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
- Mép dưới bản : a = 25 mm
 Sức kháng uốn của bản: M
r
= .M
n

Trong đó:
-  : Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có  = 0,9. Đối với
trạng thái giới hạn cường độ 1 (Cho BTCT thường)
- M
r
: Sức kháng uốn tính toán
- M
n
: sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ nhật như
quy định của Điều 5.7.2.2 thì M
n
xác định Điều 5.7.3.2.3
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 21






























22
)(85.0
2
'

22
1
'''
r
rwcsy
s
syspspsn
ha
hbbf
a
dfA
a
dfA
a
dfaM
p


Vì không có cốt thép ứng suất trước ,b=b
W
và coi A
s
’
= 0









2
a
dfAM
sysn

Trong đó:
- A
S
= Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trước (mm
2
)
- f
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
- d
S
= Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép
chịu kéo không ứng suất trước (mm)
- A'
S
= Diện tích cốt thép chịu nén (mm
2
)
- f'
y
= Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
- d'
p

= Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép
chịu nén (mm).
- f
'
c
= Cường độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)
- b = Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
- b
w
= Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)
- 
1
= Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều (A.5.7.2.2)
- h
1
= Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
- a = c
1
; chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm) điều (A.5.7.2.2)
bf
fA
bf
fAfAfA
ca
c
ys
wc
ycyspsps
'
1

1
'
''
1
85.085.0







Theo trạng thái giới hạn cường độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ khả năng
chịu lực
II.2.5.1. Bố trí cốt thép chịu mô men âm của bản mặt cầu (Cho 1m dài bản
mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1
- Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dương của bản mặt cầu)
- Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
= 26.8883 (KNm) (Bảng 4.b)
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 22

- Ta chọn trước số thanh rồi kiểm toán cường độ
- Bố trí 6 thanh cốt thép 16
=> Diện tích cốt thép A
s
= 6.
2

3,1416 16
4


 
2
= 1205,76 mm

d
p
= t
s
- 60 -
2
0
d
= 200 - 60 -
2
16
= 132 (mm)
'
1
28
0,85 0,05
7
c
f




=
 
35 28
0,85 0,05 0,8 Mpa
7




1
=
0,8
> 0,65 thỏa mãn theo (A5.7.2.2)
'
1
1205,76.420
0,85 0,85.35.0,8.2300
sy
cf
Af
c
fb

  

9,25
(mm)

 
1

a= .c= 0,8 . 9,25= 7,4 mm

.
Mô men kháng danh định của mặt cắt :
 
a 7,4
-6
M =A .f .(d - ) =1205,76.420. 132- .10 = 64,98 KN.m
n s s p
22



.
Mô men kháng tính toán của mặt cắt:
M
r
=.M
n
=0,9.
65,4759
58,476
(KNm) > M
u
=
26.8883
(KN.m)


(Thoả mãn)


Vậy mặt cắt thoả mãn về mặt cường độ.
 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0
e
d
c

d
e
= d
P
=132 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c =
9,25
(mm)
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 23


e
c
d

9,25
0,007< 0,42

132



Thoả mãn
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.
 Hàm lượng cốt thép tối thiểu
Phải thoả mãn
min
'
0,03
y
fc
f



Trong đó
min


Tỉ lệ giữa cốt thép chịu kéo và diện tích nguyên .
1205,76
min 0,00548
1000 200




' 35

0,03 0,03
420
fc
fy

=
0,0025

'
min 0,03
fc
fy




Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu
 Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không được vượt quá 1,5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
 1,5 x200 = 300 (mm)

II.2.5.2. Bố trí cốt thép dương cho bản mặt cầu (Cho 1 mét dài bản mặt cầu)
và kiểm toán theo TTGH cường độ 1
- Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
- Mômen tính toán cho mômen dương của bản mặt cầu
M
u

=
34.9438
(KNm) (Xem bảng 4.b)
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 24

- Ta chọn trước số thanh rồi kiểm toán cường độ
- Bố trí 5 thanh cốt thép 16

Diện tích cốt thép As

= 5.
2
3,1416.16
4
=
 
2
1004,8 mm

d
p
=t
s
- 25 -
2
0
d
= 200 - 25 -
16

2
= 167 ( mm).

'
1
28
0,85 0,05
7
c
f



=
 
35 28
0,85 0,05 0,8 Mpa
7




1
=
0,8
> 0,65 thỏa mãn theo (A5.7.2.2)
'
1
1004,8.420
0.85 0,85.35.0,8.2300

sy
cf
Af
c
fb

  

 
7,71 mm

a =1.c=
0,8
.
7,71
=
 
6,17 mm

M
n
= A
s
.f
s
.(d
p
-
2
a

) =
1004,8
.420.(167 -
6,17
2
).10
-6
=
69,17
(KNm).
Mr= .Mn= 0,9. 69,17

=
62,258

KN.m > M
u
=
34,9438

KN.m

(Thoả mãn)

Vậy mặt cắt thoả mãn về cường độ.
 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
Phải thoả mãn điều kiện
42.0
e
d

c

d
e
=d
P
=167 mm (Do coi A
ps
= 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c =
 
7,71 mm


e
d
c
=
7,71
167
=0,046 < 0,42 Thoả mãn
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.
Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT
Share by LucKaKa – Page 25

 Hàm lượng cốt thép tối thiểu
Phải thoả mãn
'
min 0,03
fc

fy



Trong đó
min

Tỉ lệ giữa cốt thép chịu kéo và diện tích nguyên .
1004,8
min 0,00457
1000 200




0,03
' 35
0,03
420
fc
fy

=
0,0025

'
min 0,03
fc
fy






Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu
 Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2. Trong bản cự ly giữa các cốt thép không được vượt quá 1.5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
S
max
 1,5x200=300 (mm)

II.2.5.3. Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu(Cho 1m dài bản
mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1
Để thận tiện cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lưới cốt thép cho bản mặt cầu nên cốt
thép âm cho phần hẫng được bố trí giống cốt thép âm(6 thanh 16). Chỉ tiến hành
kiểm toán.
 Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
M
u
=
 
26,7291 KN.m
(Xem bảng 4.b)
Do mômen tính toán M
u
< Mômen tính toán của mômen âm của bản mặt cầu nên
chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cường dộ thoả mãn.