thiết kế cầu Bà Lớn, chương 10 docx

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 1 Bản mặt cầu
CHƯƠNG 10:
TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
Cầu có dầm ngang, các dầm dọc được nối liền với nhau
thông qua các dầm ngang.
Bản mặt cầu BTCT dày 15cm.
Lớp phủ mặt cầu gồm 4 lớp :
- Lớp mui luyện ( tạo dốc ) dày : 1.5cm.
- Lớp phòng nước dày : 2.0 cm.
- Lớp Bêtông bảo vệ dày : 4.0 cm.
- Lớp Bêtông Asphalt dày : 5.0 cm.
1/ Kích thước bản :
- Khoảng cách giữa hai dầm chính : l
1
= 1.65 m.
- Khoảng cách giữa hai dầm ngang: l
2
= 6.135 m.
- Chiều dày bản h
b
= 0.15 m.
Theo N. L. POLIVANOV : Bản được coi như kê trên hai cạnh
nếu suốt chiều dài bản chỉ kê trên hai sườn dọc, hoặc nếu kê
xung quanh thì tỷ số hai cạnh trong mặt bằng phải lớn hơn 2.
p dụng điều kiện thứ hai ta có :
Tỷ số hai cạnh trong mặt bản
272.3
65.1
135.6
1

2

l
l
 Bản làm việc theo sơ đồ bản kê hai cạnh.
Bản làm việc chòu uốn với nhòp tính toán được lấy song
song với cạnh ngắn của bản (trong cầu dầm giản đơn thông
thường, nhòp này đo theo hướng ngang cầu).
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 2 Bản mặt cầu
Thông thường với chiều dài nhòp L = 7 – 33m thường có
nhòp tính toán của bản theo hướng ngang cầu và bằng khoảng
trống giữa các sườn dầm chủ.
SƠ ĐỒ TÍNH MOMENT BẢN KÊ HAI CẠNH KHI ĐẶT
TẢI 1 BÁNH XE
b1 = 0.85m
b2 = 0.6m
b = 1.49m
a = 0.94667m
a1 = 0.45m
b1 = 0.45m
l = 1.49m
b1 = 0.45m
P
g
H = 0.125m
2/ Xác đònh nội lực :
- Nhòp tính toán của bản lấy từ hai mép của thân dầm chủ
 l
b

= 165 – 16 = 149 cm.
- Các trò số môment tính toán trong mặt cắt của bản được
tính theo công thức tổng quát :
M =

3
 M
d
Trong đó :

3
: hệ
ä
số điều chỉnh, lấy theo Bảng 5 – 1, Trang 189. Giáo
trình CẦU BTCT, tùy thuộc vào trò số n
1
và vò trí mặt cắt .
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 3 Bản mặt cầu
M
d
: trò số môment đã được tính theo bản kiểu dầm giản
đơn, ở mặt cắt giữa nhòp bản.
Việc đưa hệ số

3
vào công thức nói trên nhằm xét đến làm
việc thực tế của bản là được ngàm cứng vào sườn dầm.
Hệ số n
1

đặc trưng cho tỷ số giữa độ cứng hình trụ của bản
với độ cứng chống xoắn của dầm đỡ bản đó.
 
2
3
3
1
cm 001.0
Ix
G
lD
n



Trong đó :
 
bảncủa trụ hìnhcứngđộ
112
2




u
h
E
D
b
l

b
: nhòp tính toán của bản. l
b
= 149 cm = 1.49 m
E : môđun đàn hồi của vật liệu bản bê tông.
Bê tông M300
 E = 315000 KG/cm
2
.
 
E)0.435Gđúnggần(lấy
bảntông bêliệuvật củacắt khi hồiđànmôđun:
12




E
G
 = 0.15 : là hệ số poisson của Bêtông.
h
b
: chiều dài bản. h
b
= 15 cm = 0.15 m
 
KG/cm 27.472988
15.0112
15315000
63.0

3
1
2
4
1
1















D
h
h
b
I
ixoắn
G = 0.435  E = 0.435  315000 = 137025 KG/cm
2
.

 
300016.0
104.571576137025
2.137959.483375
001.0n
cm104.571576992.41713560160032.695992
3
1
6.2163.0
6.21
55
20463.0
20
8.87
1663.0
16
180
3
1
3
1
4
44


































xoắn
I
Tra bảng (5 - 1) giáo trình Cầu bê tông cốt thép ta có :
Giữa dầm


3
= 0.5
Trên gối

3
= - 0.8
a/ Nội lực do tónh tải :
+ Tónh tải tiêu chuẩn do lớp phủ mặt cầu.
- Lớp mui luyện ( tạo dốc ) dày 1.5Cm.
0.015
 2.52 = 0.0378 T/m
2
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 4 Bản mặt cầu
- Lớp phòng nước dày 2.0Cm.
0.02
 1.5 = 0.03 T/m
2
- Lớp Bêtông bảo vệ dày 4.0Cm.
0.04
 2.4 = 0.096 T/m
2
- Lớp Bêtông Asphalt dày 5.0Cm.
0.05
 2.3 = 0.115 T/m
2
Tổng cộng : g
1
= 0.2788 T/m

2
- Trọng lượng của bản BTCT có chiều dày 15Cm là :
g
2
= 0.15x2.4 = 0.36 T/m
2
.
Tónh tải tính toán toàn bộ.
g
t
= n
1
 g
1
+ n
2
 g
2
= 1.5  0.2788 + 1.1  0.36 = 0.8142
T/m
2
n
1
= 1.5 hệ số vượt tải lớp phủ mặt cầu
n
2
= 1.1 hệ số một tải trọng lượng bản.
 Môment uốn do tónh tải.
Tm.226.0
8

49.1814.0
8
22





lg
M
TT
g
tải
tónh
do
cắt
Lực

T/m243.0
2
49.1814.0
2





lg
Q
TT

g
b/ Nội lực do hoạt tải :
 Trường hợp 1 :
- Vò trí tính toán của hoạt tải là vò trí bánh xe của ôtô H30 ở
giữa bản 2 cạnh . Chiều rộng phân bố của bánh xe dọc theo
nhòp tính toán của bản là :
b
1
= b
2
+ 2H = 60 + 2  12.5 = 85 Cm = 0.85 m
Trong đó :
b
2
: kích thước diện tích tựa của bánh xe có áp lực lớn nhất
(bánh sau xe ôtô)
b
2
= 0.6 m
H : chiều dày lớp phủ mặt cầu. H = 12.5 Cm.
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 5 Bản mặt cầu
- Chiều dài phân bố của tải trọng bánh xe theo hướng ngang
nhòp tính toán của bản :
a
1
= a
2
+ 2H = 20 + 2  12.5 = 45 cm = 0.45 m
- Chiều rộng làm việc của bản :

ml
l
Haa
b
b
9933.0
3
2
0.94667ma
m0.94667cm667.94
3
149
5.12220
3
2
2


Trong đó :
a
2
: chiều dài tựa của bánh xe có áp lực lớn nhất lấy a
2
=
0.2 m
l
b
: nhòp tính toán của bản l
b
= 1.49 m

Trò số của tải trọng phân bố đều chọn nhòp tính toán trên 1 m
rông bản là :
2
1
T/m456.7
85.09467.0
6





ba
P
q
Trong đó :
P : áp lực của bánh xe H30, P = 6T.
- Tính Môment :
+ Mô ment uốn tiêu chuẩn q gây ra trên dải bản kiểu dầm
rộng 1m.
+ Môment uốn tính toán lớn nhất ở mặt cắt giữa nhòp của bản
rộng 1 m.


Tm/m296.3687.13.14.1226.01
30

TC
qh
TT

g
TT
H
MnMM

- Tính lực cắt :


Tm/m687.1
4
85.05.049.1
85.0456.7
4
5.0
1
1











bl
bqM
b

TC
q
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 6 Bản mặt cầu
SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CHO LỰC CẮT
a = 0.94667m
1.65m
P
H = 0.125m
b1 = 0.85m
1
0.715
a1 = 0.45m
ĐAH Q
+ Lực cắt tiêu chuẩn do q gây ra trên dải bản kiểu dầm
rộng 1m
x
i
TC
H
a
y
P
Q



30
Trong đó :
a

x
: là các giá trò trung gian của chiều rộng phân bố tính
toán.
T/m5317.4
94667
.
0
715.06
30



TC
H
Q
+ Lực cắt tính toán do tónh tải và hoạt tải gây nên :


mTnQQQ
TC
H
TT
g
TT
H
/491.83.14.15317.4243.01
3030


 Trường hợp 2 :

Khi có bánh xe XB80 đặt lên bản
- Chiều rộng phân bố của bánh xích dọc theo nhòp tính toán của
bản :
b
1
= b
2
+ 2H = 60 + 2  12.5 = 85 Cm = 0.85 m
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 7 Bản mặt cầu
Trong đó :
b
2
: kích thước diện tích tựa của bánh xe đo theo dọc nhòp
tính toán của bản, đối với xe XB80 lấy b
2
= 0.8 m
H : chiều dày lớp phủ mặt cầu. H = 12.5 Cm.
- Chiều dài phân bố của tải trọng bánh xe theo hướng ngang
nhòp tính toán của bản .
a
1
= a
2
+ 2H = 20 + 2  12.5 = 45 Cm = 0.45 m
- Chiều rộng làm việc của bản
m9467.0
3
49.1
45.0

3
1

b
l
aa
- Trò số tải trọng phân bố đều dọc nhòp tính toán trên 1m bề
rộng bản .
2
1
T/m427.12
85.09467.0
10





ba
P
q
- Tính Môment :
+ Môment tiêu chuẩn q gây ra trên dải rộng 1m




Tm/m812.2
4
85.05.049.1

85.0427.12
4
5.0
1
1






bl
bqM
b
TC
q
+ Môment uốn tính toán lớn nhất do hoạt tải và tónh tải
gây ra .
Tm/m.319.3812.21.1226.0
80

TC
qh
TT
g
TT
XB
MnMM
- Tính lực cắt
+ Lực cắt tiêu chuẩn XB80 gây ra trên bản rộng 1m

T/m.553.7
9467.0
715.010
80






x
i
TC
XB
a
yP
Q
+ Lực cắt tính toán do hoạt tải và tónh tải gây ra .


mTQnQQ
TC
XB
TT
g
TT
XB
/10.11553.73.11.1243.01
8080



Tổ hợp nội lực M Q
TT + H30 3.296 8.491
TT + XB80 3.319 11.10
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 8 Bản mặt cầu
Khi xét đến hệ số hiệu chỉnh 
3
:
M
TT+H30
= 0.5x3.296 = 1.648Tm/m
M
TT+XB80
= 0.5x3.319 = 1.6595Tm/m
Lực cắt không nhân với hệ số điều chỉnh do thiên về an toàn.
3/ Tính cốt thép :
Chọn lớp bảo vệ a
0
= 2 Cm (bêtông của bản sử dụng
M400), cốt thép chòu lực của bản là CT5
12mm.
Chiều cao hiệu của bản.
.4.9
2
2.1
215
2
00
Cmahh 



Số lượng cốt thép cần thiết.
2
0
cm195.9
4.924008.0
165950
8.0





hR
M
F
ct
a

Chọn 9
12a120. Có F
a
= 10.18 cm
2
để bố trí cốt thép chòu
lực.
Cốt thép cấu tạo bố trí
10a200.
4/ Kiểm tra tiết diện theo môment :

Bố trí thép ở cả hai phía do bản vừa chòu môment âm vừa
chòu môment dương .
- Chiều cao vùng chòu nén của bêtông.
cm018.1
100240
18.102400







bR
FR
x
u
tct
- Khả năng chòu lực của tiết diện :
 
Tm2.134cmKG 213384
2
018.1
4.9100240
2
0
















x
hbRM
u
[M]= 2.134 > M
max
= 1.6595  đảm bảo khả năng chòu
lực .
5/ Kiểm tra tiết diện theo lực cắt :
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 9 Bản mặt cầu
Trong bản không bố trí cốt xiên và cốt đai. Do vậy, toàn
bộ lực cắt do tónh tải và hoạt tải truyền xuống bản thì do phần
bê tông chòu.
Điều kiện kiểm tra :
0
max
hbRQ
K
b


Trong đó :
b : Chiều rộng 1m của bản.
Q : Lực cắt có xèt đến hệ số vượt tải và hệ số xung kích.
Q
max
= 8.491 T = 8491 kG.
K
b
R : Cường độ tính toán chòu kéo dọc trục của bêtông.
K
b
R
= 11kG/cm
2
kGxxhbRVP
K
b
103404.910011
0

Q
max
= 8491 kG < 10340 kG  đảm bảo điều kiện chòu
cắt.
6/ Kiểm tra vết nứt :
Đối với cấu kiện bê tông mác  300 có thể thay tính toán
vết nứt bằng cách hạn chế trò số bán kính đặt cốt thép theo công
thức
2

1700
220









r
r
R

2
KG/cm49.1833
2
018.1
4.918.10
165950












zF
M
t
TC
r

Trong đó :
z : cách trong đòn nội ngẩu lực
F
t
: diện tích cốt thép dọc .
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU BÀ LỚN GVHD : ThS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG
SVTH : NGUYỄN VĂN NHẪN 10 Bản mặt cầu
 
 
cm13.189
49.1833
1700
22006.5R
cm06.5
018.198
2.1
2
018.1
2100
715.281
2
2

r
0































r
ii
r
r
R
r
d
ab
dn
F
R

 Đạt yêu cầu. Bản thoả mãn điều kiện nứt.
Trong đó :
 : hệ số xét đến đặc tính bố trí cốt thép,  = 1
n
1
, n
2
, n
3
, ………là số lượng thanh thép trong phạm vi F
r
có
đường kính tương ứng d
1
, d
2

, d
3
………
F
r
: là diện tích khu vực tác dụng tương hổ được giới hạn
bởi đường viền mặt cắt và trò số bán kính tác dụng tương
hổ r.