ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU DÀN GIẢN ĐƠN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.56 MB, 359 trang )
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Phơng án sơ bộ 1
Cầu dàn Giản đơn
1. Giới thiệu chung về phơng án.
1.1. Sơ đồ bố trí chung của cầu:
Dựa vào cấp sông, khổ thông thuyền, mặt cắt sông và mặt cắt địa chất của sông, ta
đa ra phơng án cầu dàn giản đơn 3 nhịp với chiều dài các nhịp bố trí nh sau:
80.0 80.0 80.0
1.2. Mô tả tóm tắt kết cấu phần trên.
1.2.1. Chiều cao dàn chủ:
Chiều cao dàn chủ đợc chọn theo yêu cầu sau:
+ Trọng lợng thép của dàn chủ nhỏ.
+ Bảo đảm tĩnh không thông thuyền và thông xe.
+ Chiều cao kiến trúc nhỏ đối với cầu dầm chạy trên.
+ Đảm bảo độ cứng theo phơng đứng của kết cấu nhịp:
f < [f].
+ Đảm bảo mỹ quan và phù hợp với cảnh quan ở khu vực xây cầu.
Theo kinh nghiêm thì đối với cầu ô tô, dàn liên tục có chiều cao dàn chủ đợc chọn
theo số liệu sau:
h = (
10
1
:
7
1
)L
chính
= (
10
1
:
7
1
)x80 11 ữ 8 (m).
Ta chọn chiều cao dàn bằng h = 10 m.
1.2.2. Khoảng cách tim hai dàn chủ:
Khoảng cách tim hai dàn chủ của cầu do số làn xe quyết định.
Vì cầu có có 2 làn xe chạy nên ta chọn khoảng cách giữa hai tim dàn chủ là 8m +
2*0.8 = 9.6m
Lề ngời đi bố trí hẫng ngoài dàn để đảm bảo an toàn cho ngời đi bộ.
Nguyễn Hồng Trang 1 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
1.2.3. Chiều dài khoang dàn
Chiều dài khoang là khoảng cách giữa hai nút liên tiếp trên đờng biên xe chạy và
cũng là khoảng cách giữa các dầm ngang, và là khẩu độ tính toán của các dầm dọc. Nh
vậy chiều dài khoang không những ảnh hởng đến các thanh trong dàn mà còn ảnh hởng
tới kích thớc của dầm dọc và dầm ngang.
Đối với dàn tam giác không có thanh đứng thì có thể chọn chiều dài khoang trong
khoảng (1.0ữ1.2)*h.
Lấy chiều dài khoang d = 10 m.
1.2.4. Góc nghiêng của thanh xiên với phơng ngang:
Góc nghiêng của thanh xiên dàn không có thanh đứng thanh thanh treo so với
phơng ngang nằm trong khoảng hợp lí là 30
0
ữ 70
0
.
tg = 10/5 = 63
0
nằm trong khoảng hợp lý.
1.2.5. Tiết diện các thanh dàn chủ.
Các thanh biên trên và biên dới đợc chọn có kích thớc bằng nhau. Các
thanh có hình dạng là chữ H đợc tổ hợp từ các bản thép.
h b h
c
t
Loại thanh
mm mm mm mm
Thanh biên trên 500 500 24 20
Nguyễn Hồng Trang 2 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Thanh biên dới 500 500 24 20
Thanh xiên trong 500 400 20 18
Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 500 600 20 24
1.2.6. Cấu tạo hệ dầm mặt cầu:
Hệ dầm mặt cầu bao gồm dầm dọc và dầm ngang để đỡ mặt cầu và truyền tải trọng từ
mặt cầu tới dàn chủ. Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn chủ, dầm ngang
đợc bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tựa lên dầm ngang. Dầm dọc và dầm ngang phải
đợc liên kết chắc chắn để tạo thành hệ dầm mặt cầu.
Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là dạng cánh trên dầm dọc và dầm ngang
bằng nhau, cánh dới dầm dọc cao hơn dầm ngang và có vai kê.
Dầm dọc và dầm ngang đều chọn thanh mặt cắt chữ I với các kích thớc nh sau:
- Kích thớc dầm dọc
+ Chiều cao h = 700
+ Chiều rộng bản cánh b = 350mm
+ Bề dày bản bụng w = 18m
+ Bề dày bản cánh t = 30m
Diện tích dầm dọc A = 0.03252 m
2
Dầm dọc có chiều dài 10m bằng chiều dài khoang dàn chủ. Mặt cắt ngang ta bố trí 5
dầm dọc khoảng cách giữa các dầm dọc là 1.5m
- Chọn dầm ngang:
+ Tiết diện chữ I có chiều cao h= 1000mm
+ Chiều rộng b= 350mm
+ Chiều dày bản bụng w= 18mm
+ Chiều dày bản cánh t= 30mm
Diện tích dầm ngang A=0.03792 m
2
Dầm ngang có chiều dài 8.92 m
Tổng số có tất cả 9 dầm ngang.
1.3. Mô tả tóm tắt kết cầu phần dới:
- Hai mố có cấu tạo giống nhau, theo kiểu mố chữ U bằng BTCT, bê tông M300.
Thân mố đặt trên móng cọc khoan nhồi kích thớc 1500 mm dài 35.0m.
Nguyễn Hồng Trang 3 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
- Trụ của dàn đều có cấu tạo giống nhau, là loại trụ thân cột, trụ đặt trên hệ móng
cọc bệ cao. Các cọc là cọc khoan nhồi có đờng kính cọc 1500 mm. Bê tông thân trụ
M300.
1.4. Mặt cầu và các công trình phụ khác:
Lớp phủ mặt cầu xe chạy dày 74 mm. Bao gồm phòng nớc 4 mm lớp bê tông nhựa
70 mm.
Mặt cầu có độ dốc ngang 2%.
Hệ thống thoát nớc dùng ống gang bố trí dọc cầu để thoát nớc xuống gầm cầu.
Toàn cầu có 2 khe co giãn tại các mố và 2 khe co giãn tại trụ.
Gối cầu dùng con lăn bằng thép.
Lan can trên cầu dùng lan can thép.
2. Nội dung tính toán:
2.1. Tĩnh tải của cầu:
Tĩnh tải của cầu gồm trọng lợng bản thân các cấu kiện cầu DC (trọng lợng các
thanh dàn chủ, trọng lợng dầm dọc và trọng lợng dầm ngang), và tĩnh tải chất thêm (tĩnh
tải phần 2 hay tĩnh tải của bản mặt cầu và các công trình phụ khác).
2.1.1. Trọng lợng bản thân các cấu kiện cầu DC:
2.1.1.1. Trọng lợng các thanh dàn chủ:
Diện tích các thanh dàn chủ đợc tính trong bảng sau:
Bảng 4.3
h b h
c
t A
Loại thanh
mm mm mm mm m
2
Thanh biên trên
500 500 24 20 0.03304
Thanh biên dới 500 500 24 20 0.03304
Thanh xiên trong 500 400 20 18 0.02428
Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 500 600 20 24 0.04704
Trọng lợng của từng loại thanh đó đợc tính trong bảng sau:
Bảng 4.4
Nguyễn Hồng Trang 4 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
A
Dung
trọng
Chiều
dài
Trọng
lợng
Loại thanh
m
2
kN/m
3
m kN
Thanh biên trên 0.03304 78.5 10 25.9364
Thanh biên dới 0.03304 78.5 10 25.9364
Thanh xiên trong 0.02428 78.5 11.18 21.3089
Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 0.04704 78.5 11.18 41.2837
Tổng trọng lợng các thanh dàn chủ đợc cho trong bảng sau:
Bảng 4.5
Trọng
lợng
Số thanh P
thanh,i
Loại thanh
kN kN
Thanh biên trên 25.9364 14 363.1096
Thanh biên dới 25.9364 16 414.9824
Thanh xiên trong 21.3089 28 596.6492
Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 41.2837 4 165.1348
P
thanh
1539.876
2.1.1.2.
Trọng lợng dầm ngang:
Ta bố trí dầm ngang tại các nút dàn, do vậy toàn cầu có 9 dầm ngang. Kích thớc
dầm ngang là dầm chữ I chọn sơ bộ nh trên.
Từ đó ta tính đợc trọng lợng dầm ngang trong bảng sau:
Bảng 4.6
F Dung trọng
Chiều dài
dầm
Trọng lợng
P
damngang
m
2
KN/m
3
M KN KN
0.03792 78.5 8.92 26.5523 238.97
2.1.1.3. Trọng lợng dầm dọc:
Khẩu độ dầm dọc bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang. Toàn cầu có 40 dầm dọc.
Trong khoảng cách hai dàn chủ ta bố trí 6 dầm dọc khoảng cách giữa các dầm dọc là
1.48 m (khoảng cách tim hai dàn chủ 9 m).
Mặt cắt ngang dầm dọc đã cho trong bảng 4.2.
Từ đó ta tính đợc trọng lợng dầm dọc nh sau:
Nguyễn Hồng Trang 5 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Bảng 4.7
F Dung trọng
Chiều dài dầm
dọc
Trọng lợng
P
damdoc
m
2
kN/m
3
m kN kN
0.03252 78.5 10 25.5282 1021.1280
Tổng hợp tĩnh tải do dàn chủ:
P
thanh
P
damngang
P
damdoc
DC
kN kN kN kN
1539.8760 238.97 1021.1280 2799.974
Vậy trọng lợng giải đều của dàn chủ là:
80
974.2799
==
nhip
I
l
DC
DC
DC
I
= 34.9996 (KN/m)
2.1.1.4. Trọng lợng hệ liên kết dọc:
Lấy theo qui trình ta có trọng lợng hệ liên kết dọc là 2x1kN/m.
2
.1.1.5. Trọng lợng phần lề ngời đi và hệ liên kết:
Lấy bằng 25% trọng lợng dàn chủ tức là:
G
lk
= 0.25*34.9996 = 8.7499 (KN/m)
2.1.1.6. Tĩnh tải giai đoạn 1 tính cho 1 m dài cầu(cho một dàn chủ):
DC = 22.875 (KN/m).
2.1.1.7. Tĩnh tải phần 2 của cầu:
Tĩnh tải phần 2 gồm có mặt cầu và lớp phủ cùng các thiết bị công trình phụ khác trên
cầu sau khi sơ đồ kết cầu đã hoàn chỉnh.
*Tải trọng do trọng lợng bản mặt cầu:
- Bản mặt cầu phần xe chạy rộng 8.5m
+ BTCT dày 15 cm: DC
ban,II
= 31.2375 kN/m
+ 0.4cm lớp phòng nớc : DW
phongnuoc
= 0.15
kN/m
+ 7 cm bê tông at phan: DW
lopphu
= 16.5375 kN/m
- Phần lề ngời đi và xe thô sơ rộng 1.5*2m gồm:
Nguyễn Hồng Trang 6 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
+ Bản BTCT dày 8cm: 5.88 kN/m
+ Lớp phòng nớc dày 0.4cm: 0.05kN/m
+ 3 cm bê tông at phan: 2 kN/m
Vậy tĩnh tải tiêu chuẩn cho 1m dài cầu là:
DC
mc
= 37.14375 kN/m
Tĩnh tải rải dều của lớp phủ tính cho 1m cầu là
DW
cover
= 18.7375 kN/m
+ Lan can tay vịn lấy DW
raling
= 1 kN/m
- Vậy tĩnh tải phần 2:
DC
II
= 37.1437 kN/m
DW = 19.7375 kN/m
- Tĩnh tải giai đoạn II tính cho 1 m của một giàn chủ là :
DC
II
= 18.572 kN/m
DW = 9.869 (KN/m)
2.2. Tính hệ mặt cầu:
2.2.1. Tính dầm dọc:
Dầm dọc làm việc nh một dầm liên tục tựa trên các gối đàn hồi. Dầm dọc chịu uốn
dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng đồng thời dầm dọc còn chịu lực dọc do tham gia
làm việc chung với dàn chủ. Để đơn giản tính toán, có thể coi dầm dọc liên kết bằng khớp
với dầm ngang, nghĩa là đối với tải trọng thẳng đứng đợc phép tính dầm dọc nh một dầm
giản đơn có khẩu độ bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, tức là bằng chiều dài khoang
dàn d.
2.2.1.1. Tính hệ số phân bố ngang cho dầm dọc:
Tính hệ số phân bố ngang theo nguyên tắc đòn bẩy, vẽ đờng ảnh hởng phản lực
gối của dầm ngang (coi dầm ngang kê lên các gối là các dầm dọc). Xếp xe thiết kế trên
mặt cắt ngang cầu để xác định tung độ đờng ảnh hởng phản lực gối. Tính hệ số phân bố
ngang theo công thức:
=
i
y
2
1
*mg
g hệ số phân bố ngang của dầm dọc
Nguyễn Hồng Trang 7 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
m- hệ số làn xe, cầu 1 làn xe thì m =1.2; 2 làn m = 1.0 ;
y
i
tung độ đờng ảnh hởng tại tại vị trí trục xe thiết kế
- Đối với dầm trong
+ Một làn chịu tải
K
1
= 0.57
ĐAH phản lực gối trong của dầm ngang (xếp 2 làn)
+ Hai làn chịu tải
Không thể xếp hai làn xe trong trờng hợp này nên K
2
=0
- Đối với dầm giữa:
+ Một làn chịu tải
K
1
= 0.39
Nguyễn Hồng Trang 8 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
ĐAH phản lực gối giữa của dầm ngang (xếp 1 làn)
+ Hai làn chịu tải
K
2
= 0.65
ĐAH phản lực gối giữa của dầm ngang (xếp 2 làn)
- Đối với dầm biên (Theo phơng pháp đòn bẩy)
+ Một làn chịu tải:
Nguyễn Hồng Trang 9 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
K
1
= 0.588
ĐAH phản lực gối biên của dầm ngang
+ Hai làn thiết kế chịu tải:
K
b
= e.K
t
Do khoảng cách giữa hai dầm dọc không đủ để bố trí hai làn xe nên trong trờng hợp
này hệ số phân bố ngang lấy bằng 0 và ta lấy hệ số phân bố ngang của một làn chịu
tải để khống chế .
K
2
= 0
5.5.2. Hệ số phân bố ngang đối với lực cắt
Công thức tính hệ số phân bố ngang
K =
i
y
2
1
- Đối với dầm trong
+ Một làn thiết kế chịu tải
K
t
= 0.57
Nguyễn Hồng Trang 10 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
ĐAH phản lực gối trong của dầm ngang (xếp 2 làn)
+ Hai làn chịu tải
Không thể xếp hai làn xe trong trờng hợp này nên K
2
=0
- Đối với dầm giữa:
+ Một làn chịu tải
K
1
= 0.39
ĐAH phản lực gối giữa của dầm ngang (xếp 1 làn)
Nguyễn Hồng Trang 11 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
+ Hai làn chịu tải
K
2
= 0.65
ĐAH phản lực gối giữa của dầm ngang (xếp 2 làn)
- Đối với dầm biên (Theo phơng pháp đòn bẩy)
+ Một làn chịu tải:
K
1
= 0.588
Nguyễn Hồng Trang 12 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
ĐAH phản lực gối biên của dầm ngang
+ Hai làn thiết kế chịu tải:
K
b
= e.K
t
Do khoảng cách giữa hai dầm dọc không đủ để bố trí hai làn xe nên trong trờng hợp
này hệ số phân bố ngang lấy bằng 0 và ta lấy hệ số phân bố ngang của một làn chịu
tải để khống chế .
K
2
= 0
Lấy các giá trị lớn nhất trờng hợp thiết kế cho 1 làn chịu tải và thiết kế cho 2
làn chịu tải, ta có :
Hệ số pbn mômen Hệ số pbn lực cắt
Dầm
K
M
K
V
Dầm 1 (Dầm biên) 0.588 0.588
Dầm 2 (Dầm trong) 0.57 0.57
Dầm 3 (Dầm giữa) 0.65 0.65
2.2.1.2. Tính nội lực dầm dọc
:
Tải trọng tác dụng lên dầm dọc gồm có:
+ Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc gồm tĩnh tải phần mặt cầu phân bố cho 1 dầm
dọc.
Nguyễn Hồng Trang 13 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
DC
bản BT
= 37.1437/6= 6.1906 (KN/m)
+ Trọng lợng bản thân dầm, có kể hệ liên kết dọc.
DC
ddoc
= 2.5528 (KN/m)
+ Trọng lợng lớp phủ:
DW = 19.7375/6 = 3.2896 (kN/m)
+ Hoạt tải: xe 3 trục thiết kế và tải trọng làn .
Dầm dọc thực chất làm việc nh dầm liên tục kê trên các gối đàn hồi là các dầm ngang, ở
đây ta tính gần đúng thiên về an toàn, coi dầm dọc là dầm giản đơn kê trên hai gối cứng là
các dầm ngang. Nhịp tính toán của dầm dọc là khoảng cách giữa hai dầm ngang và bằng
chiều dài khoang dàn (bằng 10m). Vẽ đờng ảnh huởng và xếp tải trên đờng ảnh hởng
của dầm dọc ta tính đợc sơ bộ mômen tại mặt cắt giữa nhịp dầm (M
0.5
).
ĐAH M1/2 dầm dọc
Tĩnh tải lớp phủ DW
Tĩnh tải bản thân DC
Hoạt tải làn 9.3kN/m
Xe 3 trục thiết kế
145kn145kn35kn
Mô men và lực cắt không hệ số của dầm trong
Loại tải trọng w Mô men
DC 21.12 264.06025
DW 9.869 123.3625
LL+IM KAD 458.625
Nguyễn Hồng Trang 14 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Mô men và lực cắt không hệ số của dầm ngoài
Loại tải trọng w Mô men
DC 25.72482 321.56025
DW 9.869 123.3625
LL+IM KAD 444.86625
+ Tổ hợp tải trọng tác dụng TTGH cờng độ I:
U =
(1.25DC + 1.5DW+ 1.75*g(LL
truck
+ LL
lane
+ IM))
M
0.5, dambien
= 1365.50925 kN.m (khống chế)
M
0.5, dảmtrong
= 1317.7128 kN.m
2.2.1.3. Chọn kích thớc mặt cắt ngang dầm dọc:
Kích thớc dầm dọc có thể chọn với các số liệu dự tính trong bảng 4.2.
Đặc trng hình học của mặt cắt ngang dầm dọc:
Tên w h
A
y A y
2
I
0
I
x-x
S
cánh
trên 0,35 0,03 0,0105 0,35 0,001286 7,875E-07 0,001287
Bụng 0,018 0,64 0,01152 0 0 0,0003932 0,0003932
Nguyễn Hồng Trang 15 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Cánh
dới 0,35 0,03 0,0105 0,35 0,001286 7,875E-07 0,001287
Tổng 0,03252 0,0029673 0,00848
2.2.1.4 Kiểm toán
2.2.1.4.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo chung (6.10.2)
Cấu kiện chịu uốn phải đảm bảo yêu cầu sau về cấu tạo:
9.0
I
I
1.0
y
yc
Trong đó:
- I
y
= 112718700 mm
4
, là mômen quán tính của mặt cắt đối với trục thẳng đứng
trong mặt phẳng của bản bụng.
- I
yc
= 56250000 mm
4
, là mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt
thép quanh trục đứng trong mặt phẳng của bản bụng .
== 9.04990299.0
112718700
56250000
I
I
1.0
y
yc
Đạt
Mô men quán tính của dầm dọc đối với trục x là: I
x
= 0,0029673 m
4
Sức kháng uốn tính toán đối với mô men và ứng suất phải đợc lấy nh sau:
nfr
MM =
(6.10.4-1)
trong đó:
f
= hệ số kháng uốn đợc quy đỉnh ở Điều 6.5.4.2,
f
=1
M
n
sức kháng uốn danh định (N-mm)
2.2.1.4.2. Độ mảnh của bản bụng của mặt cắt đặc chắc (6.10.4.1.2)
Điều kiện để bản bụng có mặt cắt đặc chắc:
ycw
cp
F
E
3.76
t
2D
Trong đó:
- D
cp
: là chiều cao chịu nén của bản bụng trong phạm vi đàn hồi, D
cp
=
2
450.0
2
D
c
=
= 0.225 m vì mặt cắt chọn đối xứng
- t
w
= 0.018 m, là chiều dày của bản bụng
- E = 200000 Mpa, là môđuyn đàn hồi của dầm thép
- F
yc
= 345 Mpa, là ứng suất ở bản cánh chịu nén do lực tính toán
Nguyễn Hồng Trang 16 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
====
345
200000
76.3
F
E
3.7625
018.0
225.0x2
t
2D
ycw
cp
90.530 Đạt
Bản bụng có mặt cắt đặc chắc
2.2.1.4.3. Kiểm tra độ mảnh của bản cánh chịu nén có mặt cắt đặc
chắc (6.10.4.1.3)
Điều kiện:
ycf
f
F
E
382.0
t2
b
Trong đó:
- b
f
=0.3 m là bề rộng bản cánh chịu nén
- t
f
= 0.025 m là chiều dày bản cánh chịu nén
Ta có:
345
200000
x382.0
F
E
382.06
03.0x2
25.0
t2
b
ycf
f
===
=9.197 Đạt
Bản cánh có mặt cắt đặc chắc
2.2.1.4.4. Tơng tác độ mảnh giữa bản bụng có mặt cắt đặc chắc
và bản cánh chịu nén.(6.10.4.1.6-a)
Công thức:
ycycw
cp
F
E
0.75x3.76
F
E
.3.76
t
2D
=
Và
ycycf
f
F
E
0.75x0.382
F
E
0.382
2t
b
=
Ta có:
== 897.67
F
E
0.75x3.7625
t
2D
ycw
cp
Đạt
== 6.898
F
E
0.75x0.3826
2t
b
ycf
f
Đạt
Nguyễn Hồng Trang 17 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Giả thiết biên chịu nén đợc liên kết dọc toàn bộ và tiết diện đặc chắc, ta có M
n
=M
p
Trong đó
D: Chiều cao bản bụng = 0.64 (m)
t
t
: Bề dày cánh wới = 0.03 (m)
t
c
: Bề dày cánh trên = 0.03 (m)
P
t
, P
w
, P
c
: Lực dẻo của cánh trên, bụng dầm và cánh dới:
Bản biên trên : P
t
= F
y
b
t
t
t
= 345( 10^6) (0.35)(0.03 ) = 3622500 (N)
Bản bụng : P
w
= F
y
D
t
w
= 345( 10^6) (0.64)(0.018 ) = 3974400 (N)
Bản biên dới : P
c
= F
y
b
c
t
c
= 345( 10^6) (0.35)(0.03 ) = 3622500 (N)
Thay vào công thức mômen dẻo ta có:
M
p
= 3062979 (N) = 3062.979 (kN)
Kiểm tra: M
u
= 1362.096 (kN) đạt
+
+=
22422
c
cw
t
tp
t
D
P
D
P
t
D
PM
+
+
2.2.2. Tính dầm ngang:
Coi sơ đồ tính dầm ngang là dầm 2 đầu khớp, khẩu độ tính toán B là khoảng cách tim
hai dầm chủ.
Tải trọng tác dụng lên dầm ngang gồm có tải trọng bản thân và phản lực do dầm dọc
truyền xuống. Trong hệ dầm mặt cầu ta bố trí 6 dầm ngang nh vậy là có 6 phản lực
truyền xuống dầm ngang.
2.2.2.1.
Đặc trng hình học của mặt cắt ngang dầm ngang
Dầm dọc mặt cắt hình chữ I, là mặt cắt tổ hợp hàn
Nguyễn Hồng Trang 18 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
h
t
t
b
b
f
f
w
b
b
y
x
0
0
t
b
w
Hd = 800 mm Af = 10500 mm
2
bf = 350 mm Aw = 13320 mm
2
tf = 30 mm Ab = 10500 mm
2
bw = 740 mm Jxf0 = 787500 mm
4
tw = 18 mm Jyf0 = 107187500 mm
4
bb = 350 mm Jxw0 = 607836000 mm
4
tb = 30 mm Jyw0 = 359640 mm
4
Jxb0 = 787500 mm
4
Jyb0 = 107187500 mm
4
xf = 385
yf = 0
xw = 0
yw = 0
xb = 385
yb = 0
x0 = 400
y0 = 175
Trong đó :
X0,y0 : Là toạ độ trục quán tính trung tâm
Ad =34320 mm2 (=0.03432m2)
Jx =3722136000 mm4 (=0.003722136m4)
Jy =214734640 mm4
Sx =5274600 mm3
Nguyễn Hồng Trang 19 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
00
Y = mm6888.153
34320
5274600
A
S
==
Mômen quán tính của mặt cắt so với trục ngang I = 0.003722136 m4
Mômen quán tính so với trục thẳng đứng I = 0.000214734640 m4
2.2.6.3. Xác định mômen dẻo của mặt cắt dầm
Ta có:
Các bộ phận b, D (m) t (m) Các lực dẻo Cánh tay đòn
Cánh trên 0.35 0.03 P
t
3622.5 d
t
0.385
Cánh dới 0.35 0.03 P
b
3622.5 d
b
0.385
Bản bụng 0.74 0.018 P
w
4595.4 d
w
0.185
Ta có:
P
t
+ P
w
= 8217.9 > P
b
= 3622.5 Trục trung hoà đi qua bản bụng
Mômen dẻo:
[]
[]
[]
)40.074.0(425.0
740.0x2
4.4595
dPdP)YD(Y
D2
P
M
22
bbtt
22
w
p
+=+++=
[]
385.0x5.3622385.0x5.3622
+
+
M
p
= 3645.063 kN.m
2.2.6.4. Tĩnh tải tác dụng từ dầm dọc xuống dầm ngang
Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang thông qua các dầm dọc.
Nguyễn Hồng Trang 20 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
DC;DW
Công thức tính lực cắt của dầm dọc tác dụng lên dầm ngang (Chính là phản lực
gối giữa) do tác dụng của tĩnh tải rải đều tác dụng trên dầm dọc:
glR
max
=
Trong đó:
- R : Phản lực gối tạo dầm ngang
- q : Tải trọng rải đều tác dụng lên dầm dọc , có lớp phủ: DW và trọng
lợng bản thân dầm dọc+gờ chắn+bản mặt cầu: DC
- l : Chiều dài lực tác dụng, coi mỗi dầm ngang chịu lực từ 2 đốt dầm dọc
hai bên truyền xuống,
l = 2L
dd
= 2x10 = 20m
Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc:
Dầm trong:
DC bản mặt cầu 8.437 kN/m
Dầm chủ 1.551 kN/m
wDC = 9.987 kN/m
DW 75mm lớp phủ
wDW= 2.885 kN/m
Dầm ngoài:
DC bản mặt cầu 8.437 kN/m
Dầm chủ 1.551 kN/m
Lan can 4.127 kN/m
wDC = 14.114 kN/m
DW 75mm lớp phủ
wDW= 2.885 kN/m
Phản lực từ dầm dọc R
DW
R
DC
Dầm dọc 1 99.872432 28.8532
Dầm dọc 2 141.14181 28.8532
2.2.6.5. Hoạt tải truyền từ dầm dọc
2.2.
6.5.1. Xác định hệ số phân bố ngang của các dầm ngang (4.6.2.2)
Nguyễn Hồng Trang 21 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
+ Để đợc mô men bất lợi nhất ta xếp tải ở chính giữa cầu theo sơ đồ sau :
Xe 2 trục thiết kế
110kn
110kn
145kn
Xe 3 trục thiết kế
Hoạt tải làn 9.3kN/m
Xe 3 trục thiết kế
145kn
145kn35kn
Ta có phản lực từ dầm dọc truyền xuống :
RLL+IM RLane
Dầm trong 309.5 93 kN
Dầm ngoài 309.5 93 kN
1. Phân bố phản lực cho các dầm dọc (tính M)
Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm theo phơng pháp đòn bẩy :
Nguyễn Hồng Trang 22 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
145kn/2
145kn/2
145kn/2
145kn/2
Ta có hệ số phân bố ngang cho từng dầm là :
Hệ số làn m = 0.85
1 = 0.170
2 = 0.404
3 = 0.514
4 = 0.404
5 = 0.170
1. Phân bố phản lực cho các dầm dọc (tính V)
+ Để đợc lực cắt bất lợi nhất ta xếp tải lệch về sát mép cầu (cách mép cầu 0.6m)
Nguyễn Hồng Trang 23 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
145kn/2 145kn/2145kn/2
145kn/2
Ta tính hệ số phân bố ngang theo phơng pháp đòn bẩy :
Ta có hệ số phân bố ngang cho từng dầm trong trờng hợp xếp tải này này là :
Hệ số làn m = 0.85
1 = 0.417
2 = 0.404
3 = 0.306
4 = 0.404
5 = 0.170
2.2.6.6.1.1. Tính các thành phần mômen
Phân bố phản lực cho các dầm dọc (Tính M)
Nguyễn Hồng Trang 24 Lớp cầu hầm K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế kỹ thuật
Vị trí dầm DC DW LL+IM Lane Yi
DD1 23.994 4.905 52.615 15.810 0.68
DD2 40.323 11.649 124.961 37.549 1.54
DD3 51.359 14.838 159.160 47.825 2.4
DD4 40.323 11.649 124.961 37.549 1.54
DD5 23.994 4.905 52.615 15.810 0.68
Trong đó :
DC: Tải trọng do tĩnh tải bản thân
DW: Tải trọng do lớp phủ mặt cầu .
LL+IM: Tải trọng do hoạt tải tiêu chuẩn .
Lane: Tải trọng do hoạt tải làn .
Yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen do các dầm dọc truyền xuống.
Tính M ( mômen do tĩnh tải bản thân ,lớp phủ ,hoạt tải tiêu chuẩn và hoạt tải làn tác
dụng lên dần dọc ):
Vị trí dầm MDC MDW MLL+IM MLane
DD1 16.31599 3.335427 35.7782 10.7508
DD2 62.09818 17.94018 192.4394 57.82508
DD3 123.2626 35.61058 381.9849 114.7806
DD4 62.09818 17.94018 192.4394 57.82508
DD5 16.31599 3.335427 35.7782 10.7508
Cộng 280.0909 78.1618 838.42 251.9324
Trong đó:
MDC: Mômen do tĩnh tải bản thân .
MDW: Mômen do lớp phủ mặt cầu gây ra.
MLL+IM: Mômen do hoạt tải tiêu chuẩn gây ra.
Mlane: Mômen do tải trọng làn gây ra.
2.2.6.6.1.2. Tính các thành phần lực cắt
5.5.2
2. Phân bố phản lực cho các dầm dọc ( Tính lực cắt V)
Vị trí dầm DC DW LL+IM Lane Yi
DD1 58.786 12.017 128.907 38.735 0.86
DD2 40.323 11.649 124.961 37.549 0.68
DD3 30.561 8.829 94.707 28.458 0.5
DD4 40.323 11.649 124.961 37.549 0.32
DD5 23.994 4.905 52.615 15.810 0.14
Trong đó:
Yi: Tung độ đuờng ảnh hởng lực cắt do các dầm dọc truyền xuống .
Nguyễn Hồng Trang 25 Lớp cầu hầm K41
