ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (853.69 KB, 224 trang )
®å ¸n tèt nghiÖp
1
PhÇn I
Giíi thiÖu chung
đồ án tốt nghiệp
2
Ch/ơng i
Đánh giá các đặc điểm địa hình, địa chất
1.1. Địa hình
Mặt cắt ngang sông đối xứng, hai bên bờ sông khá bằng phẳng.
1.2. Địa chất
Căn cứ vào kết quả khảo sát tại các hố khoan dọc theo mặt cắt ngang
sông ta thấy địa chất tại nơi xây dựng cầu gồm 6 lớp.
- Lớp 1a: Bùn sét màu xanh, xuất hiện ở hai phía bờ sông còn ở giữa
dòng sông xuất hiện ít hơn, do bị dòng n-ớc sói mòn. Đây là lớp đất yếu khả
năng chịu lực kém , và dễ bị cuốn trôi do sự l-u thông của dòng n-ớc.
- Lớp 1: Cát hạt trung kết cấu chặt vừa lớp này xuất hiện khá đồng đều
dọc mặt cắt ngang sông chiều dài t-ơng đối 4 m
- Lớp 2: Sét màu xám xanh trạng thái dẻo mềm, lớp này xuất hiện khá
đồng đều dọc mặt cắt ngang sông có chiều dày trung bình 3 m
- Lớp 3: Sét cát vàng xám,trạng thái dẻo mềm. lớp này xuất hiện đồng
đều dọc mặt cắt sông và có độ dày 3 m.
- Lớp 4: Cát hạt thô kết cấu chặt vừa. lớp này xuất hiện đồng đều dọc
mặt cắt sông và có độ dày 4m. Lớp này có khả năng chịu lực tốt, phù hợp với
việc xây dựng móng cọc,tuy nhiên chiều dầy quá nhỏ.
- Lớp 5: Sét màu nâu đỏ, trạng thái cứng. lớp này xuất hiện đồng đều
dọc mặt cắt sông và có độ dày lớn ch-a xác định . Lớp này có khả năng chịu
lực tốt, phù hợp với việc xây dựng móng cọc.
1.3. Nhận xét:
Với cấu tạo địa chất nh- trên phù hợp với việc xây dựng móng cọc, mũi
cọc đ-ợc đặt ở lớp địa chất thứ 5.
đồ án tốt nghiệp
3
Ch/ơng ii
Đánh giá các đặc điểm thuỷ văn
2.1. Đặc điểm thuỷ văn :
Mức n-ớc cao nhất Hcn = +66,3 m.
Mực n-ớc thấp nhất Htn = +58.58 m.
Sông thông thuyền cây trôi. Khổ thông thuyền cấp I m (80x10)
Vào mùa khô mực n-ớc thấp thuận lợi cho việc triển khai thi công công
trình.
®å ¸n tèt nghiÖp
4
PhÇn Ii
ThiÕt kÕ s¬ bé
đồ án tốt nghiệp
5
Ch/ơng i
Ph-ơng án sơ bộ 1
Cầu liên tục đúc hẫng 5 nhịp có nhịp dẫn
1.1. căn cứ đầu t- và thiết kế
1.2. Giới thiệu chung về ph-ơng án
1.2.1. Kết cấu phần trên :
Sơ đồ kết cấu nhịp nh- sau:
2x33 + 45+ 58 + 102 + 58 + 45 + 2x33 m = 440 m
Trong đó
Có 4 nhịp dầm định hình I33m, 5 nhịp liên tục là dầm bê tông cốt thép dự
ứng lực thi công theo ph-ơng pháp đúc hẫng cân bằng.
Chiều cao dầm thay đổi dạng parabol tại vị trí giữa trụ T4 và T5 dầm
cao 6.5 m tại vị trí đỉnh trụ T3 và T6 dầm cao 4.5m chỗ đỉnh trụ và cao 2,5m
tại giữa nhịp.
Mặt cắt ngang gồm một hộp có cấu tạo vách thẳng. Bản đáy hộp rộng
7m có chiều dày thay đổi từ 0.8 ữ 0.25 m tại đỉnh trụ đến giữa nhịp, bản trên
rộng 14.5 m có chiều dày không thay đổi 0.25m, s-ờn dầm dày 0.3 m.
Theo dọc cầu, dầm đ-ợc chia thành các đốt đúc hẫng chiều dài đốt từ 3
ữ 4.5 m, đúc bằng xe treo, riêng hai đầu trụ T2 và T7 có hai đoạn dầm 15m
đúc trên đà giáo.
1.2.2. Kết cấu phần d;ới
Toàn cầu có 8 trụ và hai mố
Các trụ T1,T8 và mố đều dùng 6 cọc khoan nhồi đ-ờng kính 1m. Các
trụ T2, T3, T6, T7, dùng 8 cọc khoan nhồi D = 1.0m . Còn lại trụ T4, T5
dùng 8 cọc khoan đ-ờng kính 1.5m . Chọn sử dụng mố chữ U bê tông cốt
thép.
1.2.3. Mặt cầu và các công trình phụ khác
đồ án tốt nghiệp
6
Lớp phủ mặt cầu xe chạy dày 100 mm. Bao gồm phòng n-ớc 10 mm
lớp bê tông nhựa 50 mm, lớp bê tông bảo vệ 30mm, lớp tạo dốc dày trung
bình 10mm
Mặt cầu có độ dốc ngang 2.0 %
Hệ thống thoát n-ớc dùng ống bố trí dọc cầu để thoát xuống gầm cầu
Toàn cầu có 6 khe co giãn tại các mố, trụ dẫn và cuối nhịp liên tục
Gối cầu dùng gối chậu cao su
Trên trụ T4 bố trí gối cố định
Lan can trên cầu dùng lan can thép.
Hệ thống cột đèn bố trí theo hai thành biên cầu cự ly dự kiến 30 m/cột
đèn.
1.3. Vật liệu
1.3.1. Bê tông
Bê tông dầm chủ dùng BT cấp A
* C-ờng độ chiệu nén của bê tông f
,
c
= 50 MPa
* Mô đun đàn hồi Eb = 3800 KN/cm2
*
bt
= 24 KN/m3
Bê tông trụ dùng BT cấp A
* C-ờng độ chiệu nén của bê tông f
,
c
= 40 MPa
* Mô đun đàn hồi Eb = 3500 KN/cm2
*
bt
= 24 KN/m3
Bê tông cùng loại với trụ.
Vữa xi măng phun trong ống gene Mark150
1.3.2. Cốt thép lấy theo tiêu chuẩn VSL dùng cho dầm liên tục.
Bó thép dự ứng lực, neo và phụ kiện dùng loại 19T13 (VSL) c-ờng độ
cực hạn 1860 KN/m2
Modul đàn hồi E = 195000 Kn/m2
Thanh neo dự ứng lực đ-ờng kính 38mm
Cốt thép th-ờng dùng thép tròn AI và thép có gờ AIII.
đồ án tốt nghiệp
7
1.4. Nội dung tính toán nhịp chính
Trong b-ớc thiết kế ph-ơng án sơ bộ, yêu cầu tính toán kết cấu nhịp
trong giai đoạn khai thác với hai mặt cắt.
Mặt cắt giữa nhịp.
Mặt cắt đỉnh trụ.
Tính một mố, một trụ, kiểm toán tại mặt cắt đỉnh bệ và mặt cắt đáy bệ,
sơ bộ tính và bố trí cọc.
1.4.1. Chọn các kích th;ớc hình học
Trong cầu dầm hộp BTCT liên tục chiều dài nhịp biên th-ờng lấy
khoảng (0.6 0.8) chiều dài nhịp chính, để đảm bảo đ-ờng bao mô men
đ-ợc hài hoà.
Với chiều dài nhịp chính 102 m, Lc = 102 m ta chọn chiều dài nhịp biên
Lb = 61.2 ữ 81.6 m là hợp lý với cầu liên tục 3 nhịp đúc hẫng.
Trong ph-ơng án cầu này là 5 nhịp liên tục đúc hẫng để đảm bảo đ-ờng
bao mô men đ-ợc hài hoà ta chọn các nhịp nh- sau
Chọn Lb1 = 58 (m).
Chọn Lb2 = 45 (m).
Dựa vào các công thức kinh nghiệm mối quan hệ giữa các thông số nh-
chiều dài nhịp, chiều cao hộp, chiều dày nắp hộp, bản đáy ta chọn mặt cắt
ngang kết cấu nhịp nh- hình vẽ:
20
L
15
L
H
box
ữ=
đồ án tốt nghiệp
8
Hình 3.1. Mặt cắt ngang đặc tr;ng của dầm hộp
1.4.2 - Tính các đặc tr;ng hình học của tiết diện
1.4.2.1. Ph;ơng trình đ;ờng cong cao độ đáy dầm.
Cao độ đáy dầm thay đổi theo ph-ơng trình Parabolla: y =x
2
+ bx + c
h
l
xhH
y
h
+
=
2
2
).(
Trong đó
y : là chiều cao dầm tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một
khoảng x.
H : là chiều cao dầm tại mặt cắt trên gối.
h : là chiều cao dầm tại mặt cắt giữa nhịp.
lh : là chiều dài đoạn cánh hẫng có chiều cao thay đổi.
1.4.2.2. Ph;ơng trình thay đổi chiều dày bản đáy
Thay đổi theo ph-ơng trình Parabolla: y = x
2
+ bx + c
h
l
).xh-(H
y
2
d
2
dd
+=
đồ án tốt nghiệp
9
Trong đó:
y : là chiều dày bản đáy tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một
khoảng x.
H
d
: là chiều dày bản đáy tại mặt cắt trên gối.
h
d
: là chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp.
l
d
: là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhịp.
1.4.2.3. Phân chia đốt đúc
Ta chọn chiều dài mỗi khối đúc nh- sau:
Riêng khối K0 trên đỉnh trụ đ-ợc đúc trực tiếp trên đà giáo mở rộng trụ
có chiều dài:
( 4.50 + 1.50 + 1.50 + 4.50 ) = 12 (m).
Sơ đồ khối đúc nh- sau:
nhịp 45m
(1.50 +4.50 + 2x3.0 +4x4.0 +15.0)
trong đó 15,0m là đốt đúc trên đà giáo
nhịp 58m
(1.50 +4.50 + 2x3.0 +4x4.0 +1.0)x2
nhịp 102m
(1.50 + 4.50 + 2x3 + 5x4 + 4x4.50+ 1.00)x2
- Toàn cầu có 5 đốt hợp long đánh số thứ tự từ mố Mo sang M9 là HL1
,HL2, HL3, HL4, HL5
- Toàn cầu có 64 đốt đúc hẫng, kể cả 2 đốt đúc trên đà giáo và các đốt trên
đỉnh trụ đ-ợc đánh số thứ tự nh- hình vẽ
trụ T3,T6
trên đà giáo
K01K7K6K5K4K3K2K8
K9
K10K11K12K13
HL2
hl1
K1
đồ án tốt nghiệp
10
trụ T4,T5
K20
K21
K23K22 K24 K25 K26K27K28K29K30
HL3
K02K19
1.4.2.4. Đặc tr;ng hình học tiết diện:
Sơ đồ cầu liên tục 5 nhịp đúc hẫng đối xứng qua tim cầu, các đốt đúc
đối xứng, ta đánh số thứ tự các đốt đúc nh- hình vẽ , tính cho 1/2 cầu ta có
đặc tr-ng hình học các mặt cắt
Bảng: Các đặc tr;ng hình học của tiết diện
Tên đốt
Chiều dài
đốt
(m)
Chiều cao
MC
(m)
Fo
(m2)
Yc
(m)
Jx
(m4)
K1 15.00 2.50 9.28 0.21 11.83
K2 4.00 2.53 9.50 0.23 13.16
K3 4.00 2.58 10.0 0.26 16.42
K4 4.00 2.76 10.77 0.32 22.42
K5 4.00 3.08 11.82 0.41 32.35
K6 3.00 3.75 12.77 0.49 43.42
K7 3.00 4.24 13.86 0.63 58.63
Ko1 12.00 4.8 15.74 0.81 91.75
Ko2 12.0 5.50 17.81 1.15 164.5
K20 3.00 5.42 16.39 0.95 122.8
K21 3.00 5.38 15.50 0.84 100.6
K22 4.00 4.98 14.67 0.732 82.08
đồ án tốt nghiệp
11
K23 4.00 4.50 13.65 0.610.51 62.41
K24 4.00 4.07 12.73 0.43 47.44
K25 4.00 3.69 11.91 0.36 36.22
K26 4.00 3.36 11.20 0.31 27.95
K27 4.50 3.09 10.61 0.27 21.97
K28 4.50 2.84 10.06 0.24 17.32
K29 4.50 2.66 9.67 0.23 14.34
K30 4.50 2.55 9.41 0.22 12.63
HL 2.00 2.50 9.28 0.21 11.83
1.4.3 - Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ trong thi công và khai thác
Cầu thi công theo ph-ơng pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng, nên trong
từng b-ớc thi công kết cấu sẽ làm việc theo các sơ đồ khác nhau thay đổi liên
tục , ở đây ta thiết kế sơ bộ do đó ta chỉ tính một tr-ờng hợp đại diện nh- sau
Khi thi công thì ta đúc đồng thời trên trụ T3, T4 và tiến hành đúc luôn
đoạn trên đà giáo. Sau khi đúc hết phần cánh hẫng của trụ T3 thì tiến hành
hợp long nhịp 58m và nhịp 45m với đoạn trên đà giáo sau đó đúc tiếp các đốt
còn lại của nhịp 102m và hợp long.
1.4.3.1 Nội lực mặt cắt đỉnh trụ T4 ,T5 trong giai đoạn hợp long nhịp
chính
Tải trọng tác dụng gồm
- Tải trọng 1/2 đốt hợp long coi là tải trọng tập trung đặt ở đầu cánh
hẫng P1/2Hl = 22.272 KN
- Tải trọng thi công rải đều Ptc = 0.024 T/m2 = 3.48 KN/m
- Tải trọng xe đúc đặt cách đầu cánh hẫng 1m Pxđ = 800 KN
- Tĩnh tải rải đều của các đốt đúc DC
Do thiết kế sơ bộ nên ta xếp tải đơn giản nh- hình vẽ và tính mô men tại
trụ nh- công son
Theo 22TCN272 01 thì tải trọng thi công lấy hệ số v-ợt tải là 1.5
đồ án tốt nghiệp
12
P1/2hl
Pxd
Nội lực tại mặt cắt đỉnh trụ T4 và T5 (mô men)là tổng hợp hiệu ứng do tải trọng
thi công, tải trọng xe đúc, tải trọng của 1/2 đốt hợp long, và tĩnh tải các đốt đúc
Ta tổng hợp nh- sau
+ Do xe đúc
Xe đúc có trọng l-ợng 800 KN đặt cách đầu cánh hẫng 1.0m => cách trụ
49m, ta có
M
tc
= 800 x 49 = 39200 KNm
M
tt
= 1.5 x M
tc
= 58800 KNm
+ Do tải trọng thi công
M
tc
= 3.48 x 50 x 25 = 4350 KNm
M
tt
= 1.5 x M
tc
= 6520 KNm
+ Do tải trọng đốt hợp long
M
tc
= 22.272 x 49 = 1091.33 KNm
M
tt
= 1.5 x M
tc
= 1636.99 KNm
+ Do trọng l-ợng các đốt đúc ta lập bảng tính
Tên đốt
L(m)
X (m)
Pi(KN)
M
tc
(KNm)
M
tt
(KNm)
K02 6.00 3.00 2564.64
7693.92 11540.88
K20 3.00 7.50 1180.08
8850.60 13275.90
K21 3.00 10.5 1116.00
11718.00 17577.00
K22 4.00 14.0 1408.32
19716.48 29574.72
K23 4.00 18.0 1310.40
23587.20 35380.80
K24 4.00 22.0 1222.08
26885.76 40328.64
K25 4.00 26.0 1143.36
29727.36 44591.04
K26 4.00 30.0 1075.20
32256.00 38384.00
K27 4.50 34.25 1145.88
39246.39 58869.59
K28 4.50 38.75 1086.48
42101.10 63151.65
K29 4.50 43.25 1044.36
45168.57 67752.86
K30 4.50 47.75 1016.28
48523.37 72791.06
Tổng 335478.80
503218.10
đồ án tốt nghiệp
13
Vậy ta có tổng mô men tại mặt cắt đỉnh trụ là
M
tc
= 380120.13 KNm
M
tt
= 570180.195 KNm
1.4.3.2 Nội lực tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn khai thác
Trong giai đoạn này tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp bao gồm
+ Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng DW
+ Hoạt tải xe LL
+ Lực xung kích
1.4.3.2.1 Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng DW
Với loại tải trọng này hệ số v-ợt tải là 1.5
+ Lớp phủ MC bao gồm
+ Lớp bê tông atphan
+ Lớp bê tông bảo vệ
+ Lớp phòng n-ớc
+ Lớp bê tông tạo dốc
Tên Gọi Chiều Dầy
DW
tc
i
DW
tt
i
Đơn Vị
Lớp bê tông atphan 5 16.3125 28.55 KN/m
Lớp bê tông bảo vệ 3 10.44 18.27 KN/m
Lớp phòng n-ớc 3 4.5216 7.9128 KN/m
Lớp bê tông tạo dốc 1.5 5.22 9.135 KN/m
Tổng 12.5 36.4941 63.865 KN/m
Lớp phủ mặt cầu rải đều trên 1 m dài dầm là
DW
tc
mc
= 18.247 KN/m
DW
tt
mc
= 31.932 KN/m
Ta lấy DW
tc
lc
= 1.0 KN/m
DW
tt
lc
= 1.5 KN/m
+> Trọng l-ợng gờ chắn bánh
Gờ chắn bánh bố trí thể hiện nh- mặt cắt ngang
DW
tc
gc
= 6.0 KN/m
DW
tt
gc
= 9.0 KN/m
Trọng l-ợng rải đều của lan can, gờ chắn
DW
tc
gclc,
= 7.0 KN/m
DW
tt
gclc,
= 10.5 KN/m
Tổng hợp ta có
đồ án tốt nghiệp
14
+> DW
tc
= DW
tc
mc
+ DW
tc
gclc,
= 25.247 KN/m
+> DW
tt
= DW
tt
mc
+ DW
tt
gclc,
= 37.871 KN/m
1.4.3.2.2 Hoạt tải xe LL
Bài toán tính toán cầu là bài toán không gian. ở đây ta sử dụng sơ đồ tính
gần đúng theo bài toán phẳng có thiên về an toàn.
Hoạt tải ở đây bao gồm
HL93
Ng-ời
+> Hệ số phân bố ngang
Với tr-ờng hợp mặt cắt ngang của kết cấu nhịp có một hộp khoảng cách
giữa hai s-ờn hộp lớn nên ta tính hệ số phân bố ngang theo ph-ơng pháp đòn
bẩy. Mặt cắt ngang một hộp đ-ờng ảnh h-ởng phản lực lên hộp sẽ có tung độ
không đổi bằng 1, ta có thể xác định dễ dàng hệ số phân bố ngang
Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng ng-ời
g
ng
= 3
Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng làn
g
lan
= 6
Hệ số phân bố ngang đối với xe hai trục thiết kế
g
trucxe2
= 2
Hệ số phân bố ngang đối với xe tải thiết kế
g
xetaitk
= 2
1.4.3.2.3 Lực xung kích
- Không áp dụng cho tải trọng làn và tải trọng bộ hành
- Lực xung kích cho xe tải thiết kế và xe hai trục thiết kế = 1 + IM/100
Trạng thái giới hạn Công thức Giá trị
TTGH mỏi và giòn 1 + IM/100 1.15
TTGH khác 1 + IM/100 1.25
1.4.3.2.4. Tính nội lực
- Ta dùng ph-ơng pháp xếp tải trực tiếp lên đ-ờng ảnh h-ởng
- Dùng ch-ơng trình SAP2000 vẽ đ-ờng ảnh h-ởng ta có kết quả đ-ờng
ảnh h-ởng mô men mặt cắt giữa nhịp và đỉnh trụ.
Đ;ờng ảnh h;ởng mô men mặt cắt giữa nhịp
đồ án tốt nghiệp
15
Các thông số của đ;ờng ảnh h;ởng
Tổng S = 576.0148
Tổng S+ = 662.3967
Tổng S - = 86.38186
Đ;ờng ảnh h;ởng mô men mặt cắt giữa gối
Các thông số của đ;ờng ảnh h;ởng
Tổng S = 724.469
Tổng S+ = 67.48264
Tổng S - = 791.9695
Ta xếp tải trực tiếp lên đ-ờng ảnh h-ởng ta có
Mặt cắt gữa nhịp
Mô men do tĩnh tải DW
Hệ số v-ợt tải 1.5
M
tc
DVV
= 25.247 x 662.3967 = 16723.53 KNm
M
tt
DVV
= 1.5 x 16723.53 = 25085.29 KNm
đồ án tốt nghiệp
16
Mô men do tải trọng bộ hành
M
tc
ng
= 3 x 9 x 662.3976 = 17884.74 KNm
M
tt
ng
= 31298.29 KNm
Mô men do tải trọng làn
M
tc
lan
= 6 x 9.3 x 662.3976 = 36961.79 KNm
M
tt
lan
= 64683.13 KNm
Mô men do tải trọng xe tải thiết kế thiết kế ( Struck)
M
tc
xetaitk
= 1.25 x 2 x (145 x 13.04 + 145 x 15.883 + 35 x 13.04) = 11625.59
KNm
M
tt
xetaitk
= 20344.78 KNm
Mô men do tải trọng xe hai trục thiết kế thiết kế ( Tendem)
M
tc
truxe2
= 1.25 x 2 x (110 x 14.411 + 110 x 14.411 ) = 7926.05 KNm
M
tt
truxe2
= 13870.59 KNm
Vậy từ kết quả tính toán trên ta thấy mô men do tổ hợp tải trọng Làn + Bộ
hành + Xe tải thiết kế bất lợi hơn
M
tc
= 83195.86 KNm
M
tt
= 124793.79 KNm
Mặt cắt gối
Mặt cắt gối là tính mô men âm do đó đối với xe tải thiết kế ta xếp hai xe và
đ-ợc tổng hợp 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh
tr-ớc xe này cách bánh sau xe kia 15m tổ hợp với 90% tải trọng làn thiết kế
khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4.3m
Mô men do tĩnh tải DW
Hệ số v-ợt tải 1.5
M
tc
DVV
= 25.247 x 791.9695 = 19994.854 KNm
M
tt
DVV
= 1.5 x 19994.854 = 29992.281 KNm
Mô men do tải trọng bộ hành
M
tc
ng
= 3 x 9 x 791.9695 = 21383.18 KNm
M
tt
ng
= 37420.56 KNm
Mô men do tải trọng làn
M
tc
lan
= 6 x 9.3 x 791.9695 = 44191.898 KNm
M
tt
lan
= 77335.823 KNm
đồ án tốt nghiệp
17
Mô men do tải trọng 2 xe tải thiết kế thiết kế
M
tc
xetaitk
= 1.25 x 2 x (145 x(6.514 + 7.731 + 10.529 + 10.463 ) + 35 x
(8.989 + 10.232)) = 14455.25 KNm
M
tt
xetaitk
= 25296.69 KNm
Vậy từ kết quả tính toán trên ta thấy mô men tại mặt cắt trụ nh- sau
M
tc
= 0.9 x 14455.25 x 1.25 + 0.9 x 44191.898 + 21383.18 + 19994.854
= 97412.898 KNm
M
tt
= 170472.57 KNm
Kết luận
Mặt cắt giữa nhịp
Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 124793.79 KNm
Mặt cắt đỉnh trụ
Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 170472.57 KNm
Mômen tính toán trong giai đoạn thi công 570180.195 KNm
đồ án tốt nghiệp
18
1.4.4 Xác định l;ợng cốt thép dự ứng lực và tính duyệt mô men mặt cắt
1.4.4.1 Cốt thép mặt cắt đỉnh trụ.
Mặt cắt đỉnh trụ quy đổi
* Xác định l-ợng cốt thép cần thiết cho mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi
công.
Mômen tính toán trong giai đoạn thi công 570180.195 KNm
- Công thức tính diện tích cốt thép DƯL :
Trong đó :
+) A
ps
: Diện tích cốt thép DƯL
+) d
p
: Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt
thép DƯL
+) f
c
: C-ờng độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f
c
= 50 MPa.
+) b : Bề rộng mặt cắt chịu nén
+) b
w
: Bề dày bản bụng
+) h
f
: Chiều dày cánh chịu nén
+)
1
: Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất,
1
= 0.8 theo 5.7.2.2.
+) f
pu
: C-ờng độ chịu kéo quy định của thép DƯL, f
pu
= 1860 MPa.
)
2
.(
)
22
).(.( 85,0
'
1
a
df
h
a
bbhfM
A
pps
f
Wfctt
ps
=
đồ án tốt nghiệp
19
+) f
py
: Giới hạn chảy của thép DUL, f
py
= 85%f
pu
= 1581 MPa.
+) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với
giả thiết là thép DƯL đã bị chảy dẻo.
+) a = c.
1
: Chiều dày của khối ứng suất t-ơng đ-ơng
+) f
ps
: ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh
định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1.
Với
- Hàm l-ợng thép DƯL và thép th-ờng phải đ-ợc giới hạn sao cho :
42,0
p
d
c
- Giả thiết :
+) Chiều cao bố trí thép DƯL là : a
t
= 20 (cm) => d
P
= 650 20 =
630 (cm)
+) Lấy c = 0,42 d
P
= 0,42 . 630 = 264.6 (cm)
+) Ta có : a = 0,8. c = 0,8 . 264.6 = 211.68 (cm)
- Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ :
Tên gọi các đại l-ợng Kí hiệu
Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ
Mtt 570180.19
KN.m
Hệ số quy đổi hình khối
1
0.8
Cờng độ chịu nén của bê tông fc' 4 KN/cm2
Chiều cao mặt cắt H 650 cm
Chiều cao bố trí cốt thép At 20 cm
Chiều cao có hiệu mặt cắt Dp 630 cm
Bề rộng bản cánh chịu nén B 650 cm
Chiều dày bản cánh chịu nén Hf 80 cm
Bề dày bản bong Bw 100 cm
Chiều cao vùng chịu nén C 264.6 cm
Chiều dày khối ƯS t-ơng đ-ơng A 194.88 cm
ứng suất trung bình trong thép DƯL Fps 160.379
KN/cm2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 523.596
cm2
Số bó 12 tao 12.7 cần thiết n cần 43.63 bó
- Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
+) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 45 bó
+) Diện tích cốt thép bố trí : A
PS
= 540 (cm
2
)
f
f
- 1.04. 2 k
pu
py
=
=
p
pups
d
c
k - 1f f
đồ án tốt nghiệp
20
* Xác định l-ợng cốt thép cần thiết cho mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn khai
thác.
Cách tính t-ơng tự nh- trên ta có.
Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 170472.57 KNm
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 151.181
cm2
Số bó 12 tao 12.7 cần thiết n cần 12.598 bó
- Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
+) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 14 bó
+) Diện tích cốt thép bố trí : A
PS
= 168 (cm
2
)
Tổng số bó cốt thép dự ứng lực cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ là :
n = 14 + 45 = 59 bó.
A
ps
= 708 cm
2
.
1.4.4.2 cốt thép mặt cắt giữa nhịp.
Mặt cắt giữa nhịp quy đổi
Ta tính t-ơng tự nh- trên
Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 124793.79 KNm
- Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt giữa nhịp :
Tên gọi các đại l-ợng Kí hiệu
Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ
Mtt 124793.79
KN.m
Hệ số quy đổi hình khối
1
0.8
Cờng độ chịu nén của bê tông fc' 4 KN/cm2
Chiều cao mặt cắt h 250 cm
đồ án tốt nghiệp
21
Chiều cao bố trí cốt thép at 20 cm
Chiều cao có hiệu mặt cắt dp 230 cm
Bề rộng bản cánh chịu nén b 1450 cm
Chiều dày bản cánh chịu nén hf 26.9 cm
Bề dày bản bong bw 60 cm
Chiều cao vùng chịu nén c 96.6 cm
Chiều dày khối ƯS t-ơng đ-ơng a 77.28 cm
ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 160.379
KN/cm2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 310.914
cm2
Số bó 12 tao 12.7 cần thiết n cần 25.91 bó
- Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt giữa nhịp.
+) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 28 bó
+) Diện tích cốt thép bố trí : A
PS
= 336 (cm
2
)
Mặt cắt giữa nhịp bố trí 28 bó chịu mô men d-ơng.
1.4.4.3. Tính duyệt mô men mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp.
Công thức xác định mô men kháng uốn danh định của mặt cắt chữ T nh- sau
()
+
+
=
2
h
-
2
a
hb-b0.85f
2
a
- df A-
2
a
-df A
2
a
- df A M
f
f1w
'
c
'
s
'
y
'
ssysppspsn
Trong công thức trên :
A
ps
: Diện tích cốt thép DƯL, mm
2
.
d
p
: Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt
thép DƯL, (chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến thớ trên cùng
chiệu kéo là 200)
A
s
: Diện tích cốt thép chiệu kéo không DƯL,chọn 20 thanh đ-ờng
kính 24 mm => A
s
= 9043.2 mm
2
.
f
y
: Giới hạn chảy quy định của cốt thép th-ờng, f
y
= 420 MPa.
d
s
: Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt
thép không có DƯL.
A
s
: Diện tích cốt thép chịu nén chọn
20 thanh đ-ờng kính 24mm,
A
s
= 9043.2 mm
2
.
f
y
: Giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén, f
y
= 420 MPa.
d
s
: Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép
chịu nén, d
s
= 200 mm.
f
c
: C-ờng độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f
c
= 50 MPa.
đồ án tốt nghiệp
22
b : Bề rộng mặt cắt chịu nén.
b
w
: Bề dày bản bong.
h
f
: Chiều dày cánh chịu nén.
1
: Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất,
1
= 0.80 theo 5.7.2.2.
f
pu
: C-ờng độ chịu kéo quy định của thép DƯL, f
pu
= 1860 MPa.
f
py
: Giới hạn chảy của thép DƯL, f
py
= 85%f
pu
= 1581 MPa.
c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với
giả thiết là thép DƯL đã bị chảy dẻo.
p
pu
psw1
'
c
fw
'
c1
'
y
'
ápups
d
f
kA b0.85f
)hb.(b.f0.85 fAAs.fyfA
c
+
+
=
a = c.
1
: Chiều dày của khối ứng suất t-ơng đ-ơng
f
ps
: ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh
định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1.
=
p
pups
d
c
k - 1 f f
f
f
- 1.04. 2 k
pu
py
=
* Duyệt mô men mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công:
Giá trị Aps = 540 cm2
Thay các giá trị vào các công thức ta có :
k = 0.38
c = 436.2 (mm).
a = 348.96 (mm).
f
ps
= 1751.12 (MPa).
Mn = 593911.9 (KNm).
Mr =
Mn
= 1.00 hệ số sức kháng
Vậy Mr = 593911.9 > Mtt = 570180.95 (KNm). => Đạt
đồ án tốt nghiệp
23
* Duyệt mô men mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn khai thác:
Giá trị Aps = 168 cm2
Thay các giá trị vào các công thức ta có :
k = 0.38
c = 137.5 (mm).
a = 110.02 (mm).
f
ps
= 1809.9025 (MPa).
Mn = 190870.7 (KNm).
Mr =
Mn
= 1.00 hệ số sức kháng
Vậy Mr = 190870.7 > Mtt = 170472.57 (KNm). => Đạt
* Duyệt mô men mặt cắt giữa nhịp trong giai đoạn khai thác:
Giá trị Aps = 336 cm2
Thay các giá trị vào các công thức ta có :
k = 0.38
c = 122.237 (mm).
a = 97.78956 (mm).
f
ps
= 1793.53 (MPa).
Mn = 13779.004 (KNm).
Mr =
Mn
= 1.00 hệ số sức kháng
Vậy Mr = 13779.004 > Mtt = 124793.79 (KNm). => Đạt
đồ án tốt nghiệp
24
1.5. Tính trụ T4
Cấu tạo trụ
1.5.1 Tải trọng tác dụng.
1.5.1.1. Trọng l;ợng bản thân
Trọng l-ợng bản thân trụ do các thành phần cấu tạo nên trụ gồm:
Với tải trọng này hệ số v-ợt tải n = 1.25
STT
Hạng
Mục Thể Tích DCtc DCtt
M3 KN KN
1 Đá kê gối
0.96 23.04 28.8
2 Khối neo
0.76 18.24 22.8
3 Thân trụ 262.5 6300 7875
4 Bệ trụ 1038 24912 31140
Tổng
24935.04
31168.8
1.5.1.2 Phản lực tác dụng lên trụ do tĩnh tải của kết cấu nhịp
Tĩnh tải của kết cấu nhịp tác dụng lên trụ trong giai đoạn thi công
đồ án tốt nghiệp
25
Nó chính bằng tổng trọng l-ợng các đốt đúc hẫng (ở đây ta không kể trọng
l-ợng do tải trọng thi công bởi vì sau khi thi công xong các tải trọng này sẽ dỡ
bỏ chỉ còn lại tĩnh tải các đốt đúc tác dụng lên trụ cùng tĩnh tải phần hai và hoạt
tải)
Hệ số tải trọng ở đây là n = 1.25
Ptt = 4476.15 KN
1.5.1.3 Phản lực tác dụng lên trụ do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công
cộng
Ta xác định bằng cách xếp tải trực tiếp lên đ-ờng ảnh h-ởng
Đ-ờng ảnh h-ởng có đ-ợc bằng cách sử dụng ch-ơng trình Sap200
Đ-ờng ảnh h-ởng phản lực gối
Các thông số của đ;ờng ảnh h;ởng
Tổng S = 90.02061
Tổng S+ = 95.43269
Tổng S - = 5.41207
Xếp tải trực tiếp lên ta có
Hệ số v-ợt tải n = 1.5
Ptc = 25.247 x 90.02061 = 2272.75 KN
Ptt = 3409.13 KN
1.5.1.4 Phản lực tác dụng lên trụ do hoạt tải
Theo quy định 22TCN272 01 phản lực tác dụng lên trụ đ-ợc tổ hợp từ
90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế đặt cách nhau 15m Với 90% hiệu ứng
của tải trọng làn và tải trọng bộ hành
Hệ số v-ợt tải ở đây n = 1.75
+> Do tải trọng làn
Plan = 9.3 x 95.43269 x 1.75 x 6 = 9319.002 KN
+> Do tải trọng bộ hành
Png = 9 x 95.43269 x 1.75 x 3 = 4509.195 KN
+> Do xe tải thiết kế
