đồ án thiết kế cầu bê tông, dầm I căng sau
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.87 MB, 337 trang )
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 1
MỤC LỤC
PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC .
Chương I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
:
6
1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 7
Chương II : LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. Lan can 9
2.2. Lề bộ hành 12
2.3. Bó vỉa 15
Chương III : BẢN MẶT CẦU
3.1. Số liệu tính toán 19
3.2. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 19
3.3. Tính nội lực cho bản congxon 20
3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 23
3.5. Tính nội lực cho bản dầm giữa 27
3.6. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 31
3.7. Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 32
Chương IV : DẦM NGANG
4.1. Các số liệu về dầm ngang 34
4.2. Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang 34
4.3. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 39
Chương V : DẦM CHÍNH
5.1. Các số liệu ban đầu 48
5.2 Nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm chủ 49
5.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 56
5.4. Tổng hơp hoạt tải và tónh tải 66
5.4.1 Mômen 66
5.4.2. Lực cắt 66
5.5. Bố trí cáp cho dầm chủ 68
5.6. Kiểm toán 78
Chương VI : TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH
6.1. Số liệu thiết kế cốt đai 84
6.2. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt gối 84
6.3. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt giữ nhòp 88
PHẦN 2: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG SAU
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 2
Chương 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1 Kích thước hình học & vật liệu thi công cầu 97
1.2 Trình tự thi công 99
Chương 2 : LAN CAN
2.1 Thanh lan can 100
2.2 Cột lan can 101
2.3 Gờ chắn bánh 104
2.4 Bản lề bộ hành 109
Chương 3 : BẢN MẶT CẦU
3.1 Tính nội lực 111
3.2 Thiết kế cốt thép 118
Chương 4 : DẦM NGANG
4.1 Tính nội lực 122
4.2 Kiểm toán dầm ngang 125
Chương 5 : DẦM CHỦ
5.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 130
5.2 Tính hệ số phân ngang 133
5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 137
5.4 Xác đònh nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 140
5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 146
5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 146
5.7 Tính mất mát US 151
5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 156
5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 158
5.10 Kiểm toán lực cắt 161
5.11 Tính thép cẩu móc dầm 167
5.12 Tính độ vồng, độ võng 168
PHẦN 3: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC
CHƯƠNG 1 :KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
1.1 Số liệu đầu vào: 174
1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 175
CHƯƠNG IITÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH
2.1 Kiểm toán thanh lan n1 179
2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 180
2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 182
2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 183
2.5. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 185
2.6. Kiểm toán bó vỉa chòu tải trọng va xe
:
186
CHƯƠNG IITHIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 3
3.1. Mô hình tính toán bản mặt cầu: 190
3.2. tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 190
3.3. Hệ số tính 191
3.4. Tính toán nội lực bản mặt cầu 191
3.5. Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 195
3.6.Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng : 198
CHƯƠNG
4
THIẾT KẾ DẦM NGANG
4.1. Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang 202
4.2. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 207
4.3. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 209
4.4. Thiết kế cốt đai cho dầm ngang 212
CHƯƠNG 5TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG
5.1. Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 215
5.2. Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm trong 216
5.3. Hệ số phân bố ngang cho các dầm biên 217
CHƯƠNG 6 TÍNH TÓAN NỘI LỰC DẦM CHỦ
6.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: 220
6.2. Xác đònh nội lực tại các mặt cắt đặc trưng : 223
CHƯƠNG 7KIỂM TỐN DẦM CHỦ
7.1. Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ: 231
7.2 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực : 231
Mặt cắt I-I
Mặt cắt II-II
Mặt cắt III-III
Mặt cắt IV-IV
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 4
Bảng 7.2 tọa độ trọng tâm cáp DƯL
7.3. Xác đònh đặc trưng hình học tại các mặt cắt :
234
7.4 Tính toán mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 237
7.5 Kiểm toán dầm: 240
7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm toán khả năng chòu cắt 247
PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU
Chương 1
:
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.
Error! Reference source not found.
256
2. Yêu cầu 256
3. Chọn thêm số liệu. 256
4. Bố trí mặt cắt ngang cầu. 256
Chương 2: TÍNH TỐN LAN CAN VÀ TAY VỊN
1. Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.256
2. 2. Xác đònh khả năng chòu lực của tường lan can
.
257
3. Xác đònh khả năng chòu lực của thanh và cột lan can.260
4. Tổ hợp va xe.261
5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan
can.
264
Chương 3 :
TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU
1. Chọn lớp phủ mặt cầu: 267
2. Tính toán bản hẫng 267
2.1 Số liệu tính toán. 267
2.2 Xác đònh nội lực. 268
2.3 Thiết kế cốt thép. 271
2.4 Kiểm tra vết nứt. 273
3. 3. Tính toán bản loại dầm. 274
Chương 4 :
TÍNH TỐN DẦM NGANG
1. Số liệu tính toán. 280
2. Xác đònh nội lực tónh tải tác dụng lên dầm phụ : 280
3. Xác đònh nội lực do hoạt tải gây ra: 281
4. Thiết kế cốt thép 285
Ni
Yi
NixYi
Ni
Yi
NixYi
Ni
Yi
NixYi
Ni
Yi
NixYi
6 50 300 6 50 300 6 50 300 8 50 400
6 100 600 6 100 600 6 100 600 8 100 800
6 150 900 6 150 900 6 150 900 8 150 1200
2 775.8 1551.6 2 594.4 1188.7 2 432.1 864.3 2 200 400
2 825.8 1651.6 2 644.4 1288.7 2 482.1 964.3
2 875.8 1751.6 2 694.4 1388.7 2 532.1 1064.3
2 925.8 1851.6 2 744.4 1488.7
26
8606.4 26 7154.8
26
5857.1
26
2800
Y1
= 331.017
Y2
= 275.186
Y3 = 225.275
Y4 = 107.692
1ps
d
= 668.98
2ps
d
= 724.81
3ps
d
= 774.72
4ps
d
= 892.31
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 5
5. Kiểm tra vết nứt. 290
Chương 5 :
TÍNH TỐN DẦM CHÍNH (DƯL )
1. Lựa chọn kích thước hình học của dầm 293
2. Tính toán hệ số phân bố ngang 294
3. Xác đònh nội lực. 297
4. 4. Lựa chọn số lượng cáp và bố trí cáp. 309
5. Xác đònh đặc trưng hình học của tiết diện qua từng giai đoạn làm việc. 313
6. Tính toán mất mát ứng suất. 319
7. Tính toán trong giai đoạn truyền lực căng. 323
8. Tính toán chòu nén ở trạng thái giới hạn sử dụng. 324
9. Tính toán chòu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ. 326
10. Chọn cốt thép thường 329
11. Thiết kế lực cắt. 329
TÀI LIỆU THAM KHẢO 338
Phần 1 :
THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 6
TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC
CHƯƠNG 1
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN:
- Khổ cầu: B - K = 11.5 m – 1.2m
- Chiều dài nhòp dầm chính: L = 22 m.
- Số dầm chính: 8 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm chính: 1.8 m.
- Số dầm ngang: 5 dầm.
- Khoảng cách 2 dầm ngang: 5.5 m
- Khoảng cách 2 trụ lan can: 2m
- Loại dầm chữ T
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 7
- Phương pháp: căng trước
1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU:
- Thanh và cột lan can (phần thép):
Thép CT3:
y
f MPa 240
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Lề bộ hành, lan can:
Bêtông:
'
c
f 30 MPa
-5 3
c
2.5 10 N / mm
Thép AII:
y
f 280 MPa
5 3
s
7.85 10 N /mm
- Dầm chính, dầm ngag, mối nối:
Bê tông:
'
c
f 50 MPa
5 3
c
2.5 10 N / mm
Thép AII:
y
f 280 MPa
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Cáp D.Ư.L đường kính danh đònh 12.7 mm có:
2
ps
A 100.1 mm
pu
f 1838.16 MPa
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 8
Hình 1.1. Boá trí chung
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 9
CHƯƠNG 2
LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. LAN CAN:
2.1.1. Thanh lan can
- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong
d = 92 mm
- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm
- Khối lượng riêng thép lan can:
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Thép cacbon số hiệu CT3:
y
f =240 MPa
2.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can
Hình 2.1. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can
- Theo phương thẳng đứng (y):
+ Tónh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can
2 2 2 2
-5
D -d 100 -92
g 7.85 10 3.14 0.095 N / mm
4 4
+ Hoạt tải:
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
Tải tập trung: P = 890 N
- Theo phương ngang (x):
+ Hoạt tải:
Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
Tải tập trung: P = 890 N
2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can
* Theo phương y:
- Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp:
2 2
y
g
g L 0.095 2000
M 47500 N.mm
8 8
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 10
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Tải phân bố:
2 2
y
w
w L 0.37 2000
M 185000 N.mm
8 8
+ Tải tập trung:
y
P
P L 890 2000
M 445000 N.mm
4 4
* Theo phương x:
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Tải phân bố:
2 2
x
w
w L 0.37 2000
M 185000 N.mm
8 8
+ Tải tập trung:
x
P
P L 890 2000
M 445000 N.mm
4 4
* Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can:
2
2
y y y
x x
LLDC g LL w P
w P
M . M ( .M M )
M M
- Trong đó:
+
: là hệ số điều chỉnh tải trọng:
D I R
. .
Với:
D
0.95
: hệ số dẻo
I
0.95
: hệ số quan trọng
R
1.05
: hệ sốù dư thừa
0.95 0.95 1.05 0.95
+
DC
1.25
: hệ số tải trọng cho tónh tải
+
LL
1.75
: hệ số tải trọng cho hoạt tải
2 2
M 0.95
1.25 47500 1.75 (185000+445000) 1.75 (185000+
445000)
1521620 N.mm
2.1.1.3. Kiểm tra khả năng chòu lực của thanh lan can
n
.M M
Trong đó:
+
: là hệ số sức kháng:
= 1
+ M: là mômen lớn nhất do tónh và hoạt tải
+ M
n
: sức kháng của tiết diện
n y
M f S
S là mômen kháng uốn của tiết diện
3 3 3 3 3
3.14
S .(D d ) (100 92 ) 21716 mm
32 32
n
M 240 21716 = 5211840 N.mm
n
.M 1 5211840 = 5211840 N.mm 1521620 N.mm
Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chòu lực
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 11
2.1.2. Cột lan can
Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2)
Hình 2.2. Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can
Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chòu lực lực xô ngang vào cột và kiểm tra
độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân
* Kiểm tra khả năng chòu lực của cột lan can:
- Kích thước:
1 2
h 650 mm; h 350 mm; h 300 mm
- Lực tác dụng: (chỉ có hoạt tải)
+ Lực phân bố: w = 0.37 N/mm ở 2 thanh lan can ở hai bên cột truyền vào cột 1 lực
tập trung: P’= w.L = 0.37 x 2000 = 740 N
+ Lực tập trung: P = 890 N
+ Suy ra lực tập trung vào cột là:
P'' P' P 740+890 = 1630 N
- Ta kiểm toán tại mặt cắt A-A:
Hình 2.3. Mặt cắt A-A
- Mômen tại mặt cắt A-A:
A A 2
M P'' h P'' h
1630 650 1630 300 1548500 N.mm
- Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chòu lực khi:
n LL A A
M . .M
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 12
- Sức kháng của tiết diện:
n y
M f S
+ S mômen kháng uốn của tiết diện
3
3
2
3
8 174
130 8
2
91 130 8
I
12
12
S 218395.68 N/ mm
Y 95
n y
.M f S 240 218395.68 = 52414962.53 N.mm
- Vậy
n
M 52414962.53 M 1548500 N / mm
Mặt cắt A – A đảm bảo khả năng chòu lực
* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can:
K.
140
r
l
Trong đó:
+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu
+
1070 mm
l
: chiều dài không được giằng (
hl
)
+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện ở
nay là nhỏ nhất)
Hình 2.4. Mặt cắt B-B
I
r
A
Với:
I : mômen quán tính của tiết diện:
3
3
4
2
8 124
130 8
I 2 10342656 mm
66 130 8
12
12
A : diện tích tiết diện:
2
A 130 8 2 124 8 3072 mm
10342656
r 58 mm
3072
K. 0.75 1070
13.8 140
r 58
l
. Vậy thỏa mãn điều kiện độ mảnh
2.2. LỀ BỘ HÀNH
2.2.1. Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm:
* Xét trên 1000 mm dài
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 13
- Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3 N/mm
- Tónh tải: DC = 1000 x 100 x 0.25 x 10
-4
= 2.5 N/mm
Hình 2.5. Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành
2.2.2. Tính nội lực
- Mômen tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Do tónh tải:
2 2
DC
DC.L 2.5 1000
M 312500 N.mm
8 8
+ Do hoạt tải:
2
2
PL
PL.L 3 1000
M 375000 N.mm
8 8
- Trạng thái giới hạn cường độ:
U DC DC PL PL
M . M M
0.95 (1.25 312500 1.75 375000) 994531 N.mm
- Trạng thái giới hạn sử dụng:
S DC PL
M M M 312500 375000 687500 N.mm
2.2.3. Tính cốt thép:
- Tiết diện chòu lực b x h = 1000 mm x 100 mm
- Chọn a’ = 20 mm: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép ngoài bê tông:
- d
s
= h – a’ = 100 – 20 = 80 mm
- Xác đònh chiều cao vùng nén a:
2 2 2
u
s s
'
c
2 M
2 994531
a d d 80 80 0.54 mm
0.85 f b 0.9 0.85 30 1000
- Bản lề bộ hành có 28 MPa< f'
c
= 30 Mpa < 56 Mpa
'
1 c
0.05 0.05
0.85 .(f 28) 0.85 (30 28) 0.836
7 7
- Xác đònh khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà c:
1
a 0.54
c 0.646 mm
0.836
- Xác đònh trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 14
s
c 0.646
0.008 0.45
d 80
bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo
- Xác đònh diện tích cốt thép:
'
2
c
S
y
0.85 f a b
0.85 30 0.54 1000
A 49.18 mm
f 280
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 1000 100 321.43 mm
f 280
- Chọn
10a200
1000 mm có 5 thanh thép (diện tích A
s
= 392.5 mm
2
) và theo phương
dọc lề bộ hành bố trí
10a200
Hình 2.6. Bố trí cốt thép trên lề bộ hành
2.2.4. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm tra nứt)
- Tiết diện kiểm toán:
Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 mm x 100 mm
- Khoảng cách từ thớ chòu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chòu kéo gần nhất:
c
d a' 20 mm
< 50 mm
- Diện tích của vùng bê tông bọc quanh 1 nhóm thép:
2
c c
A 2 d b 2 20 1000 40000 mm
- Diện tích trung bình của bê tông bọc quanh 1 thanh thép:
c
2
A 40000
A 8000 mm
n 5
- Mômen do ngoại lực tác dụng vào tiết diện:
s
M 687500 N.mm
- Khối lượng riêng của bêtông:
3
c
2500 Kg/ m
- Môđun đàn hồi của bêtông:
1.5
c c c
E 0.043 f '
1.5
0.043 2500 30 2994.48 MPa
- Môđun đàn hồi của thép:
s
E 200000 MPa
- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:
s
c
E 200000
n 7.69
E 2994.48
- Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 15
s s
s
A 2 d b
x n 1 2
b n A
392.5 2 80 1000
7.69 1 2 20.70 mm
1000 5.262 392.5
-Mômen quán tính của tiết diện bê tông khi đã nứt:
3
2
cr s s
3
2 4
b x
I n A (d x)
3
1000 14.16
7.69 392.5 (80 20.70) 11560296.11 mm
3
-Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:
s
s s
cr
M
687500
f d x n 80 20.70 7.69 27.12 MPa
I 11560296.11
- Khí hậu khắc nghiệt:
Z 23000 N / mm
- Ứng suất cho phép trong cốt thép:
sa
3
3
c
Z 23000
f 423.66 MPa
d A 20 8000
-So sánh:
sa y
f 423.66 MPa 0.6 f 0.6 280 168 MPa
chọn
y
f 168 MPa
để kiểm
tra:
s
f 27.12 MPa 168 MPa
. Vậy thoả mãn điều kiện về nứt
2.3. Bó vỉa
- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chòu lực của bó vỉa dạng tường như sau:
+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo
+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải
Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can
Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN)
Chiều dài lực tác
dụng(mm)
Phương mằm ngang
Ft = 240
Lt = 1070
Phương thẳng đứng
F
V
= 80
L
V
= 5500
Phương dọc cầu
F
L
= 80
L
L
= 1070
+ Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng
W t
R F
2
c c
W b W
c t
M .L
2
R 8 M 8 M .H
2 L L H
Khi xe va vào giữa tường:
2
t t b W
c
c
L L 8 H.(M M .H)
L
2 2 M
Khi xe va vào đầu tường:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 16
2
t t b W
c
c
L L H.(M M .H)
L
2 2 M
Trong đó:
W
R
: sức kháng của lan can
W
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục thẳng đứng
c
M
: sức kháng mômen trên một đơn vò chiều dài đối với trục nằm ngang
b
M
: sức kháng của dầm đỉnh
H : chiều cao tường
c
L
: chiều dài đường chảy
t
L
: chiều dài phân bố của lực theo phương dọc cầu
F
t
: lực xô ngang quy đònh ở bảng 2.1
2.3.1. Xác đònh
c
M
: (Tính trên 1000 mm dài)
- Tiết diện tính toán b x h = 1000 mm x 100 mm và bố trí cốât thép (hình 2.7)
Hình 2.7. Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa the phương đứng
- Cốt thép dùng
14a200
mm, 1000 mm dài có 5 thanh
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.
- Diện tích cốt thép A
s
:
2 2
2
s
. 3.14 14
A 5 5 769.3 mm
4 4
- Chọn a’ = 26 mm (khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép ngoài của bê tông)
s
d h a' 200 26 174 mm
- Xác đònh chiều cao vùng nén a:
S y
'
c
A f
769.3 280
a 8.45 mm
0.85 f b 0.85 30 1000
- Khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà:
1
a 8.45
c 10.11 mm
0.836
- Xác đònh trừơng hợp phá hoại của tiết diện:
s
c 10.11
0.058 0.45
d 175
Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 17
n S y s
a
8.45
M A f (d ) 769.3 280 37853713.1 N.mm
174
2
2
- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1 mm:
n
c
M 37853713.1
M 37853.713 N.mm/mm
1000 1000
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 1000 200 642.86 mm
f 280
Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.2. Xác đònh
W
M H
-
W
M H
: Là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:
- Tiết diện tính toán b x h = 300 mm x 200 mm và bố trí cốt thép (hình 2.8)
Hình 2.8. Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu
- Cốt thép dùng 2
14
mm
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.
- Diện tích cốt thép A
s
:
2 2
2
s
. 3.14 14
A 2 2 307.72 mm
4 4
- Ta có a’= 40 mm
ds h a' 200 40 160 mm
- Xác đònh chiều cao vùng nén:
a
S y
'
c
A f
307.72 280
a 11.26 mm
0.85 f b 0.85 30 300
- Khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà:
1
a 11.26
c 13.47 mm
0.836
- Xác đònh trừơng hợp phá hoại của tiết diện:
s
c 13.47
0.084 0.45
d 160
Tiết diện thuộc trường hợp phá hoại dẻo
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 18
n S y s
a
11.26
M A f (d ) 307.72 280
160
2
2
12815676.38 N.mm
- Sức kháng uốn cốt thép ngang trên toàn bộ chiều cao bó vỉa:
w n
M H M 12815676.38 N.mm
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 300 200 192.82 mm
f 280
Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.3. Chiều dài đường chảy
c
(L )
Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên
b
M 0
* Với trường hợp xe va vào giữa tường:
- Chiều dài đường chảy:
2
t t b W
C
c
L L 8 H.(M M .H)
L
2 2 M
2
C
1070 1070 8 300 (0 12815676.38)
L 1583.22 mm
2 2 37853.713
- Sức kháng của tường:
2
c c
W b W
c t
M .L
2
R 8 M 8 M .H
2 L L H
2
W
2 37853.713 1583.22
R 8 0 8 12815676.38
2 1583.22 1070 300
399538.25 N
t W
F 240000 N R 399538.25 N
Thoả mãn
* Với trường hợp xe va vào đầu tường:
2
t t b W
c
c
L L H.(M M .H)
L
2 2 M
2
C
1070 1070 300 (0 12815676.38)
L 1157.73 mm
2 2 37853.713
- Sức kháng của tường:
2
c c
W b W
c T
M .L
2
R M M .H
2 L L H
2
W
2 37853.713 1157.73
R 0 12815676.38
2 1157.73 1070 300
292162.47 N
t W
F 240000 N R 292162.47 N
Thoả mãn
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 19
CHƯƠNG 3
BẢN MẶT CẦU
3.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
- Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L
2
= 1850 mm
- Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L
1
= 5500 mm
- Xét tỷ số:
1
2
L 5500
2.97 1.5
L 1850
bản làm việc theo1 phương mặc dù bản được kê trên 4
cạnh
- Chiều dày bản mặt cầu: h
f
= 200 mm
- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:
+ Lớp bêtông Atphan dày 50 mm
+ Lớp bêtông Ximăng bảo vệ dày 40 mm
+ Lớp phòng nước dày 5 mm
- Độ dốc ngang cầu: 1.5 % được tạo bằng thay đổi độ cao đá vỉa ở tại mỗi gối
3.2. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong đó
phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm
đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
Hình 3.1. Sơ đồ tính bản mặt cầu
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 20
3.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng)
Hình 3.2. Sơ đồ tính cho bản congxon
3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản congxon
3.3.1.1. Tónh tải
Xét tónh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu:
Hình 3.3. Tónh tải tác dụng lên bản congxon
* Trọng lượng bản thân:
5
2 f c
DC 1000 h 1000 200 2.5 10 5 N / mm
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 21
* Trọng lượng lan can, lề bộ hành:
- Trọng lượng tường bêtông:
5
1 1 1 c
P 1000 b h 1000 250 650 2.5 10 4062.5 N
Trong đó:
b
1
= 250 mm: bề rộng của lan can phần bê tông
h
1
= 650 mm: chiều cao của lan can phần bê tông
- Trọng lượng lề bộ hành người đi: (tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can
phần bê tông chòu một nửa)
5
2 2 c
2
b h 1000
100 1000 2.5 10 1000
P 1250 N
2 2
- Trong lượng thanh lan can tay vòn: trên 1 nhòp có hai thanh: Ф100 dày 4 mm, dài 2000
mm
Một thanh lan can có trọng lượng:
2 2 2 2
5
3 s
D d 100 92
P ' . . .L 7.85 10 3.14 2000 190 N
4 4
- Trên toàn chiều dài cầu có 11 nhòp:
Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:
3 3
P ' 11 2 P ' 11 2 190 4180 N
- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép
1 2 3
T ; T ; T
và 2 ống thép liên kết Ф 90 dày 4mm, dài 120 mm (hình 3.3)
Cột lan can=Tấm thép
1
T
+ Tấm thép
2
T
+Tấm thép
3
T
+ Ống liên kết
Hình 3.4. Chi tiết cột lan can
* Trọng lượng tấm thép
1
T
:
122.46 N
* Trọng lượng tấm thép
2
T
:
51.92 N
* Trọng lượng tấm thép
3
T
:
19.39 N
* Trọng lượng ống thép Ф90:
2.04 N
+ Trọng lượng một cột lan can:
3
P '' 122.46 51.92 19.39 2.04 195.81 N
Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhòp 22000 mm có 12
cột
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 22
+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:
3 3
P '' P '' 12 195.81 12 2349.7 N
- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:
3
3
P ' P '' 4180 2349.72 6529.72 N
- Ta sẽ quy một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng này thành lực phân bố dọc cầu có
giá trò:
3
3
tt
P ' P ''
6529.72
0.3 N / mm
L 22000
Suy ra: trọng lượng lan can phần thép trên 1000 mm chiều dài bản:
3
P 0.3 1000 300 N
- Vậy trọng lượng toàn bộ lan can lề bộ hành trên 1000 mm chiều dài bản mặt cầu tác
dụng lên bản hẫng:
3 1 2 3
DC P P P 4062.5 1250 300 5612.5 N
3.3.1.2. Hoạt tải
- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có tải của
người đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê
tông chòu một nửa, là lực tập trung tại đầu bản congxon)
3
PL
PL 1000 b 3 10 1000 1200
P 1800 N
2 2
(b = 1200 mm: bề rộng phần lề bộ hành)
3.3.2. Nội lực trong congxon
- Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5):
Hình 3.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
D R I
Trong đó:
D
0.95 :
hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 23
I
1.05
: hệ số quan trọng
R
0.95
: hệ sốù dư thừa (mức thông thường)
0.95 1 1 0.95
- Giá trò môme âm tại ngàm:
2
b
DC 2 DC 3 PL PL
L
M DC DC b P b
2
(L
b
= 725 mm: chiều dài bản hẫng)
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
DC
1.25
;
PL
1.75
;
0.95
2
u
725
M 0.95 1.25 5 1.25 5612.5 725 1.75 1850 725
2
7003726.56 N.mm
+ Trạng thái giới hạn sử dụng:
DC
1
;
PL
1
;
0.95
2
s
725
M 1 1 5 1 5612.5 725 1 1850 725
2
5375875 N.mm
3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên
Bản đặt trên 2 gối là 2 dầm chủ, nhòp của bản là khoảng cách giữa hai dầm
L
2
= 1850 mm, cách tính ta sẽ tính như dầm đơn giản đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng
1000 mm
3.4.1. Tónh tải và nội lực do tónh tải tác dụng lên bản dầm biên
3.4.1.1. Tónh tải
- Trọng lượng bản thân:
5
2 f c
DC 1000 h 1000 200 2.5 10 5 N / mm
- Trọng lượng lề bộ hành người đi truyền xuống bó vỉa:
5
2 2 c
2
b h 1000
100 1000 2.5 10 1000
P 1250 N
2 2
- Trọng lượng bó vỉa:
5
4 4 4 c
P b h 1000 200 300 2.5 10 1000 1500 N
(b
2
= 100 mm bề dày lề bộ hành, b
4
= 200 mm chiều rộng bó vỉa, h
4
= 300 mm chiều
cao bó vỉa)
3 2 4
DC P P 1250 1500 2750 N
- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:
+ Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu:
DW
h 95 mm
+ Trọng lượng riêng lớp phủ:
5 3
c
' 2.3 10 N / mm
5
DW c
DW h 1000 ' 95 1000 2.3 10 2.19 N / mm
3.4.1.2. Nội lực
- Sơ đồ tính như sau:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 24
Hình 3.6. Sơ đồ tính bản dầm
-Với L
2
’
= 725 mm; L
2
”
= 1125 mm; L
2
= 1850 mm
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
D R I
+
D
:
Hệ số độ dẻo, trường hợp thiết kế thông thường
D
0.95
+
R
:
Hệ số dư thừa, bản dầm có tính dư
R
0.95
+
I
:
Hệ số quan trọng,
I
1.05
0.95 0.95 1.05 0.95
- Giá trò mômen dương tại giữa nhòp:
2 2
DC DW
3 2
2 2 2
DC DW 2 2 2 DC
DC L '
DC L L
DW
M l '' (L L ')
8 4 2 2
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
DC
1.25
;
DW
1.5
;
0.95
2 2
DC DW
u
5 1850 2.19 1850
M 0.95 1.25 1.5 1125 (1850 725)
8 4 2
2750 725
1.25 4648935.59 N.mm
2
+ Trạng thái giới hạn sử dụng:
DC
1
;
DW
1
;
1
2 2
DC DW
s
6
5 1850 2.19 1850
M 1 1.25 1 1125 (1850 725)
8 4 2
2750 725
1 3.78506719 10 N.mm
2
3.4.2. Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm
3.4.2.1. Hoạt tải
- Gồm có 2 hoạt tải: tải trọng người đi truyền xuống bản mặt cầu thông qua bó vỉa, tải
trọng xe 3 trục đặt như hình 3.6:
- Với
2
L ' 725 mm
;
2
L " 1125 mm
;
2
L "' 175 mm
- Tải người: lực tập trung có giá trò như sau
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 25
3
PL
PL 1000 b 3 10 1000 1200
P 1800 N
2 2
(b = 1200 mm bề rộng lề bộ hành)
- Tải xe3 trục: đặt một bánh xe 3 trục (hình 3.7)
Hình 3.7. Tải trọng động tác dụng lên bản biên
3.4.2.2. Nội lực
Sơ đồ tính được thể hiện như trên hình vẽ
- Bề rộng bánh xe tiếp xúc với bản mặt cầu 510 mm
- Diện truyền tải của bánh xe xuống bản mặt cầu:
1 DW
b 500 2 h 510 2 95 700 mm
1 1
b' b 700 mm
- Giá trò tải p:
1
P 145000
p 103.57 N / mm
2 b 2 700
- Diện làm việc của bản:
+ Khi tính mômen âm tại gối:
2
SW 1220 0.25 L 1220 0.25 1850 1682.5 mm
+ Khi tính mômen dương tại giữa nhòp:
2
SW 660 0.55 L 660 0.55 1850 1677.5 mm
- Giá trò mômen tại giữa nhòp:
+ Do tải xe3 trục:
LL 2
1 2
LL 1 2 2 2
b' L
1 1
M (1 IM) 1.2 p b' (L L "' ) ( L "')
2 2 2 2
* Trạng thái giới hạn cường độ:
0.95
;
LL
1.75
;
IM 0.25
