Bài tập lớn cầu bê tông cốt thép nhịp L = 300m,B=15, K=13,5

BàI tập lớn : Cầu BTCT F2 SV: Mai Văn Toán
BàI tập lớn cầu btct f
2
I.Đề bài:
I.1. Yêu cầu:
1. Thiết kế sơ đồ cầu, phân phối nhịp.
2. Chia đoạn đốt dầm .
3. Chọn kích thớc cơ bản các mặt cắt chia đoạn.
4. Xác định toạ độ bản mặt cầu.
5. Tính toán nội lực tại 2 mặt cắt cơ bản (đỉnh trụ và giữa nhịp)
trong giai đoạn khai thác (dới tác dụng của tải trọng khai thác ) .
I.2.Số liệu:
1. Tổng chiều dài nhịp : L = 300 (m).
2. Hoạt tải : H
30
,XB-80 , Ngời 300 Kg/m
2
.
3. Khổ cầu : K = 10,5 + 2 x1,5 (m) , B = 15 (m).
4. Dạng kết cấu công nghệ : Dầm liên tục ,công nghệ Đúc hẫng.
5. Vật liệu : Tuỳ chọn phù hợp .
6. Bản mặt cầu đặt trên đờng cong có bán kính R = 5000 (m).
II. nội dung thiết kế:
1.Phân phối chiều dài nhịp :
Thiết kế sơ đồ cầu cầu gồm 5 nhịp theo tỷ lệ xấp xỉ :
2.0,65L
max
+ 3.L
max
= 300 (m) L
max

= 69,767 m
Ta chọn đợc:
Nhịp biên L
1
= 43,5 (m).
Nhịp giữa L
max
= 71 (m).
2.Phân đoạn đốt đúc :
Thiết kế các đoạn hợp long l
hl
= 2 (m), đốt K
0
= 12(m) ,đoạn đúc trên đà
giáo dài 7(m) và các đoạn khác chia theo sơ đồ sau :
7x3(m)+3x2,5(m)+12(m)+3x2,5(m)+7x3(m)
Sơ đồ nh hình vẽ :
7
x3m
3
x2,5m
12
m
3
x2,5m
7
x3m
Cao độ mặt cầu nằm trên đờng tròn bán kính R = 5000 (m).
Phơng trình : y = x
2

/R ,trục toạ theo mặt cầu : x = 0 , y=0 ; x = 300 , y= 0
Lớp Cầu Hầm B K39 Trang
1
BàI tập lớn : Cầu BTCT F2 SV: Mai Văn Toán
Bảngxác định cao độ mặ cầu :
Điểm chia
1(H/ long1)
2 3 4 5 6 7
X (m) 8 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5
Y (m) 0.064 0.11025 0.18225 0.27225 0.38025 0.50625 0.65025
Điểm chia 8 9 10 11 12 13(Trụ P 1) 14
X (m) 28.5 31.25 33.75 36.25 40.5 43.5 46.5
Y (m) 0.081225 0.097656 0.113906 0.131406 0.164025 0.189225 0.216225
Điểm chia 15 16 17 18 19 20 21
X (m) 50.75 53.25 55.75 58.5 61.5 64.5 67.5
Y (m) 0.257556 0.283556 0.310806 0.342225 0.378225 0.416025 0.455625
Điểm chia 22 23 24 25(H/L 2) 26 27 28
X (m) 70.5 73.5 76.5 79 81.5 84.5 87.5
Y (m) 0.497025 0.540225 0.585225 0.6241 0.664225 0.714025 0.765625
Điểm chia 29 30 31 32 33 34 35
X (m) 90.5 93.5 96.5 99.5 102.25 104.75 107.25
Y (m) 0.819025 0.874225 0.931225 0.990025 1.045506 1.097256 1.1502563
Điểm chia 36 37(TrụP2) 38 39 40 41 42
X (m) 111.5 114.5 117.5 121.75 124.25 126.75 129.5
Y (m) 1.243225 1.311025 1.380625 1.482306 1.543806 1.606556 1.677025
Điểm chia 43 44 45 46 47 48 49(H/Lgiữa)
X (m) 132.5 135.5 138.5 141.5 144.5 147.5 150
Y (m) 1.755625 1.836025 1.918225 2.002225 2.088025 2.175625 2.25
3.Chọn các kích th ớc cơ bản :
+ H

gối
= 5,2 (m).
+ H
gữa
= 2,6 (m).
+ h
gối
= 0,8 (m)
+ h
gữa
= 0,3 (m
+ B

= 15 (m).
+ B
1
= 7 (m).
+ b = 0,5 (m).
+ l
h
= 3,5 (m).
+ l
b
= 7 (m).
+ h
h
= (0,3ữ0,4) (m).
+h
b
= 0,4 (m).

Các kích thớc của các mặt cắt giữa các đoạn chia đợc tính toán theo qui luật :
Cao độ đáy dầm và mặt trên đáy hộp nằm trên đờng cong Parabol
Lớp Cầu Hầm B K39 Trang
2
BàI tập lớn : Cầu BTCT F2 SV: Mai Văn Toán
y = ax
2
+ bx + c ,( Để đơn giản coi mặt cầu nằm trên mặt phẳng nằm ngang
để tính diện tích mặt cắt ngang ).
Tính cho 1 nhịp chính thì :
Đối với đáy dầm :
Tại x = 0 , y = 0 ; x = 35,5m ,y = 2,6m ; x = 71m , y = 0.
Thay vào ta có : y =- 0,002063x
2
+ 0,14647887x
Đối với mặt trên đáy hộp :
Tại x = 0, y = 0,8 ; x = 35,5m ,y = 2,9m ; x = 71m , y = 0,8.
Thay vào ta có: y =- 0,001666336 x
2
+ 0,118309859x +0,8
Bảng đặc trng mặt cắt ngang:
Mặt cắt x(m) H (m) h (m) B (m) B1 (m) hh (m) lh (m) hb (m) lb (m) b (m) F (m2)
S1 0 0 0,8 15 7 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,65
S2 3 0,4209 0,7191 15 7,1 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,5764
S3 7,25 0,9535 0,6166 15 7,227 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,4599
S4 9,75 1,232 0,5631 15 7,293 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,3887
S5 12,25 1,4848 0,5145 15 7,354 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,3179
S6 15 1,733 0,4667 15 7,413 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,2427
S7 18 1,9682 0,4215 15 7,469 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,1662
S8 21 2,1662 0,3834 15 7,516 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,0979

S9 24 2,3272 0,3525 15 7,554 0,35 3,5 0,4 7 0,5 12,0397
S10 27 2,4509 0,3287 15 7,584 0,35 3,5 0,4 7 0,5 11,9934
S11 30 2,5376 0,312 15 7,604 0,35 3,5 0,4 7 0,5 11,9601
S12 33 2,5871 0,3025 15 7,616 0,35 3,5 0,4 7 0,5 11,9408
S13 35,5 2,6 0,3 15 7,619 0,35 3,5 0,4 7 0,5 11,9357
4.Tính nội lực:
4.1.Tính hệ số phân bố ngang :
(Dầm liên tục mặt cắt ngang hình hộp hai sờn không biến dạng hình học
dới tác dụng của tải trọng nên tính theo phơng pháp đòn bẩy).
Hệ phân bố ngangcủa xe H30:

H30
= 0,5.y
i
= 0,5( 1+1+1+1 ) =2
Hệ phân bố ngang của xe XB80:

H30
= 0,5.y
i
= 0,5( 1+1 ) = 1
Hệ phân bố ngangcủa xe XB80:

H30
= 2.y
i
=2( 1+1 ).1,5 = 3
4.2.Tĩnh tải các giai đoạn :
4.2.1.Tĩnh tải giai đoạn một :
Coi trọng lợng các đốt dầm là phân bố đều và có trị số :

Lớp Cầu Hầm B K39 Trang
3
BàI tập lớn : Cầu BTCT F2 SV: Mai Văn Toán
q
tc
= .F.l Trong đó : F là diện tích mặt cắt
l : Chiều dài đốt đúc
= 2,5 T/m.
4.2.2.Tĩnh tải giai đoạn hai :
Bao gồm : Lớp phủ phần xe chạy , lớp phủ lề ngời đi, lề chắn bánh ,lan can
tay vịn :
Lớp phủ mặt cầu :
Bê tông át phan dày 5cm :0,05.2,3 = 0,115 (T/m
2
)
Lớp bảo hộ dày 3cm: 0,03.2,4 = 0,072 (T/m
2
)
Lớp phòng nớc dày 2cm: 0,02.1,5 = 0,01 (T/m
2
)
Tổng cộng : q
tc
1p
= 0,217 (T/m
2
).
q
tc
1p

= 0,217.15 = 3,442 (T/m).
q
tt
1p
= 3,442.1,5 = 5,163 (T/m
2
).
- Gờ chắn bánh :
P
tc
= 2. 0,25. 0,3. 2,4=0,36 (T/m)
P
tt
=1,5 .0,36 = 0,396 (T/m)
- Lan can tay vịn:
p
g
tc
=0,26 (T/m)
p
g
tt
= 1,1 .0,26=0,276 (T/m)
- Tổng cộng tĩnh tải giai đoạngiai đoạn hai:
q
tc
gd2
=2,79 (T/m)
q
tt

gd2
=3,94 (T/m)
4.3.Tính nội lực kết cấu nhịp trong các giai đoạn :
- Do đặc điểm của công nghệ thi công hẫng , sơ đồ kết cấu bị thay đổi
liên tục qua các giai đoạn thi công . Căn cứ vào trình tự thi công và sơ
đồ kết cấu ta chia ra các giai đoạn tính toán .
- Nội dung tính toán qua các giai đoạn : Tiến hành tính toán nội lực tại
các mặt cắt dới tác dụng của tảI trọng tron từng giai đoạn thi công và
khai thác . Để từ đó tính ra số bó cốt thép DƯL cần thiết tại mỗi mặt cắt
để đảm bảo cho kết cấu đợc an toàn trong suốt qúa trình thi công cũng
nh khai thác . Số bó cốt thép cần thiết phảI đảm bảo mỗi đốt đúc mỗi s-
ờn phảI đợc neo ít nhất 1 bó .
4.3.1.Tính nội lực kết cấu nhịp trong các giai đoạn đúc hẫng :
Lớp Cầu Hầm B K39 Trang
4
BàI tập lớn : Cầu BTCT F2 SV: Mai Văn Toán
- Kết cấu nhịp đợc thi công hẫng cân bằng từ trụ ra và dựa dần
vào các đốt thi công trớc đó .
- Đối với đốt trên trụ K
0
đợc đổ tại chỗ trên ván khuôn
- Các đốt tiếp theo đợc đổ trực tiếp trên xe đúc chuyên dụng ,
chiều dàI lần lợt là : 3 đốt 2,5(m ),7 đốt (3m).
- Sơ đồ làm việc ở giai đoạn này là công xon, khi đó tính với
hẫng lớn nhất .
- Nội dung tính toán trong giai đoạn này là xác định nội lực đễd
lợng cốt thép cần thiết cho mỗi đốt thi công . Số lợng cốt thép và
lực căng trớc phải đảm bảo sn toàn cho kết cấu trongf suốt qúa
trình thi công .
- Các tải trọng gồm có :

+ Tải trọng phần I: Trọng lơựng bản thân từng đốt .
+ Tải trọng bản thân xe đúc : Xe đúc nặng 80(T).
+ Tải trọng ván khuôn : Ván khuôn nặng 20(T).
+ Tải trọng thi công 0,1(/m) rải đều trên toàn bộ cánh hẫng.
Sơ đồ tính toán là sơ đồ hẫng tối đa lớn nhất khi đúc xong đốt cuối
cùng và chuẩn bị hợp long nhng cha tháo xe đúc.
Bảng tính toán cho giai đoạn thi công hẫng: (Trọng lợng bản thân
các khối, tải trọng thi công, trọng lợng ván khuôn và trọng lợng xe
đúc).
Khối K
L
(m) Diện tích Trọng lợng đốt đúc
TT thi
công
TL xe
đúc

mặt cắt
(m2)
[rải đều trên
khối(T/m)] (T/m) (T)
K1 2,5 12,4599264 31,14981597 0,1 20
K2 2,5 12,3886958 30,97173954 0,1 20
K3 3 12,317913 30,79478252 0,1 20
K4 3 12,2427006 30,60675154 0,1 20
K5 3 12,1662283 30,41557079 0,1 20
K6 3 12,0979012 30,24475304 0,1 20
K7 3 12,0397399 30,09934972 0,1 20
K8 3 11,9933861 29,98346513 0,1 20
K9 3 11,9601026 29,90025645 0,1 20

K10 3 11,9407735 29,8519337 0,1 20
Mô men tại mặt cắt đỉnh trụ :
Mặt cắt Mô men Lực cắt
M
tc
(T.m) M
tt
(T.m) Q
tc
(T) Q
tt
(T)
A_A -13451,43 - 14796,57 1083,89 1192.279

Lớp Cầu Hầm B K39 Trang
5
BµI tËp lín : CÇu BTCT F2 SV: Mai V¨n To¸n
Líp CÇu HÇm B K39 Trang
6