Đồ án tốt nghiệp tính toán bản mặt cầu

Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
tÝnh to¸n b¶n mỈt cÇu
1.TÝnh to¸n b¶n hÉng
1.1 C¸c lo¹i t¶i träng t¸c dơng lªn b¶n
Träng lỵng b¶n th©n b¶n
Träng lỵng líp phđ + lan can
Ho¹t t¶i ngêi ®i bé (kh«ng cã xe ®i)
Ta x¸c ®Þnh M,Q t¹i mỈt c¾t ngang 1-1 ; 2-2 vµ kiĨm to¸n t¹i 2 mỈt c¾t ngang trªn
1.2.X¸c ®Þnh M,Q t¹i mỈt c¾t ngang 1-1
-Do tÜnh t¶i 1 (xÐt cho 1m dµi cÇu)
M
1
= -g .1,0
2
/2 .1,1
g = 0,25 .1 .2,5 = 0,625 T/m
Thay sè vµo ®ỵc M
1
= -0.345 T.m
Lùc c¾t Q
1
= 0,625 .2,5 .1,1 = 1,71875 T
-Do tÜnh t¶i 2 (xÐt cho 1m dµi cÇu ) t¶i träng gåm :
+Lan can tay vÞn b»ng thÐp 0,161 T/m
+Líp phđ bª t«ng mỈt cÇu g = 0,224 .1,5 = 0.336 T/m
M
2
= -0.336 .0.75(0.75/2 + 0.25) - 0,161 .0.8 = - 0,2863 T.m
Q
2

= 0,161 + 0.336 . 0,8 = 0,4298 T
-Do t¶i träng ngêi ®i bé q = 0,3 T/m
2
, n = 1,4
M
3
= -0,3.0,6. 0.3.1,4 = - 0,0756 T.m
Q
3
= 0,3 .0.6 .1,4 = 0,252 T
Néi lùc tỉng céng t¹i mỈt c¾t ngang 1-1.
M
1
= M
i
= -0.7069 T.m
Q
1
= Q
i
=2,4006 T
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
3 -
1
1
2

2
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
1.3.X¸c ®Þnh néi lùc t¹i mỈt c¾t ngang 2-2.
-Do tÜnh t¶i 1 (xÐt cho 1m dµi cÇu)
M
1
= -g .1,9
2
/2 .1,1
g = 0,25 .1 .2,5 = 0,625 T/m
Thay sè vµo ®ỵc M
1
= -1.2409 T.m
Lùc c¾t Q
1
= (0,625 .1,9 + 0,15.0,9. 1 .2,5/2).1,1 = 1,492 T
-Do tÜnh t¶i 2 (xÐt cho 1m dµi cÇu ) t¶i träng gåm :
+ Lan can tay vÞn b»ng thÐp 0,161 T/m
+ Gê ch¾n b¸nh 0,15 T/m
+ Líp phđ bª t«ng mỈt cÇu g = 0,224 .1,5 = 0,336 T/m
M
2
= -0,336.1,5(1,5/2 + 0,15) - 0,161.1,8 - 0,15.0,15
2
/2
= -0,7451T.m
Q
2
= 0,161 + 0,336 .1,5 +0,15 = 1,187 T

-Do t¶i träng ngêi ®i bé q = 0,3 T/m
2
, n = 1,4
M
3
= -0,3.1,0.(1,0/2 + 0,25) .1,4 = -0.315 T.m
Q
3
= 0,3 .1,0 .1,4 = 0,42 T
Néi lùc tỉng céng t¹i mỈt c¾t ngang 2-2.
M
2

= M
i
= -2.301 T.m
Q
2
= Q
i
= 3.099 T
B¶ng tỉng hỵp néi lùc trong b¶n hÉng
MỈt c¾t M« men (T.m) Lùc c¾t (T)
1-1 -0.7069 2,4006
2-2 -2.301 3.099
1.4. TÝnh to¸n l ỵng cèt thÐp vµ tiÕn hµnh kiĨm to¸n
C¨n cø vµo yªu cÇu cèt thÐp trong b¶n thêng d > 10mm
Sè lỵng cèt thÐp cho 1m réng b¶n tõ 5 : 11 thanh , víi cÇu « t« thêng lÊy 12 : 14
mm, cù ly gi÷a chóng < 20.d vµ trong b¶n hÉng cÇu « t« chØ ®Ỉt cèt thÐp bªn trªn ®Ĩ chÞu
m« men ©m

Ta chän 6 thanh Φ = 14mm (cã F
t
= 9,234 cm
2
) cho 1m dµi b¶n kho¶ng c¸ch gi÷a
c¸c thanh lµ 20 cm vµ tiÕn hµnh kiĨm to¸n
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
4 -
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
M < R
u
. b . x . (h
o
- x/ 2) (Do chØ bè trÝ cèt thÐp ®¬n )
ChiỊu cao cã hiƯu cđa b¶n h
0
= 25 - 2.d = 22,2 cm
ChiỊu cao vïng bª t«ng chÞu nÐn
x = R
t
F
t
/ R
u
.b = 2400 . 9,234 / 190 .100 = 1,195 cm

R
u
.b.x.(h
o
-x/2) = 190.100. 1,195.(22,2 - 1,195/2)
= 490485 KG.cm =4.905 T.m
VËy M < R
u
.b.x.(h
o
-x/ 2) => §¹t
2.TÝnh to¸n b¶n mỈt cÇu
V× kÕt cÊu nhÞp cã bè trÝ dÇm ngang nªn ngêi ta cho r»ng c¸c dÇm ngang liªn kÕt
víi c¸c dÇm chđ vµ kh«ng xÐt ph©n phèi t¶i träng b¶n mỈt cÇu, b¶n mỈt cÇu chØ lµm viƯc
cơc bé.
Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm ngang lµ 3.5 m, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 dÇm chđ 8 m.
TØ sè : L
d
/ L
n
= 8 / 3.5 > 2
VËy b¶n mỈt cÇu tÝnh to¸n nh b¶n kª 2 c¹nh cã chiỊu song song víi chiỊu xe ch¹y.
Néi lùc ®ỵc x¸c ®Þnh cho 1m réng b¶n.
2.1.X¸c ®Þnh t¶i träng
2.1.1.X¸c ®Þnh tÜnh t¶i
TÜnh t¶i t¸c dơng lªn b¶n mỈt cÇu gåm :
+ TÜnh t¶i b¶n th©n b¶n mỈt cÇu líp phđ mỈt cÇu
+ TÜnh t¶i líp phđ mỈt cÇu
g
c

= 1,1.g
1
c
+1,5.g
2
c
= 1,1.0,25.1.2,5 + 1,5.0,13.1.2,2
= 1,1165 T/m
2
( 0,13 chiỊu dµy trung b×nh líp phđ )
2.1.2.Ho¹t t¶i
T¶i träng t¸c dơng gåm:
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
5 -
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
+ Ho¹t t¶i H30 vµ XB80.
TÝnh to¸n do ®oµn xe H30 ,XB80 xÕp 1 b¸nh xe t¹i vÞ trÝ bÊt lỵi gi÷a nhÞp tÝnh to¸n
cđa b¶n mỈt cÇu .
Do chiỊu dµi ph©n bè cđa t¶i theo chiỊu däc cÇu t¬ng ®èi nhá nªn trêng hỵp nµy
cã thĨ coi nh lùc tËp trung.
-Víi xe H30 .
M« men M
0
x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®Ỉt t¶i tËp trung
M

O
= g
c
.x
a
.(l
a
-x
a
) + n
h
.(1+) .P .x
a
2
/ b .l
a
C«ng thøc trªn ®ỵc x¸c ®Þnh víi gi¶ thiÕt ®Ỉt ®ỵc c¶ 2 b¸nh sau vµo chiỊu dµi nhÞp
tÝnh to¸n l
a
víi ®iỊu kiƯn l
a
/ 2 >= d
- Víi xe H30 d=1,6m
ë ®©y l
a
/ 2 < d nªn chØ xÕp ®ỵc 1 trơc b¸nh xe
Ta vÉn cã thĨ ¸p dơng c«ng thøc trªn víi d = 0 .
Khi ®ã ta cã M
o
= g

c
.l
a
2
/ 8 + n
h
.(1+) .P .l
a
/ 2 .b .4
- Víi xe XB80 còng gi¶ thiÕt ®Ỉt ®ỵc c¶ 3 trơc b¸nh xe lªn chiỊu dµi nhÞp tÝnh to¸n
b¶n mỈt cÇu
Lý ln nh trªn ta xÕp ®ỵc 1 trơc b¸nh xe lªn lµ bÊt lỵi nhÊt
Khi ®ã : M
0
= g
c
.l
a
2
/ 8 + n
h
.(1+) .P .l
a
/ 2 .b .4
2.2. X¸c ®Þnh néi lùc
2.2.1. X¸c ®Þnh m« men cơc bé
a.Do tÜnh t¶i + H30
ChiỊu réng tiÕp xóc cđa b¸nh xe víi mỈt cÇu theo ph¬ng chun ®éng
Xe H
30

a
2
= 0,2
a
1
= a
2
+ 2H = 0,2 + 2. 0,1 = 0,4 (m)
H: ChiỊu dµy líp phđ mỈt cÇu : H = 0,1m (chiỊu dµy máng nhÊt cđa b¶n)
ChiỊu réng tiÕp xóc theo ph¬ng ngang cÇu
b
2
= 0,6 m
b
1
= b
2
+ 2H = 0,6 + 2 . 0,1 = 0,8 (m) < l
a
/ 3 = 0.96m
b = b
1
+ l
a
/ 3 =1,76
M
o
= g
c
.l

a
2
/ 8 + n
h
.(1+) .P .l
a
/ 8 .b
l
a
= 2.9 m ; n = 1,4 , (1+) =1,222.
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
6 -
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
P : T¶i träng 1 trơc b¸nh xe 12T
M
o
= 1,1165 .2.9
2
/ 8 + 1,4 .1,222 .12 .2.9/ 8 .1,76
= 4,3135 T.m
b.Do tÜnh t¶i + XB80
M
0
= g
c

.l
a
2
/ 8 + n
h
.(1+) .P .l
a
/ 2 .b .4
n = 1,1 ; P = 20T
+ Néi lùc XB80

+ tÜnh t¶i
a
2
= 0,2m a
1
= 0,4
b
2
= 0,8m b
1
= 0,8 + 2.0,1 = 1 m > l
a
/ 3
b = b
1
+ 2.9 / 3 = 1,96 m
M
0
= 1,1165 .2,9

2
/ 8 + 1,1 .20 .2,9/1,96 .8 = 4,1206 T.m
2.2.2. Lùc c¾t cơc bé
Ta x¸c ®Þnh víi t¶i träng tÝnh to¸n t¹i c¸c tiÕt diƯn ë mÐp dÇm ngang b»ng c¸ch
xÕp t¶i lªn ®êng ¶nh hëng nh÷ng t¶i träng P/2 ph©n bè trªn chiỊu dµi a
1
Q = g
c
.(l
a
/ 2 - x
0
) + n
h
.(1+) .P/2 .(y
1
/ a
x
+ y
2
/a
1
)
a.Xe H30
y
1
= 0,91 a
x
= 1,2 ( C¸c tung ®é ®.a.h Q vµ chiỊu réng lµm viƯc
y

2
= 0,171 ; a
1
= 1,76 t¬ng øng víi tõng t¶i träng riªng biƯt.)
x
0
: kho¶ng c¸ch tõ mÐp tiÕt diƯn ®ang xÐt tíi gèi.
Q=1,1165.2,9/2+1,4.1,222.(0,91/1,2+0,171/1,76).12/2 = 10,148 T
b.Do XB80
Q = g
c
.(l
a
/ 2 - x
0
) + n
h
.(1+) .P/2 .y
1
/a
x

= 1,1165 .2,9/2 + 1,1 .20/2 .0,91/1,2 = 9,553 T
2.2.3. Néi lùc tÝnh to¸n do t¶i träng cơc bé b¸nh xe
a.Tû sè x¸c ®Þnh m« men h
c
/ h = 0.25/1,4 = 0,1786 < 1/4 = 0,25
Ta cã k
1/2
= 0,5

K
gèi
= -0,7
b.B¶ng thèng kª néi lùc b¶n mỈt cÇu lµm viƯc cơc bé
M
gèi
(T.m) M
1/2
(T.m) Q
gèi
(T)
H30+TÜnh t¶i -3,01945 2,15675 10,148
XB80+TÜnh t¶i -2,88442 2,0603 9,553
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
7 -
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
2.2.4.TÝnh to¸n bè trÝ cèt thÐp b¶n mỈt cÇu
a.TÝnh l ỵng cèt thÐp cÇn thiÕt
-ChiỊu cao cã hiƯu cđa b¶n
h
o
= h - 2.d = 22,2 cm
Víi d lµ ®êng kÝnh cèt thÐp trong b¶n d = 14mm lo¹i CT5
R
t

= 2400 kg/cm
2
*TÝnh cèt thÐp chÞu m« men ©m M
(-)
= 3,01945 T.m
A = M/R
u
.b .h
o
2
b lµ bỊ réng 1m b¶n
Thay sè vµo cã A = 0,02599
 = 1 -
02599,0.21 −
= 0.02633
F
t
=  .R
u
.b .h
o
/ R
t
= 6,134 cm
2
Chän 6 thanh 14 cã F
t
= 9,234 cm
2

*TÝnh cèt thÐp chÞu m« men d¬ng M
(+)
= 2,15675 T.m
A = M/R
u
.b .h
o
2
b lµ bỊ réng 1m b¶n
Thay sè vµo cã A=0,024722
 = 1 -
024722,0.21 −
= 0.02504
F
t
=  .R
u
.b .h
o
/ R
t
= 4,36cm
2
Chän 5 thanh 14 cã F
t
= 7,695 cm
2

b.KiĨm to¸n
+ KiĨm to¸n kh¶ n¨ng chÞu m« men

M < R
u
.b .x.(h
o
- x/2) + R
t
’
.F
t
’
(h
o
-a
’
)
Ta chØ xÐt R
t
’
.F
t
’
khi x > 2.d = 2,8cm
x = R
t
.F
t
/ R
u
.b = 2400 .9,234 / 190 .100 = 1,1664 cm
nªn bá qua sù lµm viƯc cđa cèt thÐp chÞu nÐn

M
gh
= 190 .100 .1,1664 .(22 - 1,1664/2)
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
8 -
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: Th.S Ngô Châu Phương
= 474630,6 kg.cm = 4,746306 T.m > M
max
=> §¹t
+ KiĨm to¸n theo lùc c¾t
Do trong b¶n kh«ng bè trÝ cèt thÐp ®ai ,cèt thÐp xiªn th× c«ng thøc kiĨm tra cã
d¹ng
Q
max
< R
b
k
.b .h
o
R
b
k
lµ cêng ®é chÞu kÐo däc trơc cđa bª t«ng 11kg/cm
2
Q

gh
= 11 .22 .100 = 24200 kg = 24,2 T > Q
max
=> §¹t
Sinh Viên
:
Vương Hùøng Vân, CĐB-K39

Trang -
9 -