THIẾT kế cầu dầm THÉP LIÊN hợp bê TÔNG cốt THÉP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (637.31 KB, 57 trang )
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Chương 1
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU
1.1 Yêu cầu thiết kế
Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép
1.2 Các số liệu ban đầu
− Quy trình thiết kế: 22TCN272 – 05
− Hoạt tải tiêu chuẩn: + HL93
+ PL: 3kN/m2
− Chiều dài nhịp: Lnh =27m
− Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 27 – 2.0,4 = 26,2m
− Bề rộng toàn cầu: B = 8 + 2.1+ 2.0,5 = 11m
− Liên kết: Bu lông cường độ cao
− Dầm chủ: Dầm tổ hợp dùng liên kết hàn
− Vật liệu: Thép hợp kim thấp cường độ cao cấp 345
+ Cường độ chịu kéo: fu = 450MPa
+ Cường độ chảy: fy = 345MPa
− Chiều dày bản mặt cầu: ts = 19cm
− Cường độ chịu nén của bê tông:
f c'
= 30MPa
1.3 Lựa chọn kích thước dầm chủ và bản bê tông
1.3.1 Kích thước cơ bản của dầm chủ
− Số lượng dầm chủ: n = 5
− Khoảng cách giữa các dầm: S = (1800 – 2500)mm = 2200mm
− Chiều cao dầm thép: h =
1
1
÷ .Ltt
30 20
= (873 – 1310)mm = 1200mm
− Bề rộng cánh chịu nén: bc = (300 – 400)mm = 300mm
− Chiều dày cánh chịu nén: tc = (20 – 30)mm = 30mm
− Bề rộng cánh chịu kéo: bt = (400 – 600)mm = 500mm
− Chiều dày cánh chịu kéo: tt = (20 – 30)mm = 30mm
− Bề rộng sườn: tw = (14 – 20)mm = 20mm
− Chiều cao sườn dầm: Dw = h – tc – tt = 1200 – 30 – 30 = 1140mm
1
1
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
− Modun đàn hồi của thép: Es = 2.105MPa
1.3.2 Kích thước cơ bản của bản bê tông
− Chiều cao phần vuốt mở rộng: th = (100 – 150)mm = 110mm
− Bề rộng phần vuốt mở rộng: bh = (100 – 150)mm = 110mm
− Chiều dày bản mặt cầu: ts = 190mm
− Khối lượng riêng của bê tông:
γc =
2500kG/m3
− Modun đàn hồi của bê tông:
−
'
1,5
E c = 0,043.γ1,5
c . f c = 0,043.2500 . 30
= 29440Mpa
MAT CAT NGANG CAU
(TL 1:40)
1/2 M? T C? T GI? A NH?P
1/2 M? T C? T G? I
11000
500
1000
4000
4000
1000
500
L? P BÊ TÔNG NH? A DÀY 7CM
L? P PHÒNG NU? C D? NG PHUN
250
2%
2%
V? CH SON
1200
500
B? N M? T C? U 19CM
V? CH SON
1100
2200
2200
2200
2200
1100
1.3.3 Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu
b2
b2
b2
b1
bg
bn
s
de
Hình 1.3.3.1.1. Bề rộng tính toán của bản bê tông
− Xác định b1: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:
2
2
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
+
1
L tt
8
+ 6ts +
= 3275mm
1
2 t w
max
1 b
4 c
= 6.190 +
1
2 .20 = 10mm
max
1 .300 = 75mm
4
= 1215mm
+ de = 1100mm
− Xác định b2: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau:
+
1
L tt
8
+ 6ts +
+
= 3275mm
1
2 t w
max
1 b
4 c
= 6.190 +
1
2 .20 = 10mm
max
1 .300 = 75mm
4
= 1215mm
S 2200
=
= 1100mm
2
2
=> Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm biên:
bng = b1 + b2 = 1100 + 1100 = 2200mm
=> Bề rộng tính toán của bản bê tông dầm trong:
bg = 2.b2 = 2.1100 = 2200mm
500
30
1200
20
300
30
300
1140
1500
110
190
190
30
500
110
1200
20
1140
1200
1416
300
30
26
30
26
MAT CAT DAM THEP
(TL 1:25)
20
500
1140
2200
2200
30
MAT CAT LIEN HOP DAM TRONG
(TL 1:25)
MAT CAT LIEN HOP DAM BIEN
(TL 1:25)
Hình 1.3.3.1.2. Mặt cắt dầm
1.4 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt tiết diện
3
3
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.4.1 Xác định DTHH mặt cắt dầm thép
− Diện tích mặt cắt:
ANC = bc.tc + bt.tt + tw.Dw
− Momen tĩnh của tiết diện đi qua đáy dầm thép:
SNC =
t
t
D
b c .t c . h − c ÷+ b t .t t . t + t w .D w . w + t t ÷
2
2
2
− Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hòa:
Y=
SNC
A NC
− Momen quán tĩnh của mặt cắt dầm thép:
+ Momen quán tĩnh bản bụng:
2
Iw =
t w .D3w
D
+ t w .D w . w + t t − Y ÷
12
2
+ Momen quán tĩnh bản cánh chịu nén:
2
Icf =
b c .t 3c
t
+ bc .t c . h − Y − c ÷
12
2
+ Momen quán tĩnh bản cánh chịu kéo:
2
Itf =
b t .t 3t
t
+ b t .t t . Y − t ÷
12
2
=> INC = Iw + Icf + Itf
Bảng 1.4.1.1.1.1. Bảng kết quả tính DHTT mặt cắt dầm thép
Các đặc trưng hình học của mặt cắt
Diện tích mặt cắt
Momen tĩnh của tiết diện đi qua đáy dầm
Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hòa
Momen quán tĩnh bản bụng
Momen quán tĩnh bản cánh chịu nén
Momen quán tĩnh bản cánh chịu kéo
Momen quán tĩnh của mặt cắt dầm thép
Kí hiệu
ANC
SNC
Y
Iw
Icf
Itf
INC
Giá trị
46800
2,457.107
525
2,597.109
3,921.109
3,903.109
1,042.1010
Đơn vị
mm2
mm3
mm
mm4
mm4
mm4
mm4
1.4.2 Xác định DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực ngắn hạn
− Hệ số quy đổi:
4
4
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
n=
Es
Ec
=
200000
= 6,793
29442
Lấy n = 8
− Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bê tông:
1
A s = bs .t s + b c .t h + 2. b h .t h
2
+ Diện tích mặt cắt quy đổi:
AST = A NC +
AS
n
− Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với TTH I-I của tiết diện dầm thép:
SST =
1
ts
th
1
2
bs .t s . h − Y + t h + ÷+ b c .t h . h − Y + ÷+ 2. .b h .t h .(h − Y + .t h )
n
2
2
2
3
− Khoảng cách từ TTH I-I đến trọng tâm tiết diện liên hợp:
Z=
SST
AST
− Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Momen quán tĩnh của dầm thép:
I 'NC = I NC + A NC .Z 2
+ Momen quán tĩnh của phần bản bê tông:
2
3
ts
1
bs .t s
Is =
+ bs .t s . h − Y − Z + t h + ÷
n
2
12
+ Momen quán tĩnh của phần vút bản cánh:
2
2
1 bc .t 3h
th
b h .t 3h
1
2
Ih =
+ bc .t h h − Y − Z + ÷ + 2.
+ 2. .b h .t h . h − Y − Z + .t h ÷
n 12
2
36
2
3
5
5
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
=>
IST = I'NC + IS + I h
Bảng 1.4.2.1.1.1. Bảng kết quả tính DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực ngắn hạn
Các đặc trưng hình học của mặt cắt
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Diện tích bản bê tông
Diện tích quy đổi mặt cắt
Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với
TTH I-I của tiết diện dầm thép
Khoẳng cách từ TTH I-I đến trọng tâm tiết
diện liên hợp
Momen quán tĩnh dầm thép
As
AST
SST
463100
1,394.105
8,020.107
mm2
mm2
mm3
Z
478,788
mm
I'NC
2,591.1010
mm4
Momen quán tính của phần bản bê tông
Momen quán tính của phần vút bản cánh
Momen quán tính của tiết diện liên hợp
Is
Ih
IST
8,012.109
2,386.108
3,416.1010
mm4
mm4
mm4
1.4.3 Xác định DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực dài hạn
− Hệ số quy đổi:
n’ = 3.n = 3.8= 24
− Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bê tông:
1
A s = bs .t s + b c .t h + 2. b h .t h
2
+ Diện tích mặt cắt quy đổi:
A LT = A NC +
AS
n'
− Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với TTH I-I của tiết diện dầm thép:
SLT =
t
1
t
1
2
b .t . h − Y + t h + s ÷+ b c .t h . h − Y + h ÷+ 2. .b h .t h .(h − Y + .t h )
' s s
n
2
2
2
3
− Khoảng cách từ TTH I-I đến trọng tâm tiết diện liên hợp:
Z' =
SLT
A LT
− Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp:
+ Momen quán tĩnh của dầm thép:
6
6
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
I'NC = I NC + A NC .Z '2
+ Momen quán tĩnh của phần bản bê tông:
2
t s
1 bs .t s3
Is = '
+ bs .t s . h − Y − Z'+ t h + ÷
n 12
2
+ Momen quán tĩnh của phần vút bản cánh:
2
2
1 b c .t 3h
th
b h .t 3h
1
2
Ih = '
+ b c .t h h − Y − Z'+ ÷ + 2.
+ 2. .b h .t h . h − Y − Z'+ .t h ÷
n 12
2
36
2
3
=>
I LT = I'NC + IS + I h
Bảng 1.4.3.1.1.1. Bảng kết quả tính DTHH mặt cắt liên hợp – chịu lực dài hạn
Các đặc trưng hình học của mặt cắt
7
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Diện tích bản bê tông
Diện tích quy đổi mặt cắt
Momen quán tĩnh của tiết diện liên hợp với
TTH I-I của tiết diện dầm thép
Khoẳng cách từ TTH I-I đến trọng tâm tiết
diện liên hợp
Momen quán tĩnh dầm thép
As
ALT
SLT
463100
7,641.104
2,661.107
mm2
mm2
mm3
Z’
252,780
mm
I'NC
1,610.1010
mm4
Momen quán tính của phần bản bê tông
Momen quán tính của phần vút bản cánh
Momen quán tính của tiết diện liên hợp
Is
Ih
ILT
7,963.109
4,525.108
2,452.1010
mm4
mm4
mm4
7
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Chương 2
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
2.1 Tĩnh tải tác dụng lên KCN
2.1.1 Tĩnh tải giai đoạn I
2.1.1.1 Trọng lượng sườn gia cường
− Trọng lượng của sườn tăng cường:
÷
÷
do = (Dw 3Dw) = (1340 4020)mm
g sgc = t sgc .h sgc .bsgc .γ thep
q stc =
KN
Σg sgc .n sgc
n.L tt
Bảng 2.1.1.1.1.1. Bảng số liệu sườn gia cường
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Chiều dày sườn gia cường
tsgc
16
Chiều cao sườn gia cường
hsgc
1140
Bề rộng sườn gia cường
bsgc
140
Khoảng cách giữa các sườn gia cường
do
2620
Số sườn gia cường theo dọc cầu
nd
13
Số sườn gia cường theo ngang cầu
nn
8
Số sườn gia cường
nsgc
104
Trọng lượng
gsgc
0,2
Trọng lượng SGC trên 1m dầm chủ
qsgc
0,159
Đơn vị
mm
mm
mm
mm
thanh
thanh
thanh
kN
kN/m
2.1.1.2 Trọng lượng dầm ngang ở mặt cắt đầu dầm
− Cấu tạo:
(TL 1:25)
2200
700
1200
1500
250
2200
A
250
A
2200
8
8
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Hình 2.1.1.2.1. Liên kết ngang tại mặt cắt gối
− Chiều cao dầm ngang:
hdn = (0,6 – 0,7)hdc = (720 – 840)mm
− Trọng lượng của dầm ngang:
q dn =
Σg dn .n dn .Ldn
n.L tt
Bảng 2.1.1.2.1.1. Số liệu dầm ngang mặt cắt gối
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Số hiệu thép làm liên kết ngang tại gối
I700
Chiều cao dầm ngang
hdn
700
Bề rộng bản cánh
b
2200
Chiều dày bản cánh
t
20,8
Chiều dày bản bụng
tw
12,7
Trọng lượng trên 1m
gn
1,37
Số lượng dầm ngang theo phương dọc cầu
nd
2
Số lượng dầm ngang theo phương ngang cầu
nn
4
Tổng số dầm ngang trên toàn cầu
ndn
8
Khoảng cách giữa các dầm ngang
adn
26,2
Chiều dài mỗi thanh liên kết ngang
Ldn
2,14
Trọng lượng dầm ngang trên 1m dầm chủ
qdn
0,179
Đơn vị
mm
mm
mm
mm
kN/m
dầm
dầm
dầm
m
m
kN/m
2.1.1.3 Trọng lượng hệ liên kết ngang ở giữa dầm
− Cấu tạo:
(TL 1:25)
2200
800
250
1200
1500
150
2200
2200
Hình 2.1.1.3.1. Liên kết ngang tại mặt cắt giữa nhịp
9
9
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
− Chiều cao hệ liên kết ngang:
hdn = (0,6 – 0,7)hdc = (720 – 840)mm
− Trọng lượng của hệ liên kết ngang:
alkn = 2.do = 2.2,620 = 5240m
q lkn =
Σg lkn .n lkn .Llkn 0,151.112.2, 24
=
= 0, 228KN / m
n.L tt
5.33, 2
− Hệ liên kết ngang bằng thép L 100x100x10
Bảng 2.1.1.3.1.1. Số liệu hệ liên kết ngang tại mặt cắt giữa nhịp
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Chiều cao hệ liên kết ngang
hlkn
800
mm
Số hệ LKN theo phương dọc cầu
nd
5
hệ
Số hệ LKN theo phương ngang cầu
nn
4
hệ
Tổng số hệ LKN trên toàn cầu
nlkn
20
hệ
Khoảng cách giữa các hệ LKN
alkn
5,240
m
Bề rộng bản cánh thép góc
bg
100
mm
Chiều dày bản cánh thép góc
tg
10
mm
Trọng lượng trên 1m
glkn
0,151
kN/m
Thanh trên, dưới
Số thanh liên kết ngang
n
2
thanh
Số lượng thanh
nlkn
40
thanh
Chiều dài thanh
Llkn
2,14
m
Thanh xiên
Số thanh liên kết ngang
n
2
thanh
Số lượng thanh
nlkn
40
thanh
Chiều dài thanh
Llkn
2,285
m
Trọng lượng LKN trên 1m dầm chủ
qlkn
0,197
kN/m
2.1.1.4 Trọng lượng liên kết dọc
− Cấu tạo:
10
10
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
5240
LIÊN K? T D? C DU? I
5240
5240
5240
2200
2200
400
Hình 2.1.1.4.1. Cấu tạo hệ liên kết dọc
− Trọng lượng của liên kết dọc:
q lkd =
Σg lkd .n lkd .L lkd
n.L tt
− Hệ liên kết dọc bằng thép L 100x100x10
Bảng 2.1.1.4.1.1. Bảng số liệu liên kết dọc
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Bề rộng cánh thép góc
bg
100
Chiều dày bản cánh thép góc
tg
10
Trọng lượng thanh trên 1m dài
glkd
0,151
Chiều dài 1 thanh liên kết dọc
Llkd
5,683
Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang
nt
4
Số khoang của hệ lên kết dọc
nk
5
Số thanh liên kết dọc toàn cầu
nlkd
20
Trọng lượng LKD trên 1m dài dầm chủ
qlkd
0,131
Đơn vị
mm
mm
kN/m
m
thanh
khoang
thanh
kN/m
2.1.1.5 Xác định tĩnh tải GDI
− Tĩnh tải giai đoạn I
+ Trọng lượng bản thân dầm chủ
qdc = A.
γ thep
= 0,0468.78,5 =3,674kN/m
+ Trọng lượng hệ liên kết ngang, dầm ngang cầu tính cho 1m dài dầm chủ
+ Trọng lượng sườn gia cường tính cho 1m dài dầm chủ
11
11
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu tính cho 1m dài dầm chủ
+ Trọng lượng mối nối tính cho 1m dài dầm chủ
+ Trọng lượng bản bê tông mặt cầu
qbmc = As.
γ bt
= 0,4631.25 = 11,578kN/m
− Tĩnh tải giai đoạn I được xác định:
DC tc = q dc + q dn + q lkn + q sgc + q lkd + q bmc + q mn
Bảng 2.1.1.5.1.1. Bảng tổng hợp tính toán tĩnh tải GĐI
Các đại lượng
Kí hiệu
Giá trị
Trọng lượng bản thân dầm chủ
qdc
3,674
Trọng lượng dầm ngang trên 1m dài dầm chủ
qdn
0,179
Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m dài dầm chủ
qlkn
0,197
Trọng lượng sườn gia cường trên 1m dài dầm chủ
qsgc
0,159
Trọng lường liên kết dọc trên 1m dài dầm chủ
qlkd
0,131
Trọng lượng bản mặt cầu
qbmc
11,578
Trọng lượng mối nối
qmn
0,367
Tĩnh tải GDI tiêu chuẩn
DCtc
15,809
Đơn vị
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
kN/m
2.1.2 Tĩnh tải giai đoạn II
− Tĩnh tải GD II
+ Trọng lượng lớp phủ (lớp phòng nước dạng phun)
+ Trọng lượng lan can
Bảng 2.1.2.1.1.1. Bảnh tính tĩnh tải GĐ II
Các đại lượng
Kí hiệu
Dầm biên Dầm trong
Trọng lượng lan can
Bề rộng phần dưới chân lan can
bdlc
500
Bề rộng phần trên chân lan can
btlc
250
Chiều cao chân lan can
hlc
500
Trọng lượng phần chân lan can
qclc
5,469
Trọng lượng lan can + tay vịn
qlc
0,1
Lớp phủ mặt cầu
Chiều dày lớp bê tông asphalt
hap
70
70
Bê rộng
B
1,7
2,2
γ pu
Trọng lượng riêng lớp phủ
22,5
22,5
Đơn vị
mm
mm
mm
kN/m
kN/m
mm
m
kN/m3
− Trọng lượng phần chân lan can:
12
12
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
( 0, 25 + 0,5 ) .0, 25 = 5, 469kN / m
q clc = 25. 0,5.0, 25 +
÷
2
− Trọng lượng lớp phủ dầm biên:
qlpb = B.
γ pu
.hap = 1,7.22,5.0,07 = 2,678kN/m
− Trọng lượng lớp phủ dầm trong:
qlpt = B.
γ pu
.hap =2,2.22,5.0,07= 3,465kN/m
− Tĩnh tải giai đoạn II
+ Với dầm biên:
DWtcb
= qclc + qlc + qlpb = 5,469 + 0,1 + 2,835 = 8,246kN/m
+ Với dầm trong:
DWtct
= qlpt = 3,465kN/m
2.1.3 Tính toán nội lực
Xác định nội lực tại các mặt cắt
− Mặt cắt có momen lớn nhất: mặt cắt giữa nhịp L/2
− Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: mặt cắt gối
− Mặt cắt có momen và lực cắt lớn: mặt cắt L/8 và L/4
− Mặt cắt bố trí mối nối dầm: để kiểm toán mối nối dầm L/3
13
13
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
13,1
13,1
6,55
19,65
6,55
26,2
DAH momen L/2
1
13,1
13,1
0,5
DAH momen l/4
3,275
19,65
0,25
22,925
3,275
8,733
17,467
DAH luc cat l/4
0,75
DAH momen l/8
2,866
DAH luc cat L/2
0,5
6,55
4,913
DAH luc cat goi
22,925
DAH luc cat l/8
0,125
DAH momen l/3
0,875
8,733
17,467
1/3
DAH luc cat l/3
2/3
5,822
Hình 2.1.3.1.1. DAH momen, lực cắt
− Diện tích DAH:
ΩM =
Ω
+
V
x. ( L − x )
2
( L − x)
=
2
2L
Ω−V =
x2
2L
∑Ω
V
= Ω V+ − Ω V−
− Momen tĩnh tải GD I:
M tct = DC.ΩM
M ttt = γ DC .DC.ΩM
Vttc = DC.ΩV
+
min
−
Vttt = DC. ( γ max
DC .Ω V − γ DC .Ω V )
− Momen tĩnh tải GD II:
M tct = DW.ΩM
M ttt = γDW .DW.ΩM
Vttc = DW.ΩV
max
min
Vttt = DW. ( γ DW
.ΩV+ − γ DW
.ΩV− )
Trong đó:
14
14
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
γmax
DC
γmax
DW
γmin
DC
= 1,25
γmax
DW
= 1,5
= 0,9
= 0,65
Bảng 2.1.3.1.1.1. Bảng giá trị momen, lực cắt tĩnh tải dầm biên
Tinh tai
Mặt cắt
Ω
DC
DW
Mtc(DC) Mtc(DW)
0
15.809
8.246
0
0
Goi
L/2
Nội lực tiêu chuẩn
85.805
15.809
8.246
1356.52
7
707.569
530.677
L/4
64.354
15.809
8.246
1017.39
5
L/8
37.540
15.809
8.246
593.480
309.562
15.809
8.246
1205.80
1
628.951
Ω-
Ω
L/3
Mặt cắt
76.27111
Ω+
Tĩnh tải
DC
DW
Nội lực tính
toán
Mtt
(D
Mtt(DC) W)
0
0
106
1.3
1695.658
54
796
.01
1271.744
6
464
.34
741.850
2
943
.42
1507.252
6
Nội lực tiêu chuẩn
Qtc(DC)
Qtc(DW)
gối
L/2
L/4
13.1
3.275
7.369
0
3.275
0.819
13.1
0
6.55
15.809
15.809
15.809
8.246
8.246
8.246
207.103
0
103.552
108.026
0
54.013
L/8
L/3
10.030
5.822
0.205
1.456
9.825
4.366667
15.809
15.809
8.246
8.246
155.327
69.034
81.019
36.009
Nội lực tính toán
Qtt(D
Qtt(DC) W)
162.03
258.879
9
18.122 22.955
133.970 86.758
122.96
195.292
4
94.347 64.215
Bảng 2.1.3.1.1.2. Bảng giá trị momen, lực cắt tĩnh tải dầm trong
Mặt cắt
Goi
L/2
L/4
15
Nội lực tiêu chuẩn
Nội lực tính toán
Mtc(DW
Mtt(
DC
DW
Mtc(DC) )
Mtt(DC) DW)
0
15.809
3.465
0
0
0
0
445.
85.805
15.809
3.465 1356.527
297.314 1695.658
971
64.354
15.809
3.465 1017.395
222.986 1271.744 334.
Ω
Tinh tai
15
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
L/8
37.540
15.809
3.465
L/3
76.271
15.809
3.465 1205.801
Mặt cắt
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
Ω+
Ω-
13.1
3.275
7.369
10.030
5.822
0
3.275
0.819
0.205
1.456
593.480
130.075
DC
15.809
15.809
15.809
15.809
15.809
13.1
0
6.55
9.825
4.366667
741.850
264.279 1507.252
Tĩnh tải
Ω
479
195.
113
396.
419
Nội lực tiêu chuẩn
DW
3.465
3.465
3.465
3.465
3.465
Qtc(DC)
207.103
0
103.552
155.327
69.034
Nội lực tính toán
Qtt(D
Qtc(DW) Qtt(DC)
W)
45.392
258.879 68.087
0
18.122
9.646
22.696
133.970 36.455
34.044
195.292 51.668
15.131
94.347
26.983
2.2 Xác định hoạt tải
2.2.1 Tính hệ số phân bố ngang
2.2.1.1 Tính toán đòn bẩy
1800
600
P/2
P/2
qng
500
1250
1700
1150
y3
2300
y4
y1
y2
1
Hình 2.2.1.1.1. Sơ đồ đòn bẩy
L=
blc =
bng =
de =
S=
26.2m
0.5m
1m
1.1m
2.2m
y1 =
y2 =
1.000
0.182
16
16
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
y3 =
y4 =
1.273
0.818
− Hệ số phân bố ngang của hoạt tải:
P
mg b = m. . ( y1 + y 2 )
2
=
1
1, 2. . ( 1 + 0,182 )
2
= 0,709
− Hệ số phân bố ngang của người:
mg ng =
b ng
2
1
( 1, +0,818 )
2
. ( y3 + y 4 )
=
= 1,045
2.2.1.2 Hệ số phân bố ngang momen dầm trong
Theo sơ bộ:
Kg
3÷
L.t s
=1
− Đối với 1 làn chịu tải:
0,4
0,1
0,3
S S Kg
mg = 0,06 +
÷ . ÷ . 3 ÷
4300 L L.t s
SI
M
0,4
=
0,3
2200 2200
0,1
0,06 +
÷ .
÷ .1
4300 26200
= 0,424
− Đối với ≥ 2 làn chịu tải:
0,6
mg
MI
M
0,1
0,2
S S Kg
= 0,075 +
÷ . ÷ . 3 ÷
2900 L L.t s
0,6
=
0,2
2200 2200
0,1
0,075 +
÷ .
÷ .1
2900 26200
= 0,591
2.2.1.3 Hệ số phân bố ngang momen dầm biên
− Đối với 1 làn chịu tải:
Dùng phương pháp đòn bẩy
17
17
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
mgSE
M = 0,709
− Đối với ≥ 2 làn chịu tải:
de = 1100 – 500 = 600mm
0,77 +
e=
de
600
= 0,77 +
2800
2800
= 0,984 < 1 => e = 1
MI
mg ME
M = e.mg M = 1, x 0,591 = 0,591
2.2.1.4 Hệ số phân bố ngang lực cắt dầm trong
− Đối với 1 làn chịu tải:
mgSI
V = 0,36 +
S
2200
= 0,36 +
7600
7600
= 0,650
− Đối với ≥ 2 làn chịu tải:
2
mg
MI
V
2
S
2200 2200
S
= 0, 2 +
−
−
÷ = 0, 2 +
÷
3600 10700
3600 10700
= 0,769
2.2.1.5 Hệ số phân bố ngang lực cắt dầm biên
− Đối với 1 làn chịu tải:
Dùng phương pháp đòn bẩy
mgSE
V = 0,709
− Đối với ≥ 2 làn chịu tải:
de = 600mm
0,6 +
e=
de
600
= 0,6 +
3000
3000
MI
mg ME
V = e.mg V
= 0,817 < 1
=> e = 1
= 0,1 . 0,769 = 0,769
Bảng 2.2.1.5.1.1. Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang
Dầm biên
Dầm trong
mgM
mgV
mgng
0,709
0,591
0,709
0,769
1,045
1,045
2.2.2 Tính toán nội lực
Xác định nội lực tại các mặt cắt
18
18
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
− Mặt cắt có momen lớn nhất: mặt cắt giữa nhịp L/2
− Mặt cắt có lực cắt lớn nhất: mặt cắt gối
− Mặt cắt có momen và lực cắt lớn: mặt cắt L/8 và L/4
− Mặt cắt bố trí mối nối dầm: để kiểm toán mối nối dầm L/3
2.2.2.1 Giá trị momen và lực cắt do hoạt tải người và làn gây ra
9,3 KN/M
3 KN/M
26,2
DAH luc cat goi
1
13,1
13,1
6,55
9,3 KN/M
9,3 KN/M
3 KN/M
3 KN/M
13,1
DAH momen L/2
13,1
0,5
0,5
9,3 KN/M
9,3 KN/M
3 KN/M
6,55
19,65
3 KN/M
DAH momen l/4
6,55
19,65
0,25
4,913
DAH luc cat l/4
0,75
9,3 KN/M
9,3 KN/M
3 KN/M
3,275
DAH luc cat L/2
3 KN/M
22,925
DAH momen l/8
3,275
22,925
DAH luc cat l/8
0,125
2,866
9,3 KN/M
0,875
9,3 KN/M
3 KN/M
3 KN/M
8,733
17,467
DAH momen l/3
5,822
8,733
1/3
17,467
DAH luc cat l/3
2/3
Hình 2.2.2.1.1. Xếp tải trọng làn, tải trọng người
− Do tải trọng làn gây ra:
tc
M lan
= g M .q lan .ωM
tt
M lan
= γ h .g M .q lan .ωM
tc
Vlan
= g V .q lan .ωV+
tt
Vlan
= γ h .g V .q lan .ωV+
− Do tải trọng người gây ra:
tc
M ng
= g ng .q ng .ωM
19
tt
M ng
= γ h .g ng .q ng .ωM
19
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Vngtc = g ng .q ng .ωV+
Vngtt = γ h .g ng .q ng .ωV+
Trong đó:
γ h = 1,75
qng = 3.Bng = 3.1 = 3 kN/m
Bảng 2.2.2.1.1.1. Bảng giá trị momen, lực cắt làn, người dầm biên
Bảng giá trị mome lan, ng dam biên
Mặt cắt
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
ωM
0
85.805
64.354
37.540
76.271
hspbn
tải trọng
gM
gng
qlane qng
0.709 1.045 9.3
3
0.709 1.045 9.3
3
0.709 1.045 9.3
3
0.709 1.045 9.3
3
0.709 1.045 9.3
3
Nội lực tiêu chuẩn
Nội lực tính toán
Mlane
Mng
Mlane
Mng
0
0
0
0
565.845
269.116
990.229
470.952
424.384
201.837
742.672
353.214
247.557
117.738
433.225
206.042
502.973
239.214
880.203
418.624
Bảng giá trị lưc cắt lan, ng dam biên
Mặt cắt
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
ωM
13.1
3.275
7.369
10.030
5.822
hspbn
gQ
gng
0.709 1.045
0.709 1.045
0.709 1.045
0.709 1.045
0.709 1.045
tải trọng
qlane qng
9.3
3
9.3
3
9.3
3
9.3
3
9.3
3
Nội lực tiêu chuẩn
Qlane
Qng
86.389
41.086
21.597
10.272
48.594
23.111
66.141
31.457
38.395
18.261
Nội lực tính toán
Qlane
Qng
151.180
71.901
37.795
17.975
85.039
40.444
115.747
55.049
67.191
31.956
Bảng 2.2.2.1.1.2. Bảng giá trị momen, lực cắt làn, người dầm trong
Bảng giá trị mome lan, ng dam trong
Mặt cắt
20
ωM
hspbn
gM
gng
tải trọng
qlane qng
Nội lực tiêu chuẩn
Mlane
Mng
Nội lực tính toán
Mlane
Mng
20
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
0
85.805
64.35375
37.53969
76.27111
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
1.045
1.045
1.045
1.045
1.045
9.3
9.3
9.3
9.3
9.3
3
3
3
3
3
0
471.790
353.842
206.408
419.369
0
269.116
201.837
117.738
239.214
0
825.632
619.224
361.214
733.895
0
470.952
353.214
206.042
418.624
Bảng giá trị lực cắt lan, ng dam trong
Mặt cắt
ωM
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
13.1
3.275
7.36875
10.02969
5.822222
hspbn
gQ
gng
0.769 1.045
0.769 1.045
0.769 1.045
0.769 1.045
0.769 1.045
tải trọng
qlane qng
9.3
3
9.3
3
9.3
3
9.3
3
9.3
3
Nội lực tiêu chuẩn
Qlane
Qng
93.667
41.086
23.417
10.272
52.688
23.111
71.714
31.457
41.630
18.261
Nội lực tính toán
Qlane
Qng
163.918
71.901
40.979
17.975
92.204
40.444
125.500
55.049
72.852
31.956
2.2.2.2 Giá trị momen và lực cắt do hoạt tải xe gây ra
− Tải trọng do truck và tandem gây ra:
M htc = mg M .∑ Pi .yi
=> M htt = mg M . ( 1 + IM ) .γ h ∑ Pi .yi
Vhtc = mg V .∑ Pi .yi
=> Vhtt = mg V . ( 1 + IM ) .γ h ∑ Pi .yi
Trong đó:
1+IM = 1,25
21
γh
= 1,75
21
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
1,2
110
4,3
110
1,2
110
110
4,3
4,3
13,1 145
145
35kN 13,1
4,3
145
145
35kN
26,2
1,2
1
6,55
145
DAH momen L/2
145
6,55
35 19,65
1,2
3,275 145
DAH momen l/4
145
4,3
DAH luc cat l/4
35
0,75
1,2
22,925
2,866
1,2
110
110 4,3
110
4,3
110
3,275
145
35kN
19,65
0,25
DAH momen l/8
8,733
DAH luc cat L/2
4,3
145
4,913
145
13,1 35kN
0,5
110
4,3
110
6,55
1,2
110 110
4,3
4,3
145
0,5
4,3
145
110
4,3
110
13,1
1,2
110 110
4,3
DAH luc cat goi
145
4,3
145
35kN
22,925
DAH luc cat l/8
0,125
145
1,2
0,875
4,3
3517,567
DAH momen l/3
110
110
4,3
8,733
4,3
145
145
1/3
35kN
17,467
DAH luc cat l/3
2/3
5,822
Hình 2.2.2.2.1. Xếp tải trọng xe
22
22
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Bảng 2.2.2.2.1.1. Bảng giá trị momen, lực cắt truck, tandem dầm biên
Bảng giá trị momen truck, tandem dam biên
Mặt cắt
gM
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
0.709
0.709
0.709
0.709
0.709
ΣPy
truck
tandem
0.000
0.000
1741.750 1375.000
1365.438 1047.750
815.766
613.938
1584.056 1236.889
Nội lực tiêu chuẩn
truck
tandem
0.000
0.000
1543.824 1218.750
1210.274 928.688
723.065
544.172
1404.049 1096.333
Nội lực tính toán
truck
tandem
0.000
0.000
2701.692 2132.813
2117.980 1625.203
1265.364 952.301
2457.086 1918.583
Bảng giá trị luc cat truck, tandem dam biên
Mặt cắt
gM
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
0.709
0.709
0.709
0.709
0.709
ΣPy
truck
289.714
127.214
208.464
249.089
181.380
tandem
214.962
104.962
159.962
187.462
141.628
Nội lực tiêu chuẩn
truck
tandem
256.792
190.534
112.758
93.034
184.775
141.784
220.783
166.159
160.769
125.534
Nội lực tính toán
truck
tandem
449.386
333.435
197.326
162.810
323.356
248.123
386.371
290.779
281.346
219.685
Bảng 2.2.2.2.1.2. Bảng giá trị momen, lực cắt truck, tan dem dầm trong
Bảng giá trị momen truck, tandem dam trong
Mặt cắt
gM
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
ΣPy
truck
tandem
0.000
0.000
1741.750 1375.000
1365.438 1047.750
815.766
613.938
1584.056 1236.889
Nội lực tiêu chuẩn
truck
tandem
0.000
0.000
1287.208 1016.168
1009.101 774.320
602.876
453.719
1170.667 914.100
Nội lực tính toán
truck
tandem
0.000
0.000
2252.614 1778.294
1765.927 1355.060
1055.034 794.008
2048.667 1599.674
Bảng giá trị luc cat truck, tandem dam trong
Mặt cắt
gM
gối
L/2
L/4
L/8
L/3
0.769
0.769
0.769
0.769
0.769
23
ΣPy
truck
289.714
127.214
208.464
249.089
181.380
tandem
214.962
104.962
159.962
187.462
141.628
Nội lực tiêu chuẩn
truck
tandem
278.428
206.588
122.258
100.873
200.343
153.731
239.386
180.159
174.315
136.111
Nội lực tính toán
truck
tandem
487.249
361.529
213.952
176.528
350.601
269.029
418.925
315.279
305.051
238.195
23
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.2.3 Tổng hợp giá trị momen, lực cắt
− Nội lực sau khi tính toán sẽ được tổ hợp các trường hợp giữa tĩnh tải và hoạt tải
nhằm tìm ra giá trị bất lợi nhất
− Nội lực sẽ là tổ hợp bất lợi hơn trong 2 tổ hợp:
+ TH1: Tĩnh tải + xe tải thiết kế + tải trọng làn + đoàn người
+ TH2: Tĩnh tải + xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + đoàn người
− Công thức tính toán:
tc
tc
tc
M tc = η ( M DC
+ M DW
+ M tcng + M tctruck,tan dem + M lan
)
tt
tt
tt
tt
tt
M tt = η ( M DC
+ M DW
+ M ng
+ M truck,tan
dem + M lan )
tc
tc
tc
tc
Vtc = η ( VDC
+ VDW
+ Vngtc + Vtruck,tan
dem + Vlan )
tt
tt
tt
tt
Vtt = η ( VDC
+ VDW
+ Vngtt + Vtruck
,tan dem + Vlan )
Trong đó:
η
: Hệ số điều chỉnh tải trọng
η
Với TTGH SD = 1
η
TTGH CD = 0,95
Bảng 2.2.3.1.1.1. Bảng tổng hợp giá trị dầm biên tiêu chuẩn
24
24
THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP
Mat cat
Mgoi
ML/2
ML/4
ML/8
ML/3
Vgoi
VL/2
VL/4
VL/8
VL/3
DC
0
1356.527
1017.395
593.480
1205.801
207.103
0.000
103.552
155.327
69.034
DW
0
707.569
530.677
309.562
628.951
108.026
0.000
54.013
81.019
36.009
Noi luc tieu chuan
ng
lan
0
0
269.116 565.845
201.837 424.384
117.738 247.557
239.214 502.973
41.086 86.389
10.272 21.597
23.111 48.594
31.457 66.141
18.261 38.395
Tr
0
1543.824
1210.274
723.065
1404.049
256.792
112.758
184.775
220.783
160.769
Tandem
0
1218.750
928.688
544.172
1096.333
190.534
93.034
141.784
166.159
125.534
Noi luc tinh toan
TH1
TH2
Max
0
0
0
4442.881 4117.807 4442.881
3384.567 3102.980 3384.567
1991.402 1812.509 1991.402
3980.989 3673.273 3980.989
699.396 633.138 699.396
144.626 124.903 144.626
414.044 371.054 414.044
554.728 500.104 554.728
322.468 287.233 322.468
Bảng 2.2.3.1.1.2. Bảng tổng hợp giá trị dầm trong tiêu chuẩn
Mat cat
Mgoi
ML/2
ML/4
ML/8
ML/3
Vgoi
VL/2
VL/4
VL/8
VL/3
DC
0
1356.527
1017.395
593.480
1205.801
207.103
0.000
103.552
155.327
69.034
Noi luc tieu chuan
DW
ng
lan
0
0
0
297.314 269.116 471.790
222.986 201.837 353.842
130.075 117.738 206.408
264.279 239.214 419.369
45.392 41.086 93.667
0.000
10.272 23.417
22.696 23.111 52.688
34.044 31.457 71.714
15.131 18.261 41.630
Tr
0
1287.208
1009.101
602.876
1170.667
278.428
122.258
200.343
239.386
174.315
Tandem
0
1016.168
774.320
453.719
914.100
206.588
100.873
153.731
180.159
136.111
Noi luc tinh toan
TH1
TH2
Max
0
0
0
3681.954 3410.914 3681.954
2805.161 2570.380 2805.161
1650.578 1501.421 1650.578
3299.330 3042.763 3299.330
665.677 593.837 665.677
155.947 134.562 155.947
402.390 355.777 402.390
531.928 472.701 531.928
318.370 280.167 318.370
Bảng 2.2.3.1.1.3. Bảng tổng hợp giá trị dầm biên tính toán
25
25
