Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép: cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép kéo sau.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.21 MB, 99 trang )
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Mục lục
Phần 1: Nội dung thuyết minh
1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ
1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu
1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1)
3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
3.1 Đối với dầm giữa
3.2 Đối với dầm biên
4. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải
5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ
5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2)
5.3 Xác định nội lực
6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải
6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn
6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 1 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
6.3 Xác định nội lực.
7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ
7.1 Thép
7.2 Bêtông
8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực
8.1 Chọn cáp dự ứng lực
8.2 Bố trí cáp dự ứng lực
8.3 Tính tính các đặc trng hình học
9. Tính toán các mất mát ứng suất
9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp
9.2 Mất mát do ma sát fpF
9.3 Mất mát do tụt neo
9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2)
9.6 Mất mát ứng suất do từ biến
9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc
10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I
10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn
10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc
10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1
10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng
11. Tính độ võng cầu
11.1 Tính độ võng lực DƯL
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 2 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
11.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
11.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích
12. Tính toán dầm ngang
12.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra
12.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải)
12.3 Bố trí cốt thép
12.4 Duyệt cờng độ kháng uốn
12.5 Duyệt cờng độ kháng cắt
13. Duyệt dầm ngang.
14. Vật liệu cho dầm
Phần 2: Bản vẽ kỹ thuật
(Bản vẽ khổ A1)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 3 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế Cầu Bê Tông Cốt thép DƯL nhịp giản đơn theo các
điều kiện sau:
1* Các số liệu thiết kế:
- Loại dầm: Dầm chữ T, kéo sau.
- Chiều dài toàn dầm L=22 m.
- Khổ cầu K7+2 x1m.
- Tải trọng thiết kế: HL93.
- Bó cáp DƯL:7T12,7 mm.
2*Tiêu chuẩn thiết kế:
- Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải.
- Tải trọng thiết kế: HL93 , đoàn Ngời bộ hành.
3* Yêu cầu:
- Nội dung bản thuyết minh đầy đủ rõ ràng
- Bản vẽ thể hiện mặt chính dầm, mặt cắt ngang, bố trí cốt thép
( bản vẽ trên giấy A1)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 4 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Nội dung tính toán
1.các loại vật liệu:
1.1.Cốt Thép DƯL:
.Cờng độ quy định của thép ứng suất trớc : fpu=1860 Mpa
.Giới hạn chảy của thép ứng suất trớc:
fpy=0,9. fpu=1674Mpa
.Hệ số ma sát :
à =0,2
.ứng suất cho phép khi kích :
fpj=0,74. fpu=1367,4Mpa
.Cờng độ tính toán khi chế tạo
Rd1=13280 Kg/cm2
.Cờng độ tính toán khi sử dụng
Rd2=12800 Kg/cm2
.Môđun đàn hồi :
Et=197000Mpa
1.2.Vật liệu bêtông:
.Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày:
.Cờng độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trớc
.Môđun đàn hồi của bêtông :
fc=40Mpa.
fci=0,9.fc=36Ma.
Ec=4800 fc' =30357,87 Mpa
.Môđun đàn hồi của bêtông lúc kéo căng : Eci=4800 fci ' =28800 Mpa
.Cờng độ chịu kéo khi uốn
fr=0.63 fc' = 3.98 Mpa
2. bố trí chung mặt cắt ngang cầu:
Tổng chiều dài toàn dầm là 26 mét, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 mét để kê
gối. Nh vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 25,4 mét.
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 5 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Cầu gồm 6 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có fc=40MPa. Lớp
phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 0,5 cm,, lớp bêtông
Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm. Lớp phủ đợc tạo độ dốc ngang bằng cách
kê cao các gối cầu.
2%
2%
1250
1250
1800
1800
1800
1800
1800
Khoảng cách giữa các dầm chủ S=1800 mm
Giữa phần xe chạy và lề ngời đi phân cách bằng giải phân cách mềm
2.1. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ.
Điều kiện chọn mặt cắt:(A.5.14.1.2.2)
Chiều dày các phần không nhỏ hơn:
-
Bản cánh trên :50 mm
-
Bản cánh dới : 125 mm
-
Sờn dầm , kéo sau:165 mm
2.1.1 Sơ bộ chọn dầm chủ có tiết diện hình chữ T với các
kích thớc sau:
- Chiều dày bản:
ts=20 cm
- Chiều cao toàn dầm:
H =140 cm
- Chiều rộng bầu dầm:
bb =60 cm
- Chiều cao bầu dầm:
hb =32 cm
- Chiều dày bụng:
bw=20 cm
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 6 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
- Chiều rộng bản cánh:
b1=180 cm
- Rộng vát cánh:
20 cm
- Cao vát cánh:
15 cm
- Rộng vát bầu:
20 cm
- Cao vát bầu:
20 cm
- Phần hẫng :
125 cm
Các kích thớc khác nh hình vẽ:
Mặt cát dầm chủ
Mặt cắt tại gối (Mở rộng sờn dầm)
2.1.2. kiểm tra điều kiện về chiều cao kết cấu nhịp tối
thiểu:(A.2.5.2.6.3_1)
Yêu cầu: hmin=0,045.L
Trong đó ta có:
L: Chiều dài nhịp tính toán L=33400mm
hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu,
hmin=1500mm
suy ra: hmin=0,045.L=0,045.33400=1503mm~ hmin=1500mm=> Thỏa mãn
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 7 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
2.1.3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6)
2.1.3.1. Đối với dầm giữa
Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của
+ 1/4 chiều dài nhịp =
33400
= 8350 mm
4
+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản
bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm
200
= 3300mm
1800 / 2
=12.200+max
+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau (S= 2200)
->bi=2200mm
2.1.3.2.Đối với dầm biên
Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của
dầm kề trong(=2200/2=1100) cộng trị số nhỏ nhất của
+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu =
33400
=4175 mm
8
+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày
bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính
200 / 2
=1650 mm
1800 / 4
=6.200+max
+ Bề rộng phần hẫng =1250 mm
->be=2500 mm
Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu
Dầm giữa (bi)
2200 mm
Dầm biên (be)
2500 mm
Bảng 3
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 8 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
3. Tính toán bản mặt cầu
4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu
áp dụng phơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO98).
Mặt cầu có thể phân tích nh một dầm liên tục trên các gối đàn hồi là các dầm
chủ.
4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải
Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực
Theo Điều (A.4.6.2.1) : Khi áp dụng theo phơng pháp giải phải lấy mô men dơng cực trị để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dơng, tơng tự đối với mô
men âm do đó ta chỉ cần xác định nội lực lớn nhất của sơ đồ. Trong dầm liên tục
nội lực lớn nhất tại gối và giữa nhịp. Do sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp đối
xứng, vị trí tính toán nội lực là: a, b, c, d, e nh hính vẽ.
Theo Điều (A.4.6.2.1.6): Các dải phải đợc coi nh các dầm liên tục hoặc dầm
giản đơn. chiều dài nhịp phải đợc lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các
cấu kiện đỡ. Nhằm xác định hiệu ứng lực trong các dải , các cấu kiện đỡ phải đ ợc giả thiết là cứng vô hạn .
Các tải trọng bánh xe có thể đợc mô hình hoá nh tải trọng tập trung hoặc nh
tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc đợc
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 9 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
chỉ trong điều (A.3.6.1.2.5) cộng với chiều cao của bản mặt cầu, ở đồ án này coi
các tải trọng bánh xe nh tải trọng tập trung.
Xác định nội lực do tĩnh tải
Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng (A.3.5.1.1) AASSHTO
Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản
mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng.
Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu
Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu:
gDC(bmc)=200.1800.24.10-6= 8,64 KN/m
Thiết kế lớp phủ dày 74mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ:
gDW=74.2250.10-4=1,665 KN/m
Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan
can không đặt ở mép bản mặt cầu nhng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn
ta coi đặt ở mép.
gDC(Lan can)= 4,564 KN/m
+ Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e ta vẽ đờng ảnh hởng của các mặt
cắt rồi xếp tải lên đơng ảnh hởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh
bậc cao nên ta sẽ dùng chơng trình Sap2000 để vẽ DAH và từ đó tính toán nội
lực tác dụng lên bản mặt cầu.
+ Công thức xác định nội lực tính toán:
MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW )
: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác xác
định theo Điều 1.3.2
=i.D.R 0,95
Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0,95 (theo Điều 1.3.3)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 10 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Hệ số liên quan đến tính d R = 0,95 (theo Điều 1.3.4)
Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1,05 (theo Điều 1.3.5)
=> = 0,95
p: Hệ số tĩnh tải (Bảng A.3.4.1-2)
Loại tải trọng
TTGH Cờng độ1
TTGH Sử dụng
DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ
1,25/0,9
1
DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích
1,5/0,65
1
4.2.1 Nôi lực mặt cắt a
Mômen tại mặt cắt a là mômen phần hẫng.
Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn
Ma=[. p .
g DC ( bmc ) .1200.1200
2.10
6
+ . p .
g DƯW .900.900.1,5
2.10 6
+ . p .g DC ( lcncan ) .1200.1,25.10 3 ]
Trong THGH CĐ1
Ma=- 0,95.[
4,8.1200.1200.1,25 1,665.900.900.1,5
+
+ 4,564.1200.1,25.10 3 ] =-11,71kNm
2.10 6
2.10 6
Trong THGH SD
Ma=- 0,95.[
4,8.1200.1200.1 1,665.900.900.1
+
+ 4,564.1200.1.10 3 ] =-9,24 kNm
6
6
2.10
2.10
4.2.2 Nội lực mặt cắt b
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 11 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
+
-
Đường ảnh hưởng Mb
Để tạo ra ứng lực lớn nhất tĩnh tải, trên phần Đah dơng ta xếp tĩnh tải với hệ số
lớn hơn 1, trên phần Đah âm ta xếp tĩnh tải với hệ số nhỏ hơn 1.Cụ thể xếp nh
sau:
Bmc
Phủ
+
-
Xếp tải lên phần Đah dương
Bmc
Phủ
+
-
Xếp tải lên phần Đah âm
Tính nội lực theo công thức:
MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW )
Trên phần Đah dơng:
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 1,25 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ số p= 1,5 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Trên phần Đah âm:
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 12 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Với bản mặt cầu lấy hệ số p= 0,9 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Với lớp phủ lấy hệ sô p= 0,65 trong THGH CĐ1, bằng 1 trong THGH SD
Sau khi giải sơ đồ bằng Sap2000 kết quả mô men Mb trong bảng dới đây
Bảng 4.2.2
TTG Cng 1
Phn ah
H
TTG S dng
H
Bn mt cu
Lp ph
Bn mt cu
Lp ph
Dng
3,621
1,484
2,880
0,992
m
-0,441
-0,222
-1,526
-0,334
1,992
1,2243
1,2334
0,3658
3,1075
Tng ni lc
1,924
35
4.2.3 Nội lực mặt cắt Mc
+
+
-
-
Đường ảnh hưởng Mc
Làm tơng tự nh trên , ta có bảng kết quả sau:
Bảng 4.2.3
TTG Cng 1
Phn ah
H
TTG S dng
H
Bn mt cu
Lp ph
Bn mt cu
Lp ph
Dng
-4,123
-1,1813
-3,329
-1,16
m
0,613
0,2035
0,913
0,1742
-3,35
-1,5276
-2,4223
-0,990
Tng ni lc
-4,8772
-3,4212
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 13 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
4.2.4 Nội lực mặt cắt Md
+
+
-
-
Đường ảnh hưởng Md
Bảng 4.2.4
TTG Cng 1
Phn ah
TTG S dng
H
H
Bn mt cu
Lp ph
Bn mt cu
Lp ph
Dng
3,137
1,5014
2,5101
0,853
m
-1,20
-0,2901
-1,3253
-0,443
1,95
0,923
1,1823
0,4012
2,8723
Tng ni lc
1,5864
4.2.5 Nội lực mặt cắt e
+
+
-
-
-
-
Đường ảnh hưởng Me
Bảng 4.2.5
TTG Cng 1
Phn ah
H
H
Bn mt cu
Dng
TTG S dng
-4,056
Lp ph
-1,5902
Bn mt cu
-3,2451
Lp ph
-1,0625
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 14 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
m
0,7823
0,2007
0,8722
0,3235
-3,2703
-1,4025
-2,3725
-0,7812
Tng ni lc
-4,3724
-3,1452
4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ .
Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải
áp dụng quy định của Điều 3.6.1.3.3 (AASHTO98) :
Do nhịp của bản S=2200<4600mm phải đợc thiết kế theo các bánh xe của trục
145KN.
Xe tải thiết kế hoặc xe hai bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho
tim của bất kỳ tải trọng bánh xe nào cũng không gần hơn (3.6.1.3.1) :
+ 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản mút thừa
+ 600mm tính từ mép làn xe thiết kế: Khi thiết kế các bộ phận khác.
Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.
Khi xếp xe lên đờng ảnh hởng sao cho gây ra hiệu ứng lực cực hạn cả âm và
dơng
Bề rộng dải tơng đơng :áp dụng Điều 4.6.2.1.3
Mô men dơng M+: SW = 660 + 0,55S = 660+0,55.2400=1980 mm
Mô men âm M-- : SW = 1220 + 0,25S =1220+0,25.2400=1820 mm
Phần hẫng: SW = 1140 + 0,833X
X=1000-500-200=300mm
SW=1140+0,083.300=1389,9 mm
Trong đó
X = Khoảng cách từ tải trọng đến điểm gối tựa (mm), X=300 mm
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 15 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
S
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
= Khoảng cách của trục cấu kiện đỡ
SW = Bề rộng dải tơng đơng
P
= Tải trọng trục xe (N)
Tải trọng bộ hành
Theo Điều 3.6.1.5 lấy tải trọng ngời đi bộ 3x10-3 Mpa và phải tính đồng thời
cùng hoạt tải xe thiết kế.
4.3.1 Nội lực do Truck Load
Do TruckLoad và TendomLoad có khoảng cách 2 trục theo chiều ngang cầu
nh nhau(1800mm) nhng TruckLoad có trục sau(145 KN) nặng hơn
TendomLoad(110 KN) nên ta chỉ tính nội lực trong bản mặt cầu do TruckLoad.
Vẽ Đờng ảnh hởng và xếp tải
Đường ảnh hưởng Mb
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 16 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Sơ đồ tính mômen phần hẫng của bản mặt cầu
+ Công thức xác định mômen trong THGH CĐ1 cho 1 mét dài bản mặt
cầu:
.( Pi + IM ). yi
1,75.72,5.1,25. yi
= 0,95
+
SW
1,980
MTruckLoad+=
.( Pi + IM ). yi
1,75.72,5.1,25. yi
= 0,95
SW
1,820
MTruckLoad-=
.( Pi + IM ).x
1,75.1,25.72,5.x
= 0,95
+
2.1,3899
2.SW
MTruckLoadhẫng=
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 17 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Trong đó =1,75 (Xem phần 7), =0,95
yi: Tung độ đờng ảnh hởng
Ma
= 0,95
0,95
Mb=
0,95
Md=
Mc=
1,75.72,5.1,25.(0,494 0,04781)
=
1,980
32,59384 KNm
0,95
Mc=
1,75.72,5.1,25.0.3
= 15,609
2.1,3066
KNm
1,75.72,5.1,25.(0 + 0,198 + 0,164 + 0)
= 28,7686
1,820
KNm
1,75.72,5.1,25.(0,4 0,00,0353)
= 26,641
1,980
KNm
0,95
1,75.72,5.1,25.(0 + 0,175 + 0,175 + 0)
= 27,5765
1,820
KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad
Mặt cắt
Bảng 4.3.1-a
Trạng thái gới hạn cờng độ 1
a
b
Giá trị(KNm) -15,609 32,59384
c
d
e
28,7686
26,641
-27,5765
+ Công thức xác định mômen trong THGH SD cho 1 mét dài bản mặt cầu:
.( Pi + IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
= 0,95
+
SW
1,980
MTruckLoad+=
.( Pi + IM ). yi
1.72,5.1,25. yi
= 0,95
SW
1,820
MTruckLoad-=
.( Pi + IM ).x
1.1,25.72,5.x
= 0,95
+
2.1,3899
2.SW
MTruckLoadhẫng=
Trong đó =1(Bảng A3.4.1-2), =0,95, yi: tung độ đờng ảnh hởng
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 18 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Ma
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
= 0,95
0,95
Mb=
0,95
Md=
Mc=
1.72,5.1,25.(0,494 0,04781)
= 18,62505
1,980
KNm
0,95
Mc=
1.72,5.1,25.0,3
= 8,91871
2.1,3899
KNm
1.72,5.1,25.(0 + 0,198 + 0,164 + 0)
= 16,4392
1,820
KNm
1.72,5.1,25.(0,4 0,0353)
= 15,22346
1,980
KNm
0,95
1.72,5.1,25.(0 + 0,175 + 0,175 + 0)
= 15,758
1,820
KNm
Bảng kết quả mômen tại các mặt cắt do TruckLoad
Mặt cắt
Trạng thái gới hạn sử dụng
a
Giá
trị(KNm)
Bảng 4.3.1-b
b
C
d
e
18,62505
15,22346 -15,758
8,91971
16,4392
4.3.2 Nội lực do PeopleLoad
Xếp tải trọng ngời lên Đah các mặt cắt a, b, c, d, e ta có bảng kết quả sau
Bảng 4.3.2
THGH
Mặt cắt
a
b
C
d
e
Cờng độ1
-0,97
1,15
-0,73
0,191
-0,332
Sử dụng
-0,55
0,632
-0,412
0,107
-0,183
T ni lc do cỏc ti trng cho bn mt cu di bng sau:
Bng 4.a
THGH
Mặt cắt
a
b
C
d
e
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 19 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Cờng độ1
-28,29
Sử dụng
18,1597
36,85134 -34,3758 29,70346
-32,2809
21,1814
-19,062
-20,274
16,91686
Vậy nội lực để thiết kế bản mặt cầu là:
Mômen (KNm)
Âm
TTGH Cờng độ1
TTGH Sử dụng
Bng 4.b
Dơng
Hẫng
-34,3758
36,85134
-28,29
-20,274
21,1814
-18,1597
4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu
+ Bê tông bản mặt cầu
fC = 40 Mpa Cờng độ nén quy định ở tuổi ở tuổi 28 ngày
Ec = 0,043. y1c,5 . f c'
(A5.4.2.4-1)
=> Ec= 33994,48 MPa
+ Cốt thép
fy= 420 Mpa Giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép
Es= 200000 MPa
4.5 Tính toán cốt thép chiu lực
+ Lớp bảo vệ
Theo bảng (A.5.12.3-1)
Mép trên bản : a = 60 mm vì bản chịu mài mòn của vấu lốp xe
Mép dới bản : a= 25 mm
+ Sức kháng uốn của Bản
Mr = .Mn
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 20 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
: Hệ số sức kháng quy định theo Điều (A.5.5.4.2.1) ta có = 0,9 Đối với
trạng thái giới hạn cờng độ 1 (Cho BTCT thờng)
Mr : Sức kháng uốn tính toán
Mn : sức kháng uốn dang định
Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ
nhật nh quy định của Điều 5.7.2.2 thì Mn xác định Điều 5.7.3.2.3
a
a
a
a h
M n = a ps f ps d p + As f y d s A' s f ' y d s' + 0.85 f c' (b bw ) 1hr r
2
2
2
2 2
Vì không có cốt thép ứng suất trớc ,b=bW và coi As = 0
a
M n = As f y d s
2
Trong đó:
AS =
Diện tích cốt thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm2)
fy =
Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa).
dS =
Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt
thép chịu kéo không ứng suất trớc (mm)
A'S =
Diện tích cốt thép chịu nén (mm2)
f'y =
Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa).
d'p =
Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép
chịu nén (mm)
f'c =
Cờng độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)
b
Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
=
bw =
Chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)
1 =
Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất qui định trong điều (A.5.7.2.2)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 21 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
h1 = Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)
a = c1 ; chiều dày của khối ứng suất tơng đơng (mm) điều (A.5.7.2.2)
a = c 1 =
A ps f ps + As f y Ac' f y'
0.85 f c' 1bw
1 =
As f y
0.85 f c' b
Theo trạng thái giới hạn cờng độ I Cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ khả
năng chịu lực
4.5.1 Bố trí cốt thép chịu mômen âm của bản mặt cầu(cho 1 mét dài bmc)
và kiểm toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (sẽ bố trí cho mômen dơng của bản mặt
cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu= 34,3758 KNm (Bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 6 thanh cốt thép 16
3,1416.16 2
=> Diện tích cốt thép As=6.
=1206,3744mm2
4
dp=ts- 60-
d0
16
= 200 - 60- =132 mm
2
2
1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65 tho món theo A5.7.2.2
c=
As f y
0.85 f 1b f
'
c
=
1206,374.420
= 18,2796 mm
0,85.40.0,764.2400
a=.c=0,764. 18,2796 =13,966 mm
a
2
Mn=As.fs.(dp- )=1206,374.420.(132-
11,638
).10-6= 63,343 KNm
2
Mr=.Mn=0,9. 63,343 = 57,009 KNm > Mu=34,3758KNm => (Thoả mãn)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 22 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
c
Phải thoả mãn điều kiện d 0.42
e
de = dP =132 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=18,2796 mm
c 18,2796
=
= 0,1385 < 0,42 => Thoả mãn
de
132
Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
fc'
Phi tho món min 0.03 fy
Trong ú min = t l gia thộp chu kộo v din tớch nguyờn
min =
1206,374
=0,00335
1800 * 200
fc'
40
min 0,03
fc'
fy
0,03 fy = 0,03 420 =0,03*0,095=0,00285
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều (A.5.10.3.2) Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá
1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=300 (mm)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 23 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
4.5.2 Bố trí cốt thép dơng cho bản mặt cầu( cho 1 mét dài bmc) và kiểm
toán theo THGH Cờng độ 1.
+ Không xét đến cốt thép chịu nén (bố trí cho mômen âm của bản mặt cầu)
+ Mômen tính toán cho mômen dơng của bản mặt cầu
Mu=36,85134 KNm (Xem bảng 4.b)
+ Ta chọn trớc số thanh rồi kiểm toán cờng độ
+ Bố trí 5 thanh cốt thép 14
3,1416.14 2
=> Diện tích cốt thép As=5.
=796,69mm2
4
dp=ts- 25-
d0
14
= 200 - 25- =168 mm
2
2
1=0,85-(12/7)0,05=0,764 > 0.65
c=
As f y
0.85 f 1b f
'
c
=
769,69.420
= 12,44 mm
0,85.40.0,764.2250
a=1.c=0,764. 12,44 =9,50416 mm
a
2
Mn=As.fs.(dp- )=769,69.420.(168-
9,50416
).10-6= 52,773 KNm
2
Mr=.Mn=0,9. 52,773 = 47,495 KNm > Mu=36,85134 KNm => (Thoả
mãn)
Vậy mặt cắt thoả mãn về cờng độ.
+ Kiểm tra lợng cốt thép tối đa (A.5.7.3.3.1)
c
Phải thoả mãn điều kiện d 0.42
e
de =dP =168 mm (Do coi Aps = 0 (A.5.7.3.3.1-2))
c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục TH, c=9,952
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 24 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
Thiết Kế Môn Học
Cầu Bê Tông Cốt Thép F1
c 9,952
=
=0,059<0,42 Thoả mãn
d e 1168
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tối đa.
+ Lợng cốt thép tối thiểu
fc'
Phi tho món min 0.03 fy
Trong ú min = t l gia thộp chu kộo v din tớch nguyờn
min =
769,69
=0,0029
1800 * 200
fc'
40
min 0,03
fc'
fy
0,03 fy = 0,03 420 =0,03*0,095=0,00285
Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lợng thép tôi thiểu
Cự ly tối đa giữa các thanh cốt thép
Theo Điều 5.10.3.2 Trong bản cự ly giữa các cốt thép không đợc vợt quá 1.5
chiều dày cấu kiện hoặc 450mm
Smax 1,5x200=300 (mm)
4.5.3 Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu( cho 1m dài bmc)
và kiểm toán theo THGH CĐ 1.
Để thận tiên cho thi công: Bố trí 2 mặt phẳng lới cốt thép cho bản mặt cầu nên
cốt thép âm cho phần hẫng đợc bố trí giống cốt thép âm(6 thanh 16). Chỉ tiến
hành kiểm toán.
+ Mômen tính toán cho mômen âm của bản mặt cầu
Mu=28,29 (Xem bảng 4.b)
Sinh viên:ĐAOPHếT NUÔNTHASINH 25 Lớp: Cầu_Đờng Bộ A-K43
