Phần 2 Thiết kế kỹ thuật-Chơng I Tính toán bản mặt cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (443.78 KB, 74 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Phần 2 : Thiết kế kỹ thuật
Chơng I : Tính toán bản mặt cầu
I. Cấu tạo
- Bản mặt cầu đợc đúc liền với dầm dọc và dầm ngang. Khoảng cách
giữa các dầm dọc là 7,9 m. Khoảng cách giữa các dầm ngang thay đổi
tuỳ vào từng khoang,tại khoang kề tháp khoảng cách giữa các dầm
ngang là 2,3 m, tại khoang giữa là 2,33 m, tại các khoang còn lại khoảng
cách là 2,2 m . Do đó để đơn giản ta xét 1 mét bản mặt cầu kê trên 2 dầm
ngang kề nhau ( theo sơ đồ bản kê hai cạch), khẩu độ tính toán là 2,33
m.
- Chiều dày bản bê tông chọn là 25 cm, mác bê tông dùng là 300
Ii. TảI trọng tác dụng
- Tải trọng tác dụng bao gồm tĩnh tải bản thân, tĩnh tải lớp phủ mặt cầu
và hoạt tải.
1. Tĩnh tải bản thân:
gtc = 0,25 . 1 . 2,5 = 0,625 T/m
gtt = 1,1 . 0,625 = 0,6875 T/m
2. Lớp phủ mặt cầu:
gtc = 0,08 . 1 . 2,3 = 0,184 T/m
gtt = 1,5 . 0,184 = 0,276 T/m
Mô men tại mặt cắt giữa nhịp do tĩnh tải bản thân và lớp phủ là:
Mtc = (0,184 + 0,625) . 3,072/8 = 0,953 Tm
Mtt = (0,276 + 0,6875) . 3,072/8 = 1,135 Tm
Qtc = (0,184 + 0,625) .3,07/2 = 1,24 T
Qtt = (0,276 + 0,6875) . 3,07/2 = 1,479 T
3. Hoạt tải
- Tính toán bản
Chiều rộng tiếp xúc của bánh xe với mặt cầu theo phơng chuyển
động
Xe H 30
1
a 2 = 0,2
a 1 = a 2 + 2H = 0,2 + 2. 0,1 = 0,4
H: Chiều dày lớp phủ mặt cầu : H=10 cm
Chiều rộng tiếp xúc theo phơng ngang cầu
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -1-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
b 2 = 0,6 m
b 1 = b 2 + 2H = 0,6 + 2 . 0,1 = 0,8 (m)
qH30 =
P = 6
= 18,75 T/m 2 q XB 80 = P = 10 = 31,25 T/m 2
a1.b1 0,4.0,8
a1.b1 0,4.0,8
a1 = 0,4
a1 = 0,4
120
307
Sơ đồ tính mô men H30
307
307
Sơ đồ tính mô men XB80
307
80
40
0.5825
1
a=2
a1=1
+ Nội lực H 30
M h = n h . (1 + à ) . M tc
M h = 1,4.1,31.5,38 = 9,87 (T.m)
P
P
Q h = n h .(1 + à )(
y1 +
y 2 ) = 7,02 (T)
ax
a1
+ Nội lực XB80
M tc = 13,15(T) (với sơ đồ trên có thể tính trực tiếp hoặc
tính bằng Sap2000)
M h = n h .(1 + à ).M tc = 1,1 . 13,15 = 14,465 Tm
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -2-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
P
P
Q h = n h .(1 + à )(
y1 +
y 2 ) = 8,3 (T)
ax
a1
Tổng hợp nội lực tĩnh tải + XB80 bất lợi
M = 15,6 Tm
Q = 9,78 T
M giữa = 0,5 .M = 7,8Tm ;M gối = - 0,7 .M = - 10,92 Tm
III. Tính và bố trí cốt thép:
1. Chọn loại thép là 16 mô men
Tính cốt thép cho giữa bản
Fct = Mtt / 0,8 . h0 . Rt = 780000 / 0,8 . 22,2 . 2400 =18,3 cm2
Với h0 = h - d/2 - bv =25 - 0,7 2,1 = 22,2 cm
Số thanh cốt thép tính toán là n = Ft / f = 18,3/2,01 = 9,1 thanh.
Vậy ta bố trí 10 thanh 16 mm thành 1 hàng, mỗi thanh cách
nhau 10 cm ( bố trí thành lới )
Tính cốt thép cho bản chịu mô men âm
Fct = Mtt / 0,8 . h0 . Rt = 10,92.105/ 0,8 . 22,2 . 2400 =25,6 cm2
Với h0 = h - d/2 - bv =25 - 0,7 2,1 = 22,2 cm
Số thanh cốt thép tính toán là n = Ft / f = 25,6/2,01 = 12,7 thanh.
Vậy ta bố trí 14 thanh 16 mm thành 1 hàng, mỗi thanh cách nhau
7,14 cm bố trí thành lới.
2. Kiểm tra tiết diện chịu lực cắt.
Lực cắt lớn nhất Qmax = 9,78 (T)
Khả năng chịu lực cắt của tiết diện
R0k . b . h0 = 12,5 . 100 . 25 = 31250 kg = 31,25 (T)
Nh vậy riêng phần bê tông đã đủ khả năng chịu cắt nên không cần bố trí
cốt thép xiên và cốt thép đai
Chơng II: Tính toán dầm ngang
I.
Giả thuyết tính toán
Các bớc tính toán dầm ngang
Bớc 1:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -3-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Chỉ xết dầm ngang chịu tải trọng cục bộ do bánh xe ô tô đặt gần
nhau khi đó coi dầm ngang là dầm liên tục kê trên gối là các
dầm chủ
Bớc 2:
Xét dầm ngang tham gia vào sự làm việc không gian của toàn kết
cấu nhịp theo một trong các phơng pháp gần đúng (phơng pháp
đòn bảy, phơng pháp nén lệch tâm...)
Bớc 3:
Cộng các trị số kết quả tính ở hai bớc trên dùng trị số để duyệt
mặt cắt dầm ngang
Có một phần bản mặt tham gia làm việc cùng dầm ngang, lấy
đoạn bản tham gia:
c = 25 + 6.h b = 25 + 6. 25 = 175 (cm)
tiết diện dầm ngang
380
F ng = 1,25 m 2
25
25
105
30
2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên dầm ngang
a, Tĩnh tải
+ tĩnh tải lớp phủ Q lp = 0,1.(3,07.7,9 2.1,53.1,53)2,4= 4,7T.
Tĩnh tải rải đều của lớp phủ q lp = 1,5 .4,7/7,9 = 0,89 T/m
+ tĩnh tải bản Q = 0,25.(3,07.7,9 2.1,53.1,53)2,5= 12,23T.
Tĩnh tải rải đều của bản q bản = 1,1.4,7/7,9 = 1,7 T/m
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -4-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
+ Tĩnh tải dầm ngang
q dn = 1,1 . 2,5 . 1,25 = 3,43 (T/m)
Sơ đồ tính dầm ngang chịu tĩnh tải
hình vẽ:
Dầm chủ
Phần bản và lớp phủ tác
dụng lên dầm ngang
790
Dầm
ngang
2
2
M 0,5 = q.l = (0,3096 + 3,953).8,05 = 34,528 (T.m)
307
8
8
lớp phủ
Q gối
= q.l = (0,3096 + 3,953).8,05
8
8
M
=0
trọng l ợng bản thân
=17,1569 (T)
và bản
dây gối
văng
Q 0,5 = 0
Nhập sơ đồ vào Sap2000 tính ta đợc giá trị:
M t tt = 46,96 Tm Q t tt = 23,78 T
b, Hoạt tải
Xếp theo phơng dọc cầu (dầm ngang 1 nhịp)
áp lực từ một hàng bánh xe đè lên dầm xác định theo công thức
P = 0,5 . . P i . y i
đah theo ph ơng dọc cầu
+ Xe H 30
y1 = 1
y 2 = 0,4788
1
P H30 = 0,5(6.1 + 6 . 0,4788) = 4,4364 (T)
+ Xe XB80
y 1 = 1,
y 3 = y 2 = 0,6091
y 4 = 0,2182
P XB80 = 0,5(1 + 2. 0,6091 + 0,2182) . 10 = 12,182 (T)
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -5-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Xếp tải theo phơng ngang cầu
hình vẽ:
M H30 = n. à . P i y i
= 1,4.1,275.4,4364.(1,125 + 1,975 + 1,425 + 0,575) =40,4
(T.m)
M XB80 = n. à . P i y i
= 1,1.12,182 (0,625 + 1,975) = 34,84 (T/m)
Đờng ảnh hởng Q gối
hình vẽ:
Q H30 = n. à . P i y i
= 1,4.1,275.4,4364 . .(0,943 + 0,728+ 0,588+0,373) = 20,84 (T.)
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -6-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Q XB80 = n. à . P i y i
= 1,1.12,182 (0,924 + 0,58) = 20,154(T)
Xác định trị số tính toán
+ H 30
M tt 0,5 = 40,4 (T.m)
Q tt gối = 20,84 (T)
+ XB80
M tt 0,5 = 34,84(T.m)
Q tt gối = 20,154 (T)
Bảng tổng hợp nội lực
Nội lực
Tĩnh tải
Xe H 30
Xe XB80
Trị số tính toán
M tt 0,5 (T.m)
46,96
40,4
34,84
87,36
Q tt gối (T)
23,78
20,84
20,154
44,62
3. Tính duyệt và bố trí cốt thép
Dầm ngang đợc chế tạo bằng bê tông mác 400 cốt thép CT 3 có
gờ
Các chỉ tiêu cơ sở của vật liệu
R u = 24000(T/m 2 )
R tv = 19000T/m 2
R t = 30000 (T/m 2 )
3.1. Tính duyệt dầm ngang chịu mô men d ơng
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -7-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Mô men tính toán
max
M tt max = 87,36 (T.m)
lấy a = 15cm --> h 0 = 105 -15 = 90 cm
Kiểm tra vị trí trục trung hoà
M c = R u . b c . h c (h 0 - 0,5 . h c )
M c = 205 . 380 . 25(90 - 0,5 . 25) = 1509,3 (T.m)
M c > M max nên trục trung hoà đi qua cánh ta tính toán nh tiết diện
chữ nhật có kích thớc 380x105(cm)
Hệ số mô men tĩnh:
A0=
M
8736000
=
2
Rur .bc .h0 205.380.90 2
= 0,014
A 0 < Amax = 0,4 tra bảng với A = 0,0114 ta tìm đợc
= 0,994 = 0,011
Diện tích cốt thép cần thiết tính theo công thức
A0=
M
8736000
=
Rt . .h0 3000.0,994.90
= 32,55 (cm 2 )
Bố trí 9 thanh 25có tổng diện tích
F t = 44,2 cm 2
3.2. Tính toán dầm ngang chịu lực cắt
Kiểm tra ứng xuất kéo chủ tại trục trung hoà công thức kiểm tra
= = Q R0
c
kc
b.z
- R 0 kc cờng độ tính toán chịu ứng suất kéo chủ với bê tông mác
400
R 0 kc = 37 kg/cm 2
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -8-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
- Q: Lực cắt do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
- Z: cánh tay đòn nội ngẫu lực với Z = M p
R t .Ft
M p : cờng độ phá hoại xác định theo công thức
M p = R u . b c .x( l 0 - x ) + R t F t (h 0 - a)
2
x: chiều cao vùng bê tông chịu nén
Công thức
x= RT .Ft
=
Ru .b
3000.44,2
= 1,702
205.380
M p = 205 . 380 .1,702(90 Z=
Mp
R t .Ft
1,702 )
2
= 118,2 (T.m)
5
= 118,2.10 = 89,14 cm
3000.44,2
Q = 39,65 (T) Lực cắt do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
= =
c
39650
89,14.30
= 14,83 kg/cm 2
Vậy = 14,83 < R 0 kc = 37 (kg/cm 2 ) Đạt
Bố trí cốt đai 10mm bằng thép CT3 đoạn l/4 lấy bớc cốt đai a
= 30cm
đoạn còn lại lấy bớc cốt đai a = 50cm
3.3 Kiểm tra ổn định chống nứt của dầm ngang bề rộng vết nứt
đ ợc xác định theo công thức
a n =3.
R . t 2 .
Et
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -9-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Trong đó:
: ứng suất trong cốt thép dọc chịu kéo.
t
R : Bán kính bố trí cốt thép
: Hệ số xét đến ảnh hởng của bê tông miền chịu kéo và biến
t2
dạng của cốt thép, tra bảng BT mác 400, t2 = 0,5
E t : Mô đun đàn hồi của cốt thép 2.10 6
Tính toán:
Công thức tính toán
= M tc
t
Ft .Z
M tc = 68,2(T.m)
Z = 89,14 cm
F t = 44,2 cm 2
=
t
68,2.10 5
89,14.44,2
= 1730,97 (kg/cm 2 )
Bán kính ảnh hởng của cốt thép R
R =
15
10
F
. n i .d i
3
Trong đó:
: Hệ số xét đến sự phân bố cốt thép. lấy
=1
n i : Số thanh có đờng kính d i
F : Diện tích bê tông bọc cốt thép chịu kéo
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -10-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
F r = 1140 (cm 2 ) .(phụ thuộc vào r = 6.d =15cm)
Thay số ta có
R =
F
. n i .d i
1140
= 1.9.2,5 = 50,67cm
Bề rộng vết nứt
a n =3.
50,67 .0,5.
1730,97
2.10 6
= 0,00924cm
vậy a n = 0,00924 cm < [a] = 0,02cm --> Đạt yêu cầu
Chơng III: ĐIều chỉnh nội lực
Các tải trọng tác dụng:
+ Tĩnh tải giai đoạn 1: Trọng lợng bản thân kết cấu
(dầm dọc, dầm ngang thép và các hệ liên kết)
+ Tĩnh tải giai đoạn 1: Trọng lợng bản bê tông
+ Tĩnh tải giai đoạn 2: Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn
bánh, đèn chiếu sáng.
+ Tổ hợp hoạt tải:
- H30 + Ngời bộ hành
- Xe XB80
I. Nội lực do tĩnh tải
Trong tính toán thiết kế kết cấu nhịp cầu có hai loại tải trọng chính
là: tĩnh tải và hoạt tải. Trong mọi trờng hợp phải đảm bảo nội lực trong
kết cấu phải nhỏ hơn hoặc bằng khẳ năng chịu lực của tiết diện:
Shoạt + Stĩnh [S] (1)
Do trị số của hoạt tải đã đợc qui định, vì vậy để nâng cao khả năng
chịu tải trọng của kết cấu và giảm khối lợng vật liệu phải tìm các giảm
bớt trị số nội lực do tĩnh tải gây ra. Giải quyết vấn đề này trong CDV gọi
là điều chỉnh nội lực, có nhiều cách để điều chỉnh nội lực trong cầu dây
văng nh: tạo khớp tạm, căng kéo dây văng trong quá trình thi công. Mục
tiêu điều chỉnh nội lực trong cầu dây văng là làm cho toàn bộ nội lực do
tĩnh tải, do dây văng chịu, hệ dầm cứng chỉ tham gia chịu hoạt tải cùng
với dây văng trong quá trình khai thác, do đó có thể giảm đợc kích thớc
tiết diện và khả năng chịu lực của kết cấu.
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -11-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Phơng pháp điều chỉnh nội lực thờng dùng hiện nay trong cầu dây
văng (đặc biệt cầu ít dây, khoang lớn) là căng kéo dây văng. Nội lực điều
chỉnh đợc tạo ra trong quá trình thi công và có dấu ngợc với nội lực sinh
ra do tĩnh tải và hoạt tải. Khi đó điều kiện cờng độ ở công thức (1) trở
thành:
Shoạt + Stĩnh - Sđiều chỉnh [S]
Trong đó: Sđiều chỉnh là trị số nội lực sinh ra trong quá trình điều chỉnh.
Nội lực do tĩnh tải đợc tính với kết cấu cầu sau khi đã điều chỉnh
nội lực. Trong quá trình thi công theo công nghệ dúc hẫng các khoang
dầm sau khi đúc xong đã đủ cờng độ thì tiến hành căng kéo điều chỉnh
dây văng tơng ứng tại khoang đó với trị số đã đợc thiết kế.
Mục đích của quá trình điều chỉnh nội lực là nhằm tạo ra đợc biểu
đồ mô men của dầm liên tục tựa trên các gối cứng là các điểm neo dây.
Trong đó mô men dơng ở giữa khoang và mômen âm trên gối có các trị
số:
Mgối = gd2/11
Mgiữa= 3gd2/88
Lực dọc do tĩnh tải
Ni=gi. di / tg ()
Trong đó:
g: Tĩnh tải phân bố đều
d: Chiều dài khoang dầm
Ni lực dọc trong khoang i
gi, di , i tải trọn g tĩnh phân bố đều theo chiều dài khoang và góc
nghiêng của dây văng thứ i
tổng các dây văng bị cắt qua tiết diện đang xét bởi mặt phẳng thẳng
đứng.
Trị số mômen và lực cắt do tĩnh tải giai đoạn 1 sau khi đã điều chỉnh nội
lực đợc tính với sơ đồ dầm liên tục tựa trên các gối cứng tại các điểm neo
dây văng. Khác với mômen và lực cắt, trị số lực do tĩnh tải sau khi điều
chỉnh đợc tính bằng cách xếp tĩnh tải lên sơ đồ kết cấu hoàn chỉnh
(không kể đến lực điều chỉnh của dây văng) ít thay đổi theo độ cứng của
dầm chủ và không đổi trong chiều dài khoang.
ii. Trình tự đIều chỉnh nội lực
1.Trạng thái xuất phát
Điều chỉnh nội lực có thể đợc thực hiện trong quá trình lắp dầm và
dây, hoặc trớc khi đa công trình vào khai thác. Trạng thái công trình trớc
khi căng kéo gọi là trạng thái xuất phát (trạng thái A). Để giảm khối lợng
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -12-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
lắp ráp và căng kéo, việc điều chỉnh thờng đợc thực hiện ngay sau khi lắp
đặt từng dây.
Do thi công theo phơng pháp lắp hẫng có trụ mở rộng nên trạng
thái A đợc chọn bao gồm tháp cầu, hai đốt đầu tiên đã lắp và hai dây đầu
tiên.
Bảng kết quả lực điều chỉnh trong các dây văng:
Dây
Xi
Góc
Sin i
Nđc=X i /sin i
nghiêng i
1
3.25
24.205
0.4100 7.926761005
2
11.21
25.788
0.4350 25.76753966
3
7.15
27.686
0.4646
15.3886984
4
3.76
36.5
0.5948 6.321197698
5
3.93
32.869
0.5427 7.241286799
6
7.20
36.5
0.5948 12.10442112
7
6.02
41.204
0.6587 9.138613534
8
4.95
47.428
0.7364 6.721624728
9
8.57
55.81
0.8272 10.36050265
10
11
12
9.41
55.81
0.8272 11.37600116
13
6.21
47.428
0.7364 8.432583749
14
7.40
41.204
0.6587 11.23351165
15
8.50
36.5
0.5948
14.2899416
16
5.71
32.869
0.5427 10.52105538
17
5.43
36.5
0.5948 9.128750931
18
8.78
27.686
0.4646 18.89689118
19
9.03
25.788
0.4350 20.75654622
20
20.39
24.205
0.4100 49.73127904
Chơng iv: Tính và kiểm duyệt dây văng
I. Tính nội lực trong các dây văng
Nội lực trong dây văng bao gồm:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -13-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
- Tỉnh tải I ( Trọng lợng dầm dọc, dầm ngang , các hệ liên kết và bản BT)
tác dụng lên sơ đồ CDV khi dầm thép cha liên kết với bản BT.
Công thc tính toán nội lực trong giai đoạn này là:
NIi = gItt.iĐAH
- Lực điều chỉnh Niđc = Xi / sini
- Tỉnh tải II ( Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, gờ chắn bánh, lan can, tay vịn,
đèn chiếu sáng) tác dụng lên sơ đồ cầu hoàn chỉnh và dầm thép đã liên
hợp với bản BT .
- Hoạt tải tác dụng lên sơ đồ CDV đã hoàn chỉnh
Do dùng tải trọng tơng đơng để tính toán nên ta có thể so sánh ngay để
xem tổ hợp hoạt tải nào bất lợi hơn:
Ta có:
0,9 . 1,4 . (1+à) . H30 . qtđH30 + 1,4 . Ng . qtđNg =
0,9 . 1,4 . 1 . 1,2818 . 1,7 + 1,4 . 1,5 . 0,3 = 3,38
1,1 . XB80 . qtđXB80 = 1,1 . 0,7273 . 3,2 = 2,56
Từ kết quả trên ta thấy tố hợp hoạt tải bất lợi là H30 + Ngời
Công thức tính nội lc cho tĩnh tải II và hoạt tải xếp bất lợi nh sau:
NII + Nht = gIItt.ĐAH + 0,9 . 1,4 . (1+à) H30 . qtđH30.+ĐAH + 1,4 . Ng .
qtđNg.+ĐAH
Với 0,9 là hệ số làn xe
1,4 là hệ số vợt tải của hoạt tải và của ngời
H30 là hệ số phân bố ngang của H30 = 1,2818
Ng là hệ số phân bố ngang của Ngời
+ĐAH Diện tích phần dơng của ĐAH để tính nội lực bất lợi do hoạt
tải
Ta lập bảng tính cho các dây thứ tự từ mố đến giữa nhịp:
Do tĩnh tải I và lực điều chỉnh
Dây
Tổng
+
1
2
3
ĐAH
ĐAH
59.89
23.64
20.63
-42.19
-9.74
-3.10
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
ĐAH
17.70
13.90
17.53
g I (T/m)
6.16
6.16
6.16
N t (T)
N đc
NI
109.00 7.93 116.92
85.60 25.77 111.36
107.95 15.39 123.34
Lớp cầu đ -
-14-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21.06
23.73
16.83
17.24
16.10
14.08
10.67
10.72
13.97
15.66
16.36
16.17
24.98
23.57
24.99
27.23
30.31
-0.76
-1.37
-2.10
-2.20
-1.79
-2.02
-3.13
-3.13
-2.10
-1.74
-1.75
-1.67
-1.86
-0.73
-2.62
-6.23
-11.96
Do tĩnh tải II và hoạt tải:
Dâ
Tổng
ĐAH
ĐAH
y
+
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
56.08
23.54
20.25
20.63
21.96
15.87
17.3
16.87
14.55
10.21
10.08
-36.74
-9.61
-3.3
-1.01
-1.18
-1.47
-2.56
-2.93
-3.15
-3.62
-3.59
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
19.34
13.93
16.95
19.62
20.78
14.4
14.74
13.94
11.4
6.59
6.49
20.30
22.36
14.73
15.04
14.31
12.06
7.54
7.59
11.87
13.92
14.61
14.50
23.12
22.84
22.37
21.00
18.35
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
6.16
g II (T/ Q tđH3
m)
0
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
125.01
137.69
90.71
92.62
88.12
74.27
46.43
46.74
73.10
85.72
89.97
89.29
142.37
140.65
137.75
129.32
113.00
H30
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
6.32
7.24
12.10
9.14
6.72
10.36
0.00
0.00
11.38
8.43
11.23
14.29
10.52
9.13
18.90
20.76
49.73
q tđNg
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
Ng
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
131.33
144.93
102.81
101.75
94.84
84.63
46.43
46.74
84.47
94.15
101.20
103.58
152.89
149.78
156.65
150.07
162.73
N II +N ht
228.76
107.88
102.93
109.66
116.52
82.947
88.468
85.384
72.371
47.909
47.266
Lớp cầu đ -15-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
12
13
14
15
16
17
18
19
20
14.05
15.94
16.49
16.05
24.51
24.33
25.03
25.98
27.25
-2.95
-2.34
-1.86
-1.25
-0.79
-1.23
-2.96
-5.7
-9.72
11.1
13.6
14.63
14.8
23.72
23.1
22.07
20.28
17.53
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
2.04
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
1.2818
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
70.071
81.551
85.509
84.371
131.13
129.25
129.51
129.07
127.75
II. Kiểm duyệt các dây văng theo cờng độ
Các dây văng đợc làm từ các bó cáp cờng độ cao (bó cáp 7 sơi 5
mm ) có đờng kính danh định là 15,2 mm, diện tích danh định là 1,387
cm2 , và cờng độ giới hạn = 18 T/cm2.
Khả năng chịu đựng của vật liệu làm dây tính theo tổ hợp chính:
[] = 0,45 . 18 = 8,1 T/cm2
Công thức kiểm tra cờng độ là: = N / F []
Để kiểm duyệt cho tất cả các dây ta lập bảng sau:
Dây Tổng N
DT
(T/cm 2 ) [ ]
tt
tt
(T)
dây(cm 2 )
1
345.68
76.29
4.531
8.10
2
219.24
43.00
5.099
8.10
3
226.27
43.00
5.262
8.10
4
240.99
43.00
5.604
8.10
5
261.45
43.00
6.080
8.10
6
185.76
26.35
7.050
8.10
7
190.22
26.35
7.219
8.10
8
180.23
26.35
6.840
8.10
9
157.00
26.35
5.958
8.10
10
94.34
26.35
3.580
8.10
11
94.01
26.35
3.568
8.10
12
154.54
26.35
5.865
8.10
13
175.70
26.35
6.668
8.10
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Kết luận
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Lớp cầu đ -
-16-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
14
15
16
17
18
19
20
186.71
187.95
284.02
279.03
286.17
279.14
290.48
26.35
26.35
43.00
43.00
43.00
43.00
43.00
7.086
7.133
6.605
6.489
6.655
6.492
6.755
8.10
8.10
8.10
8.10
8.10
8.10
8.10
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Đạt
Chơng v: Tính và kiểm duyệt dầm dọc
I. Tính toán nội lực
1. Sơ đồ cha liên hợp (giai đoạn I )
Với sơ đồ này dầm thép chịu tác dụng của tĩnh tải phần I và Igây
ra mô men uốn và lực dọc trong dầm. Trong tính toán coi nó nh một
thanh chịu nén uốn
Mục đích của quá trình điều chỉnh nội lực là nhằm tạo ra đợc biểu
đồ mô men của dầm liên tục tựa trên các gối cứng là các điểm neo dây.
Trong đó mô men dơng ở giữa khoang và mômen âm trên gối có các trị
số:
Mgối = -gd2/11
Mgiữa= 3gd2/88
Ta có thể vẽ sơ đồ dầm với các gối cứng kê tại các dây văng để xác định
ra các giá trị M
Do mục tiêu điều chỉnh nội lực là Mô men do vây khi tính toán nội lực
tại các đốt ta lấy kết quả mô men sau điều chỉnh để tính toán
Lực dọc do tĩnh tải phần I và I đợc tính với sơ đồ dầm thép cha liên hợp
Ni=Nidây. cosi
Trong đó:
Nidây: Nội lực trong các dây
Ni : lực dọc trong khoang i
i góc nghiêng của dây văng thứ i
tổng các dây văng bị cắt qua tiết diện đang xét bởi mặt phẳng thẳng
đứng.
Sau khi tính toán ta lập bảng mô men và lực dọc do tĩnh tải I nh sau :
2. Sơ đồ dầm thép đã liên hợp với bản BT ( giai đoạn II )
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -17-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Với sơ đồ này dầm chủ chịu tác dụng của tĩnh tải phần II (g ttII =
2.04 T/m) và hoạt tải. Việc xác định mô men và lực dọc do tĩnh tải II tơng tự nh trong giai đoạn I. Sau khi tính toán ta lập bảng tính mô men và
lực cắt nh bảng duới.
Mô men và lực dọc do hoạt tải đợc xác định bằng cách xếp xe trực
tiếp lên ĐAH nội lực của các mặt cắt tơng ứng. Việc xếp xe lên ĐAH
Mô men và lực cắt đợc thực hiên bởi cùng 1 sơ đồ xe. Từ đó xác định đợc mô men và lực cắt bất lợi cho kết cấu
Công thức xác định nội lực do hoạt tải:
M tcH 30 = H 30 .
N tcH 30 = H 30 .
P y
P y
i
i
M ttH 30 = 1,4(1 + à ) M tcH 30
i
i
N ttH 30 = 1,4.(1 + à ) N tcH 30
M
N tcNg = Ng .0,3. DAH
N ttNg = 1,4.N tcNg
M tcXB80 = XB 80 . Pi . y i
M ttXB80 = 1,1.M tcXB80
N tcXB80 = à XB80 . Pi . y i
N ttXB80 = 1,1.N tcXB80
Ng
tc
M ttNg = 1,4.M tcNg
= Ng .0,3. DAH
Bảng tổng hợp Mô men và Lực dọc của các đốt dầm ở giai đoạn I
Dây Nt Góc Cos N .cos
Đốt
MM I
NI
t
i
dầm
1
i
i
109.0 24.2 0.91 99.4140
0
1
2 111.36 25.7 0.90 100.273
9
0
3
4
5
123.3 27.6 0.89 109.217
4
9
0
131.3 30.0 0.87 113.733
3
0
8
144.9 32.8 0.84 121.732
3
7
1
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
1
Đầu
2
Giữa 49.47
Đầu -60.57 -199.69
3
Giữa 21.88
Đầu -49.67 -308.90
4
Giữa 26.35
Đầu -51.63 -422.64
5
Giữa 25.55
Đầu -51.27 -544.37
0.00
-99.41
Lớp cầu đ -18-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
6
7
8
9
102.8 36.5 0.80 82.6458
1
0
101.7 41.2 0.75 76.5571
5
0
94.84 47.4 0.68 64.1624
3
84.63 55.8 0.56 47.5545
1
10 46.43 67.0 0.39 18.0719
9
11 46.74 67.0 0.39 18.1917
9
12 84.47 55.8 0.56 47.4677
1
13 94.15 47.4 0.68 63.6952
3
14 101.2 41.2 0.75 76.1410
0
0
15 103.5 36.5 0.80 83.2642
8
0
16 152.8 32.8 0.84 128.417
9
7
7
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
6
Giữa 25.67
Đầu -51.38 -627.02
7
Giữa 25.75
Đầu -51.13 -703.57
8
Giữa 25.2
Đầu -52.48 -767.74
9
Giữa 28.28
Đầu -44.96 -815.29
10
Giữa 11.55
Đầu -86.76 -833.36
11
Giữa 65.96
Đầu -127.82 -969.16
12
Giữa 65.96
Đầu -86.76 -950.96
13
Giữa 11.55
Đầu -44.96 -903.50
14
Giữa 28.28
Đầu -52.48 -839.80
15
Giữa 25.2
Đầu -51.13 -763.66
16
Giữa 25.65
Đầu -51.38 -680.40
Lớp cầu đ -
-19-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
17 149.7 30.0 0.87 129.711
8
0
0
18 156.6 27.6 0.89 138.715
5
9
8
19 150.0 25.7 0.90 135.128
7
9
5
20 162.7 24.2 0.91 148.423
3
1
9
17
Giữa 25.67
Đầu -51.33 -551.98
18
Giữa 25.67
Đầu -51.33 -422.27
19
Giữa 25.67
Đầu -51.33 -283.55
20
Giữa 25.67
Đầu -51.33 -148.42
Giữa 25.67
Bảng tổng hợp Mô men và Lực dọc của các đốt dầm ở giai đoạn II
Dâ
MM II
N II
Góc i Cos N t .cos i Đốt
y
dầm
i
1 39.454 24.21 0.91 35.9850
1
2 28.417 25.79 0.90 31.1344
2
3 34.578 27.69 0.89 37.5377
3
4 40.025 30.00 0.87 26.0410
4
5 42.391 32.87 0.84 19.5330
5
6 29.376 36.50 0.80 10.6427
6
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Đầu 0.00 -35.98
Giữa 16.06
Đầu -20.91 -67.12
Giữa 6.99
Đầu -16.1
104.66
Giữa 8.85
Đầu -17.21
130.70
Giữa 8.42
Đầu -16.94
150.23
Giữa 8.51
Đầu -17.04
160.87
Giữa 8.55
Lớp cầu đ -
-20-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
7 30.070 41.20 0.75 20.8737
8 28.438 47.43 0.68 20.4253
9 23.256 55.81 0.56 26.4807
10 13.444 67.09 0.39 16.1024
0.0000
11 13.240 67.09 0.39 13.9189
12 22.644 55.81 0.56 12.7245
13 27.744 47.43 0.68 18.7692
14 29.845 41.20 0.75 22.4546
15 30.192 36.50 0.80 24.2700
16 48.389 32.87 0.84 40.6424
17 47.124 30.00 0.87 40.8106
7
Đầu
8
Giữa 8.26
Đầu -17.63
9
Giữa 9.55
Đầu -14.27
10
Giữa 4.16
Đầu -28.88
11
Giữa 21.6
Đầu -42.67
12
Giữa 21.6
Đầu -28.88
13
Giữa 4.16
Đầu -14.27
14
Giữa 9.55
Đầu -17.63
15
Giữa 8.26
Đầu -16.86
16
Giữa 8.56
Đầu -17.03
17
Giữa 8.42
Đầu -16.99
Giữa
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
-16.85
181.75
202.17
228.65
244.76
283.33
269.41
256.68
237.91
215.46
191.19
150.55
8.5
Lớp cầu đ -
-21-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
18 45.023 27.69 0.89 39.8680
18
19 41.371 25.79 0.90 37.2510
19
20 35.761 24.21 0.91 32.6172
20
Đầu
-17
Giữa
Đầu
Giữa
Đầu
Giữa
8.5
-17
8.5
-17
8.5
109.74
-69.87
-32.62
II. Kiểm duyệt một số mặt cắt
chơng Vi:tính toán tháp cầu
Tháp cầu đợc dùng là
tháp cứng liên kết với trụ, dạng
hình thang. Tháp có chiều cao
tổng cộng 60 m. Chiều cao
tính từ chân tháp đến đáy dầm
là 8,5 m. Chiều cao thân tháp
tính từ đáy dầm đến xà ngang
trên 42.7mm, tính từ mặt cầu
lên neo đầu tiên trên tháp là
35,5 m. Chiều cao phần vút
tính từ xà ngang trên lên đỉnh
tháp 6,3 m.
Tiết diện tháp dạng hộp dày
0,5 m, kích thớc hộp tháp thay
đổi từ 4 m đến 2,5 m theo phơng dọc cầu và thay đồi từ 2,5
đến 1,5 m theo phơng ngang
cầu.
I. Tính tháp làm việc theo phơng dọc cầu:
Tháp cầu đợc tính với hai tổ hợp tải trọng:
* Tổ hợp 1:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -22-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
- Tĩnh tải ( phần I, phần I và phần II )
- Hoạt tải xếp kín nhịp giữa để tính Mmax
- Dùng tổ hợp trên để tính N tơng ứng
* Tổ hợp 2:
- Tĩnh tải
- Hoạt tải xếp kín cầu để tínhNmax
- Dùng tổ hợp trên để tính M tơng ứng
1. Tính toán nội lực:
Theo phơng dọc cầu tháp làm việc theo sơ đồ thanh chịu nén uốn một
đầu ngàm một đầu gối đàn hồi.
1.1. Tính đỉnh tháp:
Xét mặt cắt cuối phần đỉnh tháp ( Tại tiết diện neo dây đầu tiên)
Vẽ ĐAH mô men và ĐAH lực dọc của tiết diện và tính diện tích các
phần ĐAH nh sau:
+ Do tĩnh tải I M =130,6 N = - 186,18; Giá trị tĩnh tải gI = 6,16 T/m
+ Do tĩnh tải II (gII = 2,04 T/m) và hoạt tải M = 116,246
-186,18
N = -
Mmax = 287,16 Ntơng ứng = - 66.12
Nmax =-189.92 Mtơng ứng = 147,48
a. Tổ hợp 1:
Nội lực tổ hợp 1
Mmax = 456 (Tm)
Ntơng ứng = 311 (T)
b. Tổ hợp 2
Nội lực tổ hợp 2
Nmax = 903,4 (T)
Mtơng ứng = 265(Tm)
1.2. Tính thân tháp
Từ đờng ảnh hởng mô men và lực dọc của thân tháp ta xếp tải lên đờng
ảnh hởng tơng ứng với hai tổ hợp trên M max và Ntơng ứng với hoạt tải xếp
trên đờng ảnh hởng mô men xuống đờng ảnh hởng N và ngợc lại.
a, Tổ hợp1
Nội lực tổ hợp 1
M = 2107 (Tm)
N = 638,33 (T)
b, Tổ hợp 2:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -23-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Nội lực tổ hợp 2
Nmax = 927,9 (T)
Mtơng ứng = 924,29(Tm)
1.3. Tính chân tháp
a. Tổ hợp 1.
Nội lực tổ hợp 1
M = 1608,53 (Tm)
N = 760.43 (T)
b. Tổ hợp 2:
Nội lực tổ hợp 2
Nmax = 1135,29 (T)
Mtơng ứng = 933,087(Tm)
1.4. Tải trọng gió:
a. Khi không có xe trên cầu:
Theo quy trình 1979 khi không có xe trên cầu lấy cờng độ gió = 180
(kg/cm2)
+ Tính mặt cắt cuối của đỉnh tháp:
- Diện tích chắn gió: S = 1,5 . 9,5 = 14,25 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 4,75 (m)
- Mômen tiêu chuẩn: M = 0,18 . 4,75 . 14,25 =12,18(Tm)
+ Tính mặt cắt cuối của thân tháp:
* Lực gió tác dụng lên tháp:
- Diện tích chắn gió: S = 1,5 . 9,5 + 1,5 . 21 = 45,75 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y =15,25(m)
- Mômen tiêu chuẩn: M = 0,18.45,75.15,25 = 125,17(Tm)
* Lực gió tác dụng lên dầm ngang tháp cầu phía trên:
Diện tích chắn gió: S = 7,4.1.5 = 11,1 (m2)
Để thiên về an toàn ta coi dầm ngang tháp cầu phái trên là dầm giản đơn
tựa trên hai gối là phần đỉnh của hai cột tháp.
Phản lực truyền xuống một cột tháp:
P = 11,1 . 0,18/2 = 0,999(Tm)
Mômen tiêu chuẩn:
M = 0,999. 15,2=15,18(Tm)
+ Tính mặt cắt cuối của chân tháp:
- Với mực nớc thấp nhất:
* Lực gió tác dụng lên tháp:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -24-
Đồ án tốt nghiệp
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
- Diện tích chắn gió: S = 14,25+45,75+10,6.2,5=86,5 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = = 20 (m)
- Mômen tiêu chuẩn: M = 86,5.0,18.20,75=323,07 (Tm)
- Với lực nớc cao nhất:
- Diện tích chắn gió: S = 14,25+45,75+2,5.2,5 = 66,25 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 16,5(m)
- Mô men tính toán: M = 0,18 . 66,25 . 16,25 = 196,76(Tm)
* Lực gió tác dụng lên dầm ngang tháp cầu phía trên:
- Diện tích chắn gió: S = 7,4 . 1,5 = 11,1 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 31,5(m)
- Mô men tính toán: M = 11,1 . 31,5 . 0,18 = 62,937 (Tm)
* Lực gió tác dụng lên dầm ngang tháp cầu phía dới:
- Diện tích chắn gió: S = 2,5 . 11 = 27,5 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 10,5(m)
- Mô men tính toán: M = 27,5 .10,5 . 0,18 = 51,975 (Tm)
b. Khi có xe trên cầu:
Theo quy trình 1979 khi có xe trên cầu lấy cờng độ gió = 50 (kg/cm2)
+ Tính mặt cắt cuối của đỉnh tháp:
- Diện tích chắn gió: S = 14,25 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 4,75(m)
- Mô men tính toán: M = 0,05 . 14.25 . 4,75 = 3,38 (Tm)
+ Tính mặt cắt cuối của thân tháp:
* Lực gió tác dụng lên tháp:
- Diện tích chắn gió: S = 45,75 (m2)
- Chiều dài cánh tay đòn: y = 15,25(m)
- Mô men tính toán: M = 45,75 . 0,05 . 15,25 = 34,884 (Tm)
* Lực gió tác dụng lên dầm ngang tháp cầu phía trên:
Diện tích chắn gió S = 11,1 (m2)
Để thiên về an toàn ta coi dầm ngang tháp cầu phía trên là dầm giản đơn
tựa trên hai gối là phần đỉnh của hai cột tháp.
phản lực truyền xuống một cột tháp:
P = 0,999 (T)
Mômen tiêu chuẩn:
M = 0,999. 20 = 19,98 (Tm)
+ Tính mặt cắt cuối của chân tháp
* Lực gió tác dụng lên tháp:
Đỗ thuỷ trung
ờng - bộ k37
Lớp cầu đ -25-
