Đồ Án Cầu Bê Tông Cốt Thép- Bách khoa TP.HCM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.22 MB, 114 trang )
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN CẦU ðƯỜNG
ðỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾ KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: TS. LÊ BÁ KHÁNH
SVTT:
TRỊNH THÀNH LINH
MSSV:
80901409
LỚP:
XD09CD01
NHÓM: A02
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Mục lục
CHƯƠNG 1 : BỐ TRÍ CHUNG ............................................................. 2
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ LAN CAN ..................................................... 3
2.1 Giới thiệu ...................................................................................... 3
2.2 Cấu tạo lan can .............................................................................. 3
2.3 Tải trọng và hiệu ứng tải trọng ..................................................... 4
2.4 Kiểm toán lan can ......................................................................... 5
2.5 Kết luận ......................................................................................... 9
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU........................................... 19
3.1 GIỚI THIỆU ................................................................................. 19
3.2 CẤU TẠO ................................................................................ 19
3.2.1 Vật liệu .................................................................................. 19
3.2.2 Cấu tạo ................................................................................... 19
3.3 TẢI TRỌNG VÀ HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG ............................... 20
3.3.1 Hệ số tải trọng ....................................................................... 20
3.3.2 Nguyên tắc tính toán.............................................................. 21
3.3.3 Bản kê hai cạnh ..................................................................... 21
3.3.4 Bảng hẫng .............................................................................. 29
3.4 KIỂM TOÁN ................................................................................ 31
3.4.1 Bản kê 2 cạnh ........................................................................ 31
3.4.2 Bản hẫng ................................................................................ 40
3.5 KẾT LUẬN................................................................................... 42
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH ............................................... 66
5.1 GIỚI THIỆU ................................................................................. 66
5.2 CẤU TẠO ..................................................................................... 66
5.2.1 Vật liệu .................................................................................. 66
5.2.2 Kích thước cơ bản ................................................................. 66
5.2.3 Tính toán các ñặc trưng hình học .......................................... 68
5.3 TẢI TRỌNG VÀ HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG ............................... 72
5.3.1 Hệ số tải trọng ....................................................................... 72
5.3.2 Xác ñịnh nội lực do tĩnh tải ................................................... 73
5.3.3 Xác ñịnh nội lực do hoạt tải (HL_93) ................................... 77
5.3.4 Tổ hợp Moment (có xét hệ số tải trọng) ................................ 84
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
2
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
5.3.5 Tổ hợp lực cắt ........................................................................ 85
5.4 KIỂM TOÁN ................................................................................ 86
5.4.1 Tính toán bố trí cốt thép ........................................................ 86
5.4.2 Tính toán ñặc trưng hình học của dầm tại các mặt cắt ñặc
trưng............................................................................................... 89
5.4.3 Tính toán mất mát ứng suất ................................................... 93
5.4.4 Kiểm toán Moment ................................................................ 98
5.4.5 Kiểm toán lực cắt V ............................................................... 114
5.5 KẾT LUẬN................................................................................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 118
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
3
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
CHƯƠNG 1 : BỐ TRÍ CHUNG
1/2 E - E
1/2 F - F
TL:1/50
500
10000
500
2%
600
1780
2%
1780
1780
1780
1780
600
8900
Hình 1-1. Mặt cắt ngang cầu
1/2 A - A
TL : 1/100
D
400
4900
1100
5500
17400
5500
Hình 1-2. Một nửa dầm chính
B
1/4 D - D
250
C
C
D
1780
1780
B
1780
200
250
5550
5500
6000
Hình 1-3. Mặt bằng bố trí dầm ngang và dầm chính
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
4
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ LAN CAN
2.1 Giới thiệu
Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu ñể bảo vệ cho xe cộ và người
ñi bộ. Lan can còn là công trình thẩm mỹ, tạo thành hình thái hài hòa của công
trình và cảnh quan xung quanh.
Mục ñích chủ yếu của lan can ñường ô tô là phải chặn giữ và chỉnh
hướng các xe cộ ñi trên cầu. Khi va chạm, lan can phải chịu ñược lực xung
kích của xe, xe không bị bật lại luồng giao thông, nhưng xe cũng không thể
vượt qua lan can.
Các lan can phải ñược thiết kế thỏa ñiều kiện :
R ≥ Ft
Y ≥ He
Trong ñó:
•
R : sức kháng cực hạn (sức kháng danh ñịnh) của tổ hợp thanh lan can
và tường phòng hộ.
• Ft : lực va ngang của xe phân bố trên chiều dài Lt tại chiều cao He ở
phía trên bản mặt cầu.
• Y : chiều cao hữu hiệu của R về phía trên của bản mặt cầu.
• H e : chiều cao lực va ngang của xe phía trên bản mặt cầu.
2.2 Cấu tạo lan can
2.2.1 Loại lan can
Chọn mức ñộ thiết kế của lan can là L3 – Mức cấp 3 – ñược chấp nhận
áp dụng chung cho hầu hết các ñường tốc ñộ cao với hỗn hợp các xe tải và xe
tải nặng (mục 13.7.2 trong 22TCN 272-05).
Các bộ phận của lan can thiết kế gồm có: tổ hợp tường phòng hộ bê
tông và thanh lan can kim loại.
2.2.2 Vật liệu dùng cho lan can
Cốt thép
•
•
•
•
Loại thép
Giới hạn chảy
ðường kính cốt thép ñai 1
ðường kính cốt thép ñai 2
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
420 Mpa
12 mm
12 mm
5
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
• ðường kính cốt thép dọc
• Lớp bê tông bảo vệ cốt ñai
14 mm
50 mm
Bê tông
• Cường ñộ chịu nén của bê tông
28 Mpa
2.2.3 Kích thước sơ bộ của lan can
Bảng 2-1. Bảng kích thước của phần tường chắn bê tông
B1
B2
H1
H2
H3
HW
300
200
350
310
150
810
H1
A
H2
B1
B
H3
B2
C
Hình 2-1. Kích thước của phần tường chắn bê tông
Chia phần tường chắn bằng bê tông thành 3 phần A, B, C như hình vẽ.
Khoảng cách giữa các cột lan can L = 2400mm.
Khe biến dạng nhiệt cách nhau 8600mm, bề rộng khe là 20mm.
2.3 Tải trọng và hiệu ứng tải trọng
Lan can phải ñược thiết kế ñể chịu ñược lực va xe như bảng 2.2
Trong tính toán dưới ñây, không xét tác dụng của lực ñứng FV và lực
dọc FL .
Bảng 2-2. Bảng lực thiết kế ñối với lan can ñường ô tô
Các lực thiết kế và ký hiệu
Mức ñộ thiết kế L3
Ft ngang (kN)
240
Ft dọc (kN)
80
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
6
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Fv thẳng ñứng (kN) hướng xuống dưới
80
Lt và LL (mm)
1070
Lv (mm)
5500
He min (mm)
810
Chiều cao lan can nhỏ nhất H (mm)
810
2.4 Kiểm toán lan can
2.4.1 Cơ sở lý thuyết
Sức kháng của từng bộ phận của tổ hợp thanh lan can ñược xác ñịnh
theo quy ñịnh trong các ñiều 13.7.3.4.1 (lan can bê tông) và 13.7.3.4.2 (lan can
dạng cột và dầm).
Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ và thanh lan can phải lấy theo
sức kháng nhỏ hơn ñược xác ñịnh theo 2 phương thức phá hoại sau:
Va tại giữa nhịp thanh lan can
Va tại cột
R = PP + RR' + RW'
R = RR + RW
Y=
RR H R + RW HW
R
Trong ñó:
RR : khả năng cực hạn của thanh lan
can trên một nhịp (N)
Rw : khả năng cực han của tường theo
quy ñịnh ñiều 13.7.3.4.1 (N)
HW : chiều cao của tường (mm)
HR : chiều cao của thanh lan can
(mm)
PP H R + RR' H R + RW' HW
R
R H − PP H R
RW' = W W
HW
Y=
Trong ñó:
RR’ : sức kháng cực hạn theo hướng
ngang của thanh lan can qua 2
nhịp (N)
’
RW : khả năng chịu lực bị giảm do
phải chịu tải trọng của cột và
lan can (N)
PP : sức kháng cực hạn theo hướng
ngang của cột (N)
2.4.2 Sức kháng uốn của tường bê tông
2.4.2.1 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép nằm ngang MwH
Chiều cao khối ứng suất tương ñương :
a=
As f y
0.85 f c'b
Momen kháng uốn của từng ñoạn tường :
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
7
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
ΦM ni = ΦAs f y ( de − a / 2 )
Momen kháng uốn của tường chắn bê tông :
M w H = ∑ (Φ M ni )
Với Φ = 1 là hệ số sức kháng ở trạng thái giới hạn ñặc biệt
Bảng 2-3. Sức kháng uốn của tường bê tông theo cốt thép ngang
Phân
ñoạn
b = Hi
(mm)
As
(mm2)
de
(mm)
a
(mm)
Φ Mni
(N.mm)
1
350
307.88
231
15.523
28 866 503.02
2
310
153.94
331
8.763
21 117 182.46
3
150
153.94
431
18.110
27 280 410.68
Mw H =
77 264 096.16
810
Hw =
2.4.2.2 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép ñai Mc
Bước cốt ñai @ = 200 mm
Sức kháng uốn theo cốt thép ñai Mc ñược tính theo chiều rộng b = 1mm
dọc theo chiều dài của lan can.
Diện tích cốt ñai : As =
Ad
@
Công thức tính toán :
a=
As f y
0.85 f c'b
M ci = ΦAs f y ( de − a / 2 )
M c = ∑ ( M ci × H wi ) / H w
Bảng 2-4. Sức kháng uốn của tường chắn bê tông theo cốt ñai
Phân
ñoạn
b
As
(mm) (mm2/mm)
de
(mm)
a
(mm)
Mci
(N.mm/mm)
Hwi
(mm)
1
1
0.5655
244
9.979
56 766.03
350
2
1
0.5655
344
9.979
80 516.47
310
3
1
0.5655
444
9.979
104 266.91
150
Mc =
74 652.16
810
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
8
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
2.4.2.3 Sức kháng danh ñịnh của tường ñối với tải trọng ngang RW (22
TCN272-05, ñiều 13.7.3.4.1)
ðối với va xô trong một phần ñoạn tường
2
Lc =
M + M wH
Lt
L
+ t + 8H b
= 3179.4 mm
M
2
2
c
M C LC 2
2
Rw =
8 M b + 8M w H +
= 586 050 N
2 Lc − Lt
H
Kiểm toán :
Rw = 586kN > Ft = 240kN
Trong ñó:
Rw : sức kháng của gờ chắn
Lt : chiều dài phân bố của lực theo hướng dọc
Lc : chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo ñường chảy
Mb : sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với Mw tại ñỉnh tường
(Mb=0)
H = HW : chiều cao của tường chắn bê tông
ðối với va xô ở ñầu tường hoặc mối nối
2
M + MwH
L
L
Lc = t + t + H b
= 1595.5 mm
2
Mc
2
M C LC 2
2
Rw =
Mb + M wH +
= 381526 N
2 Lc − Lt
H
Các ñại lượng trong công thức tương tự như trên
Kiểm toán :
Rw = 381kN > Ft = 240kN
HW = 810mm = H e− min
2.4.3 Sức kháng của phần dầm và cột (22 TCN272-05, ñiều 13.7.3.4.2)
2.4.3.1 Khi xe va vào giữa nhịp thanh lan can
Chọn thép thanh lan can là thép ống loại M 270M Grade 250 có :
Fy = 250 MPa
Fu = 450 MPa
Khoảng cách giữa các cột lan can L = 2400 mm
Chiều cao của thanh lan can 600mm → HR = 1410 mm
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
9
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Kích thước thanh lan can: D = 100 mm
d = 90 mm
D
d
Hình 2-2. Mặt cắt ngang của thanh lan can kim loại
Với giá trị Lc = 3179.4 mm, chỉ có 3 nhịp thanh lan can (N=3) và 2 cột
tham gia chịu lực
Sức kháng ñường chảy của thanh lan can:
Mp
(D
=
3
− d 3 ) Fy
6
= 11291667 N .mm
Sức kháng cực hạn của thanh lan can ñối với số nhịp lan can là lẻ :
RR =
16M p ( N − 1)( N + 1) Pp L
= 450349.2 N
2 N × L − Lt
2.4.3.2 Khi xe va vào cột của lan can
2L =4800
P
p
Mp
Mp
Mp
Mp
Lt
Hình 2-3. Mô hình chịu lực khi va xe vào cột
Với Lc = 3179.4 mm có 2 nhịp lan can (N=2) và 1 cột tham gia chịu lực
Sức kháng cực hạn của thanh lan can ñối với số nhịp lan can là chẵn :
RR =
16 M p + N 2 Pp L
2 N × L − Lt
= 249 393 N
Trong ñó:
Pp : sức kháng tải trọng ngang của cột ñứng ñơn lẻ ở ñộ cao HR phía trên mặt
cầu
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
10
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
PP =
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
MP
Y
144
8
120
8
Bảng 2-5. Bảng tính các giá trị sức kháng của cột
tc
(mm)
bc
(mm)
tw
(mm)
Dw
(mm)
Hcột
(mm)
Pp
(N)
RR
(N)
8
120
8
144
600
78080
249 393
Trong trường hợp va xô vào cột lan can thì sức kháng của gờ bê tông vị
giảm:
Rw' =
Rw H w + Pp H R
Hw
• Một phần tường:
• ðầu tường:
450 133 N
245 609 N
2.5 Kết luận
Bảng 2-6. Kiểm tra sức kháng uốn của tổ hợp tường và thanh lan can
Trường hợp kiểm
tra tác ñộng va xe
1
2
3
4
Giữa nhịp lan can +
ñầu tường hoặc mối
nối
Giữa nhịp lan can +
một phần ñoạn
tường
Cột lan can + ñầu
tường hoặc mối nối
Cột lan can + một
phần ñoạn tường
Rw (kN) RR (kN)
R (kN)
Y (mm)
Kiểm
tra
381.526
450.349
831.875
1134.82
Thỏa
586.05
450.359
1036.4
1070.72
Thỏa
245.609
249.393
573.081
1152.85
Thỏa
450.133
249.393
777.606
1062.68
Thỏa
→ Lan can với các thông số như trên thỏa yêu cầu thiết kế.
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
11
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
3.1 GIỚI THIỆU
Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết
ñịnh chất lượng khai thác của cầu. Mặt cầu có chức năng tạo mặt phẳng và
truyền tải trọng xuống kết cấu kệ dầm bên dưới. Vì vậy mặt cầu cần bằng
phẳng, ñủ ñộ nhám, ñảm bảo thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất
và an toàn tối ña cho các phương tiện tham gia giao thông.
Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm gồm các dầm chủ,
dầm ngang và dầm dọc phụ. Vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn
cục bộ như bản kê trên hệ dầm mặt cầu. Ngoài ra bản còn là cánh trên của dầm
T, dầm hộp nên còn tham gia chịu nén hoặc chịu kéo khi chịu uốn tổng thể của
cầu.
3.2 CẤU TẠO
3.2.1 Vật liệu
Bê tông
Cường ñộ chịu nén
f 'c =
28
MPa
Khối lượng riêng của bê tông
Wc =
2400
kg/m3
Khối lượng riêng của BTCT
WRC =
2500
kg/m3
Moñun ñàn hồi, Ec = 0.043 (WC)1.5 (f 'C)0.5
26752.4976 MPa
Ec =
Cốt thép
Mác thép chịu lực của bản mặt cầu
TCVN 1651-2008 CB400-V
Giới hạn chảy
fy =
420
MPa
Moñun ñàn hồi
Es =
200000
MPa
ðường kính cốt thép lớp trên
14
mm
ðường kính cốt thép lớp dưới
14
mm
Mác thép phân bố của bản mặt cầu
TCVN 1651-2008 CB400-V
3.2.2 Cấu tạo
Kích thước của các bộ phận cầu
Tổng bề rộng cầu
Bề rộng phần xe chạy
Khoảng cách giữa 2 dầm chính
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
B=
11 000
mm
PXC =
10 000
mm
1780
mm
S=
19
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Số dầm chính
Chiều dày lớp phủ
Khối lượng riêng của lớp phủ
Nb =
6
tf =
70
mm
2250
kg/m3
Wfsw =
Lớp bê tông bảo vệ mặt trên
Covert =
50
mm
Lớp bê tông bảo vệ mặt dưới
Coverb =
25
mm
1050
mm
Bề rộng bản hẫng
S0 =
Bề dày chịu lực của bản mặt cầu (theo 22TCN 272-05) :
175 mm (muc 9.7.1.1)
S + 3000 1780 + 3000
ts = h f ≥
=
= 159.3 mm (bang 2.5.2.6.3 − 1)
30
30
S 1780
12 = 12 = 148.33 mm
Chọn ts = 175mm, chưa xét ñến lớp bê tông hao mòn mòn (dày
15mm) và các lớp phủ.
Bề dày chịu lực của phần bản hẫng :
t0 ≥ 200 mm (theo 22TCN 272-05, mục 13.7.3.5.1)
Chọn t0 = 200 mm, chưa xét ñến lớp bê tông hao mòn (dày
15mm) và các lớp phủ.
3.3 TẢI TRỌNG VÀ HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG
3.3.1 Hệ số tải trọng
Bảng 3-1. Hệ số tải trọng của hoạt tải (22TCN 272-05, bảng 3.4.1-2)
Trạng thái giới hạn
Cường ñộ
Cho bản mặt cầu và lan can
Cho lớp phủ bề mặt
Maximum
γDC max =
1.25
γDW max =
1.5
Minimum
γDC min =
0.9
γDW min =
0.65
Sử dụng
γDC =
1
γDW =
1
Bảng 3-2. Hệ số tải trọng của tĩnh tải (22TCN 272-05, phần 3)
Loại tải trọng
Lực xung kích
Hệ số tải trọng
SVTT: Trịnh Thành Linh
Ký hiệu
Hệ số tải
trọng
IM =
0.25
Cường ñộ 1
γLL =
1.75
Sử dụng
γLL =
1
MSSV: 80901409
20
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Hệ số làn
1 làn
m=
1.2
2 làn
m=
1.0
Hệ số sức kháng
Trạng thái giới han cường ñộ
Φstr =
0.9
(22 TCN272-05, ñiều
5.5.4.2.1)
Trạng thái giới han sử dụng
Φserv =
1
Trạng thái giới hạn ñặc biệt
Φext =
1
η=
1
Hệ số ñiều chỉnh tải trọng
Hệ số ñiều chỉnh tải trọng (22 TCN272-05, mục 1.3.2):
Trường hợp sử dụng các giá trị cực ñại của γi :
η = η D η R η I = 1×1× 1 = 1
Trong ñó:
η D = 1.00 : trường hợp thiết kế thông thường
η R =1.00 : mức dư thông thường
ηI = 1.00 : cho các cầu ñiển hình
3.3.2 Nguyên tắc tính toán
Nội lực trong bản mặt cầu ñược tính theo phương pháp phân tích gần
ñúng (22 TCN272-05, ñiều 4.6.2).
Tách bản mặt cầu thành từng dải có bề rộng 1mm theo phương chiều
dài cầu ñể tính nội lực.
Các tải trọng bánh xe ñược mô hình hóa như tải trọng tập trung hoặc
như tải trọng vệt là hình chữ nhật có chiều rộng 510mm và chiều dài dọc theo
nhịp là L = 2.28 ×10−3 γ (1 + IM /100) P , mm (22 TCN272-05, ñiều 3.6.1.2.4).
Ta có 2 sơ ñồ tính bản mặt cầu :
• Phần cánh hẫng ở dầm biên ñược tính theo sơ ñồ console.
• Các bản mặt cầu ở phía trong tính theo sơ ñồ dầm liên tục kê
trên các gối cứng tại các vị trí dầm chủ.
3.3.3 Bản kê hai cạnh
Tính toán theo sơ ñồ dầm ñơn giản có xét ñến hệ số ngàm k.
3.3.3.1 Tĩnh tải
Bảng 3-3. Tĩnh tải tác dụng lên bản kê 2 cạnh
Tải trọng
Ký hiệu
Trọng lượng bản thân DC1 (N/mm)
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
Giá trị
Kiểu tác dụng
4.69
Phân bố
21
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Lớp phủ mặt cầu
DW (N/mm)
1.58
Phân bố
3.3.3.2 Hoạt tải
Dải bản ngang có chiều dài nhịp tính toán S = 1780mm < 4600mm,
hoạt tải phải ñược thiết kế cho xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục, không xét tải
trọng làn (22 TCN272-05, mục 3.6.1.3.3).
Vị trí tác ñộng của bánh xe lên bản : tim bánh xe cách mép ñá vỉa
300mm và cách mép làn 600mm (22 TCN272-05, ñiều 3.6.1.3.1).
Chiều rộng dải bản tương ñương (22 TCN272-05, ñiều 4.6.2.1.3)
• ðối với vị trí có Moment dương : E = 660 + 0.55 S
• ðối với vị trí có Moment âm :
E = 1220 + 0.25 S
Tính toán hoạt tải xe:
ðối với xe 3 trục:
•
•
Ptruc
2
Ett = E
P=
ðối với xe 2 trục:
• Nếu E < 1200mm
Ptruc
2
Ett = E
P=
• Nếu E ≥ 1200 mm
P = Ptruc
Ett = E + 1200 mm
Tác dụng của tải trọng bánh xe ñược quy về một băng tải chiều dài
(b+hf) theo phương ngang cầu có cường ñộ phân bố cho 1mm chiều rộng bản
theo phương dọc cầu :
LL =
P
( b + h f ) Ett
Trong ñó:
P : tải trọng bánh xe
b = 510 mm : chiều rộng bánh xe (ngang cầu)
hf = ts : chiều dày trung bình bản mặt cầu
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
22
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
Bảng 3-4. Giá trị hoạt tải (LL) ứng với M+ và M- khi ñặt 1 hàng bánh xe
ðại lượng
Moment dương
Moment âm
Xe 3 trục
Xe 2 trục
Xe 3 trục
Xe 2 trục
Ett (mm)
1639
2839
1665
2865
P (N)
72500
110000
72500
110000
0.06458
0.05656
0.06357
0.05605
LLi (N/mm)
3.3.3.3 Nội lực bản kê 2 cạnh
Nội lực của bản kê 2 cạnh ñược tính theo phương pháp gần ñúng với
mô hình dầm giản ñơn kê trên 2 gối.
Do tính chất ngàm của bản, moment ñược suy ra nhờ xét tới hệ hiệu
chỉnh k. Khi tính moment dương ở giữa nhịp k = 0.5 và khi tính moment âm ở
gối k = 0.8
ðối với moment dương tại mặt cắt giữa nhịp:
M L+/2 = kM 0+ = 0.5M 0+
ðối với moment âm tại mặt cắt ở gối:
−
M goi
= kM 0− = 0.8M 0−
Trong ñó:
M 0+ : moment do tải trọng gây ra tại mặt cắt giữa nhịp của dầm giản ñơn khi
tính moment dương của bản
M 0− : moment do tải trọng gây ra tại mặt cắt giữa nhịp của dầm giản ñơn khi
tính moment âm của bản
Lực cắt ñược xác ñịnh theo nguyên lý cơ học thông thường.
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
23
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
3.3.3.3.1 Trường hợp 1: ñặt 1 xe, có 1cặp bánh xe ñặt ngay tại giữa nhịp
510
685
b+t
LL
DW
DC
1
S
ðah M
Y1
Y
Y2
Hình 3-1. Sơ ñồ tính toán trong trường hợp 1
Trường hợp này, moment gây ra tại giữa nhịp là lớn nhất. Nên ta chọn
moment của trường hợp 1 ñể tính moment của bản mặt cầu. Hệ số làn m = 1.2
Tính toán thông số :
S=
1780
mm
b + ts =
685
mm
y=
445
mm
y1 =
171.25
mm
y2 =
171.25
mm
=
396050
mm2
ΩMDW =
396050
mm2
ΩMLL =
422131.25
mm2
ΩMDC
Moment dương tại giữa nhịp
TTGH Cường ðộ 1:
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
24
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
IM
M
M O+ = η γ DC max DC1Ω MDC + γ DW max DW Ω MDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 74843 N .mm / mm
100
+
⇒ M L / 2 = 0.5 × 74843 = 37422 N .mm / mm
TTGH Sử Dụng :
IM
M
M O+ = η γ DC DC1Ω MDC + γ DW DW Ω MDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 43394 N .mm / mm
100
+
⇒ M L / 2 = 0.5 × 74843 = 21697 N .mm / mm
Moment âm tại ngàm
TTGH Cường ðộ 1:
IM
M
M
M O− = η γ DC max DC1Ω DC
+ γ DW max DW Ω MDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 73726 N .mm / mm
100
−
⇒ M goi
= 0.5 × 73726 = 36863 N .mm / mm
TTGH Sử Dụng :
IM
M
M O− = η γ DC DC1Ω MDC + γ DW DW Ω MDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 42 756 N .mm / mm
100
−
⇒ M goi
= 0.5 × 42756 = 21 378 N .mm / mm
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
25
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
3.3.3.3.2 Trường hợp 2: ñặt 1xe, có 1 cặp bánh xe ngay sát gối
1800
b+t
b+t
LL
LL
DW
DC
1
S
ðah V
Ya
1
Yb
Yc
Hình 3-2. Sơ ñồ tính toán của trường hợp 3
Do khoảng cách giữa 2 dầm chính S = 1780 < 1800mm, nên trường
hợp này chỉ có 1 bánh xe ñặt trên nhịp. Trường hợp này, moment gây ra tại
giữa nhịp không phải là lớn nhất, nhưng lực cắt gây ra tại gối là lớn nhất. Ta
tính lực cắt của trường hợp 3 ñể tính toán cho bản mặt cầu. Hệ số làn m = 1.2
Tính toán các thông số :
y=
445.00
mm
y1 =
342.50
mm
ΩMDC =
396050.00
mm2
ΩMDW =
396050.00
mm2
ΩMLL =
117306.25
mm2
ya =
0.615169
mm
ΩVDC =
ΩVDW =
890
mm2
890
mm2
ΩVLL =
553.195225
mm2
Lực cắt tại ngàm
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
26
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
TTGH Cường ðộ 1:
IM
V
V = η γ DC max DC1ΩVDC + γ DW max DW ΩVDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 101.16 N / mm
100
TTGH Sử dụng :
IM
V
V = η γ DC DC1ΩVDC + γ DW DW ΩVDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 59.21 N / mm
100
3.3.3.3.3 Trường hợp 3: ñặt 2 xe, có 1 cặp bánh xe ñặt tại giữa nhịp
1200
1800
Hình 3-3. Sơ ñố tính toán trong trường hợp 5
Khoảng cách giữa 2 dầm chính S = 1780mm
→ S/2 = 890mm < 1200mm , vậy tải trọng lúc này chỉ còn 1 cặp bánh xe
giống như trường hợp 1.
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
27
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
3.3.3.3.4 Trường hợp 4: ñặt 2 xe, có 1 cặp bánh xe ñặt ngay sát gối
1200
b+t
b+t
LL
LL
DW
DC
1
S
V
Yb
1 Ya
Yc
Yd
Hình 3-4. Sơ ñồ tính toán trường hợp 6
Trường hợp này tính toán tương tự như trên:
m=
1
(2 làn xe)
ya =
1
mm
yb =
0.615169
mm
yc =
0.325843
mm
yd =
0
mm
=
890
mm2
ΩVDW =
890
mm2
ΩVLL =
647.689607
mm2
ΩVDC
Lực cắt tại ngàm
TTGH Cường ðộ 1:
IM
V
V = η γ DC max DC1ΩVDC + γ DW max DW ΩVDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 117.18 N / mm
100
SVTT: Trịnh Thành Linh
MSSV: 80901409
28
ðồ án Thiết kế cầu Bê tông
GVHD: TS.LÊ BÁ KHÁNH
TTGH Sử dụng :
IM
V
V = η γ DC DC1ΩVDC + γ DW DW ΩVDW + mγ LL 1 +
ΣLLΩ LL = 68.37 N / mm
100
3.3.3.4 Tổng hợp nội lực trong bảng kê 2 cạnh
Bảng 3-5. Bảng nội lực dùng ñể tính toán bản kê 2 cạnh
TTGH Cð1
TTGH SD
M+L/2 (N.mm/mm)
37422
21697
M-goi (N.mm/mm)
36863
21378
V (N/mm)
117.18
68.37
Ghi chú:
Các ñơn vị cúa bảng trên ñược tính trên 1mm theo phương dọc cầu.
3.3.4 Bảng hẫng
Tính bản hẫng theo sơ ñồ dầm console 2 ñầu ngàm, vị trí ngàm tại tim
của dầm chính.
300
x
P
DC2
LL
DW
DC1
550
950
1050
Hình 3-5. Sơ ñồ tính của bản hẫng
3.3.4.1 Tĩnh tải
Bảng 3-6. Tĩnh tải tác dụng lên bản hẫng trên 1mm theo phương ngang cầu
Tải trọng
Trọng lượng bản thân
Trọng lượng lan can
Lớp phủ mặt cầu
SVTT: Trịnh Thành Linh
Ký hiệu
DC1 (N/mm)
Giá trị
0.005063
L1 (mm)
1050
DC2 (N)
0.011146
L2 (mm)
950
DW (N/mm)
MSSV: 80901409
0.001575
Kiểu tác dụng
Phân bố
Tập trung
Phân bố
29
