đồ án cầu bê tông côt thép T căng sau ( thuyêt minh + cad )
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (691.2 KB, 117 trang )
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ..................................................................................................4
1.1.
Số liệu tính toán trong thiết kế..........................................................................................4
1.1.1.
Phương dọc cầu...........................................................................................................4
1.1.2.
Phương ngang cầu.......................................................................................................4
1.1.3.
Tải trọng thiết kế.........................................................................................................4
1.1.4.
Vật liệu.........................................................................................................................4
1.2.
Thiết kế cấu tạo..................................................................................................................5
CHƯƠNG 2: LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH.......................................................................................6
2.
..................................................................................................................................................6
2.1.
LAN CAN:..........................................................................................................................6
2.1.1.
Thanh lan can:............................................................................................................6
2.1.2.
Cột lan can:..................................................................................................................8
2.2.
LỀ BỘ HÀNH:.................................................................................................................12
2.2.1.
Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành:..........................................................................12
2.2.2.
Tính nội lực:..............................................................................................................12
2.2.3.
Tính toán cốt thép:....................................................................................................14
2.2.4.
Kiểm tra điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng...........................................15
2.3.
BÓ VỈA:............................................................................................................................17
2.3.1.
Xác định Mc...............................................................................................................19
2.3.2.
Xác định
2.3.3.
Chiều dài bó vỉa xuất hiện cơ cấu chảy Lc.............................................................20
2.3.4.
Kiểm tra khả năng chống trượt tai chân gờ chắn :...............................................21
M wH
.........................................................................................................19
CHƯƠNG 3: BẢN MẶT CẦU........................................................................................................24
3.1.
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:...................................................................................................24
3.2.
SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU:.........................................................................24
3.3.
TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CÔNGXON......................................................................24
3.3.1.
Tải trọng tác dụng lên bản côngxon:......................................................................24
3.3.2.
Nội lực trong bản côngxon:......................................................................................27
3.4.
TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN:..............................................28
3.4.1.
Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm cạnh dầm biên:....................................28
3.4.2.
Nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm cạnh dầm biên.....................................30
3.4.3.
Nội lực tác dụng lên bản dầm cạnh dầm biên:.......................................................31
3.5.
TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA:....................................................................32
3.5.1.
Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm giữa:......................................................32
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
1
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
3.5.2.
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm giữa:.....................................................33
3.6.
NỘI LỰC TÍNH TOÁN CHO BẢN MẶT CẦU............................................................36
3.7.
THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẲN MẶT CẦU:..........................................................37
3.7.1.
Thiết kế cốt thép cho phần bản chịu môment âm (tại gối):..................................37
3.7.2.
Thiết kế cốt thép cho phần bản chịu môment dương (giữa nhịp):.......................38
3.7.3.
Cốt thép phân bố:......................................................................................................40
3.8.
KIỂM TRA NỨT CHO BẢN MẶT CẦU:.....................................................................40
3.8.1.
Kiểm tra nứt cho moment âm (tại gối):..................................................................40
3.8.2.
Kiểm tra nứt cho moment dương (tại giữa nhịp):.................................................42
CHƯƠNG 4: DẦM NGANG...........................................................................................................44
4.1.
SỐ LIỆU DẦM NGANG:................................................................................................44
4.2.
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG:..........................................44
4.2.1.
Phương dọc cầu :.......................................................................................................44
4.2.2.
Phương ngang cầu:...................................................................................................46
4.2.3.
Tổng hợp nội lực tác dụng lên dầm ngang.............................................................55
4.3.
THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG...............................................................57
4.3.1.
Tính cốt thếp chịu moment dương..........................................................................57
4.3.2.
Tính cốt thếp chịu moment âm................................................................................59
4.4.
KIỂM TOÁN NỨT CHO DẦM NGANG:.....................................................................60
4.4.1.
Kiểm tra nứt với mômen âm:..................................................................................60
4.4.2.
Kiểm tra nứt với mômen dương:.............................................................................61
4.5.
TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM NGANG...............................................................63
4.5.1.
Tại mặt cắt nhịp........................................................................................................63
CHƯƠNG 5: DẦM CHÍNH............................................................................................................65
5.1.
SỐ LIỆU THIẾT KẾ:......................................................................................................65
5.1.1.
Số liệu thiết kế chung:...............................................................................................65
5.1.2.
Chọn sơ bộ kích thước dầm chủ..............................................................................65
5.2.
Xác định đặc trưng hình học của dầm chính (dầm nguyên khối căng sau)................68
5.3.
Xác định hệ số phân bố ngang........................................................................................69
5.4.
Tĩnh tải tác dụng lên dầm chính.....................................................................................77
5.4.1.
Tĩnh tải rải đều lên dầm chính:...............................................................................77
5.4.2.
Trọng lượng mối nối.................................................................................................79
5.4.3.
Tải trọng do lan can và lề bộ hành..........................................................................80
5.4.4.
Tĩnh tải do lớp phủ...................................................................................................80
5.5.
Xác đinh nội lực do tĩnh tải.............................................................................................80
5.5.1.
Momen do tĩnh tải gây ra.........................................................................................81
5.5.2.
Lực cắt do tĩnh tải gây ra.........................................................................................85
5.6.
Xác đinh nội lực do hoạt tải.............................................................................................87
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
2
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
5.6.1.
Momen do hoạt tải gây ra........................................................................................88
5.6.2.
Lực cắt do hoạt tải gây ra.........................................................................................90
5.7.
TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC............................................................91
5.7.1.
Chọn cáp DƯL:.........................................................................................................92
5.7.2.
Chọn bê tông:............................................................................................................92
5.7.3.
Chọn sơ bộ số tao cáp:..............................................................................................92
5.8.
Bố trí cáp...........................................................................................................................93
5.9.
Tính trọng tâm nhóm cáp D.Ư.L....................................................................................93
5.10. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA CÁC GIAI ĐOẠN....................................................94
5.10.1.
Tính toán cho tiết diện ở giữa dầm. L/2..................................................................95
5.10.2.
Tiết diện ở đầu dầm..................................................................................................98
5.11.
TÍNH TOÁN CÁC MẤT MÁT ỨNG SUẤT...............................................................102
5.11.1.
Các mất mát tức thời..............................................................................................102
5.11.2.
Các mất mát theo thời gian. ΔfLT.........................................................................105
5.12.
KIỂM TOÁN DẦM CHÍNH.........................................................................................108
5.12.1.
Kiểm toán dầm chính ở giai đoạn truyền lực.......................................................108
5.12.2.
Kiểm toán dầm chính ở trạng thái giới hạn sử dụng...........................................111
5.12.3.
Kiểm toán dầm ở TTGH CĐ1:..............................................................................115
5.12.4.
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu..................................................................118
5.13.
TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM CHỦ...................................................................121
5.13.1.
Chọn số liệu thiết kế................................................................................................121
5.13.2.
Tính toán cho mặt cắt I-I: tại gối...........................................................................121
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
3
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1. Số liệu tính toán trong thiết kế.
- Quy trình thiết kế:
1.1.1. Phương dọc cầu.
TCVN 11823:2017.
- Dạng kết cấu nhịp: hệ dầm giản đơn dầm chủ tiết diện chữ T DƯL căng sau. (T căng
sau).
- Khẩu độ tính toán:
= 32 m
- Khoảng cách đầu dầm đến tim gối:
a = 0,3 m
- Chiều dài toàn dầm:
L = + 2.a = 32+2x0.3 = 32.6 m
1.1.2. Phương ngang cầu
- Mặt xe chạy:
B = 10 m
- Lề người đi:
K1 = 1 m
- Lan can:
K2 = 0,25 m
Tổng bề rộng cầu:
B = B + 2.(K1 + K2 ) = 12.5 m
1.1.3. Tải trọng thiết kế
- Tải trọng thiết kế:
0.5xHL93
Tải trọng người: 3.10-3 Mpa.
1.1.4. Vật liệu
- Các loại thép dung thi công lề bộ hành, lan can, bản mặt cầu, dầm ngang, dầm chính
được định theo ASTM A615M
- Thanh và cột lan can ( phần thép ):
f y 250 MPa
Thép M270 cấp 250:
- Lan can, lề bộ hành :
Bê tông :
f c' 30MPa
Thép AII:
f y 280 MPa
- Bản mặt cầu:
f c' 45MPa
Bê tông :
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
4
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Thép AII:
- Dầm ngang:
Bê tông :
f c' 45MPa
Thép AII:
f y 420 MPa
- Dầm chính:
Bê tông :
f c' 45MPa
Thép AII:
f y 420 MPa
= 2.5× N/
- Tỷ trọng bêtông:
- Trọng lượng riêng của thép:
- Loại cốt thép DƯL tao cáp có độ chùng thấp:
Đường kính 1 tao:
dps = 15.2 mm
Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn:
fpu = 1860 MPa
Cường độ chảy:
fpy = 0,9fpu= 1674 Mpa
Ứng suất khi kích:
fpj = 0,75fpu = 1395 Mpa
1.2. Thiết kế cấu tạo
- Mặt cắt ngang cầu:
Số lượng dầm chủ: n = 6 dầm chính
Khoảng cách giữa 2 dầm chủ: S = 2150 mm
Lề người đi khác mức với mặt cầu phần xe chạy
Số lượng dầm ngang: m = 6 dầm ngang.
Khoảng cách giữa các dầm ngang : 6400 mm
Chiều dày trung bình của bản: ts = 180mm
Lớp BT atphan: 70 mm
Lớp phòng nước: 10 mm
Lớp mui luyện dày trung bình 60mm
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
5
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
CHƯƠNG 2: LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH
2.1. LAN CAN:
2.1.1. Thanh lan can:
- Chọn thanh lan can thép ống có đường kính ngoài D = 100
- Chọn thanh lan can thép ống có đường kính ngoài D = 100 mm và đường kính trong d
=90 mm
- Khoảng cách 2 cột lan can là :
L = 2000 mm
- Khối lượng riêng thép lan can là :
- Thép M270 cấp 250 :
2.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can:
2000
P = 890 N
g = 0.117 N/mm
g+w
P
w
w = 0.37 N/mm
1000
1000
2000
Hình 2.1 Sơ đồ tải tác dụng lên lan can
- Theo phương thẳng đứng (y):
Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán bản than lan can
Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
- Theo phương ngang (x):
Hoạt tải: Tải phân bố: w = 0.37 N/mm
- Tải tập trung P hợp với các lực theo phương x và phương y gây nguy hiểm nhất
P = 890 N.
2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can:
- Tải phân bố :
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
6
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Theo phương y :
- Mô mem do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp :
- Mô mem do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp :
Theo phương x :
- Mô men do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp
- Tải tập trung :
MP
P �L 890�2000
445000 N.mm
4
4
- Tổ hợp nội lực tác dụng lên lan can :
2
2
M u �� DC �M gy LL �M yw LL �M wx LL �M P �
�
�
Trong đó:
+ : hệ số điều chỉnh tải trọng:
I �D �R
Với :
: hệ số quan trọng
: hệ số dẻo
: hệ số dư thừa liên kết
� 1.05�0.95�0.95 0.95
+
DC 1.25
: hệ số tải trọng cho tĩnh tải
+
LL 1.75
: hệ số tải trọng cho hoạt tải
Thay số :
2
2
� M u 0.95�� 1.25�58500 1.75�185000 1.75�185000
�
1.75�445000�
�
1226379.3 N.mm
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
7
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
2.1.1.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can:
.M n �M u
Trong đó:
+ : hệ số sức kháng của vật liệu = 0.9
+ Mu : Mô men ở trạng thái giới hạn cường độ do ngoại lực tạo ra
+ Mn: Sức kháng của tiết diện
S là mô men kháng uốn của tiết diện :
� M n 250�33762.3 =8440575.887 N.mm
Vậy lan can đảm bảo khả năng chịu lực .
2.1.2. Cột lan can:
2.1.2.1. Tải trọng tác dụng lên cột lan can:
Ta tính toán với cột lan can ở giữa với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can (hình 2.2)
w
w
w
Hình 2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào lan can
Trong đó:
P = 890 N, lực tập trung tác dụng lên đỉnh lan can, theo phương bất kì.
Pw : là lực tập trung từ thanh tay vịn truyền vào cột lan can theo phương ngang.
Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực xô ngang vào cột và kiểm tra độ
mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân.
Chọn ống thép liên kết giữa thanh lan can vào cột có tiết diện như sau :
-
Đường kính ngoài: D1 = 110 mm
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
8
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Đường kính trong: d1 = 100 mm
Tải trọng tác dụng lên cột lan can :
130
Hình 2.4 Chi tiết đế cột lan can
Hoạt tải :
+ P = 890 N
160
+
180
2.1.2.2. Nội lực của cột lan can:
Lực cắt :
2.1.2.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can:
60
X
60
130
10
Y
10
160
10
180
Hình 2.5 Chi tiết mặt cắt tại chân cột lan can
Diện tích tiết diện :
Moment quán tính tiết diện
Bán kính quán tính
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
9
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Độ mảnh:
x
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
K �L
rx
Trong đó:
-
K là hệ số độ dài hữu hiệu tương ứng với liên kết chốt ở hai đầu theo điều
kiện 4.6.2.5 và K = 0.875
L là chiều cao của cột lan can và L=700 (mm)
Vậy cột làm việc theo cột ngắn, không cần xét đến hệ số khuếch đại mô men
2.1.2.4. Bố trí bulông cho cột lan can:
- Chọn bulông có đường kính D= 20 mm loại A307 để liên kết trụ lan can với tường bê
tông.
Pu
P
P
Mux
Vu
X
Y
4D20
Hình 2.6. Sơ đồ tính sức chịu tải của bulong
Kiểm tra khả năng kháng cắt của bu lông.
Sức kháng cắt của một bu lông:
Trong đó:
Ab
: Diện tích bu lông theo đường kính danh định
Ab
d2 3.14�202
314.16 mm2
4
4
Fub
: Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bu lông A307
Ns
: Số mặt phẳng cắt cho bu lông:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
10
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
R n1 0.38A bFubNs 0.38�314.16�420�1 50139.9 N
Sức kháng ép mặt của bu lông : Rn2 = 2,4dtFu
Trong đó:
d = 20 mm : đường kính danh định của bu lông
t = 10 mm : bề dày nhỏ nhất của tấm thép chịu cắt
Fu = 400Mpa : Cường độ chịu kéo đứt của tấm thép
Rn2 = 2.4 x 20 x 10x 400 = 192000 N
Vậy sức kháng cắt của bu long là:
Rn =min(Rn1 ; Rn2) =min( 50139.9N ; 192000N ) = 50139.9 N
Lực cắt tác dụng lên một bu long:
Pu = Vu /4 = 8129.625/4 = 2032.406 N < 50139.9 N = Rn (Thỏa)
Kết luận: 4 bulong 20 bố trí như hình vẽ thỏa khả năng chịu lực.
2.2. LỀ BỘ HÀNH:
2.2.1. Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành:
- Chọn chiều dày lề bộ hành : 100 mm
- Xét trên đoạn dài 1000 mm
- Hoạt tải người PL = 0.003 x 1000 = 3 N/mm
- Tĩnh tải DC3’= 100x2.5xx1000 = 2.5 N/mm
Hình 2.7 Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành
2.2.2. Tính nội lực:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
11
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Giả sử dầm làm việc theo dạng dầm giản đơn
- Mô men tại mặt cắt giữa nhịp
+ Do tĩnh tải:
+ Do hoạt tải :
- Trạng thái giới hạn cường độ
M u � DC �M DC3 PL �M PL
Trong đó:
+ : hệ số điều chỉnh tải trọng
D �R �I
Với:
D 0.95: hệ số điều chỉnh tải trọng
R 0.95: hệ số dư thừa
I 1.05: hệ số quan trọng
� 0.95�0.95�1.05 0.95
- Trạng thái giới hạn sử dụng:
- Chuyển về dạng dầm siêu tĩnh hai đầu ngàm :
- Tại gối
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
+ Trạng thái giới hạn sử dụng
- Giữa nhịp:
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
12
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
+ Trạng thái giới hạn sử dụng:
2.2.3. Tính toán cốt thép:
- Ta tính cho mặt cắt gối có momen lớn hơn rồi lấy kết quả bố trí cho vị trí giữa nhịp.
- Tiết diện tính toán: bxh= 1000mm x 100 mm
- Giả sử hệ số sức kháng: 0.9
- Lớp bê tông bảo vệ : 25 mm
- Giả thuyết dùng thép 10 AII có Ab = 78.54 mm2, fy = 280 Mpa.
-
ds 100 25
10
70mm
2
0.05(fc' 28)
0.05(30 28)
1 0.85
0.85
0.836
7
7
- Hệ số :
- Xác định chiều cao vùng nén :
-
Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ ngoài cùng chịu nén:
- Tính lại :
- Chọn 0.9 và phù hợp với giá trị sử dụng ban đầu
-
Kiểm tra điều kiện:
� Tiết diện khống chế kéo nên diện tích thép được xác định như sau:
-
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu :
�1
�
Mcr 1 3Sc fr 1 3 � bh2 �0.63 fc'
�6
�
�1
�
1.6�0.67�� 1000.1002 �0.63 30 6165165.11 N.mm
�6
�
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
13
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
-
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Chọn 10a200 � 1000 mm có 5 thanh thép, diện tích thép:
Vậy theo phương ngang cầu ta cần bố trí 10a200 chịu mô men âm.
Thép ngang cầu chịu momen dương ta bố trí 10a200
2.2.4. Kiểm tra điều kiện nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng
2.2.4.1. Kiểm toán tại gối:
-
Tiết diện kiểm toán : b x h = 1000mm x 100mm
123000 e
s�
2dc
s fs
Điều kiện :
Trong đó :
+ Hệ số xét tới điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh:
-
e = 1
+ Khoảng cách từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài bê
tông chịu kéo
� dc
�
�
�
30
s 1 �
�0.7(h d ) �
� 1 �0.7(100 30) � 1.612
�
�
c �
�
-
Mô men do ngoại lực tác dụng vào tiết diện ở trạng thái giới hạn sử dụng:
Khối lượng riêng của bê tông:
Mô dun đàn hồi của bê tông:
-
Mô dun đàn hồi của thép :
- Tỉ số môđun đàn hồi :
-
Chiều dày của bê tông vùng nén sau khi đứt :
- Mô men quán tính của tiết diện nứt :
- Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là :
- Khi đó khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
14
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
- Vậy s = 200 mm < smin = 738.756 mm đảm bảo điều kiện nứt ở
TTGH sử dụng
2.2.4.2. Kiểm toán tại giữa nhịp:
-
Tiết diện kiểm toán : b x h = 1000mm x 100mm
123000 e
s�
2dc
s fs
Điều kiện :
Trong đó :
+ Hệ số xét tới điều kiện tiếp xúc giữa kết cấu với môi trường xung quanh
e = 1
+ Khoảng các từ trọng tâm của lớp thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài bê
tông chịu kéo
� dc
�
�
�
30
s 1 �
�0.7(h d ) �
� 1 �0.7(100 30) � 1.612
�
�
c �
�
-
-
Mô men do ngoại lực tác dụng vào tiết diện ở trạng thái giới hạn sử dụng:
-
Khối lượng riêng của bê tông:
Mô dun đàn hồi của bê tông:
-
Mô dun đàn hồi của thép:
Tỉ số mô dun đàn hồi :
Chiều dày của bê tông vùng nén khi nứt :
-
Mô men quán tính của tiết diện nứt :
-
Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là :
-
Khi đó khoảng cách tối thiểu giữa các thanh thép:
-
Vậy s = 200 mm < = 1058.237 mm đảm bảo điều kiện nứt ở TTGH sử dụng.
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
15
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
2.3. BÓ VỈA:
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau:
Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo
Chọn cấp lan can là cấp 4 (TL4 ) dùng cho cầu có xe tải và xe nặng
Bảng 2.1. Lực thiết kế cho lan can đường ô tô
Phương tác dụng
Phương nằm ngang
Phương thẳng đứng
Phương dọc cầu
Lực tác dụng (KN)
Ft = 240
FV = 80
FL = 80
Chiều dài lực tác dụng (mm)
Lt = 1070
LV = 5500
LL = 1070
- Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can
R w �Ft
- Khi xe va vào giữa tường
-
Khi xe va vào đầu tường
- Trong đó :
Rw
: sức kháng danh định khi chịu tải trọng ngang của lan can
Mw
: sức kháng uốn của thép ngang trên 1 đơn vị chiều dài
Mc
: sức kháng uốn thép đứng trên 1 đơn vị chiều dài
Mb : sức kháng uốn của dầm đỉnh (nếu có) (Mb=0)
H : chiều cao tường
Lc
: chiều dài đường chảy
Lt
: chiều dài tác dụng lực
Ft : lực ngang quy định
2.3.1. Xác định Mc
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
16
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
- Tính toán trên tiết diên với chiều rộng đơn vị , b= 1mm
- Giả sử dùng 16a200 AII có Ab = 201.06 mm2 ,
fy 280
MPa
- Giả sử 0.9
- Diện tích cốt thép As trên một đơn vị chiều dài
As
201.06
1 mm2 / mm
200
- Lớp bê tông bảo vệ : as= 50 mm
-
ds 200 50 150mm
a
A s �fy
'
c
0.85�f �b
1�280
10.98 mm
0.85�30�1
- Bó vỉa có cường độ 28 MPa < f'c = 30 Mpa < 56 Mpa
�
1 0.85
0.05 '
0.05
.(fc 28) 0.85
�(30 28) 0.836
7
7
- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa .
c
a 10.98
13.13 mm
1 0.836
- Tính lại :
�d
�
�150
�
0.65 0.15� s 1� 0.65 0.15�
1� 2.214 0.9
13.13 �
�
�c �
- Chọn 0.9 và phù hợp với giá trị sử dụng ban đầu
a
�
10.98�
� M n A s �fy �(ds ) 1�280��
150
�
2
�
2 �
40462.8 N.mm/ mm
- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên một 1 mm
M c M n 0.9�40462.8 36416.5 N.mm/mm
2.3.2. Xác định
M wH
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
17
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
- Tính toán với tiết diện b x h = 200 mm x 200 mm
- Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.
- Giả sử dùng thép 214 AII cho mỗi phía có = 153.938 mm2.
- Diện tích cốt thép:
- Lớp bê tông bảo vệ : = 50 mm
- Bó vỉa có cường độ 28 MPa < f'c = 30 Mpa < 56 Mpa
�
-
1 0.85
0.05 '
0.05
.(fc 28) 0.85
�(30 28) 0.836
7
7
Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa .
- Tính lại :
-
Chọn 0.9 và phù hợp với giá trị sử dụng ban đầu
- Sức kháng uốn tổng cộng của bó vỉa đối với trục thẳng đứng là :
2.3.3. Chiều dài bó vỉa xuất hiện cơ cấu chảy Lc
- Chiều cao bó vỉa H=200 mm
- Trường hợp xe va vào giữa tường :
Chiều dài đường chảy:
Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang của bó vỉa:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
18
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
(thỏa mãn)
- Trường hợp xe va vào đầu tường:
Chiều dài đường chảy:
Sức kháng danh định chịu tải trọng ngang của bó vỉa
(thỏa mãn).
2.3.4. Kiểm tra khả năng chống trượt tai chân gờ chắn :
D16a200
MCT
PC
VCT
VCT
PC
MCT
Hình . Tương tác giữa lan can và bản mặt cầu
- Giả định RW phát triển theo các góc nghiêng 300 bắt đầu từ Lc. Lực cắt tại chân tường do
va chạm xe cộ trở thành lực kéo T trên một đơn vị chiều dài bản hẫng :
- Sức kháng cắt danh định của mặt phẳng tiếp xúc giữa lan can với bản mặt cầu được tính
toán theo phương thức truyền lực cắt tiếp xúc – ma sắt cắt ( Điều 5.8.4)
Vn cA cv �
A vf f y Pc �
�
�
-
Sức kháng cắt danh định dùng trong thiết kế không được vượt quá :
- Trong đó :
A cv là diện tích bê tông tham gia truyền lực cắt ( diện tích tiếp xúc )
A cv 200mm 2 / mm
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
19
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
A vf là diện tích cốt thép chịu cắt đi qua mặt phẳng cắt 2 thanh đường kính 16mm ,
khoảng cách 200mm.
A vf 2 �201.06 / 200 2.01mm 2 / mm
Pc là lực nén tĩnh thường xuyên với mặt phẳng cắt
( trọng lượng bản thân lan can )
Hệ số dính bám: c=0.52
Hệ số ma sát : m=0.6l = 0.6 ( l=1 đối với tỉ trọng bê tông thường )
Ta có : = 0.52×200+0.6×(2.01×280+2 ) = 442.88 N/mm
Vậy : Vn = 442.88 N/mm > VCT= 278.37 N/mm
Vậy lan can đủ khả năng chống trượt .
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
20
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
CHƯƠNG 3: BẢN MẶT CẦU
3.1.
SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
- Khoảng cách giữa hai dầm chính là L2= 2150 mm
- Khoảng cách giữa hai dầm ngang là L1= 6400 mm
- Xét tỉ số :
=> bản được xem như làm việc một phương, kê trên hai cạnh ngắn.
- Cấu tạo lớp áo đường:
- Chiều dày bản mặt cầu hf= 180 mm
- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:
Lớp phòng nước dày: 10 mm
Lớp bê tông asphalt dày: 70 mm
Lớp mui luyện dày: 60 mm
- Khối lượng riêng của vật liệu :
Bê tông :
Lớp phòng nước :
Lớp phủ bê tông asphalt :
Hình 3.1.Cấu tạo bản mặt cầu
- Độ dốc ngang cầu :2% được tạo ra bằng lớp mui luyện dày 10mm ở mép làn xe chạy và
dày 110mm tại giữa.
3.2.
SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
21
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ : Bản congxon và bản loại dầm . Trong đó
phần bản loại dầm giảm đơn được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán
dầm giản đơn xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu.
3.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CÔNGXON
3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản côngxon:
3.3.1.1. Tĩnh tải
Xét tĩnh tải tác dung lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu :
600
P3
1000
P 1+P2
180
P4+P2
250
875
Hình 3.3. Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu phần hẫng
- Trọng lượng bản thân phần bản mặt cầu tác dụng lên phần hẫng :
- Trọng lượng lan can :
Trọng lượng lan can phần bê tông :
Trong đó: b1= 250 mm là chiều rộng của lan can phần bê tông
h1= 600 mm là chiều cao của lan can phần bê tông
Trọng lượng lề bộ hành người đi ( tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan
can chịu một nửa )
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
22
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Trong đó: b2= 1000 mm là chiều rộng của lề bộ hành
h2= 100 mm là chiều cao của lề bộ hành
Một nhịp thanh lan can có trọng lượng :
Trọng lượng thanh lan can : Một lan can được cấu tạo bơi 3 tấm thép
T1; T2; T3 và 2 ống thép liên kết Φ110 dày 4mm, dài 120mm.
ø110
Trọng lượng bản thân trụ :
Trong đó :
V1: Thể tính tấm thép T1:
V2: Thể tích tấm thép T2:
V3: Thể tích tấm thép T3:
Plk: Trọng lượng ống liên kết ( có 3 ống liên kết )
Thay số:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
23
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
- Chiều dài của dầm L=32.6 m, khoảng cách giữa hai trụ lan can là 2m, có 16 nhịp lan can,
17 trụ lan can và 48 thanh lan can.
- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là :
- Ta sẽ quy đổi một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng này thành lực phân bố dọc cầu có
giá trị :
- Suy ra trọng lượng lan can phần thép trên 1000 mm chiều dài bản là :
- Vậy trọng lượng toàn bộ lan can và lề bộ hành trên 1000 mm chiều dài bản mặt cầu tác
dụng lên bản hẫng :
3.3.1.2. Hoạt tải:
- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có tải của người đi
bộ truyền xuống ( hoạt tải này chia đôi bó vỉa chịu một nửa và lan can phần bê tông chịu
một nửa, và tập trung tại đầu congxon ).
( b = 1000 mm là chiều rộng lề bộ hành )
3.3.2. Nội lực trong bản côngxon:
- Sơ đồ tính nội lực :
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
24
ĐAMH: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
GVHD: ThS LÊ HỒNG LAM
Hình 3.4. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên hẫng
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng :
D �R �I
Trong đó :
D 0.95: Hệ số xét đến tính dẻo của vật liệu
R 1.05 : Hệ số dư thừa
I 1.05: Hệ số quan trọng
� 0.95�1.05�1.05 1.05
- Ta có :
Trạng thái giới hạn cường độ I :
Trạng thái giới hạn sử dụng :
3.4.
TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM CẠNH DẦM BIÊN:
- Bản đặt trên hai gối là hai dầm chủ, nhịp của bản là khoảng cách giữa hai dầm S=2150
mm , cách tính ta sẽ tính như dầm giản đơn đặt trên hai gối, xét cho dải bản rộng 1000
mm .
3.4.1. Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên bản dầm cạnh dầm biên:
SVTH: LÊ VĂN CHUNG
MSSV: 1551090010
25
