Tài liệu PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT docx

Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
PHẦN II
THIẾT KẾ KỸ THUẬT


50%
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 99 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
Chương I: THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP
I.Tính toán dầm theo phương ngang cầu
I.1 Cấu tạo dầm
Dầm thuộc dạng hộp đơn thành xiên, có cấu tạo như hình vẽ bên dưới. Bê tông
dầm là loại có cường độ chịu nén ở 28 ngày f’
c
= 50Mpa
1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ 1/2 Mặt cắt tại gối trên mố
12000
250
5000
250
250
1250
250
12502800
5
0
0
3125
800
2200
1000

250
250
5
0
0
2200
300
1650
250500250
200
100
100
200
1500
150
250
200
4000 1500150
250
200
4000
750 750500750
I.2 Nguyên lý tính toán
Trong thực tế thì BMC làm việc rất phức tạp, nếu xét điều kiện làm việc thực tế
của dầm thì phải tính theo mô hình không gian. Do vậy, để đơn giản hoá trong quá trình
tính toán người ta chuyển đổi từ mô hình không gian về mô hình phẳng với giả thiết các
kết cấu của bản làm việc cục bộ.
Do mặt cầu đúc liền khối với dầm đỡ, nên độ cứng uốn hoặc xoắn của vách và bản
đáy dầm hộp ảnh hưởng đến nội lực trong bản. Do vậy, khi tính bản mặt cầu
ta phải kể đến ảnh hưởng của các yếu tố này.

I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu
Từ nguyên lý tính toán ở trên, để xác định nội lực trong BMC ta mô hình hóa
mặt cắt ngang dầm thành một khung kín.
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 100 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
4475
2250 3750 3750 2250
5905
4
5
6
9
4
5
6
9
1 2
3
4 5
7
6
8
9
10
Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại trụ
2250 3750 3750 2250
1
9
6
5

1
9
6
5
6950
8
9
10
1 2
3
4 5
7
6
Sơ đồ xác định theo phương ngang cầu tại hợp long
I.3.1 Xác định tải trọng tác dụng
I.3.1.1 Tĩnh tải
+ Trọng lượng bản thân kết cấu : do chương trình tính toán trong quá trình khai báo
+ Trọng lượng các lớp mặt cầu:
- Giá trị này được lấy trong tính toán sơ bộ:
- Trọng lượng các lớp mặt cầu xem là phân bố đều trên 1m ngang bản có giá trị
DW
lmc

01,2
12
15,24
==
(KN/m)
+ Trọng lượng lan can tay vịn
- Từ số liệu trong tính toán sơ bộ ta có:

DW
lc+tv+bc

95,0
2
9,1
==
(KN)
+ Trọng lượng đá vỉa
- Từ số liệu trong tính toán sơ bộ ta có:
DW
gcb

25,1
2
5,2
==
(KN)
I.3.1.2 Hoạt tải
Hoạt tải HL-93: (Ta chỉ tính đối với xe tải thiết kế).
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 101 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
Diên tích tiếp xúc của bánh xe được giả thiết là một hình chữ nhật có chiều rộng b
2
=
510mm và chiều dài được xác định theo công thức:
( )
PIMa
+=
−

1.10.28,2
3
2
γ
(3.6.1.2.5-1)
Trong đó:
b
2
: Chiều dài tiếp xúc của bánh xe (mm);
γ: Hệ số tải trọng, γ = 1.75;
IM: Lực xung kích lấy theo phần trăm, IM = 25%;
P = 72500N cho xe tải thiết kế và 55000N cho xe hai trục thiết kế.
+ Với xe tải thiết kế:
( )
mmm
a 36,001,3607250025,0175,1.10.28,2
3
2
==+=
−
b
1
b
2
a
1
45
o
45
o

a
2
Diện tích tiếp xúc và truyền lực của bánh xe lên BMC.
+ Xác định tải trọng phân bố ngang
- Chiều rộng phân bố của tải trọng bánh xe dọc theo nhịp tính toán của bản:
b
1
= b
2
+ 2∆h = 0.51 + 2.0,075 = 0,66
m
.
- Chiều dài phân bố của tải trọng theo hướng ngang nhịp tính toán của bản:
a
1
= a
2
+ 2∆h = 0,36 + 2.0,075 = 0,51
m
.
a = a
2
+ 2∆h + L/3 = 0,36 + 2.0,075 + 6,0/3 = 2,51
m
.
+ Trị số của tải trọng phân bố ngang

)/(76,43
66,0.51,2
5,72

.
1
mKN
ba
P
p
===
I.3.2 Tính toán nội lực trong dầm tại các tiết diện đặc biệt
Công thức tính toán:
( )
( )
[ ]
PLhlliihpptt
PLnqpIMnmDWDCS
ϖωωωγγ
..1.
21
++++∑+=
Trong đó:
:
1
p
γ
Hệ số tải trọng của các bộ phận và liên kết,
25.1
1
p
=γ
hoặc 0.9;
:

2
p
γ
Hệ số tải trọng của lớp áo đường và thiết bị,
5.1
2
p
=γ
hoặc 0.65;
DC: Trọng lượng bản thân các bộ phận và liên kết;
DW: Trọng lượng của lớp áo đường và thiết bị;
m: hệ số làn xe = 1,2 ; 1,0 ; 0,85 tương ứng cho 1, 2 , 3 làn chất tải.
1+IM = 1 + 0.25 = 1.25: Hệ số xung kích;
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 102 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
n
h
: Hệ số tải trọng, n
h
= 1.75;
P
i
: Tải trọng phân bố ngang trên chiều dài nhịp bản;
ω
i
: Diện tích ĐAH tương ứng với P
i
;
q
l

: Tải trọng làn, q
l
= 9,3/3=3,1KN/m;
ω
l
: Diện tích ĐAH tương ứng với q
l
PL: tải trọng người = 3 KN/m.
ω
PL
: diện tích ĐAH tương ứng với PL
Để đơn giản cho việc áp dụng, hệ số tải trọng, hệ số xung kích được nhân trực tiếp vào
tải trọng bánh xe:
p = 43,76.(1+0.25) = 54,7 KN/m
I.3.2.1 Đối với mặt cắt tại trụ
I.3.2.1.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra
Để xác định nội lực do tỉnh tải gây ra theo phương ngang cầu, ta dùng chương trình
Midas/Civil để tính toán
Bảng tổ hợp tải trọng
Tên tổ hợp Loại Hệ số Mô tả
max min
Tổ hợp 1 Add
1,25 Trọng lượng bản thân dầm.
1,25 Trọng lượng DPC, LCTV.
1,5 Trọng lượng lớp BMC.
Tổ hợp 2 Add
0,9 Trọng lượng bản thân dầm.
0,9 Trọng lượng DPC, LCTV.
0,65 Trọng lượng lớp BMC.
4475

2250 3750 3750 2250
5900
4
5
6
9
4
5
6
9
1
2
3
4 5
7
6
8
9
10
P
lctv
P
dv
P
lctv
P
dv
DW
lmc
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 103 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh

Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
Sơ đồ lực tác dụng lên bản mặt cầu
- Kết quả tính toán do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện tính toán
- Biểu đồ momen do tổ hợp 1 gây ra.
68,66
24,91
-26,27
21,79
-33,86
-48,06
- Biểu đồ momen do tổ hợp 2 gây ra
15,84
-16,73
-30,63
50,05
-23,77
13,90
- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 104 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
23,35
-38,92
-6,35
0,00
0,00
-69,51
69,51
- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 2 gây ra
-24.78
24.78

0.00
-14.87
0.00
-7.43
4.05

12.5
3

8.29

-50.05
50.05
0.00
-12.
53

-4.
05

-8.2
9

0.00
14 .87
7.43
14,78
-24,78
0,00
24,78

-4,05
0,00
-50,05
50,05
- Nội lực do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện
Tiết diện
Tổ hợp 1 Tổ hợp 2
M
(KN.m)
Q
(KN)
M
(KN.m)
Q
(KN)
1 -26,27 23,35 -16,73 14,87
2 -48,06 -38,92 -30,63 -24,78
3 24,91 0 15,84 0
4 -48,06 38,92 -30,63 24,78
5 -26,27 -23,35 -16,73 -14,87
6 -21,79
6,35
-13,90 4,05
7 -21,79 -6,35 -13,90 -4,05
8 -33,86 -69,51 -23,77 -50,05
9 68,66 0 50,05 0
10 -33,86 69,51 -23,77 50,05
I.3.2.1.2 Nội lực do hoạt tải gây ra
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 105 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN:
1 Tại tiết diện 1_1
- ĐAH M1_1
- ĐAH Q1_1
- Xếp tải lên ĐAH M,Q1_1
2 Tại tiết diện 2_2
- ĐAH M2_2
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 106 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- ĐAH Q2_2
- Xếp tải lên ĐAH M2_2 âm
- Xếp tải lên ĐAH M2_2 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q2_2 âm
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 107 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH Q2_2 dương
3 Tại tiết diện 3_3
- ĐAH M3_3
- ĐAH Q3_3
- Xếp tải lên ĐAH M3_3 âm
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 108 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH M3_3 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q3_3 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q3_3 dương
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 109 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
4 Tại tiết diện 4_4
- ĐAH M4_4
- ĐAH Q4_4

- Xếp tải lên ĐAH M4_4 âm
- Xếp tải lên ĐAH M4_4 dương
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 110 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH Q4_4 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q4_4 dương
5 Tại tiết diện 5_5
- ĐAH M5_5
- ĐAH Q5_5
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 111 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH M5_5 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q5_5 âm
6 Tại tiết diện 6_6
- ĐAH M6_6
- ĐAH Q6_6
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 112 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH M6_6 âm
- Xếp tải lên ĐAH M6_6 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q6_6 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q6_6 dương
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 113 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
7 Tại tiết diện 7_7
- ĐAH M7_7
- ĐAH Q7_7
- Xếp tải lên ĐAH M7_7 âm
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 114 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường

- Xếp tải lên ĐAH M7_7 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q7_7 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q7_7 dương
8 Tại tiết diện 8_8
- ĐAH M8_8
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 115 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- ĐAH Q8_8
- Xếp tải lên ĐAH M8_8 âm
- Xếp tải lên ĐAH M8_8 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q8_8 âm
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 116 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH Q8_8 dương
9 Tại tiết diện 9_9
- ĐAH M9_9
- ĐAH Q9_9
- Xếp tải lên ĐAH M9_9 âm
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 117 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH M9_9 dương
- Xếp tải lên ĐAH Q9_9 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q9_9 dương
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 118 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
10 Tại tiết diện 10_10
- ĐAH M10_10
- ĐAH Q10_10
- Xếp tải lên ĐAH M10_10 âm
- Xếp tải lên ĐAH M10_10 dương

SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 119 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Xếp tải lên ĐAH Q10_10 âm
- Xếp tải lên ĐAH Q10_10 dương
- Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( chưa nhân n
h
)
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 120 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
- Nội lực do hoạt tải gây ra tại các tiết diện ( đã nhân n
h
)
NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI
CÁC TIẾT DIỆN
Tiết
diện
Nội lực max Nội lực min
M
(KN.m)
Q
(KN)
M
(KN.m)
Q
(KN)
1 0,00 7,95 -9,84 0,00
2 1,82 0,54 -208,4 -355,4
3 124,06 35,61 -0,42 -36,08
4 1,79 192,68 -211,47 -0,52
5 0,00 0,00 -9,98 -8,14

6 206,22 60,64 -9,46 -2,78
7 209,38 2,73 -9,52 -60,95
8 6,8 9,9 -50,49 -9,68
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 121 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA TẠI
CÁC TIẾT DIỆN
Tiết
diện
Nội lực max Nội lực min
M
(KN.m)
Q
(KN)
M
(KN.m)
Q
(KN)
1 0,00 4,54 -5,62 0,00
2 1,04 0,31 -119,07 -203,07
3 70,89 20,35 -0,24 -20,62
4 1,02 110,1 -120,84 -0,30
5 0,00 0,00 -5,70 -4,65
6 117,84 34,65 -5,41 -1,59
7 119,65 1,56 -5,44 -34,83
8 3,89 5,66 -28,85 -5,53
9 1,74 5,66 -39,18 -5,53
10 3,79 5,66 -29,49 -5,53
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
9 3,05 9,9 -68,56 -9,68
10 6,63 9,9 -51,60 -9,68

- Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại các tiết diện
NỘI LỰC GÂY RA TẠI CÁC TIẾT DIỆN
Tiết Nội lực max Nội lực min
diệ
n
M Q M Q

(KN.m) (KN) (KN.m) (KN)
1 -16,73 31,3 -36,11 14,87
2 -28,81 -24,24 -256,46 -394,32
3 148,97 35,61 15,42 -36,08
4 -28,84 231,6 -259,5 24,26
5 -16,73 -14,87 -36,25 -31,49
6 192,32 66,99 -31,25 1,27
7 195,48 -1,32 -31,31 -67,3
8 -16,97 -40,15 -84,35 -79,19
9 71,71 9,9 -18,51 -9,68
10 17,14 79,49 -85,46 40,37
I.3.2.2 Đối với mặt cắt giữa nhịp
I.3.2.2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra
Để xác định nội lực do tỉnh tải gây ra theo phương ngang cầu, ta dùng chương trình
Midas/Civil để tính toán
Bảng tổ hợp tải trọng
Tên tổ hợp Loại Hệ số Mô tả
max min
Tổ hợp 1 Add
1,25 Trọng lượng bản thân dầm.
1,25 Trọng lượng DPC, LCTV.
1,5 Trọng lượng lớp BMC.
Tổ hợp 2 Add

0,9 Trọng lượng bản thân dầm.
0,9 Trọng lượng DPC, LCTV.
0,65 Trọng lượng lớp BMC.
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 122 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh
Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Khoa Xây Dựng Cầu Đường
2250 3750 3750 2250
1
9
6
5
1
9
6
5
6950
8
9
10
1 2
3
4 5
7
6
2
3
4
7
6
P
lctv

P
dv
P
lctv
P
dv
DW
lmc
1925
Sơ đồ lực tác dụng lên bản mặt cầu
- Kết quả tính toán do tĩnh tải gây ra tại các tiết diện tính toán
- Biểu đồ momen do tổ hợp 1 gây ra
-26,27
24,38
-26,27
22,33
-53,80
88,46
-53,80
22,33
- Biểu đồ momen do tổ hợp 2 gây ra
-16,73
14,25 15,48
-30,98
14,25
-38,36
64,07
-38,36
- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 1 gây ra
-23,35

-38,92
0,00
38,92
-32,31
0,00
81,88
-81,88
- Biểu đồ lực cắt do tổ hợp 2 gây ra
SVTH : Hồ Xuân Trình –MSSV: 0447 Trang 123 GVHD : Ths.Nguyễn Tiến Oanh