Thiết Kế Cầu Bêtông Cốt Thép phần 2

Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Số liệu thiết kế:
Chiều dài nhịp:L=24(m)
Khổ cầu:B=7+2*1.5=10(m)
Tiêu chuẩn thiết kế và tải trọng:
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN – 272 – 05
• Tải trọng người: 300Kg/m
2
• Tải trọng xe: HL93
loại kết cấu:n=4 dầm chủ chử I ,bán lắp ghép
Dầm chủ:
+Chiều cao dầm chủ:H=1.45(m)
+ Chiều dày bản sườn:b=20 cm
+Khoảng cách giữa các dầm chủ:S=2.5(m)
Dầm ngang:3 dầm ngang trên một nhịp -> khỏng cách giữa các dầm ngang là
l=24 /2=12(m)
Chiều rộng dầm ngang:
Bản:
+Bản dày:h
b
=0.18(m)
+Chiều dày lớp phủ mặt cầu H=7.5 cm
Vật liệu:
- Bê tông: cường độ chịu nén f'c = 40 Mpa
- Thép thường: giới hạn chảy fy = 400 Mpa
- Thép cường độ cao: cường độ tới hạn 1860 Mpa
200
110
250
200

1250
200
600
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
1
Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
400
300
700
100
3500
200
15001500
200
3500
80
3500
1250
2500 2500 2500 1250
200
1450
100
200
1500
700
400
250
300

80
80
A.Chiều dày bản:
Chiều cao tối thiểu bản bê tông cố thép theo AASHTO là 175mm. Chiều dày tối thiểutheo
điều kiện chịư lực phụ thuộc vào nhọ bản S, đối với bản chịu đúc tại chỗ liên tục:
h
min
=
30
30002500
30
3000 +
=
+S
= 183 >175mm
chọn h
s
=185mm làm chiều dày chịu lực của bản mặt cầu, cộng thêm 15mm hao mòn, chiều dày bản
khi tính là h = 200mm. Vì bản hẫng dầm ngòai phải thiết kế với tải trọng người đi bộ trên lan can nên
chiều dày bản: h
0
= 200mm.
B.Trọng lượng các bộ phận
Tính theo chiều rộng rải bản ngang 1mm.
Lan can:
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
2
Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

P
b
= 2400 x 10
-9
x 9.81 x 200000


= 4.71N/mm
Lớp áo đường tương lai dày 75mm:
W
DW
= 2250 x 10
-9
x 9.81 x 75 = 1.66 x 10
-3
N/mm
2
Bản dày 200 mm:
W
S
= 2400 x 10
-9
x 9.81 x 200 = 4.71 x 10
-3
N/mm
2
Bản hẫng dày 200 mm:
W
0
= 2400 x 10

-9
x 9.81 x 200 = 4.71 x 10
-3
N/mm
2
C.Xác định nội lực do tĩnh tải:
Bản mặt cầu được xem như các dải bản nằm vuôn góc với dầm chủ. Mômen dương lớn nhất
bản nằm ở khu vực giữa hai dầm chủ. Tương tự,mômen âm lớn nhất nằm trên đỉnh mỗi dầm. Dải bản
ngang được coi là liên tục nhiều nhịp, có nhịp xác định bằng khoảng cách hai dầm chủ. Dầm chủ
được coi là cứng tuyệt đối. Để xác định lực cắt và mômen uốn tại các vị trí cần thiết cần vẽ các
đường ảnh hưởng,.
a. Do bản mặt cầu
h = 200 mm, W
S
= 4.71 x 10
-3
N/mm
2
, S= 2440 mm
Việc xếp tỉnh tải mặt cầu và sự phân bố momen âm và dương tren dải bản rộng 1mm
Các đường ảnh hưởng của bản mặt cầu cho theo phụ lục A, bảng A1. Đối với tải trọng
phân bố đều, các diện tích trong bảng nhân với S để tính lực cắt S
2
và momen:
R
200
= W
S
x Diện tích thực không có đoạn hẫng x S
= 4.71 x 10

-3
x 0.3928 x 2500 = 4.63 N/mm
M
204
= W
S
x Diện tích thực không có đoạn hẫng x S
2
=
4.71 x 10
-3

x 0.0772 x 2500
2
= 2272.6 N/mm
M
300
= W
S
x Diện tích thực không có đoạn hẫng x S
2
= 4.71 x 10
-3

x (– 0.1071) x 2500
2

= -3152.8 N/mm
b. Do bản hẫng
Các tham số h

0
= 200 mm, W
0
= 4.71 x 10
-3
N/mm
2
và L = 1250mm.Việc đặt tĩnh tải lên bản
hẫng trên hình theo bảng A1 phải lực dầm ngoài và Mômen là:
R
200
= W
0
x Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
= 4.71 x 10
-3

x (1+ 0.635
2500
1250
) x 1250 = 13.2 N/mm
M
200
= W
0
x Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2
= 4.71 x 10
-3
x (-0.5) x 1250

2
= -3679.7 Nmm/mm
M
204
= W
0
x Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2

= 4.71 x 10
-3
x (–0.246) x 1250
2
= -1810.4 Nmm/mm
M
300
= W
0
x Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2
= 4.71 x 10
-3
x (0.1350) x 1250
2
= 993.5 Nmm/mm
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
3
Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép

A
B
C
1250 2500 1250
C, Do lan can
Các tham số P
b
= 4.71 N/mm và L = 1250 –40 = 1210. Việc tải trọng của lan can theo trọng
tâm thể hiện trên hình theo hai lực, nhưng mot lực truyền vào gối nên xem như một lực có giá
trị ½ P
b
=2.355N/mm. Lập đuờng ảnh hưởng nội lực, lấy cường độ tải trọng nhân với tung
độ ảnh hưởng nội lực tương ứng:
A
B
C
1250 2500 1250
P
1210
R
200
= P
b
x tung độ ĐAH
= 2.355 x (1+1.27
2500
1210
) = 3.8 N/mm
M
200

= P
b
x tung độ ĐAH x L
= 2.355 x (-1) x 1210 = -2849.5 Nmm/mm
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
4
Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
M
204
= P
b
x tung độ ĐAH x L
= 2.355 x (-0.492) x 1210 = -1402 Nmm/mm
M
300
= P
b
x tung độ ĐAH x L
` = 2.355 x (0.27) x 1210 = 769.4 Nmm/mm
c. Do lớp phủ bêtông nhựa
W
DW
= 1.66 x 10
-3
N/mm. Lớp phủ bê tông nhựa 75mm đặt giữa hai lề đường. Chiều dài chất
tải của đoạn hẫng chất tải phải bớt đi chiều rộng lan can:
L = 1250 –80 = 1170mm.
R

200
= W
DW
x [ Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L + Diện tích ĐAH không hẫng x S]
= 1.66 x 10
-3
x [( 1.03 +0.635
2500
1170
)x1170 + 0.3928x2500] = 4.2N/mm
M
200
= W
DW
x [ Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2
+ Diện tích ĐAH không hẫng x S
2
]
= 1.66 x 10
-3
x (-0.5) x 1170
2
= -1136.2Nmm/mm
M
204
= W
DW
x [ Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2

+ Diện tích ĐAH không hẫng x S
2
]
= 1.66 x 10
-3
x [(-0.246) x 1170
2
+ 0.0772x2500
2
]=241.94 Nmm/mm
M
300
= W
DW
x [ Diện tích ĐAH đoạn hẫng x L
2
+ Diện tích ĐAH không hẫng x S
2
]
= 1.66 x 10
-3
x [(-0.135) x 1170
2
+(-0.1071*2500
2
)]= -1416.9 Nmm/mm
A
B
C
1250 2500 1250

1170
D.Xác định nội lực do hoạt tải:
Khi thiết kế mặy cầu có dải bản ngang theo phương pháp dải bản (gần đúng) [A4.6.2.1] sẽ
tính theo tỉa trọng trục 145KN [A3.6.1.3.3] Tải trọng mỗi bánh xe trên trục giả thiết bằng nhau và
cách nhau 1800mm. Xe tải thiết kế được dặt theo phương ngang để gây nội lực lớn nhất , như vậy tim
của bánh xe cách lề đường không nhỏ hơn 300mm khi thiết kế bản hẫng và 600mm tính từ mép làn
thiết kế, 3600mm khi thiết kế các bộ phận khác.
Chiều rộng có hiệu của dải bản trong (mm) chịu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đổ tại chỗ là:
- Khi tính bản hẫng: 1140 + 0.833X
- Khi tính momen dương: 660 + 0.55S
- Khi tính momen âm: 1220 + 0.25S
Trong đó X - Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối; S - Khoảng cách giữa các dầm.
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
5
Đồ Án Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép
Khi tính nội lực có thể tính tải trọng bánh xe như tải trong tập trung hoặc một dải tải trong phân bố
ngang trên chiều dài bản, cộng .Nếu nhịp ngắn tính mômen uốn theo dải tải trọng có thế nhỏ hơn
nhiều so với lực tập trung.Với thông số của đầu đề,nhịp thuộc loai dàivà thiên về an toàn ta tính theo
t6ải trọnh tập trung.
Số làn xe thiết kế N
L
trên mặt cắt ngang là số chẵn của chiều rộng phần xe chạy chia cho
3500mm [A3.6.1.1.1].
N
L
= Chẵn







3500
B
=






3500
7000
= 2
B: Khổ cẩu không tính làn cho người đi bộ.
Hệ số làn xe m=1,2 đối với một làn chất tải,m=1 đói với hai làn chất tải.
a. Momen âm do hoạt tải trên bản hẫng :
Nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản hẫng chỉ gồm co tải trọng người phân bố đều trên bề rộng của lan
can với cường độ p=300KG/m2=3x10^(-3) N/mm2
Vì lan can truyền tải trọng xuống bản mặt cầu tại hai điểm nhưng mot lực truyền vào gối nên xem
như một lực.Mà tải trọng người phân bố đều trên lan can->Tải trọng người tác dụng xuống bản tai
một điểm có giá trị : P=(px1000)/2=1,5N/mm.
Tính lực cắt và momen tại các tiết diện 200,204,300
R
200
=P(tung độ đường ảnh hưởng)=1.5*(1+1.232*1210/2500)=2.39N/mm

M

200=
P(tung độ đường ảnh hưởng)=1.5*(-0.97)*1210=1760.55 N/mm
M
204=
P(tung độ đường ảnh hưởng)= 1.5*(-0.4772)*1210=866.118 N/mm
M
300=
P(tung độ đường ảnh hưởng)= 1.5*(0.2619)*1210=475.35N/mm
A
B
C
1250 2500 1250
P
1210
Nguyễn Văn Phúc
lớp 49CD2.MSSV:6342_49
MSSV: 1504-47 Lớp 47TH3
6