Thuyết minh đồ án cầu dầm BTCT dự ứng lực căng sau

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.02 MB, 103 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
___________________

NHÓM:

03

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Nguyễn Minh Hiếu

77062

62KSGT

Nguyễn Thành Trung 1541162 62KSGT
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. Lê Bá Danh

Hà Nội, 24/08/2021

0

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ.................................................................1
1.1.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ KÍCH THƯỚC CẤU TẠO..........................................1

1.1.1.

Nhiệm vụ thiết kế.......................................................................................................1

1.1.2.

Kích thước cấu tạo......................................................................................................1

1.2.

VẬT LIỆU..................................................................................................................2

1.2.1.

Bê tông dầm................................................................................................................2

1.3.

Bê tông.......................................................................................................................2

1.3.1.

Bê tông bản mặt cầu...................................................................................................2

1.3.2.

Cốt thép cường độ cao................................................................................................3

1.3.3.

Cốt thép thường..........................................................................................................3

1.4.

THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG................................................................................3

1.4.1.

Mặt cắt ngang kết cấu nhịp.........................................................................................3

1.4.2.

Mặt cắt ngang dầm chủ..............................................................................................3

1.5.

CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP......................................................................................4

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU...............................................................................6
2.1.

CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU VÀ SƠ ĐỒ TÍNH........................................................6

2.1.1.

Cấu tạo bản mặt cầu...................................................................................................6

2.1.2.

Sơ đồ tính...................................................................................................................6

2.2.

TRỌNG LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN...........................................................................6

2.3.

TÍNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI................................................................................7

2.3.1.

Vẽ đường ảnh hưởng nội lực......................................................................................7

2.3.2.

Nội lực do trọng lượng bản mặt cầu...........................................................................9

2.3.3.

Nội lực do lan can.......................................................................................................9

2.3.4.

Nợi lực do trọng lượng lớp phủ mặt cầu..................................................................10

2.4.

TÍNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI.............................................................................10

2.4.1.

Momen dương lớn nhất............................................................................................10

2.4.2.

Momen âm tại mặt cắt 300.......................................................................................12

2.4.3.

Momen âm tại mặt cắt 200.......................................................................................13

2.5.

NỘI LỰC TỔNG CỘNG TRONG BẢN.................................................................14

2.5.1.

Trạng thái giới hạn cường độ I.................................................................................14

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

2.5.2.

Trạng thái giới hạn sử dụng......................................................................................15

2.6.

TÍNH VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU...................................................16

2.6.1.

Cớt thép chịu momen dương....................................................................................16

2.6.2.

Cớt thép chịu momen âm tại gối giữa......................................................................17

2.6.3.

Cốt thép chịu momen âm tại gối biên.......................................................................19

2.6.4.

Cốt thép phân bố.......................................................................................................19

2.6.5.

Cốt thép chống nứt do co ngót và nhiệt đợ...............................................................20

2.7.

KIỂM TỐN TIẾT DIỆN BẢN MẶT CẦU...........................................................20

2.7.1.

Mặt cắt chịu momen dương......................................................................................20

2.7.2.

Mặt cắt chịu momen âm tại gới giữa........................................................................21

CHƯƠNG 3. TÍNH NỘI LỰC DẦM CHỦ.............................................................................24
3.1.

TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ...............................................................24

3.1.1.

Tải trọng bản thân dầm.............................................................................................24

3.1.2.

Tải trọng dầm ngang, ván khuôn và bản mặt cầu.....................................................26

3.1.3.

Tải trọng dỡ ván khuôn, trọng lượng lan can và các lớp mặt đường.......................27

3.2.

TÍNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI..............................................................................27

3.3.

TÍNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI.............................................................................30

3.3.1.

Hệ số phân phối momen, lực cắt..............................................................................30

3.3.1.1.

Hệ số phân phối momen uốn dầm trong (Đ4.6.2.2.2.1.B6).....................................32

3.3.1.2.

Hệ số phân phối momen uốn dầm ngoài (Đ4.6.2.2.2.3.B8).....................................33

3.3.1.3.

Hệ số phân phối lực cắt dầm trong (Đ.4.6.2.2.3.1.B11)..........................................34

3.3.1.4.

Hệ số phân phối lực cắt dầm ngồi (Đ.4.6.2.2.3.1.B12).........................................34

3.3.2.

Nợi lực do hoạt tải....................................................................................................34

3.3.2.1.

Mặt cắt 100..............................................................................................................34

3.3.2.2.

Mặt cắt 105..............................................................................................................36

3.4.

TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH..................................................................38

3.4.1.

Trạng thái giới hạn cường độ I.................................................................................38

3.4.2.

Trạng thái giới hạn sử dụng I...................................................................................40

3.5.

CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC...............................................................41

3.5.1.

Chọn số lượng cáp dự ứng lực.................................................................................41

3.5.2.

Bố trí và uốn cốt thép ứng suất trước.......................................................................42

3.5.3.

Tính chiều dài của các bó cáp..................................................................................44

3.5.4.

Tìm vị trí của các bó cáp trên mỗi mặt cắt...............................................................46

3.6.

TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CÁC MẶT CẮT................................................48

2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.6.1.

Mặt cắt 105...............................................................................................................48

3.6.1.1.

Mặt cắt nguyên.........................................................................................................48

3.6.1.2.

Mặt cắt trừ lỗ ống bọc..............................................................................................48

3.6.1.3.

Mặt cắt quy đổi........................................................................................................49

3.6.1.4.

Mặt cắt liên hợp.......................................................................................................50

3.6.2.

Mặt cắt đầu dầm.......................................................................................................51

3.6.2.1.

Mặt cắt nguyên.........................................................................................................51

3.6.2.2.

Mặt cắt trừ lỗ ống bọc..............................................................................................53

3.6.2.3.

Mặt cắt quy đổi........................................................................................................54

3.6.2.4.

Mặt cắt liên hợp.......................................................................................................55

3.6.3.

Mặt cắt 101 đến 104.................................................................................................55

3.7.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT...............................................................................56

3.7.1.

Mất mát ứng suất do ma sát giữa bó cáp và ớng bọc...............................................56

3.7.1.1.

Bó cáp số 1...............................................................................................................57

3.7.1.2.

Bó cáp số 2...............................................................................................................60

3.7.1.3.

Các bó cáp số 3 đến số 5..........................................................................................63

3.7.2.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO THIẾT BỊ NEO (Đ5.9.2.1).............................64

3.7.3.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO BÊ TÔNG CO NGẮN ĐÀN HỒI

(Đ5.9.5.2.3.2)...........................................................................................................65

3.7.3.1.

Tại mặt cắt đầu dầm................................................................................................66

3.7.3.2.

Tại mặt cắt 105........................................................................................................66

3.7.4.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO CO NGĨT BÊ TƠNG DẦM..........................67

3.7.4.1.

Tại đầu dầm.............................................................................................................69

3.7.4.2.

Tại mặt cắt 105........................................................................................................69

3.7.5.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO TỪ BIẾN CỦA BÊ TÔNG.............................70

3.7.5.1.

Tại đầu dầm.............................................................................................................70

3.7.5.2.

Tại mặt cắt 105........................................................................................................71

3.7.6.

TÍNH MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO CHÙNG CỐT THÉP......................................72

3.7.6.1.

Tại đầu dầm.............................................................................................................72

3.7.6.2.

Tại mặt cắt 105........................................................................................................73

3.7.7.

TÍNH ỨNG SUẤT DO CO NGĨT BÊ TƠNG BẢN MẶT CẦU...........................73

3.7.7.1.

Tại đầu dầm.............................................................................................................74

3.7.7.2.

Tại mặt cắt 105........................................................................................................75

CHƯƠNG 4. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ..................................................................................77

3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

4.1.

Kiểm tra sức kháng ́n theo trạng thái giới hạn cường độ I...................................77

4.1.1.

Xác định số bó cốt thép ƯST tham gia chịu momen uốn.........................................77

4.1.2.

Kiểm tra sức kháng uốn............................................................................................77

4.1.2.1.

Tại mặt cắt giữa nhịp...............................................................................................78

4.2.

KIỂM TRA LỰC CẮT THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I.............................................80

4.2.1.

Kiểm tra sức kháng cắt.............................................................................................80

4.2.1.1.

Tại mặt cắt đầu dầm................................................................................................80

4.2.1.2.

Tại mặt cắt dv...........................................................................................................81

4.2.2.

Kiểm tra sức kháng cắt giữa dầm và bản.................................................................84

4.2.3.

Kiểm tra khả năng chống co ngót và nhiệt độ của cớt thép đai (Đ5.10.8)...............86

4.3.

TÍNH ĐỘ VÕNG.....................................................................................................86

4.3.1.

Đợ võng dầm sau khi căng cốt thép.........................................................................86

4.3.2.

Độ võng sau khi hoàn thành cầu..............................................................................87

4.3.3.

Độ võng do từ biến bê tông......................................................................................88

4.3.4.

Kiểm tra độ võng do hoạt tải....................................................................................89

CHƯƠNG 5. THI CƠNG KẾT CẤU NHỊP CẦU..................................................................91
5.1.

TRÌNH TỰ CHẾ TẠO DẦM CHỦ.........................................................................91

5.2.

TRÌNH TỰ LAO LẮP DẦM CHỦ VÀ THI CƠNG BẢN MẶT CẦU...................91

5.2.1.

Trình tự lao lắp dầm chủ...........................................................................................91

5.2.2.

Thi công bản mặt cầu...............................................................................................91

5.2.3.

Hoàn thiện cầu..........................................................................................................91

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................................93

4

MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Mặt cắt ngang cầu.....................................................................................................2
Hình 1-2. Mặt cắt ngang kết cấu nhịp........................................................................................3
Hình 1-3. Mặt cắt dầm chủ tại (a) giữa dầm và (b) đầu dầm....................................................4
Hình 1-4. Kích thước mặt cắt tại (a) giữa nhịp và tại (b) đầu dầm...........................................5
Hình 2-1. Xếp tĩnh tải lên các đường ảnh hưởng , , ..................................................................8
Hình 2-2. Tải trọng do bản mặt cầu tác dụng vào dải bản........................................................9
Hình 2-3. Tải trọng lan can tác dụng lên dải bản....................................................................10
Hình 2-4. Tải trọng các lớp mặt đường tác dụng lên dải bản.................................................10
Hình 2-5. Sơ đồ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng ................................................................11
Hình 2-6. Sơ đờ xếp 2 làn xe lên đường ảnh hưởng ...............................................................12
Hình 2-7. Sơ đờ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng ................................................................13
Hình 2-8. Sơ đờ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng ...............................................................14
Hình 2-9. Cốt thép chịu momen dương....................................................................................16
Hình 2-10. Cốt thép chịu momen âm.......................................................................................18
Hình 2-11. Bố trí cốt thép bản mặt cầu....................................................................................23
Hình 3-1. Để tính diện tích mặt cắt..........................................................................................24
Hình 3-2. Kích thước theo phương dọc dầm chủ.....................................................................25
Hình 3-3. Đường ảnh hưởng momen, lực cắt..........................................................................28
Hình 3-4. Mặt cắt ngang để tính hệ số phân phối hoạt tải......................................................30
Hình 3-5. Kích thước mặt cắt giữa nhịp dầm chủ....................................................................31
Hình 3-6. Xác định hệ số phân phối momen, lực cắt theo phương pháp địn bẩy...................33
Hình 3-7. Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng..........................................................................35
Hình 3-8. Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng momen uốn.......................................................36
Hình 3-9. Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng lực cắt..............................................................37
Hình 3-10. Bố trí các bó cốt thép ƯST tại đầu dầm và mặt cắt 105........................................43
Hình 3-11. Bố trí các bó thép ƯST trên phương dọc cầu.........................................................43
Hình 3-12. Sơ đờ hình chiếu đứng và hình chiếu bằng của bó cáp ƯST.................................44

Hình 3-13. Vị trí các bó cáp ƯST trên các mặt cắt 101 đến 104.............................................47
Hình 3-14. Mặt cắt 105 trừ lỗ ống bọc....................................................................................48
Hình 3-15. Mặt cắt 105 quy đổi và mặt cắt 105 kết hợp..........................................................50
Hình 3-16. Mặt cắt nguyên, đầu dầm.......................................................................................52

5

Hình 3-17. Mặt cắt đầu dầm trừ lỗ ống bọc............................................................................53
Hình 3-18. Mặt cắt đầu dầm quy đổi và liên hợp....................................................................54
Hình 3-19. Chiều dài bó cáp từ neo đến các mặt cắt...............................................................57

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

6

Bảng 2- 1. Tính diện tích và trọng tâm lan can.........................................................................7
Bảng 2- 2. Hệ số tải trọng (Đ.3.4.1).........................................................................................14
Bảng 2- 3. Tổng hợp nội lực trong bản.....................................................................................15
Bảng 3- 1. Tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ (kN/m).....................................................................27
Bảng 3- 2. Tung độ và diện tích đường ảnh hưởng...................................................................28
Bảng 3- 3. Momen uốn trong dầm chủ do tĩnh tải (kNm).........................................................29
Bảng 3- 4. Lực cắt trong dầm chủ do tĩnh tải (kN)...................................................................29
Bảng 3- 5. Hệ số phân phối tải trọng........................................................................................34
Bảng 3- 6. Kết quả tính momen uốn tại các mặt cắt.................................................................37
Bảng 3- 7. Kết quả tính lực cắt tại các mặt cắt.........................................................................38
Bảng 3- 8. Momen uốn theo TTGH cường độ I, dầm trong (kN.m)..........................................39
Bảng 3- 9. Momen uốn theo TTGH cường độ I, dầm ngoài (kN.m).........................................39
Bảng 3- 10. Lực cắt theo TTGH cường độ I, dầm trong (kN)...................................................39

Bảng 3- 11. Lực cắt theo TTGH cường độ I, dầm ngoài (kN)...................................................40
Bảng 3- 12. Momen uốn theo TTGH sử dụng I, dầm trong (kN.m).........................................40
Bảng 3- 13. Momen uốn theo TTGH sử dụng I, dầm ngoài (kN.m)..........................................40
Bảng 3- 14. Lực cắt theo TTGH sử dụng I, dầm trong (kN).....................................................41
Bảng 3- 15. Lực cắt theo TTGH sử dụng I, dầm ngồi (kN).....................................................41
Bảng 3- 16. Kết quả tính chiều dài các bó cáp (mm)................................................................46
Bảng 3- 17. Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm các bó cáp trên các mặt cắt (mm).........46
Bảng 3- 18. Kết quả tính chiều dài các bó cáp (mm)................................................................47
Bảng 3- 19. Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm các bó cáp (mm)....................................47
Bảng 3- 20. Kết quả tính đặc trưng hình học............................................................................55
Bảng 3- 21. Mất mát ứng suất do ma sát bó cáp số 1...............................................................60
Bảng 3- 22. Tính mất mát ứng suất do ma sát bó cáp số 2.......................................................63
Bảng 3- 23. Tính mất mát ứng suất do ma sát bó cáp số 3.......................................................63
Bảng 3- 24. Tính mất mát ứng suất do ma sát bó cáp số 4.......................................................64
Bảng 3- 25. Tính mất mát ứng suất do ma sát bó cáp số 5.......................................................64
Bảng 3- 26. Kết quả tính mất mát ứng suất trung bình do ma sát (MPa).................................64
Bảng 3- 27. Kết quả tính mất mát ứng suất trung bình do thiết bị neo (MPa)........................65
Bảng 3- 28. Cosin góc nghiêng của các bó cáp........................................................................66
Bảng 3- 29. Kết quả tính mất mát ứng suất do bê tơng co ngắn đàn hời (MPa)......................67
Bảng 3- 30. Kết quả tính mất mát ứng suất do co ngót bê tơng dầm........................................69
Bảng 3- 31. Kết quả tính mất mát ứng suất do từ biến bê tơng................................................72
Bảng 3- 32. Kết quả tính mất mát ứng suất do chùng cốt thép (MPa).....................................73

7

Bảng 3- 33. Kết quả tính ứng suất trong cốt thép ƯST do co ngót bê tơng bản.......................76
Bảng 3- 34. Tổng hợp các mất mát ứng suất............................................................................76
Bảng 4- 1. Diện tích và khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm các bó cáp chịu moment......77
Bảng 4- 2. Kết quả kiểm tra sức kháng uốn..............................................................................79

Bảng 4- 3. Sin góc nghiêng của các bó cáp..............................................................................80

8

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

CHƯƠNG 1. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ
1.1.
1.1.1.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ KÍCH THƯỚC CẤU TẠO
Nhiệm vụ thiết kế


Thiết kế kết cấu nhịp cầu dầm đơn giản bê tông cốt thép DƯL căng sau, tiết
diện I.



Tiêu chuẩn thiết kế:

TCVN 11823:2017;



Tải trọng thiết kế:

HL – 93;



Khổ cầu:

B = 12 m;



Bề rộng phần xe chạy (khoảng cách tĩnh giữa hai gờ chắn bánh của lan can hai
bên):
W = 11 m;



1.1.2.

Chiều dài nhịp tính toán:

= 27,6 m;

Kích thước cấu tạo

Các kích thước cấu tạo do người thiết kế lựa chọn trên cơ sở kinh nghiệm cá nhân,
tham khảo các cơng trình đã có và các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế.


Bề rộng gờ chắn bánh của lan can:

;



Chiều dày các lớp mặt đường trên cầu:

;



Số dầm chủ phụ thuộc bề rộng cầu, nên chọn sao cho khoảng cách giữa các dầm
nằm trong khoảng từ 2,0 m đến 2,5 m. Ở đây chọn: = 5.



Khoảng cách giữa các dầm:



Số lượng dầm ngang (có đỡ bản mặt cầu) hoặc liên kết ngang (không đỡ bản
mặt cầu) được chọn sao cho khoảng cách giữa chúng trong khoảng từ 5 m đến 7
m.
Ở đây chọn 6 dầm ngang, bố trí cách nhau :
Mặt cắt ngang kết cấu nhịp tại giữa nhịp và tại đầu dầm thể hiện trên Hình

1 -1.

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

11000/2

11000/2

500

1450

200 1050

500

1200

2400

2400

2400

2400

1200

Hình 1-1. Mặt cắt ngang cầu

1.2.

VẬT LIỆU

Các vật liệu chủ yếu được đưa vào để thiết kế bao gồm bê tông dầm, bê tông bản mặt
cầu, cốt thép cường độ cao và cốt thép thường. Các vật liệu này và các đặc trưng cơ học của
nó do người thiết kế lựa chọn với sự đồng ý của người ra nhiệm vụ thiết kế.

1.2.1.

1.3.

Bê tông dầm
Bê tông
Sử dụng bê tông thông thường.
Cường độ chịu nén quy định (28 ngày):
= 40 MPa
Cường độ chịu kéo khi uốn:
(Đ5.4.2.6)
Khối lượng riêng:
(Đ3.5.1.B6)
Mô đun đàn hồi:
(Đ5.4.2.4.E8)

1.3.1.

Bê tông bản mặt cầu
Cường độ chịu nén quy định (28 ngày):
= 30 MPa
Cường độ chịu kéo khi uốn:
(Đ5.4.2.6)
Khối lượng riêng:

2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

(Đ3.5.1.B6)
Mơ đun đàn hồi:
(Đ5.4.2.4.E8)

1.3.2.

Cớt thép cường độ cao
Sử dụng thép có độ chùng thấp, tiêu chuẩn ASTM A416-96a cấp 270.
Đường kính một tao 12,7 mm (diện tích 98,71 ) hoặc 15,24 mm (diện tích 140 ).
Cường độ chịu kéo:
(Đ5.4.4.1.B1)
Giới hạn chảy:
(Đ5.4.4.1.B1)
Mô đun đàn hồi:
(Đ5.4.4.2)

1.3.3.

Cốt thép thường
Thép chịu lực loại có gờ CB400-V, theo TCVN 1651:2008:
Giới hạn chảy:
Mô đun đàn hồi:

1.4.
1.4.1.

THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG
Mặt cắt ngang kết cấu nhịp
11000/2

11000/2

500

1450

200 1050

500

1200

2400

2400

2400

Hình 1-2. Mặt cắt ngang kết cấu nhịp

1.4.2.

Mặt cắt ngang dầm chủ

3

2400

1200

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

(b)

(a)

Hình 1- 3. Mặt cắt dầm chủ tại (a) giữa dầm và (b) đầu dầm

1.5.

CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP


Kết cấu nhịp có mặt cắt ngang tại giữa nhịp và tại đầu dầm như trên Hình 1 -3:



Chiều dài nhịp:



Bề rộng phần xe chạy:



Bề rộng lan can mỗi bên:



Số dầm chủ:



Khoảng cách giữa các dầm chủ:



Bề rộng cánh hẫng dầm ngoài lấy bằng một nửa khoảng cách giữa các dầm chủ.
Khí đó, tải trọng của lan can và mặt đường trên cầu được phép chia đều cho các
dầm:



Chiều cao bản mặt cầu đổ tại chỗ:



Chiều dài nhịp tính toán:

Đối với dầm I BTCT DƯL, chiều cao dầm có thể chọn trong khoảng 1/15 đến 1/20
chiều dài của nó:

4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Đồng thời, phải thỏa mãn điều kiện về chiều cao dầm tối thiểu:
(Đ2.5.2.6.3.B2)
Chọn
Số lượng dầm ngang:
Khoảng cách giữa các dầm ngang:
Các kích thước còn lại thể hiện trên Hình 1 -4:

(b)

(a)

Hình 1-4. Kích thước mặt cắt tại (a) giữa nhịp và tại (b) đầu dầm

5

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU VÀ SƠ ĐỒ TÍNH

2.1.

2.1.1.

Cấu tạo bản mặt cầu
Tùy thuộc khoảng cách giữa các dầm, có thể chọn chiều dày bản như sau:

Khoảng cách S (mm)

2000

2100

2200

2300

2400

Chiều dày (mm)

180

180 - 190

190

190 - 200

200

Với khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2400 mm, chọn chiều dày bản mặt cầu bê tông

cốt thép 200 mm.
Lớp phủ mặt cầu gồm lớp cách nước dày 5 mm và lớp áo đường bê tông Asphalt dày
70 mm. Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu là 75 mm.
Lan can là gờ chắn bánh bê tông cốt thép.

2.1.2.

Sơ đồ tính

Ở đây, bản mặt cầu chỉ kê lên các dầm chủ, nên làm việc theo phương ngang cầu. Nếu
thiết kế BMC được đỡ trên bốn cạnh, trong đó cạnh dài là khoảng cách giữa các dầm ngang
(5520 mm), cạnh ngắn là khoảng cách giữa các dầm chủ (2400 mm). Tỷ lệ cạnh dài chia cạnh
ngắn là 2,3 1,5, nên bản làm việc theo phương cạnh ngắn, hay phương ngang cầu.
Sử dụng phương pháp dải bản để tính nội lực (Đ4.6.2.1). Bản được coi là dầm liên tục
kê lên các gối cứng là dầm chủ. Chiều dài nhịp của bản là khoảng cách giữa các tim dầm chủ, S
= 2400 mm.

2.2.

TRỌNG LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN
Tính cho dải bản ngang có chiều rộng 1 m.

Chọn lan can có các thông số mặt cắt ngang như trong Bảng 2 -1. Để tính diện tích
mặt cắt và tìm vị trí trọng tâm của lan can, cần chia mặt cắt lan can ra các hình thang và hình
vng, đồng thời xác định khoảng cách từ trọng tâm các hình đó đến mép ngoài của lan can.

6

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

Bảng 2- 1.
Tính diện tích và trọng
tâm lan can

Hình

Kích thước (mm)

163

37082500

350

122500

175

21437500

150

37500

415

15562500

1( hình
thang)

350

300

700

2( hình
vng)

350

350

3( hình
thang )

350

150

(m

387500

Khoảng cách từ trọng tâm lan can đến mép ngoài:
Trọng lượng lan can một bên:

Các lớp mặt đường:
Bản mặt cầu giữa các dầm chủ:
Bản hẫng:

2.3.1.

227500

Cao

387500

2.3.

(

Đáy
bé

Diện tích mặt cắt ngang:

TÍNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI
Vẽ đường ảnh hưởng nội lực

7

.
(

Đáy

lớn

Tổng

Diện tích

74082500

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Bản mặt cầu được xem như các dải bản nằm vuông góc với dầm chủ. Khi thiết kế theo
phương pháp dải bản, phải lấy giá trị momen dương tại mặt cắt có momen dương lớn nhất để bố
trí cốt thép cho tất cả các vùng có momen dương. Tương tự phải lấy giá trị momen âm tại mặt
cắt có momen âm lớn nhất ( về giá trị tuyệt đối ) để bố trí cốt thép cho tất cả các vùng có
momen âm ( Đ4.6.2.1)
Trong trường hợp này, khoảng cách giữa các dầm chủ bằng nhau, momen dương lớn
nhất xuất hiện gần điểm 0,4 của nhịp thứ nhất (mặt cắt 204 trên sơ đồ tính). Momen âm được
lấy trị số lớn hơn giữa ( momen uốn tại mặt cắt 200) và ( momen uốn tại mặt cắt 300).

1200

2400

2400

2400

2400

1200

WDW
PB

PB
WS

W0
200

204

300

L

0.5L²

0.492L

ÐAH M200
0.246L²

ÐAH M204

0.27L

0.0772S²

ÐAH M300
0.135L²
0.1071S²

Hình 2- 5. Xếp tĩnh tải lên các đường ảnh hưởng , ,

8

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Đường ảnh hưởng (ĐAH) , và được thể hiện trên Hình 2 -5. Để vẽ ĐAH, có thể sử
dụng Phụ lục.
Khoảng cách từ trọng tâm lan can đến gối thứ nhất:
Khoảng cách từ mép trong lan can đến gối thứ nhất:
Diện tích các phần của ĐAH được ghi trên Hình 2 -5.
Nợi lực cho tĩnh tải được tính cho dải bản ngang có chiều rộng bằng 1 mm.

2.3.2.

Nội lực do trọng lượng bản mặt cầu
Tải trọng bản thân của bản mặt cầu được coi là phân bố đều như trên Hình 2 -6.

Wo
Ws

B

C

1200

400

D

300

100

200

A

2400

2400

Hình 2- 6. Tải trọng do bản mặt cầu tác dụng vào dải bản
Momen uốn tại các mặt cắt 200, 204 và 300 do tải trọng bản thân bản mặt cầu:
= 0,00546 = (N.mm)
= 0,00546 0,00455 0,0772
= 89 (N.mm)
= 0,00546 0,00455 ()
= (N.mm)

2.3.3.

Nội lực do lan can
Vị trí đặt tải trọng lan can thể hiện trên Hình 2 -7.
Momen ́n tại các mặt cắt 200, 204 và 300 do tải trọng lan can:
= 9,27 = (N.mm)

9

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

= 9,27 = (N.mm)
= 9,27 = 2528 (N.mm)
1010

200

204

300

B

C

D

300

100

200

A

400

190

1200

2400

2400

Hình 2-7. Tải trọng lan can tác dụng lên dải bản
Nội lực do trọng lượng lớp phủ mặt cầu
Trên Hình 2 -8 là sơ đồ tác dụng của tải trọng các lớp mặt đường:

WDW

700

200

204

300

B

C

1200

D

300

200

A

400

500

100

2.3.4.

2400

2400

Hình 2- 8. Tải trọng các lớp mặt đường tác dụng lên dải bản
Momen uốn tại các mặt cắt 200, 204 và 300 do tải trọng các lớp mặt đường:
= 0,00166 = (N.mm)
= 0,00166 = 538 (N.mm)
= 0,00166

= (N.mm)

10

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

2.4.
2.4.1.

TÍNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI
Momen dương lớn nhất
Chiều rộng dải bản khi tính momen dương:
660 = 660 = 1980 (mm)

(Đ4.6.2.1.3.B3)

Xét ĐAH momen uốn tại mặt cắt 204.
Trường hợp 1: Xếp 1 làn xe (Hình 2 -9)
Hệ sớ làn trong trường hợp 1 làn xe:
m = 1,2

(Đ3.6.1.1.2.B7)

300

204
1200

72.5KN

200

72.5KN

1800

400

500

600

301.5

2400

2400

2400

2400

1200

ÐAH M204
Y2
Y1

Hình 2- 9. Sơ đồ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng
Tung độ ĐAH ứng với bánh xe thứ nhất:
= 0,204

(tra Phụ lục)

Khoảng cách từ vị trí 300 đến bánh xe thứ 2:
(mm)
Vị trí ứng với tung độ :
bánh xe thứ 2 đặt giữa vị trí 301 và 302.
Tra Phụ lục:
=
Momen uốn do 1 làn xe tại mặt cắt 204:

11

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

Trường hợp 2: Xếp 2 làn xe (Hình 2 -10):
Hệ số làn trong trường hợp 2 làn xe:

m=1

(Đ3.6.1.1.2.B7)

204
1200

400

301.83

2400

500

600

501.5

404
2400

2400

72.5KN

300

72.5KN

1800

72.5KN

200

72.5KN

1800

2400

1200

Y4
Y2

ÐAH M204

Y3

Y1

Hình 2- 10. Sơ đờ xếp 2 làn xe lên đường ảnh hưởng
Sử dụng và đã tính ở trên.
Tung độ ĐAH ứng với bánh xe thứ 3 ( vị trí 404):
= 0,0086
Tương tự như trên, bánh xe thứ 4 đặt giữa vị trí 501 và 502:
=
Momen uốn do 2 làn xe tai mặt cắt 204:

= 16741 (N.mm)
Lấy kết quả lớn hơn trong 2 trường hợp xếp tải:

2.4.2.

Momen âm tại mặt cắt 300

Chiều rộng dải bản khi tính momen âm:
(Đ4.6.2.1.3.B3)

12

= 19356 N.mm.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trường hợp 1: Xếp 1 làn xe ( Hình 2.7)
Tung đợ ĐAH ứng với bánh xe thứ nhất:
(tra Phụ lục, vị trí 206)
Khoảng cách từ vị trí 300 đến bánh xe thứ 2:
Vị trí ứng với tung độ :
bánh xe thứ 2 đặt giữa vị trí 303 và 304.
Tra Phụ lục:
=
Momen uốn do 1 làn xe tại mặt cắt 300:

(N.mm)
Với ĐAH như trên Hình 2 -11, khơng xếp thêm làn xe thứ 2.

206
1200

2400

300

72.5KN

200

72.5KN

1800

400

500

600

303.5
2400

2400

2400

1200

ÐAH M300
Y1

Y2

Hình 2-11. Sơ đờ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng

2.4.3.

Momen âm tại mặt cắt 200
Xếp 1 làn xe như Hình 2 -12:

13

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

72.5KN

72.5KN

1800

200

1200

300

400

2400

2400

500

2400

600

2400

1200

ÐAH M200
500
300

400

Hình 2- 12. Sơ đờ xếp 1 làn xe lên đường ảnh hưởng
Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối:
Chiều rộng dải bản khi tính momen uốn trong bản hẫng:
(Đ4.6.2.1.3.B3)
Momen âm lớn nhất tại mặt cắt 200:

2.5.
2.5.1.

NỘI LỰC TỔNG CỘNG TRONG BẢN
Trạng thái giới hạn cường độ I
Các hệ số tải trọng lấy như Bảng 2 -2
Bảng 2- 2. Hệ số tải trọng (Đ.3.4.1)
Loại tải trọng

Hệ số tải trọng
Lớn nhất

Nhỏ nhất

Bản mặt cầu và lan can

1,25

0,9

Các lớp mặt đường

1,5

0,65

Hoạt tải

1,75
Hệ số xung kích:
(1 + IM) = 1,33

(Đ3.6.2.1.B10)

Các hệ số điều chỉnh tải trọng được lấy như sau:


Hệ số xét đến tính dẻo: Bản mặt cầu được cấu tạo và bố trí cốt thép đúng quy

định:

14

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

1,0


(Đ1.4.3)

Hệ sớ xét đến tính dư thừa: Bản có mức dư đặc biệt, vì liên tục và ngàm vào các
dầm chủ:
0,95



(Đ1.4.4)

Hệ số xét đến mức độ quan trọng của cầu:
1,0 đối với cầu thông thường

(Đ1.4.5)

Hệ số điều chỉnh tải trọng cho TTGH cường độ I:



( thỏa mãn điều kiện 0,95)
Nội lực bản mặt cầu được tổng hợp trong Bảng 2.3
Bảng 2- 3. Tổng hợp nội lực trong bản
Tải trọng
(N.mm)

(N.mm)

(N.mm)

89
2528
538
LL

19356

Momen uốn tại các mặt cắt:
0,95
(N.mm)
0,95
(N.mm)
0,95
(N.mm)

2.5.2.

Trạng thái giới hạn sử dụng
Các hệ số tải trọng lấy bằng 1,0.
= (N.mm)

= (N.mm)
= (N.mm)

15

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP

Cớt thép chịu momen dương
Momen ́n theo TTGH cường độ I:
Chọn chiều dày lớp bảo vệ: 25 mm (Hình 2 -13)

(Đ5.12.3.B13)

25

d

2.6.1.

TÍNH VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU

200

2.6.

Hình 2-13. Cốt thép chịu momen dương
Chọn đường kính cớt thép: 12 mm theo TCVN 1651:2008.
Chọn loại cốt thép có chiều cao gân:

Đường kính ngoài:
Diện tích một thanh cốt thép:
113
Chiều cao có hiệu:
Diện tích cốt thép yêu cầu:
Khoảng cách tối đa giữa các cốt thép:
Chọn khoảng cách giữa các cốt thép: s = 150 mm
Diện tích cốt thép chọn:
Điều kiện 0,570 ( thỏa mãn.

(Đ9.7.2.5)

Chiều cao vùng bê tông chịu nén:

16

Thuyết minh đồ án cầu dầm BTCT dự ứng lực căng sau

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về