Thiết kế cầu dầm super t
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.65 MB, 92 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER-T
GVHD: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
SVTH: LÊ QUANG ĐÍNH
MSSV: 15127006
SKL 0 0 6 8 3 7
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Khoa Đào tạo Chất Lượng Cao
ĐỀ TÀI:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER-T
Giáo viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN DUY LIÊM
Sinh viên thực hiện: LÊ QUANG ĐÍNH
Mã số sinh viên: 15127006
TP.HCM .Ngày 10 Tháng 2 Năm 2020
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
LỜI CẢM ƠN
------
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Kỹ thuật Xây Dựng bộ môn Cầu Đường,
đã mang đến cho em những nền tảng kiến thức chuyên môn vững tốt. Những bài giảng những lời chia sẽ kinh nghiệm sẽ là những hành trang quý báu cho những chặn đường tiếp theo khi em rời khỏi
ghế nhà trường.
Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Duy Liêm, thầy Trần Vũ Tự, thầy Nguyễn Huỳnh Tấn Tài, thầy Đỗ Tiến Thọ và thầy Lê Anh Thắng cùng một số thầy cô bộ môn khác, những người đã uốn nén và bổ
sung cho em rất nhiều lỗ hổng kiến thức thông qua đồ án môn học cũng như đồ án tốt nghiệp. Thầy đã tạo cho em điều kiện thuận lợi để học tập, tham gia nghiên cứu khoa học để từng bước cải thiện
những kiến thức chuyên môn và kỹ năng sống.
Luận văn tốt nghiệp là cơ hội để em tổng hợp và bổ sung các kiến thức đã học trong những năm học đại học. Đề tài tốt nghiệp thiết kế cầu dầm Super-T là một để tài thực tế, phù hợp với định
hướng phát triển ngành xây dựng của đất nước hiện nay cũng như giúp em quen dần với công tác thiết kế sau này.
Trong thời gian thực hiện đồ án mặc dù đã nổ lực rất nhiều, nhưng vì chưa có kinh nghiệm và thời gian thực hiện đề có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót. Em mong nhận được sự đóng góp ý
kiến và chỉ dẫn từ các thầy cô.
Trước khi ra trường, em xin gửi lời chúc sức khoẻ tới Ban giám hiệu nhà trường, Ban lãnh đạo khoa cơng trình cùng tồn thể các thầy cơ giáo trong bộ mơn Cầu Đường.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …
Sinh viên
Lê Quang Đính
SVTH: Lê Quang Đính
MSSV: 15127006
1
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Khoa: Chất lượng cao
Bộ mơn: Xây Dựng CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
------
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm……
Giáo viên hướng dẫn
SVTH: Lê Quang Đính
MSSV: 15127006
2
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn ............................................................................................................................................. 1
Nhận xét của giáo viên ........................................................................................................................... 2
Mục lục .................................................................................................................................................. 3
PHẦN I: SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Chương I: Đặc điểm vị trí thiết kế .................................................................................................... 4
Chương II: Các số liệu thiết kế ......................................................................................................... 5
PHẦN II: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT
A. Kết cấu phần trên ...............................................................................................................................
Chương I: Tính tốn dầm chính ........................................................................................................ 9
I.
Số liệu thiết kế ................................................................................................................... 9
II. Thiết kế cấu tạo.................................................................................................................. 9
III. Tính tốn đặc trưng hình học............................................................................................ 10
IV. Tính hệ số phân bố tải trọng ............................................................................................. 12
V. Xác định nội lực tại các mặt cắt ....................................................................................... 13
VI. Tính tốn và bố trí thép dưl .............................................................................................. 20
VII. Đặc trưng hình học sau khi bố trí dưl ............................................................................... 21
VIII. Mất mát ứng suất ............................................................................................................. 24
IX. Tính duyệt theo momen ................................................................................................... 26
X. Tính duyệt theo lực cắt ..................................................................................................... 32
B. Kết cấu phần dưới ..............................................................................................................................
Chương II: Tính tốn trụ cầu .......................................................................................................... 35
I.
Giới thiệu chung .............................................................................................................. 35
II. Kích thước cơ bản của trụ ................................................................................................ 35
III. Vật liệu sử dụng ............................................................................................................... 35
IV. Tải trọng tác dụng ............................................................................................................ 35
V. Kiểm toán các mặt cắt ...................................................................................................... 38
VI. Tính tốn móng trụ .......................................................................................................... 50
Chương III: Tính tốn mố cầu ........................................................................................................ 56
I.
Giới thiệu chung .............................................................................................................. 56
II. Kích thước cơ bản ............................................................................................................ 56
III. Vật liệu sử dụng ............................................................................................................... 56
IV. Tải trọng tác dụng ............................................................................................................ 56
V. Kiểm toán các mặt cắt ...................................................................................................... 60
VI. Tính tốn móng mố .......................................................................................................... 66
PHẦN III: BẢN VẼ KỸ THUẬT
Tài liệu tham khảo................................................................................................................................ 85
SVTH: Lê Quang Đính
MSSV: 15127006
3
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
PHẦN I
SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
[Ngày]
4
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
CHƢƠNG I
ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ THIẾT KẾ
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH:
Địa hình tương đối bằng phẳng, dân cư thưa thớt, xung quanh là vườn tràm mới trồng. Khu vực xây
dựng ngập lũ. Nói chung địa hình thuận lợi cho việc xây dựng và bố trí cơng trường
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƢỢNG THUỶ VĂN:
Sơng Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống kinh tiêu thoát lũ của khu
vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An. Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông Nghiệp của
vùng này. Hằng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không
đều.
Theo tài liệu từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, khơng ảnh hưởng bởi thủy
triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm. Các tháng có mực nước giao động theo thủy triều từ
tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm. Những năm có lũ lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian không ảnh
hưởng của thủy triều sẽ kéo dài thêm.
Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại vị trí trạm vào ngày
23/9/2007. Cao độ mực nước thiết kế:
Mực nước thấp nhất : + 3.29 m
Mực nước cao nhất
: + 7.3 m
Mực nước thơng thuyền
: + 5.6 m
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH:
Qua cơng tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc địa tầng của khu vực xây dựng
cầu gồm các lớp sau:
Lớp 1: Đất lấp, chiều dày lớp 3.2m.
Lớp 2: Bụi cát màu xám đen, trạng thái chày. Chiều dày lớp 1.1m.
Lớp 3: Cát chứa sét màu xám xanh, trạng thái dẻo. Chiều dày lớp 2.4m
SPT từ 1 – 7
γsub = 10.7 kN/m2
19 35 , c 20.57 kN/m2
Lớp 4: Cát chứa bụi, sét màu vàng xám, trạng thái xốp đến chặt. Chiều dày lớp 12.2 + 15.5 27.7m
SPT từ 7 – 29
γsub= 10.9 kN/m2
28 54 , c 16.44 kN/m2
Lớp 4a: Sét chứa cát màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày lớp 1.9m
SPT từ 14 – 15
γsub = 10 kN/m2
11 02 , c 30.27kN/m2
Lớp 5: Sét màu nâu hồng, trạng thái cứng.
SPT từ 31 – 50
γsub = 10.9 kN/m2
15 41
CHƢƠNG II
CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1. Yêu cầu thiết kế
- Quy mơ cơng trình: Cầu vĩnh cửu BTCT dự ứng lực.
- Dạng dầm: Super T dự ứng lực căng sau
- Tải trọng thiết kế: Đoàn xe tiêu chuẩn HL93, tải trọng làn.
- Khổ cầu: B 11 + 0.5 x2 = 12m (3 làn xe)
- Cầu gồm 3 nhịp BTCT DUL, mỗi nhịp dài 25m
- Khổ thông thuyền: B 20m, H = 4m.
- Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 – 05
2. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp
- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 6 dầm Super Tee, khoảng cách các dầm là 2.005m
- Chiều cao mỗi dầm là 1.2m. Bản mặt cầu dầy 20cm
- Dầm ngang bằng bêtông cốt thép, cường độ 30MPa đổ tại chỗ
- Lớp phủ mặt cầu bằng bêtông asphalt dày 75 mm
- Thanh và trụ lan can làm bằng thép có mạ kẽm
- Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép
3. Mố cầu
- Mố cầu là mố chữ U bằng bêtông cốt thép
- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 8 cọc
4. Trụ cầu
- Trụ cầu là trụ đặc bằng bêtông cốt thép, thân hẹp
- Kết cấu xà mũ dạng chữ T ngược
- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 6 cọc
5. Các đặc trƣng vật liệu sử dụng:
Đối với bê tông:
Cường độ bêtông fc
fc
Đơn vị
Mố - Trụ
30
MPa
Cọc khoan nhồi
30
MPa
Dầm
50
MPa
[Ngày]
5
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
Đối với thép:
Cường độ thép fy
fy
Đơn vị
Mố - Trụ
420
MPa
Cọc khoan nhồi
420
MPa
Thép dầm chính:
- Dùng loại tao tự chùng thấp: Dps 15.2 mm
- Loại tao thép có độ tự chùng thấp
- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu 1860 106 Pa = 1860000 kN/m2
- Cấp của thép: 270
- Giới hạn chảy (TCN 5.9.4.4.1): fpy 0.9 fpu = 1674 106 MPa
- Ứng suất trong thép dự ứng lực khi kích: fpj 0.75 fpu = 1395 Mpa
- DT 1 tao cáp: Aps1 = 143.3 mm2. Có 30 tao
- Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 Mpa
- Đường kính ống gen là = 90 mm2
[Ngày]
6
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
PHẦN II
THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẤT
SVTH: Lê Quang Đính
MSSV: 15127006
7
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
A. KẾT CẤU PHẦN TRÊN
SVTH: Lê Quang Đính
8
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
CHƢƠNG I
TÍNH TỐN DẦM CHÍNH
I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ
Chiều dài tồn dầm:
Khoảng cách đầu dầm đến tim gối:
Khẩu độ tính tốn:
Tải trọng thiết kế
+ HL93
+ Ngƣời 3kPa
Mặt xe chạy
Lan can
Tổng bề rộng cầu
Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm
Dạng mặt cắt: Super T
Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực
Công nghệ chế tạo: Căng sau
Cấp bêtông
Dầm chủ:
Bản mặt cầu:
Tỉ trọng bêtông
Dầm:
Bản:
Loại cốt thép DƢL: tao thép 7 sợi xoắn đƣờng kính:
Cƣờng độ chịu kéo tiêu chuẩn
Thép thƣờng: G60
Quy trình thiết kế: 22TCN 272 – 05
L = 25 m
a = 0.3 m
Ltt = L – 2a, Ltt = 24.4 m
B1 = 11 m
B2 = 0.5 m
B = B1 + 2 B2
B = 12 m
II. THIẾT KẾ CẤU TẠO
1. Kích thước mặt cắt ngang cầu
Số lƣợng dầm chủ:
Khoảng cách giữa hai dầm chủ
Bố trí dầm ngang tại vị trí hai gối:
Số lƣợng dầm ngang
Phần cánh hẫng
Chiều dày trung bình của bản
Lớp bê tơng atphalt
Lớp phịng nƣớc
2. Thiết kế dầm chủ
Chiều cao dầm:
Chiều cao cánh dầm:
Chiều cao vút trên:
Chiều cao sƣờn
f'c1 = 50 MPa
f'c2 = 30 MPa
c = 2500 kg/cm3
cb = 2500 kg/cm3
D = 15.2 mm
fpu = 1860 MPa
fu = 620 MPa
fy = 420 MPa
Chiều cao vút dƣới:
Chiều cao bầu dƣới:
Bề rộng bầu dầm dƣới:
Bề rộng của sƣờn:
Bề rộng bản cánh trên:
Tỉ lệ vút sƣờn:
Chiều cao toàn dầm (cả bản mặt cầu):
Đoạn cắt khấc Lck (cm):
Đoạn dầm đặc L đặc(cm):
Vát
3. Cấu tạo dầm ngang
Chiều cao dầm ngang
Bề dầy dầm ngang
Chiều dài dầm ngang
Bề rộng vút trên
Cao vút trên
SVTH: Lê Quang Đính
Nb = 6 dầm
S = 2.005
m
Nn = (Nb – 1) 2 = 10 m
Sk = (B – (N – 1)S)/2 = 0.9875 m
hf = 20 cm
t1 = 75 cm
t2 = 5 cm
H = 1200
mm
H' = 600
mm
h1 = 75
mm
h2 = 75
mm
h3 = 550
mm
h4 = 210
mm
h5 = 50
mm
h6 = 240
mm
b1 = 650
mm
b'1 = 770
mm
b2 = 1975
mm
b3 = 100
mm
b4 = 80
mm
b5 = 194
mm
b6 = 629
mm
b7 = 718
mm
b8 = 100
mm
1/10
h = H + hf = 1400 mm
Lck = 800 mm
Lđ = 1200 mm
hv = 3
cm
bv = 3
cm
Hdn = H' = 600 mm
tdn = 800 mm
a'dn = S – b'2 = 945 mm
adn = S –b'1 = 1235 mm
avdn = 100 mm
hvdn = 75 mm
9
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
Diện tích mặt cắt dầm ngang:
adn + 2avdn + adn
(Hdn - hvdn )
dn = (adn + avdn )hvdn +
2
945 + 2 100 + 1250
(600 - 75) = 703125 mm2
=(945 + 100)
2
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
III. TÍNH TỐN ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC CỦA DẦM SUPER T
3.1 Tính đặc trƣng hình học của dầm Super T
Xét các mặt cắt đặc trƣng gồm
+ Mặt cắt gối
xo = 0
m
+ Mặt cắt tại khấc
x1 = 0.5
m
+ Mặt cắt L/4
x2 = 6.1
m
+ Mặt cắt tại vách ngăn (dầm xem nhƣ đặc) x3 = 8.7
m
+ Mặt cắt L/2
x4 = Ltt/2 = 12.2
3.1.1 Xét mặt cắt trên gối
Ta qui đổi thành mặt cắt chữ T nhƣ sau
bx – bề rộng qui đổi
m
H = h0 = 600 mm
ht0 = h1 = 75 mm
(b1 +
bw0 =
H - h1 - h2
1
H - h1 - h2
) (H - h1 - h2 ) + 2 (b1 + 2
+ b1 ) h2
10
10
(h0 - ht0 )
= 724 mm
Diện tích của tiết diện:
1
bt0 + (h0 - ht0 )bw0 = 518400 mm2
g0 = ht0
Momen tĩnh của tiết diện đối với biên dƣới:
Sb0 = bt0 ht0 (H’ – ht0/2) + bw0 (H’ – ht0)2/2
= 106×7.5 (60 – 7.5/2) + 83.6 (60 – 7.5)2/2 = 159930000 mm3
Khoảng cách từ trục trung hòa đến biên dƣới:
yb0 = Sb0/A0 = 159930000/ = 308.51 mm
Khoảng cách từ trục trung hòa đến biên trên:
Yt0 = 600 – 308.51 = 291.49 cm
Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa:
Id0 = b1 ht03/12 + b1 hx0 (yt0 – ht0/2)2 + bw0 (H’– ht0)3/12 +
bw0 (H’– ht0) (yb0 – (H’–ht0)/2)2
(600 - 75)3
753
75 2
600-75 2
(
)
1060
+ 1060 75 (291.49 ) + 836
+ 836 600 - 75 (308.51 )
12
2
12
2
= 1617598.4375 cm4
SVTH: Lê Quang Đính
10
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
3.1.2 Xét mặt cắt tiết diện đặc
S1
S2
S3
S4
2
b2 = bt1 = 1975 mm
H = const = 1200 mm
ht1 = h1 = 75 mm
(b1 +
bw1 =
H - h1 - h2
1
H -h1 - h2
) (H - h1 - h2 ) + 2 (b1 + 2
+ bt0 ) h2
10
10
(H - ht1 )
Diện tích của tiết diện:
1
2
2
g1 = ht1 bt1 + (H - ht1 )bw1 = 1013250 mm = 1.01325 m
= 769 mm
S1 = 22500 mm
S2 = 110005 mm2
S3 = 54810 mm2
S4 = 25450 mm2
S = 212765 mm2
S
bw4 =
= 240 mm
H - h1 - hb4
Diện tích của tiết diện:
1
bt4 + hb4 bb4 + (H - ht4 - hb4 )bw4 = 473301 mm2 = 0.4733 m2
g4 = ht4
BẢNG TỔNG HỢP ĐTHH TẠI TỪNG MẶT CẮT
3.1.3 Xét mặt cắt giữa nhịp
Mặt cắt
A(cm2)
Sb(cm3)
yb(cm)
yt(cm)
I(cm4)
0
5184
159930
30.85
29.15
1617598.44
1
10132.5
658828.13
65.02
54.98
13684261.04
2
4733
336817.16
59.04
60.96
99285583703
3
10132.5
658828.13
65.02
54.98
13684261.04
4
4733
336817.16
59.04
60.96
99285583703
Bề rộng qui đổi
bt4 = 2 b6 = 1317 mm
ht4 = h1 = 75 mm
hb4 = h6 = 240 mm
h
(b1 + 106 ) h6
bb4 =
= 674 mm
hb4
SVTH: Lê Quang Đính
11
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
IV. TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG
4.1. Hệ số làn
nlan = 3
mlan = 0.85
4.2. Phân bố hoạt tải theo làn đối với momen
Dầm: c = 2500 kg/cm3
Bản: cb = 2500 kg/cm3
Cƣờng độ chịu nén của bêtông làm dầm: f c1 = 50 MPa
Modul đàn hồi của dầm:
Ecd = 0.043
1.5
c
√fc1 = 0.043
25001.5
√50 = 38007
Cƣờng độ chịu nén của bêtông bản: f c2 = 30 MPa
Modul đàn hồi của bản:
'
1.5
E cb = 0.043×γ1.5
30 29440 MPa
cb × f c2 = 0.043 2500
4.2.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen trong các dầm giữa
Với một làn thiết kế chịu tải:
0.25
S 0.35
S H
2005 0.35 2005 1200 0.25
= (
)
( 2 )
= (
)
(
) = 0.332
910
910
Ltt
244002
Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tải:
(m.g)SI
M
0.125
S 0.6 S H
2005 0.65 2005 1200 0.125
=(
)
( 2 )
=(
)
(
)
= 0.519
1900
1900
Ltt
244002
Phạm vi áp dụng:
(m.g)IM = max(m.gSI
, m.gMI
) = 0.519
M
M
1800<=S< =3500:
S = 2005 mm
450<=H<=1700:
H = 1200 mm
6000<=Ltt<=43000:
Ltt = 24400 mm
Nb>=3:
Nb = 6
Thoả các phạm vi áp dụng.
(m.g)MI
M
4.3. Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt
4.3.1 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa
Với 1 làn thiết kế chịu tải
S 0.6
H 0.1
2005 0.6
1200 0.1
(m.g)SI
=
(
)
(
)
=
(
)
(
) = 0.575
V
3050
Ltt
3050
24400
Với 2 hay nhiều làn thiết kế chịu tải
S 0.8
H 0.1
2005 0.8
1200 0.1
MI
(m.g)V = (
)
( ) =(
)
(
) = 0.674
2250
Ltt
2250
24400
Kiểm tra hế số phân bố thoả mãn 22TCN–272–05 đối với phạm vi áp dụng:
1800<= S < =3500:
2005 mm
450<= H <=1700:
1200 mm
6000<= Ltt <=43000:
24400 mm
Nb >= 3:
6 dầm
Thoả các phạm vi áp dụng nên:
(m.g)IV = max(m.gSI
, m.gMI
)= 0.674
V
V
4.3.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm biên
+ Một làn thiết kế: dùng phƣơng pháp địn bẩy
Đã tính ở phần trên:
(m.g)SE
= 0.594
V
+ Hai hay nhiều làn thiết kế:
de = 987.5 - 500 = 487.5 mm
de
487.5
e = 0.8 +
= 0.8 +
= 0.959
3050
3050
(m.g)ME
= (m.g)IV e = 0.647
V
Phạm vi áp dụng:
0<=de<=1400 Thỏa
=> (m.g)EV = max(m.gME
; m.gSE
) = 0.647
V
V
Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang
4.2.2 Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen của dầm biên
+ Một làn thiết kế: dùng phƣơng pháp đòn bẩy
1
1892.5 92.5
(m.g)SE
= 1.2
(
+
) = 0.594
M
2
2005 2005
+ Hai hay nhiều làn thiết kế:
de = 987.5 - 500 = 487.5 mm
de
487.5
e = 0.97 +
= 0.97 +
= 1.02
8700
8700
(m.g)ME
= (m.g)IM e = 0.532
M
Phạm vi áp dụng:
0<= de <=1400
Thỏa
1800<= S <=3500
Thỏa
E
=> (m.g)M = max(m.gME
; m.gSE
) = 0.594
M
M
SVTH: Lê Quang Đính
Vị trí
Dầm giữa
Dầm biên
Nội lực
Tải trọng xe
Mômen
0.519
Lực cắt
0.675
Mômen
0.594
Lực cắt
0.647
12
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
V. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶT TRƢNG
5.1 Xác định tĩnh tải
5.1.1 Tĩnh tải dầm chủ
+ Xét đoạn dầm cắt khấc
Diện tích mặt cắt ngang:
A0 = 0.5184 m2
Tỉ trọng bêtông dầm chủ:
gc = 2500 kg/m3
Chiều dài đoạn cất khấc:
Lck = 0.8 m
Trọng lƣợng đoạn dầm:
DCdo= gc A0 Lck 2 = 2074 kg
+ Xt đoạn dầm đặc:
Diện tích mặt cắt ngang:
A1 = 1.01325 m2
Chiều dài đoạn dầm đặc:
Lđ = 1.2 m
Trọng lƣợng đoạn dầm:
DCd1 = gc A1 Lđ = 6080 kg
+ Xét đoạn dầm cịn lại:
Diện tích mặt cắt ngang:
A2 = 0.4733 m2
Trọng lƣợng đoạn dầm:
DCd = gc A2 (L –2 (Lck+Lđ)) = 2500 0.473 (24.4 – 2 (0.8+1.2)) = 24848 kg
Tĩnh tải dầm chủ coi là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài dầm:
DCdc = (DCd0 + DCd1+ DCd)/L = 1320.06 kg/m
5.1.2 Tĩnh tải bản mặt cầu:
+ Dầm giữa: DCbmg = gcb S hf = 2500 2.005 0.2 = 1002.5 kg/m
+ Dầm biên: DCbmb = gcb (S/2+Sk) hf =2500 (2.005/2+0.9875) 0.2 = 995 kg/m
5.1.3 Tĩnh tải dầm ngang:
Số dầm ngang:
Nn = 10
Số dầm chủ:
Nb = 6
Diện tích dầm ngang:
Adn = 0.703 m2
bề dầy dầm ngang:
tdn = 0.8 m
( dn tdn )Nn
0.703 0.8 10
DCdn = c
= 2500
= 94.275 kg/m
Nb L
6 25
5.1.4 Tĩnh tải ván khuôn lắp ghép:
Chiều dài ván khuôn theo phƣơng ngang: bvk = b7 = 0.718 m
Bề dày ván khuôn: hvk = Vh = 0.03 m
DCvk = cbvk hvk = 53.85 kg/m
5.1.5 Tĩnh tải vách ngăn:
Số vách ngăn
Nvn = 2
Bề dày vách ngăn
tvn = 0.2 m
Diện tích vách ngăn:
1
1
2
vn = g1 - g4 - Vh b7 = 1.013 - 0.475 - 0.03 0.718 = 0.518 m
Trọng lƣợng vách ngăn:
2500 0.518 0.2 2
vn t vn Nvn
DCvn = c
=
= 20.74 kg/m
L
25
5.1.6 Tĩnh tải lan can:
DCgc = Agc c = 0.3 2500 = 750 kg/m
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
– Lớp phủ:
Chiều dày lớp bê tông asphalt
t1 = 75 mm = 0.075m
Tỷ trọng bê tông asphalt
= 2400 kg/m3
1
Tải trọng lớp phủ:
DW1 = 2.005 0.075 2400 = 360.9 kg/m
– Lớp phòng nƣớc:
Chiều dày lớp phòng nƣớc
t1 = 5 mm = 0.005 m
Tỷ trọng lớp phòng nƣớc
= 1800 kg/m3
2
Tải trọng lớp phòng nƣớc:
DW1 = 2.005 0.005 1800 = 18.05 kg/m
– Tổng trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu:
DW = 360.9 + 18.05 = 378.95 kg/m
+ Trọng lƣợng DW do dầm biên chịu: DWb = 281.71 kg/m
+ Trọng lƣợng DW do dầm giữa chịu: DWg = DW = 378.95 kg/m
5.1.8 Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ
5.1.8.1 Dầm giữa
+ Giai đoạn chƣa liên hợp bản mặt cầu
DCd0 + DCd1 + DCd
DCdc =
= 1320 kg/m
L
+ Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu:
DCg = DCdc + DCbmg + DCdn + DCvk + DCvn
= 1314 + 1002.5 + 94.28 + 53.58 + 42.08 = 2490.89 kg/m
DWg = DW = 378.95 kg/m
5.1.8.2 Dầm biên
+ Giai đoạn chƣa liên hợp bản mặt cầu
DCdc = 1320 kg/m
+ Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu:
DCb = DCdc + DCbmb + DCdn + DCgc + DCvk + DCvn = 3233.39 kg/m
DWg = DW = 281.705 kg/m
5.2 Hoạt tải HL93
5.2.1 Xe tải thiết kế:
Xe tải thiết kế: gồm trục trƣớc nặng 35kN, hai trục sau mỗi trục nặng 145kN, khoảng cách giữa
hai trục trƣớc là 4300mm, khoảng cách giữa hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000mm, theo phƣơng
ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm.
5.2.2 Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục thiết kế gồm hai trục mỗi trục nặng 110kN, khoảng cách giữa hai trục là 1200m,
theo phƣơng ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm.
5.2.3 Tải trọng làn:
Tải trọng làn rải đều 9.3kN/m. xếp theo phƣơng dọc cầu, theo phƣơng ngang cầu tải trọng làn
phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xê dịch theo phƣơng ngang để gay ra nội lực lớn
nhất.
5.1.7 Tónh tải lớp phủ mặt cầu và tiện ích cộng đồng (DW)
SVTH: Lê Quang Đính
13
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
5.3 Đƣờng ảnh hƣởng momen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trƣng
5.3.1 Xác định các mặt cắt đặc trƣng
+ Mặt cắt gối
x0 = 0 m
+ Mặt cắt tại khấc
x1 = 0.5 m
+ Mặt cắt L/4
x2 = 6.1 m
+ Mặt cắt tại vách ngăn (dầm xem nhƣ đặc)
x3 = 8.7 m
+ Mặt cắt L/2
x4 = 12.2 m
5.3.2 Xác định đường ảnh hưởng nội lực tại các mặt cắt
+ Tại mặt cắt gối x0:
1
L y = 55.815 m2
2 tt m
1
yV + = 0.75 =>
= (Ltt - Xk ) yV+ = 6.8625 m2
V2+
2
1
=> yV - = -0.25 => V2- = Xk fV1 = -0.7625 m2
2
2
=
+
=
6.1
m
V2
V2+
V2ym = 4.575 =>
ym = 0 =>
= 0 m2
1
yV+ = 1 => V0+ = (Ltt - Xk ) yV+ = 12.2 m2
2
yV- = 0 => V0- = 0 m2
M0
M2
=
+ Tại mặt cắt đặc trƣng x3 = 8.7 m:
+ Tại mặt cắt x1 = 0.5 m:
ym = 0.48975 =>
1
= 2 Ltt ym = 5.975 m2
1
yV+ = 0.9795 => V1+ = (Ltt - Xk ) yV+ = 11.705 m2
2
1
yV- = -0.0205 => V1- = Xk fV1 = -0.005 m2
2
2
V1 = V1+ + V1- = 11.7 m
M1
+ Tại mặt cắt x2 = 6.1 m:
SVTH: Lê Quang Đính
1
L y = 68.295 m2
2 tt m
1
yV + = 0.643 => V3+ = (Ltt - Xk ) yV + = 5.051 m2
2
1
yV - = -0.357 => V3- = Xk yV- = -1.551 m2
2
2
V3 = V3+ + V3- = 3.5 m
+ Tại mặt cắt giữa nhịp L/2 x4 = 12.2 m:
ym = 5.598 =>
M3
=
14
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
5.4.1.2 Giai đoạn đã đổ bê tông
DCb
DWb
MDCb
MDWb
X0
(m2 )
0.00
3233.39
281.71
0.00
0.00
X1
5.98
3233.39
281.71
189.68
16.53
X2
55.82
3233.39
281.71
1770.59
154.26
X3
68.30
3233.39
281.71
2166.45
188.75
X4
74.42
3233.39
281.71
2360.57
205.66
MDCdc = DCdc g
M
Mặt cắt
M
5.4.2 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa
5.4.2.1 Giai đoạn chƣa đổ bản bê tông
Mặt cắt
1
ym4 = 6.1 => M4 = Ltt ym = 74.42 m2
2
1
yV + = 0.5 => V4+ = (Ltt - Xk ) yV+ = 3.05 m2
2
1
yV - = -0.5 => V4- = Xk yV- = -3.05 m2
2
2
V4 = V4+ + V4- = 0 m
Bảng tổng hợp diện tích đƣờng ảnh hƣợng tại các mặt cắt
Mặt cắt
M
V+
(m2 )
M
DCdc (kg/m)
X0
0.00
1320.06
0.00
X1
5.98
1320.06
77.44
X2
55.82
1320.06
722.86
X3
68.30
1320.06
884.47
X4
74.42
1320.06
963.72
5.4.2.2 Giai đoạn đã đổ bê tông
V-
Mặt cắt
V
M
(m2 )
DCg
DWg
MDCg
MDWg
X0
0.00
0.00
12.20
12.20
X0
0.00
2490.89
378.95
0.00
0.00
X1
5.98
–0.01
11.71
11.70
X1
5.98
2490.89
378.95
146.13
22.23
X2
55.82
–0.76
6.86
6.10
X2
55.82
2490.89
378.95
1364.00
207.51
X3
68.30
–1.55
5.05
3.50
X3
68.30
2490.89
378.95
1688.96
253.90
X4
74.42
–3.05
3.05
0.00
X4
74.42
2490.89
378.95
1818.50
276.65
MDCdc = DCdc g
M
5.4.3 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên
5.4.3.1 Giai đoạn chƣa đổ bản bê tông
5.4 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm.
5.4.1 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên
5.4.1.1 Giai đoạn chƣa đổ bản bê tông
Mặt cắt
M
2
(m )
DCdc (kg/m)
MDCdc = DCdc g
M
Mặt cắt
v
DCdc (kg/m)
X0
12.20
1320.06
157.99
X1
11.70
1320.06
151.51
X0
0.00
1320.06
0.00
X2
6.10
1320.06
78.99
X1
5.98
1320.06
77.44
X3
3.50
1320.06
45.32
X2
55.82
1320.06
722.86
X4
0.00
1320.06
0.00
X3
68.30
1320.06
884.47
X4
74.42
1320.06
963.72
5.4.3.2 Giai đoạn đã đổ bản bê tơng
Mặt cắt
SVTH: Lê Quang Đính
X0
12.20
3233.39
281.71
VDCb
386.98
X1
11.70
3233.39
281.71
371.12
v
DCb
DWb
VDWb
33.71
32.33
15
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
X2
6.10
3233.39
281.71
193.49
16.86
X3
3.50
3233.39
281.71
111.02
9.67
X4
0.00
3233.39
281.71
0.00
0.00
5.5 Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên
5.5.1.1 Sơ đồ xếp tải
5.5.1.2 Momen do xe tải thiết kế (Truck) gây ra
5.4.4 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa
5.4.4.1 Giai đoạn chƣa đổ bê tông
Mặt cắt
MDCdc = DCdc g
157.99
DCdc (kg/m)
v
X0
12.20
1320.06
X1
11.70
1320.06
151.51
X2
6.10
1320.06
78.99
X3
3.50
1320.06
45.32
X4
0.00
1320.06
0.00
M
v
YM1
YM3
YM4
Mtruck
X0
0.00
0.00
0.00
0.00
X1
0.49
0.40
0.31
140.23
X2
4.58
3.50
2.43
1255.75
X3
5.60
4.06
2.53
1489.70
X4
6.10
3.95
3.95
1595.50
5.5.1.3 Momen do xe 2 trục thiết kế (Tandem) gây ra
5.4.4.2 Giai đoạn đã đổ bản bê tông
Mặt cắt
Mặt cắt
DCg
DWg
VDCg
VDWg
X0
12.20
2490.89
378.95
298.12
45.35
X1
11.70
2490.89
378.95
285.90
43.49
X2
6.10
2490.89
378.95
149.06
22.68
X3
3.50
2490.89
378.95
85.52
13.01
X4
0.00
2490.89
378.95
0.00
0.00
Mặt cắt
YM1
YM2
Mtandem
X0
0.00
0.00
0.00
X1
0.49
0.47
105.04
X2
4.58
4.28
973.50
X3
5.60
5.17
1184.48
X4
6.10
5.50
1276.00
Vậy momen do xe thiết kế gây ra Mxetk = Max(Mtruck , Mtandem ) = Mtruck
5.4.5 Bảng tổng hợp nội lực
+ Dầm biên
Bảng tổng hợp
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Mặt cắt
Mtandem
Mtruck
Mxetk
MDCdc
VDCdc
MDCb
MDWb
VDCb
VDWb
X0
0.00
0.00
0.00
X0
0.00
157.99
0.00
0.00
386.98
33.72
X1
140.23
105.04
140.23
X1
77.44
151.51
189.68
16.53
371.12
32.33
X2
1255.75
973.50
1255.75
X2
722.86
78.99
1770.59
154.26
193.49
16.86
X3
1489.70
1184.48
1489.70
X3
884.47
45.32
2166.45
188.75
111.02
9.67
X4
1595.50
1276.00
1595.50
X4
963.72
0.00
2360.57
205.66
0.00
0.00
qlan
Mlan
X0
(m2 )
0.00
9.30
0.00
Dầm biên
5.5.1.4 Momen gây ra do tải trọng làn
+ Dầm giữa
Dầm giữa
Mặt cắt
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
M
MDCdc
VDCdc
MDCb
MDWb
VDCb
VDWb
X1
5.98
9.30
55.61
X0
0.00
157.99
0.00
0.00
298.12
45.35
X2
55.82
9.30
519.13
X1
77.44
151.51
146.13
22.23
285.90
43.49
X3
68.30
9.30
635.19
X2
722.86
78.99
1364.00
207.51
149.06
22.68
X4
74.42
9.30
692.11
X3
884.47
45.32
1668.96
253.90
85.52
13.01
X4
963.72
0.00
1818.50
276.65
0.00
0.00
SVTH: Lê Quang Đính
16
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
5.5.1.5 Tổ hợp momen do hoạt tải
Hệ số xung kích: 1 + IM = 1 + 0.33 = 1.33
+ Dầm biên
(m.g)EM–LL = 0.594
Vậy lực do xe thiết kế gây ra Vxetk = Max(Vtruck , Vtandem ) = Vtruck
Bảng tổng hợp
BẢNG TỔNG HỢP
Mặt cắt
Vtandem
Vtruck
Vxetk
X0
214.59
287.11
287.11
Mặt cắt
(1 + IM)
(m.g)EM–LL .Mxetk
(m.g)EM–LL .Mlan
Mllb (kN.m)
X1
210.08
280.45
280.45
X0
1.33
0.00
0.00
0.00
X2
159.59
205.86
205.86
X1
1.33
83.30
33.04
143.82
X3
136.15
171.22
171.22
X2
1.33
745.93
308.37
1300.46
X4
104.59
124.61
124.61
X3
1.33
884.90
377.31
1554.23
X4
1.33
947.75
411.12
1671.63
qlan
Vlan (kN)
X0
(m)
12.20
9.30
113.46
X1
11.71
9.30
108.90
X2
6.86
9.30
63.80
X3
5.05
9.30
46.97
X4
3.05
9.30
28.37
5.5.2.4 Lực cắt gây ra do tải trọng làn
Mặt cắt
+ Dầm giữa
(m.g)IM–LL = 0.519
BẢNG TỔNG HỢP
Mặt cắt
(1 + IM)
(m.g)IM–LL .Mxetk
(m.g)IM–LL .Mlan
Mllg (kN.m)
X0
1.33
0.00
0.00
0.00
X1
1.33
72.72
28.84
125.56
X2
1.33
651.23
269.22
1135.35
X3
1.33
772.55
329.41
1356.91
X4
1.33
827.42
358.93
1459.40
5.5.2.5 Tổ hợp lực cắt do hoạt tải
+ Dầm biên
(m.g)EV–LL = 0.647
5.5.2 Lực cắt do hoạt tải gy ra
5.5.2.1 Sơ đồ xếp tải
5.5.2.2 Lực cắt do xe tải thiết kế (Truck) gây ra
Mặt cắt
YV1
YV3
YV4
Vtruck (kN)
X0
1.00
0.82
0.65
287.11
X1
0.98
0.80
0.63
280.45
X2
0.75
0.58
0.40
205.86
X3
0.64
0.47
0.29
171.22
X4
0.50
0.32
0.15
124.61
Mặt cắt
(1 + IM)
(m.g)EV–LL .Vxetk
(m.g)EV–LL .Vlan
Vllb (kN.m)
X0
1.33
185.94
73.48
320.78
X1
1.33
181.63
70.53
312.09
X2
1.33
133.32
41.32
218.64
X3
1.33
110.89
30.42
177.90
X4
1.33
80.70
18.37
125.70
Mặt cắt
(1 + IM)
(m.g)IV–LL .Vxetk
(m.g)IV–LL .Vlan
Vllg (kN.m)
+ Dầm giữa
(m.g)IV–LL = 0.675
5.5.2.3 Lực cắt do xe 2 trục thiết kế (Tandem) gây ra
SVTH: Lê Quang Đính
V+
Mặt cắt
YV1
YV2
Vtruck (kN)
X0
1.33
193.72
76.55
334.20
X0
1.00
0.95
214.59
X1
1.33
189.23
73.48
325.15
X1
0.98
0.93
210.08
X2
1.33
138.90
43.05
227.78
X2
0.75
0.70
159.59
X3
1.33
115.53
31.69
185.34
X3
0.64
0.59
136.15
X4
1.33
84.08
19.14
130.96
X4
0.50
0.45
104.59
17
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
5.6 Tổ hợp tải trọng
5.6.1 Tổ hợp nội lực theo các TTGH tại các mặt cắt dầm giữa
5.6.1.1 Trạng thái giới hạn cƣờng độ I.
+ Momen
MuCD1g = (1.75MLLg + 1.25MDCg + 1.5MDWg )
Mặt cắt
5.6.1.3 Trạng thái giới hạn cƣờng độ III.
+ Mômen
MuCD3g = (1.35MLLg + 1.25MDCg + 1.5MDWg )
Mặt cắt
MLLg
MDCg
MDWg
MuCD1g
MLLg
MDCg
MDWg
MuCD
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
g
X1
1
125.56
146.13
22.23
385.51
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
X2
1
1135.35
1364.00
207.51
3548.99
X1
1
125.56
146.13
22.23
435.74
X3
1
1356.91
1668.96
253.90
4298.87
X2
1
1135.35
1364.00
207.51
4003.13
X4
1
1459.40
1818.50
276.65
4658.29
X3
1
1356.91
1668.96
253.90
4841.63
X4
1
1459.40
1818.50
276.65
5242.05
VLLg
VDCg
VDWg
VuCD
+ Lực cắt
VuCD1g = (1.75VLLg + 1.25VDCg + 1.5VDWg )
Mặt cắt
+ Lực cắt
VuCD3g = (1.35VLLg + 1.25VDCg + 1.5VDWg )
Mặt cắt
VLLg
VDCg
VDWg
VuCD1g
g
X0
1
334.20
298.12
45.35
891.85
X1
1
325.15
285.90
43.49
861.56
X0
1
334.20
298.12
45.35
1025.53
X2
1
227.78
149.06
22.68
527.85
X1
1
325.15
285.90
43.49
991.62
X3
1
185.34
85.52
13.01
376.62
X2
1
227.78
149.06
22.68
618.97
X4
1
130.96
0.00
0.00
176.80
X3
1
185.34
85.52
13.01
450.76
X4
1
130.96
0.00
0.00
229.19
MLLg
MDCg
MDWg
MuCD
MLLg
MDCg
MDWg
MuSDg
5.6.1.2 Trạng thái giới hạn cƣờng độ II.
+ Mômen
MuCD2g = (0MLLg + 1.25MDCg + 1.5MDWg )
Mặt cắt
g
5.6.1.4 Trạng thái giới hạn sử dụng
+ Momen:
MuSDg = (1.MLLg + 1.MDCg + 1.MDWg )
Mặt cắt
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
X1
1
125.56
146.13
22.23
216.01
X1
1
125.56
146.13
22.23
293.92
X2
1
1135.35
1364.00
207.51
2016.27
X2
1
1135.35
1364.00
207.51
2706.86
X3
1
1356.91
1668.96
253.90
2467.05
X3
1
1356.91
1668.96
253.90
3279.77
X4
1
1459.40
1818.50
276.65
2688.10
X4
1
1459.40
1818.50
276.65
3554.55
VLLg
VDCg
VDWg
VuSDg
+ Lực cắt
VuCD
g
= (0VLLg + 1.25VDCg + 1.5VDWg )
Mặt cắt
VLLg
VDCg
VDWg
VuCD
g
+ Lực cắt
VuSDg = (1.VLLg + 1.VDCg + 1.VDWg )
X0
1
334.20
298.12
45.35
440.68
Mặt cắt
X1
1
325.15
285.90
43.49
422.61
X0
1
334.20
298.12
45.35
677.67
X2
1
227.78
149.06
22.68
220.35
X1
1
325.15
285.90
43.49
654.54
X3
1
185.34
85.52
13.01
126.42
X2
1
227.78
149.06
22.68
399.52
X4
1
130.96
0.00
0.00
0.00
X3
1
185.34
85.52
13.01
283.87
X4
1
130.96
0.00
0.00
130.96
SVTH: Lê Quang Đính
18
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
5.6.1.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt
+ Momen:
MuDBg = (0.5MLLg + 1.25MDCg + 1.5MDWg )
Mặt cắt
+ Momen
MuCD2b = (0MLLb + 1.25MDCb + 1.5MDWb )
Mặt cắt
MLLb
MDCb
MDWb
MuCD2b
MLLg
MDCg
MDWg
MuDBg
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
X0
1
0.00
0.00
0.00
0.00
X1
1
143.82
189.68
16.53
261.90
X1
1
125.56
146.13
22.23
278.79
X2
1
1300.46
1770.59
154.26
2444.63
X2
1
1135.35
1364.00
207.51
2583.94
X3
1
1554.23
2166.45
188.75
2991.19
X3
1
1356.91
1668.96
253.90
3145.50
X4
1
1671.63
2360.57
205.66
3259.20
X4
1
1459.40
1818.50
276.65
3417.80
VLLb
VDCb
VDWb
VuCD2b
+ Lực cắt
Vu
+ Lực cắt
VuCD2b = (0VLLb + 1.25VDCb + 1.5VDWb )
g
Mặt cắt
= (0.5VLLg + 1.25VDCg + 1.5VDWg )
Mặt cắt
VLLg
VDCg
VDWg
X0
1
334.20
298.12
45.35
607.78
X1
1
325.15
285.90
43.49
585.19
X2
1
227.78
149.06
22.68
334.24
X3
1
185.34
85.52
13.01
219.08
X4
1
130.96
0.00
0.00
65.48
5.6.2 Tổ hợp nội lực theo các TTGH tại các mặt cắt dầm biên
5.6.2.1 Trạng thái giới hạn cƣờng độ I.
+ Momen
MuCD1b = (1.75MLLb + 1.25MDCb + 1.5MDWb )
Mặt cắt
X0
1
320.78
386.98
33.71
534.31
X1
1
312.09
371.12
32.33
512.40
X2
1
218.64
193.49
16.86
267.15
X3
1
177.90
111.02
9.67
153.28
X4
1
125.70
0.00
0.00
0.00
MDCb
0.00
MDWb
0.00
MuCD3b
0.00
5.6.2.3 Trạng thái giới hạn cƣờng độ III.
+ Momen
MuCD3b = (1.35MLLb + 1.25MDCb + 1.5MDWb )
Mặt cắt
X0
1
MLLb
0.00
MDCb
0.00
MDWb
0.00
MuCD1b
0.00
X1
1
143.82
189.68
16.53
456.05
X2
1
1300.46
1770.59
154.26
4200.24
X0
1
MLLb
0.00
X1
1
143.82
189.68
16.53
513.58
X3
1
1554.23
2166.45
188.75
5089.39
X2
1
1300.46
1770.59
154.26
4720.42
X4
1
1671.63
2360.57
205.66
5515.89
X3
1
1554.23
2166.45
188.75
5711.08
X4
1
1671.63
2360.57
205.66
6184.54
VLLb
VDCb
VDWb
VuCD3b
+ Lực cắt
VuCD3g = (1.35VLLb + 1.25VDCb + 1.5VDWb )
Mặt cắt
+ Lực cắt
VuCD1g = (1.75VLLb + 1.25VDCb + 1.5VDWb )
Mặt cắt
X0
1
320.78
386.98
33.71
967.36
VLLb
VDCb
VDWb
VuCD1b
X1
1
312.09
371.12
32.33
933.72
X0
1
320.78
386.98
33.71
1095.67
X2
1
218.64
193.49
16.86
562.31
X1
1
312.09
371.12
32.33
1058.55
X3
1
177.90
111.02
9.67
393.44
X2
1
218.64
193.49
16.86
649.76
X4
1
125.70
0.00
0.00
169.70
X3
1
177.90
111.02
9.67
464.60
X4
1
125.70
0.00
0.00
219.98
5.6.2.2 Trạng thái giới hạn cƣờng độ II.
SVTH: Lê Quang Đính
5.6.2.4 Trạng thái giới hạn sử dụng.
+ Momen
MuSDb = (MLLb + MDCb + MDWb )
19
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
Mặt cắt
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
X0
1
MLLb
0.00
MDCb
0.00
MDWb
0.00
Mu b
0.00
X1
1
143.82
189.68
16.53
350.03
X2
1
1300.46
1770.59
154.26
3225.31
X3
1
1554.23
2166.45
188.75
3909.42
X4
1
1671.63
2360.57
205.66
4237.85
Bảng tổng hợp nội lực tính tốn của dầm biên và dầm giữa:
DẦM TRONG
DẦM BIÊN
+ Lực cắt
VuSDg = (VLLb + VDCb + VDWb )
Mặt cắt
X0
1
X1
1
312.09
371.12
32.33
715.54
X2
1
218.64
193.49
16.86
428.99
X3
1
177.80
111.02
9.67
298.59
X4
1
125.70
0.00
0.00
125.70
SD
ĐB
Moment
5242.05
2688.10
4658.29
3554.55
3417.80
Lực cắt
1025.53
440.68
891.85
677.67
607.78
Moment
6184.54
3259.20
5515.89
4237.85
4095.01
Lực cắt
1095.67
534.31
967.36
741.48
694.70
MDCb
0.00
MDWb
0.00
Mu b
0.00
DẦM TRONG
VDWb
33.71
VuSDb
741.48
Max(MuCD1b)
6184.54
Max(MuCD1g)
5242.05
Max(MuSDb)
4237.85
Max(MuSDg)
3554.55
Max(MuDBb)
4095.01
Max(MuDBg)
3417.80
X0
1
MLLb
0.00
X1
1
143.82
189.68
16.53
333.80
X2
1
1300.46
1770.59
154.26
3094.86
X3
1
1554.23
2166.45
188.75
3768.30
X4
1
1671.63
2360.57
205.66
4095.01
VLLb
VDCb
VDWb
VuD
+ Lực cắt
VuDBb = (1.35VLLb + 1.25VDCb + 1.5VDWb )
b
X0
1
320.78
386.98
33.71
694.70
X1
1
312.09
371.12
32.33
668.44
X2
1
218.64
193.49
16.86
376.47
X3
1
177.90
111.02
9.67
242.23
X4
1
125.70
0.00
0.00
62.85
SVTH: Lê Quang Đính
CĐIII
VDCb
386.98
5.6.2.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt.
+ Momen
MuDBb = (0.5MLLb + 1.25MDCb + 1.5MDWb )
Mặt cắt
CĐII
DẦM BIÊN
VLLb
320.78
Mặt cắt
CĐI
Chọn dầm biên làm dầm để tính duyệt
VI. TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DƢL
Tính tốn diện tích cốt thép
– Dùng loại tao có độ tự chùng thấp Dps = 15.2mm
– Loại tao thép DƢL: tao thép có độ tự chùng thấp
– Cƣờng độ tiêu chuẩn fpu = 1860000 kN/m2
– Hệ số quy đổi ứng suất 1 = 0.9
– Cấp của thép: 270
– Giới hạn chảy: fpy = 0.9fpu = 1.674 103 MPa
– Ứng suất trong thép DƢL khi kích (TCN 5.9.3.1): fpj = 0.75 fpu = 1395 MPa
– Diện tích 1 tao cáp: ps1 = 140 mm2
– Môdun đàn hồi cáp: Ep = 197000 MPa
– Bê tông dầm cấp: fc1 = 50 MPa
– Mơmen tính tốn: Mu = 6198.99 kN.m
– Đối với cấu kiện BTCT chịu uốn và kéo DƢL thì hệ số sức kháng: = 1
+ Aps: Diện tích mặt cắt ngang cốt thép DƢL
+ Apsg: Diện tích mặt cắt ngang cốt thép DUL tính theo kinh nghiệm
Có thể tính gần đúng diện tích cốt thép theo cơng thức kinh nghiệm sau:
Mu
= 0.00363 m2 = 3630.492 mm2
psg =
0.85fpu 0.9H
Số tao cáp DUL cần thiết theo công thức trên là:
ncg =
psg
= 25.93
ps
Ta chọn nc = 30 tao thép Dps = 15.2mm
Đƣờng kính ống gen = 90mm
20
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
2
VII. ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC CỦA CÁC MẶT CẮT DẦM
Tiết diện sẽ làm việc qua 3 giai đoạn :
Giai đoạn 1: chƣa có cáp chịu lực, có các lỗ rỗng là các ống gen
Giai đoạn 2: khi đã có cáp DƢL
Giai đoạn 3: tiết diện liên hợp tức là bản mặt cầu tham gia chịu lực
Hệ số qui đổi từ bêtông bản mặt cầu sang bê tơng dầm chính:
fc1 = 50 MPa, fc2 = 30 MPa
Ecd = 38007 MPa
Ecb = 29440.09 MPa
n1 = Ecb/Ecd = 0.7984
Hệ số qui đổi từ thép DƢL sang bê tơng dầm chính :
Trong đó: Eps = 197000 MPa
Ecd = 38007 MPa
n2 = Eps/Ecd = 5.3427
3
1
Y – toạ độ trọng tâm của ống gen tính tới đáy tiết diện đang xét (xem nhƣ trọng tâm ống gen trùng với
trọng tâm của bó cáp)
Y' – toạ độ trọng tâm của các ống gen (tính đến đáy tiết diện)
a – góc hợp bởi phƣơng lực căng cáp và phƣơng tiếp tuyến của điểm khảo sát (rad)
b – góc hợp bởi phƣơng ngang và phƣơng tiếp tuyến với điểm khảo sát.
x – tổng chiều dài bó cáp DƢL đo từ đầu kích đến tiết diện đang xét (mm)
Bảng toạ độ cáp tại từng mặt cắt
Bó
cáp
1
2,3
1
2,3
1
2,3
1
2,3
1
2,3
Mặt
cắt
α (độ)
4
β
(rad)
x (mm)
Y
(mm)
-
-
-
-
0
0
0
6.654
0.116
80
241
-
-
-
-
-
0
0
0
6.654
0.116
580
182
5.678
0.099
0
0
5380
150
6.654
0.116
1.579
0.027
6180
155
5.678
0.099
0
0
7980
150
6.654
0.116
0
0
8780
150
5.678
0.099
0
0
11480
150
6.654
0.116
0
0
12280
150
1
3
β
(độ)
-
0
2
α (rad)
SVTH: Lê Quang Đính
Y'
(mm)
βtb (rad)
241
0.116
182
7.1 Bề rộng bản cánh hữu hiệu:
(điều 4.6.2.6.1).
7.1.1 Dầm giữa
Bề rộng cánh hữu hiệu đƣợc lấy theo các giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau
+ Một phần tƣ chiều dài nhịp: Ltt/4 = 6.1 m
+ Khoảng cách giữa các dầm: S = 2.005 m
+ 12 lần bề dầy trung bình của bản cộng giá trị lớn hơn trong hai giá trị bề rộng sƣờn dầm và nửa bề
rộng bản trên dầm Super Tee
12hf + max(b5 /2,bw)
b5/2 = 0.3145 m
hf = 0.2 m
Tại mặt cắt 0–0:
bw = 0.77m 12 hf + max(b5 /2,bw) = 12 0.2 + max(0.3145; 0.77) = 3.17
bhh.g = min(3.17; 6.1; 2.005) = 2.005 m
Tƣơng tự ta tính cho các mặt cắt khác:
0.116
153
0.018
150
0
150
0
Mặt
cắt
x(m)
bw
(m)
12*hf + max
(b5/2,bw)
Ltt/4
(m)
S
(m)
bhh.g = min(m)
0
0
0.77
3.17
6.1
2.005
2.005
1
1.7
0.65
3.05
6.1
2.005
2.005
2
2.7
0.1
2.715
6.1
2.005
2.005
3
4.7
0.1
2.715
6.1
2.005
2.005
4
12.2
0.1
2.715
6.1
2.005
2.005
7.1.2 Dầm biên
Bề rộng hữu hiệu của bản lấy bằng nửa bề rộng hữu hiệu của dầm giữa cộng giá trị nhỏ hơn trong các
giá trị sau:
+ 1/8Ltt = 1/8 24.4 = 3.05 m
+ Sk = 0.9875 m
21
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
+ 6 hf + max(bw/2 , b5/2)
hf = 0.2 m
b5/2 = 0.314 m
Tại mặt cắt 0–0:
bw = 0.77m 6 hf + max(b5 /2, bw/2) = 6 0.2 + max(0.314; 0.77/2) = 1.585
bhh.b = bhh.g/2 + min(1.585; 0.9875; 3.05) = 2.005/2 + 0.9875 = 1.99
Tƣơng tự ta tính cho các mặt cắt khác
Mặt cắt
x
(m)
bw
(m)
6*hf + max(bw/2,b5/2)
1/8Ltt
(m)
Sk
(m)
min
(m)
bhh.b
(m)
0
0
0.77
1.585
3.05
0.987
0.987
1.99
1
1.7
0.65
1.525
3.05
0.987
0.987
1.99
2
2.7
0.1
1.514
3.05
0.987
0.987
1.99
3
4.7
0.1
1.514
3.05
0.987
0.987
1.99
4
12.2
0.1
1.514
3.05
0.987
0.987
1.99
Ta chọn bề rộng bản cnh hữu hiệu l bf = 2005 (mm) để tính cho dầm giữa và dầm biên.
Một số khi niệm:
Y (mm)
– Trọng tm cp
Aps (mm2) – Diện tích cp: 10 × 143.3 = 1433 mm2 (diện tích 1 tao l 143.3mm2)
902
= 6361.73 mm2
Ag (mm2)
– Diện tích ống gen,
Ai(mm2)
Ki(mm3)
ybi (mm)
yti (mm)
Ii (mm4)
Hi (mm)
– Diện tích ban đầu của tiết diện
– Momen quán tính tĩnh của tiết diện ban đầu đối với đáy dầm
– khoảng cách từ trục trung hoà ban đầu của tiết diện đến đáy dầm
– khoảng cách từ trục trung h ban đầu của tiết diện đến mép trên dầm
– Momen quán tính của tiết diện ban đầu
– Chiều co tiết diện
Đăc trƣng hình học của tiết diện dầm tại các mặt cắt (chỉ có bêtơng)
(tính ở phần trên)
4
Mặt cắt
A (cm2)
Sb (cm3)
yb (cm)
yt (cm)
I (cm4)
0
5184
159930
30.85
29.15
1617598.44
1
10132.5
658828.13
65.02
54.98
13684261.04
2
4733
279447.8
59.04
60.96
9928558.37
3
10132.5
658828.13
65.02
54.98
13684261.04
4
4733
279447.8
59.04
60.96
9928558.37
7.2 Đặt trƣng hình học tại mặt cắt 0–0
7.2.1 Giai đoạn 1:
Diện tích tiết diện tính đổi
A0 = A – Agen = 518400 – 12732.4 = 505676.55 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với đáy dầm
K = K0 – Agen Y = 159930000 – 12732.4 241 = 156863648.5 mm3
SVTH: Lê Quang Đính
Toạ độ của trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dƣới của tiết diện):
yb0 = K/A0 = 156863648.5/505676.55 = 310.21 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
yt0 = H – y0b = 600 – 310.21 = 289.79 mm
Mơment qun tính của tiết diện với trục trung hoa (trục 0–0)
I0 = I + A (yb0 – yb)2 – Agen (yb0 – Y)2
= 16175984375 + 518400 (310.21 – 308.5)2 – 12732.4 (310.21 – 241)2
= 16116554553 mm4
7.2.2 Giai đoạn 2:
Diện tích tiết diện tính đổi
Ag = A0 + n2 Aps
= 505676.55 + 5.3427 2866 = 520988.83 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với trục 0–0:
K = n2 Aps (yb0 –Y)
= 5.3427 2866 (310.21 – 241) = 1059693.96 mm3
Độ lệch tâm của tiết diện giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2
c = K/Ag = 1059693.96/520988.83 = 2.03 mm
Toạ độ trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà I–I đến mép dƣới của tiết diện):
ybg = yb0 – c = 310.21 – 2.03 = 308.17 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
ytg = H – ybg = 600 – 308.17 = 291.83 mm
Mơment qn tính của tiết diện với trục trung hoà
Ig = I0 + A0 c2 + n2 Aps (ybg – Y)2
= 16116554553 + 505676.55 2.032 + 5.3427 2866 (308.17 – 241)2
= 16187735783 mm4
7.2.3 Giai đoạn 3:
Diện tích tiết diện tính đổi
Ac = Ag + n1 bf hf
= 520988.83 + 0.7984 2005 200 = 841159.04 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với trục I–I:
K = n1 bf hf (hf/2 + ytg)
= 0.7984 2005 200 (200/2 + 291.83) = 125451814 mm3
Độ lệch tâm của tiết diện giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2
c = K/Ac = 125451814/841159.04 = 149.14 mm
Toạ độ của trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà I–I đến mép dƣới của tiết diện):
ybc = ybg + c = 308.17 + 149.14 = 457.31 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
ytc = H + hf – ybc = 600.0 + 200 – 457.31 = 342.69 mm
Mơment qn tính của tiết diện với trục trung hoà
Ic = Ig + Ag c2 + n1 (bf hf3/12+bf hf (ytc – hf/2)2)
= 16187735783 + 520988.83 149.142 +
0.7984 (2005 2003/12 + 2005 200 (342.69 – 200/2)2)
= 36189712520 mm4
7.3 Đặt trƣng hình học tại mặt cắt 4–4
22
MSSV: 15127006
Đồ án tốt nghiệp K15
7.3.1 Giai đoạn 1:
Diện tích tiết diện tính đổi
A0 = A – Agen = 473301 – 19085.2 = 454215.82 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với đáy dầm
K = K0 – Agen Y = 279447800 – 19085.2 150 = 276585023.7 mm3
Toạ độ trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dƣới của tiết diện):
yb0 = K/A0 = 276585023.7/454215.82 = 608.93 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
yt0 = H – y0b = 1200 – 608.93 = 591.07 mm
Môment quán tính của tiết diện với trục trung hoà (trục 0–0)
I0 = I +A (yb0 – yb)2 – Agen (yb0 – Y)2 =
= 99285583703 + 473301 (608.93 – 590.4)2 – 19085.2 (608.93 – 150)2
= 95862811440 mm4
7.3.2 Giai đoạn 2:
Diện tích tiết diện tính đổi
Ag = A0 + n2 Aps
= 454215.82 + 5.3427 4299 = 477184.24 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với trục 0–0:
K = n2 Aps (yb0 –Y)
= 5.3427 4299 (608.93 – 150) = 10540864.89 mm3
Độ lệch tâm của tiết diện giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2
c = K/Ag = 10540864.89/477184.24 = 22.09 mm
Toạ độ trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà I–I đến mép dƣới của tiết diện):
ybg = yb0 – c = 607.93 – 22.09 = 586.84 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
ytg = H – ybg = 1200 – 586.84 = 613.16 mm
Mơment qn tính của tiết diện với trục trung hồ
Ig = I0 + A0 c2 + n2 Aps (ybg – Y)2
= 95862811440 + 454215.82 22.092 + 5.3427 4299 (586.84 – 150)2
= 100467470722 mm4
7.3.3 Giai đoạn 3:
Diện tích tiết diện tính đổi
Ac = Ag + n1 bf hf
= 477184.24+ 0.7984 2005 200 = 797354.45 mm2
Momen quán tính tĩnh của tiết diện đối với trục I–I:
K = n1 bf hf (hf/2 + ytg)
= 0.7984 2005 200 (200/2 + 613.16) = 228332932.7 mm3
Độ lệch tâm của tiết diện giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2
c = K/Ac = 228332932.7/797354.45 = 286.36 mm
Toạ độ trục trung hoà (khoảng cách từ trục trung hoà I–I đến mép dƣới của tiết diện):
ybc = ybg + c = 586.84 + 286.36 = 873.20 mm
Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên tiết diện
ytc = H + hf – ybc = 1200 + 200 – 873.2 = 526.8 mm
Môment quán tính của tiết diện với trục trung hồ
SVTH: Lê Quang Đính
GVHD: Nguyễn Duy Liêm
Ic = Ig + Ag c2 + n1 (bf hf3/12+bf hf (ytc – hf/2)2)
= 100467470722 + 477184.24 286.362 +
0.7984 (2005 2003/12 + 2005 200 (526.8 – 200/2)2)
= 159992434726 mm4
Các mặt cắt cịn tại ta tính tƣơng tự. Ta lập bảng tính sau:
Giai
đoạn 1
Giai
đoạn 2
Giai
đoạn 3
Mặt cắt
0–0 (2 boù)
1–1 (2 boù)
2–2 (3 boù)
3–3 (3 boù)
4–4 (3 boù)
Y (mm)
241
182
153
150
150
Aps (mm2)
2866
2866
4299
4299
4299
Agen(mm2)
12723.45
19085.2
19085.2
19085.2
19085.2
Ai(mm2)
518400
1013250
473301
1013250
473301
Ki(mm3)
159930000
658828130
279447800
658828130
279447800
ybi
308.51
650.2
590.4
650.2
590.4
Ii (mm4)
16175984375
136842610400
99285583703
136842610400
99285583703
Hi (mm)
600.0
1200
1200
1200
1200
A0(mm2)
505676.55
1000526.55
454215.82
994164.82
454215.82
K(mm3)
156863648.5
656512462.1
276527768.2
655965353.7
276585023.7
yb0(mm)
310.21
656.17
608.80
659.82
608.93
yt0(mm)
289.79
543.83
591.20
540.18
591.07
I0(mm4)
16116536922
134018018667
95921630303
131975830182
95862811440
Ag(mm2)
520988.83
1015838.83
477184.24
1017133.243
477184.24
K(mm3)
1059693.96
7260576,65
10469064.39
11709655.44
10540864.89
c(mm)
2.03
7.14
21.94
11.51
22.09
ybg(mm)
308.17
649.02
586.86
648.30
586.84
ytg(mm)
291.83
550.98
613.13
551.70
613.16
Ig(mm4)
16187718152
137408850174
100463772729
137810787581
100467470722
Ac(mm2)
841159.04
1336009.039
797354.45
1337303.45
797354.45
K(mm3)
125451814
208424536
228325116.2
297653939.4
228332932.7
c(mm)
149.14
156
286.35
156.03
286.36
ybc(mm)
457.31
805.03
873.22
804.33
873.20
ytc(mm)
342.69
594.97
526.78
595.67
526.80
Ic(mm4)
36189694889
217076367510
159984739318
217699270641
159992434726
23
MSSV: 15127006
