Đồ án Thiết kế cầu dầm Super Tee BTCT dự ứng lực

273 trang hoanguyen 3620

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế cầu dầm Super Tee BTCT dự ứng lực", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_cau_dam_super_tee_btct_du_ung_luc.doc

Nội dung text: Đồ án Thiết kế cầu dầm Super Tee BTCT dự ứng lực

ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG SỐ LIỆU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN : TRẦN DU TIẾN MSSV : 094 CHUYÊN NGÀNH : CẦU ĐƯỜNG LỚP : CĐ04TA Đề tài : THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER TEE BTCT DỰ ỨNG LỰC I. QUI MƠ THIẾT KẾ Cầu được thiết kế với quy mơ vĩnh cửu Khổ cầu : 2x0.4+ 2x1.5 + 7 = 10.8m Trong đĩ: + Lan can : 2x0.4 m + Lề bộ hành : 2x1.5m + Phần xe chạy : 7m Tải trọng thiết kế : HL93, Người 300KG/m2 Cấp đường thiết kế: cấp IV Cấp sơng thiết kế: cấp IV Khổ thơng thuyền Chiều cao thơng thuyền : 3.5 m Bề rộng thơng thuyền : 25 m II. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT Lỗ khoan địa chất khu vực xây dựng cho kết quả như sau: + Lớp ĐĐ: Lớp đất đắp bằng sét bột màu xám nâu, chiều dày 0.5 ÷ 0.8m + Lớp 0: Lớp bùn sét lẫn bùn thực vật màu xám nâu, xám xanh, dày khoảng 6.7m ÷ 8m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 64.3 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.6 Tỷ trọng D = 2.66 Hệ số rỗnge 0= 1.728 Giới hạn chảyW L (%) = 59.1 Giới hạn dẻo WP (%) = 30.7 Chỉ số dẻoI P = 28.4 Độ sệt B = 1.19 Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 3.9 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.06 o o Gĩc ma sát trong (nén 3 trục) cu = 13.2 ÷ 13.4 2 Lực dính nén 3 trụcC cu (Kg/cm )= 0.085 ÷ 0.118 Trị số SPT: 2 + Lớp 2: Lớp bùn sét kẹp cát màu xám nâu, xám xanh. Chiều dày 3.7 ÷ 4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 54.4 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.64 Tỷ trọng D = 2.66 Hệ số rỗnge 0= 1.507 Giới hạn chảyW L (%) = 51.7 Giới hạn dẻo WP (%) = 27.6 Chỉ số dẻoI P = 24.1 Độ sệt B = 1.11 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 1
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 4.9 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.05 Trị số SPT: 2 ÷ 3 Lớp 3: Lớp sét pha chứa bụi, trạng thái dẻo cứng, chiều dày 2.8 ÷ 3m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 24.8 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.97 Tỷ trọng D = 2.71 Hệ số rỗnge 0= 0.712 Giới hạn chảyW L (%) = 36.8 Giới hạn dẻo WP (%) = 16.4 Chỉ số dẻoI P = 20.4 Độ sệt B = 0.27 o o Gĩc ma sát trong (nén 3 trục) uu = 10.7 ÷ 11.8 2 Lực dính nén 3 trụcC cu (Kg/cm )= 0.221 ÷ 0.260 Trị số SPT: 8 ÷ 10 + Lớp 4: Lớp sét màu xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo cứng, chiều dày 2.5 ÷ 3.7m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 21.9 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 2.01 Tỷ trọng D = 2.7 Hệ số rỗnge 0= 0.638 Giới hạn chảyW L (%) = 36.8 Giới hạn dẻo WP (%) = 16.4 Chỉ số dẻoI P = 20.4 Độ sệt B = 0.28 Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 11.5 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.36 Trị số SPT: 12 ÷ 16 + Lớp 5: Lớp sét pha màu nâu vàng đốm trắng, trạng thái dèo cứng ÷ nửa cứng, chiều dày 2.3 ÷ 5.5m. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: Độ ẩm: W (%) = 22.9 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.98 Tỷ trọng D = 2.71 Hệ số rỗnge 0= 0.68 Giới hạn chảyW L (%) = 33.5 Giới hạn dẻo WP (%) = 19.7 Chỉ số dẻoI P = 13.8 Độ sệt B = 0.22 Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 9.1 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.3 o Gĩc ma sát trong (nén 3 trục) uu = 15.9 2 Lực dính nén 3 trụcC uu (Kg/cm )= 0.295 Trị số SPT: 11 ÷ 20 + Lớp 6a: Lớp sét màu nâu vàng đốm trắng, trạng thái nửa cứng, chiều dày 2.2 ÷ 4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 22.0 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.98 Tỷ trọng D = 2.71 Hệ số rỗnge 0= 0.667 Giới hạn chảyW L (%) = 43.3 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 2
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Giới hạn dẻo WP (%) = 20.1 Chỉ số dẻoI P = 23.2 Độ sệt B = 0.08 o o Gĩc ma sát trong (nén 3 trục) uu = 8.1 ÷ 8.4 2 Lực dính nén 3 trụcC uu (Kg/cm )= 0.43 Trị số SPT: 17 ÷ 20 + Lớp 6b: Lớp sét pha bụi màu nâu tím, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, hiện diện ở hố khoan MB, chiều dày 1.8m. Các chỉ tiêu co lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 24.2 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.95 Tỷ trọng D = 2.72 Hệ số rỗnge 0= 0.732 Giới hạn chảyW L (%) = 31.1 Giới hạn dẻo WP (%) = 19.4 Chỉ số dẻoI P = 11.7 Độ sệt B = 0.41 Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 13.8 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.20 Trị số SPT: 12 + Lớp 7: Lớp cát hạt mịn màu xám nâu, trạng thái chặt vừa, hiện diện ở hố khoan MA, chiều dày 4m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 23.3 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.89 Tỷ trọng D = 2.66 Hệ số rỗnge 0= 0.74 o Gĩc nghỉ khơ k = 29.5 o Gĩc nghỉ ướt bh = 27.9 Trị số SPT: 13 ÷ 16 Lớp 8a: Lớp sét màu xám nâu, nâu tím, trạng thái nửa cứng, chiều dày 4.5 ÷ 5.2m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 23.4 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 2.00 Tỷ trọng D = 2.72 Hệ số rỗnge 0= 0.675 Giới hạn chảyW L (%) = 40.8 Giới hạn dẻo WP (%) = 20.8 Chỉ số dẻoI P = 20.0 Độ sệt B = 0.13 o Gĩc ma sát trong (nén 3 trục) uu = 6.8 2 Lực dính nén 3 trụcC uu (Kg/cm ) = 0.47 Trị số SPT: 18 ÷ 19 + Lớp 8b: Lớp sét pha bụi màu nâu tím, đốm vàng, trạng thái dẻo cứng, hiện diện ở hố khoan MB, chiều dày 3.3m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 21.9 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 2.02 Tỷ trọng D = 2.71 Hệ số rỗnge 0= 0.636 Giới hạn chảyW L (%) = 28.2 Giới hạn dẻo WP (%) = 18.4 Chỉ số dẻoI P = 9.8 Độ sệt B = 0.36 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 3
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Gĩc ma sát trong (cắt nhanh) = 15.3 o Lực dính (cắt nhanh) C (Kg/cm2)= 0.17 Trị số SPT: 14 ÷ 16 + Lớp 9: Lớp cát hạt mịn lẫn ít bột sét, cĩ vảy mica, màu vàng, trạng thái chặt xốp, chiều dày 1.3 ÷ 4.2m. Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 22.5 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 187 Tỷ trọng D = 2.65 Hệ số rỗnge 0= 0.741 ÷ 0.738 o Gĩc nghỉ khơ k = 29.7 o Gĩc nghỉ ướt bh = 27.2 Trị số SPT: 9 ÷ 15 + Lớp 10: Lớp cát hạt mịn màu vàng, trạng thái chặt vừa ÷ chặt, chiều dày 7.0 ÷ 16m (khi kết thúc hố khoan). Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu sau: Độ ẩm: W (%) = 20.7 3 Dung trọng ướt gw (g/cm )= 1.99 Tỷ trọng D = 2.67 Hệ số rỗnge 0= 0.758 ÷ 0.578 o Gĩc nghỉ khơ k = 30.1 o Gĩc nghỉ ướt bh = 28 Trị số SPT: 25 ÷ 75 PHẦN II THIẾT KẾ SƠ BỘ  PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ A/.Phương án I - Quy mơ cơng trình: Cầu vĩnh cửu BTCT dự ứng lực. - Dạng dầm: Super T dự ứng lực căng sau - Tải trọng thiết kế: Đồn xe tiêu chuẩn HL93, tải trọng làn, người đi bộ. - Khổ cầu: B = 3.5x2 +2x1.5 + 0.4 x2 = 10.8m (2 làn xe) - Cầu gồm 3 nhịp BTCT DUL, mỗi nhịp dài 35.7m - Khổ thơng thuyền: B = 25m, H = 3.5m. - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 – 05 - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 5 dầm Super Tee, khoảng cách các dầm là 2.170m - Chiều cao mỗi dầm là 1.7m. Bản mặt cầu dầy 20cm SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 4
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 10800 400 1500 3500 3500 1500 400 5 1 6 1% 2% 2% 1% 0 9 9 5 0 3 3 0 0 7 1 1060 2170 2170 2170 2170 1060 10800 MẶT CẮT NGANG CẦU PHƯƠNG ÁN I - Mố cầu Mố cầu là mố chữ U bằng bêtơng cốt thép Mĩng mố là mĩng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1.2m, cĩ 6 cọc - Trụ cầu Trụ cầu là trụ đặc bằng bêtơng cốt thép, thân hẹp Mĩng trụ là mĩng cọc khoan nhồi cĩ đường kính cọc là 1.2m, 6 cọc B/.Phương án II - Dạng dầm: dầm thép liên hợp bêtơng cốt thép - Tải trọng thiết kế: HL93, tải trọng làn, người đi bộ. - Sơ đồ kết cấu nhịp: 35.7+35.7+ 35.7 - Khổ cầu: B = 3.5× 2 + 2× 1.5 + 2× 0.4 = 10.8 m - Khổ thơng thuyền: BxH = 25mx3.5m - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 – 05 - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 5 dầm thép liên hợp. - Chiều cao dầm thép: 1.6 m - Bản mặt cầu dầy: 20 cm - Liên kết ngang sử dụng là L100x100x10 - Mố cầu Mố cầu là mố chữ U bằng bêtơng cốt thép Mĩng mố là mĩng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1.2m, cĩ 6 cọc - Trụ cầu Trụ cầu là trụ đặc bằng bêtơng cốt thép, thân hẹp Mĩng trụ là mĩng cọc khoan nhồi cĩ đường kính cọc là 1.2m, 6 cọc SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 5
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 10800 400 1500 3500 3500 1500 400 5 1 6 0 1% 1% 9 2% 2% 7 0 5 0 5 2 2 3 0 5 6 1 1200 2100 2100 2100 2100 1200 10800 MẶT CẮT NGANG CẦU PHƯƠNG ÁN II CHƯƠNG I TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU I. BỐ TRÍ CHUNG MẶT CẮT NGANG CẦU Tổng chiều dài tính tốn là 35.7, để 2 đầu dầm mỗi bên 0.35m để kê gối. Như vậy chiều dài nhịp tính tốn của nhịp cầu là 35m SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 6
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 10800 400 1500 3500 3500 1500 400 5 1 6 1% 1% 0 2% 2% 9 7 0 5 0 0 2 3 3 0 0 7 1 1060 2170 2170 2170 2170 1060 10800 Lớp phủ mặt cầu gồm cĩ 4 lớp: + Lớp bêtơng atfan dày: 70mm + Lớp phịng nước dày: 40mm + Lớp bêtơng bảo vệ dày: 5mm + Lớp mui luyện dày trung bình: 50mm Vậy bề dày lớp phủ là: 165 mm Mặt xe chạy B1 = 7m Dãy phân cách B2 = 0m Lề người đi B3 = 1.5m Lan can B4 = 0.4m Tổng bề rộng cầu B = B1+ 2 × (B2 + B3+ B4) = 7 + 2 × 0 +1.5+ 0.4 = 10.8m * Kích thước sơ bộ dầm chủ Chiều dày bản: hf = 200 mm Chiều cao dầm chủ: H = 1700 mm Khoảng cách các dầm chủ: S = 2170 mm Phần hẫng: Sk = 1060 mm Số lượng dầm chủ: n = 5 dầm II. TÍNH TỐN NỘI LỰC BẢN MẶT CẦU II.1. Tính phần bản congsol Do cĩ lề bộ hành nên bản hẫng chịu tác dụng của tĩnh tải và người bộ hành II.1.1. Tĩnh tải tác dụng lên phần congsol Các bộ phận kết cấu được tính theo 1m bề rộng bản (theo phương dọc cầu). Hệ số vượt tải tĩnh: Hệ số tải trọng g Kí p Loại tải trọng Dạng tác dụng Sử hiệu Cường độ I dụng Trọng lượng bản thân DC1 Phân bố 1.25 1 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 7
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Lan can & lề bộ hành DC2 Tập trung 1.25 1 Gờ chắn bánh DC3 Tập trung 1.25 1 Lớp phủ mặt cầu DW Phân bố 1.5 1 * Do trọng lượng bản thân bản mặt cầu Chiều dày bản tại đầu congsol: hf = 200 mm DCbm = 1m × hf × c 1× 0.2 × 24 = 4.8 kN/m g: tỷ trọng của bêtơng bản mặt cầu g = 24 kN/m3 * Do trọng lượng lan can: DClc = 7.3 kN * Do trọng lượng lề bộ hành DCbh = 1.8 kN II.1.2. Hoạt tải tác dụng lên phần congsol Hoạt tải tác dụng lên bản congsol là tải trọng người bộ hành Chiều rộng lề bộ hành: B = 1.5 m = 1500 mm Tải trọng người đi: 3 kN/m2 Lực tập trung của tải trọng ngườitác dụng lên bản congsol là: 3×1.5 PL = = 2.25 kN 2 II.1.3. Nội lực tại mặt cắt ngàm Xét hệ số điều chỉnh tải trọng  i R D Hệ số liên quan đến tính dẻo: hD = 0.95 Hệ số liên quan đến tính dư: hR = 0,95 Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác: hi =1,05  = 0.0.95× 0.95×1.05 = 0.95 II.1.3.1. Momen tại mặt cắt ngàm ở TTGH cường độ I Sơ đồ tính: PL DClc DCbh 660 1060 Momen tại mặt cắt ngàm - Mu η  γi Qi SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 8
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 2 L1 η γp1 DCbm γp2 DClc L2 γp2 DCbh L3 γPL PL L3 2 Trong đĩ: gp1: hệ số tải trọng của tĩnh tải bản thân kết cấu gp1 = 1.25 gPL: hệ số tải trọng của hoạt tải người gPL = 1.75 L1: chiều dài bản hẫng L1 = 1060 mm = 1.06 m L2: khoảng cách từ vị trí đặt tĩnh tải tập trung của lan can đến mặt cắt ngàm Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can khơng đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính tốn và thiên về an tồn ta coi đặt ở mép. L2 = 1060 mm = 1.06 m L3: khoảng cách từ ngàm đến mép ngồi của lề bộ hành L3 = 660 mm = 0.66 m 2 - 1.25 4.8 1.06 Mu 0.95 1.25 7.3 1.06 1.25 1.8 0.66 1.75 2.25 0.66 2 = 16.271 kN.m II.1.3.2. Momen tại mặt cắt ngàm ở TTGH sử dụng - MS  Qi L2 DC 1 DC L DC L PL L bm 2 lc 2 bh 3 3 Trong đĩ: L1: chiều dài bản hẫng L1 = 1060 mm = 1.06 m L2: khoảng cách từ vị trí đặt tĩnh tải tập trung của lan can đến mặt cắt ngàm Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can khơng đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính tốn và thiên về an tồn ta coi đặt ở mép. L2 = 1060 mm = 1.06 m L3: khoảng cách từ ngàm đến mép ngồi của lề bộ hành L3 = 660 mm = 0.66m Suy ra 4.8 1.062 M- 7.3 1.06 1.8 0.66 2.25 0.66 S 2 = 13.108 kN.m II.2. Tính phần bản dầm kề phần bản congsol Sơ đồ tính như hình vẽ: DCbv+DCbh DW 840 1330 2170 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 9
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG II.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên phần bản dầm kề phần bản congsol: Phần bản dầm chịu tác dụng của tĩnh tải gồm: + Trọng lượng bản thân của bản mặt cầu: DCbm = 4.8 kN/m Chiều dài phân bố: L1 = 2.17 m + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: Lớp Chiều dày(m) g (kN/m3) DW (kN/m) Lớp phủ bêtơng atfan 0,07 23 1,61 Lớp bêtơng bảo vệ 0,005 24 0,12 Lớp phịng nước 0,04 15 0,6 Lớp mui luyện 0,05 24 1,2 Cộng 0,165 3,53 DW = 3.53 kN/m Chiều dài phân bố: L2 = 1.33 m + Tải trọng tập trung của lề bộ hành DCbh = 1.8 kN Vị trí đặt cách tim dầm 1 đoạn: L3 = 0.84 m Tải trọng tập trung của bĩ vỉa: DCbv = 1.118 kN Vị trí đặt cách tim dầm 1 đoạn: L3 = 0.84 m * Momen do tĩnh tải tác dụng ở TTGH cường độ I MU =  ( DC MDCbm +  DC MDCbh +  DC MDCbv +  DW MDW ) 2 2 γDC DCbm .L1 γDW DW L2 γDC. DCbv DCbh L3 S- L3 η 8 8 S 1.25 4.8 2.172 1.5 3.53 1.332 8 8 0,95. 1,25 1.118 1.8 0.84 2.17 0.84 2 = 6.251567 kN.m = 6251.567 kN.mm * Momen do tĩnh tải tác dụng ở TTGH sử dụng MS = MDCbm + MDCbh + MDCbv + MDW DC L2 DW L2 DC DC L S- L bm 1 2 bv bh 3 3 8 8 S 4.8 2.172 3.53 1.332 1.118 1.8 0.84 2.17 0.84 8 8 2 = 5.108372 kN.m = 5108.372 kN.mm II.2.2. Hoạt tải tác dụng lên phần bản dầm kề phần bản congsol Tải trọng thiết kế dùng cho bản mặt cầu và quy tắc xếp tải: Áp dụng quy định của TCN 3.6.1.3.3 (22TCN 272-05) SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 10
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Do nhịp bản S = 2170 mm < 4600 mm phải được thiết kế theo các bánh xe của trục 145 kN Xe tải thiết kế hoặc xe 2 bánh thiết kế phải bố trí trên chiều ngang sao cho tim của bất kỳ tải trong bánh xe nào cũng khơng gần hơn (TCN 3.6.1.3.1): + 300 mm tính từ mép đá vỉa lan can: Khi thiết kế bản mút thừa + 600 mm tính từ mép làn thiết kế: khi thiết kế các bộ phận khác Bề rộng dải tương đương TCN 4.6.2.1.3 + Momen dương M+: SW+ = 660 + 0,55S = 660 + 0,55 x 2170 = 1854 mm + Momen dương M-: SW -= 1220 + 0,25S = 1220 + 0,25 . 2170 = 1763 mm PL LL 840 1020 840 310 2170 Hoạt tải tác dụng gồm: * Tải trọng người bộ hành Theo TCN 3.6.1.5 lấy tải trọng người đi bộ: 3 kN/m2 Chiều rộng lề bộ hành: B = 1.5 m = 1500 mm Lực tập trung của tải trọng người tác dụng lên bản dầm là: PL = (1.5 x 3)/2 = 2.25 kN Vị trí đặt PL cách gối 1 đoạn b = 840 mm = 0.84 m * Tải trọng xe thiết kế: P = 145 kN Chiều rộng phân bố của bánh xe lên bản mặt cầu: b1 = b2 + 2hDW b2: chiều rộng tiếp xúc của bánh xe lên mặt đường: b2 = 510 mm = 0,51 m hDW: Bề dày lớp phủ hDW = 165 mm b1 = 510 + 2x165 = 840 mm = 0,84 m Bề rộng vệt bánh xe tác dụng lên phần bản kề phần bản congsol b1 = 840 mm = 0.84m b 1' = 1020 mm = 1.020 m P 145 p 86.31 kN/m 2 b1 2 0.84 * Momen do hoạt tải tác dụng ở TTGH cường độ _ Momen hoạt tải xe thiết kế LL p b'1 b1 MU η 1.75 1.25 1.2 S- b1'- 2 2 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 11
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 1.75 1.25 1.2 86.31 0.84 0,84 0.95 2.17 -1.02 -. 2 2 = 65.990859 kN.m = 65990.859 kN.mm _ Momen do tải trọng người bộ hành PL PL b MU η 1.75 2 1.75 2.25 0.84 0.95 1.571063 kN.m 1571.063 kN.mm 2 Tổng momen do hoạt tải ở TTGH cường độ I LL+PL LL PL MU MU MU = 65.991 + 1.571 = 67561.922 kN.mm * Momen do hoạt tải tác dụng ở TTGH sử dụng _ Momen hoạt tải xe thiết kế LL p b'1 b1 MS 1.25 1.2 S- b1'- 2 2 1.25 1.2 86.31 0.84 0.84 2.17 -1.02 - 2 2 = 39.69375 kN.m = 39693.75 kN.mm _ Momen do tải trọng người bộ hành PL b 2.25 0.84 MPL 0.945 kN.m S 2 2 Tổng momen do hoạt tải ở TTGH sử dụng LL+PL LL PL MS MS +MS = 39.964 + 0.945 = 40.639 kN.m * Xét tính liên tục của bản mặt cầu _ Momen ở TTGH cường độ I MLL+PL 67.562 Mgoi -0.7 MDC+DW U -0.7 6.252 U U - SW 1.763 = -31.209201 = -31209.201 kN.mm LL+PL 1/2nhip DC+DW MU MU 0.5 MU + SW 67.562 0,5. 6.252 1.854 21.351282 kN.m = 21351.282 kN.mm _ Momen ở TTGH sử dụng LL+PL goi DC+DW MS MS -0.7 MS - SW 40.639 -0.7 5.501 1.763 -19.716074 kN.m -19716.074 kN.mm LL+PL 1/2nhip DC+DW MS MS 0.5 MS + SW 40.639 0.5 5.108 1.854 13.516892 kN.m = 13516.892 kN.mm SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 12
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG II.3. Tính phần bản dầm giữa II.3.1. Tĩnh tải tác dụng lên phần bản dầm giữa DW DCbm 2170 + Trọng lượng bản thân của bản mặt cầu: DCbm = 4.8 kN/m Chiều dài phân bố: L1 = 2.17 m + Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: DW = 3.53 kN/m Chiều dài phân bố: L2 = 2.17 m * Momen do tĩnh tải tác dụng lên phần bản giữa ở TTGH cường độ I MU =  DC × MDCbm +  DW × MDW γ DC L2 γ DW L2 η DC bm 1 DW 2 8 8 1.25 4.8 2.172 1.5 3.53 2.172 0.95 8 8 6.315959 kN.m = 6315.959 kN.mm * Momen ở TTGH sử dụng MS = MDC1 + MDW DC L2 DW L2 bm 1 2 8 8 4.8 2.172 3.53 2.172 8 8 4.903142 kN.m = 4903.142 kN.mm II.3.2. Hoạt tải tác dụng lên phần bản dầm giữa LL 2040 2170 Tải trọng xe thiết kế: SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 13
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG P = 145 kN Chiều rộng phân bố của bánh xe lên bản mặt cầu: b1 = b2 + 2hDW b2: chiều rộng tiếp xúc của bánh xe lên mặt đường: b2 = 510 mm = 0.51 m hDW: Bề dày lớp phủ hDW = 165 mm b1 = 510 + 2 x165 = 840 mm = 0.84 m Chiều rộng phân bố của vệt 2 bánh xe lên mặt đường b'1 = b1 + 1.2m = 0.84 + 1.2 = 2.04 m < S = 2.17 m P 145 p ' 71.078 kN/m b1 2.04 Momen tại giữa nhịp ở TTGH cường độ I 2 LL p S MU η 1.75 1.25 8 71.078 2.172 0.95 1.75 1.25 8 86.943873 kN.m = 86943.873 kN.mm Momen tại giữa nhịp ở TTGH sử dụng p S2 MLL 1.25 S 8 71.078 2.172 1.25 8 52.297066 kN.m = 52297.066 kN.mm * Xét tính liên tục của bản mặt cầu _ Momen ở TTGH cường độ I MLL 86.944 Mgoi -0.7 MDC+DW U -0.7 6.316 U U - SW 1.763 = -38.952071 kN.m = -38952.071 kN.mm LL 1/2nhip DC+DW MU MU 0.5 MU + SW 86.944 0.5 6.316 1.854 26.611951 kN.m = 26611.951 kN.mm _ Momen ở TTGH sử dụng LL goi DC+DW MS MS -0.7 MS + - SW 52.297 -0.7 4.903 1,763 -24.202666 kN.m -24202.666 kN.mm LL 1/2nhip DC+DW MS MS 0.5 MS + + SW SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 14
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 52.297 0.5 4.903 1.834 16.559223 kN.m = 16559.223 kN.mm Bảng tổ hợp nội lực do các tải trọng: Mặt cắt TTGH Hẫng Gối Giữa nhịp Cường độ I -16.270582 -38.952071 26.611951 Sử dụng -13.107543 -24.202666 16.559223 Momen ở TTGH cường độ được dùng để thiết kế cốt thép Momen ở TTGH sử dụng được dùng để kiểm tra nứt CHƯƠNG 2 TÍNH TỐN DẦM BTCT DƯL SUPER TEE CĂNG SAU I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ 10800 400 1500 3500 3500 1500 400 5 1 6 1% 1% 0 2% 2% 9 7 0 5 0 0 2 3 3 0 0 7 1 1060 2170 2170 2170 2170 1060 10800 Chiều dài tồn dầm: L = 35.7 m Khoảng cách đầu dầm đến tim gối: a = 0.35 m Khẩu độ tính tốn: Ltt = L – 2a = 35m Tải trọng thiết kế: + HL93 + Người đi: 3kPa Mặt xe chạyB 1 = 7 m Dãy phân cách B2 = 0 m SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 15
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Lề người điB 3 = 1.5 m Lan can B4 = 0.4 m Tổng bề rộng cầu B = B1 + 2 × B2 + B3 + B4 = 7 + 2 × 0 +1.5+ 0.4 10.8m Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm Dạng mặt cắt: Super T Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực Cơng nghệ chế tạo: Căng sau Cấp bêtơng: fc’ = 50 Mpa 3 Tỉ trọng bêtơng gc = 2400 kG/m Loại cốt thép DƯL: tao thép 7 sợi xoắn đường kính: D = 15.2 mm Cường độ chịu kéo tiêu chuẩnf pu = 1860 MPa Thép thường: fu = 620 MPa, fy = 420 MPa Quy trình thiết kế: 22TCN 272 - 05 II. THIẾT KẾ CẤU TẠO I.1. Kích thước mặt cắt ngang cầu Số lượng dầm chủn b = 5 dầm Khoảng cách giữa hai dầm chủ S = 2.17 m Bố trí dầm ngang tại vị trí hai gối Số lượng dầm ngang Nn = Nb -1 2 = 5-1 2 8 dầm Phần cánh hẫng B- n -1 × S 10.8 5 1 2.17 S = b 1.06m k 2 2 Chiều dày của bản mặt cầu:h f = 20 cm I.2. Thiết kế dầm chủ Chiều cao dầm (cm): H=170 cm H’ = 80 cm Chiều cao cánh dầm:h 1 = 10 cm Chiều cao vút trên: h2 = 10 cm Chiều cao bầu dầm dưới:h 6 = 25 cm Bề rộng vút trên: b8 = 10 cm Chiều cao sườnh 3 = 120 cm Chiều cao vút dưới:h 4 = 5 cm h5 = 5 cm Bề rộng bầu dầm dưới:b 1 = 65cm b1’ = 84 cm b4 = 8cm Bề rộng của sườn:b 3 = 10 cm Bề rộng bản cánh trên: b6 = 64.5 cm b7 = 83 cm b2 = 212 cm Tỉ lệ vút sườn: 1/10 Chiều cao tồn dầm(cả bản mặt cầu): h = H + hf = 175+ 20 = 195 cm Đoạn cắt khấc Lck : Lck = 80 cm SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 16
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Đoạn dầm đặc L đặc:L đ = 120 cm 2120 485 160 830 160 485 0 0 1 0 0 1 0 5 9 0 0 7 1 0 5 2 0 5 0 5 2 735 650 735 2120 MẶT CẮT DẦM TẠI GIỮA NHỊP 2120 485 160 830 160 485 0 0 1 0 0 1 0 0 7 0 1 0 5 1 735 650 735 2120 MẶT CẮT DẦM ĐẶC SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 17
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 2120 485 160 830 160 485 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 0 6 645 830 645 MẶT CẮT KHẤC I.3. Cấu tạo dầm ngang Chiều cao dầm ngang Hdn = H’ = 70 cm Bề dầy dầm ngang tdn = Lck = 80 cm Chiều dài dầm ngang a’dn = 102 cm and = 132 cm Bề rộng vút trên avdn = b8 = 10 cm Cao vút trên hvdn = h2 = 10 cm 100 1020 100 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 7 7 0 0 0 0 5 5 1320 800 Diện tích mặt cắt dầm ngang ' ' adn + 2 × avdn + adn Sdn = adn + avdn × hvdn + × Hdn - hvdn 2 1020 + 2 ×100 +1320 = 1020 +100 ×100 + × 700 -100 2 = 874000 mm2 III. TÍNH TỐN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM SUPER T Xét các mặt cắt đặc trưng gồm + Mặc cắt gối x0 = 0 m + Mặc cắt tại khấcx 1 = 0.8 m + Mặc cắt tại vị trí 0.72h (để kiểm tra lực cắt):x 2 =1.368 m(0.72*cao dầm+bmc) + Mặc cắt Ltt/4 x3 = 8.75 m + Mặt cắt tại vách ngăn (dầm xem như đặc)x 4 = 11.67 m(Ltt/3) + Mặc cắt L/2: x5 = 17.5 m III.1. Xét mặt cắt trên gối Ta qui đổi thành mặt cắt chữ T như sau SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 18
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 2120 0 485 160 830 160 485 2120 0 1 0 0 5 0 1 1 0 0 0 0 8 5 0 6 6 645 830 645 890 Diện tích phần gạch chéo: 1 h2 Ax0 = 2 × H - h1 + h2 × 2 × + b1 2 × b8 × + b2 × h1 10 2 1 10 2 = 2 170- 10+10 2 65 2 10 212 10 3170 cm 10 2 Chiều cao cánh dầm qui đổi Ax0 3170 hx0 = = 15 cm b2 212 bx - bề rộng qui đổi ' 1 1 b1 + b1 + H - h1 - h2 × 2 × 83+ 65+ 170 -10 -10 × 2 × 10 b = = 10 = 89 cm x0 2 2 Diện tích qui đổi ' 2 A0 = b2 × hx0 + H - hx0 × bx0 = 212 15+ 80 -15 89 8959.2 cm Momen tĩnh cuẩ tiết diện đối với biên dưới 2 H' - h h x0 ' x0 Sb0 = b2 × hx0 × H - + bx0 × 2 2 2 15 89 80 15 3 212 15 80 418185.241 cm 2 2 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên dưới Sb0 418185.241 yb0 = = 46.7 cm A0 8959.2 Momen tĩnh cuẩ tiết diện đối với biên trên 2 H' - h hx0 ' x0 St0 = b2 × + bx0 × H - hx0 × + hxo 2 2 2 15 80 15 3 =212 89 80 15 15 298550.609 cm 2 2 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên trên St0 298550.609 yt0 = = 33.3 cm A0 8959.2 Momen quan tính của tiết diện đối với trục trung hồ SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 19
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 3 3 2 H' - h hx0 hx0 x0 Id0 = b2 × + b2 × hx0 × yt0 - + bx0 × 12 2 12 2 H' - h ' x0 + bx0 × H - hx0 × yb0 - 2 2 3 153 15 80 15 212 212 15 33.3 89 12 2 12 2 80 15 4 89 80 15 46.7 5377696.7868cm 2 III.2. Xét mặt cắt tiết diện đặc Ta qui đổi thành mặt cắt chữ T như sau: 2120 485 160 830 160 485 2120 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 5 0 5 5 1 1 735 650 735 800 2120 H - h - h b + b + 2 × 1 2 1 1 H - h - h 170 10 10 b = 10 = b + 1 2 65 80 cm x1 2 1 10 10 Diện tích phần gạch chéo 1 h2 Ax1 = 2 × H - h1 + h2 × 2 × + b1 2 × b8 × + b2 × h1 10 2 1 10 2 = 2 170- 10+10 2 65 2 10 212 10 3170 cm 10 2 Chiều cao cánh dầm qui đổi Ax1 3170 hx1 = = 15cm b2 212 Diện tích qui đổi 2 A1 = b2 × hx1 + H - hx1 × bx1 = 212 15+ 170 -15 80 15573.77cm Momen tĩnh của tiết diện đối với biên dưới 2 2 hx1 H - hx1 15 170 15 Sb1 = b2 × hx1 × H - + bx1 × 212 15 170 80 2 2 2 2 1476784.759cm3 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên dưới SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 20
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Sb1 1476784.759 yb1 = = 94.8cm A1 15573.77 Momen tĩnh của tiết diện đối với biên trên 2 hx1 H - hx1 St1 = b2 × + bx1 × H - hx1 × + hx1 2 2 2 15 170 15 3 212 80 170 15 15 1170756.751cm 2 2 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên trên St1 1170756.751 yt1 = = 75.2cm A1 15573.77 Momen quan tính của tiết diện đối với trục trung hồ 2 3 2 3 hx1 hx1 H - hx1 H - hx1 Id1 = b2 × + b2 × hx1 × yt1 - + bx1 × + bx1 × H - hx1 × yb1 - 12 2 12 2 2 153 15 212 212 15 75.2 12 2 2 2 170 15 170 15 4 80 80 170 15 94.8 43148924.2530cm 12 2 III.3. Xét mặt cắt giữa nhịp 2120 485 160 830 160 485 2120 0 0 5 1 7 0 0 1 7 0 9 5 200 3 9 0 0 1 0 0 7 7 1 1 0 5 2 0 5 3 0 0 5 3 2 735 650 735 650 2120 Bề rộng qui đổi bx2 = 2 b3 = 2 10 = 20 cm Diện tích cánh trên: 2 A2t = 2 b6 × h1 + h2 × b8 + 2 b3 × h2 2 64.5 10 10 10 2 10 10 1590cm Diện tích bầu dầm dưới: h6 h6 A2b = b1 + b1 + 2 × × + b5 × h5 + 2 b3 + b4 × h5 10 2 25 25 2 65 65 2 20 5 2 10 8 5 1967.5cm 10 10 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 21
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Chiều cao cánh dầm qui đổi A2t 1590 h2t = = 7.5cm b2 212 Chiều cao bầu dầm dưới qui đổi: A2b 1967.5 h2b = = 30.3cm b1 65 Diện tích qui đổi A2 = b2 × h2t + b1 × h2b + bx2 × H - h2t - h2b 212 7.5 65 30.3 20 170 7.5 30.3 6202.10cm2 Momen tĩnh của tiết diện đối với biên dưới 2 h2t h2b H - h2t - h2b Sb2 = b2 × h2t × H - + b1 × + bx2 × H - h2t - h2b × h2b + 2 2 2 7.5 30.32 170 7.5 30.3 212 7.5 170 65 20 170 7.5 30.3 30.3 2 2 2 549015.092cm3 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên dưới Sb2 549015.092 yb2 = = 88.5cm A2 6202.12 Momen tĩnh của tiết diện đối với biên trên 2 h2b h2t H - h2t - h2b St2 = b1 × h2b × H - + b2 × + bx2 × H - h2t - h2b × h2t + 2 2 2 30.3 7.52 170 196 30.3 65 30.3 170 212 20 170 7.5 30.3 7.5 2 2 2 505344.523cm3 Khoảng cách từ trục trung hồ đến biên trên St2 505344.523 yt2 = = 81.5cm A2 6202.12 Momen quan tính của tiết diện đối với trục trung hồ 3 2 3 2 h2b h2b h2t h2t Id2 = b1 × + b1 × h2b × yb2 - + b2 × + b2 × h2t × yt2 - + 12 2 12 2 2 H - h - h 3 H - h - h + b × 2t 2b + b × H - h - h × y - h + 2t 2b x2 x2 2t 2b b2 2b 12 2 2 2 30.33 30.3 7.53 7.5 65 65 30.3 98.5 212 212 7.5 81.5 12 2 12 2 3 2 170 7.5 30.3 170 7.5 30.3 20 20 170 7.5 30.3 88.5 30.3 12 2 24377179.5470cm4 BẢNG ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI TỪNG MẶT CẮT SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 22
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 2 3 3 4 Mặt cắt A(cm ) Sb(cm ) St(cm ) yt(cm) yb(cm) I(cm ) 0 8959.198 418185.241 298550.609 33.3 46.7 5377696.7868 1 8959.2 418185.241 298550.609 33.3 46.7 5377696.7868 2 15573.77 1476784.759 1170756.751 75.2 94.8 43148924.2530 3 6202.12 549015.092 505344.523 81.5 88.5 24377179.5470 4 15573.8 1476784.76 1170756.75 75.2 94.8 43148924.2530 5 6202.12 549015.092 505344.523 81.5 88.5 24377179.5470 IV. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG IV.1. Tính cho dầm giữa IV.1.1. Hệ số phân bố cho momen + Khi xếp 1 làn xe trên mặt cầu: 0.35 0.25 S S× H gmg1 = × 2 910(mm) Ltt Trong đĩ: gmg1:Hệ số phân bố momen cho dầm trong trường hợp chỉ xếp 1 làn xe trên cầu. S: Khoảng cách giữa các dầm chủ. Vậy 0.35 0.25 2170 2170 ×1700 gmg1 = × 2 0.318 910 35000 + Khi xếp > 1 làn xe trên cầu 0.6 0.125 0.6 0.125 S S× H 2170 2170 ×1700 gmg2 = × 2 × 2 0.524 1900(mm) Ltt 1900 35000 gmg2:Hệ số phân bố momen cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu. Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố momen cho các dầm giữa gmg3 = max gmg1,gmg2 = max 0.32,0.524 = 0.524 IV.1.2. Hệ số phân bố cho lực cắt + Khi xếp 1 làn xe trên mặt cầu: 0.6 0.1 0.6 0.1 S H 2170 1700 gvg1 = × = × 0.602 3050(mm) Ltt 3050 35000 gvg1 Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp 1 làn xe trên cầu + Khi xếp >1 làn xe trên mặt cầu 0.8 0.1 0.8 0.1 S H 2170 1700 gvg2 = × = × 0.718 2250(mm) Ltt 2250 35000 gvg2: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố lực cắt cho các dầm giữa gvg3 = max gvg1,gvg2 = max 0.602,0.718 = 0.718 IV.2. Tính cho dầm biên IV.2.1. Hệ số phân bố cho momen + Khi xếp 1 làn xe tren cầu: tính theo nguyên tắc địn bảy Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 23
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 1.9m 0.6m 1.8m HL93 6 3 3 . 0 = 1 y 1 8 8 4 . 1 = 0 y Ta cĩ: y0 = 1.488 y1 = 0.336 y2 = 0 (Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe tải và xe 2 trục là như nhau (1800mm), nên hệ số phân bố của 2 loại xe này là như nhau) 0.336 g =  y 2 0.168 mb_LL i 2 Theo điều 3.6.1.1.2, trường hợp trên cầu chỉ cĩ 1 làn xe chất tải ta cĩ hệ số làn xe tương ứng là: m = 1.2 g mb_LL =1.2 0.168 0.202 Xét tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 24
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 0.4m 1.5m 3.0m PL lan 3 1 6 . 0 4 = 0 1 1 8 3 y . 8 1 4 . = 1 ' = 1 0 y y Ta cĩ: y0 = 1.49 y1’= 1.304 y2 = 0.613 S+ S -B -B g = m y k 4 3 mb_lan 1 2 2.17 1.06 0.4 1.5 =1.2 0.613 0.4891 2 ' y1 + y1 g = m × B × mb_bh 3 2 1.304 0.613 =1.2 1.5 1.725 2 gmb_LL: hệ số phân bố momen của tải trọng xe đối với dầm biên gmb_lan: hệ số phân bố momen của tải trọng làn đối với dầm biên gmb_bh: hệ số phân bố momen của tải trọng người bộ hành đối với dầm biên + Khi xếp tải lớn hơn một làn xe thì ta áp dụng cơng thức ở bảng 4.6.2.2.2c-1 22TCN272_05 gmb2 = gmg3 e Phạm vi áp dụng 0 de 1400 1800 < S 3500 Trong đĩ : e là hệ số điều chỉnh (e 1) d e = 0.97 + e 8700mm de là khoảng cách giữa tim bụng (bản ngồi nếu dầm cĩ hai sườn đứng) dầm biên và mép trong của đá vỉa hoặc rào chắn giao thơng (4.6.2.2.1)lấy giá trị dương nếu bụng dầm biên nằm phía trong của mặt trong gờ chắn bánh (bụng dầm biên nằm dưới phần mặt đường xe chạy )và âm nếu ngược lại (4.6.2.2.2c). SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 25
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG de = -840 mmNgồi phạm vi áp dụng Vậyg mb2 = 0 IV.2.2. Hệ số phân bố cho momen + Khi xếp một làn xe lên mặt càu :tính theo nguyên tắc địn bẩy : Như kết quả tính ở mục trên ta cĩ g vb_LL = g mb_LL = 0.202 g vb_lan = g mb_lan = 0.489 g vb_bh = g mb_bh = 1.725 g vb_LL : hệ số phân bố lực cắt của tải trọng xe đối với dầm biên g vb_lan : hệ số phân bố lực cắt của tải trọng làn đối với dầm biên g vb_bh : hệ số phân bố lực cắt của tải trọng người bộ hành đối anh2 + Khi xếp tải lớn hơn một làn xe thì ta áp dụng cơng thức ở bảng 4.6.2.2.2b-1 22TCN272_05 gvb2 = gvg3 e Phạm vi áp dụng 0 de 1400 Trong đĩ : e là hệ số điều chỉnh (e 1) d e = 0.8+ e 3050mm de là khoảng cách giữa tim bụng (bản ngồi nếu dầm cĩ hai sườn đứng) dầm biên và mép trong của đá vỉa hoặc rào chắn giao thơng (4.6.2.2.1)lấy giá trị dương nếu bụng dầm biên nằm phía trong của mặt trong gờ chắn bánh (bụng dầm biên nằm dưới phần mặt đường xe chạy )và âm nếu ngược lại (4.6.2.2.2c). de = -840 mmNgồi phạm vi áp dụng Vậyg vb2 = 0 BẢNG TỔNG HỢP HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG Xe tải thiết Xe hai trục thiết Tải trọng Người bộ kế kế làn hành Dầm Mơmen 0.202 0.202 0.489 1.725 biên Lực cắt 0.202 0.202 0.489 1.725 Dầm Mơmen 0.524 0.524 0.524 0.524 giữa Lực cắt 0.718 0.718 0.718 0.718 V. Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng V.1. Xác định tĩnh tải V.1.1 Tĩnh tải dầm chủ + Xét đoạn dầm cắt khấc 2 2 Diện tích tiết diện:A 0 = 8959.2 cm = 0.8959 m 3 Tỷ trọng bêtơng dầm chủ:g c = 24 kN/m Trọng lượng đoạn dầm DCd0 =  c × A0 × Lck × 2 = 24 0.8959 0.8 2 = 34.403 kN SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 26
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG + Xét đoạn dầm đặc 2 2 Diện tích tiết diện:A 1 = 15573.774 cm = 1.557 m 3 Tỷ trọng bêtơng dầm chủ:g c = 24 kN/m Trọng lượng đoạn dầm DCd1 =  c × A1 × Ldac × 2 = 24 1.557 1.5 2 = 112.131 kN + Xét đoạn dầm cịn lại 2 2 Diện tích tiết diện:A 2 = 6202.12 cm = 0.62 m 3 Tỷ trọng bêtơng dầm chủ:g c = 24 kN/m Trọng lượng đoạn dầm DCd2 =  c × A2 × L -2 Lck -Ldac = 24 0.62 35.7 2 0.8 1.5 = 462.926 kN + Tĩnh tải dầm chủ xem như là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài dầm DC + DC + DC 34.403 112.131 462.926 DC = d0 d1 d2 17.07 kN/m dc L 35.7 V.1.2. Tĩnh tải bản mặt cầu + Dầm giữa 2 Abmg = S× hf 2.17 0.2 0.434m DCbmg =  c × Abmg = 24 0.434 = 10.4 kN/m + Dầm biên S 2.17 2 Abmb = + Sk × hf = +1.06 × 0.2 = 0.429 m 2 2 DCbmb =  c × Abmb = 24 0.429 = 10.3 kN/m V.1.3. Tĩnh tải dầm ngang Sdn tdn Nn 0.874 0.8 8 DCdn =  c 24 0.767 kN/m Nb Ltt 5 35 V.1.4. Tĩnh tải ván khuơn lắp ghép DCvk =  c × b7 × 5cm = 24 0.83 0.05 = 0.996 kN/m V.1.5. Tĩnh tải vách ngăn Chiều dày trung bình của vách ngăn: b = 225 mm Tĩnh tải vách ngăn (cĩ 2 vách ngăn) b 0.225 DCvn =  c × A1 -A2 × 2 24 1.557 0.62 2 0.289kN/m Ltt 35 V.1.6. Tải trọng lan can và lề bộ hành + Tĩnh tải lan can tay vịn DClc = 7.3 kN/m + Tĩnh tải lề bộ hành DCbh = 3.6 kN/m + Tĩnh tải bĩ vỉa DCbv = 1.118 kN/m Tổng tải trọng lan can và lề bộ hành tác dụng lên dầm biên SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 27
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG B4 S+ Sk - DCbh 2 DCbh S+ Sk -B4 -B3 DC3b = DClc + × + DCbv + × 2 S 2 S 0.4 2.17 1.06 3.6 2 3.6 2.17 1.06 0.4 1.5 7.3 1.118 2 2.17 2 2.17 14.5kN/m V.1.8. Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu DWlp = 7.66 kN/m Tải trọng các tiện ích trên cầu: bồn hoa, cột đèn, DWti = 0.05 kN/m V.2. Tổng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ V.2.1. Dầm giữa + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.07 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCg = DCbmg + DCdn + DCvk + DCvn 10.416 0.767 0.996 0.289 12.468kN/m DWg = DWlp + DWti = 7.66 + 0.05 = 7.71 kN/m V.2.2. Dầm biên + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.07 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCg = DCbmg + DCdn + DC3b + DCvk + DCvn 10.296 0.767 14.495 0.996 0.289 26.84 kN/m 2 DWlp S+ S -B -B DW = × k 4 3 + DW b S 2 × S ti 2 7.66 2.17 1.06 0.4 1.5 0.05 1.489kN/m 2.17 2 2.17 V.3. Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng V.3.1. Nội lực dầm biên tại mặt cắt giữa nhịp: x = 17.5 m Chiều dài nhịp tính tốn Ltt = 35 m Tải trọng người bộ hành (PL): wPL = 4.5 kN/m Tải trọng làn: wlan = 9.3 kN/m Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang: Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế Tải trọng làn Người bộ hành Mơmen 0.202 0.202 0.489 1.725 Lực cắt 0.202 0.202 0.489 1.725 + Tĩnh tải GĐ 1: DCdc = 17.07 kN/m + Tĩnh tải GĐ 2: DC2 = 26.84 kN/m + Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt cầu và các bộ phận phi kết cấu (DW): DWb = 1.489 kN/m V.3.1.1. Vẽ đường ảnh hưởng M, V SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 28
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Đường ảnh hưởng M cĩ: y = 8.75 Diện tích đường ảnh hưởng mơmen y 8.75  = L = 35 = 153 M tt 2 2 Đường ảnh hưởng V cĩ: y’ = 0.5 y” = 0.5 Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt y" 0.5  = L -x = 35-17.5 = 4.38 V + tt 2 2 y' 0.5  = x = 17.5 = 4.38 V - 2 2 V.3.1.2. Xếp tải lên vị trí bất lợi nhất, xác định nội lực: * Xếp xe tải thiết kế Tải trọng tập trung của xe tải thiết kế tại các trục là: - Trục trước: 35 kN - Trục giữa: 145 kN - Trục sau: 145 kN Xét khoảng cách các trục là 4.3m + Xếp tải tính M: Vị trí bất lợi nhất khi xếp tải tính M: - Xếp xe quay đầu sang phải P1 P2 P3 1 3 y y 2 y Trường hợp 1 x1 = 13.2m y1 = 6.6m P1 = 145 kN x2 = 17.5m y2 = 8.75m P2 = 145 kN x3 = 21.8m y3 = 6.6m P3 = 35 kN Momen do tải trọng HL93 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MHL93 = P1 × y1 + P2 × y2 + P3 × y3 =145 6.6 145 8.75 35 6.6 2456.75kN.m Trường hợp 2 P1 P2 P3 3 y 2 1 y y SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 29
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG x1 = 17.5m y1 = 8.75m P1 = 145 kN x2 = 21.8m y2 = 6.6m P2 = 145 kN x3 = 26.1m y3 = 4.45m P3 = 35 kN Momen do tải trọng HL93 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MHL93 = P1 × y1 + P2 × y2 + P3 × y3 =145 8.75 145 6.6 35 4.45 2381.5kN.m - Xếp xe quay đầu sang trái Trường hợp 1 P1 P2 P3 1 3 y y 2 y x1 = 13.2m y1 = 6.6m P1 = 35 kN x2 = 17.5m y2 = 8.75m P2 = 145 kN x3 = 21.8m y3 = 6.6m P3 = 145 kN Momen do tải trọng HL93 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MHL93 = P1 × y1 + P2 × y2 + P3 × y3 =35 6.6 145 8.75 145 6.6 2456.75kN.m Trường hợp 2 P1 P2 P3 1 y 2 y 3 y x1 = 18.9m y1 = 4.45m P1 = 35 kN x2 = 13.2m y2 = 6.6m P2 = 145 kN x3 = 17.5m y3 = 8.75m P3 = 145 kN Momen do tải trọng HL93 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MHL93 = P1 × y1 + P2 × y2 + P3 × y3 =35 4.45 145 6.6 145 8.75 2381.5kN.m Momen lớn nhất do tải trọng xe thiết kế HL93 tác dụng lên dầm chủ là max MHL93 = 2456.75 kN.m SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 30
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG + Xếp tải tính V Vị trí bất lợi nhất khi xếp tải tính V: Trục sau bánh xe đặt tại mặt cắt đang xét. Trục sau xe đặt tại vị trí cách gối đoạn x = 17.5 m P1 P2 P3 1 y 3 y 2 y y’1 = 0.5 m P1 = 145 kN y’2 = 0.377 mP2 = 145 kN y’3 = 0.254 mP3 = 35 kN Lực cắt do tải trọng HL93 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp VHL93 = P1 × y'1 + P2 × y'2 + P3 × y'3 =145 0.5 145 0.38 35 0.25 136.1 kN * Xếp xe 2 trục thiết kế P1 = 110 kN P2 = 110 kN Khoảng cách 2 trục là 1.2m + Xếp tải tính M: P2 P1 2 1 y y Vị trí bất lợi nhất khi xếp tải tính M: Trục bánh xe đặt tại mặt cắt đang xét. Trục sau xe đặt tại vị trí cách gối đoạn x = 17.5 m y1 = 8.75 m y2 = 8.15 m Momen do tải trọng xe 2 trục gây ra tại mặt cắt giữa nhịp M2truc = P1 × y1 + P2 × y2 =110 8.75 110 8.15 1859 kN.m + Xếp tải tính V SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 31
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG P1 P2 ' 1 y ' 2 y Vị trí bất lợi nhất khi xếp tải tính V: Trục bánh xe đặt tại mặt cắt đang xét. Trục sau xe đặt tại vị trí cách gối đoạn x = 17.5 y’1 = 0.5 y’2 = 0.47 Lực cắt do tải trọng xe 2 trục gây ra tại mặt cắt giữa nhịp V2truc = P1 × y'1 + P2 × y'2 =110 0.5 110 0.47 106.2 kN * Xét cho tải trọng làn, tải trọng người bộ hành: + Xếp tải tính M làn PL Momen do tải trọng làn gây ra tại mặt cắt giữa nhịp Mlan = wlan M = 9.3 153 = 1424 kN.m Momen do tải trọng người bộ hành gây ra tại mặt cắt giữa nhịp Mbh = wPL M = 4.5 153 = 689 kN.m + Xếp tải tính V làn PL Lực cắt do tải trọng làn gây ra tại mặt cắt giữa nhịp Vlan = wlan V + = 9.3 4.375 = 40.69 kN Lực cắt do tải trọng người bộ hành gây ra tại mặt cắt giữa nhịp Vbh = wPL V + = 4.5 4.375 = 19.7 kN * Xét tĩnh tải tác dụng SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 32
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG + Giai đoạn 1: Momen do tải trọng bản thân dầm chủ gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MDCdc = DCdc M = 17.07 153 = 2614 kN.m Lực cắt do tải trọng bản thân dầm chủ gây ra tại mặt cắt giữa nhịp   VDCdc = DCdc V + V - = 17.07 4.375-4.375 = 0 kN Momen do tải trọng bản thân GĐ2 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MDC2 = DC2 M = 26.84 153 = 4110 kN.m Lực cắt do tải trọng bản thân GĐ2 gây ra tại mặt cắt giữa nhịp   VDC2 = DC2 V + V - = 26.84 4.375-4.375 = 0 kN Momen do tải trọng bản thân lớp phủ mặt cầu và các bộ phận phi kết cấu gây ra tại mặt cắt giữa nhịp MDW = DW M = 1.489 153 = 228 kN.m Lực cắt do tải trọng bản thân lớp phủ mặt cầu và các bộ phận phi kết cấu gây ra tại mặt cắt giữa nhịp   VDW = DW V + V - = 1.489 4.375-4.375 = 0 kN V.3.1.3 Tổng hợp nội lưc tại mặt cắt giữa nhịp ở TTGH cường độ * Nội lực do tĩnh tải Momen do tĩnh tải tác dụng tại mặt cắt giữa nhịp DC+DW M = ×  DC × MDCdc + MDC2 +  DW × MDW =0.95 1.25 2614 4110 1.5 228 8310 kN.m Lực cắt do tĩnh tải tác dụng tại mặt cắt giữa nhịp DC+DW V = ×  DC × VDCdc + VDC2 +  DW × VDW =0.95 1.25 0 0 1.5 0 0 kN * Nội lực do hoạt tải + Momen do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành M =  LL × gMb_LL × MHL93 × IM +  lan × gMb_lan × Mlan +  PL × gMb_bh × Mbh 0.95 1.75 0.202 2456 1.25 1.75 0.489 1424 1.75 1.725 689 4165kN.m + Lực cắt do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành V =  LL × gVb_LL × VHL93 × IM +  lan × gVb_lan × Vlan +  PL × gVb_bh × Vbh 0.95 1.75 0.202 136.086 1.25 1.75 0.489 40.688 1.75 1.725 19.688 146.637 kN + Momen do hoạt tải xe 2 trục + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành M =  LL × gMb_LL × M2truc × IM +  lan × gMb_lan × Mlan +  PL × gMb_bh × Mbh 0.95 1.75 0.202 1859 1.25 1.75 0.489 1424 1.75 1.725 689 3914 kN.m + Lực cắt do hoạt tải xe 2 trục + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành V =  LL × gVb_LL × V2truc × IM +  lan × gVb_lan × Vlan +  PL × gVb_bh × Vbh 0.95 1.75 0.202 106.229 1.25 1.75 0.489 40.688 1.75 1.725 19.688 134.114 kN SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 33
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Nội lực lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp ở TTGH cường độ M = 4165 + 8310 = 12475 kN.m V = 146.637 + 0 = 146.637 kN V.3.1.4 Tổng hợp nội lưc tại mặt cắt giữa nhịp ở TTGH sử dụng * Nội lực do tĩnh tải Momen do tĩnh tải tác dụng tại mặt cắt giữa nhịp MDC+DW = M + M + M DCdc DC2 DW = 2614 4110 228 6952 kN.m Lực cắt do tĩnh tải tác dụng tại mặt cắt giữa nhịp DC+DW V = VDCdc + VDC2 + VDW = 0 0 0 0 kN * Nội lực do hoạt tải + Momen do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành M = gMb_LL × MHL93 × IM + gMb_lan × Mlan + gMb_bh × Mbh 0.202 2456 1.25 0.489 1424 1.725 689 2505kN.m + Lực cắt do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành V = gVb_LL × VHL93 × IM + gVb_lan × Vlan + gVb_bh × Vbh 0.202 136.086 1.25 0.489 40.688 1.725 19.688 88.203kN + Momen do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành M = gMb_LL × MHL93 × IM + gMb_lan × Mlan + gMb_bh × Mbh 0.202 1859 1.25 0.489 1424 1.725 689 2354 kN.m + Lực cắt do hoạt tải HL93 + tải trọng làn + tải trọng người bộ hành V = gVb_LL × VHL93 × IM + gVb_lan × Vlan + gVb_bh × Vbh 0.202 106.229 1.25 0.489 40.688 1.725 19.688 80.670 kN Nội lực lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp ở TTGH sử dụng M = 2505 + 6952 = 9458 kN.m V = 88.203 + 0 = 88.203 kN Tương tự ta lập bảng tính nội lực các mặt cắt cịn lại BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC CÁC MẶT CẮT TRÊN DẦM BIÊN Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67m 17.5 m GĐ1 Dầm chủ 0 233.541 392.723 1960.580 2323.651 2614.107 Lớp phủ 0 20.366 34.248 170.975 202.637 227.966 DCb 0 367.217 617.512 3082.788 3653.675 4110.384 Ms Làn 0 127.224 213.940 1068.047 1265.833 1424.063 (kN.m) GĐ2 Bộ hành 0 61.560 103.519 516.797 612.500 689.063 HL93 0 122.229 208.234 1267.313 1655.722 2456.750 2 trục 0 168.960 284.037 1410.750 1667.111 1859.000 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 34
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG LL + IM 0 211.066 354.908 1769.970 2096.508 2505.224 Tổng GĐ2 0 598.649 1006.667 5023.732 5952.820 6843.574 DC+DW 0.000 832.190 1399.390 6984.313 8276.470 9457.681 +(LL+IM) Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67m 17.5 m GĐ1 Dầm chủ 0 277.330 466.358 2328.189 2759.335 3104.252 Lớp phủ 0 29.022 48.803 243.639 288.757 324.852 DCb 0 436.070 733.295 3660.811 4338.739 4881.081 Làn 0 211.510 355.675 1775.628 2104.448 2367.504 Mu GĐ2 Bộ hành 0 102.344 172.101 859.175 1018.281 1145.566 HL93 0 203.205 346.189 2106.907 2752.638 4084.347 (kN.m) 2 trục 0 280.896 472.212 2345.372 2771.572 3090.588 LL + IM 0 350.898 590.034 2942.574 3485.445 4164.934 Tổng GĐ2 0 815.990 1372.132 6847.024 8112.941 9370.867 h(1,25DC+1,5DW 0.000 1093.320 1838.491 9175.213 10872.276 12475.119 +1,75(LL+IM) Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67m 17.5 m GĐ1 Dầm chủ 298.755 285.098 275.401 149.378 99.585 0.000 Lớp phủ 26.053 24.862 24.017 13.027 8.684 0.000 DCb 469.758 448.284 433.037 234.879 156.586 0.000 Làn 162.750 155.395 150.276 91.547 72.333 40.688 Vs GĐ2 Bộ hành 78.750 75.191 72.714 44.297 35.000 19.688 (kN) HL93 298.586 291.157 285.883 217.336 190.252 136.086 2 trục 216.229 211.200 207.630 161.229 142.895 106.229 LL + IM 290.806 279.194 271.086 176.037 143.767 88.203 Tổng GĐ2 786.617 752.340 728.140 423.943 309.037 88.203 Tổng Vs 1085.372 1037.438 1003.541 573.321 408.622 88.203 Vu h(1,25DC+1,5DW 1433.200 1370.479 1326.174 767.530 555.590 146.637 (kN) +1,75(LL+IM) V.3.2. Nội lực dầm giữa Chiều dài nhịp tính tốn Ltt = 35 m Tải trọng người bộ hành (PL): wPL = 4.5 kN/m Tải trọng làn: wlan = 9.3 kN/m Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang: Người bộ Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế Tải trọng làn hành SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 35
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Mơmen 0.524 0.524 0.524 0.524 Lực cắt 0.718 0.718 0.718 0.718 + Tĩnh tải GĐ 1: DCdc = 17.07 kN/m + Tĩnh tải GĐ 2: DC2 = 12.3 kN/m + Tải trọng bản thân của lớp phủ mặt cầu và các bộ phận phi kết cấu (DW): DWb = 7.71 kN/m BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT TRÊN DẦM GIỮA Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67 m 17.5 m GĐ1 Dầm chủ 0 233.541 392.723 1960.580 2323.651 2614.107 Lớp phủ 0 105.474 177.365 885.457 1049.430 1180.609 DCb 0 170.566 286.824 1431.907 1697.075 1909.209 Làn 0 127.224 213.940 1068.047 1265.833 1424.063 GĐ2 Bộ hành 0 61.560 103.519 516.797 612.500 689.063 Ms HL93 0 122.229 208.234 1267.313 1655.722 2456.750 (kN.m) 2 trục 0 168.960 284.037 1410.750 1667.111 1859.000 LL + IM 0 209.659 352.506 1755.061 2076.869 2717.318 Tổng GĐ2 0 485.699 816.696 4072.425 4823.374 5807.136 DC+DW 0.000 719.240 1209.418 6033.005 7147.025 8421.243 +(LL+IM) Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67 m 17.5 m GĐ1 Dầm chủ 0 277.330 466.358 2328.189 2759.335 3104.252 Lớp phủ 0 150.301 252.746 1261.776 1495.438 1682.368 DCb 0 202.548 340.604 1700.389 2015.276 2267.186 Làn 0 211.510 355.675 1775.628 2104.448 2367.504 Mu GĐ2 Bộ hành 0 102.344 172.101 859.175 1018.281 1145.566 HL93 0 203.205 346.189 2106.907 2752.638 4084.347 (kN.m) 2 trục 0 280.896 472.212 2345.372 2771.572 3090.588 LL + IM 0 348.558 586.041 2917.789 3452.795 4517.541 Tổng GĐ2 0 701.406 1179.391 5879.954 6963.509 8467.095 h(1,25DC+1,5DW 0.000 978.736 1645.749 8208.143 9722.844 11571.347 +1,75(LL+IM) Loại tải Mặt cắt Nội lực Giai đoạn trọng 0 m 0.8 m 1.368 m 8.75 m 11.67 m 17.5 m Vs GĐ1 Dầm chủ 298.755 285.098 275.401 149.378 99.585 0.000 (kN) GĐ2 Lớp phủ 134.927 128.759 124.379 67.463 44.976 0.000 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 36
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG DCb 218.195 208.221 201.139 109.098 72.732 0.000 Làn 162.750 155.395 150.276 91.547 72.333 40.688 Bộ hành 78.750 75.191 72.714 44.297 35.000 19.688 HL93 298.586 291.157 285.883 217.336 190.252 136.086 2 trục 216.229 211.200 207.630 161.229 142.895 106.229 LL + IM 441.312 426.811 416.625 292.551 247.780 165.462 Tổng GĐ2 794.434 763.790 742.143 469.112 365.487 165.462 Tổng Vs 1093.189 1048.888 1017.544 618.490 465.072 165.462 Vu h(1,25DC+1,5DW 1539.831 1478.870 1435.771 889.441 680.651 275.080 (kN) +1,75(LL+IM) TÍNH TỐN SƠ BỘ CÁP DỰ ỨNG LỰC I. TÍNH DIỆN TÍCH CỐT THÉP I.1. Các đặc trưng của vật liệu I.1.1. Cốt thép dự ứng lực Dùng loại tao tự chùng thấp: Dps = 15.2 mm Loại tao thép cĩ độ tự chùng thấp Cường độ chịu kéo tiêu chuẩnf pu = 1860 MPa Hệ số qui đổi ứng suất: f1 = 0.9 Cấp của thép: 270 Giới hạn chảy (TCN 5.9.4.4.1): fpy = 0.9 × fpu = 0.9 ×1860 = 1674 MPa Ứng suất trong thép dự ứng lực khi kích: fpj = 0.75× fpu = 0.75×1860 = 1395 MPa 2 Diện tích 1 tao cáp: Aps = 143.3 mm Modul đàn hồi của cáp: Ep = 197000 MPa (TCN 5.4.4.1) I.1.2. Cốt thép thường Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh fy = 420 MPa Modun dàn hồiE s = 200000 MPa I.1.3. Vật liệu bêtơng Cường độ chịu nén của bêtơng ở 28 ngày tuổi: fc’ = 50 MPa Cường độ chịu nén của bêtơng khi tạo ứng suất trước: ' ' fci = 0.85× fc = 0.85× 50 = 42.5 MPa Tỷ trọng của bêtơng: 3 3 gc = 2400 kG/m = 24 kN/m Mơđun đàn hồi của BT dầm: SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 37
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 1.5 ' 1.5 Ec = 0.043× c × fc = 0.043× 2400 × 50 = 35750MPa Mođun đàn hồi của bêtơng làm dầm lúc căng kéo: Eci = 0.85 Ec = 0.85 35750 = 30387 MPa Hệ số quy đổi hình khối ứng suất: 50-28 β1 0.85- 0.05 0.693 0.65 7 Cường độ chịu kéo khi uốn: ' fr = 0.63× fc = 0.63× 50 = 4.455 MPa Hệ số quy đổi cốt thép về bêtơng: E 200000 n = s = = 5.6 Ec 35749.5 I.2 Tính tốn tích cốt thép dự ứng lực Momen tính tốn (Lấy bằng momen tính tốn lớn nhất theo TTGH cường độ) Mu= 12475.119 kN.m Đối với cấu kiện BTCT chịu uốn và chịu kéo DƯL thì hệ số sức kháng f = 1 Ta cĩ: Aps: diện tích mặt cắt ngang cốt thép dự ứng lực Apsg: diện tích mặt cắt ngang cốt thép DƯL tính theo kinh nghiệm Cĩ thể tính gần đúng diện tích cốt thép theo cơng thức kinh nghiệm sau: 6 Mu 12475.119 10 2 Apsg = = 5146 mm 0.85× fpu × 0.9 × H 0.85×1860 × 0.9 ×1.75 Aps Apsg Số tao cáp DƯL cần thiết theo cơng thức trên là Apsg 5136 ncg = 35.9 tao Aps1 143.3 Vậy chọn nc = 39 tao thép 15.2 mm Diện tích cáp DƯL 2 2 A ps = 39 ×143.3 = 5589 mm = 55.89 cm Ta chia cáp thành 3 bĩ mỗi bĩ 13 tao Diện tích mỗi bĩ là: 1863 mm2 = 18.63 cm2 Đường kính ống gen là: f = 96 mm Diện tích ống gen Agen = 7235 mm2 = 72.35 cm2 II.TÍNH TỐN MẤT MÁT ỨNG SUẤT Tổng mất mát ứng suất trong dầm DƯL kéo sau : fPT fPF fPA fPES fPSR fPCR fPR2 Trong đĩ: DfPT: tổng mất mát ứng suất (MPa) DfPF: mất mát ứng suất do ma sát (MPa) DfPA: mất mát do thiết bị neo (MPa) DfPES: mất mát do đàn hồi(MPa) DfPSR: mất mát do co ngĩt(MPa) DfPCR: mất mát do từ biến của bêtơng (MPa) DfPR2: mất mát do tự chùng nhão của cốt thép dự ứng lực (MPa) II.1. Tính mất ứng suất tức thời II.1.1 Mất mát do ma sát : DfPF SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 38
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG I.1.2 Mất mát do ép sít neo : DfPA II.1.3 Mất mát do nén đàn hồi: DfPES II.2. Các mất mát ứng suất theo thời gian II.2.1. Mất mát ƯS do co ngĩt II.2 Mất mát do từ biến: DfPCR II.2.3.Mất mát do trùng nhão: DfPR2 BẢNG TỔNG HỢP MẤT MÁT ỨNG SUẤT TẠI CÁC MẶT CẮT Df Df Df Df Df Df Df M/c pF pFA pES pSR pCR pR2 pT (Mpa (Mpa) (Mpa (Mpa (Mpa (Mpa (Mpa 0 0.322 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 374.009 1 0.736 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 374.423 2 1.341 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 375.028 3 17.253 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 390.940 4 19.909 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 393.596 5 40.394 33.541 49.849 33.500 196.943 59.854 414.081 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 39
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM THÉP LIÊN HỢP BTCT I. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM THÉP LIÊN HỢP BTCT 50 300 50 0 0 0 5 2 2 5 2 0 5 0 5 8 1 5 0 20 2 0 5 6 1 1 5 2 5 0 200 240 2 5 50 400 50 500 I.1. Phần dầm thép Số hiệu thép dầm: M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM). Thép hợp kim thấp cường độ cao. - Chiều rộng cánh trên: bc = 300 mm - Bề dày cánh trên: tc = 25 mm - Chiều cao dầm thép: d = 1600 mm - Chiều cao sườn dầm: D =1525 mm - Chiều dày sườn: tw = 20 mm - Chiều rộng cánh dưới dầm: bf = 400 mm - Bề dày cánh đưới dầm: tf = 25 mm - Chiều rộng bản phủ: b’f = 500 mm - Bề dày bản phủ: t’f = 25 mm I.2. Phần bản bê tơng cốt thép ' - Bản làm bằng bê tơng cĩ: fc =50 MPa - Bề dày bản bê tơng: ts = 200 mm - Chiều cao đoạn vút bê tơng: th = 50 mm SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 40
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG - Gĩc nghiêng phần vút: 450 II. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN: II.1. Giai đoạn I (tiết diện dầm thép): + Xác định tiết diện mặt cắt ngang dầm: ' ' As = bc tc + D tw + bf tf + bf tf = 300 25+1525 20 + 400 25+ 500 25 = 60500 mm2 + Xác định momen quán tính của tiết diện: Chọn trục X’-X đi qua mép trên của tiết diện Mơđun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm thép đối với trục X'_X: Sx'-x = AiYi ' tc D tf ' ' tf = bctc + Dtw + tc + bf tf D + tc + + bf tf d - 2 2 2 2 25 1525 25 = 300 25 +1525 20 + 25 + 400 25 1525+ 25+ + 2 2 2 25 + 500 25 25+1525+ 25+ 2 = 59581250 mm3 +Khoảng cách từ trục X’-X tới trọng tâm của tiết diện: SX'_X 59581250 Y0 = = = 985 mm As 60500 + Xác định momen quán tính của tiết diện dầm thép: 2 Inc =(Ii +ai Ai ) ai: là khoảng cách từ trọng tâm các tiết diện thành phần đến trục XNC_XNC t 25 a = Y - c = 985- = 972 mm 1 0 2 2 D 1525 a2 = Y0 - tc + = 985- 25+ = 197 mm 2 2 tf 25 a3 = Y0 - tc + D + = 985- 25+1525+ = 578 mm 2 2 ' tf 25 a4 = Y0 - tc + D + tf + = 985- 25+1525+ 25+ = 603 mm 2 2 Momen quán tính của tiết diện dầm thép 2 Inc = (Ii + ai Ai ) 3 3 300 × 25 2 20 ×1525 2 = + 972 × 300 × 25 + +197 ×1525× 20 + 12 12 3 3 400 × 25 2 500 × 25 2 + + 577 × 400 × 25 + + 603 × 500 × 25 12 12 = 22068027075 mm4 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép) I 22068027075 Sb = nc = = 35872125 mm3 nc yb 1600 -985 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép) SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 41
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG t Inc Inc 22068027075 3 Snc = t = = = 22408319 mm y Y0 985 II.2. Dầm giữa giai đoạn II (tiết diện liên hợp) Trong tiết diện dầm liên hợp thép_bêtơng cốt thép cĩ 2 loại vật liệu chính: + Thép: Thép dầm chủ + cốt thép dọc trong bản mặt cầu. + Bêtơng: bản bêtơng. Hai loại vật liệu này cĩ mođun đàn hồi khác nhau, vì vậy cĩ thể xác định các đặc trưng hình học chung cho tiết diện, khi tính tốn ta phải đưa vào các hệ số tính đổi cĩ giá trị bằng tỉsố mođun giữa 2 loại vật liệu để quy đổi phần vật liệu bêtơng trong tiết diện thành vật liệu thép: Ở đây bản làm bằng bêtơng cĩ f c' = 50MPa, theo điều 6.10.3.1.1.1b-22TCN.272-05 ta cĩ giá trị tỷ số mođun đàn hồi: n = 6 II.2.1. Xác định chiều rộng cĩ hiệu của bản cánh (bi) Theo điều 4.6.2.6-22TCN.272-05 chiều rộng hữu hiệu của bản bêtơng dầm giữa trong tác dụng liên hợp được xác định như sau: Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trị số nhỏ nhất của L 35000 tt = = 8750 mm 4 4 bi = min 12ts + max(tw ,bc/2) = 12 × 200 + max(20;300/2) = 2550mm S = 2100 b i = 2100 mm II.2.2. Tiết diện liên hợp ngắn hạn + Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở trên) 2 As = 60500 mm Số thanh cốt thép dọc bản: 22 thanh Diện tích phần cốt thép dọc bản: 3.14 ×142 3.14 ×142 A = 11× +10 × = 3385 mm2 ct 4 4 Diện tích phần bản bêtơng: A 2100 × 200 + 300 50 + 502 A = c = = 72917 mm2 c-td n 6 Diện tích mặt cắt ngang dầm: 2 Ad = As + Act + Ac-cd = 60500 + 3385+ 72917 = 136802 mm + Xác định trục trung hịa của tiết diện liên hợp Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = A Y + A Y X'NC -XNC i i c-td c-td ct ct Trong đĩ: Yct:khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến trục trục Y0 t 200 Y = Y + t + s = 985+ 50 + = 1135 mm ct 0 h 2 2 Yc_tđ: khoảng cách từ trọng tâm bản bêtơng đến trục trung hồ Y0 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 42
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG ts t h 1 1 bits + bct h ts + + 2 × t ht h ts + 2 2 2 3t Y = t + t - h + Y c-td s h 1 0 b t + b t + × 2t2 i s c h 2 h 200 50 2 1 2000 × 200 × + 300 × 50 × 200 + + 50 × 200 + 2 2 3× 50 = 200 + 50 - + 985 2000 × 200 + 300 × 50 + 502 = 1130 mm Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = 72917 1130 + 3385 1135 = 86227001 mm3 X'NC -XNC i i ' Khoảng cách từ trục XNC -XNC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hịa của tiết diện liên hợp S ' ' XNC -XNC 86227001 Y0 = as = = = 630 mm Ad 136802 + Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hồ của nĩ (X’ST_XST) 1 I = I + a2A = I + a2A + (I + a2 A )+ A a2 ST  i i i NC s s n  ci ci ci ct ct = 65439006671 mm4 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện ( xét tại đỉnh bản bêtơng): I n 65439006671× 6 St-c = ST = = 649511132 mm3 ST yt-c 605 yt_c: khoảng cách từ đỉnh bản bêtơng đến trục trung hồ của tiết diện liên hợp t_c ' y = Y0 -Y0 + t h + ts = 985-630 + 50 + 200 = 605 mm + Xác định mơmen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tơng): I n 65439006671× 6 Sb-c = ST = = 1107549401mm3 ST yb-c 985-630 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép): I 65439006671 St = ST = = 184591567 mm3 ST yt 985-630 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép): b IST IST 65439006671 3 SST = b = ' = = 52540647 mm y d -Y0 + Y0 1600 -985+ 630 II.2.3. Tiết diện liên hợp dài hạn + Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở trên) 2 As = 60500 mm Số thanh cốt thép dọc bản: 22 thanh Diện tích phần cốt thép dọc bản: 3.14 ×142 3.14 ×142 A = 11× +10 × = 3385 mm2 ct 4 4 Diện tích phần bản bêtơng: A 2100 × 200 + 300 50 + 502 A = c = = 24306 mm2 c-td 3n 3 6 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 43
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Diện tích mặt cắt ngang dầm: 2 Ad = As + Act + Ac-cd = 60500 + 3385+ 24306 = 88190 mm + Xác định trục trung hịa của tiết diện liên hợp Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = A Y + A Y X'NC -XNC i i c-td c-td ct ct Trong đĩ: Yct:khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến trục trục Y0 t 200 Y = Y + t + s = 985+ 50 + = 1135 mm ct 0 h 2 2 Yc_tđ: khoảng cách từ trọng tâm bản bêtơng đến trục trung hồ Y0 ts t h 1 1 bits + bct h ts + + 2 × t ht h ts + 2 2 2 3t Y = t + t - h + Y c-td s h 1 0 b t + b t + × 2t2 i s c h 2 h 200 50 2 1 2100 × 200 × + 300 × 50 × 200 + + 50 × 200 + 2 2 3× 50 = 200 + 50 - + 985 2100 × 200 + 300 × 50 + 502 = 1130 mm Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = 24306 1130 + 3385 1135 = 31303170 mm3 X'NC -XNC i i ' Khoảng cách từ trục XNC -XNC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hịa của tiết diện liên hợp S ' " XNC -XNC 31303170 Y0 = as = = = 355 mm Ad 88190 + Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hồ của nĩ (X’LT_XLT) 1 I = I + a2A = I + a2A + (I + a2 A )+ A a2 LT  i i i NC s s 3n  ci ci ci ct ct = 46436542042 mm4 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện ( xét tại đỉnh bản bêtơng): I 3n 46436542042 3× 6 St-c = LT = = 949984645 mm3 LT yt-c 880 yt_c: khoảng cách từ đỉnh bản bêtơng đến trục trung hồ của tiết diện liên hợp t_c " y = Y0 -Y0 + t h + ts = 985-355+ 50 + 200 = 880 mm + Xác định mơmen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tơng): I 3n 46436542042 3 6 Sb-c = lT = = 1327043782 mm3 LT yb-c 985-355 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép): I 46436542042 St = LT = = 73724655 mm3 LT yt 985-355 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép): b ILT ILT 46436542042 3 SLT = b = ' = = 47866037 mm y d -Y0 + Y0 1600 -985+ 355 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 44
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG II.3. Tiết diện dầm biên giai đoạn II II.3.1. Xác định chiều rộng cĩ hiệu của bản cánh: Chiều rộng của bản bêtơng tham gia làm việc với dầm thép. Theo điều 4.6.2.6.1 22TCN 272-05 qui định: L 35000 tt = = 4375 mm 8 8 b t b 20 300 b = i + min 6t + max( w , c ) = 6 × 200 + max( ; ) = 1275mm e 2 s 2 4 2 4 S = 1200 mm hang be = 2250 II.3.2. Tiết diện liên hợp ngắn hạn + Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở trên) 2 As = 60500 mm Số thanh cốt thép dọc bản: 22 thanh Diện tích phần cốt thép dọc bản: 3.14 ×142 3.14 ×142 A = 11× +10 × = 3385 mm2 ct 4 4 Diện tích phần bản bêtơng: A 2250 × 200 + 300 50 + 502 A = c = = 77917 mm2 c-td n 6 Diện tích mặt cắt ngang dầm: 2 Ad = As + Act + Ac-cd = 60500 + 3385+ 77917 = 141802 mm + Xác định trục trung hịa của tiết diện liên hợp Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = A Y + A Y X'NC -XNC i i c-td c-td ct ct Trong đĩ: Yct:khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến trục trục Y0 t 200 Y = Y + t + s = 985+ 50 + = 1135 mm ct 0 h 2 2 Yc_tđ: khoảng cách từ trọng tâm bản bêtơng đến trục trung hồ Y0 ts t h 1 1 bets + bct h ts + + 2 × t ht h ts + 2 2 2 3t Y = t + t - h + Y c-td s h 1 0 b t + b t + × 2t2 e s c h 2 h 200 50 2 1 2250 × 200 × + 300 × 50 × 200 + + 50 × 200 + 2 2 3× 50 = 200 + 50 - + 985 2250 × 200 + 300 × 50 + 502 = 1130 mm Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = 72917 1130 + 3385 1135 = 91901072 mm3 X'NC -XNC i i ' Khoảng cách từ trục XNC -XNC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hịa của tiết diện liên hợp SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 45
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG S ' " XNC -XNC 91901072 Y0 = as = = = 648 mm Ad 141802 + Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hồ của nĩ (X’ST_XST) 1 I = I + a2A = I + a2A + (I + a2 A )+ A a2 ST  i i i NC s s n  ci ci ci ct ct = 66683436163 mm4 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện ( xét tại đỉnh bản bêtơng): I n 66683436163× 6 St-c = ST = = 681930212 mm3 ST yt-c 587 yt_c: khoảng cách từ đỉnh bản bêtơng đến trục trung hồ của tiết diện liên hợp t_c ' y = Y0 -Y0 + t h + ts = 985-648+ 50 + 200 = 587 mm + Xác định mơmen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tơng): I n 66683436163× 6 Sb-c = ST = = 1188237084 mm3 ST yb-c 985-648 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép): I 66683436163 St = ST = = 198039514 mm3 ST yt 985-648 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép): b IST IST 66683436163 3 SST = b = ' = = 52785860 mm y d -Y0 + Y0 1600 -985+ 648 II.2.3. Tiết diện liên hợp dài hạn + Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm: Diện tích phần dầm thép: (đã tính ở trên) 2 As = 60500 mm Số thanh cốt thép dọc bản: 22 thanh Diện tích phần cốt thép dọc bản: 3.14 ×142 3.14 ×142 A = 11× +10 × = 3385 mm2 ct 4 4 Diện tích phần bản bêtơng: A 2250 × 200 + 300 50 + 502 A = c = = 25972 mm2 c-td 3n 3 6 Diện tích mặt cắt ngang dầm: 2 Ad = As + Act + Ac-cd = 60500 + 3385+ 25972 = 89857 mm + Xác định trục trung hịa của tiết diện liên hợp Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = A Y + A Y X'NC -XNC i i c-td c-td ct ct Trong đĩ: Yct:khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến trục trục Y0 t 200 Y = Y + t + s = 985+ 50 + = 1135 mm ct 0 h 2 2 Yc_tđ: khoảng cách từ trọng tâm bản bêtơng đến trục trung hồ Y0 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 46
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG ts t h 1 1 bets + bct h ts + + 2 × t ht h ts + 2 2 2 3t Y = t + t - h + Y c-td s h 1 0 b t + b t + × 2t2 e s c h 2 h 200 50 2 1 2250 × 200 × + 300 × 50 × 200 + + 50 × 200 + 2 2 3× 50 = 200 + 50 - + 985 2250 × 200 + 300 × 50 + 502 = 1130 mm Mođun mặt cắt (momen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục XNC_XNC S = A Y = 25972 1130 + 3385 1135 = 33194527 mm3 X'NC -XNC i i ' Khoảng cách từ trục XNC -XNC (Trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hịa của tiết diện liên hợp S ' " XNC -XNC 33194527 Y0 = as = = = 369 mm Ad 89857 + Xác định momen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hồ của nĩ (X’LT_XLT) 1 I = I + a2A = I + a2A + (I + a2 A )+ A a2 LT  i i i NC s s 3n  ci ci ci ct ct = 47436944209 mm4 + Xác định momen kháng uốn của tiết diện ( xét tại đỉnh bản bêtơng): I 3n 47436944209 3× 6 St-c = LT = = 986671359 mm3 LT yt-c 865 yt_c: khoảng cách từ đỉnh bản bêtơng đến trục trung hồ của tiết diện liên hợp t_c " y = Y0 -Y0 + t h + ts = 985-369 + 50 + 200 = 865 mm + Xác định mơmen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tơng): I 3n 47436944209 3 6 Sb-c = lT = = 1387496841 mm3 LT yb-c 985-369 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép): I 47436944209 St = LT = = 77083158 mm3 LT yt 985-369 + Xác định mơmen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép): b ILT ILT 47436944209 3 SLT = b = ' = = 48178879 mm y d -Y0 + Y0 1600 -985+ 369 BẢNG TỔNG HỢP CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ DẦM GIỮA Tiết diện dầm Tiết diện dầm liên hợp thép Đặc trưng ngắn hạn GĐ dài hạn GĐ I II GĐ II Diện tích tiết diện (mm2) 60500 136802 88190 Mơmen kháng uốn tại thớ dưới dầm 35872125 52540647 47866037 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 47
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG thép (mm3) Mơmen kháng uốn tại thớ trên dầm 22408319 184591567 73724655 thép (mm3) Mơmen kháng uốn tại mép dưới bản 1107549401 1327043782 bêtơng (mm3) Mơmen kháng uốn tại đỉnh bản 649511132 949984645 bêtơng (mm3) Mơmen quán tính của tiết diện (mm3) 22068027075 65439006671 46436542042 BẢNG TỔNG HỢP CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ DẦM BIÊN Tiết diện dầm Tiết diện dầm liên hợp thép Đặc trưng ngắn hạn GĐ dài hạn GĐ I II GĐ II Diện tích tiết diện (mm2) 60500 141802 89857 Mơmen kháng uốn tại thớ dưới dầm 35872125 52785860 48178879 thép (mm3) Mơmen kháng uốn tại thớ trên dầm 22408319 198039514 77083158 thép (mm3) Mơmen kháng uốn tại mép dưới bản 1188237084 1387496841 bêtơng (mm3) Mơmen kháng uốn tại đỉnh bản 681930212 986671359 bêtơng (mm3) Mơmen quán tính của tiết diện (mm3) 22068027075 66683436163 47436944209 III. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG NGANG CẦU III.1. Hệ số phân bố ngang cho dầm giữa III.1.1. Hệ số phân bố cho momen + Khi xếp 1 làn xe trên mặt cầu: SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 48
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 0.4 0.3 0.1 SI S S Kg mgm = 0.06 + × × 3 4300 L L × ts Trong đĩ: m: Hệ số làn xe. SI g m:Hệ số phân bố momen cho dầm trong trường hợp chỉ xếp 1 làn xe trên cầu. S: Khoảng cách giữa các dầm chủ. Ltt: Chiều dài tính tốn của kết cấu nhịp. ts: Chiều dày bản bêtơng mặt cầu. Kg: Tham số độ cứng dọc. Xác định theo 4.6.2.2.1: 2 Kg = n × INC + A × eg n: tỉ số giữa mođun đàn hồi của vật liệu dầm (EB) va mođun đàn hồi vật liệu bản mặt cầu. Bản mặt cầu làm bằng bêtơng cĩ fc’ = 50 MPa 1.5 ' ED = 0.043× c × fc = 0.043× 24001.5 × 50 = 35750 MPa Dầm chủ làm bằng thép cĩ EB = 200000 MPa E 200000 Vậy n = B = = 5.594 ED 35750 I: Momen quán tính của tiết diện phần dầm cơ bản. I = 22068027075 mm4 A: Diện tích tiết diện phần dầm cơ bản A = 60500 mm2 eg: Khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và trọng tâm bản mặt cầu: t 200 e = Y + t + s = 985+ 50 + = 1135mm g 0 h 2 2 2 Kg = 5.594 × 22068027075+ 60500 ×1135 = 559336628432 mm4 Vậy 0.4 0.3 0.1 SI 2100 2100 559336628432 mgm = 0.06 + × × 3 0.406 4300 35000 3500 × 200 + Khi xếp > 1 làn xe trên cầu 0.6 0.2 0.1 MI S S Kg mgm = 0.075+ × × 3 2900 L L × ts 0.6 0.2 0.1 2100 2100 559336628432 = 0.075+ × × 3 = 0.578 2900 35000 35000 × 200 MI gm : Hệ số phân bố mơmen cho dầm trong trường hợp xếp nhiều làn xe trên cầu III.1.2. Hệ số phân bố cho lực cắt + Khi xếp 1 làn xe trên mặt cầu: S 2100 mgSI = 0.36 + = 0.36 + = 0.636 v 7600 7600 Trong đĩ: SI g v: Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp 1 làn xe trên cầu SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 49
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG + Khi xếp >1 làn xe trên mặt cầu 2 2 MI S S 2100 2100 mgv = 0.2 + - = 0.2 + - = 0.745 3600 10700 3600 10700 MI gv : Hệ số phân bố lực cắt cho dầm trong trường hợp xếp >1 làn xe trên cầu III.2. Tính cho dầm biên III.2.1. Hệ số phân bố cho momen + Khi xếp 1 làn xe tren cầu: tính theo nguyên tắc địn bảy Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế 1.9m 0.6m 1.8m HL93 1 8 3 . 0 = 1 y 1 1 7 5 . 1 = 0 y Ta cĩ y0 = 1.571 y1 = 0.381 (Cự ly chiều ngang các bánh xe của xe tải va xe 2 trục là như nhau (1800mm), nên hệ số phân bố của 2 loại xe này là như nhau) y 0.381 gSE  1 0.19 momen 2 2 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 50
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Theo điều 3.6.1.1.2, trường hợp trên cầu chỉ cĩ 1 làn xe chất tải ta cĩ hệ số làn xe tương ứng là: m = 1.2 SE SE mgm = m × gm = 1.2 × 0.190 = 0.229 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 51
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG CHƯƠNG 4 A/.THIẾT KẾ TRỤ I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO. Cường độ chịu nén của bêtơng: fc’ = 30 MPa Khối lượng riêng của bêtơng: g = 24 kN/m3 Mực nước cao nhất: 3m Mực nước thấp nhất: 0.5m Mực nước thơng thuyền 1.5m II. TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU II.1. Tĩnh tải kết cấu nhịp II.1.1 Dầm biên + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.072 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCb = 26.843 kN/m DWb = 1.489 kN/m Xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối + Phản lực gối do dầm biên gây ra RDCb = (17.072 + 26.843)×17.5 = 768.513 kN RDWb = 1.489x17.5 = 26.053 kN II.1.2. Dầm giữa + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.072 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCg = 12.468 kN/m DWg = 7.710 kN/m Xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối + Phản lực gối do dầm biên gây ra RDCg = (17.072 +12.468)×17.5 = 516.95 kN RDWg = 7.710 ×17.5 = 134.927 kN Tổng nội lực do kết cầu phần trên RDC = 768.513× 2 + 516.95× 5-2 = 3087.878 kN RDW = 26.053× 2 +134.927 × 5-2 = 456.887 kN II.2. Tĩnh tải bản thân trụ SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 52
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 1080 106 217 217 217 217 106 80 80 80 80 80 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 0 0 1 0 5 190 700 190 0 0 0 6 5 9 0.0 m 0 0 2 -2.0 m SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 53
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 140 130 403540 5 1 0 0 1 0 5 0 5 0 6 6 9 240 120 240 0 0 2 600 Bề dày gối cầu: 10cm Khoảng cách 2 đầu dầm: 5cm Khoảng cách từ tim gối đếntim trụ: 37.5cm Kích thước ngang đá kê gối 130 cm Kích thước dọc đá kê gối 80 cm + Tĩnh tải xà mũ -6 DCxm1 = 1080 ×100 × 70 + 70 ×10 × 24 = 362.880 kN -6 DCxm2 = 1080 -190 50 120 ×10 × 24 = 128.160 kN + Thân trụ 2 120 -6 DCtt = 700 -120 120 3.14 600 ×10 × 24 = 1165.018 kN 4 + Bệ trụ -6 DCbt = 1080 × 600 × 200 ×10 × 24 = 3110.4 kN + Đá kê gối -6 DCkg = 15×130 × 80 ×10 × 24 5 = 18.72 kN + Gối cầu Trọng lượng 1 gối cầu: 0.5 kN DCgc = 0.5 5 2 = 5 kN Tổng tĩnh tải bản thân trụ DCt = 362.88+128.16+1165.018+3110.4+18.72+5 = 4790.178 kN II.3. Lực đẩy nổi * Xét tải mực nước thấp nhất SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 54
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG + Thân trụ Chiều sâu thân trụ: 0.5m 2 120 -4 B1 = 700 120 120 + 3.14 10 0.5 10 = 40.452 kN 4 + Bệ trụ Chiều sâu bệ trụ: 2m -2 B2 = 1080 × 600 × 200 ×10 × 2 10 = 1296 kN * Xét tải mực nước cao nhất + Thân trụ Chiều sâu thân trụ: 3m 2 120 -4 B3 = 700 120 120 + 3.14 10 3 10 = 242.71 kN 4 + Bệ trụ Chiều sâu bệ trụ: 2m -2 B4 = 1080 × 600 × 200 ×10 × 2 10 = 1296 kN * Xét tải mực nước thơng thuyền + Thân trụ Chiều sâu thân trụ: 1.5m 2 120 -4 B5 = 700 120 120 + 3.14 10 1.5 10 = 121.36 kN 4 + Bệ trụ Chiều sâu bệ trụ: 2m -2 B6 = 1080 × 600 × 200 ×10 × 2 10 = 1296 kN III. HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU III.1. Hoạt tải xe thiết kế SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 55
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 35 35 0.35 0.35 NHỊP 1 NHỊP 2 0.05 1.2 4.3 4.3 4.3 4.3 P3 P2 P1 P3 P2 P1 15 7 4 4 6 8 8 6 0 6 3 4 5 . . . 8 7 1 7 . . 0 0 0 1 0 9 0 0 . .  17.852 1 0  17.852 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HOẠT TẢI XE THIẾT KẾ Phản lực gối Ký Tải Tung độ ĐAH Phản lực gối (kN) do 1 làn xe hiệu trọng Nhịp 1 Nhịp 2 Nhịp 1 Nhịp 2 P1 35kN 0.583 0.764 25.500 33.438 Xe HL93 P2 145kN 0.460 0.887 83.375 160.795 P3 145kN 0.337 1.010 61.107 183.063 P1 110kN 1.010 0 138.875 Xe 2 trục P2 110kN 0.976 0 134.161 Làn q1 9.3kN 166.021 166.021 Người bộ hành q2 4.5kN 80.333 80.333 Số làn xe nhiều nhất trân cầu 2 trường hợp đặt tải Hệ số làn Số làn xe xếp lệch tâm 1 mỗi nhịp 2 làn 1 Độ lệch tâm so với tim cầu 1.00 2 làn trên nhịp 2 1 Độ lệch tâm của dãy bộ hành 4.25 2 làn lệch tâm 1.2 Trường hợp đặt tải Nhịp 1 Xe thiết kế HL93 2 trục Làn R1 mỗi nhịp 2 làn 339.964 0 332.043 672.007 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 56
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 2 làn trên nhịp 2 0 2 làn lệch tâm 203.979 0 199.226 403.204 Trường hợp đặt tải Nhịp 2 Xe thiết kế HL93 2 trục Làn R2 mỗi nhịp 2 làn 754.589 546.071 332.043 1086.63 2 làn trên nhịp 2 754.589 546.071 332.043 1086.63 2 làn lệch tâm 452.754 327.643 199.226 651.979 Nhịp 1 Nhịp 2 Người bộ hành Phản lực Phản lực 2 lề trên 2 nhịp 160.66575 160.66575 2 lề trên nhịp 2 160.66575 2 lề lệch tâm 80.333 80.333 Tổng phản lực và momen tại trụ do hoạt tải gây ra Trường hợp đặt tải Phản lực Momen Xe thiết kế kN kN.m mỗi nhịp 2 làn 1758.6387 155.48438 2 làn trên nhịp 2 1086.6318 407.48694 2 làn lệch tâm 1055.1832 1055.1832 Người bộ hành Phản lực Momen 2 lề trên 2 nhịp 321.332 0 2 lề trên nhịp 2 160.666 60.250 2 lề lệch tâm 160.666 682.829 III.2. Lực hãm do xe thiết kế (BR) Lực hãm được lấy bằng 25% của trọng lượng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo điều 3.6.1.1.1 và coi như đi cùng 1 chiều. Các lực này d8ược coi là tác dụng theo chiều nằm ngang cách mép đường 1.8m theo cà 2 chiều dọc để gây ra ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng 1 chiều trong tương lai BR = 25%× P × m × n n: tổng số làn xe trên cầu n = 2 m: hệ số làn m = 1 BR = 25%× 35+145+145 ×1× 2 = 162.5 kN Cánh tay địn đến đỉnh bệ d1 = 600 +150 +15+ 80 + 20 +16.5+10 +180 = 1072 cm Momen lực hãm tại mặt cắt đỉnh bệ 1071.5 M =162.5 =16741.19 kN.m 1 100 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 57
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Cánh tay địn đến đáy bệ d2 =1071.5+200=1271.5 cm Momen lực hãm tại mặt cắt đáy bệ 1271.5 M =162.5 =2066.19 kN.m 2 100 III.3. Lực va tàu Cầu được thiết kế theo cấp sơng VI nên theo điều 3.14.2 ta cĩ: Tấn trọng thiết kế + Tàu tự hành: 40 DWT Vận tốc va tàu thiết kế (quy định trong bảng 3.14.3-1) V = 2.5+ Vs trong đĩ: Vs: vận tốc bình quân năm của dịng chảy liền kề bộ phận cầu được xem xét Vs = 1.8 m/s V = 2.5+1.8 = 4.3 m/s Năng lượng va tàu KE 2 KE = 500 × CH × M × V KE: năng lượng va tàu (joule) M: lượng rẽ nước của tàu CH: hệ số khối lượng thuỷ động học V: vận tốc va tàu Mực nước khi đầy tải: 0.8m (TCN 3.14.2-2) Tĩnh khơng dưới sống tàu = MNTT - MNTN + 0.8 = 1.5- 0.5+ 0.8 = 0.2m (Tĩnh khơng dưới sống tàu phải lấy bằng khoảng cách giữa đáy tàu và đáy luồng) Khối lượng thuỷ động CH phải lấy theo + Nếu tĩnh khơng dưới sống tàu vượt quá 0.5 lần mớn nước CH = 1.05 (TCN 3.14.4-2) + Nếu tĩnh khơng dưới sống tàu ít hơn 0.1 lần mớn nước CH = 1.25 (TCN 3.14.4-3) Giá trị CH cĩ thể nội suy từ phạm vi trên cho các giá trị trung gian Với tĩnh khơng dưới sống tàu = 0.2m CH = 1.175 Năng lượng va tàu KE 2 2 KE = 500 × CH × M × V 500 1.175 40 4.3 434515J + Lực va tàu vào trụ (TCN 3.14.5-1) 5 5 Ps = 1.2 ×10 × V × DWT 1.2 10 4.3 40 3263471N=3263kN + Lực va theo phương dọc cầu 0.5Ps = 1631735 N + Chiều dài hư hỏng của mũi tàu Chiều dài nằm ngang của mũi tàu bị bẹp bởi va chạm với vật cứng phải được lấy như sau: 3 KE 3 as = 1.54 ×10 × 1.54 ×10 × 3263471 205 mm Ps Momen do lực va tàu tác dụng tại đáy bệ Cánh tay địn đến đáy bệ = 3.5m + Momen do lực va ngang Msn 3263471 3.5 11422147 N + Momen do lực va dọc SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 58
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Msd 1631735 3.5 5711073 N Momen do lực va tàu tác dụng tại đỉnh bệ Cánh tay địn đến đáy bệ = 1.5m + Momen do lực va ngang Msn 3263471 1.5 4895206 N.m + Momen do lực va dọc Msd 1631735 1.5 2447603 N.m III.4. Áp lực dịng chảy + Áp lực dịng chảy theo chiều dọc Ap lực nước chảy tác dụng theo chiều dọc của kết cấu phần dưới phải được tính theo cơng thức: -4 2 p = 5.14 ×10 × CD × V Trong đĩ: p: áp lực nước chảy (MPa) CD: hể số cản của trụ lấy theo bảng 3.7.3.1-1 CD = 0.7 V: vận tốc thiết kế tính theo lũ thiết kế cho xĩi ở TTGH cường độ và sử dụng và theo lũ kiểm tra xĩi khi tính theo TTGH đặc biệt p = 5.14 ×10-4 × 0.7 ×1.82 = 0.001166 MPa = 1.166 kN/m2 Mặt e Áp lực dịng chảy ngang cầu m/c II_II 2 2 chắn (m) S (m ) CD p kN/m WA (kN) M (kN.m) Thân 0.250 0.6 0.7 1.166 0.699 0.175 Bệ 0.000 0 1.4 2.332 0.000 0.000 MNTN Tổng 0.699 0.175 Thân 0.750 1.8 0.7 1.166 2.098 1.574 Bệ 0.000 0 1.4 2.332 0.000 0.000 MNTT Tổng 2.098 1.574 Thân 1.500 3.6 0.7 1.166 4.197 6.295 Bệ 0.000 0 1.4 2.332 0.000 0.000 MNCN Tổng 4.197 6.295 Mặt e Áp lực dịng chảy ngang cầu m/c III_III 2 2 chắn (m) S (m ) CD p kN/m WA (kN) M (kN.m) Thân 2.250 0.6 0.7 1.166 0.699 1.574 Bệ 1.000 12 1.4 2.332 27.978 27.978 MNTN Tổng 28.677 29.552 Thân 2.750 1.8 0.7 1.166 2.098 5.770 Bệ 1.000 12 1.4 2.332 27.978 27.978 MNTT Tổng 30.076 33.749 N M Thân 3.500 3.6 0.7 1.166 4.197 14.688 NC SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 59
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Bệ 1.000 12 1.4 2.332 27.978 27.978 Tổng 32.175 42.667 III.5. Áp lực giĩ Vùng tính giĩ: IV Tốc độ giĩ giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm VB = 59 m/s (TCN 3.8.1.1-1) Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu giĩ và độ cao mặt cầu S = 1.09 (TCN 3.8.1.1-2) Tốc độ giĩ thiết kế V = VB × S = 59 1.09 = 64.31m/s * Tác động giĩ lên xe cộ WL Theo điều 3.8.1.3 22TCN 272-05: khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng giĩ tác dụng vào kết cấu và xe cộ. Phải biểu thị tải trọng ngang của giĩ lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt đường. Phải biểu thị tải trọng giĩ lên xe cộ bằng tảitrọng phân bố 0.75 kN/m tác dụng nằm ngang song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800 mm so với mặt đường Tải trọng giĩ ngang:1.5 kN/m Tải trọng giĩ dọc 0.75 kN/m ÁP LỰC GIĨ TÁC DỤNG LÊN XE CỘ WL Momen tại Bề rộng đồn Tay địn tại Phương của Ap lực giĩ mặt cắt xe chắn giĩ mặt cắt (m) lực giĩ (kN) (kN.m) (m) II_II III_III II_II III_III Ngang cầu 35.7 53.55 10.72 12.72 573.8 680.9 Dọc cầu 7 5.25 10.72 12.72 56.25 66.75 * Tác động giĩ lên kết cấu WS + Tải trọng giĩ ngang 2 PD = 0.0006 × V × At × Cd 1.8× At Trong đĩ: V: vận tốc giĩ thiết kế At: Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng giĩ ngang Cd: hệ số cản, tra TCN 3.8.1.2.1-1 b: chiều rộng tồn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can b = 10.8 m d: chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc nếu cĩ d = H + hf + hlc = 170 + 20 + 79 /100 = 2.69 m H: chiều cao dầm chính hf: bề dày bản mặt cầu hlc: chiều cao gờ lan can Tỷ số b/d = 4.015 Cd = 1.4 ÁP LỰC GIĨ TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU WS SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 60
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Tay địn tại Momen tại mặt Diện tích chắn giĩ Ap lực Bộ phận mặt cắt (m) cắt (kN.m) m2 giĩ (kN) II_II III_III II_II III_III Nhịp 1 Lan can 35.7 0.79 28.203 97.9787 9.145 11.15 896 1092 Bản mặt cầu 35.7 0.2 7.14 24.8047 8.65 10.65 214.6 264.2 Dầm chính 35.7 1.7 60.69 210.84 8.15 10.15 1718 2140 Nhịp 1 Lan can 35.7 0.79 28.203 97.9787 9.145 11.15 896 1092 Bản mặt cầu 35.7 0.2 7.14 24.8047 8.65 10.65 214.6 264.2 Dầm chính 35.7 1.7 60.69 210.84 8.15 10.15 1718 2140 MNTN Xà mũ 150 (70 70) 10-4 2.1 7.29551 6.75 8.75 49.24 63.84 Thân trụ (6 -0.5) 1.2 6.6 22.9287 3.25 5.25 74.52 120.4 MNTT Xà mũ 150 (70 70) 10-4 2.1 7.29551 6.75 8.75 49.24 63.84 Thân trụ (6 -1.5) 1.2 5.4 18.7599 3.75 5.75 70.35 107.9 MNCN Xà mũ 150 (70 70) 10-4 2.1 7.29551 6.75 8.75 49.24 63.84 Thân trụ (6 -3) 1.2 3.6 12.5066 4.5 6.5 56.28 81.29 Tổng nội lực tại mực nước thấp nhất 697.4715 5781.6 7176.6 Tổng nội lực tại mực nước thơng thuyền 693.3026 5777.4 7164 Tổng nội lực tại mực nước cao nhất 687.0494 5763.4 7137.5 LỰC GIĨ DỌC CẦU TỪ NHỊP 1 SANG NHỊP 2 Tay địn tại Momen tại mặt Bộ Diện tích chắn giĩ Ap lực mặt cắt (m) cắt (kN.m) phận m2 giĩ II_II III_III II_II III_III MNTN 150 1080 -50 190 Xà mũ 15.25 52.9793 6.75 8.75 357.6 463.6 104 Thân 6 -0.5 7 38.5 133.751 3.25 5.25 434.7 702.2 trụ MNTT 150 1080 -50 190 Xà mũ 15.25 52.9793 6.75 8.75 357.6 463.6 104 Thân 6 -1.5 7 31.5 109.433 3.75 5.75 410.4 629.2 trụ SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 61
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG MNCN 150 1080 -50 190 Xà mũ 15.25 52.9793 6.75 8.75 357.6 463.6 104 Thân 6 -3 7 21 72.9551 4.5 6.5 328.3 474.2 trụ Mực nước thấp nhất 186.7303 792.3 1165.8 Mực nước thơng thuyền 162.4119 767.98 1092.8 Mực nước cao nhất 125.9344 685.91 937.78 TỔ HỢP NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT TỔ HỢP TẢI TRỌNG TẠI MẶT CẮT II_II Tải trọng Tải trọng momen STT Tên tải trọng ngang đứng (kN) (kN.m) (kN) 1 Tĩnh tải trụ 1679.778 2 Tĩnh tải kết cấu nhịp 3087.878 3 Tĩnh tải lớp phủ 456.887 4 Lực đẩy nổi với MNTN -40.452 5 Lực đẩy nổi với MNTT -121.356 6 Lực đẩy nổi với MNCN -242.712 7 2 làn xe trên 2 nhịp 1758.639 155.484 8 2 làn xe trên nhịp 2 1086.632 407.487 9 1 làn xe trên 2 nhịp lệch tâm 1055.183 1055.183 10 Đồn người 2 lề trên 2 nhịp 321.332 0.000 11 Đồn người 2 lề trên nhịp 2 160.666 60.250 12 Đồn người 1 lề trên 2 nhịp 160.666 682.829 13 Lực hãm 162.500 1741.188 14 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNTN 697.472 5781.611 15 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNTT 693.303 5777.442 16 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNCN 687.049 5763.372 17 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNTN 186.730 792.301 18 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNTT 162.412 767.983 19 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNCN 125.934 685.908 20 Lực giĩ ngang tác động lên xe cộ 53.550 573.788 21 Lực giĩ dọc tác động lên xe cộ 5.250 56.254 22 Lực va tàu theo phương ngang cầu 3263.471 4895.206 23 Lực va tàu theo phương dọc cầu 1631.735 2447.603 24 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNTN 0 0 25 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNTT 0 0 26 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNCN 0 0 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 62
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 27 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNTN 0.699 0.175 28 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNTT 2.098 1.574 29 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNCN 4.197 6.295 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TẠI MẶT CẮT III_III Tải trọng Tải trọng momen STT Tên tải trọng ngang đứng (kN) (kN.m) (kN) 1 Tĩnh tải trụ 4790.178 2 Tĩnh tải kết cấu nhịp 3087.878 3 Tĩnh tải lớp phủ 456.887 4 Lực đẩy nổi với MNTN -1336.452 5 Lực đẩy nổi với MNTT -1417.356 6 Lực đẩy nổi với MNCN -1538.712 7 2 làn xe trên 2 nhịp 1758.639 155.484 8 2 làn xe trên nhịp 2 1086.632 407.487 9 1 làn xe trên 2 nhịp lệch tâm 1055.183 1055.183 10 Đồn người 2 lề trên 2 nhịp 321.332 0.000 11 Đồn người 2 lề trên nhịp 2 160.666 60.250 12 Đồn người 1 lề trên 2 nhịp 160.666 682.829 13 Lực hãm 162.500 2066.188 14 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNTN 697.472 7176.554 15 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNTT 693.303 7164.047 16 Lực giĩ ngang trên kết cấu với MNCN 687.049 7137.470 17 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNTN 186.730 1165.762 18 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNTT 162.412 1092.806 19 Lực giĩ dọc trên kết cấu với MNCN 125.934 937.777 20 Lực giĩ ngang tác động lên xe cộ 53.550 680.888 21 Lực giĩ dọc tác động lên xe cộ 5.250 66.754 22 Lực va tàu theo phương ngang cầu 3263.471 11422.147 23 Lực va tàu theo phương dọc cầu 1631.735 5711.073 24 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNTN 0 0 25 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNTT 0 0 26 Ap lực dịng chảy dọc cầu với MNCN 0 0 27 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNTN 28.677 29.552 28 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNTT 30.076 33.749 29 Ap lực dịng chảy ngang cầu với MNCN 32.175 42.667 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 63
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG B/.THIẾT KẾ MĨNG CỌC CHO TRỤ I. TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Cọc khoan nhồi cĩ: Đường kính D = 1.2 m Chiều dài cọc tồn cọc L = 45.3 m Chiều dài cọc tự do L0 = 0m Chiều dài cọc trong đấtL 1 = 45.3 m Chu vi mặt cắt ngang cọc C = 3.768 m 2 Diện tích mặt cắt ngang cọcA p = 1.131 m Diện tích mặt bên cọc 2 As = D L1 -1.5-D 1.2 45.3-1.5-1.2 160.6 m Momen quán tính D4 1.24 I = 0.1017 m4 64 64 Chọn cốt thép dọc 20 f 28 2 Diện tích cốt thép dọcA st =12315 mm Sức chịu tải của cọc theo vật liệu QVL = (0.85 fc Ac -Ast + fy Ast ) trong đĩ: j: hệ số kháng nén dọc trục j = 0.75 fc': cường độ chịu nén của bêtơng SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 64
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG fc’ = 30 MPa Diện tích phần bêtơng 2 2 Ac = 1.131 m = 1130973 mm fy: cường độ chịu nen của cốt thép fy = 420 MPa Ast: diện tích thép 2 Ast = 12315 mm QVL = 0.75 (0.85 30 1130973-12315 + 420 12315) = 25273579 N II. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN II.1. Cơng thức tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền QR = ( qp Qp + qs Qs )- W Qp = qp Ap Qs = qs As Trong đĩ: h: hệ số nhĩm cọc. Quy định trong TCN 10.7.3.10.2 h = 0.7 j: hệ số sức kháng dùng cho sức kháng đỡ của một cọc đơn, quy định trong 22TCN 10.5.4 W: trọng lượng phần cọc ngập trong nước Qp: Sức kháng mũi cọc (N) Qs: sức kháng thân cọc (N) qp: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) qs: sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) 2 As: diện tích bề mặt thân cọc (mm ) 2 Ap: diện tích mũi cọc (mm ) jqp: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định trong TCN 10.5.5-2 + Trong đất dính jqp = 0.7 + Trong đất rờij qp = 0.45 jqs: hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định trong TCN 10.5.5-2 + Trong đất dính jqs = 0.7 + Trong đất rờij qs = 0.45 II.2. Số liệu địa chất Ký c Tên lớp đất SPT l (m) Trạng thái hiệu kG/cm2 i ĐD Lớp đất đắp 0.5 0 Cát bột 1 1 Bùn sét 0.06 2 6.7 2 Bùn sét 0.05 2 3.8 3 Sét pha 0.24 9 2.9 Dẻo cứng 4 Sét xám vàng 0.36 14 3.1 dẻo cứng 5 Sét pha vàng 0.3 15 3.9 dẻo cứng - nửa cứng 6a Sét pha nâu 0.43 18 3.1 Nửa cứng 7 Cát mịn 15 4 Chặt vừa SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 65
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 8a Sét xám nâu 0.47 19 4.8 Nửa cứng 9 cát mịn lẫn sét 12 2.8 Chặt xốp 10 Cát mịn vàng 50 15 Chặt vừa - chặt II.3. Cách xác định các thơng số trong cơng thức tính sức chịu tải của cọc theo đất nền * Sức kháng đơn vị của mũi cọc + Đối với đất dính qp = Nc × Su 4 (TCN 10.8.3.3.2-1) Z Nc = 6 1+ 0.2 9 (TCN 10.8.3.3.2-2) D D: đường kính cọc khoan nhồi (mm) Z: độ xuyên của cọc (mm) Su = c: cường độ kháng cắt khơng thốt nước (MPa) + Cách ước tính sức kháng mũi cọc của cọc khoan trong cát qp MPa = 0.064 × N Đối với N £ 60 qp MPa = 3.8 Đối với N > 60 * Sức kháng đơn vị thân cọc + Đối với đất dính qs = Su Su = c: cường độ kháng cắt khơng thốt nước (MPa) a: hệ số dính bám (DIM), quy định trong TCN 10.8.3.3.1-1 + Cách đánh giá sức kháng thân cọc trong đất cát qs MPa = 0.0028× N Đối với N £ 53 qs MPa = 0.00021 N -53 0.15 Đối với 53 < N £ 100 II.4. Tính tốn sức chịu tải của cọc theo đất nền Bố trí cọc cắm sâu đến lớp 10 (bỏ qua lớp đất đắp) C Lớp li (m) Loại 2 a qs jqs*Qs (N) N kG/cm 0 0 1 cát bột 0 0.55 0 0 1 2 6.2 bùn 0.06 0.55 0.003 34709.57227 2 2 3.8 bùn 0.05 0.55 0.003 17728.00734 3 9 2.9 sét 0.24 0.55 0.013 64940.49006 4 14 3.1 sét 0.36 0.55 0.02 161978.0039 5 15 3.9 sét 0.3 0.55 0.017 169815.6493 6a 18 3.1 sét 0.43 0.55 0.024 193473.7269 7 15 4 cát 0 0.55 0.042 443341.5553 8a 19 4.8 sét 0.47 0.55 0.026 327439.4058 9 12 2.8 cát 0 0.55 0.034 248271.271 10 50 8 cát 0 0.55 0.14 2955610.368 Tổng 45.3 4617308.05 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 66
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Sức kháng mũi cọc Qp = qp × Ap Ap: diện tích mũi cọc 2 Ap = 1130973 mm Mũi cọc nằm trong lớp cát nên sức kháng mũi cọc được tính như sau: Ta cĩ: N= 50 < 60 qp 0.064 N 0.064 50 3.2 MPa qp Qp = 0.45 3.2 1130973 = 1628602 N Trọng lượng phần cọc ngập trong nước W  c  n L Ap 24 10 45.3 1.131 717.263kN Sức chịu tải của cọc cĩ xét đến đẩy nổi QR = ( qp Qp + qs Qs ) - W = 0.7 (1628602 + 4617308.05) -717.263 3654873N Chọn sức chịu tải thiết kế cọc là: Q = 3657873 N III. TÍNH TỐN SỐ LƯỢNG CỌC TỔNG HỢP NỘI LỰC TẠI ĐÁY BỆ Tổ hợp tải trọng V (kN) Hx (kN) Hy (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Cường độ I 12836.40 284.38 32.17 42.67 3615.83 Cường độ II 6604.45 261.42 980.66 8100.55 1109.22 Cường độ III 12004.41 299.32 364.71 2913.29 3255.66 Đặc biệt 10236.43 1712.99 3295.65 11464.81 6744.17 Sử dụng 9078.46 223.77 294.97 2195.63 2415.92 Số lượng cọc trong mĩng được xác định theo cơng thức N n =  Q Trong đĩ: b: hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen b = 1.5 n: số lượng cọc trong mĩng N: tổng lực tác dụng theo phương đứng N = 12836.395 kN Q: sức chịu tải của cọc Q = 3654.873 kN 12836.395 cọc n =1.5 5.268 3654.873 Ta chọn n = 6 cọc để bố trí cho mĩng SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 67
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 0 0 2 Ø Ø Ø 1 12 12 12 00 00 00 0 0 8 1 0 0 0 6 0 0 8 1 Ø Ø Ø 12 12 12 00 00 00 0 0 2 1 1400 4000 4000 1400 10800 CHƯƠNG 5 A/.TÍNH TỐN MỐ I. Tĩnh tải tác dụng lên kết cấu SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 68
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Chiều dài nhịp: L = 35.7 m Chiều dài nhịp tính tốn: Ltt = 35 m Số lượng dầm dọc: n = 5 Cao độ đáy mố: 1m Trọng lượng riêng đất đắp: 16 kN/m3 I.1. Tĩnh tải kết cấu nhịp I.1.1 Dầm biên + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.072 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCb = 26.843 kN/m DWb = 1.489 kN/m Xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối + Phản lực gối do dầm biên gây ra RDCb = (17.072 + 26.843)×17.5 = 768.513 kN RDWb = 1.489x17.5 = 26.053 kN I.1.2. Dầm giữa + Giai đoạn chưa liên hợp bản mặt cầu DCdc = 17.072 kN/m + Giai đoạn khai thác: đã đổ bản mặt cầu DCg = 12.468 kN/m DWg = 7.710 kN/m Xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối + Phản lực gối do dầm biên gây ra RDCg = (17.072 +12.468)×17.5 = 516.95 kN RDWg = 7.710 ×17.5 = 134.927 kN Tổng nội lực do kết cầu phần trên 768.513× 2 + 516.95× 5-2 R = = 1543.939 kN DC 2 26.053× 2 +134.927 × 5-2 R = = 228.443 kN DW 2 I.2. Tĩnh tải mố SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 69
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 500 4% 5 . 4 2 0 50 30 7 5 80 4 0 0 1 3 40 0 0 2 3 5 1 0 1 1 0 0 0 3 5 6 3.0 m 0 4 1 230 140 230 0 0 0 0 2 1.0 m 2 600 Các kích thước khác + Bề rộng mố: 1080 cm + Bề rộng đá kê gối 80 cm + Bản quá độ: Chiều dài: 400 cm Bề dày: 30 cm + Bề dày tường cánh 40 cm Độ xiên tường cánh:1:2 Bề dày gối cầu 10 cm Trọng lượng 1 gối cao su 0.5 kN 3 Tỷ trọng bêtơng: gc = 24 kN/m Thành Kích thước (cm) Thể tích Trọng phần h b l (m3) lượng (kN) Bệ mố 200 600 1080 129.6 3110.400 Thân mố 300 140 1080 45.36 1088.640 Tường đỉnh 145 50 1080 7.83 187.920 30 30 1000 7.83 21.6 Vai kê 30 30 1000 0.9 10.8 23.5 50 40 0.094 2.256 Tường 462.9 230.0 40.0 8.51736 204.417 cánh 259.4 220.0 40.0 4.56544 109.571 Lan can 72.999 Đá kê gối 15 80 80 0.48 11.520 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 70
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Gối cao su 2.500 Tổng 4812.902 Sau 375 230 1080 93.15 1490.4 Đất Trước 0 0 0 0 0 đắp Tổng 1490.4 Cánh tay địn so với Cánh tay địn so với Momen Momen Thành phần trọng tâm thân mố trọng tâm đáy bệ (m) (kN.m) (kN.m) (m) Bệ mố 0 0.000 0 6 1.4 Thân mố - -2.3- = 0 0.000 0 2 2 6 0.5 1.4 0.5 Tường đỉnh - -2.3- = -0.45 -84.564 - - = -0.45 -84.564 2 2 2 2 6 0.3 1.4 0.3 - -2.3- = -0.85 -18.36 - + = -0.85 -18.36 2 2 2 2 Vai kê 6 0.3 1.4 0.3 - -2.3- = -0.8 -8.64 - + = -0.8 -8.64 2 3 2 3 6 0.5 - -2.3- = -0.45 -1.015 2 2 6 2.3 Tường cánh - - = -1.85 -378.171 2 2 6 2.2 - + = -4.1 -449.239 2 2 6 2.3 5 Lan can - - 0.5 = -2.7 -197.098 2 2 2 6 2.3 0.8 1.4 0.8 Đá kê gối - - 0.5 = 0.2 2.304 - -0.5- = 0.2 2.304 2 2 2 2 2 6 2.3 0.8 1.4 Gối cao su - - 0.5 = 0.2 0.500 - -0.5-0.4 = 0.2 0.500 2 2 2 2 Tổng -1134.28 -108.760 6 2.3 1.4 2.3 Sau - - = -1.85 -2757.24 - + = -1.85 -2757.240 2 2 2 2 Đất đắp Trước 0 0 0 0 Tổng -2757.24 -2757.240 * Tĩnh tải bản quá độ truyền xuống vai kê Kích thước bản quá độ: h = 30 cm b = 1000 cm l = 400 cm SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 71
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG STT Thành phần Phản lực (kN) 30 ×1000 × 400 ×10-6 × 24 1 Bản quá độ = 144 2 70 -30 1000 400 10-6 16 2 Lớp đất trên bản quá độ = 128 2 Cánh tay địn so Cánh tay địn so với Momen Momen STT Thành phần với trọng tâm đáy trọng tâm đáy bệ (m) (kN.m) (kN.m) bệ (m) 6 0.3 1.4 0.3 1 Bản quá độ - -2.3- = -0.85 -122.4 - + = -0.85 -122.4 2 2 2 2 Lớp đất trên 6 0.3 1.4 0.3 2 - -2.3- = -0.85 -108.8 - + = -0.85 -108.8 bản quá độ 2 2 2 2 I.3. Ap lực ngang đất EH Ap lực ngang đất tác dụng lên mố được tính theo cơng thức EH = 0.5× K × H2 × B Trong đĩ: H: chiều cao áp lực đất tai mặt cắt đáy bệ H = 2 + 3+1.45 = 6.45 m B: bề rơng mố chịu tác dụng của áp lực đất B = 10.8-2 × 0.4 = 10 m g: trọng lượng riêng đất đắp g = 16 kN/m3 Ka: hệ số áp lực chủ đơng của đất Sin2 ( + ') k = a  Sin2  Sin( - ) 2 Sin '+ × Sin '-   1+ Sin  + + Sin  +  d: gĩc ma sát giữa đất đắp và tường d = 20o b: gĩc của đất đắp với phương nằm ngang b = 0o q: gĩc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng q = 90o j': gĩc nội ma sát hữu hiệu j' = 30o 2 Sin 30 + 20 × Sin 30 -0  1+ 2.086 Sin 90 + 30 + Sin 90 + 0 Sin2 ( + ') Sin2 (90 + 30) k = 0.38 a  Sin2  Sin( - ) 2.086 Sin2 90 Sin(90 -20) SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 72
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG H e =0.4H Ap lực ngang đất tại đáy bệ EH = 0.5× K × H2 × B = 0.5 16 0.38 6.452 10 1273.29 kN Cánh tay địn áp lực ngang đất đến đáy bệ e = 0.4 × H = 0.4 × 6.45 = 2.58 m Momen d0 áp lực ngang đất tác dụng tại đáy bệ M = EH × e = 1273.29 × 2.58 = 3285.089 kN.m Chiều cao đất đắp tại mặt cắt đỉnh bệ H = 6.45-2 = 4.45 m Ap lực ngang đất tại đỉnh bệ EH = 0.5× K × H2 × B = 0.5 16 0.38 4.452 10 606.077 kN Cánh tay địn áp lực ngang đất đến đỉnh bệ e = 0.4 × H = 0.4 × 4.45 = 1.78 m Momen d0 áp lực ngang đất tác dụng tại đỉnh bệ M = EH × e = 606.077 ×1.78 = 1078.82 kN.m II. HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN MỐ II.1. Hoạt tải xe thiết kế SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 73
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG 35 0.35 1.2 4.3 4.3 P3 P2 P1 7 4 8 6 0 6 8 7 1 7 . . 0 9 0 0 . . 1 0  17.852 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HOẠT TẢI XE THIẾT KẾ Số làn xe thiết kế 2làn Hệ số làn m = 1 Lực xung kích 1+ IM = 1.25 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI XE THIẾT KẾ Tung Momen Momen Ký Tải Phản lực Hoạt tải độ đáy bệ đỉnh bệ hiệu trọng (kN) ĐAH (kN.m) (kN.m) P1 35kN 0.764 66.875 13.375 13.375 Xe HL93 P2 145kN 0.887 321.589 64.3179 64.3179 P3 145kN 1.010 366.125 73.225 73.225 P1 110kN 1.010 277.750 55.55 55.55 Xe 2 trục P2 110kN 0.976 268.321 53.6643 53.6643 Người bộ hành q1 9.3kN 332.043 66.4085 66.4085 Tải trọng làn q2 4.5kN 160.666 32.1332 32.1332 TỔNG 1247.298 249.460 249.460 II.2. Áp lực giĩ Vùng tính giĩ: IV Tốc độ giĩ giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm VB = 59 m/s (TCN 3.8.1.1-1) SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 74
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu giĩ và độ cao mặt cầu S = 1.09 (TCN 3.8.1.1-2) Tốc độ giĩ thiết kế V = VB × S = 59 1.09 = 64.31m/s * Tác động giĩ lên xe cộ WL Theo điều 3.8.1.3 22TCN 272-05: khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng giĩ tác dụng vào kết cấu và xe cộ. Phải biểu thị tải trọng ngang của giĩ lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt đường. Phải biểu thị tải trọng giĩ lên xe cộ bằng tảitrọng phân bố 0.75 kN/m tác dụng nằm ngang song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800 mm so với mặt đường Tải trọng giĩ ngang:1.5 kN/m Tải trọng giĩ dọc 0.75 kN/m ÁP LỰC GIĨ TÁC DỤNG LÊN XE CỘ WL Bề rộng Ap lực Tay địn Tay địn Momen Momen Phương của đồn xe giĩ đến đáy đến đỉnh tại đáy tại đỉnh lực giĩ chắn giĩ kN bệ (m) bệ (m) bệ(kN.m) bệ(kN.m) Ngang cầu 35.7 53.55 8.115 6.115 434.55825 327.45825 Dọc cầu 7 5.25 8.115 6.115 42.60375 32.10375 * Tác động giĩ lên kết cấu WS + Tải trọng giĩ ngang 2 PD = 0.0006 × V × At × Cd 1.8× At Trong đĩ: V: vận tốc giĩ thiết kế At: Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng giĩ ngang Cd: hệ số cản, tra TCN 3.8.1.2.1-1 b: chiều rộng tồn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can b = 10.8 m d: chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc nếu cĩ d = H + hf + hlc = 170 + 20 + 79 /100 = 2.69 m H: chiều cao dầm chính hf: bề dày bản mặt cầu hlc: chiều cao gờ lan can Tỷ số b/d = 4.015 Cd = 1.4 ÁP LỰC GIĨ TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU WS Momen Momen Tay địn Tay địn Ap lực tại mặt tại mặt Diện tích chắn giĩ tại mặt tại mặt Bộ phận giĩ cắt đáy cắt đỉnh (m2) cắt đáy cắt đỉnh (kN) bệ bệ bệ(m) bệ(m) (kN.m) (kN.m) Lan can 35.7 × 0.79 = 28.203 97.9787 6.545 4.545 641.271 445.313 Bản mặt 35.7 × 0.2 = 7.14 24.8047 6.05 6.05 150.069 150.069 cầu SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 75
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Dầm chính 35.7 ×1.7 = 60.69 210.84 5.55 5.55 1170.163 1170.16 TỔNG 333.6236 1961.502 1765.545 II.3. Lực hãm do xe thiết kế (BR) Lực hãm được lấy bằng 25% của trọng lượng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo điều 3.6.1.1.1 và coi như đi cùng 1 chiều. Các lực này d8ược coi là tác dụng theo chiều nằm ngang cách mép đường 1.8m theo cà 2 chiều dọc để gây ra ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng 1 chiều trong tương lai BR = 25%× P × m × n n: tổng số làn xe trên cầu n = 2 m: hệ số làn m = 1 BR = 25%× 35+145+145 ×1× 2 = 162.5 kN Cánh tay địn đến đỉnh bệ d1 = 300 +145+ 80 + 20 +16.5+10 +180 = 751.5 cm Momen lực hãm tại mặt cắt đỉnh bệ 751.5 M = 162.5× = 1221 kN.m 1 100 Cánh tay địn đến đáy bệ d2 = 751.5+ 200 = 951.5 cm Momen lực hãm tại mặt cắt đáy bệ 951.5 M = 162.5× = 1546.19 kN.m 2 100 II.4. Hoạt tải chất thêm LS Hoạt tải chất thêm phải được xét đến khi tải trọng xe tác dụng lên mặt đất đắp trong phạm vi một đoạn băng chiều cao tường ở phía sau tường. Sự tăng áp lực ngang do hoạt tải chất them cĩ thể lấy theo: p = k × s × heq trong đĩ: Dp: áp lực đất ngang ko đổi gs: tỷ trọng của đất 3 gs = 16 kN/m k: hệ số áp lực đất k = 0.383 heq: chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế B: bề rộng mố B = 10.8 m Vị trí hợp lực đặt tại 0.5H LS = p × B× H ÁP LỰC NGANG DO HOẠT TẢI SAU MỐ Tiết diện H (m) heq (m) LS (kN) M (kN.m) Đáy bệ 6.45 0.738 314.473 1014.18 Đỉnh bệ 4.45 0.738 216.962 482.741 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 76
ĐATN: KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG GVHD : PHẠM NGỌC SÁNG Ap lực thẳng đứng do lớp đất tương đương tác dụng lên đáy mố Chiều dài cột đất tương đương l = 600 -230 -140 = 230 cm = 2.3 m Bề rộng mố chịu áp lực của lớp đất tương đương b = 1080 -2 × 40 = 1000 cm = 10 m Ap lực thẳng đứng do lớp đất tương đương VS = heq × s × l × b = 0.783 16 2.3 10 = 271.4 kN Momen do áp lực thẳng đứng của lớp đất tương đương tác dụng tại đáy bệ 6 2.3 M = - - × 271.4 = -502.09 kN.m 2 2 TỔNG HỢP NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ Tải trọng Ký Đỉnh bệ hiệu N (kN) Hx Hy Mx My (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) Tải trọng bản thân KCPT DC1 1543.94 308.788 Tải trọng bản thân lớp phủ DW 228.443 45.689 Tải trọng bản thân mố DC2 1322.980 -108.760 Đất đắp trên mố EV 1490.4 -2757.24 Tải trọng bản quá độ DC3 144 -122.4 Lớp đất trên bản quá độ EV 128 -108.8 Ap lực đất ngang EH 606.077 1078.82 Hoạt tải xe thiết kế LL 1247.298 249.460 Lực hãm BR 162.5 1221.188 Lực giĩ ngang lên kết cấu WS 333.624 1765.54 Lực giĩ ngang lên xe cộ WL 53.550 327.458 Lực giĩ dọc lên xe cộ WL 5.25 32.104 Lực ngang do hoạt tải chất LS 216.962 482.741 thêm Lực đứng do hoạt tải chất VS thêm Đáy bệ Ký Tải trọng Hx Hy Mx My hiệu N (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) Tải trọng bản thân KCPT DC1 1543.94 308.788 Tải trọng bản thân lớp phủ DW 228.443 45.689 Tải trọng bản thân mố DC2 4822.622 -1134.28 Đất đắp trên mố EV 1490.400 -2757.24 Tải trọng bản quá độ DC3 144.000 -122.4 Lớp đất trên bản quá độ EV 128.000 -108.8 Ap lực đất ngang EH 1273.29 3285.09 Hoạt tải xe thiết kế LL 1247.298 249.460 Lực hãm BR 162.5 1546.19 SVTH : TRẦN DU TIẾN Trang 77