›
›

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Đường

doc 238 trang hoanguyen 5790
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Đường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docdo_an_tot_nghiep_chuyen_nganh_cau_duong.doc

Nội dung text: Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Đường

  1. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ - Bê tơng cốt thép là loại vật liệu hàng đầu trong lĩnh vực xây dựng cơ bản cũng như trong lĩnh vực xây dựng cầu. So với thép, bê tơng cốt thép, đặt biệt là bê tơng cốt thép dự ứng lực cĩ nhiều ưu điểm trội như vật liệu địa phương dễ kiếm và rẽ tiền, cĩ thể khai thác ở mọi nơi, cĩ độ bền và độ ổn định chống ăn mịn cao, thích ứng được với khí hậu, mơi trường khắc nghiệt, do đĩ các cơng trình bằng bê tơng cốt thép ít tốn cơng bảo quản và tuổi thọ cao. Sang thế kỷ mới, với đà phát triển khoa học kỷ thuật, cơng nghệ chế tạo bê tơng đã đạt được những thành tựu to lớn. Nhiều loại bê tơng chất lượng cao ra đời như bê tơng cường độ cao (tới 200 MPa), bê tơng ít co ngĩt, bê tơng chống ăn mịn, các loại bê tơng cốt sợi cĩ cường độ chịu cao Song song với cơng nghệ bê tơng, ngành luyện kim cũng đã chế tạo được các loại thép cĩ cường độ chịu kéo tới 2000 MPa, các loại cốt sợi cacbon cĩ khả năng chống ăn mịn - Các thành tựu mới trong lĩnh vực bê tơng và cốt thép mở ra triển vọng lớn hơn nữa trong sự nghiệp phát triển các cơng trình bê tơng cốt thép. Với ưu điểm trên, hiện nay ở nước ta hầu hết các cầu lớn, nhỏ trên đường ơ tơ đều được xây dựng bằng bê tơng cốt thép và bê tơng dự ứng lực. 1.2 NỘI DUNG THIẾT KẾ - Thiết kế cầu theo tiêu chuẩn 22TCN – 272 – 05. - Tính tốn thiết kế chi tiết 1 kết cấu nhịp theo phương án đã chọn. - Tính tốn thiết kế chi tiết 1 trụ. - Tính tốn thiết kế chi tiết 1 mố cầu. - Thiết kế kỹ thuật thi cơng. 1.3 ĐẶT ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU + Lớp 1: Bùn sét lẫn bùn thực vật màu xám đen dày 21,9 m. Lớp này phân bố từ độ sâu 1,6m đến 23,5m, với các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau: gĩc ma sát trong j = 0 2 28’, hệ số rỗng e = 2,24, độ sệt B = 1,6 , độ ẩm W = 81,0 %, chỉ số dẻo I d = 23, độ rỗng n = 69,0 %, lực dính c = 0,22 kg/cm2, tỉ trọng D = 2,66 + Lớp 2: Sét pha, màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng dày h = 2,5m. Lớp này phân bố từ độ sâu 23,5m đến 26,0m, với các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau: gĩc ma sát trong j = 130 23’, hệ số rỗng e = 0,56, độ sệt B = 0,2, độ ẩm W = 2 19,8 %, chỉ số dẻo Id = 8,5, độ rỗng n = 19,9 %, lực dính c = 0,35 kg/cm , tỉ trọng D = 2,72 + Lớp 3 : Cát pha, màu xám , trạng thái dẻo cứng dày h = 4,1 m. Lớp này phân bố từ độ sâu 26,0m đến 30,1m với các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau : gĩc ma sát trong j = 170 11’, hệ số rỗng e = 0,61, độ sệt B = 0,40, độ ẩm W = 20,9 %, chỉ số dẻo 2 Id = 6,0, độ rỗng n = 38,1 %, lực dính c = 0,24 kg/cm , tỉ trọng D = 2,68 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 1
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Lớp 4: Đất sét kẹp thấu kính cát, màu xám , trạng thái dẻo cứng dày h = 6,9 m. Lớp này phân bố từ độ sâu 30,1m đến 37,0m, với các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau: gĩc ma sát trong j = 70 33’, hệ số rỗng e = 1,17, độ sệt B = 0,39, độ ẩm W = 42,3 2 %, chỉ số dẻo I d = 19,7, độ rỗng n = 53,9 %, lực dính c = 0,24 kg/cm , tỉ trọng D = 2,70 + Lớp 5 : Đất sét pha, màu xám đen, trạng thái dẻo cứng dày h = 3,0 m. Lớp này phân bố từ độ sâu 37,0m đến 40,0 m, với các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng như sau : gĩc ma sát trong j = 70 10’, hệ số rỗng e = 0,7, độ sệt B = 0,29, độ ẩm W = 23,9 %, chỉ số dẻo 2 Id = 11,5, độ rỗng n = 40,7 %, lực dính c = 0,35 kg/cm , tỉ trọng D = 2,67 Nhận xét: điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng cầu được thể hiện cụ thể trong hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất. Nhìn chung, lớp đất yếu tương đối dày, phân bố đến độ sâu từ 1,6m đến 23,5m, dưới lớp đất yếu là lớp sét cát và cát cĩ số búa chuẩn tăng dần theo độ sâu. Dưới cùng là đất sét pha, màu xám đen, trạng thái dẻo cứng cĩ số búa chuẩn tương đối lớn. Qua tổng quan địa chất, ta nhận thấy : - Lớp đất cĩ khả năng chịu lực tốt nằm khá sâu, do đĩ chỉ cĩ giải pháp mĩng cọc là phù hợp với kết cấu mố trụ, trong đĩ mũi cọc phải được hạ vào lớp số 4 hoặc lớp 5. - Khí tượng, thuỷ văn: - Khí hậu trong vùng mang đặc tính chung của vùng khí hậu đồng bằng Nam Bộ: nĩng ẩm quanh năm với mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. Mùa khơ bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, trong thời gian này rất ít mưa, lượng mưa khơng đáng kể. 1.4 QUY MƠ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT - Quy mơ: - Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và BTDƯL. - Tải trọng thiết kế: HL – 93. - Khổ thơng thuyền: tĩnh khơng thơng thuyền H = 3,5m, khẩu độ thơng thuyền B = 25m. - Khổ cầu: + Phần xe chạy: 4,0 m * 2 = 8,0 m. + Lan can đường ơ tơ: 0,3m * 2 = 0,7 m. + Tổng cộng: 8,70 m. - Độ dốc mặt cầu: 2%. - Trắc dọc cầu được thiết kế trên nguyên tắc bám sát trắc dọc hiện hữu để giảm tối đa khối lượng đào đắp, theo các tiêu chuẩn sau: + Độ dốc dọc 3%. + Tim cầu trùng với tim tuyến và vuơng gĩc với tim dịng chảy. + Chiều dài tồn cầu (tính đến đuơi mố) L = 171,342 m. - Tiêu chuẩn thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272 – 05. - Tiêu chuẩn thiết kế mĩng cọc: TCXD 205 - 1998. 1.5. PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU 1.5.1. Phương án 1: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 2
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Chiều dài cầu: 167,5m - Sơ đồ kết cấu: 5 x 33,5m. - Trắc dọc cầu bố trí 3%. - Kết cấu thượng tầng: + Kết cấu nhịp: gồm 5 nhịp dầm thép và bê tơng cốt thép liên hợp. Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm dài 33,5m đặt cách nhau khoảng 1.8m. Bản BTCT mặt cầu dày 20cm bằng BT cấp đá 1x2, bên trên là lớp mui luyện dày 0,042 m lớp chống thấm dày 0,0,005 m, lớp bê tơng bảo vệ 0,043 m và lớp bê tơng Atfan dày 0,05m. + Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can cấp 3. - Kết cấu hạ bộ: + Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can cấp 3. - Kết cấu hạ bộ: + Trụ: trụ thân hẹp bằng BTCT đặt trên bệ cọc bê tơng cốt thép 0,4 x 0,4 m dài 39,3 m. + Mố: mố chữ U bằng BTCT đặt trên bệ cọc bê tơng cốt thép 0,4 x 0,4 m dài 34,35 m. 1.5.1 Phương án 2: - Chiều dài cầu: 167,5m - Sơ đồ kết cấu: 5 x 33,5m. - Trắc dọc cầu bố trí 3%. - Kết cấu thượng tầng: + Kết cấu nhịp: gồm 5 nhịp dầm BTCT DƯL chữ T căng trước. Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm dài 33,5m đặt cách nhau khoảng 1.8m. Bản BTCT mặt cầu dày 20cm bằng BT cấp đá 1x2, bên trên là lớp mui luyện dày 0,042 m lớp chống thấm dày 0,0,005 m, lớp bê tơng bảo vệ 0,043 m và lớp bê tơng Atfan dày 0,05m. + Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can cấp 3. - Kết cấu hạ bộ: + Trụ: trụ thân hẹp bằng BTCT đặt trên bệ cọc bê tơng cốt thép 0,4 x 0,4 m dài 39,3 m. + Mố: mố chữ U bằng BTCT đặt trên bệ cọc bê tơng cốt thép 0,4 x 0,4 m dài 34,35 m. 1.5.3 Phương Án Thiết Kế - Chọn phương án 2 làm phương án thiết kế. CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ LAN CAN – BẢN MẶT CẦU 2.1. LAN CAN : 2.1.1. Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can - Lựa chọn và bố trí thép như hình vẻ SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 3 2 3 BỐ TRÍ THÉP TƯỜNG LAN CAN
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM ` - Lan can Bê tơng C30 cĩ : fc' = 30 MPa 3 3 gC = 2,5 T/m = 0,000025 N/m - Thép nhĩm AII cĩ : fy1 = 280 MPa - Lan can thép dùng thép CT3 fy2 = 200 MPa 3 3 gAs = 7,85 T/m = 0,000079 N/m - Lan can bê tơng cĩ tiết diện : b1 = 200 mm h1 = 300 mm b2n 200mm  b2 275mm b2L 350mm h2 = 300 mm b3 = 350 mm h3 = 300 mm - Khoảng cách giữa các cột lan can là L = 2000 mm - Bố trí thép f1 = 12 mm f2 = 12 mm 2.1.2. Xác định khả năng chịu lực của tường lan can 2.1.2.1. Khả năng chịu lực của dầm đỉnh Mb - Khơng cĩ dầm đỉnh nên Mb = 0 2.1.2.2. Khả năng chịu lực của tường trục thẳng đứng Mw H - Do cốt thép bố trí đối xứng nên ta cĩ mơmen âm và mơmen dương đều = nhau - Đối với tiết diện thay đổi ta qui đổi về tiết diện hình chữ nhật tương đương cĩ diện tích bằng với diện tích ban đầu nhưng khơng làm thay đổi chiều cao của lan can - Chia hình vẽ thành các phần như sau : Tiết diện phần 1 như hình vẽ SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 4
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2 S = b1 * h1 = 200 * 300 = 60000 mm 2 2 *1 n 3,14*12 3 2 As * * 1,13mm 4 h1 4 300   12 12 d b y 1 2 200 30 158mm s 2 2 2 2 As * f y 1,13* 280 a ' 12,41mm 0,85* fc *1 0,85*30*1 Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 0.05  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(30 28) 0,84 1 7 c 7 c a 12,41 0,094 0,45 ds 1 *ds 0,84*158 a M  * A * f * (d ) 43240,13N.mm w s y s 2 12,14 0,9 *1,13* 200 * 158 43240,13N.mm 2 Tiết diện phần 2 như hình vẽ 2 S = b2 * h2 = 275 * 300 = 82,500 mm 2 2 *1 n 3,14*12 3 2 As * * 1,13mm 4 h2 4 300   12 12 d b y 1 2 275 30 233mm s 2 2 2 2 As * f y 1,13* 280 a ' 12,41mm 0,85* fc *1 0,85*30*1 Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 0.05  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(30 28) 0,84 1 7 c 7 c a 12,41 0,064 0,45 ds 1 *ds 0,84*233 a M  * A * f *(d ) 64604,69N.mm w s y s 2 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp12 CĐ04,14 - ĐT Trang 5 0,9*1,13*280* 233 64604,69N.mm 2
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Tiết diện phần 3 như hình vẽ 2 S = b3 * h3 = 300 * 350 = 105,0 mm 2 2 *1 n 3,14*12 3 2 As * * 1,13mm 4 h3 4 300   12 12 d b y 1 2 350 30 308mm s 2 2 2 2 As * f y 1,13* 280 a ' 12,41mm 0,85* fc *1 0,85*30*1 Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 0.05  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(30 28) 0,84 1 7 c 7 c a 12,41 0,048 0,45 ds 1 *ds 0,84*308 a M  * A * f *(d ) 85969,25N.mm w s y s 2 12,14 0,9*1,13*280* 308 85969,25N.mm Sức kháng tường lan can quanh trục2 thẳng đứng là : MW = MW1 + MW2 + MW3 = 193,814,06 N.mm = 43,240,13 + 64,604,69 + 85,969,25 = 193,814,06 N.mm 2.1.2.3. Khả năng chịu lực của tường trục thẳng đứng Mc - Phần này chỉ do cốt thép phía trong chịu và cũng chia làm 3 phần để tính trung bình - Khi tiết diện thay đổi ta chọn tiết diện lớn nhất ở ngàm để xác định khả năng chịu lực - Thép ở đây dùng thép f12 bố trí với a = 200 theo phương dọc cầu - Phương pháp tính tương tự như M w H- Cắt 1m theo phương dọc cầu ta được 5 thanh nên diện tích thép trên 1mm dài là : Tiết diện phần 1 2 S = b1 * h1 = 200 * 300 = 60000 mm 2 2 *2 n 3,14*12 3 2 As * * 0,57mm 4 a2 4 200 d s b y 200 30 170mm As * f y 0,57 *280 a ' 6,21mm SVTH: TRẦN NGỌC0,85* fTRÍc *1 0 , 8 5 * 3 Lớp0*1 CĐ04 - ĐT Trang 6
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 0.05  0.85 *( f ' 28) 0,85 *(30 28) 0,84 1 7 c 7 c a 6,21 0,044 0,45 ds 1 *ds 0,84*170 a M 0.85* f ' *a*1*(d ) 26.412,40N.mm c c s 2 6,21 0,85*30*6,21* 170 26.412,40N.mm Tiết diện phần 2 2 2 S = b2 * h2 = 275 * 300 = 82,500 mm 2 2 *2 n 3,14*12 3 2 As * * 0,57mm 4 a2 4 200 d s b y 275 30 145mm As * f y 0,57 *280 a ' 6,21mm 0,85* f c *1 0,85*30*1 Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 ' 0.05 1 0,85 *( fc 28) 0,85 *(30 28) 0,84 c a7 6,21 7 0,03 0,45 d  *d 0,84*245 s 1 s a M 0.85* f ' *a*1*(d ) 38281,60N.mm c c s 2 6,21 0,85*30*6,21* 245 38281,60N.mm 2 Tiết diện phần 3 2 S = b3 * h3 = 300 * 350 = 105,0 mm 2 2 *2 n 3,14*12 3 2 As * * 0,57mm 4 a2 4 200 d s b y 350 30 320mm As * f y 0,57*280 a ' 6,21mm 0,85* fc *1 0,85*30*1 Hệ số qui đổi chiều cao vùng nén của bê tơng b1 là : 0.05 0.05  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(30 28) 0,84 1 7 c 7 c a 6,21 0,02 0,45 ds 1 *ds 0,84*320 a M 0.85* f ' *a*1*(d ) 50.150,80N.mm c c s 2 6,21 0,85*30*6,21* 320 50.150,80N.mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp2 CĐ04 - ĐT Trang 7
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Sức kháng tường lan can trục thẳng đứng là : Mc = Mc1 + Mc2 + Mc3 = 114844,93 N.mm = 26412,40 + 38281,60 + 5150,80 = 114844,93 N.mm 2.1.4. Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can 2.1.4.1. Xác định khả năng chịu lực của cột lan can ta cĩ : M  *S * f 1*101462,99*200 P p y 101462,99N p Y Y 200 Với : Y = 200 mm là chiều cao cột lan can M p  *S * f y S : mơmen kháng uốn của tiết diện 4*1723 J 1696149,33mm4 bung 12 120*43 2 4 J canh 2* 120*4*(90 2) 7435520,0 mm 12 4 J = Jbụng + Jcánh = 1696149,33 + 7435520,0 = 9131669,33 mm J 9.131.669,33 S 101.462,99 mm3 h / 2 1802 2.1.4.2. Xác định khả năng chịu lực của thanh lan can MR 4 4 * D3 d 3,14*1003 92 S 1 * 1 27.828,9N.mm SVTH: TRẦN NGỌC3 2TRÍ D Lớp CĐ0432 - ĐT 1 0 0 Trang 8
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM M p  *S * f y 1*27.828,9*200 5.565.788,16N.mm 2.1.5. Tổ hợp va xe : 2.1.5.1. Va xe ở vị trí giữa tường - Sức kháng của tường 2 M * L2 R * M 8M H c c 2.554.679,36 N w 2L L b w H Với : lan can cấpc L3 (t tra bảng 4.2 - Lực thiết kế của lan can cầu ơtơ, trang 195, SGK Cầu BTCT trên đường ơtơ ) Ft = 240 kN = 240000 N Lt = 1070 mm H = 900 mm Mw = 193814,06 N.mm Mc = 114844,93 N.mm Mb = 0 N.mm 2 Lt Lt 8H (M b M w H ) Lc 1.081mm 2 2 M c 2 1070 1070 8*900*(0 193.814,06*900) 2 2 114.844,93 2 M * L2 c c Rw * M b 8M w H 2.554.679,36 N 2Lc Lt H 2 114.844,93*10812 * 0 8*193.814,06*900 2*1081 1070 900 2.1.5.1.1. Phần cột và thanh lan can 2.1.5.1.1.a. Vị trí va tại cột - Với kết quả L c = 1081 mm đã tính ở trên nên chỉ cĩ 2 nhịp tham gia chịu lực vì N * L = 2 * 2000 = 4000 mm - Số cột tham gia chịu lực là 01 Sức kháng kết hợp của thanh lan can và cột lan can 16M N 2 * P * L R R b 129.979,30N 2* NL Lt 16*5.565.788,16 22 *101.462,99*2000 2*2*2000 1070 Chiết giảm khả năng chịu lực của tường R H k * P H R' w p R 2.424.468,52 N w H 2.554.679w ,36*900 -1*101.462,99*1155 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ 9 Lớp00 CĐ04 - ĐT Trang 9
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Sức kháng kết hợp của cả thanh lan can và cột lan can ' R Rw R 2.424.468,52 129.979,30 2.554.447,82 N Chiều cao đặt hợp lựcH R' H RH 2.424.4685,2*900 129.979,30*1155 H w w R 913mm R' R 2.424.4685,2*129.979,30 - Đối với lan can wcấp L3 ( tra bảng 4,2, Lực thiết kế của lan can cầu ơtơ, trang 195, SGK Cầu BTCT trên đường ơtơ ) ta cĩ : Ft = 240 kN = 240000 N Hc = 810 mm - So sánh ta cĩ  R 2 . 5 5 4 . 4 4 7 , 8 2 N F t 2 . 4 0 0 . 0 0 0 N Đảm bảo khả năng chịu va xe  H 913mm H 810mm  2.1.5.1.1.b. Vị trí va tại thanh lan can - Cĩ 3 nhịp và 2 cột tham gia chịu lực Sức kháng kết hợp của thanh lan can và cột lan can 16M (N 1)*(N 1)* P L R p p 156.675,25 N 2* NL Lt 16*5.565.788,16 (2 -1)*(2 1)*101.462,99*2000 2*2*2000 1070 Chiết giảm khả năng chịu lực của tường ' Rw H k * Pp H R Rw 2.424.468,52 N H w 2.554.679,36*900 -1*101.462,99*1155 900 Sức kháng kết hợp của cả thanh lan can và cột lan can ' R Rw R 2.424.468,52 156.675,25 2.592.417,44 N Chiều cao đặt hợp lựcH ' Rw H w RH R 2.424.468,52*900 156.675,25*1155 H ' 1031,5mm Rw R 2.424.468,52*156.675,25 - Đối với lan can cấp L3 ( tra bảng 4,2, Lực thiết kế của lan can cầu ơtơ, trang 195, SGK Cầu BTCT trên đường ơtơ ) ta cĩ : Ft = 240 kN = 240000 N Hc = 810 mm - So sánh ta cĩ R 2.592.417,44 N Ft 240.000 N   Đảm bảo khả năng chịu va xe H 1031,5mm H 810mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 10
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2.1.5.2. Va xe ở vị trí đầu tường - Sức kháng của tường 2 2 M * Ldt R dt * M M H c c 325.183,32 N w dt b w 2Lc Lt H Với : lan can cấp L3 ( tra bảng 4,2, Lực thiết kế của lan can cầu ơtơ, trang 195, SGK Cầu BTCT trên đường ơtơ ) Ft = 240 kN = 240000 N Lt = 1,070 mm H = 900 mm Mw = 193814,06 N.mm Mc = 114844,93 N.mm Mb = 0 N.mm 2 dt Lt Lt H (M b M w H ) Lc 1.071,42mm 2 2 M c 2 1070 1070 900*(0 193.814,06*900) 2 2 114.844,93 2 2 M * Ldt R dt * M M H c c 325.183,32 N w dt b w 2Lc Lt H 2 114.844,93*1071,422 * 0 193.814,06*900 2*1071,42 1070 900 - Sức kháng của cột lan can và lan can Do Lc = 1071,42 mm < L = 2000 mm nên chỉ cĩ 1 nhịp tham gia chịu lực 2M N(N 1)* P L R R p 142.315,20 N 2NL L 2*5.565.788,1t6 1*(1 1)*101.462,99*2000 2*1*2000 1070 325.183,32*900 -1*101.462,99*1155 Chiết giảm khả năng chịu lực của 9tường00 ' Rw H k * Pp H R Rw 206.246,14 N Sức kháng kết hợp củaH w cả thanh lan can và cột lan can ' R Rw R 206.246,14 142.315,2 348.561,34 N Chiều cao đặt hợp lựcH R ' H RH 206.246,14 *900 348.561,34*1155 H w w R 1061,6mm R ' R 206.246,14 *348.561,34 - Đối với lan can cấpw L3 ( tra bảng 4.2, Lực thiết kế của lan can cầu ơtơ, trang 195, SGK Cầu BTCT trên đường ơtơ ) ta cĩ : SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 11
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Ft = 240 kN = 240000 N Hc = 810 mm - So sánh ta cĩ R 348.561,34 N Ft 240.000 N   Đảm bảo khả năng chịu va xe H 1061,6mm H 810mm  2.1.5.4. Va xe ở vị trí khe giãn nở vì nhiệt - Khi va xe tại khe giãn nở vì nhiệt thì cũng giống như trường hợp va xe tại đầu tường nhưng lực F t phân bố cho hai bên tường, Do đĩ mỗi bên tường chỉ chịu 1 nửa lực Ft nên chắc chắn chịu được va xe 2.1.5.5. Kiểm tra chống trượt của lan can - Lực cắt do va xe truyền xuống ứng với lan can cấp L3 : F 240.000 T V t 89,22N / mm CT L 2H 1070 2*810 - Sức kháng cắt của mặtt tiếpc xúc Vn = C * ACV + m * ( Avf * fy + Pc ) = 306,6 N/mm = 0,52 * 400 + 0,6 * (0,57 *280 + 6,06) Trong đĩ : C = 0,52 là hệ số dính kết 2 Acv = 400 * 1 = 400 mm /mm là diện tích tiếp xúc chịu cắt m = 0,6 là hệ số ma sát 2 Avf = 0,57 mm fy = 280 MPa là cường độ chảy của thép nhĩm AII -4 Pc = 1* ( 200 * 300 + 275 * 300 + 350 *300 ) * 0,25*10 = 6,06 N/mm - Kiểm tra khả năng chịu lực cắt ' Vn ≤ 0,2 * f c* Acv = 0,2 * 30 * 400 = 2,400 N/mm Vn ≤ 0,5 * Acv = 5,5 * 400 = 2,200 N/mm Vn = 303,6 N/mm > Vct = 89,2 N/mm Vậy lan can đủ khả năng chống trượt 2.2. BẢN MẶT CẦU : 2.2.1. Số liệu tính tốn - Tổng chiều ngang cầu B = 8700 mm - Khoảng cách giữa 2 dầm chính là: L2 = 1800 mm - Khoảng cách giữa 2 dầm ngang là: L1 = 6700 mm - Xét tỷ số : L 6700 1 3,722 1,5 L2 1800 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 12
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Bản làm việc theo 1 phương (trang 302 sách cầu BTCT của GSTS Lê Đình Tâm) ) - Chiều dày bản mặt cầu : hf = 200 mm > 175 mm [5,14,1,3,1] trang 254 - Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau : + Lớp bêtơng Atphan dày 3 hDW1 = 50 mm  DW = 0,000023 N/mm + Lớp bêtơng ximăng bảo vệ dày 3 hDW 2 = 43 mm  c = 0,000025 N/mm + Lớp phịng nước dày hDW 3 = 5 mm - Độ dốc ngang cầu: i =2% 2.2.2. Sơ đồ tính tốn bản mặt cầu : - Bản mặt cầu sẽ được tính tốn theo 2 sơ đồ: +Bản congxon +Bản loại dầm, Trong đĩ phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đĩ sau khi tính tốn dầm đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu. Để đơn giản ta tính theo sơ đồ 2.2.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONSOL 2.2.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản consol: 2.2.3.1.a. Tĩnh tải Trọng lượng bản thân mặt cầu : SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 13
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM -5 DC2 = 1 * hf * c = 1 * 200 * 2,5 * 10 = 0,005 N/mm Trọng lượng lan can : Trọng lượng tường bêtơng: -5 P1 = 1 * b1 * h1 * c = 1* 250 * 650 * 2,5*10 = 5,75 N Trong đĩ : b1 = 200mm : bề rộng của lan can phần bêtơng h1 = 300mm : chiều cao của lan can phần bêtơng Trọng lượng lan can thép Trụ lan can T 01 T 03 T 02 T 04 138 x 165 x 4 Trong đĩ as = 7,85 T/m3 = 0,000079 N/m3 T1 = ( 180 *120 * 4 ) * 0,000079 = 6,78 N T2 = ( 156 * 120 * 4 )* 0,000079 = 5,88 N T3 = ( 246 * 120 * 4 )* 0,000079 = 9,27 N T4 = ( 138 * 120 * 4 )* 0,000079 = 7,15 N Tclc = T1 + T2 + T3 + T4 = 6,78 + 5,88 + 9,27 +7,15 = 29,1 N Khoảng cách giữa các cột thanh lan can là 2 m ,trên chiều dài nhịp 34100 m cĩ 18 cột lan can Trọng lượng tồn bộ trụ lan can:  Tclc = 18 * Tclc = 18 * 29,1 = 523,4 N Thanh lan can SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 14
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + T4 = (2000 * d * 4) * as = 197,2 N = ( 2000 * 3,14 *100 * 4 ) * 0,000079 - Trên tồn chiều dài nhịp 34,1 m cĩ 17 thanh lan can mỗi thanh dài 2m Trọng lượng tồn bộ thanh lan can:  Ttlc = 17 * Ttlc = 17 * 197,2 = 3352,0 N - Tổng trọng lượng trụ và thanh lan can :  Tclc = Tclc + Ttlc = 523,4 + 3352,0 = 3875,7 N Ta sẽ qui đổi một cách gần đúng tồn bộ trọng lượng này thành lực phân phối dọc cầu cĩ giá trị T 3875,7 P  0,116 N / mm 2 L 33500 - Vậy trọng lượngtt tồn bộ lan can lề bộ hành trên 1000 mm chiều dài bản mặt cầu tác dụng lên bản hẫng : DC3 = P1 + P2 = 5,75 + 0,116 = 5,87 N - Tải trọng bản thân lớp phủ + L ớp bê tơng atphan DW1 = 1 * hDW1 + DW = 1 * 50 *0,000023 = 0,00115 N + Lớp bê tơng xi măng bảo vệ DW2 = 1 * hDW3 + DW = 1 * 5* 0,000023 = 0,00099 N + Lớp phịng nước DW3 = 1 * hDW2 + DW = 1 * 43 * 0,000023 = 0,00012 N DW = DW1 + DW2 + DW3 = 0,0012 + 0,0009 + 0,00012 = 0,002 N SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 15 DC3 = 5,87 N DW = 0,002 N/mm DC3 = 0,01 N/mm
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2.2.3.1.b. Hoạt tải : - Do khoảng cách giữa hai dầm chủ là S = 1800 < 4600 mm nên HL 93 tác dụng chỉ cĩ xe 3 trục - Do thiết kế bản hẩng nên xe 3 trục cách mép là a = 300 mm - Trục xe cách tim dần biên là x = 100 mm Ta cĩ cường độ phân bố của bánh xe P 14500 P 102,691 N / mm 2 x b' 2 x 706 với : P = 145 T = 145000 N b1 = b + 2hDW = 510 + 2 * 98 = 706 mm X = 100 mm SW = 1140 + 0,883 * X = 1140 + 0883 * 100 = 1228 mm Tải trọng va xe truyền từ tường lan can xuống Đối với lan can cấp L3 ( tra bảng 4,2 lực thiết kế của lan cầu ơ tơ, trang 195 , SGK cầu bêtơng cốt thép trên đường ơtơ ) ta cĩ : Ft = 240 KN = 240000 N Lt = 1070 mm Hc = 810 mm Lực kéo tác dụng lên bản mặt cầu F *1 24000*1 T t 89,22 N / mm Lt 2H c 1070 2*810 Mơmen truyền xuống bản hẩng Ft *1 24000*1 M CT *H *1 *810*1 72267,66 N / mm Lt 2H c 1070 2*810 Ta cĩ sơ đồ truyền tải trọng va xe như hình vẽ Ft = 240000 N SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 16 T = 89,22 N Mc = 72267,6 N.mm P = 102,7 N/mm DC3 = 5,87 N DW = 0,002 N/mm DC3 = 0,01 N/mm T = 89,22 N Mc = 72267,6 N.mm
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2.2.3.1.c. Tổ hợp tải trọng - Do thiết kế bản mặt cầu bỏ qua lực cắt nên ta chỉ tổ hợp mơmen Mơmen lớn nhất tại ngàm M DC *l 5,866 * 750 4399,27 N.mm DC3 3 1 l 2 7502 M DC * 2 0,005* 1406,3 N.mm DC2 2 2 2 l 2 3502 M DW * 3 0,002* 138,06 N.mm DW 2 2 l 2 3502 M P * 4 102,69 * 6289837,11 N.mm LL 2 2 -Theo trạng thái giới hạn cường độ DC = 1,25 hệ số tĩnh tải lan can, bản mặt cầu Dw = 1,50 hệ số tĩnh tải lớp phủ LL = 1,75 hệ số hoạt tải  = 0,95 hệ số điều chỉnh tải trọng m = 1,2 hệ số làn xe đối với 1 làn xe 1+IM = 1,25 hệ số xung kích M u  *  DC *(M DC M DC )  DW *M DW  LL *m*(1 IM )*M LL = 0,95 *(1,25*( 1406,25 +2 4399,2693 )+ 1,5*138,06 + 1,75*1,2*1,25 * 6289837 Mu = 15692372,08 N.mm - Theo trạng thái giới hạn sử dụng SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 17
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM DC = 1,0 hệ số tĩnh tải lan can, bản mặt cầu DW = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ LL = 0,5 hệ số hoạt tải CT = 1,0  = 1,0 hệ số điều chỉnh tải trọng m = 1,2 hệ số làn xe đối với 1 làn xe 1+IM = 1.25 hệ số xung kích M  *  *(M M )  *M  *m*(1 IM)*M S DC DC2 DC3 DW DW LL LL = 1,0*(1,0*(1406,25+ 4399,269)+1,0*138,06 +1,0*1,2*1,25 *6289837 MS = 9440699,24 N.mm - Theo trạng thái giới hạn đặc biệt DC = 1.25 hệ số tĩnh tải bản thân DW = 1.50 hệ số tĩnh tải lớp phủ LL = 1.75 hệ số hoạt tải  = 0.95 hệ số điều chỉnh tải trọng m = 1,2 hệ số làn xe đối với 1 làn xe 1+IM = 1.25 hệ số xung kích M *  *(M M )  *M  *m*(1 IM)*M  *M r DC DC2 DC3 DW DW LL LL CT CT =1*(1*1406,25+4399,269)+1,75*138,06+0,5*1,2*1,25*6289837,0 +1*72267,7 Mr = 5754831,13 N.mm 2.2.4. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN DẦM GIỮA 2.2.4.1. Số liệu tính tốn - Khoảng cách giữa 2 dầm chính S = 1800 mm - Bề dày bản mặt cầu hf =200 mm - Trọng lượng riêng của bê tơng 3 gc = 0,000025 N/mm - Cường độ bê tơng f'c = 55 MPa - Cường độ cốt thép fy = 280 MPa 2.2.4.2.Các nội lực do tĩnh tải Cắt 1mm theo phương dọc cầu ta cĩ SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 18
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu DW = 0,002 N/mm - Trọng lượng bản thân bản mặt cầu DC2 = 0,005 N/mm -Mơmen ở trạng thái giới hạn cường độ DC = 1,25 hệ số tĩnh tải bản thân DW = 1,50 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 0,95 hệ số điều chỉnh tải trọng DW = 0,002 N/mm DC3 = 0,01 N/mm DW *S 2 DC *S 2 DC DW 2 M u  *  DW *  DC * 3832,9 N.mm 8 8 0,002*18002 0,005*18002 0,95* 1,5* 1,25* - Mơmen ở trạng thái giới8 hạn sử dụng 8 DC = 1,0 hệ số tĩnh tải bản thân DW = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 1,0 hệ số điều chỉnh tải trọng DW * S 2 DC * S 2 DC DW 2 M s  *  DW *  DC * 2937,87 N.mm 8 8 0,002*18002 0,005*18002 1,0* 1,0* 1,0* 8 8 2.2.4.3.Các nội lực do hoạt tải - Chỉ cĩ xe 3 trục, ta khơng xét tải trọng làn vì nhịp bản L2 = 1800 < 4600 theo qui định khơng cần xét tải trọng làn - Ở sẽ cĩ đây cĩ 2 trường hợp đặt tải + Trường hợp 1 : Chỉ cĩ 1 bánh xe của 1 xe SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 19
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Trường hợp 2 : Chỉ cĩ 2 bánh xe của 2 xe khác nhau đặt trong bản khi đĩ khoảng cánh 2 bánh xe là a = 1200 m 2.2.4.3.a. Xác định trường hợp chỉ cĩ 1 bánh xe của 1 xe Ta đặt bánh xe ngay giữa nhịp để tính tốn - Bề rộng bánh tiếp xúc với là : b = 510 mm - Diện truyền tải của bánh xe ( chiều rộng phân bố ) xuống bản mặt cầu b1 = 706 mm - Cường độ phân bố của 2 bánh xe P 145000 P 1062,69 N / mm 2 *b 2 * 706 - Diện làm việc1 của bản + Khi tính mơmen âm tại gối SW 1220 0,25* S 1220 0,25*1800 1670 mm + Khi tính mơmen dương tại giữa nhịp SW 600 0,55* S 600 0,55*1800 1650 mm P = 102,7 N/mm - Giá trị mơmen tại giữa nhịp + Theo trạng thái giới hạn cường độ DC = 1,25 hệ số tĩnh tải bản thân LL = 1,75 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 0,95 hệ số điều chỉnh tải trọng 1+IM = 1.25 hệ số xung kích LL P *b1 b1 M u  * LL * (1 IM ) *1,2 * * S 65403269,53 N.mm 4 2 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp102, 7CĐ04* 706 - ĐT 7 0 6 Trang 20 0,95* 1,75*1,25*1,2 * * 1800 4 2
  21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Theo trạng thái giới hạn sử dụng DC = 1,0 hệ số tĩnh tải bản thân LL = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 1,0 hệ số điều chỉnh tải trọng 1+IM = 1.25 hệ số xung kích LL P *b1 b1 M s  * LL * (1 IM ) *1,2 * * S 39340312,50 N.mm 4 2 102,7 * 706 706 1,0 * 1,0 *1,25*1,2 * * 1800 - Giá trị mơmen tại giữa nhịp do tĩnh4 tải và hoạt tải 2gây ra cĩ xét đến tính liên tục của bản mặt cầu ( với dải bản 1000 mm ) được tính như sau + Theo trạng thái giới hạn cường độ Tại gối : LL u DC DW M u M g 0,7 * (M u ) *1000 30097006,94 N.mm SW 65403269,5 0,7 * 3832,09 *1000 1670,0 Tại giữa nhịp ` LL u DC DW M u M 1 0,5* (M u ) *1000 21735217,46 N.mm 2 SW 65403269,5 0,5* 3832,09 *1000 + Theo trạng thái giới1 6hạn50,0 sử dụng Tại gối : LL s DC DW M s M g 0,7 * (M s ) *1000 18546460,35 N.mm SW 39340312,5 0,7 * 2937,870 *1000 Tại giữa nhịp 1670,0 LL s DC DW M s M 1 0,5* (M s )*1000 13390241,82N.mm 2 SW 39340312,5 0,5* 2937,870 *1000 1650,0 2.2.4.3.b. Xác định trường hợp chỉ cĩ 2 bánh xe của 1 xe Ta đặt bánh xe ngay giữa nhịp để tính tốn SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 21
  22. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Bề rộng bánh tiếp xúc với là : b = 510 mm - Diện truyền tải của 2 bánh xe ( chiều rộng phân bố ) xuống bản mặt cầu b'1 = 706 + 1200 = 1906 mm vì S= 1800mm nên chọn b'1 = 1800mm - Cường độ phân bố của 2 bánh xe P 145000 P 76,08 N / mm b' 1906 - Diện làm 1việc của bản + Khi tính mơmen âm tại gối SW 1220 0,25* S 1220 0,25*1800 1670 mm + Khi tính mơmen dương tại giữa nhịp SW 600 0,55* S 600 0,55*1800 1650 mm P = 80,56 N/mm - Giá trị mơmen tại giữa nhịp + Theo trạng thái giới hạn cường độ DC = 1,25 hệ số tĩnh tải bản thân LL = 1,75 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 0,95 hệ số điều chỉnh tải trọng 1+IM = 1.25 hệ số xung kích P *b'2 LL 1 M u  * LL * (1 IM ) *1,0 * 38513247,64 N.mm 8 76,08*18002 0,95* 1,75*1,25*1,0 * 8 + Theo trạng thái giới hạn sử dụng DC = 1,0 hệ số tĩnh tải bản thân SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 22
  23. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM LL = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 1,0 hệ số điều chỉnh tải trọng 1+IM = 1.25 hệ số xung kích P *b'2 LL 1 M s  * LL * (1 IM ) *1,0 * 64028274,2 N.mm 8 76,08*18002 1,0 * 1,0 *1,25*1,0 * - Giá trị mơmen tại giữa nhịp do tĩnh8 tải và hoạt tải gây ra cĩ xét đến tính liên tục của bản mặt cầu ( với dải bản 1000 mm ) được tính như sau + Theo trạng thái giới hạn cường độ Tại gối : LL u DC DW M u M g 0,7 * (M u ) *1000 29520661,59 N.mm SW 64028274,2 0,7 * 3832,09 *1000 1670,0 Tại giữa nhịp LL u DC DW M u M 1 0,5* (M u ) *1000 21318552,21 N.mm 2 SW 64028274,2 0,5* 3832,09 *1000 1650,0 + Theo trạng thái giới hạn sử dụng Tại gối : LL s DC DW M s M g 0,7 * (M s ) *1000 18199786,45 N.mm SW 38513247,6 0,7 * 2937,870 *1000 1670,0 Tại giữa nhịp LL s DC DW M s M 1 0,5* (M s ) *1000 13139616,10N.mm 2 SW 38513247,6 0,5* 2937,870 *1000 1650,0 - So sánh kết quả 2 trường hợp SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 23
  24. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Trường hợp 1 + Trường hợp 2 s s M g 18546460,35 N.mm M g 18199786,45 N.mm s s M 1 13390241,82 N.mm M 13139616,10 N.mm 2 g u u M g 30097006,94 N.mm M g 29520661,59 N.mm u u M 1 21735217,46 N.mm M 21318552,21N.mm 2 g - Chọn trường hợp 2 đặt 2 bánh xe + Theo TTGH sử dụng + Theo TTGH cường độ s u M g 18199786,45 N.mm M g 29520661,59N.mm s u M 1 13139616,10 N.mm M 1 21318552,21N.mm 2 2 2.2.5. TÍNH BỐ TRÍ THÉP CHO BẢN MẶT CẦU 2.2.5.1. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu chịu mơmen âm - Giới hạn chảy của thép : fy = 300 MPa - Cường độ bê tơng mố : f’c = 55 MPa - Hệ số sức kháng (5.5.4.2):  = 0,9 0,05 ' 0,05 - Hệ số: 1  0,85 *( f 28) 0,85 *(55 28) 0,657 1 7 c 7 - Tiết diện tính tốn: b = 1 mm h = 200 mm - Tải trọng tính tốn: Mu = -29520661,6 N.mm - Chọn:a s = 35 mm - Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: ds = h – as = 200 – 35 = 165 mm - Phương trình cân bằng mơmen: a M M / A 0.85 * f ' * a * b * (d ) u s c s 2  2 2* M u a ds ds ' 4,3 mm  *0.85* fc *b 2* 29520,66 165 1652 4,3 mm 0,9*0,85*55*1 Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén: c a 4 , 3 0,04 0,45 d  * d 0,657 *165 Vậy xảys ra trườngs hợp phá hoại dẻo Diện tích cốt thép: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 24
  25. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM ' 0.85* fC *a*b 0,85*55*4,3*1 2 As 0,671mm f y 300 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu: ' fc 55 2 As min 0,03*b*h* 0,03*1*200* 1,10 mm f y 300 Asmin = 1,10 > As = 0,671 chọn Asmin để thiết kế 2 2 Với thép 14 As = 153,94 mm 8 thanh 14 As = 1231,5 mm Số thanh thép trên 1000 mm A 1100 n s 7,15 chon : 8 thanh AS1thanh 153,94 Khoảng cách các thanh thép trên 1000 mm 1000 1000 a 125 chon : a 125mm n 8 - Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo Aschon * f y 1231,5*300 a ' 7,9 mm 0,85* fc *b 0,85*55*1000 - Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén c a 7,9 0,07 0,42 ( 5.7.3.3.1) d  *d 0,657*165 Vậy thỏas hàm slượng thép tối đa 2.2.5.2. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu chịu mơmen dương - Giới hạn chảy của thép : fy = 300 MPa - Cường độ bê tơng mố : f’c = 55 MPa - Hệ số sức kháng (5.5.4.2):  = 0,9 0,05 0,05 - Hệ số: 1  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(55 28) 0,657 1 7 c 7 - Tiết diện tính tốn: b = 1 mm h = 200 mm - Tải trọng tính tốn: Mu = 21318552,2 N.mm - Chọn:a s = 35 mm - Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: ds = h – as = 200 – 35 = 165 mm - Phương trình cân bằng mơmen: a M M / A 0.85 * f ' * a * b * (d ) u s c s 2  SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 25
  26. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2 2* M u a ds ds ' 3,1mm  *0.85* fc *b 2* 21318552,2 165 1652 3,1mm Khoảng cách từ trục trung0,9 *hịa0,8 đến5* 5thớ5* ngồi1 cùng chịu nén: c a 3 , 1 0,03 0,45 d  * d 0,657 *165 Vậy xảys ra trườngs hợp phá hoại dẻo Diện tích cốt thép: 0.85* f ' *a*b 0,85*55*3,1*1 A C 0,48 mm2 s f 300 Kiểm tra hàm lượngy cốt thép tối thiểu: ' fc 55 2 As min 0,03*b*h* 0,03*1*200* 1,10 mm f y 300 Asmin = 1,10 > As = 0,48 chọn Asmin để thiết kế 2 2 Với thép 14 As = 153,94 mm 8 thanh 14 As = 1231,5 mm Số thanh thép trên 1000 mm A 1100 n s 7,15 chon : 8 thanh A 153,94 Khoảng cách cácS1th athanhnh thép trên 1000 mm 1000 1000 a 125 chon : a 125mm n 8 - Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo Aschon * f y 1231,5*300 a ' 7,9 mm 0,85* fc *b 0,85*55*1000 - Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén c a 7,9 0,07 0,42 ( 5.7.3.3.1) d  *d 0,657*165 Vậy thỏas hàm slượng thép tối đa SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 26
  27. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2.2.5.3. Kiểm tra nứt - Điều kiện chịu nứt cho vùng mơmen âm: f f Trong đĩ:s sa Z fsa 0,6* f y dc * A - - Tải trọng tính tốn : Ms = 18199786,45 N.mm - Hệ số khuyết đại n : E 210000 n s 5,27 Ec 398621,1 Trong đĩ : b = 1000 mm Es = 210000 MPa mơđun đàn hồi của thép Mơ đun đàn hồi của bê tơng 1.5 ' 1,5 Ec 0,043* c * fc 0,043* 2500 * 55 39862,1 MPa - Xác định trục trung hịa của tiết diện khi nứt: n* A 2d *b x s 1 s 2 45,8 mm b n* As 5,27*1231,5 2*165*1000 * 1 2 45,8 mm 1000 5,27*1231,5 - Mơmen quán tính của tiết diện bê tơng khi đã nứt b*x3 I n* A *(d x)2 1242137774, 8 mm4 cr 3 s s 1000*4,583 5,27*1231,25*(165 45,8)2 3 - Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là: n* M s 5,27*18199786,45 f s *(d s x) *(165 45,8) 92,0 MPa I cr 124213777,48 - Ứng suất cho phép trong cốt thép Z 23000 f sa 341,22 MPa 3 3 d c * Ac 35 * 8750 Trong đĩ : Z = 23000 (điều kiện mơi trường khắc nghiệt) dc = 35 mm Diện tích trung bình của bêtơng bao quanh một thanh thép: b * (a a ) 1000 * (35 35) A 1 2 8750 mm2 c n 8 So sánh : SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 27
  28. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM f sa 341,22 MPa 0,6 * f y 0,6 *300 180MPa Chọn fs = 180 để kiểm tra f s 92,0 MPa 0,6 * f y 180 MPa Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện chịu nứt vùng mơmen âm. - Điều kiện chịu nứt cho vùng mơmen dương : f f Trong đĩ:s sa Z fsa 0,6* f y dc * A + - Tải trọng tính tốn : M s = 13139616,10 N.mm - Hệ số khuyết đại n : E 210000 n s 5,27 Ec 398621,1 Trong đĩ : b = 1000 mm Es = 210000 MPa mơđun đàn hồi của thép Mơ đun đàn hồi của bê tơng 1.5 ' 1,5 Ec 0,043* c * fc 0,043* 2500 * 55 39862,1 MPa - Xác định trục trung hịa của tiết diện khi nứt: n* A 2d *b x s 1 s 2 45,8 mm b n* As 5,27*1231,5 2*165*1000 * 1 2 45,8 mm 1000 5,27*1231,5 - Mơmen quán tính của tiết diện bê tơng khi đã nứt b* x3 I n* A *(d x)2 124213777,48 mm4 cr 3 s s 1000*4,583 5,27*1231,25*(165 45,8)2 3 - Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là: n* M s 5,27*13139616,10 f s *(d s x) *(165 45,8) 66,42 MPa I cr 124213777,48 - Ứng suất cho phép trong cốt thép Z 23000 f sa 341,22 MPa 3 3 d c * Ac 35 * 8750 Trong đĩ : SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 28
  29. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Z = 23000 (điều kiện mơi trường khắc nghiệt) dc = 35 mm Diện tích trung bình của bêtơng bao quanh một thanh thép: b * (a1 a2 ) 1000 * (35 35) 2 Ac 8750 mm So sánh : n 8 f sa 341,22 MPa 0,6 * f y 0,6 *300 180MPa Chọn s = 180 để kiểm tra f s 66,42 MPa 0,6 * f y 180 MPa Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện chịu nứt vùng mơmen dương. CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DẦM NGANG 3.1 CÁC SỐ LIỆU VỀ DẦM NGANG : - Nhịp tính tốn Ltt = 33500 m - Chọn chiều cao dầm chính: h = 1600 mm - Chiều cao dầm ngang h: với h = 1200 mm - Chọn b = 250mm - Khoảng cách giữa 2 dầm ngang: L1 = 6700 mm - Chiều dài dầm ngang: L2 = 1800 mm - Cốt thép giới hạn chảy fy = 420MPa ' - Bêtơng cĩ cường độ chịu nén fc = 55MPa SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 29
  30. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 3.2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG: 3.2.1. Xác định nội lực mơ men tác dụng lên dầm ngang 3.2.1.1. Xác định nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang - Tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang bao gồm: + Lớ phủ bản mặt cầu: -5 DW= hD*c * L1 = 98 * 6700 * 2,5*10 = 16,42 N.mm + Bản mặt cầu -5 DC"2 = hf * L1 * gc = 200 * 6700 * 2,5*10 = 33,50 N.mm + Dầm ngang: ' -5 DC2 = (h–hf)* b * c = (1200 – 200)*250* 2,5*10 = 6,25 N/mm - Mơmen do tỉnh tải tác dụng lên dầm ngang : + Theo trạng thái giới hạn cường độ gDC = 1,25 hệ số tĩnh tải bản thân gDW = 1,50 hệ số tĩnh tải lớp phủ h = 0,95 hệ số điều chỉnh tải trọng DW * L2 (DC " DC ' ) * L2 DC DW 2 2 2 2 M u  *  DW *  DC * 29596944,37 N.mm 8 8 16,42*18002 (33,5 6,25) *18002 0,95* 1,5* 1,25* 8 8 + Theo trạng thái giới hạn sử dụng gDC = 1,0 hệ số tĩnh tải bản thân gDW = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ h = 1,0 hệ số điều chỉnh tải trọng DW * L2 (DC " DC ' )* L2 DC DW 2 2 2 2 M S  *  DW *  DC * 22746825,0 N.mm 8 8 16,42*18002 (33,5 6,25)*18002 1,0* 1,0* 1,0* 8 8 3.2.1.2. Xác định nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang: - Hoạt tải tác dụng lên dầm ngang gồm HL93 và tải trọng người 3.2.1.2.1. Xác định hệ số điều chỉnh đường ảnh hưởng () 3 3 L2 1800  0,5* 3 3 0,5* 3 3 0,01 L1 L2 6700 1800 3.2.1.2.2. Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do hoạt tải xe: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 30
  31. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 1 a) Tải trọng do xe 2 trục tác dụng lên dầm ngang p 2trục - Xếp xe 2 trục lên đường ảnh theo phương dọc cầu để tìm nội lực lớn nhất tác dụng lên dầm ngang . xe 2 trục 110000 N 110000 N y = 1 y1 =0,645 + Tung độ đường ảnh hưởng (nội suy) L 67000 1 1200 1200 2 2 y1 (1  )x  (1 0.01)x 0.01 0.645 L1 6700 2 2 y2 = 1 1 p 2trục = 0,5 (110000 * y1 + 110000 * y2 ) = 0,5 x (110000 * 0,583 + 110000 * 1 ) = 90493,3 N 1 - Xếp tải p 2trục lên đường ảnh hưởng dầm ngang để tìm nội lực lớn nhất * Xếp 1 xe: xe 2 trục 90493,3 N 90493,3 N 0 5 4 Xe hai trục và ĐAH của dầm (trường hợp đặt 01 bánh xe) + Mơmen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp : SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 31
  32. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM L 1800 M p' * 2 90493,3* 40721983,8 N.mm 2truc 2truc 4 4 * Xếp 02 xe: xe 2 trục xe 2 trục 90493,3 N 90493,3 N 0 5 0 0 4 5 5 1 1 Xe hai trục và ĐAH của dầm (trường hợp đặt 02 bánh xe) + Mơmen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp : ' M 2truc p2truc *(y1 y2 ) 90493,3*(150 150) 27147989,2 N.mm 300*450 Với: y = y = 150mm 1 2 900 1 b) Tải trọng do xe 3 trục tác dụng lên dầm ngang p 3trục ' - Tải trọng tác dụng lên dầm ngang do xe 3 trục gọi là p3truc - Xếp tải 3 trục lên đường ảnh hường theo phương dọc cầu để tìm nội lực lớn nhất tác dụng lên dần ngang xe 3 trục 35000 N 145000 N 145000 N y1 =0,007 y2 =1 y3 =0,007 ' p3truc 0,5* (3500 * y1 145000 * y2 145000 * y3 ) 73137,49 N 1 - Xếp tải p 3trục lên đường ảnh hưởng dầm ngang để tìm nội lực lớn nhất * Xếp 1 xe: xe 3 trục SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 32 73137,49 N 73137,49 N 0 5 4
  33. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Xe ba trục và ĐAH của dầm (trường hợp đặt 01 bánh xe) + Mơmen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp : L 1800 M p' * 2 73137,49* 32911872,3 N.mm 3truc 3truc 4 4 * Xếp 02 xe: xe 3 trục xe 3 trục 73137,49 N 73137,49 N 0 5 0 0 4 5 5 1 1 Xe ba trục và ĐAH của dầm (trường hợp đặt 02 bánh xe) + Mơmen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp : ' M 3truc p3truc *(y1 y2 ) 73137,49*(150 150) 21941248,2 N.mm 300*450 Với: y = y = 150mm 1 2 900 3.2.1.2.3. Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang do tải trọng làn q - Tải trọng làn tác dụng lên dầm ngang q =  3000 9,3 N.mm 3000 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 33 1 1 0 0 , , 0 0 1
  34. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Tải trọng làn và ĐAH theo phương dọc cầu Với v là diện tích đường ảnh hưởng áp lực lên dầm ngang L1 6700 2 1 2 * ( * ) 2 * 0,01* 33,12 mm 4 4 ( y2 ) L1 0,01 1 6700 2 2 2 * * 2 * * 1692 mm 2 4 2 4 2  1 2 33,12 1692 1724,68 mm 9,3 9,3 q' * *1724,68 5,17 N / mm 3000 3000 - Xếp q' lên đường ảnh hưởng dầm ngang để tìm nội lực lớn nhất q'= 5,17 N.mm + Mơmen lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp 450* L 450*1800 M q' * 2 5,17* 2095489,2 N/mm lan 2 2 3.2.1.2.4. Tổ hợp nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang a) Tổ hợp của xe 2 trục với tải trọng làn - Trạng thái giới hạn cường độ 1+IM = 1,25 hệ số xung kích LL = 1,75 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 2truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 2truc m * M lan ] 0,95*1,75*[(1 0,25) *1,2* 40721983,8 1,2* 2095489,2] 2truclan M u 105730948,0 N.mm * Xếp 2 xe: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 34
  35. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 2truc m * M lan ] 0,95*1,75*[(1 0,25) *1,0* 27147989,2 1,0* 2095489,2] 2truclan M u 59900665,8 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng 1+IM = 1,0 hệ số xung kích LL = 1,0 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 2truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 2truc m * M lan ] 1,0*1,0*[(1 0,25) *1,2* 40721983,8 1,2* 2095489,2] 2truclan M u 63597562,7 N.mm * Xếp 2 xe: 2truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 2truc m * M lan ] 1,0*1,0*[(1 0,25) *1,0* 27147989,2 1,0* 2095489,2] 2truclan M u 36030475,7 N.mm b) Tổ hợp của xe 3 trục với tải trọng làn - Trạng thái giới hạn cường độ 1+IM = 1,25 hệ số xung kích LL = 1,75 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 3truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 3truc m * M lan ] 0,95*1,75*[(1 0,25) *1,2*32911872,3 1,2* 2095489,2] 3truclan M u 86254482,4 N.mm * Xếp 2 xe: 3truc lan M u  * LL *[(1 IM ) * m * M 3truc m * M lan ] 0,95*1,75*[(1 0,25) *1,0* 21941248,2 1,0* 2095489,2] SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 35
  36. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 3truclan M u 49080407,2 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng 1+IM = 1,0 hệ số xung kích LL = 1,0 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 3truc lan M S  * LL *[(1 IM ) * m * M 3truc m * M lan ] 1,0*1,0*[(1 0,25) *1,2*32911872,3 1,2* 2095489,2] 3truclan M S 51882395,4 N.mm * Xếp 2 xe: 3truc lan M S  * LL *[(1 IM ) * m * M 3truc m * M lan ] 1,0*1,0*[(1 0,25) *1,0* 21941248,2 1,0* 2095489,2] 3truclan M S 29522049,4 N.mm Bảng tổng hợp mơmen do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang Loại tải Số xe TTGHCĐ TTGHSD 1 xe 105730947,98 63597562,69 Xe 2 trục + làn 2 xe 59900665,81 36030475,67 1 xe 86254482,40 51882395,43 Xe 3 trục + làn 2 xe 49080407,15 29522049,42 - So sánh ta chọn tổ hợp xe 2 trục và tải trọng làn để tính LL M u 105730948,0 N.mm LL 3.2.1.2.5. M STổng 6 hợp359 7nội56 2lực,7 dầmN.m mngang (tĩnh tải + hoạt tải ) - Khơng xét tính liên tục : + Trạng thái giới hạn cường độ: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 36
  37. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM DC DW LL M u (M u M u ) 29596944,4 105730947, 98 135327892, 36 N.mm + Trạng thái giới hạn sử dụng: DC DW LL M s (M s M s ) 22746825 ,0 63597562 ,69 86344387,6 9N.mm - Xét tính liên tục của dầm ngang: + Trạng thái giới hạn cường độ: Tại mặt cắt giữa nhịp: Mu = 0,5 * Mu = 0,5 * 135327892,36 = 67663946,18 N.mm Tại mặt cắt gối: Mu = 0,7 * Mu = 0,7 * 135327892,36 = 94729524,65 N.mm + Trạng thái giới hạn cường độ: Tại mặt cắt giữa nhịp: Ms = 0,5 * Ms = 0,5 * 86344387,69 = 43172193,85 N.mm Tại mặt cắt gối: Ms = 0,7 * Ms = 0,7 * 86344387,69 = 60441071,39 N.mm 3.2.2. Xác định nội lực do lực cắt tác dụng lên dầm ngang 3.2.2.1. Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang DC = DC'2 + DC"2 = 6,25 + 33,5 = 39,75 N/mm DW = 16,42 N/mm * Xét mặt cắt tại gối - Tĩnh tải DC+DW = 56,17 N/mm 1 Diện tích đường ảnh hưởng v = 900 mm2 - Trạng thái giới hạn cường độ DC = 1,25 hệ số tĩnh tải bản thân DW = 1,5 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng DC DW Vu  *(DW * DW  DC * DC) * 63535,10 N SVTH: TRẦN 0,9 NGỌC5*(1, 5TRÍ*16 , 4 2 1 , 2 Lớp5*3 CĐ049,75) -* ĐT90 0  Trang 37
  38. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Trạng thái giới hạn sử dụng DC = 1,0 hệ số tĩnh tải bản thân DW = 1,0 hệ số tĩnh tải lớp phủ  = 1,0 số điều chỉnh tải trọng DC DW VS  *(DW * DW  DC * DC) * 50548,50 N 01,0*(1,0*16,42 1,0*39,75) *900 * Xét mặt cắt tại giữa nhịp DC DW DC DW Vs Vu 0 N 3.2.2.2. Lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang * Xét mặt cắt tại gối - Xếp xe 2 trục P'2trục + Xếp 1 xe xe 2 trục 90493,3 N 90493,3 N 0 1 g ' V2truc p2truc *(y1 y2 ) 90493,3*(1 0) 90493,3N Với: y1 = 1 và y1 = 0 + Xếp 2 xe xe 2 trục xe 2 trục 90493,3 N 90493,3 N 3 3 1 3 , 0 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 38
  39. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM g ' V2truc p2truc *(y1 y2 ) 90493,3*(1 0,333) 120627,6N + Xếp tải trọng làn q'= 5,17 N.mm g ' Vlan q * 5,17*900 4656,64 N - Xếp xe 3 trục P'3trục + Xếp 1 xe xe 3 trục 73137,49 N 73137,49 N 0 1 g ' V3truc p3truc *(y1 y2 ) 73137,49*(1 0) 90493,3N + Xếp 2 xe xe 3 trục xe 3 trục 73137,49 N 73137,49 N 3 3 1 3 , 0 g ' V3truc p3truc *(y1 y2 ) 73137,49*(1 0,333) 97516,7N * Xét mặt cắt tại nhịp chỉ xếp được 1 xe - Xếp xe 2 trục P'2trục + Xếp 1 xe xe 2 trục 90493,3 N 90493,3 N SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 39 5 , 1 0
  40. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 1 V 2 p' *(y y ) 90493,3*(0,5 0) 45246,6 N 2truc 2truc 1 2 - Xếp xe 3 trục P'3trục + Xếp 1 xe xe 3 trục 73137,49 N 73137,49 N 5 , 1 0 1 2 ' V3truc p3truc *(y1 y2 ) 73137,49*(0,5 0) 36568,7N Bảng tổng hợp lực cắt Mặt cắt Loại tải Số xe V ( N ) làn 4656,64 Xe 2 trục 1 xe 90493,30 Tại gối Xe 2 trục 2 xe 120657,73 Xe 3 trục 1 xe 73137,49 Xe 3 trục 2 xe 97516,66 Xe 2 trục 1 xe 45246,65 Tại nhịp Xe 3 trục 1 xe 36568,75 3.2.2.3. Tổ hợp lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang - Tổ hợp xe 2 trục với tải trọng làn tại gối + Theo trạng thái giới hạn cường độ 1+IM = 1,25 hệ số xung kích SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 40
  41. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM LL = 1,75 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 2truc lan Vgu  * LL *[(1 IM ) * m *V2truc m *Vlan ] 0,95*1,75*[1,25*1,2*90493,3 1,2* 4656,64 ] 2truclan Vgu 234957,66 N * Xếp 2 xe: 2truc lan Vgu  * LL *[(1 IM ) * m *V2truc m *Vlan ] 0,95*1,75*[1,25*1*120657,73 1* 4656,64 ] 2truclan Vgu 258483,35 N + Theo trạng thái giới hạn sử dụng 1+IM = 1,25 hệ số xung kích LL = 1,0 hệ số hoạt tải xe  = 1,0 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 2truc lan VgS  * LL *[(1 IM ) * m *V2truc m *Vlan ] 1*1*[1,25*1,2*90493,3 1,2* 4656,64 ] 2truclan VgS 141327,92 N * Xếp 2 xe: 2truc lan VgS  * LL *[(1 IM ) * m *V2truc m *Vlan ] 1*1*[1,25*1*120657,73 1* 4656,64 ] 2truclan VgS 155478,8 N - Tổ hợp xe 2 trục với tải trọng làn tại nhịp + Theo trạng thái giới hạn cường độ * Xếp 1 xe SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 41
  42. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2truc lan V1  * *[(1 IM ) * m *V m *V ] 2u LL 2truc lan 0,95*1,75*[1,25*1,2* 45246,65 1,2* 4656,64 ] 2truclan V1 122123,83 N 2u + Theo trạng thái giới hạn sử dụng * Xếp 1 xe 2truc lan V1  * *[(1 IM ) * m *V m *V ] 2S LL 2truc lan 1*1*[1,25*1,2* 45246,65 1,2* 4656,64 ] 2truclan V1 73457,94 N 2S - Tổ hợp xe 3 trục với tải trọng làn tại gối + Theo trạng thái giới hạn cường độ 1+IM = 1,25 hệ số xung kích LL = 1,75 hệ số hoạt tải xe  = 0,95 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe 3truc lan Vgu  * LL *[(1 IM ) * m *V3truc m *Vlan ] 0,95*1,75*[1,25*1,2*90493,3 1,2* 4656,64 ] 3truclan Vgu 234957,66 N * Xếp 2 xe: 3truc lan Vgu  * LL *[(1 IM ) * m *V3truc m *Vlan ] 0,95*1,75*[1,25*1*120657,73 1* 4656,64 ] 3truclan Vgu 258483,51N + Theo trạng thái giới hạn sử dụng 1+IM = 1,25 hệ số xung kích LL = 1,0 hệ số hoạt tải xe  = 1,0 số điều chỉnh tải trọng Đối với trường hợp 1 xe: m = 1,2 hệ số làn Đối với trường hợp 2 xe: m = 1,0 hệ số làn * Xếp 1 xe SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 42
  43. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 3truc lan VgS  * LL *[(1 IM ) * m *V3truc m *Vlan ] 1*1*[1,25*1,2*90493,3 1,2* 4656,64 ] 3truclan VgS 141327,92 N * Xếp 2 xe: 3truc lan VgS  * LL *[(1 IM ) * m *V3truc m *Vlan ] 1*1*[1,25*1*120657,73 1* 4656,64 ] 3truclan VgS 155478,8 N - Tổ hợp xe 3 trục với tải trọng làn tại nhịp + Theo trạng thái giới hạn cường độ * Xếp 1 xe 3truc lan V1  * *[(1 IM ) * m *V m *V ] 2u LL 3truc lan 0,95*1,75*[1,25*1,2*36568,75 1,2* 4656,64 ] 3truclan V1 100483,31 N 2u + Theo trạng thái giới hạn sử dụng * Xếp 1 xe 3truc lan V1  * *[(1 IM ) * m *V m *V ] 2S LL 3truc lan 1*1*[1,25*1,2*36568,75 1,2* 4656,64 ] 3truclan V1 60441,09 N 2S Bảng tổng hợp lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang Mặt cắt Loại tải Số xe TTGHSD TTGHCĐ 1 xe 141327,92 234957,66 Xe 2 trục + làn 2 xe 155478,80 258483,51 Tại gối 1 xe 141327,92 234957,66 Xe 3 trục + làn 2 xe 155478,80 258483,51 Xe 2 trục + làn 1 xe 73457,94 122123,83 Tại nhịp Xe 3 trục + làn 1 xe 60441,09 100483,31 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 43
  44. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 3.2.2.4. Tổ hợp lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải t/d lên dầm ngang - Tại gối + Trạng thái giới hạn cường độ: g DC DW LL Vu (Vu Vu ) 63535,05 258483,51 322018,56 N + Trạng thái giới hạn sử dụng: g DC DW LL VS (VS VS ) 50548,5 155478,8 206027,3 N - Tại nhịp + Trạng thái giới hạn cường độ: 1 2 DC DW LL Vu (Vu Vu ) 0 122123,83 122123,83 N + Trạng thái giới hạn sử dụng: g1 2 DC DW LL VS (VS VS ) 0 73457,94 73457,94 N 3.3. THIẾT KẾ CỐT THÉP DỌC CHO DẦM NGANG: 3.3.1. Tại mặt cắt giữa nhịp - Giới hạn chảy của thép : fy = 420 MPa - Cường độ bê tơng mố : f’c = 55 MPa - Hệ số sức kháng (5.5.4.2):  = 0,9 0,05 0,05 - Hệ số: 1  0,85 *( f ' 28) 0,85 *(55 28) 0,657 1 7 c 7 - Tiết diện tính tốn: b = 250 mm h = 1200 mm - Tải trọng tính tốn: Mu = 67663946,2 N.mm - Chọn:a s = 50 mm - Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: ds = h – as = 1200 – 50 = 1150 mm - Phương trình cân bằng mơmen: a M M / A 0.85 * f ' * a * b * (d ) u s c s 2  2 2* M u a ds ds ' 5,6 mm  *0.85* fc *b 2*67663946,2 1150 11502 5,6 mm 0,9*0,85*55* 250 Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén: c a 5 , 6 0,007 0,45 SVTH: TRẦNd s NGỌC* d s TRÍ0,6 5 7 * 1 1 5 0Lớp CĐ04 - ĐT Trang 44
  45. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Vậy xảy ra trường hợp phá hoại dẻo Diện tích cốt thép: 0.85* f ' *a*b 0,85*55*5,6*250 A C 156,04 mm2 s f 420 Kiểm tra hàm lượngy cốt thép tối thiểu: ' fc 55 2 As min 0,03*b*h* 0,03*250*1200* 1178,57 mm f y 420 2 2 Asmin = 1178,57 mm > As = 156,04 mm chọn Asmin để thiết kế 2 2 Với thép 28 As = 615,4 mm 2 thanh 28 As = 1230,9 mm - Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo Aschon * f y 1230,9* 420 a ' 4,42 mm 0,85* fc *b 0,85*55* 250 - Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén c a 44,23 0,05 0,42 ( 5.7.3.3.1) d  *d 0,657*1150 Vậy thỏas hàm slượng thép tối đa 3.3.2. Tại mặt cắt gối - Giới hạn chảy của thép : fy = 420 MPa - Cường độ bê tơng mố : f’c = 55 MPa - Hệ số sức kháng (5.5.4.2):  = 0,9 0,05 ' 0,05 - Hệ số: 1  0,85 *( f 28) 0,85 *(55 28) 0,657 1 7 c 7 - Tiết diện tính tốn: b = 250 mm h = 1200 mm - Tải trọng tính tốn: Mu = 94729524,6 N.mm - Chọn:a s = 50 mm - Khoảng cách từ thớ chịu nén ngồi cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: ds = h – as = 1200 – 50 = 1150 mm - Phương trình cân bằng mơmen: a M M / A 0.85 * f ' * a * b * (d ) u s c s 2  2 2* M u a ds ds ' 7,9 mm  *0.85* fc *b 2*94729524,6 1150 11502 7,9 mm 0,9*0,85*55* 250 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 45
  46. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén: c a 7 , 9 0,01 0,45 d  * d 0,657 *1150 Vậy xảys ra trườngs hợp phá hoại dẻo Diện tích cốt thép: 0.85* f ' *a*b 0,85*55*7,9*250 A C 218,67 mm2 s f 420 Kiểm tra hàm lượngy cốt thép tối thiểu: ' fc 55 2 As min 0,03*b*h* 0,03*250*1200* 1178,57 mm f y 420 2 2 Asmin = 1178,57 mm > As = 218,67 mm chọn Asmin để thiết kế 2 2 Với thép 28 As = 615,4 mm 2 thanh 28 As = 1230,9 mm - Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo Aschon * f y 1230,9* 420 a ' 4,42 mm 0,85* fc *b 0,85*55* 250 - Khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi cùng chịu nén c a 44,23 0,05 0,42 ( 5.7.3.3.1) d  *d 0,657*1150 Vậy thỏas hàm slượng thép tối đa 3.2.3. Kiểm tra nứt - Điều kiện chịu nứt cho vùng mơmen âm: f f Trong đĩ:s sa Z fsa 0,6* f y dc * A - - Tải trọng tính tốn : Ms = 60441071,39 N.mm - Hệ số khuyết đại n : E 210000 n s 5,27 Ec 398621,1 Trong đĩ : b = 250 mm Es = 210000 MPa mơđun đàn hồi của thép Mơ đun đàn hồi của bê tơng 1.5 ' 1,5 Ec 0,043* c * fc 0,043* 2500 * 55 39862,1 MPa - Xác định trục trung hịa của tiết diện khi nứt: n* A 2d *b x s 1 s 2 242,9 mm SVTH: TRẦN NGỌCb TRÍn * A s Lớp CĐ04 - ĐT Trang 46 5,27*1230,9 2*1150*250 * 1 2 242,9 mm 250 5,27*1230,9
  47. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Mơmen quán tính của tiết diện bê tơng khi đã nứt b*x3 I n* A *(d x)2 6529796420,74 mm4 cr 3 s s 250*242,93 5,27*1230,9*(1150 242,9)2 3 - Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là: n* M s 5,27*60441071,4 f s *(d s x) *(1150 242,9) 44,23MPa I cr 6529796420,74 - Ứng suất cho phép trong cốt thép Z 23000 f sa 371,52 MPa 3 3 d c * Ac 50 * 4745 ,48 Trong đĩ : Z = 23000 (điều kiện mơi trường khắc nghiệt) dc = 50 mm Diện tích trung bình của bêtơng bao quanh một thanh thép: b * (a1 a2 ) 250 * (50 50) 2 Ac 4745,48 mm So sánh : n 8 f sa 371,52 MPa 0,6 * f y 0,6 * 420 252MPa Chọn fs = 252 để kiểm tra f s 44,23 MPa 0,6 * f y 252 MPa Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện chịu nứt vùng mơmen âm. - Điều kiện chịu nứt cho vùng mơmen âm: f f Trong đĩ:s sa Z fsa 0,6* f y dc * A + - Tải trọng tính tốn : Ms = 43172193,8 N.mm - Hệ số khuyết đại n : E 210000 n s 5,27 Ec 398621,1 Trong đĩ : b = 250 mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 47
  48. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Es = 210000 MPa mơđun đàn hồi của thép Mơ đun đàn hồi của bê tơng 1.5 ' 1,5 Ec 0,043* c * fc 0,043* 2500 * 55 39862,1 MPa - Xác định trục trung hịa của tiết diện khi nứt: n* A 2d *b x s 1 s 2 242,9 mm b n* As 5,27*1230,9 2*1150*250 * 1 2 242,9 mm 250 5,27*1230,9 - Mơmen quán tính của tiết diện bê tơng khi đã nứt b*x3 I n* A *(d x)2 6529796420,74 mm4 cr 3 s s 250*242,93 5,27*1230,9*(1150 242,9)2 3 - Ứng suất trong cốt thép do tải trọng ở trạng thái giới hạn sử dụng gây ra là: n* M s 5,27*43172193,8 f s *(d s x) *(1150 242,9) 31,6MPa I cr 6529796420,74 - Ứng suất cho phép trong cốt thép Z 23000 f sa 371,52 MPa 3 3 d c * Ac 50 * 4745 ,48 Trong đĩ : Z = 23000 (điều kiện mơi trường khắc nghiệt) dc = 50 mm Diện tích trung bình của bêtơng bao quanh một thanh thép: b * (a1 a2 ) 250 * (50 50) 2 Ac 4745,48 mm So sánh : n 8 f sa 371,52 MPa 0,6 * f y 0,6 * 420 252MPa Chọn fs = 252 để kiểm tra f s 31,6 MPa 0,6 * f y 252 MPa Vậy tiết diện đảm bảo điều kiện chịu nứt vùng mơmen dương. 3.4. THIẾT KẾ CỐT THÉP ĐAI CHO DẦM NGANG 3.4.1. Tại mặt cắt gối - Các nội lực + Giá trị mơmen Mu = 94729524,65 N.mm + Giá trị lực cắt Vu = 322018,56 N - Xác định khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 48 0,9 * d s 0,9 *1150 1035 mm dv max 0,7 * h 0,7 *1200 864 mm a 44,23 d 1150 1127,88 mm s 2 2
  49. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM dv = 1127,88 mm - Chiều cao vùng nén qui đổi A * f 1230,88* 420 a s y 44,23 mm 0.85* f ' *b 0,85*55* 250 - Khả năng chịuc cắt của bê tơng: V 322018,56 v u 1,269MPa v *b*dv 0,9*250*127,88 - Lập tỷ số: v 1,269 ' 0,023 0,25 fc 55 Tiếp tục tính - Tính biến dạng Ơx Giả sử ban đầu gĩc u = 400 Diện tích cốt thép thường chạy theo dọc dầm 2 2 * D 3,14*28 2 As 615,44 mm Vì hệ dầm4 ta đang xét4 với sơ đồ tính là dầm giản đơn nên khơng tồn tại lực dọc nên Nu = 0 Biến dạng tại thép dọc chịu kéo M V u 0,5* u * cot g( )  f * dv v  x 0,00119 Es * As 94729524,65 322018,56 0,5 * cot g400 0,9 *1127,88 0,9 210000 *1230,88 Từ giá trị v  0 ' 0,023  43 fc  Tra[5.8.3.4.2 1]  1,5  x 0,00119 - Khả năng chịu cắt vật liệu của bê tơng  1,5 V * f ' *b * d * 55 * 250 *1127,88 261394,0 N c 12 c v 12 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 49
  50. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Khả năng chịu cắt của cốt đai Vu 322018,56 Vs Vc 261394,0 96404,4 N v 0,9 - Khoảng cách thép đai Chọn thép đai f= 12 Diện tích nhánh đai 2 nhánh * D 2 3,14*122 A 2* 226,1 mm2 v 4 4 Av * f y * dv * cot g( ) Av * f y * dv * cot g( ) Vs S S Vs 226,1* 420 *1127,88* cot g430 S 1191 mm 96404,4 - Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo Av * f y ' 0.083* f c *b Vu S min min(0.8* d v ;600)neu ' 0.1 f c *b * d v V min(0.4* d ;600)neu u 0.1 A * f v 226,1* 420f ' *b * d v y c 97v 56 mm ' 0.083* fc *b 0,083* 55* 250 Vu 322018,56 ' 0,021 0,1 fc *b * dv 55* 2508127,88 Chọn : min ( 0,8 * dv ; 600 ) = 0,8 * 1127,88 = 902,3 mm Vậy chọn cốt đai S = 100 mm Tính lại A * f * d * cot g( ) V v y v 1148470,6 N s S 226,1* 420 *1127,88* cot g430 100 - Kiểm tra chịu kéo của thép dọc khi cĩ lực cắt SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 50
  51. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Phải thỏa mản phương trình M V u u As * f y 0,5*Vs * cot g( )  f * dv v Trong đĩ Sức kháng cắt của vật liệu As * v = 1230,9 * 420 = 516969,60 N Lực cắt do ngoại lực tác dụng M V u u 0,5*Vs * cot g( ) - 325421,0 N  f * dv v - 94729524,65 322018,56 0,5*1148470,6 * cotg 430 Sức kháng0,9 * 1cắt27 của,88 vật liệu 0 , 9 Lực cắt do ngoại lực tác dụng 516969,6 N > -325421,0 N Vậy thỏa mản được điều kiện sức kháng cắt của vật liệu 3.4.2. Tại mặt cắt giữa nhịp - Các nội lực + Giá trị mơmen Mu = 67663946,18 N.mm + Giá trị lực cắt Vu = 122123,83 N - Xác định khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo: 0,9 * d s 0,9 *1150 1035 mm dv max 0,7 * h 0,7 *1200 864 mm d = 1127,88 mm a 44,23 v d 1150 1127,88 mm - Chiều cao vùng nén squi 2đổi 2 A * f 1230,88* 420 a s y 44,23 mm 0.85* f ' *b 0,85*55* 250 - Khả năng chịuc cắt của bê tơng: V 122123,83 v u 0,481MPa - Lập tỷ số:v *b*dv 0,9*250*127,88 v 0,481 ' 0,009 0,25 fc 55 Tiếp tục tính - Tính biến dạng Ơx Giả sử ban đầu gĩc u = 400 Diện tích cốt thép thường chạy theo dọc dầm * D 2 3,14*282 A 615,44 mm2 s 4 4 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 51
  52. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Vì hệ dầm ta đang xét với sơ đồ tính là dầm giản đơn nên khơng tồn tại lực dọc nên Nu = 0 Biến dạng tại thép dọc chịu kéo M V u 0,5* u * cot g( )  f * dv v  x 0,00057 Es * As 67663946,18 122123,83 0,5 * cot g400 0,9 *1127,88 0,9 210000 *1230,88 Từ giá trị v  0 ' 0,009  29 fc  Tra[5.8.3.4.2 1]  2,5  x 0,00057 - Khả năng chịu cắt vật liệu của bê tơng  2,5 V * f ' *b * d * 55 * 250 *1127,88 435656,7 N c 12 c v 12 - So sánh Vc = 435656,7 N > Vu = 122123,83 N Bê tơng đủ khả năng chịu cắt bố trí thép đai theo cấu tạo Chọn thép đai f= 12, đai 2 nhánh, bước đai a = 200 mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 52
  53. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 4.1. SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Chiều dày bản cánh: hf = 200 mm - Chiều cao dầm: h =1600 mm - Chiều rộng bầu: bb = 600 mm - Chiều cao bầu: hb = 200 mm - Chiều rộng sườn: bw = 200 mm - Chiều rộng vát cánh: bvc = 100 mm - Chiều cao vát cánh: hvc = 100 mm - Chiều rộng vút bầu: bvb = 200 mm - Chiều cao vút bầu: bvb = 200 mm - Chiều rộng bản cánh: bc = 1500 mm - Số dầm chính: n = 5 dầm (3 dầm giữa 2 dầm biên) - Khỏang cách giữa các dầm: L2 = 1800 mm - Chiều dài nhịp tính tốn: Ltt = 33500 mm - Chiều dài thực tế: L = Ltt + 2 x a = 33500 + 2 * 300 = 34100 mm - Độ mở rộng 2 đầu dầm như hình vẽ: + Phần mở rộng: L1 = h = 1600 mm + Phần vát: L3 = 0,5 * 1600 = 800 mm - Nối các dầm bằng các mối nối ướt với bề rộng mối nối: b’=300 mm -5 - Trọng lượng riêng của bêtơng: c =2.5x10 N/mm - Bêtơng cĩ: f’c = 45 MPa - Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu [4.6.2.6] trang 109 + Đối với dầm giữa SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 53
  54. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Bề rộng bản cánh hửu hiệu được xác định như sau: L 1800mm 2 Ltt 33500 b2 min 8375mm 4 4 b f 1500 12.b f 12 * 200 3150mm 2 2 b2 = 1800 mm + Đối với dầm biên Bề rộng bản chính hữu hiệu được lấy bằng ½ bề rộng hửu hiệu của dầm giữa cộng với bề rộng phần hẫng: b b 1800 1500 b 2 c 1650mm 2 2 2 2 2 4.2. NỘI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 4.2.1. Xác định trọng lượng bản thân dầm chủ - Do chưa xác định được số lượng cáp nên coi tiết diện bêtơng là đặc - Dầm chủ ở giai đoạn căng trước gồm cĩ: trọng lượng bản thân dầm, trọng lượng phần mở rộng ở 2 đầu dầm, trọng lượng các dầm ngang đúc nguyên khối với dầm chính: - Tĩnh tải rãi đều lên dầm chính xuất hiện ở giai đoạn căng trước: DC1 = c * Ag + DC'1 + DC"1 ' Tính DC1 : 1 1 A (2* *b *h ) (2* *b *h ) (b *h ) (b *(h h h )) (b *h ) g 2 vc vc 2 vb vb f f w b f b b 1 1 (2 * * b * h ) 2 * *100 *100 10000 mm 2 A 2 vc vc 2 1 1 (2* *b *h ) 2* *200*200 40000mm2 B 2 vb vb 2 2 (bf * hf ) (1500* 200) 300000mm 2 (bw *(h hb h f )) 200*(1600 200 200) 240000mm 2 (bb * hb ) 600 * 200 120000mm 2 Ag = 710000 mm DC1’: Tỉnh tải phần mở rộng rải đều trên dầm chính SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 54
  55. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM L' ' 1 800  c * Ag * L1 0.000025*240000*(1600 ) ' 2 2 2 DC1 0.373mm Ltt 33500 ' Ag (A) (B) (2*(bvb bvc *hvc )) (2*(bvc *h hf hvc hb hvb )) ' Ag 10000 40000 2*(200 100*100) 2*(100*1600 200 100 200 200) 2500000mm2 DC1" : tĩnh tải phần dầm ngang rãi đều trên dầm chính + Một dầm chủ gồm: 6 * 2 = 12 (phần dầm ngang gắn vào hai bên sườn dầm chính) + Kích thước 1 phần dầm ngang h = 1000mm : chiều cao khơng kể bản mặt cầu b=250mm : chiều rộng L’ = 800mm : chiều dài + Diện tích 1 phần dầm ngang 2 A"g = b * h = 250 *1000 = 250000mm " ' " 12 * c * Ag * L 12 * 0,000025* 240000 *800 2 DC1 1,719mm Ltt 33500 DC1 = c*Ag + DC'1 + DC"1 = 0,000025 * 71000 + 0,373 + 1,719 = 19,91 N/mm 4.2.2. Xác định tĩnh tải mối nối ướt tác dụng lên mỗi dầm chính - Mối nối ướt chia ra làm 2 phần mối nối cánh trên của dầm chính và mối nối dầm ngang (khơng kể bản mặt cầu) DC2 = DC’2 + DC”2 = 1,20 + 0,269 = 1,469 N/mm Trong đĩ: + DC’2: tĩnh tải phần mối nối bản cánh + DC”2: Tĩnh tải phần mối nối dầm ngang khơng kể bản cánh - Phần mối nối phần trên dầm chính: (bản mặt cầu) Cĩ 4 mối nối kích thước: + Chiều rộng b’ = 300 mm + Chiều dày bằng chiều dày bản cánh trên: hf = 200 mm + Trọng lượng phần mối nối cánh trên trên một đơn vị chiều dài dầm chính: n * *b' *h 4*0,000025*300*200 DC' moinoi c f 1,20N /mm 2 n 5 - Phần mối nối dầm ngang:damchinh + Cĩ 24 mối nối kích thước SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 55
  56. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Chiều rộng dầm : b = 250 mm + Chiều cao dầm: h = 1000 mm (sau khi trừ bản cánh) + Chiều dài (chiều rộng mối nối): b’= 300 mm + Trọng lượng phần nối mối dầm ngang trên trên một đơn vị chiều dài dầm chính: ' " nmoinoi * c *b*h*b 24*0,000025*250*1000*300 DC2 0,269N / mm ndamchinh * Ltt 5*33500 4.2.3. Tải trọng lớp phủ (DW) h * B * 98*8000*0,000023 DW DW DW 3,61 N / mm n 5 4.2.4. Tải trọng lan can phần bêtơng và phần thép DC'3 = 5,866 N/mm 4.2.5. Tổ hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên và dầm giữa - Khi thỏa các điều kiện 4.6.2.2 trang 95. Tải trọng thường xuyên được phân bổ đều lên các dầm chủ, hệ số phân bổ chỉ áp dụng cho các hoạt tải và các xe mà tổng chiều rộng tương đương với chiều rộng xe tải thiết kế . - Dầm biên + Tải trọng bản thân dầm: DC1 = 19,91 N/mm + Tải trọng mối nối: DC2 = 1,469 N/mm + Tải trọng lớp phủ: DW = 3,610 N/mm + Tải trọng lan can : DC'3 = 5,866 N/mm - Dầm giữa: + Tải trọng bản thân dầm: DC1 = 19,91 N/mm + Tải trọng mối nối: DC2 = 1,469 N/mm + Tải trọng lớp phủ: DW = 3,610 N/mm + Tải trọng lan can : DC'3 = 0 N/mm 4.2.6. Xác định mơmen do tĩnh tải tác dụng lên dầm - Xét cho 4 mặt cắt: + Mặt cắt tại gối: I – I (vì lực cắt lớn) + Mặt cắt tại tiết diện thay đổi cách gối một khỏang 1900 mm: II – II + Mặt cắt tại ¼ dầm : III – III + Mặt cắt tại vị trí giữa dầm: IV – IV (vì mơmen lớn) - Ta tính tốn cho mặt cắt IV – IV của dầm biên cịn dầm giữa và các mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự ta lập bảng kết quả. SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 56
  57. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 5 7 3 8 ĐAH mơmen dầm chủ tại mặt cắt IV-IV - Trạng thi giới hạn cường độ: Với : +  : l hệ số điều chỉnh tải trọng:   D  I  R +  D = 0,95: hệ số dẻo +  I = 0,95: hệ số quan trọng +  R = 1,05: hệ số dư thừa  = 0,95 * 0,95 * 1,05 = 0,95  DC!  DC 2  DC3 1,25  DW 1,5 1 1  b*h *33500*8375 140281250mm2 2 2 + Mơmen do trọng lượng bản thn dầm bin: (DC1) DC1 M s  * DC1 * DC1 * 0,95*1,25*19,91*140281250 3317383300N.mm + Mơmen trọng lượng mối nối: (DC2) DC2 M s  * DC 2 * DC2 * 0,95*1,25*1,47*140281250 24465687N.mm + Mơmen do trọng lượng lan can: (DC3 ) DC3 M s  * DC3 * DC3 * 0,95*1,25*1,25*140281250 977130412N.mm + Mơmen do trọng lượng lớp phủ(DW) DW M s  * DW * DW * 0,95*1,50*3,61*140281250 720922177N.mm + Tổng mơmen do tĩnh tải tc dụng ln dầm bin: DC+DW DC1 DC2 DC3 DW Mu = Mu + Mu + Mu + Mu = 5260090578,48 N.mm - Trạng thi giới hạn sử dụng: Với:  1; DC1  DC2  DC3 1; DW 1 + Mơmen do trọng lượng bản thân dầm biên DC1 M s  * DC1 * DC1 * 1*1*19,91*140281250 2793585937.mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 57
  58. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Mơmen do trọng lượng mối nối DC 2 M s  * DC 2 * DC2 * 1*1*1,47*14028250 206025000N.mm + Mơmen do trọng lượng lan can: (DC3 ) DC3 M s  * DC3 * DC3 * 1*1*5,87*140281250 822846663N.mm + Mơmen do trọng lượng lớp phủ(DW) DW M s  * DW * DW * 1*1*3,61*140281250 505910300N.mm + Tổng mơmen do tĩnh tải tc dụng ln dầm bin: DC+DW DC1 DC2 DC3 DW MS = Ms + Ms + Ms + Ms = 4328367900,83 N/mm Diện tích đường ảnh hưởng mơmen của dầm chủ tại mặt cắt III-III 1 1  b * h *33500 * 2094 35070312mm 2 2 2 Diện tích đường ảnh hưởng mơmen của dầm chủ tại mặt cắt II-II 1 1  b * h * 33500 *108 1805000mm 2 2 2 Diện tích đường ảnh hưởng mơmen của dầm chủ tại mặt cắt gối 1 1  b * h * 33500 * 0 0 2 2 Bảng tổng hợp mơmen do tính tải tác dụng theo trạng thái giới hạn cường độ : Mặt Dầm M DC1 M DC2 M DC3 M DW M DC+DW cắt u u u u u I-I 0 0 0 0 0 Dầm II-II 42684798 3147974 12572745 9276112 67681628,83 III-III 829345825 61163672 244282603 180230544 1315022644,62 biên IV-IV 3317383301 244654688 977130413 720922178 5260090578,48 I-I 0 0 0 0 0 Dầm II-II 42684798 3147974 0 7730093 53562865,15 III-III 829345825 61163672 0 150192120 1040701617,38 giữa IV-IV 3317383301 244654688 0 600768481 4162806469,53 Bảng tổng hợp mơmen do tính tải tác dụng theo trạng thái giới hạn sử dụng : Mặt Dầm M DC1 M DC2 M DC3 M DW M DC+DW cắt s s s s S I-I 0 0 0 0 0 Dầm II-II 35945093 2650925 10587575 6509552 55693145,46 biên III-III 698396484 51506250 205711666 126477575 1082091975,21 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 58
  59. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM IV-IV 2793585938 206025000 822846663 505910300 4328367900,83 I-I 0 0 0 0 0 Dầm II-II 35945093 2650925 0 6509552 45105570,66 III-III 698396484 51506250 0 126477575 876380309,38 giữa IV-IV 2793585938 206025000 0 505910300 3505521237,50 5.2.3 Xác định lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm - Cũng giống như tính mơmen, lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm chính ta chỉ tính tốn cho mặt cắt IV – IV của dầm biên cịn dầm giữa và các mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự và ta cĩ bảng kết quả. 5 , (-) 0 5 (+) , 0 Diện tích đường ảnh hưởng: Tại mặt cắt giữa nhịp 0,5  = 33500 16750 * = 4262,5 mm2 V 2 0,5  = 16750 * = -4262,5 mm2 V 2 V V => V = V + V = 0 mm - Trạng thái cường độ: Với :  = 0.95 ; DC1 = DC2 = DC3 = 1.25 ; DW = 1.5 ’DC1 = ’DC2 = DC3 =0.9 ; DW = 0.65 + Lực cắt do trọng lượng bản thn dầm bin: (DC1) DC1 ( ) ' ( ) Vu  *[ DC1 * DC1 *  DC1DC1 * ] = 0,95* [1,25* 19,91 * 4262,5 – 0,9 * 1 * 19,91] = 28223,99 N + Lực cắt do trọng lượng mối nối: (DC2) DC 2 ( ) ' ( ) Vu  *[ DC 2 * DC2 *  DC 2 * DC2 * ] = 0,95* [1,25* 1,47 * 4262,5 – 0.9 * 1,47 * 4262,5] = 2081,5 N + Lực cắt trọng lượng lan can: (DC3) DC3 ( ) ' ( ) Vu .[ DC3.DC3.  DC3.DC3. ] SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 59
  60. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM = 0,95* [1,25 * 5,87 * 4262,5 – 1,25 * 5,87 * 4262,5 ] = 8313,34 N + Lực cắt do trọng lượng lớp phủ: (DW) DW ( ) ' ( ) Vu .[ DW .DW.  DW .DW. ] = 0,95* [1,25* 3,61 * 4262,5 – 1,25 * 3,61 * 4262,5] = 12413,12 N Tổng lực cắt do tĩnh tải tc dụng ln dầm bin: DC DW DC1 DC 2 DC3 DW Vu Vu Vu Vu Vu = 51031,94 N - Trạng thi giới hạn sử dụng: Với:  1; DC1  DC2  DC3  Dw 'DC1 'DC2 'DC3  Dw 1 + Lực cắt do trọng lượng bản thn dầm bin: (DC1) DC1 ( ) ' ( ) Vs  *[ DC1 * DC1 *  DC1 * DC1 * ] = 1* [1* 19,91 * 4262,5 – 1 * 19,91 * 4262,5] = 0 N + Lực cắt do trọng lượng mối nối: (DC2) DC 2 ( ) ' ( ) Vs  *[ DC 2 * DC2 *  DC 2 * DC2 * ] = 1* [1* 1,47 * 4262,5 – 1 * 1,47 * 4262,5 ] = 0 N + Lực cắt trọng lượng lan can: (DC3) DC3 ( ) ' ( ) Vs  *[ DC3 * DC3 *  DC3 * DC3 * ] = 1* [ 1 * 5,87 * 4262,5 – 1 * 5,87 * 4262,5] = 0 N + Lực cắt do trọng lượng lớp phủ: (DW) DW ( ) ' ( ) Vs  *[ DW * DW *  DW * DW * ] = 1* [1 * 3,61 * 4262,5 – 1 * 3,61 * 4262,] = 0 N Tổng lực cắt do tĩnh tải tc dụng ln dầm bin: DC DW DC1 DC 2 DC3 DW Vs Vs Vs Vs Vs = 0 N Diện tích đường ảnh hưởng: Tại mặt cắt ¼ nhịp ( mặt cắt III-III ) 1 1 2 v *b*h *25125*0,75 9421,9mm 2 2 1 1 2 v *b * h *8375*0,25 1046,9 mm 2 2 Tại mặt cắt II-II cách đầu dầm 1 đoạn L = 1900 mm 1 1 2 v *b * h *31600*0,94 14903,9 mm 2 2 1 1  *b * h *1900*0,06 53,9 mm2 v 2 2 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 60
  61. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Tại mặt cắt gối ( mặt cắt I-I ) 1 1 2 v *b * h *33500*1,0 16750 mm 2 2 Bảng tổng hợp lực cắt do tĩnh tải tc dụng ln dầm chủ (Trạng thái cường độ) Mặt Dầm V DC1 V DC2 V DC3 V DW V DC+DW cắt u u u u u I-I 356494,92 26291,25 105005,06 46626,81 534418,04 Dầm II-II 351530,87 25925,15 103542,91 76315,93 557314,86 III-III 204984,58 15117,47 60377,91 46088,81 326568,76 biên IV-IV 28223,99 2081,50 8313,34 12413,12 51031,94 I-I 356494,92 26291,25 0 46626,81 429412,98 Dầm II-II 351530,87 25925,15 0 76315,93 453771,96 III-III 204984,58 15117,47 0 46088,81 266190,85 giữa IV-IV 28223,99 2081,50 0 12413,12 42718,61 Bảng 5.4 Bảng tổng hợp lực cắt do tĩnh tải tc dụng ln dầm chủ (Trạng thi sử dụng) Mặt Dầm V DC1 V DC2 V DC3 V DW V DC+DW cắt S S S S S I-I 333562,50 24600,00 98250,35 60407,20 516820,05 Dầm II-II 295725,56 21809,55 87105,53 53555,04 458195,68 III-III 166781,25 12300,00 49125,17 30203,60 258410,02 biên IV-IV 0 0 0 0 0 I-I 333562,50 24600,00 0 60407,20 418569,70 Dầm II-II 295725,56 21809,55 0 53555,04 371090,15 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 61
  62. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM III-III 166781,25 12300,00 0 30203,60 209284,85 giữa IV-IV 0 0 0 0 0 4.3. TÍNH TỐN NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ 4.3.1. Xác định hệ số phân bố ngang 4.3.1.1. Hệ số phân bố tải trọng dầm giữa * Tính hệ số phn bố mơmen: - Khi 1 ln xe chất tải: (S) [4.6.2.2.2a.1] 0.4 0.3 0.1 S S K g (m.g)SI 0,06 * * M 3 4300 Ltt Ltt *h f K g - Thiết kế sơ bộ chọn: 3 = 1 để tính tốn [4.6.2.2.2a] trang 99 Lu hf 0.4 0.3 SI 1800 1800 0.1 (m.g) M 0,06 * *1 0,354 4300 33500 - Hệ số phn bố tải trọng cho mơmen dầm trong cho nhiều ln xe chất tải: (M) 0.6 0.2 0.1 S S K g (m.g)SI 0,075 * * M 3 2900 Ltt Ltt *h f 0.6 0.2 SI 1800 1800 0.1 (m.g) M 0,075 * *1 0,495 2900 33500 * Xác định hệ số phn bố cho lực cắt: [4.6.2.3a.1] + Khi xếp 1 ln xe trn cầu: S 1800 SI (m.g)V 0,36 0,36 0,60 7600 7600 + Khi xếp 2 hay nhiều ln xe chất tải: 2 S S 1800 1800 2 MI (m.g)V 0,2 0,2 0,67 3600 10700 3600 10700 4.3.1.2. Hệ số phân bố tải trọng dầm ngồi (dầm biên) [4.6.2.2.2c.-1] * Xác định hệ số phn bố mơmen (dùng phương pháp địn bẩy) - Vị trí đặt bnh xe trn bản mặt cầu tương ứng với các tung độ nằm trên đường ảnh hưởng: xe 2 trục SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 62 y = 1,0 y2 = 1,03
  63. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Hệ số phn bố ngang: y 1,03 g SE 1 0,514 M 2 2 + Trường hợp trn cầu chỉ cĩ 1 làn xe tương ứng với hệ số làn m = 1,2. khi đĩ hệ số phn bố ngang. ME (mg)M 1,2*0,514 0,62 + Trường hợp cĩ 2 ln xe: SE MI m.g M m.g M e = 0,495 * 1,038 = 0,512 Trong đĩ: d e: hệ số điều chỉnh: e 0,77 e 2800 de: khoảng cch từ tim của dầm biên đến mp của lan can de = 750 mm 750 e 0.77 1,038 1 2800 * Xác định hệ số phn bổ lực cắt: - Khi 1 ln xe chất tải SE SE mg V mg M = 0,617 - Khi 2 ln xe chất tải d 750 e 0,6 e 0,6 0,15 1 3000 3000 lấy e = 1 ME MI (m.g)V e *(m.g)V 0,514 4.3.1.3. Hệ số phân bố tải trọng làn SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 63
  64. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM * Hệ số phn bố ngang của ln: - Xc định tung độ ĐAH y1 =1,22 ; y =1 y 1 *2200 1.22 g SE 2 2200* 0,438 lan 3000 2*3000 - Khi xt 1 ln xe (m = 1,2) khi đĩ hệ số phn bố ngang l: SE (mg)lan 1,2*0,438 0,526 - Khi xét 2 làn xe (m = 1) khi đĩ hệ số phn bố ngang l: d e: hệ số điều chỉnh: e 0,77 e 2800 de: khoảng cch từ tim của dầm biên đến mp của lan can de = 750 mm 750 e 0,77 1,038 1 2800 SE MI (m.g)lan e(m.g)M 1,038 x0,526 0,494 Tải trọng làn y = 1,0 Các hệ số ngang để tính tốn - Dầm giữa : y2 = 1,22 g mg L 0,495 g mgV 0,67 - Dầm biên : b mg M 0,62 b mgV 0,617 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 64
  65. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM g mg L 0,54 4.3.2. Nội lực của dầm chủ do hoạt tải gây ra - Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ: + Xe tải 3 trục: Khoảng cách giữa các trục 43000 mm Trọng lượng các trục: Trục trước: P1 = 35000 N Trục giữa: P2 = 145000 N Trục sau: P3 = 145000 N + Với xe 2 trục: Khoảng cách giữa các trục 1200 mm Trọng lượng các trục: P1 = P2 = 111000 N + Tải trọng làn xe là tải trọng phân bố dọc dầm với độ lớn: q= 9.3 N/mm - Tính tốn cho mặt cắt IV-IV các mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự rồi lập bảng kết quả 4.3.2.1. Mơmen xe 2 trục P2 P1 xe 3 trục P3 P2 P1 q= 9,3N/mm 5 4 5 5 7 1 2 2 3 9 2 2 8 7 6 6 = = = = 2 1 1 3 ' ' y y y y = 2 y Hoạt tải lên ĐAH mơmen dầm chủ tại mặt cắt IV – IV SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 65
  66. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM a. Trường hợp xe 3 trục: - M3trục = P1*y1 + P2 * y2 + P3*y3 Trong đĩ: + y1 = y3 = 6225 + y2 = 8375 M3 trục = 35000 * 6225 + 145000 * 8375 + 145000 * 6225 = 2334875000 N.mm b. Trường hợp xe 2 trục: - M2truc = P1*y’1 + P2*y’2 Trong đĩ: + y’1 = 7914 + y’2 = 8275 M2 truc =110000 * 7914 + 110000 * 8275 = 1351766625 N.mm c. Trường hợp tải trọng làn: Mlàn = q. Trong đĩ: +  = diện tích đường ảnh hưởng 1  *33500*8375 14028125,0 mm2 2 Mlàn = 9,3 * 14028125,0 = 1304615625,0 N.mm Mơmen do các hoạt tải gây ra tại các mặt cắt Mặt Lọai xe Tung độ Giá trị mơmen cắt I-I Xe 3 trục y1 = 0 M3trục = 0 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 66
  67. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM y2 = 0 y3 = 0 y1 = 0 Xe 2 trục M2trục = 0 y2 = 0 Làn v = 0 Mlàn = 0 y1 = 1304 Xe 3 trục y2 = 1548 M3trục = 530043283,58 y = 1792 II-II 3 y1 = 1724 Xe 2 trục M2trục = 386805970,15 y2 = 1792 Làn v = 28317373 Mlàn = 263351570,15 y1 = 4167 Xe 3 trục y2 = 5261 M3trục = 1830298414,18 y = 6356 III-III 3 y1 = 6050 Xe 2 trục M2trục = 1364636194,03 y2 = 6356 Làn v = 79365285 Mlàn = 738097148,16 y1 = 6225 Xe 3 trục y2 = 8375 M3trục = 2334875000,00 y = 6225 IV-IV 3 y1 = 7914 Xe 2 trục M2trục = 1808317910,45 y2 = 8525 Làn v = 140281250 Mlàn = 1304615625,00 4.3.2.2. Lực cắt: xe 2 trục P2 P1 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 67 xe 3 trục P3 P2 P1 q= 9,3N/mm 5 , 0 3 4 2 5 4 6 7 , 2 4 3 0 , , , 0 0 0 = 2 = = = ' 1 1 2 y ' y y y = 3 y
  68. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Hoạt tải lên ĐAH lực cắt dầm chủ tại mặt cắt IV – IV d. Trường hợp xe 3 trục: V3trục = P1*y1 + P2*y2 + P3*y3 Trong đĩ: + y1 = 0,243 + y2 = 0,372 + y3 = 0,500 V3 trục = 35000 * 0,243 + 145000 * 0,372 + 145000 * 0,5= 134903 N e. Trường hợp xe 2 trục: V2tục = P1*y’1 + P2*y’2 Trong đĩ: + y’2 = 0,5 + y’1 = 0,464 V2 trục =110000 * 0,464 + 110000 * 0,50= 106059,7 N f. Trường hợp tải trọng làn: ( ) Vlan q x Trong đĩ: +  ( ) : diện tích đường ảnh hưởng dương tại vị trí mặt cắt 1  ( ) *1675*0,5 4187,5mm2 2 V làn = 9,3 * 4187,5= 38943,8 N.mm Lực cắt tại các mặt cắt do hoạt tải gây ra SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 68
  69. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Mặt Lọai xe Tung độ Giá trị lực cắt cắt y1 = 0,743 Xe 3 trục y2 = 0,872 V3trục = 297402,99 y = 1,000 I-I 3 y1 = 0,964 Xe 2 trục V2trục = 216059,70 y2 = 1,000 Làn v = 16750,00 Vlàn = 155775,00 y1 = 0,687 Xe 3 trục y2 = 0,815 V3trục = 278970,15 y = 0,943 II-II 3 y1 = 0,907 Xe 2 trục V2trục = 203582,09 y2 = 0,943 Làn v = 14903,88 Vlàn = 138606,09 y1 = 0,489 Xe 3 trục y2 = 0,617 V3trục = 214697,76 y = 0,746 III-III 3 y1 = 0,710 Xe 2 trục V2trục = 160074,63 y2 = 0,746 Làn v = 9309,71 Vlàn = 86580,31 y1 = 0,243 Xe 3 trục y2 = 0,372 V3trục = 134902,99 y = 0,500 IV-IV 3 y1 = 0,464 Xe 2 trục V2trục = 106059,70 y2 = 0,500 Làn v = 4187,500 Vlàn = 38943,75 Bảng tổng hợp lực cắt ở các mặt cắt (chưa nhân hệ số) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV V3trục 297402,99 278970,15 214697,76 134902,99 V2trục 216059,70 203582,09 160074,63 106059,70 Vlàn 155775,00 138606,09 86580,31 38943,75 4.3.3. Tổ hợp hoạt tải - Ta cĩ nhận xét: Nội lực do xe 2 trục tác dụng lên dầm bé hơn xe 3 trục. vậy ta chỉ chọn hoạt tải xe 3 trục để tổ hợp: Xe 3 trục + tải trọng làn SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 69
  70. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Ta chỉ tổ hợp cho mặt cắt IV – IV của dầm biên cịn dầm giữa và các mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự rồi lập bảng kết quả. 4.3.3.1. Mơmen a) Dầm biên: - Trạng thái giới hạn cường độ: Với:  0.95; LL 1.75; IM 0.25 LL Mu . LL(1 IM).(m.g)M .M3truc (m.g)lan.Mlan (m.g)PL.MPL = 0,95 * 1,75 * [(1+0,25) * 0,62 * 2334875000 + 0,538 *1304615625] LL Mu = 4158565481,51 N.mm - Trạng thái giới hạn sử dụng: Với:  1; LL 1; IM 0.25 LL Ms . LL;(1 IM).(m.g)M .M3truc (m.g)lan.Mlan (m.g)PL.MPL = 1 * [(1+0,25) * 0,62 * 2334875000 + 0,538 * 1304615625 = LL Ms = 2501392770,83 N.mm Bảng tổng hợp mơmen do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ LL LL Loại dầm Mặt cắt TTGHCĐ MM TTGHCĐ MS I-I 0 0 II-II 914706923,55 550199653,26 Dầm biên III-III 3005446339,23 1807787271,72 IV-IV 4158565481,51 2501392770,83 I-I 0 0 II-II 779118691,20 468642821,77 Dầm giữa III-III 2537245091,62 1526162461,13 IV-IV 3561290534,69 2142129644,92 4.3.3.2. Lực cắt Dầm biên: + Trạng thái giới hạn cường độ: với:  0.95; LL 1.75; IM 0.25 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 70
  71. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM LL Vu . LL;(1 IM).(m.g)V .V3truc (m.g)lan.Vlan (m.g)PL.VPL = 0,95 * 1,75 * [(1+0,25) * 0,67 * 134903 + 0,538 * 38943,8 LL Vu = 223125,96 N.mm + Trạng thái giới hạn sử dụng: với:  1; LL 1; IM 0.25 LL Vs . LL;(1 IM).(m.g)V .V3truc (m.g)lan.Vlan (m.g)PL.VPL = 1 * 1 * [(1+ 0,25) * 0,67 * 134903 + 0,538 * 38943,8 LL VS = 134211,10 N.mm Bảng tổng hợp lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ LL LL Loại dầm Mặt cắt TTGHCĐ VM TTGHSD VS I-I 554409,72 333479,53 II-II 513329,78 308769,79 Dầm biên III-III 377099,44 226826,73 IV-IV 223125,96 134211,10 I-I 554409,72 333479,53 II-II 513329,78 308769,79 Dầm giữa III-III 377099,44 226826,73 IV-IV 223125,96 134211,10 4.4. TỔ HỢP HOẠT TẢI VÀ TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ Ta chỉ tổ hợp cho mặt cắt IV – IV của dầm biên cịn dầm giữa và các mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự rồi lập bảng kết quả. 4.4.1. Mơmen * Dầm biên: - Trạng thái giới hạn cường độ: DC DW LL Mu = Mu M u = 9418656060 N.mm = 5260090578,48 + 4158565481,51 - Trạng thái giới hạn sử dụng: DC DW LL Ms = Ms M s = 6006914008,3 N.mm = 3505521237,50 + 2501392770,83 Bảng tổng hợp mơmen do hoạt tải và tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ Loại dầm Mặt cắt TTGHCĐ (Mu) TTGHSD (Ms) SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 71
  72. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM I-I 0 0 II-II 982388552,38 605892798,72 Dầm biên III-III 4320468983,85 2889879246,92 IV-IV 9418656059,99 6829760671,66 I-I 0 0 II-II 832681556,35 513748392,43 Dầm giữa III-III 3577946709,01 2402542770,50 IV-IV 7724097004,22 5647650882,42 4.4.2. Lực cắt: * Dầm biên: - Trạng thái giới hạn cường độ: DC DW LL Vu = Vu Vu = 51031,94 + 223125,96 = 274157,9 N - Trạng thái giới hạn sử dụng: DC DW LL Ms = Ms M s = 0 +133735,12 = 133735,1N Bảng tổng hợp lực cắt do hoạt tải và tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ Loại dầm Mặt cắt TTGHCĐ (Vu) TTGHSD (Vs) I-I 1096228,85 857224,58 II-II 1077942,68 773104,95 Dầm biên III-III 707923,83 488699,26 IV-IV 274743,85 134211,10 I-I 991223,80 758974,23 II-II 974399,77 685999,42 Dầm giữa III-III 647545,93 439574,08 IV-IV 266430,51 134211,10 Nhận xét: So sánh nội lực tác dụng lên dầm biên và dầm giữa ta thấy mơmen tác dụng lên dầm biên lớn hơn dầm giữa nhưng lực cắt thì nhỏ hơn. Vì vậy ta lấy mơmen của dầm biên và lực cắt của dầm giữa để kiểm tốn và tính tốn cáp dự ứng lực, tiết diện kiểm tốn là tiết diện dầm biên. Bảng tổng hợp mơmen tác dụng lên dầm chủ (trạng thái giới hạn cường độ) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV DC1 Mu 0 42684798 829345825,20 3317383300,78 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 72
  73. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM DC2 Mu 0 3147973,88 61163671,88 244654687,50 DC3 Mu 0 12572745,07 244282603,18 977130412,70 DW Mu 0 9276111,60 180230544,38 720922177,50 DC+DW Mu 0 67681628,83 1315022644,62 5260090578,48 LL Mu 0 914706923,55 3005446339,23 4158565481,51 Mu 0 982388552,38 4320468983,85 9418656060,0 Bảng tổng hợp mơmen tác dụng lên dầm chủ (trạng thái giới hạn sử dụng ) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV DC1 Ms 0 35945093,28 698396484,38 2793585937,50 DC2 Ms 0 2650925,37 51506250,00 206025000,00 DC3 Ms 0 10587574,80 205711665,83 822846663,33 DW Ms 0 6509552,00 126477575,00 505910300,00 DC+DW Ms 0 55693145,46 1082091975,21 4328367900,83 LL Ms 0 550199653,26 1807787271,72 2501392770,83 Ms 0 605892798,72 2889879246,92 6829760671,66 Bảng tổng hợp lực cắt tác dụng lên dầm chủ (trạng thái giới hạn cường độ) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV DC1 Vu 356494,92 351530,87 204984,58 28223,99 DC2 Vu 26291,25 25925,15 15117,47 2081,50 DC3 Vu 105005,06 103542,91 60377,91 8313,34 DW Vu 46626,81 76315,93 46088,81 12413,12 DC+DW Vu 534418,04 557314,86 326568,76 51031,94 LL Vu 554409,72 513329,78 377099,44 223125,96 Vu 1088827,76 1070644,64 703668,21 274157,90 Bảng tổng hợp lực cắt tác dụng lên dầm chủ (trạng thái giới hạn sử dụng ) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV DC1 Vs 333563 295726 166781 0 DC2 Vs 24600 21809,55 12300,00 0 DC3 Vs 98250 87105,53 49125,17 0 DW Vs 60407 53555,04 30203,60 0 DC+DW Vs 516820 458195,68 258410,02 0 LL Vs 333480 308769,79 226826,73 134211,10 Vs 850300 766965,47 485236,76 134211,10 4.5. BỐ TRÍ CÁP CHO DẦM CHỦ SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 73
  74. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 4.5.1. Chọn cáp - Sử dụng tao thép 7 sợi khơng bọc, cĩ độ chùng nhão thấp VSL: ASTM A416 cấp 270 2 - Đường kính danh định 12,7mm. Diện tích 1 tao A1 = 98,71 mm - Cường độ chịu kéo của thép ứng suất trước pu = 1860 MPa - Giới hạn chảy của thép ứng suất trước : py = 0,9*pu = 1670 MPa - Mơđun đàn hồi của thép ứng suất trước: Ep = 197000 MPa - ỨS trong thép khi kích py = 0,75 * pu = 0,75 * 1860 = 1395 MPa Thép thường : - Sử dụng thép cĩ cường độ chảy y = 300 MPa - Mơđun đàn hồi của thép thường Es = 210000 MPa 4.5.2. Bê tơng - Theo đề bài dùng bêtơng cĩ cường độ chịu nén  c = 55 MPa 3 - Tỷ trọng của bêtơng c = 2500 (kg/m ) - Cường độ của bêtơng sau 5 ngày ' t ' 5 fci * fc *55 52,38 MPa  t 1 0,85*5 - Với = 1 và  = 0.85 đối với bêtơng được bảo dưỡng ẩm (trang 33 sách cầu BTCT của Lê Đình Tâm); t: là tuổi của bêtơng: t = 5 ngày - Mơđun đàn hồi của bêtơng sau 5 ngày tuổi : Ec [5.4.2.3] trang 144 1.5 ' 1,5 Ec 0,043* c * fc 0,043*2500 * 52,38 38901,39 MPa 4.5.3. Chọn cáp và bố trí cáp dự ứng lực - Chọn sơ bộ số lượng cáp dự ứng lực : ta cĩ thể chọn sơ bộ diện tích cáp dựa vào cơng thức kinh nghiệm sau : M u 9418656060,0 2 Aps 3701,60 mm 0,855* h * f pu 0,855*1600 *1860 Với: + Mu là mơmen lớn nhất ở trạng thái giới hạn cường độ Mu = 9502215815,7 N.mm + h : là chiều cao dầm h = 1600mm + Theo kinh nghiệm ta chọn diện tích cáp từ (1,05 – 1,2) diện tích cáp tính tốn Vậy chọn diện tích cáp 2 Aps = 1,2 Aps = 1,2 * 3701,60 = 4441,92 mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 74
  75. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Aps 4441,92 Số tao cáp là : n 45,0 tao A1 98,71 - Chọn số tao cáp thiết kế : 47 tao 2 - Diện tích cáp trong dầm Aps = 47 * 98,71 = 4639,4 mm 4.5.4. Bố trí cáp dự ứng lực - Ta bố trí các sợi cáp trên mặt cắt ngang dầm như sau: - Với chiều dầm > 24 mm nên ta bố trí 2 điểm chuyển hướng cáp theo kinh nghiêm người ta bố trí điểm chuyển hướng cách đầu dầm 1 khoảng ( 0,3  0,4 )*Ltt Chọn 1 điểm đầu cách đầu dầm 1 đoạn = 0,3*Ltt = 10050 mm Chọn 1 điểm đầu cách đầu dầm 1 đoạn = 0,4*Ltt = 13400 mm - Gĩc uốn = 60 - Bố trí cáp trên các mặt cắt của dầm được thể hiện hình vẽ sau: (bố trí dầm biên cũng tương tự) I II III IV I II III IV D = 12,7 mm 15 TAO CÁP D = 12,7 mm 15 TAO CÁP 32 TAO CÁP 32 TAO CÁP D = 12,7 mm D = 12,7 mm SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 75 BỐ TRÍ CÁP DƯL BỐ TRÍ CÁP DƯL ĐẦU DẦM ( I-I ) ( II-II ) với L=1900mm TỶ LỆ :1/20 TỶ LỆ :1/20
  76. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM D = 12,7 mm 15 TAO CÁP 32 TAO CÁP 57 TAO CÁP D = 12,7 mm D = 12,7 mm BỐ TRÍ CÁP DƯL BỐ TRÍ CÁP DƯL 4.5.5. Tính tốn mất mát1 ứng suất 1 ( III-III ) VỊ TRÍ 4 DẦM ( IV-IV ) VỊ TRÍ 2 DẦM - Nhận xét: Vì làTY dầmÛ LỆ :1/ 2căng0 trứớc xem như mất mát ứngTY suấtÛ LỆ :1 /trên20 mọi mặt cắt dầm điều bằng nhau. Nên tổng quát ta chỉ cần tính tại mặt cắt giữa nhịp - Các mất ứng suất trong dầm căng trước: f pT f pES f pR1 f pSR f pCR f pR2 Trong đĩ : DfpES : mất mát ứng ứng suất do nén đàn hồi DfpR1: mất mát ứng ứng suất do chùng nhão cáp trong giai đoạn thi cơng DfpSR : mất mát ứng ứng suất do co ngĩt DfpCR : mất mát ứng ứng suất do từ biến DfpR2 : mất mát ứng ứng suất do co chùng nhão cáp trong giai đoạn khai thác 4.5.5.1. Đặc trưng hình học mặt cắt và trọng tâm nhĩm cáp D.Ư.L 4.5.5.1.1. Tính tốn trọng tâm nhĩm cáp D.Ư.L tại các mặt cắt - Căn cứ vào vị trí uốn cáp ta cĩ thể xác định các yếu tố cáp tại các mặt cắt + Gọi Ni là số cáp trong 1 hàng tại mặt cắt i SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 76
  77. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM + Yi là khoảng cách từ hàng cáp thứ j đến mép dưới dầm N xY ta cĩ tọa độ trọng tâm cáp so với mép dưới dầm Y =  i j  Ni - Tính tốn tọa độ trọng tâm của cáp tại các mặt cắt như sau: + Gọi dps là khoảng cách từ trọng tâm nhĩm cáp đến mép trên dầm dpsj = h – Y Với h là chiều cao dầm h = 1600mm Mặt cắt I-I (Tại gối) 8*(50 100 150 200) 3*(1150 1200 1250 1350 1400) y 573,4 mm 47 Khoảng cách từ trọng tâm cáp DƯL đến mép trên của cánh là: dps = h – y = 1600 – 573,4 = 1026,6 mm Mặt cắt II-II : cách đầu dầm 1 đoạn L = 1900 mm 8*(50 100 150 200) 3*(1094 1144 1194 3*(719 769) y 399,1mm 47 Khoảng cách từ trọng tâm cáp DƯL đến mép trên của cánh là: dps = h – y = 1600 – 573,4 = 1026,6 mm Mặt cắt III-III (1/4 nhịp) 8*(50 100 150 200) 3*(550 600 650) 3*(175 225) y 1374,5 mm 47 Khỏang cách từ trọng tâm cáp DƯL đến mép trên của cánh là: dps = h – y = 1600 – 225,5 = 1374,5 mm Mặt cắt IV-IV (1/2 nhịp) 8*(50 100 150 200) 3*(50 100 150 200 250) y 133mm 47 Khoảng cách từ trọng tâm cáp DƯL đến mép trên của cánh là: dps = h – y = 1600 – 133 = 1467 mm 4.5.5.1.2. Đặc trưng hình học tại các mặt cắt (Giai đoạn 1 – bản thân dầm) - Các số liệu kích thướt của tiết diện quy đổi là: bw = 200 mm h = 1600 mm b1 = 600 mm h1 = 350 mm hf = 250 m bf = 1500 mm bf = SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ= Lớp CĐ04 - ĐT Trang 77 f h IV IV = h X' = f h b1 =
  78. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 5 E p 1,97 *10 -Hệ số quy đổi: n 5,064 Eci 38901,39 (Eci : Mơdun đàn hồi của bê tơng ở 05 ngày tuổi) Tính cho mặt cắt IV – IV: - Diện tích thiết diện: A b *h b *(h h h ) b *h n* A g f f w f 1 1 1 ps = 1500 * 250 + 200 * (1600-250-300) + 600 *300 + 5,064 * 4639,4 2 A g = 788494,2 mm Mơmen tĩnh đối với trục x –x : h h h f 1 Kx (bf bw)*hf * h bw *h* (b1 bw)*h1 * n* Aps *(h dps) 2 2 2 250 1600 K x (1500 200) * 250 * 1600 200 *1600 * 2 2 300 (600 200) * 300 * 5,064 * 4639,4 * (1600 1467 ) 2 756499224, 48 mm 3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: K x 756499224 ybg 959,4 mm Ag 788494,2 - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 959,4 = 640,58 mm - Mơmen quán tính của tiết diện là: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 78
  79. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM 2 b * y3 b * y3 (b b ) * h3 h w tg w bg f w f f I g (b f bw ) * h f * ytg 3 3 12 2 3 2 (b1 bw ) * h1 h1 2 (b1 bw ) * h1 ybg n * Aps * (d ps ytg ) 12 2 4 Ig 260050406953,6 mm Tính mặt cắt III –III bw = 200 mm h = 1600 mm b1 = 600 mm h1 = 300 mm hf = 250 m bf = 1500 mm bf = = f h III III = h X' = f h - Diện tích thiết diện: b1 = Ag bf *hf bw *(h hf h1) b1 *h1 n* Aps = 1500 * 250 + 200 +(1600-250-300) + 600 *300 + 5,064 * 4639,4 2 Ag = 788494,2 mm - Mơmen tĩnh đối với trục x –x : h h h f 1 Kx (bf bw)*hf * h bw *h* (b1 bw)*h1 * n*Aps *(h dps) 2 2 2 250 1600 K x (1500 200)*250* 1600 200*1600* 2 2 300 (600 200)*300* 5,064*4639,4*(1600 1374) 2 758673684,73 mm3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 79
  80. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM K x 758673685 ybg 962 mm Ag 788494,2 - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 962 = 637,82 mm - Mơmen quán tính của tiết diện là: 2 b * y3 b * y3 (b b ) * h3 h w tg w bg f w f f I g (b f bw ) * h f * ytg 3 3 12 2 3 2 (b1 bw ) * h1 h1 2 (b1 bw ) * h1 ybg n * Aps * (d ps ytg ) 12 2 4 Ig 256651524345,5 mm Tính mặt cắt II –II h = 1600 mm b1 = 600 mm hf = 250 m bf = 1500 mm bf = = f h II II = h X' - Diện tích thiết diện: b1 = Ag (bf b1)*hf b1 *h n* Aps = ( 1500 – 600 ) * 250 + 600 * 1600 + 5,06 * 4639,4 2 Ag = 1208494,17 mm - Mơmen tĩnh đối với trục x –x : h h f K x b1 * h * (b f b1 ) * h f * h n * Aps * (h d ps ) 2 2 1600 250 K x 600*1600* (1500 600)*250* 1600 2 2 5,064* 4639,4*(1600 1201) 1109252672,2 mm3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: K x 1109252672,2 ybg 917,9 mm SVTH: TRẦN NGỌCA TRÍg 1 2 0 8 4 9Lớp4,2 CĐ04 - ĐT Trang 80
  81. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 917,9 = 682,12 mm - Mơmen quán tính của tiết diện là: 2 (b b ) * h3 h I f 1 f (b b ) * h * y f g f 1 f tg 12 2 b * y3 b * y3 1 tg 1 bg n * A * (d y )2 3 3 ps ps tg 4 I g 295469703650,9 mm Tính mặt cắt I –I h = 1600 mm b1 = 600 mm hf = 250 m bf = 1500 mm bf = = f h I I = h X' - Diện tích tiết diện b1 = Ag (bf b1)*hf b1 *h n* Aps =( 1500-600 ) * 250 + 600 * 1600 + 5,064 * 4639,4 2 Ag = 1208494,17 mm - Mơmen tĩnh đối với trục x’ – x: h h f K x b1 * h * (b f b1 ) * h f * h n * Aps * (h d ps ) 2 2 1600 250 600*1600* 1500 600 *250* 1600 5,064*4639,4* 2 2 1600 1027 1113346656,0 mm3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: K x 1113346656 ybg 921mm Ag 1208494,2 SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 81
  82. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 921 = 678,73 mm - Mơmen quán tính: 3 3 b * y tg b * y bg 1 I 1 1 * b b * h 3 g 3 3 12 f 1 f 2 h f 2 b f b1 * h f * ytg n * Aps * d ps ytg 2 296803579059,0 mm4 Bảng tổng hợp đặc trưng hình học của các mặt dầm biên (Giai đoạn 1) 14 I-I II-II III-III IV-IV Ag 1208494,17 1208494,17 788494,17 788494,17 dps 1026,60 1200,85 1374,47 1467,02 Kx 1113346655,98 1109252672,21 758673684,73 756499224,48 ybg 921,268 917,880 962,180 959,423 ytg 678,732 682,120 637,820 640,577 Ig 296803579059 295469703651 256651524345 260050406954 e 347,86 518,73 736,65 826,44 Trong đĩ: e – Độ lệch tâm (khoảng cách từ trọng tâm nhĩm cáp D.Ư.L đến trọng tâm mặt cắt) e = dps – ytg 4.5.5.1.3. Đặc trưng hình học tại các mặt cắt (Giai đoạn 2 – tiết diện của dầm khi đưa vào sử dụng ) - Các số liệu kích thướt của tiết diện quy đổi là: bw = 200 mm h = 1600 mm b1 = 600 mm h1 = 350 mm hf = 250 m bf = 1650 mm bf = = f h IV IV = h SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 82 X' = f h b1 =
  83. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM Tính cho mặt cắt IV – IV: - Diện tích thiết diện: Ag bf *hf bw *(h hf h1) b1 *h1 n* Aps = 1650 * 250 + 200 (1600-250-300) + 600 * 300 + 4,942 * 4639,4 2 A g = 825428,0mm Mơmen tĩnh đối với trục x–x : h h h f 1 Kx (bf bw)*hf * h bw *h* (b1 bw)*h1 * n* Aps *(h dps) 2 2 2 250 1600 K x (1650 200)*250* 1600 200*1600* 2 2 300 (600 200)*300* 4,942*4639,4*(1600 1467) 2 811736430,90 mm3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: K x 811736431 ybg 983 Ag 825428,0 - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 983 = 616,59 mm - Mơmen quán tính của tiết diện là: 2 b * y3 b * y3 (b b ) * h3 h w tg w bg f w f f I g (b f bw ) * h f ytg 3 3 12 2 3 2 (b1 bw ) * h1 h1 2 (b1 bw ) * h1 * ybg n * Aps * (d ps ytg ) 12 2 4 I g 313566928516,8 mm Tính mặt cắt I –I h = 1600 mm b1 = 600 mm hf = 250 m bf = 1650 mm bf = = f SVTH: TRẦN NGỌC TRÍh Lớp CĐ04 - ĐT Trang 83 I I = h X' b1 =
  84. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: ThS. LÊ HỒNG LAM - Diện tích tiết diện Ag (bf b1)*hf b1 *h n* Aps =( 1650-600 ) * 250 + 600 * 1600 + 4,942 * 4639,4 2 Ag = 1245994,17 mm - Mơmen tĩnh đối với trục x’– x h h f K x b1 * h * b f b1 * h f * h n * Aps * h d ps 2 2 1600 250 600*1600* 1650 600 *250* 1600 4,942*4639,4 2 2 * 1600 1027 1168334490,1 mm3 - Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: K x 1168334490 ybg 938 mm Ag 1245994,2 - Khoảng cách từ trọng tâm mặt thiết kế dầm đến mép trên của cánh dầm: ytg = h – ybg = 1600 – 938 = 662 mm - Mơmen quán tính: 3 3 b * y tg b * y bg 1 I 1 1 * b b * h 3 g 3 3 12 f 1 f 2 h f 2 b f b1 * h f * ytg n * Aps * d ps ytg 2 303269450127,3mm4 * Hai mặt cắt cịn lại tính tốn tương tự ta cĩ bảng kết quả như sau : Bảng tổng hợp đặc trưng hình học của các mặt dầm biên (Giai đoạn 2) Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 84