Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án được tính toán đầy đủ, diễn giải chi tiết cách tính toán áp dụng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 27205 hiện nay. Đồ án sẽ giúp sinh viên nắm rõ kiến thức, hiểu rõ cách vận dụng, thiết kế theo tiêu chuẩn hiện nay.
Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Loại dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B = 10.5 mm - Chiều dài toàn cầu L = 22m - Chiều dài nhòp tính toán của dầm chính: L tt = 21.6 m - Số dầm chính: 6 dầm - Khoảng cách 2 dầm chính: 2 m - Số sườn tăng cường đứng (một dầm): 30. Trong đó có 4 sườn tăng cường gối - Khoảng cách các sườn tăng cường: 1.35 m - Số liên kết ngang: 3 - Khoảng cách 2 liên kết ngang: 5.4 m - Hoạt tải thiết kế: HL93 - Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05, Bộ Giao Thông Vận Tải 1.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ: - Bản mặt cầu: tính theo bản hẫng và bản một phương (làm việc theo phương ngang cầu) - Dầm chính: tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách giữa các dầm 2m - Kiểm toán 1.3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG: - Lan can: Bêtông: ' c f 30 MPa= − γ = × 5 3 C 2.5 10 N/ mm Thép AII: = y f 420 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Bản mặt cầu, vút bản Bêtông: ' c f 30 MPa= − γ = × 5 3 C 2.5 10 N/ mm Thép AII: = y f 420 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm − γ = × - Liên kết ngang Thép góc L100x100x10 f y = 240 Mpa - Dầm chính, sườn tăng cường SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 1 : Võ Đình Long - 1076843 Thit K Cu Dm Thộp Liờn Hp GVHD: Nguyn Vn Sn Theựp taỏm M270M caỏp 345: = y f 345 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm = ì = u f 450 MPa Theựp goực: L 100x100x10: = y f 240 MPa 5 3 s 7.85 10 N/ mm = ì SVTH: Buứi Phửụng Nam - 1076847 TRANG: 2 : Voừ ẹỡnh Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn SVTH: Buøi Phöông Nam - 1076847 TRANG: 3 : Voõ Ñình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn THIẾT KẾ LAN CAN Để bảo đảm an toàn, lan can phải được thiết kế với tải trọng va đập của xe cộ. Trò số tải trọng phụ thuộc vào cấp lan can. Thông số thiết kế lan can: + Chiều cao tường bêtông: H w = 870 mm. + Cường độ bê tông f’ c = 30 Mpa + Cường độ chảy của thep f y = 420 Mpa I .ĐIỀU KIỆN KIỂM TOÁN: Lan can thiết kế phải thoải mãn điều kiện sau: R > F t Trong đó: R: Tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can. F t : Lực va ngang của xe vào lan can. II. XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 1. Xác đònh lực va ngang của xe F t : Cầu được thiết kế cho đường cao tốc với tổ hợp các xe tải và các xe nặng: Theo bảng A13.7.3.3-1 QT 22TCN 272-05: Cấp lan can là cấp L-3 có = = mmH kNF e t 810 240 2. Xác đònh tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can: SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 4 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn Sức kháng của hệ lan can là tổng hợp sức kháng của tường chắn, cột và thanh lan can. Sức kháng của tường chắn có thể được xác đònh bằng phương pháp đường chảy như sau: ++ − = w cc wb tc w H LM MM LL R 2 . .8.8 ).(2 2 (13.7.3.4-1) Trong đó: R w : Tổng sức kháng của hệ lan can (N). L c : Chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm). L t : Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc F t (mm), điều 13.7.3.3-1. M w : Sức kháng uốn của tường theo phương đứng (Nmm/mm). M c : Sức kháng uốn của tường theo phương ngang (Nmm/mm). M b : Sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với M w tại đỉnh tường (Nmm). Do lan can không có tường đỉnh nên M b = 0. Chiều dài tường giới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy: c wbtt c M HMMHLL L + + += (.8 22 2 (13.7.3.4-2) -SỨC KHÁNG UỐN CỦA LAN CAN THEO PHƯƠNG ĐỨNG Chọn: Lớp bêtông tối thiểu: a = 30 mm. Đường kính thanh cốt thép dọc: d dọc = 14 mm. Đường kính thanh cốt thép đai: d đai = 14 mm. Bước thanh cốt đai: 150 mm. Bảng thông số hình học lan can: SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 5 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn A(mm) B(mm) b 1 (mm) b 2 (mm) b 3 (mm) 200 400 470 250 150 Ta chia tường thành 3 phần có chiều cao lần lượt là b 1 , b 2 , b 3 như hính vẽ Xét phần 1 của tường: b = b 1 =470 mm. Chiều rộng trụ bêtông ( chính là chiều cao h tính toán trong phương pháp tính cốt đơn): h = A = 200 mm. Diện tích thép: mm d A doc s 78,307 4 14 2 4 2 2 2 === π π SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 6 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn mm bf fA a c ys 78,10 470.30.85,0 420.78,307 85,0 . ' === 836,0)2830( 7 05,0 85,0)28( 7 05,0 85,0 ' 1 =−−=−−= c f β Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 149 2 14 1430200 2 =−−−=−−−= 89,12 836,0 78,10 1 === β a C 08,0 149 89,12 == s d C Suy ra: 42,0≤ ds C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thp tối thiểu: y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %43.0 149*470 78,307 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 35,16707) 2 78,10 149.( 1000 420 .78,307.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm (Lấy hệ số kháng uốn 9,0= φ ). Xét phần 2 của tường: Xem tường là một hình chữ nhật có bề dày không đổi. SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 7 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn mm BA h 300 2 400200 2 = + = + = Các giá trò tính toán: Chiều cao trụ bêtông b = b 2 =250 mm. Chiều rộng trụ bêtông h = 300 mm. Diện tích thép: 2 2 2 93,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 14,10 250.30.85,0 420.93,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 249 2 14 1430300 2 =−−−=−−−= 13,12 836,0 14,10 1 === β a C 048,0 249 13,12 == s d C Suy ra: 42,0≤ e d C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu: SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 8 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %24.0 249*250 93,153 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 19,14193) 2 14,10 249.( 1000 420 .93,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Xét phần 3 của tường: Các giá trò tính toán: b = b 1 =150 mm. h = 400 mm. Diện tích thép: 2 2 2 93,153 4 14. 4 . mm d A doc s === π π mm bf fA a c ys 14,10 150.30.85,0 420.93,153 85,0 . ' === Khoảng cách từ mép bêtông chòu nén đến trọng tâm cốt thép chòu kéo: mm d dahd doc dungs 349 2 14 1430400 2 =−−−=−−−= SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 9 : Võ Đình Long - 1076843 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn 13,12 836,0 14,10 1 === β a C 034,0 349 13,12 == s d C Suy ra: 42,0≤ e d C Điều kiện hàm lượng thép tối đa: ĐẠT Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu: y c f f ' min 03.0 ×≥ ρ ρmin = As/bd s %214.0 420 30 03.003.0 ' =×=× y c f f %26.0 349*150 93,153 min == ρ Điều kiện hàm lượng thép tối thiểu: ĐẠT Nên: 75,20011) 2 14,10 349.( 1000 420 .93,153.9,0) 2 ( =−=−= a dfAM sysw φ kNmm Vậy tổng sức kháng uốn dọc của tường chắn: 29,5091275,2001119,1419335,16707 321 3 1 =++=++== ∑ = www i i ww MMMMHM kNmm BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ M w H : Phân đoạnb ê tông Chiều cao phân đoạn b i (mm) Diện tích cốt thép A s (mm 2 ) Chiều cao có hiệu d s (mm) bf fA a c ys '85.0 = (mm) M wi H i = φA s f y (d-a/2) (Nmm) M w H = iw n i HM )( 1= Σ (KNmm) SVTH: Bùi Phương Nam - 1076847 TRANG: 10 : Võ Đình Long - 1076843 [...]... vô cùng + D i bản được xem là 1 tấm có chiều rộng SW kê vuông góc v i dầm đỡ - Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản lo i dầm Trong đó phần bản lo i dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong ph i nhân v i hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu 3.3 XÁC ĐỊNH MÔMENT CHO BẢN PHÍA TRONG 3.3.1 Xác đònh mô men do tónh t i gây ra... Tổng chiều dày của lớp phủ là : h DW = t1 + t 2 + t 3 = 50 + 5 + 50 = 105 mm 3.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU: - Vì nhòp tính toán bản mặt cầu có chiều d i nhỏ hơn 4600 mm cho phép sử dụng phương pháp phân tích gần đúng là phương pháp d i bản để thiết kế bản mặt cầu Để sử dụng phương pháp này ta chấp nhận các giả thiết sau: + Xem bản mặt cầu như các d i bản liên tục tựa trên các g i cứng là các dầm đỡ... KN m = L c + 2 HW + 2 L L c + 2 HW + 2 L 1.435 + 2x0.8 7+2 x0.175 - Lực kéo T tác dụng lên bản hẫng: T= RW min ( Rw ; 1.2Ft ) 278.7 = 79.06 KN = L + 2H + 2L = Lc + 2 HW + 2 L 1.435 + 2 x0.87 + 2 x0.175 c W 3.5 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng th i gi i hạn cường độ I 3.5.1 Mô men dương giữa nhòp tác dụng lên BMC phía trong + + M CD = M TT + M HT = 5.1 + 44.31 = 49.41 KN.m Xét tính liên tục: M+ = 49.41... ( M BMC + M LC ) γ DC + γ DW M DW + γ LL m(1 + IM)M LL + γ vaxe M vaxe = 1 [ 1.25*(0.8 3+2 .15) + 1.5*0.04 + 0.5*1.2*( 1+0 .25)*1.37 + 1*68.76 = 73.57 KN.m TỔNG HP KẾT QUẢ TÍNH TOÁN: Bản Hẫng Tên Bản Dầm (KNm/m) Moment M/C A Trạng Cường Dương SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 M/C B 0 0 (KNm/m) 24.71 TRANG: 26 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp Độ Th i Gi i Hạn GVHD: Nguyễn Văn... (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL m (1+IM)MLLtruck) =1.25*(0.8 3+2 .15 )+1 .5*0.0 4+1 .75*1.2*1.37*1.25=7.38 kNm/m 3.6 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng th i gi i hạn sử dụng 3.6.1 Mô men dương giữa nhòp tác dụng lên BMC phía trong + + M SD = M TT + M HT = 3.813 + 25.32 = 29.13 KN.m Xét tính liên tục: M+ = 29.13 x 0.5 = 14.57 KN.m SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 25 Thiết Kế Cầu Dầm. .. 50912,29 + (2.1435 − 1070) 870 = 278,7 kN R > 240 KN (1) H > 810 mm (2) SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 14 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn KẾT LUẬN: Lan can thỏa mãn ĐK_chòu lực SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 15 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG III BẢN MẶT CẦU 3.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:... lên bản hẫng t i mặt cắt B: hang M SD , B =η ( γ DC (MDCbmc+ MDClc )+ γ DW MDWlp+ γ LL m (1+IM)MLLtruck) =1*(0.8 3+2 .15 )+1 *0.0 4+1 *1.2*1.37*1.25=5.08 kNm/m 3.6.4 Mô men tác dụng lên bản hẫng ở TTGH Đặc biệt 3.6.4.1 T i mặt cắt A: M r,A = η ( M BMC + M LC ) γ DC + γ DW M DW + γ LL m(1 + IM)M LL + γ vaxe M vaxe = 1 [ 1.25*(0. 4+1 .15) + 1*76.34 = 78.28 KN.m 3.6.4.1 T i mặt cắt B: M r,B = η ( M BMC +. .. dương do hoạt t i gây ra ở giữa nhòp bản phía trong: - Theo i u 3.6.1.3.3 khi các d i cơ bản là ngang và nhòp không vượt quá 4600mm các dãy ngang ph i được thiết kế theo các bánh xe của trục 145kN SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 17 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn - Khi thiết kế bản hẫng : 300mm tính từ mép đá vỉa hay lan can - Khi thiết kế các bộ phận... gây ra t i bản phía trong: : ta thấy trường hợp có 1 trục bánh xe thiết kế nguy hiểm hơn 2 trục bánh xe thiết kế nên ta chỉ tính trường hợp 1 trục bánh xe E-=122 0+0 .25S=122 0+0 .25*2000= 1720 mm p 145 P-= 2 × (b + h ) × E − = 2 × (0.51 + 0.2) ×1.72 x1m = 59.37 KN / m f Trong đó: P=145 kN hf=200mm b=510 mm SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 20 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD:... m 2 = 167.586MPa −5 I cr 6.99x10 * Kiểm tra ĐK: fs < min (fsa, 0.6fy) SVTH: B i Phương Nam - 1076847 : Võ Đình Long - 1076843 TRANG: 34 Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn fs = 191.696 Mpa < fsa = 230 MPa => ĐẠT 3.7.3 Tính thép cho bản hẫng và kiểm tra nứt: 3.7.3.1 Tính diện tích As - Trường hợp thiết kế thứ nhất: tính toán cốt thép trong bản theo TTGH Đặc biệt t i mặt cắt A Mặt cắt . Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp GVHD: Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG I GI I THIỆU CHUNG 1.1. CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Lo i dầm thép liên hợp có tiết diện chữ I - Khổ cầu: B = 10.5 mm - Chiều d i toàn cầu. một phương (làm việc theo phương ngang cầu) - Dầm chính: tính như dầm giản đơn. Tiết diện dầm thép liên hợp, khoảng cách giữa các dầm 2m - Kiểm toán 1.3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG THI CÔNG: - Lan can: Bêtông:. 2 sơ đồ: Bản congxon và bản lo i dầm. Trong đó phần bản lo i dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm đơn giản xong ph i nhân v i hệ số kể đến tính liên tục