TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 THIT K CU DM LIấN HP THẫP-BTCT 1- Số liệu tính toán thiết kế cầu 1.1-Số liệu chung. - Cầu đợc thiết kê vĩnh cửu. - Quy trình thiết kế:22TCN272 05 - Chiều dài nhịp : L=30m - Khổ cầu: 11+2x1.5 m + Bề rộng xe chạy: B = 11 m + Lề ngời đi bộ: 2x1.5 m + Chân lan can : 2x0.5 (m) + Bề rộng toàn cầu: Bcầu = 15.0 m -Tải trọng thiết kế: HL93+3x10 -3 MPa - Vật liệu chế tạo kết cấu: + Thép hợp kim cácbon M270 + Bêtông cốt thép có cờng độ chịu nén ' 26fc MPa= - Liên kết dầm: + Liên kết dầm chủ bằng đờng hàn. + Liên kết mối nối bằng bulông cờng độ cao. 1.2- Tính chất vật liệu chế tạo dầm. - Thép chế tạo neo liên hợp: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất 345 y f MPa = . - Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cờng độ chảy quy định nhỏ nhất 420 y f MPa = - Vật liệu chế tạo bản mặt cầu: + Cờng độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: ' 26 c f MPa = . + Trọng lợng riêng của bêtông: 2,5 c = T/m3. + Moduyn đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức: 1,5 ' 1,5 0,043 0,043.2500 . 26 27407.23( ) c c c E f MPa = = = - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép Than CT3 Các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác thép M270M Cấp thép 345W Giới hạn chảy của thép y f 345 MPa NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 Giới hạn kéo đứt của thép u f 485 MPa Môđun đàn hồi của thép s E 2E+05 MPa Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép Không xét hiện tợng từ biến n 8 Có xét đến hiện tợng từ biến 'n 24 1.3-Xác định các hệ số tính toán -Hệ số tải trọng : +Tĩnh tải giai đoạn I : 1 =1,25 và 0,9 +Tĩnh tải giai đoạn II : 2 =1,5 và 0,65 +Đoàn xe ôtô và đoàn ngời : 1 =1,75 và 1,0 -Hệ số xung kích : 1+IM =1,25 2- Kích thớc cơ bản của dầm chủ 2.1 - Chiều dài tính toán kcn. - Chiều dài nhip: L= 30 m. - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a=0,3 m. Chiều dài tính toán KCN: 2. tt L L a= = 30 2.0,3 = 29.4 m 2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang . Số dầm chủ trên mặt cắt ngang: 5 dầm chủ. 2.3 Sơ bộ thiết kế mặt cắt ngang cầu. Mặt cắt ngang cầu. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Các kích thớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu. Cỏc kớch thc kớ hiu Giỏ tr n v B rng phn xe chy XE B 1100 cm S ln xe thit k l n 2 ln L ngi i b le b 2x150 cm Chiu rng g chn bỏnh gc b 0 cm Chiu cao g chn bỏnh h 0 cm Chiu rng chõn lan can clc b 2x50 cm Chiu cao chõn lan can clc h 50 cm Chiu rng ton cu cau B 1500 cm NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 S dm ch thit k n 5 dm Khong cỏch gia cỏc dm ch S 300 cm Chiu di cỏnh hng e d 110 cm 2.4 Chiều cao dầm chủ . - Chiều cao dầm chủ đợc lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán. + Số lợng dầm chủ trên mặt cắt ngang. + Quy mô của tải trọng khai thác. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cờng độ. ru MM Trong đó: + u M : Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra. + r M : Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng). [ ] LL Trong đó: + LL : Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải. + [ ] : Độ võng cho phép. 1 Tải trọng xe nói chung: [ ] 800 L = 2 Tải trọng xe, tải trọng ngời đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này: [ ] 1000 L = - Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm. Chiều cao dầm thép: sb H L 1 1 29,4 0,98 30 30 sb H ì = Chiều cao dầm thép: + Chiều cao bản bụng : 140 w D cm= + Chiều dày bản cánh trên: cmt t 3 = +Chiều dày bản cánh dới: cmt b 3 = + Chiều cao toàn bộ dầm thép: 146 sb H cm = 2.5 Cấu tạo bản bêtông mặt cầu . - Kích thớc của bản bêtông đợc xác định theo điều kiện bản chịu uốn dới tác dụng của tải trọng cục bộ. - Chiều dày bản: (16 25) s t cm = ữ NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Theo quy định của 22TCN272 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175 mm ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là cmt s 18 = - Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đờng vát chéo, theo dạng đờng cong tròn hoặc có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều cao dầm Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết. - Kích thớc cấu tạo bản bêtông mặt cầu: Cỏc kớch thc Kớ hiu Giỏ tr n v Chiu dy bn bờtụng s t 18 cm Chiu cao vỳt h t 5 cm B rng vỳt h b 5 cm Chiu di phn cỏnh hng e d 110 cm Chiu di phn cỏnh trong S/2 110 cm 2.6 Tổng hợp kích th ớc thiết kế dầm chủ. - Mặt cắt ngang dầm chủ. - Kích thớc cấu tạo. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 Các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng W D 140 cm Chiều dày bản bụng w t 2 cm Bề rộng bản cánh trên c b 40 cm Số tập bản cánh trên n 1 Tập Chiều dày một bản t 3 cm Tổng chiều dầy bản cánh trên c t 3 cm Bề rộng bản cánh dới t b 70 cm Số tập bản cánh dới n 1 Tập Chiều dầy một bản t 3 cm Chiều dầy bản cánh dới t t 3 cm Chiều cao dầm thép sb H 146 cm Chiều cao toàn bộ dầm chủ cb H 169 cm 3 Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ 3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp . - Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến khi đa vào khai thác sử dụng. Trờng hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phơng pháp lắp ghép hay lao kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dới. Trong trờng hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 Bản bêtông Bản mặt cầu Bản bêtông Dầm thép Giai đoạn 2:Giai đoạn khai thác Dầm thép Giai đoạn 1:sau khi đổ bản bêtông mặt cầu Giai đoạn 1:sau khi thi công xong dầm thép Dầm thép - Giai đoạn 1 : Khi thi công xong dầm thép. + Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép. + Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1. 1.Trọng lợng bản thân dầm. 2.Trọng lợng hệ liên kết dọc và ngang. 3.Trọng lợng bản bêtông và những phần bêtông đợc đổ cùng với bản NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cờng độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT. + Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép BTCT. + Tải trọng tính toán. 1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh. 2.Hoạt tải Trờng hợp 2: Cầu dầm liên hợp thi công bằng phơng pháp lắp ghép trên đà giáo cố định hoặc có trụ tạm đỡ dới. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lợng của kết cấu nhịp và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, nh vậy giai đoạn này mặt cắt cha làm việc. - Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lợng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Nh vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I. + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải. Kết luận: Giả thiết cầu đợc thi công bằng phơng pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn ở trong trờng hợp 1. 3.2 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa dầm thép và bản mặt cầu cha tạo ra hiệu ứng liên hợp. - Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Diện tích mặt cắt. . . . t c c w w t t A b t D t b t= + + =40.3+140.2+70.3= 610 cm2 - Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua đáy dầm thép. ( ) ( ) 2 2 2 3 140 3 40.3. 146 140.2. 3 70.3. 2 2 2 c t O c c sb t t t t D t S b t H D t t b t = + + + = + + + ữ ữ =38095 cm3 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I. 0 1 38095 610 t S Y A = = = 62.45 cm - Chiều cao sờn dầm chịu nén. 1 1 146 3 62.45 80.55 C sb c D H t Y = = = cm - Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I: 1 1 146 62.45 83.55 t sb Y H Y = = = cm - Khoảng cách từ mép dới dầm thép đến trục I-I: 1 1 62.45 b Y Y = = cm - Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I +Mômen quán tính bản bụng: NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 [...]... làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT - Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp Đặc trng hình học giai đoạn này là ĐTHH của mặt cắt liên hợp 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông - Trong tính toán không phải toàn bộ bản b tông mặt cầu tham gia làm việc chung cùng với dầm thép theo phơng dọc cầu Bề rộng bản b tông làm việc chung cùng với dầm thép hay còn gọi là bề rộng... tích cốt thép ở lới trên + nrb , d rb , Arb : Số thanh,đờng kính và diện tích cốt thép ở lới dơí + a rt , a rb : Khoảng cách từ tim lới cốt thép trên va dới đến mép bản b tông + ts : + th : Chiều dày bản b tông Chiều dày của vút dầm + Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép c.ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc sử dụng để tính toán đối... cm Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên: NGUYN TT THNH bs = b1 + b2 =110+110 =220 cm LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 bs = 2.b2 =220 cm 3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ b tông sang thép - Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và b tông nên khi tính toán đặc tr ng hình học ta tính đổi về một loại vật liệu Ta tính đổi phần b tông sang thép dựa vào hệ số... đàn hồi của thép và b tông Bảng: Hệ số quy đổi từ thép sang b tông STT n n=3.n f c ' ( MPa ) 1 10 30 16 f ' 20 Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong: 2 3 4 5 c 20 f c ' 25 25 f c ' 32 32 f c ' 41 41 f c ' 9 27 8 7 24 21 6 18 - Với f c ' = 28MPa Ta lấy hệ số quy đổi từ b tông sang thép là: n=3(không xét hiện tợng từ biến trong b tông) và n=24 (có xét tới hiện tợng từ biến trong b tông) 3.3.4... sờn dầm thép (mm) + At , Ac : Diện tích cánh chịu nén và chịu kéo (mm2) + Aw : Diện tích sờn dầm (mm2) + Ar : Diện tích cốt thép dọc trong bản b tông + Fyt , Fyc : Cờng độ chảy nhỏ nhất quy định của thép làm cánh chịu kéo và chịu nén (Mpa) + Fyr : Cờng độ chảy nhỏ nhất quy định của cốt thép dọc (Mpa) + Fyw : Cờng độ chảy nhỏ nhất quy định của sờn dầm (Mpa) + f c' : Cờng độ chịu nén quy định của b tông. .. 12 - Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I 2 các đại luợng Diện tích mặt cắt dầm thép kí hiệu ANC Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dới dầm thép đến TTH I-I SO gia trị 610 đơn vị cm2 cm3 cm cm Y 1b 38095 62.45 83.55 62.45 Mômen quán tính phần bản bụng I 488493.19 cm4 Mômen quán tính phần cánh trên... My: -Mômen chảy (My) ở mặt cắt liên hợp ngắn hạn đợc lấy bằng tổng các mômen tác dụng vào dầm thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn liên hợp ngắn hạn và dài hạn gay ra trạn thái chảy đầu tiên ở một trong 2 cánh của dầm thép ( không xét đến chảy ở sờn dầm của mặt mắt lai) M y = M D1 + M D 2 + M AD Trong đó: + M D1 : Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I tác dụng trên mặt cắt dầm thép + M D 2 : Mômen uốn do tĩnh... m kN/m 4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian - Cấu tạo: - Chiều cao hệ liên kết ngang H lkn = (0, 6 : 0, 7) H sb - Hệ liên kết ngang có thể làm bằng thép I (hoặc thép L 100 x100 x10 - Trọng lợng của dầm ngang trên một dầm chủ đợc tính bằng cách tính tổng trọng lợng của tất cả các thanh của hệ liên kết ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với qLKN (kN / m) chiều dài dầm chủ: qn = ndc... cm4 cm4 cm4 cm3 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 + Lực dẻo tại bản cánh dới dầm thép: Pt = Fyt bt tt =345.0,1.70.3=7245 kN + Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép: Pc = Fyc bc tc =345.0,1.40.3=4140 kN + Lực dẻo tại sờn dầm thép: Pw = Fyw Dw tw =345.0,1.140.2=9660 kN + Lực dẻo tại trọng tâm bản b tông: Ps = 0,85 f c' As =0,85.28.0,1.4185=9248.85 kN + Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên: Prt = Fyrt ... 3483644.389 +Ưng súât tại mép dới dầm thép: M 1110.32 x100 b f 2b = D 2 y II ' = x86.13 = 2.616kN / cm2 = 26.16 MPa I LT 3483644.389 -Ưng suất trong dầm thép do mômen uốn bổ xung M AD : +Ưng súât tại mép trên dầm thép: M t f 3t = AD y II I ST +Ưng súât tại mép dới dầm thép: M b f 3b = AD y II I ST Khi ứng suất trong cánh dầm thép đạt đến giới hạn chảy ta có: 1.Trờng hợp cánh trên chảy ta có: f 1t + f . _K47_TC Page 124 TKMH CẦU THÉP F1 BỘ MÔN CẦU HẦM 2011 b.§THH cña cèt thÐp trong b¶n bªt«ng -Líi cèt thÐp phÝa trªn: NGUYỄN TẤT THÀNH LỚP _ CẦU ĐƯỜNG SẮT _K47_TC Page 124 TKMH CẦU THÉP F1. M270M Cấp thép 345W Giới hạn chảy của thép y f 345 MPa NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 Giới hạn kéo đứt của thép u f 485 MPa Môđun đàn hồi của thép s E 2E+05. bộ thiết kế mặt cắt ngang cầu. Mặt cắt ngang cầu. NGUYN TT THNH LP _ CU NG ST _K47_TC Page 124 TKMH CU THẫP F1 B MễN CU HM 2011 - Các kích thớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu. Cỏc kớch thc kớ hiu