ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ DẦM CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC, MẶT CẮT CHỮ I, THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO SAU BẢN MẶT CẤU ĐỔ TẠI CH Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế dầm cầu bêtông cốt thép dự ứng lực, mặt cắt chữ I, thi công phơng pháp kéo sau Bản mặt cấu đổ chỗ - Chiều dài dầm: 27mét - Khổ cầu: 9m + ì 0.5m - Tải trọng H30, XB80.đoàn ngời 300kG/cm2 - Bêtông sử dụng: Mác 300 - Cốt thÐp dù øng lùc: lo¹i bã 12 tao 12,7 cđa hÃng VSL - Cốt thép thờng: loại cốt thép AIII - Neo: Sư dơng lo¹i neo kiĨu EC cđa hÃng VSL I Lựa chọn sơ măt cắt, kết cấu nhịp Lựa chọn sơ kết cấu nhịp: Tổng chiều dài toàn dầm 31 mét, để hai đầu dầm bên 0,3 mét để kê gối Nh chiều dài nhịp tính toán nhịp cầu 30,4 mét Cầu gồm dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bêtông mác 400, mặt cầu có chiều dày 20cm, đợc đổ chỗ bêtông mác 300, tạo thành mặt cắt liên hợp Trong trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nớc Lớp phủ mặt cầu gồm có lớp: lớp phòng nớc có chiều dày 1cm, lớp bêtông bảo vệ có chiều dày 4cm lớp bêtông asphalt có chiều dµy 5cm 11500 1500 1100 250 7000 2200 2200 250 2200 Lựa chọn mặt cắt ngang dầm chủ Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với kích thớc sau: - Chiều cao toàn dầm: 165cm - Chiều dày sờn dầm: 20cm - Chiều rộng bầu dầm: 65cm - ChiỊu cao bÇu dÇm: 25cm - ChiỊu cao vót bụng bầu dầm: 20cm - Chiều rộng cánh dầm: 85cm - Phần gờ dỡ bêtông đổ trớc: 10cm bên Các kích thớc khác nh hình vẽ: 2200 1500 1100 85 65 12 15 85 20 165 20 25 65 S¬ bé bè trÝ cèt thÐp dù dù øng lùc: Sư dơng bã cèt thÐp dù ứng lực loại 12 tao 12,7mm bố trí nh hình vẽ (tại mặt cắt nhịp: 135 135 110 215 110 110 215 Phần đổ chỗ có chiều dày 20cm, chế tạo bêtông mác 300 Xác định kích thớc tính đổi: 210 20 65 31,19 101,89 20 31,92 65 Xác định chiều cao phần cánh dầm (của phần dầm chữ I): h2 = 85 20 + 20.15 = 31,19(cm) 65 65.8 + 12.85 + 15 Chiều cao tính đổi phần bầu dầm: 25.65 + 20 h1 = 65 − 20 + 20.20 = 31,92(cm) 65 Chiều cao tính đổi phần bụng dÇm: hs = 165 − 31,92 − 31,19 = 101,89(cm) Toạ độ trọng tâm cốt thép dự ứng lực: ad = II 3.11 + 1.24,5 + 38.1 = 19,1(cm) Xác định hệ số phân bố ngang - Hệ số α: α= d3 6.E n I '.∆P I'= In a Trong ®ã: 5.l ∆P = 384.E d I d Với: l- độ tính toán nhịp l = 29,4m Ed, En môđun đàn hồi dầm dọc dầm ngang, coi nh Ed=En Id, In -là mômen quán tính dầm dọc chủ dầm ngang d- khoảng cách dầm dọc chủ, d=2,2m Thay vào ta có: 12,8.d a.I d α= l I n DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cđa dÇm däc chđ: F = 210.20.0,9 + 65.31,19 + 101,89.20 + 65.31,92 = 9890(cm ) M«men tÜnh mép dầm chủ: S = 210.20.0,9.10 + 2027,35.35,6 + 2037,8.102,14 + 2074,8.169,04 = 668538,744(cm ) S ⇒ y = = 67,6(cm) F 67,6 210.20 3.0,9 65.31,19 20.101,89 2 ⇒ Id = + 3750.57,6 + + 2027,35.32 + + 2037,8.34,54 + 12 12 12 65.31,92 + + 2074,8.101,44 = 40527052,8(cm ) 12 20.132 In = = 3833280(cm ) 12 Thay giá trị vào ta tính đợc: 12,8.2,13.7,35.40527052,8 = = 0,0123 29.4 3833280 Tra bảng giá trị tung độ đờng ảnh hởng cho dầm nhịp, nội suy giá trị = 0,01 = 0,02 cho giá trị = 0,0123 ta thu đợc kết tung độ đờng ảnh hởng phản lực gối gối đàn hồi biên dầm nhịp, từ vẽ đ ợc đờng ảnh hởng cho dầm biên P R00 = 0,62214 P R01 = 0,38816 P R02 = 0,17832 P R03 = 0,000223 P R04 = 0,18055 Các giá trị tung độ dờng ảnh hởng đầu mút thừa đợc tính theo c«ng thøc: P R nR = R nP0 + dk M dR n d Trong đó: Rn0P phản lực gối n tải trọng P=1 tác dụng gối biên gây Rn0M phản lực gối n mômen M=1 đặt gối biên gây (Tra bảng) dk,d chiều dài mút thừa khoảng cách dầm d k = 0,8 d = 2,1 0,8 0,23767 = 0,7127 2,1 0,8 = −0,18055 + ( − 0,17017 ) = −0,2454 2,1 trai ⇒ R00 = 0,62214 + phai R00 0,7127 0,62214 Đường ảnh hưởng cho dầm biên 0.38816 0,17832 -0,000223 -0,18055 -0,2454 Chất hoạt tải xe ôtô H30,tải trọng ngời xe bánh nặng XB80 lên đờng ảnh hởng tính đợc hệ số phân bố ngang tải trọng H30 XB80 cho dầm biên mặt cắt nhịp (lớn nhất) II.2.Xác định hệ số phân bố ngang tải trọng *Đối dầm biên : Với mặt cắt ,xếp tải theo phơng ngang cầu vị trí bất lợi => xác định đợc hệ số phân bố ngang loại tải trọng: +Với tải trọng H30 : ηoto= (0.543818+0.366104+0.2732816+0.123296) / = 0.6532498 +Víi t¶i träng XB80 : xB= (0.52958+0.2859392) / = 0.4077596 +Đoàn ngời :Xếp tải trọng lệch hẳn phía cầu để đợc nội lực bất lợi ng= (0.733097332+0.591278).1,5/2= 0.9125 *Đối với dầm số 1: +Với tải trọng H30 : oto= (0.36065+0.2996+0.25604+0.134102) / = 0.525196 +Víi t¶i träng XB80 : ηxB= (0.356+0.26198) / = 0.30899 *Đối với dầm số 2: +Víi t¶i träng H30 : ηoto= (0.2108468+0.2240252+0.2240252+0.2108468) / = 0.434872 +Víi t¶i träng XB80 : ηxB= (0.2184764+0.2184764) / = 0.2184764 Vậy dầm biên dầm bất lợi Tính hệ số ngang cho dầm mặt cắt gối theo phơng pháp đòn bẩy: Đường ảnh hưởng cho dÇm 2,7 1,9 0,9048 0,8334 ⇒ k H 30 = 0,4524 k XB80 = 0,4167 Đường ảnh hưởng cho dầm 1 2,7 1,9 0,09524 1,9 ⇒ k H 30 = 0,7857 k XB80 = 0,5 0,4762 §­êng ¶nh h­ëng cho dÇm 2 2,7 1,9 1,9 0,09524 0,4762 ⇒ k H 30 = 0,7857 k XB80 = 0,5 Việc xác định hệ số phân bố ngang dầm kết cấu nhịp đợc thực nh sau: - Với khoảng 1/3 chiều dài nhịp thuộc đoạn nhịp đợc tính toán theo phơng pháp gối đàn hồi (nh trên) - Với mặt cắt gối, tính toán hệ số phân bố ngang theo phơng pháp đòn bẩy (nh trên) - Với đoạn lại tính toán theo cách nội suy Với cách tính nh trên, tính đợc hệ số phân bố ngang số mặt cắt nh sau: Mặt c¾t H30 XB80 Ngêi l/3 l/3 Néi suy Néi suy P.P Gối đàn hồi Giữa nhịp 0,68385 0,4382 0.9125 l/3 0,68385 0,4382 0.9125 l/4 0,70931 0,4537 0.872 C¸ch gèi 1,5m 0,77011 0,4905 0.785 P.P Đòn bẩy P.P Đòn bẩy l/3 Gối 0,7857 0,5 0.75 Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thÐp tc M bt = 3034125(kG.cm) Ttõ ®ã ta tÝnh ®ỵc: σ bt = 90,57(kG / cm ) > Thoả mÃn điều kiện kiểm toán 3.4 Kiểm toán 4: Chống xuất vết nứt dọc giai đoạn chế tạo thớ dới dầm mặt cắt nhị Công thức kiểm toán: d M TC I  d σ b =  σ bm − bt y d 1,1 < R N   I td   tc M bt = 15666530(kG ) - σb.md : øng st t¹i mÐp díi tiÕt diƯn xÐt tèi thiĨu c¸c mÊt m¸t øng st d σ bm = N d N d e x I + yd Ftd I td Víi: N d = 663483,7( kG ) e x = 61,82(cm) I y d = 80,92(cm) d ⇒ σ bm = 264,84(kG / cm ) RN đợc lấy phụ thuộc vào max : RN = Rtr nÕu σmin ≤ 0,7 σmax RN = Rn nÕu σmin > 0,85 σmax øng suÊt t¹i mÐp mặt cắt nhịp có xét đến mát ứng suất là: t bm = Thay vào ta có : N d N d e x I − y t = −81,16( kG / cm ) Ftd I td σmax = σbd = 193 (kG/cm2) σ  t M TC  σ bm + bt y tI =σ = I td  t b VËy: σmin ≤ 0,7 σmax ⇒ RN = RNu = 235 (kG/cm2)   ⋅1,1 = −2,19(kG / cm )   d σ b = 216,84(kG / cm ) < 235(kG / cm ) Thoả mÃn điều kiện kiểm toán IV Tính duyệt cờng độ theo ứng suất tiếp ứng suất nén chđ-TÝnh to¸n chèng nøt t¸c dơng cđa øng st kéo chủ Tính duyệt mặt cắt cách gối 1,5m theo ứng suất tiếp ứng suất tiếp mặt cắt đợc kiểm tra theo công thức: = Qbt Qd Q − Qbt − Q1 II Q I SK + SK + S K (1) I td ⋅ b I td ⋅ b I LH ⋅ b Trong : Phạm anh hoàng -31- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép - Q, Qd, Qbt, Q1 : Lực cắt tải trọng tính toán, dự ứng lực, trọng lợng thân trọng lợng mặt cầu gây thớ xét I II - S K S K S K :Mô men tĩnh phần tiết diện thớ xét trục 0-0, I-I vµ II-II hb bb 0 h1 ydI yd ydII b1 1.1 Tính đặc trng h×nh häc: y h  31.92  82.8   S K = h1 (b1 − b) y d −  + b ⋅ d = 31.92 ⋅ ( 65 − 20 ) ⋅  82.8 − = 164567.4(cm )  + 20 2 2    I (y ) 31.92  81.87  I h   I S K = h1 (b1 − b) y d −  + b ⋅ d = 31.92( 65 − 20 ) ⋅  81.87 − = 161700.1(cm )  + 20 2 2    II (y ) 31.92  117,9  II h   II S K = h1 (b1 − b) y d −  + b ⋅ d = 31.92 ⋅ ( 65 − 20 ) ⋅ 117.9 − = 285430.7(cm )  + 20 2 2 1.2 Xác định lực cắt: - Do toàn tải tính toán Q = 97.73(T) - Do tải trọng thân dầm Qbt = 21.054(T ) - Do trọng lợng Q1 = 15.246(T ) Do t¸c dơng cđa néi lùc Nd cốt thép xiên (đà tính tối đa mát có hệ số vợt tải 0,9 ) Qd = 0,9 ⋅ ∑ σ d ⋅ f d sin α i i =1 Phạm anh hoàng -32- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép Với giá trị d , fd i bó cốt thép nh đà tính toán thay vào ta tính đợc: Qd = 43679.9(kG ) => Thay giá trị vào (*) ta có : = 28.12(daN / cm ) < [τ ] = 53kG / cm Đạt Tính duyệt cờng độ mặt cắt L/4 dới tác dụng ứng suất nÐn chñ, kÐo chñ øng suÊt nÐn chñ, kÐo chñ đợc kiểm toán theo công thức: nc kc = σ x +σ y σ x −σ y ±     nc  + τ < Rkc   Trong ®ã : - KiĨm toán ứng suất nén chủ theo tổ hợp tải trọng tÝnh to¸n - KiĨm to¸n øng st kÐo chđ theo tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn - ứng suất tiếp ứng suất pháp đợc xác định sơ đồ tải trọng - Kiểm toán nén kéo thớ tiếp giáp cánh sờn kiểm toán nén chủ thớ tiếp giáp bầu sờn (Thớ qua A thớ qua B) - Khi kiểm toán giá trị mô men lực cắt đợc xác định sơ đồ xếp tải bb b2 hb A h2 0 yd I yd ydII h1 B b1 2.1 XÕp t¶i theo sơ đồ mô men max *Tổ hợp tải trọng XB80+TT (Tính cho dầm biên có nội lực max tổ hợp ) a.Tải tiêu chuẩn - Mô men tiêu chuẩn mặt cắt L/4: tc M II = 476.4186(T m) Phạm anh hoàng -33- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép - Tại mặt cắt, với sơ đồ tải trọng, ta có lực cắt mặt cắt là: tc QII = 48.7315(T ) b Tải tính toán - Mô men tính toán mặt cắt L/4: tt M II = 546.7304(T m) - Lực cắt tính toán mặt cắt tơng ứng, với sơ đồ tải trọng: tt QII = 55.6609(T ) *Tổ hợp H30+TT+NG(Tính cho dầm biên có nội lực max dầm) a.Tải tiêu chuẩn - Mô men tiêu chuẩn mặt cắt L/4: M Itc = 428.0578(T m) - Lực cắt mặt cắt, với sơ đồ tải trọng: QItc = 42.9309(T ) b Tải tính toán: - Mô men tính toán mặt cắt L/4 M Itt = 534.206(T m) - Lực cắt tính toán mặt cắt, với sơ ®å t¶i träng: QItt = 54.2008T ) 2.2 XÕp t¶i theo sơ đồ lực cắt max *Tổ hợp tải trọng TT+XB80 α=0 q TC 80 = 6,6575 (T/m) L =22,05(m) XB a.Tải tiêu chuẩn - Mômen tiêu chuẩn mặt c¾t L/4 tc M tc = η XB ⋅ q tc ⋅ ω M + (q Itc + q II ) ⋅ ω M = 476.0693(T m) XB - T¹i mặt cắt với sơ đồ tải trọng tơng ứng, lực cắt là: Q tc = 51.5068(T ) b Tải tính toán - Mô men tính toán mặt cắt L/4 tt M tt = n XB ⋅ η XB ⋅ q tc ⋅ ω M + ( n I ⋅ q Itc + q II ) ⋅ ω M = 546.3462(T m) XB - Tại mặt cắt với sơ đồ tải trọng, lực cắt là: Q tt = 58.7137(T ) *Tổ hợp H30+TT+ NG (Tính cho dầm biên có nội lực max dầm) =0 l = 22,05 (m) =>qH30 = 2,809(T/m) a.Tải tiêu chuẩn - Mô men tiêu chuẩn mặt cắt L/4 Phạm anh hoàng -34- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép tc tc M Itc = η H 30 ⋅ q H 30 ⋅ ω M ⋅ (1 + µ ) + η Ng ⋅ q NG ω M + (q Itc + q II ) ⋅ ω M = 428.1061(T m) - Víi cïng t¹i mặt cắt, với sơ đồ tải trọng, lực cắt là: QItc = 44.9812(T ) b Tải tính toán - Mô men tính toán mặt cắt L/4 tt M Itt = [n H 30 ⋅ η H 30 ⋅ (1 + µ ) ⋅ q tc + n NG ⋅ η NG⋅ q NG + (n I ⋅ q Itc + q II )] ⋅ ω M = 534.2736(T m) XB - Với mặt cắt với sơ đồ tải trọng, lực cắt là: QItt = 57.0712(T ) Qua kết tính toán ta thấy trờng hợp xếp tải theo sơ đồ lực cắt max bất lợi nên ta lấy trờng hợp để để kiểm tra điều kiện kéo chủ, nén chủ 2.3.Dut øng st nÐn chđ A *TÝnh σ X C«ng thøc tÝnh øng st nÐn t¹i thí qua A (tiÕp giáp cánh sờn) xA = N d N d ⋅ e0 1,1.M bt 1,1.M I M tt − 1,1M bt − 1,1M II − yA + yA + yA + yA F0 I0 I0 I td I LH (*) Trong ®ã : - Nd :øng suÊt cèt thÐp ®· trõ ®i mÊt mát đợc nhân với hệ số vợt tải 1,1 (tèi thiĨu c¸c mÊt m¸t ) N d = 1,1∑ f d (σ KT − ∑ σ i ) ⋅ cos α i = 892751(kG ) - M : Mô men tính toán đợc xác định theo sơ đồ lực cắt lớn tổ hợp (TT+XB80) tổ hợp (H30+TT+ NG) - Mbt M1 : mô men tiêu chuẩn trọng lợng thân mặt cầu gây mặt cắt xÐt (L/4) - e0 = y d − a d = 83.95 − 32 = 51.95(cm) tt y A = y t0 − h2 = 81.05 − 31.19 = 49.86(cm) I - y A = ytI − h2 = 83.81 − 31.19 = 52.62(cm) II y A = y tII − h2 = 48.53 − 31.19 = 17.34(cm) a.Tổ hợp XB80+TT Mtt = 56134620 (kG.cm) A Thay vào (*) ta đợc : X = 110.69(kG / cm ) (1) b.Tỉ hỵp H30+TT+ NG Mtt =53427360(kG.cm) A Thay vào (*) ta đợc : X = 109.04(kG / cm ) (1’) *TÝnh σ y (øng suÊt nén bê tông theo phơng vuông góc với trục dầm) Do kiểm toán mặt cắt L/4 nên thành phần y có cốt chủ uốn lên gây Công thức tính : y = d fd sin α i u x b Ph¹m anh hoàng (**) -35- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép Trong : d : øng suÊt cèt thÐp dù øng lùc dà trừ mát ux :Khu vực có phân bố tác dụng cốt thép xiên dự ứng lực, u x= h/2 = 82.5 cm b : BÒ réng sờn dầm, b=20cm Thay giá trị vào (**) ta tính đợc: y = 22.19(kG / cm ) (2) *TÝnh øng suÊt tiÕp a M« men tÜnh phần tiết diện nằm thớ qua A - Mặt cắt giảm yếu : h 31.19   S A = h2 b2  y t0 −  = 31.19 ⋅ 65 ⋅  81,05 −  = 132700.2(cm ) 2  - Mặt cắt tính đổi h 31.19    I S A = h2 b2  y tI −  = 31.19 ⋅ 65 ⋅  83.81 −  = 138295.68(cm ) 2 - Mặt cắt liên hợp h h  31.19  20      II S A = h2 b2  y tII −  + nb hb bb  y tII + b  = 31.19 ⋅ 65 ⋅  48.53 −  + 0,9 ⋅ 210 ⋅ 20 ⋅  48.53 +  = 2 2       = 288014.2(cm ) b øng suÊt tiếp thớ qua A ứng suất tiếp đợc xác định theo công thức: A = Qbt Qd Q tt − Qbt − Q1 II Q1 I SA + SA + S A (***) I0 ⋅ b I td ⋅ b I LH ⋅ b Trong ®ã : - Qtt : Lực cắt vị trí xét toàn tải trọng gây (Đợc xác định theo sơ đồ lực cắt max nh trên)Do tổ hợp XB80+TT H30+TT - Qd : Lực cắt DƯL(lấy tối thiểu mát nhân với hệ số vợt tải 1,1) Qd = 1,1 f d ⋅ (σ KT − σ − σ − σ ) sin α i = 76431.125(kG ) i =1 - Qbt,Q1: Do tải trọng thân ,trọng lợng mặt cầu vị trí kiểm toán (L/4) tc Qbt = qbt nt ω = 11.7233(T ) tc Q1 = qb nt ω = 8.4893(T ) -*Tæ hợp XB80+TT Qtt = 58713.7(kG) Thay vào công thức ta đợc: A = 1.54(kG / cm ) (3) -*Tổ hợp tải trọng H30+TT+ NG Qtt = 57071.2(kG) Thay vào công thức ta đợc : A = 0.713( kG / cm ) (3’) Thay c¸c giá trị (1) (2) (3) công thức tính ứng st nÐn chđ ta cã øng st nÐn chđ t¹i thớ qua A tổ hợp XB80+TT: Phạm anh hoàng -36- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép nc = 110.69 + 22.19  110.69 − 22.19  2 nc +   + 1.54 = 110.716(kG / cm ) < R = 140(kG/cm ) 2   Tho¶ mÃn điều kiện Thay giá trị (1) (2) (3) vào công thức tính ứng suất nén chủ, ta có ứng suất nén chủ thớ qua A đối víi tỉ hỵp H30+TT: σ nc 109.04 + 22.19  109.04 − 22.19  2 nc = +   + 0.713 = 109.05(kG / cm ) < R = 140(daN/cm ) 2   Tho¶ m·n ®iỊu kiƯn 2.5.Dut øng st kÐo chđ B * TÝnh σ X Tõ (*) viÕt cho kiĨm to¸n theo ứng suất kéo chủ B (tiếp giáp bầu vµ sên) N d N d ⋅ e0 M bt M I M tc − M bt − M II + yB − yB − yB − yB F0 I0 I0 I td I LH σ xB = Với : - Nd : Lực kéo căng cốt thép DƯL xét tối đa mát øng suÊt N d = ∑ f d (σ KT − ∑ σ i ) ⋅ cos α i = 698019.02(kG ) 1 y = y − h1 = 83.95 − 31.92 = 52.03(cm) B d I I y B = y d − h1 = 81.19 − 31.92 = 49.29(cm) II y B = y tII − h1 = 116.47 − 31.92 = 84.55(cm) a.Đối với tổ hợp tải trọng XB80+TT Mtc =47606930(kG.cm) Thay vào công thức ta tính đợc: xB = 80.44(kG / cm ) (4) b §èi víi tỉ hợp H30+TT+ NG Mtc = 42810610(kG.cm) Thay vào công thức ta tính đợc: xB = 94.67(kG / cm ) (4’) *TÝnh σ y (øng suÊt nÐn bê tông theo phơng vuông góc với trục dầm) Do kiểm toán mặt cắt L/4 nên thành phần y có cốt chủ uốn lên gây ứng suất y đợc tính theo công thức: y =∑ σ d fd sin α i u x b Trong ®ã : σ d : øng suÊt cèt thÐp dù øng lùc ®· trõ ®i tèi thiĨu mát ux: khu vực có phân bố tác dơng cđa cèt xiªn dù øng lùc, ux=82.5(cm) b : Bề rộng sờn dầm, b=20(cm) Thay vào ta có : σ y = 22.19(kG / cm ) (5) *TÝnh toán ứng suất tiếp Phạm anh hoàng -37- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép a Mô men tĩnh phần tiết diện nằm thớ qua B - Mặt cắt giảm yếu: 31.92   h   S B = h1 b1  y d −  = 32.92 ⋅ 65 ⋅  83.95 −  = 141065.65(cm ) 2 - Mặt cắt tính ®æi 31.92   I h   I S B = h1 b1  y d −  = 31.92.65 ⋅  81.19 −  = 135339.2(cm ) 2 - Mặt cắt liên hỵp 31.92   II h   II S B = h1 b1  y d −  = 31.92 ⋅ 65116.47 −  = 208538.15(cm ) 2    b øng suÊt tiÕp t¹i thớ qua B ứng suất tiếp đợc tính theo công thøc: τB = Qbt − Qd Q tc − Qbt − Q1 II Q1 I SB + SB + SB I0 ⋅ b I td ⋅ b I lh b Trong : - Qtc : Lực cắt vị trí xét toàn tải trọng gây (Đợc xác định theo sơ đồ lực cắt max nh trên) - Qd : Lực cắt dự øng lùc(lÊy tèi thiĨu c¸c mÊt m¸t) - Qbt,Q1: Lùc cắt tải trọng thân, trọng lợng mặt cầu tại mặt cắt kiểm toán (mặt cắt L/4) tc Qbt = qbt nt ω = 11.7233(T ) tc Q1 = qb nt ω = 8.4893(T ) - Xét với tổ hợp tải trọng XB80+TT Qtc = 51506.8(kG) Thay vào công thức ta tính đợc : B = −5.46(kG / cm ) (6) - XÐt tổ hợp tải trọng H30+TT+ NG Qtc= 44981.2(kG) Thay vào công thức ta tính đợc : B = −7.85(kG / cm ) (6’) Thay c¸c giá trị (4) (5) (6) vào công thức tính øng suÊt kÐo chñ, ta cã øng suÊt kÐo chñ thớ qua B tổ hợp tải trọng XB80+TT: σ kc 80.44 + 22.19  80.44 − 22.19  2 kc = −   + ( −5.46) = 21.68(kG / cm ) < R = 24(kG/cm ) 2 Thoả mÃn điều kiện Thay giá trị (4) (5) (6) công thøc tÝnh øng suÊt kÐo chñ ta cã øng suÊt kéo chủ thớ qua B tổ hợp t¶i träng H30+TT: σ kc 94.67 + 22.19  94.67 − 22.19  2 kc = −   + (−7.85) = 21.35(kG / cm ) < R = 24(kG/cm ) 2   Tho¶ m·n điều kiện Phạm anh hoàng -38- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép iX Tính duyệt Mặt cắt tiết diện nghiêng giai đoạn khai thác Do lực cắt, mà mặt cắt gối, chỗ thay đổi chiều rộng sờn ,chỗ thay đổi bớc cốt đai, dầm bị phá hoại theo mặt cắt nghiêng Do mặt cắt nghiêng phải đợc tính duyệt khả chịu lực Dầm đợc thiết có chiều cao không đổi cốt thép kéo hết gối nên tất tiết diện đà đủ khả chịu lực dới tác dụng mô men Do vậy, cần kiểm tra theo lực cắt mặt cắt nghiêng qua mép gối: Điều kiện kiểm tra tổng hình chiếu nội lực mặt cắt nghiêng lên trục vuông góc với trục cấu kiện không đợc nhỏ lực cắt ngoại tải tính toán: Q + p.c ≤ Rd mdx ∑ f d sin α i + Rt mt ∑ f dt + Qb (*) - Q : Lực cắt ngoại tải tÝnh to¸n sinh ra, Q = Qttmax =108.6753(T) - p : Trọng lợng phần dới dầm, tính từ chiều cao dầm, tính cho mét dài dầm P = ∑ ω γ bt =2,5.(1011.6 + 2074.8) = 0.7716(T / m) = 7.716(kG / cm) (1) - mdx: HÖ sè điều kiện làm việc, với thép sợi xiên cờng độ cao lÊy mdx = 0,7 - fd : DiÖn tÝch mét bã cèt thÐp dù øng lùc - Rd2=12800 (kG/cm2) ⇒ Rd ⋅ mdX ⋅ ∑ f d sin α i = 12800 ⋅ 0,7 ⋅ 4.8957 = 43865.5(kG ) qd = mt Rt Ftd -Néi lùc tính toán cốt đai đơn vị dài u Chọn cốt đai loại CT5 đờng kính 12, bố trí làm nhánh với bớc cốt đai u=10 10cm đoạn đầu dầm Rt=2400(kG/cm2) mt = 0,8 mt Rt Ftd 0,8.2400.2.π 1,2 qd = = = 434,3(kG / cm) u 4.10 - C : Chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng lên trục dầm Phạm anh hoàng -39- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép C= 0,15 Ru b ⋅ h0 qd − p Víi: - h0 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dự ứng lực tới mép dới dầm Căn vào toạ độ cốt thép dự ứng lực mặt cắt gối ta tính đợc h0 = 79(cm) Ru=205(kG/cm2) Thay vào ta tính ®ỵc: 0,15 ⋅ 205 ⋅ 20 ⋅ 79 = 94.86(cm) 434.3 − 7.716 0,15 ⋅ Ru b.h02 0,15 ⋅ 205 ⋅ 20 ⋅ 79 = = 40461.89(kG ) Qb = c 94.86 C= Thay giá trị vào vế phải công thức kiểm toán ta cã : 2.π 1,2 Rd mdx ∑ f d sin α i + Rt mt ∑ f dt + Qb = 43865.5 + 2400.0,8 .94.86 + 40461.89 = 4.10 tt = 125524.5(kG ) > Qmax + p.c = 108675.3 + 7,716.94.86 = 109407.24(kG ) Thoả mÃn điều kiện Vậy tiết diện nghiêng đảm bảo khả chịu lực cắt Phạm anh hoàng -40- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép X Tính duyệt độ võng hoạt tải giai đoạn sử dụng Tính duyệt độ võng hoạt tải tiêu chn C«ng thøc tÝnh dut: P.l fh = ≤[ f ] 384 0,85.E b I td - P : Tải trọng tơng đơng tiêu chuẩn tổ hợp bất lợi có xét hệ số phân bố ngang (Trong TH lấy tổ hợp XB80) P = PtdXB 80 k XB80 = 5,003.0,4382 = 2.192(T / m) Thay vào công thức ta có: 21,92 2940 = 2.112(cm) 384 0,85.350000.33939074 l = 7,35cm > f h , Thoả mÃn điều kiện Trong đó: [ f ] = 400 fh = Phạm anh hoàng -41- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép XI Tính mặt cầu Sơ đồ hẫng - Phần hẫng đợc mô hình tính toán theo sơ đồ công xon, tính toán đợc tính cho 1m chiều dài theo phơng dọc cầu glc glp gbt 50cm 110cm - Các loại tải trọng tác dụng : * Do trọng lợng thân (Tính cho 1m theo phơng dọc cầu) gbt = 2,5.0,2.1,1 = 0,5 (T/m) * Träng lỵng cđa lan can Plc = 0,617 (T/m) Lan can coi nh đặt mép phần hẫng (Tính toán với giả thiết nh thiên an toàn) * Trọng lợng lớp phủ (tính với chiều dày trung bình, tính cho 1m chiều dài cầu) glp =0,23(T/m) Với sơ đồ tính tải trọng tác dụng nh trên, ta tính đợc mômen lớn nhất: Phạm anh hoàng -42- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép ( l h − 50) lh (1,1 − 0,5) + 1,1.0,617.1,12 1,12 M = 1,1.g bt + 1,5.g lp + 1,1Plc l h = 1,1.0,5 + 1,5.0,23 2 2 = 0,626(T m) max *Xác định lợng cốt thép cần thiết Coi nh dầm chịu n cã chiỊu cao h = 20cm DiƯn tÝch cèt thép đợc xác định theo công thức sau d h0 : ChiỊu cao cã hiƯu: h0 = hb − − δ Víi: h : ChiỊu cao cđa b¶n d :§êng kÝnh cèt thÐp, chän cèt thÐp φ 12 δ : Chiều dày lớp bê tông bảo vệ lấy δ=3cm ⇒ h0 =16,4(cm) Fct = M 62600 = = 2,02(cm ) 0,8.h0 Rct 0,8.16,4.2400 2.Sơ đồ kê cạnh Nhịp tính toán lấy khoảng cách hai mÐp sên dÇm: l=1,9m + Néi lùc tÜnh tải: Tải trọng tính toán toàn : g = gbt 1,1 +glp 1,5 =0,5.1,1 + 0,23.1,5 = 0,895 (T/m2) g.l 0,895.1,9 = = 0,404 (T m.) 8 g.l 0,895.1,9 = = = 0,85(T ) 2 TT - Mômen uốn tĩnh tải toàn bé : M TC = - Lùc c¾t tÜnh tải toàn : TT QTC +Nội lực hoạt tải : Trờng hợp 1: có bánh xe H30 XB80 đặt lên Vị trí tính toán hoạt tải vị trí bánh xe XB80 bánh xe nặng ôtô H30 cạnh Chiều rộng phân bố bánh xe đợc tính theo c«ng thøc: a1 = a + 2∆H b1 = b0 + 2∆H Trong ®ã: - b0 - KÝch thíc diƯn tÝch tùa cđa b¸nh xe cã ¸p lùc lín ( bánh sau xe ôtô), đợc đo theo dọc nhịp tính toán - a0 - Chiều dài tựa bánh xe theo phơng dọc cầu - H Tổng chiều dày lớp phủ mặt cầu H =10cm +Đối với xe H30 a0=20cm, b0=60cma1=40cm b1=80cm +Đối với xe XB80 a0=20cm, b0=80cm⇒a1=40cm vµ b1=100cm ChiỊu réng lµm viƯc (Đối với loại xe nh nhau) : a = a1 + lb 190 = 40 + = 103,33(cm) 3 Trị số tải trọng phân bố dọc nhịp tính toán m rộng là: Phạm anh hoàng -43- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép P - §èi víi xe H30: p H 30 = a.b = 1,03.1,1 = 7,27(T / m ) P 10 - §èi víi xe XB80: p XB80 = a.b = 1,03.1,0 = 9,71(T / m ) Trong : P - áp lực bánh xe nỈng nhÊt cđa xe( H30 cã P=6T, XB80 cã P=10T ) Sơ đồ phân bố tải trọng dọc theo nhịp DAH mômen 0,475 +Tính M: Mômen tính toán lớn mặt cắt nhịp hoạt tải (H30, XB80) gây ra: + Xét với ôtô H30 1+à = 1,3 (do ltt < 5m) nH30 =1,4 ωMH30 = 0,3 max M M H 30 = 1,4.q H 30 (1 + µ ).ω H 30 = 3,97(T m) Suy mômen toàn tĩnh tải hoạt tải sinh mặt cắt nhịp (tính cho 1m chiều dài theo phơng dọc cầu) là: M max = 3,97 + 0,404 = 4,374(T m) + §èi víi xe XB80: nXB80=1,1 ωMXB80 = 0,35 max M M XB80 = 1,1.q XB80ω XB80 = 1,1.9,71.0,35 = 3,74(T m) M«men lín toàn tĩnh tải hoạt tải sinh lµ: M max = 3,71 + 0,404 = 4,114(T m) + Tính Q: - Xét xe ôtô H30: Lực cắt tiêu chuẩn hoạt tải gây dải kiểu dầm rộng m TC QH 30 = Phạm anh hoàng P yi ax = 6,0.0,79 = 4,6T / m 1,03 -44- Líp C§B K39_TC Phó thụy Thiết kế môn học-Cầu Bêtông cốt thép Trong đó: ax giá trị trung gian chiều rộng phân bố tính toán Lực cắt tính toán tĩnh tải hoạt tải gây nên: TT QH 30 = Q g + n (1 + µ ).Q TC = 0,85 + 1,4.1,3.4,6 = 9,22(T/m) 1,03 0,4 1,03 0,315 P b1=0,8 0,79 - XÐt ®èi víi xe XB80: 1,03 0,4 1,03 0,315 P b1=1,0 0,737 Lùc c¾t tiêu chuẩn hoạt tải gây dải kiĨu dÇm réng m Q TC80 = XB P∑ yi ax = 10.0,737 = 7,16T / m 1,03 Lùc cắt tính toán tĩnh tải hoạt tải gây nên: Phạm anh hoàng -45- Lớp CĐB K39_TC Phú thụy ...Nhiệm vụ thi? ??t kế Thi? ??t kế dầm cầu bêtông cốt thép dự ứng lực, mặt cắt chữ I, thi công phơng pháp kéo sau Bản mặt cấu đổ chỗ - Chiều dài dầm: 27mét - Khổ cầu: 9m + ì 0.5m - Tải... thụy Thi? ??t kế môn học -Cầu Bêtông cốt thép iX Tính duyệt Mặt cắt tiết diện nghiêng giai đoạn khai thác Do lực cắt, mà mặt cắt g? ?i, chỗ thay đổi chiều rộng sờn ,chỗ thay đổi bớc cốt đai, dầm bị... K39_TC Phú thụy Thi? ??t kế môn học -Cầu Bêtông cốt thép III Bố trí cốt thép Giả sử với chiều cao việc dầm 165,9 (nh dà giả thi? ??t trên), diện tích cốt thép dự ứng lực đợc tính theo công thức: Fd =