Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Chiều dài toàn dầm L=19200 mm - Khoảng cách đầu dầm đến tim gối a=400 mm - Khẩu độ tính toán L tt =L-2a=18400 mm - Quy trình thiết kế 22 TCN272-05 - Tải trọng thiết kế HL93 - Mặt xe chạy B1=8800 mm - Lan can B2=500 mm - Tổng bề rộng cầu B=B1+2B2= 8800+1000=9800 mm - Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm nhịp giản đơn - Dạng mặt cắt I - Vật liệu kết cấu BTCT DƯL - Công nghệ chế tạo Căng trước - Cấp bê tông dầm chủ f ’ c1 =50 Mpa - Cấp bê tông bản mặt cầu f ’ c2 =30 Mpa - Cấp bê tông dầm ngang f ’ c3 =40 Mpa - Tỷ trọng bê tông c γ =25 kN/m 3 - Loại cốt thép dự ứng lực:Tao 7 sợi xoắn đường kính D ps =12.7 mm - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn f pu =1860 Mpa - Thép thường, G60 f u = 620 Mpa - Mô đun đàn hồi của dầm E cdam =0.043 × ( ) ' 1 3 cc f × γ =38007 Mpa - Mô đun đàn hồi của bản mặt cầu E cban =0.043 × ( ) ' 2 3 cc f × γ = 29440 Mpa - Mô đun đàn hồi của thép E s = 200000 Mpa - Mô đun đàn hồi của tao thép DƯL E ps =197000 Mpa 2. THIẾT KẾ CẤU TẠO 2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu - Số lượng dầm chủ N b = 5 dầm - Khoảng cách giữa hai dầm chủ S= 2000 mm - Phần cánh hẫng S k = 900 mm - Số lượng dầm ngang N n = 12 dầm (Bố trí dầm ngang tại các vị trí mặt cắt đầu dầm và vị trí giữa nhịp) - Chiều dày của bản mặt cầu h f = 210 mm - Lớp bê tông atphan t= 50 mm 2.2 Thiết kế dầm chủ Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 1 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Chiều cao dầm I H= 1150 mm - Chiều cao bầu dưới h 1 = 180 mm - Chiều cao vút dưới h 2 = 190 mm - Chiều cao sườn dầm h 3 = 485 mm - Chiều cao vút trên h 4 = 115 mm - Chiều cao cánh trên h 5 = 120 mm;h 6 = 60 mm - Chiều rộng bầu dưới b 1 = 554 mm - Chiều rộng sườn dầm b 2 = 180 mm - Chiều rộng cánh dầm b 3 = 400 mm b 4 = 200 mm - Chiều rộng vút dưới b 5 = 187 mm - Chiều cao cánh trên b 6 = 110 mm 2.3 Bố trí chung Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 2 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 3. HỆ SỐ TÍNH TOÁN 3.1 Hệ số tải trọng TTGH DC γ DW γ LL γ Cường độ 1 1.25 1.5 1.75 Sử dụng 1 1 1 3.2 Hệ số điều chỉnh tải trọng *Hệ số điều chỉnh TTGH CĐ1 - Tính dẻo: cho các thiết kế thong thường và các chi tiết theo đúng 22TCN272-05 1= D η - Tính dư thừa: cho các mức dư thông thường 1= R η - Tầm quan trọng cho các cầu điển hình 1= I η → Hệ số điều chỉnh tải trọng = η D η R η 1= I η * Hệ số điều chỉnh TTGH SD = η D η R η 1= I η 3.3 Hệ số làn - Số làn xe thiết kế: 2 làn - Hệ số làn 1 làn thì m=1.2 2 làn thì m=1 3.4 Lực xung kích IM IM =25% 4. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 4.1 Xác định chiều dày bản mặt cầu h f = mm S 200 30 )30002000(*2.1 30 )3000(*2.1 = + = + (1) h f mm175≥ (2) Từ (1), (2) Chọn h f = 210 mm 4.2 Xác định mô men cho bản mặt cầu phía trong 4.2.1 Xác định mô men do tĩnh tải gây ra - Tĩnh tải bản mặt cầu DC bmc =h f x c γ =0.21*25=5.25 kN/m 2 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 3 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Tĩnh tải lớp phủ DW lp =t x c γ =0.05*25=1.25 kN/m 2 - Mô men do tĩnh tải BMC gây ra M DCbmc =DC bmc l 2 /10= 5.25*2 2 /10=2.1 kNm/m - Mô men do tĩnh tải lớp phủ gây ra M DWlp = DC lp l 2 /10=1.25*2 2 /10=0.5 kNm/m Áp dụng phương pháp tính gần đúng DC bmc DW lp 4.2.2 Xác định mô men do hoạt tải gây ra 4.2.2.1 Mô men dương do hoạt tải gây ra E + =660+0.55S=660+0.55*2000=1760 mm P + = = ×+× = ×+× + 760.1)21.051.0(2 145 )(2 Ehb p f 57.21 kN/m 2 Trong đó: P=145 kN h f =210mm b=510 mm b+ h f =510+210=720 mm=0.72 m 4.2.2.1.1 Trường hợp một làn xe thiết kế * Có một trục bánh xe trên dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 =0.32m ; y 2 =0.5 m ; y 3 =0.32 m ω =(0.32+0.5)*0.72/4*2=0.2952 m 2 - Mô men dương M LLtruck1 + =P + x ω =57.21*0.2952=16.89 kNm/m y3=0.32m y2=0.5m y1=0.32m 1 m 2m 0.72m * Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 4 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 = y 2 =0.23m ω =0.23*0.46/2*2=0.1058 m 2 - Mô men dương M LLtruck2 + =P + x ω =57.21*0.1058=6.0523 kNm/m y3=0.58m y2=0.23m y1=0.23m 1.8m 0.72m0.72m 2m 1 m 4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 =0.02 m ; y 2 =0.38 m ω =(0.02+0.38)*0.72/2*2=0.288 m 2 - Mô men dương M LLtruck3 + =P + x ω =57.21*0.288=16.4765 kNm/m y1=0.02m y2=0.38m 1 m 2m 0.72m 0.72m 1.2m y3=0.58m 4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men dương do hoạt tải giữa nhịp M LLtruck + =0.7Max(m 1 M LLtruck1 + , m 1 M LLtruck2 + , m 2 M LLtruck3 ) - Trường hợp một làn xe thiết kế * Có một trục bánh xe trên dãy tính toán m.M LLtruck1 + =1.2*16.89=20.268 kNm/m * Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán m.M LLtruck2 + =1.2*6.0523=7.263 kNm/m - Trường hợp hai làn xe thiết kế Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 5 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí m.M LLtruck3 + =1*16.4765=16.4765 kNm/m Kết luận: ta có mô men dương tại giữa nhịp là M LLtruck + =0.7Max(20.268,7.263,16.4765)=14.19 kNm/m 4.2.2.2 Mô men âm do hoạt tải gây ra E - =1220+0.25S=1220+0.25*2000=1720 mm P - = = ×+× = ×+× − 720.1)21.051.0(2 145 )(2 Ehb p f 58.54 kN/m 2 Trong đó: P=145 kN h f =210mm b=510 mm b+ h f =510+210=720 mm=0.72 m 4.2.2.1.1 Trường hợp một làn xe thiết kế * Có một trục bánh xe trên dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 =0.32m ; y 2 =0.5 m ; y 3 =0.32 m ω =(0.32+0.5)*0.72/4*2=0.2952 m 2 - Mô men âm M LLtruck1 - =P - x ω =58.54*0.2952=17.28 kNm/m y3=0.32m y2=0.5m y1=0.32m 1 m 2m 0.72m * Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 = y 2 =0.23m ω =0.23*0.46/2*2=0.1058 m 2 - Mô men âm M LLtruck2 - =P - x ω =58.54*0.1058=6.1935 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 6 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí y3=0.58m y2=0.23m y1=0.23m 1.8m 0.72m0.72m 2m 1 m 4.2.2.1.2 Trường hợp hai làn xe thiết kế - Diện tích đường ảnh hưởng y 1 =0.02 m ; y 2 =0.38 m ω =(0.02+0.38)*0.72/2*2=0.288 m 2 - Mô men âm M LLtruck3 - =P - x ω =58.54*0.288=16.86 kNm/m y1=0.02m y2=0.38m 1 m 2m 0.72m 0.72m 1.2m y3=0.58m 4.2.2.1.3 Tính giá trị mô men âm do hoạt tải tại các gối của các dầm trong M LLtruck - =0.7Max(m 1 M LLtruck1 - ,m 1 M LLtruck2 - ,m 2 M LLtruck3 - ) - Trường hợp một làn xe thiết kế * Có một trục bánh xe trên dãy tính toán m.M LLtruck1 - =1.2*17.28=20.736 kNm/m * Có hai trục bánh xe trên dãy tính toán m.M LLtruck2 - =1.2*6.1935=7.4322 kNm/m - Trường hợp hai làn xe thiết kế m.M LLtruck3 - =1*16.86=16.86 kNm/m Kết luận: ta có mô men âm tại các gối của các dầm trong M LLtruck - =0.7Max(20.736,7.4322,16.86)=14.515 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 7 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 4.3 Xác định mô men cho bản hẫng 4.3.1 Mô men do tĩnh tải - Tĩnh tải bản mặt cầu DC bmc =h f x c γ = 5.25 kN/ m 2 - Tĩnh tải lớp phủ DW lp = 1.25 kN/m 2 - Tĩnh tải lan can DC lc = 0.5*0.35*25= 4.375 kN/m 150100100 500 610350 DW lp DC bmc DC lc - Mô men do tĩnh tải bản mặt cầu gây ra M DCbmc = DC bmc .l bmc 2 /2=5.25*0.9 2 /2=2.126 kNm/m - Mô men do lớp phủ mặt cầu gây ra M DClp = DC lp .l lp 2 /2=1.25*0.4 2 /2=0.1 kNm/m - Mô men do tĩnh tải lan can gây ra M DClc =DC lc xl lc =4.375*0.65=2.843 kNm/m 4.3.2 Mô men do hoạt tải gây ra - Mô men do hoạt tải gây ra E=1140+0.833X=1140+0.833*100=1223.3 mm P= = ×+× = ×+× − 2233.1)21.051.0(2 145 )(2 Ehb p f 82.32 kN/m 2 M LLtruck =P.l LL 2 /2=82.32*0.46 2 /2=8.71 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 8 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 360 100 LL Truck 460 900 4.4 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn cường độ 1 4.4.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong M + = η ( DC γ M DCbmc + DW γ M DWlp + LL γ (1+IM)M LLtruck + ) =1.25*2.1+1.5*0.5+1.75*(1+0.25)*14.19=34.42 kNm/m 4.4.2 Mô men âm tại các gối của BMC phía trong M - = η ( DC γ M DCbmc + DW γ M DWlp + LL γ (1+IM) M LLtruck - ) =1.25*2.1+1.5*0.5+1.75*(1+0.25)*14.515=35.13 kNm/m 4.4.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng M hang = η ( DC γ (M DCbmc + M DClc )+ DW γ M DWlp + LL γ (1+IM)M LLtruck ) =1.25*(2.126+2.843)+1.5*0.1+1.75*(1+0.25)*8.71=26.8 kNm/m Bảng kết quả theo TTGH CĐ1: Mô men Kết quả M + 34.42 kNm/m M - 35.13 kNm/m M hang 25.41 kNm/m 4.5 Tổ hợp mô men lên BMC theo trạng thái giới hạn sử dụng 4.5.1 Mô men dương giữa nhịp tác dụng lên BMC phía trong M + = η ( DC γ M DCbmc + DW γ M DWlp + LL γ (1+IM)M LLtruck + ) =1*2.1+1*0.5+1*(1+0.25)*14.19=20.34 kNm/m 4.5.2 Mô men âm tại các gối của BMC phía trong M - = η ( DC γ M DCbmc + DW γ M DWlp + LL γ (1+IM) M LLtruck - ) =1*2.1+1*0.5+1*(1+0.25)*14.515=20.74 kNm/m 4.5.3 Mô men tác dụng lên bản hẫng M hang = η ( DC γ (M DCbmc + M DClc )+ DW γ M DWlp + LL γ (1+IM)M LLtruck ) =1*2.126+1*0.1+1*2.843+1*(1+0.25)*8.71=16.75 kNm/m Bảng kết quả theo TTGH SD: Mô men Kết quả M + 20.34 kNm/m M - 20.74 kNm/m M hang 15.86 kNm/m Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 9 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí 4.6 Xác định lực cắt cho BMC 4.6.1 Xác định lực cắt cho BMC phía trong 4.6.1.1 Lực cắt do tĩnh tải gây ra - Diện tích đường ảnh hưởng ω =1/2*1*2=1 m 2 - Lực cắt do BMC gây ra V DCbmc =DC bmc . ω =5.25*1=5.25 kN - Lực cắt do lớp phủ gây ra V DWlp =DW lp . ω =1.25*1=1.25 kN 4.6.1.2 Lực cắt do hoạt tải gây ra 4.6.1.2.1 Trường hợp cho 1 làn xe thiết kế 0.2 y2=0.1 y1=0.64 0.72m0.72m 2m 1 - Diện tích đường ảnh hưởng ω =1/2*(1+0.64)*0.72+1/2*0.1*0.2=0.6004 m 2 - Lực cắt do hoạt tải V LL1 + =P + x ω =57.21*0.6004=34.35 kN V LL1 - =P - x ω =58.54*0.6004=35.15 kN 4.6.1.2.2 Trường hợp cho hai làn xe thiết kế y3=0.04 y2=0.4 1.2m 1 2m 0.72m 0.72m y1=0.64 Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 10 MSSV 1065864 [...]... dưới BMC: aduoi=25mm 4.7.2 Bố trí cốt thép chịu mô men dương cho bản mặt cầu (cho 1m bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH CĐ1 4.7.2.1 Kiểm tra sức kháng uốn (TCN 5.7.3.2.1) - Mô men tính toán cho mô men dương của bản mặt cầu là Mu+=34.42 kNm Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 12 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí - Chọn số thanh thép n= 5 φ 14 - Diện tích cốt thép As=5*3.14*142/4... công ta bố trí cốt thép chịu mô men âm của phần hẫng của bản mặt cầu giống như phần cốt thép âm cho BMC bên trong đã tính ở trên Lượng cốt thép này là đảm bảo về cường độ vì mô men tính toán cho phần hẫng nhỏ hơn so với mô men âm của phần BMC bên trong Thực hiện:Nguyễn Trung Nghĩa 19 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí Nếu không ta tiến hành bố trí như đã tính toán cho phần... Nghĩa 13 MSSV 1065864 Đồ án Cầu bê tông cốt thép Hướng dẫn: Phạm Minh Trí Trong đó: Vu là lực cắt tính toán ϕ là hệ số sức kháng cắt lấy ϕ =0.9 theo điều 5.5.4.2.1 Vn là sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3 - Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định bằng trị số nhỏ hơn của: Vn1=Vc+Vs+Vp Vn2=0.25f’c2bvdv+Vp Trong đó: Vc là sức kháng cắt danh định do ứng suất kéo trong bê tông Vs là sức kháng cắt... Vn1=0.25f’c2bvdv=0.25x30x103x1x0.1602=1201.5 kN Ta thấy Vu=102.2 kN