Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 1 Mục lục PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH I.1. ĐỀ BÀI 4 I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH 4 I.3. YÊU CẦU 4 I.3.1. Thuyết minh 4 I.3.2. Bản vẽ 4 PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ 5 II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 5 II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 5 II.1.3. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu 6 II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu 7 II.1.4.1. Đối với dầm giữa 7 II.1.4.2. Đối với dầm biên 7 II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 8 II.2.1. Phương pháp tính toán 8 II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 8 II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a 10 II.2.2.2. Nội lực tại giữa nhịp a- b 11 II.2.2.3. Nội lực tại mặt cắt gối b 12 II.2.2.4. Nội lực tại giữa nhịp b-c 13 II.2.2.5. Nội lực tại mặt cắt gối c 13 II.2.2.6. Nội lực tại giữa nhịp c-d Error! Bookmark not defined. II.2.2.7. Nội lực tại mặt cắt gối d Error! Bookmark not defined. II.2.3. Xác định nội lực do hoạt tải và người đi bộ 13 II.2.3.1. Nội lực do Truck Load (xe tải thiết kế) 15 II.2.3.2. Nội lực do người đi bộ 19 II.2.4. Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 20 Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 2 II.2.5. Tính toán cốt thép chịu lực 20 II.2.5.1. Bố trí cốt thép chịu mô men âm của bản mặt cầu (Cho 1m dài bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1 21 II.2.5.2. Bố trí cốt thép dương cho bản mặt cầu (Cho 1 mét dài bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1 23 II.2.5.3. Bố trí cốt thép âm cho phần hẫng của bản mặt cầu(Cho 1m dài bản mặt cầu) và kiểm toán theo TTGH cường độ 1 25 II.2.5.4. Bố trí cốt thép co ngót và nhiệt độ 26 II.2.5.5. Kiểm tra bản mặt cầu theo trạng thái giới hạn sử dụng (kiểm toán nứt) 26 II.2.5.6. Kiểm tra bố trí thép theo thiết kế kinh nghiệm 29 II.3. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ 30 II.3.1. Nội lực dầm chủ do tĩnh tải 30 II.3.1.1. Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 30 II.3.1.2. Các hệ số cho tĩnh tải 33 II.3.1.3. Xác định nội lực dầm chủ 33 II.3.2. Nội lực dầm chủ do hoạt tải 36 II.3.2.1. Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn 36 II.3.2.2. Tính hệ số phân bố tải trọng của người đi bộ 39 II.3.2.3. Xác định nội lực 40 II.4. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU DẦM CHỦ 46 II.4.1. Bê tông 46 II.4.2. Cốt thép 47 II.4.2.1. Thép ứng suất trước 47 II.4.2.2. Thép thường 47 II.5. CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 48 II.5.1. Chọn cáp dự ứng lực 48 II.5.2. Bố trí cáp dự ứng lực 50 II.5.3. Tính các đặc trưng hình học 52 II.6. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 53 II.6.1. Xác định thông số của bó cáp 53 II.6.2. Mất mát ứng suất do ma sát 54 II.6.3. Mất mát ứng suất do tụt neo 55 Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 3 II.6.4. Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 56 II.6.5. Mất mát ứng suất do co ngót 56 II.6.6. Mất mát ứng suất do từ biến 57 II.6.7. Mất mát ứng suất do dão thép ứng suất trước 57 II.7. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I 58 II.7.1. Tính toán cường độ chịu uốn 58 II.7.1.1. Tại mặt cắt giữa nhịp 61 II.7.2. Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước 61 II.7.3. Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo TTGH cường độ 1 62 II.7.3.1. Tại đoạn dầm gần gối 62 II.8. KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 65 II.8.1. Các giới hạn ứng suất trong bê tông 65 II.8.2. Tính toán các ứng suất mép trên (nén là âm) 66 II.8.2.1. Lúc căng kéo 66 II.8.2.2. Lúc khai thác 67 II.8.3. Tính toán các ứng suất mép dưới (nén là âm) 67 II.8.3.1. Lúc căng kéo 67 II.8.3.2. Lúc khai thác 68 II.9. TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG 68 II.9.1. Độ võng do lực DƯL 69 II.9.2. Độ võng do tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) 69 II.9.2.1. Độ võng do tải trọng bản thân dầm 69 II.9.2.2. Độ võng do trọng lượng bản mặt cầu, dầm ngang, tấm đỡ, lớp phủ, lan can 69 II.9.3. Độ võng do hoạt tải, có xét tới lực xung kích 70 II.10. TÍNH TOÁN DẦM NGANG Error! Bookmark not defined. II.10.1. Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây raError! Bookmark not defined. II.10.2. Nội lực do tĩnh tải dầm ngang Error! Bookmark not defined. II.11. DUYỆT DẦM NGANG Error! Bookmark not defined. II.12. VẬT LIỆU LÀM DẦM Error! Bookmark not defined. II.12.1. Tính toán cốt thép chịu lực Error! Bookmark not defined. PHẦN III: BẢN VẼ Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Danh Huy Sinh viên thực hiện : Lê Thị Vân Mã sinh viên : 0812503 Lớp : Tự động hóa thiết kế cầu đường K49 I. PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH I.1. ĐỀ BÀI Thiết kế một cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực với số liệu cho trước, theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05. I.2. SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Chiều dài nhịp m 33 2 Khổ cầu m Ô tô 7+2 x 1.5 3 Tải trọng thiết kế Mpa HL93 và người đi 3.10 -3 4 Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm 5 Dạng mặt cắt ngang Chữ T 6 Vật liệu kết cấu BTCT dự ứng lực 7 Công nghệ tạo DƯL Căng sau 8 Cấp BT dầm Mpa 35 9 Loại thép DƯL Tao(mm) 15,2 10 Số liệu khác Tự chọn I.3. YÊU CẦU I.3.1. Thuyết minh Trình bày trên khổ giấy A4, nếu sử dụng chương trình tính toán phải có file đi kèm. - Chọn cấu tạo kết cấu các bộ phận kết cấu nhịp. - Thiết kế tính duyệt dầm và bản mặt cầu (nếu có) theo TTGHTCĐ1, TTGHSD cho các mặt cắt tại gối và giữa nhịp theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05. I.3.2. Bản vẽ - Cấu tạo chung kết cấu nhịp. - Các mặt cắt ngang điển hình. Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 5 - Bố trí cáp DƯL trên cắt dọc và cắt ngang dầm chủ. - Bố trí cốt thép thường. - Cấu tạo neo. II. PHẦN II: NỘI DUNG THỰC HIỆN II.1. CHỌN TIẾT DIỆN MẶT CẮT DẦM CHỦ II.1.1. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu Tổng chiều dài toàn dầm là 33m. Do để thừa 2 đầu 0.3m để kê gối nên phần chiều dài nhịp tính toán còn 32.4 m. Bản mặt cầu rộng: 7+2x1,5+2x0,5=11 m. Bố trí 5 dầm chủ, mặt cắt chữ T, làm bằng BTCT có f’c=35 Mpa. Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: - Lớp phòng nước có chiều dày 40mm. - Lớp bê tông asphalt phía trên có chiều dày 70mm. - Lớp phủ được tạo độ dốc bằng cách kê cao các gối cầu. - Khoảng cách giữa các dầm chủ là S=2200mm. II.1.2. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ Dầm chủ có tiết diện chữ T, với kích thước như sau: TT Kích thước Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao dầm h mm 1700 2 Chiều rộng bầu dầm b b mm 650 3 Chiều cao bầu dầm h b mm 350 4 Bề rộng sườn dầm b w mm 200 5 Chiều rộng bản cánh b f mm 1800 6 Chiều dày bản cánh t s mm 200 7 Chiều rộng vát cánh mm 200 8 Chiều cao vát cánh mm 100 9 Chiều rộng vát bầu mm 225 10 Chiều cao vát bầu mm 200 11 Phần hẫng mm 1100 Hình vẽ minh họa các kích thước trên: Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 6 MẶT CẮT DẦM CHỦ 1800 1700 200 200 650 350 MẶT CẮT TẠI GỐI (MỞ RỘNG SƯỜN DẦM) II.1.3. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu Kiểm tra về điều kiện chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu theo TCN 2.5.2.6.3-1 Công thức kiểm tra: h>h min =0.045L Trong đó: 1800 1700 200 100 200 200 650 350 225 200 Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 7 - L: Chiều dài nhịp tính toán, L=32400mm - h: Chiều cao dầm - h min : Chiều cao nhịp tối thiểu của kết cấu nhịp, kể cả bản mặt cầu. h min =0.045L=0.045x32400=1458 mm Ta có: min min 1700 . 1458 h mm h h TM h mm         II.1.4. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu II.1.4.1. Đối với dầm giữa Bề rộng bản cánh có hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của: - 1/4 chiều dài nhịp = 32400 8100 4 mm - 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm =12x200 + max    2/1800 200 = 3300mm - Khoảng cách trung bình của các dầm kề nhau S=2200 => b i = 2200mm II.1.4.2. Đối với dầm biên Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu có thể được lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong = 2200 1100 2 mm , cộng với trị số nhỏ nhất của: - 1/8 chiều dài hữu hiệu = 32400 4050 8 mm - 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày bản bụng hoăc 1/4 lần bề dày bản cánh trên của dầm chính: Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 8 = 6x200 + max    4/1800 2/200 =1650 mm - Bề rộng phần hẫng =1100 mm => b e = 1100 + 1100= 2200 mm II.2. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 2200 2200 2200 2200 1100 a b c d e 1100 11000 II.2.1. Phương pháp tính toán Áp dụng phương pháp tính gần đúng theo điều 4.6.2 của 22TCN 272-05, mặt cầu có thể phân tích như một dầm liên tục trên các dầm. II.2.2. Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải Tiến hành đặt tải tại các vùng có mô men cực trị, để xác định nội lực lớn nhất trong dầm. Nội lực lớn nhất trong dầm liên tục thường là ở mặt cắt gối hoặc mặt cắt giữa nhịp. Theo điều A.4.6.2.1.6, các cấu kiện đỡ được giả thiết là cứng vô hạn. Trong bản tính này, coi tải trọng bánh xe như tải trọng tập trung. Kết cấu đối xứng, do vậy ta sẽ tính nội lực ở nửa bản mặt cầu. Phần còn lại có giá trị tương tự phần đối xứng của nó. Do phần dải phân cách giữa làn xe chạy và làn người đi bộ có trọng lượng không đáng kể nên trong tính toán nội lực ta bỏ qua tác dụng của phần giải phân cách này với bản mặt cầu. Nội lực do tĩnh tải Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 9 Tỷ trọng của các cấu kiện lấy theo Bảng A.3.5.1.1 của tiêu chuẩn Tĩnh tải tác dụng lên bản mặt cầu gồm các tĩnh tải rải đều do TTBT của bản mặt cầu, TTBT của lớp phủ, lực tập trung do lan can tác dụng lên phần hẫng. Đối với tĩnh tải, ta tính cho 1 mét dài bản mặt cầu Thiết kế bản mặt cầu dày 200mm, tĩnh tải rải đều do TTBT bản mặt cầu: g DC(bmc) = 200x1000x24x10 -6 = 4,8 kN/m Thiết kế lớp phủ dày 74 mm, tĩnh tải rải đều do TTBT lớp phủ: g DW = 74x1000x22,5x10 -6 = 1,665 kN/m Tải trọng do lan can cho phần hẫng: Thực chất lực tập trung quy đổi của lan can không đặt ở mép bản mặt cầu nhưng để đơn giản tính toán và thiên về an toàn ta coi đặt ở mép. g DC(Lan can) = 4,564 kN/m Để tính nội lực cho các mặt cắt a, b, c, d, e, f, g, h, ta vẽ đường ảnh hưởng của các mặt cắt rồi xếp tải lên đương ảnh hưởng. Do sơ đồ tính toán bản mặt cầu là hệ siêu tĩnh bậc cao nên ta sẽ dùng chương trình Midas để vẽ ĐAH và từ đó tính toán nội lực tác dụng lên bản mặt cầu. Công thức xác định nội lực tính toán: M U = ( P .M DC1 +  P M DC2 + P M DW ) -  : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2 = i . D . R  0,95 - Hệ số liên quan đến tính dẻo  D = 0,95 (theoTCN 1.3.3) - Hệ số liên quan đến tính dư  R = 0,95 (theo TCN 1.3.4) - Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác  i = 1,05 (theo TCN 1.3.5) =>  = 0,95 -  p : Hệ số tĩnh tải (22TCN 272-05, bảng A.3.4.1-2) Loại tải trọng TTGH Cường độ1 TTGH Sử dụng DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1,25/0,9 1 Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 10 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5/0,65 1 II.2.2.1. Nội lực mặt cắt a Mô men tại mặt cắt a là mô men phần hẫng. Sơ đồ tính dạng công xon chịu uốn. Líp phñ 1.665kN/m B¶n mÆt cÇu 4.8kN/m Lan can 600 1100 Đường ảnh hưởng tại mặt cắt a: B¶n mÆt cÇu Líp phñ Lan can () 3 a ( ) 66 .1100.1100 .600.600.1,5 M [ . . . .1100.1,25.10 ] 2.10 2.10 DC bmc DW p p p DC lancan g g g         Ở THGH CĐ1 :   3 a 66 4,8.1100.1100 1,665.600.600 M 0,95[1,25. 1,5. 1,25.4,564.1100.10 ] -9.84 2.10 2.10 kNm       Ở THGH SD : [...]... dng ta xp tnh ti vi h s ln hn 1, trờn phn ng nh hng õm ta xp tnh ti vi h s nh hn 1 C th xp nh sau: éAH MCab Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Xp ti trờn phn ng nh hng dng éAH MCab Lớp phủ Bản mặt cầu Lớp phủ Bản mặt cầu Share by LucKaKa aluc.utc@gmail.com Lớp phủ Bản mặt cầu Page 11 B mụn CTGTTT&CTT Xp ti trờn phn ng nh hng õm TKMH Cu BTCT Tớnh ni lc theo cụng thc: MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M . Tự động hóa thiết kế cầu đường K49 I. PHẦN I: ĐỀ BÀI VÀ SỐ LIỆU GIẢ ĐỊNH I.1. ĐỀ BÀI Thiết kế một cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực với số liệu cho trước, theo tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05 Bookmark not defined. PHẦN III: BẢN VẼ Bộ môn CTGTTT&CTT TKMH Cầu BTCT Share by LucKaKa – aluc.utc@gmail.com Page 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU BÊ TÔNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Danh. từ mép đá vỉa hay lan can: Khi thiết kế bản hẫng. - 600mm tính từ mép làn xe thiết kế : Khi thiết kế các bộ phận khác. Do cầu không có dải phân cách xe thiết kế có thể đi vào phần bộ hành.