CÇu Bª T«ng Cèt ThÐp F1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP F1 1 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết minh 1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 1.2 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ. 2. Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (A2.5.2.6.3-1) 3. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (A.4.6.2.6) 3.1 Đối với dầm giữa 3.2 Đối với dầm biên 4. Tính toán bản mặt cầu 4.1 Phơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu 4.2 Xác định nội lực bản mặt cầu do tĩnh tải 4.3 Xác định nội do hoạt tải và ngời đi bộ 4.4 Vật liệu thiết kế cho bản mặt cầu 4.5 Tính toán cốt thép chiu lực 5. Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải 5.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ 5.2 Các hệ số cho tĩnh tải p (Bảng A.3.4.1-2) 5.3 Xác định nội lực 6. Nội lực dầm chủ do hoạt tải 6.1. Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn 6.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng ngời đi bộ 6.3 Xác định nội lực. 7. Các đặc trng vật liệu cho dầm chủ 7.1 Thép 7.2 Bêtông 8. Chọn và bố trí cáp dự ứng lực 8.1 Chọn cáp dự ứng lực 8.2 Bố trí cáp dự ứng lực 8.3 Tính tính các đặc trng hình học 9. Tính toán các mất mát ứng suất 9.1 Xác định một số thông số cho các bó cáp 9.2 Mất mát do ma sát f pF 9.3 Mất mát do tụt neo 9.4 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 9.5 Mất mát ứng suất do co ngót (A.5.9.5.4.2) 9.6 Mất mát ứng suất do từ biến 9.7 Mất mát do dão thép ứng suất trớc 10. Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cờng độ I 10.1 Kiểm toán Cờng độ chịu uốn 10.2 Kiểm tra hàm lợng cốt thép ứng suất trớc 10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt theo trạng thái giới hạn CĐ1 10.4 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng 11. Tính toán dầm ngang 11.1 Nội lực do tải trọng cục bộ (hoạt tải) gây ra 2 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 11.2 Nội lực do tải trọng phân bố (tĩnh tải) 11.3 Bố trí cốt thép 11.4 Duyệt cờng độ kháng uốn 11.5 Duyệt cờng độ kháng cắt 12. Tính độ võng cầu 12.1 Tính độ võng lực DƯL 12.2 Tính độ võng do tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải) 12.3 Tính độ võng tức thới do hoạt tải có xét lực xung kích Phần 2: bản vẽ kỹ thuật (Bản vẽ khổ A1) 3 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép f1 I. Nội dung thiết kế: - Thiết kế kết cấu nhịp cầu BTDUL giản đơn đờng ô tô. Các số liệu thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 - Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93, Tải trọng ngời đi bộ 300 Kg/m 2 . - Chiều dài nhịp: 28m - Khổ đờng ô tô: 10m - Chiều rộng vỉa hè: 1.5m - Dự ứng lực căng sau. - Loại cốt thép dự ứng lực: 12K15 - Mác bê tông: f ' c =50 MPa - Có dầm ngang - Mặt cắt chữ I liên hợp bản BT II. Thiết kế cấu tạo mặt cắt ngang cầu: 1. Chiều dài tính toán: L tt - L tt =L toàn nhip 2a=28-2 ì 0.3=27.4 m Trong đó: a là khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối, chọn a=30 cm 2. Số lợng và khoảng cách dầm chủ: - Chiều rộng phần xe chạy B 1 =10 m, chiều rộng vỉa hè B 3 =1.5 m - Chọn dạng bố trí lề ngời đi bộ cùng mức, dùng gờ chắn rộng B 2 =25 cm. Cột lan can rộng B 4 = 50 cm Chiều rộng toàn cầu: B=B 1 +2(B 2 +B 3 +B 4 )=1000+2(25+150+50)= 1450cm - Chọn số lợng dầm chủ N b = 6, khoảng cách giữa tim các dầm chủ là 230 cm, khoảng cách từ tim dầm biên đến mép ngoài cùng là 150 cm 3. Chọn mặt cắt ngang dầm chủ. Dầm chủ có tiết diện hình chữ I với các kích thớc sau: - Chiều cao toàn dầm tối thiểu thông thờng theo bảng 2.5.2.6.3-1( Tiêu chuẩn 22TCN 272-05): H min =0.045 L tt =0.045 ì 27.4=1.233 m. Chọn H=1650mm - Chiều dày sờn dầm tại mặt cắt giữa nhịp là 200mm - Chiều rộng bầu dầm: 610mm - Chiều cao bầu dầm: 180mm - Chiều cao vút của bụng bầu dầm tại mặt cắt giữa nhịp: 170mm - Chiều rộng cánh dầm: 500mm - Chiều cao gờ trên cùng: 40mm - Chiều rộng gờ trên cùng: 380 mm Các kích thớc khác nh hình vẽ: 4 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 4. Dầm ngang: - Bố trí dầm ngang tại các vị trí: gối cầu, L/4, L/8, L/2 (5 mặt cắt) - Số lợng dầm ngang: N n =(N b -1) ì 5=5 ì 5=25 dầm - Chiều cao dầm ngang: H n =H-H 1 -H 6 =1650-180-40=1430 mm=1.43 m - Bề rộng dầm ngang: b n =20 cm - Chiều dài dầm ngang: l n =220 cm 5. Bản mặt cầu: - Chiều dày trung bình bản mặt cầu: h f =18 cm. - Lớp bê tông atphalt: t 1 =0.07 m - Lớp bê tông phòng nớc: t 2 =0.004 m. 6. Bố trí chung mặt cắt ngang cầu: 5 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 III. Vật liệu và đặc trng hình học 1. Vật liệu: - Bê tông dầm: + f c1 = 50 Mpa + c = 25 KN/m 3 + Hệ số poisson = 0,2 - Bê tông bản mặt cầu: + f c2 = 35 Mpa + c = 25 KN/m 3 - Lớp phủ có: c = 22,5 KN/m 3 - Cốt thép DƯL:7K15 - Cốt thép thờng có f u =620 mpa, f y = 420 MPa 2. Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (Theo điều 4.6.2.6.1) 2.1. Đối với dầm giữa: - Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của + 1/4 chiều dài nhịp = 27.4 6.85 4 = m=6850 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 =12 ì 180+max(200,500/2)= 2410 mm + Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau S= 2300 mm. Bề rộng bản cánh hữu hiệu là 2300 mm. 2.2. Đối với dầm biên: - Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm trong kề bên (=2300/2=1150 mm) cộng thêm trị số nhỏ nhất của + 1/8 chiều dài nhịp tính toán = 27400 3425 8 = mm + 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2 độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính =6 ì 180+max(200/2, 500/4)= 1205 mm + Bề rộng phần hẫng =1500 mm . Bề rộng bản cánh hữu hiệu là 1150+1205=2355 mm. Kết luận: Bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Bảng 1 6 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Dầm giữa (b i ) 2300 mm Dầm biên (b e ) 2355 mm 3. Xác định đặc đặc trng hình học mặt cắt dầm I cha liên hợp:: a. Mặt cắt tại gối: - Chọn gốc tọa độ tại mép dới mặt cắt, các đặc trng hình học đợc tính trong bảng sau: + I x ,I o : mô men quán tính của mặt cắt đối với trục x qua mép dới dầm và đối với trục trung hoà của tiết diện. + Y c : khoảng cách từ trục trung hoà của mặt cắt tới trục x. A i (cm 2 ) Y x (cm) S x (cm 3 ) I ox (cm 4 ) I x (cm 4 ) 152.00 167.56 24776.00 202.67 4038690.667 7150.00 94.06 639925.00 12184195.83 69457483.33 1098.00 9.00 9882.00 29646.00 118584 25.09 19.52 489.68 28.99 9587.656029 Tổng: 8425.0855 675072.68 73624345.66 Y c = 80.1265076 cm I d = 19533129.65 cm 4 b. Mặt cắt giữa dầm: - Chọn gốc tọa độ tại mép dới mặt cắt, các đặc trng hình học đợc tính trong bảng sau: 7 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 + Diện tích tiết diện: A= A i (cm 2 ) + Mô men tĩnh của tiết diện đối với trục x đi qua đáy dầm: S= A i ì y x (cm 3 ) + Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I d =I x -A ì Y 2 c (cm 4 ) Cao (cm) Rộng (cm) A i cm2) Y x (cm) S x (cm3) I ox (cm4) I x (cm4) Gờ trên 4.00 38.00 152.00 163.00 24776.00 202.7 4038690.7 Cánh trên 12.00 50.00 600.00 155.00 93000.00 7200.0 14422200.0 Vút trên 12.00 15.00 180.00 145.00 26100.00 1440.0 3785940.0 Sờn 131.00 20.00 2620.00 83.50 218770. 3746818.3 22014113.3 Vút dới 17.00 20.50 348.50 23.67 8247.83 5595.4 200794.1 Bầu dầm 18.00 61.00 1098.00 9.00 9882.00 29646.0 118584.0 Tổng: 165.00 4998.50 380775.83 44580322.1 Yc= 76.17802007 cm Io= 15573573.01 cm4 c. Mặt cắt cách gối 0.72 H=0.72 ì (1650+180)= 1317.6 mm Trong đó H là chiều cao của mặt cắt đã qui đổi - Tơng tự nh trên ta có bảng các đặc trng hình học mặt cắt 0.72 H nh sau: + Diện tích tiết diện: A= A i (cm 2 ) + Mô men tĩnh của tiết diện đối với trục x đi qua đáy dầm: S= A i ì y x (cm 3 ) + Mô men quán tính đối với trục trung hoà: I d =I x -A ì Y 2 c (cm 4 ) Cao (cm) Rộng (cm) A i cm2) Y x (cm) S x (cm3) I ox (cm4) I x (cm4) Gờ trên 4.00 38.00 152.00 163.00 24776.00 202.7 4038690.7 Cánh trên 12.00 50.00 600.00 155.00 93000.00 7200.0 14422200.0 Vút trên 7.62 9.53 72.63 146.46 10636.78 234.4 1558088.6 Sờn 131.00 30.94 4053.66 83.50 338481 5797077 34060236.1 Vút dới 12.46 15.03 187.28 22.15 4149.06 1615.9 93534.4 Bỗu dầm 18.00 61.00 1098.00 9.00 9882.00 29646.0 118584.0 Tổng: 165.00 6163.57 480924.78 54291333.8 Yc= 78.02695687 cm 8 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Io= 16766236.73 cm4 IV. Hệ số tải trọng: 1. Hệ số làn: - Số làn thiết kế: n lan =[10/3.5]=2 làn - Hệ số làn: m lan =1 2. Hệ số phân bố ngang cho hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa: - Tham số độ cứng dọc: K g =n (I d +A ì e g 2 ) mm 4 . Trong đó: n= d b E E E b : Mô đun đàn hồi của vật liệu dầm E b =0.043 MPaf kg m cc ' 1 5.1 3 =0.043 ì (2500) 1.5 50 =38006.989 MPa E d : Mô đun đàn hồi của vật liệu bản mặt cầu E d =0.043 MPaf kg m cc ' 2 5.1 3 =0.043 ì (2500) 1.5 35 =31798.93 MPa Vậy n=1.195 I d =15573573.01 cm 4 : Mô men quán tính chống uốn của tiết diện dầm chủ ( không tính bản mặt cầu) đối với trục trung hoà. e g : Khoảng cách từ tâm của bê tông bản đến tâm của dầm chủ; e g = 165 - 76.17802007 + 18/2=97.822 cm K g =n (I d +A ì e g 2 )=1.195 ì (15573573.01+4998.50 ì 97.822 2 )= 75768877cm 4 . - Kiểm tra phạm vi áp dụng: + 1100 mm<S=2300 mm<4900 mm + 110<t s =180<300 mm + 6000<L=28000<73000 + N b =6>4 - Trờng hợp 1 làn chất tải: g mg1 =0.06+ 1.0 3 3.0 4.0 4300 ì ì Stt g tt tL K L SS Trong đó: S: khoảng cách giữa các dầm chủ; S=2300 mm L tt =27400 mm t S =180 mm Vậy: g mg1 =0.492 - Trờng hợp 2 làn chất tải: 9 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 g mg2 =0.075+ 1.0 3 2.0 6.0 2900 ì ì S tt g tt tL K L SS =0.6944 - Hệ số phân bố mô men thiết kế của các dầm giữa: g mg =max(g mg1 , g mg2 )= 0.6944 3. Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men của dầm biên: - Một làn chất tải: Dùng phơng pháp đòn bẩy, sơ đồ tính nh hình vẽ: + Khi xếp tải 1 làn, hệ số làn là 1.2 + Hệ số phân bố với xe thiết kế: g HL1 =1.2 ì 2 1 ì y 4 =1.2 ì 2 1 ì 95 230 =0.247 + Hệ số phân bố với tải trọng ngời đi: g PL1 = 3 1.2 B ì 0.5 ì B 3 ì (y 1 +y 2 ) y 1 = 230 150 50 230 + = 1.434 y 2 = 230 150 50 150 230 + = 0.782 Trong đó B 3 là phần lề ngời đi. Vậy: g PL1 =1.2 ì 0.5 ì (1.434+0.782)= 1.33 + Với tải trọng làn: Thiên về an toàn, coi tải trọng làn theo phơng ngang cầu là tải trọng tập trung: g Làn1 = 1.2 3m ì 1 2 ì y 3 ì (S+S k -B4-B 3 -B 2 ) = 1.2 3m ì 1 2 ì (S+S k -B4-B 3 -B 2 ) 2 /S Trong đó B 4 ,B 3 ,B 2 : bề rộng lan can, lề ngời đi, và gờ chắn. g Làn1 = 1.2 300 ì 1 2 ì (230+150-50-150-25) 2 /230= 0.2089 10 [...]... =1344.457+1035+239.2+601.956+0.5x192+187.5 =3504.127kg/m=35.04127 kN/m DWb= 337.88 kg/m 8 Hoạt tải HL 93: - Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế 14 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 - Hoạt tải xe thiết kế: + Xe tải thiết kế+ tải trọng làn + Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn 9 Hoạt tải ngời đi bộ(PL): Pl=3x10-3 MPa VI Tính toán nội lực: Mặt cắt đặc trng: + Mặt cắt gối: x=0 + Mặt cắt cách gối x=0.72h=0.72x(1.65+0.18)= 1.3176... các mặt cắt dầm: 22 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 - Tính lực cắt tại 5 mặt cắt đặc trng trong 2 trờng hợp xếp xe bất lợi sau: - Công thức tính lực cắt do xe tải thiết kế: Vtruck=145.yV1+145yV2+35yV3 - Công thức tính lực cắt do xe 2 trục thiết kế: Vtandem=110(yV3+yV4) Trong đó, yV1 là tung độ đờng ảnh hởng lực cắt tơng ứng tại các mặt cắt đặt các trục xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế nh hình vẽ Bảng tính:... hởng Với xe tải thiết kế (truck) Hợp lực 35(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x) 4,3m => x= 1,455 m x=1,455m 4,3m 20 35 KN 145 KN 145 KN Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Với Tendom: x=0.6 m + Nội lực xe thiết kế sẽ đợc lấy bằng giá trị lớn hơn trong các giá trị trên + Công thức tính: Mtruck= yM1.145+yM2.145+yM3.35 (kN) Mtandem= yM4.110+yM5.110 (kN) Mxetk=max(Mtruck,Mtandem) + Bảng tính mô men do xe thiết kế trờng hợp 3:... đối với các bộ phận và liên kết thông thờng lấy D =1 - Hệ số độ d thừa R , đối với mức d thừa thông thờng lấy R =1 - Hệ số độ quan trọng I , đối với cầu thiết kế là quan trọng lấy I =1.05 Vậy hệ số điều chỉnh tải trọng: =1 ì 1 ì 1.05=1.05>0.95 V Xác định tải trọng 1 tĩnh tải bản mặt cầu: 11 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 - Dầm giữa và dầm biên có mặt cắt ngang giống nhau, và phần cánh hẫng có chiều dài đúng... kNm Tính toán và bố trí cốt thép: 1 Tính toán diện tích cốt thép: - Cốt thép sử dụng: + Bó cáp gồm 12 tao, mỗi tao thép 7 sợi dự ứng lực không sơn phủ, đã khử ứng suất d, đờng kính danh định 1tao là Dps=15.2 mm + Tra bảng 5.4.4.1-1(TC22TCN272-01)có: fpu = 1860 MPa, mác 270 Giới hạn chảy fpy=0.85xfpu=0.85x1860=1581 MPa + Các giới hạn ứng suất cho các bó thép DUL (TCN 5.9.3-1): ứng suất bó thép do dự... trí cốt thép dự ứng lực: - Bố trí trong mặt phẳng đứng, theo phơng dọc cầu: + Các bó cáp đợc bố trí trong mặt phẳng đứng, phơng dọc cầu theo hình parabol + Phơng trình quỹ đạo: y = 4f ( Ltt x) x Ltt 2 Trong đó: - f- đờng tên Ltt- chiều dài nhịp tính toán của dầm x- khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt dầm cân xét Ta bố trí các bó cáp tại MC đầu dầm và mặt cắt giữa nhịp nh sau: 27 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1. .. t22)S=(0.07x2400+0.004x1800)x2.300=402.96 kg/m - Các tiện ích ( trang thiết bị trên cầu) : DWti=5 kg/m DW= DWlp+ DWti=402.96+5=407.96 kg/m - Dầm biên: 13 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 + Tính tungđộ đờng ảnh hởng: B 4 230 + 150 25 y1b= S + (S k 2 ) = =1.5435 230 S + Tĩnh tải do lan can tác dụng lên dầm biên: DClcb= DClc y1b=390.1,5435=601,956kg/m + Tĩnh tải do lớp phủ mặt cầu tác dụng lên dầm biên: Sk B4 B2 + S DWb= DWlp... 0.9x1581=1422.9 MPa 26 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Tại các neo và các bộ nối cáp ngay sau bộ neo: 0.7f pu=0.7x1860=1302 MPa ở cuối vùng mất mát ở tấm đệm neo ngay sau bộ neo: 0.7 fpu=1302 MPa ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát: 0.8f py= 0.8x1581 = 1264.8 MPa + Diện tích 1 bó cáp: Aps1=1680 mm2 + Mô đun đàn hồi cáp: Ep=197000 MPa - Diện tích mặt cắt ngang cốt thép dự ứng lực cần thiết theo công... quan đến việc khai thác bình thờng của công trình cầu - Mô men: MuSDlg= (1 ì MLLg+1 ì MDCg+1 ì MDWg) - Lực cắt: VuSDlg= (1 ì VLLg+1 ì VDCg+1 ì VDWg) Trạng thái giới hạn đặc biệt: - Mô men: MuDBg= (0.5MLLg+1.25MDCg+1.5MDWg) - Lực cắt: VuDBg= (1.75 VLLg+1.25VDCg+1.5VDWg) Kết quả tính toán đợc thống kê trong bảng1và 2 dới đây: 25 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 b Dầm biên: Trạng thái giới hạn cờng độ I: Tổ... +180=681.386 mm - Xác định I2: Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp đối với trục trung hoà của nó: 32 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 I2= I1 +A1 (c) + n b ì 2 b2 h f3 t hf + n b b2 h f y 2 2 12 2 3 = 1.6033 ì 1011+ 510892.83 ì 424.252 +0.8366 ì 2300 ì 180 + 0.8366 ì 2300 12 ì 180 ì (681.386 -90) = 3.645 ì 10 mm 2 11 4 Đối với các mặt cắt khác cũng làm tơng tự Kết quả tính toán thể hiện ở bảng sau : ĐTHH . A1) 3 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Thiết kế môn học cầu bê tông cốt thép f1 I. Nội dung thiết kế: - Thiết kế kết cấu nhịp cầu BTDUL giản đơn đờng ô tô. Các số liệu thiết kế: - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN. ThÐp F1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP F1 1 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 Mục lục Phần 1: Nội dung thuyết minh 1. Chọn tiết diện mặt cắt dầm chủ 1.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu 1.2. kg/m 8. Hoạt tải HL 93: - Xe tải thiết kế - Xe hai trục thiết kế 14 Cầu Bê Tông Cốt Thép F1 - Hoạt tải xe thiết kế: + Xe tải thiết kế+ tải trọng làn + Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn 9. Hoạt tải