ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRỤ CẦU 1 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1 - SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”. - Chiều dài nhịp dầm tính toán : 35 m. - Chiều dài toàn dầm: 35,6 m. - Tải trọng thiết kế : HL93. - Kích thước mặt cắt ngang: 10,5 (m). 0,25 + 1,5 + 3,5+3,5 + 1,5 + 0,25 (m) + Bề rộng rải lan can: 2 bên x 0,25 m. + Bề rộng lề bộ hành: 2 bên x 1,5 m. + Bề rộng phần xe chạy: 2 làn x 3,5 m. - Loại hình tiết diện dầm chính : dầm Super T dự ứng lực căng trước. I.2 - BỐ TRÍ CHUNG TRỤ CẦU 2 2 3 3 I.3 - VẬT LIỆU THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Bê tông: ' 30 c f MPa= và 1.5 ' 1,5 0.043* * 0,043*2500 * 30 29440 ( ) c c c E f MPa γ = = = - Cốt thép chủ: thép AIII có 365 y f MPa = và 200000E MPa = . - Thép đai: Thép AII 280 y f MPa = và 200000E MPa = . II - TÍNH TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC II.1 - TĨNH TẢI + Từ phần thiết kế kết cấu nhịp ta có tĩnh tải là: + Trọng lượng bản thân dầm chủ: 1 13,9 /DC N mm = + Trọng lượng bản mặt cầu phân bố vào một dầm chủ: 2 10,5 /DC N mm = + Trọng lượng lớp phủ và mui luyện phân bố vào một dầm chủ: 4,8 /DW N mm= + Trọng lượng lan can và bản mặt cầu tác dụng lên dầm ngoài: 3 10,6 /DC N mm = + Trọng lượng dầm ngang: - Tác dụng lên dầm ngoài đặt tại vị trí gối là: ( ) 5 5 4 2105 760 . . *2,5*10 400*600* *2,5*10 4035 2 2 damchinh S b DC b h N − − − − = = = - Tác dụng lên dầm trong đặt tại vị trí gối là: 4 4 ( ) ( ) ( ) -5 -5 4 damchinh DC =b.h. S-b *2,5*10 =400*600* 2105-760 *2,5*10 =8070 N + Tĩnh tải bản thân xà mũ để đơn giản ta coi như phân bố đều: ( ) 5 800 1600 *1360*2,5*10 40,8 / 2 q N mm − + = = + Tĩnh tải bản thân trụ phân bố đều theo chiều cao thân trụ là: ( ) ( ) 2 5 2700*900 3,14*450 *2,5*10 76,6 /g N mm − = + = + Phản lực thẳng đứng tại hai gối ngoài do toàn bộ tĩnh tải gây ra: ( ) ( ) ( ) w 1,5 1 2 3 4 w 1,5 * w 35600* 13,9 10,5 4,8 10,6 4035 1.410.169 DC D dam DC D V L DC DC D DC DC V N + + = + + + + → = + + + + = + Phản lực thẳng đứng tại các gối trong do tòan bộ tĩnh tải gây ra: ( ) ( ) ( ) w 2,3,4 1 2 4 w 2,3,4 * w 35600* 13,9 10,5 4,8 8070 1.039.706 DC D dam DC D V L DC DC D DC V N + + = + + + → = + + + = II.1.1 - Nội lực do tĩnh tải không hệ số để thiết kế xà mũ + Gọi 1 2 ; ; xm l l l − lần lượt là khỏang cách từ gối 1, gối 2 và mép xà mũ tới nách xà mũ. + Lực cắt: ( ) xm w w w 1,5 2,3,4 * 1.410.169 1.039.706 40,8*3210 2.580.843 DC D DC D DC D xm V V V q l N + + + = + + = + + = + Mômen: ( ) xm xm 2 w w w 1,5 1 2,3,4 2 2 w * * * 2 3210 1.410.169*2410 1.039.706*305 40,8* 3.834.102.860 . 2 xm DC D DC D DC D DC D l M V l V l q M N mm + + + + = + + = + + = II.1.2 - Nội lực do tĩnh tải không hệ số để thiết kế thân trụ + Tĩnh tải tổng cộng gây ra lực nén xét tại chân trụ (vị trí đỉnh đài cọc) là: ( ) w w w 1,5 2,3,4 w 2* 3* . . 2*1.410.169 3*1.039.706 40,8*10020 76,6*7200 6.899.792 DC D DC D DC D tru xm tru DC D tru V V V q l g H V N + + + + = + + + → = + + + = II.2 - HOẠT TẢI XẾP THEO PHƯƠNG DỌC CẦU + Ta tính toán và chọn hiệu ứng lớn nhất của hoạt tải trong hai trường hợp sau đây để để thiết kế: TH1: Tandem + Lane + PL TH2: 0,9*(Truck + Lane ) + PL 5 5 II.2.1 - Một làn xếp trên 2 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp (TH1) + Phản lực gối do tải bộ hành: ( ) 1 *35330*1,01*2 *4,5 160575 2 PL V N   = =  ÷   + Phản lực gối do tải trọng làn: ( ) 1 *35330*1,01*2 *9,3 331855 2 Lane V N   = =  ÷   + Phản lực gối do xe hai trục: ( ) ( ) 110000* 0,975 1,01 218350 Tandem V N= + = + Phản lực gối do tổ hợp hai xe ba trục: ( ) ( ) ( ) 145000* 1,01 0,887 0,335 0,212 35000* 0,764 0,09 381435 Truck V N = + + + + + = + Chọn tổ hợp hoạt tải thiết kế: Tandem+Lane = ( ) 218350 331855 550205 Tandem Lane V V N+ = + = 0,9*(Truck+Lane) = ( ) ( ) ( ) 0,9* 0,9* 381435 331855 641961 Truck Lane V V N + = + = + Vậy ta chọn hiệu ứng do 90% xe ba trục và tải trọng làn để thiết kế do nó gây hiệu ứng lực lớn hơn. + Lực hãm xe đặt dọc cầu trên mặt đường xe chạy 1,8 m và trên mặt gối cầu 1,8 + 1,9 =3,7 m và cách chân trụ H = 3,7+8,96 = 12,66 m gây ra lực theo phương dọc cầu và uốn thân trụ dọc cầu có giá trị là: ( ) ( ) 0,25* 35000 145000 145000 81250BR N= + + = ( ) * 81250*12660 1.028.625.000 . BR M BR H N mm = = = + Ngoài ra xe Truck còn gây ra mômen do độ lệch tâm của gối theo phương dọc cầu là: ( ) * 381435*330 125.873.550 . Truck Truck M V e N mm= = = II.2.2 - Một làn xếp trên 1 nhịp+tải bộ hành xếp 1 một bên trên 1 nhịp (TH2) + Từ trường hợp xếp tải 1 làn xe trên 2 nhịp+tải bộ hành xếp 1 bên trên hai nhịp ta suy ra trong trường hợp xếp tải này thì: + Phản lực gối do tải bộ hành: 6 6 ( ) 160575 80288 2 PL V N= = + Phản lực gối do tải trọng làn: ( ) 331855 165928 2 Lane V N= = + Phản lực gối do tổ hợp hai xe ba trục: ( ) 381435 Truck V N= + Lực hãm xe đặt dọc cầu trên mặt đường xe chạy 1,8 m và trên mặt gối cầu 1,8 + 1,9 =3,7 m và cách chân trụ H = 3,7+8,96 = 12,66 m gây ra lực theo phương dọc cầu và uốn thân trụ dọc cầu có giá trị là: ( ) ( ) 0,25* 35000 145000 145000 81250BR N = + + = ( ) * 81250*12660 1.028.625.000 . BR M BR H N mm= = = + Ngoài ra tải PL, Lane và xe Truck đều gây ra mômen do độ lệch tâm của gối theo phương dọc cầu là: ( ) * 80288*330 26.495.040 . PL PL M V e N mm = = = ( ) * 165928*330 54.756.240 . Lane Lane M V e N mm= = = ( ) * 381435*330 125.873.550 . Truck Truck M V e N mm = = = II.2.3 - Hai làn xếp trên 2 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 2 bên trên 2 nhịp (TH3) + Từ trường hợp xếp tải 1 làn xe trên 2 nhịp+tải bộ hành xếp 1 bên trên hai nhịp ta suy ra trong trường hợp xếp tải này thì: + Phản lực gối do tải bộ hành: ( ) 160575*2 321150 PL V N = = + Phản lực gối do tải trọng làn: ( ) 331855*2 663710 Lane V N= = + Phản lực gối do tổ hợp hai xe ba trục: ( ) 381435*2 762870 Truck V N = = + Lực hãm xe đặt dọc cầu trên mặt đường xe chạy 1,8 m và trên mặt gối cầu 1,8 + 1,9 =3,7 m và cách chân trụ H = 3,7+8,96 = 12,66 m gây ra lực theo phương dọc cầu và uốn thân trụ dọc cầu có giá trị là: ( ) ( ) 0,25* 35000 145000 145000 *2 162500BR N= + + = ( ) * 162500*12660 2.057.250.000 . BR M BR H N mm = = = + Ngoài ra xe Truck còn gây ra mômen do độ lệch tâm của gối theo phương dọc cầu là: ( ) * 762870*330 251.747.100 . Truck Truck M V e N mm= = = II.2.4 - Hai làn xếp tải 1 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 2 bên trên 1 nhịp (TH4) + Từ trường hợp xếp tải 1 làn xe trên 2 nhịp+tải bộ hành xếp 1 bên trên hai nhịp ta suy ra trong trường hợp xếp tải này thì: + Phản lực gối do tải bộ hành: ( ) 160575 PL V N= + Phản lực gối do tải trọng làn: ( ) 331855 Lane V N= + Phản lực gối do tổ hợp hai xe ba trục: ( ) 381435*2 762870 Truck V N= = 7 7 + Lực hãm xe đặt dọc cầu trên mặt đường xe chạy 1,8 m và trên mặt gối cầu 1,8 + 1,9 =3,7 m và cách chân trụ H = 3,7+8,96 = 12,66 m gây ra lực theo phương dọc cầu và uốn thân trụ dọc cầu có giá trị là: ( ) ( ) 0,25* 35000 145000 145000 *2 162500BR N= + + = ( ) * 162500*12660 2.057.250.000 . BR M BR H N mm = = = + Ngoài ra tải PL, Lane và xe Truck đều gây ra mômen do độ lệch tâm của gối theo phương dọc cầu là: ( ) * 160575*330 52.989.750 . PL PL M V e N mm= = = ( ) * 331855*330 109.512.150 . Lane Lane M V e N mm = = = ( ) * 762870*330 251.747.100 . Truck Truck M V e N mm= = = II.2.5 - Tải trọng tính mỏi + Tải trọng tính mỏi là một xe truck với trọng lượng trục và khoảng cách trục theo quy định như trên hình. + Phản lực do xe truck tính mỏi: ( ) ( ) 145000* 1,01 0,753 35000*0,887 277505 TRuckM V N= + + = 8 8 II.3 - HOẠT TẢI XẾP THEO PHƯƠNG NGANG CẦU Xếp tải trên mặt cắt ngang cầu II.3.1 - Một làn xếp trên 2 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp (TH1) + Khi một làn xe xếp trên 2 nhịp cầu và lệch tâm trên mặt cắt ngang cùng tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp thì ta có phản lực tại các gối do hoạt tải sinh ra là: ( ) 1 160575 PL PL V V N = = - (coi như dầm biên chịu toàn bộ tải bộ hành) ( ) 1 1395*0,663 1 * * *331855 51155 3000 2 3000 i Lane Lane V V N Ω = = = ∑ ( ) 1 1 0,378 * *381435 72091 2 2 Truck Truck i V y V N= = = ∑ ( ) 2 0 PL V N = ( ) 2 0,338 1 0,238 1 1 * *1395 *1605 * *331855 213134 3000 2 2 3000 i Lane Lane V V N Ω + +   = = + =  ÷   ∑ ( ) 2 1 0,622 0,523 * *381435 218372 2 2 Truck Truck i V y V N + = = = ∑ + Mômen uốn theo phương ngang cầu do hoạt tải sinh ra tại mặt cắt tính xà mũ lần lượt là: ( ) 1 1 . . 160575*2410 386.985.750 . PL PL PL xm i i M V l V l N mm = = = = ∑ ( ) 1 1 2 2 * * * 51155*2410 213134*305 188.292.165 . Lane Lane Lane Lane xm i i M V l V l V l N mm= = + = + = ∑ ( ) 1 1 2 2 * * * 72091*2410 218372*305 240.342.770 . Truck Truck Truck Truck xm i i M V l V l V l N mm = = + = + = ∑ 9 9 (Với ( ) i l mm là khoảng cách từ tim gối thứ i cầu đến nách xà mũ) + Lực cắt do hoạt tải sinh ra tại mặt cắt tính xà mũ lần lượt là: ( ) 1 2 160575 PL PL PL xm V V V N = + = ( ) 1 2 51155 213134 264289 Lane Lane Lane xm V V V N= + = + = ( ) 1 2 72091 218372 290463 Truck Truck Truck xm V V V N = + = + = + Mômen uốn theo phương ngang cầu do hoạt tải sinh ra tại mặt cắt tính trụ (vị trí chân trụ nằm trên đài cọc) lần lượt là: ( ) 1 1 . . 160575*4210 676.020.750 . PL PL PL tru i i M V l V l N mm= = = = ∑ ( ) 1 1 2 2 * * * 51155*4210 213134*2105 664.009.620 . Lane Lane Lane Lane tru i i M V l V l V l N mm = = + = + = ∑ ( ) 1 1 2 2 * * * 72091*4210 218372*2105 763.176.170 . Truck Truck Truck Truck tru i i M V l V l V l N mm= = + = + = ∑ (Với ( ) i l mm là khoảng cách từ tim gối thứ i cầu đến tim trụ) II.3.2 - Một làn xếp trên 1 nhịp+tải bộ hành xếp 1 một bên trên 1 nhịp (TH2) + Trường hợp này được suy ra từ trường hợp một làn xe xếp trên 2 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp. + Mômen uốn theo phương ngang cầu do hoạt tải sinh ra tại mặt cắt tính trụ (vị trí chân trụ nằm trên đài cọc) lần lượt là: ( ) 676.020.750 338.010.375 . 2 PL tru M N mm= = ( ) 664.009.620 332.004.810 . 2 Lane tru M N mm= = ( ) 240.342.770 . Truck tru M N mm = (Với ( ) i l mm là khoảng cách từ tim gối cầu thứ i đến tim trụ) II.3.3 - Hai làn xếp trên 2 nhịp cầu+tải bộ hành xếp 2 bên trên 2 nhịp (TH3) + Phản lực tại các gối: ( ) 1 160575 PL PL V V N= = - (coi như dầm biên chịu toàn bộ tải bộ hành) ( ) 1 1395*0,663 1 * * *331855 51155 3000 2 3000 i Lane Lane V V N Ω = = = ∑ ( ) 1 1 0,378 * *381435 72091 2 2 Truck Truck i V y V N= = = ∑ ( ) 2 0 PL V N= ( ) 2 0,338 1 0,238 1 1 * *1395 *1605 * *331855 213134 3000 2 2 3000 i Lane Lane V V N Ω + +   = = + =  ÷   ∑ ( ) 2 1 0,622 0,523 * *381435 218372 2 2 Truck Truck i V y V N + = = = ∑ ( ) 3 0 PL V N = ( ) 3 0,762*1605 1*2105 1 * * *331855 184070 3000 2 2 3000 i Lane Lane V V N Ω   = = + =  ÷   ∑ ( ) 3 1 0,4777 1 0,145 * *381435 309344 2 2 Truck Truck i V y V N + + = = = ∑ 10 10 [...]... thấy lực dọc trục tính toán đều không nhỏ hơn trị số trên Do đó công thức kiểm toán như sau: 1 1 1 1 = + − Prxy Prx Pry Φ.Po Trong đó: Prxy - Sức kháng dọc trục tính toán khi uốn 2 phương Prx - Sức kháng dọc trục tính toán xác định trên cơ sở chỉ tồn tại độ lệch tâm ey Pry - Sức kháng dọc trục tính toán xác định trên cơ sở chỉ tồn tại độ lệch tâm ex Φ = 0, 75 - Hệ số sức kháng Ag = 3385 *1000 ( mm... cầu, mômen uốn ngang cầu, lực nén, lực cắt ngang cầu, lực cắt dọc cầu) + Lập bảng tính tổ hợp nội lực tính toán từ bảng nội lực không hệ số trên ta có kết quả theo bảng sau: TH1: 1 làn xếp trên 2 nhịp cầu, tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp (TTGHCĐ III) 26 27 Loại tải trọng Cắt dọc cầu Hx (N) Lực nén V (N) DC + DW PL Lane Truck BR WL WS1 WS2 WA1 Cắt ngang cầu Hy (N) Uốn dọc cầu My (N.mm) Uốn ngang cầu. .. uốn dọc cầu, mômen uốn ngang cầu, lực nén, lực cắt ngang cầu, lực cắt dọc cầu) + Lập bảng tính tổ hợp nội lực tính toán từ bảng nội lực không hệ số trên ta có kết quả theo bảng sau: TH1: 1 làn xếp trên 2 nhịp cầu, tải bộ hành xếp 1 bên trên 2 nhịp (TTGHCĐ I) Loại tải trọng DC + DW PL Lane Truck BR WA1 WA2 QI Lực nén V (N) Cắt dọc Cắt ngang cầu Hx (N) cầu Hy (N) Uốn dọc cầu My (N.mm) Uốn ngang cầu ex... kháng nén tính toán của cột khi chịu nén uốn 1 phương quanh trục X trong trường hợp phá hoại cân bằng: Prx = Φ.Pn = 0,75 * 43.759.192 = 32.819.394 ( N ) + Sức kháng uốn tính toán của cột khi chịu nén uốn 1 phương quanh trục X trong trường hợp phá hoại cân bằng: Φ.M n = ey * ( ΦPn ) =1069*32.819.394 = 35.083.932.186 ( N mm ) b) Uốn 1 phương quanh trục Y: + Xác định sức kháng dọc trục tính toán của trụ. .. Mực nước tính toán: -2,50 m → Chiều cao thân trụ ngập trong nước: → Chiều cao thân trụ nhô lên mặt nước: (MNTN) 0,66 m 8,30 m IV.2 - KIỂM TOÁN TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ IV.2.1 - Tiết diện và cốt thép thiết kế + Tiết diện và cốt thép chọn như sau: + Để đơn giản trong tính toán, ta quy đổi gần đúng phần bo tròn thân trụ thành hình chữ nhật như trên hình Khi xét uốn đơn trục quanh trục X ta chỉ xét... trên II.6.4 - Va theo phương ngang cầu + Lực cắt thân trụ theo phương ngang cầu: H y = Ps = 2.504.524 ( N ) + Mômen uốn thân trụ theo phương ngang cầu: Tau M x = Ps * H = 2.504.524*4660 = 11.671.081.840 ( N mm ) II.6.5 - Va theo phương dọc cầu + Lực cắt thân trụ theo phương dọc cầu: H x = 0,5* Ps = 0,5* 2.504.524 = 1.252.262 ( N ) + Mômen uốn thân trụ theo phương dọc cầu: Tau M x = 0,5* Ps * H = 0,5*... 0,5* 2.504.524* 4660 = 5.835.540.920 ( N mm ) 15 16 III - THIẾT KẾ XÀ MŨ III.1 - SƠ ĐỒ TÍNH + Sơ đồ tính xà mũ là dầm congxol chịu tải trọng bản thân phân bố đều và tải trọng tập trung do tĩnh tải và hoạt tải trên kết cấu nhịp cầu truyền xuống đặt tại vị trí hai gối cầu nằm trên cánh hẫng của xà mũ Vị trí ngàm nằm sâu vào 1/3 bán kính bo tròn thân trụ III.2 - TỔ HỢP TẢI TRỌNG III.2.1 - Trạn thái giới hạn... kháng nén tính toán của cột khi chịu nén uốn 1 phương quanh trục Y trong trường hợp phá hoại cân bằng: Pry = Φ.Pn = 0,75 * 40.593.934 = 30.445.451 ( N ) + Sức kháng uốn tính toán của cột khi chịu nén uốn 1 phương quanh trục Y trong trường hợp phá hoại cân bằng: Φ.M n = ex * ( ΦPn ) =380*30.445.451 = 11.569.271.380 ( N mm ) c) Xác định sức kháng dọc trục: + Khi chịu nén kết hợp uốn hai phương của trụ. .. để đơn giản khi thiết kế lực cắt ta chọn trường hợp này để tính bước thép đai thiết kế + Khả năng chịu cắt của bêtông: 1 1 Vc = β fc' b.d v = * 2* 30 *1360*1430 = 1.775.351 ( N ) 12 12 + Lực cắt yêu cầu thép đai phải chịu là: V 4.708.186 Vs = u − Vc = − 1.775.351 = 3.455.967 ( N ) ϕv 0,9 f = 280 MPa + Chọn đai 6 nhánh Φ14 và Vy , bao gồm 2 nhánh đai thẳng góc với trục dầm 0 và 4 nhánh đai xiên góc... các kết quả tính vẫn lấy như giá trị của trường hợp phá hoại cân bằng b) Uốn 1 phương quanh trục Y: + Xác định sức kháng dọc trục tính toán của trụ trên cơ sở chỉ tồn tại độ lệch tâm ex (nén uốn 1 phương quanh trục Y) trong trường hợp phá hoại nén với các đặc trưng tính toán như sau: + Chiều rộng tiết diện: b = 3385 mm + Chiều cao tiết diện: h = 1000 mm + Cốt thép vùng chịu kéo với mômen uốn quanh trục . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRỤ CẦU 1 1 I - SỐ LIỆU THIẾT KẾ I.1 - SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05 : “Tiêu chuẩn thiết kế cầu . - Chiều dài nhịp dầm tính toán : 35. 90% xe ba trục và tải trọng làn để thiết kế do nó gây hiệu ứng lực lớn hơn. + Lực hãm xe đặt dọc cầu trên mặt đường xe chạy 1,8 m và trên mặt gối cầu 1,8 + 1,9 =3,7 m và cách chân trụ H = 3,7+8,96. Cốt đai thiết kế là đai 6 nhánh, đường kính 14mm, bước đai 150mm, thép đai AII, có cường độ chảy 280 y f MPa = . Đai gồm 2 nhánh đai thẳng và 4 nhánh đai xiên 45 0 . III.5 - KIỂM TOÁN NỨT CHO