Đang tải... (xem toàn văn)
Hướng dẫn đồ án cầu BTCT 1 L=25m Số dầm chủ n=5 Chiều cao dầm h=1800mm Bản hs=200mm Khổ cầu B=11m Bản hẫn 1m
1 MC LC Chng 1. TIÊU CHUN THIT K, TÍNH CHT VT LIU VÀ TI TRNG S DNG TRONG THIT K 4 I. TIÊU CHUN THIT K 4 II. MC TIÊU THIT K 4 III. TI TRNG THIT K 4 1. Tnh ti: 4 2. Hot ti: 4 IV. VT LIU 4 1. Vt liu thép: 4 1.1. Thép ng sut trc: 4 1.2. Thép thng: 5 2. Vt liu bê tông: 5 Chng 2. THIT K BN MT CU 6 I. CU TO BN MT CU VÀ C IM LÀM VIC 6 1. Cu to: 6 2. c đim làm vic: 6 II. TRNG LNG CÁC B PHN 6 1. Lan can: 6 2. Lp bê tông nha: 7 3. Bn mt cu: 7 4. Bn hng: 7 III. XÁC NH NI LC DO TNH TI 7 1. Ni lc do bn mt cu (tr phn cánh hng): 9 2. Ni lc do trng lng bn hng: 9 3. Ni lc do trng lng lp ph mt cu: 10 4. Ni lc do lan can: 10 IV. XÁC NH NI LC DO HOT TI 10 1. Mô men dng ln nht do hot ti: 11 1.1 Trng hp 1: 11 1.2. Trng hp 2: 11 1.3. So sánh trng hp 1 và 2: 12 2. Mô men âm ln nht ti các gi trong do hot ti: 12 2.1 Trng hp 1: 12 2.2. Trng hp 2: 13 3. Mô men âm do hot ti trên bn hng: 13 V. T HP NI LC BN: 14 1. Trng thái gii hn cng đ 1: 14 2. Trng thái gii hn s dng: 14 VI. CHN TIT DIN CT THÉP 15 1. Ct thép chu mômen dng: 16 2. Ct thép chu mômen âm: 16 3. Ct thép phân b: 17 4. Ct thép chng co ngót và nhit đ: 17 VII. KIM TRA NT THEO TTGH S DNG 17 1. iu kin kim tra: 17 2. Kim tra ct thép chu mômen dng: 18 2 3. Kim tra ct thép chu mômen âm: 19 4. B trí ct thép bn: (Xem bn v). 20 Chng 3. THIT K DM CH 21 I. CU TO KT CU NHP 21 II. TÍNH TOÁN XÁC NH NI LC DM CH 22 1. Xác đnh ni lc do tnh ti: 22 1.1. Xác đnh tnh ti cho mt dm ch: 22 1.1.1. Tnh ti giai đon 1 (g 1 ) - Giai đon cng kéo ct thép: 22 1.1.2. Tnh ti giai đon 2 (g 2 ) 22 1.1.3. Tnh ti giai đon 3 (g 3 ) 23 1.2. ng nh hng mômen, lc ct: 23 1.3. Tính toán ni lc do tnh ti gây ra: 23 1.3.1. Tính din tích đng nh hng ti các mt ct: 23 1.3.2. Ni lc do tnh ti (không h s): 24 2. Ni lc do hot ti: 24 2.1. H s phân phi hot ti: 24 2.1.1. Kim tra điu kin áp dng: 24 2.1.2. Chn dng mt ct ngang phù hp: 24 2.1.3. Tính tham s đ cng dc: 24 2.1.4. H s phân phi mômen: 26 2.1.5. H s phân phi lc ct: 28 2.1.6. Tng hp kt qu tính toán h s phân phi hot ti: 28 2.2. Ni lc do hot ti (không h s): 28 2.2.1. Mt ct 100 (gi): 28 2.2.2. Mt ct 105 (gia nhp): 29 2.2.3. Tng t tính M, V cho các mt ct 101, 102, 103 và 104 31 3. T hp ni lc theo các TTGH: 32 3.1. Trng thái gii hn cng đ 1: 32 3.2. Trng thái gii hn s dng: 33 III. TÍNH VÀ B TRÍ CT THÉP D NG LC 35 1. Tính ct thép: 35 2. B trí và un ct thép d ng lc: 35 2.1. B trí các bó thép nh hình v: 35 2.2. Tt c các bó đu un cong dng parabol bc 2: 36 2.3. Tính chiu dài và ta đ ca các bó ct thép: 36 2.3.1. Chiu dài 1 bó: 36 2.3.2. Ta đ y và H: 37 2.4. Tìm trng tâm ct thép d ng lc: 43 3. Tính đc trng hình hc tit din: 44 3.1. Mt ct 105 (gia nhp): 44 3.1.1. Giai đon 1: 44 3.1.2. Giai đon 2: 45 3.1.3. Giai đon 3: 46 3.2. Mt ct 100 (ti gi): 47 3.2.1. Giai đon 1: 47 3.2.2. Giai đon 2: 48 3.2.3. Giai đon 3: 49 3.3. Mt ct 101: 50 3 3.3.1. Giai đon 1: 50 3.3.2. Giai đon 2: 51 3.3.3. Giai đon 3: 51 3.4. Mt ct 102: 52 3.4.1. Giai đon 1: 52 3.4.2. Giai đon 2: 53 3.4.3. Giai đon 3: 54 3.5. Mt ct 103: 55 3.5.1. Giai đon 1: 55 3.5.2. Giai đon 2: 56 3.5.3. Giai đon 3: 56 3.6. Mt ct 104: 58 3.6.1. Giai đon 1: 58 3.6.2. Giai đon 2: 59 3.6.3. Giai đon 3: 59 4. Tính toán mt mát ng sut trong các bó cáp d ng lc: 61 4.1. Tính mt mát ng sut do ma sát gia bó cáp ng sut trc và ng bc: 61 4.2. Tính mt mát do thit b neo: 66 4.3. Tính toán mt mát do co ngn đàn hi: 66 4.4. Tính mt ma sát do co ngót: 67 4.5. Tính mt mát do t bin ca bêtông: 68 4.6. Tính mt mát do t chùng cáp: 69 5. Kim toán theo TTGH s dng: 70 5.1. Kim tra ng sut MC 105 (gia nhp): 70 5.1.1. Giai đon cng kéo ct thép (ngay sau khi đóng neo): 70 5.1.2. Giai đon khai thác (sau mt mát toàn b): 70 5.2. Kim tra ng sut ti mt ct gi (MC100): 71 5.2.1. Giai đon cng kéo: 71 5.2.2. Giai đon khai thác: 72 6. Kim tra theo TTGH cng đ 1: 72 6.1. Xác đnh b rng bn cánh có hiu tham gia làm vic cùng vi dm: 72 6.2. Quy đi tit din dm vi b rng bn cánh có hiu sang tit din tính toán: 73 6.3. Kim toán sc kháng un ti tit din gia nhp dm: 73 6.4. Kim tra hàm lng ct thép ti đa: 75 6.5. Kim tra hàm lng ct thép ti thiu: 76 6.6. Kim tra sc kháng ct ca tit din: 76 6.6.3. Gi thit = 38,5 o , cotg = 1,257 Tính x1 79 6.6.4. B trí ct đai trc ri kim tra: 79 7. Tính đ võng kt cu nhp: 81 7.1. Kim tra đ võng do hot ti: 81 7.2. Tính đ võng do tnh ti - lc cng trc và đ vng (ti MC105): 82 7.2.1. võng do lc cng CT DUL: 82 7.2.2. võng do trng lng bn thân dm (giai đon 1): 82 4 Chng 1. TIÊU CHUN THIT K, TÍNH CHT VT LIU VÀ TI TRNG S DNG TRONG THIT K I. TIÊU CHUN THIT K Tiêu chn thit k cu 22TCN 272 : 2005. II. MC TIÊU THIT K - Thit k phù hp vi đa s nhà thu, vi vt liu có sn trong vùng, trong nc. Các chi tit hp lý. - Công trình cu có tính thm m cao. - Cu có giá thành hp lý và phng pháp xây dng hin đi. - Kt cu yêu cu nh nht v duy tu bo dng. III. TI TRNG THIT K 1. Tnh ti: Ti trng bn thân kt cu và các b phn phi kt cu: Lan can, lp ph mt cu, thit b thoát nc, chiu sáng. 2. Hot ti: Xe ô tô HL-93 theo qui đnh điu 3.6 [1] c th nh sau: ng lc ln nht ca hot ti xe HL-93 phi đc ly theo giá tr ln hn ca các trng hp sau: - Hiu ng c a xe hai trc thit k t hp vi ti trng làn thit k. - Hiu ng ca xe ti thit k t hp vi ti trng làn thit k. i vi mô men âm gia các đim un ngc chiu khi chu ti trng ri đu trên các nhp và ch đi vi vi phn lc gi gia thì ly 90% hiu ng ca hai xe ti thit k có khong cách trc bánh trc xe này cách trc bánh sau xe kia là 15 (m) t hp vi 90% hiu ng ca ti trng làn thit k; khong cách gia các trc 145 (kN) ca mi xe ti phi ly bng 4,3 (m). IV. VT LIU 1. Vt liu thép: 1.1. Thép ng sut trc: S dng thép có đ chùng dão thp ca hãng VSL:ASTM A416 Grade 270, tao loi 15,2 mm. 5 - Cng đ kéo quy đnh ca thép ng sut trc: f pu = 1860 (Mpa). - Gii hn chy ca thép ng sut trc: f py = 1670 (Mpa). - Mô đun đàn hi ca thép ng sut trc: E = 195.000 (Mpa). - Din tích mt tao cáp 15,2 mm: A psi = 140 (mm 2 ). - Trng lng đn v ca tao cáp 15,2 mm = 1,1 (kg/m). - ng sut trong cáp ST khi kích: f pj = 0,75.f pu = 1.395 (Mpa). - H s ma sát góc: = 0,25/rad. - H s ma sát: K = 0,001/m. - tt neo: 6 (mm). 1.2. Thép thng: * Loi thép có g: Mác CB400-V - Gii hn chy nh nht: f y = 400 (Mpa). - Môdun đàn hi: E s = 200.000 (Mpa). * Thép tròn trn: Mác CB240-T - Gii hn chy nh nht: f y = 240 (Mpa). - Môdun đàn hi: E s = 200.000 (Mpa). 2. Vt liu bê tông: T trng ca bê tông: c = 2400 (kg/m 3 ). Bng 19. S dng bê tông cho các cu kin. Cp bê tông Cng đ f' c (Mpa) S dng C40 40 Dm tit din I BTCT ST cng sau. C30 30 Bn mt cu, dm ngang, cc BTCT, m, tr. C25 25 G lan can, bn quá đ C10 10 Bê tông to phng đáy móng. 6 Chng 2. THIT K BN MT CU I. CU TO BN MT CU VÀ C IM LÀM VIC 1. Cu to: Hình 01. Cu to bn mt cu và đc đim làm vic - Chiu dày bn bê tông ct thép: h s = 200 (mm). - Lp phòng nc dày 4 (mm). - Chiu dày lp áo đng bê tông asphalt: 70 (mm). 2. c đim làm vic: - Bn làm vic cc b, kê lên các dm ngang và dm ch. - Nhp ca bn theo phng ngang cu là khong cách gia tim các dm ch S = 2,2 (m); theo phng dc cu có 6 dm ngang khong cách gia các dm ngang: L 2 = 7,0 (m). Do L 2 > 1,5.S = 3,3, nên trong tính toán gn đúng, ta s thit k bn kê hai cnh làm vic theo phng ngang cu, có nhp S = 2,2 (m) ta áp dng phng pháp di bn theo ASSHTO đ tính toán thit k bn mt cu. II. TRNG LNG CÁC B PHN Tính theo chiu rng di bn ngang 1 (mm). 1. Lan can: - Din tích mt ct ngang lan can và trng tâm lan can: 7 Bng 20. Tính toán trng tâm lan can. Hình Kích thc (mm) Din tích (mm 2 ) X i S i .X i Rng Cao Hình 1 (Ch nht) 300 680 204.000 150 30.600.000 Hình 2 (Tam giác) 200 180 18.000 367 6.600.000 Hình 3 (Ch nht) 200 250 50.000 400 20.000.000 Cng 272.000 57.200.000 Khong cách t trng tâm lan can đn mép ngoài = 210 (mm) + Din tích mt ct ngang: 272.000 (mm 2 ). + Trng tâm lan can: Cách mép ngoài 210 (mm). - Trng lng lan can: P b = 2400 10 -9 9,81 272.000 + 0,45 = 6,85 (N/mm) (Ly trng lng phn tay vn lan can là 0,45 N/mm). 2. Lp bê tông nha: W DW = 2250 10 -9 9,81 70 = 0,00155 (N/mm 2 ) 3. Bn mt cu: W S = 2400 10 -9 9,81 200 = 0,00471 (N/mm 2 ) 4. Bn hng: W 0 = 2400 10 -9 9,81 200 = 0,00471 (N/mm 2 ) III. XÁC NH NI LC DO TNH TI Bn mt cu đc xem nh các di bn nm vuông góc vi dm ch. Mômen dng ln nht ca bn nm khu vc gia hai dm ch. Tng t, mômen âm ln nht nm trên đnh mi dm. Di bn ngang đc coi là liên tc nhiu nhp, có nhp bng khong cách hai dm ch. Dm ch đc coi là cng tuyt đi. xác đnh lc ct và mômen un ti các v trí ta lp đng nh hng ca dm liên tc bn nhp hai đu hng. Tra ph lc A - Sách Cu bê tông ct thép trên đng ô tô - Tp 1 ca GS.TS Lê ình Tâm, ta lp đc các đng nh hng nh sau: - Chiu dài đon bn hng: L = 1.100 (mm) - Khong cách t trng tâm lan can đn gi th nht: L 1 = 1100 - 210 = 890 (mm) - Khong cách t mép lan can đn gi th nht: L 2 = 1100 - 500 = 600 (mm). 8 Hình 02. S đ tính và đng nh hng M200, M204, M300 - Din tích phn đng nh hng phía trong (không k mút tha): Bng 21. Din tích đng nh hng (phn trong) ng nh hng A Dn g A âm A khôn g hn g M200 0 0 0 M204 0,0986 -0,0214 0,0772 M300 0,0134 -0,1205 -0,1071 - Din tích đng nh hng phn mút tha: 9 Bng 22. Din tích đng nh hng (phn mút tha) ng nh hng A Dn g A âm A hn g M200 0 -0,5 -0,5 M204 0 -0,246 -0,246 M300 0,135 0 0,135 Khi xác đnh ni lc do tnh ti ta tính trên các di bn ngang có chiu rng bng 1 mm. 1. Ni lc do bn mt cu (tr phn cánh hng): Hình 02. Ti trng do bn mt cu tác dng vào di bn (phn trong) Các đng nh hng ca bn mt cu cho trong bng A1, ph lc A, sách Cu bê tông ct thép trên đng ô tô - Tp 1 - GS.TS Lê ình Tâm. i vi ti trng phân b đu, ly din tích trong bng nhân vi S đ tính lc ct và S 2 đ tính mô men. M S = W S A không hng S 2 M204 S = 0,00471 0,0772 2.200 2 = 1.760 (N/mm) M300 S = 0,00471 (-0,1071) 2.200 2 = -2.441 (N/mm) 2. Ni lc do trng lng bn hng: Hình 03. Ti trng bn hng tác dng lên di bn (phn mút tha) M 0 = W 0 A hng L 2 M200 0 = 0,00471 (-0,5) 1.100 2 = -2.850 (N/mm) M204 0 = 0,00471 (-0,246) 1.100 2 = -1.402 (N/mm) M300 0 = 0,00471 0,135 1.100 2 = 769 (N/mm) 10 3. Ni lc do trng lng lp ph mt cu: Hình 04. Lp ph tác dng lên di bn. M DW = W DW (A hng L 2 + A k.hng S) M200 DW = 0,00155 [(-0,5) 0,6 + 0 2.200] = -279 (N/mm) M204 DW = 0,00155 [(-0,246) 0,6 + 0,0772 2.200] = 442 (N/mm) M300 DW = 0,00155 [0,135 0,6 + (-0,1071) 2.200] = -728 (N/mm) 4. Ni lc do lan can: Hình 05. Trng lng lan can tác dng lên di bn. M Pb = P b y L 1 M200 Pb = 6,85 (-1) 890 = -6.097 (N/mm) M204 Pb = 6,85 (-0,492) 890 = -2.999 (N/mm) M200 Pb = 6,85 0,27 890 = 1.646 (N/mm) IV. XÁC NH NI LC DO HOT TI Khi thit k mt cu có di bn ngang theo phng pháp di bn (gn đúng), thì xe ti thit k có ti trng trc là 145 (kN). Ti trng mi bánh xe trên trc gi thit bng nhau và cách nhau 1800 (mm). Xe ti thit k đc đt theo phng ngang cu đ gây ni lc ln nht, nh vy tim ca bánh xe cách l đng không nh hn 300 (mm) khi thit k bn hng và không nh hn 600 (mm) tính t tim bánh xe đn các b phn khác. Chiu rng có hiu ca di bn trong (mm) chu ti trng bánh xe ca bn mt cu đ ti ch là: [...]... - Chi u d i tính toán : Ltt = Ld - 2 - Chi u cao d m : Hd = 1.800 (mm); - Chi u cao b n : hs = 200 (mm); - Kh c u : B = 11 (m); - Chi u r ng cánh b n : Bc = 2.200 (mm); 0,4 = 34,2 (m); - Chi u r ng cánh b n biên : L = 1.100 (mm) Hình 14 Kích th c d m ch 22 Hình 15 M t c t 105 t i gi a nh p, m t c t 100 t i g i d m II TÍNH TOÁN XÁC 1 Xác NH N I L C D M CH nh n i l c do t nh t i: 1.1 Xác nh t nh t i cho... ng co ngót và nhi t : L ng là: ng c t thép t i thi u cho m i ph As * 0,75 Ag fy 0,75 200 1 400 2 0,375 (mm /mm) i v i c t thép d c trên dùng D10a200mm, As = 0,392 (mm2/mm) VII KI M TRA N T THEO TTGH S D NG 1 i u ki n ki m tra: fs f sa Z d c A 1 , trong ó: 3 - Z = 23.000 (N/mm), là tham s chi u r ng v t n t cho i u ki n m i tr kh c nghi t; - dc - Chi u cao tính t th ch u kéo xa nh t n tim thanh g n nh... 1mm Sw0 m X 72.500 1mm = -18.777 (N.mm) 1.390 1,2 300 H P N I L C B N: i u ch nh t i tr ng cho tr ng th i gi i h n c = D R ng : 0,95 I trong ó: D - H s liên quan n tính d o ( R - H s liên quan n tính d th a ( - H s liên quan n I V y: = D R I D = 0,95) R = 0,95) quan tr ng c a c u ( I = 1,05) = 0,95 1 Tr ng th i gi i h n c ng 1: B ng 23 T h p n i l c theo TTGH c ng 1 V trí 1,25.MS 0,9.M0 0,9.MPb M204CD1... 1.043,0 785,9 533,3 285,0 3.2 Tr ng th i gi i h n s d ng: Tính theo t ng giai o n - M t c t 100: Giai o n 1: V1 = 279,6 (kN) Giai o n 2: V2 = 278,7 (kN) V3 V3a Giai o n 3: Vht Vlp 46,9 59,3 106,2(kN) 1,25 Vxe VLN mg V 1,25 297,95 159,03 0,779 520,21(kN) 414,01(kN) - M t c t 105: Giai o n 1: M1 = 2.390,5 (kNm); V1 = 0 Giai o n 2: M2 = 2.383,1 (kNm); V2 = 0 Giai o n 3: M3 M ht M 3a M lp 1,25 M xe 400,6... t m ván khuôn gi a hai d m ch (b = 1,55 m) DC3 b h c L tt L tt c 2,02 (kN/m) l i: Tính trong ph m vi t m ván khuôn n m 1,55 0,1 24 3,72 (kN/m) - Tr ng l ng b n m t c u: Tính trong ph m vi b n m t c u n m gi a tim hai d m ch (b = S = 2,2 m) 23 DC4 b h c L tt L tt c 2,2 0,2 24 10,56 (kN/m) g2 = DC2 + DC3 + DC4 = 2,02 + 3,72 + 10,56 = 16,30 (kN/m) 1.1.3 T nh t i giai o n 3 (g3) Giai o n hoàn thi n và... Khi tính b n h ng: 1440 + 0,833.X - Khi tính mômen d ng: 660 + 0,55.S - Khi tính mômen âm: 1220 + 0,25.S Trong ó X là kho ng cách t bánh xe các d m ch 1 Mô men d n tim g i, S là kho ng cách gi a ng l n nh t do ho t t i: V i các nh p b ng nhau, mô men d ng l n nh t g n úng t i i m 204 Chi u r ng d i b n khi tính mô men d ng là: Swd = 660 + 0,55 1.1 Tr S = 660 + 0,55 2200 = 1.870 (mm) ng h p 1: Khi... i: 1.1 Xác nh t nh t i cho m t d m ch : 1.1.1 T nh t i giai o n 1 (g1) - Giai o n c ng kéo c t thép: T nh t i cho m t d m ch bao g m: - Tr ng l ng b n thân d m ch : g1 = DC1 Vdc L tt 23,3 24 16,35 (kN/m) 34,2 c 1.1.2 T nh t i giai o n 2 (g2) Giai o n l p d m ch , - Tr ng l bê tông d m ngang và b n m t c u: ng d m ngang gi thi t phân b u theo chi u d i d m ch : Th tích 6 o n d m ngang phân b cho 1 d m... -42.725 1,5.MDW 1,75*1,25*Mxe Giá tr 2 Tr ng th i gi i h n s d ng: B ng 24 T h p n i l c theo TTGH s d ng V trí MS M0 MPb MDW 1,25*Mxe Giá tr M204SD 1.760 -1.402 -2.999 442 22.850 20.651 M300SD -2.441 769 1.646 -728 -24.574 -25.328 15 VI CH N TI T DI N C T THÉP *C ng v t li u là f'c = 30 (Mpa) và fy = 400 (Mpa) * Chi u cao có hi u c a b n bê tông khi u n d l p b o v trên và d i khác nhau nh hình v : ng... 0 Gi i c x = 37,2 (mm) < 38 (mm), v y gi thi t úng - Mômen quán tính c a ti t di n n t chuy n I cr b.x 3 3 I cr 1 37,2 3 3 n.A s d'-x 2 ' n.A s d - x 7 0,855 38 - 37,2 i là: 2 2 7 0,855 152 - 37,2 2 Icr = 97.417 (mm4) - ng su t kéo c a c t thép d fs - Tr s n M1SD I cr d-x i: 7 25.328 97.417 152 - 37,2 = 211 (MPa) ng su t kéo cho phép: C t thép ch u kéo cho mômen d ng dùng thanh No15 cách nhau tim... ho t t i trên b n h ng: t t i m t bánh xe nh hình v Kho ng cách t bánh xe n tim g i là: X = 1.100 - 500 - 300 = 300 (mm) Chi u r ng có hi u c a d i b n là: Swo = 1.140 + 0,833.X = 1.140 + 0,833 - Ch x p 1 làn xe (do tung a.h d 300 = 1.390 (mm) i xe 2 = 0), h s làn xe m = 1,2 14 Hình 09 S x p 1 làn xe lên ng nh h ng M200 - Mô men âm l n nh t t i ti t di n 200 do ho t t i: M 200 xe M 200xe V T H s . theo chiu rng di bn ngang 1 (mm). 1. Lan can: - Din tích mt ct ngang lan can và trng tâm lan can: 7 Bng 20. Tính toán trng tâm lan can. Hình Kích thc (mm) Din tích. 57.200.000 Khong cách t trng tâm lan can đn mép ngoài = 210 (mm) + Din tích mt ct ngang: 272.000 (mm 2 ). + Trng tâm lan can: Cách mép ngoài 210 (mm). - Trng lng lan can: P b = 2400 10 -9 . trng lng bn hng: 9 3. Ni lc do trng lng lp ph mt cu: 10 4. Ni lc do lan can: 10 IV. XÁC NH NI LC DO HOT TI 10 1. Mô men dng ln nht do hot ti: 11 1.1 Trng hp 1: