Trờng đại học xây dựng hà nội Khoa cầu đờng Bộ môn cầu hầm Thuyết minh đồ án môn học Cầu bê tông cốt thép Hà nội 2000 Phần II: Thiết kế kỹ thuật cầu dầm btct ust kéo sau I/ Vật liệu tiêu: 1/ Cốt thép : 1.1/ Cốt thép thờng loại AI : Rct = 2400 kg/cm2 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Rt = 1800 kg/cm2 E = 2,1.106 kg/cm2 1.2/ Cốt thép cờng độ cao : Dùng bó 24 sợi 2/ Dùng BT mác 500 Cờng độ tính toán BT : Nén dọc trục lớn : 225 kG/cm2 Nén lớn uốn : 285 kG/cm2 Môđun đàn hồi : Eb=380000 kG/cm2 Môđun chịu cắt BT : Gb=150000 kG/cm2 US cắt uốn : 65 kG/cm2 US kéo : 18 kG/cm2 US kéo : 27 kG/cm2 US nén : 160 kG/cm2 3/ Neo cốt thép : Neo nêm mảnh II/ Tính toán làm việc cục : II.1/ Tính toán phần hành 1/ Tải trọng tác dụng 1.1/ Tĩnh tải bao gồm : - Tải trọng lan can lấy phân bố theo chiều dọc cầu : Ptc = 0,5 (T/m) Ptt = 1,5.0,5 = 0,75 (T/m) - Tải trọng bê tông xi măng phần ngời dày (cm) , xem nh tải phân bố : g1tc = 0,08.2,5 = 0,2 (T/m) g2tt = 0,2.1,5 = 0,3 (T/m) 1.2/ Hoạt tải bao gồm : Tải trọng ngời : g3tc = 300 kG/m2 = 0,3 (T/m2) g3tt = 1,4.0,3 = 0,42 (T/m2) 2/ Tính toán nội lực Cắt dải rộng (m) theo phơng ngang cầu , tính toán nh công xôn Sơ đồ nh hình vẽ : chiều dài công xôn : l = (1,62 - 0,18)/2 = 0,72 (m) Mômen tính toán lớn gối : l2 0,72 M = P.l + q = 0,75.0,72 + (0,3 + 0,42) = 0,7266 (T m) 2 Lực cắt tính toán lớn gối : Q = P + q.lb = 0,75 + (0,3 + 0,42).0,72 = 1,2684 (T ) II.2/ Tính toán mặt cầu : 1/ Tải trọng tác dụng : Do kết cấu lắp ghép nên tính toán ta coi nh chế tạo , dầm chịu mômen truyền tới Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 1.1/ Tĩnh tải gồm có : - g2 trọng lợng lớp phủ mặt cầu : g2 = 0,35 T/m2 1.2/ Hoạt tải : Xe thiết kế : Đoàn xe H-30 Xe nặng HK-80 2/ Xác định nội lực Suốt dọc cầu , kê lên hai dầm nên tính toán ta tính theo sơ đồ làm việc theo hai cạnh Theo phơng ngang cầu cắt dải rộng 1(m) để tính Xem làm việc nh dầm đơn giản Ta có : hb/h = 15/150 = 1/10 < 1/4 Nên để kể đến hệ số ngàm ta nhân Mômen nhịp gối với hệ số ngàm k : - k = 0,5 mômen nhịp - k = - 0,7 mômen gối 2.1/ Xác định mômen uốn 2.1.1/ Đối với xe H-30 : 2.1.1.1/ Trờng hợp : Xếp bánh xe nhịp - Ta có : 120 600 840 1440 b1 = b2 + 2.H = 0,6 + 2.0,12 = 0,84 (m) a1 = a2 + 2.H = 0,2 + 2.0,12 = 0,44 (m) F = a1.b1 = 0,44.0,84 (m2) Trong F diện đặt tải a = a1+ lb/3 = 0,44 + 1,44/3 = 0,92 (m) Ta thấy a < lb = 2.1,44/3 = 0,96 (m) nên ta chọn a = 0,96 (m) Trong a chiều rộng tham gia làm việc - Cờng độ phân bố hoạt tải bánh xe lên (m) dải rộng : Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi P 12 = = 7,44 (T / m ) 2.a.b1 2.0,96.0,84 - Mômen tính toán lớn nhịp dầm đơn giản : n2 g lb2 P b b tt M0 = + nh (1 + ) 1 lb Vì nhịp lb = 1,44 (m) < (m) nên ta lấy (1 + ) = 1,3 1,5.0,35.1,44 7,44.0,84 0,84 tt M0 = + 1,4.1,3 .1,44 = 3,0365 (T m) + Tại nhịp : M1/2 = 0,5.3,0365 = 1,5182 (T.m) + Tại gối : M g = - 0,7.3,0365 = - 2,1255 (T.m) 2.1.1.2/ Trờng hợp xếp bánh xe : P1 = - Cờng độ phân bố hoạt tải bánh xe lên (m) dải rộng : P 12 P1 = = = 6,4433 (T / m ) a.(b1 + c) 0,96.(0,84 + 1,1) Ta nhận thấy (b1 + c) = 1,94 (m) > l b = 1,44 (m) nên tính Mômen nhịp ta lấy (b1 + c) = 1,44 (m) - Mômen tính toán nhịp đơn giản : n2 g lb2 P (b + c) b +c tt M0 = + nh (1 + ) 1 lb thay số vào ta có : 1,5.0,35.1,44 6,4433.1,44 1,44 tt M0 = + 1,4.1,3 .1,44 = 3,1757 (T m) Ta nhận thấy đặt tải hai bánh xe có trị số lớn đặt bánh - Mômen tính toán kể đến hệ số ngàm nhịp gối : + Tại nhịp : M1/2 = 0,5.3,1757 = 1,5878 (T.m) + Tại gối : M g = - 0,7.3,1757 = - 2,223 (T.m) 2.1.2/ Đối với xe HK- 80 : a2 = 0,2 (m) b2 = 0,8 (m) Với khoảng cách hai trục bánh xe : c = 2,7 (m) ta đặt đợc bánh xe : b1 = b2 + 2.H = 0,8 + 2.0,12 = 1,04 (m) a1 = a2 + 2.H = 0,2 + 2.0,12 = 0,44 (m) F = a1.b1 = 0,44.1,04 = 0,4576 (m2) Trong F diện đặt tải a = a1+ lb/3 = 0,44 + 1,44/3 = 0,92 (m) Ta thấy a < lb = 2.1,44/3 = 0,96 (m) nên ta chọn a = 0,96 (m) Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Trong a chiều rộng tham gia làm việc - Cờng độ phân bố hoạt tải bánh xe lên (m) dải rộng : P 20 P1 = = = 10,016 (T / m ) 2.a.b1 2.0,96.1,04 - Mômen tính toán lớn nhịp dầm đơn giản : n2 g lb2 P b b tt M0 = + nh (1 + ) 1 lb Vì nhịp lb = 1,44 (m) < (m) nên ta lấy (1 + ) = 1,5.0,35.1,44 10,016.1,04 1,04 tt M0 = + 1,1.1,0 .1,44 = 2,7715 (T m) - Mômen tính toán kể đến hệ số ngàm nhịp gối : + Tại nhịp : M1/2 = 0,5.2,7715 = 1,3858 (T.m) + Tại gối : M g = - 0,7.2,7715 = - 1,9401 (T.m) 2.2/ Xác định lực cắt : 2.2.1/ Đối với xe H-30 : b1 = 0,84 (m) a1 = 0,44 (m) a = 0,96 (m) Ta xác định lực cắt tiết diện 1-1 , 2-2 3-3 Trong 1-1 mặt cắt sát mép gối (đầu vút) , 2-2 mặt cắt cuối vút , 3-3 mặt cắt nhịp - Tại mặt cắt 1-1 ta có : l y P Q11 = n2 g b + nh (1 + ) . x 2 ax 1,44 12 0,708 0,118 Q11 = 1,5.0,35 + 1,4.1,3 + 1,4.1,3.1,96 = 8,971 (T ) 2 0,96 0,78 - Tại mặt cắt 2-2 ta có : l y P Q22 = n2 g ( b x0 ) + nh (1 + ) . x 2 ax 1,44 12 0,5694 1,612 0,0486 Q2 = 1,5.0,35.( 0,2) + 1,4.1,3.( + ) = 6,873 (T ) Trong 2 0,96 0,58 P b* * công thức : P = ( b* chiều dài chất tải phía cuối đờng b1 ảnh hởng ) 2.2.1/ Đối với xe HK-80 : b1 = 1,04 (m) a1 = 0,44 (m) Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 150 1440 120 a = a1+ lb/3 = 0,44 + 1,44/3 = 0,92 (m) Ta thấy a < lb = 2.1,44/3 = 0,96 (m) nên ta chọn a = 0,96 (m) Ta xác định lực cắt tiết diện 1-1 , 2-2 3-3 Trong 1-1 mặt cắt sát mép gối (đầu vút) , 2-2 mặt cắt cuối vút , 3-3 mặt cắt nhịp - Tại mặt cắt 1-1 ta có : l y P Q11 = n2 g b + nh (1 + ) . x 2 ax 1,44 20 0,6389 Q11 = 1,5.0,35 + 1,1.1,0 = 7,6987 (T ) 2 0,96 P/2 1040 P*/2 P/2 0,118 340 P/2 1040 P*/2 140 780 580 960 440 260 0,5694 0,5 P/2 0,0486 0,708 0,6389 840 - Tại mặt cắt 2-2 ta có : l y P Q22 = n2 g ( b x0 ) + nh (1 + ) . x 2 ax 1,44 20 0,5 Q22 = 1,5.0,35.( 0,2) + 1,1.1,0 = 6,0021 (T ) 2 0,96 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi So sánh làm việc cục phần đờng ngời phần xe chạy ta thấy phần xe chạy chịu lựclớn Do tính toán ta cần tính toán cho phần mặt cầu suy cho phần hành III/ Tính toán làm việc không gian với kết cấu nhịp : 200 150 Do độ cứng không lớn so với kết cấu nhịp ta xem làm việc nh dầm liên tục kê gối tựa đàn hồi (là dầm chính) Cắt 1(m) tính Vẽ đờng ảnh hởng phản lực dầm liên tục nhịp Để vẽ đờng ảnh hởng ta xác định : Hệ số hệ số phụ thuộc vào độ cứng dầm kết cấu ngang d2 = EI *p 1500 200 180 250 1: 530 tiết diện thực Trong I* mômen quán tính 1(m) rộng : b * hb3 0,17783 * I = = = 0,000468 (m) 12 12 1/ Xác định trục quán tính tiết diện : Gọi S mômen tĩnh tiết diện , ta có : 17,78 S = 162 + 33,75.53.133,125 + 18.98,47.67,015 = 382515,15 (cm ) Gọi F diện tích mặt cắt quy đổi , ta có : F = 17,78.162 + 33,75.53 + 18.(150 17,78 33,75) = 6441,57 (cm ) Gọi c khoảng cách từ trục quán tính đến mép cánh dầm , ta có : Đồ án Cầu BTCT S 382515,15 ( cm ) = F 6441,57 177.8 c= Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 337.5 1500 180 530 Ta xác định đợc mômen quán tính trục qua trọng tâm tiết diện : 17,783 98,47 I d = 162 + 17,78.162.50,49 + 18 + 18.98,47.(67,015 59,38) + 12 12 33,753 + 53 + 53.33,75.73,745 = 18851725.35 (cm4) 12 1,62 = = 0,0412 Vậy : 0,17783 27 12 384 0,18851725 Tra phụ lục ta đợc tung độ đờng ảnh hởng R theo tim gối dầm nhịp ( nội suy trị số 0,4 0,5) Ta có bảng kết sau : Ri,k 0,638 0,3534 0,14032 0,3534 0,3206 0,22848 0,14032 0,2285 0,27268 0,0148 0,12188 0,22108 -0,052 0,02876 0,12188 -0,09344 -0,052 0,0148 Tung độ đờng ảnh hởng đầu mút thừa xác định theo cônh thức : Rnkp = Rnp0 + d k Rnp0 Trong : Rpn0 phản lực gối n xét tải trọng p=1 đứng gối biên gây RMn0 phản lực gối n xét Mômen M=1 đứng gối biên gây Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi d k RnM0 = Ta có : nên từ bảng ta có : p n0 R d RnM0 d k Rnp0 Rnkp 0,638 0,302 0,12304 0,7610 0,3534 0,01732 0,00706 0,36046 dk d RnM0 = 0,4074.d RnM0 d 0,14032 -0,09328 -0,038 0,10232 0,0148 -0,10796 -0,04398 -0,02918 với d k 0,66 = = 0,4074 d 1,62 -0,052 -0,08288 -0,03377 -0,08577 -0,09344 -0,03744 -0,01525 -0,10869 Vẽ biểu đồ mômen lực cắt cho dải : Ta có bảng tung độ tung độ đờng ảnh hởng R0 , R1 , R2 : Điểm k k, R0 0,76100 0,63800 0,35340 0,14032 0,01480 -0,05200 -0,09344 -0,10869 R1 0,36046 0,35340 0,32060 0,22850 0,12188 0,02876 -0,0520 -0,0858 R2 0,10232 0,14032 0,22848 0,27268 0,22108 0,12188 0,01480 -0,0292 Từ tung độ đờng ảnh hởng R ta tính đợc tung độ đờng ảnh hởng M đờng ảnh hởng Q mặt cắt : M3 , M2-3 , Q2 , Q3 , Q2-3 Mômen lực cắt tiết diện r đợc tính nh sau : - Khi P=1 đứng bên trái tiết diện : t M r = ( x xr ) + Ri ( 0,5ai xr ) trai Qrt = + Ri trai - Khi P=1 đứng bên trái tiết diện : t M r = Ri ( 0,5ai xr ) trai Qrt = Ri trai Trong x xr toạ độ tải trọng P=1 tiết diện r so với tim cầu Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi x P=1 xr 162 486 810 Ta xác định đợc tung độ đờng ảnh hởng M2 , M2-3 , Q2 , Q2-3 lập thành bảng kết sau : zk z0 z1 z2 z2-3 z2 t z2 f z3 z4 z5 zk , M2 - 0,8503 - 0,6004 0,0444 0,8247 0,2454 - 0,0219 - 0,3868 - 0,4912 M2-3 - 0,6691 - 0,4937 - 0,0346 0,5343 0,9398 0,5343 - 0,0419 - 0,4926 - 0,6724 Q2 0,1215 - 0,0086 - 0,3260 - 0,3585 0,6415 0,1367 - 0,0232 - 0,1454 - 0,1945 Q2-3 0,2238 0,1317 - 0,0975 - 0,3585 - 0,5004 0,3578 0,0987 - 0,1306 - 0,2237 Vẽ đợc đờng ảnh hởng theo giá trị tung độ tính , ta tiến hành xếp tải đờng ảnh hởng áp lực để xác định momen lực cắt Max , min, tải trọng gây 2/ Xác định nội lực tiết diện: Ta có công thức xác định: S = nt.P. + nh Ktđ yi +nng.Png.ng -Diện tích phần đờng ảnh hởng nh bảng dới : + ng Mômen 23 - 0,6014 - 0,5209 1,9966 1,7557 1,3952 1,2348 - 1,2602 - 1,2297 Lực cắt 23 - 0,7797 - 0,7250 0,7782 0,9098 - 0,0015 0,1848 0,0212 0,1390 10 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 15 a b 18 c I d yd =73,5 I yd =71,69 I 120 yt =46,5 I yt =48,31 170 60 Xét trờng hợp tải trọng sau: +NT với trờng hợp: -Mất mát tối thiểu nh = 1,1 -Mất mát tối đa nh = 0,9 +MBT, QBt lúc căng cốt thép n t = 0,9, tải trọng thẳng đứng khác +Mmax, Qmax tác dụng tải trọng tính toán với hệ sô vợt tải lớn xét trờng hợp: -H30 + ngời -HK80 Với thớ a-b +Các đặc trng hình học: 15 ) = 99450cm3 2 15 SIa-b = bchc(yIt- hc ) = 15.170.(48,31- ) = 104065,5cm3 2 S0a-b = bchc(y0t- hc ) = 15.170.(46,5- Y0a-b = y0t hc = 46,5 15 = 31cm YIa-b = yIt hc = 48,3115 = 33,31cm + Với tổ hợp 1: NT với mát tối thiểu nh = 1,1 KH = 11000 (4 + + ) = 9783,9 NT = n.fT.KH.cosi = 1,1.4,7.9783,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 454412,53 (kg) QT = n.fH(KT - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 1,1.4,7(11000-653,6-289,7-272,8).(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 15861,36(kg) Tính x Qbttt Qttt Q tt Qbttt I = S a b + S a b I b I td b (Qttbt Mttbt đợc tính với hệ số vợt tải 0,9) Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi M bttt M tt M bttt I N T N T e0 = y a b + y a b + y a b F0 I0 I0 I td -Với tải trọng H30 ngời đi: x b x 0,9.27,05.10 15861,36 37,65.10 0,9.27,05.10 113924,3 + 119920,2 = 8,9 a-b= 15949539.18 15966443.18 454412,53 454412,53.48,2 0,9.24,33.10 63,3.10 0,9.24,33.10 x = 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 44,28kg/cm2 44,28 44,28 T nc = + + 8,9 = 46,0kg / cm Rnc = 175kg / cm => thoả mãn -Với tải trọng HK80: nội lực tải trọng HK80 gây nhỏ nội lực tải trọng H30 ngời nên không cần phải kiểm tra + Với tổ hợp 2: NT với mát tối đa nh = 0,9 KH = 11000 (1 + + + + + ) = 7472,9 NT = n.fT.KH.cosi = 0,9.4,7.7472,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 283973,2 (kg) QT = n.fH(KT - - - - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 0,9.4,7.7472,9.(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 9913,35(kg) Tính x(Qttbt Mttbt đợc tính với hệ số vợt tải 0,9) -Với tải trọng H30 ngời đi: 0,9.27,05.10 9913,35 37,65.10 0,9.27,05.10 113924,3 + 119920,2 = 11,28 a-b= 15949539.18 15966443.18 283973,2 283973,2.48,2 0,9.24,33.10 63,3.10 0,9.24,33.10 x = 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 32,5kg/cm2 32,5 32,5 T nc = + + 11,28 = 36,03kg / cm Rnc = 175kg / cm => thoả mãn -Với tải trọng HK80: nội lực tải trọng HK80 gây nhỏ nội lực tải trọng H30 ngời nên không cần phải kiểm tra Với thớ c-d 36 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 15 170 18 d h1 =51 c 60 +Các đặc trng hình học: 51 ) = 146880cm3 2 51 h SIc-d = b1h1(yId- ) = 60.51.(71,69- ) = 141341,4cm3 2 S0c-d = b1h1(y0d- h1 ) = 60.51.(73,5- Y0c-d = y0d h1 = 73,5 51 = 22,5cm YIc-d = yId h1 = 71,6951 = 38,38cm + Với tổ hợp 1: NT với mát tối thiểu nh = 1,1 KH = 11000 (4 + + ) = 9783,9 NT = n.fT.KH.cosi = 1,1.4,7.9783,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 454412,53 (kg) QT = n.fH(KT - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 1,1.4,7(11000-653,6-289,7-272,8).(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 15861,36(kg) Tính x Qbttt Qttt Q tt Qbttt I = S c d + S c d I b I td b (Qttbt Mttbt đợc tính với hệ số vợt tải 0,9) M bttt M tt M bttt I N T N T e0 x b x = + ycd yc d ycd F0 I0 I0 I td -Với tải trọng H30 ngời đi: 0,9.27,05.10 15861,36 37,65.10 0,9.27,05.10 146880 + 141341 = 10,88 a-b= 15949539.18 15966443.18 x = 454412,53 454412,53.48,2 0,9.24,33.10 63,3.10 0,9.24,33.10 + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 91,82kg/cm2 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 91,82 91,82 T nc = + + 10,88 = 93,1kg / cm Rnc = 175kg / cm => thoả mãn -Với tải trọng HK80: 0,9.27,05.10 15861,36 36,5.10 0,9.27,05.10 146880 + 141341 = 10,32 a-b= 15949539.18 15966443.18 x = 454412,53 454412,53.48,2 0,9.24,33.10 61,13.10 0,9.24,33.10 + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 92,34kg/cm2 92,34 92,34 T nc = + + 10,32 = 93,5kg / cm Rnc = 175kg / cm => thoả mãn + Với tổ hợp 2: NT với mát tối đa nh = 0,9 KH = 11000 (1 + + + + + ) = 7472,9 NT = n.fT.KH.cosi = 0,9.4,7.7472,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 283973,2 (kg) QT = n.fH(KT - - - - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 0,9.4,7.7472,9.(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 9913,35(kg) Tính x(Qttbt Mttbt đợc tính với hệ số vợt tải 0,9) -Với tải trọng H30 ngời đi: 0,9.27,05.10 9913,35 37,65.10 0,9.27,05.10 146880 + 141341 = 13,93 a-b= 15949539.18 15966443.18 x = 283973,2 283973,2.48,2 0,9.24,33.10 63,3.10 0,9.24,33.10 + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 52,49kg/cm2 52,49 52,49 nc = + + 13,94 = 52,75kg / cm RncT = 175kg / cm => thoả mãn -Với tải trọng HK80: 0,9.27,05.10 9913,35 36,5.10 0,9.27,05.10 146880 + 141341 = 13,36 a-b= 15949539.18 15966443.18 x = 283973,2 283973,2.48,2 0,9.24,33.10 61,13.10 0,9.24,33.10 + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 53,01kg/cm2 17,05 17,05 T nc = + + 13,36 = 24,37kg / cm Rnc = 175kg / cm => thoả mãn c)Tính ổn định chống nứt tác dụng ứng suất kéo chính: kc (Bỏ qua y) 38 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Công thức kiểm tra: x2 kc = x + RkcT Tiết diện dùng để kiểm tra cách gối 1,5m a)Với thớ qua trục 0-0 xét tổ hợp: -Nt với ứng suất hao tối đa tc tc - M max với hai trờng hợp tải trọng: , Qmax xe H30 +ngời hoạt tải xe HK80 Các tải trọng dùng kiểm tra tải trọng tiêu chuẩn +Tính NT KH = 11000 (1 + + + + + ) = 7472,9 NT = fT.KH.cosi = 4,7.7472,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 315525,8 (kg) +Tính QT QT = fH(KT - - - - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 4,7(11000-1668,6-536,2-653,6-189,7-272,8)( sin5052+sin6017+sin5040) = 11202,9(kg) Công thức để kiểm tra: Qbttt QT Q tt Qbttt I = S 00 + S 00 I b I td b x = N T M tt M bt I + y 00 F0 I td Qbttc = 21,83(t) M bttc = 24,33t.m Qtt = 30,4(t) Mtc = 50,84t.m S 0-0 = 113924,3 SI0-0 =119920,2 21,83.10 11202,9 30,4.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 7,79 (kg/cm2) = 15949539.18 15966443.18 y 0I = y d0 y dI = 1,81cm => x = 315525,8 50,84.10 24,33.10 + 1,81 =51,55kg/cm2 6143,6 15966443 51,55 51,55 kc = + 7,79 = 0,15kg / cm 2 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi T kc = 0,15kg / cm < R KC = 27 kg / cm => thoả mãn Nội lực HK80 gây nhỏ nội lực H30 ngời không cần phải kiểm tra b)Với tiết diện a-b c-d 15 a b 18 c I d yd =73,5 I yd =71,69 I 120 yt =46,5 I yt =48,31 170 60 Có tổ hợp tải trọng sau: -NT với hai trờng hợp ứng suất hao tối thiểu tối đa -Mbt, Qbt lúc căng cốt thép tải trọng thẳng đứng khác tc tc - M max tác dụng tải trọng tiêu chuẩn xét hai trờng hợp: , Qmax -Tải trọng H30 + ngời -Tải trọng HK80 Với thớ a-b +Các đặc trng hình học: 15 ) = 99450cm3 2 15 SIa-b = bchc(yIt- hc ) = 15.170.(48,31- ) = 104065,5cm3 2 S0a-b = bchc(y0t- hc ) = 15.170.(46,5- Y0a-b = y0t hc = 46,5 15 = 31cm YIa-b = yIt hc = 48,3115 = 33,31cm + Với tổ hợp 1: NT với mát tối thiểu KH = 11000 (4 + + ) = 9783,9 NT = fT.KH.cosi = 4,7.9783,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 413102,3 (kg) QT = fH(KT - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 4,7(11000-653,6-289,7-272,8).(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 14419,4(kg) Tính x 40 Đồ án Cầu BTCT = Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Qbttt Qttt Q tt Qbttt I S a b + S a b I b I td b x b x M bttt M tt M bttt I N T N T e0 = y a b + y a b + y a b F0 I0 I0 I td -Với tải trọng H30 ngời đi: 21,83.10 14419,4 28,87.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 5,88 a-b= 15949539.18 15966443.18 x = 413102,3 413102,3.48,2 21,83.10 48,5.10 21,83.10 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 96,1kg/cm2 96,1 96,12 kc = + 5,88 = 0,36kg / cm 2 T => kc = 0,36kg / cm < RKC = 27kg / cm thoả mãn -Với tải trọng HK80: 21,83.10 14419,4 30,4.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 6,5 a-b= 15949539.18 15966443.18 413102,3 413102,3.48,2 21,83.10 50,84.10 21,83.10 x = 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 95,6kg/cm2 95,6 95,6 kc = + 6,5 = 0,07kg / cm 2 T => kc = 0,07 kg / cm < RKC = 27kg / cm thoả mãn + Với tổ hợp 2: NT với mát tối đa KH = 11000 (1 + + + + + ) = 7472,9 NT = fT.KH.cosi = 4,7.7472,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 315525,8 (kg) QT = fH(KT - - - - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 4,7.7472,9.(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 11014,8(kg) Tính x -Với tải trọng H30 ngời đi: 21,83.10 11014,8 28,8.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 7,2 a-b= 15949539.18 15966443.18 Đồ án Cầu BTCT x = Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 315525,8 315525,8.48,2 21,83.10 48,5.10 21,83.10 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 71,1kg/cm2 71,1 71,12 kc = + 7,2 = 0,72kg / cm 2 T => kc = 0,72kg / cm < RKC = 27kg / cm thoả mãn -Với tải trọng HK80: 21,83.10 11014,8 30,4.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 7,9 a-b= 15949539.18 15966443.18 315525,8 315525,8.48,2 21,83.10 50,84.10 21,83.10 x = 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 70,6kg/cm2 70,6 70,6 + 7,9 = 0,11kg / cm 2 T => kc = 0,11kg / cm < RKC = 27 kg / cm thoả mãn kc = Với thớ c-d 15 170 18 d h1 =51 c 60 +Các đặc trng hình học: 51 ) = 146880cm3 2 51 SIc-d = b1h1(yId- h1 ) = 60.51.(71,69- ) = 141341,4cm3 2 S0c-d = b1h1(y0d- h1 ) = 60.51.(73,5- Y0c-d = y0d h1 = 73,5 51 = 22,5cm YIc-d = yId h1 = 71,6951 = 38,38cm 42 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi + Với tổ hợp 1: NT với mát tối thiểu NT = fT.KH.cosi = 4,7.9783,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 413102,3 (kg) QT = fH(KT - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 4,7(11000-653,6-289,7-272,8).(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 14419,4(kg) Tính x Q tt Qttt Q tt Qbttt I = bt S c d + S c d I b I td b M bttt M tt M bttt I N T N T e0 = + ycd yc d ycd F0 I0 I0 I td -Với tải trọng H30 ngời đi: x b x 21,83.10 14419,4 28,5.10 21,83.10 146880 + 141341 = 7,1 c-d = 15949539.18 15966443.18 413102,3 413102,3.48,2 21,83.10 48,5.10 21,83.10 x = + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 85,8kg/cm2 85,8 85,8 kc = + 7,12 = 0,58kg / cm 2 T => kc = 0,58kg / cm < RKC = 27kg / cm => thoả mãn -Với tải trọng HK80 21,83.10 14419,4 30,4.10 21,83.10 146880 + 141341 = c-d = 15949539.18 15966443.18 413102,3 413102,3.48,2 21,83.10 50,84.10 21,83.10 x = + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 85,3kg/cm2 85,3 85,32 kc = + = 0,74kg / cm 2 T => kc = 0,74kg / cm < RKC = 27kg / cm thoả mãn + Với tổ hợp 2: NT với mát tối đa KH = 11000 (1 + + + + + ) = 7472,9 NT = fT.KH.cosi = 4,7.7472,9.( + cos5052 + cos6027 + cos5040) = 315525,8 (kg) Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi QT = fH(KT - - - - - 7)(6.sin0 + sin5052+sin6017+sin5040) = 4,7.7472,9.(sin5052+sin6017+sin5040 ) = 11014,8(kg) Tính x -Với tải trọng H30 ngời đi: 21,83.10 11014,8 28,5.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 7,1 a-b= 15949539.18 15966443.18 315525,8 315525,8.48,2 21,83.10 48,5.10 21,83.10 x = + 22,5 22,5 38,38 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 63,3kg/cm2 63,3 63,32 kc = + 7,12 = 0,79kg / cm 2 T => kc = 0,79kg / cm < RKC = 27kg / cm thoả mãn -Với tải trọng HK80: 21,83.10 11014,8 30,4.10 21,83.10 113924,3 + 119920,2 = 7,9 a-b= 15949539.18 15966443.18 315525,8 315525,8.48,2 21,83.10 50,84.10 21,83.10 x = 31 + 31 + 33,31 6143,6 15949539 15966443 15966443 = 70,6kg/cm2 70,6 70,6 + 7,9 = 0,11kg / cm 2 T => kc = 0,11kg / cm < RKC = 27 kg / cm thoả mãn kc = 6)Kiểm tra ứng suất cốt thép giai đoạn sử dụng ta cần kiểm tra cộng tác dụng ứng lực trớc ( có xét mát) momen tải trọng tiêu chuẩn gây Nội lực ôtô H30 tác dụng tính với hệ sô xung kích Với tiết diện dầm nguyên khối căng sau ta có công thức kiểm tra nh sau: M TC M bttc I H = ( KT hao ) + nH max , yT 0,6 RTC I td Trong đó: KT hao = 7472,9kg/cm2 nH = 4,737 TC = 199,7t.m M max TC M bt = 146,7t.m yIT = 48,36cm Itđ = 16186741cm4 44 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi RcT = 17000kg/cm2 Thay vào ta có: 199,7.10 146,7.105 H = 7472,9 + 4,737 48,36 = 7547,9 0,6 RTC = 10200 kg/cm2 16186741 => ứng suất cốt thép thoả mãn yêu cầu 7)Kiểm tra tiết diện nghiêng Dầm đợc chế tạo với chiều cao không đổi toàn cốt thép ứng suất trớc đợc kéo tới gối cần kiểm tra tiết diện nghiêng theo lực cắt gối tiết diện cách gối 1,5m Công thức kiểm tra: Q m H RH FH sin Q xb Trong đó: mH0 hệ số điều kiện làm việc mH) = 0,8 FH0 tổng diện tích tiết diện cốt thép ứng xiên suất trớc Qxb lực cắt bê tông vùng chịu nén cốt đai tiếp nhận Qxb = 0,6 Rn bh02 q x (q xq u q + q KH U H ) Do không bố trí cốt đai ứng suất trớc => qXH.UH = Qqx ứng suất cốt đai thờng Bố trí đai 10 thép AII có cờng độ tính toán R = 2400kg/cm2 Bớc cốt đai U = 15cm max Ra Fax n 0,8.2400.0,785.2 = = 200,96kg / cm U 15 Qxb = 0,6.255.18.92 200,96 200,96.15 =68442(kg) Vậy qx = a)Tại tiết diện gối s Chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm đợc xác định theo công thức: C= 0,15 Rn bh02 = qx 0,15.255.18.92 = 173(cm) 200,96 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 1,73m 1.2 bó1 0.99 bó2 0.77 0.49 bó3 1,5m Từ gối kẻ tiết diện nghiêng, tiết diện có hình chiếu c = 173cm Xác định góc cắt tiết diện nghiêng bó cốt xiên: Với bó 1: 120 tg1' = + 0,103 = 0,797 173 = 38032 => sin1 = 0,623 Với bó 2: 99 tg 2' = + 0,113 = 0,685 173 = 34024 => sin2 = 0,565 Với bó 3: 77 tg 3' = + 0,01 = 0,545 173 = 28035 => sin3 = 0,478 Lực cắt bó cốt xiên chịu là: QH0 = mH0RH FH0sin = 0,8.9800.4,7.( 0,623 + 0,565 + 0,545 ) = 63857,6(kg) Q mH RH FH sin = 58060 63857,6 = 5797,6 Qxb thoả mãn b)Tại tiết diện cách gối 1,5m h0 = 93,7cm Chiều dài hình chiếu tiết diện nghiêng nguy hiểm : C= 0,15 Rn bh02 = qx 0,15.255.18.93,7 = 173,7(cm) 200,96 Có C1,5 C0 => lấy C1,5 = 173cm tức coi tiết diện nghiêng nguy hiểm gối song song với Khi lực cắt bó cốt xiên chịu là: QH0 = 63857,6(kg) 46 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Lực cắt bê tông cốt đai chịu là: Qxb = 0,6.255.18.93,7 2.200,96 200,96.15 =69707(kg) Kiểm tra điều kiện: Q mH RH FH sin = 37600 63857,6 = 26257,6 Qxb Tại vị trí dầm, lực cắt nhỏ tăng bớc cốt đai Vậy khoảng từ vị trí thay đổi tiết diện dầm bố trí cốt đai có U = 20cm Vậy bố trí cốt đai đạt yêu cầu chịu lực 14a125 14a80 10a160 14a125 10a160 14a80 8)Tính độ võng dầm: Ta phải tính độ võng dầm giai đoạn chế tạo giai đoạn khai thác a)Trong giai đoạn chế tạo Độ võng dầm gồm hai thành phần: -Độ vồng ngợc lực căng trớc thớ dới -Độ võng kợng thân dầm +Xác định độ vồng ngợc: Ta phải kể đến mát ứng suất m1 =4 + + Công thức: N H e0 L2 fB = B1 Trong đó: NH hợp lực tiêu chuẩn cốt thép ứng suất trớc e0 độ lệch tâm NH so với trọng tâm tiết diện L chiều dài tự cấu kiện chịu nén B1 độ cứng cấu kiện B1 = k.Eb.Iqđ k = 0,8 với trờng hợp tính độ vồng ngợc tiết diện nhịp: 425398,4.58,8.2200 fB = = -3,08cm 8.0,8.380000.16186741 +Xác định độ võng lợng thân: f CB = 5.M H l 48.k Eb I qd Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi k= 0,85 MH = 105,15t.m => f CB 5.105,15.10 5.2200 = = 1,01cm 48.0,85.380000.16186741 tổng độ vồng ngợc giai đoạn chế tạo: f = fb + fcb = -3,08 + 1,01 = -2,07 (cm) b)Trong giai đoạn sử dụng: Tính độ võng dầm kể đến tất cảc mát, trọng lợng thân dầm tĩnh tải khác +Xác định độ vồng ngợc: Công thức: N H' e0 L2 f 'N = B1 NH = 320332,4(kg) e0 = 56,94cm f 'N = 320332,4.56,94.2200 = 1,79cm 8.38000.16186741 +Độ võng trọng lợng thân tĩnh tải phụ khác: 5.181,83.105.2200 => f T = = 1,75cm 48.0,85.380000.16186741 +Độ võng hoạt tải: Hoạt tải HK80 gây nội lực lớn H30 => tính với MHK80 = 64,6t.m 5.64,4.10 5.2200 => f T = = 0,62cm 48.0,85.380000.16186741 Vậy tổng độ võng giai đoạn khai thác là: F = -1,79 + 1,75 + 0,62 = 0,58cm < [ f ] = l 2200 =5,5cm = 400 400 48 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi [...]... ra khi căng cốt thép không cùng một lúc Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 7 = nH.b.z Trong đó: b _ làứng suất trong bê tông ở trọng tâm cốt thép do căng một bó cốt thép sinh ra(đã xét cả ứng suất hao 4 và 5) Z _ số lợng bó cốt thép căng sau bó đang xác định ứng suất Trong phạm vi đồ án môn học, giả sử các bó cốt thép đợc căng từng bó một ứng suất trong bê tông tại trọng tâm của bó thép sau khi... lợng cốt thép chọn đạt yêu cầu b)Bố trí Do khi căng cốt thép ứng suất trớc, ở khu vực đầu dầm xuất hiện ứng suất kéo ở biên trên Để triệt tiêu ứng suất này ta bố trí cốt thép ứng suất trớc ở biên trên bằng 15 ữ 20% cốt thép ứng suất trớc ở biên dới bằng cách uốn cốt thép ở biên dới lên Điểm uốn của các bó đợc bố trí so le trong khoảng cách (0,15 ữ 0,4)L tới đầu dầm Ta có sơ đồ uốn cốt thép nh sau Đồ án. .. 289,7kg/cm2 4 = 2ì 9 +Mất mát ứng suất do hiện tợng chùng dão cốt thép: 3 3 = ( 0,27 Trong đó: HK - 0,1)HK RHc 28 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi HK _ ứng suất trong cốt thép có tính đến mất mát ứng suất xuất hiện trớc khi nén bê tông xong HK = KT 4 5 KT_ứng suất kiểm tra, trong quá trình căng cốt thép không đợc vợt quá cờng độ tính toán, trong giai đoạn chế tạo kt =11000kg/cm2 => HK = 11000... = 0,9625 12 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi M 2,651.10 5 Fa = = = 9,5635 cm 2 Ra. h0 2400.0,9625.12 Ta chọn 9 12 có Fa = 10,179 cm2 Khoảng cách giữa các thanh là 11 cm Kiểm tra lại h0 thực : h0 = 15 2 0,6 = 12,4 cm >12cm +Tính toán cốt thép theo phơng dọc (cốt phân bố): lấy 20% cốt thép giữa nhịp Chọn 6 10 có Fa = 5,64cm2, khoảng cách giữa các thanh là 16cm Sơ đồ bố trí cốt thép trong bản:... ) Id = 11733139(cm4) Trong giai đoạn chế tạo, ta để các lỗ để sau này luồn cốt thép Với các bó cốt thép 245 thì đờng kính mỗi lỗ là 5cm diện tích mỗi lỗ là 19,63cm2 2 24 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Do cốt thép thờng (Fa và Fa) chỉ bố trí để phù hợp với các yêu cầu cấu tạo cho nên Fa + Fa là nhỏ Do đó trong tính toán quy đổi tiết diện có thể bỏ qua + Diện tích tiết diện đã trừ lỗ: F0 = F... FH = 22,64cm2 FH = 14,39cm2 => lấy FH = 17,27cm2 +Tuy nhiên, để tránh mất mát ứng suất trong các giai đoạn khác nhau, lợng cốt thép lấy dự trữ thêm từ 10% ữ20% +Tại tiết diện l/2 số bó thép cần thiết: n = 7,27 bó => chọn 9 bó Bố trí các bó cốt thép nh hình vẽ 22 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi Khoảng cách từ trọng tâm nhóm cốt thép đến đáy dầm là: S y.ni y i 5 ì 8 + 3 ì 20 + 1 ì 32 + 1 ì 44... biểu với các giá trị đó Các giá trị đợc chọn lựa để tính toán là: Nội lực Mv M1/8 M1/4 M3/8 M1/2 Qg Qv Q1/2 Tính toán 63.266 108.74 186.41 233.02 248.55 50.303 37.647 26.785 Tiêu chuẩn 50.84 87.39 149.8 187.3 199.7 42.35 30.4 11.49 Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 3)Tính toán chọn cốt thép ứng suất trớc a)Tính toán: Sử dụng các bó cốt thép ứng suất trớc, mỗi bó 245 có F = 4,71cm2 RH1 = 11000kg/cm2... Đồ án Cầu BTCT 1,2m Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi bó 1 bó 2 bó 3 r=12 m r=9m r=7m 4,0m 5,2m 6,5m 4-Xác định các đặc trng hình học của tiết diện +Các giai đoạn làm việc của cấu kiện: chế tạo, lao lắp và khai thác +Các đặc trng hình học cần tính toán là F và I đợc tính với tiết diện quy đổi Tiết diện đó bao gồm diện tích tiết diện của bê tông và các lợi cốt thép F H, FH, Fa và Fa có dính kết với bê tông và... 0,4cm EH = 1,8.106kg/cm2 là modun đàn hồi của thép L: chiều dài trung bình của các cốt thép l 198,278 l= i = = 22,031m 9 9 Do có hai neo ở hai đầu nên: Đồ án Cầu BTCT Sinh viên:Trịnh Trọng Lợi 0,4 ì 1,8 ì 10 6 = 653,6kg / cm 2 2203,1 +Mất mát ứng suất do ma sát của cốt thép với thành ống 5 5 = A.KT A = [1- e-(kx+1,3à )] Trong đó: là tổng các góc uốn của cốt thép trên chiều dài từ kích đến tiết = 0 57... kiện bền đợc thoả mãn b)Tính toán về ổn định chống nứt theo ứng suất pháp Các ứng suất trong tiết diện của dầm đợc tính toán theo trạng thái đàn hồi do ngoại lực và do ứng lực trớc gây ra Tính các mất mát ứng suất trong cốt thép: +Mất mát ứng suất do neo và bê tông dới neo bị biến dạng cũng nh các khe nối bị ép sít lại: 4 l 4 = EH l l: tổng các biến dạng của neo, bê tông dới neo Lấy theo phụ lục ... 0,9398 0,5343 - 0,0419 - 0,4926 - 0,6724 Q2 0,1215 - 0,0086 - 0,3260 - 0,3585 0,6415 0,1367 - 0,0232 - 0,1454 - 0,1945 Q 2-3 0,2238 0,1317 - 0,0975 - 0,3585 - 0,5004 0,3578 0,0987 - 0,1306 - 0,2237... 0,4074.d RnM0 d 0,14032 -0 ,09328 -0 ,038 0,10232 0,0148 -0 ,10796 -0 ,04398 -0 ,02918 với d k 0,66 = = 0,4074 d 1,62 -0 ,052 -0 ,08288 -0 ,03377 -0 ,08577 -0 ,09344 -0 ,03744 -0 ,01525 -0 ,10869 Vẽ biểu đồ mômen... hởng M2 , M 2-3 , Q2 , Q 2-3 lập thành bảng kết sau : zk z0 z1 z2 z 2-3 z2 t z2 f z3 z4 z5 zk , M2 - 0,8503 - 0,6004 0,0444 0,8247 0,2454 - 0,0219 - 0,3868 - 0,4912 M 2-3 - 0,6691 - 0,4937 - 0,0346