Đang tải... (xem toàn văn)
Bản vẽ và thuyết minh tính toán cầu dầm bản bê tông cốt thép căng trước Cao độ mực nước lịch sử : Hmax= 34.33 m Cao độ H1% : H1% = 27.33 m Cao độ mực nước thông thuyền : Htt = 24.33 m Cao độ mực nước thấp nhất : Htn = 22.33 m
Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦU NĂM 2016 MỤC LỤC SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT SVTH: Lê Huy Lực GVHD : Nguyễn Thị Phương Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ CƠ SỞ 1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU 1.1.1 Giao thông Vị trí Sông Hồng cửa ngõ để thông qua tỉnh thành phố lân cận Vị trí thuận lợi giao thông kinh tế yêu cầu cần có cầu thông qua để giảm thiểu ùn tắc giao thông thúc đẩy phát triển kinh tế ngành khác Khi yêu cầu giao thông ngày tăng mật độ xe chạy qua cầu ngày nhiều nhằm phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội địa phương an ninh quốc phòng cần thiết Cây cầu qua Sông Hồng nối địa phận huyện Lâm Thao với huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ xây dựng từ lâu tác dụng môi trường đáp ứng tốt yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày tăng cao Hai tuyến đường hai bên cầu nâng cấp lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế nên vấn đề đặt xây thêm cầu để đáp ứng nhu cầu giao thông 1.1.2 Quy hoạch đô thị phát triển kinh tế khu vực Cùng với tốc độ phát triển kinh tế nước, kinh tế địa phương tỉnh Phú Thọ địa phương lân cận, chưa có cầu việc giao lưu hàng hoá lại địa phương gặp nhiều khó khăn Nên việc xây dựng cầu cải thiện sở hạ tầng mở hướng phát triển địa phương 1.1.3 Hiện trạng khu vực Vị trí cầu bắc qua sông Hồng có vị trí quan trọng việc lưu thông lại người dâncùng với phát triển mạnh tỉnh, lượng lưu thông qua vị trí đông 1.1.4 Sự cần thiết phải xây dựng cầu Ngoài ý nghĩa mở thông cửa ngõ địa phương, tạo điều kiện đẩy nhanh trình đô thị hoá khu vực, góp phần nâng cao chất lượng cảnh quan đô thị, giảm thiểu tác động môi trường Đối với khu vực nghiên cứu việc xây dựng cầu có ý nghĩa to lớn nhiều phương diện: an ninh quốc phòng, kinh tế, mặt trị xã hội Qua quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh nhu cầu vận tải qua Sông Đà nên việc xây dựng cầu cần thiết Cầu đáp ứng nhu cầu giao SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương thông ngày cao địa phương Từ tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế phát triển đặc biệt ngành công nghiệp Cầu Cẩm Khê nằm tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng tỉnh Phú Thọ Nó cửa ngõ mạch máu giao thông quan trọng tỉnh vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu phát triển kinh tế tỉnh, văn hóa xã hội tỉnh Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại hai khu vực, nơi giao thông hàng hóa tỉnh đặc biệt khu công nghiệp mở tuyến quan trọng trình vận chuyển hàng hóa từ khu sang nơi khác tỉnh Do tầm quan trọng trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung tỉnh 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.1 Vị trí công trình * Vị trí tiểu dự án Tiểu dự án :thuộc vị trí hạ lưu Sông Hồng nối huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ với huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ với tổng chiều dài đoạn tuyến 150m + Điểm đầu : thuộc địa phận huyện Tam Nông –tỉnh Phú Thọ + Điểm cuối : thuộc địa phận huyện Lâm Thao –tỉnh Phú Thọ 1.2.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.2.1 Địa hình khu vực cầu Cầu Cẩm Khê bắc qua hạ lưu sông Hồng sông nằm huyện Tam Nông Lâm Thao tỉnh Phú Thọ, nằm đường quốc lộ 32C giao với Đường TL320 Sông có lòng sông ổn định, nơi có nước chảy đều, xoáy `1.2.2.2 Khí hậu khu vực cầu qua Đoạn tuyến khảo sát nằm vùng khí hậu vùng núi mang đặc trưng vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa,chia thành hai mùa rõ rệt, , có mùa đông lạnh Mùa mưa kéo dài từ tháng VI đến tháng X có gió mùa hạ mát,gây mưa.Mùa khô tháng XI đến tháng V năm sau, có gió mùa đông lạnh khô Sau số đặc trưng khí hậu: a Nhiệt độ: SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Nhiệt độ không khí trung bình tháng năm: 20.90C Nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối: 41.20 C Nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối: 5.10 C Bảng 1: Bảng nhiệt độ trung bình tháng Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Ttb(oC) 6.3 17.2 20.1 23.5 27.9 28.6 29.5 28.0 27.2 24.7 21.6 17.7 Tmax(oC) 198 20.8 23.4 27.4 31.4 32.7 32.7 32.3 31.6 28.8 25.7 22.2 Tmin(oC) 142 15.3 18.1 21.7 24.2 25.7 25.9 25.5 24.5 22.5 18.6 15.4 b Mưa: Tổng lượng mưa trung bình năm đạt 1609 mm, tháng có lượng mưa lớn tháng VIIIbình quân hàng năm lên tới 273 mm, tháng có lượng mưa nhỏ tháng XII bình quân 19 mm Tổng lượng mưa mùa mưa đạt chiếm 75% - 85% tổng lượng mưa năm Bảng 2: Bảng lượng mưa trung bình tháng (mm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII X (mm) 26 30 44 102 185 269 267 273 188 148 55 19 c Độ ẩm: Trong khu vực có độ ẩm tương đối trung bình tháng năm 85% Thời kỳ độ ẩm cao kéo dài từ tháng VI đến tháng VIII Các tháng có độ ẩm thấp III, IV,V Bảng 3: Bảng độ ẩm trung bình tháng năm 1.2.2.3 Đặc điểm thuỷ văn a Đặc điểm thủy văn khu vực Toàn khu vực cầu Cẩm Khê lưu vực khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X mùa khô từ tháng XI đến tháng V năm sau: SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Mưa phân bố dạng địa hình khu vực sôngdo ảnh hưởng trực tiếp đến phân bố dòng chảy.Lượng mưa phong phú phân bố không theo không gian Lượng mưa năm lớn chủ yếu tập trung vào mùa mưa Lượng mưa năm biến động mạnh so với yếu tố khí tượng khác, giá trị cực đại tiểu cực đại lượng mưa chênh từ hai đến ba lần Chế độ nước sông Hồng chia thành hai mùa rõ rệt, mùa lũ tháng V kết thúc vào tháng X Mùa lũ chậm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam Lũ lớn phía Tây Bắc lưu vực xuất vào tháng VIII, phần lại tháng IX Mùa cạn bắt đàu từ tháng XI kết thúc vào tháng IV, tháng cạn tháng III Dòng chảy lưu vực sông Hồng hình thành từ mưa chủ yếu Tổng lượngbình quân nhiều năm khoảng 118 tỷ m Biên độ lượng nước lớn đạt tới 13.1m Thời gian lũ lên tương đối ngắn, đa số trận lũ lớn đến ngày Ba tháng dòng chảy lớn tháng 6,7, 8chiếm tới 54 đến 55 lượng dòng chảy năm Trận lũ lịch sử hạ lưu sông Hồng xuất vào tháng 8/1971 Theo đề cho số liệu thủy văn tính toán sau: -Cao độ mực nước lịch sử Hmax= 34.33 m : -Cao độ H1% : H1% = 27.33 m -Cao độ mực nước thông thuyền : Htt = 24.33 m -Cao độ mực nước thấp : Htn = 22.33 m b Đặc điểm thuỷ văn khu vực cầu Cẩm Khê Thuỷ văn cầu CẨM KHÊ sau tính toán có kết sau : Tần suất Lý trình tính toán Tên cầu CẨM KHÊ Km31+340.41 P = 1% Số liệu thủy văn,thủy lực QP F (m /s) (Km2) Mực nước Khẩu độ (m) HP V P (m) (m/s) 2.40 82.90 82.26 2.04 82.73 Lo =25 Qua công tác khoan thăm dò địa chất công trình, công tác thí nghiệm mẫu đất phạm vi chiều sâu nghiên cứu, địa tầng khu vực khảo sát từ xuống gồm lớp đất đá (công tác khoan thăm dò địa chất thực khoan lỗ) sau : SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Lớp 1: Cát hạt trung, sạn nhỏ màu vàng, trạng thái dời dạc Lớp đất xuất hầu hết lỗ khoan có bề dày 5m + Chỉ số SPT n = 15 Lớp 2: Cát dày đặc dày 7m + Chỉ số SPT n = 19 Lớp 3: Sét pha - sét dày 3m +Chỉ số SPT n = 24 Lớp 4: Sét mềm dày 6m + Chỉ số SPT n = 29 Lớp 5: Sỏi sạn dày 6m +Chỉ số SPT n = 32 Lớp 6: Đá nửa cứng dày 5m +Chỉ số SPT n = 35 Kết luận : - Nhìn chung điều kiện địa chất công trình khu vực cầu Cẩm Khê phức tạp đặc trưng cho địa chất núi - Lớp lớp có khả chịu tải nên đặt móng công trình Nên ta lựa chọn lớp đất làm giải pháp thiết kế móng công trình - Các tượng địa chất động lực công trình nhìn chung ảnh hưởng đến công trình Tuy nhiên thi công cần phải ý đến tượng sụt trượt, đá lăn - Trong bước TKKT công tác khoan thăm dò địa chất thể vị trí lỗ khoan hạn chế vị trí cách xa tim xa vị trí khoan, mặt khác khu vực cầu có sườn dốc lớn, chiều sâu lỗ khoan nhỏ chưa thể địa chất mũi cọc Vì giai đoạn thi công khoan lỗ khoan cọc cần lấy mẫu để đối chứng với chiều dày lớp đất đá hồ sơ thiết kế khoan xăm thăm dò thêm đủ chiều sâu theo quy định mũi cọc, có khác biệt lớn cần báo lại chủ đầu tư, TVGS tư vấn thiết kế biết để giải SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương 1.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU CẨM KHÊ 1.3.1 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật Cầu Cẩm Khê bắc qua sông Hồng thuộc địa phận huyện Tam Nông nối với huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ gồm nhịp có chiều dài toàn cầu L tc=150m (tính đến hết phạm vi đuôi mố) 1.3.1.1 Quy mô - Cầu xây dựng vĩnh cửu bê tông cốt thép - Tải trọng thiết kế : HL93, người 3.10-3 MPa - Khổ cầu : CẨM KHÊ thuộc dự án nâng cấp QL32 có quy mô Bcầu = 11m - Sông cấp V có khổ thông thuyền: 25 x 3.5 m - Cầu nằm đường thẳng vuông góc với dòng chảy - Đường đầu cầu theo tiêu chuẩn chung cấp đường 1.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế - Tiêu chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 - Đường ô tô-yêu cầu thiết kế TCVN4054-05 - Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN220-95 - Điều lệ báo hiệu đường 22TCN237-01 - Các tiêu chuẩn khác theo khung tiêu chuẩn Bộ GTVT phê duyệt 1.4 CÁC NGYÊN TẮC CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa nguyên tắc sau: - Đảm bảo mặt kinh tế, đảm bảo rẻ tiền hoàn vốn nhanh - Đảm bảo mặt kỹ thuật, đủ khả chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định tuổi thọ cao - Đảm bảo mặt mỹ quan, thẩm mỹ hoà với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp Dựa nguyên tắc ta vào phân tích yếu tố cần ý: + Phương án lập phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn sông có thông thuyền SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương + Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công giới hoá, thuận tiện cho việc thi công giảm giá thành, chế tạo theo định hình + Tận dụng vật liệu có sẵn địa phương + Áp dụng điều kiện phương pháp thi công tiên tiến 1.5 Nguyên tắc thiết kế Trước bước vào thiết kế phương án, sinh viên cần trang bị tốt kiến thức nguyên tắc thiết kế vào để triển khai ý tưởng Cho nên, phần sinh viên viết là:“Trong thiết kế, em áp dụng nguyên tắc sau đây: - Đảm bảo an toàn cho người phương tiện tham gia giao thông; - Đáp ứng yêu cầu khai thác chủ yếu như; độ bền, dễ kiểm tra, thuận tiện tu, đảm bảo độ cứng, xét đến khả mở rộng cầu tương lai - Kết cấu cầu phù hợp với trình độ lực thi công - Đảm bảo tính thông thoáng thẩm mỹ cao - Các yếu tố tuyến mặt phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế - Mặt tuyến phù hợp với quy hoạch hai bên đường dự án khác có liên quan - Tuyến phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật hạn chế tới mức thấp khối lượng xây dựng giải phóng mặt Tuy nhiên, phải đảm bảo an toàn êm thuận tới mức tối đa cho người phương tiện tham gia giao thông - Phối hợp hài hoà yếu tố: bình đồ- trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan - Hạn chế ảnh hưởng đến môi trường trình thi công độ rung tiếng ồn - Đảm bảo tính kinh tế.” 1.6 Chọn vị trí xây dựng cầu Sau có số liệu khảo sát, vào nguyên tắc thiết kế, sinh viên cần lựa chọn vị trí xây dựng cầu.Việc lựa chọn vị trí cầu cần đáp ứng yêu cầu sau đây: Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông khu vực, tác động đến môi trường dân sinh xã hội SVTH: Lê Huy Lực Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Thuận lợi cho hoạt động giao thông ; Thoả mãn tiêu chuẩn yếu tố hình học tuyến cầu; Thoả mãn yêu cầu thuỷ văn thuỷ lực; Thuận lợi cho thi công tổ chức thi công; Có giá thành xây lắp công trình hợp lý Đối với cầu nhỏ (L < 25m) cầu trung (L = 25 - 100m) vị trí cầu lựa chọn phụ thuộc vào vị trí tuyến đường cầu chéo, cong nằm dốc Đối với cầu lớn (L > 100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, yêu cầu người thiết kế phải có tầm nhìn tổng quát mặt kỹ thuật, quy hoạch kinh tế chọn vị trí cầu.Vị trí cần đáp ứng yêu cầu sau: - Phù hợp với yêu cầu chung mặt tuyến quy hoạch chung dự án khu vực, - Vị trí cầu vuông góc không vuông góc với dòng chảy(sai lệch bình đồ không 10o) Việc lựa chọn ảnh hưởng đến chiều dài cầu nhằm đảm bảo độ thoát nước, tính toán xói lở Nên đặt đoạn sông thẳng để tránh xói lở đoạn hẹp(thì cần lưu ý vấn đề xói lở thắt hẹp dòng chảy) -Trắc dọc cầu phải đảm bảo êm thuận theo toàn tuyến, bố trí đường cong đứng, cong nằm theo quy định - Cầu phải đặt đoạn sông có lòng sông ổn định, nơi có nước chảy đều, xoáy, bị bồi lắng, nằm cách vị trí giao sông tối thiểu 1,5 lần chiều dài nhịp thoát nước cầu, - Vị trí kết cấu nhịp phải đặt trùng với trục dòng chảy, sở cần tính đến khả biến đổi lòng sông trình khai thác - Phải đảm bảo để trục dòng chảy nhịp song song với nhau(lệch không 10o) trụ thiết kế cho hướng dòng chảy hướng vào phía nhịp thoát nước Không để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu Căn vào nguyên tắc yêu cầu trên, em định chọn vị trí xây dựng cầu theo hướng tuyến điều chỉnh thẳng hơn, phù hợp với quy hoạch tổng thể phê duyệt mà không xây dựng vị trí cầu cũ SVTH: Lê Huy Lực Trang: 10 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Tính độ võng tức thời hoạt tải xung kích: 25,4m b/2 x 145kN 145kN 4,3 b/2 35kN 4,3 Hình 4.26: Độ võng hoạt tải xe ∆x = Được xác định theo công thức: P.b.x (L2 − b − x ) 6.EI.L 25,4m TTL=9,3kN/m2 Hình 4.27: Độ võng tải trọng Được xác định theo công thức: SVTH: Lê Huy Lực q.L4 ∆= 384 EI Trang: 50 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Trong đó: + EI: độ cứng chống uốn với E=3917,535 kN/cm2 + I:mômen quán tính tiết diện tính toán + L=25400mm: chiều dài tính toán dầm + x: khoảng cách từ gối đến vị trí tính độ võng + b: khoảng cách từ gối đến điểm đặt tải trọng tập trung + P: Tải trọng tập trung tác dụng + q: Tải trọng phân bố tác dụng lên dầm chủ Ta thấy độ võng mặt cắt nhịp lớn nên ta cần xét mặt cắt -Xét trường hợp xe thiết kế (có xét IM): Tải trọng L (cm) (kN) I (cm4) 0,65.35 2540 0,65.145 0,65.145 EI (kN.cm2) x (cm) b (cm) ∆L/2 (cm) 56456839,84 2,2117.1011 840 1270 0,056 2540 56456839,84 2,2117.1011 1270 1270 0,231 2540 56456839,84 2,2117.1011 840 1270 0,231 Tổng độ võng mặt cắt nhịp là: 0,518(cm) -Xét trường hợp 25% xe thiết kế (có xét IM) tải trọng làn: q.L4 9,3.10−2.2540 ∆= = = 0, 228(cm) 384 EI 384 2, 2117.1011 Suy ra: 0,25.(∆ +∆L/2)=0,25.(0,228+0,518)=0,1865(cm) Chọn trường hợp độ võng xe thiết kế để tính toán Ta có: tất dầm chủ giả thiết chịu tải trọng nên ta có DF = hệ số phân bố cho độ võng là: SVTH: Lê Huy Lực NL = = NG Trang: 51 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Hệ số xung kích (1+IM)=1,25 Độ võng mặt cắt dầm xe thiết kế : 1,25 .0,518=0,216(cm)=2,16(mm) L nhip Ta có: 800 = 25400 = 3,175(cm) = 31,75 > 2,16(mm) 800 Đảm bảo độ võng tức thời TÍNH TOÁN CÁC MẤT MÁT ỨNG SUẤT - Nhận xét : Vì dầm căng trước xem mát ứng suất mặt cắt dầm điều nhaụ Nên để tổng quát ta cần tính mặt cắt nhịp Do dầm căng trước nên mát ứng suất ma sát mát ứng suất thiết bị neo nên ta có ∆f pT = ∆f pES + ∆f pSR + ∆f pCR + ∆f pR = 17, 4071 + 34, + 30, 78 + 39,32 = 122,1071MPa Trong : • • • • ∆f pT ∆f pES ∆f pSR ∆f pR tổng mát ứng suất mát ứng suất co ngắn đàn hồi mát ứng suất co ngót mát ứng suất tự chùng (dão) 8.1 Mất mát ứng suất co ngắn đàn hồi ∆f pES = Công thức tính toán : N −1 Ep 35 − f cgp = 6, 678.4, 75 = 15, 4071 MPa N Eci 2.35 Trong : Ep mô đun đàn hồi thép DƯL Ep = 197000 Mpa Eci Là mô đung đàn hồi bê tông thời điểm kéo căng cốt thép DƯL Eci = 29498 (MPa) SVTH: Lê Huy Lực Trang: 52 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT Ep E ci = GVHD : Nguyễn Thị Phương 197000 = 6, 678 29498 N tổng số bó cốt thép ứng suất trước giống N=35 f cgp tổng ứng suất bê tông thớ qua tâm bó cốt thép DƯL sau kích thước trọng lượng thân cấu kiện mặt cắt có mômen lớn f cgp = max F Fe M TLBT 4775462 4775462.237, 0232 1644700075.237, 023 + − e= + − A Ig Ig 571653,3306 33684835653 33684835653 = 4, 75 Trong : • Ig Mô men quán tính đối vơi trục qua trọng tâm G tiết diện ngang dầm dọc giai đoạn căng cáp ( • mm ) Ig=33684835653 mm4 max M TLBT mô men lớn trọng lượng thân dầm dọc (DC) giai đoạn căng cáp gây M=1644700075 N.mm • F lực nén dọc cấu kiện DƯL gây thời điểm sau kích tức xảy mát ứng suất ma sát tụt neo F = ( f pi − f pA − f pF ) × ApS = 1376, 4.3455 = 4755462 • fpi N Ứng suất sợi cáp sau cắt cáp: fpi = 0,74 × fpu − ∆fpES − ∆fpR1 ∆f pES + ∆f pR1 Với mát tức thời sau cắt cáp: fpi = 0,74fpu = 0, 74.1860 = 1376,4 MPa =1376,4 N/mm2 • A diện tích toàn mặt cắt ngang dầm A=571653,3306mm2 e độ lệch tâm trọng tâm bó cốt thép DƯL so với trục trung e = d ps − y tg = 628-390,977=237,023mm hòa tiết diện SVTH: Lê Huy Lực Trang: 53 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương 8.2 Mất mát ứng suất co ngót Theo 22TCN 272-05 : Với dầm căng trước ta có công thức tính sâu : ∆fpSR = 117 -1.03 × H = 117 -1.03 × 80 = 34,6MPa Trong :xem độ ẩm môi trường : H = 80% ∆fpCR 8.3 Mất mát từ biến : ∆f pCR = 12 f cgp − 7∆f cdp + Thời kì 1( có trọng lượng thân dầm lực căng dây cáp) Pi = fpi × A ps = 1376,4 × 3455 = 4755462N Ứng suất bê tông trọng tâm bó cáp DƯ L trọng lượng thân dầm fcpg = -Pi Pi e M − e + DC1 e A g Ig Ig -4755462 4755462.237,023 682073437,5 237,023+ 237.023 592419 33684835653 33684835653 = -3,26MPa = + Thời kì 2(bản phủ mặt cầu, lớp phủ , lề hành hay lan can) Mô men tĩnh tải giai đoạn gồm: Trọng lượng thân mặt cầu: M DC2 = 232903125Nmm Trọng lượng thân lan can,lề hành: M DC3 = 308953125Nmm Trọng lượng thân lớp phủ: MDW = 76525312,5Nmm Độ lệch tâm từ trọng tâm nhóm cáp đến trọng tâm mặt cắt thiết diện: e2 = d ps - y tc = 628 - 282,807 = 345,193mm SVTH: Lê Huy Lực Trang: 54 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Ứng suất bêtông trọng tâm bó cáp dul tỉnh tải gđ gây ra: ∆fcdp = M DC2 M + M DW × e + DC3 × e2 Ig Ic 232903125 308953125+ 76525312,5 237,023+ 345,193 33684835653 65705578369 = 2,04MPa = → Vậy mát ứng suất từ biến là: ∆f pCR = 12 f cpg − ∆f cdp = 12 −3, 26 − 7.2, 04 = 24,84MPa 8.4 Tính toán mát ứng suất chùng cáp DƯL - Các bó cốt thép DƯL sau căng trình khai thác lâu dài có tượng bị trùng lại làm mát ứng suất thân bó thép - Công thức tính mát ứng suất tự chung cốt thép DƯL: ∆f pR = ∆f pR1 + ∆f pR = 19,87 + 39,32 = 57,19 MPa Trong đó: • ∆f pR1 : Mất mát ứng suất dão lúc truyền lực; ∆f pR • : Mất mát ưng suất sau truyền lực Như mát tự chùng phải tính hai thời điểm: -Mất mát tự chùng thời điểm truyền lực Sử dụng tao thép có độ tự chùng thấp nên mát dão lúc truyền lực SVTH: Lê Huy Lực Trang: 55 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT ∆f pR1 = GVHD : Nguyễn Thị Phương log ( 24t ) f pj × − 0.55 × f pj 40 f py log ( 24.4 ) 1361 − 0,55 ÷.1361 40 1670 = 17,87 MPa = Trong đó: t: thời gian từ lúc tạo ứng suất trước đến lúc truyền, (ngày), t=4 ngày fpj: ứng suất ban đầu bó thép vào cuối lúc kéo (Mpa) f pj = 0.74 f pu − ∆f pF − ∆f pA − ∆f pES = 0, 74.1860 − 15, 4071 = 1361 MPa fpy: Cường độ chảy quy định bó thép (Mpa), fpy=0.9.fpu=0,9.1860=1670Mpa; -mất mát dão thép sau truyền lực(5.9.5.4.4c) Với thép có độ tự chùng thấp cho cấu kiện kéo sau, mát dão thép sau truyền tính sau: 30 138 − 0,3∆f pF − 0, 4∆f pES − 0, ( ∆f pSR − ∆f pCR ) 100 30 = 138 − 0, 4.15, 4071 − 0, ( 34, − 30, 78 ) = 39,32 MPa 100 ∆f pR = KIỂM TOÁN DẦM 9.1 Kiểm tra dầm giai đoạn truyền lực Nhận xét: Các giá trị ứng suất thớ chịu nén chịu kéo mặt cắt phải thoả mãn ứng suất kéo nén cho phép lúc dầm với đảm bảo khả chịu lực - Ứng suất nén cho phép : fn = 0,55.f'ci = 0,55.32 = 17,6 MPa fk = 0,25 f'ci = 0,25 × 32 = 1,41 > 1,38MPa - Ứng suất kéo cho phép : Lấy ứng suất kéo cho phép fk = 1.38 MPa Ưng suất thớ dầm giai đoạn truyền lực: SVTH: Lê Huy Lực Trang: 56 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT ft = - GVHD : Nguyễn Thị Phương M Pi Pi × e + × y tg - g × y tg Ag Ig Ig (1) Ưng suất thớ dầm giai đoạn truyền lực fb = - M Pi Pi × e × y bg + g × y bg A g Ig Ig (2) Xét mặt cắt V-V: Ưng suất cáp giai đoạn truyền lực là: fpi = 0,74.fpu - ∆fpES - ∆fpR1 = 0,74.1860 -15,4 - 17,87 = 1343,13MPa Lực căng cáp là: Pi = f pi × A ps = 1376, × 3455 = 4755462N Độ lệch tâm trọng tâm cáp so với mép dầm e(trong giai đoạn truyền lực) e=dps – ytg = 628 – 390,977 = 237,023 mm Mômen trọng lượng thân dầm mặt cắt nhịp (V-V) MDC1 =695714906Nmm Thớ trên: ft = -Pi Pi × e M + y tg - DC1 y tg Ag Ig Ig -4755462 4755462.237,023 682073437,5 + 390,977 × 390,977 592419 33684835653 33684835653 = -2,86MPa = → ft = 2,86MPa < 17,6MPa SVTH: Lê Huy Lực Trang: 57 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT → GVHD : Nguyễn Thị Phương Thoả điều kiện giai đoạn truyền lực thớ Thớ dưới: fb = -Pi Pi e M y bg + DC1 y bg A g Ig Ig -4755462 4755462.237,023 682073437,5 359,023 + 359,023 592419 33684835653 33684835653 = -12,77MPa = → fb = 12,77 < 17,6MPa → Thoả điều kiện giai đoạn truyền lực thớ 9.2 Kiểm tra dầm TTGH sử dụng Để khả chịu uốn thoả giai đoạn tất giá trị ứng suất thớ mặt cắt khác không lớn ứng suất cho phép nén kết tính âm (lấy giá trị tuyệt đối để so sánh) , không lớn ứng suất cho phép kéo kết tính toán dương Trong trạng thái giới hạn sử dụng dầm chịu ứng suất kéo lớn tỉnh tải giai đoạn hai hoạt tải nên ta chọn dầm biên có tỉnh tải giai đoạn hai hoạt tải lớn dầm để kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng Ứng suất nén cho phép: Ứng suất kéo cho phép: fnS = 0, 45.f 'c = 0,45 × 40 = 18MPa fkS = 0,5 f 'c = 0,5 40 = 3,162MPa Xét mặt cắt V-V: Mômen trọng lượng thân dầm: MDC1 = 682073437,5 Nmm Mômen mặt cầu: MDC2 = 232903125 Nmm Mômen lan can: MDC3 = 308953125Nmm Mômen lớp phủ: MDW = 76525312,5 Nmm Mômen hoạt tải: MLL = 936844312,5 Nmm Cường độ truyền vào cáp ( sau mát): SVTH: Lê Huy Lực Trang: 58 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương fpf = 0,74.fpu - ∆fpT = 0,74.1860 - 122,107 = 1254,293MPa Lực truyền vào cáp là: Pf = fpf × A ps = 1254, 293.3455 = 4333582,315N Độ lệch tâm trọng tâm cáp so với mép dầm e(trong giai đoạn sử dụng) e=dps – ytg = 628 – 390,977 = 237,023 mm Thớ trên: ft = -Pf Pf e M + M DC2 M + M DW + M LL + y tg - DC1 y tg - DC3 y tc Ag Ig Ig IC -4333582,315 4333582,315.237,023 682073437,5+ 232903125 + 390,977 390,977 592419 33684835653 33684835653 308953125 + 76525312,5 + 936844312,5 282,807 65705578369 = -12,72MPa = ft = 12, 72 < fns = 18MPa Thoả điều kiện Thớ dưới: fb = -Pf Pf × e M + M DC2 M + M DW + M LL × y bg + DC1 × y bg + DC3 × y bc Ag Ig Ig IC -4333582,315 4333582,315.237,023 68207347,5+ 232903125 359,023+ 359,023 592419 33684835653 33684835653 682073437,5+ 76525312,5 + 936844312,5 + 467,193 65705578369 = -3,01 MPa = S → fb = 3, 01 < fk = 3.162MPa Thoả mãn 9.3 Kiểm tra dầm TTGH cường độ φ × Mn > Mu SVTH: Lê Huy Lực Trang: 59 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT φ Trong đó: GVHD : Nguyễn Thị Phương = 0.9 – Hệ số sức kháng Mn Mu - Sức kháng uốn danh định thân tiết diện - Mômen ngoại lực tác dụng Xét mặt cắt V-V: Theo tính toán ta có mômen ngoại lực tác dụng là: 2793940309 Nmm Mu = fpy = 1674MPa Cường độ chảy thép DƯL là: fpu = 1860MPa Cường độ kéo dứt thép DƯL là: k = 1,04 - Hệ số k : fpy 1674 ÷ = 1,04 ÷= 0,28 fpu ÷ 1860 β1 = 0,85Hệ số quy đổi vùng nén: 0,05 ( 40 -28 ) = 0,764 Xác định tiết diện quy đổi để tính toán sức kháng danh định dầm + hf= h2+hf0 = 200 + 225 = 425 mm + bf : Diện tích cánh tiết diện quy đổi: A =bf.hf = n.A2 + Af0 Với n tỷ số môđun đàn hồi mặt cầu dầm n=0,837 A =0,837.b2.h2 + bf0.hf0 = 0,837.1000.200+920.225 = 374400 mm →b = f SVTH: Lê Huy Lực A 374400 = = 881mm h 425 f Trang: 60 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Hình 4.8: Tiết diện kiểm tra sức kháng danh định Khoảng cách từ trục trung hòa cuả tiết diện mép là: c= A ps fpu - 0,85.β1 f'c × ( bf - bw ) × h f A 0,85.β1.f'c b w + k ps fpu d ps 3455.1860 -0,85.0,764.40 ( 881- 472 ) 425 3455 0,85.0,764.40.472 + 0,284 .1860 828 = 132mm = Trong đó: dps = dps0+h2= 628+200=828 mm: Khoảng cách từ trọng tâm nhóm cáp đến mép mặt cầu Suy ra: c= 132mm < hf = 425mm Lúc trục trung hòa qua cánh, ta phải tính tiết diện hình chữ nhật có kính thước : 881x950 mm Khoảng cách từ trọng tâm vùng nén đến mép trên: c= A ps fpu 0,85.β1 f'c bf + k = A ps f d ps pu 3455.1860 0,85.0,764.40.881+ 0,284 = 256mm Chiều cao vùng nén là: SVTH: Lê Huy Lực Trang: 61 3455 1860 828 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương a = β1 × c = 0,764 × 256 = 195,584mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa: c 256 = = 0,31 < 0,42 d ps 828 Vậy thoả hàm lượng cốt thép max Cường độ chịu kéo thép DƯL: fps = fpu 1- k c ÷ d ps ÷ = 1860 1- 0,284 = 1697MPa 256 828 ÷ Sức kháng uốn danh định tiết diện: a M n = A ps fps d ps - ÷ 2 195,584 ÷ = 4281308082Nmm = 3455.1697 828- Kiểm φ × M n = 0,9.4281308082 = 3853177274Nmm > M u = 2793940309Nmm tra: Vậy thoả điều kiện sức kháng uốn danh định 9.4 Tính thép móc cẩu dầm - Bố trí thép móc cẩu ϕ32 cách đầu dầm khoảng 700mm (tổng chiều dài dầm 26 m).Bố trí thép móc cẩu dầm sát vị trí đầu dầm để tránh ứng suất kéo nguy hiểm thớ - Lực kéo tác dụng lên vị trí đặt móc cẩu: Fk = SVTH: Lê Huy Lực DC1 52,8 ×L = × 26000 = 686400N 2 Trang: 62 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương - Lực kéo sinh thép móc cẩu: Ft = Fk 686400 = = 343200N 2 - Khả chịu lực thép móc cẩu: Fu = f u × As = 500 × → Fu > Ft π× 322 = 402123,856N Thỏa mãn Kết Luận Nhằm củng cố kiến thức học giúp cho sinh viên nắm bắt thực tiễn, Bộ môn Thiết kế cầu – Khoa Công trình - Trường Đại học Công nghệ Giao Thông Vận Tải giao nhiệm vụ đồ án môn học với mục tiêu đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật xây dựng giao thông đường có chuyên môn, nhanh nhạy công việc, bước đầu làm quen với công việc thực tế sau này, đúc kết kinh nghiệm công việc, để phục vụ tốt công việc công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Đó tất tâm huyết giảng dạy, hướng dẫn tận tình thầy, cô Khoa Công trình Bộ môn Thiết kế cầu nói chung Đồ án hội cho chúng em tiếp cận thực tế, áp dụng lý thuyết học nhà trường với công việc thực tế, hội cho chúng em quan sát học hỏi phong cách,kinh nghiệm làm việc, bước đầu làm quen với công việc kỹ sư cầu đường Đây hội tốt để chúng em có thêm kiến thức tài liệu phục vụ cho nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, tích lũy kiến thức chuyên môn cần thiết đọc làm việc công ty thực tập SVTH: Lê Huy Lực Trang: 63 Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD : Nguyễn Thị Phương Đồ án Thiết kế cầu với công việc bước đầu chọn phương án thi công cầu hợp lí, Thiết lập vẽ sơ cho công trình cầu.Vì trình độ chuyên môn yếu nhiều hạn chế kinh nghiệm thực tế ngồi trường nên đồ án em nhiều thiếu sót Em mong nhận dạy nhiệt tình thầy cô để đồ án em hòan thiện Em xin trân thành cảm ơn! SVTH: Lê Huy Lực Trang: 64 [...]... phng ỏn I MặT CắT DọC CầU tỉ lệ :1/525 26000 300 26000 300 26000 300 26000 13550 1300 2000 1500 300 5704 950 300 150 146800 7500 3500 3500 1500 500 11000 1500 500 MặT BằNG CầU 146800 SVTH: Lờ Huy Lc Trang: 11 300 26000 300 7500 ỏn mụn hc: Thit k cu BTCT GVHD : Nguyn Th Phng Mt ct ngang ti v trớ gia nhp: 11000 500 1500 1500 Lớp BTN dày 7cm 1200 Lớp phủ mặt cầu dày 0.4cm Bản mặt cầu dày 20cm Thụng s... Nguyn Th Phng 1.7.1.2 PHNG N 2: CU DM GIN N Bấ TễNG CT THẫP D NG LC CNG TRC TIT DIN SUPER T (4 NHP 33m ) Mt ct ngang sụng: MặT CắT DọC CầU 7600 500150 33000 300 33000 149400 300 33000 300 33000 150 500 7600 33000 300 33000 500 1500 1500 500 200x6 3500 3500 MặT BằNG CầU 150 Mt ct ngang gia nhp: 2% 2% 2000 2000 2000 Thụng tin cu: Lng dm dc trong MCN n (cỏi) =6cỏi; S nhp cu m (nhp) =4 nhp; Chiu di nhp... SVTH: Lờ Huy Lc Trang: 15 ỏn mụn hc: Thit k cu BTCT Lp bờ tụng nha Th tớch bờ tụng nha 1 nhp : V =0.075x11x26 = 20.02 (m3) Th tớch bờ tụng nha ton cu : V=20.02x5=100.1 (m3) Th tớch, khi lng 1 m cu: Mố CầU Tỉ Lệ : 1/150 500 900 600 2% 2% 1248 7000 11000 5704 500 1500 1050 500 9900 1050 2000 1500 100 +29.00 500 +2.00 1000 2000 1000 500 3000 3000x3=9000 1500 1000 3000 1000 1500 12000 Th tớch bờ tụng ca ... phng ỏn I MặT CắT DọC CầU tỉ lệ :1/525 26000 300 26000 300 26000 300 26000 13550 1300 2000 1500 300 5704 950 300 150 146800 7500 3500 3500 1500 500 11000 1500 500 MặT BằNG CầU 146800 SVTH: Lờ Huy... Phng Mt ct ngang ti v trớ gia nhp: 11000 500 1500 1500 Lớp BTN dày 7cm 1200 Lớp phủ mặt cầu dày 0.4cm Bản mặt cầu dày 20cm Thụng s chớnh ca cu: S lng dm dc MCN n (cỏi) =11 cỏi; S nhp cu m (nhp) =5... Mt ct ngang sụng: MặT CắT DọC CầU 7600 500150 33000 300 33000 149400 300 33000 300 33000 150 500 7600 33000 300 33000 500 1500 1500 500 200x6 3500 3500 MặT BằNG CầU 150 Mt ct ngang gia nhp: 2%