thuyet minh cau nam xong

114 12 0
  • Loading ...
1/114 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 17/04/2018, 11:37

1.LỜI NĨI ĐẦU  Ngày nay, thị Việt Nam giai đoạn phát triển mạnh mẽ, trình thị hóa diễn mạnh mẽ khắp nơi Chính thời gian ngắn, với lượng dân cư lớn tập trung vào đô thị gây nên áp lực lớn cho tổng thể hệ thống giao thông hạ tầng đô thị Việt Nam Nạn kẹt xe thường xuyên xảy lưu lượng giao thông điểm nút giao thông q lớn Chính vậy, chiến lược cải tạo nâng cấp hạ tầng đô thị, nhiều biện pháp lựa chọn, có việc quy hoạch thiết kế đầu tư nút giao thông cầu vượt điểm nút giao thông cắt lớn đô thị Với cần thiết vấn đề trên, chúng em nguời kỹ sư tương lai cần phải trang bị cho kiến thức cần thiết để sau trường góp phần cơng sức vào cơng xây dưng đổi đất nước, cụ thể cơng trình cầu vượt đường Trong q trình học, với đề tài thiết kế cầu vượt đường giả định, phần giúp em làm quen với công việc thiết kế đồ án cơng trình cầu vượt thực tế Được hướng dẫn thầy Cao Văn Lâm , đến em dã hoàn thành đồ án giao Tuy nhiên trình độ hạn chế lần bỡ ngỡ vận dụng kiến thức để thực đồ án nên em không tránh khỏi thiếu sót định Vậy kính mong q thầy cô thông cảm dẫn thêm Cuối cho phép em gởi lời biết ơn chân thành đến thầy Cao Văn Lâm hướng dẫn em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực Lê Quý Bửu Nam Trang: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN I.1 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG: Cầu vượt đường Quốc Lộ 1A đoạn qua An Duơng Vương – Phường Thủy Dương – TX Hương Thủy – TP Huế I.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU I.2.1 Địa hình: Khu vực xây dựng cầu nằm vùng đồng bằng, hai bên đường tương đối phẳng thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi cơng việc tổ chức xây dựng cầu I.2.2 Khí hậu: Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa.Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng năm sau Ngồi chịu ảnh hưởng trực tiếp gió Phơn Tây Nam vào mùa hè I.2.3 Địa chất: Trong trình khảo sát tiến hành khoan thăm dò 17 mũi khoan địa chất xác định lớp địa chất sau: Lớp 1: Cát hạt trung Lớp 2:Cát lẫn sỏi Lớp 3:Sỏi I.3 Điều kiện dân cư, văn hóa xã hội: Cơng trình cầu gần trung tâm thành phố nên dân tới sinh sống tăng đáng kể vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều.Dân cư sống nhiều nghề nghiệp đa dạng buôn bán, kinh doanh dịch vụ du lịch.Bên cạnh có phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp I.4 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu, nhân công: Vật liệu đá: vật liệu đá khai thác mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá vận chuyển đến vị trí thi công đường cách thuận tiện.Đá đảm bảo cường độ kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng khai thác gần vị trí thi cơng, đảm bảo độsạch, cường độ sốlượng Trang: Vật liệu thép:sử dụng loại thép nước thép Thái Nguyên,… loại thép liên doanh thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép lấy đại lý lớn khu vực lân cận Xi mămg: nhà máy xi măng xây dựng tỉnh thành đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng.Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho cơng trình xây dựng thuận lợi, đảm bảo chất lượng số lượng mà u cầu cơng trình đặt Thiết bị cơng nghệ thi cơng: để hòa nhập với phát triển xã hội cạnh tranh theo chế thị trường thời mở cửa, công ty xây dựng cơng trình giao thơng mạnh dạn giới hóa thi cơng, trang bị cho máy móc thiết bị công nghệ thi công đại đáp ứng u cầu xây dựng cơng trình cầu Nhân lực máy móc thi cơng: tỉnh có nhiều cơng ty xây dựng cầu đường có kinh nghiệm thi công Về biên chế tổ chức thi cơng đội xây dựng cầu hồn chỉnh đồng Cán có trình độ tổ chức quản lí, nắm vững kỹ thuật, cơng nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi cơng trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Kết luận: Nhìn chung vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi cơng, tình hình an ninh địa phương thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đề I.5 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU: Nó cửa ngõ phía Nam Huế, mạch máu giao thông quan trọng trung tâm thành phố tỉnh khác, góp phần vào việc giao lưu phát triển kinh tế, 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 kinh tế trọng điểm, nơi giao thơng hàng hóa nội tỉnh, giảm tải cho tuyến đường Quốc lộ 1A Về trị- xã hội:Đảm bảo an ninh quốc phòng khu vực, tiền đề phát triển kinh tế Về du lịch: Tạo điều kiện phát triển tour du lịch gắn liền di tích lịch sữ văn hóa xã hội danh lam thắng cảnh vùng Kết luận:Việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung tỉnh Trang: CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU * CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU II.1 Các tiêu kỹ thuật: Việc tính tốn thiết kế cầu dựa tiêu kỹ thuật sau: -Cầu vượt đường cấp có yêu cầu chiều cao khoảng tĩnh không 4.9m -Khổ cầu: + 2.0,75 m -Tải trọng thiết kế: 0.5HL93 -Đoàn người PL = 3.1 KN/m2 -Chênh cao từ cao độ mặt đường chướng ngại vật đến cao độ mặt đường đầu mố cần thiết kế: H= - Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 2005 II.2 Đề xuất giải pháp kết cấu: II.2.1 Kết cấu thượng a Kết cấu nhịp: * Yêu cầu thiết kế cầu vượt đường cấp với bề rộng đường 12m xe (7m), dải phân cách (0m), đường (2x2,5m) Chiều cao khoảng tĩnh không cầu đảm bảo 4.9m theo tiêu chuẩn đường cấp Với kết cấu nhịp 15m lựa chọn loại kết cấu: • Cầu bê tơng cốt thép dư ứng lực • Cầu dầm bê tơng cốt thép thường Với kết cấu nhịp 22m lựa chọn: • Cầu rỗng sườn • Cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực * Dựa vào u cầu cơng trình về: - Tính kinh tế: kết cấu lựa chọn phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật giá thành xây dựng phải hợp lí - Tính mỹ quan: Vì cầu nằm vị trí cửa ngõ thành phố Huế, nên cầu phải có tính mỹ quan cao - Khả thi công: cầu xây dựng tuyến quốc lộ I thược địa phận TP Huế trung tâm kinh tế miền trung nên có đủ khả cung cấp vật liệu, thiết bị thi công đội ngũ công nhân thi cơng - Thời gian thi cơng: Vì cầu nên tuyến đường quốc lộ I, có mật độ phương tiện lưu thơng lớn nên đòi hỏi thời gian thi công phải ngắn để không làm ảnh hưởng nhiều đến việc lưu thông phương tiện, đảm bảo an toàn cho phương tiện trình thi cơng Từ phân tích trên, đề xuất phương án thiết kế sơ sau: Trang: Phương án 1: Cầu dầm chữ I bê tông cốt thép dự ứng lực Phân nhịp 5x22m Phương án 2: Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực Phân nhịp 7x15m b Lan can tay vịn: Cầu thiết kế dành cho phương tiện xe giới, khơng có phần đường dành cho người nên ta chọn kết cấu lan can tay vịn gồm: chân đế lan can tay vịn BTCT cao 50cm, Mác250 Phần lan can tay vịn làm ống thép tráng kẽm cao 50cm, đáp ứng yêu cầu mặt mỹ quan II.2.2 Kết cấu hạ a Kết cấu mố: Mố cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức kê đỡ kết cấu nhịp, tiếp nhận truyền tải trọng xuống đất, tường chắn đảm bảo ổn định đường đầu cầu Do yêu cầu vượt đường cấp III nên cao độ đáy dầm cầu tối thiểu 4.9m, khổ cầu lớn hạn chế diện tích đất chiếm dụng nên ta áp dụng mố chữ U, mố chữ U cải tiến mố chữa U có tường cánh mỏng Nhưng để đơn gian rút ngắn thời gian cho q trình thi cơng tiết kiệm vật liệu ta lựa chọn mố chữ U cải tiến b Kết cấu trụ cầu: Trụ cầu phận quan trọng cơng trình cầu, có chức kê đỡ truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống kết cấu móng Ở yêu cầu cơng trình nên trụ cầu phải có chiều cao 5m Ở ta dụng kết cấu trụ sau: • Kết cấu trụ nặng • Kết cấu trụ cột Để đảm bảo độ bền vững kếu cấu, tính thẩm mỹ tính kinh tế cơng trình ta chọn kết cấu trụ cột c Kết cấu móng: Móng bệ phận quan trọng cơng trình cầu, chịu tồn tải trọng từ kết cấu nhịp, mố trụ truyền xuống Ở tải trọng kết cấu nhịp mố trụ cầu lơn, địa chất địa điểm xây dựng tốt nên ta áp dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi, móng cọc đóng móng cọc ép II.3 DIỄN GIÃI TỪNG PHƯƠNG ÁN: • PHƯƠNG ÁN 1: Cầu dầm chữ I bê tông cốt thép dự ứng lực Phân nhịp 5x22m II.3.1 Kết cấu nhịp: -Kết cấu gồm nhịp giản đơn BTCT DƯL với cường độ bê tông f’c=30 MPa, tiết diện chữ I, mặt cắt ngang gồm dầm chủ, khoảng cách dầm 2m, bố trí dầm ngang gối nhịp - Sơ kích thước chi tiết dầm: + Dựa theo tiêu chuẩn 22TCVN 272-05 ta có chiều cao dầm tối thiểu: H= 1/20 L = 1/20 22= 1.1 (m) => chọn H = 1.1m Trang: + Dựa vào hướng dẫn giảng viên mơn; sách “các ví dụ tính tốn dầm chữ I,T super T BTCT DƯL theo tiêu chuẩn 22TCVN 272-05” GS.TS Nguyễn Viết Trung, PGS.TS Hoàng Hà, ThS Đào Duy Lâm kinh nghiệm anh chị khóa trước, chọn sơ kích thước dầm sau: 800 800 300 250 200 200 600 600 2000 1100 Hình 2.1: Tiết diện mặt cắt dầm dầm đầu dầm Hình 2.2: Chi tiết đoạn vút đầu dầm Hình 2.3: Chi tiết mặt cắt ngang cầu II.3.2 Bản mặt cầu II.3.2.1 Số liệu chọn: - Theo 22TCN272 – 05 chiều dày tối thiểu mặt cầu không nhỏ 175mm ( không kể lớp hao mòn ) – điều 9.7.1.1 Khi chọn chiều dày phải cộng thêm lớp hao mòn 15mm Đối với hẫng dầm cùng, chiều dày phải cộng thêm 25mm – điều 13.7.3.5.1 - Chiều dày lớp lại sau: + Lớp phòng nước chọn 0.4cm ( dùng redcon ) + Lớp bê tông nhựa dày 7cm ( bt atphan mac 15 ) + Lớp mui luyện dày 13cm MCN cầu để tạo độ dốc ngang Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% mặt cầu tiến hành việc cho chênh gối dầm I kê lên trụ mố mà không cần tạo độ chênh mặt cầu Trang: II.3.2.2 Tính tốn thơng số sơ bộ: - Dung trọng bê tông ximăng 2,4 T/m3 - Dung trọng bê tông ximăng 2,25 T/m3 - Dung trọng cốt thép 7,85 T/m3 - Thể tích mặt cầu: 0.2x22x14 + 2x0.5x0.7x0.08x22= 62.832 m3  Khối lượng mặt cầu: 62.832 x 2.4= 150.8 T - Thể tích lớp BT nhựa Vas = Apmc x 22 = 13 x 0.07 x 22= 20,02 m3 - Khối lượng lớp BT nhựa Gas = Vas x 2,25 = 45,045 T - Khối lượng lớp phòng nước dày 0,4 cm: 0,004 x 22 x 12 x 1.1= 1.16 T - Khối lượng lớp tạo độ dốc 2%: 0.02 x 5.5 x 0.5 x 5.5 x x 22 x 2.2= 29.282 T  Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 87.303 T 80 100 II.3.2.3 Tấm đan 1400 Cấu tạo đan hình vẽ: + Khối lượng đan BTCT: 1,4 x 0.08 x x 2.5= 0.28 T + Trọng lượng đan cho nhịp 22m: 22 x x 0.28= 30.8 T II.3.3 Lan can: R3 500 600 - 500 - Vì khơng có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả chống lại lực va xe, thông số kĩ thuật cho hình vẽ: + Với diện tích phần bệ Ab = 500 x 500 – 2, liên lục bên cầu + Diện tích phần trụ: At = 60000 mm2 , trụ cách 2.6m, tổng số lượng trụ 23 trụ + Thể tích bê tơng Vcp = 0,179314 x 22 x + 0,06 x 23 x = 10,65 m3 + Hàm lượng cốt thép lan can chiếm kp = 1,5% + Ta tích cốt thép lan can : Vsp = Vp x kp = 10,65 x 1,5% = 0,16 m3 + Khối lượng cốt thép lan can là: Gsp= Vsp x γs= 0,16 x 7,85 = 1,256 T + Thể tích bê tơng lan can: Vcp= Vcp - Vsp = 10,65 – 0,16 = 10,49 m3 Trang: + Khối lượng bê tông lan can: Gcp= Vcp x γc = 10,49 x 2,4= 25,176 T + Vậy, khối lượng toàn lan can là: Gp= Gsp + Gcp= 1,256 + 25,176=26,432 T II.3.4 Dầm chủ: 800 800 250 200 300 200 600 600 2000 II.3.4.1 Cấu tạo dầm chủ: + Với khổ cầu 9+2 x 0,75 ta chọn bề rộng cầu: B= + 2x0,75 + 2x0,25 + 2x0,5= 12,0 m + Chọn số lượng dầm chủ : n= dầm + Chọn loại dầm chữ I + Do khoảng cách dầm chủ: S= B/n = 12/6 = 2m  Chọn S= 2m + Khoảng cách từ dầm chủ đến cách hẫng: Sk= 1m + Chiều cao tối thiểu dầm chủ: Hg= 1/20 x Lnhịp = 1/20 x 22 = 1,1 m + Chiều dài đoạn vút nguyên: chọn Lbhgr= 1,5 m + Chiều dài đoạn vút xiên dầm: Lbhsk= 0,5 Hg = 0,5x1,1 = 0,55 m II.3.4.2 Tính khối lượng dầm chủ Từ kích thước chọn ta có: + Diện tích mặt cắt ngang dầm: 0,457 m2 + Diện tích mặt cắt ngang đầu dầm: 0,568 m2 + Thể tích dầm chưa tính đoạn vút: Vg1= 0,457x ( 22 – 2x 1,5 – 2x0,55 ) = 8,18 m3 + Thể tích đoạn vút hai bên dầm: Vbhgr = 2x0,568x1,5= 1,704 m3 + Thể tích đoạn vút xiên: Vbhsk= x Lbhsk x (0,457 + 0,568 )/2 = 2x0,55x (0,457 + 0,568 )/2 = 0,564 m3 + Thể tích tồn đoạn vút dầm I: Vbh= Vbhgr + Vbhsk= 1,704 + 0,564 = 2,268 m3 + Thể tích dầm I: Vg= Vg1 + Vbh = 8,18 + 2,268= 10,448 m3 + Hàm lượng cốt thép theo thể tích dầm là: kp= 300kg/1m3 BT + Khối lượng cốt thép dầm chính: Gsg= Vg x kp= 10,448x300x10-3= 3,134 T  Thể tích cốt thép: Vsg= Gsg / γc= 3,134/ 7,85= 0,4 m3 Trang: + Thể tích bê tơng dầm chính: Vcg= Vg - Vsg= 10,448 – 0,4= 10,048 m3 + Khối lượng bê tông dầm chính: Gcg= Vcg x γc= 10,048x2,4= 24,115 T + Khối lượng tồn dầm là: Gg=Gsg+Gcg= 3,134 + 24,115= 27,249T II.3.5 Dầm ngang: II.3.5.1 Chọn số dầm ngang: Dầm ngang bố trí vị trí : hai đầu dầm cầu, L/2 Số lượng dầm ngang : 15 dầm II.3.5.2 Tính tốn thơng số sơ bộ: Các thơng số dầm ngang thể hình sau: 200 1400 200 1100 1580 120 190 1200 300 Nhịp Dầm 1400 Đầu Dầm + Bề rộng dầm ngang 20cm + Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí nhịp dầm : 2,66m2 + Diện tích mặt cắt ngang dầm vị trí đầu dầm :2,444m2 + Thể tích dầm ngang vị nhịp dầm : 0.2×2,66= 0,532m3 +Thể tích dầm ngang vị đầu dầm : 0.2×2.444 = 0.4888m3 =>Tổng thể tích dầm ngang : 0.532×5+ 0.4888×10 = 7.548m3 + Hàm lượng cốt thép theo thể tích dầm ngang 300kg/1m3BT + Khối lượng cốt thép dầm chính: Gshb = Vhb× kp = 300×10–3×7.548 = 2.2644T =>Thể tích cốt thép: Vshb = Gshb÷ γc = 2.2644 : 7.85= 0.29m3 + Thể tích bê tơng dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 7.548 ˗ 0.29= 7.258m3 + Khối lượng bê tông dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 7.258×2.4 =17.42 T + Khối lượng toàn dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb= 2.2644 + 17.42= 19.684 T Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần nhịp 22m : STT Hạng mục Số lượng Tổng khối lượng (T) Lan can, tay vịn (hàng) 26.432 Các lớp phủ mặt cầu 87.303 Bản mặt cầu 150.8 Tấm đan 30.8 Dầm ngang 15 19.684 Trang: Tổng cộng (1 nhịp) Dầm chủ 163.494 478.513 III Mố Và Trụ Cầu: III.1 Mố: Vì mố có kích thước giống tải trọng tác dụng lên mố nên tau tính tốn cho mố mố tính thương tự - Dầm kê lên mố dầm có nhịp 22m, chọn mố chữ U cải tiến có kích thước cho hình vẽ sau: 500 900 200 1200 4000 500 13000 500 400 11200 400 400 3200 1000 10% 400 1500 1500 4400 Tính khối lượng mố sau: + Phần thân mố tường đỉnh: V1= 4.79 x 12= 57.48 m3 + Phần tường cánh: ( dày 0.4m ) V2= 2x0.4x16.12 = 12.896 m3 + Phần đá kê gối: V3= 0.2x0.8x0.8x6=0.768 m3 + Phần bệ mố: V4= 1.5x4x13= 78 m3 + Tổng thể tích tồn mố: Vab= I = 149.144 m3 + Theo thống kê hàm lượng cốt thép mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT =>Từ ta có: + Khối lượng cốt thép mố: Gsab = 200×10–3×149.144 = 29.83T + Thể tích BT mố:Vcab = Vab- Vsab = 149.144- 29.83 ÷7.85 = 145.344m3 + Khối lượng BT mố:Gcab = Vcab.γc =145.344×2.4 = 348.826T +Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 348.826 + 29.83= 445.213T III.2 Trụ cầu: Chọn kích thước trụ cầu hình vẽ: Trang: 10 • MPL+LL: mô men trọng lượng thân hoạt tải MPL+LL = 982.517 kN.m =982517kNmm • Atd: diện tích tiết diện mặt cắt dầm I giai đoạn • Stdd , Stdt : Mô ment kháng uốn thớ thớ giai đoạn I • Stdd ' , Stdt ' : Mô ment kháng uốn thớ thớ tiết diện giai đoạn II • e0: độ lệch tâm trọng tâm bó cáp dự ứng lực đến trục trung hoà tiết diện giai đoạn I: tính Kết tính toán kiểm tra ứng suất giai đoạn khai thác sử dụng: Mặt cắt Fps (kN) MDC1 (kN.mm) MDC2 (kN.mm) MDC3+DW (kN.mm) MLL+PL (kN.mm) Atd (mm2 ) Stdd (mm3) Stdt (mm3) Stdd' (mm3) Stdt' (mm3) e0 (mm) fd (Mpa) ft (Mpa) Gối 3740.7 0 0 593060 88567170.53 96676737.16 157303370.8 451612903.2 176.17 -13.75 0.51 Giữa nhịp 3690.1 708588 653767.2 492800 982517 440606 85822262.94 80858869.23 146994615 474401127.3 303.36 4.49 -14.49 ► So sánh với điều kiện ta có : + Mặt cắt l/2 : Tồn bồ tiết diện chịu nén • f t = 14.49 MPa p [ f c ] = 18 MPa → f d Thỏa mãn = 4.49MPa p [ f ] = 18 MPa → c • Thỏa mãn + Mặt cắt gối : Toàn bồ tiết diện chịu nén • f t = 13, 75MPa p [ f c ] = 18 MPa → Thỏa mãn f d = 0,51MPa p [ f ] = 18 MPa → c • Thỏa mãn 6.Kiểm tra độ võng + Biến dạng tải trọng khai thác lớn gây hư hỏng lớp mặt cầu, nứt cục mặt cầu… Gây cảm giác khơng an tồn cho người lái xe Để hạn chế điều này, quy trình kiến nghị sau: Trang: 100 ∆≤ l 800 + Độ võng hoạt tải dầm, đơn giản  Xét mặt cắt nhịp + Khi tính độ võng hoạt tải ta xét trường hợp: • Một xe thiết kế (có xét IM) ∆1 • 25% xe thiết kế tải trọng ∆ ∆ l / = max( ∆1 , ∆ ) ≤ → 6.1 Trường hợp xe thiết kế + Ta có : ∆x = l 800 Pb i ix (l − bi2 − x ) × E × I td × l Với mặt cắt nhịp : x= l 2; M Pi = g LL (1 + IM ).145(hoac35) Trong đó: • gMLL hệ số phân bố ngang hoạt tải ô tô tính độ võng M g LL = n solan = = = N b sodam • IM hệ số xung kích : IM = 0,25 I = Itd =1.01ì1011 mm4 (Moment tĩnh nhịp tiết diện giai đoạn II) • E = 36056, 59 MPa = 36,057 kN/mm2 => E×I = 1.01×1011 × 36,057 = 3.64×1012 kNmm2 Pi (kN) 145 145 35 x (mm) bi (mm) ∆1i (mm) 10800 6500 10800 10800 10800 15100 Tổng 6.64 8.36 1.48 16.48 + Vậy Độ võng xe tải thiết kế: ∆1 = 16.48 (mm) 4,3m 145kN 4,3m 145kN 35kN bi xi=l/2 21.6 Độ võng xe trục gây dầm 6.2 Trường hợp 25% Xe tải thiết kế Tải trọng ∆ = ∆ 21 + ∆ 22 Trang: 101 + Với ∆ 21 = 0, 25 × ∆1 = 0, 25 ×16.48 = 4.12mm + ∆ 22 = ql (mg LL × 9.3).l (0.6 × 9.3 ×10−3 ).216004 × = × = × = 4.34mm 384 EI 384 3.64 ×1012 384 3.64 × 1012 => ∆ = 4.12 + 4.34 = 8.46mm + Vậy độ võng hoạt tải gây nhịp : ∆l /2 = max ( 16.48;8.46 ) = 16.48mm p l 21600 = = 27 mm 800 800 => Đạt Kiểm toán theo TTGH cường độ (THGHCD1) + TTGH cường độ I phải xem xét để đảm bảo cường độ ổn định cục tổng thể suất tuổi thọ thiết kế kết cấu 7.1 Kiểm tốn theo điều kiện mơ men kháng uốn + Cơng thức kiểm tốn: Mu ≤ Mr=ϕ.Mn Trong đó: • Mr : Sức kháng uốn tính tốn • Mn : Sức kháng uốn danh định • ϕ : Hệ số sức kháng, ϕ= 1,0 kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực (TCN 5.5.4.2.1) + Để chuyển bê tông đổ chỗ thành bê tông dầm tương đương, tỉ số mô đun đàn y II t b2 t2 hf hồi lấy n = 30 / 45 = 0,816 Khi bề rộng hữu hiệu cánh nén tiết diện tương đương b=0,816 × 2000 = 1632mm II II nps x t1 y II d b x b1 ► Xác định Mn (xét mặt cắt nhịp) + Công thức: a a a a hf M n = φ × [ Aps f ps (d p − ) + As f y (d s − ) − A' s f ' y (d ' s − ) + 0,85.β1 f c' (b − bw ).h f ( − )] 2 2 Trong đó: • Aps: Diện tích thép DƯL , Aps= 3355.8 (mm2) • fpu: cường độ chịu kéo quy định cốt thép dự ứng lực(MPa), f pu = 1860 MPa Trang: 102 • fps : ứng suất trung bình cốt thép DƯL sức kháng uốn danh định (Mpa) • dp: Khoảng cách từ thớ nén mép dầm liên hợp đến trọng tâm cốt thép DƯL • As: Diện tích cốt thép chịu kéo khơng DƯL (mm2): As= • fy: Giới hạn chảy quy định cốt thép chịu kéo không DƯL (Mpa) • ds: Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo khơng DƯL (mm) • A's: Diện tích cốt thép chịu nén khơng DƯL (mm2); A's = • f'y: Giới hạn chảy quy định cốt thép chịu nén khơng DƯL (Mpa) • d's: Khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt nén chịu kéo khơng DƯL (mm) • f'c: Cường độ quy định BT tuổi 28 ngày (Mpa); f'c= 45 (MPa) • b: Bề rộng mặt chịu nén cấu kiện (mm); b= 1632 (mm) • bw: Chiều dày bụng đường kính tiết diện tròn (mm); bw=200(mm) • β1: Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, với BT có cường độ > 28MPa hệ số β1 giảm theo tỉ lệ 0,05 cho Mpa vượt 28 Mpa: 0,85 − 45 − 28 × 0, 05 = 0, 73 β1= • hf: Chiều dày cánh chịu nén, ta lấy chiều dày 200mm • a=c.β1: Chiều dày khối ứng suất tương đương (mm) + Ta bỏ qua cốt thép thường thớ chịu nén thớ chịu kéo nên công thức viết lại a a hf M n = φ × [ Aps f ps (d p − ) + − + 0,85 f c' (b − bw ) β1 h f ( − )] 2 sau: ► Xác định dp: d p = h − a ps = 900 + 200 − 133.24 = 966.76mm • aps – Khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trọng tâm cốt thép dự ứng (xét mặt cắt nhịp) ► Xác định c: + Để tính tốn chiều cao vùng chịu nén, trước hết cần xác định trường hợp tính tốn trục trung hòa qua cánh qua sườn dầm Muốn ta giả thiết trục trung hòa mặt cắt qua mép chịu nén + Xét bất đẳng thức: A ps f pu − 0,85β1 f c' (b − bw )h f c= ≥ h f (*) f pu ' 0,85.β1 f C bw + k APS dp Trang: 103 + Các kí hiệu trên, đó: • fpu: cường độ chịu kéo quy định cốt thép dự ứng lực(MPa) • fpy: cường độ chảy thép dự ứng lực(MPa) fpy = 0,9×fpu = 0,9×1860= 1674 (MPa) + Ta dùng loại tao 12,7 có độ tự chùng thấp + Gồm 34 tao + Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : fpu=1860 MPa + Giới hạn chảy : fpy=1674 MPa  f py k = 1, 04 −  f pu   = 1, 04 − 1674 = 0, 28 ÷ 1860 ÷  ( + Ta giả thiết bỏ qua cốt thép thường: Aps f pu − 0,85β1 f c' (b − bw )h f c= 0,85.β1 f bw + k APS ' C f pu ) ≥ h f (*) dp ► Xét Mặt cắt nhịp: + Ta có: c= 3355.8 × 1860 − 0,85 × 0, 73 × 45 × ( 1632 − 200 ) × 200 = −237.44mm p h f = 200mm 1860 0,85 × 0, 73 × 45 × 200 + 0, 28 × 3355.8 × 966.76 + Tức trục trung hòa qua cánh nên c tính lại sau: c= 3355.8 × 1860 Aps f pu 0,85 f c' β1b f + kAps ( f pu / d p ) = 0.85 × 45 × 0.73 × 2000 + 0, 28 × 3355.8 × 1860 966.76 = 108.27mm + Ứng suất bó cốt thép có dính kết:  c f ps = f pu × 1 − k ×  dp   108.27   = 1860 × 1 − 0, 28 ì ữ ữ = 1801.67 ữ 966.76  (Mpa) + Chiều dày khối ứng suất tương đương: a = β × c = 0, 73 ×108.27 = 79.04 (mm) + Sức kháng uốn danh định : M n = Aps f ps (d p - a = 3355.8 ×1801.67 ×  966.76 − 79.04  ×10−6 = 5706.13 )  ÷   (kN.m) + Sức kháng uốn tính tốn: M r = Φ × M n = 1× 5706.13 = 5706.13 (kN.m) CD1 + Mô men lớn theo TTGH cường độ I M l /2 = 4239.411 (KN.m) Mu = 4239.411 kNm ≤ M r = Φ × M n = 1× 5706.13 = 5706.13 (KN.m) => Vậy mặt cắt nhịp thỏa mãn cường độ Trang: 104 ► Kết luận : Vậy dầm đủ khả chịu lực theo TTGH cường độ I 7.2 Kiểm tra giới hạn cốt thép 7.2.1 Giới hạn cốt thép tối đa ► Mặt cắt nhịp: + Coi diện tích cốt thép thường As = 0, ta có: de = Aps f ps d p + As f y d s Aps f ps + As f y d =d p • Vì As = 0, nên e = 966.76 (mm) • de: khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo cốt thép chịu kéo(mm) c 108.27 ≤ 0, 42 = 0.11 d 966.76 e + Điều kiện kiểm tra: hay < 0,42 => thõa mản điều kiện ► Kết luận: Mặt cắt nhịp thoả mãn hàm lượng cốt thép tối đa 7.2.2 Giới hạn cốt thép tối thiểu + Cốt thép tối thiểu phải đảm bảo mômen kháng uốn tính tốn M r phải lớn giá trị nhỏ hai giá trị sau: • 1,2 lần sức kháng nứt: 1,2 M cr • 1,33 lần mơ men tính tốn cần thiết tổ hợp tải trọng cường độ I : 1,33 Mu • Hay ìMn max(1,2Mcr; 1,33Mu) Trong ú: Mcr: sc khỏng nứt xác định sở phân bố ứng suất đàn hồi cường độ chịu kéo uốn, fr (A.5.4.2.6): fr = 0,63× + Theo TCN 5.7.3.6.2-2: fr × f c' = 0, 63 × 45 = 4, 226( MPa) Ig yd Mcr= • yd: khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trục trung hoà(mm), yd = ydII + c = 687.1 + 108.27 = 795.37 mm • Ig: mơ men qn tính dầm chủ tiết diện nhịp giai đoạn liên hợp I td' = 1.01×1011 (mm4) 1.01× 1011 + Suy ra: Mcr= 4,226 × 10-6× 795.37 =536.64 (KN.m) Mu= 4239.411 (KN.m) Trang: 105 max(1,2Mcr; 1,33Mu)=max(1.2×536.64;1.33×4239.411) = 5638.42(KN.m) => Mr = 5706.13 KNm > 5638.42 (KN.m) ► Kết luận: Mặt cắt nhịp thoả mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu 7.3 Tính cốt đai kiểm tốn cắt TTGH cường độ I: TCN 5.8.2 (Lực cắt đầu gối lớn nhất, nên ta xét gối)  Xác định sức kháng cắt danh định:(TCN 5.8.3.3) + Công thức tính sức kháng cắt: Vr=Φ.Vn Trong đó: • Φ: Hệ số sức kháng quy định TCN 5.5.4.2, Φ=0,9 • Vn: sức kháng cắt danh định quy định theo TCN 5.8.3.3 ► Sức kháng cắt danh định, Vn phải xác định : Vn = ( { Vn1 = Vc + VS + V p ;Vn = 0, 25 × fc'bv d v + Vp ) Trong đó: Vc – ứng suất kéo bê tông Vs – cốt thép chịu cắt Vp – thành phần dự ứng lực thẳng đứng bv – bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng bụng nhỏ chiều cao dv xác định Điều 5.8.2.7(mm) Lấy bv = 200mm gối d v – chiều cao chịu cắt có hiệu, khoảng cách từ trọng tâm CT vùng chịu kéo đến trọng tâm CT vùng chịu nén ≥ ( 0.9de 0.72hdầm).Được xác định (A.5.8.2.7) (mm) Vc = 0, 083.β f c' bv d v Tính Vc: + Tại nhịp: a 0.9d e = 0.9 × 966.76 = 870.08mm ≥ 0.72h = 0.72 × 900 = 648mm 79.04 d v = 966.76 − = 927.24mm > 648mm dv = de − Như d v = 927.24 (mm) Ltl Chiều dài truyền lực : = 60 D ps = 60×12.7 = 762 (mm) d v = 927.24 (mm) L d Vì chiều dài truyền lực tl = 762mm) < v = 927.24(mm) ,có thể dùng giá trị toàn phần Tiết diện cắt nguy hiểm: V p Tính VP: V p = ∑ Aps f p sin α Trong đó: Aps: diện tích tao cáp (mm2), Aps= 3355.8 mm2 Trang: 106 fp: ứng suất cáp sau mát, giá trị ứng với mặt cắt f p = 0,7 f pu − ∑ ∆f pt Tại đầu dầm: fp=0.7×1860 –373.3 = 928.7 MPa α : góc lệch cáp theo phương ngang Tại gối: α1 = arctan 545 545 = 4.7 o α = arctan = 3.5o 6600 8800 ; ; o o Vậy : Vp = 3355.8 ×928.7×10–3× (sin 4.7 +sin 3.5 ) = 445.62(kN) + Xác định cự ly cốt thép đai: Cự ly cốt thép ngang không vượt trị số sau : ′ Nếu Vu< 0.1 fc bv dv : s ≤ 0.8 dv ≤ 600mm (5.8.2.7-1) ′ Nếu Vu≥ 0.1 fc bv dv : s ≤ 0.4 dv≤ 300 mm (5.8.2.7-2) Có 0.1×45×200×927.24=834516N = 834.516kN >Vu = 803.925 kN Chọn s ≤ 0.8dv = 0.8×927.24= 741.79 mm s ≤600 chọn thép đai ф 10 –Ứng suất cắt bê tông xác định theo: v= Vu − Φ.V p Φ.bv d v Trong đó: Vu – lực cắt tính tốn, Vu = V CDI = 803.925 (kN) (803.925 − 1× 445.62) ×103 1× 200 × 927.24  v= = 1.93Mpa) v 1.93 = = 0.043 < 0.25 ' f 45 c  f po = f pe + f pc Ep E c Tính fpo : Với : fpo ứng suất cốt thép DUL ứng suất bê tông xung quanh fpe : ứng suất có hiệu bó thép sau trừ tất mát f pe = f pj − ∑ ∆f pt = 0.8 × 1860 − 373.3 = 1114.7 (Mpa) fpc: ứng suất nén bê tông trọng tâm tiết diện sau trừ tất mát + Fpe = + Alh = 945860 (mm2) f pc = − Aps f pe = 3355.8×1114.7 = 3740710.3 (N) 3740710.3 = −3.95 945860 f po = 1114.7 − 3.95 × 197000 = 1091.76 Mpa 33915 Trang: 107 Theo A5.8.3.4.2–2, ứng biến cốt thép phía chịu kéo uốn cấu kiện: Ứng biến dọc cốt thép phía chịu uốn: εx = ( M u / d v ) + 0.5Vu cot θ − Aps f po Es As + E p Aps Trong đó: M u – mơ men tính tốn CĐI đoạn cách đầu gối 2.1m M u = 1521.886 (KN.m) CDI V V + u – lực cắt tính tốn CĐI u = V = 655.567 (kN) + + + Es , E p – môdun đàn hồi cốt thép thường thép ứng suất trước As Aps As , – diện tích cốt thép thường ứng suất trước, coi = f + po – ứng suất thép ứng suất trước ứng suất bêtơng xung quanh = + Nu – lực dọc tính tốn lấy dương chịu nén + θ - hệ số sức kháng lấy theo 5.5.4.2 Giả thiết tính với θ = 40o (1521.886 ×106 / 927.24) + 0.5 × 655.567 × cot 40 − 3355.8 × 1091.76 εx = = −3.06 ×10−3 197000 × 3355.8 Vì ε x âm nên giá trị tuyệt đối phải giảm cách nhân với hệ số : ε x = ε x × Fs Es As + E p Aps Fs = Ec Ac + Es As + E p Aps Với , với Ac diện tích bê tơng phía chịu uốn dầm Trong đó: +Ac diện tích bê tơng phía chịu kéo uốn dầm, xác định bê tơng phía h/2(hình A.5.8.3.4.2.3): h=900mm; h/2=450 mm; Ac=250 x 600 + 200 x 210 + (450 – 250)x200 = 232000(mm2); → Fs = 197000 × 3355.8 = 0.08 33915 × 232000 + 197000 × 3355.8 → ε x = -3.06×10-3 × 0.08= -0.24×10-3 v 1.93 = = 0.043 < 0.25 ' −3 ε = − 0.24 × 10 f 45 x c -Dựa vào tra bảng TCN5.8.3.4.2-1, ta có: β θ = 27 , = 6.78 Vc = 0.083 × β × f 'c × b v × d v = 0.083 × 6.78 × 45 × 200 × 927.24 × 10 −3 = 700.06 Mpa +Tính Vs : Sức kháng cắt danh định cốt thép dầm (cốt đai): Av f y d v (cot gθ + cot gα ).sin α Vs = s Trang: 108 Trong đó: Av diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S, đầu dầm bố trí cốt đai Φ 10, nhánh nên: fy giới hạn chảy cốt thép ngang., fy =420MPa s: cự ly cốt thép đai, đầu dầm s = 100 mm α góc nghiêng cốt thép đai so với trục dọc, α =900 Av diện tích cốt thép chịu cắt cự ly s, đầu dầm bố trí cốt đai Φ 10 : Av = 0, 083.β f 'c bv s 200 ×100 = 0.083 × 6.78 × 45 × = 179.76 mm fy 420 β =6.78 góc nghiêng ứng suất nén chéo Tại mặt cắt gối: Vs = 179.76 × 420 × 927.24 × (cot 27 + cot 90) × sin 90 ×10−3 = 1373.94 kN 100 Vậy : Vn1 = Vc + Vs + V p = 700.06 + 1373.94 +445.62 = 2519.62kN Vn = 0, 25 f c' bv d v + VP =0.25×45×200×927.24×10–3+445.62 = 2531.91 kN Vn = min(Vn1;Vn ) = 2519.62kN Vr = 1×2519.62= 2519.62 kN Vu gối Vu=655.567 kN
- Xem thêm -

Xem thêm: thuyet minh cau nam xong, thuyet minh cau nam xong, Để đảm bảo độ bền vững của kếu cấu, tính thẩm mỹ và tính kinh tế của công trình ta chọn kết cấu trụ cột., Móng là bệ phận rất quan trọng trong công trình cầu, chịu toàn bộ tải trọng từ kết cấu nhịp, mố trụ truyền xuống. Ở đây tải trọng của kết cấu nhịp và mố trụ cầu lơn, địa chất tại địa điểm xây dựng tốt nên ta có thể áp dụng kết cấu móng cọc khoan nhồi, món, + Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là 300kg/1m3BT, Bảng tổng kết khối lượng của kết cấu phần dưới :, Tính toán số lượng cọc ở mố và trụ cầu:, Bố trí cọc trong các trụ:, I- Các tiêu chuẩn đánh giá, TÀI LIỆU THAM KHẢO, Tính toán nội lực bản hẩng, 1 Nguyên lý tính toán:, Kiểm tra nứt đối với mômen dương., L = 22 m BẰNG PHƯƠNG PHÁP CĂNG TRƯỚC, II. TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO TĨNH TẢI:, 2 Xác định Mômen do hoạt tải gây ra., Mômen tại các tiết diện do hoạt tải gây ra được tính như sau:, Lực cắt tại các tiết diện do hoạt tải gây ra được tính như sau:, – Cường độ thép theo quy định của thép dự ứng lực:, Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng:

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay