Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m Thiết kế môn học cầu thép f1 thiết kế dầm liên hợp thép bê tông cốt thép chiều dài nhịp 25m
Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm Thiết kế môn học cầu thép F1 S LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ 1.1 Số liệu chung - Quy mô thiết kế: Cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT Quy trình thiết kế: 22TCN 272-05 Chiều dài nhịp: L = 25 m Khổ cầu: 10+2x2m: + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 10 m + Lề người bộ: 2x2,0m: ble = 2,0 m + Chân lan can: 2x0,5m: blc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu: Bcau= 10+2x2+2x0,5 Bcau = 15 m - Hoạt tải thiết kế: HL-93 + 3.10-3 MPa 1.2 Vật liệu chế tạo dầm - Thép chế tạo neo liên hợp: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa - Cốt thép chịu lực mặt cầu: + Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa - Vật liệu bê tông chế tạo mặt cầu: + Cường độ chịu nén bêtông tuổi 28 ngày: = 30 MPa + Trọng lượng riêng bêtông: = 25 kN/m3 + Môđun đàn hồi bêtông: = 29440MPa - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép bon + Giới hạn chảy thép: fy = 345 MPa + Giới hạn kéo đứt thép: fu = 450 MPa + Môđun đàn hồi thép: Es = 200000 MPa - Liên kết dầm: + Liên kết dầm chủ đường hàn + Liên kết mối nối dầm bu lông cường độ cao 1.3 Các hệ số tính tốn NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm - H s ti trng: + Tnh tải giai đoạn I: + Tĩnh tải giai đoạn II: + Hoạt tải HL93 đoàn người: - Hệ số điều chỉnh tải trọng : Hệ số điều chỉnh tải trọng lấy sau: Hệ số Độ dẻo Độ dư Tầm quan trọng = = = = Trạng thái giới hạn Sử dụng không áp dụng 1 Cường độ 1,05 1,05 1,25 0,9 1,5 0,65 1,75 1,0 Mỏi không áp dụng 1 - Hệ số làn: Bề rộng mặt cầu phần xe chạy 10m nên cầu có xe Theo bảng 3.6.1.1.2.1 (22TCN272-05), ta có hệ số xe bảng Hệ số xe không áp dụng kết hợp với hệ số phân bố tải trọng gần trừ dùng qui tắc đòn bẩy, đồng thời không áp dụng cho trạng thái mỏi Số m 1,2 - Hệ số xung kích (1 + IM/100): Chỉ xét hệ số xung kích cho xe tải thiết kế xe hai trục thiết kế không kể lực ly tâm lực hãm.Khơng áp dụng hệ số xung kích cho tải trọng tải trọng người Trạng thái giới hạn Tên hệ số Cường độ Sử dụng Mỏi + IM/100 1,25 1,25 1,15 NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm CU TO KT CU NHP 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều dài tính tốn nhịp: Ltt= Lnh - 2.a Lnh = a = Ltt = 25 m 0,3 m 24,4 m n 2.2 Lựa chọn số dầm chủ mặt cắt ngang - Số dầm chủ : = dầm 2.3 Quy mô mặt cắt ngang cu Vạch sơn Lớ pbê tông asphan dày 5cm Lớ p phòngn c dày 1cm Lớ pmui luyện dày 2cm 2% 2% Vạch sơn Hỡnh Cu to kết cấu nhịp - Các kích thước mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy: + Số xe thiết kế: + Bề rộng lề bộ: + Bề rộng gờ chắn bánh: + Chiều cao gờ chắn bánh: + Bề rộng chân lan can: + Chiều cao chân lan can: + Bề rộng toàn cầu: + Số dầm chủ thiết kế: + Khoảng cách dầm chủ: Bxe nl ble bgc hgc bclc hclc Bcau n S d oe + Chiều dài phần cánh hẫng: = = = = = = = = = = 10m 2x2m 0m 0m 2x0,50m 0,5m 15m dầm 2,5m = 1,25m 2.4 Chiều cao dầm chủ - Chiều cao dầm chủ lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính tốn + Số lượng dầm chủ mặt cắt ngang NGUYỄN THẾ HUY CU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm + Quy mụ ti trọng khai thác - Xác định theo điều kiện cường độ - Xác định theo kinh nghiệm - Ngoài việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng thép có thị trường để tránh việc phải cắt thép cách hợp lý - Trong bước tính tốn sơ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức: H sb � L 30 H sb 24, 0,813m 30 => Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: + Chiều dày cánh trên: + Chiều dảy cánh dưới: + Chiều cao toàn dầm thép: Dw tt tb Hsb = 124 + = 124cm = cm = cm 3+3 = 130 cm 2.5 Cấu tạo bêtơng mặt cầu - Kích thước bêtông mặt cầu xác định theo điều kiện chịu uốn tác dụng tải trọng cục - Chiều dày thường chọn ts = (16 25) cm - Theo quy định 22 TCN 272 - 05 chiều dày bêtơng mặt cầu phải lớn 175 mm, đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực => Ở ta chọn ts = 20 cm - Bản bêtông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả chịu lực dầm tạo chỗ để bố trí neo liên kết - Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: + Chiều dày bê tông: ts = 20 cm + Chiều cao vút bản: th = 12 cm + Bề rộng vút bản: bh = 12 cm + Chiều dài phần cánh hẫng: + Chiều dài phần cánh phía trong: d oe = S/2 = 125 cm 125 cm Hình Cấu tạo bêtơng mặt cầu NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HẦM K48 ThiÕt kÕ môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ Hình Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng: + Chiều cao bụng: Dw = + Chiều dày bụng: tw = - Cấu tạo cánh hay cánh chịu nén: + Bề rộng cánh chịu nén: bc = + Số tập bản: n = + Chiều dày bản: t = + Tổng chiều dày cánh chịu nén: tc = - Cấu tạo cánh hay cánh chịu kéo: + Bề rộng cánh chịu kéo: bt = + Số tập bản: n = + Chiều dày bản: t = + Tổng chiều dày cánh chịu kéo: tt = - Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = - Cấu tạo bêtông: + Chiều dày bêtông: ts = + Chiều cao vút bản: th = - Chiều cao toàn dầm liên hợp: Hcb = 130+20+12 = NGUYỄN THẾ HUY 124 cm 2,4 cm 30cm tập cm cm 50cm tập cm cm 130 cm 20cm 12cm 162 cm CẦU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm XC NH CC C TRNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ đỡ Trong trường hợp dầm làm việc theo giai đoạn: Hình 4: Thi cơng kết cấu nhịp theo phương pháp lao kéo dọc - Mặt cắt làm việc: Hình 5a Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn I - Giai đoạn I: Sau thi cơng xong dầm thép + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt dầm thép + Tải trọng tính tốn: Trọng lượng thân dầm NGUYỄN THẾ HUY CU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm Trng lng h liờn kết dọc hệ liên kết ngang Trọng lượng bêtông phần bêtông đổ với - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp thép BTCT + Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT + Tải trọng tính tốn: Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh Hoạt tải Hình 5b Mặt cắt dầm tính tốn giai đoạn II 3.1.2 Trường hợp - Cầu dầm liên hợp thi công phương pháp lắp ghép đà giáo cố định có trụ tạm đỡ Hình Thi cơng kết cấu nhịp đà giáo cố định NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HẦM K48 ThiÕt kÕ m«n häc Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm - Giai on 1: Trong q trình thi cơng tồn trọng lượng kết cấu nhịp tải trọng thi công đà giáo chịu, giai đoạn mặt cắt chưa làm việc - Giai đoạn 2: Sau dỡ đà giáo trọng lượng kết cấu nhịp truyền lên dầm chủ, mặt cắt làm việc giai đoạn mặt cắt liên hợp Như tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải Kết luận: Giả thiết cầu thi công phương pháp lắp ghép cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn trường hợp 3.2 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I: Khi thi công xong dầm thép đổ bêtông mặt cầu, nhiên dầm thép bêtông chưa tạo hiệu ứng liên hợp Hình Mặt cắt dầm giai đoạn I - Mặt cắt tính tốn mặt cắt dầm thép: - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên): ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 30.3 + 130.2,4 + 50.3 = 537,6cm2 - Xác định mômen tĩnh mặt cắt trục 0-0 qua đáy dầm thép: 3� 124 � � � 30.3 � 130 � 124.2, � � 50.3 2� � �2 � =31134cm3 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I: NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cÇu HÇm Y1 So 31134 57,91cm A NC 537,6 - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 130 – – 57,91 = 69,09cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I : Yt1 H sb Y1 130 57,91 72,09cm - Khoảng cách từ mép dầm thép đến trục I-I: Yb1 Y1 57,91cm - Xác định mômen quán tính mặt cắt dầm TTH I-I: + Mơmen qn tính bụng: 2 t w D3w 124 �D w � 2,4.124 � � Iw t w D w � t t Y1 � 2,4.124.� 57,91� 12 12 �2 � �2 � = 396272,2cm + Mômen quán tính cánh chịu nén: 2 b c t 3c t c � 30.33 3� � � Icf bc t c � Hsb Y1 � 30.3.� 130 57,91 � 12 � 12 2� � � = 448495,4cm + Mômen quán tính cánh chịu kéo: 2 b t t 3t 3� � t t � 50.3 � I tf b t t t � Y1 � 50.3.� 57,91 � 12 � 12 2� � � = 477475,6cm + Mơmen qn tính tiết diện dầm thép TTH I-I: INC = Iw + Icf + Itf = 396272,2+448495,4+477475,6= 1322243,13 cm4 - Xác định mômen tĩnh phần mặt cắt dầm thép trục I-I: 3� 130 57,91 3 12080, 46cm3 � 30.3.� 130 57,91 � 2,4 2� � - Mômen quán tính mặt cắt dầm thép trục Oy: Iy t c b3c D w t 3w t t b 3t 3.303 124.2, 43 3.503 38142,85cm 12 12 12 12 12 12 Bảng tổng hợp kết tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm thép giai đoạn I NGUYỄN THẾ HUY CẦU - HẦM K48 ThiÕt kÕ m«n häc Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm Cỏc i lng Diện tích mặt cắt dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt đáy dầm Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dầm thép đến TTH I-I Mơmen qn tính phần bụng Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính phần cánh Mơmen qn tính dầm thép Mơmen tĩnh mặt cắt TTH I-I MMQT mặt cắt dầm trục Oy Kí hiệu ANC So Y1 Iw Icf Itf INc SNc Iy Giá trị 537.6 31134 57.91 72.09 57.91 396272.16 448495.39 477475.58 1322243.13 12080.46 38142.85 Đơn vị cm2 cm3 cm cm cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm4 3.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II 3.3.1 Mặt cắt tính tốn - Giai đoạn II: Khi mặt cầu đạt 80% cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT - Mặt cắt tính tốn là: Mặt cắt liên hợp Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II ĐTHH tiết diện liên hợp Hình Mặt cắt dầm giai đoạn II 3.3.2 Xác định bề rộng tính tốn bêtơng (A.4.6.2.6) NGUYỄN THẾ HUY 10 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm + Chiều dài diện tích phân bố áp lực: Lpb = 36,16+2.(20+8) = 92,16 cm NGUYỄN THẾ HUY 97 CẦU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 15.2.2 Chiu di tớnh toỏn ca - Chiều dài tính tốn theo phương dọc cầu: theo cấu tạo kê dầm chủ, không kê lên hệ liên kết ngang chiều dài tính tốn theo phương dọc cầu với chiều dài nhịp: L = 24,4 m = 2440 cm - Chiều dài nhịp tính tốn bêtông theo phương ngang cầu (S) xác định sau : + Với đúc liền khối kê nhiều dầm: S = 250 cm + Với hẫng: S = 125 cm - Tỉ lệ chiều dài tính tốn : L 2440 9,76 1,5 S 250 => Bản làm việc theo phương 15.2.3 Bề rộng tính tốn dải - Bản mặt cầu tính tốn theo điều kiện làm việc phương theo lý thuyết dải tương đương - Khi chịu hoạt tải, chiều rộng làm việc dải (bản liên tục) đúc chỗ, đúc sẵn căng sau SW xác định sau: + Khi tính mơmen dương: SW = 660 + 0,55.S = 660 + 0,55.2500 = 2035 mm = 2,035m + Khi tính mơmen âm: SW = 1220 + 0,25.S = 1220 + 0,25.2500 = 1845mm= 1,845m - Bản hẫng coi dải đầu ngàm vào dầm chủ, đầu tự có chiều rộng làm việc bằng: SW = 1140 + 0,833.X = 1140+ 0,833.450 = 1515mm = 1,515m Với X: khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tới gối bản, X = 450 mm 15.2.4 Xác định nội lực (bản liên tục) 15.2.4.1 Nội lực chịu mơmen dương - Sơ đồ tính tốn: Dầm liên tục kê gối cứng dầm chủ: Hình 45 : Sơ đồ tính mặt cầu NGUYỄN THẾ HUY 98 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kÕ môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm - Đường ảnh hưởng mômen dương mặt cắt nhịp: 1.8m Hình 46: ĐAH mơmen dương mặt cắt nhịp + Diện tích ĐAH dương : M 0,42353 + Diện tích ĐAH âm : M 0, 20484 + Tổng diện tích ĐAH : M 0,21869 - Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt nhịp: 1.8m Hình 47: ĐAH lực cắt mặt cắt nhịp + Diện tích ĐAH dương : v 1,30404 + Diện tích ĐAH âm : v 0,20404 + Tổng diện tích ĐAH : v 1,10000 - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Bề rộng tính tốn dải bản: bs = 2,035m + Chiều dày bản: ts = 0,2m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As = 2,035 0,2 = 0,407m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc = 8cm = 0,08m + Tĩnh tải dải bản: DC tc c A s 25.0,407 10,175kN / m + Tĩnh tải dải cua lớp phủ mặt cầu: DWtc a bs h mc 23.2,035.0,08 3,74kN / m - Nội lực trọng lượng thân bản: NGUYỄN THẾ HUY 99 CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu HÇm + Mơmen: M tc DC tc M 10,175.0,21869 2,23kN.m M tt 1.M tc 1,25.2,23 2,78kN.m + Lực cắt: Vtc DC tc V 10,175.1,10000 11,19kN Vtt 1.Vtc 1,25.11,19 13,99kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mômen: M tc DWtc M 3,74.0,21869 0,82kN.m M tt M tc 1,5.0,82 1,23kN.m + Lực cắt: Vtc DWtc V 3,74.1,10000 4,12kN Vtt Vtc 1,5.4,12 6,18kN - Nội lực xe tải: Xếp tải lên ĐAH Các đại lượng Bánh xe Bánh xe Bánh xe Bánh xe Tổng P kN 72.50 72.50 72.50 72.50 3 M tc yM 1.75 1.75 1.75 1.75 kN.m 0.377 27.33 -0.065 -4.71 0.00 0.00 0.00 0.00 22.62 M tt kN.m 47.83 -8.25 0.00 0.00 39.59 yV 1.000 0.181 0.00 0.00 Vtc Vtt kN 72.50 13.12 0.00 0.00 85.62 kN 126.88 22.96 0.00 0.00 149.84 - Tổng hợp nội lực chịu mômen dương: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do hoạt tải Tổng NGUYỄN THẾ HUY Tải trọng 10.18 3.74 truck M tc M tt Vtc Vtt kN.m 2.23 0.82 22.62 25.66 kN.m 2.78 1.23 39.59 43.59 kN 11.19 4.12 85.62 100.93 kN 13.99 6.18 149.84 170.01 100 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 15.2.4.2 Nội lực chịu mômen âm - Đường ảnh hưởng mômen âm mặt cắt nhịp: 1.8m 1.2m 1.8m Hình 48: ĐAH mơmen âm mặt cắt nhịp + Diện tích ĐAH dương : M 0,15118 + Diện tích ĐAH âm : M 0,53549 + Tổng diện tích ĐAH : M 0,38431 - Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt gối: 1.8m Hình 49: ĐAH lực cắt mặt cắt nhịp + Diện tích ĐAH dương : v 1,30404 + Diện tích ĐAH âm : v 0,20404 + Tổng diện tích ĐAH : v 1,10000 - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Bề rộng tính toán dải bản: bs = 1,845m + Chiều dày bản: ts = 0,2m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As = 1,845.0,2 = 0,369 m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc = 8cm = 0,08m + Tĩnh tải dải bản: DC tc c A s 25.0,369 9,225kN / m + Tĩnh tải dải cua lớp phủ mặt cầu: DWtc a bs h mc 23.1,845.0,08 3,39kN / m NGUYỄN THẾ HUY 101 CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu HÇm - Nội lực trọng lượng thân bản: + Mômen: M tc DC tc M 9,225.(0,38431) 3,55kN.m M tt 1.M tc 1,25.(3,55) 4,43kN.m + Lực cắt: Vtc DC tc V 9, 225.1,10000 10,15kN Vtt 1.Vtc 1,25.10,15 12,68kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mômen: M tc DWtc M 3,99.( 0,38431) 1,30kN.m M tt M tc 1,5.(1,30) 1,96kN.m + Lực cắt: Vtc DWtc V 3,99.1,10000 3,73kN Vtt Vtc 1,5.3,73 5,60kN - Nội lực xe tải: Xếp tải lên ĐAH Các đại lượng Bánh xe Bánh xe Bánh xe Bánh xe Tổng P kN 72.50 72.50 72.50 72.50 3 M tc yM 1.75 1.75 1.75 1.75 M tt kN.m kN.m -0.177 -12.83 -22.46 -0.176 -12.76 -22.33 -0.044 -3.19 -5.58 0.020 1.45 2.54 -27.33 -47.83 yV 1.000 0.181 0.00 0.00 Vtc Vtt kN 72.50 13.12 0.00 0.00 85.62 kN 126.88 22.96 0.00 0.00 149.84 - Tổng hợp nội lực chịu mômen dương: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do hoạt tải Tổng NGUYỄN THẾ HUY Tải trọng 9.23 3.39 truck M tc M tt Vtc Vtt kN.m -3.55 -1.30 -27.33 -32.18 kN.m -4.43 -1.96 -47.83 -54.22 kN 10.15 3.73 85.62 99.50 kN 12.68 5.60 149.84 168.13 102 CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cÇu HÇm 15.2.4.3 Xác định nội lực hẫng - Sơ đồ tính: Dầm ngang cơng xon Plc Pb DC,DW Hình 50: Sơ đồ tính hẫng - Xác định tĩnh tải tác dụng lên bản: + Chiều dài tính tốn: Ltt = 1,25m + Bề rộng tính tốn bản: bs = 1,51m + Chiều dày bản: ts = 0,2m + Diện tích mặt cắt ngang bản: As= 1,51.0,2 = 0,303m2 + Chiều dày lớp phủ mặt cầu: hmc= 0,08m + Tĩnh tải dải bản: DC tc c A s 25.0,303 7,57kN / m + Tĩnh tải dải lớp phủ mặt cầu: DWtc a bs h mc 23.1,51.0,08 4,18kN / m + Trọng lượng lan can: Trọng lượng chân lan can dải đều: qlc = 1,56kN/m Trọng lượng lan can dải đều: qclc = 0,1kN/m => Trọng lượng chân lan can + lan can phạm vi tính tốn: Plc = (0,1+1,56).1,51 = 2,52kN - Nội lực trọng lượng thân bản: + Mômen: l12 1,252 M tc DC tc 7,57 5,92kN.m 2 M tt 1.M tc 1,25.5,92 7, 40kN.m + Lực cắt: Vtc DC tc l1 7,57.1,25 9,47kN Vtt 1.Vtc 1,25.9, 47 11,83kN - Nội lực trọng lượng lớp phủ mặt cầu: + Mômen: NGUYỄN THẾ HUY 103 CẦU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm l 22 (1,25 0,5)2 M tc DWtc 4,18 1,18kN.m 2 M tt M tc 1,5.1,18 1,76kN.m + Lực cắt: Vtc DWtc l 4,18.(1,25-0,5) 3,14kN Vtt Vtc 1,5.3,14 4,70kN - Nội lực trọng lượng lan can: + Mômen: M tc Plc l3 2,52.(1, 25 0,5.0,5) 2,52kN.m M tt M tc 1,5.2,52 3,78kN.m + Lực cắt: Vtc Plc 2,52kN Vtt Vtc 1,5.2,52 3,78kN - Xác định nội lực tải trọng bánh xe + Tải trọng tính tốn: Xe tải thiết kế với tải trọng bánh xe: Pb = 72,5kN + Bánh xe đặt cách chân lan can 30 cm => Khoảng cách từ tim bánh xe đến vị trí ngàm là: a = 125 – 50 – 30 = 45 cm = 0,45m + Nội lực tải trọng bánh xe gây ngàm là: Mômen: M tc Pb a 72,5.0,45 32,63kN.m M tt M tc 1,75.32,63 57,09kN.m Lực cắt: Vtc Pb 72,5kN Vtt Vtc 1,75.72,5 126,88kN - Tổng hợp nội lực tác dụng lên hẫng: Các đại lượng Do trọng lượng Do lớp phủ mặt cầu Do trọng lượng lan can Do hoạt tải Tổng NGUYỄN THẾ HUY Tải trọng 7.57 4.18 2.52 72.50 M tc M tt Vtc Vtt kN.m 5.92 2.52 2.52 32.63 43.58 kN.m 7.40 3.78 3.78 57.09 72.05 kN 9.47 2.52 2.52 72.50 87.00 kN 11.83 3.78 3.78 126.88 146.27 104 CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cÇu HÇm 15.3 Tính tốn bố trí cốt thép 15.3.1 Nội dung tính tốn bố trí cốt thép 15.3.1.1 Tính tốn bố trí cốt thép chịu mơmen - Mặt cắt mặt cầu mặt cắt hình chữ nhật ta dùng cơng thức mặt cắt chữ nhật để tính tốn kiểm duyệt khả chịu lực mặt cắt - Sơ đồ tính : As' Bêtông ch?u nén ds' As'.fy a H ds c c a TTH 10.85.fc'.b.a TTH Mtt As.fy as As b Hình 51: Sơ đồ tính với mặt cắt chữ nhật - Bố trí cốt thép thường chịu kéo chịu nén theo cấu tạo: - Xác định chiều cao vùng chịu nén: + Giả định khoảng cách từ cốt thép thớ đến đáy mặt cắt là: a Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép DƯL đến mép mặt cắt là: dp = H - atp + Lấy tổng mômen trọng tâm cốt thép DƯL ta có: � a� ' M tt 1.0.85.f c' b.a.� d p � A s f y d p d s' A s f y d s d p � 2� 1.0,85.f c' b a 1.0,85.f c' b.d p a M tt A s' f y d p d s' A s f y d s d p => 1.0.85.f c' b A ;B 1.0.85.f c' b.d p ; C M A ' f d d ' A f d d tt s y p s s y s p Đặt: Ta có phương trình bậc sau : A.a B.a C + Giải phương trình bậc hai để tìm chiều cao vùng chịu nén a: a c 1 + Chiều cao vùng chịu nén thực tế: Trong : + Mtt : Mơmen tính tốn tải trọng + As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo NGUYỄN THẾ HUY 105 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm + As’ : Diện tích cốt thép thường chịu nén + ds; ds’: khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo cốt thép chịu nén đến mép bêtông + b: Bề rộng tính tốn mặt cắt + fy : Cường độ cốt thép thường + a,c : Chiều cao phần chịu nén tính tốn lý thuyết mặt cắt + 1 : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất, xác định sau: 1 0,85 với f c' �28MPa 1 28 f 0,85 0,05 ' c ' với 28MPa �f c �56MPa 1 0,65 với f c' �56MPa - Xác định lượng cốt thép DƯL cần bố trí: + Cân phương trình lực theo phương ngang ta có: A ps f ps A s f y A s' f y 0.851.f c' b.a + Hàm lượng cốt thép DƯL cần bố trí: A ps A s' f y 0.851.f c' b.a As f y f ps � � f � c � f ps f pu � k � k 2.� 1.04 py � � � dp � f pu � � �; � � Với: 15.3.1.2 Tính duyệt khả chịu mơmen - Chiều cao vùng chịu nén lý thuyết: A ps f ps A s f y A s' f y c f 0.85.f c' 1.b k.A ps py f pu => Chiều cao vùng chịu nén tính toán: a 1.c - Xác định ứng suất trung bình cốt thép DƯL: � � f � c � f ps f pu � k � k 2.� 1.04 py � � � dp � f pu � � �với � � - Sức kháng uốn danh định mặt cắt: � a� � a� � a� M n A ps f ps � d p � A s f y � d s � A 's f y � d 's � � 2� � 2� � 2� - Sức kháng uốn tính tốn mặt cắt: M r .M n ; với NGUYỄN THẾ HUY 106 CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu HÇm Trong đó: + Aps: Diện tích cốt thép DƯL + dp: Khoảng cách từ thó ngồi chịu nén đến trọng tâm cốt thép DƯL + f c' :Cường độ bêtông mặt cầu tuổi 28 ngày + f pu :Cường độ kéo dứt thép DƯL, + f py :Giới hạn chảy thép DƯL, + : Hệ số sức kháng, lấy 1.0 cấu kiên chịu uốn + b: Bề rộng tính toán mặt cắt f py f pu = 1860 Mpa = 1670 Mpa - Kiểm toán mặt cắt: + Khả chịu lực mặt cắt: M max tt Mr �1,3 �M r M u + Hàm lượng thép: Hàm lượng thép DƯL thép thường phải giới hạn cho c �0, 42 de Với: Trong đó: max + M tt : Mơmen tính tốn lớn tải trọng + Mn, Mr: Sức kháng uốn danh định sức kháng uốn tính tốn + de: Là khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén đến trọng tâm lực kéo thép chịu kéo 15.3.1.3 Tính duyệt khả chịu lực cắt - Cơng thức kiểm tốn: Vu �.Vn Trong đó: + Hệ số sức kháng cắt xác định theo bảng 5.5.2.2-1, 0,9 + Vn: Sức kháng cắt danh định xác định theo quy định điều 5.8.3.2 Vn1 Vc Vs Vp � � � � Vn � � Vn Vn Vp � � + Vc: Khả chịu cắt bêtông, NGUYỄN THẾ HUY Vc 0,083. f c' b v d v 107 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm + Vs: Khả chịu cắt cốt thép đai: A v b v d v cot g cot g sin S + Vp: Thành phần lực ứng suất trước có hiệu hướng lực tác dụng, dương ngược chiều lực cắt Với KCBT thường Vp = + dv: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu + bv: Chiều rộng có hiệu, lấy bề rộng lớn chiều cao dv + S: Cự ly cốt thép đai + : Hệ số khả bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo quuy định Vs điều 5.8.3.4, lấy =2 + : Góc nghiêng ứng suất nén chéo, = 45o + : Góc nghiêng cốt thép đai với trục đo, = 90o + Av: Diện tích cốt thép chịu cắt cự ly S 15.3.2 Bố trí cốt thép đai mặt cầu 15.3.2.1 Bố trí cốt thép 125 Ø16@200 L =14900 76Ø12@200 L =24920 125Ø12 L =14900 NGUYỄN THẾ HUY 108 13Ø12 L =25020 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm Hình 52: Chi tiết cốt thép 15.3.2.2 Kiểm tốn khả chịu lực mặt cắt chịu mômen dương - Bề rộng tính tốn bs = 203,5cm - Chiều cao mặt cắt ts = 20cm - Bảng kiểm toán khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Mu kN.m 43.59 as cm a cm 0.69 atp cm 5.00 h b cm cm 20 203.5 ds As cm cm2 15 11.95 c fps cm cm 0.82 1831.1 dtp c cm cm 15.00 1.16 Ag cm2 4070 fAs' mm 16 Apscan cm2 -3.92 a cm 0.97 atp cm nth' ncan 0.00 fps cm 1819.2 dp cm 15 nl' lưới nbotri 0.00 ds cm 15.00 fAs mm 13 @As' cm 24.19 @Aps cm 0.00 c/ds 0.08 nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 75.3 nl lưới ds' cm @As cm 24.19 As' cm2 0.00 Mr kN.m 67.7 Mr/Mtt Đạt 1.55 Đạt - KiÓm tra lợng cốt thép tối đa: c 0,82 0,08 0, 42 d 15,00 + s => Đạt - Kiểm tốn khả chịu mơmen: Mr 67, 1,55 1,3 M 43,59 u + => Đạt - Bảng kiểm tốn khả chịu cắt: Kí hiệu Vu kN bv cm dv cm Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận 170.0 n 13.00 203.5 Avbt cm2 29.41 14.52 độ 90 0.5 0.1.fc' Vc + bv.dv Vp 1343.0 88624 độ 45 Sbt cm mm 28.0 Vc kN 2685.9 12.0 Vs kN 224.2 Avcần cm2 n nhánh As cm2 0.6 2.00 2.26 Vn Vn Vr kN kN kN 2215.6 2215.6 1994.0 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1994kN > Vu = 170,0kN => Đạt NGUYỄN THẾ HUY 109 CU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 15.3.2.3 Kim toỏn kh chịu lực mặt cắt chịu mômen âm - Bề rộng tính tốn bs = 177cm - Chiều cao mặt cắt ts = 20cm - Bảng kiểm toán khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Mu kN.m 54.22 as cm a cm 0.95 atp cm 5.00 h b cm cm 20 184.5 ds As cm cm2 15 18.10 c fps cm cm 1.14 1820.0 dtp c cm cm 15.00 1.93 Ag cm2 3690 fAs' mm 16 Apscan cm2 -2.96 a cm 1.62 atp dp cm cm 15 ' nth nl' lưới ncan nbotri thanh 0.00 0.00 fps de cm cm 1791.9 15.00 fAs mm 16 @As' cm 21.81 @Aps cm 0.00 c/de 0.13 nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 114.0 nl lưới ds' cm @As cm 21.81 As ' cm2 0.00 Mr kN.m 102.6 Mr/Mtt Đạt 1.89 Đạt - KiÓm tra lợng cốt thép tối đa: c 1,93 0,13 0, 42 de 15,00 + => Đạt - Kiểm tốn khả chịu mơmen: M r 102,60 1,89 1,3 M 54, 22 u + => Đạt - Bảng kiểm tốn khả chịu cắt: Kí hiệu Vu kN bv cm dv cm Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận 168.1 n 13.00 184.5 Avbt cm2 29.41 14.40 độ 90 0.5 Vc + Vp 1207.8 0.1.fc' bv.dv Sbt cm 79704 28.0 Vc kN độ 45 2415.6 mm 12.0 Vs kN 201.6 Avcần cm2 n nhánh As cm2 0.6 2.00 2.26 Vn Vn Vr kN kN kN 1992.6 1992.6 1793.3 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1793,3kN > Vu = 168,1kN => Đạt NGUYỄN THẾ HUY 110 CẦU - HẦM K48 ThiÕt kÕ m«n häc Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 15.3.2.4 Kim toỏn khả chịu lực hẫng - Bề rộng tính tốn bs = 130,66cm - Chiều cao mặt cắt ts = 20cm - Bảng kiểm toán khả chịu cắt mơmen: Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kí hiệu Giá trị Kết luận Mu kN.m 72.05 as cm a cm 1.57 atp cm 5.00 h b Ag atp cm cm cm cm 20 151.5 3029.7 ds As fAs' nth' cm cm2 mm 15 18.10 16 c fps Apscan ncan cm cm cm2 1.88 1793.8 -1.29 0.00 dtp c a fps cm cm cm cm 15.00 2.35 1.97 1777.0 dp cm 15 nl' lưới nbotri 0.00 de cm 15.0 fAs mm 16 @As' cm 17.69 @Aps cm 0.00 c/de 0.16 nth as' cm Aps cm2 0.00 Mn kN.m 114.00 nl lưới ds' cm @As cm 17.69 As' cm2 0.00 Mr kN.m 102.60 Mr/Mtt Đạt 1.42 Đạt - KiĨm tra lỵng cèt thÐp tèi ®a: c 2,35 0,16 0, 42 de 15,00 + => Đạt - Kiểm toán khả chịu mômen: M r 102,6 1, 42 1,3 M 72,05 u + => Đạt - Bảng kiểm tốn khả chịu cắt: Kí hiệ u Giá trị Kí hiệ u Giá trị Kết luậ n Vu kN bv cm dv cm 0.5 Vc + Vp 0.1.fc' bv.dv Sbt cm mm Avcần cm2 n nhánh As cm2 146.3 151.5 14.4 991.7 65442 28.0 12.0 0.5 2.00 2.26 n Avbt cm2 độ độ Vc kN Vs kN Vn kN Vn kN Vr kN 13.00 29.41 90 45 1983.4 165.5 1636.0 1636.0 1472.4 Đạt - Kiểm toán khả chịu cắt: + Vr = 1472,4kN > Vu = 146,3kN => Đạt NGUYỄN THẾ HUY 111 CẦU - HẦM K48 ... Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm 13ỉ12 L =25020 NGUYN TH HUY 13 CU - HM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu Hầm Hỡnh 11 B trớ cốt thép b tông dầm biên - Lưới cốt thép phía trên:... HUY CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cầu HÇm CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP 2.1 Chiều dài tính tốn KCN - Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp: - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: - Chiều. .. 162 cm CẦU - HẦM K48 Thiết kế môn học Cầu Thép F1 Bộ môn cÇu HÇm XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp 3.1.1 Trường hợp 1: Cầu dầm liên hợp