Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế cầu dây văng
Chơng VIIITính toán bản mặt cầu dầm ngang.* * *Phần 1 : Tính toán bản mặt cầuI kích th ớc hình học của mặt cắt dầm chủ I.1 Kích thớc mặt cắt ngang cầuI.2 Cấu tạo bản mặt cầu- Bề rộng bản mặt cầu : B = 16 m . Theo giải pháp kết cấu ngang thì đối với kết cấu mặt cầu có bề rộng 12 < B < 16 m thì phải thiết kế DƯL ngang bản mặt cầu .- Chiều dày bản mặt cầu : hb= 25 cm.- Chiều dài nhịp tính toán bản mặt cầu : L = 1080 cm.- Chiều dài phần cánh hẫng : hhang = 260 cm.I.3 Cấu tạo các lớp kết cấu áo đờng- Lớp bê tông Atphalt : 5 cm.- Lớp bê tông bảo vệ : 3 cm- Lớp chống thấm : 3 cm.- Lớp bê tông mui luyện : 1,03 cm - Chiều dày trung bình lớp phủ mặt cầu : hmc = 12,03 cm.I.4 Nguyên tắc tính toán bản mặt cầu.- Sử dụng phơng pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt cầu BTCT liền khối đúc tại chỗ . (Điều 4.6.2.1.6). - Tiết diện tính toán bản mặt cầu : Khi tính toán thiết kế thì ta tính cho mặt cắt bản có bề rộng b = 100 cm.- Mô hình tính toán bản : tính toán bản mặt cầu theo sơ đồ dầm giản đơn hoặc dầm liên tục với các gối kê là các dầm chủ và giả thiết là các dầm chủ có độ cứng tuyệt đối. Nh vậy có nghĩa là không kể đến hiện tợng ngàm của bản với dầm chủ . Do đó khi tính toán mômen phần giữa của bản thì ta sẽ không xếp tải trọng lên phần ĐAH cánh hẫng để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất, đồng thời khi tính toán mômen âm tại gối đỡ thì không xếp tải trọng lên phần ĐAH ở giữa bản.- Mặt cắt tính toán hiệu ứng lực :+) Tính M+ : tính toán cho mặt cắt giữa nhịp bản.+) Tính M- : tính toán cho mặt cắt gối đỡ (tại vị trí dầm chủ).II Tính toán nội lực bản mặt cầu II.1 tải trọng tính toán bản mặt cầu - Trọng lợng bản thân bản : DC- Trọng lợng phần lan can , gờ chắn bánh : DW1- Trọng lợng lớp phủ mặt cầu : DW2- Hoạt tải : LL ( xếp trên 2 làn tạo hiệu ứng bất lợi nhất).- Tải trọng làn .- Lực xung kích : IM = 25%.- Các tổ hợp tải trọng thiết kế bản :+) Tổ hợp theo trạng thái cờng độ I : để tính toán cờng độ bản.+) Tổ hợp theo trạng thái cờng độ sử dụng : để tính toán chống nứt bản.II.2 Các công thức tính toán nội lực bản mặt cầuII.2.1 - Công thức tính nội lực do tĩnh tảiiiiiiYPSqM +=iiiiiYPSqQ +=Trong đó :+) Mi : Mômen tại tiết diện i. +) Qi : Lực cắt tại tiết diện i.+) q : Tĩnh tải phân bố ngang cầu trên dải rộng 1m.+) Si : Diện tích ĐAH nội lực.+) yi : Tung độ ĐAH tại vị trí đặt lực tập trung.II.2.2 - Công thức tính nội lực do hoạt tải - Bản mặt cầu đợc phân tích theo phơng pháp dải gần đúng đợc quy định trong điều 4.6.2.1.Với dải phân tích là ngang và có chiều dài nhịp tính toán L=91200 mm > 4600 mm . Do đó bản đợc thiết kế với tải trọng xe tải và tải trọng làn thiết kế+) Tải trọng 1 bánh xe là P = 72.5 KN.+) Tải trọng làn : qlàn = 9,3 KN phân bố đều trên chiều rộng b = 3000 mm . Do đó theo phơng ngang cầu thì tải trọng làn tơng ứng với tải trọng dải đều qlan = 3,1 KN/m . Hiệu ứng của tải trọng làn không xét đến lực xung kích.- Khi thiết kế thì theo phơng ngang cầu hoạt tải đợc xếp trên 3 làn và đợc xếp sao cho tạo đợc hiệu ứng bất lợi nhất. Vị trí tâm bánh xe đặt cách mép gờ chắn bánh đợc quy định nh sau :+) Khi tính toán phần cánh hẫng : a = 300 mm+) Khi tính toán các bộ phận khác : a = 600 mm+) Cự ly giữa 2 xe : 1200 mm- Hiệu ứng do hoạt tải bánh xe đợc mô hình nh tải trọng vệt với bề rộng bằng bề rộng của bánh xe cộng với chiều dày của lớp phủ mặt cầu hoặc đợc tính với bề rộng vệt bánh xe b (mm) đợc xác định theo quy định sau đây.+) Khi tính toán phần cánh hẫng : b = 1140 + 0,833.X (mm)+) Khi tinh toán bản kê 2 cạnh :1 - Đối với mômen dơng : b = 660 + 0,55.S.2 - Đối với mômen âm : b = 1220 + 0,25.STrong đó : +) S : Là khoảng cách giữa các gối đỡ , S = 9120 (mm)+) b : Bề rộng dải bánh tơng đơng mômen (mm)- Kết quả tính toán vệt bánh xe tơng đơng nh sau :+) Khi tính toán mômen dơng : b = 660 + 0,55.9120 = 5676 mm =5,676 m+) Khi tính toán mômen âm : b = 1220 + 0,25.9120 = 3500 mm =3,5 m- Nội lực trong bản mặt do hoạt tải đợc tính theo công thức sau : +=iiiiqbYPS Trong đó :+) Si : Nội lực cần tính toán tại mặt cắt i.+) P : Tải trọng 1 bánh xe.+) b : Chiều rộng dải bánh tơng đơng.+) Yi : Tung độ ĐAH tại vị trí đặt bánh xe.+) qi : Tải trọng làn thiết kế.+) i : Diện tích ĐAH nội lực .II.3 tính toán nội lực bản mặt cầu II.3.1 - Các số liệu tính toán - Chiều dài nhịp tính toán bản mặt cầu : Lb = 1080 cm- Chiều dài phần cánh hẫng : Lh =260 cm- Chiều dày bản : hc = 25 cm- Bề rộng tính toán bản : b = 100 cm- Diện tích tiết diện tính toán : Ab = 2500 cm2- Mômen quán tính tiết diện bản : Jb = 130208 cm4- Tĩnh tải dải đều của bản : DCTC = 6,25 KN /m- Tĩnh tải dải đều lớp phủ mặt cầu : DWTC = 2,77 KN /m- Tĩnh tải dải đều lớp phủ lề Ngời đi bộ : DWTC = 2,30 KN /m - Trọng lợng rải đều phần chân lan can ngoài : Plcn = 3 KN- Trọng lợng rải đều phần chân lan can trong : Plct = 1,25 KN- Trọng lợng rải đều tay vịn : PTV = 0,265 KN- Trọng lợng rải đều gờ chắn bánh : Pg = 1,406 KN- Tải trọng bánh xe : Pbanh = 72,5 KN.- Tải trọng làn : qlan = 9,3/3 = 3,1 KN/mII.3.2 - Tính toán giá trị mômen giữa nhịp bản Mg- Sơ đồ tính : Khi tính toán mômen giữa nhịp bản thì để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất ta xếp tải nh sau :qlan= 3.1 KN/mP =72.5KNDC = 6.25 KN/mP =72.5KN P =72.5KN P =72.5KN P =72.5KNP =72.5KNDW = 2.77 KN/mSơ đồ tính toán mômen giữa nhịp bản- Bảng kết quả tính toán giá trị MgTên gọi các đại lợng Kí hiệuTải trọngTung độY Diện tíchMg tcKN.mMg ttKN.ma - Tính Mg do tĩnh tải Do tĩnh tải dải đều của bản DCtc 6.25 10.397 64.98 81.23Do lớp phủ mặt cầu DWtc 2.77 10.397 28.80 43.20Tổng giá trị mômen Mg do tĩnh tải Mg tt 93.78 124.43b - Tính Mg do hoạt tải0.33 1.231.831.831.230.33b 5.67601.4051.531.531.4050Tổng giá trị mômen Mg do hoạt tải Mg ht 116.56 203.97c -Tổng hợp mô men giữa nhịp bản Mg 210.34 328.4II.4.3 - Tính giá trị mômen tại gối Mo- Sơ đồ tính : Khi tính toán mômen gối bản thì để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất ta xếp tải nh sau :+) Chỉ xếp tĩnh tải trên phần diện tích ĐAH âm.+) Do hoạt tải nằm ngoài phần ĐAH mô men gối nên ta không xếp hoạt tải.Pg=1.406KNPlct=1.25KNPlcn=3KNDC = 6.25 KN/mqle = 2.3KN/mSơ đồ tính toán mômen cánh hẫng- Bảng kết quả tính toán giá trị mômen gối Mo Tên gọi các đại lợng KíhiệuTải trọngTung độY Diện tíchMg tcKN.mMg ttKN.ma - Tính Mo do tĩnh tải Do tĩnh tải dải đều của bản DCtc 6.25 5.92 36.98 46.233.241.74Do phần chân lan can ngoài Plcn 3 3.34 10.02 15.033.341.64Do phần chân lan can trong Plct 1.25 1.64 2.05 3.08Do gờ chắn bánh Pg 1.406 0.84 1.18 1.77Tổng giá trị lực Mo do tĩnh tải Mo tt 60.14 80.98b - Tính Mo do hoạt tải3.241.74Tổng giá trị lực Mo do hoạt tải Mo ht 11.21 19.61c - Tổng hợp mômen gối MoMo 71.35 100.59II.4.4 - Tính giá trị lực cắt bên trái Qp- Sơ đồ tính : Khi tính toán lực cắt bên trái Qp thì để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất ta xếp tải nh sau :Sơ đồ tính toán lực cắt bên phải tại gốiP =72.5KN P =72.5KNP =72.5KNP =72.5KNP =72.5KNP =72.5KNqlan= 3.1 KN/mDW = 2.77 KN/mDC = 6.25 KN/mPlct=1.25KNPlcn=3KNqle = 2.3KN/mqNg = 3 KN/mPg=1.406KN- Bảng kết quả tính toán lực cắt QpTên gọi các đại lợng Kí hiệuTải trọngTung độYDiện tíchQp tcKNQp ttKNa - Tính Qphai do tĩnh tải Do tĩnh tải dải đều của bản DCtc 6.25 5.21 32.55 40.69Do lớp phủ mặt cầu DWtc 2.77 4.6112.77 19.15Do lớp phủ lề Ngời đi bộ qle 2.30 0.41 0.94 1.41Do phần chân lan can ngoài Plcn 3 0.366 1.098 1.6470.3660.18Do phần chân lan can trong Plct 1.25 0.18 0.225 0.338Do gờ chắn bánh Pg 1.406 0.127 0.179 0.268Tổng lực cắt Qphai do tĩnh tải Qp tt 47.907 63.72b - Tính Qphai do hoạt tải1 - Nội lực bản do xe tải LL10.8030.6710.4740.3420.145b 3.50.1030.7740.7470.4180.390.0613 Nội lực do tải trọng ngời qNg 3 0.41 1.23 2.153Tổng lực cắt Qphai do hoạt tải Qp ht 85.71 150c - Tổng hợp lực cắt QphaiQp (T) 133.62 213.72II.4.5 - Bảng tính toán giá trị lực cắt bên phải Qtr- Sơ đồ tính : Khi tính toán mômen gối bản thì để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất ta xếp tải nh sau : +) Chỉ xếp tĩnh tải trên phần diện tích ĐAH dơng.+) Do hoạt tải nằm ngoài phần ĐAH mô men gối nên ta không xếp hoạt tải.Sơ đồ tính toán mômen cánh hẫngĐAH mômen mặt cắt tại gối MoDC = 6.25KN/mPlcn=3KN Plct=1.25KNqNg = 3 KN/mqle = 2.3KN/m- Bảng kết quả tính toán lực cắt QtrTên gọi các đại lợng Kí hiệuTải trọngTung độYDiện tíchQtr tcKNQtr ttKNa - Tính Mg do tĩnh tải Do tĩnh tải dải đều của bản DCtc 6.25 3.44 21.5 26.88Do lớp phủ mặt cầu DWtc 2.77 0 0.00 0.00Do lớp phủ lề Ngời đi bộ 1.00 1.00Do phần chân lan can ngoài Plcn 3 1.00 3 4.5Do lan can tay vịn Ptv 0.265 1.00 0.53 0.795Do phần chân lan can trong Plct 1.25 1.00 1.25 1.875Do gờ chắn bánh Pg 1.406 0 0.00 0.00Tổng lực cắt Qtrai do tĩnh tải Qtr tt 29.73 39.23b - Tính Mg do hoạt tảiQtr ht Nội lực do tải trọng ngời qNg 3 1.00 1.5 4.5 7.8751.00c - Tổng hợp lực cắt QtraiQtr (T) 34.23 47.11III Tổ hợp tải trọng tính toán bản mặt cầu - Sau khi tính toán đợc nội lực do các thành phần tải trọng thì ta tiến hành tổ hợp các giá trị nội lực theo các trạng thái cờng độ tơng ứng.- Đối với bản mặt cầu chỉ cần kiểm toán cờng độ mặt cắt và kiểm toán chống nứt bản do đó nội lực tại các mặt cắt sẽ đợ tổ hợp theo 2 trạng thái cờng độ là :+) Trạng thái cờng độ 1 : Kiểm toán cờng độ bản (sử dụng tải trọng tính toán với các hệ số tải trọng đợc quy định theo bảng 3.43.1-1)+) Trạng thái giới hạn sử dụng : Kiểm toán chống nứt bản (sử dụng tải trọng tiêu chuẩn , các hệ số tải trọng đợc lấy bằng 1).- Công thức tính nội lực tính toánSiTT = i.SiThoạt tải- Bảng tổng hợp tải trọng tính toán bản mặt cầuTên gọi các đại lợng Kí hiệuGiá trịTCGiá trịTTĐơn vịMômen giữa nhịp bản Mg 210.34 328.4 KN.mMômen gối Mo 71.35 100.59 KN.mLực cắt bên trái Qtr 133.62 213.72 KNLực cắt bên phải Qph 34.23 47.11 KN- Để xét đến tính làm việc thực của bản thì giá trị mômen giữa nhịp đợc nhân với hệ số điều chỉnh do ngàm+) Ta có : 25,041137,018325=<==hhc do đó mômen giữa nhịp bản đợc nhân với hệ số điều chỉnh = 0,5.+) Mômen gối đợc nhân với hệ số điều chỉnh = 0,7.+) MgTC = 0,5.210,34 = 105,17 KN.m, MgTT = 0,5. 328,4= 164,2 KN.m+) MoTC = 0,7. 71,35 = 49,95 KN.m, MoTT = 0,7. 100,59 = 70,41 KN.mIV Tính toán và bố trí cốt thép bản mặt cầu IV.1 vật liệu chế tạo dầm.1 Bê tông chế tạo dầm :- Mác bê tông : M500- Trọng lợng riêng của bê tông : bt = 2,5 T/m3- Mô đun đàn hồi : Ec = 38000 Mpa [...]... 0.33 1.23 1 .83 1 .83 1 0 .80 3 0.671 0.474 1.23 0.33 0.342 0.145 0.33 1.23 1 .83 1 .83 1.23 0.33 1 0 .80 3 0.671 0.474 0.342 0.145 0 1.405 1.53 1.53 1.405 0 0 0.774 0.747 0.4 18 0.39 0.061 Tổ hợp xe tải + làn Tổ hợp xe 2 trục + làn Tổng nội lực do hoạt tải c-Nội lực do tĩnh tải + hoạt tải 521.21 1127.2 663.59 14 38. 67 521.21 1127.2 262.31 567.99 334.44 725. 78 262.31 567.99 10 58. 89 1779.41 480 .97 85 3.96 II.3.2... cắt tai đeo I.1 Kích thớc mặt cắt ngang cầu I.2 Kích thớc cơ bản của tai đeo - Chiều cao tai đeo : hdn = 80 cm - Bề rộng tai đeo : bdn= 80 cm - Diện tích mặt cắt : Adn = 80 .80 = 6400 cm2 - Chiều dài tính toán của tai đeo : LTT = 110 cm - Khoảng cách giữa các tai đeo : atd = 80 0 cm II Tính toán nội lực tai đeo dây văng II.1 Nguyên lý tính toán - Tai đeo dây văng đợc tính toán theo sơ đồ cãnh hẫng... dụng lên tai đeo dây văng II.2.1 Tĩnh tải - Trọng lợng bản thân tai đeo : DCdn = bt.htd.btd = 25 0 ,8 0 ,8 = 16 KN/m - Trọng lợng bản mặt cầu : DCmc = bt.hc aTĐ = 25 0,25 8 = 50 KN/m - Trọng lợng lớp phủ lề Ngời đi bộ : DWmc = ple.atd = 2,3 8 = 18, 4 KN/m II.2.2 Hoạt tải - Hoạt tải tác dụng lên tai đeo chỉ có tải trọng Ngời đi bộ : qNG =3 KN/m II.3 Tính toán nội lực tai đeo dây văng II.3.1 Công... Vu bv Kí KN cm hiệu Giá trị -177 .83 80 n Av bt thanh cm2 0 0.00 KL dv 0.5. 0,1.fc Av cần S bt cm Vc+Vp bv.dv mm cm2 58 188 5.4 1 382 .4 0 0 0.026 Vc Vs Vn độ độ độ KN KN KN 90 2 45 4 189 .7 0 3456 n As nhánh cm2 1 2.01 Vn Vr KN KN 3456 3110.4 Đạt Kết luận : ta thấy tiết diện mặt cắt đảm bảo khả năng chịu cắt mà không cần phải bố trí cốt thép ngang Tuy nhiên trong thiết kế ta vẫn bố trí cốt đai theo cấu... nh hình vẽ Mu h Kí KN.m cm hiệu Giá trị -334.05 80 a c cm cm 7 .82 6 9. 783 KL b Ag cm cm2 80 6400 Mn c/ds KN.m 0.141 -10 48. 7 Đạt mm 22 Mr KN.m -943.9 n n ats ds hang thanh cm cm 1 10 10.4 69.6 Mr/ Pn Pr /Mtt KN KN P min 2 .82 5 14255.7 10691 .8 0.006 Đạt Đạt - Kết luận : mặt cắt tai đeo đảm bảo khả năng chịu lực III.2 Bố trí cốt thép chịu lực cắt As cm2 38. 01 0.03 .fc/fy 0.002 - Công thức kiểm toán Vu... tải Do trọng lợng tai đeo Do bản mặt cầu Do lan can ngoài Do lan can trong Do gờ chắn bánh Y Mtt KN.m () - 28. 6 -211.3 -11.25 -1.4 98 -0.105 -1.43 -3. 38 -2.5 -0.799 -0.05 -22 .88 -169 -7.5 -0.999 -0.07 -2.4 -0.9 Tổng nội lực do tĩnh tải b - Nội lực do hoạt tải 3 -1 -1 -2.4 -0.9 c - Do tĩnh tải +hoạt tải Qtt KN -1.1 -16.11 -20.14 -2.6 -80 -100 -1 -3 -4.5 -1 -1.25 -1 .8 -1 -1.406 -2.109 -245.99 -321.06 Do... cm cm2 25 100 2500 As s' n' cm2 mm thanh 16. 08 16 8 atp cm 10 n' lới 1 dp cm 15 @As' cm 12.5 s mm 16 ats' cm 5 n n @As ats thanh lới cm cm 8 1 12.5 5 ds' As' nbt @Aps cm cm2 bó cm 5 16. 08 2 50 Apsbt cm2 4 atp dp c cm cm cm 10.00 15.00 2.66 fps a KN/cm Mn Mr Mr/ cm 2 c/de KN.m KN.m /Mtt 2.13 17.35 0.202 1 98. 01 1 98. 01 1.21 Đạt - Kết luận : Mặt cắt bản mặt cầu đảm bảo khả năng chịu lực IV.3 Bố trí cốt... 1779.41 1 58 a c cm cm Giá trị 12.170 15.213 KL Ag n n ats ds cm2 mm hang thanh cm cm 4740 28 4 2 18. 4 139.6 Mn Mr Mr/ Pn Pr c/ds KN.m KN.m /Mtt KN KN P min 0.13 2720.3 24 48. 3 1.376 17604 13203 0.010 Đạt Đạt Đạt b cm 30 As cm2 49.26 0.03 .fc/fy 0.004 622 82 8 - Xác định chiều cao vùng chịu nén theo công thức của mặt cắt chữ nhật ta có : a= AS fY AS ' fY 49,26.4,2 0.4,2 = = 16,23 0 ,85 f C b 0 ,85 .0,5.30... Giá trị 67 .80 30 114 142.6 135 30 n Av bt Vc thanh cm2 độ độ độ KN 0 0.00 90 2 45 316.93 KL As Av cần n mm cm2 nhánh cm2 16 0.013 0 0.00 Vs Vn Vn Vr KN KN KN KN 0.00 337.5 316.93 285 .23 Đạt ! Kết luận : ta thấy tiết diện mặt cắt đảm bảo khả năng chịu cắt mà không cần phải bố trí cốt thép ngang Tuy nhiên trong thiết kế ta vẫn bố trí cốt đai theo cấu tạo Phần 3: Tính toán tai đeo dây văng * * *... Mô men giữa tiêu chuẩn Mô men giữa tính toán Mômen gối tiêu chuẩn Mômen gối tính toán Lực cắt tiêu chuẩn Lực cắt tính toán Qtt g o Mg tc Mg tt Mo tc Mo tt Qtc Qtt 85 3.96 KN 1 -0.5 10 58. 89 KN.m 1779.41 KN.m -529.45 KN.m -88 9.71 KN.m 480 .97 KN 85 3.96 KN III Tính toán và bố trí cốt thép dầm ngang III.1 Bố trí cốt thép chịu mômen uốn III.1.1 Nguyên tắc bố trí cốt thép - Cốt thép dầm ngang đợc bố trí với . tải 537. 68 652.21 2 18. 66 285 .97b - Nội lực do hoạt tải 0.33 11.23 0 .80 31 .83 0.671 1 .83 0.474 1.23 0.3420.33 0.1450.33 11.23 0 .80 31 .83 0.671 1 .83 0.4741.23. 64. 98 81.23Do lớp phủ mặt cầu DWtc 2.77 10.397 28. 80 43.20Tổng giá trị mômen Mg do tĩnh tải Mg tt 93. 78 124.43b - Tính Mg do hoạt tải0.33 1.231 .83 1 .83 1.230.33b
