Đồ án Thiết kế cầu số 26/P

PHẦN I : THIẾT KẾ SƠ BỘ (30%)

Chương mở đầu : Giới thiệu chung

I. Giới thiệu nội dung đồ án. 1

II Đánh giá các điều kiện địa phương 1

III. Đề xuất các giải pháp kết cấu 3

IV. Sự cần thiết phải đầu tư 3

V. Đế xuất các phương án vượt sông khả thi 4

Chương 1: Thiết kế sơ bộ cầu dầm chữ I BTCT ứng suất trước (PA1)

I. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình 8

II. Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu 13

1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố 13

2. Tính toán áp lực tác dụng lên trụ : 14

3. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc : 16

3.1. Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu : 16

3.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền : 18

4. Tính toán bố trí cọc cho mố và trụ : 23

4.1 Tính toán số cọc cho mố và trụ : 23

4.2 Bố trí cọc cho mố trụ : 23

III. Đặc trưng hình học của dầm chủ tại mặt cắt giữa nhịp : 24

1. Bề rộng bản cánh hữu hiệu : 24

2. Tính toán các đặc trưng hình học 25

IV. Tính toán số lượng cốt thép ứng suất trước trong dầm chủ 25

1. Nội lực do tĩnh tải : 25

2. Nội lực do hoạt tải : 27

3. Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn : 31

4. Tính toán và bố trí cốt thép dự ứng lực : 32

V. Kiểm toán tiết diện theo trạng thái giới hạn cường độ I 33

Chương 2: THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN HỢP BTCT (PA2)

I. Tính toaùn khoái löôïng cho caùc haïng muïc coâng trình : 36

1 Tính toaùn khối lượng kết cấu nhịp :. 36

2.Tính toaùn khối lượng các bộ phận trên cầu :. 37

3. Tính toaùn khối lượng bản dẫn và gối kê bản dẫn đầu cầu 38

4. Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố 39

5. Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho trụ 40

II. Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu : 40

1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố trụ : 41

1.1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố 41

1.2. Tính toán áp lực tác dụng lên trụ : 42

2. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc : 44

3. Tính toán và bố trí số cọc cho mố trụ : 44

3.1. Tính toán số cọc cho mố trụ : 44

3.2. Bố trí cọc cho mố trụ : 45

III. Tính toán kiểm tra tiết diện dầm chủ : 45

1. Nội lực do tĩnh tải : 45

2. Nội lực do hoạt tải : 47

3. Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn : 51

IV. Tính toán các đặc trưng tiết diện của dầm thép : 53

1.Tiết diện dầm thép : 53

2.Tiết diện liên hợp : 54

V. Tính toán ứng suất và kiểm tra dầm theo trạng thái giới hạn về cường độ : 57

Chương 3: CẦU BTCT LIÊN TỤC 3 NHỊP ( PA3).

I. Tính toán khối lượng cho các hạng mục công trình : 58

1. Xác định chiều cao dầm tại các tiết diện : 58

2. Xác định trọng lượng các lớp mặt cầu : 62

3. Xác định trọng lượng lan can, tay vịn , đá vĩa : 62

4. Xác định khối lượng trụ số 1 : 64

5. Xác định khối lượng trụ số 2 : 64

6. Xác định khối lượng mố cầu : 65

II. Xác định các tải trọng tác dụng lên mố và trụ : 65

1. Đối với mố 1 : 65

2. Đối với trụ 1 : 67

III. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc : 69

IV. Tính toán và bố trí cọc cho mố và trụ : 69

1. Tính toán số cọc cho mố trụ : 69

2. Bố trí cọc cho mố trụ : 70

V. Tính toán sơ bộ cốt thép, kiềm toán tiết diện : 70

1. Tính nội lực : 70

2. Quy đổi tiết diện về tiết diện chữ I 71

3. Tổ hợp tải trọng theo trang thái giới hạn I : 73

VI. Tính toán sơ bộ lượng cốt thép cho dầm chủ : 75

1. Các đặc trưng của vật liệu : 75

2. Xác định sơ bộ diện tích cốt thép ứng suất trước : 76

2.1. Tiết diện tại gối : 76

2.2. Kiểm toán tiết diện tại gối theo trạng thái giới hạn cường độ 1 : 77

2.3. Tiết diện tại giữa nhịp : 79

2.4. Kiểm toán tiết diện tại giữa nhịp theo trạng thái giới hạn cường độ 1 : 79

Chương 4: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN:.

I. Theo điều kiện kinh tế : 82

II. Theo điều kiện thi công chế tạo : 82

III. Theo điều kiện khai thác sử dụng : 84

IV. Theo điều kiện kiến trúc 85

V. So sánh về kinh tế, chính trị, văn hóa và du lịch 85

PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT (50%)

Chương 1 : THIẾT KẾ DẦM CHỦ:. 86

1. Các số liệu thiết kế : 86

2. Nội dung thiết kế : 86

3. Tiêu chuẩn áp dụng : 86

I. Chọn tiết diện chung : 86

II. Chọn tiết diện điển hình và cơ sở thiết kế : 86

III. Chọn hệ số sức kháng : 87

IV. Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng : 88

V. Chọn tổ hợp tải trọng tác dụng : 88

VI. Tính toán nội lực do hoạt tải : 88

1. Chọn số lượng làn xe : 88

2. Hệ số làn xe 89

3. Hệ số xung kích IM (%) 89

4. Xác định hệ số phân bố momen của dầm kế biên : 89

5. Xác định hệ số phân bố lực cắt của dầm trong : 91

VII.Tính toán nội lực của dầm chủ do tỉnh tải : 93

1. Chọn tiết diện dầm chủ : 93

2. Kiểm tra tỉ số giữa bề dày và bề rộng của các bộ phận : 94

2.1. Bản biên trên dầm thép : 94

2.2. Bản biên dưới dầm thép : 94

2.3. Sườn dầm thép : 94

3. Nội lực dầm do tỉnh tải : 95

4. Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn : 96

VIII. Kiểm tra tiết diện thiết kế yêu cầu : 97

IX. Tính duyệt theo trạng thái giới hạn về cường độ : 104

1. Kiểm tra theo sức kháng uốn : 104

2. Kiểm tra theo sức kháng cắt : 107

X. Tính duyệt theo trạng thái giới hạn về độ võng dài hạn : 109

1. Kiểm tra độ võng tiêu chuẫn và tính độ vồng ngược : 111

2. Tính duyệt theo trạng thái hạn mỏi và đứt gãy : 112

XI. Tính toán vị trí cắt bớt bản táp : 115

XII. Tính toán các liên kết và mối nối dầm : 119

XIII. Kiểm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường : 121

1.Tính toán sườn tăng cường đứng tại gối và các sườn tăng cường đứng trung gian 122

XIV. Tính toán mối nối dầm chủ : 129

1.Tính toán nội lực tại các vị trí dầm cần nối : 130

2. Tính đắc trưng hình học tại vị trí cách đầu dầm 4.0 m 132

3. Tính đặc trưng hình học tại vị trí cách đầu dầm 16.0m 134

4.Tính toán mối nối bản biên trên và dưới tại vị trí cách đầu dầm 4.0 m 136

5.Tính toán mối nối bản biên trên và dưới tại vị trí cách đầu dầm 16.0 m 141

6. Tính toán mối nối sườn dầm chủ tại vị trí 4.0m và 16.0 m : 145

XV. Tính toán neo chịu cắt : 151

1. Trạng thái giới hạn mỏi của neo : 151

2. Trạng thái giới hạn cường độ cho neo hình nấm : 154

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ TRỤ ĐẶC THÂN HẸP:

A. Nội dung tính toán : 157

I. Các loại tải trọng tác dụng lên trụ : 157

1. Tĩnh tải (DC, DW) 157

2. Hoạt tải (PL) 159

3. Tải trọng người (PL) 162

4. Lực hãm xe (BR) 163

5. Lực ly tâm (CE) : 163

6. Tải trọng gió (WS) : 163

7. Tải trọng nước (WA) : 166

8. Lực đẩy nổi (B) : 167

9. Áp lực dọng chảy (P) : 168

10. Tình lực va tàu thuyền : 169

II. Tính hệ số phân bố tải trọng : 169

III. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt : 169

1. Xác định nội lực : 170

2. Tổ hợp nội lực tại mặt cắt A-A : 172

3. Tổ hợp nội lực tại mặt cắt đĩnh móng : 174

4. Tổ hợp nội lực tại mặt cắt đáy móng : 178

IV. Kiểm toán các mặt cắt : 182

1. Kiểm toán mặt cắt xà mũ : 182

2. Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng : 188

3. Kiểm toán mặt cắt đáy móng : 196

V. Kiểm tra cường dộ vận chuyển của cọc khi vận chuyển và treo giá búa : 207

1. Kiểm tra điều kiện chịu uốn : 208

PHẦN II : THIẾT KẾ THI CÔNG (50%)

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 :

I. Số liệu thiết kế : 209

II. Sơ lược về đặc điểm xây dựng : 210

III. Đề xuất giải pháp thi công : 211

IV. Trình tự thi công chung : 212

V. Thi công các hạng mục : 213

1. Dọn dẹp mặt bằng thi công : 213

2. Xây dựng nhà ở lán trại cho công nhân : 213

3. Chuẩn bị vật liệu đúc cọc : 213

4. Định vị tim trụ : 214

5. Thi công đóng cọc : 214

6. Đào đất hố móng : 218

7. Thi công bệ trụ : 220

8. Thi công thân trụ : 227

9. Thi công xà mũ : 229

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP :

I. Chọn giải pháp thi công : 231

II. Các bước thi công : 231

1. Giai đoạn 1 : 231

2. Giai đoạn 2 : 231

III. Thiết kế thi công chi tiết : 232

1. Tính toán lao kéo dọc : 232

IV. Tính đối trọng : 235

V. Tính toán độ võng của dầm : 235

 

 

 

doc238 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 30/03/2013 | Lượt xem: 5414 | Lượt tải: 84download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế cầu số 26/P, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
chiều dài đoạn cuối bằng 1,5 chiều rộng bản táp , nều không hàn đầu bản táp thì lấy bằng hai lần chiều rộng bản táp .Ta chọn hàn đầu bản táp vậy điểm cắt thực tế cách điểm cắt lý thuyết một đoạn x = 1,5 .35 = 52.5 (cm) chọn 60 cm + Chiều rộng nhỏ nhất của đầu bản táp yêu cầu 76mm .Mối hàn nối bản táp với bản biên tại điểm cắt thực tế phải đủ lớn để truyền ứng suất không nhỏ hơn ứng suất tính toán trong bản táp tại điểm cắt lý thuyết . + Để xác định điểm cắt lý thuyết vị trí bản biên ta dựng biểu đồ bao mo men và biểu đồ bao vật liệu , bằng cách xác định giá trị mo men giới hạn của dầm trước và sau khi thay đổi tiết diện dầm . Đặt α = = = → MII = α .MI = 0.978.MI * Xác định mo men giới hạn của dầm khi chưa cắt bớt bản biên . f== Fn →= Trong đó : , Là momen chống uốn tại mép dưới của dầm thép khi chỉ có một mình dầm thép làm việc và tiết diện liên hợp dài hạn . = = (mm3) = = (mm3) Fn = 0,95.Rh.Fyb =0,95.1. 250= 237.5(Mpa) → = = 4050.76 (KN.m) * Momen giới hạn của dầm khi chưa cắt bớt bản biên theo điều kiện bền . Mgh1 = = = (1+α)= (1+1,34)x4050.76 = 9478.77 (KN.m) * Xác định momen giới hạn của dầm khi cắt bớt bản biên theo điều kiện bền . Đặc trưng hình học khi cắt bớt bản biên tại gối: 1.Tiết diện cắt bớt bản táp dầm thép: Thành phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Biên trên 300 16 4800 8 0.038 Vách 14 1944 27216 988 26.889 Biên dưới 400 20 8000 1970 15.760 Tổng 1980.00 40016 42.688 1066.768 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) y(mm) y(mm) I.109 S.106 S.106 5380.755 0.102 168.861 8571.080 6526.617 0.267 12076.234 8571.450 1066.768 913.232 20.648 19.355 22.609 2.Tiết diện cắt bớt bản táp liên hợp ngắni hạn tại gối n=8: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 49875 95 4.738 Phần vát 420 120 6300 60 0.378 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Tổng 2290.00 96191 59.633 619.943 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 13743.788 1200.325 1975.275 60.480 854.570 0.102 12512.880 8571.080 22046.326 0.267 51132.840 9832.255 739.943 1550.057 60.965 82.392 39.331 3.Tiết diện cắt bớt bản táp liên hợp dài hạn tại gối 3n=24: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 16625 95.000 1.579 Phần vút 420 120 2100 60.000 0.126 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Tổng 2290.00 58741 56.222 957.119 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 12356.525 1200.325 1690.128 60.480 2766.058 0.102 3162.490 8571.080 14000.107 0.267 33975.309 9832.255 1077.119 1212.881 43.808 40.671 36.119 f = → Trong đó := 22.609x106 mm3 Là momen chống uốn của tiết diện dầm thép tại gối = 36.119x106 mm3 Là mo men chống uốn của tiết diện liên hợp dài hạn tại gối → = = 4037.72 (KN.m) - Ứng suất giới hạn của bản biên ở trạng thái giới hạn sử dụng . Ff = 0,95.Rh .Fyf = 0,95x1x250= 237.50 (Mpa) . - Ứng suất ở mép dưới dầm thép do mo men sử dụng gây ra tại tiết diện giữa nhịp . ft = ft2 = = fh= = = 69.494(Mpa) →f 1/2 = 206.322+30.355+69.494 = 306.171(Mpa) Ứng suất ở mép dưới dầm do momen sử dụng gây ra tại tiết diện ¼ nhịp . ta có: MDC= M1+M3 = 2606.217+214.006=2820.223 kN.m MDW = M2 = 768.093 kN.m MLL-IM = 0.560x(1414.446x1.25+1642.128) = 1909.70 kN.m ft = ft2 = = fh= = = 50.55(Mpa) → f1/4 = 164.734+23.265+50.55 = 238.549(Mpa) XII. Tính toán các liên kết và mối nối dầm 1. Tính toán các liên kết Để liên kết các thành phần cấu kiện lại với nhau như: - Bản cánh (cánh trên và dưới) vào bản bụng, - Gờ tăng cường (gờ tăng cường ngang trung gian, gờ tăng cường đứng tại gối) vào bản bụng và bản cánh, - Hoặc neo liên kết vào bản cánh trên của dầm v.vv. Ta dùng các mối liên kết hàn thi công trong xưởng. Lý do là vì: →Tận dụng được ưu điểm của loại hình liên kết hàn: cấu tạo đơn giản, từ công tác thiết kế đến khâu thi công không quá phức tạp. Hơn nữa, với việc sử dụng liên kết hàn sẽ góp phần tiết kiệm vật liệu. → Việc được thực hiện tại nhà máy sẽ mang tính chuyên nghiệp hơn, chất lượng mối liên kết tốt hơn, đáp ứng được các yêu cầu chịu lực đặt ra, hơn nữa hạn chế được những tác động không mong muốn lên mối hàn của các yếu tố như: thời tiết, khí hậu, v.vv.. chọn hình thức hàn: về hình thức, mối hàn có ba dạng: đường hàn góc, đường hàn đối đầu (đỉnh), đường hàn rãnh. Đường hàn góc tỏ ra ra thích hợp với những mối hàn chịu tại trong không lớn lắm, nên ta sẽ sử dụng để liên kết bản cánh (trên và dưới) và sườn tăng cường vào bản bụng. Yêu cầu cấu tạo đối với đường hàn góc: Theo TCN: - Quy định về kích thước lớn nhất: Kích thước lớn nhất của đường hàn góc có thể được sử dụng dọc theo các mép của các bộ phận liên kết phải được lấy như sau: + Đối với vật liệu dày nhỏ hơn 6,0 mm: chiều dày của vật liệu, và + Đối với vật liệu chiều dày 6,0 mm hoặc lớn hơn: nhỏ hơn chiều dày của vật liệu 2mm, trừ khi đường hàn được định rõ trên các tài liệu hợp đồng là phải xây đắp thêm để có chiều cao bé đầy đủ. + kích thước đường hàn không cần vượt quá chiều dày của bộ phận mỏng hơn được nối ghép. - Quy định về kích thước nhỏ nhất: + Đối với mối nối có chiều dày bản thép nhỏ nhất ≤ 20mm thì chiều dày nhỏ nhất của đường hàn góc là 6mm. Xác định sức kháng tính toán của liên kết hàn Tính toán nội lực trong đường hàn góc : Gọi T là lực cắt hay lực trượt trên một đơn vị chiều dài Trong đó : V : là lực cắt tính toán lớn nhất, thường lấy tại gối do tải trọng có hệ số gây ra V=0.95x(1.25x(320.292+26.300)+1.5x94.395+1.75x334.191)=1101.68 kN Sc : là momen tĩnh của biên dầm đối với trục trung hoà tiết diện, Sc=300x16x(2000-795.776)=5780275.2mm3 I : là momen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà tiết diện, I=25.726x109mm4 Trường hợp trên cầu có lực tập trung của hoạt tải sẽ truyền xuống mối nối 1 lực thẳng đứng cục bộ trên một đơn vị chiều dài tưng ứng V : Trong đó : P : tải trọng một bánh xe thiết kế, P = 145000/4 = 36250N H : khoảng cách từ mặt cầu xe chạy đến tâm liên kết hàn, H = 190 +120+16+4 = 330 mm IM : hệ số xung kích, trường hợp mối nối bản mặt cầu lấy IM = 75% : hệ số tải trọng tính toán, = 1,75 L : Chiều dài của diện tích tiếp xúc của bánh xe với mặt đường theo phương chuyển động, và được tính như sau {A.6.1.2.5}: L = 2,28.10-3. .(1 + IM/100).P L = 2,28.10-3.1,75.(1 + 75/100).36250 = 253,12mm è Vậy Ứng suất tác dụng lên đường hàn do lực cắt T trên một đơn vị chiều dài gây ra : Ứng suất tác dụng lên đường hàn do tải trọng cục bộ gây ra : Tổng ứng suất tác dụng lên đường hàn : è Vậy R = 17.03 Mpa Đường hàn đảm bảo chịu lực. Vậy đường hàn thiết kế đã đảm bảo đủ cường độ Chọn chiều cao đường hàn phải thống nhất trên suốt chiều dài dầm và phải thỏa mãn quy định cùa quy trình chiều dày kim loại cơ bản của bộ phận mỏng hơn được nối ghép thì kích thước nhỏ nhất của đường hàn góc 6 mm vì vậy ta chọn chiều cao đường hàn 8 mm. XIII. Kiểm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường: Giống như sức kháng uốn của dầm thì sức kháng cắt của dầm cũng phụ thuộc vào độ mãnh của bản thép. Trong tính toán cường độ chịu cắt của sườn dầm thì ta cần xét đến 3 kiểu phá hoại: Phá hoại do mất ổn định cắt không đàn hồi, mất ổn định cắt đàn hồi và mất ổn định cắt quá đàn hồi. Giả sử ta không cần phải bố trí sườn tăng cường cho vách của dầm: Khi đó phải thoả mãn điều kiện sau: 0,95..Vi ≤ Vr= f.Vn Vn là sức kháng cắt danh định của dầm Xem xét độ mãnh bố trí sườn tăng cường của dầm: Ta có: D/tw=1944/14 = 138.86 2,46=2,46=59,22<D/tw=138.86 Vậy ta cần phải bố trí sườn tăng cường cho vách của dầm thép. Ta cũng cần phải tiếp tục xem xét rằng vách dầm mất ổn định chống cắt nằm trong giai đoạn đàn hồi hay quá đàn hồi. 3,07=3,07=73,9 < D/tw = 138.86 Vậy vách dầm mất ổn định chống cắt đàn hồi. Đối với tiết diện chữ I thì các sườn tăng cường dọc có thể gia cường sức kháng uốn vì ngăn chặn mất ổn định cục bộ, trong khi các suờn tăng cường ngang thường cung cấp gia cường sức kháng cắt do tác dụng của ứng suất kéo, có 3 loại sườn tăng cường được sử dụng: + Sườn tăng cường trung gian. +Sườn tăng cường tại gối. +Sườn tăng cường dọc. Kiểm tra xem ta cần phải sử dụng sườn tăng cường dọc hay không. 6,77=6,77=163,0 > D/tw=138.86 Vậy ta không cần phải bố trí sườn tăng cường dọc cho vách của dầm, mà ta chỉ cần phải bố trí sườn tăng cường đứng trung gian và sườn tăng cường đứng tại gối. Theo khuyến cáo khi vách của sườn dầm mà không có sườn tăng cường dọc thì vách của sườn được coi là tăng cường khi khoảng cách của các sườn tăng cường đứng d0 không vượt quá 3D, và đoạn đầu dầm sẽ có lực cắt lớn do vậy mà khoảng cách của các sườn tăng cường tại vị trí đầu dầm sẽ nhỏ, theo 22TCN272-05 thì khoang đầu dầm khoảng cách giữa các sườn tăng cường đứng d0 ≤ 1,5D0. D là chiều cao của vách sườn dầm. Chọn khoang đầu dầm d0=2,2m; khoang trong có d0=3,0m. 2200 3000 3000 Hình: Bố trí sườn tăng cường đứng theo phương dọc dầm. 1. Tính toán sườn tăng cường đứng tại gối và các sườn tăng cường đừng trung gian: 1.1. Sườn tăng cường đứng trung gian đầu tiên: Đối với các sườn tăng cường trung gian thì ta có thể nhận thấy rằng với dầm đơn giản thì lực cắt sẽ giảm dần theo chiều dài của nhịp dầm và đến 1/2 nhịp dầm thì hoàn toàn triệt tiêu. Để đơn giản cho việc tính toán cũng như an toàn thì đối với các sườn tăng cường trung gian ta chỉ tính toán đối với sườn tăng cường trung gian gần gối nhất. Thép sử dụng làm các sườn tăng cường ta chọn loại thép cùng cấp với thép dầm chủ, cấp 345. Để tính toán sườn tăng cường đứng trung gian ta tính nội lực tại tiết diện dầm cách gối 2,2m. Suy ra VLL+IM = 0,745x{VTR hoặc VTa (1+IM) + VLn } VTR = 0.65x(145x(0.95+0.85)+35x0.75) = 186.713kN VLn = 9.3- 9.3x2.2 = 184,14 kN. à VLL+IM = 0.745(186.713x1.33 + 184.14) = 322.188 kN. Diện tích đường ảnh hưởng của đường ảnh hưởng lực cắt: 19,515 Loại Lực W (kN/m) V(kN) DCi 15.972 311.69 Dwi 4.35 84.89 LL+IM 322.188 Suy ra: = 0.95(1.25x311.69+1.5x84.89+1.75x322.188)=1026.738 kN. - Yêu cầu về cấu tạo (bt): Chọn trước sườn tăng cường trung gian sơ bộ như sau: Bản thép có tiết diện 120x12 mm, bản thép này được hàn vào hai cạnh của sườn. Bề rộng sườn tăng cường bt phải không quá lớn để tránh hiện tượng mất ổn định cục bộ phần sườn tăng cường đứng, và phải thoả mãn: Hình11: sườn tăng cường đứng trung gian đầu tiên. bt = 120mm > 50+= 50+= 117 mm bt =120 mm < 0,48xtpx= 048x12x=138.68 mm. bt = 120mm > 0,25 x bf = 0,25 x 300 = 75 mm. bt = 120mm < 16tp = 16x12 = 192 mm. Trong đó d = 2000 mm là chiều cao của cả dầm thép. Vậy với bt = 120 mm đã thoả các yêu cầu cấu tạo. - Yêu cầu về mômen quán tính: Yêu cầu này thoả mãn là để đảm bảo sườn tăng cường đứng đủ độ cứng. J = 2,5-2 = 2,5-2 = - 0.95 à lấy J = 0,5. It Momen quán tính của sườn tăng cường quanh mép tiếp xúc với bản bụng đối với các gờ đơn và quanh trục giửa chiều dày của bản bụng đối với các sườn kép 20868080mm4 It = 20868080 mm > d0tw3J = 3000x143x0,5 = 4116000 mm Thoả mãn. - Yêu cầu về diện tích của sườn tăng cường: Yêu cầu này đảm bảo rằng sườn tăng cường đứng có diện tích đủ lớn để có thể kháng được các thành phần theo phương đứng. Điều kiện: AS > [ 0,15.B.D.tw ] Tính C: ta có ==138.857 > 1,38.= 1,38= 88.535 k = 7.10 = Suy ra C = = 0,267 As tổng diện tích cả đôi sườn tăng cường B = 1,0 trường hợp sườn tăng cường bố trí hai bên sườn dầm. Fyw cường độ chảy của thép sườn dầm. (345MPa) Fys cường độ chảy nhỏ nhất của thép làm sườn tăng cường. (345MPa) Vu Lực cắt tính toán lớn nhất tại tiết diện bố trí sườn tăng cường trung gian đầu tiên. Vn Sức kháng cắt danh định. Xem xét sự tương tác giữa mômen và lực cắt: Ta có 0,5xxMP=0,5x1,0x20174.6 = 10087.23 kNm < Mu = 10338.364 kNm. Như vậy sự tương tác giữa mômen và lực cắt làm giảm sức kháng cắt danh định. Vn=RVP [C+] > = CVP Mu :momen lớn nhật trong panen đang nghiên cứu do các tải trọng tính toán . Vn :sức kháng cắt danh định Vp :lực cắt dẻo Mr :sức kháng uốn tính toán :hệ số sức kháng đối với uốn =1.0 My :mo men chảy D :chiều cao bản bụng d0 :khoảng cách giữa các gờ tăng cường C : tỷ số của ứng suất oằn cắt với cường độ chảy cắt VP=0,58xFywDxtw=0.58x345x1944x14 = 5445.92 kN Hệ số giảm sức kháng uốn danh định: R=[ 0,6+0,4(Mr-Mu)/Mr-0,75f xMy) ] ≤1,0 Mr=f x Mn=MP=20174.46 My=MP/1,5=20174.46 /1,5 = 13449.64 kNm R= 0.98 1.0 Suy ra Vn =0.980x5445.92 [0.267+] = 3275.80 kN > CVP = 0.267x5445.92=1454.06 kN. Sức kháng cắt tính toán của dầm : Vr = =1x3275.80=3275.80 kN So sánh thấy Vu = 1026.738 kN < Vr = 3275.80 kN Đạt Như vậy: As = 120x12x2=2880 > = 2530 mm2 Do đó sườn tăng cường đã có đủ diện tích tiết diện ngang để kháng lại các thành phần lực theo phương đứng của vùng chịu kéo. 1.2.Sườn tăng cường đứng tại gối: Tại gối của dầm chủ có lực cắt rất lớn do đó mà tại vị trí này cần phải thiết kế sườn tăng cường đứng riêng cho vách dầm. Các sườn tăng cường được xem như là các cấu kiện chịu nén để đở các lực tập trung thẳng đứng, nó được hàn với sườn dầm. Chúng được thiết kế tại tất cả các vị trí gối và các vị trí chịu tác dụng của lực tập trung. Để tăng khả năng chịu lực thì ta hàn hai đầu của sườn tăng cường đứng tại gối với sườn dầm. kiểm tra điều kiện bố trí sườn tăng cường đứng tại gối: 0,75Vn = 0.75x1.0x3275.80 = 2456.85 kN > Vu = 1101.68 kN. Do đó ta không cần phải bố trí. Tuy nhiên để tăng cường khả năng chịu lực tại vị trí đầu dầm là nơi phát sinh lực cắt rất lớn ta cần bố trí tại gối của dầm 2 sườn tăng cường, bản thép làm sườn tăng cường có kích thước 130x12mm. 1.Kiểm tra yêu cầu về mất ổn định cục bộ: Để đảm bảo sườn tăng cường không bị mất ổn định cục bộ thì: bt/tp = 130/12 = 10,83 ≤ 0,48= 0,48= 11,55. Thoả mãn như vậy sườn tăng cường đứng tại gối của dầm đã đảm bảo ổn định cục bộ. 2. Kiểm tra điều kiện về sức chịu nén của bản thép: Khi bố trí sườn tăng cường đứng tại gối của dầm thì khi đó khả năng chịu ép của sườn tăng cường không được nhỏ hơn lực nén tác dụng lên sườn tăng cường. Khả nén chịu nén của sườn tăng cường đứng tại gối là: Br = ApnFys. Trong đó Apn = 2x130x12 = 3120 mm2 là diện tích tiếp xúc của sườn tăng cường trên bản biên dầm thép. = 1,0 hệ số sức kháng của sườn tăng cường tại gối. Suy ra Br = 1,0x3120x345 = 1176.40 kN. So sánh với lực cắt tại gối của vách dầm do tổng tải trọng gây ra là Vu = 1101.68 kN. Vậy sườn tăng cường đứng đã thoả mãn điều kiện chịu nén. 3. Kiểm tra sức kháng dọc của trục của mặt cắt cột tính toán: Sườn tăng cường tại gối cầu. Hình 12: Chi tiết sườn tăng cường tại gối cầu. + Yêu cầu về sức kháng dọc trục của các gờ tăng cường đỡ tựa: Mục đích của việc bố trí sườn tăng cường đứng tại gối, như đã nói là để tiếp nhận các phản lực gối và các tải trọng tập trung khác, hoặc ở trạng thái cuối cùng hoặc trong thi công. Điều này có nghĩa gờ tăng cường gối được xem như một cấu kiện chịu nén, do đó ta phải xem xét sức kháng nén của nó. Sức kháng tính toán của các cấu kiện trong chịu nén, Pr , được lấy như sau: Pr = Pn Sức kháng nén danh định. = 0,9 Hệ số sức kháng lấy đối với nén. Đối với nén dọc trục của cấu kiện thép . * xác định Pn: Xét tỷ số chiều rộng trên chiều dày giới hạn đối với nén dọc trục: Độ mảnh của các bản phải thỏa mãn: Trong đó: k = 0,56 Hệ số oằn của bản . b Chiều rộng của bản. trong trường này b là khoảng cách giữa mép tự do và các đường hàn trong các bản. b =bt - hh = 130 – 8 = 122; hh = 8 (mm) Chiều cao đường hàn, (mm) t=tp =12 (mm) Chiều dày bản. →→Thỏa mãn yêu cầu kiểm tra. + Xác định : trong đó: Hệ số mảnh của cột đã tiêu chuẩn hóa. K = 0,75 Hệ số chiều dài hiệu dụng. Trong trường hợp thanh chịu nén được hàn cả hai đầu ta lấy: L =D= 1944 mm Chiều dài không giằng, rs Bán kính hồi chuyển, trong trường hợp này, bán kính hồi chuyển được tính đối với giữa chiều dày của bản bụng. + Tính rs : As Là diện tích mặt cắt ngang nguyên, .trong trường hợp này As chính là mặt cắt hiệu dụng của cột hiệu dụng, bao gồm tất cả các cấu kiện của gờ tăng cường, cộng với dải nằm ở trung tâm của bản bụng, kéo dài ra không quá 9tw sang mỗi bên của các cấu kiện chìa phần chìa phía ngoài của nhóm, khi sử dụng nhiều hơn một đôi gờ tăng cường. →As = 2bttp + 2 (9tw)tw = 2 (130 12 + 9 122) = 5712; Is Mô men quán tính của tiết diện hiệu dụng, lấy đối với trục thẳng đứng nằm giữa chiều dày bản bụng (xem hình): Is = mm4; →rs = mm; → Do: = 0,112< 2,25 → Pn = (KN) →Pr = = 0,90 1927.716 = 1734.94(KN) > Vu = 1101.68 (KN)→ vậy sườn tăng cường đảm bảo về mặt cường độ. XIV. Tính toán mối nối dầm chủ: Trong thi công cầu thép, do bị khống chế bởi chiều dài của tấm thép cũng như những khó khăn trở ngại trong quá trình vận chuyển lao lắp dầm mà đối với những dầm có chiều dài nhịp lớn ta cần phải nối dầm để đảm bảo an toàn, tiện lợi trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp. Đối với những cấu kiện thép được cán sẵn thì chiều dài của tấm thép thường tối đa là 12m, vì vậy mà với những cầu nhịp lớn hơn 12m ta cần phải nối dầm chủ. Mối nối dầm chủ nên thực hiện nối ở những vị trí mà nội lực của dầm nhỏ, để đảm bảo mối nối không quá phức tạp, an toàn của mối nối cao, tính toán và thi công đơn giản. + Đối với dầm chủ của cầu có chiều dài nhịp dầm 44m ta tiến hành nối dầm chủ tại 4 vị trí: vị trí cách đầu dầm 4m, cách đầu dầm 16. Vị trí của các mối nối được thể hiện như sau: Các vị trí nối này có lực cắt và mômen tương đối nhỏ hơn các vị trí khác của dầm, do đó ta thực hiện nối ở những vị trí này là hợp lý và số lượng mối nối là ít nhất. Cầu thường chịu tác dụng của tải trọng động lớn và thay đổi, nên hiện nay trong thiết kế cầu thép thường dùng hai loại liên kết là liên kết bằng đinh và liên kết hàn. Mối nối gồm có hai loại là mối nối được tiến hành trong công xưởng và mối nối được tiến hành ngoài hiện trường. Mối nối hàn thường là phù hợp đối với những mối nối trong công xưởng hơn là các mối nối ngoài công trường, vì ảnh hưởng của thời tiết đến mối nối hàn ngoài hiện trường lớn hơn trong công xưởng, và những ảnh hưởng này có thể hạn chế được trong công xưởng, với mối nối hàn tại hiện trường thi công để đảm bảo kĩ thuật thường rất phức tạp vì cần kiểm tra chất lượng của mối hàn. Còn đối với những mối nối ngoài công trường như mối nối dầm chủ có chiều dài nhịp lớn thì liên kết bằng đinh là hợp lí hơn. Liên kết đinh ở đây bao gồm có liên kết bầng bu lông thường, bu lông cường độ cao, liên kết bằng đinh tán. Trong trường hợp dầm của ta chọn mối nối dầm bằng bulông cường độ cao (CĐC). Các liên kết và các mối nối của cấu kiện chính phải được thiết kế ở trạng thái giới hạn cường độ không nhỏ thua trị số lớn hơn của: + Trị số trung bình của mômen uốn, lực cắt hoặc lực dọc trục do tải trọng tính toán ở tại mối nối hoặc liên kết và sức kháng uốn, cắt. 1. Tính toán nội lực xuất hiện tại các vị trí dầm cần nối: 1.1. Vị trí cách đầu dầm 4m và 16 m: Do tiết diện dầm làm việc trong hai giai đoạn nên khi tính toán nội lực của dầm chủ ta phải tách ra tính thành hai giai đoạn: +Trường hợp khi bản bêtông chưa đông cứng dầm thép sẽ chịu toàn bộ ứng lực: MD1 = 1,25xD1x W = kNm. VD1 = 1,25xD1x W = kN. +Trường hợp bản bêtông đã đông cứng và cùng tham gia chịu lực với dầm thép: MD2 = 1,5 xD2x W = kNm. VD2 = 1,5xD2x W = kN. MD3 = 1,25xD3x W = kNm. VD3 = 1,25xD3x W = kN. MLL+IM=mg[(MXTTK hoặc MXHTK)(1+)+MLn + Mng ] VLL+IM=mg[(MXTTK hoặc MXHTK)(1+)+MLn + Mng] MXTTK = 0.65KNm VXHTK = 0.65 KN MLn = PLx W kNm VLn =PLx W kNm Mng = qngx W kNm Vng = qngx W kN Mi = 0,95(MD1+MD2+MD3+MLL+IM) kNm. Vi = 0,95 (VD1+VD2+VD3+VLL+IM) kN. Trong đó : D1 = 14.76 kN/m D2 = 4.35 kN/m D3 = 1.212 kN/m Vị trí B.đồ momen B.đồ lực cắt Tải trọng (kN/m) W (m2) W - (m2) W +(m2) D1 D2 D3 4.0m 79.992 18.180 0.182 14.760 4.350 1.212 16.0m 224.000 8.904 2.912 14.760 4.350 1.212 Vị trí Momen (kN.m) Lực cắt (kN) MD1 MD2 MD3 VD1 VD2 VD3 4.0m 1475.852 521.948 121.188 332.063 117.437 27.267 16.0m 4132.800 1461.600 339.360 110.552 39.098 9.078 Vị trí Tung độ đ.a.h mo men (m) Tung độ đ.a.h lực cắt (m) y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y4 4.0m 3.636 3.245 2.855 3.527 0.909 0.811 0.714 0.882 16.0m 10.182 8.618 7.055 9.745 0.636 0.539 0.441 0.609 Vị trí MXTTK VXTTK MXHTK VXHTK 4.0m 713.486 178.354 512.155 128.057 16.0m 1932.401 120.777 1424.781 89.018 Vị trí B.đồ momen B.đồ lực cắt PLL qL W (m2) W - (m2) W +(m2) (kN/m) (kN/m) 4.0m 79.992 18.180 0.182 9.3 3.6 16.0m 224.000 8.904 2.912 9.3 3.6 Vị trí MLn VLn Mng Vng MXTTK VXTTK MLL+IM VLL+IM 4.0m 743.926 169.074 287.971 64.793 713.486 178.354 1812.957 614.167 16.0m 2083.200 82.807 806.400 21.571 1932.401 120.777 4996.985 345.508 Vị trí Nội lực tại các vị trí dầm cần tìm M (kN.m) V (kN) 4.0m 3735.348 709.107 16.0m 7104.984 479.025 2.Tính đặc trưng hình học tại vị trí cách đầu dầm 4.0m (khi cắt bản táp ) Tiết diện cắt bớt bản táp dầm thép: Thành phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Biên trên 300 16 4800 8 0.038 Vách 14 1944 27216 988 26.889 Biên dưới 400 20 8000 1970 15.760 Tổng 1980.00 40016 42.688 1066.768 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) y(mm) y(mm) I.109 S.106 S.106 5380.755 0.102 168.861 8571.080 6526.617 0.267 12076.234 8571.450 1066.768 913.232 20.648 19.355 22.609 Tiết diện cắt bớt bản táp liên hợp ngắni hạn tại gối n=8: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 49875 95 4.738 Phần vát 420 120 6300 60 0.378 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Tổng 2290.00 96191 59.633 619.943 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 13743.788 1200.325 1975.275 60.480 854.570 0.102 12512.880 8571.080 22046.326 0.267 51132.840 9832.255 739.943 1550.057 60.965 82.392 39.331 Tiết diện cắt bớt bản táp liên hợp dài hạn tại gối 3n=24: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 16625 95.000 1.579 Phần vút 420 120 2100 60.000 0.126 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Tổng 2290.00 58741 56.222 957.119 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 12356.525 1200.325 1690.128 60.480 2766.058 0.102 3162.490 8571.080 14000.107 0.267 33975.309 9832.255 1077.119 1212.881 43.808 40.671 36.119 3. Tính đặc trưng hình học tại vị trí cách đầu dầm 16 m (không cắt bản táp ) Tiết diện dầm thép: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Biên trên 300 16 4800 8 0.038 Vách 14 1944 27216 988 26.889 Biên dưới 400 20 8000 1970 15.760 Bản táp 350 20 7000 1990 13.930 Tổng 2000.00 47016 56.618 1204.224 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) y(mm) y(mm) I.109 S.106 S.106 6868.572 0.102 1272.428 8571.080 4691.300 0.267 4322.105 0.233 17154.404 8571.683 1204.224 795.776 25.726 21.363 32.328 Tiết diện dầm thép liên hợp bản BT ngắn hạn n=8 tại giữa nhịp: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 49875 95 4.738 Phần vát 420 120 6300 60 0.378 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Bản táp 350 20 7000 2300 16.100 Tổng 2310.00 103191 75.733 733.910 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 20359.265 1200.325 2861.173 60.480 1378.557 0.102 8660.068 8571.080 19123.158 0.267 17168.468 0.233 69550.689 9832.488 853.910 1456.090 79.383 92.964 54.518 Tiết diện liên hợp dài hạn 3n=24: T/phần b(mm) h(mm) A(mm2) y(mm) A.y(mm3)106 y' (mm) Bản BTCT 2100 190 16625 95.000 1.579 Phần vút 420 120 2100 60.000 0.126 Biên trên 300 16 4800 198 0.950 Vách 14 1944 27216 1298 35.326 Biên dưới 400 20 8000 2280 18.240 Bản táp 300 20 6000 2300 13.800 Tổng 2310.00 64741 70.022 1081.573 A(y-y/)²(mm4).106 I.106(mm4) (mm) (mm) .109 .106 .106 16181.562 1200.325 2191.586 60.480 3747.369 0.102 1274.810 8571.080 11489.811 0.267 8907.380 0.200 43792.519 9832.455 1201.573 1108.427 53.625 44.629 48.379 4. tính toán mối nối bản biên trên và dưới tại vị trí cách đầu dầm 4. m Giai đoạn làm việc Tải trọng tác dụng Ii , mm4 Yi , mm fi , MPa Yt Yd Yt-bt Yd-bt fc ft f1 f2 Dầm thép làm việc đơn độc 1475.852 20.648x106 1066.768 76.249 913.232 65.275 Tiết diện liên hợp ngắn hạn 1812.957 60.965x106 429.943 12.786 1550.057 46.095 739.943 22.004 429.943 12.786 Tiết diện liên hợp dài hạn 643.136 43.808x106 767.119 11.262 1212.881 17.806 1077.119 15.813 467.119 6.858 Tổng cộng 100.297 129.176 37.817 19.643 Tính toán ứng suất tại các bản cánh

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTHIET KE CAU QUA SONG P2609.doc
  • rarBAN VE (08 BAN VE).rar
  • xlsDU TOAN -gia(PA1).xls
  • xlsDU TOAN -gia(PA3).xls
  • xlsDU TOAN-gia(PA2).xls
  • xlsKHOI LUONG PHUONG AN 1.xls
  • xlsKHOI LUONG PHUONG AN 2.xls
  • docloi-noi-dau.doc
  • docMUC LUC.doc
Tài liệu liên quan