Đồ án Tính cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo 22TCN272-05

MỤC LỤC

PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC .

Chương I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: 6

1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 6

Chương II : LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH

2.1. Lan can 8

2.2. Lề bộ hành 12

2.3. Bó vỉa 14

Chương III : BẢN MẶT CẦU

3.1. Số liệu tính toán 18

3.2. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 18

3.3. Tính nội lực cho bản congxon 19

3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 22

3.5. Tính nội lực cho bản dầm giữa 26

3.6. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 30

3.7. Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 31

Chương IV : DẦM NGANG

4.1. Các số liệu về dầm ngang 33

4.2. Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 33

4.3. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 38

Chương V : DẦM CHÍNH

5.1. Các số liệu ban đầu 47

5.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 48

5.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 55

5.4. Tổng hơp hoạt tải và tĩnh tải 65

5.4.1 Mômen 65

5.4.2. Lực cắt 65

5.5. Bố trí cáp cho dầm chủ 67

5.6. Kiểm toán 77

Chương VI : TÍNH TOÁN CỐT ĐAI CHO DẦM CHÍNH

6.1. Số liệu thiết kế cốt đai 83

6.2. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt gối 83

6.3. Thiết kế cốt đai cho mặt cắt giữ nhịp 87

 

PHẦN 2: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG SAU

Chương 1 : SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1 Kích thước hình học & vật liệu thi công cầu 96

1.2 Trình tự thi công 98

Chương 2 : LAN CAN

2.1 Thanh lan can 99

2.2 Cột lan can 100

2.3 Gờ chắn bánh 103

2.4 Bản lề bộ hành 108

Chương 3 : BẢN MẶT CẦU

3.1 Tính nội lực 110

3.2 Thiết kế cốt thép 117

Chương 4 : DẦM NGANG

4.1 Tính nội lực 121

4.2 Kiểm toán dầm ngang 124

Chương 5 : DẦM CHỦ

5.1 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 130

5.2 Tính hệ số phân ngang 132

5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 136

5.4 Xác định nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 139

5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 145

5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 145

5.7 Tính mất mát US 150

5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 155

5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 157

5.10 Kiểm toán lực cắt 160

5.11 Tính thép cẩu móc dầm 167

5.12 Tính độ vồng, độ võng 167

PHẦN 3: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC

CHƯƠNG 1 :KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

1.1 Số liệu đầu vào: 174

1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 174

CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH

2.1 Kiểm toán thanh lan n1 178

2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 179

2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 181

2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 182

2.5. kiễm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 184

2.6. Kiểm toán bó vỉa chịu tải trọng va xe : 185

CHƯƠNG 3 :THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1. Mô hình tính toán bản mặt cầu: 189

3.2. tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 189

3.3. Hệ số tính 190

3.4. Tính toán nội lực bản mặt cầu 190

3.5. Tính toán cốt thép cho bản mặt cầu: 194

3.6.Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng : 197

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ DẦM NGANG

4.1. Xác định nội lực tác dụng lên dầm ngang 201

4.2. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 207

4.3. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 209

4.4. Thiết kế cốt đai cho dầm ngang 211

CHƯƠNG 5 :TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG

5.1. Đặc trưng hình học của tiết diện ngang chưa liên hợp của dầm chủ: 215

5.2. Tính hệ số phân bố ngang cho các dầm trong 216

5.3. Hệ số phân bố ngang cho các dầm biên 217

CHƯƠNG 6 : TÍNH TÓAN NỘI LỰC DẦM CHỦ

6.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chủ: 222

6.2. Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng : 224

CHƯƠNG 7 :KIỂM TOÁN DẦM CHỦ

7.1. Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ: 231

7.2 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực : 231

7.3. Xác định đặc trưng hình học tại các mặt cắt : 234

7.4 Tính toán mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 237

7.5 Kiểm toán dầm: 240

7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm toán khả năng chịu cắt 248

PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU

Chương 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1. Đề bài: 256

2. Yeâu caàu 256

3. Choïn theâm soá lieäu. 256

4. Boá trí maët caét ngang caàu. 256

Chương 2: TÍNH TOÁN LAN CAN VÀ TAY VỊN

1. Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can .257

2. Xác định khả năng chịu lực của tường lan can. 257

3. Xác định khả năng chịu lực của thanh và cột lan can .260

4. Tổ hợp va xe .261

5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan can. 265

Chương 3 : TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

1. Chọn lớp phủ mặt cầu: 267

2. Tính toán bản hẫng. 267

2.1 Số liệu tính toán. 267

2.2 Xác định nội lực. 268

2.3 Thiết kế cốt thép. 272

2.4 Kiểm tra vết nứt. 273

3. 3. Tính toán bản loại dầm. 274

Chương 4 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG

1. Số liệu tính toán. 280

2. Xác định nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm phụ : 280

3. Xác định nội lực do hoạt tải gây ra: 281

4. Thiết kế cốt thép 285

5. Kiểm tra vết nứt. 290

Chương 5 : TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH (DƯL )

1. Lựa chọn kích thước hình học của dầm 293

2. Tính toán hệ số phân bố ngang 294

3. Xác định nội lực. 297

4. 4. Lựa chọn số lượng cáp và bố trí cáp. 309

5. Xác định đặc trưng hình học của tiết diện qua từng giai đoạn làm việc. 313

6. Tính toán mất mát ứng suất. 319

7. Tính toán trong giai đoạn truyền lực căng. 323

8. Tính toán chịu nén ở trạng thái giới hạn sử dụng. 324

9. Tính toán chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ. 326

10. Chọn cốt thép thường 329

11. Thiết kế lực cắt. 329

TÀI LIỆU THAM KHẢO 338

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

doc338 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 13/12/2013 | Lượt xem: 27972 | Lượt tải: 201download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Tính cầu bê tông cốt thép dự ứng lực theo 22TCN272-05, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
quanh kết cấu 5) Mất mát do từ biến : Với thời gian là sau 5 ngày ta bắt đầu căng cáp , và 30 ngày sau bắt đầu thi công phần lan can lớp phủ, và lề bộ hành , thì các hệ số qui đổi có xét đến từ biến của BT được xác định: fcpg: US trong BT tại trọng tâm bó cáp do TLBT + lực căng cáp gây ra (được tính như trên) fcpg = 17,6 N/mm2 : thay đổi trong US của BT tại trọng tâm bó cáp do các tải trọng thường xuyên (tỉnh tải) trừ các tải trọng tác động trước lúc thực hiện căng cáp DUL . e’ : độ lệch tâm của cáp DUL so với trọng tâm dầm trong giai đoạn 2 : e’= = 1060-497= 562 mm I’g = 110178782031 momen quán tính của tiết diện giữa nhịp trong giai đoạn 2 . MDC2 momen do TLBT mối nối gây ra tại tiết diện giữa nhịp ở TTGH SD . Lấy cho dầm biên : MDC2= MDC3 momen do TLBT lề bộ hành gây ra tại tiết diện giữa nhịp ở TTGH SD . MDC3 MDW = 76065465 Nmm : momen do TLBT lớp phủ . Ig = 118538472726 mm4 momen quán tính của tiết diện giữa nhịp trong giai đoạn 3 e : độ lệch tâm của cáp DUL so với trọng tâm dầm trong giai đoạn 3 : e= = 1060–468=592 mm Thay số : Thay vào : 6. Mất mát do chùng nhão trong giai đoạn khai thác : 7. Tổng hợp mất mát US cho từng tiết diện : Bảng 5.5 :Tổng hợp mất mát US 5.8. KIỂM TOÁN DẦM THEO TTGH SỬ DỤNG : 5.8.1. Trong giai đoạn truyền lực căng : Cường độ chịu nén của BT khi truyền lực căng (5 ngày): f’ci = 34,783 Mpa Ứng suất nén cho phép : 0,6.f’ci=0,6.34.783=20.87 N/mm2 Ứng suất kéo cho phép : 0,25.=1.474 Mpa Bảng 5.6 :Tổng hợp momen của các tải trọng không hệ số 1.Xét mặt cắt tại gối : Momen tại mặt cắt gối có giá trị =0 . Thớ trên : Trọng tâm cốt thép đến trục trung hoà : e1=dps1–yt01=694–502=192mm Ứng suất trong cáp sau mất mát tức thời : fpi=fpj –=1360 – 137=1223 N/mm2 Lực căng cáp : Ứng suất thớ trên : Ta thấy thớ trên chịu nén ft=1,472 < 20,87 Vậy thớ trên thoả đk sử dụng giai đoạn truyền lực . Thớ dưới : Ta thấy thớ dưới chịu nén ft=9,615 < 20.87 MPa Vậy thớ dưới thoả đk sử dụng. Tính tương tự ta cũng được US tại thớ trên và thớ dưới cho các mặt cắt còn lại. Bảng 5.7 :Ứng suất tại các mặt cắt ở giai đoạn truyền lực. Thay vào điều kiện sử dụng ta thấy đều thoả đk sử dụng .Vậy trong giai đoạn truyền lực dầm không bị phá hoại . 5.8.2. Kiểm tra khả năng chịu uốn ở TTGH Sử dụng (giai đoạn 3) : 5.8.2.1. Giới hạn ứng suất : Giai đoạn này BT dầm đã đủ cường độ : f’c = 40 MPa Ứng suất nén cho phép trong giai đoạn 2: 0,45.f’c=0,45.40=18 N/mm2 Ứng suất kéo cho phép trong giai đoạn 2: 0,5.=3,162 N/mm2 5.8.2.2.Kiểm tra ứng suất : 1/ Mặt cắt giữa nhịp IV-IV : Ứng suất trong cáp sau mất mát dài hạn: fpf=fpj––=1360 – 161,742– 249,471= 960,265 N/mm2 Lực căng cáp sau khi mất mát dài hạn : Ứng suất thớ trên : Ta thấy thớ trên chịu nén ft=9,735 < 18 MPa Vậy thớ trên thoả đk nứt trong giai đoạn sử dụng . Thớ dưới : US thớ dưới được tính bởi công thức : Ta thấy thớ dưới chịu kéo ft=1,877 < 3,162 MPa Vậy thớ dưới thoả đk nứt trong giai đoạn sử dụng . Tính tương tự ta cũng được US tại thớ trên và thớ dưới cho các mặt cắt còn lại. Bảng 5.8 : Ứng suất tại các mặt tính toán trong giai đoạn sử dụng . Kết luận : Vậy dầm đảm bảo không nứt trong giai đoạn sử dụng. 5.9.KIỂM TOÁN DẦM Ở TRẠNG THÁI CƯỜNG ĐỘ : Cốt thép DUL có diện tích : Aps=3503 mm2 Cốt thép thường (thớ dưới) có diện tích : As=616 mm2 Cốt thép thường làm dầm là thép AII : fy = 280 MPa . Cường độ chảy dẻo của cáp DUL bằng 75% cường độ kéo đứt của cáp DUL: fpy=0,75.fpu=0,75.1838=1378 Mpa Hệ số : Dầm chủ làm bằng cấp BT 40 => 28 MPa <= 40 MPa< 56MPa nên = 0,85 – 0,05. = 0,85 – 0,05. = 0,764 Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép thường đến mép BT ở thớ dưới dầm =40 mm => ds = h – 40 = 1200-40 = 1160 mm Thông số hình học mặt cắt : Hình 5.19 : Tiết diện kiểm toán TTGH CĐ . Bảng5.9 : Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐ . 1. Xét mặt cắt giữa nhịp : Theo bảng 5.9, momen tại giữa nhịp có giá trị : Giả sử trục trung hoà đi qua sườn (như hình vẽ). Cân bằng lực theo phương ngang ta được khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép trên của cánh dầm được tính bởi công thức sau : => trục trung hoà không đi qua sườn, ta phải tính lại với TH trục trung hoà qua cánh, khi đó tiết diện làm việc là tiết diện hình chữ nhật với bề rộng = b2 . mm Lấy momen tại trọng tâm betông vùng nén: Thay vào điều kiện cường độ : Với là hệ số sức kháng, với dầm BT DUL thì =1 (đúng) Vậy tiết diện giữa nhịp thoả điều kiện cường độ . * Kiểm tra hàm lượng cốt thép : + Hàm lượng thép tối đa : Xét tỉ số : => thoả điều kiện phá hoại dẻo . + Hàm lượng thép tối thiểu : (**) Mu : momen do tải trọng tác dụng ở TTGH CĐ Mu= Nmm Mcr: Mômen tác dụng để thớ dưới dầm đạt ứng suất lớn nhất bằng : Tính momen phụ thêm (M): Tỉnh tải giai đọan 1 : Tỉnh tải giai đọan 2 : Tỉnh tải giai đọan 3 : Cường độ chịu kéo khi uốn: MPa Mômen tác dụng để thớ dưới dầm đạt ứng suất lớn nhất bằng : Thay vào điều kiện (**) : > 4206682988 (đúng ) Vậy thoả điều kiện cốt thép min . * Kết luận : Mặt cắt giữa nhịp thoả điều kiện cường độ . Kiểm toán tương tự cho các mặt cắt còn lại , ta được bảng sau : Bảng 5.10 : Kiểm toán ở TTGH CD cho các mặt cắt tính toán. *Kết luận : Các mặt cắt nguy hiểm của dầm đều thoả điều kiện cường độ . 5.10. KIỂM TOÁN LỰC CẮT : Bảng 5.11 : Tổng hợp giá trị lực cắt theo các TTGH . 1. Xét mặt cắt I-I (tại gối) : Lực cắt tính toán : Vu =237863+588314=826177 N ; Mu = 0 Tiết diện đầu dầm được mở rộng nên tiết diện là hình chữ nhật 600x1200 : h=1200; bw=600 Chiều cao vùng nén : c = 371 mm ( tính ở phần kiểm toán cường độ) => a= US trong cáp khi BT bị nứt : Hình 5.20: Sơ đồ tính sức kháng cắt của tiết diện . *Tính dv : cánh tay đòn giữa tổng hợp lực kéo và tổng hợp lực nén khi uốn, khi có cáp DUL thì dv được tính như sau : = 864 mm Lực căng cáp sau mất mát dài hạn : Pf = 4001886 N ( đã tính ở phần kiểm toán ) Lực cắt do cáp DUL trong giai đoạn sử dụng tức sau mất mát dài hạn: Với I là góc lệch so với phương ngang tại mặt cắt I–I của cáp do uốn . ==258540 N Lực cắt đơn vị : N/mm2 Kiểm tra sự hợp lý của tiết diện : tiết diện dầm đã chọn là hợp lý. *Tính : Độ lệch tâm của trọng tâm các bó cáp DUL so với trọng tâm dầm trong giai đoạn hoàn thiện : Ứng suất trong BT do cáp DUL gây ra tại trọng tâm cáp : Ứng suất trong cáp sau mất mát mà US BT bọc quanh nó bằng 0 : Giả sử : Biến dạng tại trọng tâm của cốt dọc chịu kéo theo phương dọc của trục dầm do các tải trọng có hệ số, và lực căng cáp gây ra : => vùng đặt cốt đai vẫn chịu nén . Ta phải bổ xung độ cứng của BT : Phần BT tham gia chịu nén có chiều cao lấy gần đúng bằng 1/2h=600 mm Hình 5.21 : Diện tích BT tham gia chịu nén tại tiết diện đầu dầm Diện tích BT chịu nén Ac = 600.600=360000mm2 Từ tỉ lệ : tra biểu đồ (A5.8.3.4.2-1)ta được góc nứt : => hội tụ . Tra tiếp ta được Vs BT của dầm đủ khả năng chịu cắt, ta đặt cốt đai theo cấu tạo . Chọn cốt đai : Do đầu dầm có đọan mở rộng, để giữ ổn định cho thép dọc ta phải đặt thép đai 4 nhánh => diện tích cốt đai là : Av = 314 mm2 * Khoảng cách cốt đai yêu cầu : Ta thấy khoảng cách cốt đai tính được là âm => Bêtông tại đầu dầm còn đủ khả năng chịu cắt. Ta đặt cốt đai theo cấu tạo . * Kiểm tra lại theo điều kiện cấu tạo : – Theo trị số giới hạn cốt đai tối thiểu : s < – Khoảng cách tối thiểu theo qui định của 22TCN272-05 : Với Vu = 826177 < thì : => s < 600 * Kiểm tra lại khả năng chịu kéo của cốt thép dọc : (đúng ) Do tại gối có lực tập trung, nên để an toàn ta chọn bước cốt đai tại đầu dầm : 2. Xét mặt cắt II-II ( mặt cắt thay đổi tiết diện ) : Lực cắt tính toán : Vu =198940+522870=721810 N ; Mu = 1400327521 Nmm Tiết diện chịu cắt là tiết diện hình chữ nhật : 200x1200 : h=1200; bw=200 Chiều cao vùng nén : c = 154 mm ( tính ở phần kiểm toán cường độ) => a= US trong cáp khi BT bị nứt : *Tính dv : cánh tay đòn giữa tổng hợp lực kéo và tổng hợp lực nén khi uốn, khi có cáp DUL thì dv được tính như sau : = 864 mm Lực căng cáp sau mất mát dài hạn : Pf = 4001886 N ( đã tính ở phần kiểm toán ) Lực cắt do cáp DUL trong giai đoạn sử dụng (sau mất mát dài hạn): Với I là góc lệch so với phương ngang tại mặt cắt II–II của cáp do uốn . ==258540 N Lực cắt đơn vị : N/mm2 Kiểm tra sự hợp lý của tiết diện : tiết diện dầm đã chọn là hợp lý. *Tính : Độ lệch tâm của trọng tâm các bó cáp DUL so với trọng tâm dầm trong giai đoạn hoàn thiện : Ứng suất trong BT do cáp DUL gây ra tại trọng tâm cáp : Ứng suất trong cáp sau mất mát mà US BT bọc quanh nó bằng 0 : * Giả sử : Biến dạng tại trọng tâm của cốt dọc chịu kéo theo phương dọc của trục dầm do các tải trọng có hệ số, và lực căng cáp gây ra : => vùng đặt cốt đai vẫn chịu nén . Ta phải bổ xung độ cứng của BT : Phần BT tham gia chịu nén có chiều cao lấy gần đúng bằng 1/2h=600 mm Hình 5.22 : Diện tích BT tham gia chịu nén tại mặt cắt thay đổi tiết diện Diện tích BT chịu nén : Ac = Từ tỉ lệ : tra biểu đồ (A5.8.3.4.2-1)ta được góc nứt : => hội tụ . Tra tiếp ta được Vs BT của dầm tại mặt cắt II-II đủ khả năng chịu cắt, ta đặt cốt đai theo cấu tạo . Chọn cốt đai 2 nhánh => Av = 157 mm2 * Khoảng cách cốt đai yêu cầu : * Kiểm tra lại theo điều kiện cấu tạo : – Theo trị số giới hạn cốt đai tối thiểu : s < – Khoảng cách tối thiểu theo qui định của 22TCN272-05 : Với Vu = 721810 > thì : => s =300 mm * Kiểm tra lại khả năng chịu kéo của cốt thép dọc : (đúng ) Vậy ta chọn bước cốt đai tại mặt cắt II-II : Tính tương tự cho các mặt cắt còn lại , ta được buớc cốt đai như sau : Bảng 5.12 : Tính toán cốt đai tại các tiết diện tính toán . 5.11. TÍNH THÉP CẨU MÓC DẦM : Bố trí 2 cáp 12.7mm tại mỗi đầu dầm. Khi đặt cáp phải chú ý đặt đúng tại vị trí tim đá kê gối để đảm bảo đúng với trạng thái làm việc thực của dầm. Tải trọng tác dụng lên móc cẩu khi móc cẩu cầu chỉ có trọng lượng bản thân dầm chủ, ở đây ta không xét đến lực quán tính. Hình 5.23: Tính thép móc cẩu dầm . Lực kéo tác dụng lên mỗi đầu dầm : Fk = Lực kéo sinh ra trong cáp : F= Dự tính dùng loại cáp 12.7 , Cường độ kéo đứt : Diện tích mặt cắt ngang : Aps = 100.1 mm2 Số cáp cần thiết : tao Vậy đặt 1 tao cáp 12,7 mm là đủ . 5.12. TÍNH ĐỘ VỒNG, ĐỘ VÕNG : Tính độ vồng của dầm trong giai đoạn truyền lực căng để kiểm tra lực căng cáp và chất lượng của BT. Biết được độ võng của dầm trong giai đoạn sử dụng đảm bảo cho cầu làm việc bình thường, đảm bảo cao độ thông thuyền yêu cầu . 5.12.1. Tại thời điểm mới vừa cắt cáp : + Độ vồng chỉ do tác dụng của lực căng cáp (), từ biến của bêtông chưa ảnh hưởng đến độ vồng của dầm . + Độ võng chỉ do trọng lượng bản thân dầm (). Tính độ vồng do lực căng cáp () : Ta tính độ vồng do từng bó cáp gây ra, sau đó dùng qui tắc cộng tác dụng để được độ vồng của dầm do lực căng trong cáp DUL gây ra . Để an toàn trong tính toán ta chọn tiết diện dầm biên để kiểm toán do có tiết diện nhỏ hơn so với dầm giữa ( chỉ trong giai đoạn sử dụng ) . Hình 5.24: Sơ đồ bố trí cáp DUL. Để đơn giản trong tính toán ta xem quĩ đạo bó cáp DUL trong dầm có dạng parabol. Hình 5.25: Đưa về parapol. Động vồng của dầm do bó cáp DUL dạng parabol được tính bởi biểu thức : (*) Trong đó : P=Pi.cos() : lực căng trong bó cáp sau mất mát tức thời chiếu theo phương ngang (mất mát tức thời trung bình trên toàn dầm). : góc lệch đầu dầm . l=22196 mm : Chiều dài cáp theo phương ngang ( tính từ 2 đầu neo cáp) Ec=Eci = 31700 N/mm2 : Modun đàn hồi của BT dầm tại thời điểm căng cáp ( 5 ngày) J: momen quán tính của tiết diện dầm BT có khóet lỗ. Theo 5.7.3.6.2 lấy tiết diện nguyên của dầm . J=Ig= 153447052173 mm4 ee : độ lệch tâm của bó cáp DUL tại vị trí neo đầu dầm . ec : độ lệch tâm của bó cáp DUL tại vị trí neo giữa dầm . Xét bó cáp thứ 1 và 2 : Hình 5.26 : Bó cáp 1 & 2 ee = 301 mm ec = 422 mm =1o => P = Pi .cos()= 122600.cos(1o)= 122581 N Thay vào (*) : Tính tương tự với các bó cáp còn lại ta lập được bảng sau : Bảng 5.13: Tính độ vồng do cáp DUL Độ vồng tổng cộng do cáp DUL : 5.12.1.2. Độ võng do TLBT dầm : Hình 5.27: TLBT dầm chủ. Độ võng tại giữa dầm do TLBT dầm : * Kết luận : Vậy biến dạng của dầm ở giai đoạn truyền lực : 5.12.2. Xét biến dạng của dầm khi sử dụng : Trong giai đoạn sử dụng, dầm chịu tác dụng : Tĩnh tải giai đoạn 2 . Từ biến . Hoạt tải. Tĩnh tải giai đoạn 2 : Tĩnh tải giai đọan 2 gồm các tải trọng kể từ lúc hoàn thiện giai đoạn căng cáp : + Lan can, lề bộ hành . + Lớp phủ + Mối nối . Xét dầm biên, nên tải trọng của mối nối được chia cho 2 : Độ võng tại giữa dầm do tĩnh tải giai đoạn 2 : Từ biến : Độ vồng ban đầu Ci: Ci =- 6,325 mm (vồng lên) Độ vồng do từ biến : Trong đó : Cr : Hệ số tính toán độ vồng do từ biến . (**) kc : Tỉ số khối lượng / diện tích bề mặt của dầm Khối lượng của dầm : V=15,725.22400=352240 N Diện tích bề mặt của dầm : S kf : Hệ số ảnh hưởng cường độ BT. H=80% Độ ẩm tương đối của môi trường. ngày : tuổi thọ BT khi bắt đầu đặt tải . t= 30năm =10950 ngày : tuổi thọ công trình. Thay số vào (**) : Vậy độ vồng do từ biến : Hoạt tải : Cần xét 2 tổ hợp xe : + Tổ hợp 1: Xe tải 3 trục HL93. + Tổ hợp 2: 25% xe tải 3 trục và tải trọng làn . Tổ hợp 1 : Xe tải 3 trục HL93 : Hình 5.28 : Sơ đồ tính độ võng do hoạt tải. Độ võng của dầm được tính bằng công thức : Trong đó : x là khoảng cách từ trục bánh xe đang xét đến đầu dầm gần nhất. Để tính độ võng ta xếp xe như hình trên, trong đó trục giữa nằm tại giữa nhịp. Độ võng do trục bánh xe 35kN gây ra : Độ võng do trục bánh xe 145kN tại giữa nhịp gây ra: Với x = L/2 =11000(mm) Độ võng do trục 145kN cuối gây ra với: Vậy tổng độ võng do hoạt tải: Độ võng của hoạt tải phải phân bố cho các dầm thông qua hệ số phân bố: Do đó độ võng của một dầm : Tổ hợp 2 : 25% xe tải 3 trục và tải trọng làn : Tải trọng làn là tải trọng phân bố đều với độ lớn: , được xếp toàn bộ lên dầm chính. Độ võng do tải trọng làn gây ra: Vậy độ võng do tổ hợp này là: So sánh: 2 tổ hợp ta được giá trị của độ võng do hoạt tải : Độ võng cho phép đối với cầu ôtô do hoạt tải gây ra : Độ võng cuối cùng của dầm tại cuối thời hạn sử dụng của công trình : ---------------------------------------- Phần 3 : THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL TIẾT DIỆN I CĂNG TRƯỚC CHƯƠNG 1 : KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 1.1 Số liệu đầu vào: Chiều dài nhịp : S = 19m Bề rộng lề bộ hành : B = 1.4m Bề rộng phần xe chạy : L = 8m Tiết diện : Chử I 1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 1.2.1 Chọn cấu tạo lớp phủ mặt cầu Bản mặt cầu dày : 200 mm Lớp phòng nước (RC7) dày : 5 mm Lớp bê tông bảo vệ dày : 25 mm Lớp bê tông nhựa nóng dày : 55 mm Hình 1.1 cấu tạo lớp phủ mặt cầu 1.2.2 Chọn kết cấu lan can tay vịn Hình 1.2 kết cấu lan can tay vịn 1.2.3 Chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chủ: Hình 1.3 chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chính 1.2.4 Bố trí dầm trên mặt cắt ngang cầu Hình 1.4 bố trí dầm trên mặt cắt ngang cầu 1.2.5 Chọn cấu tạo ống thoát nước Hình 1.5 cấu tạo ống thoát nước 1.2.6. chọn kích thước dầm ngang: Bề rộng : b = 200 mm Chiều cao : h = 900mm Khoảng cách giữa các dầm ngang : l1 = 4750 Hình 1.6 dầm ngang 1.2.7 Vật liệu thiết kế cầu Chọn bê tông có f'c = 30 (Mpa) làm bê tông bản mặt cầu dầm ngang và lề bộ hành Theo đề bài lấy bê tông có f'c = 40MPa làm bêtông dầm chủ Lựa chọn cáp dự ứng lực: Sữ dụng tao thép 12.7mm. Diện tích 1 tao A1 = 98.71 mm2 Cường độ chịu kéo của thép ứng suất trước (Điều 5.4.4.1) Giới hạn chảy của thép ứng suất trước :(Điều 5.4.1.1) Môđun đàn hồi của thép ứng suất trước: Sử dụng thép có độ chùng nhão thấp của hãng VSL: ASTM A416 cấp 270 Ứng suất trong thép khi kích Lựa chọn cốt thép thường Chọn thép AII làm thép chịu lực cho dầm ngang , bản mặt cầu và lề bộ hành,và dùng làm thép cấu tạo cho dầm chủ Thép AII có fy = 280 (Mpa) CHƯƠNG II TÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH Trọng lượng bản thân của lan can : Từ lựa chọn cơ bản ở phần 1.2 ta tính trọng lượng bản thân cũa lan can (Hình 1.2) Tay vịn n1 dày 3 mm Q1 = Oáng thép n2 dày 5 mm Q2 = Thép tấm n3 160x6x2025 Q'3 = Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách giữa các cột 2 m Thép tấm n4 160x6x840 Q'4 = Toàn cầu có 10 cột , khoảng cách giữa các cột 2 m Thép tấm n5 160x10x160 Q'5 = Thép tấm đở tay vịn n6 80x6x665 Q'6 = Khoảng cách giữa các tấm đở n6 là 150mm nên toàn cầu có 126 tấm Phần trụ bê tông đỡ lan can thép Q7 = Phần lề bộ hành Q8 = Trọng lượng bản thân của lan can và lề bộ hành tính cho 1m dài cầu DC3 = 2.1 Kiểm toán thanh lan n1 Hình 2.1: lan can tay vịn theo phương dọc cầu 2.1.1 Sơ đồ tính toán thanh n1 Hình 2.2:sơ đồ tính thanh và mặt cắt ngang thanh n1 2.1.2 tải trọng tác dụng lên thanh n1 Theo phương thẳng đứng Trọng lượng bản thân : DClc = Q1 = 0.061(N/mm) Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) Theo phương mằm ngang Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) 2.1.3 Tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n1 theo phương thẳng đứng Mômen do tỉnh tải tại mặt cắt giữa nhịp Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp 2.1.4 tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n1 theo phương ngang Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp Lan can thoả mản điều kiện chịu lực khi là hệ số sức kháng = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng = 0.95 là hệ số tải trọng ( với tỉnh tải, với hoạt tải người) MU là mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ M1 là mômen lớn nhất theo phương đứng ở trạng thái giới hạn cường độ M1 = = M2 là mômen lớn nhất tại mặt giữa nhịp theo phương ngang M2 = = Mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra Mn sức kháng của tiết diện S là mômen kháng uốn của tiết diện Lan can làm bằng thép CT3 có fy = 240 (Mpa) Vậy thanh lan can n1 đảm bảo khả năng chịu lực 2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 2.2.1 Sơ đồ tính toán thanh n2: Hình 2.3:sơ đồ tính thanh và mặt cắt ngang thanh n2 2.2.2 tải trọng tác dụng lên thanh n2 gồm Theo phương thẳng đứng Trọng lượng bản thân : DClc = Q1 = 0.073(N/mm) Trọng lượng bản thân của tấm n6 : Q6 = 0.185(N/mm) Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) Theo phương mằm ngang Tải phân bố : w = 0.37 (N/mm) Tải tập trung : P = 890 (N) 2.2.3 Tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n2 Mômen do tỉnh tải tại mặt cắt giữa nhịp Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp 2.2.4 tính nội lực tác dụng lên thanh lan can n2 theo phương ngang Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp Lan can thoả mản điều kiện chịu lực khi là hệ số sức kháng = 1 là hệ số điều chỉnh tải trọng = 0.95 là hệ số tải trọng ( với tỉnh tải, với hoạt tải người) MU là mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra ở trạng thái giới hạn cường độ M1 là mômen lớn nhất theo phương đứng ở trạng thái giới hạn cường độ M1 = = M2 là mômen lớn nhất tại mặt giữa nhịp theo phương ngang M2 = = Mômen tổng cộng do ngoại lực gây ra Sức kháng của tiết diện thanh S là mômen kháng uốn của tiết diện Lan can làm bằng thép CT3 có fy = 240 (Mpa) Vậy thanh lan can n2 đảm bảo khả năng chịu lực 2.3 Kiểm toán trụ lan can thép Hình 2.4 chi tiết trụ lan can Bỏ qua các lực thẳng đứng tác dụng vào trụ lan can Lực ngang tác dụng vào trụ P = Ta kiểm toán tại hai mặt cắt sau : Mặt cắt I – I có tiết diện thay đổi Mặt cắt II-II có mômen lớn nhất Xét mặt cắt I-I Hình 2.5: mặt cắt I-I Mômen tại mặt cắt I-I MI-I = Mặt cắt I-I đảm bảo khả năng chịu lực khi Sức kháng của tiết diện S mômen kháng uốn của tiết diện =240 x 82866 = 19887840(N/mm) Vậy Mặt Cắt I – I Đảm bảo khả năng chịu lực Xét mặt cắt II-II Hình 2.6: mặt cắt II-II Mômen tại mặt cắt II-II MII-II = Mặt cắt II-II đảm bảo khả năng chịu lực khi Sức kháng của tiết diện = (N/mm) Vậy Mặt Cắt II – II Đảm bảo khả năng chịu lực 2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 2.4.1 Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành Xét trên 1 m dài Hoạt tải người PL PL = 0.003x1000 = 3(N/mm) Tỉnh tải DCbh DCbh = 1000x100x0.25x10-4 = 2.5 (N/mm) 2.4.2 Sơ đồ tính Hình 2..7: sơ đồ tính lề bộ hành Mômen tại mặt cắt giữa nhịp : Do tỉnh tải anh2 Do hoạt tải Trạng thái giới hạn cường độ Trạng thái giới hạn sử dụng 2.4.3. Tại mặt cắt giữa nhịp Tiết diện chịu lực bxh = 1000 x 100 . chọn ds = 70 mm MU = 1197483 (Nmm) Xác định chều cao vùng nén a Bản mặt cầu có 28 < f'c = 30 (Mpa) < 56 Xác định khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà c Xác định trường hợp phá hoại cho bài toán cốt đơn bài toán thuộc trường hợp phá hoại dẻo Xác định diện tích cốt thép hình 2.8: cốt thép lề bộ hành Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu chọn hàm lượng cốt thép tốt thiểu để tính As trên phạm vi 19m thì diện tích cốt thép cần thiết là AS = 19 x 240 = 4560 (mm2) Chọn thép chịu lực chính cho lề bộ hành là thép AII đường kính 1 thanh là . Diện tích 1 thanh vậy số thanh cần thiết trên 19 m là khoảng cách cần thiết giữa các thanh là mm chọn bố trí Theo phương dọc lề bộ hành bố trí 2.5. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 2.5.1 Tiết diện kiễm toán Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 x 100 (mm) Bê tông có môđun đàn hồi MPa Cốt thép AII : 4 Diện tích cốt thép trong 1000mm AS AS = mm2 Cốt thép có môđun đàn hồi Es = 200000 2.5.2. Tại mặt cắt giữa nhịp MS = 909219 (Nmm) 2.5.2.1. Kiễm tra nứt Xác định ứng suất trong cốt thép fs Giả thiết: Vết nứt phát triển đến trục trung hoà Tiết diện bị nứt không có khả năng chịu lực Hình 2.9: ứng suất trong cốt thép ở TTGHSD Gọi x là khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo Lấy mômen đối với trục trung hoà ta được Với tỉ số môđun đàn hồi n: Mômen quán tính của tiết diện quy đổi = Ưùng suất trong cốt thép fs xác định fsa: dc là khoảng cách từ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm thanh thép dc = 30(mm) A là diện tích trung bình của bê tông boc quanh cây thép Ac = =60000 k số thanh thép k = 4 Hình 3.10: Diện tích Ac Z là tham số b

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTHUYET MINH 2003.doc
  • dwgBavveCBTCT I Cang Sau.dwg
  • dwgI CANG TRUOC.dwg
  • dwgT cang sau.dwg
  • dwgT CANG TRUOC.dwg
Tài liệu liên quan