Đồ án Cầu đường - Thiết kế cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng

i dàn chủ. Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn chủ dầm ngang được bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tựa lên dầm ngang. Dầm dọc và dầm ngang phải được liên kết chắc chắn để tạo thành hệ dầm mặt cầu. Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là dạng cánh dầm dọc và dầm ngang bằng nhau. 2.2.1.1.4 Cấu tao dầm ngang Chiều cao dầm ngang và các kích thước chon : h = 80 cm, b = 32cm ,hc = 3,2cm ,t = 2cm 2.2.1.1.5 Cấu tạo dầm dọc Chiều cao dầm dọc và các kích thước chon : h = 80 cm, b = 32cm ,hc = 3,2cm ,t = 2cm 2.2.2. Tĩnh tải của cầu dàn 2.2.2.1 Trọng lượng bản thân dàn Diện tích các thanh dàn chủ như sau: ABiên trên= 0,0427 (m2). ABiên dưới= 0,0504 (m2). Axtrong = 0,0267 (m2). Acổngcầu = 0,0234 (m2). Trọng lượng của từng loại thanh: DCBiên trên = 0,0427 ´ 10 ´ 7,85 = 3.352 T DCBiên dưới = 0,0504 ´ 10 ´ 7,85 = 3.956 T DCxiêntrong = 0,0267´ ´7,85 = 2.343 T DCcổngcầu = 0,0234´ ´7,85 = 2.054 T Trọng lượng tổng của từng loại thanh. ồ DCBiên trên =20 ´ 3.352 = 67.04 T ồ DCBiên dưới = 21 ´ 3.956 = 83.08 T ồ DCxiêntrong =36 ´ 2.343 = 84.348 T ồ DCcổngcầu = 6 ´ 2.054 = 12.324 T àSDCdàn = 246.792 T 2.2.2.2. Trọng lượng các dầm ngang Ta bố trí dầm ngang tại các nút dàn vậy toàn cầu có 22 dầm ngang kích thước dầm ngang như hình vẽ: Adngang = 0,0352 (m2). DCdngang = 0,0352 ´9´ 7,85 = 2.487 T àồDCdngang = 22 ´ 2.487 = 54.714 T. 2.2.2.3. Trọng lượng dầm dọc: Khẩu độ dầm dọc bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, toàn cầu có 5´21=105 dầm dọc. ở đây bố trí 5 dầm dọc đối xứng nhau qua tim dàn. Khoảng cách giữa hai dầm dọc là 1.8 (m). Hình vẽ Addọc = 0,0352 (m2). DCddọc = 0,0352 ´10´ 7,85 = 2.763 T àồDCddọc = 105 ´ 2.763 = 290.14 T. 2.2.2.4. Hệ liên kết dọc: Lấy DClkd = 0,1 T/m. 2.2.2.5. Lề người đi bộ: Phần lề người đi bộ bố trí hẫng ra ngoài mặt phảng dàn. Phần hẫng này có tải trọng tác dụng nhỏ, ta vẫn dùng thép chữ I như dầm ngang nhưng có vát góc và một dầm dọc. Đoạn hẫng này dài 2.25 (m) àTrọng lượng phần hẫng này: qhẫng ngang = 0,0352´ 2.25´ 7,85 = 0.76 T Toàn cầu có 22 nút dàn bố trí như vậy (tính cho một bên lề người đi) àồDChẫng ngang = 22´0.76 = 16.7 T. Thanh dọc để nối các đoạn hẫng này dùng thép I500 dài 10 (m). Toàn cầu có 21 đoạn (tính cho một bên lề người đi) Trọng lượng của nó là: Sqhẫng dọc = 1.959´21 = 41.139 T 2.2.2.6. Bản bê tông mặt cầu lề người đi: DWBảnbt = 0.15´2.4´2.25= 0.81 (T/m) 2.2.2.7. Trọng lượng lan can tay vịn Vbt = ( 0,5´0,25 –0.1x0.25/2 )´210 = 23.625 (m3) Vth=x210=1.649 (m3) à0.33 T/m 2.2.2.8. Trọng lượng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy + Bê tông át phan chiều dày 5 cm: 0.05 ´ 2.3 = 0.115 T/m2 + Bê tông xi măng bảo hộ dày 3cm: 0.03 ´ 2.4 = 0.072 T/m2 + Lớp phòng nước dày1 cm: 0.01 ´ 1.5 = 0.015 T/m2 + Lớp mui luyện dày 1.0 cm: 0.010 ´ 2.4 =0.024 T/m2 Tổng cộng: S DWLP = 0.226 T/m2 à Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu là: = 0.226 ´10 = 2.26T/m = 1.25 ´ 2.26 =2.825T/m 2.2.2.9 Tổng hợp kết quả: 2.2.2.9.1. Tĩnh tải giai đoạn I: Trọng lượng một mặt phẳng dàn : àồP = (ồDCdngang + ồDCddọc )+SDCdàn = = (54.714+290.14)+246.792= 419.219 T Vậy tổng trọng lượng tính cho 1 dàn giai đoạn I là: DC = 419.219 +41.139+16.7 = 475.058 T Vậy tĩnh tải rải đều trên 1 m dài cầu tính cho một dàn giai đoạn I là: DCTC = + 0,1= 2.362 (T/m) DCTT = 1.25´ DCTC= 2.953 (T/m) 2.2.2.9.2.Tĩnh tải giai đoạn 2: DWTC =0.99+0.33+2.26=3.58 T/m. 2.2.2.10. Hệ số phân bố ngang Điều 4.6.2.4 Tiêu chuẩn 22TCN:272-05 cho phép dùng quy tắc đòn bẩy để tính hệ số phân bố tải trọng trong dàn.Hình vẽ gHL-93 = 0.5(0.896+0.708+0.594+0.406)=1.302 gNg = 0.5´2(1.05+1.26)=2.31 2.3. Tính toán các thanh dàn chính: Sau khi xác định song sơ đồ, các kích thước của các thanh và tính toán các tĩnh tải giai đoạn I và II thì ta tiến hành dùng Midas Civil 6.3.0 để tính toán các thanh của dàn. Nhưng trong phương án sơ bộ ta chỉ tính toán cho một số thanh mà cho là bất lợi nhất.: Thanh biên trên chịu kéo tại vị trí trụ. Thanh biên dưới chịu kéo tại vị tri giữa nhịp. Thanh xiên tại gối chịu uốn, nén. Bảng tổng hợp kết quả nội lưc: Thanh DC+PL+HL93K DC+PL+HL93M Min Max Min Max 69 645,49 786,32 647,40 771,16 34 -591,22 -469,91 -574,37 -471,08 11 473,52 654,07 476,70 629,26 73 -660,74 -471,76 -637,02 -475,51 2.4. Duyệt tiết diện các thanh dàn Bảng số liệu các thanh cần chọn Tên thanh Chiều cao, H(cm) Chiều rộng, b(cm) Bề dày bản bụng, t (cm) Chiều dày bản cánh, hc(cm) Diện tích thanh , Aa (m2) Thanh biên trên 60 50 2 3.2 0.0427 Thanh biên dưới 60 50 2 4.0 0.0504 Thanh xiên trong 60 48 2 2.8 0.0378 Thanh cổng tiết diện hộp 60 40 1.2 1.2 0.0234 2.3.1 Duyệt tiết diện thanh 69: Các đặc trưng hình học của mặt cắt: An (cm2) Anr (cm2) J(cm4) Iy-y(cm4) Ix-x(cm4) ry(cm) rx(cm) 427.2 363.12 1187.7998 284037.38 66702.4 25.785 12.496 Kiểm tra với điều kiện bề cường độ: kG/cm2 às =216.6 Mpa Đạt yêu cầu 2.3.2 Duyệt tiết diện thanh 73: Các đặc trưng hình học : An (cm2) Anr (cm2) J(cm4) Iy-y(cm4) IX-X(cm4) ry(cm) x(cm) 504 438.4 2161.12 337568 83368 25.88 12.861 Kiểm tra với điều kiện bề cường độ: kG/cm2 Trong đó: jf = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2) às = 150.7 Mpa Đạt yêu cầu 2.3.3 Duyệt tiết diện thanh 34: Các đặc trưng hình học: An (cm2) Anr (cm2) J(cm4) Iy-y(cm4) IX-X(cm4) ry(cm) x(cm) 234.24 199.104 127991.03 121210.7 67844.6 22.747 16.6382 Kiểm tra với điều kiện bề cường độ: kG/cm2 Trong đó: jf = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2) às =297.04 Mpa Đạt yêu cầu 2.5. Tính toán trụ cầu: Giới thiệu chung Trụ cầu là dạng trụ hai cột đổ tại chỗ bằng BTCT thường 30Mpa, cốt thép theo ASTM A706M. Hai trụ có cấu tạo giống nhau nên ta tính toán một trụ bất lợi nhất. 2.5.1.Cấu tạo trụ 2.5.2. Tải trọng tác dụng lên trụ. 2.5.2.1. Tải trọng bản thân trụ: Khối lượng riêng bê tông: g = 2.4 (T/m3) Thể tích thân trụ: Thể tích phần thân đặc: VĐặc =(6x14+13.5x0.5)x4=363 m3) Thể tích hai cột: VCột=2()7= 42.73 (m3) Thể tích xà mũ: VMũ = 21.5´3=64.5 (m3) Trọng lượng thân trụ: Wtrụ = (363+42.73+64.5)´2.4 = 1128.56 T. Thể tích bệ : V = 16´8.5´2.5 = 340 (m3) Trọng lượng bệ: WBệ =340´2.4=816 T 2.5.2..2. Lực đẩy nổi MNTN Lực đẩy nổi ở đây chỉ tính cho phần bệ và phần trụ thân đặc ngập trong nước: V=-266.2 T 2.5.2..3. Trọng lượng bản thân kết cấu nhịp và hoạt tải 2.3.1 Tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và người: Sử dụng chương trình Midas Civil 6.3.0 để tính: Gối DC+PL+HL93M DC+PL+HL93K DC+PL+2HL93k P16 1715.67 1780.64 1888.13 2.5.3. tổng trọng lượng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ P = 1128.56 + 816 + 1888.13 – 266.2 = 3566.49 T 2.5.4. Xác định khả năng chịu tải của cọc: Sức chịu tải của cọc Các thông số kỹ thuật của cọc: Đường kính cọc D = 1.5m Diện tích tiết diện cọc As = 3.14*1.52/4 = 1.77 m2 Chiều dài cọc L = 25m Chiều dài cọc chôn trong đất: L1 = 25m Chi vi cọc P = 3.14*1.5= 4.71m Sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 ) QR=jpqQP+jqsQS với: Qp = qp Ap Qs = qs As trong đó: Qp = sức kháng mũi cọc (N) Qs = sức kháng thân cọc (N) qp = sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) qs = sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) As = diện tích bề mặt thân cọc (mm2) Ap = diện tích mũi cọc (mm2) jqp = hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét jqp = 0.55. jqs = hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét jqs = 0.65, Đối với đất cát jqs = 0.55. Khí tính sức kháng thành bên bỏ qua 1.5m chiều dài cọc tính từ mặt đất trở xuống và 1D tính từ chân cọc trở lên. Sức chịu tải của cọc theo ma sát thành bên STT Loại đất Chiều dày SPT Su(Mpa) γ qs(Mpa) Qs(N) 1 Sét 5.2 5 0.225 0.49 0.11025 5888130 0.7 2525.5 (KN) 2 Cát hạt 5.4 20 - - 0.014 475008.8 0.5 213,753964 (KN) 3 Cát nhỏ 14.4 42 - - 0.1008 1963370 0.5 883516.385  (KN) - - 3622.766  (KN) Sức chịu tải tại mũi cọc QRmũicọc = =jpq qp Ap = 0.55x4x0.785x1000 = 1727kN Tổng sức chịu tải của một cọc đơn QR = 3622.8 + 1727 = 5349.8 kN Số cọc cần bố trí N = 1.5x= 1.5x = 9.99 cọc => Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) . Bố trí thành 3 hàng mỗi hàng 4 cọc 2.6. Tính toán mố cầu: 2.6.1. Giới thiệu chung Cầu bao gồm 2 mố: Mố M1 và M2 Mố cầu: Sử dụng mố U bê tông cốt thép . Mố cầu được kê trực tiếp từ kết cấu nhịp dầm T DƯL cao 1,7 m. Mố chữ U bê tông cốt thép đổ tại chỗ có đặt trên móng cọc khoan nhồi. Vật liệu: Bê tông có cường độ 30Mpa. Thép CT3 và CT5 có gờ. Cọc: Cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đổ tại chỗ f100 Kích thước: xem hình vẽ 2.6.2. Tính toán mố Cấu tạo mố: Hình 9 : Cấu tạo mố cầu Xác định tổ hợp tải trọng chính tại mặt cắt I - I Trọng lượng mố và trọng lượng bản thân của bệ móng. Trọng lượng kết cấu nhịp. Trọng lượng của lớp phủ, lan can, gờ chắn. Hoạt tải HL 93 Tải trọng người đi bộ Trọng lượng của KCN: Hình 10: Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dẫn Dầm 1563.37 kN Bản mặt cầu 1364.69 kN Đèn chiếu sáng 0 kN Phần nối bản mặt cầu 198.45 kN Dầm ngang 79.0125 kN Lan can 97.2 kN Tổng(DC) 3302.72 kN Lớp phủ mặt cầu (DW) 36.612 kN Trọng lượng bản thân mố STT Tên kết cấu Công thức tính thể tích V (m^3) TL(kN) 1 Bệ mố Vbm = b1*a1*c2 192.5 4716.25 2 Tường thân Vtt =a3*b6*c3 89.505 2192.8725 3 Tường đầu Vtđ = a8*b7*c3 12.675 310.5375 4 Mấu đỡ bản quá độ Vmđ = (b11+a9/2)*a9*(c3-2*c1) 1.62 39.69 5 Tường cánh(phần đuôi) Vtcđ = (2*b4+b3)*a5*c1 7.5225 184.30125 6 Tường cánh(phần thân) Vtct = 2*(b2+b3+b4)*a2*c1 14.875 364.4375 7 Đá kê gối Vđkg = ng*(a11*b9*c4) 4 98 Tổng cộng 7906.08875 Hoạt tải xe và người Tải trọng Phản lực gối P*số làn*hệ số làn (chưa có hệ số) (kN) Xe tải thiết kế 301.416 783.681 Xe 2 trục thiết kế 216.633 563.245 Tải trọng làn 182.28 473.928 Người đi bộ 88.2 176.40 P(LL,IM,PL) 1629.93 Tổ hợp tải trọng theo TTGH CĐ I Tải trọng áp lực (KN) Hệ số tải trọng Pu (kN) Trọng lượng mố(DC) 7906.088 1.25 9882.61 Trọnglượng bản thân của KCN(DC) 3302.72 1.25 4128.4 Trọng lượng lớp phủ (DW) 36.612 1.5 45.765 Lực đẩy nổi (DC) 0.000 1.25 0 Hoạt tải đứng trên KCN(LL+IM+PL) 1629.929 1.75 2222.3775 ứng lực tính toán (Pu) 16279.1525 Bố trí cọc trong bệ móng mố Móng mố được thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1,5 m Tính sức kháng của cọc Sức kháng của cọc theo vật liệu Trong đó φ: hệ số sức kháng Fc’: Cường độ chịu nén quy định của bêtông cọc Ac : diện tích phần bêtông của cọc Fy: Giới hạn chảy của cốt thép cọc As : diện tích cốt thép của tiết diện cọc D= 1.5 (m) fc'= 30 (Mpa) φ= 0.9 Ac= 1.7545 (m2) fy= 240000 (kN/m2) Số thanh ct 24 DK thanh 28 (mm) As= 0.01478 (m2) Qcọc= 3356.37 (kN) Sức kháng của cọc theo đất nền Sức kháng đỡ tính toán của cọc theo đất nền được xác định theo Điều 10.7.2.3-2 như sau: Trong đó: : hệ số sức kháng thân cọc, quy định ở Điều 10.5.5-2 : hệ số sức kháng mũi cọc, quy định ở Điều 10.5.5-2 Qs : sức kháng thành thân cọc (N) qs: sức kháng đơn vị thân cọc (Mpa) As: diện tích bề mặt thân cọc (mm2) Qp: sức kháng mũi cọc qp: sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa) Ap: diện tích mũi cọc (mm2) Diện tích mặt cắt ngang một cọc Chu vi tiết diện cọc: Sức kháng thân cọc: Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất dính được xác định theo phương pháp qs = Su (10.8.3.3.1-1) trong đó : : hệ số dính bám Su : cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa) Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất rời được ước tính theo chỉ số SPT (N) như sau: qs = 0,0025 N < 0,19 (Mpa) (theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1) STT Loại đất Chiều dày SPT Su(Mpa) γ qs(Mpa) Qs(N) 1 Sét 5.2 5 0.225 0.49 0.11025 5888130 0.7 2525.5 (KN) 2 Cát hạt 5.4 20 - - 0.014 475008.8 0.5 213,753964 (KN) 3 Cát nhỏ 14.4 42 - - 0.1008 1963370 0.5 883516.385  (KN) - - 3622.766  (KN) Sức kháng mũi cọc: qp = 0,064*43*1270/1500=1.784 (Mpa) QP = 0,45* 3.42*106*1.784=274,55 (kN) Sức kháng của cọc theo đất nền là: Q = 3622.766 + 274.55 =3897.316 (KN) Sức kháng tính toán của cọc là: [P]= 3897.316 (KN) Bố trí cọc trong móng Sơ bộ xác định số lượng cọc: (cọc) Chọn n=12 cọc Sơ đồ bố trí cọc như sau: 2.7. Dự kiến biện pháp thi công 1. Thi công mố Bước 1: San ủi mặt bằng (dùng máy ủi). Định vị các tim cọc Tập hợp máy móc thiết bị vật liệu chuẩn bị thi công mố Bước 2 Thi công cọc khoan nhồi Định vị chính xác tim cọc, khoan tạo lỗ bằng máy khoan Bauer Vệ sinh lỗ khoan sau khi khoan xong Lắp dựng lồng cốt thép trong lỗ khoan Đổ bê tông cọc khoan nhồi Bước 3 Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế. Đập đầu cọc vệ sinh hố móng. Rải bê tông lát 20cm. Bố trí cốt thép dựng ván khuôn bệ mố. Đổ bê tông bệ mố. Bước 4 Bố trí cốt thép dựng ván khuôn thân mố. Đổ bê tông thân mố đến cao độ đá kê gối. Bố trí cốt thép dựng ván khuôn và đổ bê tông phần còn lại. Đắp đất nón mố và hoàn thiện. 2. Thi công trụ cầu Bước 1 Đo đạc xác định tim trụ, tim cọc ván thép, khung định vị. Hạ khung định vị đóng cọc ván thép. Bước 2 Thi công cọc khoan nhồi Bước 3 Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế. Đập đầu cọc vệ sinh hố móng. Rải bê tông lát 20cm. Bố trí cốt thép dựng ván khuôn bệ. Đổ bê tông bệ trụ. Bước 4 Bố trí cốt thép dựng ván khuôn thân trụ. Đổ bê tông thân trụ. 3. Thi công kết cấu nhịp chính. Kết cấu nhịp dàn có các thanh dàn chế tạo tại nhà máy dưới dạng các thanh cấu kiện, các bản nút và các bu lông liên kết. Được chở đén cống trường, trên công trường tổ chức lắp ráp thành kết cấu nhịp dàn. Tổ chức bãi xếp cấu kiện bãi này phải được kê cao, khi xếp cấu kiện phải lần lượt thứ tự. Cấu kiện lắp trước xếp sau, cấu kiện lắp sau xếp trước. Đối với công trình này do nước sâu, sông có yêu cầu thông thuyền do vậy ta tiến hành thi công theo phương pháp lao kéo dọc. Bước 1 : Tạo mặt bằng công trường Lắp dựng các thiết bị phục vụ cho lắp dàn Tiến hành làm đường trượt cho dàn. Lắp đà giáo mở rộng trụ Lắp kết cấu nhịp trong bờ . Bước 2: Sử dụng tời kéo, múp di động kéo dọc dàn Lắp mũi dẫn dài 30m. Lao dầm thép Tiến hành lắp nhịp tiếp theo ở đường đầu cầu Bước 3: Sau khi đầu dàn của nhịp biên kê lên gối ta tiến hành neo tạm vào trụ và tiến hành nối với nhịp còn lại . Sau khi lắp xong lại tiến hành lao kéo dọc có mũi dẫn. Bước 4: Hoàn thiện các phần còn lại. Chương 3 Phương án sơ bộ cầu liên hợp 3.1.Giới thiệu chung về phương án. 3.1.2. Bố trí chung cầu: Căn cứ vào yêu cầu nhiệm vụ thiết kế, chiều dài mặt cắt ngang sông ta chọn phương án sơ bộ thứ 3 là cầu dầm liên hợp thép bê tông cốt thép. Sơ đồ kết cấu nhịp:2x33+60+90+60+2x33 m Gồm 3 nhịp chính và 2 nhịp dẫm 2 bên cầu sử dụng kết cấu định hình dầm giản đơn L=33 m. 3.1.3 Kết cấu tầng trên. + Dầm thép: Được làm từ thép hợp kim thấp, dầm được hàn ghép từ thép bản trong nhà máy, mối nối dầm tại công trường dùng bu lông cốt thép cường độ cao. Mặt cắt ngang cầu + Mặt cắt ngang gồm 4 dầm chủ khoảng cách liên tiếp giữa các dầm chủ 300cm + Bản bê tông cốt thép: Được làm từ bê tông mác 300, cốt thép loại AI + Lớp phủ mặt cầu : - Bê tông át phan dầy 5cm - Lớp bê tông bảo vệ dày 3cm - Lớp phòng nước dày 1cm - Lớp tạo mui luyện dày 3cm - Độ dốc ngang cầu 1,5% - Độ dốc dọc cầu 2% 3.1.4. Kết cấu tầng dưới. 3.1.4.1. Cấu tạo trụ cầu. - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300 - Trụ cầu chính: được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi: D = 1,5m - Trụ cầu dẫn: được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 1.5m - Phương án móng : Móng cọc đài cao . 3.1.4.2 Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo M300. - Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi: D = 1,5cm 3.1.5. Vật liệu xây dựng. 1- Bê tông mác M400 có: +) f’c = 40 (MPa). +) gc = 25 (kN/m3). +) Ec = 0,043. gc1,5.= 38006.99 (MPa). 2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau: +) Diện tích một tao Astr = 98.71mm +) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12. 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu: +) Rs = 300 (MPa). +) Es = 200000 (MPa). +) fy = 420 (MPa). 5- Thép chế tạo dầm : sử dụng thép M270M, cấp 345 W +) Cường độ chịu kéo của thép : Fy = 345 (Mpa) +) Cường độ chịu kéo khi uốn : Fu = 485 (Mpa) +) Es = 200000 (MPa). +) Trọng lượng riêng của thép : D= 78,5 (KN /m3) +) Hệ số tính đổi từ bê tông sang thép : n = 7 (khi xét mặt cắt liên hợp dài hạn n = 21) - Nhịp dẫn : Dầm dẫn 2 bờ dùng dầm BTCT dự ứng lực giản đơn chiều dài 33 m chế tạo định hình theo công nghệ căng sau. + Chiều cao 1,70 m 3.2. Tính toán kết cấu nhịp. 3.2.1. Chọn sơ bộ mặt cắt ngang dầm chủ: - Chiều cao dầm chủ hd = 280 cm Chiều cao sườn dầm: hs= 272 cm Chiều dày bản bụng: tb =2 cm Bề rộng bản cánh trên dầm chủ: bt = 60 cm Bề rộng bản cánh dưới dầm chủ:bd = 80 cm Chiều dày bản cánh trên tt = 4cm Chiều dày bản cánh dưới td = 4 cm Chiều dày bản bê tông: h b=20 cm Chiều cao vút bê tông: hv=20 cm Chiều rộng bản mặt cầu bmc = 300 cm Cấu tạo mặt cắt dầm chủ 3.2.2. Tính đặc trưng hình học. 3.2.2.1. Tính đặc trưng hình học giai đoạn một. - Diện tích dầm thép Ft= bt´tt + hs´ts + bd´td = = 4 ´ 60 + 2 ´ 272 + 4 ´ 80=1104 cm2 - Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện đến đáy dầm thép yTd = ( )/1104 = 130 cm - Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện đến đỉnh dầm thép yTT= 280 – 130=150(cm) Mặt cắt tính đặc trưng giai đoạn 1 - Mô men quán tính đối với trục trung hoà 3.2.2.2. Tính đặc trưng hình học giai đoạn hai: ở giai đoạn này kết cấu chịu lực là dầm liên hợp. - Phạm vi bề rộng cánh tham gia vào dầm liên hợp + Dầm Phía ngoài: ’=1/2+min(1/8Ltt ; 6ts +tw/2 ;c) ị’=300 cm + Dầm Phía trong: =min(1/4Ltt ; 12ts +1/2;s) ị=300 cm Mặt cắt tính đặc trưng giai đoạn 2 - Diện tích mặt cắt tính đổi Trong đó Ft là diện tích phần thép Fb là diện tích phần bê tông + Khi này ta tính đổi từ bê tông sang thép Với n: Tỉ số giữa ( Bê tông mác 400) n': Tỉ số giữa Et và Eb giả định =12 Do đặc điểm cấu tạo dầm biên và dầm giữa giống nhau nên ta tính một dầm Các công thức tính toán: Fc = Ftđ = Fc + F + F + Ft (cm2) Khi có xét đến từ biến Fc’= Thay số vào ta có: Fc =´ 20 ´ 300 = 1000 (cm2) Fv = ´ (20 ´ 20 ´ 0,5 ´ 2 +60 ´ 20)= 266.67 (cm2) Ftđ =1104 + 1000 + 266.67 =2370.67(cm2) -Khi có xét đến từ biến F'e =´300 ´ 20 = 500 (cm2) F'v = ´(20 ´ 20 ´ 0,5 ´ 2 +60 ´ 20) = 133.33 (cm2) F'tđ =1104 + 500 + 133.33 =1737.33(cm2) -Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp đến đáy dầm thép - Khoảng cách từ trục trung hoà của tiết diện liên hợp đến mép trên bản bê tông cốt thép. ytđT = 280 + 20 + 20 – 237.1 = 82.9(cm) - Mô men quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà Jtd=Jx + Ib Thay số vào ta có: Trường hợp có xét đến từ biến cũng tương tự ta tính được ytđd=206.9(cm) ytđT=113.1(cm) Jtd’ = 19387245(cm4) 3.2.3. Tính tĩnh tải tác dụng: 3.2.3.1. Tĩnh tải giai đoạn 1: +Trọng lượng bản thân dầm thép DCd=1104 ´ 7850 ´ 10-4 =866.64 kg/m =8664.4 (kN/m) + Trọng lượng neo liên kết: DCn =10 kg/m= 0.1(kN/m) + Trọng lượng hệ liên kết ngang: Dùng các thanh thép định hình L100 đều cánh liên kết với nhau bằng bản nút để tạo thành hệ liên kết ngang. Bố trí khoảng cách giữa các liên kết ngang là 6m, như vậy toàn cầu sẽ có liên kết ngang. Trọng lượng một liên kết ngang bằng trọng lượng 4 thanh thép L100. ị DClkn= 28.98(kG/m) = 289.8 (kN/m). + Sườn tăng cường dọc: Bố trí 2 sườn cách nhau1m, và cách bản cánh dưới là 1m Kích thước của sườn tăng cường dọc: + Chiều dày 0.015 m + Chiều rộng 0.2 m ị DCsd= 37.68 KG/m =376,8(kN/m) + Sườn tăng cường đứng: Bố trí đối xứng nhau qua sườn dầm chủ. Dùng thép tấm có kích thước 15 ´ 200 ´ 2640 đặt cách nhau 3 m.Như vậy toàn cầu có 70 sườn DCs = = 41.45 kg/m = 415,5(kN) + Liên kết dọc dùng thép góc L 150 ´ 150 ´ 10 có trọng lượng trên một mét dài là 15,1 Kg/m, mỗi liên kết dài 6.7m. Toàn cầu có 140 liên kết . = 166,8(kN/m) +Bản bê tông cốt thép DCb= gxFb ; Trong đó : g=2500 Kg/m Fb=0.76 m ị DCb=1900 KG/m = 19000(kN/m) + Gờ chắn bánh + phần đỡ lan can: ở đây gờ chắn bánh đổ cùng với bản mặt cầu nên thuộc tĩnh tải giai đoạn I + Trọng lượng mối nối dầm lấy DCm=10 Kg/m = 100(kN/m) ị Tổng cộng tĩnh tải giai đoạn I: DC=2187.65 (Kg/m) = 21876,5(kN/m). 3.2.3.2. Tĩnh tải giai đoạn 2: - Lớp phủ mặt cầu g = 2300kg/m, chiều dày trung bình 5 cm DW = 2300 ´ 0,05 ´ 11 ´ = 316.25 kg/m - Lan can tay vịn : DWlc=84.33 kg/m - Tổng cộng : DW = 400.58 kg/m 3.2.4 Tính hoạt tải tác dụng: 3.2.4.1. Hệ số làn xe (m): Đối với đường 2 làn xe lấy m=1 Khi xếp tải 2 làn lấy m=1 Khi xếp tải 1 làn lấy m=1.2 3.2.4.2. Lực xung kích (IM%): Hệ số xung kích dùng để TTGH mỏi và giòn : 15% Hệ số xung kích dùng để các TTGH khác : 25% 3.2.4.3. Hệ số phân bố ngang: 3.2.4.3.1. Hệ số phân bố mômen: Dùng loại tiết diện kiểu (a) Các kí hiệu dùng trong công thức: S: Khoảng cách giữa các dầm chủ;S=3000 mm. ts:Chiều dày bản bê tông; ts=200 mm L: Chiều dài nhịp tính toán;L=90000 mm Trong thiết kế sơ bộ lấy 3.2.4.3.1.1. Tính cho dầm trong: -Tính hệ số phân bố mômen khi xếp tải 1 làn: =0.372 -Tính hệ số phân bố mômen khi xếp tải 2 làn: =0.592 Chọn gM=0.592 3.2.4.3.1.2. Tính cho dầm ngoài: -Tính hệ số phân bố mômen khi xếp tải 1 làn: =1.24 -Tính hệ số phân bố mômen khi xếp tải 2 làn: =0.577 gM=exgdầm trong=0.342 Chọn gM=1.24 Trong đó : b=2200 (mm):Khoảng cách từ trục xe phía trong đén dầm kế tiếp de=-600 (mm):Khoảng cách từ mép trong đá vỉa đến tim bản bụng phía ngoài dầm biên 3.2.4.3.2. Hệ số phân bố lực cắt: Tiết diện ngang thuộc loại (a) 3.2.4.3.2.1. Tính cho dầm trong: -Tải trọng xếp 1 làn: =0.755 -Tải trọng xếp 2 làn: =0.516 Chọn gv=0.755 3.2.4.3.2.2. Tính cho dầm ngoài: -Tải trọng xếp 1 làn: gv=gM=1.24 -Tải trọng xếp 2 làn: =0.434 gv=exgdầm trong=0.249 Chọn gv=1.24 3.2.5.Nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: Trong phương án sơ bộ chỉ tính cho hai mặt cắt là mặt cắt giữa nhịp chính và mặt cắt trên đỉnh trụ và giai đoạn khai thác được coi là bất lợi nhất để tính duyệt 3.2.5.1. Nội lực do tĩnh tải bản thân gây ra(tĩnh tải 1): Coi tĩnh tải 1là tải trọng rải đều ,dùng chương trình MIDAS Civil 6.3.0 để tính toán. Sau khi tính toán ta được kết quả sau: -Mặt cắt đỉnh trụ: MDC=-15510.51 KN.m Q=1360.70 KN Q=-1440.90 KN -Mặt cắt giữa nhịp chính: MDC=10587.12KN.m 3.2.5.2.Nội lực do tĩnh tải 2 ,hoạt tải và người gây ra: 3.2.5.2.1 Tính dầm trong a. Mặt cắt đỉnh trụ(B-B): -Do tĩnh tải 2+làn +xe tải thiết kế+người: MDW=-30656.33 KN.m Q=2440.90 KN Q=-2633.26 KN -Do tĩnh tải 2+làn + Xe hai trục +người: MDW=-27942.28 KN.m Q=2159.89 KN Q=-2318.71 KN b. Mặt cắt giữa nhịp chính(A): -Do tĩnh tải 2+làn + xe tải thiết kế +người: MDW=-26264.03 KN.m Q=-706.02 KN -Do tĩnh tải 2+làn +xe hai trục +người: MDW=27135.25 KN.m Q=-614.81 KN 3.2.5.2.1 Tính dầm ngoài a. Mặt cắt đỉnh trụ(B-B): -Do tĩnh tải 2+làn + xe tải thiết kế +người: MDW=-31505.97 KN.m Q=2887.63 KN Q=-3121.03 KN -Do tĩnh tải 2+làn + xe hai trục +người: MDW=-28596.11 KN.m Q=2549.98 KN Q=-2739.58 KN b. Mặt cắt giữa nhịp chính(A-A): -Do tĩnh tải 2+làn + xe tải thiết kế+người: MDW=-26691.81 KN.m Q=-840.19 KN -Do tĩnh tải 2+làn + xe hai trục+người: MDW=23802.70 KN.m Q=-730.59 KN 3.2.5.3. Tổng hợp nội lực tác dụng lên dầm Tổ hợp các nội lực bất lợi đã tính ở trên ta thu được kết quả sau: Bảng tổng hợp nội lựclớn nhất do tĩnh tải 2+hoạt tải Mặt cắt M(KN.m) Vtr(KN) Vph(KN) Đỉnh trụ -31505.97 2887.63 -3121.03 Giữa nhịp 27135.25 -840.19 Mặt cắt M(KN.m) Vtr(KN) Vph(KN) Đỉnh trụ -47016.48 4248.33 -4561.93 Giữa nhịp 37722.37 -840.19 Bảng tổng hợp nội lực lớn nhất tác dụng lên dầm 3.2.6.Kiểm toán sức kháng uốn theo trạng thái giới hạn về cường độ Sức kháng uốn tính theo công thức sau: Mr=jfMn Fr=jfFn jf:Hệ số kháng uốn ;theo quy trình lấy jf=1 Mn:Sức kháng uốn danh định (N.mm) Fn:Sức kháng uốn danh định ở mỗi bản cánh(Mpa) 3.2.6.1.Mặt cắt giữa nhịp(mặt cắt chịu mômen dương): 3.2.6.1.1.Xác định trường hợp tính toán: Mặt cắt giữa nhịp chịu tác dụng của mô men dương,sức kháng uốn dương Mn của mặt cắt liên hợp được tính như sau: -Nếu DpÊD’ thì Mn=Mp -Nếu D’<Dp Ê 5D’thì : Mn= Trong đó: Mp:Sức kháng uốn mômen dẻo Dp:khoảng cách từ mặt trên của bản tới trục trung hoà dẻo D’:khoảng cách tính theo công thức : D’=b b=0.9 với F=345 Mpa Hth=3000mm(chiều cao dầm thép) Hv=150mm(chiều cao vút bản) hbt=200mm(chiều cao bản bê tông) Thay