Đồ án Thiết kế cầu dầm liên tục btct dưl thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

CHƯƠNG 1 THIẾT KẾ HỆ LAN CAN ---oOo--- 1.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ Đường thiết kế tốc độ cao với hỗn hợp các xe tải và các xe nặng nên chọn mức độ ngăn chặn của tổ hợp lan can và tường phòng hộ bê tông cấp L – 3 Lan can bằng thép kết cấu theo tiêu chuẩn AASHTO M270M giới hạn chảy fy = 250MPa, cường độ chịu kéo nhỏ nhất fu = 400MPa. ([1]6.4.1.1) Các bộ phận của lan can có tiết diện như sau: Thanh lan can Đường kính ngoài D = 70mm Đường kính trong d = 66mm Trọng lượng riêng Ws = 7850kg/m3 Khoảng cách giữa 2 trụ lan can l = 1500mm Cột lan can sử dụng thép tấm tổ hợp hàn, chiều dày các thép tấm cơ bản ( = 8mm. / Hình 1.1 Chi tiết cột lan can và tường chắn xe va 1.2 THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN XE VA 1.2.1 Kích thước tường chắn ([1]13.7.3.2.1) Chiều cao tường   H =  810  mm   Chiều rộng tường   B =  500  mm   Chiều rộng đỉnh   b1 =  250  mm   Chiều rộng vút   b2 =  150  mm   Chiều cao đỉnh tường   h3 =  360  mm   Chiều cao vút   h2 =  250  mm   Chiều cao chân tường   h1 =  200  mm   / Hình 1.2 Tường chắn bê tông 1.2.2 Các thông số thiết kế Cường độ bê tông sử dụng  f 'c =  42  MPa   Khối lượng riêng của bê tông  WC =  2400  Kg/m3   Module đàn hồi của bê tông  Ec =  32765  MPa   Cốt thép có giới hạn chảy  Fy =  390  MPa   Module đàn hồi của thép  Es =  200000  MPa   Lớp bê tông bảo vệ cốt thép  30  mm   Đường kính cốt thép dọc  d =  10  mm   Đường kính cốt thép đai  d' =  14  mm   Bước cốt đai   @ =  200  mm   Cường độ các lực thiết kế cấp L – 3 như sau:  ([1]13.7.3.3-1)   Ft ngang  240  kN   FL dọc  80  kN   FV  80  kN   Lt và LL  1070  mm   Lv  5500  mm   He (min)  810  mm   H (min)  810  mm   1.2.3. Yêu cầu thiết kế Lan can phải được thiết kế theo điều kiện
Trong đó:
sức kháng của tường chắn xe (N)
khoảng cách từ mặt cầu tới thanh lan can thứ i (mm) 1.2.4. Sức kháng của tường chắn ([1]13.7.3.4-1) 1.2.4.1 Sức kháng danh định của tường chắn khi va trong 1 phần đoạn tường
Chiều dài tường tới hạn
/ Hình 1.4 Sự phá hoại của tường chắn bê tông 1.2.4.2 Sức kháng danh định của tường chắn khi va ở đầu tường hoặc mối nối
Chiều dài tường tới hạn
Trong đó: Rw : tổng sức kháng bên của tường chắn (N)   Lt : chiều dài phân bố lực va theo hướng dọc (mm)   Lc : chiều dài tới hạn của kiểu phá hoại theo đường chảy (mm)   Mw : sứ kháng uốn của tường (Nmm)   Mc : sức kháng uốn của tường hẫng (Nmm)   Mb = 0: sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng Mw nếu có tại đỉnh tường (Nmm)   H : chiều cao của tường chắn (mm)   Bố trí cốt thép chịu lực trong tường chắn với chiều dài các đoạn thép neo lneo ≥ 30d (mm) Bề dày của lan can thay đổi nên ta chia lan can làm 3 đoạn khác nhau, chiều cao hi mỗi phân đoạn như phần trên, sức kháng uốn của tường theo phân đoạn lấy như sau:
Trong đó: φ = 0.9: hệ số sức kháng uốn   As : diện tích cốt thép chịu kéo   de : khoảng cách từ mép ngoài cùng vùng bê tông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo   ai : chiều cao vùng bê tông chịu nén của phân đoạn thứ i   với
và
= 0.75 Sức kháng uốn của tường theo phương đứng trên từng phân đoạn STT  hi (mm)  As (mm2)  de (mm)  ai (mm)  Mwihi (Nmm)    1  200  157.08  151  12.71108  7974965.186    2  250  78.5398  301  5.719987  8218967.34    3  360  78.5398  451  2.660459  12396260.4    Sức kháng uốn của tường theo phương đứng
= 28590192.93 Nmm Sức kháng uốn của tường hẫng
với
và
, b = 1000mm STT  hi (mm)  As (mm2)  de (mm)  ai (mm)  Mci (Nmm)  Mc (Nmm)   1  200  769.69  163  11.21117  42521.873  95553.5277   2  250  769.69  313  11.21117  83046.06204    3  360  769.69  463  11.21117  123570.2511    1.2.4.3 Giá trị Rw đối với va chạm tại 1 phần đoạn tường: Lt (mm)  Mb (Nmm)  Mc (Nmm/mm)  MwH (Nmm)  Lc (mm)  Rw (kN)   1070  0  95553.528  28590193  2026.67  478.162   1.2.4.4 Giá trị Rw đối với va chạm tại đầu tường hoặc mối nối Lt (mm)  Mb (Nmm)  Mc (Nmm/mm)  MwH (Nmm)  Lc (mm)  Rw (kN)   1070  0  95553.528  28590193  1262.04  456.219   1.3 THIẾT KẾ TRỤ LAN CAN VÀ TAY VỊN 1.3.1 Trường hợp xe va vào trụ lan can Đối với các dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can chẵn N = 2, thì sức kháng danh định tới hạn của hệ tường và trụ lan can lấy theo: ([1]13.7.3.4.2)
Trong đó: Sức kháng danh định của thanh lan can Mp = φr.fu.Wx Hệ số sức kháng uốn φr = 1 Giới hạn chảy của thép fu = 250 MPa Moment kháng uốn
Sức kháng danh định Mp = 1765485.3 Nmm L = 1500mm chiều dài nhịp lan can Lt = 1070mm Pp sức kháng tải trọng ngang cực hạn của trụ đứng đơn lẻ ở độ cao HR trên mặt cầu. Chiều cao trụ lan can h = 250 mm Diện tích tiết diện trụ lan can A = 2080 mm2 Thép có giới hạn chảy Fy = 250 MPa Module đàn hồi của thép Es = 200000 MPa bf = 100 mm tf =8 mm Dw =130 mm tw =8 mm ho = 170mm Trọng lượng bản thân trụ lan can và tay vịn tác dụng tại mặt cắt chân trụ lan can /1mm dài:
Sức kháng cực hạn của trụ ứng với tiết diện trụ đạt trạng thái chảy dẻo, ta có:
Từ đó tính được
1.3.2 Trường hợp xe va vào nhịp lan can Đối với các dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can lẻ N = 1, thì sức kháng danh định tới hạn của hệ tường và trụ lan can lấy theo: ([1]13.7.3.4.2)
1.4 KIỂM TOÁN TƯỜNG CHẮN 1.4.1 Khi va xe vào giữa nhịp thanh lan can kim loại ([1]13.7.3.4.) Đối với các va xô trên một phần đoạn tường:
456.219 + 91.799 = 548.018 kN Ta có: Ft = 240 kN <
Đạt
Ta có:
Đạt Trong đó: RR = 14636.1N sức kháng cực hạng của thanh lan can RW = 456219N sức kháng danh định của tường. HW = 810mm chiều cao tường chắn HR = 1017mm chiều cao thanh lan can 1.4.2 Khi va xe vào cột lan can kim loại ([1]13.7.3.4.) Đối với các va xô trên một phần đoạn tường là trường hợp nguy hiểm hơn nên ta xét
70.720 + 360.426 + 130.799 = 561.945kN Với
Ta có: Ft = 240 kN <
Đạt
Ta có:
Đạt Trong đó: RR = 14636.1N sức kháng cực hạng của thanh lan can PP = 70720N sức kháng cực hạn của trụ lan can RW = 456219N sức kháng danh định của tường. HW = 810mm chiều cao tường chắn HR = 1017mm chiều cao thanh lan can Kết luận: Tường chắn đảm bảo mức độ ngăn chặn cấp L-3 / Hình 1.5 Điều kiện kiểm toán tường chắn bê tông 1.5 THIẾT KẾ BU LÔNG NỐI Sử dụng loại bu lông thường có cường độ chịu kéo 420MPa, ASTM A307 ([1]6.4.3.1) Giới hạn chảy của bu lông Fub = 420 MPa Chiều dày bản đế  t =  8  mm   Đường kính bu lông  d =  14  mm   Diện tích tiết diện  Ab =  153.9  mm2   Số mặt chịu cắt  Ns =  1    Số bu lông cho 1 trụ  nb =  4    Bố trí các kích thước và vị trí lỗ bu lông như hình vẽ   / 1.5.1 Sức kháng cắt của bu lông ([1]6.13.2.7.) Đối với bu lông A307 thì sức kháng cắt của 1 bu lông tính theo công thức Rn = 0.38AbFubNs = 0.38×153.9×420×1 = 24562 N Lực cắt 1 bu lông
< Rn nên bu lông đủ khả năng chịu lực cắt. 1.5.2 Sức kháng kéo của bu lông ([1]6.13.2.10.2.) Sức kháng kéo danh định của bu lông Tn = 0.76AbFub = 0.76×153.9×420 = 49124 N Lực kéo lớn nhất trong 1 bu lông
Trong đó: Lmax = 125 mm Lmin = 45mm Kết luận: Tn > Tmax Bu lông đảm bảo khả năng chịu kéo 1.6 SỰ TRUYỀN LỰC CẮT VÀO BẢN HẪNG MẶT CẦU Lực kéo dọc trục do tường chắn truyền vào bản mặt cầu với trường hợp nguy hiểm, trường hợp va vào 1 phần đoạn tường, lấy như sau:
Trong đó: Sức kháng lớn nhất của tường Rw = 478.162 kN Chiều dài đường chảy Lc = 2026.67 mm Chiều cao tường chắn H = 810 mm T = 131.12283 N/mm. 1.7 THIẾT KẾ THOÁT NƯỚC MẶT CẦU ([1]2.6.6.) Chọn ống thoát nước dọc cầu có đường kính trong Dd = 200mm Ống thoát nước ngang có đường kính trong 120mm Diện tích MCN một ống thoát nước ngang A1 = 113.1cm2 Chiều dài cầu dầm liên tục và nhịp dẫn L = 130 + 2×33×3 = 428m Diện tích bề mặt cần thoát nước A2 = (14+3)×380 = 7276m2 Diện tích tiết diện ống thoát nước yêu cầu Ad = 7276cm2 ([1]2.6.6.3) Số lượng ống thoát nước tối thiểu yêu cầu nd = Ad /A1 = 64.33 ống Bố trí thành hai hàng ống thoát nước đối xứng nhau qua tim mặt cầu, miệng ống thu nước theo phương đứng đặt bên trong thân tường chắn để thu nước mặt, sau đó theo đường ống dọc cầu đến cửa thoát ở vị trí gần mố trụ cầu. Khoảng cách yêu cầu giữa 2 ống thoát nước kề nhau
Theo 22TCN 272 – 05 thì khoảng cách tối đa giữa 2 ống thoát nước mặt cầu là 15m. Như vậy, trong trường hợp này, khoảng cách giữa 2 ống thoát nước kề nhau trên cùng một hàng sẽ là: Sd = 12m. Bố trí hệ thống thoát nước như trong bản vẽ chi tiết thi công. / Hình 1.7 Bố trí ống thoát nước mặt cầu 1.8 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG MẶT CẦU Chiều cao và khoảng cách giữa các cột đèn chiếu sáng mặt cầu tham khảo trong Bài giảng “Thiết kế đường đô thị” của Th.S Nguyễn Văn Mùi. Các cột đèn được bố trí so le qua tim mặt cầu đối với mặt cầu rộng B ≥ 15000mm nhằm để ánh sáng tương đối đồng đều. Chọn công suất đèn 1000W, chiều cao cột đèn tương ứng sẽ là Hđèn = 7500mm. Khoảng cách giữa 2 đèn trong cùng hàng e = 24m. Hình 1.8 Chiều cao và khoảng cách đèn chiếu sáng