Tài liệu đồ án thiết kế cầu dầm thép liên hợp với bản bê tông cốt thép

  • Số trang: 128 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 2039 |
  • Lượt tải: 0
hosomat

Tham gia: 10/08/2016

Mô tả:

Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm MỤC LỤC I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.....................................................................................5 1.1 Số liệu chung...........................................................................................................5 1.2 Tính chất vật liệu chế tạo dầm.................................................................................5 1.3 Các hệ số tính toán...................................................................................................6 II. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP...............................................................................................7 2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp..............................................................................7 2.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang................................................................7 2.3 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu.........................................................................7 2.4 Chiều cao dầm chủ...................................................................................................8 2.5 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu....................................................................................8 2.6 Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ....................................................................9 III. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ.................................11 3.1 Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp.......................................................11 3.1.1 Trường hợp 1...................................................................................................11 3.1.2 Trường hợp 2...................................................................................................12 3.2 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn I............................................13 3.3 Xác định đặc trưng hình học của mặt cắt giai đoạn II..........................................15 3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoan II..........................................................................15 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông...................................................16 3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép...................................................17 3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên..........................................................17 3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm trong.........................................................24 3.4 Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn chảy dẻo........................................................31 3.4.1 Mặt cắt tính toán.............................................................................................31 3.4.2 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt......................................................31 3.4.3 Xác định chiều cao phần sườn chịu nén.........................................................33 3.4.4 Xác định mômen chảy My..............................................................................34 3.4.5 Xác định mômen dẻo Mp................................................................................36 IV. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ..................................................39 4.1 Cấu tạo hệ liên kết trong kết cấu nhịp...................................................................39 4.1.1 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối....................................................................39 4.1.2 Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian.........................................................40 4.1.3 Hệ sườn tăng cường dầm thép........................................................................42 Lê Minh Hải 1 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm 4.1.4 Hệ liên kết dọc cầu..........................................................................................44 4.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn I..................................................................................45 4.3 Xác định tĩnh tải giai đoạn II.................................................................................47 V. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG..........................................................................49 5.1 Tính hệ số phân bố ngang theo phương pháp đòn bẩy.........................................49 5.1.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên...................................................49 5.1.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong.................................................50 5.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với hoạt tải HL - 93..............................................50 5.2.1 Điều kiện tính toán..........................................................................................50 5.2.2 Tính tham số độ cứng dọc...............................................................................50 5.2.3 Tính hệ số phân bố ngang mômen..................................................................51 5.2.4 Tính hệ số phân bố ngang lực cắt...................................................................52 5.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang.....................................................................52 5.3.1 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm biên..................................52 5.3.2 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang đối với dầm trong................................53 5.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán.........................................................53 VI. TÍNH TOÁN NỘI LỰC...................................................................................................54 6.1 Các mặt cắt tính toán nội lực.................................................................................54 6.2 Đường ảnh hưởng nội lực......................................................................................55 6.2.1 Vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt tính toán............................................................55 6.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt...............................................................................55 6.2.3 Tính diện tích đường ảnh hưởng.....................................................................55 6.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt tính toán.............................................................56 6.3.1 Tính nội lực do tĩnh tải....................................................................................56 6.3.2 Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng Người............................................57 6.3.3 Tính nội lực do xe tải thiết kế (Truck) và xe 2 trục thiết kế( Tandem)..........58 6.3.4 Tổng hợp nội lực.............................................................................................65 VII. KIỂM TRA TÍNH CÂN XỨNG CỦA MẶT CẮT DẦM CHỦ...................................67 7.1 Kiểm tra tính cân xứng chung của mặt cắt............................................................67 7.2 Kiểm tra độ mảnh sườn dầm của mặt cắt đặc chắc...............................................67 7.3 Kiểm tra độ mảnh cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc........................................68 7.4 Kiểm tra tương tác giữa sườn dầm với bản cánh chịu nén của mặt cắt đặc chắc.68 VIII. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I..........................................70 8.1 Kiểm toán sức kháng uốn của dầm chủ................................................................70 8.1.1 Sức kháng uốn của mặt cắt liên hợp đặc chắc................................................70 8.1.2 Kiểm toán khả năng chịu lực của dầm...........................................................71 Lê Minh Hải 2 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm 8.2 Kiểm toán sức kháng cắt của dầm chủ..................................................................71 8.2.1 Xác định hệ số c..............................................................................................71 8.2.2 Sức kháng cắt của dầm chủ.............................................................................72 8.2.3 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm............................................................74 IX. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH MỎI..............................................................75 9.1 Nguyên tắc tính toán..............................................................................................75 9.2 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do uốn............................................................75 9.2.1 Công thức kiểm toán.......................................................................................75 9.2.2 Xác định ứng suất trong dầm do tải trọng mỏi...............................................75 9.2.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do uốn......................................................................77 9.3 Kiểm toán theo điều kiện ứng suất do cắt.............................................................77 9.3.1 Công thức kiểm toán.......................................................................................77 9.3.2 Xác định ứng suất cắt trong dầm do tải trọng mỏi.........................................77 9.3.3 Kiểm toán ứng suất mỏi do cắt.......................................................................78 X. KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TTGH SỬ DỤNG......................................................79 10.1 Kiểm toán độ võng kết cấu nhịp..........................................................................79 10..1 Nguyên tắc chung............................................................................................79 10..2 Kiểm tra độ võng do tĩnh tải theo phân tích đàn hồi......................................79 10..3 Kiểm tra độ võng do hoạt tải thép phân tích đàn hồi.....................................80 10..3 Tính độ vồng...................................................................................................83 10.2 Kiểm toán dao đọng của kết cấu.........................................................................84 XI. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ SƯỜN TĂNG CƯỜNG..............................................................86 11.1 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt gối........................................................86 11.1.1 Bố trí sườn tăng cường tại mặt cắt gối.........................................................86 11.1.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo............................................................................87 11.1.3 Kiểm tra sức kháng ép mặt...........................................................................87 11.1.4 Kiểm tra sức kháng nén dọc trục..................................................................88 11.1.5 Kiểm tra độ mảnh giới hạn...........................................................................89 11.2 Kiểm toán sườn tăng cường tại mặt cắt trung gian.............................................89 11.2.1 Bố trí sườn tăng cường trung gian................................................................89 11.2.2 Kiểm tra điều kiện cấu tạo............................................................................90 11.2.3 Kiểm tra mômen quán tính của sườn Tăng cường.......................................91 11.2.4 Kiểm toán diện tích của sườn tăng cường....................................................91 XII. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ NEO LIÊN KẾT.................................................................93 12.1 Nguyên tắc chung................................................................................................93 12.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên neo..............................................................93 Lê Minh Hải 3 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm 12.2.1 Sự phát sinh lực trượt và lực bóc..................................................................93 12.2.2 Lực trượt danh định tác dụng lên neo...........................................................93 12.3 Xác định khả năng chịu lực của neo...................................................................94 12.3.1 Loại neo sử dụng...........................................................................................94 12.3.2 Sức kháng cắt của neo...................................................................................94 12.3.3 Sức kháng mỏi của neo.................................................................................95 12.4 Bố trí neo.............................................................................................................96 12.5 Kiểm toán neo theo đinh mũ theo TTGH Mỏi....................................................97 XIII. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BẢN CÁNH VỚI BẢN BỤNG..........................................98 13.1 Lực tác dụng lên liên kết.....................................................................................98 13.1.1 Lực gây trượt giữa bản cánh và bản bụng....................................................98 13.1.2 Áp lực phân bố do tải trọng bánh xe............................................................99 13.2 Xác định chiều cao đường hàn............................................................................99 13.2.1 Cường độ của đường hàn góc.......................................................................99 13.2.2 Xác định chiều cao đường hàn...................................................................100 XIV. TÍNH TOÁN MỐI NỐI DẦM.....................................................................................101 14.1 Khả năng chịu lực của bu lông..........................................................................101 14.2 Tính toán mối nối bản bụng..............................................................................103 14.2.1 Cấu tạo mối nối dầm...................................................................................103 14.2.2 Cấu tạo mối nối bản bụng...........................................................................104 14.2.3 Kiểm toán khả năng chịu lực của bulông...................................................105 14.3 Tính toán mối nối bản cánh...............................................................................107 14.3.1 Mối nối bản cánh trên.................................................................................107 14.3.2 Mối nối bản cánh dưới................................................................................108 XV. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU......................................................................................111 15.1 Cấu tạo bản mặt cầu...........................................................................................111 15.2 Xác định nội lực bản mặt cầu............................................................................111 15.2.1 Diện tích tiếp xúc của bánh xe....................................................................111 15.2.2 Chiều dài tính toán của bản.........................................................................111 15.2.3 Bề rộng tính toán của bản...........................................................................112 15.2.4 Xác định nội lực của bản trong(bản liên tục).............................................112 15.2.5 Xác định nội lực của bản hẫng....................................................................116 15.3 Tính toán và bố trí cốt thép bản.........................................................................118 15.3.1 Nội dung tính toán bố trí cốt thép bản........................................................118 15.3.2 Bố trí cốt thép chịu lực bản mặt cầu...........................................................122 Lê Minh Hải 4 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN LIÊN HỢP THÉP - BTCT I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU 1.1 SỐ LIỆU CHUNG - Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272-05 - Chiều dài nhịp : L = 30 m - Khổ cầu : 8.0  2  1.5  2  0.5m + Bề rộng xe chạy : B  8.0  m  + Lề người đi bộ : 2  1.5  m  + Bề rộng toàn cầu : Bcâu  12  m  HL93 + 3.10-3 Mpa - Tải trọng thiết kế : - Vật liệu chế tạo kết cấu : +Thép hợp kim + Bê tông bản có cường độ chịu nén : f c'  28Mpa - Liên kết dầm : + Liên kết dầm chủ bằng tổ hợp hàn + Liên kết mối nối bằng bulông cường độ cao 1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU CHẾ TẠO DẦM - Thép chế tạo neo liên hợp: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất. f y  345Mpa - Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất f y  420Mpa - Vật liệu chế tạo bản mặt cầu: + Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày: f c'  28Mpa . 3 + Trọng lượng riêng của bêtông:  c  24kN / m + Mô đun đàn hồi của bêtông đựơc xác định theo công thức: E c  0, 043 c1,5 f c '  0, 043.25001,5. 28  28441(MPa) - Vật liệu thép chế tạo dầm: Thép hợp kim M270M cấp 345W Lê Minh Hải 5 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Mác thép M272M Cấp thép 345W Giới hạn chảy của thép fy 345 Giới hạn kéo đứt của thép fu 485 Môđun đàn hồi của thép Es 2  105 + Không xét hiện tượng từ biến n 8 + Có xét đến hiện tượng từ biến n' 24 ĐƠN VỊ Mpa Mpa Mpa Hệ số quy đổi từ bêtông sang thép 1.3 CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN -Hệ số tải trọng : +Tĩnh tải giai đoạn I : 1  1.25 và 0.9 +Tĩnh tải giai đoạn II :  2  1.5 và 0.65 +Đoàn xe ôtô và đoàn người :  n  1.75 và 1.0 1  IM  1.25 - Hệ số xung kích : - Hệ số làn : Trong mỗi trường hợp tải trọng nếu chiều dài nhịp L tt ≥ 25 m thì phải xét thêm hệ số làn xe m + Theo tiêu chuản 22TCN 272-05 thì hệ số làn m được lấy như sau : BẢNG : HỆ SỐ LÀN XE m SỐ LÀN XE n 1 2 2 ≥3 Lê Minh Hải HỆ SỐ LÀN m 1.2 1.2 .85 0.65 6 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm II. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA DẦM CHỦ 2.1 CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA KẾT CẤU NHỊP - Chiều dài nhip: Lnh = 33 m. - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0.3 m.  Chiều dài tính toán KCN: L tt  L  2.a  33  2  0.3  32.4m 2.2 LỰA CHỌN SỐ DẦM CHỦ TRÊN MẶT CẮT NGANG - Số dầm chủ trên mặt cắt ngang : 6 dầm chủ. 2.3 QUY MÔ THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU - Mặt cắt ngang cầu. 1/2 MÆT C¾T T¹I GèI 1/2 MÆT C¾T GI÷A NHÞP Líp bª t«ng nhùa dµy 5cm Líp bª t«ng b¶o vÖ dµy 4cm Líp phßng n íc dµy 1cm Líp mui luyÖn dµy 2-13cm V¹ch s¬n B¶n mÆt cÇu dµy 20cm 2% 2% V¹ch s¬n - Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu. CÁC KÍCH THƯỚC Bề rộng phần xe chạy Số làn xe thiết kế Lề người đi bộ Chiều rộng gờ chắn bánh Chiều cao gờ chắn bánh Chiều rộng chân lan can Chiều cao chân lan can Chiều rộng toàn cầu Số dầm chủ thiết kế Lê Minh Hải KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Bxe 800 2 2@200 0 0 2@50 50 1300 6 cm làn cm cm cm cm cm cm n b le b gc h b clc h clc Bcau nd 7 dầm Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm S d oe Khoảng cách giữa các dầm chủ Chiều dài cánh hẫng 220 cm 100 cm 2.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ - Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào: + Chiều dài nhịp tính toán. + Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang. + Quy mô của tải trọng khai thác. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện cường độ. Mu ≤ Mr Trong đó: +Mu: Mômen lớn nhất do tải trọng sinh ra. +Mr : Khả năng chịu lực của mặt cắt dầm chủ. - Xác định chiều cao dầm chủ theo điều kiện độ cứng và (độ võng).  LL     Trong đó: + ΔLL: Là độ võng của kết cấu nhịp do hoạt tải. + [Δ]: Độ võng cho phép. 1.Tải trọng xe nói chung:     1 800 2. Tải trọng xe, tải trọng người đi bộ hoặc kết hợp cả hai tải trọng này:    1 1000 - Xác định chiều cao dầm chủ theo kinh nghiệm. + Chiều cao dầm thép: H sb 1 1  H sb 32.4 1.08 L 30 30  Chiều cao dầm thép: + Chiều cao bản bụng : D w  150cm + Chiều dày bản cánh trên: t w  3cm + Chiều dày bản cánh dưới: t b  3cm + Chiều cao toàn bộ dầm thép: Hsb  150  3  3  156cm 2.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU - Kích thước của bản bêtông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ. Lê Minh Hải 8 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm - Chiều dày bản: t s   16  25  cm - Theo quy định của 22TCN272 – 05 thì chiều dày bản bê tông mặt cầu phải lớn hơn 175 cm.Đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực  Ở đây ta chọn chiều dày bản bêtông mặt cầu là t s  20cm - Bản bêtông có thể có cấu tạo dạng đường vát chéo, theo dạng đường cong tròn hoặc có thể không cần tạo vút. Mục đích của việc cấu tạo vút bản bêtông là nhằm tăng chiều cao dầm  Tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết. - Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu: CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Chiều dày bản bê tông Chiều cao vút Bề rộng vút ts th bh 20 12 12 cm cm cm Chiều dài phần cánh hẫng Chiều dài phần cánh trong d 0e 100 110 cm cm S/ 2 2.6 TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ - Mặt cắt ngang dầm chủ. CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG DẦM CHỦ - Kích thước cấu tạo. CÁC KÍCH THƯỚC Lê Minh Hải KÍ HIỆU GIÁ TRỊ 9 ĐƠN VỊ Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm Dw tw bc n t tc bt n t tt Hsb Hcb Chiều cao bản bụng Chiều dày bản bụng Bề rộng bản cánh trên Số tập bản cánh trên Chiều dày một bản Tổng chiều dầy bản cánh trên Bề rộng bản cánh dưới Số tập bản cánh dưới Chiều dầy một bản Chiều dầy bản cánh dưới Chiều cao dầm thép Chiều cao toàn bộ dầm chủ Lê Minh Hải 10 150 20 40 1 3 3 70 1 3 3 156 188 cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm III. XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 3.1 CÁC GIAI ĐOẠN LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP - Tuỳ theo biện pháp thi công kết cấu nhịp mà cầu dầm liên hợp có các giai đoạn làm việc khác nhau. Do đó khi tính toán thiết kế cầu dầm liên hợp phải phân tích rõ quá trình hình thành kết cấu trong các giai đoạn làm việc từ khi chế tạo, thi công đến khi đưa vào khai thác sử dụng. 3.1.1 Trường hợp 1 - Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao kéo dọc không có đà giáo hay trụ đỡ ở dưới. Trong trường hợp này dầm làm việc theo 2 giai đoạn. Giai đoạn 1 : Khi thi công xong dầm thép. - Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép. - Tải trọng tính toán: Tĩnh tải giai đoạn 1. 1.Trọng lượng bản thân dầm. 2.Trọng lượng hệ liên kết dọc và ngang. 3.Trọng lượng bản bêtông và những phần bê tông được đổ cùng bản Lê Minh Hải 11 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT. - Mặt cắt tính toán là mặt cắt Thép – BTCT. - Tải trọng tính toán. 1.Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn bánh. 2.Hoạt tải 3.1.2 Trường hợp 2 - Cầu dầm liên hợp thi công bằng phương pháp lắp ghép trên đà giáo cố định hoặc có trụ tạm đỡ dưới. Giai đoạn 1: Trong quá trình thi công thì toàn bộ trọng lượng của kết cấu nhịp và tải trọng thi công sẽ do đà giáo chịu, như vậy giai đoạn này mặt cắt chưa làm việc. Lê Minh Hải 12 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm Giai đoạn 2: Sau khi dỡ đà giáo thì trọng lượng của kết cấu nhịp mới truyền lên các dầm chủ, mặt cắt làm việc trong giai đoạn này là mặt cắt liên hợp. Như vậy tải trọng tác dụng lên dầm gồm: + Tĩnh tải giai đoạn I. + Tĩnh tải giai đoạn II + Hoạt tải. Kết luận: - Giả thiết cầu được thi công bằng phương pháp lắp ghép bằng cần cẩu nên dầm làm việc theo hai giai đoạn ở trong trường hợp 1. 3.2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN I - Giai đoạn 1: Khi thi công dầm thép và đã đổ bản bêtông mặt cầu, tuy nhiên giữa dầm thép và bản mặt cầu chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp. - Mặt cắt tính toán: Mặt cắt dầm thép. - Diện tích mặt cắt. A NC  bc t c  D w t w  b t t t  40  3  150  2  70  3  630cm 2 - Xác định mômen tĩnh của tiết diện với trục đi qua đáy dầm thép. t  t  D  So  bc t c  H sb  c   D w t w  w  t t   b t t t t 2 2   2  3 3   150  So  40  3 156    150  2    3   70  3   42255cm 3 2 2   2   - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I. S 42255 Y1  o   67.071cm A NC 630 Lê Minh Hải 13 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm - Chiều cao sườn dầm chịu nén. Dc1  H sb  t c  Y1  156  3  67.071  85.929cm - Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I: Yt1  H sb  Y1  156  67.071  88.929cm - Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục I-I: Yb1  Y1  67.071cm - Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I + Mômen quán tính bản bụng: t w Dw 3 D Iw   t w D w ( w  t t  Y1 ) 2 12 2 2 2  1503  150    2  150    3  67.071  598330.1cm 4 12  2  + Mômen quán tính bản cánh trên. b c t 3c t Icf   bc t c (H sb  Y1  c ) 2 12 2 2 40  33 3    40  3  156  67.071    917340.6cm 4 12 2  + Mômen quán tính bản cánh dưới. b t t 3t t t 2 70  33 3 I tf   b t t t (Y1  )   70  3  (67.071  ) 2 12 2 12 2 4  903076.1cm + Mômen quán tính của tiết diện dầm thép. I NC  I W  Icf  I tf  598330.1  917340.6  903076.1  2418746.8cm 4 - Xác định mômen tĩnh của phần trên mặt cắt dầm thép đối với TTH I-I. t  D2  SNC  bc t c  H sb  Y1  c   t w C1 2 2  3 85.9292   40  3  156  67.071    2   17875.15cm 3 2 2  - Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy. t c b3c D w t 3w t t b 3t 3  403 150  23 3  703 IY        101850.0cm 4 12 12 12 12 12 12 Lê Minh Hải 14 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm - Bảng kết quả tính toán ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I. CÁC KÍCH THƯỚC KÍ HIỆU GIÁ TRỊ Diện tích mặt cắt dầm thép Mômen tĩnh mặt cắt đối với đáy dầm Khoảng cách tứ đáy dầm đến TTH I-I KC từ mép trên dầm thép đến TTH I-I KC từ mép dưới dầm thép đến TTH I-I Mômen quán tính phần bản bụng Mômen quán tính phần cánh trên Mômen quán tính phần cánh dưới Mômen quàn tính dầm thép Mômen tĩnh mặt cắt đối với TTH I-I MMQT của măt cắt đối với trục Oy ANC So Y1 Y1t Y1b Iw Icf Itf INC SNC Iy 630 42255 67.07 88.93 67.07 598330.10 917340.61 903076.07 2418747 17875.15 101850 ĐƠN VỊ cm2 cm3 cm cm cm cm4 cm4 cm4 cm4 cm3 cm3 3.3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT GIAI ĐOẠN II 3.3.1 Mặt cắt tính toán giai đoạn II - Giai đoạn 2: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT. - Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp  Đặc trưng hình học giai đoạn này là ĐTHH của mặt cắt liên hợp. 3.3.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông. - Trong tính toán không phải toàn bộ bản bêtông mặt cầu tham gia làm việc chung cùng với dầm thép theo phương dọc cầu. Bề rộng bản bêtông làm việc chung cùng với Lê Minh Hải 15 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm dầm thép hay còn gọi là bề rộng có hiệu, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều dài tính toán của nhịp, khoảng cách giữa các dầm chủ và bề dày bản bêtông mặt cầu. - Theo 22TCN272 – 05 bề rộng bản cánh lấy như sau: Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: 1 1 + L tt   3240  405cm 8 8 1 1 t w  2  2  20  6  20  max   120  10  130cm + 6t s  max  1 b  1  40 4 c 4 + d oe  100cm Vậy: b1  100cm Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau: 1 1 + L tt   3240  405cm 8 8 1 1  2 t w  2  20  6  20  max   120  10  130cm + 6t s  max  1 1  b   40 c 4 4 S 220  110cm +  2 2 Vậy: b 2  110cm  Bề rộng tính toán của bản cánh dầm biên: bs  b1  b2  100  110  210cm  Bề rộng tính toán của bản cánh dầm trong: bs  2b2  2  110  220cm Trong đó : + Ltt : Chiều dài nhịp tính toán + ts : Chiều dày bản bê tông mặt cầu Lê Minh Hải 16 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm + bs : Bề rộng tính toán của bản bê tông + S : Khoảng cách giữa các dầm chủ + bc : Bề rộng bản cánh chịu nén của dầm thép + tw : Chiều dày bản bụng của dầm thép o + d e : Chiều dài phần cánh hẫng 3.3.3 Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép. - Vì tiết diện liên hợp có hai loại vật liệu là thép và bêtông nên khi tính toán đặc trưng hình học ta tính đổi về một loại vật liệu. Ta tính đổi phần bê tông sang thép dựa vào hệ số n là tỷ số giữa môdun đàn hồi của thép và bêtông. Bảng: Hệ số quy đổi từ thép sang bêtông STT f c ' (MPa) n 1 2 3 4 5 16 ≤ f'c < 20 20 ≤ f'c < 25 25 ≤ f'c < 32 32 ≤ f'c < 41 41 ≤ f'c 10 9 8 7 6 n '  3n 30 27 24 21 18 - Với f c'  30Mpa Ta lấy hệ số quy đổi từ bêtông sang thép là: n=3 (không xét hiện tượng từ biến trong bêtông) và n’=24 (có xét tới hiện tượng từ biến trong bêtông) 3.3.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm biên a . Mặt cắt tính toán Lê Minh Hải 17 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm b . ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông -Lưới cốt thép phía trên: + Đường kính cốt thép:   12mm   1.22  1.131cm 2 + Diện tich mặt cắt ngang một thanh: a  4 + Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 10 thanh + Khoảng cách giữa các thanh: @ = 22 cm + Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rt  10  1.131  11.31cm 2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông: a rt  5cm - Lưới cốt thép phía dưới: + Đường kính cốt thép:   12mm + Diện tich mặt cắt ngang một thanh: a    1.22  1.131cm 2 4 + Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: n = 10 thanh + Khoảng cách giữa các thanh: @ = 22 cm + Tổng diện tích cốt thép phía trên: A rb  10  1.131  11.31cm 2 + Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên của bản tông: a rb  5cm - Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông: A r  A rt  A rb  11.31  11.31  22.62cm 2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đền mép trên của dầm thép: A .(t  t  a rt )  A rb. (a rb  t h ) 11.31  20  12  5   11.31 (5  12) Yr  rt s h   22cm A rt  A rb 11.31  11.31 Trong đó: + nrt ; drt ; Art : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới trên. + nrb ; drb ; Arb : Số thanh,đường kính và diện tích cốt thép ở lưới dươí. Lê Minh Hải 18 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm + art ; arb: Khoảng cách từ tim lưới cốt thép trên và dưới đến mép trên bản bêtông. + ts : Chiều dày bản bêtông. + th Chiều dày của vút dầm. + Yr : Khoảng cách từ trọng tâm của cốt thép trong bản đến mép trên dầm thép. c . ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: - Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn hạn như hoạt tải, trong giai đoạn này không xét tới hiện tượng từ biến. - Tính diện tích bản bêtông. +Diện tích toàn bộ bản bêtông: AS  bs t s  bc t h  2  1 1 b h t h  210  20  40  12  2   12  12  4824cm 2 2 2 + Diện tích tính đổi của mặt cắt. A 4824 AST  A NC  s  A r  630   22.62  1255.62cm 2 n 8 Trong đó: + Art : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông. + ANC : Diện tích dầm thép. + AST: Diện tích tính đổi của tiết diện liên hợp khi không xét từ biến. - Xác định mômen tĩnh của tiết diện liên hợp đối với TTH I-I của tiết diện thép.   t2  th      bs t s  H sb  Y1  t h  2   bc t h  Hsb  Y1  2    1      S1x     A r  Hsb  Y1  Yr  n 1 2t h    2  t b H  Y1    2 h h  sb  3   20  12      210  20  156  67.071  12  2   40  12  156  67.071  2    1      S1x    8 1 2  12    2   12  12  156  67.071     2 3   22.62   156  67.071  22   68187.1cm3 - Khoảng cách từ TTH I-I đến TTH II-II. S1 68187.1 Z1  x   54.31cm AST 1255.62 - Chiều cao sườn dầm chịu nén. Dc2  H sb  t c  Y1  Z1  156  3  67.071  54.31  31.62cm Lê Minh Hải 19 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA Thiết Kế Cầu Thép Bộ Môn Cầu Hầm - Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II: YtII  H sb  Y1  Z1  156  67.071  54.31  34.62cm - Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II: YbII  Y1  Z1  67.071  54.31  121.38cm - Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp. + Mômen quán tính của dầm thép. I IINC  I INC  A NC Z12  2418747  630  54.312  4276673.6cm 4 + Mômen quán tính của phần bản bêtông. 2 t s   1  bs t s3  Is    bs t s  H sb  Y1  Z1  t h     n  12 2   2 1  210  203 20       210  20  156  67.071  54.31  12     1700738.8cm 4 8  12 2   + Mômen quán tính của phần vút bản cánh. 2 2 1  bc t 3h th  b h t 3h 1 2t h     Ih    bc t h  H sb  Y1  Z1    2  2  b h t h  H sb  Y1  Z1   n  12 2 36 2 3    2  40  123 12  12  123    40  12  156  67.071  54.31   2      2 36  1  12  4 Ih     132578.9cm 2 8 1 2  12     2   12  12  156  67.071  54.31      2 3    + Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản. I r  A r  H sb  Y1  Z1  Yr   22.62   156  67.071  54.31  22   72522cm 4 2 2 + Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST  I IINC  Is  Ih  Ir  4276673.6  1700738.8  132578.9  72522  6182513.4cm4 - Xác định mômen tĩnh của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp.  ts  th      b s t s  H sb  Y1  Z1  t h  2   b c t h  H sb  Y1  Z1  2    1      Ss     A r  H sb  Y1  Z1  Yr  n 1 2t h    2   b h t h  H sb  Y1  Z1     2 3   Lê Minh Hải 20 Lớp LT Cầu Đường Bộ K13-NA
- Xem thêm -