Tài liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp cầu phương án dầm super t

THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CƠ SỞ PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 1 CÇu btct dl super-t 1.1. Tæng quan cÇu dÇm BTCT dù øng lùc super-t 2.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn - ë ViÖt Nam, lÇn ®Çu tiªn dÇm Super-T ®îc ®a vµo ¸p dông cho phÇn cầu dÉn cña dù ¸n cÊu Mü ThuËn lµ mét trong c¸c dù ¸n cÇu hiÖn ®¹i nhÊt níc ta. ChiÒu dµi cña dÇm Super-T ®îc ph¸t triÓn thµnh Ln = 40m vµ ®Æc biÖt lµ ®Çu dÇm lµm khÊc ®Ó che phÇn nh« cña xµ mò trô, t¹o mü quan ®Ñp cho tæng thÓ toµn bé c«ng tr×nh. H¬n n÷a, phÇn c¸c nhÞp chÝnh cña cÇu Mü ThuËn lµ d¹ng kÕt cÊu cÇu d©y xiªn-dÇm cøng BTCT D¦L hiÖn ®¹i, khÈu ®é lín nªn sù lùa chän dÇm Super-T cho phÇn cÇu dÉn lµ hoµn toan hîp lý. Trong dù ¸n c¶i t¹o Quèc lé 10 hiÖn nay ®ang ®îc x©y dùng, dÇm Super-T ®· ®îc ¸p dông cho c¸c cÇu T©n §Ö, Quý Cao 2.1.2. ¦u nhîc ®iÓm vµ ph¹m vi ¸p dông a. ¦u ®iÓm cña dÇm Super-T * KÕt cÊu bª t«ng dù øng lùc Super-T thÓ hiÖn nh÷ng u ®iÓm sau: - C¶i thiªn ®iÒu kiÖn lµm viÖc: Gi¶m ®é vâng khi chÞu t¶i, t¨ng m« men kh¸ng nøt. - Sö dông hiÖu qu¶ vËt liÖu cêng ®é cao. - T¨ng kh¶ n¨ng chÞu mái vµ phôc håi ®é vâng sau khi nøt. DÇm Super-T sö dông ph¬ng ph¸ c¨ng tríc, c¸c c¸p thÐp cêng ®é cao ®îc c¨ng tríc khi ®æ bª t«ng vµ lùc c¨ng truyÒn vµo bª t«ng qua sù dÝnh b¸m. b. Nhîc ®iÓm cña dÇm Super-T - Ph¶i mÊt thêi gian thi c«ng bÖ ®óc vµ v¸n khu«n thµnh ngoµi. - Kh«ng lu©n chuyÓn ®îc v¸n khu«n thµnh ngoµi. c. Ph¹m vi ¸p dông cña dÇm Super-T - ChiÒu dµi nhÞp Ln = 36m ®Õn 40m. 2.2. giíi thiÖu chung vÒ ph¬ng ¸n 2.2.1. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ. - Tiªu chuÈn 22TCN272 - 05 Bé Giao th«ng vËn t¶i - T¶i träng thiÕt kÕ : HL93 , t¶i träng ngêi 3 KN/m2 2.2.2. §iÒu kiÖn tù nhiªn t¹i vÞ trÝ x©y dùng cÇu. a. CÊp th«ng thuyÒn : S«ng th«ng thuyÒn cÊp V - Khæ tÜnh kh«ng : H= 3,5 m - ChiÒu dµi : B= 25 m b. Khæ cÇu thiÕt kÕ MÆt c¾t ngang cÇu ®îc thiÕt kÕ cho 2 lµn xe ch¹y víi vËn tèc V=60Km/h 17 THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp Khæ cÇu : 7+ 2x1,5 + 2x0,5=11 (m) c. §Æc ®iÓm ®Þa chÊt, thuû v¨n §iÒu kiÖn thuû v¨n Ýt thay ®æi: - MNCN : 5.5 m - MNTT : 4.05 m - MNTN : 0.4 m §Æc ®iÓm ®Þa chÊt: - Líp 1 : Líp sÐt pha c¸t. - Líp 2 : Líp sÐt c¸t x¸m dÎo. - Líp 3 : Líp c¸t h¹t võa. - Líp 4 : Líp c¸t h¹t võa. - Líp 5 : C¸t pha sÐt cã vá sß. - Líp 6 : SÐt c¸t x¸m vµng nöa cøng. - Líp 7 : C¸t pha lÉn sái s¹n. 2.2.3. S¬ ®å kÕt cÊu a. KÕt cÊu phÇn trªn. CÇu gåm 4 nhÞp gi¶n ®¬n L n = 38,2m b»ng BTCT D¦L, mÆt c¾t ngang gåm 5 dÇm BTCT D¦L Super-T víi chiÒu cao dÇm h = 1,75 m, ®Æt c¸ch nhau 2,15m. §é dèc däc cÇu nhÞp gi÷a lµ 0.0% vµ nhÞp biªn lµ 2% ®é dèc ngang cÇu 2%. ChiÒu dµi toµn cÇu Lc = 168,75m b. KÕt cÊu phÇn díi. Gåm 2mè cÇu lµ mè ch÷ U vµ ®Æt trªn mãng cäc ®µi thÊp, cäc cã kÝch thíc 40x40cm. Trô gåm 3 trô ®Æc th©n hÑp BTCT ®Æt trªn mãng cäc, cäc cã kÝch thíc 40x40cm 18 THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp Bè trÝ chung cÇu 168750 100 5750 1800 1800 38200 38200 38200 0% 2% 2% 100 1800 38200 0% 4600 2% 2% MNCN:5.5 MNTT:4.05 3.30 B x H=(25x3,5)m 2.30 MNTN:0.4 18 c?c dóng 40x40 cm,L = 20m 21 c?c dóng 40x40 cm,L = 20m -17.70 21 c?c dóng 40x40 cm,L = 20m 21 c?c dóng 40x40 cm,L = 20m -22.10 -22.10 mo t1 -16.70 t2 19 -22.10 t3 m4 2.3 Sè liÖu tÝnh to¸n: 2.3.1. Khæ cÇu : Khæ cÇu: BcÇu = 7 + 2x1,5+ 2x0,5 = 11 m BÒ réng phÇn xe ch¹y: B=7m BÒ réng phÇn ngêi ®i bé: BlÒ = 2x1,5 = 3 m BÒ réng phÇn lan can: Blc = 2x0,5 = 1 m 2.3.2. Khæ th«ng thuyÒn: Khæ tÜnh kh«ng: H= 3,5 m ChiÒu dµi: B= 25 m 2.3.3. T¶i träng thiÕt kÕ: HL93. T¶i träng ngêi ®i bé: 300 (kG/m2). 2.3.4. C¸c yÕu tè h×nh häc cña cÇu: D¹ng kÕt cÊu nhÞp: CÇu dÇm. D¹ng mÆt c¾t: Super T. VËt liÖu kÕt cÊu: BTCT dù øng lùc. C«ng nghÖ chÕ t¹o: C¨ng tríc. CÊp bª t«ng: 50Mpa Lo¹i cèt thÐp D¦L: K15 Quy tr×nh thiÕt kÕ: 22 TCN 272 – 05. Xe t¶i thiÕt kÕ: 2.3.5. VËt liÖu thiÕt kÕ: a. Bª t«ng dÇm chñ cÊp Grade 50 cã c¸c chØ tiªu sau: + f 'c 45MPa + c 24kN / m3 , + Ec 0, 043 c1,5  f c 33914,98MPa , + f r 0, 63 f c 4, 226MPa b. Bª t«ng b¶n mÆt cÇu: §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé + f c , 35MPa + c 24kN / m3 , + Ec 0,043 c1,5  f c 29910,2 MPa + f r 0,63 , f c 3,727 MPa c. Cèt thÐp D¦L lo¹i tao 15,2 mm cã ®é tù chïng thÊp : + CÊp thÐp 270 + M« ®un ®µn håi E p 197000 MPa + DiÖn tÝch mét tao : 138.7 mm 2 + Cêng ®é chÞu kÐo khi uèn . f pu 1860MPa + Giíi h¹n ch¶y cña thÐp f py 0,9 f pu 1674MPa d. Cèt thÐp thêng: G60 + M« ®un ®µn håi Es 200000 MPa + Giíi h¹n ch¶y cña thÐp f y = 420MPa + fu = 620MPa 2.4. C¸c hÖ sè tÝnh to¸n: 2.4.1. HÖ sè t¶i träng: HÖ sè vît t¶i ho¹t t¶i  1, 75 2.4.2. HÖ sè xung kÝch: 1+IM = 1,25 2.4.3. HÖ sè lµn: Sè lµn xe: nlµn= 7/3,5 = 2  nlµn=2(lµn xe). HÖ sè lµn 1, 2  nlan 1 1  n 2  lan  mlµn= 1 mlµn=  0,85  n  3 lan  0, 65  nlan  3 2.5. kÝch thíc cÊu t¹o dÇm chñ: 2.5.1. ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña kÕt cÊu nhÞp: - C¨n cø vµo h×nh d¹ng mÆt c¾t s«ng víi ph¬ng ¸n ®· s¬ bé lùa chän vµ ®Ò xuÊt c¸c ph¬ng ¸n cÇu . ChiÒu dµi nhÞp: L = 38,2 (m). Tæng chiÒu dµi toµn dÇm lµ 38,2 (m), ®Ó hai ®Çu dÇm mçi bªn 0,35 (m) ®Ó kª gèi ChiÒu dµi nhÞp tÝnh to¸n: Ltt= L – 2x0,35 m = 38,2- 2x0,35 =37,5 m Nh vËy chiÒu dµi nhÞp tÝnh to¸n cña nhÞp cÇu lµ 37,5 m 2.5.2. Lùa chän sè dÇm chñ: - Trêng hîp nhiÒu dÇm th× chiÒu cao dÇm thÊp, néi lùc gi¶m , do ®ã gi¶m chiÒu dµi cÇu vµ chiÒu cao ®Êt ®¾p ®Çu cÇu, gi¶m chi phÝ x©y dung c«ng trinh, nhng l¹i t¨ng chi phÝ vËt liÖu còng nh chi phÝ thi c«ng kÕt cÊu nhÞp. 21 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé - Trêng hîp Ýt dÇm th× chiÒu cao dÇm t¨ng do ®ã t¨ng chiÒu dµi cÇu vµ chiÒu cao ®Êt ®¾p ®Çu cÇu. Néi lùc dÇm chñ t¨ng lªn dÉn ®Õn t¨ng chi phÝ x©y dung c«ng tr×nh. BÒ réng toµn cÇu B= 2x3,5+2x1,5+2x0,5 =11,0 m. - Sè lîng dÇm chñ: Nb=5 Trong qu¸ tr×nh thi c«ng, kÕt hîp víi thay ®æi chiÒu cao ®¸ kª gèi ®Ó t¹o dèc ngang tho¸t níc ®é dèc ngang lµ : 2% - Líp phñ mÆt cÇu gåm cã 2 líp: líp phßng níc cã chiÒu dµy 0,4cm, líp bªt«ng Asphan trªn cïng cã chiÒu dµy 5cm. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm chñ S= 2150 mm LÒ ngêi ®i cïng møc víi mÆt cÇu phÇn xe ch¹y vµ ®îc ng¨n b»ng v¹ch s¬n réng0,2m. Bè trÝ dÇm ngang t¹i c¸c vÞ trÝ : §Çu dÇm Nn= (Nb-1) x 2 = 8/nhÞp PhÇn c¸nh hÉng: d o e  B  ( N b  1)S  2 150 11000  (5  1) 2150  2 150  1050mm 2 2 ChiÒu dµy b×nh qu©n cña b¶n: ts= 20 cm Líp bª t«ng atphan dµy: t1= 5 cm Líp phßng níc : t2= 0,4 cm 2.5.3. CÊu t¹o dÇm chñ: DÇm chñ lµ dÇm super- T b»ng bª t«ng D¦L c¨ng tríc. DÇm gåm 2 phÇn: phÇn ®Çu vµ phÇn gi÷a dÇm. T¹i vÞ trÝ ®Çu dÇm ®îc c¾t khÊc ®Ó kª lªn gèi. Chi tiÕt nh h×nh vÏ: - T¹i vÞ trÝ gi÷a dÇm: + ChiÒu cao dÇm lµ: 1750mm . + ChiÒu réng b¶n c¸nh trªn lµ: 2100mm. + ChiÒu réng ®¸y dÇm: 700mm. - T¹i vÞ trÝ ®Çu dÇm : + ChiÒu cao dÇm: 800mm. + ChiÒu réng b¶n c¸nh trªn: 2100mm. + ChiÒu réng ®¸y dÇm: 890mm. C¸c kÝch thíc chi tiÕt mÆt c¾t ®îc thÓ hiÖn nh h×nh vÏ: 22 §å ¸n tèt nghiÖp 2100/2 = 1050 1750 1020 PhÇn kh«ng c¾t c¸nh chØ cã ë dÇm biªn 100 1 800 10 110 590 1 V¸t 20x20 1 890 50 210 300 1 432 V¸t 20x20 100 10 10 110 2100/2 = 1050 600 75 75 40 10 820 30 40 30 600 75 75 2100/2 = 1050 ThiÕt kÕ s¬ bé 700 MÆt c¾t ngang gi÷a dÇm MÆt c¾t mgang t¹i gèi 2.5.4. CÊu t¹o dÇm ngang: DÇm ngang ®îc bè trÝ t¹i vÞ trÝ 2 gèi cña dÇm. ChiÒu dµy cña dÇm ngang : tdn= 750 mm. Chi tiÕt mÆt c¾t ngang cña dÇm ngang nh h×nh vÏ : DiÖn tÝch cña dÇm ngang : Adn = 0,671. m2 2.5.5. Bè trÝ v¸ch ng¨n : Mçi dÇm bè trÝ 2 v¸ch ng¨n. + DiÖn tÝch cña v¸ch ng¨n : Avn= 1,032 m2. + ChiÒu dµy v¸ch ng¨n : tvn= 150 mm 2.6. X¸c ®Þnh tÜnh t¶i dÇm chñ: 2.6.1. TÜnh t¶i giai ®o¹n 1. a. DÇm däc chñ: - Quy ®æi mÆt c¾t dÇm: §Ó thuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh tÝnh to¸n th× ta ph¶i quy ®æi tõ mÆt c¾t dÇm super-T theo nh cÊu t¹o vÒ d¹ng mÆt c¾t ch÷ T víi c¸c kÝch thíc quy ®æi x¸c ®Þnh nh sau - XÐt ®o¹n c¾t khÊc: 800 725 800 75 100 75 2100 75 2100 972 890 DiÖn tÝch tiÕt diÖn : A0= 0,861851 m2 . Tû träng bª t«ng: c 24kN / m3 Träng lîng cña ®o¹n dÇm: DCd0= (0,85 x 0,861851 x 2400 x 2)/37,5 = 0,937 kN/m. - XÐt ®o¹n dÇm ®Æc: 23 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé 1750 1675 1750 75 75 2100 75 2100 872 700 DiÖn tÝch tiÕt diÖn : A1= 1,6175 m2. Tû träng bª t«ng: c 24kN / m3 . Träng lîng cña ®o¹n dÇm: DCd1= (1,35x1,6175x2400x2)/37,5= 2,79 kN/m - XÐt ®o¹n dÇm cßn l¹i : 40 600 57 2100 820 100 110 75 75 30 30 2100 1750 110 241 210 432 220 50 300 590 700 Cã diÖn tÝch : 700 A= 0,6086m2. Tû träng bª t«ng: c 24kN / m3 . Träng lîng ®o¹n dÇm DCd ( A c  L  2 1, 35  2 0,85  ) / 37,5 13,152 kN/m. TÜnh t¶i dÇm chñ coi lµ t¶i träng d¶i ®Òu trªn suèt chiÒu dµi dÇm: DCdc DCd 0  DC1  DCd 16,57 kN/m b. TÜnh t¶i b¶n mÆt cÇu: Abm b s ts 2,15 0, 2 0,43m 2 DCbm  Abm c 0, 43 24 10,32kN / m c. TÜnh t¶i dÇm ngang: DCdn  Adn tdn N n 0, 6710, 75 8 c  24 0,51kN / m N b Ltt 5 37,5 24 1750 40 1452 600 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé d. TÜnh t¶i v¸ch ng¨n: DCvn  Avn tvn 2 c 1, 03185 0,15 2 24  0,19kN / m Ltt 37,5 e. TÜnh t¶i v¸n khu«n l¾p ghÐp: DCvk c 0.9 0.03 0, 64kN / m f. TÜnh t¶i lan can tay vÞn: PhÇn thÐp cã träng lîng: DCt= 0,15kN/m. PhÇn bª t«ng cã träng lîng: DCbt= (0.5x0.425+0.5x0.1)x24= 6,30kN/m. Tæng DClc=DCt+DCbt= 6,45 kN/m. - VËy tÜnh t¶i tiªu chuÈn G§I: DCtc = 46,67 KN/m DCtt 1, 25 x 46, 67 58,33KN / m - TÜnh t¶i tÝnh to¸n: 2.6.2. TÜnh t¶i giai ®o¹n II (DW). Líp bª t«ng atphan : t1= 0,05 m Líp phßng níc :t2= 4.10-3 m 1 22,50kN / m3 . 2 18kN / m3 . + Tæng träng lîng líp phñ mÆt cÇu : DWlp = (t1. 1 + t2.  2 ).S = 2,57kN/m + C¸c tiÖn Ých (cét ®Ìn ,biÓn b¸o…) : DWti 0, 05kN / m . - TÜnh t¶i tiªu chuÈn: - TÜnh t¶i tÝnh to¸n: DW=DWti + DWlp = 2,62 kN/m DWtt 1,5 x 2, 62 3,93KN / m 2.7. x¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè ngang cña ho¹t t¶i. 2.7.1. TÝnh hÖ sè ph©n bè ngang do t¶i träng ngêi - Điều kiện tính toán : + Tính hệ số phân bố ngang do tải trọng Người. + Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải một làn. - Vẽ tung độ ĐAH áp lực gối R1. 25 trên §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé 11000 1200 500 2150 600 2150 2150 2150 1800 1500 Xe thiÕt kÕ 0 .2 0 9 0 .6 2 8 1 .0 4 7 1 .0 0 0 1 .3 2 6 1 .5 5 8 Ng êi Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên. - Tính hệ số phân bố ngang đối với tải trọng Người dải đều : + Công thức tính : g =  ( y1  y 2 ) .ble 2 Trong đó : + ble : Là bề rộng của lề đi bộ. + y1 : Là tung độ ĐAH tại vị trí mép ngoài của tải trọng Người. + y2 ; Là tung độ ĐAH tại vị trí mép trong của tải trọng Người. a. Hệ số phân bố ngang của tải trọng Người đối với dầm biên : gNg = 1 (1,326+ 0,628).1,5= 1,465 2 b. TÝnh hÖ sè ph©n bè ngang ®èi víi dÇm trong 2 2 g   0.4 n 5 Với n: là số dầm chủ, n = 5 dầm 2.7.2. HÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i ®èi víi m« men trong c¸c dÇm gi÷a (dÇm trong): Víi dÇm Super – T, hÖ sè ph©n bè ngang ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau. a. Víi mét lµn thiÕt kÕ (sö dông b¶ng 4.6.2.2.2.a-1) :  S  g mg1    910  0,35 0,25 0,35 0,25  S .d   2150   2150 1750   2      0,3072 2  910   37500   Ltt  d :chiÒu cao cña dÇm. b. Víi 2 hoÆc nhiÒu h¬n 2 lµn thiÕt kª(sö dông b¶ng 4.6.2.2.2.a-1) : 26 1200 §å ¸n tèt nghiÖp  S     1900  ThiÕt kÕ s¬ bé 0,6 0,125  S .d   2150  g mg 2   2    1900   Ltt  Ph¹m vi ¸p dông c«ng thøc trªn : 0,6  2150 1750    2  37500  0,125 0,5136 1800 s 3500  450 d 1700   6000 L 43000  N b 3  VËy kh«ng n»m trong ph¹m vi ¸p dông, nªn sö dông ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy! c. Theo ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy: 1800 1200 1800 1800 Xe thiÕt kÕ 0 .3 0 2 0 .5 8 1 1 .0 0 0 2150 0 .5 8 1 0 .3 0 2 2150 c.10. Víi 1 lµn thiÕt kÕ :  1  gHL1=   2 0,581  0,581   2 c.2. Víi 2 hoÆc nhiÒu h¬n 2 lµn thiÕt kÕ 1  gHL2=  .  1  0,163  0, 442   0,803 2  2.7.3. HÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i ®èi víi m« men trong c¸c dÇm biªn: a. Víi 1 lµn xe (tÝnh theo ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy): - Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối. - Tính hệ số phân ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế : + Công thức tính : g = 1  Yi 2 + Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn : gmb1 = 1 . (1,047 + 0,209) = 0,628 2 27 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé b. §èi víi 2 hoÆc nhiÒu h¬n 2 lµn xe thiÕt kÕ: d   g mb 2 g mg  0,97  e  trong ®ã 0 d e 1400 . 8700   de=700 mm n»m trong ph¹m vi ¸p dông c«ng thøc nµy! 700   g mb 2 0,5136  0,97   0,539 8700   2.7.4. HÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i ®èi víi lùc c¾t trong c¸c dÇm gi÷a(dÇm trong). a. Víi 1 lµn thiÕt kÕ chÞu t¶i träng:  S  g vg1    3050  0,6 0,8 0,1 0,1 H  2150       3050   Ltt  b. Víi 2 lµn thiÕt kÕ hoÆc h¬n 2 lµn :  S     2250  0,6  1750     37500  0,8 H  2150   1750  g vg 2        2250   37500   Ltt  Trong ®ã : H : chiÒu cao dÇm Ph¹m vi ¸p dông c«ng thøc : + 450 d 1700 . 0,1 0, 602 0,1 0,709 + 1800 S 3500 . + 6000 L 43000 . + N b 3 .  VËy kh«ng n»m trong ph¹m vi ¸p dông, nªn sö dông ph¬ng ph¸p ®ßn bÈy! Theo trªn ta cã hÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i ®èi víi lùc c¾t cña dÇm gi÷a : gvg1= 0,581 gvg2= 0,803 2.7.5. HÖ sè ph©n bè ho¹t t¶i ®èi víi lùc c¾t trong c¸c dÇm biªn: a. Víi mét lµn thiÕt kÕ : §· tÝnh ë phÇn trªn. gHL2= 0,628 gLan2= 0,628 b. Víi 2 lµn thiÕt kÕ hoÆc h¬n 2 lµn: d   g vb  0.8  e  g vg 0,598 víi  300 d e 1400 3050   V× de= 700 mm n»m trong ph¹m vi ¸p dông c«ng thøc nµy. HÖ sè ph©n bè lùc c¾t thiÕt kÕ cña c¸c dÇm biªn : gvbHL= gHL2= 0,598. gvbLan= gLan2= 0,598 2.7.6. Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt. a. Hệ số phân bố ngang tại các dầm biên. STT Số làn Hệ số PBN Kí hiệu g 28 xetải g Tải trọng glàn xe2trục gng §å ¸n tèt nghiÖp 1 1 làn 2 3 ≥2 làn 4 ThiÕt kÕ s¬ bé Mômen gM 0.628 0.628 0.628 1,465 Lực cắt gv 0.628 0.628 0.628 1,465 Mômen gM 0.628 0.628 0.628 1,465 Lực cắt gv 0,598 0,598 0,598 1,465 b. Hệ số phân bố ngang đối với dầm giữa.(dầm trong) STT Số làn 1 1 làn 2 3 4 ≥2 làn Hệ số PBN Kí hiệu gxetải Tải trọng gxe2trục glàn gng Mômen gM 0,581 0,581 0,581 0.400 Lực cắt gv 0,581 0,581 0,581 0.400 Mômen gM 0,803 0,803 0,803 0.400 Lực cắt gv 0,803 0,803 0,803 0.400 2.7.7. Xác định hệ số phân bố ngang tính toán. - So sánh hệ số phân bố ngang giữa dầm biên và dầm trong thì hệ số PBN đối với dầm trong là lớn hơn tức là dầm trong chịu lực bất lợi hơn dầm biên nên ta tính toán thiết kế cho dầm trong. - So sánh hai trường hợp là xếp tải trên 1 làn và xếp tải trên cả 2 làn ta thấy trường hợp xếp tải trên cả 2 làn bất lợi hơn nên ta tính toán xếp tải trên cả 2 làn. - Kết hợp 2 điều kiện trên thì ta sử dụng hệ số PBN tại các mặt cắt cho trường hợp: dầm thiết kế là dầm trong và số làn xếp tải là 2 làn. STT 1 2 Số làn Tính toán Hệ số PBN Kí hiệu g xetải g Tải trọng glàn xe2trục gng Mômen gM 0,803 0,803 0,803 0.400 Lực cắt gv 0,803 0,803 0,803 0.400 - Như vậy ta đã chọn tính toán thiết kế cho dầm bất lợi là dầm trong nên tất cả các số liệu và kết quả tính toán sau này đều tương ứng với dầm trong. 2.7.8. HÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng:   D . R . I + D : hÖ sè dÎo  D 1 víi c¸c kÕt cÊu th«ng thêng theo ®óng tiªu chuÈn kü thuËt. + R :hÖ sè d thõa.  R 1 ®èi víi møc d thõa th«ng thêng. +  I :hÖ sè quan träng.  I 1,05 cÇu thiÕt kÕ lµ quan träng. 29 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé VËy hÖ sè ®iÒu chØnh t¶i träng.  1 1 1.05 1.05 >0.95. 2.8. tÝnh néi lùc. 2.8.1. MÆt c¾t tÝnh to¸n. + MÆt c¾t gèi X0. + MÆt c¾t X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m. 2.8.2. X¸c ®Þnh ho¹t t¶i HL93: a. Xe t¶i thiÕt kÕ: b. Xe hai trôc thiÕt kÕ: Xe hai trôc gåm mét cÆp trôc 110kN c¸ch nhau 1200mm. Cù ly chiÒu ngang cña c¸c b¸nh lÊy b»ng 1800mm. c. T¶i träng lµn: T¶i träng lµn thiÕt kÕ gåm t¶i träng 9.3 kN/m ph©n bè ®Òu theo chiÒu däc. Theo chiÒu ngang cÇu ®îc gi¶ thiÕt lµ ph©n bè ®Òu trªn chiÒu réng 3000mm. 2.8.3. VÏ ®êng ¶nh hëng néi lùc t¹i c¸c mÆt c¾t. a. §êng ¶nh hëng m« men: §ah Mo 9 .3 7 5 §ah M4 1 b. §êng ¶nh hëng lùc c¾t: 0 .5 0 .5 §ah Vo §ah V4 c. TÝnh diÖn tÝch ®êng ¶nh hëng. 30 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé - Diện tích ĐAH mômen tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công thức: ω= x( L  x) 2 - Diện tích ĐAH lực cắt tại mặt cắt cách tim gối 1 đoạn bằng x tính theo công thức: ( L  x) 2 2L ω+ = ω- = x2 2L ∑ ω = ω++ ω- vµà Bảng kết quả tính diện tích ĐAH nội lực tại cắt mặt cắt: MẶT CÁC ĐẠI LƯỢNG CẮT L(m) Mo 37.5 M4 x(m) DIỆN TÍCH ĐAH y1=(l-x)/l y2=x/l ωM(m2) ωv+(m2) ωv-(m2) Tổng ω(m2) l-x (m) y=x(l-x)/l 0 37.5 0.000 0.00 0.00 37.5 18.75 18.75 9.375 175.78 175.78 V0 37.5 0 37.5 1.000 0.000 18.75 0.00 18.75 V4 37.5 18.75 18.75 0.500 0.500 4.69 -4.69 0.00 X¸c ®Þnh c¸c mÆt c¾t ®Æc trng: + MÆt c¾t gèi X0. + MÆt c¾t X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m. 2.8.4. TÝnh to¸n néi lùc. a. Tính nội lực do tĩnh tải - Để tính nội lực do tĩnh tải thi ta tĩnh tải trực tiếp lên ĐAH va tính toán lục theo các công thức: M1tc =qtc ΩM ; M1tt =qtt ΩM V1tc =qtc ΩM ; V1tt =qtt ΩM Trong đó : + qtc ,qtt: Tĩnh tải tiêu chuẩn và tĩnh tải tính toán + M1tc , M1tt : Mômen uốn tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải + V1tc , V1tt: Lực cắt tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải + ΩM ,ΩM: Tổng diện tích đường ảnh hưởng mômen uốn và lực cắt của mặt cắt cần xác định nội lực -Bảng tổng hợp do tĩnh tải: Nội lực Diện tích ĐAH Tĩnh tải tiêu chuẩn (kN/m) Nội lực tính toán Nội lực tiêu chuẩn (TTGH sử dụng) ω DCtc DWtc DCtc.ω DWtc.ω M0 0.00 46.67 2.62 0.00 0.00 M4 175.78 46.67 2.62 8203.65 V0 V4 18.75 0.00 46.67 46.67 2.62 2.62 875.06 0.00 Đơn vị (TTGH cường độ I) Tổng 1,25.DCtc.ω 1,5.DWtc.ω 0.00 0.00 0.00 0.00 KNm 460.54 8664.20 10254.57 690.82 10945.38 KNm 49.13 0.00 924.19 0.00 1093.83 0.00 73.69 0.00 1167.52 0.00 KN KN 31 Tổng §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé b. Tính nội lực do tải trọng làn và tải trọng ngươì. - Để tính nội lực do tải trọng làn (lane) và tải trọng người (people) thì ta xếp tải trọng dải đều bất lợi lên ĐAH và tính toán nội lực. - Công thức tính nội lực do tải trọng làn: Mhtc =g1.q1. ΩM ; Mh’ =g1.q1. ΩM ; Mhtt = h . M1tc; Vhtc =g1.q1. ΩV ; Vh’ =g1.q1. ΩV ;Vhtt = h . V1tc; - Công thức tính nội lực do tải trọng người: Mngtc =gng.qng. ΩM ; Mng’ =gng.qng. ΩM ; Mngtt = h . Mngtc; Vngtc =gng.qng. ΩV ; Vng’ =gng.qng. ΩV ; Vhtt = h . Vngtc; Trong đó: + q1 , gng: Tải trọng làn va tải trọng người dải đều + Mhtc , Mhtt, Mh’: Mômen uốn tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi do hoạt tải + Vhtc, Vhtt, Vh’: Lực cắt tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi do hoạt tải + ΩM, ΩM: Tổng diện tích ĐAH mômen uốn và lực cắt của mặt cắt cần xác định nội lực + g1, gng: Hệ số phân bố ngang của hoạt tải, tải trọng làn và tải trọng người + h : Hệ tải trọng của hoạt tải + Tải trọng làn và tải trọng người không xét đến hệ số xung kích Bảng tổng hợp nội lực do tải trong làn (Lane) và tải trọng người : Nội Diện tích lực ĐAH M4 V0 ω+ 175.8 18.75 qlàn 9.3 9.3 qng 4.5 4.5 glàn 0.803 0.803 gng 0.4 0.4 g.qlàn.ω+ 1312.71 140.02 g.qng.ω+ 316.40 33.75 V4 4.69 9.3 4.5 0.803 0.4 35.02 8.44 Hệ số phân bố ngang Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán Đơn (TTGH sử dụng) (TTGH cường độ I) .g.q h làn.ω+ h .g.qng.ω+ vị 2297.24 245.04 553.71 59.06 KNm KN 61.29 14.77 KN c. Tính nội lực do xe tải thiêt kế (Truck)và xe 2 trục thiết kế (Tandem). - Để tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế ta xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng theo sơ đồ bất lợi nhất và tính nội lực.Ví dụ ta có thể xếp như sau : 32 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé xe 2 truïc thieát keá xe 2 truïc thieát keá xe taûi thieát keá xe taûi thieát keá 1 L/4 ÑAH M ÑAH V - Công thức tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế M htc g h m Pi yiM Vhtc  g h m  Pi yiV - M ; M 'h  g h m(1  IM )  Pi yi V ; V 'h  g h m(1  IM ) Pi yi tt tc ; M h (1  I M )h M h tt tc ; Vh (1  I M )hVh Trong đó : + Mhtc ,Mhtt ,Mh’ :Mô men uốn tiêu chuẩn, tính toán, và mô men uốn khi tính mỏi do hoạt tải + Vhtc, Vhtt ,Vh’ : Lực cắt tiêu chuẩn ,tính toán và mô men uôn khi tính mỏi do hoạt tải + yiM, yiV : l à tung độ Đah mô men và lực cắt tại vị trí trục thứ i + gh : hệ số phân bố ngang của hoạt tải ,tải trọng làn và tải trọng người + 1+IM : hệ số xung kích của hoạt tải + h :Hệ số tải trọng của hoạt tải -Tính mô men tại mÆt c¾t X 4=Ltt/2=37,5/2= 18,75 m. +Xếp tải lên ĐAH: 1.2 110kN 110kN 4.3 145kN 145kN 35kN 9 .3 7 5 4.3 18.75 18.75 +Bảng tính kết quả nội lực : CÁC ĐẠI LƯỢNG Vị trí đặt tải Xe tải thiết kế x1 x2 33 Xe 2 trục thiết kế x3 x4 x5 x6 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé Tung độ ĐAH Tải trọng trục 14.45 18.75 23.05 18.75 19.95 0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 7.225 9.375 7.225 9.375 8.775 0 P3 P2 P1 P1 P2 P3 145 145 35 110 110 0 1047.63 1359.38 252.88 1031.25 965.25 0.00 NL do tải trọng trục Pi x yi= Tổng(KNm) Tổng Pi x yi= 2659.88 1996.50 Hệ số PBN mômen g= 0.803 0.803 Do hoạt tải tiêu chuẩn Do hoạt tải tính toán Mhtc ( KNm) Mhtt (KNm) 2135.88 4672.24 1603.19 3506.98 Tính lực cẳt tại mặt căt 0-0(mặt cắt gối). +Xếp tải lên ĐAH: 1.2 1 .0 110kN 110kN 4.3 4.3 145kN 145kN 35kN 37.5 ĐAH lực cắt tại mặt cắt gối (0-0). +Bảng kết quả tính nội lực: CÁC ĐẠI LƯỢNG Xe tải thiết kế Vị trí đặt tải Tung độ ĐAH Tải trọng trục Xe 2 trục thiết kế x1 x2 x3 x4 x5 x6 0 4.3 8.6 0 1.2 0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 1 0.885 0.771 1 0.968 0 P3 P2 P1 P1 P2 P3 145 145 35 110 110 0 145.00 128.33 26.99 110.00 106.48 0.00 NL do tải trọng trục Pi x yi= Tổng(KNm) Tổng Pi x yi= 300.31 216.48 g= 0.803 0.803 Do hoạt tải tiêu chuẩn Vhtc( KN) 241.15 173.83 Do hoạt tải tính toán Vhtt(KN) 527.51 380.26 Hệ số PBN lực cắt - Lực cắt tại mặt cắt IV – IV (mặt cắt L/2) +Xếp tải lên ĐAH: 34 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé 1.2 110kN 4.3 4.3 145kN 145kN 0.5 0.5 110kN 18.75 35kN 18.75 + Bảng kết quả tính nội lực CÁC ĐẠI LƯỢNG Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế x1 x2 x3 Vị trí đặt tải 18.75 23.05 27.35 x4 18.75 x5 19.95 x6 0 Tung độ ĐAH y1 0.5 y2 0.385 y3 0.271 y4 0.5 y5 0.468 y6 0 Tải trọng trục P3 145 P2 145 P1 35 P1 110 P2 110 P3 0 72.50 55.83 9.49 55.00 51.48 0.00 NL do tải trọng trục Tổng(KNm) Hệ số PBN lực cắt Pi x yi= Tổng Pi x yi= g= 137.81 0.803 106.48 0.803 Do hoạt tải tiêu chuẩn Vhtc( KN) 110.66 85.50 Do hoạt tải tính toán Vhtt(KN) 242.07 187.04 2.8.5.Tổng hợp nội lực: - Nội lực sau khi tính toán được sẽ được tổ hợp theo các TTGH với các hệ số tải trọng tương ứng. Tuy nhiên ở đây ta chỉ cần thành lập 2 tổ hợp tải trọng: + Tổ hợp tải trọng 1: Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn để tính toán thiết kế theo TTGH sử dụng. + Tổ hợp tải trọng 2: Nội lực do tải trọng tính toán để tính toán thiết kế theo TTGH cường độ1. - Đối với mỗi tổ hợp tải trọng ta cần thành lập 2 trường hợp tải trọng giữa tĩnh tải và hoạt tải nhằm tìm ra trường hợp tải trọng bất lợi nhất sẽ khống chế thiết kế: + TH1: Tĩnh tải + Xe tải thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người. + TH2: Tĩnh tải + Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người. - Bảng tổng hợp nội lực tiêu chuẩn ( thep TTGH sử dụng) Nội lực Do tĩnh tải TC Tĩnh tải 1 Tĩnh tải 2 Do hoạt tải tiêu chuẩn Xe tải Xe 2 trục Làn Người 35 TT + Xe tải + Làn + Người TT+Xe 2 trục + Làn + Người Nội lực TC Max Đơn vị §å ¸n tèt nghiÖp M4 V0 V4 8203.65 875.06 0.00 460.54 49.13 0.00 ThiÕt kÕ s¬ bé 2135.88 241.15 110.66 1603.19 173.83 85.50 1312.71 140.02 35.02 316.40 33.75 8.44 11939.85 1339.11 154.13 11496.50 1271.79 128.97 11939.85 1339.11 154.13 KNm KN KN - Bảng tổng hợp nội lực tính toán (theo TTGH cường độ I) Nội lực Xe tải Xe 2 trục Làn Người TT + Xe tải + Làn + Người 690.82 4672.24 3506.98 2297.24 553.71 17450.52 16303.30 17450.52 KNm 1093.83 73.69 527.51 380.26 245.04 59.06 1999.13 1851.88 1999.13 KN 0.00 0.00 242.07 187.04 61.29 14.77 318.14 263.11 318.14 KN Do tĩnh tải TT Tĩnh tải 1 Tĩnh tải 2 M4 10254.57 V0 V4 Do hoạt tải tính toán TT+Xe 2 trục + Làn + Người Nội lực TC Max Đơn vị C¨n cø trªn c¸c gi¸ trÞ néi lùc tÝnh to¸n th× ta chän. Max(MuCD) = 17450.52 kN.m Max(MuSD) = 11939.85 kN.m 2.9. TÝnh to¸n vµ bè trÝ cèt thÐp dÇm chñ 2.9.1. TÝnh to¸n diÖn tÝch cèt thÐp D¦L Dïng lo¹i tao tù chïng thÊp Dps=15.2mm Lo¹i tao thÐp D¦L cã ®é tù chïng thÊp Cêng ®é chÞu kÐo tiªu chuÈn: fpu=1860MPa HÖ sè quy ®æi øng suÊt : 1 0.9 CÊp cña thÐp: 270 Giíi h¹n ch¶y: fpy=0,9.fpu=1674Mpa øng suÊt trong thÐp D¦L khi kÝch: fpj=0,75.fpu=1395MPa DiÖn tÝch mét tao c¸p : Aps1=138.7 mm 2 M« ®un ®µn håi c¸p: Ep=197000MPa Bª t«ng dÇm cÊp : f c1 , 50MPa M« men tÝnh to¸n : M u 17450.52KN .m §èi víi cÊu kiÖn BTCT chÞu uèn vµ chÞu kÐo D¦L th× hÖ sè søc kh¸ngΦ=1 Theo kinh nghiÖm diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cèt thÐp D¦L cã thÓ tÝnh gÇn ®óng: A psg  Mu 0.85  f pu 0.9 H Apsg=7.008x103 mm2 Sè tao c¸p D¦L cÇn thiÕt theo c«ng thøc trªn: n cg= Apsg Aps1 41.5 VËy chän nc= 42 tao thÐp Dps=15.2mm Diªn tÝch thÐp D¦L trong dÇm Aps=nc.Aps1= 42x138.7= 6796.3 mm2 2.9.2. Bè trÝ cèt thÐp D¦L 36