Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép- Tính Toán Nôi Lực Trong Kết Cấu Cầu

Tải bản đầy đủ (.ppt) (25 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Luận Văn - Báo Cáo
>>
3. Thạc sĩ - Cao học

thiết kế cầu bê tông cốt thép- tính toán nôi lực trong kết cấu cầu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (601.25 KB, 25 trang )

S 1THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉPTS. Hồ Xuân NamBộ môn Cầu Hầm, Đại học Giao thông Vận tảiS 2CH NG V: CH NG V: Tính toán nội lựcTính toán nội lựctrong kết cấu cầutrong kết cấu cầu1. Cơ sở tính toán thiết kế cầu theo 22 TCN-272-052. Tính nội lực dầm chủ3. Tính toán bản mặt cầu3.1 Ph' ơng pháp dải bản3.2 Ph 'ơng pháp kinh nghiệm3.3 Ph 'ơng pháp truyền thống4. Tính nội lực dầm ngangCầu bê tông cốt thép Ch ng V S 3TIÊU CHUẨN THIẾT KẾTIÊU CHUẨN THIẾT KẾQui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn - Bộ GTVT năm 1979 (Qui trình 79), dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế cầu cống của Liên xô cũ (CH 200-62 và BCH 365-67)Qui trình cũ: 22 TCN-18-79Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Bộ GTVT năm 2005, dựa trên qui trình Mỹ AASHTO-LRFD 1998, chỉ áp dụng cho các cầu trên đường ô tô có nhịp nhỏ hơn 150mTiêu chuẩn mới: 22 TCN-272-05Rr = Φ.Rn≥ Σηi.γi.Qi Sức kháng của vật liệu ≥ Hiệu ứng của tải trọngNguyên tắc cơ bảnH s søc kh¸ng ệ ố ΦCác hệ sốHệ số tải trọng γHệ số điều chỉnh tải trọng η1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-051 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-0522334455S 4TẢI TRỌNG THIẾT KẾTẢI TRỌNG THIẾT KẾ-Tĩnh tải của kết cấu và liên kết DC-Tĩnh tải của lớp mặt cầu và thiết bị DW-Tĩnh tải của đất chất thêm ES-Tĩnh tải của đất đắp EV1. Tải trọng và tác động thường xuyên-Hoạt tải xe LL-Tải trọng người PL-Lực xung kích của xe cộ IM-Lực hãm xe BR-Lực li tâm CE-Lực va xô của xe cộ CT-Lực va xô của tàu bè CV2. Tải trọng và tác động tức thời-Từ biến CR-Co ngót SH-Lún SE-Gradient nhiệt TG-Nhiệt độ phân bố đều TU-Áp lực ngang của đất EH-Lực ma sát âm DD-Lực động đất EQ-Lực ma sát FR-Áp lực đất do hoạt tải sau mố LS-Tải trọng nước và áp lực dòng chảy WA-Tải trọng gió lên công trình và xe cộ WL, WS1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-051 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-0522334455S 5TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNGTRẠNG THÁI GIỚI HẠN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNGTổ hợp tải trọng cơ bản tính cầu với tải trọng xe khai thác không xét đến gió1. Trạng thái giới hạn cường độ ITổ hợp tải trọng tính cầu không có xe chịu lực gió với vận tốc lớn hơn 25m/s2. Trạng thái giới hạn cường độ IITổ hợp tải trọng tính cầu với tải trọng xe khai thác và gió với vận tốc 25m/s3. Trạng thái giới hạn cường độ IIITổ hợp tải trọng liên quan đến các biến cố như động đất, va xô xe cộ và tàu bè4. Trạng thái giới hạn đặc biệtTổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s và tải trọng lấy theo giá trị tiêu chuẩn5. Trạng thái giới hạn sử dụngTổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gãy do tải trọng xe trùng phục và xung kích6. Trạng thái giới hạn mỏi1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-051 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-0522334455S 6HỆ SỐ TẢI TRỌNGHỆ SỐ TẢI TRỌNG1. Tổ hợp và hệ số tải trọng1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-051 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-0522334455S 7HỆ SỐ TẢI TRỌNGHỆ SỐ TẢI TRỌNG2. Hệ số tải trọng thường xuyên1 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-051 C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu theo 22 TCN-272-0522334455S 8H S TI TRNGH S TI TRNG3. H s ti trng thi cụng4. H s ti trng cho lc kớch nõng h v lc kộo sau cỏp d ng lc-Với tải trọng kết cấu và phụ kiện: không lấy nhỏ hơn 1,25-Khi không có qui định khác của chủ đầu t':-Với tải trọng thiết bị và các tác động xung kích: không lấy nhỏ hơn 1,5-Với tải trọng gió: không lấy nhỏ hơn 1,25-Với các tải trọng khác: lấy bằng 1,0-Khi không có qui định khác của chủ đầu t':-Lực kích thiết kế không nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng th'ờng xuyên-Khi kích dầm mà không ngừng giao thông thì phải xét đến phản lực do hoạt tải nhân với hệ số tải trọng của hoạt tải-Lực thiết kế với vùng neo kéo sau: lấy bằng 1,2 lần lực kích lớn nhất 1 Cơ sở tính toán thiết kế cầu theo 22 TCN-272-051 Cơ sở tính toán thiết kế cầu theo 22 TCN-272-0522334455S 9112 Tính nội lực dầm chủ2 Tính nội lực dầm chủ 334455tính nội lực dầm chủtính nội lực dầm chủCác mặt cắt cần tính nội lực-Bao gồm: - Trọng l'ợng bản thân dầm- Trọng l'ợng dầm ngang- Trọng l'ợng gờ chắn bánh, lan can và lề ng'ời đi- Trọng l'ợng lớp phủ mặt cầu và các thiết bị trên cầu-Công thức tính: S = i .pi .-Có thể coi tải trọng do gờ chắn bánh, lan can và lề ng'ời đi là do dầm biên chịuNội lực do tĩnh tải DC và DW-Mặt cắt có nội lực lớn: 0, L/2, L/4-Mặt cắt cách gối 1 khoảng bằng dv-Mặt cắt có thay đổi về kích th'ớc, bố trí CT chủ và cốt đai-Bao gồm các tổ hợp nội lực tiêu chuẩn và tính toán do tĩnh tải và hoạt tải-Sử dụng hoạt tải rải đều hoặc đặt tải trực tiếp lên ĐAHS 10112 Tính nội lực dầm chủ2 Tính nội lực dầm chủ 334455tính nội lực dầm chủtính nội lực dầm chủNội lực do tải trọng làn: 9,3 KN/m-Công thức tính:S = m.g..(1+IM).Pi.yi-Tr'ờng hợp tính mômen âm trên gối dầm liên tục:-Lấy bằng 90% hiệu ứng của xe tải thiết kế và 90% hiệu ứng của tải trọng làn-Đ'ợc phép xếp 2 xe tải cách nhau 15m trên 2 nhịp lân cận-Khoảng cách giữa các trục 145kN lấy bằng 4300mmNội lực do xe tải/xe 2 trục thiết kế LL-Không xét đến lực xung kích-Công thức tính: S = m.g..qi.iS 11112 Tính nội lực dầm chủ2 Tính nội lực dầm chủ 334455tính nội lực dầm chủtính nội lực dầm chủNội lực do ng'ời đi bộ PLTổ hợp nội lực hoạt tải xe theo các TTGH-Không xét đến lực xung kích-Công thức tính: S = g..qi.i-Với cầu ô tô: q = 3.10-3 Mpa-Với cầu chỉ dành cho ng'ời đi bộ: q = 4,1.10-3 MPa-HSPB cho tải trọng ng'ời đi bộ nên tính theo PP đòn bẩy-TTGH c'ờng độ I, III, sử dụng (không kể võng), đặc biệt: lấy trị số lớn trong các tổ hợp sau-Xe tải thiết kế + tải trọng làn-Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn-TTGH sử dụng về độ võng: lấy trị số bất lợi trong các tổ hợp sau-Xe tải thiết kế (có xét xung kích 25%)-25% hiệu ứng của xe tải thiết kế + tải trọng làn-TTGH mỏi và đứt gãy: xe tải thiết kế (có xét xung kích 15%) với k/c các trục nặng là 9mS 12Tính toán bản mặt cầuTính toán bản mặt cầuCác sơ đồ tính toán của bản mặt cầu11223 Tính toán bản mặt cầu3 Tính toán bản mặt cầu 4455Các ph'ơng pháp tính toán-Bản hẫng: 1 đầu ngàm vào s'ờn dầm,1 đầu tự do-Bản kê trên 2 cạnh (bản kiểu dầm): kê trên 2 cạnh ngắn khi b/a 1,5-Bản kê trên 4 cạnh (giao nhau theo 2 ph'ơng): khi b/a <1,5-Khi chiều dài hẫng tính từ tim dầm ngoài cùng đến mặt lan can BT liên tục không quá 1800mm có thể thay tải trọng dãy bánh xe ngoài cùng bằng tải trọng phân bố đều 14,6N/mm, đặt cách mặt lan can 300mm-PP chính xác: bao gồm các ph'ơng pháp có xét tới làm việc không gian của bản (PP phần tử hữu hạn, PP dải hữu hạn, PP biến phân, )-PP gần đúng : coi bản nh' các dải liên tục kê trên gối cứng là các dầm đỡ (PP dải bản)-PP kinh nghiệm: không cần tính toán khi đã thoả mãn các điều kiện thiết kế-PP truyền thống: tính l'ợng CT chịu mômen theo ph'ơng chính, CT theo h'ớng phụ vuông góc với h'ớng chính đ'ợc lấy theo qui địnhS 13Ph"ơng pháp dải bảnPh"ơng pháp dải bản11223.1 Ph'ơng pháp dải bản3.1 Ph'ơng pháp dải bản 4455-Xác định chiều dài nhịp bản, chiều dày bản và bề rộng dải bản-Xác định tải trọng tác dụng lên bản-Tổ hợp nội lực do tĩnh tải và hoạt tải theo các TTGH: c'ờng độ I, sử dụng, mỏi, đặc biệt-Bố trí cốt thép và tính duyệtTrình tự tính toánGiả thiết-Biến dạng của dải bản là cộng tác dụng của biến dạng cục bộ trong phạm vi nhịp bản và biến dạng tổng thể do các dầm chủ bị võng-Do nội lực do biến dạng tổng thể th'ờng nhỏ hơn nhiều do biến dạng cục bộ nên coi bản nh' các dải liên tục kê trên gối cứng là các dầm đỡ-Dải bản đ'ợc coi nh' tấm bản có chiều rộng SW kê vuông góc với các dầm đỡ có xét đến sự làm việc khác nhau của các dải bản-Lấy mô men âm và d'ơng lớn nhất để thiết kếPhạm vi áp dụng-Dùng cho các bản đúc tại chỗ có chiều dài nhịp nhỏ hơn 4600mm-Với nhịp lớn hơn 4600mm song song với h'ớng xe chạy phải đ'ợc tính toán nh' cầu bảnS 14Xác định chiều dài nhịp bản và chiều dày bảnXác định chiều dài nhịp bản và chiều dày bảnXác định chiều dài nhịp tính toán của bản-Theo yêu cầu cấu tạo: hmin 175mm không kể lớp hao mòn. Với bản hẫng của dầm ngoài cùng chiều dày phải tăng thêm 25mm.-Theo yêu cầu về chịu lực: Bảng 2.5.2.6.3-1-Với dầm hộp và dầm T đúc tại chỗ: hmin 1/20 k/c giữa các nách hoặc s'ờn dầmChọn chiều dày bản-Bản đúc liền khối kê trên nhiều dầm:S = k/c tim 2 dầm đỡ-Bản hẫng:S = k/c từ vách dầm đến mút hẫng-Bản kê trên dầm I, T:S = k/c giữa 2 mép bản cánh dầm + chiều dài cánh hẫng của dầm11223.2 Ph'ơng pháp dải bản3.2 Ph'ơng pháp dải bản 4455S 15Xác định chiều rộng dải bảnXác định chiều rộng dải bảnChiều rộng dải bản t'ơng đ'ơng EX khoảng cách từ điểm đặt tải trọng đến gối11223.3 Ph'ơng pháp dải bản3.3 Ph'ơng pháp dải bản 4455S 16Bản có nhịp song song với h"ớng xe chạyBản có nhịp song song với h"ớng xe chạy(cầu bản đúc tại chỗ)(cầu bản đúc tại chỗ)Nguyên tắc tínhChiều rộng dải bản t'ơng đ'ơng của dải bản trong -Cho 1 làn xe: E = 250 + 0,42. L1W1-Cho nhiều làn xe: E = 2100 + 0,12. L1W1 W/NLvới L1 chiều dài nhịp có điều chỉnh, = min (Lthực tế, 18000mm)W chiều rộng toàn bộ cầuW1 chiều rộng toàn bộ cầu có điều chỉnhChịu tải trên 1 làn: W1 = min (W, 9000mm)Chịu tải trên nhiều làn: W1 = min (W, 18000mm)-Với bản có nhịp lớn hơn 4600mm và song song với h'ớng xe chạy phải đ'ợc tính toán nh' cầu bảnChiều rộng dải bản t'ơng đ'ơng của dải bản ngoàiChiều rộng hũu hiệu = k/c mép bản đến mặt trong lan can + 300mm + E/2 E hoặc 1800mm 11223.4 Ph'ơng pháp dải bản3.4 Ph'ơng pháp dải bản 4455S 17Xác định tải trọng thiết kếXác định tải trọng thiết kế-Tính cho 1m chiều rộng MCN bản, không xét lực li tâm và lực hãm11223.5 Ph'ơng pháp dải bản3.5 Ph'ơng pháp dải bản 4455-Trọng l'ợng bản thân bản mặt cầu-Trọng l'ợng lan can, gờ chắn bánh, lớp phủ mặt cầu, Tĩnh tảiTải trọng bánh xe-Diện tích tiếp xúc của bánh xe với mặt đ'ờng: đ'ợc coi là hinh ch' nhật có-Chiều rộng: b = 510mm-Chiều dài: l = 2,28.10-3..(1+IM).P (mm)-áp lực bánh xe truyền xuống tim bản coi nh' phân bố theo góc 45-Tải trọng bánh xe đ'ợc tính nh' tải trọng tập trung hoặc tải trọng phân bố đều:-Khi E > k/c 2 trục bánh xe:Tải trọng làn và ng'ời đi bộ.Ppb h Ef =+2.Ppb h Ef =+-Khi dải cơ bản là ngang có L > 4600mm hoặc dải cơ bản là dọc, các dải ngang phải đ'ợc thiết kế bao gồm cả tải trọng lànS 18tính nội lực bản mặt cầutính nội lực bản mặt cầuQui định vị trí tiết diện chịu mômen âm và lực cắt-Dầm hộp BT và đúc liền khối: ở mặt cấu kiện đỡ-Dầm thép: ở 1/4 bề rộng bản cánh dầm kể từ đ'ờng tim của gối-Dầm BT đúc sẵn dạng T hoặc I: ở 1/3 bề rộng của bản cánh dầm, nh'ng không quá 380mm tính từ đ'ờng tim gối11223.6 Ph'ơng pháp dải bản3.6 Ph'ơng pháp dải bản 4455Tổ hợp nội lực-Trạng thái giới hạn c'ờng độ I-Trạng thái giới hạn sử dụng-Trạng thái giới hạn mỏi-Trạng thái giới hạn đặc biệt-Phải tính với bề rộng hữu hiệu E đã đ'ợc chiết giảm do phạm vi ảnh h'ởng của tải trọng bị giảm điTính nội lực bản ở khu vực đầu dầmS 19tính nội lực bản kê trên 2 cạnh ( QT 79)tính nội lực bản kê trên 2 cạnh ( QT 79)11223.7 Ph'ơng pháp QT793.7 Ph'ơng pháp QT79 4455-Có thể tính M(-) và M(+) theo mômen mặt cắt giữa nhịp bản giản đơn t'ơng ứng-K/c từ tim bánh xe đến mép làn xe thiết kế theo ph'ơng ngang cầu không đ'ợc lấy nhỏ hơn 600mm-M(+) tại giữa nhịp = 0,5.M0-M(-) tại ngàm = -0,8.M0-Lực cắt tại ngàm = Q0S 20-L'ợng cốt thép chịu lực cần thiết: As = Mu/(330d)-L'ợng cốt thép max: c 0,42.de hoặc a 0,42.1de-L'ợng cốt thép min: = As/(b.d) 0,03.(fc/fy)-Cốt thép phân bố theo chiều dọc: lấy theo tỉ lệ % của cốt thép chính chịu mô men d'ơng-Cốt thép h'ớng chính song song với làn xe: 1750/ S 50%-Cốt thép h'ớng chính vuông góc với làn xe: 3840. S 67%với S chiều dài nhịp có hiệu lấy theo mục 9.7.2.3-Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ: tối thiểu cho mỗi ph'ơng As 0,75.(Ag/fy), với bản dày trên 150mm phải đ'ợc bố trí đều nhau trên cả 2 mặt-Tính duyệt khả năng chịu uốn của bản-Tính duyệt nứt-Tính duyệt mỏi: không cần tính cho mặt cầu BTCT khi dùng nhiều dầm chủ-Tính duyệt c'ờng độ bản hẫng do tải trọng xe va vào lan canbố trí cốt thép và tính duyệtbố trí cốt thép và tính duyệtTính duyệtChọn tiết diện cốt thép11223.8 Bố trí cốt thép và tính duyệt3.8 Bố trí cốt thép và tính duyệt4455S 21-Dùng với bản mặt cầu làm việc theo ph'ơng ngang, trừ bản hẫng-Không cần tính toán khi đã thoả mãn các điều kiện thiết kế-Cốt thép tối thiểu lấy theo các yêu cầu về cốt thépThiết kế theo kinh nghiệmThiết kế theo kinh nghiệmChiều dài nhịp tính toán của bảnMục 9.7.2.4Các điều kiện thiết kếMục 9.7.2.5Các yêu cầu về cốt thép-Bản đúc liền khối với dầm: bằng cự li từ mặt đến mặt-Bản kê trên dầm thép hoặc BTCT: bằng cự li giữa đỉnh nách cộng thêm phần nách-Tr'ờng hợp các cấu kiện đỡ đặt chéo nhau: lấy bằng phần rộng hơn của chiều dài bản ở 2 vị trí trên hình 9.7.2.3.111223.2 Ph'ơng pháp kinh nghiệm3.2 Ph'ơng pháp kinh nghiệm 4455S 22-Coi dầm ngang là dầm liên tục kê trên các gối cứng-Vẽ đ'ờng ảnh h'ởng áp lực lên dầm ngang-Khi có dầm dọc phụ-Khi không có dầm dọc phụ-Khi nối bản mặt cầu-Khi không nối bản mặt cầu-Nội lực trong dầm ngang có thể tính bằng PP không gian hoặc PP gần đúng1. Xét dầm ngang chịu tải trọng cục bộ do các bánh xe đặt lênTính nội lực dầm ngang nhiều nhịp1122334.14.1 Tính nội lực dầm ngang Tính nội lực dầm ngang-Đặt tải lên ĐAH để xác định áp lực của 1 hàng bánh xe và tải trọng làn lên dầm ngang: Po = 0,5.Pi.yiqs = 0,5.9.3i. -Tính mômen giữa nhịp dầm giản đơn do tải trọng cục bộ: M = (1+IM) Po.yi-Tính mômen tính toán của dầm ngang liên tục theo các công thức gần đúngS 23Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịp-Vẽ ĐAH áp lực Ri của các dầm chủ: PP nén lệch tâm, đòn bẩy, dầm trên gối đàn hồi, -Vẽ ĐAH nội lực dầm ngang căn cứ vào ĐAH áp lực Ri-Đặt tải lên ĐAH để tính nội lực dầm ngang-Chỉ đặt những tải trọng tác dụng sau khi thi công xong mối nối dầm ngang-Nội lực do tĩnh tải phải tính với n>1 và n<1-Nội lực do hoạt tải phải tính Mmax và Mmin-Hệ số xung kích à tính với chiều dài nhịp dầm chủ2. Xét dầm ngang làm việc không gian với toàn kết cấu nhịp 1122334.2 4.2 Tính nội lực dầm ngangTính nội lực dầm ngang11x2.26.6k10 1 2 34 5 k2p=1S 24Tính nội lực dầm ngang nhiều nhịpCông thức tính Mr và Qr:Khi P = 1 nằm bên trái mặt cắt Khi P = 1 nằm bên phải mặt cắt 2. Xét dầm ngang làm việc không gian với toàn kết cấu nhịp 1122334.34.3 Tính nội lực dầm ngang Tính nội lực dầm ngang( ) ( )+=trairiirrxaRxxM .5,01+=traiirRQ 1( )=trairiirxaRM .5,0=traiirRQ0.31740.31740.27940.24270.24270.23040.17160.01460.05450.12100.49610.87120.12070.28700.31710.34730.52800.70550.73502.7m1,9m1.1m1,9mS 25-Cộng nội lực ở b'ớc 2 với các nội lực ở b'ớc 1 để đ'ợc nội lực ở mặt cắt giữa và trên gối dầm ngang đ'ờng bao mô men và lực cắt-Dầm ngang ở đầu kết cấu nhịp: tính theo sơ đồ dầm liên tục trên gối cứng3. Cộng nội lực ở 2 b'ớc với nhauTính nội lực dầm ngang nhiều nhịp1122334.4 4.4 Tính nội lực dầm ngangTính nội lực dầm ngang

Tài liệu liên quan

• Đề tài xây dựng ứng dụng tính toán, thiết kế khung bê tông cốt thép
  • 58
  • 1
  • 1
• Thuyết minh đồ án thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng
  • 34
  • 2
  • 6
• Thiết kế sàn bê tông cốt thép kiểu sàn sườn toàn khối có bản loại dầm đồ án BTCT
  • 38
  • 12
  • 24
• đồ án thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng
  • 10
  • 1
  • 22
• Thiết kế khung bê tông cốt thép toàn khối
  • 20
  • 2
  • 10
• Xây dựng ứng dụng tính toán thiết kế khung bê tông cốt thép
  • 68
  • 580
  • 0
• thiết kế cầu bê tông cốt thép- tính toán nôi lực trong kết cấu cầu
  • 25
  • 1
  • 3
• đồ án thiết kê sàn bê tông cốt thép
  • 29
  • 728
  • 0
• Thiết kế sàn bê tông cốt thép kiểu sàn sườn toàn khối có bản loại dầm
  • 21
  • 784
  • 0
• thiết kế khung bê tông cốt thép nhà dân dụng
  • 52
  • 567
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(973.5 KB - 25 trang) - thiết kế cầu bê tông cốt thép- tính toán nôi lực trong kết cấu cầu Tải bản đầy đủ ngay ×