Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp Bản BTCT Nhịp Đơn Giản L=25 ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (47 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Giao thông - Vận tải

Thiết Kế Cầu Dầm Thép Liên Hợp Bản BTCT Nhịp Đơn Giản L=25 M (Kèm Bản Vẽ Cad, Bảng Tính)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (491.22 KB, 47 trang )

Thiết Kế Cầu ThépTrờng Đại Học GiaoThông Vận TảiKhoa Công TrìnhBộ môn : Cầu - HầmThiết Kế môn họccầu dầm thép liên hợpGiáo viên hớng dẫn: PGS.TS. Trần Đức Nhiệm1ThiÕt KÕ CÇu ThÐpI. Nội dung thiết kế:Thiết kế kết cấu cầu dầm thép liên hợp với bản BTCT nhịp giản đơnII.Số liệu thiết kế:1. Hoạt tải tiêu chuẩn: HL93 + Tải trọng người đi bộ 3.10 −3 mpa2. Chiều dài nhịp: 25 m.3. Chiều dài nhịp tính toán:Ltt =25 - 2x0,3 = 24,4 m.4. Khổ cầu: 7+ 2x 1.55. Loại liên kết sử dụng: bu lông cường độ cao.6. Dầm chủ : Mặt cắt ghép tổ hợp hàn.7. Loại thép : M270/ Cấp 3458. Bêtông bản mặt cầu cấp 28 MPa.III. Tiêu chuẩn thiết kế:Sử dụng tiêu chuẩn thiết kế của Bộ GTVT: 22 TCN 272 - 05.PhÇn thuyÕt minhI. C¸c sè liÖu cña bªt«ng, thÐp vµ lùa chon mÆt c¾t:2Thiết Kế Cầu Thép1. Số liệu của bêtông làm bản mặt cầu:Bê tông làm bản mặt cầu :1. Cờng độ nén quy định của bê tông fc= 282. Mô đun đàn hồi của bê tông Ec = 0,043. c, f c' =3. Tỷ trọng của bê tông c4. Chiều dày của bản mặt cầu ts5. Chiều dày của lớp phủ6. Tỷ trọng của vật liệu làm lớp phủ7. Chiều dày của lớp phòng nớc8.Tỷ trọng của vật liệulàm lớp phòng nớc9. Chiều cao vút26752.50= 24= 180= 70= 22,5=5= 0,72= 50MpaMpaKN/m3mmmmKN/m3mmKN/m3mm2. Số liệu của thép dầm chủ:1.Mô đuyn đàn hồi của thép Es2. Thép hợp kim thấp cờng độ cao M2703. Cờng độ chịu kéo nhỏ nhất Fu4. Cờng độ chảy nhỏ nhất Fy5. Tỷ trọng của thép s200000Cấp 34545034578,5MpaMpaMpakN/m3620007501000350254003020945500250115003965077.8131mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm2kN3. Lựa chọn hình dáng và kích thớc mặt cắt dầm chủ:Số lợng dầm chủ nKhoảng cách giữa các dầm chủ SChiều dài phần hẫng kể cả lan canChiều cao dầm chủ H =(1/20 ữ 1/25)LttChiều rộng bản cánh trên bfc =Chiều dày bản cánh trên tfc =Chiều rộng bản cánh dới bft =Chiều dày bản cánh dới tft=Chiều dày sờn dầm tw =Chiều cao sờn dầm D =Bề rộng lan can =Bề rộng gờ chắn=Tổng bề rộng của cầu B =Diện tích dầm thép ANC =Trọng lợng bản thân một dầm chủ3Thiết Kế Cầu Thép180200050502535040030100020Hình 1: Mặt cắt ngang dầm chủ11500250700050015022%750200050050061015006105002%2000200020002000750Hình 2: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp4.Kích thớc mặt cắt dầm ngang:Tổng số lợng dầm ngang =Số lợng dầm ngang theo phơng dọc cầuKhoảng cách giữa các dầm ngangChiều cao dầm ngang dn=Chiều dài một dầm ngangBề rộng bản cánh dầm ngang bfn =Chiều dày bản cánh dầm ngang tfn =Chiều dày sờn dầm ngang twn =Chiều cao sờn dầm ngang Dwn =Diện tích mặt cắt dầm ngang An =Khối lợng các dầm ngang =42556100550194018016.510.3529.41140034.7221mmmmmmmmmmmmmmmm2KNThiết Kế Cầu ThépTĩnh tải rải đều trên 1 dầm chủ là =I.0.23717Tính các đặc trng hình học của mặt cắt .1.Xác định bề rộng hữu hiệu của bản cánh. (A.4.6.2.6)1.1.Dầm giữaBề rộng hữu hiệu của bản cánh có thể lấy là giá trị nhỏ nhất của 3giá trị sau:+ 1/4 chiều dài nhịp+ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dàybản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhauVậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm giữa là :1.2.Dầm biênBề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng 1/2 bề rộng hữu hiệucủa dầm giữa cộng trị số nhỏ nhất của các đại lợng sau:+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu+ 6 lần chiều dày trung bình của bản cộng với số lớn hơn giữa 1/2độ dày bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính+ Chiều dài phần hẫngVậy bề rộng hữu hiệu của bản cánh đối với dầm biên là :2. Xác định hệ số quy đổi n:n=EthepEbetongKN/mvới thép cấp 345W , bê tông cấp 28 MPa Đối với tải trọng tạm thời: n = 8 Đối với tải trọng dài hạn: n = 3x8 = 243. Tính đặc trng hình học của mặt cắt:5Giá trịĐơn vị6100mm2335mm20002000mmmm3050mm1167,57501750mmmmmmThiết Kế Cầu ThépbsbfctvstsDtwDtfctwtftbftHình3: Các kí hiệu kích thớc dầm liên hợp200018050100020100020502550350502535040030400Dầm trong301802000Dầm biênHình 4: Mặt cắt liên hợp của dầm trong và dầm biên3.1. Đối với mặt cắt nguyên:a) Các công thức tính toán: Diện tích mặt cắt nguyên:Anc = b fc .t fc + b ft .t ft + D.t w Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dới cùng của mặt cắt:S nc = b fc .t fc .( d t fctD) + b ft .t ft .( ft ) + D.t w .( + t ft )2226Thiết Kế Cầu Thép Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa nhất:Yncd =S nc; Ynct = d YncdAnc Mômen quán tính của mặt cắt:I nc =b fc .t 3fc12+ b fc .t fc .(YnctD+ t w .D. Yncd t ft 2b ft .t 3ftt ft ) ++ b ft .t ft . Yncd 2122t fc22t w .D 3 ++122b) Thay số tính toán ta đợc kết quả sau:Diện tích MC nguyênMômen tĩnhKhoảng cách từ TTH đến thớ chịu kéoKhoảng cách từ TTH đến thớ chịu nénMômen quán tínhAncSncYncdYnctIncmm2mm3mmmmmm4396501.8E+07461.989538.0116.3E+093.2. Đối với mặt cắt liên hợpa) Công thức tính toán: Diện tích mặt cắt liên hợp:Alh = b fc .t fc + b ft .t ft + D.t w +bs .t s(Để đơn giản ta có thể bỏ qua vút)n Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dới cùng của mặt cắt:Slh = b fc .t fc .(d t fc2) + b ft .t ft .(t ftt D b .t ) + D.t w . + t ft + s s . d + tvs + s 2n 22 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của mặt cắtliên hợp:Ylhd =S lh; Ylht = d + hvs + t s YlhdAlh Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn:2t .D 3t ft + wI lh =+ b fc .t fc .(Ylht ) ++ b ft .t ft . Ylhd +122122 12bs22().t s3 b tsDns+ t w .D. Ylhd t ft ++ .t s . d + t vs + Ylhd 212n 2b fc .t 3fct fcb ft .t 3ft27Thiết Kế Cầu Thépb) Thay số cho từng trờng hợp Mặt cắt liên hợp ngắn hạn (n=8)n =8Bề rộng BMCAlhSlhYlhdYlhtIltDầm trongDầm ngoài2508465069617875822.42026407.579741.606E+10218.75790256.3E+07799.815430.1851.5E+10Đơn vịmmmm2mm3mmmmmm4 Mặt cắt liên hợp dài hạn (n=24)n=24Bề rộng BMCAlhSlhYlhdYlhtIlhDầm trongDầm ngoài83.33335465035417875648.08554581.914461.13E+1072.9167527753.3E+07630.609599.3911.1E+10Đơn vịmmmm2mm3mmmmmm4III .Tính toán tải trọng:3. Tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ:1.1. Tĩnh tải giai đoạn I (tác dụng lên mặt cắt không liên hợp)+ Trọng lợng bản thân dầm chủ+ Tĩnh tải do trọng lợng bản mặt cầu+ Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT dầmngang+ Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ do TLBT hệ liênkết dọc8Ký hiệuDCdc =DCbmc =0.311258.76000Đơn vịKN/mKN/mDCdn =0.02372KN/mGiá trịThiết Kế Cầu Thép* Liên kết dọc dùng thép góc đều cạnh có :Trọng lợng trên 1m dài làChiều dài mỗi hệ liên kết dọcDclkdoc=+ Trọng lợng mối nối dầm lấy bằngVậy tĩnh tải giai đoạn 1 là :100x100x1420,66,10.167550.112,38Kg/mmKN/mKN/mKN/m1.2-Tĩnh tải giai đoạn II (Tác dụng lên mặt cắt liên hợp):*Tĩnh tải do lan can cầu:Trọng lợng phần lan can thép =Trọng lợng phần lan can bêtông =Dầm ngoài DClc =Dầm trong DClc =*Tĩnh tải do trọng lợng phần lớp phủ trên 1 dầm:Trọng lợng phần lớp phủ =Trọng lợng phần lớp phòng nớc =Giá trị0.54.320,5 + 4,32= 4.820DW =*Tĩnh tải do trọng lợng rải phân cáchBề rộng dải phân cách BpcChiều cao rải phân cách HpcDCpcVậy tĩnh tải giai đoạn II là:DC2 =1.3/ Tổng hợp các loại tĩnh tải tác dụng lên dầmCoi lan can chỉ do dầm biên chịu.(cha nhân hệ số )Loại tảitrọngDC1DClcDCpcDWDC2Dầm trongDầm ngoài12.377002.79415.17112.3774.8202.79419.9912. Hoạt tải tác dụng lên dầm chủ:9Đơn vịKN/mKN/mKN/mKN/mKN/mĐơn vịkN/mkN/mkN/mkN/m2,760,042,79kN/mkN/mkN/m0.250.000.00mmKN/m7.61kN/mThiết Kế Cầu Thép2.1 Các hoạt tải tác dụng gồm: Hoạt tải HL93 bao gồm:+xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế.+Tải trọng làn. Tải trọng ngời đi bộ.2.2. Chọn số lợng làn xe:Số lợng làn xe sẽ bằng phần nguyên của kết quả khi chia phần chiều rộng xechạy cho 3500mm:n=7000=23500Vậy số lợng làn xe là 2 làn.3. Tính hệ số phân bố hoạt tải theo làn:3.1. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen:3.1.1. Đối với dầm trong+ Một làn chịu tải thiết kế0, 4g mi0 ,3 S S = 0,06 + 4300 L 0 ,1 Kg 3 Lt s = 0,40763+ Hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải0, 60, 2 S S K g g mi = 0,075 + 3 2900 L Lt s 0,1= 0,28309S: Khoảng cách tim các dầm chủ, S = 2000mm.L: Chiều dài nhịp tính toán L = 24400 mm.Trong đó : Kg = n(I + Aeg2 )= 7.(2,74873.1011 + 39650.678,012) = 1,7214.1011n : Tỷ số giữa mô đun đàn hồi của bê tông bản mặt cầu và mô đun đàn hồicủa dầm .I : Mô men quán tính chống uốn của tiết diện phần dầm chủ .A : Diện tích mặt cắt ngang của phần dầm chủeg : Khoảng cách từ trọng tam bản mặt cầu đến trọng tâm của dầmChọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm giữag mg = max(0,40763;0,28309) = 0,407633.1.2. Đối với dầm ngoài:+ Một làn chịu tải thiết kế : Dùng phơng pháp đòn bẩy10Thiết Kế Cầu Thép145 kN145 kN20001.1Với xe tải thiết kế: g+ Hai làn thiết kế:HL 10.211= 1, 2. . ( 1,1 + 0, 2 ) = 0, 782g = g mg (0,77 +de)2800d e = 250 mm : Khoảng cách từ tim dầm biên đến mép đá vỉae = 0, 77 +de250= 0, 77 += 0,85928002800 g = 0,5602 . 0,859 = 0,481363.2. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt (A.4.6.2.2.3)3.2.1 .Đối với dầm trong+ Một làn chịu tải thiết kế:g vi = 0,36 +s2000= 0,36 += 0,6231676007600+Hai hoặc hơn hai làn chịu tải thiết kế:2g vi = 0, 2 +2s s 2000 2000 ữ = 0, 2 +ữ = 0,720627600 10700 7600 10700 Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô lực cắt thiết kế của các dầm trongg vi = max(0,62316;0, 7206) = 0, 72063.2.2. Đối với dầm ngoài+ Một làn chịu tải thiết kế theo quy tắc đòn bẩy gHL1= 0.78+ Hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tảig= gvg .(0,6+ d e )3000Vì de= 250 mm g = 0,5602 . 0,683 = 0,4813611gvi= 0,36 +S7600Thiết Kế Cầu Thép3.3.Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối ngời đi bô.Sử dụng phơng pháp đòn bẩy cho cả mô men và lực cắt coi tải trọng ngời làtải trọng tập trung-Dầm ngoài : g ne = 0,875.1,5= 1,313-Dầm trong : g ni = 0Bảng tổng hợp hệ số phân bốHệ số phân bố tính toánHệ số phân bố cho mômenHệ số phân bố cho lực cắtHệ số phân bố cho ngời đi bộDầm trongDầm ngoài0.56020.72060.00000.78000.78001.3125IV.Nội lực dầm chủ:1.Bảng các hệ số tải trọng:a)Bảng hệ số tải trọng:PLoạitải trọngDCDWLL+IMb)TTGH cờng độ IMaxMin1.250.91.50.651.751.35TTGH mỏi111000.75Bảng hệ số điều chỉnh tải trọng:Hệ sốDẻo dai DD thừa RQuan trọng ITích = D R Ic)TTGHSDCờng độ0.950.951.050.95Sử dụng11KAD1Bảng lực xung kích :Cấu kiệnMối nối bản mặt cầuTất cả các TTGHTất cả các cấu kiện khácTGH mỏi và giònTất cả các TTGH khácIM75%T15%25%12Mỏi11KAD1Thiết Kế Cầu Thép2.Nội lực dầm chủ do tĩnh tải gây ra:2.1 Đờng ảnh hởng tại mặt cắtxL..Đah Mô menx1112+Diện tích Đah mô men M = .Ltt .+Lực cắt-Phần âm: V =Đah Qx.( Ltt x )Lttx22 Ltt- Phần dơng : V + =( Ltt x ) 22 Ltt2.2 Bảng giá trị mômen do tĩnh tải giai đoạn I: (có nhân với hệ số tải trọng ).Mô men tại mặt cắt i đợc tính nh sau: M i1 = P .DC1.M+ P = 1,25 Với TTGH Cờng độ I.+ P = 1Với TTGH Sử dụng.Mômen do DC1 gây raMC Dầmx (mm)W (m2)Gối00L/4610055.815L/3(M Nối) 8133.3333 66.1511L/21220074.42Đơn vịmmm2TTGH Cờng độ 1Dầm trongDầm ngoài00863.5449863.54491023.46061023.46061151.39321151.3932KN.mKN.mTTGH Sử dụngDầm trongDầm ngoài00690.8359690.8359818.7685818.7685921.1145921.1145KN.mKN.m2.3 Bảng giá trị lực cắt do tĩnh tải giai đoạn I:( có nhân với hệ số tải trọng )Lực cắt tại mặt cắt i đợc tính bằng công thức sau : Vi1 = P + .DC1.+ P .DC1.+ Để thiên về an toàn ở TTGH Cờng độ I P + = 1,25 P = 0,9+ ở TTGH Sử dụng P + = P = 113Thiết Kế Cầu ThépLực cắt do DC1MC Dầm x (mm)Gối0L/46100L/3(M Nối) 8133.333L/212200Đơn vịmmw+w(m2)w-12.26.8635.4223.05m200.7631.3563.05m2TTGH Cờng độ 1Dầm trong Dầm ngoài188.75397.68068.79013.2127KNTTGH Sử dụngDầm trong Dầm ngoài188.75397.68068.79013.2127KN151.00275.50150.3340KN151.00275.50150.3340KN2.4 Bảng giá trị mômen do tĩnh tải giai đoạn II gây ra:( có nhân với hệ số tảitrọng )M i 2 = ( DC .DC 2 + DW .DW ).+ở TTGH Cờng độ I DC = 1,25 DW = 1,5+ở TTGH Sử dụng DC = DW = 1Mômen do DC2MC Dầm x (mm) w (m2)Gối00L/4610055.815L/3(M Nối) 8133.333 66.151L/21220074.42Đơn vịmmm2TTGH Cờng độ 1Dầm trong Dầm ngoàiTTGH Sử dụngDầm trong Dầm ngoài0233.925277.244311.9000570.210675.805760.2800155.950184.830207.9330424.978503.678566.638KN.mKN.mKN.mKN.m2.5 Bảng giá trị lực cắt do tĩnh tải giai đoạn II gây ra:( có nhân với hệ số tải trọngLực cắt tại mặt cắt i đợc tính bằng công thức sau :Vi 2 = ( P + .DC2 + DW + .DW ).+ ( P .DC2 + DW .DW ).+Để thiên về an toàn ở TTGH Cờng độ I P + = 1,25 P = 0,9 DW + = 1,5 DW = 0,65+ở TTGH Sử dụng P + = P = DW + = DW = 1Lực cắt do DC2 gây raMC DầmGốiL/4L/3(M Nối)x (mm)061008133.333w(m2)w+w-12.206.863 0.7635.422 1.356TTGH Cờng độ 1TTGH Sử dụngDầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài51.13127.37620.26314124.63665.41547.05234.08717.04411.36292.89146.44630.964Thiết Kế Cầu ThépL/2Đơn vị12200mm3.053.05m2m27.24412.389KN0KN0KNKN3. Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra3.1 Bảng tổng hợp mô men do tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tảiM DC + DW = .( M i1 + M i 2 ) = 0,95.( M i1 + M i 2 )trọng)Mômen do DC gây raMC DầmGốiL/4L/3(M Nối)L/2Đơn vịx (mm)TTGH Cờng độ 1Dầm trong Dầm ngoàiTTGH Sử dụngDầm trongDầm ngoài061008133.3331220001042.5961235.6701390.12801362.0671614.3021816.0900804.447953.4181072.59501060.0231256.3241413.365mmm2KN.mKN.mKN.m3.2 Bảng tổng hợp lực cắt do tĩnh tải gây ra:( có nhân với hệ số biến đổi tải trọng)V DC + DW = (Vi1 + Vi 2 ) = 0,95.(Vi1 + Vi 2 )Lực cắt do DC gây raMC Dầmx (mm)Gối0L/46100L/3(M Nối)8133.333L/212200Đơn vịmmTTGH Cờng độ 1Dầm trong Dầm ngoàiTTGH Sử dụngDầm trong Dầm ngoài227.890118.80384.60019.433297.720154.940110.04924.322175.83587.91858.6120231.699115.85077.2330KNKNKNKN4. Mômen do hoạt tải gây ra:4.1 Do xe 3 trục gây ra: Tải trọng của bánh xe và khoảng cách của chúng xem hình vẽ. Cách xếp xe lên đờng ảnh hởng (ĐAH): Xếp xe sao cho hợp lực của các trụcbánh xe và trục bánh xe gần nhất cách đều tung độ lớn nhất của ĐAH.35.(x+4,3)+145.x=145.(4,3-x)X = 1,455 (m)15Thiết Kế Cầu Thépx = 1,455m4,3my1P3=145P1=35P2 =1454,3my2y3yiĐAH Mặt Cắt iHình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi của xe 3 trục tại mặt cắt i Công thức tính mômen:M truck = Pi .yi = 35 y1 + 145 y2 + 145 y3Trong đó:Pi: Trọng lợng các trục xe.yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen.Mặt cắtGốiL/4L/3L/2yi (m)y1 (m)y2 (m)y3 (m)04.5755.4226.100.8042.0714.0294.9373.6824.2313.5865.2104.31404.2 Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem):1,2 M110 KN110 KNY1Yiy2.Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi của xe 2 trục Công thức tính mômen:M Tandem = Pi .yi =110.y1+110.y216M (KN.m)01225.41472.2431635.5125Thiết Kế Cầu ThépTrong đó:Pi: Trọng lợng các truc xe.yi: Tung độ đờng ảnh hởng mômen.Ta có bảng tung độ các vị trí đặt tải và mômen của dầm chủ:Mặt cắtGốiL/4L/3L/2yi (m)y1 (m)y2 (m)04.5755.4226.104.1255.0225.804.4255.2225.8P1 (KN)110110110110P2 (KN)110110110110M (KN.m)0940.51126.88912764.3. Do tải trọng làn gây ra:Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm.Tải trọng làn không tính hệ số xung kích.Công thức tính mômen: M Lane = PiiTrong đó:Pi: Tải trọng làn.i : Diện tích đờng ảnh hởng mômen.Mặt cắtGốiL/4L/3L/2yi (m)wi (m2)Pi (KN)M (KN.m)04.5755.4226.1055.81566.15174.429.39.39.39.30519.080615.205692.1064.4-Do tải trọng ngời gây ra:Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 3kN/m2.. Là tải trọng rải đều trên toàn bộchiều dài dầm coi nh rải đều trên toàn bộ bề rộng lề ngời đi . Tải trọng ngờikhông tính hệ số xung kích.Công thức tính mômen: M P = PiiTrong đó:Pi: Tải trọng ngời. Pi = 3.1,5 = 4,5 (kN/m)i : Diện tích đờng ảnh hởng mômen.Mặt cắtGốiL/4L/3yi (m)04.5755.422wi (m2)Pi (KN)055.81566.151174.54.54.5M (KN.m)0251.1675297.68Thiết Kế Cầu ThépL/26.174.424.5334.894.5 Bảng tổng hợp kết quả mômen:Mặt cắtGốiL/4L/3L/2TruckTan demLànNgời01225.41472.24311635.51250940.51126.88891276.000519.0795615.2053692.110251.1675297.6800334.89005. Lực cắt do hoạt tải gây ra:5.1 Do hoạt tải xe 3 trục gây ra:Công thức tính lực cắt:Qtruck = Pi .yiTrong đó: Pi: Trọng lợng các trục xe.yi: Tung độ đờng ảnh hởng lực cắt.4,3 M35 KN4,3 M145 KN145 KNy3y2Y1Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi tại mặt cắt i do xe tải 3 trụcMặt cắtGốiL/4L/3L/2y10.64750.39750.31420.1475y20.82380.57380.49040.3238y310.750.66670.5P1 (KN) P2 (KN) P3 (KN)351451453514514535145145351451455.2 -Do hoạt tải xe 2 trục gây ra (Tandem):Công thức tính lực cắt:QTandem = Pi .yiTrong đó:Pi: Trọng lợng các trục xe.yi: Tung độ đờng ảnh hởng lực cắt.18Q (KN)287.1107205.8607178.7773124.6107Thiết Kế Cầu Thép1,2 M110 KN110 KNy2Y1Hình vẽ: Sơ đồ xếp tải bất lợi tại mặt cắt i do xe 2 trụcTa có bảng tung độ các vị trí đặt tải và lực cắt của dầm chủ:Mặt cắtGốiL/4L/3L/2y1 (m)y2 (m)P1 (KN)P2 (KN)Q (KN)0.9510.7010.6170.45110.750.6670.5110110110110110110110110214.590159.590141.257104.5905.3-Do tải trọng làn gây ra:Là tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài dầm, có độ lớn P = 9,3N/mm.Tải trọng làn không tính hệ số xung kích.Công thức tính lực cắt: QLane = PiiTrong đó: Pi: Tải trọng làn.i : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt.Mặt cắtGốiL/4L/3L/2wi (m2)12.26.8635.4223.05Pi (KN)9.39.39.39.3Q (KN)113.4663.821350.426728.36505.4-Do tải trọng ngời gây ra:Tải trọng ngời trên cầu ôtô bằng 3 kN/m2.. Là tải trọng rải đều trên toàn bộchiều dài dầm. Tải trọng ngời không tính hệ số xung kích.Công thức tính mômen: QP = PiiPi : Tải trọng ngời, Pi = 3.1,5= 4,5 (KN/m)i : Diện tích đờng ảnh hởng lực cắt.Mặt cắtGốiL/4L/3L/2wi (m2)12.26.8635.4223.05Pi (KN)4.54.54.54.5Q (KN)54.900030.881324.400013.725019Thiết Kế Cầu Thép5.5-Bảng tổng hợp kết quả tính lực cắt không hệ số:Mặt cắtGốiL/4L/3L/2TruckTan demLànNgời287.1107205.8607178.7773124.6107214.5902159.5902141.2568104.5902113.460063.821350.426728.365054.900030.881324.400013.72506- Bảng tổng hợp kết quả tính toán nội lực do hoạt tải gây ra (có xét đến hệ số tảitrọng và hệ số điều chỉnh tải trọng tơng ứng):6.1-Bảng tổng hợp kết quả mômen tính toán sau khi nhân hệ số:M = . .( M xetk (1 + IM ).g mHL + M lan .g mLan + M PL .g mPL ) = 0,95 : Hệ số điều chỉnh tải trọng(1+IM) =1+0,25 =1,25Mômen do hoạt tảiMC Dầmx (mm)Gối0L/46.10L/38.13L/212.20Đơn vịmmTTGH Cờng độ 1Dầm trongDầm ngoàiTTGH Sử dungDầm trongDầm ngoài0186522272489030253617403601066127214220172820672306KN.mKN.mKN.mKN.m6.2 Bảng tổng hợp kết quả lực cắt tính toán sau khi nhân hệ số:V = . .(V xetk (1 + IM ).g mHL + Vlan .g mLan + V PL .g mPL ) =0,95 Hệ số điều chỉnh tải trọng(1+IM) =1+0,25 =1,25gm : Hệ số phân bố tải trọngLực cắt do hoạt tảiMC Dầmx (mm)Gối0L/46.10L/38.13L/212.20Đơn vịmmTTGH Cờng độ 1TTGH Sử dungDầm trong Dầm ngoài Dầm trong Dầm ngoài685.6798452.1269381.3793250.5392692.3800461.3700390.6720258.7340391.8170258.3582217.9310143.1652395.6457263.6400223.2412147.8480KNKNKNKN20Thiết Kế Cầu Thép7.Tổng hợp kết quả tính nội lực do toàn bộ tải trọng gây ra:Bằng tổng nội lực do tĩnh tải và hoạt tải (đã tính ở phần trên)7.1 Bảng tổ hợp mômen tính toán do toàn bộ tải trọng gây ra:Mômen tính toánMC Dầmx (mm)Gối0L/46.10L/38.13L/212.20Đơn vịmmTTGH Cờng độ 1Dầm trongDầm ngoàiTTGH Sử dungDầm trong Dầm ngoài02907.98613462.49403878.636204386.85075231.51495851.802101870.38362225.88922494.599902788.47103323.30283719.4858KN.mKN.mKN.mKN.m7.2-Bảng tổng hợp lực cắt tính toán do toàn bộ tải trọng gây ra:Lực cắt tính toánMC Dầmx (mm)Gối0L/46.10L/38.13L/212.20Đơn vịmmTTGH Cờng độ 1Dầm trong Dầm ngoàiTTGH Sử dungDầm trongDầm ngoài913.570570.930465.980269.973990.100616.310500.721283.056567.652346.276276.543143.165627.345379.490300.474147.848KNKNKNKN Dầm trong là dầm bất lợi ta tính toán cho dầm ngoài.21Thiết Kế Cầu ThépV. Thiết kế và kiểm duyệt dầm chủ: Sau khi tính toán nội lực dầm chủ cho dầm trong và dầm biên so sánh ta thấydầm trong bất lợi hơn nên ta tính toán thiết kế cho dầm trong. Các dầm có mặt cắt chữ I chịu uốn phải đợc thiết kế theo: Sức kháng uốn theo TTGH cờng độ. Sức kháng cắt theo TTGH cờng độ. TTGH sử dụng đối với độ võng và độ vồng thiết kế. Tính toán mỏi.1. Kiểm tra điều kiện cấu tạo:1.1. Tỉ lệ cấu tạo chung :Công thức kiểm toán:I yc0,1 Iy 0,9Trong đó:- I y : Mômen quán tính của mặt cắt thép đối với trục thẳng đứng trong mặtphẳng bản bụng.- I yc : Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trụcthẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng.Iy =t fc .b fcI yc =Thay số vào ta có:Iy =Iyc =Iyc / Iy =Kiểm tra312+t ft .b 3ft12+D.t w312t fc .b3fc12249952916.789322916.670.357358969Đạt1.2. Kiểm tra độ mảnh của sờn dầm.22mm4mm4Thiết Kế Cầu ThépVì dầm không có sờn tăng cờng dọc nên điều kiện kiểm tra là:2.D cE 6,77twfcTrong đó:+ Dc : chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi+ f c :ứng xuất ở bản cánh chịu nén do lực tính toán.1.2.1 -Giai đoạn I.(n)- Dc =Yltt - Tft= 538,010 - 25 = 513,011( mm )- f c :ứng suất bất lợi nhất trong cánh nén do tính tải gđ I:fc =M tt1. ycnt = 99,068 MpaI ncVới M tt1 =1151,393 kNmVậy2.D cE200000= 51,301 < 6, 77= 6, 77.= 304,184 Đạt !twfc99,0681.2.2 -Giai đoạn II.(3n)- Dc =Yltd-Tft = 599,391 - 25 = 574,391 (mm)- f c :ứng suất bất lợi nhất trong cánh nén do:+Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : f c = 99,068 ( Mpa)+Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : f c =+Ngời đi và HL93:fc =M tt 2Ycnd = 42,112 MpaI ltMYcnt = 112,435 (Mpa)I lt f c = 99,068 + 42,112 + 112,435 = 253,614 (Mpa)Vậy2.D cE200000= 57,439 < 6, 77= 6, 77.= 190,115 Đạt !twfc253,6142 .Sức kháng uốn theo TTGH cờng độ .2.1 Độ mảnh của bản bụng có mặt cắt đặc chắcĐiều kiện kiểm tra :2.Dcptw 3,76EFycTrong đó:23Thiết Kế Cầu Thép- Dcp: Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo.- Fyc: Cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất đợc qui định của bản cánh chịu nén,Fyc = 345 (Mpa). Xác định Dcp:Để xác định Dcp phải xác định trục trung hoà dẻo (TTHD) của mặt cắt liên hợp.TTHD của mặt cắt đợc xác định trên cơ sở cân bằng lực dẻo của các thànhphần của mặt cắt.Lực dẻo trong thành phần thép của tiết diện ngang là tích số của diện tíchbản biên, vách ngăn và cốt thép với cờng độ chảy thích hợp.Lực dẻo trong phần bê tông chịu nén của tiết diện xác định trên cơ sở tơngđơng giữa khối ứng suất hình chữ nhật và khối ứng suất phân bố đền 0,85f c.Bỏ qua vùng bê tông chịu kéo. Giá trị các lực dẻo là:Lực dẻo trong bản mặt cầu:Ps = 0,85.fc'bc.ts = 7973000 ( N )Lực dẻo trong bản cánh chịu nén:Pc = Fy.bfc.tfc = 3018750 ( N )Lực dẻo trong bản cánh chịu kéo:Pt = Fy.bft.tft = 4140000 ( N )Lực dẻo trong bản bụng:Pw = Fy.D.tw = 6520500 ( N ) Xác định vị trí của TTHD:Vì:Ps = 7973 ( KN )Pw + Pt + Pc = 13679,25 ( KN ) Ps < Pc + Pw + Pt Nên TTHD đi qua bản cánh của dầm chủ.Do trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh chịu nén nên Dcp = 02.Dcptw= 0 3, 76E= 90,53 Đạt !FycKết luận: Mặt cắt có bản bụng đặc chắc.2.2 Độ mảnh của bản cánh chịu nén có mặt cắt đặc chắc,Công thức kiểm tra là:24Thiết Kế Cầu Thépbf2.tc< 0,382EFy(Điều 6.10.4.1.3-1)b f : Chiều rộng bản cánh chịu nén 350 mmtc : Chiều dày bản cánh chịu nén 25 mmbf2.tc= 7 < 0,382200000= 9,197 Đạt !345Kết luận : Mặt có bản cánh đặc chắc .2.3/ Xác định giá trị mômen dẻo Mp:Gọi Y là khoảng cách từ trục trung hòa dẻo đến mép trên của bản cánh chịu nén. t P + P Ps Y = c w t+ 1 = 23,628 ( mm )Pc22P M p = c Y + tc Y + [ Ps d s + Pc d c + Pw d w + Pdt t ] = 10084,876 ( KN.m ) 2tc ()Trong đó :d: Là khoảng cách từ một lực thành phần dến trục trung hòa dẻods =ts Y = 66,372 ( mm )2d c = ts + hvu +tc Y = 218,8722dW = ts + hvu + tc +( mm )D Y = 703,872 ( mm )2dt = t s + hvu + tc + D +tt Y = 1191,372 ( mm )2+ Bỏ qua cốt thép trong bản bê tông2.4/ Giằng bản cánh có mặt cắt đặc chắc Mt MpNếu : Lb 0,124 0, 0759 ry E ữữ Fyc Lb :Chiều dài không đợc giằng Lb = 1000(mm)ry : Bán kính quán tính của mặtcắt thép đối với trục thẳng đứng ry = 79,398 (mm)M1 : Mô men nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của chiều dàikhông đợc giằng . M1 = 5699272461( N.mm )25

Tài liệu liên quan

Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 1
- 73
- 3
- 10
Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 2
- 64
- 756
- 1
Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 3
- 73
- 814
- 1
Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 4
- 72
- 802
- 1
Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 5
- 72
- 588
- 0
Thiết kế cầu dầm thép bêtông liên hợp phần 6
- 73
- 954
- 6
ĐỒ án THIẾT kế cầu dầm THÉP bê TÔNG cốt THÉP LIÊN hợp NHỊP GIẢN đơn
- 50
- 2
- 0
đồ án tốt nghiệp xây dựng cầu đường phương án cầu dầm thép liên hợp
- 33
- 858
- 1
đồ án tốt nghiệp phương án cầu dầm thép liên hợp
- 36
- 837
- 0
ĐỒ ÁN: Thiết kế cầu dầm thép bê tông liên hợp
- 72
- 561
- 0