so bo va ky thuat

Thuyết minh Đồ án môn học - Thiết kế cầu BTCT GVHD :Nguyễn Đình Khanh

PHẦN ITHIẾT KẾ SƠ BỘ

SVTH : Lê Văn Cường - Lớp K12XC Trang 1


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1.Giới thiệu chung : Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch nối liền hai trung tâm kinh tế chính trị của hai vùng, vì vậy việc xây dựng cầu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, vận chuyển hàng hóa giữ hai vùng, đồng thời nâng cao đời sống mọi mặt cho nhân dân. Hiện nay tuyến đường khu vực xây dựng cầu đang gặp rất nhiều khó khăn trong việc đi lại cũng như giao lưu về mặt kinh tế, chính trị, văn hoá phục vụ đời sống kinh tế quốc dân của người dân địa phương trong tương lai gần nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết và cấp bách. Khi dự án này hoàn thành sẽ đem lại những hiệu quả về kinh tế xã hội to lớn, như làm giảm chi phí vận hành cho tất cả các loại giao thông trên tuyến. Việc vận chuyển hàng hoá cũng như sinh hoạt đi lại của nhân dân nhanh chóng thuận lợi hơn. Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội cũng như về giao thông vận tải ở hiện tại và trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu thông và vận chuyển hàng hoá cũng như sự tăng trưởng về lưu lượng và tải trọng xe. Vì vậy, việc đầu tư xây dựng cầu này là cần thiết và cấp bách.1.2 Điều kiện tự nhiên :1.2.1 Địa hình .

Địa hình tương đối bằng phẳng ,mặt cắt ngang lòng sông tương đối thoải ,độ dốc dọc thấp .Ở hai bờ của lòng sông tại vị trí xây dựng cầu có bãi đất rộng ,phẳng đây là vị trí thuận lợi cho công tác lán trại tập kết nguyên vật liệu ,bố trí mặt bằng để thi công công trình .1.2.2 Điều kiện khí hậu .

Khu vực thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa một năm chia làm hai mùa rõ rệt. Mùa mưa lượng mưa nhiều ,nhiệt độ tương đối thấp . Mùa khô thì ngược lại , trời năng nóng ít mưa ,đây là mùa thuận lợi để thi công công trình ngoài trời chịu nhiều ảnh hưởng của khí hậu thời tiết .1.2.3 Điều kiện địa chất .

Địa chất chia làm 3 lớp rõ rệt : - Lớp 1: Á cát 10 m - Lớp 2: Á sét 8 m - Lớp 3: Sét vô cùng

1.2.4 Điều kiện thuỷ văn . - MNCN : 6.5m . - MNTT : 5 m

- MNTN : 4 m1.3 Điều kiện xã hội .

Dân cư khu vực tương đối đông ,điều kiện an ninh trật tự tốt ,cuộc sống lành mạnh ,công trình cầu xây dựng góp phần thúc đẩy giao thông đi lại trong khu vực nên được nhân dân đồng tình ,phấn khởi sẽ tạo điều kiện để đơn vị thi công hoàn thành công trình .

1.4 Điều kiện thi công .



1.4.1 Điều kiện thi công công trình :

Vật liệu đá cát : Khai thác và vận chuyển tại các mỏ A và B của khu vực đến công trình ,đây là hai mỏ có trữ lượng lớn đảm bảo chất lượng có thể đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu khi thi công công trình .

Vật liệu xi măng ,sắt thép : Có thể mua tại các đại lý trong vùng hoawc từ các nhà máy vận chuyển đến và tập kết tại kho xây dưng ở công trường .

1.4.2 Điều kiện nhân lực máy móc .

Hiện nay các đơn vị thi công đều có các thiết bị đầy đủ máy móc để thi công công trình .Có đội ngủ công nhân lành nghề và đội ngủ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao , có nhiều kinh nghiệm ,nhiệt huyết với công việc ,quyết tâm xây dựng công trình đúng tiến độ đề ra và đảm bảo chất lượng .

- Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN272-05

- Quy mô xây dựng : vĩnh cửu

- Tần suất lũ thiết kế : P=1%

- Tải trọng thiết kế : Đoàn xe 1x HL93 .Người đi bộ 4KN/m2

- Khẩu độ cầu : L0 =130 m

- Khổ cầu : 8+2x1 m

- Cấp thông thương : Cấp IV

1.5 Đề xuất phương án vượt sông 1.5.1 Móng ,mố trụ cầu .1.5.1.1 Móng .

Căn cứ vào các số liệu địa chất ,thuỷ văn ,tính chất công trình cầu ta chọn loại móng là móng cọc ma sát ,cọc bằng BTCT đóng sâu dưới lớp cuối cùng .1.5.1.2 Mố .

Có thể chọn loại mố nặng hoặc nhẹ tuỳ thuộc vào tải trọng công trình và chiều cao đất đắp của từng phương án .1.5.1.3 Trụ .

Chọn loại trụ cột bằng BTCT đổ tại chổ để có thể tiết kiệm vật liệu và đảm bảo mỹ quan công trình .1.5.1.4 Kết cấu nhịp .1.5.1.4.1 Phương án I .

Cầu dầm đơn giản BTCT ứng suất trước gồm 5 nhịp : 28x5 mVới khẩu độ cầu theo thiết kế là :

Chênh lệch giữa khẩu độ cầu và khẩu độ cầu yêu cầu là :

Đạt yêu cầu



1.5.1.4.2 Phương án II Cầu dầm đơn giản : BTCT ứng suất trước gồm 4 nhịp : 4x35 m Khẩu độ cầu thiết kế là :

m Chênh lệch giữa khẩu độ cầu thiết kế và khẩu độ cầu yêu cầu :

Đạt yêu cầu

Trong đó : là khẩu độ cầu thiết kế Ta có bảng sau :

Phương án I II

Sơ đồ nhịp 5x28 4x35Chiều dài nhịp 130.2 132.15

Nhịp chính Dầm BTCT giản đơndự ứng lực

Dầm BTCT giản đơndự ứng lực

Trụ cầu 4 trụ đặc chữ I 3 trụ đặc chữ IBTCT M250 BTCT M250

Móng cọc ma sát Móng cọc ma sátMố cầu Mố chữ U tường mỏng

BTCT M250 móngcọc ma sát

Mố chữ U tường mỏngBTCT M250 móng

cọc ma sát

Chương II : PHƯƠNG ÁN I : CẦU DẦM BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚCTIẾT DIỆN CHỮ I

Kết cấu nhịp gồm : 28x5 m loại kêt cấu nhịp gồm 05 dầm chủ làm bằng BTCT ƯST2.1 Tính khối lượng kết kấu nhịp :

MẶT CẮT NGANG CẦU TỶ LỆ 1/50



- L? P BTN H?T M?N DÀY 6 cm

- L? P BÊ TÔNG B?O V? DÀY 4 cm

- L? P PHÒNG NU? C DÀY 1 cm

- L? P XM T?O Ð? D? C 1.5 %

1.5 % 1.5 %

60 60 60 60

220220110

8

2015

80 80

2520

25

100

100 25 400 400 10025

160

3020

Tải trọng bản thân dầm : Trong đó :

là trong lượng riêng của dầm : Diện tích mặt cắ ngang của một dầm khi chưa mở rộng :

Diện tích mặt cắ ngang của một dầm đã mở rộng :

Thể tích bêtông của dầm:

Trọng lượng bêtông cho một dầm :

Trọng lượng bêtông cho một kết cấu nhịp gồm 5 dầm :

Trọng lượng bêtông cho một kết cấu nhịp toàn bộ cầu :

Tấm đan:



1000

1600

Trọng lượng của một tấm đan dài 1m:

Với mặt cắt ngang gồm 4 dầm ta có số lượng tấm đan cho một kết cấu nhịp là : Toàn bộ cầu là : Trọng lương tấm đan cho toàn cầu là :

Khối lượng dầm ngang :

140

160

152

15

10

140

160

132 200

30

15

Bố trí 4 dầm ngang cách nhau 7m .Trong đó hai dầm ngang đầu dầm cao 1520mm và hai dầm giữa cao 1320mm .Trọng lượng dầm ngang ở hai đầu dầm :

Trọng lượng của hai dầm ngang giữa dầm :

Tổng khối lượng dầm ngang lên 1 nhịp : Tổng trọng lượng dầm ngang lên toàn cầu :



Hàm lượng thép 1 nhịp :

Hàm lượng thép dầm ngang của 1 nhịp :

2.2 . Tính khối lượng các bộ phận trên cầu :2.2.1 .Tính khối lượng lan can tay , vịn .Cột lan can và tay vịn được làm bằng BTCT có kích thước như hình vẽ :

Kết quả tính toán cột lan can , tay vịn cho kết cấu 1 nhịp 28m được thể hiện ở bảng sau :

STT Hang mục Số lượng

Khối Luợng(m3)

Hàm lươngThép (T/m3)

Khối lượngThép (T)

Tổnglương thép và

BT(T)1 Cột lan can 15x2 30x0.03 60/1000 0.054 2.3042 Tay vịn 28x2 56x0.018 60/1000 0.061 2.5813 Bệ cột lan can 2 2x1.75 60/1000 0.21 8.96

Tổng 3.25(KN) 13.845

Khối lượng toàn bộ cầu là :Hàm lượng thép : 3.25x5=16.25 (KN)Hàm lương thép và bêtông : 13.845x5=69.225 (T)2.2.2 .Tính khối lượng gờ chắn bánh :Kích thước và cấu tạo gờ chắn bánh như hình vẽ :

Khối lượng bêtông của một nhịp :

(0.2+0.25)x x0.25x28x2=3.15(m3)



Khối lượng gờ chắn bánh mỗi nhịp là : 3.15x25=78.75(KN)Khối lượng gờ chắn bánh toàn cầu là : 78.75x5=393.75(KN)

Khối lượng cốt thép gờ chắn bánh cho một nhịp (hàm lương thép T/m3

78.75x =4.725(T)

Khối lượng cốt thép gờ chắn bánh cho toàn bộ cầu :

393.75x =23.625(T)

2.2.3 . Tính khối lượng các lớp phủ mặt cầu :Các lớp mặt cầu gồm :

+ Lớp BTN dày 6cm+ Lớp bảo vệ dày 4cm+ Lớp phòng nước dày 1cm+ Lớp XM tạo độ dốc 1.5%

Khối lương các lớp phủ mặt cầu tính trên một mét dài được thể hiện ở bảng sau :

STT Cấu tạo Thể tích

(m3/mdài) (T/m3)Trọng lượng

(T/m)1 Lớp BTN dày 6cm 0.6 2.3 1.382 Lớp bảo vệ dày 4cm 0.4 2.4 0.963 Lớp phòng nước dày 1cm 0.1 1.5 0.154 Lớp XM tạo độ dốc 1.5% 0.4 2.4 0.96

Tổng 3.45

Tông khối lượng các lớp phủ mặt cầu : 3.45x28x5=4830(KN)2.3 .Tính khối lương mố trụ cầu :2.3.1 . Tính khối lượng mố :



674

150

220

220

220

220

1100

190

350

200

510150

80

Hai mố có kích thước như nhau nên ta tính cho một mố :+ Đá tảng :

800

800

300

Thể tích đá tảng của một mố : V1

V1=0.3x0.8x0.8x5=0.96(m3)Thể tích đá tảng 2 mố :

V2= 0.96x2 =1.92(m3)

Hàm lương thép trong mố : (T/m3)

Khối lượng thép trong đá tảng của mố :



1.92x =0.096(T)

Trọng lượng đá tảng :DCđt = 1.92x25= 48 (KN)

+ Tường cánh :Khối lượng tường cánh cho một mố :

(1.5x6.75+1x5.5+ x5.75x5.5)x0.3=9.43(m3)

Khối lượng cho hai mố : 9.43x2= 18.86 (m3)Trọng lượng của tường cánh : DCtc

DCtc=18.86x25 =471.5 (m3)

Hàm lượng thép của mố : (T/m3)

Khối lượng thép của hai mố : x18.86 =2.26 (T)

+ Tường đỉnh :

Khối lượng tường đỉnh cho một mố :

(m3)

Khối lượng cho hai mố :11.94x2 = 23.88 (m3)

Hàm lượng thép của tường đỉnh : (T/m3)

Trọng lượng tường đỉnh trong hai mố : 23.88x25 =597 (KN)+ Thân mố :Khối lượng cho một mố : 1.5x5.1x11 =84.15 (m3)Khối lượng cho hai mố : 84.15x2 = 168.3 (m3)

Hàm lượng thép : (T/m3)


Trọng lượng của hai mố : 168.3x25 = 4207.5 (KN)+ Bệ mố :Khối lượng cho một mố : 3.5x2x11 = 77 (m3)Khối lượng cho hai mố : 77x2 = 154 (m3)


Khối lượng thép : x154 = 18.84 (T)

Trọng lượng của 2 bệ mố : 154x25 = 3850 (KN)Tổng khối lượng thép trong mố :

0.096+2.26+2.866+20.196+18.48 = 43.898 (T)Tổng trọng lượng :

4.8+47.15+59.7+420.75+385 = 917.4 (T)



2.3.2 : Tính khối lượng trụ :

22022011060

100

4400

250

60

200

220 220 110

100

600

350

200

800

200

120

4400

160

+Phần đá tảng : Tính thể tích cho một trụ : V1= 0.3x0.8x0.8x5 = 0.96 (m3)Tính thể tích cho 4 trụ : V2= 0.96x4 = 3.84 (m3)


Khối lượng thép : x3.84 = 0.192 (T)

Khối lượng đá tảng : 3.84x25 =96 (KN)+ Phần bệ móng :Tính cho một trụ : V1= 8x3.5x2 = 56 (m3)Tính cho bốn trụ : V = 56x4 =224 (m3)




Khối lượng thép : x224= 16.8 (T)

Khối lượng bệ móng : 224x25 = 5600 (KN)+ Phần xà mũ : Tính cho một trụ :

( x0.6+0.6x11)x2 = 20.16 (m3)

Tính cho bốn trụ :( V )V =20.16x4 = 80.64 (m3)



Khối lượng xà mũ : 80.64x25 = 2016 (KN)+ Phần thân trụ :Tính cho một trụ : (V1)

V1= 6x4.4x1.6 =42.24 (m3)Tính cho bốn trụ : (V)

V= 42.24x4 =168.96 (m3)



Khối lượng thân trụ : 168.96x25 = 4224 (KN)Tổng khối lượng trụ : 96+5600+2016+4224 = 11936 (KN)Tổng khối lượng thép của trụ :

0.192+16.8+9.68+20.28 = 46.952 (T)2.4 . Tính số lượng cọc cho mố trụ cầu :2.4.1 . Tính cọc cho mố trụ cầu .a . Xác định sức chịu tải tính toán của cọc :

Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt=min(Qr,Pr)

+ Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu :Sức kháng dọc trục danh định :

Pn= 0,85[0,85f'c(Ap-Ast) +fyAst] Trong đó:

f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa . Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=785398 (mm2).

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 2020 : Ast = 6283 (mm2) fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

Thay vào ta được:



Pn = 0,85 [0,85 30 (90000-1884) + 420 1884] x10-6=2.58 (MNSức kháng dọc trục tính toán : Pr= .Pn

Với : Hệ số sức kháng mũi cọc, = 0.55 lấy theo bảng 10.5.5.3 tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Pr = 0.55 2.58=1.419 (MN)

+ Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền : Sức kháng bề mặt danh định của cọc :Theo TCN 272-05 phần 10.7.3.4.3 ta có :

QS =

Trong đó :Kcs :Các hệ số hiệu chỉnh : kc cho các đất sét và ks cho đất cátLi :Chiều dài đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)D : Là đường kính hoặc chiều rộng cọc (mm)Jsi :Lức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm

xem xét ( Mpa)asi :Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm)hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)N1: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dưới mặt đất 8DN2: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc

+ Mố A,B :

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 20 0.355 6000 2.5 0.036 1200 8000 429408Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 66.67 0.28 20000 8.3 0.055 1200 4000 687456

Tổng 2150899



350

20

0

80

08

00

40

02

00

Sức chịu tải của cọc theo đất nền xác định theo công thức : QR = qpQp+ qsQs

Trong đó: qs-Hệ số sức kháng thành bên của cọc khoan đơn qp- Hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơn

Hệ số sức kháng theo bảng 10.5.5.3 qs= qp=0.55A : Diện tích mũi cọc (mm2) Ap = 90000 (mm2)

Qp : Sức kháng mũi cọc (N) Qp = Apxqp

Tra bảng C1 trang 438 TCXD 205-1998 ta có qp=80 (KN)Qp=80x0.09 = 7.2 (KN)Qr = 0.55x7.2+0.55x2150.9 = 1186.96 (KN)Vậy Ptt = Mmin ( Qr ,Pr ) = 1186.96 (KN)



Trụ T1 :

12

38

77

80

03

23

350

20

0

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 18.72 0.358 5615 2.34 0.0355 1200 8770 520191Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 65.38 0.295 19615 8.17 0.052 1200 3230 545228

Tổng 2099454







Tra bảng C1 trang 438 TCXD 205-1998 ta có qp=80 (KN)Qp=80x0.09 = 7.2 (KN)Qr = 0.55x7.2+.0.55x2099.5= 1158.69 (KN)Vậy Ptt = Mmin ( Qr ,Pr ) = 1158.69 (KN)

Trụ T2 (Trụ T2 giống trụ T3 )



10

00

80

02

00

350

20

0

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 16.67 0.39 5000 2.08 0.028 1200 10000 403603Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 63.33 0.315 19000 7.92 0.0498 1200 2000 335827

Tổng 1773465




Trong đó: qs-Hệ số sức kháng thành bên của cọc khoan đơn

qp- Hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơnHệ số sức kháng theo bảng 10.5.5.3 qs= qp=0.55A : Diện tích mũi cọc (mm2) Ap = 90000 (mm2)



Trụ T4 :

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 17.82 0.365 5345 2.23 0.0315 1200 9310 414894Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 64.48 0.295 19345 8.06 0.0498 1200 2690 429648

Tổng 1878577








69

93

18

00

26

9

350

200

b. Tính áp lực tác dụng lên mố A ,B :+ Tĩnh tải :Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống :

P1 = (γ1.DC+γ2.DW).Ω Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn I=1,25 γ2 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn II = 1,5 Ω : diện tích dah của mố Ω =13.7 (m2)

DC: trọng lượng của bản thân dầm chủ , dầm ngang ,tấm đan và bản mặt cầu của nhịp 28m.

DC = 91.75+3.2+55 = 149.95 (KN/m) DW: trọng lượng của lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn đá vỉa của nhịp 28m.

DW= 34.5+ = 42.263 (KN/m)



2740

9.3KN/m1

DW

DC

W = 13.7

P1= (1.25x149.95+1.5x42.263)x13.7 = 3436.4 (KN)+ Hoạt tải :Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn :

P2 = Trong đó:

: hệ số tải trọng =1,75 Tn: Bề rộng người đi bộ PL : Tải trọng người đi : 4 KN/m2 m: Hệ số làn xe : hai làn xe m=1 n : số làn xe = 2 (1+IM ) = 1,25: hệ số xung kích Ω : diện tích đah của mố : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục xe Pi

Đường ảnh hưởng mố :

9.3KN/m

1

W = 13.7

145 35145

430 430

0.84

3

0.69

P2=

=1912.54(KN)



+ Hoạt tải : Hoạt tải do PL + Xe tải hai trục + Tải trọng làn :

P3 = Trong đó:



9.3KN/m

1

W = 13.7

110110120

0.96

P3==1580.99(KN)

Max ( P2 ,P3 ) = 1912.54 (KN)Trọng lượng bản thân mố truyền xuống :

Pmố = 4587x1.25 = 5733.75 (KN)Tổng tải trọng tác dụng lên mố A , B :

P =P1+P2+Pmố = 3436.4+1912.54+5733.75 = 11082.69 (KN)C. Tính áp lực tác dụng lên trụ : T1 và T2 (áp lực trụ T2,và T3 ; T3 và T4 giống như trụ T1 và T2 )Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống :

P1 = (γ1.DC+γ2.DWmc).Ω Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn I=1,25 γ2 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn II = 1,5 Ω : diện tích dah của mố Ω =13.7 (m2)

DC: trọng lượng của bản thân dầm DC = 91.75+3.2+55 = 149.95 (KN/m)DW: trọng lượng của lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn đá vỉa của nhịp 28m.



DWmc= 34.5+ = 42.263 (KN/m)

Đường ảnh hưởng trụ :

DW

DC

1

w=27.4

P1= (1.25x149.95+1.5x42.263)x27.4=6872.8 (KN)+ Hoạt tải

Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn :

P2 = Trong đó:


DW

DC

1

w=27.4

145 351454300 4300

0.84

3

0.84

3

P2=

=2573.7(KN) Hoạt tải do PL + Xe tải hai trục + Tải trọng làn :

P3 = Trong đó:




DW

DC1

w=27.4

110 1101200

0.98

0.98

P3=

=22.18.72(KN)Max ( P2 , P3 ) = 2573.7 (KN)

Trọng lượng bản thân trụ truyền xuống :Ptru= 2984x1.25 = 3730 (KN)

Tổng tải trọng tác dụng lên trụ T1 và T2 :P =P1+2753.7+Ptru = 6872.8+2573.7+3730 = 13176.5 (KN)

d. Tính số lượng cọc cho mố và trụ :

n=

Trong đó: P là tổng áp lực tác dụng lên trụ

Ptt = min{Qr, Pr}

: là hệ số lệch tâm của tải trong : = 1.2

Ta có bảng sau :

Cấu kiện P (KN) Ptt(KN) n(cọc) Chọn



STT1 Mố A 11082.69 1186.96 11.2 142 Trụ T1 13176.5 1158.69 13.65 153 Trụ T2 13176.5 979.39 16.15 184 Trụ T3 13176.5 979.39 16.15 185 Trụ T4 13176.5 1037.19 15.2 156 Mố B 11082.69 1186.96 11.2 14

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC CHO MỐ A VÀ B :

600 1800 1800 1800 1800 1800 1800 600

850

850

1800

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHO TRỤ T2 VÀ T3 :

500 1400 1400 1400 1400 1400 500

1150

1150

600

600



SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC CHO TRỤ T1 VÀ T4 :

1150

1150

600

600

600 1700 1700 1700 1700 600

CHƯƠNG 3 : Phương án II : CẦU DẦM BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC TIẾT DIỆN CHỮ I

.



Kết cấu nhịp gồm : 35+35+35+35 (m).Loại kết cấu nhịp giản đơn tiết diện chư I gồm 4 dầm chủ bằng BTCT ƯST :3.1 .Tính khối lượng kết kấu nhịp :

MẶT CẮT NGANG CẦU TỶ LỆ 1/50

60 60 60 60 60

30

A-A

A-A

1.5 %

- L? P BTN H?T M?N DÀY 6 cm

- L? P BÊ TÔNG B?O V? DÀY 4 cm

- L? P PHÒNG NU? C DÀY 1 cm

- L? P XM T?O Ð? D? C 1.5 %

220220110

8

20

2015

80 80

25

100

180

2520

100 25 400 400 10025

60

Tải trọng bản thân dầm :

Trong đó :là trong lượng riêng của dầm :

Diện tích mặt cắ ngang của một dầm khi chưa mở rộng :

Diện tích mặt cắ ngang của một dầm đã mở rộng :

Thể tích bêtông của dầm:

Trọng lượng bêtông cho một dầm : Trọng lượng bêtông cho một kết cấu nhịp gồm 5 dầm : Trọng lượng bêtông cho một kết cấu nhịp toàn bộ cầu :

+ Tấm đan :



1000

1600

Trọng lượng của một tấm đan dài 1m:

Với mặt cắt ngang gồm 4 dầm ta có số lượng tấm đan cho một kết cấu nhịp là : Toàn bộ cầu là : Trọng lương tấm đan cho toàn cầu là : Khối lượng dầm ngang :

160

172 200

140

160

15

30

152

10

140

Bố trí 5 dầm ngang cách nhau 7m .Trong đó hai dầm ngang đầu dầm cao 1720mm và hai dầm giữa cao 1520mm .Trọng lượng dầm ngang ở hai đầu dầm :

Trọng lượng của hai dầm ngang giữa dầm :

Tổng khối lượng dầm ngang lên 1 nhịp :

Tổng trọng lượng dầm ngang lên toàn cầu :



Hàm lượng thép 1 nhịp :

Hàm lượng thép dầm ngang của 1 nhịp :

Khối lượng thép dầm ngang toàn cầu :32.35x4= 129.2 (T)

3.2 . Tính khối lượng các bộ phận trên cầu :3.2.1 .Tính khối lượng lan can tay , vịn .Cột lan can và tay vịn được làm bằng BTCT có kích thước như hình vẽ :

Kết quả tính toán cột lan can , tay vịn cho kết cấu 1 nhịp 28m được thể hiện ở bảng sau :

STT Hang mục Số lượng

Khối Luợng(m3)

Hàm lươngThép

(T/m3)

Khối lượngThép (T)

Tổnglương thép và

BT(T)1 Cột lan can 18x2 36x0.03 60/1000 0.065 2.7652 Tay vịn 34x2 68x0.018 60/1000 0.076 3.2213 Bệ cột lan can 2 2x1.75 60/1000 0.21 8.96

Tổng 3.51(KN) 14.946

Khối lượng toàn bộ cầu là :Hàm lượng thép : 3.51x4=14.04 (KN)Hàm lương thép và bêtông : 14.946x4=59.784 (T)3.2.2 .Tính khối lượng gờ chắn bánh :Kích thước và cấu tạo gờ chắn bánh như hình vẽ :



Khối lượng bêtông của một nhịp :

(0.2+0.25)x x0.25x35x2=3.94(m3)

Khối lượng gờ chắn bánh mỗi nhịp là : 3.94x25=98.5(KN)Khối lượng gờ chắn bánh toàn cầu là : 98.5x4=394(KN)

Khối lượng cốt thép gờ chắn bánh cho một nhịp (hàm lương thép T/m3 )

98.5x =5.91(T)

Khối lượng cốt thép gờ chắn bánh cho toàn bộ cầu :

394x =23.64(T)

3.2.3 . Tính khối lượng các lớp phủ mặt cầu :Các lớp mặt cầu gồm :


Khối lương các lớp phủ mặt cầu tính trên một mét dài được thể hiện ở bảng sau :

STT Cấu tạo Thể tích

(m3/mdài) (T/m3)Trọng lượng

(T/m)1 Lớp BTN dày 6cm 0.6 2.3 1.382 Lớp bảo vệ dày 4cm 0.4 2.4 0.963 Lớp phòng nước dày 1cm 0.1 1.5 0.154 Lớp XM tạo độ dốc 1.5% 0.4 2.4 0.96

Tổng 3.45

Tông khối lượng các lớp phủ mặt cầu : 3.45x35x4=4830(KN)

3.3 .Tính khối lương mố trụ cầu :3.3.1 . Tính khối lượng mố :



220

220

220

220

1100

200

350

500

150

160

140

6850

210

Hai mố có kích thước như nhau nên ta tính cho một mố :+ Đá tảng :

800

300

Thể tích đá tảng của một mố : V1

V1=0.3x0.8x0.8x5=0.96(m3)Thể tích đá tảng 2 mố :

V2= 0.96x2 =1.92(m3)

Hàm lương thép trong mố : (T/m3)

Khối lượng thép trong đá tảng của mố :

1.92x =0.096(T)

Trọng lượng đá tảng :DCđt = 1.92x25= 48 (KN)

+ Tường cánh :Khối lượng tường cánh cho một mố :

(1.5x6.85+1x5.6+ x5.85x5.6)x0.3=9.68(m3)

Khối lượng cho hai mố : 9.68x2= 19.36 (m3)Trọng lượng của tường cánh : DCtc

DCtc=19.36x25 =484 (m3)



Hàm lượng thép của mố : (T/m3)


+ Tường đỉnh :Khối lượng tường đỉnh cho một mố :

(m3)

Khối lượng cho hai mố :13.04x2 = 26.08 (m3)

Hàm lượng thép của tường đỉnh : (T/m3)

Khối lượng thep của tường đỉnh : x26.08= 3.13(T)

Trọng lượng tường đỉnh trong hai mố : 26.08x25 =652 (KN)+ Thân mố :Khối lượng cho một mố : 1.6x5x11 =88 (m3)Khối lượng cho hai mố : 88x2 = 176 (m3)


Khối lượng thép của hai mố : x176 =21.12 (T)

Trọng lượng của hai mố : 176x25 = 4400 (KN)+ Bệ mố :Khối lượng cho một mố : 3.5x2x11 = 77 (m3)Khối lượng cho hai mố : 77x2 = 154 (m3)


Khối lượng thép : x154 = 18.48 (T)

Trọng lượng của 2 bệ mố : 154x25 = 3850 (T)Tổng khối lượng thép trong mố :

0.096+2.32+3.13+21.12+18.48 = 45.146 (T)Tổng trọng lượng :

48+484+652+385 = 1569(KN)3.3.2 . Tính khối lượng trụ :



22022011060

100

4300

250

60

200

220 220 110

100

600

350

200

800

200

120

4300

160

+Phần đá tảng : Tính thể tích cho một trụ : V1= 0.3x0.8x0.8x5= 0.96 (m3)Tính thể tích cho 4 trụ : V2= 0.96x3 = 2.88 (m3)



Khối lượng đá tảng : 2.88x25 =72(KN)+ Phần bệ móng :Tính cho một trụ : V1= 8x3.5x2 = 56 (m3)Tính cho bốn trụ : V = 56x3 =168 (m3)


Khối lượng thép : x168= 12.6 (T)

Khối lượng bệ móng : 168x25 = 4200 (KN)+ Phần xà mũ :



Tính cho một trụ :

( x0.6+0.6x11)x2 = 20.16 (m3)

Tính cho bốn trụ :( V )V =20.16x3 = 60.48 (m3)



Khối lượng xà mũ : 60.48x25 = 1512 (KN)+ Phần thân trụ :Tính cho một trụ : (V1)

V1= 6x4.3x1.6 =41.28 (m3)Tính cho bốn trụ : (V)

V= 41.28x3 =123.84 (m3)



Khối lượng thân trụ : 123.84x25 = 3096 (KN)Tổng khối lượng của trụ :

72+4200+1512+3096 = 8880 (KN)Tổng khối lượng thép : 0.144+12.6+7.26+14.86 =34.8643.4 . Tính số lượng cọc cho mố trụ cầu :3.4.1 . Tính cọc cho mố trụ cầu .a . Xác định sức chịu tải tính toán của cọc :

Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt=min(Qr,Pr)

+ Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu :Sức kháng dọc trục danh định :

Pn= 0,85[0,85f'c(Ap-Ast) +fyAst] Trong đó:

f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa . Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=785398 (mm2).

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 2020 : Ast = 6283 (mm2) fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

Thay vào ta được:Pn = 0,85 [0,85 30 (90000-1884) + 420 1884] x10-6=2.58 (MN

Sức kháng dọc trục tính toán : Pr= .Pn

Với : Hệ số sức kháng mũi cọc, = 0.55 lấy theo bảng 10.5.5.3 tiêu chuẩn 22TCN 272-05



Pr = 0.55 2.58=1.419 (MN) + Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Sức kháng bề mặt danh định của cọc :Theo TCN 272-05 phần 10.7.3.4.3 ta có :

QS =

Trong đó :Kcs :Các hệ số hiệu chỉnh : kc cho các đất sét và ks cho đất cátLi :Chiều dài đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)D : Là đường kính hoặc chiều rộng cọc (mm)Jsi :Lức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm

xem xét ( Mpa)asi :Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm)hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)N1: Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dưới mặt đất 8DN2: Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc

+ Mố A,B :



853

800

347

147

350

200

Tên lớp Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 19.12 0.35 5735 2.39 0.033 1200 8530 400786Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 65.78 0.29 19735 8.22 0.051 1200 3470 567819

Tổng 2002640








+ Trụ T1 :

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 17.5 0.37 5250 2.2 0.031 1200 9500 418426Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 64.17 0.30 19250 8.02 0.0495 1200 2500 401841

Tổng 1854302





Tra bảng C1 trang 438 TCXD 205-1998 ta có qp=80 (KN)Qp=80x0.09 = 7.2 (KN)Qr = 0.55x7.2+0.55x1854302 = 1019.87 (KN)Vậy Ptt = Mmin ( Qr ,Pr ) = 1019.87 (KN)



95

08

00

25

05

0

350

20

0

+ Trụ T2 :



80

02

15

15

98

5

350

20

0

Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 16.92 0.38 5075 2.12 0.029. 1200 9850 406400Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 63.58 0.31 19075 7.95 0.049 1200 2150 3507852

Tổng 1791187

Sức chịu tải của cọc theo đất nền xác định theo công thức :



QR = qpQp+ qsQs




Tra bảng C1 trang 438 TCXD 205-1998 ta có qp=80 (KN)Qp=80x0.09 = 7.2 (KN)Qr = 0.55x7.2+0.55x1791.2 = 989.12 (KN)Vậy Ptt = min ( Qr ,Pr ) = 989.12 (KN)

+ Trụ T3

350

200 87

913

800

287



Tên lớp

Sốlớp

Z/D ksc Li(mm)

Li/8D fsi

(MPa)asi

(mm)fsi

(mm)Qs(N)

Á cát 1 18.11 0.36 5435 2.27 0.035 1200 9130 451409Á sét 1 46.67 0.33 14000 5.8 0.048 1200 8000 1034035Sét 1 64.78 0.29 19435 8.1 0.05 1200 2870 454436

Tổng 1939880






b. Tính áp lực tác dụng lên mố A và B :+ Tĩnh tải :Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống :

P1 = (γ1.DC+γ2.DW).Ω Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn I=1,25 γ2 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn II = 1,5 Ω : diện tích dah của mố Ω =17.2 (m2)

DC: trọng lượng của bản thân dầm chủ , dầm ngang ,tấm đan và bản mặt cầu của nhịp 35m.

DC = (KN/m)

DW: trọng lượng của lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn đá vỉa của nhịp 35m.

DW= 34.5+ = 41.59 (KN/m)



DW

DC

1w=17.2

3440

P1= (1.25x136.74+1.5x41.59)x17.2 = 40129.32 (KN)

+ Hoạt tải :Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn :

P2 = Trong đó:



DW

DC

1 w=17.2

3440

145 145 35430 430

0.8

75

0.7

5

P2=1.75x2x1x4x17.2+1.75x2x1 = 2104.96(KN)


P3 = Trong đó:




Đường ảnh hưởng mố :1

w=17.2

3440

110120

0.9

65

110

P3=1.75x2x1x4x17.2+1.75x2x1 =1746.32(KN)

Max ( P2 ,P3 ) = 2104.06 (KN)Trọng lượng bản thân mố truyền xuống :

Pmố = 4579x1.25 = 5724.38 (KN)Tổng tải trọng tác dụng lên mố A , B : P =P1+2104.06+Pmố = 4012.932+2104.06+5724.38 = 11841.372 (KN)b. Tính áp lực tác dụng lên trụ : T1 và T2 (áp lực trụ T2và T3 giống như trụ T1 và T2 )Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống :

P1 = (γ1.DC+γ2.DWmc).Ω Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn I=1,25 γ2 : hệ số tải trọng của tĩnh tải giai đoạn II = 1,5

Ω : diện tích dah của mố Ω =34.4 (m2) DC: trọng lượng của bản thân dầm

DC = 136.74 (KN/m)DW: trọng lượng của lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn đá vỉa của nhịp 35m. DWmc= 41.59 (KN/m)

Đường ảnh hưởng trụ :



34.4x2

DW

DC

1

W=34.4

P1=(1.25x136.74+1.5X41.59)x34.4 = 8025.864 (KN)

+ Hoạt tải Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn :

P2 = Trong đó:


34.4x2

0.87

5

0.87

5

1454300

354300

DW

DC

1

W=34.4

145

P2=1.75x2x1x4x34.4+1.75x2x1 = 3345.85(KN)


P3 = Trong đó:




1200

34.4x2

0.98

3

0.98

3

110 110

DW

DC

1

W=34.4

P3=1.75x2x1x4x34.4+1.75x2x1=2547.46(KN)

Max ( P2 ,P3 ) = 3245.45 (KN)Trọng lượng bản thân trụ truyền xuống :

Ptru= 2960x1.25 = 3700 (KN)Tổng tải trọng tác dụng lên mố A , B :

P =P1+3245.45+Ptru = 8005.864+3245.45+3700 = 14971.31 (KN)d. Tính số lượng cọc cho mố và trụ :

n=

Trong đó: P là tổng áp lực tác dụng lên trụ

Ptt = min{Qr, Pr}

: là hệ số lệch tâm của tải trong : = 1.2 Ta có bảng sau :

STT Cấu kiện P (KN) Ptt(KN) n(cọc) Chọn1 Mố A 11841.372 1105.4 12.85 142 Trụ T1 14971.31 1019.87 17.6 183 Trụ T2 14971.31 989.12 18.16 184 Trụ T3 14971.31 1070.9 16.78 185 Mố B 11841.372 1105.4 12.85 14



SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC CHO MỐ A VÀ B :

600 1800 1800 1800 1800 1800 1800 600

850

850

1800

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC CHO TRỤ T1, T2 , T3 :

1400 1400 1400 500

1150

1150

600

600

500 1400



PHẦN II :

THIẾT KẾ KỸ THUẬT



CHƯƠNG I : THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM DỰ ỨNG LỰC .Loại dầm : dầm chữ I bêtông cốt thép dự ứng lực căng sau .Chiều dài toàn dầm : L = 28 m Khổ cầu : K = 8+2X1 m Tao cáp dự ứng lực : 15.2 mmBêtông grade 40 MPaQuy trình thiết kế : 22 TCN 272-05

1.1 .CÁC LOẠI VẬT LIỆU :1.1.1 . Cốt thép dự ứng lực :a. Cốt thép dự ứng lực :Sử dụng tao thép 15.2 mm thép có độ chùng dảo thấp theo tiêu chuẩn ASTM A416 Grade 270 .Cường độ kéo quy định của thép dự ứng lực :

fpu = 1860 MPa Giới hạn chảy của thép dự ứng lực :

fpy = 0.9xfpu=1674 MPaỨng suất trong thép khi căng :(theo 22TCN272-05 MỤC 5.9.3.1)

fpi= 0.75 x fpu= 1395 MPaMôđun đàn hồi của thép dự ứng lực :

Ep = 197000 MPa b. Cốt thép thường :Thép thường : G60 có fu= 620 MPa

Fy= 420 MPa1.1.2 . Vật liệu bêtông :

Cấp bêtông : + Dầm chủ

+ Bản mặt cầu

Cường độ chịu kéo của bêtông ở tuổi 28 ngày : MPa Cường độ chịu nén của bêtông khi tạo ứng suất trước : MPa

Môđun đàn hồi của bêtông dầm : Ec= 0.043x x = 33994.48 MPa

Cường độ chịu kéo khi uốn : fr =0.63x = 3.98 MPa1.2 . BỐ TRÍ CHUNG MẶT CẮT NGANG CẦU :



Tổng chiều dài toàn dầm là 28 m , để hai đầu dầm mỗi bên 0.3 m để kê gối . Như vậy chiều dài nhịp tính toán của dầm là 27.4 m .Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ I chế tạo bằng bêtông có MPa . Lớp phủ

mặt cầu gồm có hai lớp : lớp chống nước dày 0.4 cm ,lớp bê tông asphan trên cùng dày 7 cm . Khoảng cách ngang giữa các dầm chủ là : S = 2200 mm .

1.2.1 . Chọn mặt cắt ngang dầm chủ :Theo điều kiện chọn tiét diện 22TCN 272-05 .Sơ bộ chọn dầm có mặt cắt chữ I như hình vẽ sau :

60

80

20

2015

830

2016

0

+ Kiểm tra điều kiện chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu :hmin= 0.045xL

Trong đó :L : là chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu .Suy ra : 0.045 x 27400 = 1233 mm < 1600 mm

1.2.2 . Xác định khối lượng kết cấu nhịp .Tải trọng bản thân dầm : DCdc = x Ag (KN/m)

Theo phần I thiết kế sơ bộ ta có : DCdc = (KN/m)

Tải trọng dầm ngang :Theo phần I thiết kế sơ bộ ta có : Trọng lượng một đoạn dầm

ngang 195.04 (KN)

DCdn = (KN/m)

Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang DC1dn = 1.39 (KN/m)DCdc = DC1dc + DC1dn = 16.42 + 1.39 = 17.81 (KN/m)

1.2.3 . Tính khối lượng các bộ phận trên cầu :



1.2.3.1 . Tính khối lượng lan can , tay vịn :Theo phần I thiết kế sơ bộ ta có :Tổng khối lượng lan can , tay vịn là 13.845 (KN)

Tĩnh tải lan can rải đều : ( KN/m)

1.2.3.2. Tính khối lượng gờ chắn bánh :Theo phần I thiết kế sơ bộ ta có :

Khối lượng tính theo mét dài nhịp : (KN/m)

1.2.3.3 . Tính khối lượng các lớp phủ mặt cầu :Các lớp gồm :


Tổng khối lượng : 34.5 (KN/m)Tải trọng rải đều của lớp phủ cho 1 lớp dầm chủ :

DW = (KN/m)

1.3 . XÁC ĐỊNG NỘI LỰC DO TĨNH TẢI :Bảng thống kê các tĩnh tải :

CẤU KIỆN GIÁ TRỊ ĐƠN VỊDầm chủ DC1 16.42 KN/m

Dầm ngang DC2 1.39 KN/mLớp phủ mặt cầu DW 6.9 KN/mLan can , tay vịn DC3 0.5 KN/m

Gờ chắn bánh DC4 2.81 KN/m 1.3.1.Các hệ số tĩnh tải :

Loại tải trọng TTGHCĐ1 TTGHSDDC : Cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25/0.9 1.0

DW : Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.5/0.65 1.0

1.3.2 . Xác định nội lực :Ta tính toán nội lực dầm chủ tại 6 mặt cắt :

L/2 ; 3L/8 ; L/4 ; L/8 ; cach gối 0.8 m và trên gối . Để xác định nội lực ta vẽ các ddah cho các mặt cắt rồi xếp tĩnh tải rải đều lên đah



1.3.2.1 .Mômen :

0.8 m L/8 L/4 3L/8 L/2

2740

+ Đường ảnh hưởng mômen tại giữa nhịp L/2 :

2740

6.85

= 46.9225x2= 93.845+ Đường ảnh hưởng tại mặt cắt 3L/8 :

2740

6.42

= 87.954

+ Đường ảnh hưởng tại mặt cắt L/4 :



2740

5.14

= 70.418

+ Đường ảnh hưởng tại mặt cắt L/8 :

2740

2.997

= 41.059

+Đường ảnh hưởng tại mặt cắt cách gối 0.8 m :

2740

0.78

= 10.686

1.3.2.2 . Lực cắt :+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/2 :



2740

0.5

0.5

+= 3.425 , -= 3.425

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt 3L/8 :

2740

0.375

0.625

+= 5.352 , -= 1.927

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/4 :

2740

0.25

0.75

+= 7.71 , -= 0.856

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/8:



2740

0.12

0.88

+= 10.549 , -= 0.21

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt cách gối 0.8 m :

2740

0.03

0.97

+= 12.9 , -= 0.012

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt gối :

1.0

2740



+= 13.7 , -= 0

a.Mômen tĩnh tác dụng lên dầm biên :+ Ở giai đoạn TTGHCĐ 1 :Công thức tính : M = DCdc x Trong đó :

DCdc : tĩnh tải bản thân dầm chủ . : diện tích đah hưởng tương ứng .

DCdc = 16.42 (KN/m)+ Ở giai đoạn TTGHSD :Công thức tính : M = ( DCb + DWb) x Trong đó :DCb = DCdc+ DCdn + DClctv + DCgcb = 16.42 + 1.39 + 0.5 + 2.81 = 21.12(KN/m)

Tĩnh tải của lan can , đá vỉa :

DWb = 6.9 + 0.662 = 7.562 ( KN/m)

TA CÓ BẢNG SAU :

Ở TTGHCĐ 1 :

Mặt cắt DCdc Diện tích đah MômenL/2 16.42 93.845 1540.943L/8 16.42 87.954 1444.21L/4 16.42 70.418 1156.26L/8 16.42 41.059 674.19

Cách gối 0.8 m 16.42 10.686 175.46Tại gối 16.42 0 0

Ở TTGHSD :

Mặt cắt DCb Diện tích đah MômenL/2 21.12 93.845 1982.013L/8 21.12 87.954 1857.59L/4 21.12 70.418 1487.23L/8 21.12 41.059 867.17

Cách gối 0.8 m 21.12 10.686 225.69Tại gối 21.12 0 0Mặt cắt DWb Diện tích đah Mômen

L/2 7.562 93.845 709.723L/8 7.562 87.954 665.11L/4 7.562 70.418 532.43L/8 7.562 41.059 310.49



Cách gối 0.8 m 7.562 10.686 80.81Tại gối 7.562 0 0

b.Mômen tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa :+ Ở giai đoạn TTGHCĐ 1 :Công thức tính : M = DCdc x Trong đó :

DCdc : tĩnh tải bản thân dầm chủ . : diện tích đah hưởng tương ứng .

DCdc = 16.42 (KN/m)+ Ở giai đoạn TTGHSD :Công thức tính : M = ( DCb + DWb) x Trong đó :DCb = DCdc+ DCdn + DClctv + DCgcb = 16.42 + 1.39 + 0.5 + 2.81 = 21.12(KN/m)DWb : tĩnh tải các lớp phủ mặt cầu : DWb = 6.9 (KN/m)

TA CÓ BẢNG SAU : Ở TTGHCĐ 1 :

Mặt cắt DCdc Diện tích đah MômenL/2 16.42 93.845 1540.943L/8 16.42 87.954 1444.21L/4 16.42 70.418 1156.26L/8 16.42 41.059 674.19

Cách gối 0.8 m 16.42 10.686 175.46Tại gối 16.42 0 0

Ở TTGHSD :

Mặt cắt DCb Diện tích đah Mômen

L/2 21.12 93.845 1982.013L/8 21.12 87.954 1857.59L/4 21.12 70.418 1487.23L/8 21.12 41.059 867.17

Cách gối 0.8 m 21.12 10.686 225.69Tại gối 21.12 0 0Mặt cắt DWb Diện tích đah Mômen

L/2 6.9 93.845 647.533L/8 6.9 87.954 606.88L/4 6.9 70.418 485.88L/8 6.9 41.059 283.31



Cách gối 0.8 m 6.9 10.686 73.73Tại gối 6.9 0 0

c.Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên .+ Giai đoạn TTGHCĐ 1 :Công thức tính :

V = DCdc x Trong đó :

DCdc : tĩnh tải dầm biên . : tổng diện tích đah .

Mặt cắt DCdc Diên tích đường ảnh hưởng Lực cắt+ -

L/2 16.42 3.425 -3.425 0 0

3L/8 16.42 5.352 -1.927 3.425 56.24L/4 16.42 7.71 -0.856 6.854 112.54L/8 16.42 10.549 -0.21 10.339 169.77

Cách gối 0.8 m 16.42 12.9 -0.012 12.888 211.62Tại gối 16.42 13.7 0 13.7 224.954

+ Ở giai đoạn TTGHSD :Công thức tính :V = ( DCb + DWb) x Trong đó :

+ DCb=DCdc+DCdn+DCbmc+DClcđv

+ DWb: T ổng tĩnh tải các lớp phủ mặt cầu+ DWb = 6.9 + 0.662 = 7.562 ( KN/m)

+ : tổng diện tích đah .



d. Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa :+ Giai đoạn TTGHCĐ 1 :Công thức tính : V = DCdc x Trong đó :

DCdc : tĩnh tải bản thân dầm chủ . : tổng diện tích ĐAH.


L/2 16.42 3.425 -3.425 0 0

3L/8 16.42 5.352 -1.927 3.425 56.24L/4 16.42 7.71 -0.856 6.854 112.54L/8 16.42 10.549 -0.21 10.339 169.77

Cách gối 0.8 m 16.42 12.9 -0.012 12.888 211.62Tại gối 16.42 13.7 0 13.7 224.954

+ Ở giai đoạn TTGHSD :Công thức tính : V = ( DCb + DWb) x Trong đó :DCb = DCdc+ DCdn + DClctv + DCgcb = 16.42 + 1.39 + 0.5 + 2.81 = 21.12(KN/m)DWb : tĩnh tải các lớp phủ mặt cầu : DWb = 6.9 (KN/m)



L/2 21.12 3.425 -3.425 0 03L/8 21.12 5.352 -1.927 3.425 72.34L/4 21.12 7.71 -0.856 6.854 144.76L/8 21.12 10.549 -0.21 10.339 218.36

Cách gối 0.8 m 21.12 12.9 -0.012 12.888 272.19Tại gối 21.12 13.7 0 13.7 289.34Mặt cắt DWb Diên tích đường ảnh hưởng Lực cắt

+ -

L/2 7.562 3.425 -3.425 0 03L/8 7.562 5.352 -1.927 3.425 25.9L/4 7.562 7.71 -0.856 6.854 51.83L/8 7.562 10.549 -0.21 10.339 78.18

Cách gối 0.8 m 7.562 12.9 -0.012 12.888 97.46Tại gối 7.562 13.7 0 13.7 103.6


1.4 . NỘI LỰC DẦM CHỦ DO HOẠT TẢI :1.4.1 . Tính toán hệ số phân bố hoạt tải theo làn :

Theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 đề cập đến phương pháp gần đúng được dùng để phân bố hoạt tải cho từng dầm ( 22TCN272-05 Điều 4.6.2.2.2 ) . Không dùng hệ số làn 22TCN272-05 mục 3.6.1.2 với phương pháp này vì các hệ số đã được đưa vào trong hệ số phân bố , trừ khi dùng phương pháp mômen tĩnh hoặc các phương pháp đòn bẩy .

Những kích thước liên quan :Chiều cao dầm : H = 1600 mm ,khoảng cách giữa các dầm S = 2200mmchiều dài nhịp 27400 mm Dầm I thuộc phạm vi áp dụng những công thức gần đúng của 22TCN272-05 theo bảng 4.6.2.2.1 và 4.6.2.2a-1 . Hệ số phân bố hoạt tải được tính Như sau :1.4.2 . Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mômen uốn :1.4.2.1 . Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm trong :+ Khi cầu có một làn xe :theo bảng 4.6.2.2.2a-1 ta có :

Trong đó :+ g1 : hệ số phân bố tải trọng

+S: khoảng cách giữa các dầm chủ S=2200( mm) +L: chiều dài nhịp dầm L=28000 (mm) +ts chiều dày của bản bê tông: ts = 200 (mm) + Kg: tham số độ cứng dọc: Kg=n (Ig+eg

2 Ag)


Mặt cắt DCdc Diên tích đường ảnh hưởng Lực cắt

+ -

L/2 21.12 3.425 -3.425 0 03L/8 21.12 5.352 -1.927 3.425 72.34L/4 21.12 7.71 -0.856 6.854 144.76L/8 21.12 10.549 -0.21 10.339 218.36

Cách gối 0.8 m 21.12 12.9 -0.012 12.888 272.19Tại gối 21.12 13.7 0 13.7 289.34Mặt cắt DWb Diên tích đường ảnh hưởng Lực cắt

+ -

L/2 6.9 3.425 -3.425 0 03L/8 6.9 5.352 -1.927 3.425 23.63L/4 6.9 7.71 -0.856 6.854 47.29L/8 6.9 10.549 -0.21 10.339 71.34

Cách gối 0.8 m 6.9 12.9 -0.012 12.888 88.93Tại gối 6.9 13.7 0 13.7 94.53


Trong đó:- n là tỷ số mô đun đàn hồi, không thứ nguyên được xác đinh:

- Ecdam là mô đun đàn hồi của dầm Mpa:Ta có: - Ecban là mô đun đàn hồi của bản Mpa:Ta có:

Ta lấy : = 1.0

= 0,06 +

+ Khi cầu có hai làn xe :theo bảng 4.6.2.2.2a-1 ta có :

Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm giữa: gLL=max(g1,g2)=0.59

+ Hệ số điều chỉnh : e= .= 0,77+

de: Khoảng cách giữa tim bản bụng của dầm biên với mép trong của bó vĩa, lấy giá trị âm nếu ở về phía ngoài của bố vĩa

g3 = 0.98 x 0.59 = 0.58gMLL = max ( g1 , g3 ) = 0.58

+ Hệ số PPN của người đi bộ đối với dầm trong :



220220110

0.07 1.0

100

Để an toàn ta tính hệ số PN của người đối với dầm trong theo phương pháp đòn

bẩy : gMPL = 0.5x0.07x1.0 = 0.0351.4.2 . Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm biên :+ Ta sử dụng phương pháp đòn bẩy để tính toán :

220220110 220220 110

1.39 0.

93

1.0

1.0

0.82

Đường ảnh hưởng áp lực theo PP đòn bẩy.

Ta tính được các giá trị :y1 = 1.39 , y2 = 0.93 , y3 = 0.82 , y4 = 0

Với một làn thiết kế ta lấy hệ số làn : m = 1.2+ Xe tải thiết kế :

gLL = 1.2x x y3 = 1.2x x 0.82 = 0.492

+ Với tải trọng người đi bộ :

gPL =

Ta thấy dầm biên chủ yếu chịu tải trọng người đi bộ mà không chịu tải trọng hoạttải ôtô gây ra :Như vậy để bất lợi nhất ta chọn dầm trong để tính toán và kiểm tra với hệ số PN như sau :

+ Hoạt tải ôtô : gMLL = max ( g1 , g3 ) = 0.58

+ Hoạt tải người : gMPL = 0.5x0.07x1.0 = 0.0351.4.3. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt :Tương tự đối với mômen , dầm thiết kế là dầm biên theo 22TCN272-05 bảng 4.6.2.3a-1 ta có :+ Một làn thiết kế chịu tải :



gVLL1 = 0.36 +

Trong đó :gVLL: là hệ số phân phối ngang của hoạt tải đối với lực cắt .S : là khoảng cách giữa các dầm chủ .

+ Hai làn thiết kế chịu tải :

gVLL2= 0.2 +

Trong đó :gVLL: là hệ số phân phối ngang của hoạt tải đối với lực cắt .S : là khoảng cách giữa các dầm chủ .

Như vậy ta có thể chọn hệ số phân phối ngang khi tính lực cắt do hoạt tải gây ra :+ Hoạt tải ôtô : gVLL = max (gVLL1,gVLL2 ) = 0.65

+ Hoạt tải người : gVPL = 0.5x0.07x1.0 = 0.0351.4.4 . Xác định nội lực :Hoạt tải xe ôtô thiết kế và quy tắc xếp tải theo 22TCN272-05 theo

mục 3.6.1.3Hoạt tải xe HL-93 Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu nhịp phụ trợ gồm một tổ hợp của :+ Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế .+ Tải trọng làn thiết kế .Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích .Quy tắc xếp tải :+ Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế .+ Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự li trục bánh thay đổi tổ hợp với hiệuứng của tải trọng làn thiết kế .1.4.4.1 .Mômen :Mômen tại các mặt cắt chưa tính các hệ số :

M xe tải = M làn = 9.3 x M người = Ppl x

Trong đó :Pi : trọng lượng các trục xe Yi : tung độ dường ảnh hưởng .

: diện tích đường ảnh hưởng .Ppl : tải trọng người Ppl = 4 (KN/m2)

+ Đường ảnh hưởng mômen tại giữa nhịp ML/2



274004.

7

6.85

6.25 4.

7

9.3 KN/m

145 145 35

4.3 4.3110

1.2110

= 93.845

+ Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt M3L/8

27400

3.73

6.42 5.97 4.

81

9.3 KN/m

145 145 35

4.3 4.3110

1.2110

= 87.954

+ Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt ML/4



27400

5.14

4.84 4.07 2.99

9.3 KN/m

145 145 35

4.3 4.3110

1.2110

= 70.418+ Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt ML/8

27400

2.99

7

2.85

2.46

1.92

9.3 KN/m

145 145 35

4.3 4.3110

1.2110

= 41.059

+ Đường ảnh hưởng mômen tại mặt cắt cách gối 0.8 m .

27400

0.78 0.75

0.65 0.53

9.3 KN/m

145 145 35

4.3 4.3110

1.2110

= 10.686



Bảng tổng hợp lực cắt tại các mặt cắt chưa nhân các hệ số :

TẠI MẶT CẮT L/2LOẠI TẢI TRỌNG TUNG ĐỘ GIÁ TRỊ M KN/m

XE TẢIy35 4.7 Xe tải 1839.25y145 6.85 Xe hai trục 1441y145 4.7 Làn 872.76

XE HAI TRỤC y110 6.25 Người 375.38y110 6.85

93.845TẠI MẶT CẮT 3L/8

XE TẢIy35 4.81 Xe tải 1640.1y145 6.42 Xe hai trục 1362.9y145 3.73 Làn 817.97



XE HAI TRỤCy110 5.97 Người 351.82y110 6.42

87.954TẠI MẶT CẮT L/4






41.059TẠI MẶT CẮT CÁCH GỐI 0.8 m



10.686

Từ đó ta có được mômen tại các mặt cắt chưa nhân hệ số :

Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối 0.8 mXe tải 1839.25 1640.1 1440.1 858.47 225.9

Xe hai trục 1441 1362.9 1097.8 643.17 168.3Tải trọng làn 872.76 817.97 654.89 381.85 99.38

Người 375.38 351.82 281.67 164.24 42.74

1.4.4.2 . Lực cắt :+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/2 :



145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

0.5 0.46 0.34 0.19

0.5

+= 3.425 , -= 3.425 + Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt 3L/8 :

145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

0.62

5

0.58

0.47 0.

31

0.37

5

+= 5.352 , -= 1.927

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/4 :



145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

0.75

0.71 0.59 0.44

0.25

+= 7.71 , -= 0.856

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt L/8:

145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

0.88 0.

84 0.72 0.56

0.12

+= 10.549 , -= 0.21

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt cách gối 0.8 m :



145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

0.97

0.93 0.81 0.66

0.03

+= 12.9 , -= 0.012

+ Đường ảnh hưởng lực cắt tại mặt cắt tại gối :

145 145 354.3 4.3110

1.2110

27400

1.0 0.96 0.84 0.69

+= 13.7 , -= 0

Bảng tổng hợp lực cắt tại các mặt cắt chưa nhân các hệ số :




TẠI MẶT CẮT L/2LOẠI TẢI TRỌNG TUNG ĐỘ GIÁ TRỊ V KN


XE HAI TRỤC y110 0.46 Ngưòi 13.7y110 0.5

3.425TẠI MẶT CẮT 3L/8









10.549TẠI MẶT CẮT CÁCH GỐI 0.8 m

XE TẢIy35 0.66 Xe tải 281.2y145 0.81 Xe hai trục 209y145 0.97 Làn 119.97


12.9TẠI MẶT CẮT TẠI GỐI



13.7


Từ đó ta có được lực cắt tại các mặt cắt chưa nhân hệ số :

Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối 0.8m Tại gốiXe tải 128.45 169.625 209.7 251.6 281.2 290.95

Xe hai trục 105.6 132.55 160.6 189.2 209 215.6Làn 31.85 49.77 71.703 98.11 119.97 127.41

Ngưòi 13.7 21.41 30.84 42.196 51.6 53.6

Như vậy ta thấy nội lực tại các mặt cắt dưới tác dụng của xe tải lớn hơn xe hai trục xe tải . Nên ta chỉ cần kiểm toán nội lực của dầm chủ dưói tác dụng của tổ hợp gồm

Tĩnh tải + Xe tài HL93 + Tải trọng làn + Người đi bộ 1.4.4.3 . Tổ hợp nội lực :a. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ I :

+ Tổ hợp mômen theo trạng thái giới hạn cường độ I ( 22TCN272-05 mục 3.4.1-1 )Mu=

+Tổ hợp lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I ( 22TCN272-05 mục 3.4.1-1 )Vu=

Trong đó :M LL+IM : Mômen do hoạt tải tác dụng lên một dầm chủ ( đã tính hệ

số phân bố ngang . Mu : Mômen uốn tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của

dầm giữa : Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên (22TCN272-05

bảng 3.4.1-2)

LOẠI TẢI TRỌNGLớn nhất Nhỏ nhất

DC:Cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.9DW:Lớp phủ mặt cầu và các tiện ich 1.5 0.65

: Hệ số liên quan đến tính dẻo , tính dư và sự quan trọng trong khai thác

=

Hệ số liên quan đến tính dẻo =1.0 (Theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 mục 1.3.3) Hệ số liên quan đến tính dư =0.95 (Theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 mục 1.3.3) Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác =1.05

Suy ra =1.0IM là hệ số xung kích IM = 25 % theo 22TCN272-05 bảng 3.4.1-1

M LL+IM=gMLL



V LL+IM=gVLL Trong đó : gM =0.58,gV =0.65là hệ số phân bố tải trọng cho mômen và lực cắt

MÔMEN :

Mặt cắt M LL+IM

KN.m

MDC

KN.m

MDW

KN.m

MPL

KN.m

Mu

KN.m

L/2 1.0 1839.66 1982.01 647.53 357.38 7293.633L/8 1.0 1663.5 1857.59 606.88 351.82 6759.12L/4 1.0 1423.91 1487.23 485.88 281.67 5572.62L/8 1.0 843.86 867.17 283.31 164.24 3273.1

Cách gối 0.8 m 1.0 221.42 225.69 73.73 42.74 854.99Tại gối 1.0 0 0 0 0 0

LỰC CẮT :

Mặt cắt V LL+IM

KN

VDC

KN

VDW

KN

VPL

KN

Vu

KN

L/2 1.0 124.89 0 0 13.7 242.533L/8 1.0 170.17 72.34 23.63 21.41 462.385L/4 1.0 216.42 144.76 47.29 30.84 684.59L/8 1.0 268.2 218.36 71.34 42.196 923.153

Cách gối 0.8 m 1.0 306.46 273.19 88.93 51.6 1101.49Tại gối 1.0 319.21 289.34 94.53 53.6 1155.89

b.Tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng :+ Tổ hợp mômen theo trạng thái giới hạn sử dụng ( 22TCN272-05 mục 3.4.1-1)

Mu=+Tổ hợp lực cắt theo trạng thái giới hạn sử dụng ( 22TCN272-05 mục 3.4.1-1 )

Vu=Trong đó : M LL+IM : Mômen do hoạt tải tác dụng lên một dầm chủ ( đã tính hệ số

phân bố ngang ). Mu : Mômen uốn tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa

MÔMEN :

Mặt cắt M LL+IM

KN.m

MDC

KN.m

MDW

KN.m

MPL

KN.m

Mu

KN.m

L/2 1.0 1839.66 1982.01 647.53 357.38 4826.583L/8 1.0 1663.5 1857.59 606.88 351.82 4479.79



L/4 1.0 1423.91 1487.23 485.88 281.67 3678.69L/8 1.0 843.86 867.17 283.31 164.24 2158.58

Cách gối 0.8 m 1.0 221.42 225.69 73.73 42.74 563.58Tại gối 1.0 0 0 0 0 0

LỰC CẮT :

Mặt cắt V LL+IM

KN

VDC

KN

VDW

KN

VPL

KN

Vu

KN

L/2 1.0 124.89 0 0 13.7 138.593L/8 1.0 170.17 72.34 23.63 21.41 287.55L/4 1.0 216.42 144.76 47.29 30.84 439.31L/8 1.0 268.2 218.36 71.34 42.196 600.096

Cách gối 0.8 m 1.0 306.46 273.19 88.93 51.6 720.18Tại gối 1.0 319.21 289.34 94.53 53.6 756.68

1.5. CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU CHO DẦM CHỦ :

1.5.1 . Thép .1.5.1.1. Thép ứng suất trước

Sử dụng tao thép 15.2mm .Diện tích một tao 140mm2

+ Cường độ kéo quy định của thép ứng suất trước :fpu= 1860 MPa

+ Giới hạn chảy của thép ứng suất trước :fpy = 0.9 x fpu = 0.9x 1860 = 1674 MPa

+ Môđun đàn hồi của thép ứng suất trước :Ep = 197000 MPa

+ Sử dụng thép có độ tự chùng thấp của hãng VSL : Tiêu chuẩn ASTM A416 Grade270+ Ứng suất trong thép khi kích :

fpi = 0.75 x fpu = 0.75 x 1860 = 1395 MPa+ Ứng suất trong thép sau các mất mát trong giai đoạn sử dụng :

0.8 x fy = 0.8 x 1674 = 1339.2 MPa1.5.1.2 . Cốt thép thường :+ Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh :

fy = 400 MPa+ Môđun đàn hồi : Es = 200000 MPa

1.5.2. Bêtông :Tỷ trọng của bêtông : Cường độ chịu nén của bêtông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ứng suất trước :

Muđun đàn hồi của bêtông dầm :



Ec = 0.043 x Muđun đàn hồi của bêtông dầm lúc căng kéo :

Eci = 0.85x Ec = 0.85 x 33994.48 = 28895.31 MPaHệ số quy đổi hình khối ứng suất ( 22TCN272-05 mục 5.7.2.2 )

Cường độ chịu kéo khi uốn ( 22TCN272-05 mục 5.4.2.6 )Fr = 0.63 x MPa

1.6. CHỌN VÀ VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ÚNG LỰC :1.6.1 . Chọn số lượng cáp dự ứng lực :Giới hạn ứng suất kéo trong bêtông tại thớ dưới ở TTGH sử dụng ( theo 22TCN272-05 mục 5.9.4.4.2-1 )

0.5 x 3.162 MPa Trị số nhỏ nhất của lực kéo trước Fp để đảm bảo ứng suất kéo thớ dưới không

vượt quá giới hạn ứng suất :

Trong đó :I : là mômen quán tính của mặt cắt tính đổi tại tiết diện giữa nhịp .Yd: khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ dưới của mặt cắt tính đổi .Ta giả

thiết lấy mặt cắt không có cốt thép .Ag : diện tích nguyên của mặt cắt tính đổi tại tiết diện giữa nhịp .

80

20

60

2015

160

20

20

30

108

Ta có : Ag =0.6x0.2+(0.2+0.6)x0.2x0.5+0.2x0.87+(0.2+0.8)x0.1x0.5+0.15x0.8

+0.08x0.6=0.592m2=5920cm2

Mô men tỉnh S0 = 562473cm3



yd = cm

I=31573482cm4

MDC: mômen tại mặt cắt giữa nhịp trong trạng thái sử dụng do tĩnh tải giai đoạn I và II gây ra : MDC = 2629.54 KN.m

M LL+IM : Mômen do hoạt tải + xung kích tại mặt cắt giữa nhịp trong TTGH sử dụng gây ra : M LL+IM =1839.66 KNm

Gỉa định cách từ đáy dầm đến trọng tâm cốt thép DUWL là a=200mm ,suy ra độ lệch tâm e=yd-a=95.01-20=75.01cm

Thay các giá trị vừa tìm được vào biểu thức trên ta có Fp 3654.81KNTheo TCN5.9.3-1 giới hạn ứng suất cho các bó thép dự ứng lực ở TTGH

sử dụng sau toàn bộ mất mát là : 0.8fpu = 0.8x 1674 = 1004.4MPa=1.0044KN/mm2

Suy ra :Aps = mm2

1.6.2 . Bố trí cốt thép trong dầm :Diện tích thép dư ứng lực trong dầm: Aps= 3638.8mm2

Ta dùng tao thép D=15.2mm có diện tích một tao là 140mm2

Kích thước của ống bọc cáp là 1400mm2

Số tao cáp cần thiết là :n= =25.99 tao

Ta chọn số tao cáp là n=35 .Ta chọn mỗi bó gồm 5tao vậy số bó cần bố trí là 7 bó.Ta bố trí các bó cáp trong bầu dầm như hình vẽ dưới đây :

12 20 20 12

1016

1080

20

160

2020

6480

12 20 20 12

Mặt cắt giữa nhịp Mặt cắt đầu dầm

Ta bố trí cáp DƯL trong tiết diện ngang và chính diện dầm như sau:Chọn đường cong trục bó cáp dạng đường cong gãy khúc có vuốt tròn.



+ Trước tiên chọn vị trí neo ở đầu dầm là C+ Chọn vị trí điểm gãy của đường trục đó là B. Xác định được t2+ Nối hai điểm BC, suy ra vị trí điểm A cũng tức là biết h.+ Quyết định bán kính vuốt cong R (hoặc đoạn t) rồi suy ra t (hoặc R) theo các công thức sau:

+ Chiều dài cung tròn

+ Tung độ tại mặt cắt cách gối một khoảng x là: (phần nghiêng bó cáp) và (đối với phần cung tròn)

BẢNG ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC BÓ CÁP :

Bó cáp số 1 2 3h (m) 1.2 1 0.8l (m) 9.3 7.3 5.3 ( độ) 7.35 7.8 8.584

/2 ( độ) 3.675 3.9 4.292R (m) 60 50 40t (m) 3.854 3.41 3.002d (m) 7.639 6.803 5.99

Bảng tung độ bó cáp theo chiều dài nhịp :

Số hiệu bó

a(m) Vị trí mặt cắt x

Điểm uốn

R (m) t (m) y (m) y+a (m)



(m) B (m)

1

0.3 14 9.3 60 3.854 0 0.30.3 10.5 9.3 60 3.854 0 0.30.3 7 9.3 60 3.854 0.297 0.5970.3 3.5 9.3 60 3.854 0.748 1.0480.3 1.1 9.3 60 3.854 1.058 1.3580.3 0.3 9.3 60 3.854 1.16 1.46

2

0.2 14 7.3 50 3.41 0 0.20.2 10.5 7.3 50 3.41 0 0.20.2 7 7.3 50 3.41 0.04 0.240.2 3.5 7.3 50 3.41 0.52 0.720.2 1.1 7.3 50 3.41 0.849 1.0490.2 0.3 7.3 50 3.41 0.96 1.16

3

0.1 14 5.3 40 3.002 0 0.10.1 10.5 5.3 40 3.002 0 0.10.1 7 5.3 40 3.002 0 0.10.1 3.5 5.3 40 3.002 0.273 0.3730.1 1.1 5.3 40 3.002 0.634 0.7340.1 0.3 5.3 40 3.002 0.755 0.855

Với a là khoảng cách từ tâm bó cáp đến mép dưới dầm :

Toạ độ trọng tâm các bó cáp DƯL tại các tiết diện tính từ đáy dầm:

Mặt cắt Trọng tâm của các bó so với đáy dầm api (m) TT các bó1 2 3 4-4 5-5 ap( m)

14 0.3 0.2 0.1 0.2 0.1 0.1710.5 0.3 0.2 0.1 0.2 0.1 0.17

7 0.597 0.24 0.1 0.2 0.1 0.223.5 1.048 0.72 0.373 0.2 0.1 0.3921.1 1.358 1.049 0.734 0.2 0.1 0.5340.3 1.46 1.16 0.855 0.2 0.1 0.582

1.6.3. Tính các đặc trưng hình học của mặt cắt tính đổi :1.6.3.1 . Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn I ( trước khi

bơm vữa)Trong thời gian kéo căng cốt thép, mặt cắt dầm chịu lực là mặt cắt giảm yếu bởi các lỗ chứa các bó cáp dự ứng lực.



Trục trung hoà trong giai đoạn 1 là trục I-I :Diện tích mặt cắt bị giảm yếu :

A0 = h x b + b2 x h2 + b1 x h1 - Alỗ ( Alỗ =35x140=49cm2)Mômen tĩnh đối với mép dưới của tiết diện :

Sx = bxhx(h+h1/2)+b1xh12/2+b1xh2x(h+h1+h2/2)-Alôxap

Khoảng cách từ trục O-O của mặt cắt đến mép trên và mép dưới :

:

Mômen quán tính tính đổi có xét đến giảm yếu :Io =

Ta có bảng sau :

ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN IMặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

ap(cm) 17 17 22 39.2 53.4 58.2A0(cm2) 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4Sx(cm3) 484353.4 484353.4 484108.4 483265.6 482569.8 482334.6

113.4 113.4 113.34 113.14 112.98 112.92

46.6 46.6 46.66 46.86 47.02 47.08

I0(cm4) 23177789.2 23177789.2 23107862.4 22889261.6 22733437 22683077

1.6.3.2 : Đặc trưng hinh học tiết diện trong giai đoạn 2:Trục trung hoà trong giai đoạn 2 là trục II-II :Hệ số tính đổi tuef thép sang bê tông :



n=

Với mặt cắt giữa nhịp :Xác định Atd :Diện tích mặt cắt tính đổi Atd= A0+n x Aps

Xác định Std :mômen tĩnh mặt cắt tính đổi .Trọng tâm các bó cốt thép ap (mm) : Std = Sx+n x Apsx ap

Xác định : Mômen tĩnh mặt cắt tính đổi

Xác định : Mômen tĩnh mặt cắt tính đổi Xác định Itd : mômen tĩnh mặt cắt tính đổi

Itd = I0 + n x Aps xKết quả tính toán thể hiện ở bảng sau :

ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC GIAI ĐOẠN IIMặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

n 5.795 5.795 5.795 5.795 5.795 5.795ap (cm) 17 17 22 39.2 53.4 58.2A0(cm2) 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4Atd(cm2) 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36Std(cm2) 489180.64 489180.64 490355.41 494396.64 497732.997 498860.78

(cm) 107.39 107.39 107.64 108.53 109.26 109.51

52.61 52.61 52.36 51.47 50.74 50.49

Itd(cm4) 23537865 23537865 23369592 22932012 22735446 22699957

1.7 .TÍNH MẶT CẮT ỨNG SUẤT : Tính mất mát ứng suất trước trong kết cấu căng sau được xác định theo (22 TCN 272-05: 5.9.5.7)

Trong đó:

: mất mát do ma sát (MPa) : mất mát do thiết bị neo (MPa)



: mất mát do co ngắn đàn hồi(MPa)

: mất mát do co ngót (MPa) : mất mát do từ biến của bê tông (MPa) : mất mát do tự chùng của cốt thép DƯL (MPa)

1.7.1 .Do ma sát : Mất mát do ma sát giữa các bó thép ứng suất và ống bọc được tính theo công thức:

Trong đó: fPj: ứng suất trong bó thép ứng suất trước tại thời điểm kích, giả định fpj=0,75.fpu=1395MPa.X:chiều dài bó thép ứng suất trước từ đầu kích đến điểm đang xét (mm).K: hệ số ma sát lắc lấy theo bảng 5.9.5.2.2b-1.(K=6.6x )μ: hệ số ma sát lấy theo bảng 5.9.5.2.2b-1.(μ=0.15)

: tổng giá trị tuyệt đối thay đổi góc của đường cáp ứng suất trước từ đầu kích gần nhất đến điểm đang xét.

KẾT QUẢ ĐƯỢC THỂ HIỆN Ở BẢNG SAU

Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối 0.8m

Gối

BÓ 1

Khoảng cách tính từ điểm đặt kích

(mm)

14000 10500 7000 3500 1100 300

X (mm) 14028.9 10528.9 7028.9 3528.9 1128.9 328.9(rađian) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13

KX+ 0.03 0.026 0.024 0.022 0.02 0.021- 0.03 0.026 0.024 0.022 0.02 0.02

fpi(MPa) 1395 1395 1395 1395 1395 1395

(MPa)41.85 36.27 33.48 30.69 27.9 27.9

BÓ 2


(mm)

14000 10500 7000 3500 1100 300

X (mm) 14017.49 10517.49

7017.49 3517.49 1117.49 317.49

(rađian) 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14KX+ 0.03 0.028 0.026 0.023 0.022 0.02

1- 0.03 0.028 0.026 0.023 0.022 0.02fpi(MPa) 1395 1395 1395 1395 1395 1395

41.85 39.06 36.27 32.1 30.69 27.9



(MPa)

BÓ 3


(mm)

14000 10500 7000 3500 1100 300

X (mm) 14008.93 10508.93

7008.93 3508.93 1108.93 308.93

(rađian) 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15KX+ 0.032 0.03 0.027 0.025 0.023 0.023

1- 0.032 0.03 0.027 0.025 0.023 0.023fpi(MPa) 1395 1395 1395 1395 1395 1395

(MPa)44.64 41.85 37.67 34.88 32.1 32.1

BÓ4-45-5


(mm)

14000 10500 7000 3500 1100 300

X (mm) 14000 10500 7000 3500 1100 300(rađian) 0 0 0 0 0 0

KX+ 0.01 0.007 0.005 0.002 0.001 01- 0.01 0.007 0.005 0.002 0.001 0

fpi(MPa) 1395 1395 1395 1395 1395 1395

(MPa)13.95 9.765 6.975 2.97 1.395 0

TỔNG HỢP

Mặt cắt L/2 3L/.8 L/4 L/8 Cách gối 0.8m

Gối

BÓ 1 41.85 36.27 33.48 30.69 27.9 27.9BÓ 2 41.85 39.06 36.27 32.1 30.69 27.9BÓ 3 44.64 41.85 37.67 34.88 32.1 32.1

BÓ 4-4 13.95 9.765 6.975 2.97 1.395 0BÓ 5-5 13.95 9.765 6.975 2.97 1.395 0Tổng 156.24 136.74 121.37 103.61 93.48 87.9

1.7.2 . Do thiết bị neo : Mất mát do thiết bị neo tính theo công thức sau:

Trong đó: :Tổng biến dạng của neo và bê tông dưới neo, lấy bằng 2 mm. L: Chiều dài trung bình của bó cáp, L=42049 mm. E: mô đun đàn hồi của thép, E=197000 Mpa.



Bó cáp số 1 2 3 4-4 5-52 2 2 2 2

E (Mpa) 197000 197000 197000 197000 197000L (mm) 28057.8 28034.98 28017.86 28000 28000

(MPa) 14.04 14.05 14.06 14.07 14.07

1.7.3 :Do co ngắn đàn hồi :Mất mát do co ngắn đàn hồi về bản chất là khi căng bó sau gây ra mất mát cho bó trước (các đặc trưng hình học sẽ được tính cho giai đoạn 2):

Trong đó:N: số lượng các bó cáp dự ứng lực giống nhauEP: mô đun đàn hồi của thép DƯL (MPa)Eci: mô đun đàn hồi của bê tông lúc truyền lực: f’ci=0,75.f’c = 41,25 (MPa)

Eci=0,043 25001.5 =34522 MPa

fcgp: tổng ứng suất bê tông ở trọng tâm các bó thép dự ứng lực do lực dự ứng lực sau khi kích và tự trọng của cấu kiện ở các mặt cắt mô men max (MPa). Đối với kết cấu kéo sau với các bó cáp được dính bám lấy tại mặt cắt giữa nhịp.

F: lực nén trong bê tông do ứng suất trước gây ra tại thời điểm sau kích, tức là đã xảy ra do ma sát và tụt neo.

e: độ lệch tâm của trọng tâm các bó thép so với trục trung hoà của tiết diệnAPS: tổng diện tích của các bó cáp ứng suất trướcA: diện tích mặt cắt ngang dầm MTTBT: mô men do trọng lượng bản thân dầm

KẾT QUẢ LỰC NÉN BÊTÔNG :Mặt cắt L/2 3L/.8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

fpj(MPa) 1395 1395 1395 1395 1395 1395

∆fpF(MPa) 156.24 136.74 121.37 103.61 93.48 87.9

∆fpA(MPa) 14.04 14.05 14.06 14.07 14.07 14.07

APS(cm2) 4900 4900 4900 4900 4900 4900

F(KN) 6001.128 6096.629 6171.893 6258.868 6308.505 6335.847

A(cm2) 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36 4555.36



e(cm) 90.39 90.39 85.64 69.33 55.86 51.31

I(cm4) 23537865 23537865 23369592 22932012 22735446 22699957

MTTBT(KN.cm) 154094 144421 115626 67419 17546 0

fcgp(KN/cm2) 2.81 2.9 2.868 2.482 2.207 2.126

fcgp(MPa) 28.1 29 28.68 24.82 22.07 21.26

Ep/Eci 5.71 5.71 5.71 5.71 5.71 5.71

N 7 7 7 7 7 7

∆fpES(MPa) 137.53 141.93 140.37 121.48 108.02 104.05

1.7.4. Do co ngót : Mất mát do co ngót bê tông trong cấu kiện kéo sau được xác định

theo công thức : ∆fpSR=93 – 0,85.H (22 TCN 272-05: 5.9.5.4.2-2)

Trong đó: H là độ ẩm tương đối của môi trường, lấy trung bình hằng năm(%). Ở đây ta lấy H=85%. Vậy: ∆fpSR=93 – 0,85 85=20,75(MPa)

1.7.5 : Do từ biến của bêtông :Mất mát dự ứng suất do từ biến có thể lấy bằng:

∆fpCR=12 fcgp – 0,7 ∆fcdp≥0 (22 TCN 272-05: 5.9.5.4.3-1)Trong đó:fcgp: ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực lúc truyền lực (MPa)∆fcdp: thay đổi ứng suất bê tông tại trọng tâm thép dự ứng lực do tải trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện dự ứng lực. Giá trị ∆fcdp cần được tính ở cùng mặt cắt hoặc các mặt cắt được tính fcgp (MPa). Như vậy ∆fcdp là thay đổi ứng suất do tĩnh tải giai đoạn hai gây ra :


Gối

fcgp(MPa) 28.1 29 28.68 24.82 22.07 21.26M DC2+DW(KNcm) 262954 246447 197311 115048 29942 0

e(cm) 90.39 90.39 85.64 69.33 55.86 51.31

I(cm4) 23537865 23537865 23369592 22932012 22735446 22699957

∆fcdp(MPa) 10.1 9.46 7.23 3.48 0.74 0

∆fpCR(MPa) 266.5 281.78 293.55 273.48 259.66 255.12

1.7.6 : Do tự chùng của cáp DƯL:



1.7.6.1 :Tại lúc truyền lực :Sử dụng các tao thép có độ chùng thấp nên mất mát do dão lúc truyền lực được

tính theo công thức:

(22 TCN 272-05: 5.9.5.4.4b-2)

Trong đó:t: thời gian từ lúc tạo ứng suất trước đến lúc truyền lực, t=5 ngàyfpj: ứng suất ban đầu trong bó thép vào cuối lúc kéo (MPa)

fpj= 0,75fpu - ∆fpES - ∆fpF - ∆fpA (MPa)fpy: cường độ chảy quy định của thép dự ứng lực (MPa)


Gối

fpu(MPa) 1860 1860 1860 1860 1860 1860∆fpES (MPa) 137.53 141.93 140.37 121.48 108.02 104.05∆fpF (MPa) 156.24 136.74 121.37 103.61 93.48 87.9∆fpA (MPa) 14.04 14.05 14.06 14.07 14.07 14.07

fpj(MPa) 1087.19 1102.28 1119.2 1155.84 1179.43 1188.98fpy(MPa) 1674 1674 1674 1674 1674 1674

∆fpR1(MPa) 4.31 14.31 15.88 19.43 21.82 22.81

1.7.6.2 : Sau khi truyền lực : Đối với cấu kiện căng sau và thép dự ứng lực có độ chùng thấp phù hợp với

AASHTO M 203M(ASTM A416) mất mát do dão thép tính bằng:


Gối

∆fpF (MPa) 156.24 136.74 121.37 103.61 93.48 87.9∆fpES (MPa) 137.53 141.93 140.37 121.48 108.02 104.05∆fpSR(MPa) 21 21 21 21 21 21∆fpCR(MPa) 266.5 281.78 293.55 273.48 259.66 255.12

∆fpR2(MPa) 6.42 6.11 5.24 2.71 3.19 4.44



1.7.7 : Tổng hợp các mất mát ứng suất :TỔNG HỢP


Gối

∆fpF (MPa) 156.24 136.74 121.37 103.61 93.48 87.9∆fpA (MPa) 14.04 14.05 14.06 14.07 14.07 14.07∆fpES (MPa) 137.53 141.93 140.37 121.48 108.02 104.05∆fpSR(MPa) 21 21 21 21 21 21∆fpCR(MPa) 266.5 281.78 293.55 273.48 259.66 255.12

∆fpR1(MPa) 4.31 14.31 15.88 19.43 21.82 22.81∆fpR2(MPa) 6.42 6.11 5.24 2.71 3.19 4.44∆fpT(MPa) 606.04 615.92 610.47 555.78 499.42 509.39

1.8 : KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ I:Trạng thái giới hạn cường độ phải được xem xét đến để đảm bảo cường độ và

sự ổn định về cả cục bộ và toàn thể được dự phòng để chịu dược các tổ hợp tải trọng quantrọng theo thống kê được định ra để cầu chịu được trong tuổi thọ thiết kế của nó :

1.8.1 :Kiểm toán cường độ uốn :Công thức kiểm toán đối với TTGH cường độ I :

Mu Mômen quán tính Mu TTGH cường độ I :

Mu Kết quả Mu của dầm giữa được tông kết trong mục trên Sức khấng uốn tính toán :

Mr = Trong đó :

là Hệ số sức kháng, = 1,0 đối với kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực (22TCN272-05 mục 5.5.4.2.1)

Mn là sức kháng uốn danh định (tính toán sức kháng uốn danh định phân bố ứng suất theo hình chữ nhật 22TCN272-05 mục 5.7.2.2)

Quan hệ tự nhiên giữa ứng suất bêtông chịu nén và có thể coi như một hình chữ nhật tương đương bằng 0.85x phân bố trên một giới hạn bởi mặt ngoài chịu nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hoà cách thớ chịu nén ngoài cùng một khoảng cách a = . Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trung hoà . Hệ số

đối với bêtông có cường độ không lớn hơn 28 MPa , với bêtông có cường độ lớn



hơn 28MPa ,hệ số giảm theo tỷ lệ 0.05 cho từng 7MPa vượt quá 28 MPa nhưng không nhỏ hơn trị số 0.65 .

Với bêtông có cường độ chịu nén khi uốn thì hệ số là

Sức kháng uốn danh định theo 22TCN272-05 mục 5.7.3.2.2.1 ta có :

Ta bỏ qua cốt thép thường ở thớ chịu nén và thớ chịu kéo nên công thức được viết lại như sau:

Trong đó :Aps: Diện tích thép DƯL , Aps =4900 (mm2).

fpu: cường độ chịu kéo quy định của cốt thép dự ứng lực(MPa).fpu = 1860(MPa)fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh định (Mpa).

Với :

Ứng suất trung bình trong tao cáp có thể lấy như sau :

dp: Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL (mm).dp = 1600-170=1430mm

As: Diện tích cốt thép chịu kéo không DƯL (mm2).có thể chọn As = 0 fy: Giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu kéo không DƯL (Mpa).

fpy = 0.9 x fpu (22TCN272-05 mục 5.4.4.1-1)

Sau khi tính được c , nếu c < hf tức trục trung hoà đi qua cánh . Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chư nhật . Theo 22TCN272-05 mục 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h > c xác định theo phương trình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trính trên trong đó phải thay b bằng bf

Công thức xác định được viết lại :



ds: Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không DƯL (mm).

A's: Diện tích cốt thép chịu nén không DƯL (mm2) A's=0hf: Chiều dày bản cánh chịu nén 200mm

bw: Chiều dày của bản bụng hoặc đường kính của tiết diện tròn (mm) b: Bề rộng mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

+ Xét tại mặt cắt giữa nhịp :

Thay số vào ta có : c = <hf = 200

Trục trung hoà đi qua cánh dầm :

=1860x(1-0.28x ) = 1195.2 MPa

a = 0.76 x 183.92 = 139.78mmMn = 4900x1860(1430– 139.78/2 )+0.85 x 0.76 x 40 x (1850-200)x200

x (139.78/2 – 200/2) = 12386.64 KNmMr = = 1 x 12386.64 = 12386.64 KNm > Mu = 7293.63 KNm

(Mô men lớn nhất theo TTGH cường độ I là MuCDI=7293.63 KNm )

Vậy tiết diện đã chọn thoã mãn về cường độ .Tính toán tương tự đối với các mặt cắt còn lại ta có bảng sau :


ap(mm) 170 170 220 392 534dp(mm) 1430 1430 1380 1208 1066c(mm) 183.92 183.92 183.55 182.58 181.56

fps(MPa) 1195.2 1195.2 1790.73 1781.29 1771.29a(mm) 139.78 139.78 139.5 138.76 137.99

Mn(KN.m) 12386.64 12386.64 11544.68 10116.3 8822.32Mr(KN.m) 12386.64 12386.64 11544.68 10116.3 8822.32Mu(KN.m) 7293.63 6759.12 5572.62 3273.1 854.99Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

1.8.2.Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước: - Lượng cốt thép tối đa (22 TCN 272-05: 5.7.3.3.1)Hàm lượng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải được giới hạn sao cho:

(22 TCN 272-05: 5.7.3.3.1-1)

Trong đó: c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà (mm)de: khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo(mm)



(22 TCN 272-05: 5.7.3.3.1-2)

Ta bỏ qua cốt thép thường khi đó: de=dp=1430 mm; c=183.92mm

Kết luận: Mặt cắt giữa nhịp thoả mãn hàm lượng cốt thép tối đaMặt cắt L/2 3L/.8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mc(mm) 183.92 183.92 183.55 182.58 181.56dp(mm) 1430 1430 1380 1208 1066

c/dp 0.129 0.129 0.133 0.151 0.170.42 0.42 0.42 0.42 0.42

Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

- Lượng cốt thép tối thiểu (22 TCN 272-05: 5.7.3.3.2)Trừ khi có qui định khác, còn ở bất kỳ một mặt cắt nào đó của cấu kiện chịu uốn, lượng cốt thép thường và cốt thép dự ứng lực phải đủ để phát triển sức kháng uốn tính toán M r

được thể hiện bằng biểu thức sau đây:Mr>min(1,2Mcr; 1,33Mu)

Trong đó:Mcr: sức kháng nứt được xác định trên cơ sở phân bố ứng suất đàn hồi và cường độ chịu kéo khi uốn, fr(TCN 5.4.2.6):

Trong trạng thái giới hạn , sử dụng ứng suất kéo trong bê tông ở đáy dầm do các loại tải trọng là :

f=

Trong đó :Pj=Aps(0.8xfpy- ) : MPa.mm2

Thay vào ta được : f = 0.72Như vậy Mcr là mômen gây thêm cho dầm để ứng suất phía dưới của bê tông dầm đạt đến ứng suất kéo :

Đối với vị trí giữa nhịp ta có :

Mcr = (3.948-0.72)x =7154.07 KN.m



Vậy Min(1.2Mcr:1.33Mu)=Min(8584.89;9700.53)=9700.53 KN.m


Mdc 198201 185759 148723 86717 22569(cm) 107.39 107.39 107.64 108.53 109.26

Itd (cm4) 23537865 23537865 23369592 22932012 22735446Aps 4900 4900 4900 4900 4900

0.8fpy 1339 1339 1339 1339 1339mất mát 372.251 379.325 384.463 436.29 482.641

Pj(MPa.cm2) 47370.7 47024.08 46772.31 44232.79 41961.59A0(cm2) 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4

e(cm) 90.39 90.39 85.64 69.33 55.86(cm) 113.4 113.4 113.34 113.14 112.98

Io(cm4) 23177789.2 23177789.2 23107862.4 22889261.6 22733437Mttbt(KN.cm) 154094 144421 115626 67419 17546

f(MPa) 0.72 0.685 0.623 0.514 0.438fr(MPa) 3.984 3.984 3.984 3.984 3.984

fr-f(MPa) 3.264 3.299 3.361 3.47 3.546Mcr(KN.m) 71540.07 72307.86 72970.27 73319.9 73787.2

Mu 7293.63 6759.12 5572.62 3273.1 854.991.2Mcr 85848.08 86769.43 87564.32 87983.88 88544.641.33Mu 9700.53 8989.63 7411.59 4353.23 1137.14

Min(1.2Mcr;1.33Mu) 9700.53 8989.63 7411.59 4353.23 1137.14Mr 12386.64 12386.64 11544.68 10116.3 8822.32

Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt



1.8.3 : Tính cốt đai và kiểm toán cắt ở TTGH cường độ I :*Xác định sức kháng cắt danh định:(TCN 5.8.3.3)Công thức tính sức kháng cắt:

Vr=Φ Vn

Trong đó:Φ: Hệ số sức kháng quy định trong TCN 5.5.4.2, Φ=0,9Vn: sức kháng cắt danh định quy định theo TCN 5.8.3.3Sức kháng cắt danh định, Vn, phải được xác định bằng trị số nhỏ hơn của:

Vn=Vc + Vs + Vp Vn=0,25 f’c bv dv +Vp

Sức kháng cắt có thể chia thành:- sức kháng cắt do ứng suất kéo trong bê tông:

- sức kháng cắt do cốt thép chịu cắt:

Trong đó:bv:bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong chiều cao dv được xác định trong Điều 5.8.2.7(mm)dv: chiều cao chịu cắt hữu hiệu được xác định trong Điều 5.8.2.7 (mm)s: cự ly cốt thép đai (mm)β: chỉ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo truyền lực kéo được quy định trong Điều 5.8.3.4 chọn β = 6θ: góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong Điều 5.8.3.4( độ) chọn trung bình 30 độAv: diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm) Av = 2x3.14x1.22/4=226 mm2

- Sức kháng cắt danh định do thành phần dự ứng lực thẳng đứng với ứng suất trong tao cáp sau khi trừ đi mất mát:Vp=F.sinα ( α là góc hợp bởi phương nằm ngang và hướng cáp).Mặt cắt gối là mặt cắt có lực cắt lớn nhất, do đó ta xác định dv theo mặt căt này:

fy = 420 MPa giới hạn chảy tối thiểu quy định của thanh cốt thép Bảng tính dv theo yêu cầu :


Gối

dp(mm) 1430 1430 1380 1208 1066 1018a(mm) 170 170 220 392 534 582

dp-a/2(mm) 1345 1345 1270 1012 799 7270.9dp(mm) 1287 1287 1242 1087.2 959.4 916.2

0.72h 1152 1152 1152 1152 1152 1152dv(mm) 1345 1345 1270 1152 1152 1152bv(cm) 200 200 200 200 200 200



S : cự li cốt thép đai (mm)Cự li cốt thép ngang không được vượt quá trị số sau :Nếu Vtt <0.1. .bv.dv Suy ra s 0.8dv 600 mm(22TCN272-05 mục 5.8.2.7-1)Nếu Vtt>0.1. .bv.dv Suy ra s 0.4dv 300 mm(22TCN272-05 mục 5.8.2.7-2)

Bảng xác định Vs , Vc , Vp trên chiều dài dầm :Mặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

Aps(mm) 4900 4900 4900 4900 4900 4900fp 966.75 959.68 954.54 902.71 856.36 763.52

Bó 1(sin ) 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13Bó 2(sin ) 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14Bó 3(sin ) 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15Tổng (sin ) 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42

Vp(KN) 751.495 768.321 854.25 873.62 878.81 902.23S(mm) 300 300 150 150 100 100

Độ 30 30 30 30 30 30Vs (KN) 737.09 737.09 1391.98 1262.64 1893.96 1893.96

β 6 6 6 6 6 6Vc(KN) 2745.4 2745.4 2592.3 2351.45 2351.45 2351.45

BẢNG DUYỆT CƯỜNG ĐỘ CHỊU CẮT CỐT ĐAIMặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

Vp(KN) 751.495 768.321 854.25 873.62 878.81 902.23Vc(KN) 2745.4 2745.4 2592.3 2351.45 2351.45 2351.45Vs(KN) 737.09 737.09 1391.98 1262.64 1893.96 1893.96

0.25.fc.bv.dv 2690 2690 2540 2304 2304 2304Vn1 4233.985 4250.81 4838.53 4487.71 3420.22 5146.64Vn2 3441.495 3458.321 3394.25 3177.62 3182.81 3206.23

Vr=0.9.Min(Vn1;Vn2) 3096.45 3112.49 3054.83 2859.86 2864.53 2885.61V(KN) 242.53 462.385 684.59 923.153 1101.49 1155.89



Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

Vậy ta có bảng bố trí cốt đai chịu lực cắt theo bảng dưới đây :Khoảng cách L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối 0.8m GốiS(mm) 300 300 150 150 100 100

1.9 : Kiểm toán dầm theo trang thái sử dụng :Các vấn đề phải kiểm tra theo TTGH sử dụng của bê tông ƯST trong bê tông (22TCN272-05 mục 5.9.4 ),biến dạng ( độ võng )

1.9.1 . Các giới hạn ứng suất trong bê tông :Ứng suất bê tông được tính ở TTGH sử dụng .Các giới hạn đối với các mức ứng suất trong bê tông khi tính toán cường độ bê tông yêu cầu (22TCN272-05 mục 5.9.4) là :+ Lực căng kéo :

Giới hạn ứng suất kéo :0.25x ta chọn 1.38MPa

Vậy giới hạn ứng suất kéo 1.38 MPa (22TCN272-05 mục 5.9.4.1.2-1)fDC1+fPS1 <1.38 MPa

Giới hạn ứng suất nén :0.55xfDC1+fPS1 >-20.4MPa

+ Lúc khai thác sau các mất mát :Giới hạn ứng suất kéo trong bê tông là :

0.5xfDC1+fDW+fLL+IM+fDN+fPSF

Giới hạn ứng suất nén trong bê tông (22TCN272-05 mục 5.9.4.2.1-1)Do DƯL và các tải trọng thường xuyên :0.45x =0.45x40=18MPaDo tổng DƯL hữu hiệu tải trọng thường xuyên ,các tải trọng nhất

thời và tải trọng tác dụng khi vận chuyển và bóc xếp :0.6x = 0.6x40=24MPafDC1+fDW+fLL+IM+fDN+fPSF

1.9.2. Tính toán các ứng suất mép trên (nén là âm)1.9.2.1 .Xét lúc căng kéo :

Ứng suất do dự ứng lực :

Do tự trọng tâm bản thân :

Trong đó : Pi=Apa x (0.8xfpu - ) với f mất mát = 1.9.2.2 .Xét lúc khai thác :





Trong đó : Pi=Apa x (0.8xfpu - ) với f mất mát =

Do tĩnh tải giai đoạn I :

Trong đó : MDC Mômen do tĩnh tải giai đoạn I

Do tĩnh tải giai đoạn II :

Trong đó : MDC mômen do tĩnh tải do dầm chủ và dầm ngang MDW mômen do tĩnh tải các lớp phủ

Do hoạt tải :

1.9.3 : Tính toán các ứng suất mép dưới ( nén là âm):1.9.3.1 : Xét lúc căng kéo :



Trong đó : Pi=Apa x (0.8xfpu - ) với f mất mát = 1.9.2.2 .Xét lúc khai thác :



Trong đó : Pi=Aps x (0.8xfpu - ) với f mất mát =

Do tĩnh tải giai đoạn I :

Trong đó : MDC Mômen do tĩnh tải giai đoạn I

Do tĩnh tải giai đoạn II :

Trong đó : MDC mômen do tĩnh tải do dầm chủ và dầm ngang MDW mômen do tĩnh tải các lớp phủ



Do hoạt tải :

GIAI ĐOẠN CĂNG KÉOMặt cắt L/2 3L/8 L/4 L/8 Cách gối

0.8mGối

Pj 5782.93 5856.87 5939.78 6119.32 6234.91 6727.112e 90.39 90.39 85.64 69.33 55.86 51.31

Mttbt 154094 144421 115626 67419 17546 046.6 46.6 46.66 46.86 47.02 47.08

113.4 113.4 113.34 113.14 112.98 112.92

I1 23177789.2 23177789.2 23107862.4 22889261.6 22733437 22683077Ao 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4fdul -0.303 -0.3 -0.363 -0.564 -0.74 -0.859fttbt -0.31 -0.29 -0.234 -0.138 -0.363 0f 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38

f thớ trên -0.613 -0.59 -0.597 -0.702 -1.103 -0.859Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

fdul -2.41 -2.44 -2.418 -2.3 -2.18 -2.29fttbt 0.75 0.71 0.567 0.33 0.087 0f -20.4 -20.4 -20.4 -20.4 -20.4 -20.4

f thớ dưới -1.66 -1.73 -1.851 -1.97 -2.093 -2.29Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt



LÚC KHAI THÁC :GIAI ĐOẠN KHAI THÁC


Gối

Pj 4321.6 4273.192 4299.897 4567.88 4844.04 4795.19e 90.39 90.39 85.64 69.33 55.86 51.31

Mttbt 154094 144421 115626 67419 17546 0MDC2 23452.34 25482.62 21564.61 19842.38 8152.84 0MDW 64753 60688 48588 28331 7373 0

M LL+IM 183966 166350 142391 84386 22142 046.6 46.6 46.66 46.86 47.02 47.08

52.61 52.61 52.36 51.47 50.74 50.49

113.4 113.4 113.34 113.14 112.98 112.92

107.39 107.39 107.64 108.53 109.26 109.51

A0 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4 4271.4I0 23177789.2 23177789.2 23107862.4 22889261.6 22733437 22683077I2 23537865 23537865 23369592 22932012 22735446 22699957fdul -0.24 -0.22 -0.263 -0.42 -0.57 -0.61fttbt -0.31 -0.29 -0.23 -0.13 -0.04 0

fdcgd2 -0.2 -0.196 -0.16 -0.1 -0.03 0fLL+IM -0.886 -0.8 -0.69 -0.41 -0.11 0

f -24 -24 -24 -24 -24 -24f thớ trên -1.636 -1.506 -1.343 -1.06 -0.75 -0.61

Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạtfdul -2.92 -2.89 -2.81 -2.64 -2.48 -2.35fttbt 0.75 0.71 0.567 0.33 0.087 0

fdcgd2 0.43 0.42 0.344 0.238 0.077 0fLL+IM 0.886 0.8 0.69 0.41 0.11 0

f 3.162 3.162 3.162 3.162 3.162 3.162f thớ dưới -0.854 -0.96 -1.219 -1.662 -2.206 -2.35



Kết luận Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

1.10 : TÍNH ĐỘ VÕNG CẦU :1.10.1:Tính độ võng do dự ứng lực :

ec = 0.91-egiữa dầm

eg= -0.54- e đầu dầm

Với :

EC= 33994.48MPa = 0.34KN/m2 E.I2 =0.34 x 23.538 x 106=8.003.106(KN.m2)

1.10.2 .Tính độ võng do tải trọng thường xuyên :1.10.2.1.Tính độ võng do trọng lượng bản thân dầm :Tiết diện để tính là mặt cắt giảm yếu .I0 = 23177789.2( mm4)Ec = 0.34 KN/m2

Ec x I0 = 23.178 x 0.34 x =7.881. KN.m2

Gdc = 17.81KN/m

1.10.2.2 .Tính độ võng do trọng lượng bản mặt cầu , lớp phủ ,lan can , gờ chắn:

Tiết diện để tính là mặt cắt tính đổi :E.I2= 23.178 x 0.34 x 106= 7.881 x 106 KN.m2

Như vậy độ võng còn dư : 133-16.5-9.5= 77 mm . Vậy đạt yêu cầu 1.10.3 .Tính độ võng tức thời do hoạt tải có xét lực xung kích :

Độ võng tính cho dầm đơn giản : Độ võng do mặt cắt x do lực tập trung P đặt ở đầu dầm

(x < a )

Với x = L/2 ta có :

Độ võng giữa dầm do xe HL93 ( x=13.7 m) để tính toán độ võng ta đặt xe tải rải tại vị trí giữa dầm sao ch bất lợi nhất :



Sơ đồ đặt tải tính độ võng :

940

2740

430 430

13701800

Tiết diện để tính độ võng là toàn bộ mặt cắt ngang cầu :E.I2= 23.178 x 0.34 x 106= 7.881 x 106 KN.m2

Trục 35KN x=13.7m , a = 18 m , b = 9.4 m

Trục 145KN x=13.7m , a = 18 m , b = 9.4 m

Trục 145KN x=13.7m , a = 18 m , b = 9.4 m

Tổng độ võng là :1.65 +7.88 + 13.1 = 22.63 mmĐộ võng ch phép :

22.63 mm <

Vậy độ võng do hoạt tải đạt yêu cầu :


so bo va ky thuat

Documents

Transcript of so bo va ky thuat