- 1. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo PHẦN I.THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG MỞ ĐẦU: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG M1. Đặc điểm của khu vực xây dựng cầu: Khu vực ven sông khá bằng phẳng, mặt cắt ngang sông gần như đối xứng. M.1.1. Địa chất: Địa chất lòng sông tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lòng sông cho thấy có 3 lớp đất . + lớp 1: cát mịn trạng thái chặt vừa dày 4m. + lớp 2: cát pha sét dày 4m . + lớp 3: cát hạt trung. M.1.2. Thuỷ văn: Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy: + Mực nước cao nhất: + 10.0 m + Mực nước thông thuyền: + 7.0 m + Mực nước thấp nhất: + 0.0 m M.1.3. Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công: Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ công việc. Vật liệu địa phương( đá, cát...) có thể tận dụng trong quá trình thi công. M.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật: - Cầu vượt sông cấp IV có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 40m Khẩu độ cầu: L0 = 128 m SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 1
- 2. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Khổ cầu: 7.0 + 2.1,75 (m) - Tải trọng thiết kế: HL93 + tải trọng đoàn người:3 kN/m2 M.3. Xác định cao độ đáy dầm: - Theo điều kiện mực nước cao nhất: H ≥ MNCN + 0,5 m = 10.0+ 0,5 = 10.5( m) - Theo điều kiện mực nước thông thuyền: H ≥ MNTT+ HTT= 7.0+ 6.0 = 13.0 (m) Vậy chọn cao độ đáy dầm: H = 13.0 (m). M.4. Đề xuất các phương án vượt sông: M.4.1. Giải pháp chung về kết cấu: M.4.1.1. Kết cấu nhịp: Do sông cấp IV yêu cầu khẩu độ thông thuyền 40m, nên bố trí nhịp giữa tối thiểu≥40m. M.4.1.2. Mố: Chiều cao đất đắp sau mố nhỏ hơn 10 m, do vậy ta chọn mố chữ U cải tiến M.4.1.3. Trụ: Chiều cao trụ tương đối lớn (lớn hơn 10m), ta dùng trụ đặc thân hẹp, có giật bậc. M.4.1.4. Móng: Điều kiện địa chất lòng sông khá tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sát đài thấp hoặc đài cao M.4.2.Các giải pháp vượt nhịp M.4.2.1. phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lự căng sau(một nhịp 42m+ 3 nhịp 30m). Khẩu độ tính toán: L0 tt = 42+3.30+5.0,05-3.1,4-2.1= 126,05 (m) Kiểm tra điều kiện: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 2
- 3. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 128 128 05 . 126 0 0 0 − = − L L Ltt = 1.52% <5% => Đạt yêu cầu . M.4.2.2. phương án 2: Cầu dàn thép giản đơn ( 3 nhịp 44m ) Ta có : Áp dụng công thức ( 1.1 ) Ltt o = L - 2bm - n.bf Ltt o = 132 +4x0.1 - 2x1 - 2x1,4 = 127.6 (m) Kiểm tra điều kiện: 128 128 6 . 127 0 0 0 − = − L L Ltt = 0.31% <5% => Đạt yêu cầu . SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 3
- 4. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN 1 Thiết kế cầu BTCT dầm giản đơn ứng suất trước Nhịp ( 30m + 42m + 2x30m ) A. Tính toán nhịp 42m I. Xác định mặt cắt ngang cầu : 1. Mặt cắt ngang : Cấu tạo mặt cắt ngang như hình vẽ : 2% 2% L? P BT ATPHAN DÀY 7.5cm L? P B? O V? DÀY 3cm L? P PHÒNG NU? C DÀY 0.5cm L? P T? O MUI LUY? N 2% DÀY TB 5.5cm B? N M? T C? U DÀY 20cm M? T C? T NGANG C? U TL 1:50 1/2 M? T C? T I-I 1/2 M? T C? T II-II 20 30 60 20 10 20 175 350 20 350 20 30 175 190 20 20 20 14 91 10 8 190 20 71 20 91 10 8 190 71 240 115 240 240 240 - Chiều rộng phần xe chạy 7 (m) - Chiều rộng phần người đi bộ 2x1,75 (m) - Bố trí lề người đi bộ cùng mức với mặt đường xe chạy ta dùng vạch sơn phân làn rộng 20 cm. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 4
- 5. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Chiều rộng cột lan can là : 50 cm - Chiều rộng bản mặt cầu xác định : Bmc = 7 + 2x1,75 + 2x0,5 + 2x0,2 = 11,9 (m) 2. Dầm ngang và bản mặt cầu : Dầm ngang được bố trí tại 4 vị trí: hai dầm ngang đầu dầm, hai dầm ngang ở vị trí cách đầu dầm 1/3L. 1.4.1. Dầm ngang giữa nhịp: 149 150 220 169 3.157 m2 Các thông số của dầm ngang này: Chiều cao dầm ngang: Hdng = 1,5 m =1500 mm Bề rộng dầm ngang: bdng = 20 cm = 200 mm Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adng = 3,157 m2 Thể tích một dầm: V1dng= 4.0,2. 3,157 = 2,5256 m3 Thể tích toàn bộ 2dầm ngang kiểu này là : Vdng = 2,5256 x 2= 5.051 (m3 ) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 5
- 6. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.4.2. Dầm ngang tại hai đầu nhịp: 149 169 220 190 3.18 m2 Chiều cao dầm ngang: Hdnd = 1,9 m Chiều rộng dầm ngang : Bdnd = 20 cm Diện tích mặt cắt dọc một dầm ngang : Adnd = 3.18m2 Thể tích một dầm ngang: V1dnd = 4 x 0,2 x 3.18 = 2.544 m3 Thể tích 2 dầm ngang loại này: Vdnd = 2.544 x 2 = 5.088 m3 Tính tổng cộng dầm ngang: Vậy, tổng thể tích 4 dầm ngang: Vdn = Vdng + Vdnd= 5.051 + 5.088 = 10.139 m3 Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là kdn = 2% Suy ra : thể tích cốt thép : Vtdn = kdn.Vdn = 2% x 10.139 = 0.203 m3 Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gt = Vtdn .γt=0,203 x 7,85 =1,592 (T) Thể tích BT trong dầm ngang : Vbtdn = Vdn – Vtdn = 10.139 – 0.203 =9.936 (m3 ) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 6
- 7. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbtdn.γbt= 9.936 x 2,4 =23.846 T Khối lượng toàn bộ dầm ngang: Gdn = Gt + Gbt = 1,592 + 23.846 = 25.438 T 2.2. Bản mặt cầu : 2% 14 91 8 20 1190/2 2.2.1. Chọn kích thước: - Chiều dài trung bình của bản : hf =20 cm - Lớp bêtông nhựa : 7,5cm - Lớp phòng nước : chống thấm từ trên mặt cầu xuống kết cấu bên dưới dày 0,5cm - Lớp đệm : dùng để tạo độ dốc ngang 2%, dày trung bình 5,5cm 2.2.2. Tính toán các thông số sơ bộ : Dung trọng của bêtông ximăng là 2,4 T/m3 . Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3 . Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3 . SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 7
- 8. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.1.5: Tính khối lượng bản mặt cầu: Diện tích bản mặt cầu của nhịp 42m được tính bằng cách sử dụng phần mềm Autocad: A42 bmc = 2.428 (m2 ) Thể tích bản mặt cầu cho nhịp 42 m: Vbmc = 2.428 x 42 = 101.976 (m3 ) Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bản mặt cầu là: kb = 2% Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 101.976 = 2.04 (m3 ) Khối lượng cốt thép trong bản mặt cầu: Gth = Vth .γth = 2.04 x 7,85 =16.014 (T) Thể tích BT trong dầm ngang : Vbt = Vbmc – Vth = 101.976 – 2.04 =99.94 (m3 ) Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 99.94 x 2,4 = 239.856 (T) -Tổng khối lượng bản mặt cầu cho nhịp 42 m: Gbmc = Gbt +Gth = 239.856 + 16.014 =255.87 (T) 1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu:(Tính cho 1m dài cầu) - Khối lượng lớp BT atphan dày 7,5 cm: 0,075 x (7 + 1.75 x 2 + 0,2 x 2) x 2,25 = 1.84 (T/m) - Khối lượng lớp phòng nước dày 0,5 cm: 0,005 x (7 + 1.75 x 2 + 0,2 x 2) x 1,5 = 0.82 (T/m) - Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% với chiều dày trung bình 5,5 cm. 0,055 x (7 + 1.75 x 2 + 0,2 x 2) x 2,4 = 1.439 (T/m) - Tổng khối lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài: 1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m) => tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu của nhịp 42 m sẽ là: Gpmc = 4.099 x 42 = 172.158 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 8 169 1 0 0 8
- 9. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 1.1.4:Tính khối lượng tấm đan BTCT: - Tấm đan nhịp 42m: kích thước của tấm đan 1690x1000x80 Thể tích 1 tấm đan sẽ là: 1.69 x 1 x 0.08 =0.1352 (m3 ). Trọng lượng tấm đan cho 1 nhịp 42 m: 42 x 4 x 0.1352 x 2.4 = 54.513 (T) 1.3. Lan can : Vì không có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả năng chống lại lực va của xe, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ: 10 90 10 20 60 50 30 20 15 +Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu +diện tích phần trụ :At = 25200mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 21 trụ SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 9
- 10. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo +diện tích phần tay vịn :Atv = π 502 =7854 (mm2 ) ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịn bằng chiều dài nhịp 42m. +thể tích bê tông cốt thép của lan can tay vịn: Vlctv =0,3x2x42+0,025x21x2 +0.007854 x2x2x42 = 27.57 (m3 ) +Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm klctv = 1,5 % +Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 27.57 x 1,5% = 0,413 (m3 ) +Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,413 x 7,85 = 3.242 (T) +Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 27.57 – 0,413 =27.157 ( m3 ) +Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γbt= 27.157 x 2,4 = 65.177 (T) +Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glctv = Gbt + Gth = 65.177 + 3.242 = 68.419 (T) 5. Tính toán dầm chủ 5.1 Số dầm chủ : Chọn số dầm chủ là Nb = 5 dầm, khoảng cách cá dầm chủ tính theo công thức sau : S = 38 , 2 5 9 , 11 5 = = bmc (m) Ta chọn khoảng cách giữa các dầm là 2,4m Suy ra : chọn phần cách hẫng Sk = × − = 2 4 4 . 2 9 . 11 1,15 (m) . 5.2 Chiều cao dầm chủ : - Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO : ddc = 0,045 x l =0,045 x 42 =1.89 (m) ta chọn chiều cao của dầm là 1,9 m : Đối với nhịp 42 m chọn dầm chữ I có kích thước như hình vẽ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 10
- 11. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 71 71 8 14 10 35.5 10 20 20 20 25.5 190 71 71 8 14 10 190 1.38 m 0.709 m 2 2 Diện tích dầm chủ tính được bằng cách sử dụng phần mền Autocad. - Thể tích BTCT hai đoạn đầu dầm: 1.38 x 2 x 2 =5.52 m3 . - Thể tích BTCT hai đoạn vút đầu dầm: (1.38 + 0.709)/ 2 x 2 x 2 = 4.178 m3 . - Thể tích BTCT đoạn còn lại: 0,709 x 34 = 24,106 m3 . - Thể tích BTCT cho 1 dầm trên 1 nhịp 42m: 24,106 + 5.52 + 4.178= 33.804 (m3 ). Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3 Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 33.804 x 0,21 = 6.95 (T) - Thể tích của thép trong dầm : 6.95 /7,85 = 0,885 (m3 ) Suy ra thể tích thực của bêtông : 33.804 – 0,885 = 32.199 (m3 ) - Khối lượng của bêtông : 32.199 x 2,4 = 77.277 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 11
- 12. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 77.277 +6.95 = 84.227 (T) => Khối lượng 5 dầm chủ là : 84.227 x 5= 421.135 (T) Vậy tĩnh tải tác động lên cầu của nhịp 42 m: DC = (DCDC + DCDN + DCBMC + DCTD+ DWLCTV)/42 =(421.135+25.438+255.87+54.513+68.419).9,81/42=192.8 KN/m DWII = DWPMC /42 = 172.58 x 9,81/42= 40.3 KN/m B. Tính toán nhịp 30m 1. Tính dầm ngang : - Dầm ngang được bố trí tại vị trí 2 đầu nhịp và giữa nhịp. - Bề dày dầm ngang là 20cm - Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2,4355 (m2 ) - Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2,279 (m2 ) - Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 2,4355 x 0,2 = 0,487 (m3 ) - Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 2,279 x 0,2 = 0,456 (m3 ) => Tổng thể tích dầm ngang :Vdn = (0,487 + 0,456 x 2) x 4 = 5.6 (m3 ) - Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là kdn = 2% - Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kdn.Vdn = 0,02 x 5.6 = 0,112 (m3 ) - Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gth = Vth.γth=0,112 x 7,85 = 0.88 (T) - Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vbt= Vdn–Vth = 5.6 – 0,112 = 5.488 (m3 ) - Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 5.488 x 2,4 =13.17 (T) - Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Gdn = Gbt+Gth = 13.17 +0.88 = 14.05 (T) 2. Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu và lan can tay vịn : 2.1. Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 12
- 13. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Diện tích bản mặt cầu của nhịp 30 m được tính bằng cách sử dụng phần mềm Autocad: A30 bmc = 2.43 (m2 ) Thể tích bản mặt cầu cho nhịp 30 m: Vbmc2 = 2.43 x 30 = 72.9 m3 Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bản mặt cầu là: kb = 2% Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 72.9 = 1.458 (m3 ) Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gth = Vth .γth = 1.458 x 7,85 =11.45 (T) Thể tích BT trong bản mặt cầu : Vbt = Vbmc – Vth = 72.9 – 1.458 =71.442 (m3 ) Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 71.442 x 2,4 = 171.46 (T) -Tổng khối lượng bản mặt cầu cho nhịp 30 m: Gbmc = Gbt +Gth = 171.46 + 11.45 =182.91 (T) 1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu: Khối lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài: 1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m) => tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu của nhịp 30 m sẽ là: Gpmc = 4.099 x 30 = 122.97 (T) 1.1.4:Tính khối lượng tấm đan BTCT: - Tấm đan nhịp 42m: kích thước của tấm đan 1750x1000x80 Thể tích 1 tấm đan sẽ là: 1.75 x 1 x 0.08 =0.14 (m3 ). Trọng lượng tấm đan cho 1 nhịp 30 m: 30 x 4 x 0.14 x 2.4 = 40.32 (T) 2.2. Lan can tay vịn. +Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 13
- 14. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo +diện tích phần trụ :At = 25200 mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 15 trụ +diện tích phần tay vịn :Atv = π 502 =7854 mm2 ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịn bằng chiều dài nhịp 30 m. +thể tích bê tông cốt thép của lan can tay vịn: Vlctv =0,3x2x30+0,025x15x2 +0.007854 x2x2x30 = 19.69 (m3 ) +Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm klctv = 1,5 % +Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 19.69 x 1,5% = 0,295 (m3 ) +Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,295 x 7,85 = 2.316 (T) +Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 19.69 – 0,295 =19.395 ( m3 ) +Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γbt= 19.395 x 2,4 = 46.548 (T) +Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glctv = Gbt + Gth = 46.548 + 2.316 = 48.864 (T) 4. Tính dầm chủ : 4.1 Chiều cao dầm chủ : - Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO : ddc = 0,045 x l =0,045 x 30 =1.35 (m) ta chọn chiều cao của dầm là 1,4 m : Đối với nhịp 30 m chọn dầm chữ I có kích thước như hình vẽ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 14
- 15. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 65 85 10 20 8 14 10 65 140 8 14 85 10 140 Diện tích dầm chủ tính được bằng cách sử dụng phần mền Autocad. - Thể tích BTCT hai đoạn đầu dầm: (đoạn đầu dầm dài 2m) 0.941 x 2 x 2 =3.764 m3 . - Thể tích BTCT hai đoạn vút đầu dầm: (đoạn vút dài 2m) (0.941 + 0,575)/ 2 x 2 x 2 = 3.023 m3 . - Thể tích BTCT đoạn còn lại: 0,575 x 34 = 12.65 m3 . - Thể tích BTCT cho 1 ầm trên 1 nhịp 30m: 12.65 + 3.023 + 3.764 = 19.437 (m3 ). Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 15
- 16. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 19.437 x 0,21 = 4.08 T - Thể tích của thép trong dầm : 4.08/7,85 = 0,52 m3 Suy ra thể của bêtông : 19.437 – 0,52 = 18.957 m3 - Khối lượng thực của bêtông : 18.957 x 2,4 = 45.4 T Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 45.4 +4.08 = 49.48 T => Khối lượng 5 dầm chủ là : 49.48 x5= 247.4 T Vậy tĩnh tải tác động lên cầu của nhịp 30 m: DC = (DCDC + DCDN + DCBMC + DCTD+ DWLCTV)/30 =(247.4+14.05+182.91+40.32+48.864)x9,81/30=174.47 KN/m DWII = DWPMC /42 =122.97 x 9,81/42= 28.72 KN/m C. Tính toán mố , trụ cầu : I. Mố cầu : Tính toán khối lượng mố trái: Để thuận tiện cho việc thi công ta chọn loại mố chữ U cải tiến. Hình dạng và kích thước dầm được thể hiện bên dưới. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 16
- 17. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 50 10.9 Tính khối lượng mố : - Phần tường trước : V1 = 11.24 x 11.9 = 133.75 (m3 ) - Phần tường cánh: V2 = 32.46 x 2 x 0,5 = 32.46 (m3 ) - Phần đá kê gối: V3= 0.3 x 1 x 1 x5 = 1.5 (m3 ) - Phần bệ mố : V4 = 8.21 x 11.9 = 97.7 (m3 ) - Phần bản giảm tải : V5 = 1.83 x 10 = 18.3 (m3 ) -Tổng thể tích toàn bộ mố: VMT = ∑Vi = 283.71 (m3 ) Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 100kg/m3 Từ đó ta có: - Khối lượng cốt thép trong mố:Gth = 283.71 x 0.1 = 28.371 (T) - Thể tích thép trong mố : Vth =28.371/7.85 = 3.61 m3 - Thể tích BT trong mố:Vbt = VMT – Vth = 283.71 - 3.61 = 280.1 m3 - Khối lượng BT trong mố:Gbt = Vbt.γbt = 280.1 x 2,4 = 672.24 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 17
- 18. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Khối lượng tổng cộng mố:GMT = Gbt + Gth = 672.24 + 28.371 = 700.6 (T) Tính toán khối lượng mố phải: Tính khối lượng mố : - Phần tường trước : V1 = 7.15 x 11.9 = 85.085 (m3 ) - Phần tường cánh: V2 = 26.25 x 2 x 0,5 = 26.25 (m3 ) - Phần đá kê gối: V3= 0.3 x 1 x 1 x5 = 1.5 (m3 ) - Phần bệ mố : V4 = 8.21 x 11.9 = 97.7 (m3 ) - Phần bản giảm tải : V5 = 1.83 x 10 = 18.3 (m3 ) -Tổng thể tích toàn bộ mố: VMP = ∑Vi = 228.83 (m3 ) Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng 100kg/m3 Từ đó ta có: - Khối lượng cốt thép trong mố:Gth = 228.83 x 0.1 = 22.883 (T) - Thể tích thép trong mố : Vth =22.883 /7.85 = 2.915 m3 - Thể tích BT trong mố:Vbt = VMP – Vth = 228.83 - 2.915 = 225.92 m3 - Khối lượng BT trong mố:Gbt = Vbt.γbt = 225.92 x 2,4 = 542.2 (T) - Khối lượng tổng cộng mố:GMP= Gbt + Gth = 542.2 + 22.883 = 565.08 (T) II. Trụ cầu : 1.Trụ I( trụ nối giữa nhịp 30 m và nhịp 42 m): - Phần bệ trụ: V1 = 2 x 3 x 7,5= 45 m3 - Phần thân trụ:V2 = 11.04 x 5.1 + 9.06 x 4 = 92.54 m3 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 18
- 19. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Phần mũ trụ: V3 = 11.2x2+(8.43x2+6.7x1.4)x0.4/2 = 27.65 m3 - Phần đá kê gối:V4 = (0.3 x 1 x 1.6).5 = 2,4 m3 => Tổng cộng thể tích trụ:VI = ∑Vi = 167.59 m3 - Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 100kg/m3 Suy ra : khối lượng cốt thép trong mố: 0,1 x 167.59 =16.67 (T) - Thể tích thép trong trụ : 16.67 /7,85= 2.12 m3 - Thể tích BT trong trụ:Vcp = 167.59 – 2.12 = 165.47 m3 - Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 165.47 x 2,4= 397.13 T - Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 397.13 + 16.67 = 413.8 (T) 2. Trụ II ( trụ nối giữa nhip 42m và nhịp 30 m ): - Phần bệ trụ: V1 = 2 x 3 x 7,5= 45 m3 - Phần thân trụ:V2 = 11.04 x 7.83 + 9.06 x 4 = 122.68 m3 - Phần mũ trụ: V3 = 11.2x2+(8.43x2+6.7x1.4)x0.4/2 = 27.65 m3 - Phần đá kê gối:V4 = (0.3 x 1 x 1.6).5 = 2,4 m3 => Tổng cộng thể tích trụ:VI = ∑Vi = 197.73 m3 - Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 100kg/m3 Suy ra : khối lượng cốt thép trong mố: 0,1 x 197.73 =19.773 (T) - Thể tích thép trong trụ : 19.773 /7,85= 2.52 m3 - Thể tích BT trong trụ:Vcp = 197.73 – 2.52 = 195.21 m3 - Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 195.21 x 2,4= 468.5 T - Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 468.5 + 19.773 = 488.3 (T) 3. Trụ III ( trụ nối giữa nhip 30m và nhịp 30 m ): - Phần bệ trụ: V1 = 2 x 3 x 7,5= 45 m3 - Phần thân trụ:V2 = 11.04 x 6.84 + 9.06 x 4 = 111.75 m3 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 19
- 20. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Phần mũ trụ: V3 = 11.2x2+(8.43x2+6.7x1.4)x0.4/2 = 27.65 m3 - Phần đá kê gối:V4 = (0.3 x 1 x 1.6).5 = 2,4 m3 => Tổng cộng thể tích trụ:VI = ∑Vi = 186.8 m3 - Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 100kg/m3 Suy ra : khối lượng cốt thép trong mố: 0,1 x 186.8 =18.68 (T) - Thể tích thép trong trụ : 18.68 /7,85= 2.38 m3 - Thể tích BT trong trụ:Vcp = 186.8 – 2.38 = 184.42 m3 - Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 184.42 x 2,4= 442.6 T - Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 442.6 + 18.68 = 461.3 (T) Bảng tổng hợp khối lượng kết cấu mố trụ: Hạng mục Khối lượng (T) Mố trái 700.6 Mố phải 565.08 Trụ I 413.8 Trụ II 488.3 Trụ III 461.3 D. Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu: I. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu: 1. Tải trọng tác dụng lên mố cầu: a:Tải trọng tác dụng lên mố trái: 1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố trái: Các tải trọng tác dụng lên mố: RMT = Rbt+Pht + Rkcn Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố. Rbt = 1,25 x 700.6 x 9.81 = 8591 kN. Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 20
- 21. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2. Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang, lan can tay vịn, bản mặt cầu. tấm đan. DC = 174.47 x 30 = 5234.1 kN. DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu DW = 28.72 x 30 = 861.6 kN. Suy ra: Rkcn = (1,25 x 5234.1 + 1,5 x 861.6)/2 = 3917 kN 1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố: Lần lượt chất tải lên nhịp 30m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên mố cầu . Pht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố. Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 30 – 2 x 0,4 = 29.2 m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 21
- 22. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2 4300 35kN 145kN 145kN 110kN 1200 110kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rg 6000 0.959 0.795 0.647 - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : PHT1 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL ×2T×PL× Ω]] =0.95x{1.75x1x2x9.3xAA + 1.75x1x2x[(145x1+145 = 1882.2 (kN) PHT2 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL ×2T×PL×Ω]] = 1602.2 (kN) Trong đó: γLL = Hệ số tải trọng; γLL = 1,75 T = Bề rộng đường người đi; T=1,75(m). yi(i= 1÷5) = tung độ đường ảnh hưởng ứng với các điểm đặt lực. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 22
- 23. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo IM = Hệ số xung kích; IM = 0,25. PL = Tải trọng người đi bộ; PL= 3 KN/m2 . m = Hệ số làn; m= 1 n = Số làn xe; n=2. η = Hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0,95. Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 14.6 m Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với xe 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán . PHT CĐ1 = 1882.2 kN Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là : ∑QM = PHT CĐ1 + Qtt =1882.2 +8591+ 3917= 14390 kN b:Tải trọng tác dụng lên mố phải: tĩnh tải của kết cấu nhịp và hoạt tải tác dụng lên mố phải bằng với mố trái. Chỉ khác nhau tải trọng bản thân mố. Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu phải là : ∑QM = PHT CĐ1 + Qtt =1882.2 +565.08 x1.25 x9.81+ 3917= 12728 kN 2. Tải trọng tác dụng lên trụ cầu: 2.1. Tải trọng tác dụng lên trụ đỡ nhịp 30m và nhịp 42m ( trụ I ). 2.1.1. Tĩnh tải. Các tải trọng tác dụng lên trụ: Rtt = Rbt + Rkcn Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của trụ. Rbt = 1,25.Gbt = 1,25 x 413.8 x 9.81 = 5074 kN. Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố. Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 23
- 24. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang lan can tay vịn, bản mặt cầu, tấm đan. DC = (174.47 x 30 + 192.8 x 42) = 13331 kN. DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu DW = (28.72 x 30 + 40.3 x 42) = 2554 kN. Suy ra: Rkcn = (1,25. 13331+ 1,5. 2554)/2 = 10247 kN 2.1.2. Hoạt tải. - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : 2 4300 35kN 145kN 145kN 110kN 1200 110kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr 6000 0.971 0.854 0.75 Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ PHT1 CĐ1 = η[γLL×m.n×9,3×Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL×2T×PL× Ω]] = 2929 (kN) PHT2 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL ×2T×PL×Ω]] = 2604 (kN) Trong đó: Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 35.2 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 24
- 25. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán . PHT CĐ1 = 2929 kN Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau: “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05) 2 4300 35kN 145kN 145kN 110kN 1200 110kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr 6000 4300 35kN 145kN 145kN 6000 P’HT CĐ1 = η[0,9γLLm.n9,3Ω+0,9.γLL mn[(145∑ 145 i y + 35∑ 35 i y )(1+IM)+γPL.2T.PL.Ω]] = 3055 kN PHT CĐ1 =max(P’HT CĐ1 , PHT1 CĐ1 ) = 3055 kN Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu ∑QT1 = PHT CĐ1 + Qtt = 3055+5074 + 10247= 18376kN 2.2. Tải trọng tác dụng lên trụ đỡ nhịp 42m và nhịp 30 m ( trụ II) Tải trọng tác dụng lên trụ này có hoạt tải và tĩnh tải kết cấu nhịp giống với hoạt toải và tĩnh tải kết cấu nhịp tác dụng lên trụ I, chỉ khác nhau tĩnh tải bản thân. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 25
- 26. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Rbt = 1,25.Gbt = 1,25 x 488.3 x 9.81 = 5988 kN. Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu II ∑QTII = PHT CĐ1 + Qtt = 3055+5988 + 10247= 19290kN 2.3. Tải trọng tác dụng lên trụ đỡ nhịp 30m và nhịp 30m ( trụ III ). 2.3.1. Tĩnh tải. Các tải trọng tác dụng lên trụ: Rtt = Rbt + Rkcn Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của trụ. Rbt = 1,25.Gbt = 1,25 x 461.3x 9.81 = 5657 kN. Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố. Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2 Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, dầm ngang lan can tay vịn, bản mặt cầu, tấm đan. DC = (174.47 x 30 + 174.47 x 30) = 10468 kN. DW – tĩnh tải bản thân của các lớp phủ mặt cầu DW = (28.72 x 30 + 28.72 x 30) = 1723 kN. Suy ra: Rkcn = (1,25. 10468+ 1,5. 1723)/2 = 7835 kN 2.3.2. Hoạt tải. - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 26
- 27. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2 4300 35kN 145kN 145kN 110kN 1200 110kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr 6000 0.965 0.794 0.647 Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ PHT1 CĐ1 = η[γLL×m.n×9,3×Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL×2T×PL× Ω]] = 2588 (kN) PHT2 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL ×2T×PL×Ω]] = 2311 (kN) Trong đó: Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 29.2 m Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán . PHT CĐ1 = 2588 kN Trong trường “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 27
- 28. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2 4300 35kN 145kN 145kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr 6000 4300 35kN 145kN 145kN 6000 P’HT CĐ1 = η[0,9γLLm.n9,3Ω+0,9.γLL mn[(145∑ 145 i y + 35∑ 35 i y )(1+IM)+γPL.2T.PL.Ω]] = 2763 kN PHT CĐ1 =max(P’HT CĐ1 , PHT1 CĐ1 ) = 2763 kN Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu ∑QT1 = PHT CĐ1 + Qtt = 2763+5657 + 7835= 16255kN Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng xuống mố, trụ cầu Mố trái 14390 kN Mố phải 12728 kN Trụ I 18376 kN Trụ II 19290 kN Trụ III 16255 kN II. Tính số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ móng mố, trụ: 1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc: Sử dụng cọc ma sát BTCT tiết diện 40x40cm. Chiều dài cọc dự kiến là 20m. Phần ngàm vào đài cọc dài 50cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 28
- 29. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Giả thiết mỗi cọc có sức chịu tải là P1cọc =700 (kN) Số lượng cọc trong mố và trong trụ được xác định theo công thức sau: n = coc P P Trong đó, P là áp lực tác dụng lên từng cấu kiện (mố trái, mố phải, các trụ I, II, và III), Pcọc là sức chịu tải của mỗi cọc. Bảng số lượng cọc theo tính toán và số lượng cọc chọn như sau: Cấu kiện Áp lực (kN) Số lượng cọc tính toán Số lượng cọc chọn Mố trái 14390 20.557 21 Mố phải 12728 18.183 21 Trụ I 18376 26.25 30 Trụ II 19290 27.557 30 Trụ III 16255 23.221 24 2.Bố trí cọc trong mố và trong trụ: Bố trí cọc trong mố:(cả mố trái và mố phải ta bố trí như nhau) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 29
- 30. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 50 50 115 155 40 40 300 150 450 135 175 Bố trí cọc trong các trụ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 30
- 31. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 30 35 80 80 340 595 cọc trong trụ I giống với trụ II 30 50 110 80 340 595 cọc trong trụ III SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 31
- 32. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Phần III THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN 2 Thiết kế cầu dầm thép đơn giản liên hợp Nhịp (3x44m) I.Tính toán khối kết cấu nhịp 1.Mặt cắt ngang : Cấu tạo mặt cắt ngang bản mặt cầu như hình vẽ: 20 200 30 90 20 30 60 20 10 M? T C? T NGANG C? U TL 1:50 1/2 M? T C? T II-II 1/2 M? T C? T I-I 2% 20 175 350 2% L? P BT ATPHAN DÀY 7.5cm L? P B? O V? DÀY 3cm L? P PHÒNG NU? C DÀY 0.5cm L? P T? O MUI LUY? N 2% DÀY TB 5.5cm B? N M? T C? U DÀY 20cm 20 350 20 30 175 20 240 240 240 240 2.Tính toán khối lượng thép dầm 44 (m) 2.1. Bố trí chung: - Kết cấu nhịp: cầu dầm thép liên hợp 3x44m - Sử dụng dầm thép chữ I không đối xứng. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 32
- 33. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Cấu tạo bản mặt cầu, cách bố trí lan can như trong cầu dầm BTCT ứng suất trước nhịp giản đơn 2.2. Bản mặt cầu: tính cho 1 nhịp Diện tích bản mặt cầu của 1nhịp 44 m được tính bằng cách sử dụng phần mềm Autocad: Abmc = 2.6 (m2 ) Thể tích bản mặt cầu cho 1nhịp: Vbmc= 2.6 x 44 = 114.4 (m3 ) Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bản mặt cầu là: kb = 2% Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 114.4 = 2.28 (m3 ) Khối lượng cốt thép trong bản mặt cầu: Gth = Vth .γth = 2.28 x 7,85 =17.96 (T) Thể tích BT : Vbt = Vbmc – Vth = 114.4 – 2.28 =112.12 (m3 ) Khối lượng BT trong bmc: Gbt = Vbt.γbt= 112.12 x 2,4 = 269 (T) -Tổng khối lượng bản mặt cầu cho 1nhịp: Gbmc = Gbt +Gth = 269+ 17.96 =286.96 (T) 1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu: Khối lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài: 1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m) => tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu của 1nhịp 44 m sẽ là: Gpmc = 4.099 x 44 = 180.36 (T) 2.2. Lan can tay vịn. +Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu +diện tích phần trụ :At = 25200 mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 22 trụ +diện tích phần tay vịn :Atv = π 502 =7854 mm2 ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịn bằng chiều dài nhịp 44 m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 33
- 34. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo +thể tích bê tông cốt thép của lan can tay vịn: Vlctv =0,3x2x44+0,025x22x2 +0.007854 x2x2x44 = 28.88 (m3 ) +Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm klctv = 1,5 % +Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 28.88 x 1,5% = 0.43 (m3 ) +Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,295 x 7,85 = 3.37 (T) +Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 28.88 – 0.43 =28.45 ( m3 ) +Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γbt= 28.45 x 2,4 = 68.28 (T) +Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glctv = Gbt + Gth = 68.28 + 3.37 = 71.65 (T) Sơ đồ bản mặt cầu giống như phương án I Ta có thể tóm tắt chi tiết khối lượng các bộ phận thuộc phần bản mặt cầu ở bảng sau Hạng mục Khối lượng (T) Lớp phủ bề mặt 180.36 Bản mặt cầu 286.96 Lan can tay vin 71.65 2.3.Dầm chủ: 2.3.1.Cấu tạo dầm chủ: Bmc = 7 + 2x1,75 + 2x0,5 + 2x0,2 = 11.9 (m) Chọn số lượng dầm chủ là:n = 5 dầm. Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ: S = m n B 38 , 2 5 9 . 11 = = Ta chọn khoảng cách giữa các dầm là: S = 2,4 m Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến cánh hẫng Sk = = × − 2 4 . 2 4 9 . 11 1.15 (m) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 34
- 35. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Chiều cao dầm thép: Hdt = m lnhip 98 . 1 44 045 . 0 045 . 0 = × = . Suy ra chọn Hdt = 2 m Chi tiết kích thước dầm thép như hình vẽ: 20 4 200 1.5 2.3.2. Tính sơ bộ khối lượng thép: xét cho 1 nhịp dầm 44m - Diện tích tiết diện dầm thép: Atd = (60+40+40+57.5+291) = 489 (cm2 ) = 0.0489 (m2 ) - Thể tích một dầm thép: V1d = Atd .44 = 0,0489 x 44 = 2.151 (m3 ) - Khối lượng một dầm : G1d = s γ .V1d = 7,85 x 2.151 = 16.88 (T) - Khối lượng toàn nhịp : Gd = 5 x 16.88 = 84.4 (T) - Khối lượng các hệ thống liên kết dầm: Glk = α Gd = 0,1 x 84.4 = 8.44 (T) Trong đó α là hệ số xét đến trọng lượng của hệ thống liên kết. Chọn α = 0,1. Vậy khối lượng của hệ thống dầm thép: G = Gd + Glk = 92.84 (T) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 35
- 36. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2.4. Mố trụ cầu: Ta chọn kích thước và cấu tạo của cả 2 mố: mố trái và mố phải như 2 mố trong cầu dầm đơn giản BTCT DƯL căng sau. Tổng khối lượng của mố trái là: 700.6 (T) Tổng khối lượng của mố phải là: 565.08 (T) 2.4.2 Trụ cầu: Do chiều dài nhịp như nhau và mặt cắt ngang sông gần như đối xứng nên kích thước trụ P1 và P2 ta cũng chọn như nhau và theo kích thước của trụ III như trong cầu dầm đơn giản BTCT DƯL căng sau Kích thước và cấu tạo của trụ trên hinh vẽ: - Phần bệ trụ: V1 = 2 x 3 x 7,5= 45 m3 - Phần thân trụ:V2 = 11.04 x 6.84 + 9.06 x 4 = 111.75 m3 - Phần mũ trụ: V3 = 11.2x2+(8.43x2+6.7x1.4)x0.4/2 = 27.65 m3 - Phần đá kê gối:V4 = (0.3 x 1 x 1.6).5 = 2,4 m3 => Tổng cộng thể tích trụ:VI = ∑Vi = 186.8 m3 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 36
- 37. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 100kg/m3 Suy ra : khối lượng cốt thép trong mố: 0,1 x 186.8 =18.68 (T) - Thể tích thép trong trụ : 18.68 /7,85= 2.38 m3 - Thể tích BT trong trụ:Vcp = 186.8 – 2.38 = 184.42 m3 - Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 184.42 x 2,4= 442.6 T - Tổng khối lượng trụ: Gp1 = Gcp + Gsp = 442.6 + 18.68 = 461.3 (T) Bảng tổng hợp khối lượng kết cấu mố trụ: 2.5.Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu: 2.5.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu: 1.Tính mố cầu: a,Tính cho mố cầu trái: Các tải trọng tác dụng lên mố: Rap = Rbt+Rht + Rkcn Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố. Rbt = 1,25 x 700.6 x9.81 = 8591 kN. Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố. Rkcn = (1,25DC + 1,5DW)/2. Với: DC - tĩnh tải bản thân của hệ thống dầm chủ, liên kết, bản mặt cầu và lan can tay vịn . DC = (92.84 +286.96 + 180.36)x9.81 = 5495 kN. DW – tĩnh tải( trọng lượng bản thân của các lớp phủ mặt cầu ) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 37 Hạng mục Khối lượng (T) Mố trái 700.6 Mố phải 565.08 Trụ I= Trụ II 461.3
- 38. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo DW = 180.36 x 9.81 = 1769 kN. Suy ra: Rkcn = 1/2 (1,25. 5495+ 1,5. 1769) = 4761 kN Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố. Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 44 – 2.0,4 = 43,2 m. 2 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rmô 4300 35kN 145kN 145kN 6000 44 m 110kN 110kN 1200 0.972 0.861 0.762 đ.a.hMA - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : PHT1 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL ×2T×PL× Ω]] = 2277 (kN) PHT2 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL ×2T×PL×Ω]] = 1986 (kN) Trong đó: γLL = Hệ số tải trọng; γLL = 1,75 T = Bề rộng đường người đi; T=1,75(m). yi(i= 1÷5) = tung độ đường ảnh hưởng ứng với các điểm đặt lực. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 38
- 39. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo IM = Hệ số xung kích; IM = 0,25. PL = Tải trọng người đi bộ; PL= 3 KN/m2 . m = Hệ số làn; m= 1 n = Số làn xe; n=2. η = Hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0,95. Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 21.6 m Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với xe 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán . PHT CĐ1 = 2277 kN Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố trái cầu là : ∑QM = PHT CĐ1 + Qtt =2277+8591+ 4761= 15629 kN b:Tải trọng tác dụng lên mố phải: tĩnh tải của kết cấu nhịp và hoạt tải tác dụng lên mố phải bằng với mố trái. Chỉ khác nhau tải trọng bản thân mố. Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu phải là : ∑QM = PHT CĐ1 + Qtt =2277+565.08 x1.25 x9.81+ 4761= 13967 kN 2. Tính trụ cầu : chiều dài nhịp, cấu tạo của trụ cầu như nhau nên áp lực tác dụng lên 2 trụ là như nhau. Các tải trọng tác dụng lên trụ: Rap = Rbt+Rht + Rkcn Cách tính toán giống như tính toán cho mố cầu Rbt = 1,25.Gbt = 1,25 x 461.3 x 9.81 = 5657 kN. Rkcn = (1,25. 5495+ 1,5. 1769) = 9522 kN Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên trụ. Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 44 – 2.0,4 = 43,2 m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 39
- 40. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2 4300 35kN 145kN 145kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr? 6000 110kN 110kN 1200 44 m 44 m 0.861 0.900 0.986 0.986 - Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người : PHT1 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL ×2T×PL× Ω]] = 3342 (kN) PHT2 CĐ1 = η[γLL ×m.n×9,3×Ω+γLL mn[(110y4+110y5)(1+IM) + γPL ×2T×PL×Ω]] = 2991 (kN) Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với xe 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán . PHT CĐ1 = 3342 kN trường hợp này, ta phải xét đến một trường hợp bất lợi khác: “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm” Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 40
- 41. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2 4300 35kN 145kN 145kN 3kN/m 1 9.3kN/m dah Rtr? 6000 44 m 44 m 0.553 0.414 0.176 0.861 0.900 4300 35kN 145kN 145kN 6000 15 m đ.a.h Rtrụ P’HT1 CĐ1 = η[0.9x γLL ×m.n×9,3×Ω+0.9x γLL m.n[(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL × 2T×PL×Ω]] = 3631 (kN) Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu là : ∑QM = PHT CĐ1 + Qtt =3631+5657+ 9522= 18810 kNs Bảng tổng hợp tải trọng tác dụng xuống mố, trụ cầu Mố trái 15629 (kN) Mố phải 13967 (kN) Trụ I = trụ II 18810 (kN) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 41
- 42. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo II. Tính số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ móng mố, trụ: 1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc: Sử dụng cọc ma sát BTCT tiết diện 40x40cm. Chiều dài cọc dự kiến là 20m. Phần ngàm vào đài cọc dài 50cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm. Giả thiết mỗi cọc có sức chịu tải là P1cọc =700 (kN) Số lượng cọc trong mố và trong trụ được xác định theo công thức sau: n = coc P P Trong đó, P là áp lực tác dụng lên từng cấu kiện (mố trái, mố phải, các trụ I, II, và III), Pcọc là sức chịu tải của mỗi cọc. Bảng số lượng cọc theo tính toán và số lượng cọc chọn như sau: Cấu kiện Áp lực (kN) Số lượng cọc tính toán Số lượng cọc chọn Mố trái 15629 22.37 24 Mố phải 13967 19.95 24 Trụ I, trụ II 18810 26.87 27 2.Bố trí cọc trong mố và trong trụ: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 42
- 43. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 50 45 110 150 120 450 150 300 50 40 40 Bố trí cọc trong mố trái cầu 50 45 110 150 120 450 150 300 50 40 40 Bố trí cọc trong mố phải cầu SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 43
- 44. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 30 35 95 135 40 40 80 340 595 Bố trí cọc trong các trụ SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 44
- 45. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2.2: THIẾT KẾ DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC: 2.2.1: Thiết kế cấu tạo các bộ phận của kết cấu nhịp cầu: Đây là nội dung rất quan trọng quyết định tính hợp lý chịu lực và độ an toàn của công trình. - Chiều dài dầm: L= 30m. - Chiều dài tính toán: Chiều dài tính toán cầu dầm đơn giản một nhịp: ltính toán= Ltoàn dầm- 2a. Trong đó: + a: Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối; Chọn a= 30cm. + LToàn dầm: Chiều dài toàn dầm; L= 30 m. lTính toán= 30 - 2x 0,3= 29,4m. - Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải: HL93. + Tải trọng người đi: PL= 3 KN/m2 . - Bề rộng đường xe chạy: B1= 7 m. - Số lượng và khoảng cách giữa các dầm chủ: Chọn : + Số dầm chủ là 5 dầm. + Khoảng cách giữa các dầm chủ là 240 cm. - Chiều cao dầm chủ: hDC = 140 cm. - Chiều rộng sườn dầm: b= 20 cm. - Chiều dày bản mặt cầu:hf= 20 cm. - Dải phân cách là vạch sơn: B2 = 20 cm. - Bề rộng lề người đi: B3= 1.75 m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 45
- 46. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo - Lan can tay vịn: 50 cm. - Tổng bề rộng cầu: 11,9 m. - Số làn xe thiết kế: n = 2 - Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm đơn giản - Dạng mặt cắt: Chữ I. - Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực. - Công nghệ chế tạo: Căng sau. - Cấp Bê tông: + Dầm chủ: f' c = 50MPa. + Bản mặt cầu: f' c = 40MPa. - Tỷ trọng bê tông: c γ = 2,5x 9,8= 24,5 KN/m3 . - Loại cốt thép dự ứng lực: Tao thép 7 sợi xoắn đường kính 15.2 mm. - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: MPa f pu 1860 = ( theo ASTM A461M). - Thép thường G60 MPa fu 620 = ; MPa fy 420 = . - Đặc điểm mặt cắt ngang cầu có phần lề bộ hành. - Bố trí dầm ngang: tại giữa nhịp và 2 dầu dầm. - Số lượng dầm ngang: Nn= 3/1 nhịp cầu. - Phần cánh hẫng: Sk= 1,15 m. - Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272-05. 2.2.2: Thiết kế dầm chủ: Mặt cắt tại vị trí gối và vị trí giữa nhịp như sau: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 46
- 47. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 140 1400 140 1400 680 200 650 200 100 650 100 80 100 200 650 100 100 80 650 1149 0,575m2 0,941m2 2.2.2.1: Các hệ số dùng trong tính toán: + Hệ số làn xe: Số làn xe thiết kế n hệ số làn xe m 1 1.2 2 1 + Hệ số phân phối ngang: - Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men trong các dầm giữa: Phạm vi áp dụng: Mặt cắt loại (a) trong bảng 4.2.2.2.1 (22TCN272-05). Khoảng cách giữa trọng tâm dầm không liên hợp và trọng tâm bản mặt cầu: eg= H- Yc+ ts/2= 140 - 75,82+ 20/2= 74,18 cm. Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt cầu: n= cban cdam E E . Suy ra: n= 40 50 = 1,118. Tham số độ cứng dọc: Kg= n(Id+ Ag.e 2 g )= 1,118.( 1,274.1011 + 575000.741,82 ) Kg= 4,962.1011 mm4 . Áp dụng bảng 4.6.2.2.2a-1 (22TCN272-05), với dầm chữ I hệ số phân phối ngang được tính theo công thức sau: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 47
- 48. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Mômen dầm trong: * Với 1 làn thiết kế chịu tải: m 0,1 3 s L.t g K 0,3 L S 0,4 4300 S 0.06 SI m g + = m 0,1 3 29400.200 0,3 2400 0,4 4300 2400 0.06 SI m g 11 4,962.10 29400 + = = 0,462 * Với 2 làn thiết kế chịu tải: m 0,1 3 s L.t g K 0,2 L S 0,6 2900 S 0.075 MI m g + = m 658 , 0 0,1 3 29400.200 11 4,962.10 0,2 29400 2400 0,6 2900 2400 0.075 MI m g = + = Chọn giá trị cực đại làm phân bố hệ số mô men thiết kế của các dầm trong: mgm=max(mgSI m,mgMI m)= 0,658. - Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men ở các dầm biên: * Do cự ly theo chiều ngang cầu của xe tải và xe hai trục (Tandem) đều là 1800 mm nên ta có sơ đồ xếp tải như hình vẽ cho cả hai xe: Một làn xe chất tải : Dùng phương pháp đòn bẩy Xe được xếp cách mép lan can 600m (vì tính cho dầm) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 48
- 49. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo P 2 P 2 1,00 1,48 R 1,404 1,27 Sơ đồ tính theo phương pháp đòn bẩy cho dầm biên. Vậy: mgSE m = 1,2 × (1,02 +0.271)/2 = 0.774(giá trị dung để khống chế) Trường hợp 2 hoặc nhiều làn xe thiết kế: Tính theo công thức: mgME m = e. mgMI m Với: e là hệ số điều chỉnh, e= 0,77+ 2800 e d , trong đó de là khoảng cách từ tim dầm biên đến mép bệ lan can, de= 1150 – 500= 650 mm (không nằm trong quy định -300≤ de≤ 1700mm) Suy ra e= 0,77+ 2800 650 = 1.002 Vậy mgME m = 1.002 × 0,658 = 0.659 + Phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt: - Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm trong: Với 1 làn chịu tải thiết kế: mgSI v = 0,36+ 7600 S = 0,36+ 7600 2400 = 0,675. Với 2 làn chịu tải thiết kế: mgMI v = 0,2+ 3600 S - ( 10700 S )2,0 = 0,2+ 3600 2400 - ( 10700 2400 )2,0 = 0.81. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 49
- 50. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Chọn giá trị cực đại làm hệ số phân bố lực cắt thiết kế của dầm giữa. mgv = max(mgSI m, mgMI m) = 0,81. -Hệ số phân phối hoạt tải đối với lực cắt của dầm biên: - Với 1 làn thiết kế chịu tải: Dùng phương pháp đòn bẩy: Ta tính được như ở phần trên: mgSE v = 0,774 - Với 2 làn thiết kế chịu tải: mgME v = mgMI v × e Với: e là hệ số điều chỉnh cho lực cắt dầm ngoài, e = 0,6 + de/3000. Suy ra: e = 0,6 + (650/3000) = 0.817 mgME m = 0,817 × 0,81 = 0.662 Hệ số phân bố ngang của người đi bộ: 500 PL 1,00 1,48 R de= 700 1150 2400 200 1,27 0.54 650 1750 mgPL = 1,2×(1,27 + 0,54) ×1/2 = 1,086 Vậy hệ số phân bố hoạt tải và người đi bộ dầm giữa: Mômen uốn mgm 0,659 Lực cắt mgv 0,662 Người đi bộ mgpl 1.086 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 50
- 51. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo + Hệ số điều chỉnh tải trọng: η=ηD.ηR. ηI (1.3.2.1-3) η: Hệ số điều chỉnh tải trọng. ηD hệ số liên quan tính dẻo, ηR Hệ số liên quan đến tính dư, ηI Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng Hệ số điều chỉnh Tiêu chuẩn TTGH cường độ TTGH sử dụng TTGH mỏi Hệ số dẻo D η {1.3.3} 0,95 1,00 1,00 Hệ số dư thừa R η {1.3.4} 0,95 1,00 1,00 Hệ số quan trọng I η {1.3.5} 1,05 1,00 1,00 I R D η η η η = {1.3.2.1} 0,95 1,00 1,00 2.3: Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: 2.3.1: Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ: 2.3.1.1: Tĩnh tải dầm chủ: + Xét đoạn từ đầu dầm đến mặt cắt thay đổi tiết diện: Diện tích tiết diện đầu dầm: A0= 0,941 m2 . Diện tích tiết diện vị trí giữa dầm: A= 0,575 m2 . Trọng lượng đoạn đầu dầm + với đoạn vút: DCd0= 24,5 x 0,941 x 1,5+ 24,5x (0,941+ 0,575)x1,5/2= 62,44 KN. + Xét đoạn còn lại: DCd= 24,5x 0,575x (30- 2x1,5- 2x 1,5)= 338,1 KN. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 51
- 52. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Tĩnh tải dầm chủ xem là rải đều trên chiều dài dầm: DCdc= (2x 62,44+ 338,1)/29,4= 462,98/29,4= 15,75 KM/m. 2.3.1.2: Tĩnh tải dầm ngang: Tổng thể tích dầm ngang cho 1 nhịp cầu: V =5,6 m3 Tổng trọng lượng dầm ngang cho 1 nhịp cầu: 5,6 x 2,5 x 9,81 = 137,34 KN. Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do dầm ngang: DCdn= 137,34/(5x 29,4)= 0,93 KN/m. 2.3.1.3: Tĩnh tải tấm đan: Tổng khối lượng tấm đan cho 1 nhịp cầu: 40.32 (T). Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do các tấm đỡ: DCtd= 40.32x9,81/(5 x 29,4)= 2.69 KN/m. 2.3.1.4: Tĩnh tải lan can tay vịn: Xem lan can tay vịn là tải trọng tập trung tác dụng lên dầm biên. Tổng trọng lượng lan can tay vịn tác dụng lên dầm: Glctv= 48.864 (T) DCLCTV= 48.864x9.81/2x29,4= 8.15 KN/m. Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do lan can: DClctv= 5,02 x 1,433 = 7,19 KN/m 2.3.1.5: Tĩnh tải bản mặt cầu: Diện tích bản mặt cầu do dầm biên chịu sẽ là: Abmc =( h k b h S h S × + × 2 ) = ( 230 1150 200 2 2400 × + × ) =504500 (mm2 ) =0.504 (m2 ) Tĩnh tải rải đều lên một dầm chủ do bản mặt cầu: DCbmc= 0.504 x 2.5x 9.81= 12,36 KN/m 2.3.1.6: Tĩnh tải các lớp mặt cầu: Tổng trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài dọc cầu: SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 52
- 53. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo G1pmc = 4.099 (T/m) Tĩnh tải các lớp mặt cầu tác dụng lên 1 dầm (xem chia ddeuf cho tất cả 5 dầm): DWlp= 4.099x9.81/5 = 8.04 KN/m. 2.3.1.7: Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên dầm biên: + Giai đoạn chưa liên hợp: DCdc= 15,75 KN/m. + Giai đoạn khai thác: Mặt cắt liên hợp. DCb= DCdc+ DCdn+ DCtd+ DClctv+ DCbmc = 15,75+ 0,93 + 2,69+ 8.15 + 12,36 = 39.88 KN/m. DWb= DWlp= 8.04 KN/m 2.3.2: Đường ảnh hưởng mômen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng: 2.3.2.1: Xác định các mặt cắt đặc trưng: + Mặt cắt tại gối. x0= 0. + Mặt cắt cách gối 0,72h (kiểm tra lực cắt). x1= 0,72x 1,4= 1,008m. + Mặt cắt thay đổi tiết diện. x2= 3 – 0,3 = 2,7 m.(3m cả đoạn đầu dầm và đoạn vút; 0.3m là khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối) + Mặt cắt L/4=> x3= 29,4/4 = 7,35 m. + Mặt cắt 3L/8=> x4= 5,85 m. + Mặt cắt L/2 = > x5 = 29,4/2 = 14,7 m 2.3.2.2: Đường ảnh hưởng mô men, lực cắt và sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng: + Mặt cắt tại gối. x0= 0 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 53
- 54. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 9,3 KN/m 2940 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 1.000 0.959 0.854 0.707 O=14.7 m2 V + Mặt cắt cách gối 0,72h: x1= 1,008m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 54
- 55. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 9,3 KN/m 2940 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 0,973 O=14.3 m2 0,932 0,826 0,679 M 9,3 KN/m 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 0,966 V 0,925 0,819 0,673 O=13,71 m2 + Mặt cắt thay đổi tiết diện=> x2= 2,7m. 9,3 KN/m 2940 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 2,452 O=36,04 m2 2,342 2,057 1,662 M 0,908 0,092 9,3 KN/m 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 0,867 0,762 0,616 V O=12,12 m2 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 55
- 56. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo + Mặt cắt L/4 =>x3= 7,35m. 9,3 KN/m 2940 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 5,513 O=81,04 m2 5,213 4,445 3,370 M 9,3 KN/m 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 0,75 0,709 0,604 0,488 V O= 8,269m2 + Mặt cắt 3L/8=> x4= 11.025 m. SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 56 9,3 KN/m 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN M 9,3 KN/m 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN V O= 11.48m2 5.27 6.89 3.66 6.44 0.375 0.625 2.067 0.584 0.479 0.353 101.28
- 57. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo + Mặt cắt L/2 => x5= 14,7 m. 9,3 KN/m 2940 430 430 120 110KN 35KN 110KN 145KN 145KN 7,35 O=108,05 m2 5,20 6,75 5,20 0,500 0,459 0,354 9,3 KN/m 430 430 35KN 145KN 145KN 120 110KN 110KN 0,207 M V O=3,675 m2 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 57
- 58. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2.3.2.3: Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên: 2.3.2.3.1: Mô men do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên: * Giai đoạn chưa liên hợp: Mặt cắt DC Diện tích ĐAH Mômen (KNm) x0 15.75 0 0.0 x1 15.75 14.3 225.2 x2 15.75 36.04 567.6 x3 15.75 81.04 1276.4 x4 15.75 101.28 1595.2 x5 15.75 108.05 1701.8 • Giai đoạn khai thác: Mặt cắt DC Diện tích ĐAH Mômen (KNm) x0 39.88 0 0.0 x1 39.88 14.3 570.3 x2 39.88 36.04 1437.3 x3 39.88 81.04 3231.9 x4 39.88 101.28 4039.0 x5 39.88 108.05 4309.0 Mặt cắt DW Diện tích ĐAH Mômen (KNm) x0 8.04 0 0.0 x1 8.04 14.3 115.0 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 58
- 59. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x2 8.04 36.04 289.8 x3 8.04 81.04 651.6 x4 8.04 101.28 814.3 x5 8.04 108.05 868.7 2.3.2.3.2: Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên: * Giai đoạn chưa liên hợp: Mặt cắt DC Diện tích ĐAH Lực cắt ω- ω+ Σω (KN) x0 15.75 0 14.7 14.7 231.5 x1 15.75 0.02 13.71 13.69 215.6 x2 15.75 0.12 12.12 12 189.0 x3 15.75 0.92 8.27 7.35 115.8 x4 15.75 2.07 5.74 3.67 57.8 x5 15.75 3.68 3.68 0 0.0 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 59
- 60. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo *Giai đoạn khai thác: Mặt cắt DC Diện tích ĐAH Lực cắt ω- ω+ Σω (KN) x0 39.88 0 14.7 14.7 586.2 x1 39.88 0.02 13.71 13.69 546.0 x2 39.88 0.12 12.12 12 478.6 x3 39.88 0.92 8.27 7.35 293.1 x4 39.88 2.07 5.74 3.67 146.4 x5 39.88 3.68 3.68 0 0.0 Mặt cắt DW Diện tích ĐAH Lực cắt ω- ω+ Σω (KN) x0 8.04 0 14.7 14.7 118.2 x1 8.04 0.02 13.71 13.69 110.1 x2 8.04 0.12 12.12 12 96.5 x3 8.04 0.92 8.27 7.35 59.1 x4 8.04 2.07 5.74 3.67 29.5 x5 8.04 3.68 3.68 0 0.0 2.3.2.4: Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm biên: 2.3.2.4.1: Mômen do xe tải thiết kế tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. Mtruckb= gmb.(145yM1+ 145yM2+ 35yM3) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 60
- 61. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Mặt cắt HSPP Tung độ đường ảnh hưởng Mômen tải trọng y1 y2 y3 (KNm) x0 0.659 0 0 0 0 x1 0.659 0.973 0.826 0.679 187.56 x2 0.659 2.452 2.057 1.662 469.19 x3 0.659 5.513 4.445 3.37 1029.3 x4 0.659 6.89 5.27 3.66 1246.4 x5 0.659 5.2 7.35 5.2 1319.2 .3.2.4.2: Mômen do xe hai trục tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. Mtandemb= gmb.(110yM1+ 110yM2) Mặt cắt HSPP Tung độ đường ảnh hưởng Mômen tải trọng y1 y2 (KNm) x0 0.659 0 0 0 x1 0.659 0.973 0.932 138.09 x2 0.659 2.452 2.342 347.52 x3 0.659 5.513 5.213 777.53 x4 0.659 6.89 6.44 966.29 x5 0.659 7.35 6.75 1022.1 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 61
- 62. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo 2.2.3.2.4.3: Mômen do tải trọng làn tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. MLanb= gmblan.qlan.ω M. Mặt cắt HSPP Tải trọng làn Diện tích ĐAH Mômen tải trọng (KNm) x0 0.659 9.3 0 0.0 x1 0.659 9.3 14.3 87.6 x2 0.659 9.3 36.04 220.9 x3 0.659 9.3 81.04 496.7 x4 0.659 9.3 101.28 620.71 x5 0.659 9.3 108.05 662.21 2.2.3.2.4.4: Mômen do tải trọng người đi tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: MPLb= gmbPL.PL.T.ω M. Mặt cắt HSPP Tải trọng người đi Diện tích ĐAH Mômen tải trọng (KNm) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 62
- 63. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x0 1.086 3 0 0 x1 1.086 3 14.3 81.531 x2 1.086 3 36.04 205.48 x3 1.086 3 81.04 462.05 x4 1.086 3 101.28 577.45 x5 1.086 3 108.05 616.05 2.2.3.2.4.5: Tổ hợp mômen do hoạt tải tác dụng lên dầm biên: Tải trọng thiết kế: HL93 IM= 25%. Mxetk= max(Mtruck; Mtandem). MLLb=[(1+ IM) × Mxetk+ Mlanb]+ MPLb. Mặt cắt IM Mtruck Mtandem Mxetk MLan MPL M(KN/m) x0 0.25 0 0 0 0 0 0 x1 0.25 187.56 138.09 187.56 87.6 81.531 403.58 x2 0.25 469.19 347.52 469.19 220.9 205.48 1012.9 x3 0.25 1029.3 777.53 1029.3 496.7 462.05 2245.4 x4 0.25 1246.4 966.29 1246.4 620.71 577.45 2756.2 x5 0.25 1319.2 1022.1 1319.2 662.21 616.05 2927.3 2.2.3.2.4.6: Lực cắt do xe tải thiết kế tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. Vtruckb= gmb.(145yV1+ 145yV2+ 35yV3) Mặt HSPP Tung độ đường ảnh Lực SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 63
- 64. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo cắt hưởng cắt tải trọng y1 y2 y3 (KN) x0 0.662 1 0.854 0.707 194.35 x1 0.662 0.966 0.819 0.673 186.94 x2 0.662 0.908 0.762 0.616 174.58 x3 0.662 0.75 0.604 0.488 141.28 x4 0.662 0.625 0.479 0.353 114.15 x5 0.662 0.5 0.354 0.207 86.772 2.2.3.2.4.7: Lực cắt do xe hai trục tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. Vtandemb= gmb.(110yV1+ 110yV2) Mặt cắt HSPP Tung độ đường ảnh hưởng Lực cắt tải trọng y1 y2 (KN) x0 0.662 1 0.959 142.65 x1 0.662 0.966 0.925 137.7 x2 0.662 0.908 0.867 129.26 x3 0.662 0.75 0.709 106.24 x4 0.662 0.625 0.584 88.039 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 64
- 65. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x5 0.662 0.5 0.459 69.834 2.2.3.2.4.8: Lực cắt do tải trọng làn tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: Tải trọng thiết kế là HL93. VLanb= gmblan.qlan.ω V. Mặt cắt HSPP tải trọng Tải trọng làn Diện tích ĐAH Lực cắt (KN) x0 0.662 9.3 14.7 90.5 x1 0.662 9.3 13.69 84.3 x2 0.662 9.3 12 73.9 x3 0.662 9.3 7.35 45.3 x4 0.662 9.3 3.67 22.6 x5 0.662 9.3 0 0.0 2.2.3.2.4.9: Lực cắt do người đi tác dụng lên dầm biên: Công thức tính: VPLb= gmbPL.PL.B.ω V. Mặt cắt HSPP tải trọng Tải trọng người đi (KN/m2) Diện tích ĐAH Lực cắt (KN) x0 1.086 3 14.7 83.812 x1 1.086 3 13.69 78.054 SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 65
- 66. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x2 1.086 3 12 68.418 x3 1.086 3 7.35 41.906 x4 1.086 3 3.67 20.92 x5 1.086 3 0 0 2.2.3.2.4.10: Tổ hợp lực cắt do hoạt tải tác dụng lên dầm biên: Tải trọng thiết kế: HL93 IM= 25%. Vxetk= max(Vtruck; Vtandem). VLLb= [(1+ IM)x Vxetk+ Vlanb]+ VPL. 2.2.4: Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: 2.2.4.1: Theo TTGH cường độ I: Mômen: MuCD1= η(1,75.MLL+ 1,25.MDC+ 1,5MDW). Mặt cắt η MLLb MDCb MDWb MuCD1(KN.m) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 66 Mặt cắt IM Vtrck Vtandem Vxetk VLan VPL V(KN) x0 0.25 194.35 142.65 194.35 90.5 83.812 417.25 x1 0.25 186.94 137.7 186.94 84.3 78.054 396.03 x2 0.25 174.58 129.26 174.58 73.9 68.418 360.54 x3 0.25 141.28 106.24 141.28 45.3 41.906 263.81 x4 0.25 114.15 88.039 114.15 22.6 20.92 186.21 x5 0.25 86.772 69.834 86.772 0 0 108.47
- 67. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x0 0.95 0 0 0 0.0 x1 0.95 403.58 570.3 115 1512.1 x2 0.95 1012.9 1437.3 289.8 3803.7 x3 0.95 2245.4 3231.9 651.6 8499.4 x4 0.95 2756.2 4039 814.3 10538.9 x5 0.95 2927.3 4309 868.7 11221.5 Lực cắt: VuCD1= η(1,75.VLL+ 1,25.VDC+ 1,5VDW). Mặt cắt η VLLb VDCb VDWb VuCD1(KN) x0 0.95 417.25 586.2 118.2 1558.2 x1 0.95 396.03 546 110.1 1463.7 x2 0.95 360.54 478.6 96.5 1305.2 x3 0.95 263.81 293.1 59.1 870.86 x4 0.95 186.21 146.4 29.5 525.46 x5 0.95 108.47 0 0 180.33 2.2.4.2: Theo TTGH cường độ II: Mômen: MuCDII= η(0.MLL+ 1,25.MDC+ 1,5MDW). SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 67
- 68. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Mặt cắt η MLLb MDCb MDWb MuCDII(KN.m) x0 0.95 0 0 0 0 x1 0.95 403.58 570.3 115 841.11 x2 0.95 1012.9 1437.3 289.8 2119.8 x3 0.95 2245.4 3231.9 651.6 4766.4 x4 0.95 2756.2 4039 814.3 5956.7 x5 0.95 2927.3 4309 868.7 6354.8 Lực cắt: VuCDII= η(0.VLL+ 1,25.VDC+ 1,5VDW). Mặt cắt η VLLb VDCb VDWb VuCDII(KN) x0 0.95 417.25 586.2 118.2 864.55 x1 0.95 396.03 546 110.1 805.27 x2 0.95 360.54 478.6 96.5 705.85 x3 0.95 263.81 293.1 59.1 432.27 x4 0.95 186.21 146.4 29.5 215.89 x5 0.95 108.47 0 0 0 2.2.4.3: Theo TTGH cường độ III: Mômen: MuCDIII= η(1,35.MLL+ 1,25.MDC+ 1,5MDW). Mặt cắt η MLLb MDCb MDWb MuCDIII(KN.m) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 68 Tải bản FULL (136 trang): https://bit.ly/3iv8vT9 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net
- 69. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo x0 0.95 0 0 0 0.0 x1 0.95 403.58 570.3 115 1358.7 x2 0.95 1012.9 1437.3 289.8 3418.8 x3 0.95 2245.4 3231.9 651.6 7646.1 x4 0.95 2756.2 4039 814.3 9491.5 x5 0.95 2927.3 4309 868.7 10109.1 Lực cắt: VuCDIII= η(1,35.VLL+ 1,25.VDC+ 1,5VDW). Mặt cắt η VLLb VDCb VDWb VuCDIII(KN) x0 0.95 417.25 586.2 118.2 1399.7 x1 0.95 396.03 546 110.1 1313.2 x2 0.95 360.54 478.6 96.5 1168.2 x3 0.95 263.81 293.1 59.1 770.61 x4 0.95 186.21 146.4 29.5 454.7 x5 0.95 108.47 0 0 139.11 2.2.4.4: Theo TTGH sử dụng: Mômen: MuTTSD= η(1.MLL+ 1.MDC+ 1MDW). SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 69 Tải bản FULL (136 trang): https://bit.ly/3iv8vT9 Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net
- 70. học : Thiết kế cầu BTCT GVHD : Th.s Nguyễn Duy Thảo Mặt cắt η MLLb MDCb MDWb MuTTSD(KN.m) x0 0.95 0 0 0 0.0 x1 0.95 403.58 570.3 115 1034.4 x2 0.95 1012.9 1437.3 289.8 2603.0 x3 0.95 2245.4 3231.9 651.6 5822.5 x4 0.95 2756.2 4039 814.3 7229.0 x5 0.95 2927.3 4309 868.7 7699.8 Lực cắt: VuTTSD= η(1.VLL+ 1.VDC+ 1VDW). Mặt cắt η VLLb VDCb VDWb VuTTSD(KN) x0 0.95 417.25 586.2 118.2 1065.6 x1 0.95 396.03 546 110.1 999.52 x2 0.95 360.54 478.6 96.5 888.86 x3 0.95 263.81 293.1 59.1 585.21 x4 0.95 186.21 146.4 29.5 344 x5 0.95 108.47 0 0 103.05 2.2.4.5: Theo TTGH đặc biệt: Mômen: MuĐB = η(0.5.MLL+ 1.25.MDC+ 1,5MDW). Mặt cắt η MLLb MDCb MDWb MuĐB(KN.m) SVTH : Văn Đức Hoàng Lớp : 06X3C Trang: 70 3458076
|
