Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 1
MỤC LỤC
PHẦN 1: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ T CĂNG TRƯỚC .
Chương I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.1. KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
:
6
1.2. THÔNG SỐ VẬT LIỆU: 7
Chương II : LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. Lan can 9
2.2. Lề bộ hành 12
2.3. Bó vỉa 15
Chương III : BẢN MẶT CẦU
3.1. Số liệu tính toán 19
3.2. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu 19
3.3. Tính nội lực cho bản congxon 20
3.4. Tính nội lực cho bản dầm cạnh dầm biên 23
3.5. Tính nội lực cho bản dầm giữa 27
3.6. Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu 31
3.7. Kiểm tra nứt cho bản mặt cầu 32
Chương IV : DẦM NGANG
4.1. Các số liệu về dầm ngang 34
4.2. Xác đònh nội lực tác dụng lên dầm ngang 34
4.3. Thiết kế cốt thép cho dầm ngang 39
Chương V : DẦM CHÍNH
5.1. Các số liệu ban đầu 48
5.2 Nội lực do tónh tải tác dụng lên dầm chủ 49
5.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm chủ 56
5.2 Tính hệ số phân ngang 133
5.3 Các trường hợp tải trọng tác dụng lên cầu 137
5.4 Xác đònh nội lực tại các mặt cắt nguy hiểm 140
5.5 Chọn và bố trí thép dự ứng lực 146
5.6 Đặc trưng hình học mặt cắt 146
5.7 Tính mất mát US 151
5.8 Kiểm toán dầm theo TGH SD 156
5.9 Kiểm toán dầm ở trạng thái sử dung 158
5.10 Kiểm toán lực cắt 161
5.11 Tính thép cẩu móc dầm 167
5.12 Tính độ vồng, độ võng 168
PHẦN 3: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG TRƯỚC
CHƯƠNG 1 :KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC VÀ SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
1.1 Số liệu đầu vào: 174
1.2 Lựa chọn kích thước hình học các bộ phận kết cấu nhịp : 175
CHƯƠNG IITÍNH TOÁN LAN CAN LỀ BỘ HÀNH
2.1 Kiểm toán thanh lan n1 179
2.2 Kiểm toán thanh lan can n2: 180
2.3 Kiểm toán trụ lan can thép 182
2.4 Thiết kế cốt thép cho lề bộ hành : 183
2.5. Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng 185
2.6. Kiểm toán bó vỉa chòu tải trọng va xe
:
186
CHƯƠNG IITHIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 3
3.1. Mô hình tính toán bản mặt cầu: 190
3.2. tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu: 190
Trang 4
Bảng 7.2 tọa độ trọng tâm cáp DƯL
7.3. Xác đònh đặc trưng hình học tại các mặt cắt :
234
7.4 Tính toán mất mát ứng suất của 1 sợi cáp : 237
7.5 Kiểm toán dầm: 240
7.6 Thiết kế cốt đai cho dầm chủ và kiểm toán khả năng chòu cắt 247
PHẦN 4: CẦU BTCT DUL TIẾT DIỆN CHỮ I CĂNG SAU
Chương 1
:
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1.
Error! Reference source not found.
256
2. Yêu cầu 256
3. Chọn thêm số liệu. 256
4. Bố trí mặt cắt ngang cầu. 256
Chương 2: TÍNH TỐN LAN CAN VÀ TAY VỊN
1. Lựa chọn kích thước và bố trí thép trong lan can.256
2. 2. Xác đònh khả năng chòu lực của tường lan can
.
257
3. Xác đònh khả năng chòu lực của thanh và cột lan can.260
4. Tổ hợp va xe.261
5. Chứng minh công thức sử dụng trong phần tính lan
can.
264
6 150 900 6 150 900 6 150 900 8 150 1200
2 775.8 1551.6 2 594.4 1188.7 2 432.1 864.3 2 200 400
2 825.8 1651.6 2 644.4 1288.7 2 482.1 964.3
2 875.8 1751.6 2 694.4 1388.7 2 532.1 1064.3
2 925.8 1851.6 2 744.4 1488.7
26
8606.4 26 7154.8
26
5857.1
26
2800
Y1
= 331.017
Y2
= 275.186
Y3 = 225.275
Y4 = 107.692
1ps
d
Phần 1 :
THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 6
TIẾT DIỆN T CĂNG TRƯỚC
5 3
s
7.85 10 N / mm
- Lề bộ hành, lan can:
Bêtông:
'
c
f 30 MPa
-5 3
c
2.5 10 N / mm
Thép AII:
y
f 280 MPa
5 3
s
7.85 10 N /mm
- Cáp D.Ư.L đường kính danh đònh 12.7 mm có:
2
ps
A 100.1 mm
pu
f 1838.16 MPa
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 8
Hình 1.1. Boá trí chung
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 9
CHƯƠNG 2
LAN CAN - LỀ BỘ HÀNH
2.1. LAN CAN:
2.1.1. Thanh lan can
- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mm và kính trong
d = 92 mm
- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm
- Khối lượng riêng thép lan can:
5 3
s
Tải tập trung: P = 890 N
2.1.1.2. Nội lực của thanh lan can
* Theo phương y:
- Mômen do tónh tải tại mặt cắt giữa nhòp:
2 2
y
g
g L 0.095 2000
M 47500 N.mm
8 8
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 10
- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Tải phân bố:
2 2
y
w
w L 0.37 2000
M 185000 N.mm
8 8
+ Tải tập trung:
* Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can:
2
2
y y y
x x
LLDC g LL w P
w P
M . M ( .M M )
M M
- Trong đó:
+
: là hệ số điều chỉnh tải trọng:
D I R
. .
Với:
D
0.95
: hệ số dẻo
n
.M M
Trong đó:
+
: là hệ số sức kháng:
= 1
+ M: là mômen lớn nhất do tónh và hoạt tải
+ M
n
: sức kháng của tiết diện
n y
M f S
S là mômen kháng uốn của tiết diện
3 3 3 3 3
3.14
S .(D d ) (100 92 ) 21716 mm
32 32
n
M 240 21716 = 5211840 N.mm
n
Hình 2.3. Mặt cắt A-A
- Mômen tại mặt cắt A-A:
A A 2
M P'' h P'' h
1630 650 1630 300 1548500 N.mm
- Mặt cắt A-A đảm bảo khả năng chòu lực khi:
n LL A A
M . .M
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 12
- Sức kháng của tiết diện:
n y
M f S
+ S mômen kháng uốn của tiết diện
Mặt cắt A – A đảm bảo khả năng chòu lực
* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can:
K.
140
r
l
Trong đó:
+ K = 0.75: hệ số chiều dài hữu hiệu
+
1070 mm
l
: chiều dài không được giằng (
hl
)
+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện ở
nay là nhỏ nhất)
Hình 2.4. Mặt cắt B-B
I
r
A
Với:
I : mômen quán tính của tiết diện:
r 58
l
. Vậy thỏa mãn điều kiện độ mảnh
2.2. LỀ BỘ HÀNH
2.2.1. Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành gồm:
* Xét trên 1000 mm dài
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 13
- Hoạt tải người: PL = 0.003 x 1000 = 3 N/mm
- Tónh tải: DC = 1000 x 100 x 0.25 x 10
-4
= 2.5 N/mm Hình 2.5. Sơ đồ tính nội lực lề bộ hành
2.2.2. Tính nội lực
- Mômen tại mặt cắt giữa nhòp:
+ Do tónh tải:
2 2
DC
DC.L 2.5 1000
M 312500 N.mm
8 8
s
= h – a’ = 100 – 20 = 80 mm
- Xác đònh chiều cao vùng nén a:
2 2 2
u
s s
'
c
2 M
2 994531
a d d 80 80 0.54 mm
0.85 f b 0.9 0.85 30 1000
- Bản lề bộ hành có 28 MPa< f'
c
= 30 Mpa < 56 Mpa
'
1 c
0.05 0.05
0.85 .(f 28) 0.85 (30 28) 0.836
7 7
0.85 30 0.54 1000
A 49.18 mm
f 280
- Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 1000 100 321.43 mm
f 280
- Chọn
10a200
1000 mm có 5 thanh thép (diện tích A
s
= 392.5 mm
2
) và theo phương
dọc lề bộ hành bố trí
10a200
- Khối lượng riêng của bêtông:
3
c
2500 Kg/ m
- Môđun đàn hồi của bêtông:
1.5
c c c
E 0.043 f '
1.5
0.043 2500 30 2994.48 MPa
- Môđun đàn hồi của thép:
s
E 200000 MPa
- Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông:
s
c
E 200000
n 7.69
-Mômen quán tính của tiết diện bê tông khi đã nứt:
3
2
cr s s
3
2 4
b x
I n A (d x)
3
1000 14.16
7.69 392.5 (80 20.70) 11560296.11 mm
3
-Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:
s
s s
cr
M
687500
f d x n 80 20.70 7.69 27.12 MPa
I 11560296.11
. Vậy thoả mãn điều kiện về nứt
2.3. Bó vỉa
- Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như: hình 2.7 và hình 2.8
- Ta tiến hành kiểm tra khả năng chòu lực của bó vỉa dạng tường như sau:
+ Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo
+ Chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải
Bảng 2.1: Lực tác dụng vào lan can
Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN)
Chiều dài lực tác
dụng(mm)
Phương mằm ngang
Ft = 240
Lt = 1070
Phương thẳng đứng
F
V
= 80
L
V
= 5500
Phương dọc cầu
F
L
= 80
L
L
= 1070
Khi xe va vào đầu tường:
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 16
2
t t b W
c
c
L L H.(M M .H)
L
2 2 M
Trong đó:
W
R
: sức kháng của lan can
W
M
s
:
2 2
2
s
. 3.14 14
A 5 5 769.3 mm
4 4
- Chọn a’ = 26 mm (khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép ngoài của bê tông)
s
d h a' 200 26 174 mm
- Xác đònh chiều cao vùng nén a:
S y
'
c
A f
769.3 280
a 8.45 mm
0.85 f b 0.85 30 1000
2
- Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1 mm:
n
c
M 37853713.1
M 37853.713 N.mm/mm
1000 1000
- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 1000 200 642.86 mm
f 280
Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.2. Xác đònh
W
- Xác đònh chiều cao vùng nén:
aS y
'
c
A f
307.72 280
a 11.26 mm
0.85 f b 0.85 30 300
- Khoảng cách từ thớ chòu nén đến trục trung hoà:
1
a 11.26
c 13.47 mm
0.836
- Xác đònh trừơng hợp phá hoại của tiết diện:
s
c
2
s
y
f ' 30
A 0.03 b.h. 0.03 300 200 192.82 mm
f 280
Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất
2.3.3. Chiều dài đường chảy
c
(L )
Chiều cao bó vỉa: H=300 mm, vì không bố trí dầm đỉnh nên
b
M 0
* Với trường hợp xe va vào giữa tường:
- Chiều dài đường chảy:
2
t t b W
C
c
L L 8 H.(M M .H)
L
2 2 M
2
W
2 37853.713 1583.22
R 8 0 8 12815676.38
2 1583.22 1070 300
399538.25 N
t W
F 240000 N R 399538.25 N
Thoả mãn
* Với trường hợp xe va vào đầu tường:
2
t t b W
c
c
L L H.(M M .H)
L
2
W
2 37853.713 1157.73
R 0 12815676.38
2 1157.73 1070 300
292162.47 N
t W
F 240000 N R 292162.47 N
Thoả mãn Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 19
3.2. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU
- Bản mặt cầu sẽ được tính toán theo 2 sơ đồ: Bản congxon và bản loại dầm. Trong đó
phần bản loại dầm đơn giản được xây dựng từ sơ đồ dầm liên tục do đó sau khi tính toán dầm
đơn giản xong phải nhân với hệ số kể đến tính liên tục của bản mặt cầu. Hình 3.1. Sơ đồ tính bản mặt cầu
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 20
3.3. TÍNH NỘI LỰC CHO BẢN CONGXON (bản hẫng)
Hình 3.2. Sơ đồ tính cho bản congxon
3.3.1. Tải trọng tác dụng lên bản congxon
3.3.1.1. Tónh tải
Xét tónh tải tác dụng lên dải bản rộng 1000 mm theo phương dọc cầu: Hình 3.3. Tónh tải tác dụng lên bản congxon
* Trọng lượng bản thân:
5
2 f c
DC 1000 h 1000 200 2.5 10 5 N / mm
- Trong lượng thanh lan can tay vòn: trên 1 nhòp có hai thanh: Ф100 dày 4 mm, dài 2000
mm
Một thanh lan can có trọng lượng:
2 2 2 2
5
3 s
D d 100 92
P ' . . .L 7.85 10 3.14 2000 190 N
4 4
- Trên toàn chiều dài cầu có 11 nhòp:
Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:
3 3
P ' 11 2 P ' 11 2 190 4180 N
- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép
3
T
:
19.39 N
* Trọng lượng ống thép Ф90:
2.04 N
+ Trọng lượng một cột lan can:
3
P '' 122.46 51.92 19.39 2.04 195.81 N
Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhòp 22000 mm có 12
cột
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
Trang 22
+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:
3 3
P '' P '' 12 195.81 12 2349.7 N
- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:
3
3
P ' P '' 4180 2349.72 6529.72 N
3.3.1.2. Hoạt tải
- Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1000 mm trong trường hợp này chỉ có tải của
người đi bộ truyền xuống (hoạt tải này được chia đôi bó vỉa nhận một nửa và lan can phần bê
tông chòu một nửa, là lực tập trung tại đầu bản congxon)
3
PL
PL 1000 b 3 10 1000 1200
P 1800 N
2 2
(b = 1200 mm: bề rộng phần lề bộ hành)
3.3.2. Nội lực trong congxon
- Sơ đồ tính nội lực (hình 3.5): Hình 3.5. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bản hẫng
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
D R I
Trong đó:
D
0.95 :
hệ số dẻo cho các thiết kế thông thường và theo đúng yêu cầu
Ví dụ tính cầu BTCT DUL theo 22TCN272-05
DC
1.25
;
PL
1.75
;
0.95 2
u
725
M 0.95 1.25 5 1.25 5612.5 725 1.75 1850 725
2
7003726.56 N.mm
+ Trạng thái giới hạn sử dụng:
DC
1
;
PL
1
;
- Trọng lượng lề bộ hành người đi truyền xuống bó vỉa:
5
2 2 c
2
b h 1000
100 1000 2.5 10 1000
P 1250 N
2 2
- Trọng lượng bó vỉa:
5
4 4 4 c
P b h 1000 200 300 2.5 10 1000 1500 N
(b
2
= 100 mm bề dày lề bộ hành, b
4
= 200 mm chiều rộng bó vỉa, h
4
= 300 mm chiều
Trang 24
Hình 3.6. Sơ đồ tính bản dầm
-Với L
2
’
= 725 mm; L
2
”
= 1125 mm; L
2
= 1850 mm
- Xét hệ số điều chỉnh tải trọng:
D R I
+
D
:
Hệ số độ dẻo, trường hợp thiết kế thông thường
D
0.95
+
R
:
+ Trạng thái giới hạn cường độ:
DC
1.25
;
DW
1.5
;
0.952 2
DC DW
u
5 1850 2.19 1850
M 0.95 1.25 1.5 1125 (1850 725)
8 4 2
2750 725
1.25 4648935.59 N.mm
2
8 4 2
2750 725
1 3.78506719 10 N.mm
2
3.4.2. Hoạt tải và nội lực do hoạt tải tác dụng lên bản dầm
3.4.2.1. Hoạt tải
- Gồm có 2 hoạt tải: tải trọng người đi truyền xuống bản mặt cầu thông qua bó vỉa, tải
trọng xe 3 trục đặt như hình 3.6:
- Với
2
L ' 725 mm
;
2
1 DW
b 500 2 h 510 2 95 700 mm
1 1
b' b 700 mm
- Giá trò tải p:
1
P 145000
p 103.57 N / mm
2 b 2 700
- Diện làm việc của bản:
+ Khi tính mômen âm tại gối:
2
SW 1220 0.25 L 1220 0.25 1850 1682.5 mm
+ Khi tính mômen dương tại giữa nhòp:
2
Copyright: Tài liệu đại học ©