Download miễn phí Đồ án Thiết kế cầu qua sông
CHƯƠNG 1. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 54
I. ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU VÀ ĐẶC ĐIỂM TẢI TRỌNG. 54
1. Vật liệu cấu tạo. 54
1.1. Bê tông. 54
1.2. Cốt thép thường. 54
1.3. Cốt thép ứng suất trước. 55
2. Tải trọng thiết kế. 55
2.1. Hoạt tải thiết kế. 55
II. TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU. 56
1. Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu. 56
1.1. Chiều dày bản mặt cầu. 56
1.2. Cấu tạo các lớp áo đường. 56
1.3. Nguyên tắc tính toán. 57
1.4. Nội lực trong bản mặt cầu do các thành phần tải trọng. 57
1.5. Tổ hợp nội lực trong bản mặt cầu. 62
1.6. Tính toán cốt thép bản mặt cầu. 63
1.7. Tính toán mất mát ứng suất trước trong cốt thép bản . 64
1.8. Kiểm tra tiết diện theo các trạng thái giới hạn. 68
Trọng lượng của các trục lần lượt là: 35KN; 145 kN; 145 kN
Xe hai trục thiết kế.
Xe hai trục gồm một cặp trục 110 KN cách nhau 1.2m. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1.8m. Tải trọng động cho phép lấy theo điều 3.6.2.
Tải trọng làn thiết kế.
Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3KN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.
TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU.
Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu.
Chiều dày bản mặt cầu.
Chiều dày nhỏ nhất của bản mặt cầu theo quy định hmin=0.027 L = 0.027x616.4 =16.6cm
Để tiện cho việc bố trí cáp ứng suất trước trong bản mặt cầu ta chọn chiều dày bản mặt cầu là 350mm.
Các kích thước còn lại của mặt cắt ngang cầu thể hiện như trong hình dưới
Sơ đồ tính toán bản mặt cầu.
Cấu tạo các lớp áo đường.
Lớp áo đường được thiết kế là bêtông Asphan dày 50 mm
+ lớp phòng nước.
Lớp phủ mặt cầu gồm 3 lớp :
- Bê tông asphal dày 5cm
- Lớp bảo vệ dày 3 cm
- Lớp phòng nước dày 2 cm
Chiều dầy trung bình của lớp phủ mặt cầu : dtb = 10 cm.
Nguyên tắc tính toán.
Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích một dải bản rộng 1m theo chiều dọc cầu. Mô hình hoá sơ đồ làm việc của kết cấu thành hai sơ đồ: dầm hai đầu ngàm và dầm công xôn, với các sườn dầm hộp là các điểm ngàm cứng (hình vẽ trên).
Các tải trọng tác dụng lên kết cấu là :
Lan can : DC2
Trọng lượng bản thân : DC1
Trọng lượng lớp mặt đường : DW
Tải trọng người : PL
Tải trọng xe : LL
Lực xung kích : IM, lấy bằng 25%LL (theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05).
Về nguyên tắc để tính toán nội lực trong bản mặt cầu ta xếp tải lên sơ đồ kết cấu sao cho gây ra nội lực nguy hiểm nhất và lấy kết quả đó để thiết kế. Đối với dầm hai đầu ngàm, để đơn giản cho quá trình tính toán ta giả thiết đây là dầm đơn giản và xếp tải lên đường ảnh hưởng sao cho nội lực lớn nhất và sẽ nhân giá trị nội lực này với hệ số ngàm, còn phần công xôn ta trực tiếp xếp tải sao cho nội lực lấy với đầu ngàm là lớn nhất. Sau đó lựa chọn giá trị lớn nhất để tính toán trong các bước tiếp theo.
Nội lực trong bản mặt cầu do các thành phần tải trọng.
Nội lực trong nhịp bản giữa hai sườn hộp.
Nội lực do tác dụng của tĩnh tải.
DC, DW : lần lượt là trọng lượng bản mặt cầu, lớp phủ được tính trung bình bằng trọng lượng của một mét dài bản mặt cầu chia cho chiều rộng toàn bộ bản mặt cầu. Khối lượng riêng của bê tông cốt thép lấy 2.5 T/m3, của lớp phủ lấy 2.25 T/m3 (tra bảng 3.5.1-1).
Diện tích mặt cắt ngang của bản : A = 5.859 ( m2).
Chiều rộng toàn bản : B = 13.6 ( m ).
Chiều dầy trung bình của toàn bộ lớp phủ : dtb = 0.1 ( m ).
Vậy tải trọng phân bố tác dụng lên dải bản là:
( kN/m2 ).
( kN/m2 ).
Sơ đồ tính toán của bản như hình
Sơ đồ tính toán nhịp bản giữa và đường ảnh hưởng nội lực.
Sơ đồ tính toán bản : với nhịp giữa hai sườn hộp ta tính theo sơ đồ ngàm hai đầu.
Trước tiên tính toán với sơ đồ dầm đơn giản sau đó nhân với hệ số ngàm.
Nội lực do tĩnh tải phân bố đều được xác định theo công thức :
V0 = w x W
Trong đó :
V0 : nội lực trong dầm đơn giản tại tiết diện tính toán
W : giá trị tải trọng phân bố đều.
W : diện tích đường ảnh hưởng V tại tiết diện tính toán
Nội lực do trọng lượng bản thân dầm DC.
Mô men uốn lớn nhất tại tiết diện giữa nhịp.
(kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện gối :
( kN ).
Nội lực do trọng lượng của lớp phủ mặt cầu
Mô men uốn lớn nhất tại tiết diện giữa nhịp.
( kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện gối :
( kN ).
Nội lực do tác dụng của hoạt tải.
Bản mặt cầu được phân tích theo phương pháp dải gần đúng, được quy định trong điều 4.6.2.1. Với dải phân tích là ngang và có chiều dài nhịp là 6164mm > 4600mm. Do đó bản được thiết kế cho tải trọng trục 145kN và tải trọng làn. Các bánh xe trong trục cách nhau 1800mm, tải trọng mỗi bánh xe là 72.5kN.
Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3 kN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều theo chiều rộng 3000 mm. Hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.
Khi thiết kế vị trí ngang của của xe được bố trí sao cho hiệu ứng lực trong dải phân tích đạt giá trị lớn nhất. Vị trí trọng tâm bánh xe đặt cách đá vỉa 300mm khi thiết kế bản hẫng và 600mm khi thiết kế các bộ phận khác.
Chiều rộng của dải tương đương b(mm) trên bất kỳ bánh xe nào được lấy như trong bảng 4.6.2.1.3-1 tiêu chuẩn 272-05:
Đối với phần hẫng : b = 1140 + 0,833X (m)
Đối với vị trí có mômen dương : b = 660 + 0,55S = 4.050 ( m ).
Đối với vị trí có mômen âm : b = 1220 + 0,25S = 2.761 ( m ).
Với : X là khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải.
S là khoảng cách giữa các gối.
Mô men được xác định theo công thức
Trong đó :
m : Là hệ số làn xe (2làn: m = 1.0).
P : Tải trọng một bánh xe (72.5kN).
b : Chiều rộng dải tương đương trên mỗi bánh xe (mm).
(Xét riêng cho mômen âm và dương).
yi : Tung độ đường ảnh hưởng tại vị trí đặt bánh xe.
IM : Lực xung kích tính theo phần trăm IM = 25%
(Lấy theo bảng 3.6.2.1-1 22TCN 272-05).
ql : Tải trọng làn thiết kế, ql = 3.1 kN/m
A1/2 : Diện tích phần đường ảnh hưởng đặt tải trọng làn.
Do đơn giản hoá sơ đồ tính toán nên phải nhân các kết quả trên với hệ số ngàm. Vậy để tính toán cho chính xác hơn ta phải phân riêng hoạt tải ra là mômen âm và mômen dương.
= 85.508 ( kN.m ).
= 118.565 ( kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện gối trong dầm đơn giản được xác định theo công thức:
Thay số ta xác định được :
= 89.663 ( kN ).
Nội lực phần bản hẫng
Nội lực do tác dụng của tĩnh tải.
Ngoài tĩnh tải mặt đường, tĩnh tải bản thân còn có tải trọng lan can, gờ chắn lan can tính là tải trọng tập trung tại đầu mút cánh hẫng
Diện tích mặt cắt ngang của lan can và gờ chắn .
Ab = 0.274 + 0.014 = 0.288 ( m2 ).
Tải trọng tập trung do lan can :
Pb = 0.288 x 24 = 6.915 ( kN ).
Sơ đồ tính toán như hình
Sơ đồ tính toán bản hẫng và đường ảnh hưởng lực cắt.
Nội lực do trọng lượng bản thân dầm DC.
Mô men uốn lớn nhất tại tiết diện ngàm.
( kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện ngàm :
( kN ).
Nội lực do trọng lượng của lớp phủ mặt cầu
Mô men uốn lớn nhất tại tiết diện ngàm.
( kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện ngàm :
( kN ).
Nội lực do trọng lượng của lan can và gờ chắn.
Mô men uốn lớn nhất tại tiết diện ngàm.
( kN.m ).
Lực cắt tại tiết diện ngàm .
( kN ).
Nội lực do tác dụng của hoạt tải.
Chiều rộng của dải tương đương b(mm) khi thiết kế bản hẫng trên bất kỳ bánh xe nào được lấy như trong bảng 4.6.2.1.3-1 tiêu chuẩn 272-05:
b = 1140 + 0,833X
Với : X là khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải.
Khi tính toán với sơ đồ trên ta chia hai trường hợp : có và không có người đi
Mô men tại ngàm do hoạt tải khi không có người đi bộ.
Trong đó :
m : Hệ số làn xe (xếp 1làn: m = 1.2).
bi : Chiều rộng dải trên mỗi bánh xe của ...
/file/d/0Bz7Zv9 ... sp=sharing
