Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



hẫng ở dầm biên tính theo sơ đồ cơng son, các bản mặt cầu phía trong tính theo sơ đồ dầm

liên tục trên các gối cứng tại vị trí các dầm chủ.

2.2.3. Tính tốn nội lực bản mặt cầu

2.2.3.1. Tính toán nội lực bản hẫng

Xét trường hợp bất lợi nhất bảng hẫng chịu tác dụng cả tĩnh tải, bánh xe ô tô và

người đi bộ.

2.2.3.1.1. Tĩnh tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu

- Do trọng lượng bản thân:

DCbmc = 1.ts. = 1.0,2.2500 = 500kg/m = 5 kN/m

- Do trọng lượng của lan can:

Tĩnh tải lan can tay vịn: Plc = 0,06T/m

Tĩnh tải bệ đỡ lan can:

DClc  2. 25.(0,5.(0,1  0,35).0,25  0,5.(0,2  0,25).0,2  0, 4.0,25  0,559.0,25)  2.0,003.78,5

 17,992kN / m

- Do trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu:

+ Các lớp mặt cầu được chọn như sau: Lớp phủ asphan, lớp mui luyện và lớp

phòng nước có độ dày tính chung là 75mm. Có dung trọng trung bình các lớp: γlp=22,5

kN/m3.

DW = 0,075.22,5=1,688 kN/m

Mơ hình tải trọng tác dụng lên cánh hẫng như hình vẽ:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 5



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



500



300



1800

145/2 kN



DClc

250

650

750

1000



145/2 kN



TTL

PL

DW

DCbmc



500



Hình 2.1: Mơ hình tải trọng tác dụng lên cánh hẫng

2.2.3.1.2. Hoạt tải tác dụng cho dải bản rộng 1m theo phương ngang cầu

- Do xe tải thiết kế (Design Truck)

Xét một bánh xe nặng của xe tải thiết kế có trọng lượng P đặt cách mép bệ đỡ lan

can 300mm. Khoảng cách từ tim bánh xe tới ngàm x = 1000-500-300-250=-50mm<0

=> Bánh xe không nằm trong dầm công xôn =>chiều rộng dãi tương đương: E = 0m.

Chiều rộng tiếp xúc của bánh xe b = 510mm. Chiều dày của bản mặt cầu tf = 200mm.

- Do người đi

Chiều rộng lề người đi là 1,5m. Tải trọng người đi bằng 300kg/m2 = 3kN/m2.

Tổng hợp kết quả:

Giả sử chọn bf = 500mm, ta có các bảng tổng hợp kết quả chiều dài, tĩnh tải và hoạt

tải như sau:

Chiều dài

L1 (m) L2 (m) L3 (m) L4 (m)

0,75

0,65

0,25

0,25

Trong đó:

L1 – Chiều dài bản hẫng

L2 – Khoảng cách từ tim lan can đến ngàm

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 6



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



L3 – Chiều dài phần có lớp phủ mặt cầu

L4 – Chiều dài đoạn phân bố tải trọng người đi bộ

Với L1, L2, L3, L4, L5 được tính theo nhịp có hiệu của bản kê trên dầm dọc là chiều

dài của bản cánh hẫng trừ đi một nữa chiều rộng bản cánh dầm dọc tức là b f/2.

Tĩnh tải

DCbmc

DClc (kN) DW (kN/m)

(kN/m)

5

17,992

1,688

Hoạt tải: PL=3kN/m

2.2.3.1.3. Nội lực tại ngàm

Xét hệ số điều chỉnh tải trọng trường hợp sử dụng các giá trị cực đại của i.

 = D.R.I ≥ 0,95

Lấy  = 1,0.

Mômen tại ngàm:



L23

L12

L24 �



.



.

DC

.





.

DC

.

L





.

DW

.





.

PL

.

M = �p1



bmc

p1

lc 2

p2

PL

2

2

2�





0, 752

0, 252

0, 252 �

1, 25.5.

 1, 25.17,992.0, 65  1,5.1, 688.

 1, 75.3.

= 1, 0. �



2

2

2 �





= 16,620 kNm

Lực cắt tại ngàm

 p1 .DC1 .L1   p1 .DC2   p 2 .DW .L3   PL .PL.L4 �

V = . �







= 1,0. 1, 25.5.0, 75  1, 25.17,992  1,5.1,688.0, 25  1,75.3.0, 25

= 29,123 kN



SVTH: Hoàng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 7



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xn Toản



2.2.3.2. Tính tốn nội lực bản kiểu dầm



H.1

H.2



Đối với bản của cầu dầm có thể phân tích như mơ hình dải bản liên tục, kê trên các

dầm chủ.

Đối với bản mặt cầu của các dầm có mặt cắt hình hộp có thể phân tích theo mơ hình

dải bản ngàm 2 đầu và tính theo phương pháp gần đúng với đường lối tính tốn mơmen

dương ở mặt cắt giữa nhịp của mơ hình bản giản đơn kê trên 2 gối khớp. Trị số mômen tại

mặt cắt giữa nhịp của bản 2 đầu ngàm xác định theo công thức:

M 0,5. L k .M 00,5.S

0

Với M 0,5.S – mômen do ngoại tải gây ra tại mặt cắt giữa nhịp dầm giản đơn.



Trong đó: k: hệ số xét đến tính chất ngàm ở hai đầu.

k= 0,5 khi xác định momen dương.

k= – 0,8 khi xác định momen âm.

S – nhịp có hiệu của bản, S = 2,1 – 0,5/2 = 1,85m (giả thiết bf = 0,5m).

2.2.3.2.1. Nội lực do tĩnh tải trên 1m dài cầu

Tĩnh tải tính tốn tồn bộ:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 8



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



DL = 1,25DC1 + 1,5DW

= 1,25.5 + 1,5.1,688 = 8,782 kN/m

Mômen tại mặt cắt giữa nhịp của dầm giản đơn tương đương:

M 00,5 S  .DL. MD = 1,0.8,782.1,852/8 = 3,757kNm

Mơmen tính tốn của dầm thật:



M 0,5.

S  0,5.3,757 = 1,879kNm



M goi

 0,8.3, 757 = -3,006kNm



2.2.3.2.2. Nội lực do hoạt tải trên 1m dài cầu

+ Bề rộng dải tương đương:

S = 1850mm < 4600mm nên ta chỉ xét xe tải thiết kế, không xét tải trọng làn và xe 2

trục.{3.6.1.3.3}

Bề rộng tiếp xúc của bánh xe: b = 510mm

Chiều dài tiếp xúc của bánh xe:

l 2,28.10  3.1  IM .P

 - hệ số tải trọng,  = 1,75

IM = 25%, P = 0,5.145/2 = 36,25kN

l 2,28.10  3.1,751  0,25.36250 = 180,8mm

Theo mơ hình tính tốn theo sơ đồ phẵng, tác dụng của tải trọng bánh xe có thể quy

về 1 băng tải dài (b+ts) theo phương ngang cầu có cường độ phân bố cho 1m rộng bản:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 9



GVHD: TS.Nguyễn Xn Toản



b



ts



ts /2



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



b+ts

S



l+t



s



b+ts



S/4



LL



Hình 2.2: Phân bố bánh xe trên dải bản mặt cầu

- Với mômen dương:

E = 660 + 0,55.S = 660 + 0,55.1850 = 1677,5mm > 1000mm

LL1 =



P

36,25

=

= 15,22kNm

2(b  t s ).E

2(0,51  0,2).1,6775



1 (0,51  0, 2) �

1,85 / 2  (0,51  0, 2) / 2 1,85 1,85 �

.�

.



 MP = 2. .

=0,265

2

2

1,85 / 2

4

4 �







Mômen tại mặt cắt giữa nhịp trên dầm giản đơn:

M 0   .m. n .(1  IM ).LL1 . MP



= 1,0.1,2.1,75.(1+0,25).15,22. 0,265

= 10,602kNm

M 0,5.S = 0,5.10,602 = 5,301kNm



- Với mômen âm:

E = 1220 + 0,25.S = 1220 + 0,25.1850 = 1682,5mm

LL2 =



P

36,25

=

= 15,17kNm

2(b  t s ).E

2(0,51  0,2).1,6825



Mômen tại mặt cắt giữa nhịp trên dầm giản đơn:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 10



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



M 0   .m. n .(1  IM ).LL2 .. MP = 1,0.1,2.1,75.(1+0,25).15,17. 0,265= 13,211 kNm



M goi

= -0,8.13,211 = -10,569kNm



Vậy:

Mơmen tính tốn dương tại mặt cắt giữa nhịp:

M 0,5.S = 1,879 + 5,301 = 7,180 kNm



Mômen tính tốn âm tại mặt cắt gối:



M goi

= -3,006-10,569= 13,575kNm



Lực cắt tính tốn:

V  . �

DL.VD  m. n .(1  IM ).LL1 ..VP �







= 1, 0. 8, 782.0,925  1, 2.1, 75.(1  0, 25).15,17.0, 574

= 30,981kN

Với:

VD = 0,5.1.1,85 = 0,925m2

VP



=



1

1,85  (0,51  0, 2)





.(0,51  0, 2). �

.1  1�=0,574 m2

2

1,85







2.2.4. Tính thép:

- Khơng xét đến cốt thép chịu nén

- Sức kháng uốn của bản

Mr = ф.Mn

ф – hệ số sức kháng quy định theo {5.5.4.2.1} ф = 0,9 đối với trạng thái giới hạn

cường độ 1 (cho BTCT thường).

Mr – sức kháng uốn tính tốn

Mn = sức kháng uốn danh định

Đối với cấu kiện chịu uốn khi sự phân bố ứng suất gần đúng theo hình chữ nhật như

quy định ở {5.7.2.2} thì Mn xác định theo {5.7.3.2.3}.

M n  A ps . f ps .(d p 



a

a

a

a hf

)  As . f y .(d s  )  As' . f y' .( d s'  )  0,85. f c' .(b  bw ).1 .h f .( 

)

2

2

2

2 2



'

Vì khơng có cốt thép ứng suất trước, b = bw và coi As = 0.



 M n  As . f y .(d s 



a

)

2



Trong đó:

As – diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2).

fy – giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa)

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 11



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



ds – khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép thường chịu

kéo (mm)

As' – diện tích cốt thép thường chịu nén (mm2).



f y' – giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén (MPa)

d s' – khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén (mm)

f c' – cường độ chịu nén của bêtông ở 28 ngày (MPa)



b – bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw – chiều dày của bản bụng hoặc mặt cắt tròn (mm)

1 – hệ số chuyển đổi điểu đồ ứng suất quy định trong {5.7.2.2}.

h f – chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T (mm)



a = c. 1 – chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm) theo {5.7.2.2}.

a = c. 1 =



A ps . f ps  As . f y  As' . f y' )

0,85. f c' .bw .1



. 1 =



As . f y

0,85. f c' .b



1



 1: Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, với BT có cường độ > 28Mpa, hệ số  1 giảm đi

theo tỉ lệ 0,05 cho từng 7 Mpa vượt quá 28 Mpa:

với f'c = 30MPa lấy  1 = 0,85-0,05.(30-28)/7=0,836

Theo trạng thái giới hạn cường độ 1, cốt thép phải bố trí sao cho mặt cắt đủ khả năng

chịu lực.

- Chọn tiết diện cốt thép tổng quát

- Cường độ nén của bê tông ở 28 ngày tuổi: f’c = 30MPa.



có: Ec = 0,043  1,5 . f ' =0,043. 25001,5. 30  29440MPa

c

c

- Giới hạn chảy của thép thanh: fy = 400MPa. Es = 200000MPa.

- Lớp bảo vệ: {5.12.3.1}

Mép trên bản: a = 60mm

Mép dưới bản: a = 25mm

Giả thiết dùng thép 512 trong 1m bản mặt cầu:

as = 113,097mm2, As = 5.78,540=565,487mm2

ddương = 200-25-12/2 = 169mm

dâm = 200-60-12/2 = 134mm

Biểu thức đơn giản để tính cốt thép có thể bỏ qua cốt thép chịu nén khi tính sức

kháng mômen như sau:

.M n . As . f y .(d s 



a

)

2



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 12



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



2.2.4.1. Cốt thép chịu mômen dương



Kiểm tra cường độ:

- Mơmen tính tốn cho momen âm của bản mặt cầu

Mu=7,180 (KNm)

- Sức kháng uốn của bản:

Mr = ф.Mn

1 = 0,85– (30– 28).0,05/7= 0,836 > 0,65. Thoả mản theo 22TCN272 {5.7.2.}

c







As . f s

565, 487.250



 6, 632mm

'

0,85. f c .1 .bt 0,85.30.0,836.1000



a= c. 1 = 6,632.0,836= 5,544 (mm)

a

5,544 6

� M n  As f y (d s  ) = 565, 487.400.(169 

)10 = 37,600(KNm)

2

2

M r  M n =0,9.37,600=33,840 KNm > Mu= 7,180 KNm.

Vậy thoả mãn về mặt cường độ.

Kiểm tra lượng thép tối đa ( TCN 5.7.3.3.1)



Phải thoả mãn điều kiện



c

�0,42

de



de = ds = 169 mm (do coi Asp=0 , TCN 5.7.3.3.1-2)

c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà, c= 6,632 mm

c 6, 632



= 0,0392 < 0,42 thoả mãn

de

169



Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.



Kiểm tra lượng thép tối thiểu ( TCN 5.7.3.3.2)

f'



c

Phải thoả mãn điều kiện  min �0, 03. f

y

Trong đó:  min tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên.



565, 487

 0, 0028

1000.200

f'

0, 03. c = 0, 03. 30 = 0,0023

fy

400

f 'c

vậy  min �0, 03. f

y



 min 



Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu.

Cự ly tối đa của các thanh cốt thép, theo TCN 5.10.3.2 trong bản cự ly cốt thép không

được vượt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm.

S max �min(1,5h; 450) = min(1,5.200;450)= 300 mm

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 13



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



2.2.4.2. Cốt thép chịu mômen âm



Kiểm tra cường độ:

- Mơmen tính tốn cho momen âm của bản mặt cầu

Mu=13,575 (KNm)

- Sức kháng uốn của bản:

Mr = ф.Mn

1 = 0,85– (30– 28).0,05/7= 0,836 > 0,65. Thoả mản theo 22TCN272 {5.7.2.}

c



As . f s

565, 487.250



 6, 632mm

'

0,85. f c .1 .bt 0,85.30.0,836.1000



a= c. 1 = 6,632.0,836= 5,544 (mm)

a

5,544 6

)10 = 29,683 (KNm)

� M n  As f y (d s  ) = 565, 487.400.(134 

2

2

M r  M n =0,9. 29,683=26,715 KNm > Mu= 13,575KNm.







Vậy thoả mãn về mặt cường độ.

Kiểm tra lượng thép tối đa ( TCN 5.7.3.3.1)



Phải thoả mãn điều kiện



c

�0,42

de



de = ds = 169 mm (do coi Asp=0 , TCN 5.7.3.3.1-2)

c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà, c= 6,632 mm

c 6, 632



= 0,049 < 0,42 thoả mãn

de

134



Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối đa.



Kiểm tra lượng thép tối thiểu ( TCN 5.7.3.3.2)

f'



c

Phải thoả mãn điều kiện  min �0, 03. f

y

Trong đó:  min tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện tích nguyên.



565, 487

 0, 0028

1000.200

f'

0, 03. c = 0, 03. 30 = 0,0023

fy

400

f 'c

vậy  min �0, 03. f

y



 min 



Vậy mặt cắt thoả mãn về hàm lượng thép tối thiểu.

Cự ly tối đa của các thanh cốt thép, theo TCN 5.10.3.2 trong bản cự ly cốt thép không

được vượt quá 1,5 chiều dày cấu kiện hoặc 450mm.

Smax �min(1,5h; 450) = min(1,5.200;450)= 300 mm

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 14



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



2.2.4.3. Cốt thép chịu mômen âm cho phần hẫng của bản mặt cầu

Để thuận lợi thi cơng: Bố trí 2 mặt phẵng lưới cốt thép cho bản mặt cầu nên cốt thép

âm cho phần hẫng được bố trí giống cốt thép âm dùng 12a200mm. Chỉ tiến hành kiểm

tốn.

Mơmen tính tốn cho mơmen âm bản mặt cầu:

Mu = 16,620 kNm < 26,715 kNm

Do mơmen tính tốn Mu < Mơmen tính tốn của mơmen âm của bản mặt cầu nên

chắc chắn các kiểm toán trong kiểm toán về cường độ được thỏa mãn.

2.2.4.4. Cốt thép phân bố

Cốt thép phụ theo chiều dọc được đặt dưới đáy bản để phân bố tải trọng bánh xe dọc

cầu đến cốt thép chịu lực theo phương ngang. Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm (%)

cốt thép chính chịu mơmen dương. Đối với cốt thép chính đặt vng góc với hướng xe

chạy {9.7.3.2}.

Số phần trăm =



3840

Sc



67%



Trong đó Sc là chiều dài có hiệu của nhịp. Sc = 1850mm.

 Số phần trăm =



3840

1850



= 89,3% dùng 67%



Bố trí As = 0,67.565,487 = 378,876mm2.

Đối với cốt thép dọc bên dưới dùng 12a300mm.

2.2.4.5 Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ

Lượng cốt thép tối thiểu cho mỗi phương sẽ là {5.10.8.2}:

As 0,75



Ag

fy



= 0,75



200

= 0,375mm2

400



Trong đó:

Ag – diện tích tiết diện nguyên. Ag = 200m2.

Cốt thép chính và phụ đều được chọn lớn hơn trị số này. Tuy nhiên đối với bản dày

hơn 150mm cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải được bố trí đều nhau trên cả 2 mặt.

Khoảng cách lớn nhất của cốt thép này là:

S max �min(1,5h; 450) = min(1,5.200;450)= 300 mm

Đối với cốt dọc trên dùng 12a300mm, As= 378,876/1000mm2=0,379mm2.

2.2.5.Kiểm tra nứt – Tổng quát

Nứt được kiểm tra bằng cách giới hạn ứng suất kéo trong cốt thép dưới tác dụng của

tải trọng sử dụng fs nhỏ hơn ứng suất kéo cho phép fsa {5.7.3.4}:

f s  f sa 



Z

0,6 f y

 d c . A 1 / 3



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×