Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ VÀ TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA DẦM CHỦ

LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ VÀ TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA DẦM CHỦ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



-DCs : trọng lượng bản mặt cầu và lan can tính cho 1m dầm chủ (tính cho một dầm chủ

chịu).

DCbmc 



 bmc .t s .B 25.0, 2.12,5



 10, 417 kN/m.

n

6



Tải trọng lan can tay vịn cho 1m dài dầm chủ:

�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 �

DClc  2. �



6





 2,999kN / m



Nên ta có: DCs  DC bmc  DClc  10,417+2,999=13,416kN/m

- DW: trọng lượng lớp phủ mặt cầu tính cho 1m dầm chủ .

DW =



�DW = 0,075.(8  2.1,5  2.0,25).22,5 = 3,234 kN/m.

n



6



- l: chiều dài của dầm, l = 26m.

- Fy: cường độ chảy nhỏ nhất của thép làm dầm, kN/m2

Dùng thép công trình M270 cấp 250 có Fy = 250Mpa = 2,5.105 kN/m2

- : trọng lượng thể tích của thép,  =78,5 kN/m3

- a : hệ số đặc trưng tải trọng ứng với dầm giản đơn a=5.

- α : hệ số xét đến trọng lượng của hệ liên kết giữa các dầm chủ (lấy phụ thuộc vào

chiều dài nhịp),α=0,1 - 0,12.

- k0 :Tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm tại 1/4 nhịp

kể đến cả hệ số phân bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích.

* Tính hệ số phân phối ngang hoạt tải: dùng phương pháp đòn bẩy

+Dầm biên:

Hệ số phân bố ngang:

1

1

+ Xe: mg LL  m. .�yi  1, 2. .(0,952  0,095)  0,628 .

2

2

1

+ Người đi bộ: g PL  �i  .(1, 238  0,524).1,5  1,322 .

2



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 20



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép

500



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



1500

PL



600



1800

145/2 kN



0.524



1.238



0.952



2100

1.000



1000



0.095



145/2 kN



dah Ro



Hình 2.3 Đường ảnh hưởng theo phương pháp đòn bẩy của dầm biên.

+Dầm trong:

500



1500

PL



600



1800



145/2 kN



1800

145/2 kN



145/2 kN



dah R1



0.762



1.000



2100

0.952



0.476



2100

0.048



1000



600

145/2 kN



Hình 2.4 Đường ảnh hưởng theo phương pháp đòn bẩy của dầm trong.

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 21



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Hệ số phân bố ngang:

1

1

+ Xe: mg LL  m. .�y i  1. .(0,048  0,952  0,762)  0,881

2

2

1

+Người đi bộ: g PL  �i  .0, 476.1,0  0, 238

2



25400



110 kN



145 kN 110 kN



*Xác định hoạt tải tác dụng lên dầm tại 1/4 nhịp k0:



145 kN



4300



4300



35 kN



1200



dah M(L/4)



2.618



4.763

4.463



3.690



PL=3.0kN/m2



Hình 2.5 Đường ảnh hưởng mơmen tại mặt cắt 1/4 nhịp.



�P .y  145.(4,763  3,69)  35.2,618  1317,315kNm

Hiệu ứng do xe 2 trục: �P .y =110.(4,763+4,463)=1014,86kNm<1317,315kNm

Hiệu ứng do 3 trục:



i



i



i



i



Tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải tác dụng lên dầm tại 1/4 nhịp kể cả

hệ số phân bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích:

+Dầm biên:

(1  IM)

.�Pi .yi  TTL]  g PL .T.PL



(1  0, 25)

 0,628.[

.1317,315  9,3]  1,322.2.1,5  26,902kN / m

0,5.25, 4.4,763

k 0  mg PL .[



+Dầm trong:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 22



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



(1  IM)

.�Pi .yi  TTL]  g PL .T.PL



(1  0, 25)

 0,881.[

.1317,315  9,3]  0, 238.2.1,5  32,890kN / m  26,902kN / m

0,5.25, 4.4,763

k 0  mg LL .[



Thay vào cơng thức (2.2) ta có:

1,75.k 0  1, 25.DCs  1,5.DW

a.l

Fy

 1, 25.(1  )a.l



1,75.32,890  1, 25.13, 416  1,5.3, 234



.5.26  3, 424kN / m          

2,5.105

 1, 25.(1  0,1).5.26

78,5

DCdc 



Trọng lượng thép của hệ liên kết, thường được xem là một hàm số của trọng lượng

dầm chủ.

ggl = .DC(dc) = 0,1.3,424 = 0,3424 kN/m

b.Mômen tác dụng lên dầm lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp;

Gọi DC là tỉnh tải trên 1 m dài một dầm do các bộ phận kết cấu và liên kết gây ra:

110 kN



110 kN



DC = DCdc + DCLK + DCbmc = 3,424+0,3424+13,416 = 17,182kN/m



4300



35 kN



4300



145 kN



145 kN



1200



4.200



5.750



6.350



4.200



TTL=9.3kN/m

PL=3.0kN/m2

DC=17.182kN/m

DW=3.234kN/m2

dah M(L/2)



25400



Hình 2.6 Đường ảnh hưởng mơmen tại mặt cắt giữa nhịp.

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 23



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Mu = .{( DC .DC   DW .DW).   LL .mg LL .[(1  IM).�Pi .yi  TTL.]   PL .g PL .T.PL.}

=1.((1,25.17,182+1,5.3,234).0,5.6,35.25,4+1,75.0,881.(1,25.1317,315+9,3.

0,5.6,35.25,4)+1,75.0,238.2.1,5.0,5.6,35.25,4)

= 5919,051 kN.m

Chiều cao dầm chọn theo điều kiện kinh tế, thay vào công thức (2.2) ta có;

D  k.3



M

5919,051

 6,0. 3

=17,229m=17229mm

Fy

250



Để đảm bảo tiết diện chọn là khơng mảnh thì ta phải chọn chiều cao và bề dày theo một

tỷ lệ nhất định, như vậy thì tiết diện sẽ rất lớn. Do đó để đảm bảo các điều kiện về ổn

định và tiết diện không mảnh thì ta chọn theo cơng thức kinh nghiệm có d=1500mm

3.1.2. Tiết diện đồng nhất hay lai:

Vì ta dự kiến sẽ dùng cùng một loại thép cơng trình cho tất cả các chi tiết nên tiết

diện được coi là đồng nhất. Theo (A6.10.4.3) do đó hệ số lai Rh = 1,0.

3.1.3. Chọn tiết diện dầm chủ:

* Các cơ sở để chọn tiết diện:

Chiều dày nhỏ nhất của bản vách:

�t w �8mm



�t w �7  3d  7  3.1,5  11,5( mm)

Ngoài ra chiều dày nhỏ nhất của bản vách phải còn phụ thuộc vào tỉ số rộng/dày hoặc

cao/dày của bản biên và bản vách:

�t f �1 ,1t w



�1

� D �b f �24 t f

�6

+Bề rộng không nhỏ hơn 1/5 chiều cao dầm và không nhỏ hơn 1/20 khoảng cách

giữa các điểm được liên kết cố định trong phương ngang.

+Chiều dày bản biên không lớn hơn 40mm đối với thép hợp kim thấp.

+Quan hệ giữa chiều dày tf và chiều rộng bf của bản biên:

tf

bf



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC







1

30



Trang 24



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



150

0



16



25



14

50



25



Từ các điều kiện trên ta chọn dầm có tiết diện như sau:



500



Hình 2.7 Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ.

Các đặc trưng hình học của dầm được tính tốn:

- Diện tích mặt cắt ngang: A= 16.1450 + 2.500.25 = 48200 mm2.

- Mômen quán tính của tiết diện dầm:

2

�1

1

1450



��

3

3

I  .16.1450  2. � .500.25  500.25. �

 12.5 �� 1,766.1010 mm 4



12

12

�2

��







- Mômen quán tính của tiết diện đối với trục thẳng đứng trong mặt phẳng bản bụng:

Iy 



1

1

.1450.163  2. .25.5003  521,328.106 mm 4

12

12



- Mơmen qn tính của bản cánh chịu nén của tiết diện quanh trục thẳng đứng trong mặt

phẳng bản bụng:

I yc 



1

.25.5003  260, 42.106 mm 4

12



SVTH: Hoàng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 25



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xn Toản



3.2. Tính tốn dầm chủ:

3.2.1. Số liệu đầu vào:

3.2.1.1. Các yếu tố mặt cắt ngang và đặc tính cơ học của vật liệu:

- Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 2100mm

- Số lượng dầm chủ: n = 6dầm

- Chiều dày bản bê tông cốt thép: ts = 200mm.

- Tỷ trọng của bê tông: Wc = 2500kg/m3

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

3.2.1.2. Ảnh hưởng của tải trọng:

3.2.1.2.1. Ảnh hưởng của tĩnh tải;

Các hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên p tra bảng (A3.4.1-2):

- Đối với bản mặt cầu và lan can tay vịn:

pDCmax = 1,25

pDCmin = 0,9

- Đối với các lớp phủ mặt cầu:

pDWmax = 1,5

pDWmin = 0,65

3.2.1.2.2. Ảnh hưởng của hoạt tải

- Hệ số xung kích: IM theo bảng {3.6.2.1-1}

Cấu kiện

Mối nối bản mặt cầu



IM



Tất cả các trạng thái giới hạn

Tất cả các cấu kiện khác



75%



+ Trạng thái giới hạn mõi và giòn



15%



+Tất cả các trạng thái giới hạn khác



25%



- Hệ số tải trọng : LL tra bảng (A3.4.1-1) ứng với các tổ hợp tải trọng

+ Hệ số làn xe: Bảng (A3.6.1.1.2.1)

Số làn chất tải

1

SVTH: Hoàng Đình Thắng-10X3CLC



Hệ số làn

1,20

Trang 26



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



2

3

>3



1,00

0,85

0,65



3.2.1.3. Hệ số sức kháng

Các hệ số sức kháng, φ, đối với trạng thái giới hạn cường độ được lấy theo quy định ở

mục (A6.5.4.2) như sau:

- Uốn: φt = 1,00

- Cắt: φv= 1,00

3.2.1.4. Chọn hệ số điều chỉnh tải trọng cho các trạng thái giới hạn (TTGH):

Hệ số điều chỉnh



Tiêu chuẩn



TTGH



TTGH



cường độ

sử dụng



1.Hệ số dẻo D

(A1.3.3)

1,00

1,00

2.Hệ số dư thừa  R

(A1.3.4)

1,00

1,00

3.Hệ số quan trọng  I

(A1.3.5)

1,00

1,00

  D R I

(A1.3.2.1)

1,00

1,00

3.2.2. Tính tốn:

3.2.2.1. Tính nội lực do hoạt tải:

3.2.2.1.1. Chọn số lượng làn xe: (A3.6.1.1.1)

w = 8,0m => Số làn xe thiết kế = số nguyên[w/3500] = 2 làn.



TTGH

mỏi

1,00

1,00

1,00

1,00



3.2.2.1.2. Hệ số phân bố mômen: (A4.6.2.2.2)

- Việc tính tốn một cách chính xác sơ đồ tính khơng gian của cầu là hết sức phức

tạp, do đó người ta dùng cách tính gần đúng bằng cách đưa sơ đồ cầu thực tế về sơ đồ cầu

phẳng khi đó phải kể thêm hệ số phân bố ngang của hoạt tải.

- Loại tiết diện ngang (a), S = 2100 (mm), L = 26000 (mm).

Theo dạng mặt cắt a trong bảng A4.6.2.2.2a_1, ta có các cơng thức tính hệ số mơmen

như sau:



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 27



Đồ án mơn học: Thiết kế cầu thép

Nội lực/Vị trí



Tiêu chuẩn AASHTO



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản

a.



Hệ số phân bố (mg)c

- Một làn xe thiết kế:



a. Mômen dầm



Bảng A6.2.2.2a_1



mgMSI = 0,06 + (



S 0,4 S 0,3 K g 0,1

) ( ) ( 3)

Lts

4300

L



- 2 hay nhiều làn xe thiết kế:



trong



mgMMI = 0,075 + (



S 0,6 S 0,2 K g 0,1

) ( ) ( 3)

Lts

2900

L



- Một làn xe chất tải:

Dùng nguyên tắc đòn bẩy.

- 2 hay nhiều làn xe thiết kế:

mgMME = e x mgMMI

b. Mômen dầm



Bảng A6.2.2.2c_1



e = 0,77 +



biên



de

≥ 1,0

2800



Trong đó: de là khoảng cách từ tim vách

phía ngồi của dầm biên đến mép trong

bó vỉa hoặc lan can. Dương nếu dầm

nằm phía trong lan can hoặc đá vỉa và

ngược lại là âm.

Tính tốn cho dầm trong:

+ Tính tỉ số (



Kg

Lt s3



)0,1:



Khoản cách giữa các dầm: S = 2100mm

Chiều dài nhịp : L = 26000mmm

Chiều dày bản: ts = 200mm

Môđun đàn hồi của bê tông mặt cầu:

Ec = 0,043. y1c,5 f c'

= 0,043.25001,5 30 = 29440,09 MPa

Môđun đàn hồi của dầm thép

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 28



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



Es = 200000MPa

Tỉ số môđun đàn hồi n =



Ec

200000

 6,793

=

Es

29440,09



(A4.6.2.2.1-2)



eg: khoảng cách giữa trọng tâm của bản mặt cầu và của dầm. Vì dầm khơng liên hợp

với bản bêtơng nên eg = 0.

Tham số độ cứng Kg = n(I+A.eg2)



(A4.6.2.2.1-1)



Kg = 6,793.( 1,766 x 1010+ 48200. 02) = 11,996.1010 mm4.

0,1



0,1



�K g � �11,996.1010 �

 0,946

Vậy � 3 �  �

3 �

�Lts � �26000.200 �

+ Tải trọng thiết kế trên một làn xe:

0,1



0,4

0,3

� S � �S � �K g �

mg  0,06  �

� .� � .� 3 �

�4300 � �L � �L.t s �

SI

M



0,4



�2100 �

 0,06  �



�4300 �



0,3



�2100 �

.�

� .0,946=0,394

�26000 �



+ Tải trọng thiết kế trên 2 hay nhiều làn xe:

0,1



mg



MI

M



0,6

0,2

� S � �S � �K g �

 0,075  �

� .� � . � 3 �

�2900 � �L � �L.t s �



0,6



�2100 �

 0,075  �



�2900 �



0,2



�2100 �

.�

� .0,946=0,546

�26000 �



b. Tính toán cho dầm biên:

+ Tải trọng thiết kế trên một làn xe:

- Dùng ngun tắc đòn bẩy, chỉ tính 1 làn xe nên hệ số làn xe là 1,2.

- Xe được xếp cách mép lan can 600mm.



SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 29



Đồ án môn học: Thiết kế cầu thép



600



GVHD: TS.Nguyễn Xuân Toản



1800



145/2 kN



145/2 kN



0.952



2100

1.000



1000



0.095



de=500



dah Ro



Hình 2.8 Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên theo phương pháp đòn bẩy.

1

mgMSE = mg LL  m. .�yi

2

1

 1, 2. .(0,952  0,095)  0,628 .

2

+ Tải trọng thiết kế trên 2 hay nhiều làn xe:

Hệ số điều chỉnh:

e = 0,77 +



de

≥ 1,0

2800



Với de = 500mm. Thay vào cơng thức ta có: e  0,77 



500

 0,949 �1 nên e = 1

2800



ME

MI

Do đó: mg M  e.mg M  1.0,546  0,546



3.2.2.1.3. Hệ số phân bố lực cắt: (A4.6.2.2.3)

- Loại tiết diện ngang (a), S = 2100 (mm), L = 26000 (mm).

Theo dạng mặt cắt a trong bảng A4.6.2.2.2a_1, ta có các cơng thức tính hệ số lực cắt như

sau:

SVTH: Hồng Đình Thắng-10X3CLC



Trang 30



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ VÀ TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA DẦM CHỦ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×