Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



Đường ảnh hưởng M1/4



Đường ảnh hưởng Q gối



Đường ảnh hưởng Q1/4



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



22



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



Đường ảnh hưởng Q L/2

Hình 3 : Đường ảnh hưởng của tải trọng tĩnh tác dụng lên dầm

Bảng 5 : Mô men do tĩnh tải tính tốn

Bảng 2.4: Mơmem do tĩnh tải và hoạt tải người gây ra

ΩM

Mm(T.m)

Vị trí

M ( T.m)

b



L/2

L/4



65,551

49,166



470,348

352,781



402,562

301,938



Mn(T.m)

402,562

301,938



Bảng 2.5: Lực cắt do tĩnh tải và hoạt tải người gây ra

Vị trí



ΩQ



Qb(T)



L/2

L/4

L



0

5,725

11,45



41,078

82,157



Qm(T)

35,158

70,317



Qn(T)

35,158

70,317



2. Nội lực do hoạt tải

Nội lực do hoạt tải tàu được xác định theo công thức :

S0 = nh .( 1μ+ .η.

) k.Ω

td

Với :

ktd : tải trọng tương đương, được tham khảo theo phụ lục 8, bảng 1

λ = 22,9 ( m )  :

Tính lực cắt tại vị trí đầu dầm L:

ktd = 2,2 . 5,4396 = 11,967 (T/m)

λ = 22,9 ( m )

Tính mơ men tại vị trí giữa nhịp L/2::

ktd = 2,2 .4,5664 = 10,046 (T/m)

λ = 11, 45 ( m )  :

Tính lực cắt tại vị trí giữa nhịp L/2:

ktd = 2,2 . 5,992 = 13,182 (T/m)

λ = 17,175 ( m )  :

Tính lực cắt tại vị trí L/4:

ktd = 2,2 .5,414 = 11,911 (T/m)

λ = 22,9 ( m ) :

Tính mơ men tại vị trí L/4 :

ktd = 2,2 . 4,922 = 10,828 (T/m)

Mơ men tính tốn tại tiết diện giữa nhịp của dầm dọc do đoàn tàu T-26 gây ra :



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



23



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



24



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



Lực cắt tính tốn tại tiết diện đầu dầm dọc do đoàn tàu T-26 gây ra :



Với :

Hệ số vượt tải nh được lấy từ điều 2.23.

Tính cho mơ men và lực cắt tại vị trí L , L/2 , L/4 theo các bảng sau :

Bảng 8. Mô men tại vị trí L/2 và L/4

Vị trí

L/2

L/4

Vị trí

L

L/4

L/2



nh

1,231

1,231

nh

1,231

1,248

1,134



L

L/4

L/2



L

L/4

L/2



0,5

0,5



65,551

49,166



Mb(T.m) Mm(T.m) Mn(T.m)

499,762 380,298 329,263

404,021 335,126 266,185



Bảng 9. Lực cắt tại vị trí L và L/4

(T/m)

Qb(T.m) Qm(T.m) Qn(T.m)

1,233

0,5

11,967

11,45 103,988 97,409 68,511

1,269

0,5

11,911

5,725 53,997 42,926 34,095

1,318

0,5

13,182

2,862 28,193 22,862 18,863



Bảng 10. Tổng hợp nội lực của dầm dọc (theo điều kiện bền)

Mô men (T.m)

Lực cắt (T)

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣM

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣQ

82,157

103,988

186,145

352,781

404,021

756,802

41,078

53,997

95,075

402,562

499,762

970,11

0

28,193

28,193



Vị trí



Vị trí



1,233

1,233



(T/m)

10,046

10,828



Bảng 10. Tổng hợp nội lực của dầm dọc( theo điều kiện mỏi)

Mô men (T.m)

Lực cắt (T)

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣM

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣQ

70,317

97,409

167,726

301,938

335,126

637,064

35,158

42,926

78,084

402,562

380,298

782,860

0

22,862

22,862



Vị trí

L

L/4

L/2



Bảng 10. Tổng hợp nội lực của dầm dọc( theo điều kiện nứt)

Mô men (T.m)

Lực cắt (T)

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣM

Tĩnh tải

Hoạt tải

ΣQ

70,137

68,511

138,648

301,938

266,185

568,123

35,158

34,095

69,253

402,562

329,263

731,825

0

18,863

18,863



II. Xác định cốt thép chịu lực của dầm bê tông DUL

Dầm bê tông dự ứng lực, ta quy đổi tiết diện thép chữ I:

SVTH: LÊ HƠN



1351090113



25



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



Cánh trên ta quy đổi hình về thép chữ T

h f = h1 +



Chiều cao cánh dầm quy đổi :



2. Ah

B −b



Với h1= 180mm

Diện tích phần đường cong quy đổi :

2



Ah =



D −



ΠD



2



4



4



2



=



600 −



h f = 180 +



Vậy ta có :



3,14.600



4

4



2



=



19350mm2



2.19350

= 215

2060 − 180



mm



Chọn hf = 400mm ( Phần cánh trên )

Xét cánh dưới :



A2 =



280 + 300

59 + 300

1

.200 +

.191 + .59.175

2

2

2



= 97447mm2



Chọn cánh dưới hf= 400 mm thì bề rộng cánh dưới sẽ là bf=



97447

400



+180= 454,823mm



Chọn bf= 550mm ( Phần cánh dưới )

Chọn bề rộng qui đổi : bf= 2060 mm ( Phần cánh trên )

Bề rộng của sườn dầm : b= 200 mm

Chiều cao của tiết diện sau khi qui đổi : h =1805 mm





h0 = 0,85.h = 0,85.1805 = 1534, 25 (mm)



Ta có hình vẽ :



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



26



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TƠNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



(Hình)



Chiều cao của vùng chịu nén :



2.M

x1 =  h0 − ho2 −



Rb





 

2.970,11.10 4

= 1534, 25 − 1534, 252 −

÷

÷ 

22

 





÷ = 320,988( mm)

÷





Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo DUL :

As =



Rb .x.b f

Rs



=



22.320,988.2060

= 51954, 2( mm 2 )

280



Số tao cáp tính cho dầm :

n=



As

A0



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



27



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



A0 = 7.



Chọn đường kính cáp căng d=5(mm) =>

n=







π .d 2

3,14.52

= 7.

= 137,375( mm 2 )

4

4



51954, 2

= 378,19

137,375



n' =



Chọn 1 bó là 40 tao nên số bó cáp là



378,19

= 9, 45

40



(bó), lấy n’= 10 bó



III. Kiểm tra nội lực

1. Kiểm tra bền:

Điều kiện cường độ tính tốn theo trạng thái giới hạn ( điều kiện để đảm bảo tiết

diện đảm bảo tiết diện không vượt quá giới hạn về cường độ) :

M ≤ M gh



Tổng moment của các lực đối với trụ đi qua điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu

kéo :

x



M gh = Rb .b.x.  h0 − ÷

2





Mà :



Rb .bx = As .Rs



(1)



(2)



Từ (1), (2) suy ra :

x



M ≤ Rs . A s .  h0 − ÷

2





Với :

M : moment uốn lớn nhất của bản mặt cầu

x : Chiều cao vùng bê tông chịu nén

b : Bề rộng của tiết diện

h0



: Chiều cao làm việc của tiết diện

a : Khoảng cách từ mép chịu kéo của tiết diện đến trọng tâm của cốt thép chịu

kéo

As : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo

Chiều cao làm việc của tiết diện:

h0 = 1534, 25(mm)



320,988  −6



M gh = 280.51954, 2. 1534, 25 −

÷.10 = 19984, 27( kN .m)

2











M=9701,1 (kN.m) <



SVTH: LÊ HƠN



M gh = 19984, 27( kN .m)



(Thỏa điều kiện bền )



1351090113



28



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



2. Điều kiện mỏi:

Kiểm tra mất mát ứng suất của dầm bê tơng DUL căng trước theo 6 trường hợp

sau:

• Do tính chùng ứng suất của cốt thép

σ ch = 0,1.σ 0 − 200

Trong đó: trị số



σ0



tính bằng kG/cm2



σ0



= (0,8:0,9).Rs



⇒ σ ch = 0,1.0,9.280.10 − 200 = 52 ( kG / cm2 )



=5,2 ( MPa)

• Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và thiết bị căng

σ nh = 12,5.∆t

Trong đó:

⇒ σ nh = 0



∆t



là sự chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và bệ căng ( lấy



∆t



=00C)



• Do từ biến nhanh ban đầu của bê tông (σtbn)

σ



σ bH

σ tbn = 500 − 1000.b  bH − a 

= 0, 65 ≥ a = 0, 6

 R0







σ bH

= 0, 65

R0



khi



R0



Trong đó: trị số

Với a và b là hệ số phụ thuộc vào mác bê tông, với bê tông mác không nhỏ hơn 30

thì a =0,6 và b =1,5; σbH có kể đến các ứng suất hao: σch; σneo và σms



⇒ σ tbn = 500 − 1000.1,5.[ 0, 65 − 0, 6] = 425 ( kG / cm 2 ) = 42,5 ( Mpa )



• Do co ngót của bê tơng (σco)

Đối với bê tông nặng, đông cứng tự nhiên, trị số σco lấy theo bảng 3.4.



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



29



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



⇒ σ co = 500 ( kG / cm 2 ) = 50 ( Mpa )



• Do từ biến của bê tông (σbt)

Hao tổn do từ biến của bê tông xảy ra sau một qúa trình chịu nén lâu dài. Đối với

bê tông nặng

σ



σ bH

σ bt = 400.k .  bH − 0.3

= 0, 65 > a = 0, 6

 R0







R0



khi

Trong đó k =1 đối với bê tơng đơng cứng tự nhiên, k =0,85 đối với bê tông dưỡng

hộ nhiệt; trị số σbH được lấy bằng σbH khi tính ứng suất hao do từ biến nhanh.

⇒ σ bt = 400.0,85.[ 0, 65 − 0.3] = 119 ( kG / cm 2 ) = 11,9 ( Mpa )



• Bê tơng bị cốt thép vòng, hoặc cốt thép xoắn ốc ép lõm xuống ( σel)

Các cốt thép ứng lực trước ép lõm mặt bê tơng xuống, do đó đường kính vòng thép

giảm đi, gây ra sự hao ứng suất.

Đường kính của cấu kiện <3m, ứng suất hao lấy bằng σel= 300 kG/cm2 = 30 (Mpa)

• Do sự biến dạng của neo và sự ép sát các tấm đệm (σneo)

λ

σ neo = .EH

L



Trong đó: + L - căng trước là khoảng cách giữa hai bệ căng, ( L= Ldầm+1,5.2)

+λ - tổng số biến dạng của bản thân neo, của khe hở tại neo, của sự ép

sát các tấm đệm. Lấy λ = 2mm cho mỗi đầu neo

⇒ σ neo =



10.2

.20.104 = 150,376 ( Mpa )

3

( 23, 6 + 2.1,5) .10



Tổ hợp mất mát ứng suất:

⇒ σ m,t = σ ch + σ nh + σ tbn + σ co + σ bt + σ el + σ neo

= 5, 2 + 0 + 42,5 + 50 + 11,9 + 30 + 150,376 = 289,976 ( Mpa )

N = As . ( σ 0 − ∑ σ m ,t ) = 51954, 2. ( 0,9.280 − 289,976 ) = −1973012, 699 ( N )



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



30



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



Ared =  h f . ( b f + B ) + ( h − 2.h f ) .t w  .n '



=  400. ( 2060 + 550 ) + ( 1805 − 2.400 ) .200  .5,833 = 7262085 ( mm 2 )



J red = As . ( h0 − x1 ) +

2



b.x13

x2

+ b.x. 1

12

4



550.320,9882

320,9882

= 51954, 2. ( 1534, 25 − 320,988 ) +

+ 550.320,988.

12

4

10

4

= 8,103.10 ( mm )

2



yG , d



400 

400



 1805 − 2.400



+ 400 ÷.1105.200 +

.550.400

 1805 −

÷.2060.400 + 

y

.

A

2 

2

2



i

i







=   

=

= 1243,311( mm)

400. ( 2060 + 550 ) + ( 1805 − 2.400 ) .200

∑ Ai



yG ,t = h − yG ,d = 1805 − 1243,311 = 561, 688 ( mm )



Độ lêch tâm của tiết diện dầm :

e0 = yG , d −



σ b ,t = −



hf

2



= 1243, 311 −



400

= 1043,311 ( mm )

2



N .es . yt M . yt

N



+

≤ 0, 6.ε b .βb .Rb

Ared

J red

J red



Tại vị trí L/2:

σ b ,t = −



−1973012, 699 −1973012, 699.1043,311.561, 688 782,860.104.561, 688



+

7262085

8,103.1010

8,103.1010



= 14,59 ( MPa )

0, 6.ε b .β b .Rb = 0, 6.1,111.1, 26.22 = 18, 478 ( MPa )



σ b,t = 14,59 ( MPa ) ≤ 0, 6.ε b .β b .Rb = 18, 478 ( MPa )



Thỏa điều kiện mỏi

Tại vị trí cách đầu dầm 1,5m:

Ktd= 5,440,



Ω = 16, 053 ( m 2 )



 2 

⇒ M ht =  1 + à ữ. .ktd . = 1,155.0,5.5, 440.16, 053 = 50,376 ( T .m )

 3 

⇒ M tt = gtt .Ω = 6,1412.16, 035 = 98, 474



T.m



⇒ M = M tt + M ht = 98, 474 + 50, 376 = 148,85 ( T .m )



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



31



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP



σ b ,t = −



GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG TÂM



−1973012, 699 −1973012, 699.1043,311.561, 688 148,85.10 4.561, 688



+

7262085

8,103.1010

8,103.1010



= 14,551 ( MPa )



σ b ,t = 14,551 ( MPa ) ≤ 0, 6.ε b .βb .Rb = 18, 478 ( MPa )



 Thỏa điều kiện mỏi.



3. Kiểm tra vết nứt

Kiểm tra điều kiện ứng suất ở biên dưới :

σ b ,d = −



N .eo . yd M . yd

N

+

+

≤ 1, 4.Rb ,t

Ared

I red

I red



Với :

N : lực căng cáp (kN)

Ared

e0



: Diện tích qui đổi của tiết diện chữ T (



mm 2



)



: Độ lệch tâm tiết diện qui đổi (mm)



I red



mm 4



: Momment quán tính của tiết diện qui đổi (

M : Momment lớn nhất theo điều kiện mỏi (kNm)

Rb ,t



)



: Cường độ chịu nén của bê tông theo mỏi (Mpa)



yd



: chiều cao bên trên vùng chịu nén (mm)

Tính đặc trưng hình học của tiết diện chữ T DUL:

yG , d =



∑ y .A

∑A

i



i



= 1243,311( mm)



i



Độ lệch tâm :

es = 1043,311 (mm)



σ b,d = −

=−



N .eo . yd M . yd

N

+

+

=

Ared

I red

I red

−1973012, 699 −1973012, 699.1043,311.1243,311 731,825.107.1243,311

+

+

7262085

8,103.1010

8,103.1010



= 8, 098( N / mm 2 ) ≤ 1, 4.Rb , ser = 1, 4.29 = 40, 6( MPa )



Kiểm tra điều kiện ứng suất ở gối :



SVTH: LÊ HƠN



1351090113



32



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM CHÍNH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×