THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT - Chương 8

Chia sẻ: Tran Van Huy | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:12

0
53
lượt xem
13
download

THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT - Chương 8

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Lưu

Nội dung Text: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT - Chương 8

  1. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU  NguyÔn M¹nh Cêng                              86  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  2. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu I. CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU: I.1. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu Mô tả bản mặt cầu: Bản dài 11m, phần mút thừa dài 3.175 m có sơ đồ chịu lực như hình vẽ: 1250 750 25 25 60 250 150 300 150 250 270 270 710 270 § A H  m «  en  Ætc¾tgèi   m m     1, 3912 1 0, 3912 § A H  m «  en  Ætc¾tgi nhÞ   m m     òa  p 1 0, 7824 0, 7824 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu. I.2. Cấu tạo các lớp áo đường: - Lớp phủ mặt cầu : + Bê tông asphalt dày 5cm trọng lượng riêng là 2,25 T/m + Bê tông bảo hộ: dày 3cm trọng lượng riêng là 2,4 T/m. + Lớp phòng Racon#7 + Tạo dốc dày 3 cm có trọng lượng riêng là 2,4 T/m.  NguyÔn M¹nh Cêng                              87  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  3. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu Khối lượng Tên lớp Bề dày(cm) TL riêng T/m3) Bm(m) (T/m) BT atsphan dày 5 2.25 11 1.2375 BT bảo vệ dày 3 2.4 11 0.792 Lớp tạo dốc 3 2.4 11 0.792 DWtcmc = 1.49325 ⇒ Tĩnh tải rải đều của lớp phủ tính cho 1m cầu là: DW TCmc = 1.49325 (T/m). Lan can tay vịn lấy: Ta dùng loại lan can tay vịn bằng thép, bệ đỡ bằng BTCT có : DWThép= 0.05 T/m DWbệ đỡ= 0.5 T/m DWtcLC = 0.55 T/m DW TClc = 0,55x2=1,1 (T/m). Vậy tĩnh tải phần hai: DW TC = DW TCmc + DW TClc =1,49325+1,1=2,59325 (T/m). II. NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN: Sử dụng phương pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt BTCT của cầu dầm hộp đổ tại chỗ và đúc liền khối (Điều 4.6.2.1.6 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05). Khi tính toán hiệu ứng tải trong bản, cho phép phân tích một dải bản rộng 1m theo chiều dọc cầu Mô hình hoá sơ đồ làm việc của kết cấu như một dầm liên tục, với các sườn dầm hộp là các gối và được giả thiết là có độ cứng tuyệt đối.  NguyÔn M¹nh Cêng                              88  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  4. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu Các tải trọng tác dụng lên kết cấu là : + Lan can :DClc + Trọng lượng bản thân bản : DC + Trọng lượng lớp mặt đường : DWmc + Tải trọng người : PL + Tải trọng xe : LL + Lực xung kích : IM, lấy bằng 25%LL Tính toán hiệu ứng tải cho từng tải trọng thành phần gây ra trong bản mặt cầu. Sau đó tổ hợp lại như đúng như điều 3.4.1-1 quy trình 22 TCN 272-05, gồm hai tổ hợp tải trọng nguy hiểm là tổ hợp tải trọng cường độ 1 và tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng. Sử dụng nội lực này để tính toán và kiểm tra tiết diện bản. III. TÍNH TOÁN MOMEN TRONG BẢN MẶT CẦU. Theo quy trình quy định, sơ đồ làm việc của bản tương tự như dầm giản đơn. Như vậy chưa kể đến hiện tượng ngàm của bản với sườn dầm. Theo điều 4.6.2.1.6 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, các dải được coi như dầm liên tục hoặc dầm giản đơn. Chiều dài nhịp phải được lấy bằng khoảng cách tâm đến tâm giữa các cấu kiện đỡ, các cấu kiện này được giả thiết là cứng vô hạn.  NguyÔn M¹nh Cêng                              89  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  5. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu III.1. Tính toán moment do các lực thành phần gây ra: III.1.1. Moment do trọng lượng bản mặt cầu gây ra. Trọng lượng bản mặt cầu: DC = 2,53T/m2. Được tính 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 lấy sơ bộ 2,5 T/m3 . M=DCx Ai Trong đó : DC là tĩnh tải bản thân của bản. Ai là diện tích ĐAH tại mặt cắt thứ i. Bảng tính nội lực do bản thân. Tiết diện DC A(+) A(-) A M T/m2 m2 m2 m2 Tm/m Gối 2.531208 0.0186338 0.005134 0.0135 0.034171307 Giữa nhịp 2.531208 0.0355 0.020535 0.014965 0.037878991 III.1.2. Moment do trọng lượng lan can gây ra. Trọng lượng của lan can được coi là một lực tập trung đặt cách mép cánh hẫng 0.25m, có giá trị bằng khối lượng của một mét dài lan can với khối lượng riêng của bê tông là 2,5T/m3. Trọng lượng của lan can DClc = 1,1 T/m. Mi=DClcxói Trong đó: DClc: là trọng lượng lan can trên 1 m dài cầu.  NguyÔn M¹nh Cêng                              90  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  6. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu Mi: là mô men tại tiết diện i. ói: là tung độ ĐAH tại vị trí đặt lan can. Tiết diện DClc Y M T/m m Tm/m Gối 0.55 0.34507042 0.189789 Giữa nhịp 0.55 0.69014085 0.379577 III.1.3. Moment do trọng lượng lớp phủ mặt cầu gây ra: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: DW = 0,1195 T/m2. M=DWx Ai Trong đó : DW là tĩnh tải lớp phủ mặt cầu. Ai là diện tích ĐAH tại mặt cắt thứ i. Tiết diện DW A M T/m2 m2 Tm/m Gối 0.11946 0.0135 0.001613 Giữa nhịp 0.11946 0.01496479 0.001788 III.1.4. Moment do tải trọng người gây ra: Tải trọng người thiết kế, PL = 3.0 x 1.5 m = 4.5 KN/m. M=PLx Ai Trong đó : PL là tải trọng người . Ai là diện tích ĐAH tại mặt cắt thứ i.  NguyÔn M¹nh Cêng                              91  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  7. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu Tiết diện PL A M T/m2 m2 Tm/m Gối 0.30 0.0135 0.00405 Giữa nhịp 0.30 0.01496479 0.004489 III.1.5. Moment do tải trọng xe tải tiêu chuẩn gây ra. Bản mặt cầu được phân tích theo phương pháp dải gần đúng, được quy định trong điều 4.6.2.1. Bản được thiết kế cho tải trọng trục 145KN và tải trọng làn (quy định trong điều 3.6.1.3.3 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05). Các bánh xe trong trục cách nhau 1800mm, tải trọng mỗi bánh xe là 72.5KN. Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 0,947T/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 hẩng 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 22 TCN 272-05. Ta có: + Đối với phần hẫng : b = 1140 + 0.833x + Đối với vị trí có moment dương: b = 660 + 0.55s + Đối với vị trí có moment âm: b = 1220 + 0.25s Trong đó: x : là khoảng cách từ tâm gối đến điểm đặt tải (mm). s : là khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ (mm).  NguyÔn M¹nh Cêng                              92  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  8. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu Khi tính toán hiệu ứng tải, tải trọng bánh xe được mô hình hoá như tải trọng vệt mà chiều dài dọc theo nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc của bánh xe cộng với chiều dày của bản mặt cầu như được xác định dưới đây hoặc như tải trọng phân bố đều đặt tại trọng tâm bánh xe và phân bố dọc theo chiều dài dải tương đương được tính như ở trên. Khi tính toán giá trị b đối với phần hẫng trong đồ án này, vì cả 2 bánh xe HL93 đều nằm trên cánh hẫng nên sẽ có 2 giá trị b khác nhau cho mỗi bánh xe. Do vậy khi tính toán ta lấy b là giá trị trung bình. Diện tích tiếp xúc của bánh xe với mặt đường được quy ước như trong điều 3.6.1.2.5 phải được coi là hình chữ nhật có chiều rộng 510mm và chiều dài là :  IM  L = 2.28x10 -3 γ 1 + P  100  Trong đó : P : Tải trọng một bánh xe, P = 750000 KN. IM : Hệ số xung kích, IM =0.25LL. γ : Hệ số tải trọng (lấy với trạng thái giới hạn cường độ I), γ = 1.75. ⇒ L = 361.6 (mm). Vậy diện tích tiếp xúc của lốp xe là 510 × 361.6 mm. Kết quả tính toán lập thành bảng sau: Tiết Số làn diện xe n Vùng tính b w MTK (m) (kNm/m) Gối 1 1.2 Hẫng 2.368675 -5.0403 -536.007673 M+ 1.05028882 M- 1.39740401 2 1 Hẫng 2.368675 M+ 1.05028882 2.7036 514.8322751 Giữa M- 1.39740401  NguyÔn M¹nh Cêng                              93  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  9. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu nhịp 2 1 Hẫng 2.368675 M+ 1.05028882 M- 1.39740401 -5.0419 -479.320801 III.2. Tổ hợp nội lực: Sau khi tính toán được moment do các tải trọng thành phần gây ra, ta tiến hành tổ hợp nội lực với hệ số tải trọng được tra trong bảng 3.4.1-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. Tất cả các tải trọng tác dụng vào bản mặt cầu đều được đưa vào tổ hợp. Đối với bản mặt cầu, chỉ cần tính toán và kiểm tra theo hệ số sức kháng và khống chế bề rộng vết nứt. Cho nên ta tính tổ hợp cho trạng thái giới hạn cường độ I và trạng thái giới hạn sử dụng. Tổ hợp nội lực là tổng các tác dụng của các lực vừa tính ở trên (có nhân với hệ số tải trọng). Với từng trạng thái giới hạn khác nhau, hệ số tải trọng là khác nhau (bảng 3.4.1-1) Tính toán nội lực theo công thức 1.3.2.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 : Mfactored = ∑η γ i i Qi Trong đó : γi : là hệ số tải trọng. Qi : ứng lực. ηi : là hệ số có liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác. ηi = ηD . ηR . ηI - Khi tính toán với trạng thái giới hạn cường độ: + η D = 1 đối với thiết kế thông thường.  NguyÔn M¹nh Cêng                              94  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  10. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu + η R = 1 thiết kế bản mặt cầu với mức dư thông thường. + η l = 1.05 cầu được thiết kế là quan trọng. Vậy η = 1.05. - Khi tính toán với trạng thái giới hạn sử dụng: + η D = 1 đối với thiết kế thông thường. + η R = 1 thiết kế bản mặt cầu với mức dư thông thường. + η l = 1 cầu được thiết kế là quan trọng. Vậy η = 1. Kết quả tổ hợp được lập trong bảng: MDC MDCrailing MDW MPL MLL MIM Mcom1 (kNm/ (kNm/ (kNm/ (kNm/ (kNm/m kNm/m (kNm/m m) m) m) m) ) ) ) Ghi chú gmax 1.25 1.25 1.50 1.75 1.75 1.75 Tổ hợp gmin 0.9 0.9 0.65 1.75 1.75 1.75 com1 h 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 - - - - là tổ hợp - 13.054 22.681 101.005 30.301 tải trọng Gối 54.6033 0 4 4 8 8 -375.182 trong - Giữa - 6.0554 18.5216 5.5564 TTGH nhịp 25.3283 1.163 2 -10.521 4 91 -16.3431 CD1 MDC MDCrailing MDW MPL MLL MIM Mcom2 Ghi chú (kNm/m) (kNm/m) (kNm/m) (kNm/m) (kNm/m) kNm/m) (kNm/m) Tổ hợp gmax 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00  NguyÔn M¹nh Cêng                              95  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  11. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu gmin 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 h 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 - 101.005 Gối -54.6033 0 -13.0544 -22.6814 8 -30.3018 -232.729 Giữa 18.5216 5.55649 nhịp -25.3283 1.163 -6.05542 -10.521 4 1 -17.4968 Ghi chú: γ max là hệ số tải trọng lớn nhất. γ min là hệ số tải trọng nhỏ nhất. IV. THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO BẢN MẶT CẦU: * Từ bảng kết quả tổ hợp moment ta chọn ra được cặp moment cực trị để thiết kế: M+ = Mgối = 259.511 (KNm) = 224.84 (Nmm/mm). M- = Mgiữa nhịp = -572.133 (KNm) = -572113 (Nmm/mm). * Các đặc trưng của bêtông và cốt thép sử dụng để thiết kế : + Cường độ chịu nén quy định của bêtông ở tuổi 28ngày: f'c = 50 MPa. + Mô đuyn đàn hồi của bê tông : Ec = 4800 = 33941 MPa * Lớp bảo vệ của cốt thép lấy theo bảng 5.1.2.3-1 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. + Chọn lớp bêtông bảo vệ phía trên : 50mm  NguyÔn M¹nh Cêng                              96  Líp CÇu §êng S¾t – K42
  12. ThiÕt kÕ kü thuËt                                  ch¬ng 8:tÝnh  to¸n b¶n mÆt cÇu + Chọn lớp bêtông bảo vệ phía dưới : 50mm. => Chiều dầy làm việc của bản bêtông : Đối với vùng chịu moment dương là : z = 320 - 50 = 270 mm. Đối với vùng chịu moment âm là : z = 500 - 50 = 450 mm Theo công thức thực nghiệm diện tích cốt thép được tính: As = Trong đó: Mu : moment uốn tại tiết diện tính cốt thép (đã nhân hệ số). z : chiều dầy làm việc của tiết diện bản. fy : Cường độ chịu kéo quy định của thép. fy = 420 Mpa.  NguyÔn M¹nh Cêng                              97  Líp CÇu §êng S¾t – K42

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản