Phần I: Thiết kế kỹ thuật cầu thép liên hợp bản BTCT

Tài liệu "Phần I: Thiết kế kỹ thuật cầu thép liên hợp bản BTCT" có nội dung chính gồm 2 chương: Chương 1 - Lựa chọn tiết diện dầm chủ và chương 2 - Nội lực và tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phần I: Thiết kế kỹ thuật cầu thép liên hợp bản BTCT PHẦN I: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU THÉP  LIÊN HỢP BẢN BTCT CHƯƠNG I : LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHỦ 1. Số liệu thiết kế. 1.1 Kích thước tính toán. ­ Khoảng cách từ đầu dầm đến tin gối: a = 0,3m. ­ Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 25m. ­ Chiều dài dầm: L = Ltt + 2a = 25 + 2.0,3 = 25,6m. ­ Tải trọng thiết kế tính toán: hoạt tải 0,65HL93. ­ Tải trọng người đi bộ: PL = 4Kn/m2. ­ Khổ cầu: K = 10,5 + 2x1m. 1.2 Vật liệu sử dụng. ­ Thép sử dụng là thép M270 cấp 250 có: + Cường độ chảy min Fy = 250Mpa. + Cường độ kéo min Fu = 400Mpa. + Modul đàn hồi E = 2.105Mpa. + Trọng lượng riêng: γs = 7,85Kn/m3. ­ Bê tông sủ dụng cho bản mặt cầu là bê tông B30 có f’c = 30Mpa. ­ Modul đàn hồi của bê tông: Ec = 0,043.γb1,5.  ­ Tiêu chuẩn thiết kế: AASHTO. 2. Thiết kế mặt cắt ngang. 2.1 Các thông số thiết kế. ­ Chiều rộng phần xe chạy: Blàn xe = 10,5m. ­ Chiều rộng người đi bộ: Bngười đi = 2m.  ­ Chiều rộng bệ lan can: Blan can = 0,25m. ­ Chiều rộng gờ chắn bánh xe: Bgờ chắn = 0,25m =>  Chiều rộng toàn cầu: B = Blx + Bnđ + 2.Blc + 2.Blc                                              = 10,5 + 2 + 2.0,25 + 2.0,25 = 13,5m. ­ Số lượng dầm chủ: Nb = 7 dầm. ­ Khoảng cách giữa các dầm chủ: chọn S = 1,95m. ­ Chiều dài cánh hẫng: Sk = (B – 6S) / 2 = (13,5 – 6.1,95)/2 = 0,9m. 2.2 Bản mặt cầu BTCT. ­ Chiều dày tối thối của BMC BTCT được quy định ở điều {9.7.1.1} là 175mm  (không kể lớp bảo vệ và hao mòm). ­ Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao mòn 15cm. ­ Đối với bản hẫng của dầm ngoài cùng do phải thiết kế  chịu tải trọng va   chạm rào chắn nên chiều dày bản phả tăng thêm 25mm (chiều dày tối thiểu   ở mút hẫng là 20mm). ­ Chọn chiều dày bản mặt cầu ts = 200mm. 2.3 Các lớp phủ mặt cầu. ­ Lớp phủ asphan: 0,07m. ­ Độ dốc mui luyện 2% => lớp mui luyện dày trung bình: 0,053m. ­ Lớp phòng nước: 0,004m. 1 Hình 1.1 Mặt cắt ngang cầu 3. Lựa chọn tiết diện dầm chủ ( dầm tổ hợp chữ I ): 3.1 Cơ sở chọn tiết diện. ­ Theo kinh nghiệm. ­ Theo điều kiện kinh tế. ­ Theo điều kiện độ cứng. 3.2 Chiều cao dầm chủ (d). ­ Theo điều kiện hmin. Chiều cao dầm không được nhỏ hơn dmin:                        dmin  ≥ 0,033L = 0,033.25 = 0,825m. ­ Theo công thức kinh nghiệm. ddc = L = 25 = 11,38 => chọn chiều cao dầm chủ ddc = 1,3m. 3.3 Chọn tiết diện vách dầm, bản biên và bản táp. ­ Chiều cao sườn dầm (D): D ≥ 0,95d = 0,95.1,3 = 1,235m => chọn D = 1,25m ­ Ta có: bf ≥ D/6 = 1,25/6 = 0,208m chọn bản biên có: btf = 240m, bbf = 320m, bbf’ = 260m. ­ Ta có:  ≤ 12 => tf ≥  + Bản biên trên:  =  = 0,01m => chọn ttf = 0,016m. + Bản biên dưới:  =  = 0,013m => chọn ttf = 0,017m. + Bản táp:  =  = 0,0108m => chọn ttf = 0,017m. ­ Chiều dày vách: Ta có: ttf ≥ 1,1tw => tw ≤ ttf / 1,1 = 0,016/1,1 = 0,0014m => chọn tw = 0,016m. Bảng 1.1 Tổng hợp các giá trị dầm chủ Chiều  Vách  Bản  B ả n  Bản táp cao dầm biên  biên  trên dưới d D tw btf ttf bbf tbf bbf’ ttf’ Mm mm mm mm mm mm mm mm mm 2 1300 1250 16 240 16 320 17 260 17   3.4 Kiểm tra tính cân xứng. Tính cân xứng của vách được kiểm tra theo công thức:                   0,1 ≤  ≤10         hay     0,1 ≤  = 0,25 ≤10 => ĐẠT. Trong đó: ­ Iyc: mô­men quán tính của bản biên chịu nén tiết diện thép đối với trục thẳng   đứng của mặt phẳng vách. Iyc = ttf.btf3/12 = 16.2403/12 = 18,43.106 mm4. ­ Iyt: mô­men quán tính của bản biên chịu kéo tiết diện thép đối với trục thẳng   đứng của mặt phẳng vách. Iyt = tbf.bbf3/12 + tbf’.bbf’3/12 = 17.3203/12 + 17.2603/12 = 71,32.106 mm4. Hình 1.2 Cấu tạo sơ bộ dầm chủ CHƯƠNG II: NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC  THEO CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN.   Nguyên lý chịu lực của dầm liên hợp với bản bê tông cốt thép các giao đoạn làm   việc: ­ Giai đoạn 1: giai đoạn không liên hợp. Trọng lượng bản thân của dầm, các hệ  liên kết, bản bê tông khi chưa đông   cứng do dầm thép chịu. ­ Giai đoạn 2: giai đoạn liên hợp. + Giai đoạn liên hợp dài hạn: tải trọng tác dụng gồm lớp phủ  mặt cầu, lan  can tay vịn. Tiết diện dầm làm việc là tiết diện liên hợp. + Giải đoạn liên hơn ngắn hạn: tiết diện làm việc là tiết diện liên hơp ngắn   hạn (hoạt tải và xung kích). 3 1. Xác định bề rộng có hiệu quả của BMC. 1.1 Bề rộng có hiệu đối với dầm trong. be = min  =min  = 1950mm. Vậy bề rộng có hiệu của BMC đối với dầm trong là be = 1950mm. 1.2 Bề rộng có hiệu đối với dầm ngoài. be’ =   + min        =  + min  = 1875mm. Vậy bề rộng có hiệu của BMC đối với dầm trong là be’ = 1875mm.                                  Dầm trong                                               D ầm biên Hình 2.1 bề rộng hữu hiệu đối với dầm biên, dầm trong. 2. Xác định đặt trưng hình học của tiết diện dầm ở các giai đoạn làm việc. 2.1 Giai đoạn 1 (dầm chưa liên hợp): ­ Diện tích mặt cắt nguyên: ANC = btf.ttf + D.tw + bbf.tbf + bf’.tf’ ­ Momen tĩnh của tiết diện đối với trục đi qua mép dưới cùng của tiết diện: QNC = bf’tf’(tf’/2) + bbf.tbf .(tf’ + tbf/2) + D.tw.( + tbf + tf’)  + btf.ttf .(ttf/2 + D + tbf +tf’) ­ Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép dưới của tiết diện: =   ­ Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép trên của tiết diện: ...