Đề tài:

Thiết kế Cầu bê tông cốt thép Dự ứng lực – Nhịp giản đơn, dầm chữ I, căng trước, khối lượng 50%. Tính toán kết cấu nhịp và 1 trụ theo 22TCN272-05

1. Số liệu thiết kế :

Chiều dài toàn dầm: L = 30.7m.

Chiều dài nhịp tính toán : Ltt = 32m.

Khoảng cách từ đầu dầm tới tim gối: a = 0.35m

Hoạt tải tính toán : HL – 93.

Mặt xe chạy: B1 = 13m.

Gờ chắn bê tông: B2 = 0m.

Lề người đi bộ: B3 = 0m.

Lan can lề bộ hành: B4 = 0.5m.

Khổ cầu: 14m.

Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm.

Dạng mặt cắt : Chữ I.

Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực.

Công nghệ chế tạo : Căng trước.

2. Đặc trưng vật liệu :

1.1. Bê tông :

Cường độ của bê tông thường: f'1-c = 30MPa.

Cường độ của bê tông cường độ cao: f'2-c = 45MPa.

Tỷ trọng bê tông: Wc = 24(kN/m3).

Tỷ trọng bê tông cốt thép: WRC = 25(kN/m3).

1.2. Cốt thép thường :

Loại thép G60 có :

Cường độ giới hạn chảy : fy = 420MPa.

Cường độ giới hạn bền : fu = 620MPa.

1.3. Thép dự ứng lực :

Tao thép 7 sợi xoắn đường kính: Dps = 15.2mm.

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860MPa (ASTM A461M).

3. Tiêu chuẩn thiết kế :

Tiêu chuẩn kĩ thuật Công trình giao thông 22TCN 272 – 05.

MỤC LỤC

Chương 1: Thiết kế lan can

1.Đặc trưng vật liệu và sơ đồ tính toán : 2

1.1.Bê tông: 2

1.2.Cốt thép : 2

1.3.Hệ số điều chỉnh tải trọng và hệ số sức kháng: 2

1.4.Hệ lan can tường chắn : 2

1.5.Bố trí cốt thép tường chắn : 3

2.Điều kiện kiểm toán : 4

2.1.Xác định sức kháng uốn của tường theo phương đứng: 5

2.2.Xác định sức kháng uốn của tường theo phương ngang : 8

3.Xác định sức kháng của tường : 10

4.Xác định sức kháng của thanh lan can và cột : 11

4.1.Xét trường hợp xe va vào giữa nhịp lan can : 11

4.2.Xét trường hợp xe va vào cột lan can : 11

4.3.Xác định chiều cao hữu hiệu : 12

5.Kiểm toán hệ lan can : 13

6.Xác định chiều dài neo thép lan can vào bản mặt cầu : 13

6.1.Kiểm toán mặt cắt tiếp xúc lan can và bản mặt cầu : 13

6.2.Xác định chiều dài neo của thép (TCN 5.11.2.4.1 ) : 15

7.Kiểm toán bu lông tại chân cột: 15

7.1.Kiểm toán sức kháng cắt của bu lông tại chân cột : 15

7.2.Kiểm toán sức chịu nhổ của bu lông tại chân cột : 16

Chương 2: Thiết kế bản mặt cầu

1.Đặc trưng vật liệu và các hệ số : 17

1.1.Bê tông: 17

1.2.Cốt thép: 17

1.3.Hệ số tính toán: 17

2.Sơ đồ tính toán và hệ số tải trọng: 18

2 1.Sơ đồ tính toán: 18

3.Tải trọng : 18

3.1.Kích thước mặt cắt ngang cầu : 18

3.2.Tĩnh tải : 19

3.3.Hoạt tải : 19

4.Xác định nội lực bản mặt cầu : 21

4.1.Xác định nội lực tại gối của bản hẫng theo trạng thái giới hạn cường độ 1 : 21

4.2.Xác định nội lực bản kiểu dầm: 22

4.2.1.Tính toán moment: 22

4.2.2.Tính toán lực cắt tại ngàm: 25

5.Tính toán cốt thép chịu lực : 25

5.1.Bản kê chịu moment dương: 25

5.2.Bản kê chịu moment âm (Design Step 2.10 – Negative Flexure in Deck): 27

6.Kiểm tra chống nứt ở TTGH sử dụng (TCN5.7.3.4): 29

7.Thiết kế cốt thép phân bố theo hướng phụ: 30

7.1.Cốt thép cho lưới dưới: 30

7.2.Cốt thép cho lưới trên: 31

Chương 3: Thiết kế dầm ngang

1.Tải trọng tác dụng lên dầm ngang : 33

2.Xác định nội lực trong dầm ngang : 35

3.Bố trí cốt thép dầm ngang: 37

3.1.Mặt cắt giữa nhịp: 37

3.2. Mặt cắt ngàm: 38

3.3.Thiết kế cốt đai chịu cắt: 38

3.4. Thiết kế cốt thép chịu co ngót và nhiệt độ (TCN 5.10.8): 43

Chương 4: Thiết kế dầm chính

I. Số liệu thiết kế: 45

II. Thiết kế cấu tạo : 45

1. Lựa chọn kích thướt mặt cắt ngang cầu : 45

2. Thiết kế dầm chủ : 45

3. Cấu tạo dầm ngang : 47

III. Tính toán đặc trưng hình học dầm I và hệ số phân bố tải trọng 47

1. Tính đặc trưng hình học mặt cắt dầm I chưa liên hợp : 50

2. Hệ số làn : 52

3. Phân bố hoạt tải theo làn đối với moment : 52

4. Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt: 54

5. Hệ số điều chỉnh tải trọng : 55

IV. Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: 55

1. Xác định tĩnh tải : 55

2. Hoạt tải HL-93: 57

3. Đường ảnh hưởng moment và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng : 57

4. Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên : 59

5. Nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm giữa và dầm biên : 60

6. Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt đặc trưng : 64

V. Tính toán cốt thép: 66

1. Tính toán diện tích cốt thép : 66

2. Bố trí cốt thép DƯL : 67

VI. Đặc trưng hình học của các mặt cắt dầm: 69

1.Đặc trưng hình học mặt cắt tính đổi của dầm chưa liên hợp : 69

2.Bề rộng bản cánh hữu hiệu ( TCN4.6.2.6 ) : 70

3. Đặc trưng hình học giai đoạn 2 (mặt cắt liên hợp ): 72

VII. Tính toán các mất mát ứng suất: 74

1. Mất mát do co ngắn đàn hồi : 74

2. Mất mát ứng suất do co ngót : 75

3. Mat mát ứng suất do từ biến : 75

4. Mất mát do chùng ứng suất lúc truyền lực : 76

5. Tổng mất mát ứng suất : 76

VIII. Tính duyệt theo moment: 77

1. Tính duyệt theo TTGH sử dụng : 77

2 .Tính duyệt theo TTGH cường độ : 85

IX. Tính duyệt theo lực cắt và xoắn: 88

1. Xác định sức kháng cắt danh định : 88

2.Tính duyệt lực cắt theo TTGH cường độ : 92

3. Kiểm tra lại bố trí cốt đai : 91

4.Tính duyệt cốt thép dọc chịu xoắn : 91

Chương 5: Thiết kế trục cầu

I. Thông số tính toán: 93

1.Thông số nhịp : 93

2. Thông số lòng cầu : 93

II. Xác định các hệ số tải trọng: 96

III. Hoạt tải thiết kế: 99

1. Tải trọng của kết cấu phần dướ:. 99

2. Tải trọng của kết cấu phần trên: 106

3. Hoạt tải: 107

IV.Tổ hợp tải trọng: 115

1.Tải trọng xét tới mặt cắt A-A. 115

2.Tổ hợp tải trọng xuống mặt cắt đỉnh móng: 116

3.Tổ hợp tải trọng xuống mặt cắt đáy móng: 117

4.Hệ số tổ hợp cho mỗi tổ hợp tải trọng: 118

5.Tổ hợp nội lực tại đáy cột: 118

6.Tổ hợp nội lực tại đáy móng: 119

7.Kiểm tra khả năng chống lật của trụ cầu: 119

V.Xác định khả năng chịu tải của cọc trong móng: 144

1. Số liệu địa chất: 144

2.Số liệu cọc đóng: 144

3. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 144

4. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 145

5. Chọn sơ bộ số cọc và bố trí cọc: 146

VI.Kiểm toán cọc đóng: 147

1-Tính toán khả năng chịu lực của cấu kiện chịu nén uốn : 147

2-Tính toán khả năng chịu cắt của cọc : 15