1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Giao thông - Vận tải >

b. Kiểm tra độ võng ở trạng thái giới hạn sử dụng(tải trọng thiết kế là HL93):

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 116 trang )


CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



m.DF =



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



solan

2

= 1.0 × = 0.4

sodam

5



Tính độ võng do xe tải thiết kế gây ra:



Độ võng tại giữa dầm do tải trọng tập trung bất kì gây ra có giá trò:

∆x =



Pbx 2 2

Pa 3

( L − a − x 2 ) = 12EI  4 L2 − a2 



÷

6EIL







Ta có giá trò tải trọng thực:

-



P1=0.4x1.3x35000x(1+0.25)=22,750 N

P2=P3=0.4x1.3x145000x(1+0.25)=94,250 N



Xét cho dầm biên:

-



TRUCK

P1

P2

P3

Độ võng do xe tải đơn : Δ CL =Δ CL +Δ CL +Δ CL



L



P1×  tt − 4300 ÷

3

2

 4300

P1

Δ CL =× ×L



12E s .IST

4





2

tt



L

−  tt −

 2



2

 

÷

 





 30,400



22,750× 

− 4300 ÷

2

 2

 ×  3 ×304002 −  30400 − 4300  

=





÷

12×200000×23,450, 049,565  4

 2

 





=2.53mm

P2

Δ CL =



P2 .L3tt

94, 250×30,4003

=

48.E s .IST 48×200,000×23,450, 049,565



=11.76mm



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 76



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



P3

94, 250

P1

P1

Δ CL =Δ× =2.53×

CL

P1

22,750

=10.48 mm

⇒ Δ TRUCK =2.53+11.76+10.48=24.77

CL



-



Do làn:

5 mDF×1.3×9.3×L4tt

5

0.4×1.3×9.3×304004

LANE

Δ CL =×

=

×

=11.47 mm

384

E s ×IST

384 200000×23,450, 049,565



Xét cho dầm giữa:

-



TRUCK

P1

P2

P3

Độ võng do xe tải đơn: Δ CL =Δ CL +Δ CL +Δ CL



L



P1×  tt − 4300 ÷ 

3

2

 4300

P1

Δ CL =× ×L



12E s .IST

4





2

tt



L

−  tt −

 2



2

 

÷

 





 30,400



22,750× 

− 4300 ÷

2

2



 ×  3 ×304002 −  30400 − 4300  

=





÷

12×200000×23,603,944,333  4

 2

 





=2.51mm

P2

Δ CL =



P2 .L3tt

94, 250×30,4003

=

48.E s .IST 48×200,000×23,603,944,333



=11.69mm

P3

94, 250

P1

P1

Δ CL =Δ× =2.51×

CL

P1

22,750

=10.4 mm

⇒ Δ TRUCK =2.51+11.69+10.4=24.6

CL



Δ



Do làn:

LANE

CL



5 mDF×1.3×9.3×L4tt

5

0.4×1.3×9.3×304004



=

×

=11.39 mm

384

E s ×IST

384 200,000×23,603,944,333



Kiểm tra độ võng do hoạt tải:

-



Dầm biên:



∆ LL = maxΔ

(



TRUCK

CL



;0.25×Δ



TRUCK

CL







LANE

CL



)



= max( 24.77;17.66 )

= 24.77 mm < [ ∆ ] = 38 mm



-



Dầm giữa:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 77



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



∆ LL = maxΔ

(



TRUCK

CL



;0.25×Δ



TRUCK

CL







LANE

CL



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



)



= max( 24.6;17.54 )

= 24.6 mm < [ ∆ ] = 38 mm



Như vậy thoả mãn điều kiện độ võng.

III.5.1.4.Kiểm toán ở TTGH Mỏi

III.5.1.4.1.Kiểm tra mỏi sườn dầm

DC+DW+2{0.75(LL+IM)

a.Mỏi do uốn:



MOMEN TÍNH MỎI CHO BẢN BỤNG (N.mm)

DC1

DC2

DC3

DW

2*(LL+IM)

DẦM BIÊN

589,498,560 1,331,368,000 347,946,240 318,835,200 929,163,704

DẦM GIỮA

589,498,560 1,331,368,000 347,946,240 318,835,200 964,226,484

Do bản bụng không có gờ tăng cường dọc nên ta kiểm tra diều kiện:

2Dc

E

≤ 5.7

tw

Fyw



Trong đó:

-



Dc = 623.65 mm: chiều cao của bản bụng chòu nén trong phạm vi đàn hồi

tw = 12 mm: chiều dày bản bụng

E = 200,000 MPa: modul đàn hồi của thép

Fyw = 250 MPa: cường độ chảy nhỏ nhất quy đònh của bụng



Thay số:

2Dc 2 × 623.65

E

200, 000

=

= 103.94 < 5.7

= 5.7 ×

= 161.22 Thoả mãn

tw

12

Fyw

250



Vậy ứng suất uốn lớn nhất ở bản bụng: f cf ≤ Fyw

Trong đó:

-



-



fcf: ứng suất nén đàn hồi lớn nhất trong cánh khi chòu uốn do tác dụng của

tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy đònh ở

Điều 6.10.6.2 (MPa)

Fyw=250 MPa



Dầm biên:

Thớ trên:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 78



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



f cf =



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



M DC1 + M DC 2 M DC 3 + M DW M LL

+

+ s ,t

s ,t

s,

S NC

S LTt

S ST



589,498,560 + 1,331,368,000 347,946,240 + 318,835,200 929,163,704

+

+

10, 258,347.42

46,283,472.74

158,157,749.8

= 187.24 + 14.41 + 5.87 = 207.52MPa

=



Thớ dưới:

f cf =



M DC1 + M DC 2 M DC 3 + M DW M LL

+

+ s ,b

s ,b

s,

S NC

S LTb

S ST



589,498,560 + 1,331,368,000 347,946,240 + 318,835,200 929,163,704

+

+

18,773,341.89

25,452,717.75

27,532,257.37

= 102.32 + 26.20 + 33.75 = 162.27 MPa

=



Dầm giữa:

Thớ trên:

f cf =



M DC1 + M DC 2 M DC 3 + M DW M LL

+

+ s ,t

s ,t

s,

S NC

S LTt

S ST



589,498,560 + 1,331,368,000 347,946,240 + 318,835,200 964,226,484

+

+

10, 258,347.42

47,143,358.99

163,984,607

= 187.25 + 14.14 + 5.88 = 207.27 MPa

=



Thớ dưới:

f cf =



M DC1 + M DC 2 M DC 3 + M DW M LL

+

+ s ,b

s ,b

s,

S NC

S LTb

S ST



589,498,560 + 1,331,368,000 347,946,240 + 318,835,200 964,226,484

+

+

18,773,341.89

25,504,475.12

27,572,768.65

= 102.32 + 26.14 + 34.97 = 163.43MPa

=



Vậy:

fcf = 207.52 Mpa < Fyw = 250 Mpa (dầm biên)

fcf = 207.27 Mpa < Fyw = 250 Mpa (dầm giữa)

Thỏa mãn

b.Mỏi do cắt



DẦM BIÊN

DẦM GIỮA



LỰC CẮT TÍNH MỎI CHO BẢN BỤNG DO CẮT (N)

DC1

DC2

DC3

DW

77,566

192,698

145,359

22,444

77,566

176,932

0

55,167



2*(LL+IM)

142,280

243,908



Ta có: Vcf ≤ 0.58CFyw

SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 79



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



Trong đó:

-



Vcf: ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất ở bản bụng do tác dụng của tải trọng dài

hạn và tải trọng mỏi.

Với lực cắt tại các vò trí tính toán ở trên thì vò trí tại gối thì lực cắt lớn

nhất ,ta lấy đại diện mặt cắt có lực cắt lớn nhất để tính toán kiểm tra.



Công thức xác đònh ứng suất cắt tại mép trên và mép dưới của bản bụng:

V=



-



VuSc

Ib c



Với: Vu: Lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ

Sc: Momen tónh của phần trên và dưới trục trung hòa(được xác đònh trong

phần đặc trưng hình học chương III)

bc = tw = 12 mm: Bề rộng mặt cắt tại điểm tính ứng suất



Ứng suất do tónh tải GĐ1(DC1+DC2) gây ra:

VGĐ1 = 77,566+192,698=269,964 N ( dầm biên )

VGĐ1 = 77,566+176,932=254,498 N ( dầmgiữa )

INC = 6,633,560,356 mm4

Sc= 7, 446, 442.64 mm3

Dầm biên

V1 =



269,964 × 7, 446, 442.64

= 25.25 Mpa

6, 633,560,356 ×12



Dầm giữa:

V1 =



254, 498 × 7, 446, 442.64

= 23.81 Mpa

6, 633,560,356 ×12



Ứng suất do tónh tải GĐ2(DC3+DW) gây ra:

VGĐ2 = DC3+DW = 145,359 + 22,444 =176,803 N (dầm biên)

VGĐ2 = DC3+DW = 0 + 55,167 = 55,167 N (dầm giữa)

ILT = 16,421,838,964 mm4 ( dầm biên )

ILT = 16,550,619,042 mm4 ( dầm giữa )

Sc=15, 048, 652.84 mm3 ( dầm biên )

Sc=15,152, 709.81 mm3 ( dầm giữa )

Dầm biên:

V2 =



176,803 × 15, 048, 652.84

= 13.5 Mpa

16, 421,838,964 ×12



Dầm giữa:

SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 80



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



V2 =



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



55,167 ×15,152, 709.81

= 4.21 Mpa

16,550, 619, 042 ×12



Ứng suất do hoạt tải mỏi gây ra:

Vmỏi = 142,280 N ( dầm biên )

Vmỏi = 243,908 N ( dầm giữa )

IST = 23,450,049,565 mm4 ( dầm biên )

IST = 23,603,944,333 mm4 ( dầm giữa )

Sc= 21, 047,350.93 mm3 ( dầm biên )

Sc= 21,177, 694.82 mm3 ( dầm giữa )

Dầm biên:

VM =



142, 280 × 21, 047,350.93

= 10.64 Mpa

23, 450, 049,565 ×12



Dầm giữa:

VM =



Vậy



243,908 × 21,177, 694.82

= 18.24 Mpa

23, 603,944,333 × 12



Vcf = V1 + V2 + VM = 25.25 + 13.5 + 10.64 = 49.39 MPa (dầm biên)

Vcf = V1 + V2 + VM = 23.81 + 4.21 + 18.24 = 46.26 MPa (dầm giữa)



C: tỷ số ứng lực oằn do cắt với cường độ chảy do cắt

k =5+



⇒ 1.10

⇒ c=



Vậy



5

d0

D



( )



2



=5+



(



5

2800

936



)



2



= 5.559



200,000 × 5.559

936

= 73.36 <

= 78 < 1.38 ×

250

12



1.10

D

 ÷

 tw 



 Ek



F

 yw



200000 × 5.559

= 92.03

250





1.10  200,000 × 5.559 

÷=

÷ = 0.94

÷  936  

250





 

÷

12 





Vcf = 49.39 Mpa < 0.58 x 0.94 x 250 = 136.3 Mpa (dầm biên)

Vcf = 46.26 Mpa < 0.58 x 0.94 x 250 = 136.3 Mpa (dầm giữa)



Thỏa mãn

III.5.1.4.2.Kiểm tra mỏi bản biên dầm do uốn

Sức kháng mỏi danh đònh phải được lấy thỏa mãn điều kiện sau:



( )



A

(∆F) n =

N



1

3



1

≥ .(∆F)TH

2



Với chu kỳ biên độ ứng suất: N = 365 x 100 x n x (ADTT)SL

SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 81



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



Trong đó:

-



A = 82 x 1011 MPa3 : hằng số phân loại chi tiết

n = 1 : số các chu kì phạm vi ứng suất đối với mỗi lượt chạy qua của xe tải

(ΔF)TH =165 MPa : ngưỡng mỏi biên độ không đổi

(ADTT)SL



Xác đònh chu kỳ biên độ ứng suất (N):

- Giả thết ADT = 20000 xe/ngày đêm

ADTT = g’.ADT

Trong đó:

g’ = 0.2 : tỷ lệ xe tải trong làn

Do thiết kế cầu 2 làn xe



⇒ ADTT=0.2 × 2 × 20000=8000 xe/ngày đêm

- (ADTT)SL = p.ADTT

Trong đó: p = 0.85

(ADTT) SL =0.85 × 8000=6800 Xe/ngày đêm

⇒ N = 365 ×100 × 1× 6800 = 248.2 × 106



Thay số:

1



 82 ×1011  3

1

( ∆F ) n = 

= 32.09 MPa ≤ ×165 = 82.5 MPa

6 ÷

2

 248.2 ×10 

⇒ Lấy (∆F ) n = 82.5 MPa để tính toán



Kiểm toán:

f moi =



M moi

≤ (∆F ) n

b

S ST



Trong đó:

-



Mmoi = 464,581,852 N.mm: mômen mỏi tại giữa dầm biên



-



Mmoi = 482,113,242 N.mm: mômen mỏi tại giữa dầm giữa



-



SST = 27,532,257.37 mm3: mômen kháng uốn của tiết diện ngắn hạn (dầm

biên)



-



SST = 27,572,768.65 mm3: mômen kháng uốn của tiết diện ngắn hạn (dầm

giữa)



Thay số:

f moi =



464,581,852

= 16.87 MPa ≤ (∆F ) n = 82.5 MPa (dầm biên)

27,532, 257.37



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 82



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



f moi =



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



482,113,242

= 17.49 MPa ≤ (∆F ) n = 82.5 MPa (dầm giữa)

27,572, 768.65



Thỏa mãn



CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM THÉP

IV.1.THIẾT KẾ NEO CHỐNG CẮT

IV.1.1.Sơ bộ cấu tạo và bố trí

Chọn neo hình nấm có:

-



Đường kính đinh: d = 20 mm

Chiều cao: h = 230 mm

Chọn 2 hàng neo

Khoảng cách giữa tim của neo đến mép

của bản cánh trên là 75 mm

Khoảng cách giữa hai hàng neo là 200 mm



Hình 4.1:Bố trí neo

IV.1.2.Sức kháng của neo

IV.1.2.1.Sức kháng mỏi

Sức kháng mỏi của một đinh:

Z r = α.d 2 ≥



38 × d 2

2



Với α = 238 − 29.5 × log N

Trong đó:

-



d = 20 mm : đường kính đinh neo

N = 248.2 × 106 : số chu kỳ tính được ở bước trên



Thay số:

α = 238 − 29.5 × log 248.2 × 10 6 = −9.647 MPa

Z r = −9.647 × 202 = −3858.66 N ≤



38 × 202

= 7600 N

2



Vậy lấy Zr = 7600 N để tính toán



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 83



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



IV.1.2.2.Sức kháng cắt

Sức kháng tính toán của neo chống cắt Q phải được lấy như sau:

Q r ≤ ϕsc .Q n



Trong đó:

-



Qn : sức kháng danh đònh

ϕsc = 0.85 : hệ số sức kháng đối với các neo chống cắt

Q n = 0.5 × A sc . fc' .E c ≤ A sc .Fu



Asc = 314 mm2: diện tích mặt cắt ngang cuả neo chống cắt

f’c = 30 MPa : cường độ chòu nén 28 ngày quy đònh của bê tông

Ec = 29,440.09 MPa: mô đun đàn hồi của bê tông

Fu = 400 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo

Thay số:

Q n = 0.5 × 314 × 30 × 29,440.09 = 147,546.82 N > 314 × 400 = 125,600 N



Do đó: lấy Qn = 125,600 N để tính toán

IV.1.3.Thiết kế neo ở TTGH Mỏi

( Thiết kế cho dầm giữa và bố trí như vậy cho dầm biên )

Bước của các neo chống cắt không dược nhỏ hơn:

p≤



n.Z r .I

Vsr .Q



Trong đó:

-



p : bước của các neo chống cắt dọc theo trục

n = 2: số lượng các neo chống cắt trong một mặt cắt ngang

I : mômen quán tính của tiết diện liên hợp ngắn hạn

I = 23,603,944,333 mm 4 ( dầm giữa )



Q : mômen tónh của diện tích bản mặt cầu đã quy đổi về thép đối với trục trung

hòa liên hợp ngắn hạn

t s .bi 

t

. y + t h + s 

÷

n 

2

200 × 2100 

=

×  143.94 + 100 + 200  = 18,056,850 mm 3

÷

8



2 



Q=



Vsr : lực cắt xác đònh cho trạng thái giới hạn mỏi (N).

Mặt cắt

L=0

L=2600 L=5400 L=8200 L=11000 L=13800 L=15200

Vsr

121,954 114,878 107,308 99,738

96,543

96,419

95,343

Bước neo chòu mỏi tối đa được xác đònh theo công thức:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 84



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



pmax ≤



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



ns zr I ST

Vsr Q



Thay các giá trò trong công thức xác đònh bước neo tối đa cho các đoạn dầm bố trí

neo không đổi,ta được bảng sau:



Biên độ lực cắt

(Vsr) N

121,954

114,878

107,308

99,738



Đoạn dầm



Bước neo tt

(max) mm

163

173

185

199



Cấu tạo (mm)

p (min)

p (max)

120

600

120

600

120

600

120

600



Bước neo TK

(mm)

150

160

170

180



L=0-2600

L=2600-5400

L=5400-8200

L=8200-11000

L=1100013800

96,543

206

120

600

190

L=1380015200

96,419

206

120

600

200

Đoạn từ dầu dầm đến gối bố trí 3 neo với khoảng cách các neo là 125mm.

Vậy tổng số neo trên ½ dầm là:183 neo

IV.1.4.Kiểm toán neo ở TTGH Cường độ

Sức kháng tính toán của neo chống cắt Q phải được lấy như sau:

Q r ≤ ϕsc .Q n



Trong đó:

-



Qn : sức kháng danh đònh

ϕsc = 0.85 : hệ số sức kháng đối với các neo chống cắt

Q n = 0.5 × A sc . fc' .E c ≤ A sc .Fu



Asc = 314 mm2: diện tích mặt cắt ngang cuả neo chống cắt

f’c = 30 MPa : cường độ chòu nén 28 ngày quy đònh của bê tông

Ec = 29,440.09 MPa: mô đun đàn hồi của bê tông

Fu = 400 MPa : cường độ kéo nhỏ nhất của neo

Thay số:

Q n = 0.5 × 314 × 30 × 29,440.09 = 147,546.82 N > 314 × 400 = 125,600 N



Do đó: lấy Qn = 125,600 N để tính toán

Sức kháng cắt tính toán của một neo chống cắt (xét đến sự thất thường trong chế

tạo)

Q r = ϕsc .Q n = 0.85 × 125,600 = 106,760 N



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 85



CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CẦU DẦM



GVHD: Th.S PHẠM ĐỆ



Số lượng neo chống cắt bố trí giữa mặt cắt mômen dương lớn nhất và điểm

mômen bằng 0

ns =



Vh

Qr



Trong đó:

 0.85 × f 'c .b i .t s

Vh = min 

 Fyw .D.t w + Fyc .bc .t c + Fyf .b f .t f



Thay số:

 0.85 × 30 × 2100 × 200 = 10,710,000 N

Vh = min 

 250 × 936 × 12 + 250 × 350 × 23 + 250 × 450 × 20 = 7,070,500 N

= 7,070,500 N



Thay số:

ns =



7,070,500

= 66.23

106,760



n = 183 ≥ ns = 66.23 ⇒ Thỏa mãn



IV.2.THIẾT KẾ SƯỜN TĂNG CƯỜNG

IV.2.1.Sơ bộ cấu tạo và bố trí

Chỉ thiết kế cho sườn tăng cường đứng, không thiết kế sườn tăng cường dọc. Thép

dùng làm sườn tăng cường có số hiệu M270 cấp 250 có:

E = 200000 MPa, Fys = 250 MPa

a.Sườn tăng cường trung gian:

 Dầm giữa:

-



Khoảng cách các sườn tăng cường: do = 2800 mm

Số lượng sườn tăng cường trung gian trên một dầm thép: 2 x 13 = 26

Kích thước sườn:



SVTH :PHAN THANH NAM – LỚP CD09B



Trang 86



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (116 trang)

×