Đồ án Thiết kế cầu dầm thép bê tông cốt thép liên hợp nhịp giản đơn

Đồ án thiết kế cầu dầm thép bê tông cốt thép liên hợp nhịp giản đơn Số liệu thiết kế ban đầu: số thứ tự 45. Chiều dài dầm: L = 31m Nhịp tính toán: Ltt = 31 + 2x0.4 = 31,8 m Số lượng dầm: n = 5 dầm Khoảng cách giữa các dầm: S = 2,5 m Tổng bề rộng cầu: B = 12,5 m Bề rộng phần xe chạy: Bpxc = 11,5 m Bề rộng lan can: Blc = 2x0.5 = 1m Chiều dày lớp phủ mặt cầu: 75 mm Vật liệu: Bê tông bản fc’ = 24.82 Mpa Thép: fy = 345 Mpa Trọng lượng riêng: - Bê tông: 2400 kg/m3 - Lớp phủ: 2250 kg/m3 Hình 2: Chi tiết lan can Phần i: thiết kế phần bản mặt cầu I.1. Chọn chiều dày bản S = 2500 mm hmin = hmin = 183,3 mm hmin > 175 mm OK Vậy chọn chiều dày bản mặt cầu là: hS = 200 mm I.2. trọng lượng các bộ phận Lan can có mặt cắt ngang như hình vẽ dưới đây, diện tích 326510 mm2, trọng lượng lan can coi như một tải trọng tập trung. Pb = 2400.10-9x 9,8 x 326510 = 7,687 (N/mm) Lớp phủ mặt cầu dày 75mm WDW = 2250.10-9.9,81. 75 = 1,655.10-3 (N/mm2) Bản chịu lực dày 200 mm WS = 2400.10-9.9,81.200 = 4,709.10-3 (N/mm2) I.3. Tính toán nội lực bản mặt cầu Tính toán nội lực cho 1mm bản theo phương dọc cầu. Tính toán bản mặt cầu theo phương pháp dải bản. Coi bản mặt cầu như một dầm liên tục kê trên các gối đàn cứng là các dầm chủ. Nội lực được tính bằng cách xếp tải lên các đường ảnh hưởng nội lực. Do mặt cắt ngang có 5 dầm nên ta sử dụng tung độ đường ảnh hưởng trong phụ lực A – “Cầu BTCT trên đường ô tô”. Lê Đình Tâm, năm 2005. Dạng đường ảnh hưởng mô men tại tiết diện 200, 204, 300 và đường ảnh hưởng lực cắt tại gối 200 như hình dưới. Sơ đồ: dầm liên tục kê trên gối cứng Tải trọng lớp phủ mặt cầu, lan can, hoạt tải. Hình : sơ đồ làm việc của bản mặt cầu. I.3.1. Do trọng lượng bản thân. (tác dụng lên phần hẫng) S = 2500 mm WS = 2500 x 10-9 x 9,81 x 200 = 4,905.10-3 N/mm R200 WS = WS .(diện tích đah đoạn hẫng).L = 4,905.10-3.(1+0,635.).1250 = 8,08 N/mm M200 WS = -WS.(diện tích đah đoạn hẫng).L2 = 4,905.10-3 .(-0,5)12502 = -3832 Nmm/mm M204 WS = - WS.(diện tích đah đoạn hẫng).L = 4,905.10-3.(-0,246).12502 = -1885,3 Nmm/mm M300 WS = WS.(diện tích đah đoạn hẫng).L2 = 4,905.10-3.(0,135).12502 = 1034,65 Nmm/mm I.3.2. Do trọng lượng bản thân. (tác dụng lên bản mặt cầu) S = 2500 mm WS = 2500 x 10-9 x 9,81 x 200 = 4,905.10-3 N/mm R200_WS = WS.(diện tích đah không có đoạn hẫng).S = 4,905.10-3.0,3928.2500 = 4,82 N/mm M204_WS = WS.(diện tích đah không có đoạn hẫng).S2 = 4,905.10-3.(0,0722).25002 = 2213,4 Nmm/mm M300_WS = WS.(diện tích đah không có đoạn hẫng).S2 = 4,905.10-3.(- 0,1071).25002 = -3283,3 Nmm/mm I.3.3. Do lan cam (Barrier). Tải trọng lan can coi như một lực tập trung co giá trị Pb = 7,68. N/mm đặt tại trọng tâm của lan can. Xếp xe tải để tung độ đường ảnh hưởng tương ứng. Tra bảng với: L = 1250 – 193 = 1057 mm R200_b = Pb = 7,68= 11,8N/mm M200_b = Rb*(tung độ đah)*L = 7,68*(-1.000)*1057 = - 8117,76 Nmm/mm M204_b = Rb*(tung độ đah)*L = 7,68*(-0,492)*1057 = - 3993,9 Nmm/mm M300_b = Rb*(tung độ đah)*L = 7,68*(0,27)*1057 = 2191,79 Nmm/mm I.3.4. Do lớp phủ mặt đường dày 75 mm (Dead load of Wearing): WDW = 2250.10-9.(9,81).75 = 1,655.10-3 N/mm2 Dùng bảng tra với L = 1250 – 500 = 750 mm. R200_DW = WDW *[(diện tích dah đoạn hẫng)*L+(diện tích dah không hẫng)*S] = WDW = 1,655.10-3 = 2,19 N/mm M200 = WDW[diện tích đah đoạn không hẫng)*L2 = 1,655.10-3(-0.50).7502 = - 465,47 Nmm/mm M204 = WDW *[diện tích đoạn hẫng)*L2 + (diện tích dah không hẫng)*S2] = 1,655.10-3[(-0,246).7502 + (0,0772).25002] = 569,53 Nmm/mm M300 = WDW *[diện tích đoạn hẫng)*L2 + (diện tích dah không hẫng)*S2] = 1,655.10-3[(0,135).7502 + (-0,1071).25002] = - 982,14 Nmm/mm 1.3.5. Xác định nội lực do hoạt tải. Các xe tải thiết kế là 145 kN gồm hai bánh đặt cách nhau 1800mm tho phương ngang cầu. Tim bánh xe cách 600mm từ mép làn thiết kế. Khi tính phần bản hẫng, tim bánh xe đặt cách mép lan can một đoạn là 300mm. Khoảng cách từ bánh xe đến tim gối : X = 450mm Chiều rộng có hiệu của bản chịu tải trọng bánh xe của bản mặt cầu đổ tại chỗ: Khi tính bản hẫng SW = 1140 + 0,833.X SW = 1514,85 mm Khi tính mômen dương SW = 660 + 0,55.S SW = 2035 mm Khi tính mômen âm SW = 1220 + 0,25.S SW = 1845 mm Số làn thiết kế bằng phần nguyên (bề rộng phần xe chạy/ 3500mm) NL= Vậy số làn NL = 3 Hệ số làn xe: m = 1,2 cho một làn xe m = 1 cho hai làn xe m = 0,85 cho ba làn xe a. Mô men âm tại tiết diện 200 do hoạt tải phần hẫng Chiều rộng làm việc của dải bản SW = 1514,85 mm Chỉ xếp một là xe m = 1,2 M200_LL = Nmm/mm = - 25,84 kNm/m b. Mômen dương lớn nhất do hoạt tải tại vị trí 204. Chiều rộng làm việc của dải bản SW = 2035 mm * Chất tải một làn xe: hệ số làn xe: m = 1,2 M204_LL = 1,2.(0.2040 – 0,0174). 2500. = 19943,7 Nmm/mm M204_LL = 19,944 KNm/m * Chất tải 2 làn xe: Hệ số làn xe: m = 1 M’204_LL = 1.(0,204 – 0,0174 + 0,0086 – 0,0006).2500. = 17332,3 Nmm/mm = 17,33KNm/m So sánh hai trường hợp chất tải M204_LL = max(M204_LL; M’204_LL) = 19943,7 Nmm/mm = 19,944kNm/m Trường hợp một làn xe khống chế c. Mômen âm lớn nhất tại gối trong do hoạt tải. chiều rộng làm việc của bản SW = 1845 mm Chất tải 1 làn xe bất lợi hơn: Hệ số làn xe: m= 1,2 M300_LL = 1,2.(-0,0999 – 0,07778).2500. = -20946 Nmm/mm M300_LL= -20,946 kNm/m I.3.5. Tổ hợp tải trọng Công thưc tổng quát tính hiệu ứng do tải trọng gây ra RU = η.Σγi.Qi Trạng thái giới hạn cường độ I: η = 1; γ = 1,25; γDW = 1,5; γLL = 1,75; IM = 25% Mômen âm tại gối 200 M200 = η[1,25.(M200_WS + M200_b) + 1,5.M200_DW + 1,75.(1+IM).M200_LL ] = 1.[1,25.( - 3832 - 8117,76) + 1,5.(- 465,47) + 1,75.(1,25).(-25844,14)] = - 72157,5 Nmm/mm = - 72,16 kNm/m Mômen dương tại vị trí 204: Do trọng lượng bản thân của bản và trọng lượng lan can gây mômen âm làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen dương tại vị trí 204 nên hệ số tải trọng của tĩnh tải này bằng 0,9. M204 = η.[ 1,25.M204 WS +0,9.(M204_WS  + M204_b) + 1,5.M204_DW + 1,75.(1+IM).M204_LL] = 1.[1,25.(2213.4)+ 0,9.(- 3993,9 -1885,3) +1,5.(569,53) +1,75.(1,25).(19943,7)] = 41956.6 Nmm/mm = 41.96 kNm/m Mômen âm tạivị trí 300: Do trọng lượng lan can gây ra mômen dương làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen âm tại vị trí 300 nên lấy hệ số tải trọng bằng 0,9 M300 = η[1,25.M300_WS + 0,9.M300_b +1,5.M300_DW + 1,75.(1+IM).M300_LL] = 1.[1,25.(- 3283,3) + 0,9.(1034,65 + 2191,79) + 1,5.(- 982,14) + 1,75.(1,25).(-20946)] = - 48493 Nmm/mm = 48,493 kNm/m I.4.Tính toán lượng cốt thép chịu mômen dương– Kiểm tra TTGH Cường độ 1 I.4.1. Bố trí cốt thép Giả thiết dùng thép số No15 db = 16 mm; Ab = 200 mm2; fy = 400 Mpa Chiều cao có hiệu của bản mặt cầu. Chiều cao có hiệu của bản tại tiết diện giữa nhịp chịu mômen dương: ddương = 200 – 25 - = 167 mm Hệ số kháng uốn Mômen dương lớn nhất (TTGH cường độ I): MU = M204 = 41.96 kNm/m Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường (lấy gần đúng): Jd = 0,9.ddương = 0,9.(167) = 150,3 mm Sơ bộ chọn cốt thép chịu kéo: AS = = = 0,778 mm2/mm Tra phụ lục B, bảng B4, “Cầu BTCT trên đường ôtô”, Lê Đình Tâm, chọn No15@250mm Diện tích cốt thép thực: A’S = = 0,800 mm2/mm Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu trên một đơn vị chiều rộng bản (1mm): minAS = 0,03..(1)ddương = 0,03.= 0,376 mm2/mm A’S= 0,800 mm2/mm > minAS = 0,376 mm2/mm -> Đạt Kiển tra lượng cốt thép lớn nhất được giới hạn theo yêu cầu về tính dẻo: Với giả thiết phân bố ứng suất nén theo hình chữ nhật: Chiều cao khối ứng suất chữ nhật vùng nén: a = = β1 = 0,85 nếu f’c ≤ 28 Mpa β1 = max(0,85 - ; 0,65) = 0,836 Vậy chọn β1 = 0,836 c = = mm Đạt I.5. Tính toán cốt thép chịu mômen âm- Kiểm tra TTGH Cường độ I I.5.1. bố trí cốt thép Giả thiết sử dụng thép số No20 db = 19,5mm; Ab = 200 mm2; fy = 400 Mpa Chiều cao có hiệu của bản mặt cầu. Chiều cao có hiệu của bản tại tiết diện giữa nhịp chịu mômen âm. dâm = 200 – 60 - = 200 – 60 - = 130,25 mm hệ số kháng uốn Mômen âm lớn nhất (TTGH cường độ I): MU = M200 = - 72,16 kNm/m Khoảng cách từ trọng tâm miền chịu nén của bê tông đến trọng tâm cốt thép chịu kéo trong bê tông thường (lấy gần đúng): Jd = 0,9.ddương = 0,9.(130,25) = 117,225 mm Sơ bộ chọn diện tích cốt thép chịu kéo AS = = = 1,71 mm2/mm Tra phụ lục B, bảng B4, “Cầu BTCT trên đường ôtô”, Lê Đình Tâm, chọn No20@175mm Diện tích cốt thép thực: A’S = = = 1,714 mm2/mm Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu yêu cầu trên một đơn vị chiều rộng bản (1mm): minAS = 0,03..(1)dâm = 0,03.= 0,293 mm2/mm A’S= 1,717 mm2/mm > minAS = 0,293 mm2/mm -> Đạt Kiển tra lượng cốt thép lớn nhất được giới hạn theo yêu cầu về tính dẻo: Với giả thiết phân bố ứng suất nén theo hình chữ nhật: Chiều cao khối ứng suất chữ nhật vùng nén: a = = β1 = 0,85 nếu f’c ≤ 28 Mpa β1 = max(0,85 - ; 0,65) = 0,836 Vậy chọn β1 = 0,836 c = = mm Đạt I.5.2. Kiểm tra cường độ tiết diện (TTGH cương độ 1): Sức kháng uốn của tiết diện 0,9.(1,714).(400). = 72074 Nmm/m 72,074 kNm/m ≈ MU = 72,16 kNm/m => Đạt I.6, Kiểm tra nứt thớ dưới theo các trạng thái giới hạn sử dụng. η = 1; IM = 25%; γi = 1 cho cả tĩnh tải và hoạt tải Kiểm tra nứt tại tiết diện này tính theo TTGH sử dụng M204 = η[1.(M204_WS + M204_b) + 1.(M204_DW) + 1.(1+IM).M204_LL] M204 = 1.[1(1885,3 - 3993,9) + 1.(569,53) + 1,25.(19943,7)] = 21833,36 nmm/mm = 21,83kNm/m Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông được đưa về tiết diện bê tông tương đương. Diện tích cốt thép được chuyển đổi thành diện tích bê tông tương đương bằng cách nhân với tỉ số modul đàn hồi n, có trọng tâm trùng trọng tâm cốt thép. n = Trong đó: Môdul đàn hồi của bê tông: EC = 0,043.Wc Tỉ trọng bê tông Wc = 2400 kg/m3 f’c = 30 Mpa; Ec = 27690 Mpa Môdul đàn hồi của thép: ES = 200000 Mpa Tỉ số mođul đàn hồi: n = = Lấy n = 7 Vì lớp bê tông bảo vệ phía trên bản mặt cầu khá lớn (60mm) nên giả thiết trục trung hoà nằm trên cốt thép chịu nén A’S . Chiều cao miền chịu nén là: x < 70 mm. Lấy tổng mômen với trục trung hoà ta có: 0,5.b.x2 = n.A’S(d’ – x) + n.AS.(d-x) Với: b = 1mm; d’ = 70mm ; d = 167 mm AS = 0,800 mm2; AS = 1,714 mm2 Giải phương trình bậc hai đối với x thu được: x = = = 44,53 < 68 mm Vậy trục trung hoà đúng như giả thiết Mômen quán tính của tiết diện đàn hồi chuyển đổi: Icr = = = 29433,16 + 7783,35 + 83993,85 = 121210,36 mm4 ứng suất trong cốt thép chịu kéo AS : fS = n. = 7. = 154,43 Mpa Nứt được kiểm tra bằng cách giới hạn ứng suất kéo trongbê tông fS ≤fSA = ≤ 0,6.fy dC = Chiều cao phần bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng cho đến tâm của thanh hay sợi đặt gần nhất; nhằm mục đích tính toán phải lấy chiều dài tịnh của lớp bê tông bảo vệ dC không được lớn hơn 50mm. A = Diện tích phần bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo và được bảo vệ bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hoà, chia cho số lượng của các thanh hay sợi (mm2); nhằm mục đích tính toán, phải lấy chiều dày tịnh của lớp bê tông bảo vệ không được lớn hơn 50mm. Z = Thông số bê tông vết nứt (N/mm). Chiều dày của lớp bảo vệ tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến trọng tâm của thanh gần nhất (nhưng không quá 50 mm); dC = min(mm33; 50mm) Lấy dC = 33mm tham số chiều rộng vết nứt lấy trong điều kiện môi trường khắc nghiệt Z = 23000 N/mm Diện tích bê tông có trọng tâm với cốt thép chịu kéo chính chia cho số thanh. Dùng thanh số No.15 cách nhau từ tim đến tim 225 mm A = 2.(33mm)(225mm) = 14850mm2 Ta có fSA = = = 291,72 Mpa Kiểm tra: fS = 154,42Mpa < fSA = 291,72 Mpa fS = 154,42Mpa Đạt I.7. Kiểm tra nứt thớ trên theo trạng thái giới hạn sử dụng. Kiểm tra nứt tại tiết diện 200 hoặc 300, mômen tại các tiết diện này tính theo TTGH sử dụng: η = 1; IM = 25% M200 = η[1.(M200_WS + M200_b) + 1.(M200_DW) + 1.(1+IM).M200_LL] M200 = 1.[ - 3832 - 8117,76 + (- 465,47) + (1,25). (- 25844,14)] = 44720,41 Nmm/mm M300 = η[1.(M300_WS + M300_b) + 1.(M300_DW) + 1.(1+IM).M300_LL] = 1.[(915,4 -2904,8 +2088) - 1130,441 + 1,25.( -19939,2)] = 29114,84 Nmm/mm Vì tiết diện 200 và 300 bố trí bê tông và cốt thép giống nhau, và do M200 > M300 nên sẽ kiểm tra nứt tại tiết diện 200. Tiết diện bản bao gồm cốt thép và bê tông được đưa về tiết diện bê tông tương đương. Diện tích cốt thép được chuyển đổi thành diện tích bê tông tương đương bằng cách nhân với tỉ số modul đàn hồi n có trọng tâm trùng trọng tâm cốt thép. n = 7. Tại vị trí 200 cốt thép phía dưới chịu nén ký hiệu là A’S, cốt thép phía trên bản chịu kéo ký hiệu là AS. Giả thiết trục trung hoà nằm trên cốt thép chịu nén A’S như hình vẽ, tức là chiều cao miền chịu nén bây giờ x > 33mm Lấy mômen tĩnh đối với trục trung hoà ta có: 0,5.b.x2 + (n – 1).A’S(x – d) = n.AS(d – x) Với b = 1mm; d’ = 33mm; d = 130,25mm; A’S = 0,800 mm2; AS = 1,714 mm2 Giải phương trình bậc hai đối với x, thu được: x = == 44,23 mm > 33 mm. Vậy trục trung hoà nằm đúng như giả thiết Mômen quán tính của tiết diện đàn hồi chuyển đổi: ICR = = = 118226,1 mm4 ứng suất trong cốt thép chịu kéo AS: fS = n. = 7. = 227,53 Mpa nứt được kiểm tra bằng cách giới hạn ứng suất kéo trong bê tông fS < fSA = ≤ 0,6.fy Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép kéo chính chia cho số thanh. Thép chịu kéo tại vị trí 200 là thanh số No.15 cách nhau từ tim đến tim là 150mm A= 2.(50mm).(150mm) = 1500 mm2 Tham số chiều rộng vết nứt lấy trong điều kiện khắc nghiệt Z = 23000 N/mm Chiều dày lớp bảo vệ tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến trọng tâm của thanh gần nhất (nhưng không quá 50mm) dC = min(68mm; 50mm) = 50 mm Ta có: fSA = = = 545,4 Mpa Kiểm tra: fS = 227,53 Mpa < fSA =545,4 Mpa FS = 227,53 Mpa Đạt I.8. Cốt thép phân bố Cốt thép phân bố theo chiều dọc cầu đặt ở phía đáy bản có tác dụng phân phối tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt chịu lực theo phương ngang. Diện tích cốt thép này được tính theo phần trăm cốt thép chính chịu mômen dương. Phần_trăm = Trong đó SC là chiều dài có hiệu của bản, ở đây là khoảng cách giữa hai vách dầm: SC = 2400 Vì chiều dày bản vách của dầm thép không đáng kể nên trong tính toán ta bỏ qua. Phần_trăm = min = 67% Bố trí 67%(dương AS) = 67%.(0,800) = 0536 mm2/mm. Chọn No.10@150 có AS = 0,536 mm2/mm I.9.cốt thép chống co ngót. Lượng cốt thép tối thiểu theo mỗi phương minAS = 0,75. Ag: là diện tích nguyên với bản cao 200 mm, rộng 1mm Ag = 200.1 = 200 mm2 fy = 400 Mpa minAS = 0,75. = 0,375 mm2/mm Cốt thép chống co ngót phải được bố trí chia đều cả hai mặt trên và dưới. Như vậy hàm lượng thép phân bố mỗi phương là 0,19mm2/mm. Ngoài ra khoảng cách lớn nhất của cốt thép này không vượt quá 3 lần chiều dày bản hoặc 450. Phía dưới đã có thép phân bố (đã tính toán ở trên). Vậy chọn thép chống co ngót phía trên No.10@450, có AS = 0,222mm2/mm. I.10.Sơ hoạ cấu tạo cốt thép bản Phần II: thiết kế dầm chủ II.1. Các số liệu đầu vào: Quy trình: 22TCN – 272 – 05 Quy mô cầu: - Nhịp tính toán (tính giữa hai tim gối): Ltt = 31 m - Chiều dài cầu: L = Ltt + 2x0,4 = 31,8 m - Khổ cầu: B = 12,5 m - Bề rộng phần xe chạy: B = 11,5 m - Lớp áo đường bê tông nhựa dày: ta = 75mm - Khoảng cách dầm chủ: S = 2500 mm Vật liệu: Cường độ bê tông 28 ngày tuổi: f’C = 30Mpa Cường độ cốt thép thường : fy = 400 Mpa Khối lượng riêng của thép: WS =7850 kg/m3 Khối lượng riêng của bê tông: WC = 2400 kg/m3 Khối lượng riêng của lớp phủ mặt cầu: WfWS = 2250 kg/m3 II.2. Lựa chọn dầm chủ. II.2.1. Tiết diện dầm chủ. Dầm chủ chữ I thép cán. Ta có quan hệ giữa chiều cao và chiều dài nhịp là: => h = (1,24 ữ2,12)m * Chọn h = 1,6 m là chiều cao dầm chủ. * Bề dày bản vách là 2 cm. * Chiều rộng của bản cánh trên ta chọn sao cho đủ bố trí neo là được vì cánh trên đã liên kết với bản bê tông. Chọn bề rộng cánh trên là 40cm. Chọn chiều dày bản cánh trên là 1,5cm. * Chiều rộng bản cánh dưới là 500mm, chiều dày bản đáy là 3cm Mặt cắt ngang cầu Mặt bằng của cầu II.2.2. Tính toán đặc trưng tiết diện hình học của dầm chủ. Ta có kích thước tiết diện dầm chủ như sau: Thông số tiết diện dầm chủ Chiều cao toàn dầm = 1600 mm chiều cao vách dầm = 1550 mm bề dày vách dầm = 20 mm Bề rộng cánh trên = 400 mm chiều dày cánh trên = 20 mm Bề rộng cánh dưới = 500 mm chiều dày cánh dưới = 30 mm Đặc trng hình học tiết diện dầm chủ Diện tích tiết diện nguyên của dầm chủ Ag = 54000 mm2 Mômen quán tính tĩnh đối với trục Sx = 37900000 mm3 khoảng cách từ trục trung hoà của dàm đến đáy bản dới là x=Sx/Ag 702 mm Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm các bản là Bản cánh trên y1 = 888.15 Bản vách y2= 98.148 bản cánh dới y3= 686.85 Mômen quán tính chính của dầm I là I= 19893413889 mm4 - Khoảng cách từ trục quán tính chính của tiết diện đến đáy và đỉnh tiết diện: Yd = = 702 Yt = hdc – Yd = 1600 – 702 = 898 mm II.2.3. Tính toán nội lực. II.2.3.1 Đường ảnh hưởng nội lực trong dầm chủ. a, Đường ảnh hưởng mômen uốn. Ta xét đường ảnh hưởng mômen tại các vị trí 101,102, 103, 104 và 105 trong dầm đơn giản. b, Đường ảnh hưởng lực cắt. Ta xét đường ảnh hưởng lực cắt tại các vị trí 100,102, 103, 104 và 105 trong dầm đơn giản. II.2.3.2. Hệ số phân phối hoạt tải. Kiểm tra phạm vi áp dụng bảng tra sẵn hệ số phân phối ngang của AASHTO 1100mm ≤ S ≤ 4900mm S = 2500mm OK 110mm ≤ tS ≤ 300mm tS =200mm OK 6m ≤ L ≤ 73 m L = 31m OK Số dầm chủ ≥ 4 Số dầm chủ = 5 OK Số làn xe: NL = Phần nguyên() = 3 Tính hệ số phân phối tải trọng cho dầm trong Với 1 làn xe chất tải, phân phối hoạt tải khi tính mômen dầm trong là: Với hai hoặc nhiều làn xe chất tải, phân phối hoạt tải khi tính mômen dầm trong là Với một làn chất tải, phân phối hoạt tải lực cắt đối với dầm trong là: Với S = 2500mm = 0,689 Với hai hoặc nhiều làn xe chất tải, phân phối lực cắt dầm trong là: = 0,84 (khống chế) Tìm hệ số phân phối ngang cho dầm biên: Tính hệ số phân phối ngang của hoạt tải đối với mômen uốn: Với 1 làn chất tải, hệ số phân phối hoạt tải khi tính mômen dầm biên dùng phương pháp đòn bẩy: Chiều dài cánh hẫng: de = 1250 – 500 = 750mm - 300 ≤ de ≤ 1700mm OK Tung độ đường ảnh hưởng dưới các bánh xe: Với một làn xe, hệ số làn xe: m = 1,2 = 0,5(1,06 + 0,34).1,2 = 0,84 Với hai làn xe chất tải trở lên, hệ số phân phối hoạt tải khi tính mômen dầm biên: = 1,038 = 1,038.(0,84) = 0,872 (khống chế) Tính phân phối hoạt tải khi tính lực cắt cho dầm biên: Một làn chất tải: Hệ số làn xe: m = 1,2 =0,5(1,06 + 0,34).1,2 = 0,84 Hai làn xe chất tải trở lên: = 0,85.(0,84) = 0,714 Bảng tổng hợp kết quả tính toán hệ số phân phối Dầm trong một làn chất tải 0,689 Dầm trong nhiều làn chất tải 0,84 Dầm biên một làn chất tải 0,84 0,84 Khống chế Dầm biên nhiều làn chất tải 0,872 Khống chế 0,714 Từ các kết quả trên, có thể dùng hệ số phân phối tải trọng khi tính mômen 0,872, hệ số phân phối hoạt tải khi tính lực cắt 0,84 để tính toán. II.2.3.3. Tĩnh tải tác dụng lên dầm. - Tải trọng bản thân dầm chủ (tính trên 1m dài dầm) DCdam = Wc.g.Ag Trong đó: WC = 7850kg/m3 g = 9,81 m/s2; Ag = 54000mm2 =0,054m2 DCdam = Wc.g.Ag = 7850.(9,81).(0,054) = 4158,5 kg/m = 4,16 kN/m - Tải trọng bản thân lan can (chia đều cho 5 dầm); DClancan = = = 1,587 kN/m Tải trọng các bộ phận của kết cấu: DC = DCdam + DClancan = - Tải trọng bản thân lớp phủ mặt cầu: Giả thiết phần tĩnh tải của lớp phủ mặt cầu được phân bố đều giữa tất cả các dầm chủ, ta có: DW = = = 3,807 kN/m II.2.3.4. Tính toán nội lực không hệ số: IM = 25% Hệ số phân phối lực cắt = 0,84 Hệ số phân phối mômen = 0,872 Tải trọng tác dụng lên dầm bao gồm: Trọng lượng bản thân . Trọng lượng lớp phủ Hoạt tải HL-93 + Xe tải (truck) + Xe hai trục (Tandem) + Tải trọng làn (Ln) a.Tiết diện 100. Lực cắt tại tiết diện 100: VDC_100 = DC.(diện tích đah lực cắt100) = VDW_100 = DW.(diện tích đah lực cắt 100) = 3,807.(31.1)/2 = 59 kN VLn_100 = 9,3.(diện tích đah lực cắt 100) = 9,3.(15,5)(0,84) = 121,1 kN VTruck_