Cầu dầm BTCT DƯL liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng, mặt cắt dầm thay đổi là loại cầu giải quyết tốt cả về vật liệu, kết cấu, thậm chí về mỹ quan, loại cầu này được sử
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II
- KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN : CẦU HẦM
-
thuyÕt minh thiÕt kÕ tèt nghiƯp
GVHD : HỒ VIỆT LONG SVTH : TRẦN QUANG PHONG LỚP :CĐ1 – K44
Tp Hå ChÝ Minh, 05/2008
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI – CƠ SỞ II
- KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN : CẦU HẦM
-
thuyÕt minh thiÕt kÕ tèt nghiƯp
GVHD : HỒ VIỆT LONG GVĐD :
SVTH : TRẦN QUANG PHONG LỚP :CĐ1 – K44
Tp Hå ChÝ Minh, 05/2008
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Sau quãng thời gian ngồi ở giảng đường Đại Học em đã được trang bị một khối kiến thức cơ bản để thực hiện đồ án tốt nghiệp Đó là kết quả học tập của chúng
em trong suốt thời gian năm năm dưới sự tận tình dạy dỗ của các thầy cô trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Và khoảng thời gian làm đồ án tốt nghiệp chính là điều kiện rất tốt để em được kiểm tra, củng cố lại những kiến thức đã thu thập được đồng thời bổ sung thêm những kiến thức mới nhằm hoàn thiện cơ sở lý thuyết tính toán áp dụng vào thực tế
Đồ án tốt nghiệp của em có thể hoàn thành là nhờ sự trực tiếp hướng dẫn tận tình của thầy Hồ Việt Long , em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Thầy Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Công Trình đã truyền đạt cho em nguồn kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường Em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khoẻ để dẫn dắt chúng em trên con đường tri thức
Mặc dù đã được chuẩn bị và hết sức cố gắng nhưng do thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi sai sót, em kính mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô
Xin chân thành biết ơn!!!
Sinh viên Trần Quang Phong
Trang 4NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TP.HCM, ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
Hồ Việt Long
Trang 5NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
TP.HCM, ngày tháng năm 2008
Giáo viên đọc duyệt
Trang 6MỤC LỤC
ÕÕÕ
THIẾT MINH THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 4
Phương án sơ bộ I : Cầu liên tục BTCT. 10
Chương I : Giới thiệu chung về phương án 11
I Tiêu chuẩn thiết kế 11
Chương II : Tính toán phương án sơ bộ 14
I Nội dung tính toán 14
II Tính toán kết cấu nhịp 14
Chương III : Thiết kế trụ cầu 33
I Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc 33
II Tính toán và bố trí cọc trong móng 35
Chương IV : Thiết kế mố cầu 39
I Cấu tạo các kích thước của mố 39
II Tính tải trọng tác dụng lên mố 40
III Tính toán và bố trí cọc 41
Chương V : Tổ chức thi công 45
II Thi công trụ cầu 45
III Thi công kết cấu nhịp 46
Phương án sơ bộ II : Cầu vòm ống thép nhồi BT 48
Chương I : Giới thiệu chung về phương án 50
I Các số liệu thiết kế 50
II Sơ đồ bố trí chung 50
III Giới thiệu kết cấu phần trên 52
IV Giới thiệu kết cấu phần dưới 54
Chương II : Tính toán kết cấu phần trên 56
Trang 7I Số liệu vòm 56
II Xác định tải trọng 56
III Mô hình hóa và tính toán nội lực 60
IV Kiểm toán kết cấu 60
Chương III : Tính toán trụ cầu 74
II Tải trọng tác dụng 74
III Tính toán và bố trí cọc trong bệ móng 77
Chương IV : Thiết kế mố cầu 81
II Tính tải trọng tác dụng lên mo 82
III Tính toán số lượng và bố trí cọc trong bệ 85
Chương V : Tổ chức thi công 89
II Thi công trụ cầu 89
III Thi công kết cấu nhịp 90
Phương án sơ bộ III : Cầu dàn thép 92
Chương I : Giới thiệu chung về phương án 92
I Giới thiệu chung về phương án 92
II Mô tả kết cấu phần trên 94
III Mô tả kết cấu phần dưới 96
IV Mặt cầu và các công trình phụ khác 96
V Nội dung tính toán 96
VI Tính nội lực các thanh dàn chủ 99
Chương II : Tính toán trụ cầu 104
II Tải trọng tác dụng 104
III Tính toán và bố trí cọc trong bệ móng 107
Chương III : Tính toán mố cầu 111
I Tính tải trọng tác dụng lên mố 112
II Tính toán số lượng và bố trí cọc trong bệ 115
Chương IV : Tổ chức thi công 119
II Thi công trụ cầu 119
III Thi công kết cấu nhịp 120
PHẦN II SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT 121
I Khái niệm chung về so sánh các phương án kết 121
Trang 8cấu cầu
II So sánh các phương án 121
III Chọn phương án kỹ thuật 125
Chương I : Giới thiệu chung về phương án 127
I Tiêu chuẩn thiết kế 127
Chương II : Tính toán phương án kỹ thuật 130
I Nội dung tính toán 130
II Tính toán kết cấu nhịp 130
III Tính toán nội lực tác dụng lên kết cấu giai
IV Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác 141
V Kiểm toán kết cấu nhịp 167
VI Tổng mất mát ứng suất của cánh hẫng sau khi
I Cấu tạo bản mặt cầu 189
III Tính bản kiểu dầm 192
Chương III : Thiết kế trụ cầu 196
I Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc 196
II Tính toán các loại tải trọng tác dụng lên đỉnh
III Kiểm toán mặt cắt theo các TTGH 206
IV Bố trí và kiểm tra sức chịu tải của cọc 209
V Tính nội lực đầu cọc 212
Chương IV : Thiết kế mố cầu 218
I Tính tải trọng tác dụng lên mố 218
II Tính toán tĩnh tải mố 222
III Tính toán và bố trí cốt thép tại các mặt cắt 225
IV Tính toán và bố trí cọc 240
V Tính nội lực đầu cọc 243
PHẦN III THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 245
I.2 Đề xuất thi công mố M2 245
I.3 Nội dung ch tiết của từng công việc 246
Trang 9II Thi công trụ T2 254
II.1 Các thông số kỹ thuật 254
II.2 Đề xuất phương án thi công 254
II.3 Phương án thi công chi tiết trụ T2 255
III Thi công kết cấu nhịp 256
III.1 Thi công nhịp dẫn 256
III.2 Thi công nhịp chính 257
IV Tính toán thi công 262
IV.1 Tính ổn định cánh T 262
IV.2 Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 264
IV.3 Tính toán ván khuôn 264
IV.4 Tính toán vòng vây cọc ván thép 267
IV.5 Tính toán đà giáo thi công đốt đỉnh trụ K0 269
Trang 10PHẦN I :
THIẾT KẾ SƠ BỘ.
Trang 11PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I : CẦU DẦM HỘP BT DƯL LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCT DƯL BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
Bê tông là vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo kém nên bê tông chỉ dùng trong câu kiện chịu nén Để khắc phục, người ta đưa cốt thép vào trong bê tông để chịu kéo Sự ra đời của BTCT đánh dấu một sự phát triển mới trong công nghệ vật liệu xây dựng Các cầu dầm BTCT được áp dụng, tuy nhiên chiều dài nhịp còn hạn chế (L ≤ 24m) Kết cấu BTCT DƯL với nguyên lý kéo căng cốt thép trước để nén trước bê tông cho phép vượt nhịp lớn hơn Điển hình như các nhịp dầm 33m, thậm chí 43m với các dầm cắt khấc Việc đưa ra giải pháp hợp lý về kết cấu, giải pháp công nghệ thi công thích hợp còn cho phép kết cấu BTCT DƯL còn có thể vượt khẩu độ nhịp lớn hơn
Cầu dầm BTCT DƯL liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng, mặt cắt dầm thay đổi là loại cầu giải quyết tốt cả về vật liệu, kết cấu, thậm chí về mỹ quan, loại cầu này được sử dụng cho các nhịp từ 80m đến 130m và lớn hơn nữa
Ở nước ta , cầu BCCT DƯL thi công hẫng đã được áp dụng cho cầu Phú Lương – Hải Dương, cầu sông Gianh, cầu Hòa Bình…
Từ phân tích trên có thể lựa chọn phương án cầu BTCT DƯL thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng để giải quyết vấn đề kết cấu cho phương án này
Trang 12Chương I :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN
I Tiêu chuẩn thiết kế :
• Qui trình thiết kế 22TTCN 272 – 05 của Bộ Giao Thông Vận Tải
• Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18 – 79 Bộ Giao Thông
II Sơ đồ kết cấu :
II.1 Kết cấu phần trên :
- Sơ đồ bố trí chung tòan cầu : 33 + 70 + 102 + 70 (m)
- Chiều dài toàn cầu : L = 30700m
- Cầu gồm ba trụ P1, P2, P3 và hai mố A1, A2
- Một nhịp dẫn dầm I 33m đúc sẵn của công ty BT Châu Thới
- Hai trụ P2 và P3 đúc hẫng cân bằng
- Đường cong đứng R = 5000m, L = 202m
- Độ dốc dọc cầu : 3%
- Độ dốc ngang cầu : 2%
- Cầu được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng
- Dầm tiết diện hình hộp có chiều cao tại gối 5.5m, tại giữa nhịp và phần nhịp biên có chiều cao là 2.5m cao độ đáy dầm thay đổi theo qui luật Parabol bậc 2 đảm bảo yêu cầu chịu lực và mỹ quan
- Mặt cắt ngang cầu dạng hình hộp, thành đứng, sườn có chiều dày 55cm, bản nắp hộp không thay đổi dày 35cm, bản đáy hộp thay đổi từ 90cm tại gối đến 45cm tại giữa nhịp
2%
2%
1200 4300
1200 550 2350
12500
500 2000 250 7000
250 2000 500
Mặt cắt ngang kết cấu nhịp
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp chính :
+ Bê tông cấp A có :
Cường độ : f’c = 50Mpa
Trang 13Trọng lượng riêng : γ c = 25kN/m3
Mô đun đàn hồi : Ec = 38006.99Mpa
+ Cốt thép cường độ cao lấy theo tiêu chuẩn ASTM A416M grade 270 có các chỉ tiêu sau :
Diện tích một tao : Aps = 98.71mm2
Cường độ tính toán : fpu = 1860Mpa
Độ chùng sau 1000h ở 200oC là 2.5%
+ Neo : sử dụng neo EC -5 – 31, EC – 5 – 22, EC – 5 – 12
+ Cốt thép thường : sử dụng loại cốt thép có gờ có các chỉ tiêu :
Cường độ giới hạn : fy = 420Mpa
Môđun đàn hồi : Es = 200000Mpa
II.2 Kết cấu phần dưới :
II.2.1 Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ cầu dùng loại thân đặc, đổ BT tại chỗ mác M300
- Trụ được dựng trên cọc khoan nhồi, đường kính 1,5m
- Phương án móng : móng cọc đài thấp
II.2.2 Cấu tạo mố cầu :
- Mố cầu dùng loại mố chữ U BTCT đổ tai chỗ, mác M300
- Mố được đặt trên móng cọc khoan nhồi, đường kính 1,2m
II.3 Sơ đồ bố trí chung :
Trang 149000 14000 16000 14000 3000
9000 14000 16000 14000 3000
9000 14000 16000 14000 3000
11000 12000 16000 14000 3000
11000 12000 16000 14000 3000
-4.7 4
-5.3 1
-7.8 4
-5.2 3 -5.3 3
Trang 15Chương II : TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
I Nội dung tính toán :
- Tính duyệt kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác
- Tính duyệt hai mặt cắt trên trụ và giữa trụ
- Tính toán 1 trụ, 1 mố và sơ bộ tính toán số cọc
II Tính toán kết cấu nhịp :
II.1.1 Chia đốt dầm :
Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào năng lực thi công của xe đúc, ta chia như sau :
hl K12 K11 K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0
2000 8@4000
4@3000 6000
Sơ đồ phân chia các đốt dầm
- Đốt trên đỉnh trụ Ko dài 12m
- Các đốt từ K1 đến K4 dài 3m
- Các đốt từ K5 đến K12 dài 4m
- Đốt hợp long giữa và hợp long biên dài 2m
II.1.2 Xác định chiều cao đáy dầm tại các mặt cắt :
- Vì chiều cao dầm thay đổi từ 5.5m đến 2,5m, do đó đáy dầm sẽ biến đổi theo đường cong
- Ta bỏ qua đốt hợp long và đoạn đỉnh trụ vì có đáy hộp nằm ngang Khi đó cung Parabol ta coi như cắt trục hoành tại hai điểm là A1(0;0) và A2(97;0) và
đi qua điểm đỉnh của Parabol là (48.5;3)
- Ta có phương trình đường cong đáy hộp là : y = a2 + bx + c
a
c x x
a
b x x
2 1 2 1
Trang 16) 1 ( 97 97
c a
c
a b
a
b a y
2
4 4
2
- Vậy ta có : y = -b2/4a = 3 =>b2 = -12a (2)
- Thay (1) vào (2), ta được : (-97a)2 + 12a = 0
0 001275
.
0
) (
0
b a
loai
a
- Ta được đường cong đáy dầm : y = -0.001275x2 + 0.123711x
=>Tương tự như vậy, ta tìm được đường cong mặt trên bản đáy là :
y’ = -0.001084x2 + 0.105155x II.2 Các kích thước cơ bản cuả mặt cắt dầm :
Dựa vào đường cong đáy dầm, ta xác định được các kích thước cơ bản của các mặt cắt dầm như sau :
S13S12S11S10S9S8S7S6S5S4S3S2S1S0
hlK12K11K10K9K8K7K6K5K4K3K2K1K0
3000
Vị trí các mặt cắt
Mặt cắt K.c lẻ (m) y (m) y’ (m) Chiều cao dầm (m) Chiều dày bản đáy(m)
Trang 17II.3 Tính toán sơ bộ đặc trưng hình học các mặt cắt :
Sử dụng chương trình Midas 6.3.0 để tính đặc trưng hình học của các mặt cắt
Kết quả như sau :
L : chiều dài đốt Bđ : chiều rộng đáy dầm
H : chiều cao mặt cắt F : diện tích mặt cắt
Hd : chiều dày bản đáy J : mômen quán tính của mặt cắt
Yb : khoảng cách từ trọng tâm đến đáy dầm
II.4 Xác định tịnh tải giai đoạn I và giai đoạn II :
II.4.1 Tĩnh tải giai đoạn I :
Trong giai đoạn I, tĩnh tải tác dụng là trọng lượng bản thân dầm và các thiết
bị thi công Việc tính toán được qui về giá trị rải đều trên toàn kết cấu Cơ sở
tính toán : tính diện tích trung bình cho từng đốt dầm, từ đó xác định trọng
lượng của từng đốt
Tên
đốt MC
Delta x (m)
F MC (m 2 )
L đốt (m)
F tb đốt (m 2 )
P đốt (kN)
DC1 tc (kN/m)
Trang 18II.4.2 Tĩnh tải giai đoạn II :
Tĩnh tải giai đoạn II gồm các bộ phận sau :
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :
- Lớp bê tông át phan
- Lớp bê tông bảo vệ
- Lớp phòng nước
- Lớp bê tông tạo dốc
Hệ số vượt tải là : n = 1.5 Kết quả tính toán ở bảng sau :
Tên gọi Chiều dày(cm) DWitc(kN/m) DWitt(kN/m)
Trọng lượng gờ chắn, lan can :
Trang 19-Theo tiêu chuẩn ASSHTO, ta chọn lan can gồm hai phần, phần dưới bằng bê tông cốt thép có chiều dày bằng 50cm, phần trên bằng thép có các thanh chữ nhật với kích thước 15 × 30 × 70(cm) đỡ hai ống thép D = 100cm Toàn bộ lan can có chiều cao bằng 1,2m
• Tính trọng lượng chân lan can :
+ Chiều rộng chân lan can : 50cm
+ Chiều cao chân lan can : 50cm
+ Trọng lượng rải đều phần chân lan can : 6.25kN/m
• Tính trọng lượng cột lan can và tay vịn :
+ Trọng lượng một cột lan can : 0.28kN
+ Khoảng cách bố trí các cột lan can : 3m
+ Trọng lượng rải đều của cột lan can : 0.21kN/m
+ Trọng lượng rải đều của phần tay vịn : 0.7kN/m
+ Trọng lượng rải đều của lan can và tay vịn : 0.91kN/m
⇒ Trọng lượng rải đều của gờ chắn và lan can :
II.5 Quan điểm tính toán nội lực và tính toán bố trí cốt thép DƯL :
II.5.1 Tính toán nội lực :
- Nội lực để tính toán cầu dầm BTCT DƯL liên tục đúc hẫng cân bằng là mômen uốn Mi và lực cắt Qi tại các mặt cắt cuối đốt đúc
- Nguyên tắc tính toán :
Sự làm việc của dầm liên tục đúc hẫng phụ thuộc vào biện pháp công nghệ thi công Cụ thể là trình tự hợp long và thời điểm hạ kết cấu nhịp xuống gối chính
Mỗi loại tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp theo một sơ đồ tính toán
riêng Vì vậy, lập sơ đồ tính của kết cấu nhịp căn cứ theo trạng thái tác dụng của từng loại tải trọng và xác định nội lực trong từng sơ đồ riêng theo nguyên lý độc lập tác dụng Sau đó tổ hợp các giá trị nội lực theo nguyên lý cộng tác dụng
- Phương pháp tính toán :
+ Đối với sơ đồ tĩnh định có thể tính theo :
Cách 1 : theo sơ đồ tính toán đã xây dựng, lập các công thức tính nội lực và chuyển vị theo các công thức của cơ học kết cấu
Sử dụng chương trình Midas 6.3.0 để phân tích và tính nội lực
+ Đối với sơ đồ siêu tĩnh : có hai cách tính
Cách 1 : Sử dụng chương trình Midas theo sơ đồ phẳng để được các đường ảnh hưởng Sau đó chất tải lên đường ảnh hưởng để xây dựng biểu đồ bao nội lực
Cách 2 : sử dụng chương trình Midas
Trang 20II.5.2 Xác định các sơ đồ tính của kết cấu nhịp để tính toán nội lực :
Với phương pháp thi công đúc hẫng, xin đưa ra trình tự thi công cơ bản sau :
- Thi công đúc hẫng cân bằng kết cấu nhịp từ trụ, đoạn nhịp biên thi công một phần trên đà giáo cố định
- Tiến hành hợp long nhịp biên
- Hợp long nhịp giữa sau khi đã hạ kết cấu nhịp xuống gối chính
Sơ đồ các tải trọng tương ứng theo các giai đoạn thi công kết cấu nhịp chính : Thi công đúc hẫng cân bằng từ trụ :
Đổ bê tông xong đốt hợp long biên nhưng bê tông vẫn chưa đông cứng :
Trang 21Hợp long nhip giữa và bê tông đã đông cứng :
CLL FT/2 FT/2
Sơ đồ kết cấu nhịp trong giai đoạn sử dụng :
Sơ đồ : dầm liên tục 3 nhịp
Với phương pháp thi công hợp longnhịp biên trên đà giáo thì ta nhận thấy nội lực của sơ đồ thi công hợp long nhịp biên và sơ đồ dỡ tải trọng thi công nhịp
biên gần như triệt tiêu nhau Do đó với phương pháp tính gần đúng, ta tổ hợp các sơ đồ trên lại để tính toán
Ta có sơ đồ tính toán nội lực cầu dầm liên tục 3 nhịp đúc hẫng theo công
nghệ hợp long trên đà giáo trước, hợp long nhịp giữa sau khi đã hạ kết cấu
nhịp xuống gối chính với các tải trọng tương ứng
Sơ đồ 1 : sơ đồ dầm giản đơn nút thừa chịu các loại tải trọng : DC,
CLL, 1/2FT, 1/2HL theo chiều trọng lực
Sơ đồ 2 : sơ đồ liên tục 3 nhịp chịu các loại tải trọng : FT, CLL, HL,
VK theo chiều ngược với trọng lực
Sơ đồ 3 : dầm liên tục chịu các loại tải trọng : DW và hoạt tải
Trong đó : DC : tải trọng bant thân HL : tải trong đốt hợp long
FT : tải trọng xe đúc VK : tải trọng ván khuôn
CLL : tải trọng thi công DW : tải trọng giai đoạn II
Đặc điểm của dầm thi công theo công nghệ này là tải trong thi công được xét như tổ hợp chính và cộng tác dụng đến kết cấu trong cả giai đoạn khai thác
Đối với tĩnh tả và tả trọng thi công thì tiến hành lập biểu đồ nội lực Đối với
hoạt tải phải xây dựng đường bao Giá trị nội lực dùng cho tính toán là đường
bao tổng hợp cộng đại số theo từng mặt cắt từ đường bao nội lực do hoạt tải và biểu đồ nội lực do tĩnh tả và tải trọng thi công
II.6 Tính nội lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ tong giai đoạn thi công :
II.6.1 Tính nội lực (mômen) :
- Nội lực mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công do :
+ Trọng lượng các đốt đúc
+ Tải trọng xe đúc : Pxe = 800kN
+ Tả trọng thi công : qTC = 0.24kN/m2
- Dùng chương trình Midas để mô hình hóa kết cấu, ta xác định được biểu
đồ mômen như sau :
Trang 22- Giá trị mômen của mặt cắt đỉnh trụ khi thi công là : Mtt = 365234.64kN II.6.2 Tính nội lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Xác định bề rông bản cánh hữu hiệu be theo Điều 4.6.2.6.2 :
Các dầm hộp và dầm bê tông phần đoạn và các dầm hộp đúc tại chỗ có giả thiết bề rộng bản cánh hữu hiệu bằng bề rộng bản cánh thực nếu như :
b ≤ 0.1li
b ≤ 3d0
Trong đó : do là chiều cao kết cấu nhịp
Li là chiều dài nhịp qui ước
Đối với dầm liên tục thì : li = 0.8l đối với nhịp giữa
li = 0.6l đối với nhịp biên
Đối với mặt cắt trên đỉnh trụ, ta có li = 0.8×70000 = 56000m
b : chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là
b1, b2, b3 trong bản vẽ (mm):
Qui tắc đổi mặt cắt hộp đỉnh trụ về mặt cắt chữ T, ta được :
Nguyên tắc qui đổi :
- Giữ nguyên chiều cao dầm chủ
- Giữ nguyên diện tích mặt cắt dầm chủ
Trang 23Xác định vị trí trục trung hòa của mặt cắt :
- Giả sử trục trung hòa đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó ta có a = h.f
- Lấy tổng mômen đối với trọng tâm cốt thép DƯL, ta có :
+ Nếu Mtt < Mc => thì trục trung hòa đi qua bản cánh Khi đó, ta tính theo các công thức của mặt cắt chữ nhật
+ Nếu Mtt < Mc => thì trục trung hòa đi qua sườn dầm Khi đó, ta tính theo các công thức của mặt cắt chữ T
- Xác định chiều cao vùng chịu nén : c = a/β1
Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết :
py
u ps
f h
M A
85 0 9
=Trong đó :
- Aps : diện tích cốt thép DƯL
- Mu : mômen tính toán
- db : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL
- f’c : cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 50Mpa (bê tông mác 500)
- b : bề rộng mặt cắt chịu nén
- bw : bề dày bản bụng
- hf : chiều dày cánh chịu nén ( qui đổi về mặt cắt chữ T):
- β1 : hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1 = 0.85 (theo điều 5.7.2.2 22TCN272-05)
- fpu : cường độ chịu kéo của thép DƯL, fpu = 1860Mpa
- fpv : giới hạn chảy của cốt thép DƯL, fpv = 85%fpu = 1581Mpa(bó 19tao)
- c : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến TTH với giả thiết là thép DƯL đã bị chảy dẻo
- a = c.β1 : chiều dày khối ứng suất tương đương
- fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở suất kháng uốn danh định tính theo 5.7.3.1.1-1
p f 1
' c P
S y S s
p y
' S
ps
d
ck -1
f f
f
f -1.04 2
Trang 24- Hàm lượng cốt thép thường và cốt thép DƯL phải được giới hạn sao cho :
c/dp < 0.42 với dc làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài
cùng đến trọng tâm của cốt thép chịu kéo (mm)
Bảng tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 365234.64 kN
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 0.2 m
Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 5.3 m
Bề rộng bản cánh chịu kéo bk 12.5 m
Chiều dày bản cánh chịu kéo hk 0.42 m
Bề rộng bản cánh chịu nén b 5.8 m
Bè dày bản cánh chịu nén hf 0.93 m
Cốt thép chịu kéo
Diện tích một thanh as 0.000314 m2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo ats 0.15 m
Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 61 Thanh
Số lưới thép chịu kéo bố trí nluoi 2 lưới
Tổng diện tích thường chịu kéo As 0.0386 m2
Cốt thép thường chịu nén
Diện tích một thanh a’s 0.00031 m2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu nén a’ts 0.46 m
Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 28 Thanh
Số lưới thép chịu nén bố trí nluoi 2 lưới
Tổng diện tích thép thường chịu nén A’s 0.0176 m2
Xác định vị trí TTH
Mô men quán tính bản cánh Mc 925290 kN.m
Tính toán cốt thép DƯL
Chiều dày khối ứng suất tương đương a 0.32 m
Chiều cao vùng chịu nén c 0.41 m
Tỉ số c/dc c/dp 0.077<0.42 Đạt
Trang 25Ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 17.81×105 kN/m2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 0.0309 m2
Số bó thép DƯL cần thiết nbo 16.29 Bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.047 m2
Kết luận : bố trí cốt thép DƯL giai đoạn thi công
- Số bó thép DƯL là : n = 28 bó loại 19 tao 15.2mm
- Diện tích cốt thép bố trí : Aps = 0.047m2
II.6.3 Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Xác định vị trí TTH của mặt cắt :
- Giả thiết TTH đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó mặt cắt làm việc
giống như mặt cắt chữ nhật Ta tính hai giá trị :
+ Lực nén trong bản dầm : N1TC = 0.85b1f’c..b.hf = 183864kN
+ Lực kéo trong cốt thép DƯL (với giả thiết bỏ qua lực kéo trong cốt thép thường) : N2TC = Aps.fps = 50866kN
Nếu N1SD > N2SD : TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật
Nếu N1TC < N2TC : TTH đi qua sườn => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T
TTH đi qua bản cánh
Các công thức tính duyệt mặt cắt :
- Công thức tính chiều cao vùng chịu nén ( tính theo công thức mặt cắt chữ nhật) :
- Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt ( tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật ) :
- Công thức tính sức kháng uốn của mặt cắt : Mr = ϕ.Mn
Trong đó :
+ ϕ : hệ số sức kháng, lấy ϕ = 1
+ Aps : diện tích cốt thép DƯL
+ db : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL + f’c : cường độ của bê tông tuổi 28 ngày, f’c = 50Mpa
+ b : bề rộng mặt cắt chịu nén
+ bw : bề dày bản bụng
+ hf : chiều dày cánh chịu nén
+ β1 : hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1 = 0.85
+ fpu : cường độ chịu kéo của cốt thép dự ứng lực, fpu = 1860Mpa
p
pu ps 1
' c
pu ps
d
fkA.b.β0,85.f
'
A.AfAc
+
−+
= S f y S f y
)2'.(
'
)2.(
.2
a -dfA
Trang 26+ fpy : giới hạn chảy của cốt thép DƯL, fpy = 85%fpu = 1581Mpa
+ c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến TTH với giả thiết cốt thép
DƯL đã bị chảy dẻo
+ a= c.b1 : chiều dày khối ứng suất tương đương
+ fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh định
tính theo công thức 5.7.3.1.1-1 :
+ Hàm lượng cốt thép DL và cốt thép thường phải được thỏa mãn :
c/dp≤ 0.42
Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.047 m2 Chiều cao bố trí cốt thép at 0.02 m Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 0.53 m Lực nén trong bản cánh dầm N1TC 183864 kN Lực kéo trong cốt thép DƯL và cốt thép thường N2TC 10153.5 kN
Chiều cao vùng chịu nén c 0.37 m
Chiều cao khối ứng suất tương đương a 0.296 m
Ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 17.85×105 kN/m2
Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 606178 kN.m
Sức kháng uốn tính toán Mr 606178 > Mtt đạt
Tỉ số Mr/Mtt Mr/Mtt 1.56>1.33 đạt II.6.4 Tính lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn sử dụng :
Tính nội lực (mômen) :
+ Vẽ đường ảnh hưởng mặt cắt đỉnh trụ :
Sử dụng chương trình Midas vẽ đường ảnh hưởng tại mặt cắt đỉnh trụ như sau
ps
d
ck -1
f f
f
f -1.04 2
Trang 27-Tĩnh tải giai đoạn I tính tóan : DC = 477.56kN/m
-Tĩnh tải giai đoạn II tính tóan : DW = 51.56kN/m
+ Tính gía trị mômen do hoạt tải :
Hoạt tải bao gồm :
-Tải trọng xe thiết kế HL93
-Tải trọng người đi bộ 3kN/m2
-Tổ hợp tải trọng : TH = 1.75(xe HL93 + Nguoi) + 1.25DC + 1.75DW
-Dùng chương trình phân tích kết cấu Midas, sau khi tổ hợp tải trọng ( có hệ số tổ hợp), ta được kết quả sau :
Vậy giá trị mômen lớn nhất trong thời gian sử dụng là :
Mtt
SD = 438332.75kN.m Tính và bố trí cốt thép DƯL :
Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết :
py
u ps
f h
M A
85 0 9
=Bảng tính toán diện tích cốt thép DL cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử
dụng :
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 438332.75 kN
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 0.2 m Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 5.3 m Bề rộng bản cánh chịu kéo bk 12.5 m Chiều dày bản cánh chịu kéo hk 0.42 m Bề rộng bản cánh chịu nén b 5.8 m
Chiều dày bản cánh chịu nén hf 0.92 m
Cốt thép chịu kéo
Diện tích một thanh as 0.000314 m2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo ats 0.15 m Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 61 Thanh Số lưới thép chịu kéo bố trí nluoi 2 lưới
Trang 28Tổng diện tích thường chịu kéo As 0.0386 m2
Cốt thép thường chịu nén
Diện tích một thanh a’s 0.00031 m2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu nén a’ts 0.46 m Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 28 Thanh Số lưới thép chịu nén bố trí nluoi 2 lưới Tổng diện tích thép thường chịu nén A’s 0.0176 m2
Xác định vị trí TTH
Mô men quán tính bản cánh Mc 914670 kN.m
Tính toán cốt thép DƯL
Chiều dày khối ứng suất tương đương a 0.4 m
Chiều cao vùng chịu nén c 0.52 m
Ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 17.72×105 kN/m2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 0.0395 m2
Số bó thép DƯL cần thiết nbo 20.76 Bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.047 m2
Kết luận : bố trí cốt thép DƯL ở mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng
- Số bó thép DƯL cần bố trí là : n = 28 bó ( 19 tao 15.2mm)
- Diện tích cốt thép bố trí là : Aps = 0.047m2
II.6.5 Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng :
Xác định vị trí TTH của mặt cắt :
- Giả thiết TTH đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó mặt cắt làm việc
giống như mặt cắt chữ nhật Ta tính hai giá trị :
+ Lực nén trong bản dầm : N1SD = 0.85b1f’c..b.hf = 188813kN
+ Lực kéo trong cốt thép DƯL (với giả thiết bỏ qua lực kéo trong cốt thép thường) : N2SD = Aps.fps = 90219.5kN
Nếu N1SD > N2SD : TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật
Nếu N1SD < N2SD : TTH đi qua sườn => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T
TTH đi qua bản cánh
Các công thức tính duyệt mặt cắt :
- Công thức tính chiều cao vùng chịu nén ( tính theo công thức mặt cắt chữ nhật) :
pu '
pu ps
fkA.b.β0,85.f
'
A.AfAc
+
−+
= S f y S f y
Trang 29- Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt ( tính theo công
thức của mặt cắt chữ nhật ) :
- Công thức tính sức kháng uốn của mặt cắt : Mr = ϕ.Mn
Trong đó :
+ ϕ : hệ số sức kháng, lấy ϕ = 1
+ Aps : diện tích cốt thép DƯL
+ db : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL
+ f’c : cường độ của bê tông tuổi 28 ngày, f’c = 50Mpa
+ b : bề rộng mặt cắt chịu nén
+ bw : bề dày bản bụng
+ hf : chiều dày cánh chịu nén
+ β1 : hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1 = 0.85
+ fpu : cường độ chịu kéo của cốt thép dự ứng lực, fpu = 1860Mpa
+ fpy : giới hạn chảy của cốt thép DƯL, fpy = 85%fpu = 1581Mpa
+ c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến TTH với giả thiết cốt thép
DƯL đã bị chảy dẻo
+ a= c.b1 : chiều dày khối ứng suất tương đương
+ fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh định
tính theo công thức 5.7.3.1.1-1 :
+ Hàm lượng cốt thép DL và cốt thép thường phải được thỏa mãn :
c/dp≤ 0.42
Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công :
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.047 m2
Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 5.3 m Lực nén trong bản cánh dầm N1SD 188813 kN Lực kéo trong cốt thép DƯL và cốt thép thường N2SD 90219.5 kN
Chiều cao vùng chịu nén c 0.56 m
Chiều cao khối ứng suất tương đương a 0.44 m
Ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 17.96×105 kN/m2
Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 592892 kN.m
)2'.(
'
)2.(
.2
a -dfA
ps
d
ck -1
f f
f
f -1.04 2
Trang 30Sức kháng uốn tính toán Mr 592892 > Mtt đạt
Tỉ số Mr/Mtt Mr/Mtt 1.353>1.33 đạt
II.7 Tính nội lưc và bố trí cốt thép mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng :
II.7.1 Tính nội lực (mômen) :
+ Vẽ đường ảnh hưởng mặt cắt giữa nhịp :
Sử dụng chương trình Midas vẽ đường ảnh hưởng tại mặt cắt đỉnh trụ như sau :
+ Tính toán giá trị mômen do tĩnh tải :
-Tĩnh tải giai đoạn I tính tóan : DC = 477.56kN/m
-Tĩnh tải giai đoạn II tính tóan : DW = 80.235kN/m
+ Tính gía trị mômen do hoạt tải :
Hoạt tải bao gồm :
-Tải trọng xe thiết kế HL93
-Tải trọng người đi bộ 3kN/m2
-Tổ hợp tải trọng : TH = 1.75(xe HL93 + Nguoi) + 1.25DC + 1.75DW
-Dùng chương trình phân tích kết cấu Midas, sau khi tổ hợp tải trọng ( có hệ số tổ hợp), ta sẽ được kết quả sau (tại mặt cắt giữa của phần tử số 33
Vậy giá trị mômen lớn nhất trong thời gian sử dụng là : Mtt
SD = 185840kN.m II.7.2 Tính và bố trí cốt thép DƯL :
Xác định vị trí TTH của mặt cắt :
-Giả thiết TTH đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó ta có : a = h.f lấy tổng mômen đối với trọng tâm cốt thép DƯL ta có :
+ Nếu MSDtt < Mc : TTH đi qua bản cánh Khi đó ta tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật
+ Nếu MSDtt > Mc : TTH đi qua bản cánh Khi đó ta tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T
+ Sau khi xác định được vị trí TTH, ta tính được chiều cao vùng chịu nén
tương đương a
+ Khi đó xác định được chiều cao vùng chịu nén : c = a/β1
Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết :
py
u ps
f h
M A
85 0 9
=
Trang 31Bảng tính toán diện tích cốt thép DL cần thiết tại mặt cắt giữa nhịp giai đoạn
sử dụng :
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Tổng giá trị mômen tại mặt cắt giữa nhịp Mtt 185840 kN
Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 0.2 m Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 2.3 m Bề rộng bản cánh chịu kéo bk 7.012 m Chiều dày bản cánh chịu kéo hk 0.45 m Bề rộng bản cánh chịu nén b 12.5 m
Chiều dày bản cánh chịu nén hf 0.42 m
Cốt thép chịu kéo
Diện tích một thanh as 0.000314 m2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo ats 0.125 m Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 45 Thanh Số lưới thép chịu kéo bố trí nluoi 2 lưới Tổng diện tích thường chịu kéo As 0.0285 m2
Cốt thép thường chịu nén
Diện tích một thanh a’s 0.00031 m2
Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu nén a’ts 0.21 m Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài
Số thanh thép trên một lưới nth 82 Thanh Số lưới thép chịu nén bố trí nluoi 2 lưới Tổng diện tích thép thường chịu nén A’s 0.0515 m2
Xác định vị trí TTH
Mô men quán tính bản cánh Mc 383850 kN.m
Tính toán cốt thép DƯL
Chiều dày khối ứng suất tương đương a 0.15 m
Chiều cao vùng chịu nén c 0.18 m
Ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 17.79×105 kN/m2
Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 0.0406 m2
Trang 32Số bó thép DƯL cần thiết nbo 12.15 Bó
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.0266 m2
Kết luận : bố trí cốt thép DƯL ở mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng
- Số bó thép DƯL cần bố trí là : n = 14 bó ( 19 tao 15.2mm)
- Diện tích cốt thép bố trí là : Aps = 0.0266m2
II.8 Tính duyệt mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng :
Qui đổi mặt cắt giữa nhịp về mặt cắt chữ T như sau :
Xác định vị trí TTH của mặt cắt :
- Giả thiết TTH đi qua mép dưới của bản cánh, khi đó mặt cắt làm việc giống như mặt cắt chữ nhật Ta tính hai giá trị :
+ Lực nén trong bản dầm : N1SD = 0.85b1f’c..b.hf = 188813kN
+ Lực kéo trong cốt thép DƯL (với giả thiết bỏ qua lực kéo trong cốt thép thường) : N2SD = Aps.fps = 90219.5kN
Nếu N1SD > N2SD : TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật
Nếu N1SD < N2SD : TTH đi qua sườn => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T
TTH đi qua bản cánh
Các công thức tính duyệt mặt cắt :
- Công thức tính chiều cao vùng chịu nén ( tính theo công thức mặt cắt chữ nhật) :
- Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt ( tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật ) :
p
pu ps 1
' c
pu ps
d
fkA.b.β0,85.f
'
A.AfAc
+
−+
= S f y S f y
Trang 33- Công thức tính sức kháng uốn của mặt cắt : Mr = ϕ.Mn
Trong đó :
+ ϕ : hệ số sức kháng, lấy ϕ = 1
+ Aps : diện tích cốt thép DƯL
+ db : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL
+ f’c : cường độ của bê tông tuổi 28 ngày, f’c = 50Mpa
+ b : bề rộng mặt cắt chịu nén
+ bw : bề dày bản bụng
+ hf : chiều dày cánh chịu nén
+ β1 : hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1 = 0.85
+ fpu : cường độ chịu kéo của cốt thép dự ứng lực, fpu = 1860Mpa
+ fpy : giới hạn chảy của cốt thép DƯL, fpy = 85%fpu = 1581Mpa
+ c: khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến TTH với giả thiết cốt thép
DƯL đã bị chảy dẻo
+ a= c.b1 : chiều dày khối ứng suất tương đương
+ fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh định
Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 0.57 M2
Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 2.3 M Lực nén trong bản cánh dầm N1SD 155635 kN Lực kéo trong cốt thép DƯL và cốt thép thường N2SD 47783.2 kN
Chiều cao vùng chịu nén c 0.21 M
Chiều cao khối ứng suất tương đương a 0.17 M
Ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 17.96×105 kN/m2
Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 248462 kN.m
Sức kháng uốn tính toán Mr 248462 > Mtt đạt
Tỉ số Mr/Mtt Mr/Mtt 1.337>1.33 đạt
)2'.(
'
)2.(
.2
a -dfA
ps
d
ck -1
f f
f
f -1.04 2
Trang 34
Chương III :THIẾT KẾ TRỤ CẦU
I Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc :
I.1 Tính áp lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân trụ :
- Trụ đỡ KCN là trụ thân đặc BTCT không DƯL Toàn cầu có hai trụ chính là T2 và T3
- Tính toán cho trụ T2
4500 1250
160004500 4500 12504500
- Chiều cao thân trụ : h1 = 10.1m
- Khoảng cách từ mực nước thấp nhất đến bệ trụ : hw1 = 1.637m
- Đường kính phần bo tròn của trụ b1 = 3m
- Bề rộng phần chữ nhật theo phương ngang cầu : b2 = 6m
- Bề rộng thân trụ theo phương doc cầu : b3 = 3m
Bệ trụ :
- Chiều dày bệ : h2 = 3m
- Bề rộng bệ theo phương ngang cầu : b4 = 16m
- Bề rộng bề theo pheo phương dọc cầu : b5 = 11.5m
I.1.2 Tải trọng tác dụng :
Tĩnh tảiï :
Do trọng lượng bản thân cảu các bộ phận kết cấu và phi kết cấu (DC) :
Trang 35• Do kết cấu phần trên :
DC do kết cấu phần trên gây ra chính là tải trọng của các đốt đúc truyền xuống ngay trong qua trình thi công hẫng Kết quả như sau :
Vậy DCtt = 38630.33kN
Do kết cấu phần dưới( trọng lượng bản thân) :
Với loại tải trọng này hệ số vượt tải là : n = 1.25 STT Tên gọi Thể tích(m3) DCtc DCïtt
Tính lực đẩy nổi ứng với MNTN :
Giá trị đẩy nổi này bằng trọng lượng phần nước mà phần thân bệ và bệ trụ ngập trong nước
Trọng lượng riêng của nước : γw = 1kN/m3
- Thể tích phần trụ ngập trong nước :Vt = (6×3 + 3.14×1.52 )1.637 =
41.03m3.
- Lực đẩy nổi phần trụ : WA = -41.03kN
- Thể tích phần bệ ngập trong nước (chính bằng thể tích bệ trụ) :
Vb = 552m3
- Lực đẩy nổi phần bệ : WAb = -552kN
⇒ Lực đẩy nổi tác dụng lên đáy bệ : WA = -41.03 – 552 = -593.03kN
⇒ Lực đẩy nổi tính toán lên đáy bệ :
Trang 36Tải trọng do lề bộ hành :
- Tải trọng tiêu chuẩn do lề người đi bộ : q = 3kN/m2
- Bề rộng lề người đi bộ : 2m
- Phản lực gối lớn nhất do lề bộ hành : PL = 1277.3kN
⇒ PLtt = 1.75×1277.3 = 2235.28kN
Tổ hợp tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy bệ :
P = 63417.64 - 593.03 + 7783.47 + 7229.09 = 77837.17kN
II Tính toán và bố trí cọc trong móng :
Móng được thiết kế với cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5m
Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu :
Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu :
] )
( ' 85 0
coc f A A f A
Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu :
Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mác của bê tông chế tạo cọc M300
Số thanh thép thiết kế nthanh 28 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.77 m2
Diện tích phần cốt thép As 0.017 m2
Cường độ chịu nén của bê tông fc' 1150 T/m2
Cường độ chịu kéo của cốt thép fy 24000 T/m2 Sức chịu tải của coc theo vật liệu Qvl 1927.06 T
Trang 37Giỏ trị Su cũn được tớnh theo cụng thức : Su = s.tgφ + C
- Sức khỏng ở chõn cọc khoan tớnh theo cụng thức:
Qp= NcSu
Trong đú:
Nc=6 [1+0.2(Z/D)]
Với D = đường kớnh cọc khoan(mm)
Z = độ xuyờn của cọc khoan(mm)
Su= cường độ khỏng cắt khụng thoỏt nước
* Đối với đất rời:
- Sức khỏng đơn vị dọc thõn cọc
Theo Quyros và Reese (1977) sức khỏng dọc thõn cọc được tớnh theo chỉ số
SPT(N)
qs= 0.0025N < 0.19 Mpa
- Sức khỏng đơn vị mũi cọc qptớnh theo cụng thức của Reese và Wright (1977)
qp= 0.064N đối với N < 60, N số nhỏt bỳa SPT chưa hiệu chỉnh
(bỳa/300mm)
* Dựa vào cỏc cụng thức trờn ta tớnh được kết quả sau:
Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền :
Sức kháng tại thân cọc :
Loaùi ủaỏt li(m) As(mm2) N qs(Mpa) Qs(N) ϕqs
Seựt laón buùi, deỷo cửựng 0 0 7 0.0
Trang 387 Sét lẫn cát, dẻo cứng 13.67 64.39
×106 10 0.025 1.61×106 0.45 Cát hạt mịn, kết cấu chặt
16 75.4×106 13 0.032
5
2.45×
106 0.5 Cát hạt mịn-trung, chặt vừa 14 65.94
×106 35 0.075 5.77×106 0.65 Cát sét lẫn sỏi sạn 2 9.42×
106 50 0.113 1.18×106 0.65 Tổng 45.67 6.46465×106N = 6464.65kN
Søc kh¸ng t¹i mịi cäc :
Loại đất D(m) Ap(mm2) N qp(Mpa) Qp(N) ϕqp
Cát sét lẫn sỏi sạn 1.5 1.77×106 50 2.88 5.65×106 0.65
Tổng 3.67381×106N = 3673.81kN
⇒ Sức kháng của cọc theo đất nền : Qr = 6464.65+ 3673.81= 10138.46kN
⇒ Sức chịu tải của cọc : Q coc = min{Q vl ; Q r } = 9158.77kN
Tính toán số cọc trong móng :
Trong đó :
β : hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mômen, β = 1.5
Qcoc : sức chịu tải tính toán của cọc
P : tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc, P = 77837.17kN
n = 11.5
46.10138
77837.175
Trang 394500 4500
Trang 40Chương IV :THIẾT KẾ MỐ CẦU
- Mố đỡ KCN là mố chữ U BTCT không DƯL Toàn cầu có hai mố là M1 và M2
- Tính toán cho trụ M2
- Móng được thiết kế với cọc khoan nhồi đường kính : D = 1.2m
- Chiều dài cọc khoan nhồi : Lp =
A B C
3700
Bảng kích thước mố theo các phương như sau :
Bộ phận cầu(m) Dọc cầu(m) Ngang cao(m) Chiều lượnSố
g Tường đỉnh a1 = 0.5 b1 = 12.5 h1 = 2.8 n11 = Vai kê a2 = 0.3 b2 = 12.5 h2 = 0.6 n2 =
1 Tường cánh(A) a3 = 3.7 b3 = 0.5 h3 = 1.7 n32 = Tường cánh(B) a4 = 1.7 b4 = 0.5 h4 = 6.6 n4 =
2 Tường cánh(C) a5 = 3.7 b5 = 0.5 h5 = 2.96 n5 =
2 Đá kê gối a6 = 0.6 b6 = 0.9 h6 = 0.2 n62 = Thân mố a7 = 1.7 b7 = 12.5 h7 = 3.8 n7 =
1