Giáo trình hình thành hệ thống điều phối hệ số bám dọc trên đường biểu đồ tốc độ xe chạy p5 doc

Tính toân nội lực : Sơ đồ phđn bố âp lực lín cống tròn cứng như hình.II.4.6a vă hình.II.4.6b, do ảnh hưởng của ứng suất dọc trục rất nhỏ cho nín ta chỉ tính toân mômen.. Tổng hợp mômen

* Đối với xe HK80:

a = 2,7+ 0,8 + 2.1,25.tg.300 = 4,94 (m)

b = 1,2 + 0,2 + 2.1,25.tg300= 2,84(m)

Ta được: P= 2.20 2,85(T / m )2

5.4.4.3 Tính toân nội lực :

Sơ đồ phđn bố âp lực lín cống tròn cứng như hình.II.4.6a vă hình.II.4.6b, do ảnh hưởng của ứng suất dọc trục rất nhỏ cho nín ta chỉ tính

toân mômen

2

2

2

p

q =q’





2

q’=2P/2

q =q’+q’(1-)





2

q2 q'=q+p

 2

r

Hình 5.6a: Sự phđn bố âp lực đất vă âp lực do hoạt tải trín cống tròn

Hình 5.6b: Sự phđn bố âp lực do trọng lượng bản thđn gđy ra

1,2

30°

P/2

a=4,94m

0,8

30°

0,8 1,9 2,7

b=2,84m

0,2 P/2

Hình II.4.5: Sơ đồ xế p xe HK80

Mômen trong ống cống tròn do tác dụng của áp lực đất q và của tải trọng xe chạy P tính theo công thức :

M1 = M2 = M3 = 0,137.(q+P).R2.(1-) (5.3)

Trong đó:

+ q: áp lực thẳng đứng của đất: q =2,82T/m2 + P: áp lực thẳng đứng của tải trọng xe chạy:

PH30=2,36(T/m2)

PHK80 = 2,85(T/m2)

+ R: bán kính của đốt cống kể từ trục trung hòa

2



+ : Hệ số kháng đàn hồi của đất, với ống cống cứng lấy  bằng hệ số áp lực hông của đất:

0

tg (45 ) tg (45 ) 0, 271



Đối với xe ôtô H30:

M1 = M2 = M3 = 0,137.(2,82 + 2,36).0,9552.(1- 0,271) = 0,47 (T.m) Đối với xe nặng HK80:

M1' = M2' = M3' = 0,137.(2,82+2,85).0,9552.(1-0,271) = 0,52 (T.m)

Mômen do ảnh hưởng của trọng lượng bản thân cống : M''1 = 0,304.gz.R2 = 0,304.0,4.0,9552 = 0,111 (Tm)

M''2 = 0,337.gz.R2 = 0,337.0,4.0,9552 = 0,123 (Tm)

M''3 = 0,369.gz.R2 = 0,369.0,4.0,9552 = 0,135 (T.m)

5.4.4.4 Tổng hợp mômen:

Tiến hành tổ hợp mômen do áp lực thẳng đứng, áp lực hoạt tải thẳng đứng và do

trọng lượng bản thân cống gây ra theo sơ đồ như hình 5.7 ta sẽ tìm được mômen

uốn lớn nhất

Mômen uốn lớn nhất sau khi tổng hợp theo công thức:

M = M1+M3'' hoặc M' = M’1+M3'' (5.5) Trong đó:

+M, M': Tổ hợp mômen do áp lực đất, hoạt tải bánh xe và trọng lượng bản thân cống Suy ra:

MH30=M1+M3'' = 0,47 + 0,135 = 0,605(T.m)

M'HK80=M’1+M3''= 0,52 + 0,135 = 0,655(T.m)

Theo qui định khi kiểm toán đối với xe nặng HK80, cho phép tăng cốt thép lên 25%

Vậy M ' 0,595 0, 476

1, 25  1, 25  (T.m)<M=0,555 (T.m)

Vậy mômen lớn nhất (mômen uốn):

M = 0,555 (T.m) = 55500 (daN.cm)

5.4.4.5 Chọn tiết diện :

Chiều dài một đốt cống là 99cm, khe hở giữa hai đốt cống là 1cm Khi tính nội lực lấy b = 99cm

Dùng cốt thép 8, bố trí hai hàng đối xứng, chiều dày lớp bảo vệ a' = 2cm

2



h0 =  - a = 16 - 2,4 = 13,6cm

Xác định giá trị của A theo công thức:

R b.h 90.99.13,6

γ = 0,5.1+ 1 2A   γ = 0,5.1+ 1 2.0, 0337  = 0,983 Tiết diện cốt thép cần thiết Fa (cm):

.h R 0,983.13, 6.1900

Số lượng cốt thép cần thiết chỉ cần 58 là đủ, nhưng để dễ bố trí ta chọn 68 với F=3,02 cm2 và bố trí thành hai hàng đối xứng theo dạng lò xo liên tục

Sơ đồ bố trí cốt thép trong ống cống như Hình 5.8

Q 2 =0

Q 2 =0

M 2

M 2 N 2

M1

M 3

Q 1 =0

Q 1 =0

N 1

N 3

Hình 5.7: Sơ đồ tổ hợp mômen

5.4.4.6 Kiểm tra điều kiện đảm bảo cường độ và kiểm tra nứt:

5.4.4.6.1 Kiểm tra về cường độ:

Thành cống bêtông cốt thép tiết diện chữ nhật có bố trí hai hàng cốt thép Fa=F'a=3,02cm2, vì vậy kiểm tra điều kiện cường độ theo công thức sau:

M R b.x.(hu 0 x) R F' (ha a 0 a ')

2

a a

0

R F

l R

Trong đó:

+ Ru = 90 (kG/cm2), b = 99(cm), h0 = 13,6(cm)

+ Ra=1900 (kG/cm2), Fa = F'a = 3,02(cm2)

+ a' = 2,4 (cm), M = 55500(daN.cm)

Thay các giá trị vào công thức 5.9 ta có:

x 1900 3,02 0, 64cm 0,55 13,6 7, 48cm

99 90



 Vậy x < 0,55ho Thay các giá tri vào vế phải công thức 5.8 ta có:

0, 64 90.99.0,64.(13,6 ) 1900.3,02.(13, 6 2, 4) 139993

2

 M = 55500 (daN.cm) < 139993 (daN.cm) Vậy điều kiện cường độ được đảm bảo

Hình.5.8: Sơ đồ bố trí cốt thép

8

8 966

326

5

5 90



175

16

4,5 4,5

L=22 16

L=3811 L=3389

3 x 22,5 22,5/2

90

3 x 22,5 22,5/2 22,5/2 2

4

1

3 L=100

5.4.4.6.2 Kiểm tra nứt:

Độ mở rộng lớn nhất của đường nứt at (cm) với cốt thép trơn tiïnh theo công thức:

a

a 0,5 R

E



Trong đó:

a

1383,85(kG / cm )

0,64

F Z 3,02(13, 6 )

2



+ Ea=2,1.106kg/cm2

+ 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của bêtông vùng chịu kéo đến biến dạng của cốt thép, tra bảng 5.2 tài liệu [7] với bêtông M20 ta có 1 = 0,9

T

i i

F R

n d



Với

+ FT: Diện tích vùng tác dụng tương hỗ được giới hạn bởi đường viền của mặt cắt và trị số bán kính tác dụng lẫn nhau

FT = 99.(2,4+2,4) = 475(cm2) +  : Hệ số xét đến sự phân bố cốt thép,  = 1 + n1, n2, ,ni : Số lượng các thanh có đường kính d1, d2, ,di

i i

n d 12.0,89, 6



 RT = 49,48(cm) Thay các giá trị vào công thức 5.10 ta có:

at = 0,5 1383,856 0,9.49, 48 0, 0147(cm) 0,02(cm)

2,1.10

Vậy kết cấu đảm bảo điều kiện chống nứt

5.4.5 Móng cống và lớp phòng nước:

5.4.5.1 Móng cống:

Sự kiên cố, ổn định lâu dài của móng là điều tất yếu để đảm bảo cho kết cấu xây

liệu xđy dựng sẵn có vă tình hình thi công ta chọn móng cống lăm bằng vật liệu cấp phối đâ dăm loại Dmax=37,5 đầm chặt K98 dăy 30cm

5.4.5.2 Mối nối giữa hai cống:

Mối nối giữa hai ống cống như Hình 5.9

Hình 5.9: Mối nối giữa hai ống cống

5.4.6 Tính toân tường cânh:

Tại câc cửa cống bố trí tường cânh kiểu chĩo vì tường cânh năy đơn giản, dễ thi công vă thoât nước tốt Đầu mút tường cânh xđy thẳng đứng

5.4.6.1 Nguyín lý tính toân:

Tại câc cửa cống có tường cânh chịu âp lực của đất do đó phải dựa văo nguyín lý tường chắn đất để tính toân

Do chiều cao tường cânh thay đổi nín ảnh hưởng đến chiều dăi của tường Để dễ tính toân ta chia tường cânh ra một số đoạn vă mỗi đoạn tính với chiều cao trung bình

Khi kiểm tra cường độ vă độ ổn định của tường cânh phải tiến hănh như sau:

- Tính ứng suất ở mặt cắt đỉnh vă móng tường

- Tính âp lực đất ở đây móng tường cânh

- Tính hệ số ổn định trượt của tường cânh theo đất đắp móng

- Tính hệ số ổn định lật

5.4.6.2 Số liệu thiết kế:

- Tường cânh được lăm bằng bítông ximăng M15 đâ 20x40

- Góc lệch cânh bằng 300

TRÁT VỮA XM

2cm

=

d

1

VỮA XIMĂNG M100

- Đất đắp có 0 = 1,8 (T/m3)

- Dung trọng của bêtông M150:  = 2,3(T/m3)

- Sức chịu tải của đất nền 4,5 (daN/cm2)

- Taluy nền đắp 1:1,5

- Ứng suất kéo uốn cho phép của bêtông [ ] = 1,4 (daN/cmku 2)

- Hệ số ổn định chống trượt [Ktr] = 1,3

- Hệ số ổn định chống lật [KL] = 1,5

- Độ dốc lưng tường 1:0,25   = 14002’

5.4.6.3 Tính toán nội lực :

Tường cánh kiểu chéo chịu tác dụng của áp lực đẩy Ep thẳng góc với tường như

Hình 5.10

Hình 5.10 Sơ đồ tính toán tường cánh

Ep 1 H 2 a

2

Trong đó:

+

2

2

sin( ) sin( )

cos( ) cos( )

  

 

     

(5.13)

P5

P4

P3 P1

P2

E1

1 : 3

1 : 3

100 75

50 20 II

P1

II

P2

P3

1 : 3

E2

P4

1 : 3

P6

37 8 32 32

62 22

2

6

77 72

40

85 109 109

184

179

107

245

+ : Góc nghiêng của bề mặt đất đắp so với mặt nằm ngang,  = 180 + : Góc kẹp giữa lưng tường với mặt phẳng thẳng đứng,  = 180

+ : Góc ma sát giữa đất và lưng tường, 

0 0

24 12



Thay các giá trị vào công thức 5.13 ta có:

 = 0,67 a

a Tại mặt cắt I-I

2..H1

2 a=1

2.1,8.2,21

2 0,76 = 3,34 (T/m)

3.H1 =

1

3.2,21 = 0,74 (m)

b Tại mặt cắt II-II:

2

1

..H22 a =

2

1

.1,8.3,012.0,67 = 5,42 (T/m)

3

1

.H2 =

3

1

.3,01 = 1,00(m)

- Tính toán các lực thẳng đứng : Pi=Vi i

Trong đó:

+ Vi: Thể tích khối xây hay đất đắp

+ i: Dung trọng của khối xây hay đất đắp

Tính ai, bi, ci là khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt I-I, II-II và mép trước của đáy móng cống (điểm A), ai, bi, ci được xác định ở bảng 5.1:

cos (24 18 ) sin(24 12 ) sin(24 18 )

cos(18 12 ) cos(18 18 )



 

Bảng 5.1:

- Kiểm tra ứng suất ở mặt cắt đỉnh móng của tường cánh (I-I):

Xác định mômen:

MI = E1.e1 + P1.a1 - P2.a2- P3.a3 - P4.a4

= 3,34.0,74 + 1,978.0,37 -1,909.0,08 - 1,494.0,32 -0,169.0,32 = 2,52(T.m)

Xác định lực thẳng đứng:

NI = P1 + P2 + P3 + P4

NI = 1,978+ 1,909 + 1,494 + 0,169 = 5,55(T)

Ứng suất tại tiết diện I-I:

Trong đó:

+ AI: Diện tích tiết diện đáy tường cánh, AI =1.1,15= 1,15 (m2)

+ WI: Mômen chống uốn của tiết diện đáy móng tường cánh

W1=1

6

1,15 1 0, 220(m )

Thay các giá trị vào công thức 5.14 ta có :

1,15 0, 22

 = 16,27 (T/ma 2)= 1,27 (daN/cm2) < [ a ] = 6 (daN/cm2)

 = -6,63 (T/m2)= -0,663 (daN/cm2) < [  ] = 1,4 (daN/cm2)

- Kiểm tra ứng suất ở đáy móng tường cánh (II-II):

MII-II = E2.e2 + P1.b1 +P2.b2- P3.b3 -P6.b6-P7.b7

= 6,18.1,00 + 1,978.0,47 + 1,909.0,02 - 1,494.0,22 - 1,764.0,67

- 0,786.0,49 = 5,49 (T.m)

NII = P1+ P2 + P3 + P5 + P6 + P7 NII = 1,98+ 1,91 + 1,50 + 4,33 + 3,98+ 0,92= 14,62(T)

Độ lệch tâm e của hợp lực NII so với trọng tâm tiết diện:

II



   >[e0]=0,75

2

1

1 1, 75

1 1, 75

 



Ta có độ lệch tâm của hợp lực tác dụng lên tường cánh e >0,75 nên ta chỉ tính ứng suất nén trên nền đất trong khu vực chịu nén

Đối với ứng suất nén của đáy móng tiết diện chữ nhật thì tính theo công thức:

3.B.x

Trong đó:

+ B: Cạnh dài của móng thẳng góc với hướng lệch tâm

+ x: Khoảng cách từ điểm tác dụng hợp lực đến cạnh chịu nén của móng

x B e 1, 75 0, 29 0,585m

+ P: hợp lực thẳng đứng của đáy móng, PNII= 11,15(T) Thay các giá trị vào công thức 5.15 ta có

2 P 2.11,15

7, 26(T / m ) 0,726(daN / cm )

3.B.x 3.1, 75.0,585

Ta có =0,726daN/cm2 < [] = 4,5daN/cm2 Vậy nền đất đảm bảo chịu lực

- Kiểm định hệ số ổn định trượt:

tr 2

N f

E

Trong đó:

+ f: Là hệ số ma sát trượt giữa đáy móng và nền đất

f=tgφ=tg24o=0,45