Thiết kế môn học mố trụ cầu Hoàng Đức Trọng

II> Tải trọng và tổ hợp tải trọng tải trọng tâm đáy móng:2.1>Bảng 1: tải trọng đối vối trọng tâm đáy móng:... Bảng 2: các trạng thái giới hạn cờng độ và hệ số tải trọng:... Bảng 3:tổ hợp

Thiết kế mố vựi BTCT cỏc số liệu như sau :

-Chiều cao kết cấu bờn trờn

+ Lớp phủ trung bỡnh bản mặt cầu : 10 cm

+ Chiều dày bản mặt mặt cầu hf = 20 cm

+ Kớch thước gối cầu : hg= 5 cm

ag= 46 cm

bg= 41 cm

+ Khẩu độ nhịp cầu Lnhip = 28 m

+ Chiều dài tớnh toỏn Ltt = 27.4m + Cường độ bờ tụng ở 28 ngày f’c= 30 Mpa

+ Cường độ của thộp fy= 420 Mpa

+ Loại mố thiết kế : mố vựi

+ Chiều cao thiết kế Hm = 8m

S = Bbmc/n = 2.48 m

Chon S = 2.5 m

Tính toán mố trụ cầu

I>Xác định các kích th ớc cơ bản của mố:

1>Kích th ớc mũ mố theo ph ơng dọc cầu:

Hình vẽ:

Với

bo : kích thớc thớt dới gối theo phơng dọc cầu b0 = 41cmb1 : khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tờng mố b1 =25 cm

20 cm : khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê gối

a0:kích thớc của thớt dới theo phong dọc cầu

a0= 41 cm

Vậy A= 1146 cm

3>Xác định các kích th ớc khác:

-Xác định chiều cao tờng đỉnh:

1 dam dake goi lp

Với S: độ chôn sâu của tờng cánh vào trong nền đờng

Đối với cầu đờng ôtô:

300

250 410

M ặT ĐứNG

460 2500

a>Phản lực từ kết cấu tầng trên:

-chiều dài nhịp tính toán: L  tt 28 -2*0.3=27.4 m-khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: =0.3 m

-chiều dài mố theo phơng ngang: =12.4 m

250 410

mÆt c¾t D 2.340833 1.2 m 68.8907 -1.6833 -115.966 mÆt c¾t E 5.1675 1.2 m 152.08 -2.125 -323.169

-chiều cao chắn đất : H= 7 m

-trọng lợng đơn vị của đất: g s  17.658kN m/ 3

-góc ma sát trong của đất: s  30 0

-hệ số áp lực đất chủ động tính theo công thức của Coulumb:

 :góc ma sát giữa đất và tờng  =0 0

:góc ma sát đất so với phong ngang =00

:góc của lng tờng chắn so với phơng nằm ngang  =90 0

:góc ma sát trong có hiệu của đất đắp  =26 0

->coi mái đất trớc mố bằng phẳng khi tính áp lực đất và thoả mãn các giả thiết

về áp lực đất của Rankine.Khi đó:

EH’=0.5*k p*g c*H'2*w =4724.404 kN

Vậy tổng áp lực đất:

Lực ngang: H=-3073.82 kN

1.5> áp lực đất trên mố do hoạt tải phụ thêm(EL):

-Chiều cao lớp đất tơng đơng lấy từ bảng 3.11.6.2.1

1.6>Hoạt tải(LL): Xe 2 trục+tải trọng làn:

-tín toán tải trọng tại các điểm:

Điểm Tung độ ĐAH Tải trọng(kN) Phản lực (kN)

1

2

1 0.959

110 110

110 105.510

1.7>tải trọng do ng ời đi bộ(PL):

-Tải trọng tính toán cho 1 làn ngời đi bộ:

-mô men theo phong dọc cầu:

My=66*8.8=580.88 kN.m

1.9>Lực ly tâm(CE):

Do cầu thẳng nên CE=0

1.10>Tải trọng n ớc(WA):

Vì mố thiết kế là mố vùi nên WA=0

1.11> Tải trọng gió lên kết cấu phần trên(WS):

-chiều cao lan can: 1.1 m

Để đơn giản và thiên về an toàn, ta coi toàn bộ diện tích chắn gió là đặc

-mô men theo phơng ngang cầu: MX=1088.589 kN.m

-lực gió lên kết cấu theo phơng dọc cầu:

Pd’=0.25* Pd=0.25*163.7=40.925 kN

-mô men theo phơng dọc cầu: MY=272.15 kN.m

1.12> Tải trọng gió lên hoạt tải(WL):

Chỉ xét theo phơng ngang cầu:

+WL=1.5*30/2=22.5 kN

+Độ lệch tâm: e=8.8 m

+mô men theo phơng ngang cầu: MX=198 kN.m

1.13> Tải trọng gió thẳng đứng(Py):

coi gió thổi thẳng đứng hớng lên trên,đặt lệch tâm theo phơng ngang cầu một khoảng cách bằng 1/4 bề rộng măt cầu:

Chiều rộng bản mặt cầu: B=11.46m

diện tích bản mặt cầu: AV=343.8 m2

-Tải trọng gió hớng lên:

PV=-0.00045*V2*AV=-186.109 kN

-độ lệch tâm theo phơng ngang cầu:e=-2.865m

-mô men ngang cầu: MY=533.201 kN.m

 : chuyển vị ngang do nhiệt độ:0.0045 m

-số gối cầu mỗi bên: 5 gối

II> Tải trọng và tổ hợp tải trọng tải trọng tâm đáy móng:

2.1>Bảng 1: tải trọng đối vối trọng tâm đáy móng:

Bảng 2: các trạng thái giới hạn cờng độ và hệ số tải trọng:

Bảng 3:tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy móng ở TTGHSD:

III> Tính duyệt theo TTGHCD:

3.1> kiểm tra c ờng độ đáy móng:

a>tính ứng suất đáy móng:

đối với tải trọng đặtt lệch tâm thì ta dùng diện tích có hiệu(theo qui trình):

eb: độ lệch tâm song song cạnh B

el: độ lệch tâm song song với canh L

Bảng 5: cờng độ đáy móng trong TTGHCĐ:

1A 15157.4 6037.45425 1387.12 0.39832 0.0915 2.40336 12.277 29.506 513.7042 1B 9558.38 4959.98504 1387.12 0.51891 0.1451 2.16217 12.1698 26.313 363.2557 2A 12838.3 -455.70877 2387.799 -0.0355 0.186 3.27099 12.088 39.54 324.6938 2B 7910.71 783.034681 2387.799 0.09898 0.3018 3.00203 11.8563 35.593 222.2545 3A 14686.9 4553.3027 1737.012 0.31003 0.1183 2.57995 12.2235 31.536 465.7187 3B 9241.33 4005.25353 1737.012 0.43341 0.188 2.33319 12.0841 28.194 327.7716

3.2> kiểm tra tr ợt của nền móng :Do nền là đá gốc nên thỏa mãn

Móng bằng BTCT, bê tông có còng độ:

thép có cờng độ 420Mpa,cốt thép bố trí phía trên và phía dới móng

cốt thép phía dới theo phơng dọc cầu có đờng kính d=28 mm, có 70 thanh thépMóng đợc tính nhu 1 công son, ngàm tại mặt cắt thân mố(mặt cắt I-I) chịu tải trọng do phản lực đất nền và trọng luợng bản thân móng

3.41> tính theo khả năng chịu mômen:

-chiều cao có hiệu của mặt cắt: de=1.925 m

-chiều cao khu vực chịu nén : a=0.066 m

-momen kháng danh định của mặt cắt:

y

f f

Trong đó:

0.04308 2*11.46

S

A A

y

f f

víi  :hÖ sè biÓu thÞ kh¶ n¨ng cña bª t«ng bÞ nøt chÐo truyÒn lùc kÐo.4

=2+bv: chiÒu r«ng b¶n bông cã hiÖu,lÊy b»ng chiÒu réng nhá nhÊt trong ph¹m vi chiÒu cao dv(mm)

Hình vẽ:

mô tả diện

tích

chiều ngang

lực tay đòn My mặt cắt

vai kê 0.103 10.26 25.91753 -0.465 -12.052

1.2>áp lực đất theo ph ong ngang cầu(EH):

a> áp lực đất chủ động sau mố:

1.3> áp lực đất trên mố do hoạt tải phụ thêm(EL):

-Chiều cao lớp đất tong đơng đợc lấy từ bảng 3.11.6.2.1

với:H=1.95 m=>heq=1.55m (nội suy)

-áp lực đất theo phơng nằm ngang:

Bảng 1: tải trọng đối với mặt cắt tờng đỉnh:

tải trọng kí hiệu N tay đòn Hx X My Hy Y Mx tĩnh tải thân mố DC 324.54 -12.0517

áp lực đát ngang EH 128.089 99.90936

hoạt tải thêm ngang Elh 203.629 198.5378

2> các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng tính tại trọng tâm mặt cắt I-I:

-các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng đợc lấy theo điều 3.4.1 và bảng 3.4.1-1 của 22TCN 272-05

-tuờng đỉnh không chôn trong đất nên hoạt tải có tính đến hệ số xung kích IM.-lực do nhiệt độ để tính ứng suất dới đáy móng có hệ số tải trọng :UT  0.5

(Điều 3.4.1)

Bảng 2:các trạng thái giói hạn cờng độ và hệ số tải trọng:

Bảng 4:kết quả tổ hợp tai trọng tại mặt cắt tờng đỉnh:

-K:Hệ số điều chiều dài hữu hiệu thanh: K=1

-Lv: chiều dài thanh chịu nén: LV=1.95m

chiều cao khu vực chịu nén:

y

f f

3.6>kiểm tra nứt theo TTGHSD:

ứng suất trong cốt thép chịu kéo tại TTGHSD không đợc vợt quá 0.6

A: diện tích phần bêtông cùng trọng tâm với cốt thép chịu kéo đợc bao bởi ờng thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lợng thanh thép chịu

655

a> phản lực từ kết cấu phần trên:

tơng tự nh mặt cắt đáy móng về tải trọng thẳng đứng nhng khác về độ lệch tâme

lực tay đòn My mặt cắt B 3.111 11.46 874.367 0.29 253.566

-momen ngang cầu tác dụng tại chiều cao 0.4H: M=1684.27 kN.m

b> áp lực đất bị động tr ớc mố:

-áp lực đất bị động theo phơng ngang: EH=-1151.4 kN

giả thiết rằng khi tính áp lực đất thì coi mái đất nằm ngang và bỏ qua ma sát giữa thân tờng và đất đắp trớc mố(thoả mãn các giả thiết về áp lực đất của Rankine):

-momen ngang cầu tác dụng tại chiều cao 0.4H : M=-898.08 kN.m

Vậy tổng cộng áp lực đất chủ động và bị động: EH=-309.25 kN

M=786.189 kN.m

1.4>áp lực đất trên mố do hoạt tải phụ thêm:

-chiều cao lớp đất tơng đơng từ bảng 3.11.6.2.1: heq=0.71(nội suy)

1.5> hoạt tải(LLTPL):

-Tổng lực thẳng đứng do hoạt tải(tơng tự mặt cắt đáy móng):

P=792.64 kN

1.6> lực hãm xe(BR):

1.7> tải trọng gió lên kết cấu phần trên:

chỉ xét gió theo phơng ngang cầu:

1.9>tải trọng gió lên hoạt tải(WL):

Chỉ xét gió theo phơng ngang cầu:

1.10> tải trọng gió theo ph ơng thẳng đứng:

-momen theo phơng ngang cầu MX=533.201 kN.m

1.11> lực ngang do nhiệt độ thay đổi:

UT=64.17 kN

2> các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng tĩnh tại trọng tâm mặt cắt t ờng

thân:

Bảng 2: các trạng thái giới hạn cờng độ tải trọng và hệ số tải trọng:

chú thích: ở TTGHCĐII : không xét gió thẳng đứng,vì theo điề 3.8.1.2 quy

định: chỉ tính tải trọng này cho các trạng thái giới hạn không liên quan tới gió

giã lªn ho¹t t¶i 1 22.5 153

k: hÖ sè chiÒu dµi h÷u hiÖu k=1

Lv: chiÒu dµi thanh chÞu nÐn: LV=5 m

r: b¸n kÝnh qu¸n tÝnh:

ta cã:

m« men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t ngang:

Mrx:søc kh¸ng c¾t tÝnh to¸n theo trôc x

Mry: søc kh¸ng c¾t tÝnh to¸n theo trôc y

==> b¶ng tÝnh søc kh¸ng uèn tÝnh to¸n theo 2 ph¬ng nh sau:

(n) (m2) (m) (mm2) (Mpa) Dọc cầu(X) 10 0.00615 0.075 24000 143.862 đạt

1.1>xác định áp lực đất theo ph ơng nằm ngang(EH):

với phần chiều cao tờng cách h=1.95 m:

1.2> áp lực đất do hoạt tải chất thêm(ELH):

với phần chiều cao tờng cách h =1.95 m,tra bảng và nội suy ta đợc:

k/c từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngoài bê tông chịu kéo: dc=0.05 m

-chiều cao có hiệu của mặt cắt: ds=0.6-0.05=0.55 m

3.1> tính theo chịu momen:

fy:cờng độ chịu kéo của cốt thép

ds:chiều cao có hiệu của mặt cắt

a:chiều cao vùng chịu nén

y

f f