Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu Nguyễn Đức Hiệp

Số liệu tính toán.. 3- Tính toán mố 3.1- Tải trọng tác dụng lên mố Để tính toán tải trọng ta chia ra thành từng phần để tiện tính toán... PiTT: Là tải trọng tính toán... Tĩnh tải phần 2

Trang 2

Thiết kế môn học

Mố trụ cầu

1 Số liệu tính toán.

Thiết kế mố cầu kiểu chữ U BTCT đổ tại chỗ nh đề đã ra

+ Khổ cầu 8 + 2  1,5 m

+ Chiều dài nhịp l = 32m ( Số liệu lấy theo thiết kế môn học Cầu Bê tông

Cốt thép ) + Tải trọng H30, XB80, ngời 300 Kg/m2

+ Gối cầu sử dụng loại gối cao su 4 lớp bản thép, kích thớc ngang cầu

460mm, dọc cầu 310 và cao 50mm + Vật liệu:

+ Bê tông M300 có Ru = 125 Kg/cm2; R = 115 Kg/cm2

+ Thép CT3 và CT5 có gờ

- Cọc khoan nhồi đờng kính  1m

- Kích thớc: Xem hình vẽ

31

100 220 100

420

50 220

100

50

Cấu tạo mố

550 50

500 1300

1200 Cấu tạo chung mố cầu

+ Theo thiết kế môn học Cầu BTCT, nhịp cầu giản đơn chiều dài tính toán l

= 32 nên đờng ảnh hởng phản lực gối có dạng tam giác và có diện tích là

+ = 16m2 + Gối cầu: Gồm 2 gối cao su hình chậu, một gối di động theo 1 phơng, 1 gối

di động theo 2 phơng

3- Tính toán mố

3.1- Tải trọng tác dụng lên mố

Để tính toán tải trọng ta chia ra thành từng phần để tiện tính toán

3.1.1 - Do tĩnh tải bản thân mố

+ Công thức tính toán:

PiTC = iVi

PiTT =n iVi= nPiTC

Trong đó:

i : Là dung trọng của bê tông,  = 2,5 (T/m3)

Vi: Là thể tích của bộ phận thứ i

Trang 3

PiTC: Là tải trọng tiêu chuẩn.

PiTT: Là tải trọng tính toán

n: Hệ số vợt tải, n=1.4

+ Tờng đỉnh: P1TC = 2,5  1,6 11,5  0,5 = 23 (T)

+ Tờng thân: P2TC = 2,5  1,6 4,4  11,5= 202,4 (T)

+ Tờng cánh 1: P1TC = 2,5  7 1  0,4 2= 14(T)

+ Tờng cánh 2: P2TC =2,5  330,5  0,42 = 9 T

+ Tờng cánh 3: P3TC = 2,5  5  3  0,42 = 15 T

+ Bệ mố : P1TC = 2,5  11,72  2  7,1 = 416,06(T)

+ Vai kê: P8TC = 2,5  0,5  0,5  11,5 = 5,4(T)

Bảng tổng hợp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ

kê gối

( Mặt cắt 1-1) STT Bộ phận PTC (T) e (m) MTC (T.m)

3 Tờng cánh 2 15,75 - 2,75 - 43,31

PTC I = 72,15 (T).

PTT I = 1,1  72,15 = 79,365 (T).

MTC I = -85,97 (T.m).

MTT I = - 1,1  85,97 = - 94,567 (T.m).

Bảng tổng hợp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ

mố( mặt cắt II – II)

STT Bộ phận PTC (T) e (m) MTC (T.m)

3 Tờng cánh 2 15,75 - 3,6 - 56,7

PTC II = 336,15 (T).

PTT II = 1,1  336,15 = 369,765 (T).

MTC II = -161,69 (T.m).

Trang 4

MTT II = - 1,1  161,69 = - 177,89 (T.m).

Bảng tổng hơp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ mố

( mặt cắt III –III) STT Bộ phận PTC (T) e (m) MTC (T.m)

3 Tờng cánh 2 15,75 -3,1 - 48,825

PTC III = 609,15 (T).

PTT III = 1,1  609,15 = 670,065(T).

MTC III= 20,75 (T.m).

MTT III = 1,1  20,75 = 22,825 (T.m).3.1.2- Phản lực gối do tĩnh tải kết

cấu nhịp và hoạt tải:

Xếp tải lên ĐAH phản lực gối, giả thiết coi nh tải trọng phân bố đều trên toàn bộ kết cấu nhịp:

+ Đối với tĩnh tải

TC

T

R = q.

TT

T

R = 0.(1 + ) TC

T

R

+ Đối với hoạt tải:

TC

H

R = k0.0..s2 + Pn.n

Với:

k0: Tải trọng tơng đơng một làn xe tiêu chuẩn

0: Hệ số phân bố ngang bằng số làn xe = 2

: Hệ số làn xe, cầu có 2 làn   = 0,9

1 + : Hệ số xung kích với  > 32m  1 +  = 1,02

: Diện tích đờng ảnh hởng phản lực gối

n: Hệ số phân bố ngang của ngời, n = 2

Đối với tĩnh tải phần I ta coi nh tải trọng rải đều trên toàn bộ chiều dài kết cấu nhịp, ta có q = 16,5 ( T/m)

TC

I

R = 16,5  16 = 264 ( T)

TT

I

R = 1,1 TC

I

R = 1,1  264 = 290 ( T)

Tĩnh tải phần 2 gồm trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can lấy theo thiết kế môn học Cầu BTCT

TC

II

R = 5,56  16 = 88,96( T)

TT

II

R = 1,5  88,96 = 133,44( T)

Trang 5

+ Do tổ hợp tải trọng H30 + ngời đi bộ ( H30 trên 2 làn xe ) công thức tính toán

Tiêu chuẩn:  

2

td ng tc

l q P

R  

Tính toán :    

2 1

4 , 1 4 , 1

td ng

tc

l q P

R     Tra tĩnh tải tiêu chuẩn với cầu có ltt = 32m, và = 0 ta có qtd =2,46T/m

RTC H30 = 2  (0,3 +2,46).16 = 88,32 ( T).

RTT H30 =   125 , 85

2

32 46 , 2 02 , 1 4 , 1 4 , 1 3 , 0

RTC phụ H30 = 1,12  88,32= 98,92 ( T).

+ Do XB80 công thức tính toán

Tiêu chuẩn:

2 l

q

R tc td



Tính toán :

2 1 ,

R tt td





Tra hoạt tải tơng đơng cho xe XB80 với Ltt = 32 m ta có qtd =4,71 T/m thay số

ta có

RTC XB80= 4,71 16 = 75,36 ( T).

RTt XB80 = 1,1  R TC XB80 = 82,896( T).

3.1.3- Hoạt tải sau mố trên bản quá độ

Phần bản quá độ tham gia chịu lực:

3

2

6

l b

l (m)

Phần bản quá độ tiếp giáp với tờng trớc:

a = lb - b = 6- 3 =3 (m)

Chiều dài lăng thể trợt giả định đợc tính theo công thức sau đây l0 = H tg(450-/2)

Trong đó:

H: chiều cao tầng đất tính toán tính từ đáy móng Hoạt tải sau mố trên bản quá độ đến mặt trên của tầng phủ H = 8,4 (m)

3.1.3.1- Tính với  =30 0

l0= H tg(450- /2) = 8 tg(450-30/2) = 4,62 (m)

l0 > a =2  Vậy hoạt tải sau mố sẽ truyền lên mố

Trong phạm vi này có thể bố trí đợc hai trục của bánh xe, khoảng cách gia hai trục là 1,6 (m)

Chiều dài của trục bánh xe theo hớng ngang cầu:

S = 2b + = 2  2.9 + 0.1 = 5.9(m)

Chiều rộng của vệt bánh xe theo hớng ngang cầu:

`b1= a + 2H = 0,2 + 2  0,12 = 0.44(m)

Chiều dài tính đổi của áp lực đất:

Trang 6

5 , 98 ( )

44 , 0 9 , 5 8 , 1 2 , 1

12 2 4 , 1

b S n

P n h

TC











2b1 + d = 2 0,2 +1,6 =2,48(m)

l0 > 2b1+d ( d là khoảng cách 2 trục bánh xe)  Ta có trình tự tính toán

nh sau:

Hệ số áp lực: 0 , 287

) 30 22 , 17 (

31 , 0 )



tg tg

tg







Cờng độ áp lực đất:

ETC i = TC h   B =1,8  0,287  11,2  h = 5,785  h

ETT i =1,2 E TC

i

ETC I = 5,785  2 = 11,57(T).

ETT I = 1,2  11,57 = 13,884(T).

ETC II = 5,785  6 = 34,71(T).

ETT II = 1,2  34,71= 41,65 (T).

ETC III = 5,785  8 = 46,28(T).

ETT I = 1,2  46,28 = 55,53 (T).

Cờng độ áp lực do hoạt tải:

ETC B =  TC h0   B =1,8  5,98  11,2 = 120,55T

ETT B= 1,2  E TC B = 1.2  120,55 = 144,66T

Chiều cao phần áp lực tác dụng:

1 , 42 ( )

31 , 0

44 , 0

tg

b

y   



Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt:

MiTC = EiTC  Hi / 3

MiTT = 1,2  MiTC

MITC = 17,355  2/3 = 11,57 Tm

MITT = 1,2  MiTC =13,844 Tm

MIITC = 34,71  6/3 = 69,42 Tm

MIITT = 1,2  MiTC = 83,304Tm

MIIITC = 46,28  8/3 =123,41Tm

MIIITT = 1,2  MiTC = 148,096Tm

Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố:

MiBTC = EiBTC  e

MiTT = 1,2  MiTC

MIBTC = 120,55  ( 2 – 0,5  1,42) = 155,5 ( Tm)

MIBTT = 1,2  MiTC = 186,61 (T.m)

MIIBTC = 120,55  ( 8 – 0,5  1,42) = 878,8 (T.m)

MIIBTT = 1,2  MiTC = 1054,57 (T.m)

MIIIBTC = 120,55  8,29 = 999,35 (T.m)

MIBTT = 1,2  MiTC= 1199,22 (T.m)

3.1.3.2 - Tính với  = 40 0

Trang 7

Hệ số áp lực:

0 , 19

) 22 , 17 40 (

31 , 0 )



tg tg

tg







Cờng độ áp lực đất:

ETC i =  TC h   B =1,8  0,19  11,2  h = 3,83  h

ETT i =1,2 E TC

i

ETC I = 3,83  3 = 11,49(T).

ETT I = 1,2  11,49 = 13,788 (T).

ETC II = 3,83  6 = 22,98(T).

ETT II = 1,2  22,98 = 27,57 (T).

ETC III = 3,83  9 = 34,47(T).

ETT I = 1,2  34,47 = 41,36 (T).

Cờng độ áp lực do hoạt tải:

ETC B =  TC h0   B =1,8  5,98  0,19 11,2= 22.905 T

ETT B= 1.2  E TC B = 1,2  22,905 =27,487 T

Chiều cao phần áp lực tác dụng:

1 , 41 ( )

31 , 0

44 , 0

tg

b

y   



Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt:

MiTC = EiTC  Hi / 3

MiTT = 1,2  MiTC

MITC = 11,49  2/3 = 7,76(T.m)

MITT = 1,2  MiTC = 9,192 (T.m)

MIITC = 22,98  6/3 = 45,96(T.m)

MIITT = 1,2  MiTC= 55,152(T.m)

MIIITC = 34,47  8/3 = 91,92(T.m)

MIIITT = 1,2  MiTC =110,3(T.m)

Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố:

MiBTC = EiBTC  e

MiTT = 1.2  MiTC

MIBTC = 22.905  ( 3 - 0.5 1,41) = 52,567(T.m)

MIBTT = 1,2  MiTC = 63,08(T.m)

MIIBTC = 20.905  ( 6 - 0.5 1,41) = 110,69(T.m)

MIIBTT = 1,2  MiTC = 132,83(T.m)

MIIIBTC = 20,905  (8-0,51,41) = 152,502(T.m)

MIBTT = 1,2  MiTC= 183,00(T.m)

4 Lực hãm đoàn xe

Theo qui trình qui định với chiều dài đặt tải > 50 m lấy = 0,9P

Với P là trọng lợng của một xe nặng nhất = 30T

 PTC = 0,9 30 = 27(T)

PTT = 1,12  27=30,24(T)

Trang 8

Mô men đối với mặt cắt II-II:

MTC II = P TC  h1 = 27  6= 162 (T)

MTT II = n  M TC =1,12  162= 181,44(T)

Mô men đối với mặt cắt III-III:

MTC III= P TC  h2 = 27  8 = 216(T)

MTT III = n  M TC =1,12  216= 241,92(T)

5 Phản lực gối do tĩnh tải bản quá độ truyền lên vai kê.

Do trọng lợng bản thân bản:

R1 = 0,3  8 62,5 0,5 = 18(T)

Do lớp phủ trên bản dầy trung bình 0,2 trọng lợng trung binhg 2,2T/m3 (m) R2 = 0,2  6  8  2,2  0,5 = 10,56(T)

Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên vai kê là:

RTC = R1 + R2 = 28,56(T)

RTT = n1 R1 + n 2R2 = 1,1  18 + 1,5  10,56 = 35,64(T)

Mô men đối với các mặt cắt:

MTC i= R TC  e1

MTT i= R TT  e1

MTC i= -28,56  0,4 = -11,424 (T.m)

MTT i= -35,64  0,4 = -14,25 (T.m).

MTC II= -28,25  1,6 =- 45,2(T.m)

MTT II= -35,64  1,6 = -57,02(T.m)

MTC iII= - 28,25  0,75 = - 21,20(T.m).

MTT iII= - 35,64  0,75 = - 26,73(T.m)

6 Do đất trong mố PTC đ= 11,2  5,5  6  1,8 = 665,28(T)

PTT đ=1,1  665,28 = 731,8(T)

7 Lập các bảng tổ hợp để tính mố

Để tính toán mố ta đi lập các tổ hợp tải trọng bất loại nhất có thể xảy ra sao cho bất lợi nhất

Các tổ hợp tảI trọng

7.1 Tổ hợp tải trọng cho mặt cắt i-I.

Tổ

hợp

chính

I

Tĩnh tải kết cấu nhịp 423,44

Hoạt tải H30 trên nhịp

áp lực đất :  = 300 0 13,884 13,884

Tổ

hợp

chính

Hoạt tải XB80 trên nhịp 82,896

Trang 9

II Tĩnh tải bản quá độ 35,65 -14,25

Tổ

hợp

phụ

III

Tổ

hợp

phụ

IV

Ngời trên nhịp

125,85

Tổ

hợp

phụ

V

7.2 Tổ hợp tải trọng cho mặt cắt II-II.

Tổ

hợp

chính

I

Tổ

hợp

chính

II

Tổ

hợp

phụ

III

Tĩnh tải kết cấu nhịp 423.44

Trang 10

Tổng 954,695 71,89 29,834

Tổ

hợp

phụ

IV

Hoạt tải trên bản quá độ 27,487 132,83

Tổ

hợp

phụ

V

Ngời trên nhịp

125,85

7.3 Tổ hợp tải trọng cho mặt cắt III-III

Tổ

hợp

Tổ

hợp

chính

I

áp lực đất :  = 300 0 55,53 148,096

Tổ

hợp

chính

II

Tổ

hợp

phụ

III

Tĩnh tải kết cấu nhịp 423.44

Tổ

hợp

phụ

IV

Trang 11

Lực hãm về phía nền đờng 30,24 241,92

Tổ

hợp

phụ

V

8 Tính duyệt mặt cắt.

8.1 Tính duyệt mặt cắt i-i

Tổ hợp tải trọng để duyệt cho mặt cắt i-i là tổ hợp chính 1 có N = 664,295 T,

M = - 94,933 Tm

Diện tích mặt cắt tờng đỉnh F = 12.0,5 = 6 m2

Mô men quán tính đối với 2 trục

4 3

72 12

12 5 , 0 m

125 , 0 12

5

,

0

.

12

m J

Mô men kháng uốn Wx = Jx /0,25 = 0,5 m3 và Wy = Jy/6 = 12 m3

Bán kính quán tính tơng ứng rx = Wx/F = 0,083 m và ry = Wy/F = 2 m Chiều cao tính toán l0 = 2H = 2.2 = 4m

Độ mảnh của tờng đỉnh x = l0/rx = 4/0,083 = 48,19, y = l0/ry = 4/2 = 2 Độ lệch tâm ngẫu nhiên e0 = l0/800 = 0,005

Độ lệch tâm tính toán ett = M/N =94,933/664,295 = 0,143

Ta thấy ett > e0 nên mặt cắt chân tờng đỉnh tính duyệt theo điều kiện chịu nén lệch tâm

a.Duyệt điều kiện cờng độ

N.e  m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1

với h0 = h-a = 50 – 5 = 45 (cm);

b = 1200 cm

( a là khoảng cách từ mép ngoài đến trọng tâm cốt thép ta lấy a = 5cm)

3,69 cm

1200 150

.b R

N

u





e = .ett = 1,01.0,143 (cm) = 0,1444(m)

 N.e= 664,295  0,1444 =95,94 (T.m)

mà VT= m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

= 115012003,69(45- 0,53,69) = 28663,55Tm

 N.e = 95,94 < 28663,55 Tm ( Đạt yêu cầu )

b Kiểm tra điều kiện ổn định chống trợt

Trang 12

m 0,8

N f

H













 0,8 ( Đạt yêucầu) 0,6

13,884 N

f

295 , 664

y

e0



Ta có: m 0,8 Đạt yê u cầu

0,85

0,015 y

e0







 0 , 0176

8.2 Tính toán đạc trng hình học tiết diện II-II

Diện tích mặt cắt :

F = 12  2,2 = 26,4(m2)

Mô men quán tính của mặt cắt

10 , 648 ( )

12

2 , 2

m

J   

Mô men kháng uốn:

Wx= 9,68 (m3)

Bán kính quán tính: rx = 0 , 36

4 , 26

68 , 9



F

W x

Chiều cao tính toán:L0= 2 H =26 =12(m)

Độ mảnh của mố:=L0/x =53

Độ lêch tâm ngẫu nhiên: eo =L0/800 =0,015(m)

Duyệt tổ hợp bất lợi

Ta thấy tổ hợp I có:

NTC= 495,579 T NTT=594,695 T

HTC= 34,70 T HTT=41,65 T

MTC= 126,33T.m MTT= 151,596 T.m

Độ lệch tâm tính toán:

e = 0 , 255 0 , 015

695 , 594

596 , 151

0 





N

M

(m)

Do đó ta phải tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm

a Điều kiện cờng độ

N.e  m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1

với h0 = h-a = 220 - 3 = 217 (cm); b = 3 m

3,4 cm

1200 150

.b R

N

u





e = 10,9 + 0,5  167 = 94,4 (cm)=0,944(m)

 N.e = 594,695  0,944 =561,392 (T.m)

Trang 13

= 115012003,4(167- 0,53,4) = 101163Tm

 N.e = 561,392 < 101163 Tm ( Đạt yêu cầu )

m 0,8

N f

H







0,116 0,8

0,6

49,65 N

f

H











695 ,

y

e0



Ta có: m 0,8

0,85

0.015 y

e0







 0 , 0176 (Đạt yêu cầu)

8.3 Tính duyệt tại mặt cắt III – III

Tải trọng tính toán ta lấy tổ hợp III có

N = 1254,995 T ,

M = 386,11 Tm và H = 85,77 T

Xác định độ lệch tâm của hợp lực e = M/N = 0,307 m

Chiều dài l0 = 2 H = 12m

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e0 = l0/800 = 0,015

Ta thấy e > e0 do vậy mặt cắt III – III đợc tính nh cấu kiện chịu nén lệch tâm

N.e  m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1

với h0 = h- a = 420 - 5 = 415 (cm); b = 1300 cm

1300 150

.b R

N

u





e = 1,01  0,307 (cm) = 0,31(m)

 N.e = 1254,995  0,31 =389,13 (T.m)

= 115013006,43(420- 0,56,43) = 522585,87 Tm

 N.e = 389,13 < 522585,87 Tm ( Đạt yêu cầu )

m 0,8

N f

H







0,114 0,8

0,6

85,77 N

f

H











995 ,

y

e0



Trang 14

150 500 500 150



Ta có: m 0,8

0,85

0,015 y

e 0   0 , 0176   (Đạt yêu cầu)

9 Tính toán số cọc trong bệ

Tính số cọc cần thiết

Dùng cọc đờng kính  = 100 cm, thi công bằng phơng pháp khoan nhồi số cọc cần thiết đợc xác định theo công thức:

n = ,

6 ,

P



Trong đó:

P: Là tổng lực thẳng đứng lớn nhất P = 1254,995(T) P’: Sức chịu tải giới hạn của cọc

P’ = c R Fcọc Lấy: c = 1

R = 600(T/m2) Fcọc - Là diện tích mặt cắt ngang cọc Fcọc = 

4

1 14 , 3 4

2 2



D

= 0,785 (m2) > P’ = 1 600 0,785 = 471 (T)

n = ,

6 ,

P

 =

471 6 , 0

995 , 1254

= 4,4 cọc Chọn 6 cọc, các cọc đợc bố trí nh hình vẽ các cọc đợc bố trí thành 2 hàng 3 cột nh hình vẽ

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	389,5 KB