Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ... Tính toán với áp lực thuỷ tĩnh: a... 12 , tc H Mô men theo phơng ngang cầu do phản lực gối của H30 đối với mặt cắt đỉnh móng... Momen do lực h
Trang 1200 160
60
90
Thiết kế môn học trụ cầu
1 Các số liệu tính toán:
Chiều cao trụ H=6m
Tính toán trụ cầu dầm giản đơn nhịp dài l= 27 m khổ càu 4 + 2.1,0 m.Mặt cắt ngang có 4 dầm , chiều cao dầm h= 1,5m
Tải trọng thiết kế H30, XB80, ngời 300kg/m2
Kích thớc trục chọn nh hình vẽ: 700
350
- Mũi trụ bê tông M300
- Bệ và cọc bê tông M 300
Tải trọng do trọng lợng của KCN dầm và mặt cầu xe chạy, lan can, lề
ng-ời đi lấy từ kết quả tính toán phần kết cấu nhịp
Nhịp phải: ký hiệu là nhịp 1
Nhịp trái: ký hiệu là nhịp 2
m T g
m T g
m T g
m T g
tt
TC
tt
TC
/ 828 , 11
/ 2688 , 10
/ 828 , 11 ) 037 , 1 92 , 1 (
4
/ 2688 , 10 ) 8282 , 0 739 , 1 ( 4
2
2
1
1
2 Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ.
2.1 Xác định vị trí tim các gối cầu lên trụ:
140
540
200
R70
100
Trang 230cm 30cm
5cm
l1, l2: khoảng cách từ tim trụ đến tim 2 gối
l1 = l2 = 26,4cm
2.2 Tính trọng lợng bản thân trụ:
- Đá kê gối: qdk = 4,8 (T)
- Xà mũi trụ: qm = 61,25 (T)
- Thân trụ: qth = 70,309 (T)
- Bệ trụ: qb = 154 (T)
Tổng cộng:
+ Đối với mặt cắt đỉnh bệ: qTC = 156,359 (T)
qtt = 1,1 qtc = 341,39 (T)
2.3 Tính toán với áp lực thuỷ tĩnh:
a Với mức nớc thấp nhất:
- áp lực thuỷ tĩnh tiêu chuẩn
TC
TN
P = F h1 n
với h1 = 0,73 (m)
F = (0,72.3,14 + 4.1,4) = 7,14m2
n = 1T/m2
) ( 73 , 5
1 , 1
) ( 21 , 5 73 , 0 14 , 7
T P
P
T P
tc TN
tt
TN
tc
TN
Tính với mức nớc cao nhất:
) ( 41 , 42
1 , 1
) ( 55 , 38 1 14 , 7 4 , 5
T P
P
T P
tc TN
tt
TN
tc
TN
Trang 31 1
0,65
26,4
2.4 Tính phản lực gối do tĩnh tải kết cấu nhịp:
- Phản lực gối do tĩnh tải tiêu chuẩn:
) ( 5 , 135 2
4 , 26 2688 , 10 2
.
) ( 5 , 135 2
4 , 26 2688 , 10 2
.
2 2
1 1
T l
g
R
T l
g
R
tc tc
tc tc
Phản lực gối do tĩnh tải tính toán:
) ( 68 , 147 2
4 , 26 1828 , 11 2
.
2 2
R
tc tt tt
2.5 Tính phản lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp:
2.5.1 Do hoạt tải H30
a 2 làn xe H30 trên cả 2 nhịp
Tra bảng tải trọng tơng đơng:
Với L = 53,45
= 0,5
qtd = 1,75
Phản lực gối do hoạt tải tiêu chuẩn:
) ( 18 , 84 9 , 0 2 45 , 53 1 2
1 75 , 1 2 1
R H td
Phản lực gối do hoạt tải H30 tính toán:
) ( 8 , 117 08 , 103 4 , 1 30
tc
H
b Hai làn xe H30 trên 1 nhịp (nhịp 2):
l = 26,4; = 0 qtd = 2,651 (T/m)
Phản lực gối cho nhịp 2:
) ( 97 , 62 9 , 0 2 2
1 4 , 26 651 , 2 2
R H td
) ( 15 , 88 97 , 62 4 , 1 30
tc
H
) ( 4 , 50 97 , 62 8 , 0
R H
Momen do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng:
qtd
q
td
Trang 4+ Tính cho tổ hợp chính:1
) ( 582 , 28 325 , 0 15 , 88
M H
c Do hoạt tải H30 1 làn xe xếp lệch trên 2 nhịp:
Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:
) ( 27 , 47 2
1 45 , 53 75 , 1
R H
Phản lực gối do tải tọng tính toán cho tổ hợp phụ:
) ( 141 , 52 27 , 47 12 , 1
12 ,
tc
H
Mô men (theo phơng ngang cầu) do phản lực gối của H30 đối với mặt cắt
đỉnh móng
) ( 99 , 165
12 , 1
) ( 92 , 8 4 1 775 , 2 141 , 2 5
30 30
30
m T M
M
m T M
H tc
H
tt
H
tc
2.5.2 Do bánh xe XB80
a Do XB80 đặt trên đỉnh trụ
Tra bảng tải trọng tơng đơng của XB80
l = 53,45; = 0,5 qtđ = 2,371 T/m
Phản lực gối do XB80 tiêu chuẩn và tính toán:
) ( 35 , 69
1 , 1
) ( 59 , 63 2
1 45 , 53 371 , 2
80 80
80
T R
R
T q
R
XB tc
XB
tt
td
XB
tc
b Do XB80 trên 1 nhịp:
l = 26,4; = 0; qtd = 4,69 T/m
Phản lực gối do XB80 trên 1 nhịp
) ( 576 , 68
1 , 1
) ( 978 , 61 2
1 4 , 26 69 , 4
80 80
80
T R
R
T R
XB tc
XB
tt
XB
tc
Momen do phản lực gối của XB80 trên 1 nhịp với mặt cắt đỉnh móng:
) ( 162 , 27
1 , 1
) ( 693 , 24
80 80
2 80 80
m T M
M
m T l
R M
XB tc
XB
tt
XB tc
XB
tc
Trang 52.5.3 Do ngời 300kg/m2
a Ngời trên 2 lề và trên cả 2 nhịp:
qtd = 0,3 1,0 = 0,3T/m
- Phản lực gối tiêu chuẩn: 2 29 , 45 ( )
2
1 45 , 53 3 ,
R ng
- Phản lực gối tính toán: R tt ng 1 , 4 R tc ng 41 , 23 (T)
b Hai đoàn ngời trên 1 nhịp:
) ( 33 , 16
12 , 1
) ( 33 , 16
4 , 1
) ( 58 , 14 2 2
1 4 , 26 3 , 0
T R
R
T R
R
T R
tc ng ttphu
ng
tc ng
ttchinh
ng
tc
ng
Mô men do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng:
) ( 307 , 5 325 , 0 33 , 16
) ( 334 , 6 325 , 0 412 , 20
2
2
m T l
R M
m T l
R M
p ng p
ng
c ng c
ng
c Một đoàn ngời trên 2 nhịp (xếp lệch tâm theo phơng ngang)
) ( 49 , 16
12 , 1
) ( 73 , 14 2
1 45 , 53 3 , 0
T R
R
T R
tc ng tt
ng
tc
ng
Mô men (theo phơng ngang cầu) đối với mặt cắt đỉnh móng
) ( 91 , 72
12 , 1
) ( 285 , 66 73 , 14 5 , 4
m T M
M
m T R
l
M
tc ng tt
ng
tc ng n tc
ng
2.6 Tính toán tải trọng theo phơng dọc cầu do lực hãm của H30
Với nhịp l > 25m, lực hãm T h tc 0 , 6P
Với P = 30T
T h tc 0 , 6 30 18T
6 , 20
12 ,
tt
Trang 6Momen do lực hãm đối với mặt cắt đỉnh bệ trụ:
) ( 20 , 126
12 , 1
) ( 68 , 112 26 , 6 18 1
m T M
M
m T h
T
M
tc h
tt
h
T
tc h
tc
h
Với hT1 là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đỉnh bệ
Mô men đối với mặt cắt đấy bệ trụ
) ( 521 , 166
) ( 68 , 148 26 , 8 18 2
m T M
m T h
T
M
tt
h
T
tc h
tc
h
hT2 là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đáy bệ
2.7 Tính toán tải trọng theo phơng ngang cầu do lực lắc ngang:
Cờng độ rải đều của tải trọng do H30 qn = 0,4T/m
Lực lắc ngang tiêu chuẩn tập trung tại cao độ mặt đờng xe chạy:
Etc = qn 12 , 96 ( )
2
4 , 29 4 , 26 4 , 0 2
)
T L
L tt tt t
Lực lắc ngang tính toán:
Ett = 1,12.Etc = 14,515*T)
Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ
) ( 66 , 114 9 , 7 515 , 14
) ( 38 , 102 9 , 7 96 , 12
m T M
m T h
E
M
tt
E
E tc tc
E
Với hE là khoảng cách từ mặt đờng xe chạy đến mặt cắt đỉnh bệ
Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đáy bệ:
) ( 698 , 143 9 , 9 515 , 14
) ( 304 , 128 9 , 9 96 , 12
m T M
m T M
tt
E
tc
E
2.8 Tính áp lực gió theo phơng cầu lên kết cấu nhịp và trụ cờng độ gắn: Khi có xe chạy trên cầu W = 50kg/m2
Khi không có xe chạy trên cầu W1 = 180kg/m2
a Tính với mực nớc thấp nhất:
- Diện tích chắn gió của lan can:
Trang 7F1n = 1 , 2 0 , 5 11 , 88 ( )
2
27 2
27
2 2
2
1 2
l
- Diện tích chắn gió của kết cấu nhịp:
2
25 , 1 27 2
25 , 1 27 2
2
2 2 2 1
l
- Diện tích chắn gió của thân trụ (phần trên mực nớc thấp nhất)
F3n = (1,5 2 + 1,4 3,77) 1 = 8,27 (m2)
Trong đó: l1, l2 là chiều dài nhịp1 và nhịp2
hLC là chiều cao lan can
hd1 , hd2 là chiều cao dầm nhịp 1 và dầm nhịp 2
K1, K2, K3 hệ số độ rỗng Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào kết cấu:
* Khi không xe:
) ( 490 , 1 18 , 0 27 , 8
) ( 91 , 8 18 , 0 5 , 49
) ( 138 , 2 18 , 0 88 , 11
0 3 3
0 2 2
0 1 1
T W
F W
T W
F W
T W
F W
n
tc n
n
tc n n
tc n
Tổng lực gió ngang:
) ( 045 , 15 2
, 1
490 , 1 91 , 8 238 , 2
3 2 1
T W
W
W W W W
tc MNTN
tt
MNTN
tc n
tc n
tc n
tc
MNTN
Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ:
+ Lan can: h01 = 8,5 (m)
+ Kết cấu nhịp h02 = 5,53 (m)
+ Thân trụ h03 = 3,365(m)
- Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ:
02 3 02 2 02
1 h W .h W .h W
M W tc tc n tc n tc n
= 2,138 8,5 + 8,91.5,53 + 1,490.3,365 = 72,459(T.m)
tt
W
M 1,2 tc
W
M = 117,042 (T.m) Khi có xe W0 = 0,05T/m2
Trang 8Wtc = 3,48 (T) Wtt = 4,17 (T)
Momen đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 99 , 32
) ( 5 , 27
m T M
m T M
tt
W
tc
W
Momen đối với mặt cắt đáy bệ
) ( 342 , 41
) ( 452 , 34
m T M
m T M
tt
W
tc
W
b Tính với mức nớc cao nhất:
- Diện tích chắn gió của trụ với mực nớc cao nhất:
F3NCN = (2.1,5 + 1,4.0,6).1 = 3,84 (m2)
Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ:
hCN = 6 (m)
Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào trụ:
) ( 691 , 0 84 , 3 18 ,
W NCN tc
Tổng lực gió ngang:
086 , 14
) ( 739 , 11 691 , 0 91 , 8 138 , 2
tt
NCN
tc
NCN
W
T W
Momen do lực ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 90 , 85
2 , 1
) ( 59 , 71 6 691 , 0 53 , 5 91 , 8 5 , 8 138 , 2
m T M
M
m T M
tc NCN
tc
NCN
tc
NCN
Momen đối với mặt cắt đáy bệ:
) ( 08 , 114 2
, 1
) ( 069 , 95 8 691 , 0 53 , 7 91 , 8 5 , 10 138 , 2
m T M
M
m T M
tc NCN
tt
NCN
tc
NCN
Khi có xe chạy trên cầu:
Tổng lực gió ngang:
) ( 913 , 3
) ( 261 , 3
T W
T W
tt NCN
tc NCN
Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 91 , 30
) ( 76 , 25
m T M
m T M
tt NCN
tc NCN
Trang 9Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
) ( 74 , 38
) ( 28 , 32
m T M
m T M
tt NCN
tc NCN
2.9 áp lực gió lên trụ theo phơng dọc cầu:
a Tính với MNTN (mức nớc thấp nhất):
FTN = [11.0,6 + 0,9
2
6 11
] + 3,77.5,4 = 34,60m2
- áp lực gió khi hoạt tải trên nhịp:
) ( 730 , 1 60 , 34 05 ,
- áp lực gió tiêu chuẩn khi không có hoạt tải trên nhịp
) ( 22 , 6 60 , 34 18 ,
- áp lực tính toán:
) ( 464 , 7
2 , 1
) ( 076 , 2
2 , 1
m T W
W
m T W
W
tc TN
tt TN
tc hTN tt
hTN
- Mô men của áp lực gió đối với mặt cắt đỉnh bệ:
+ Khi có hoạt tải:
) ( 21 , 11
2 , 1
) ( 342 , 9 4 , 5 73 , 1
m T M
M
m T M
tc WhTN
tt WhTN
tc WhTN
+ Khi không hoạt tải:
) ( 30 , 40
) ( 58 , 33
m T M
m T M
tt WTN
tc WTN
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
+ Khi có hoạt tải:
) ( 362 , 15
2 , 1
) ( 802 , 12 4 , 7 73 , 1
m T M
M
m T M
tc WhTN
tt WhTN
tc WhTN
+ Khi không hoạt tải:
) ( 33 , 44
) ( 37
m T M
m T M
tt WTN
tc WTN
b Tính với mực nớc cao nhất:
FCN = 14,25 + 1,5.5,4 = 22,35 m2
h1 = 4,50m h2 = 6,00m
Khi không có hoạt tải:
- áp lực gió:
) ( 828 , 4
2 , 1
) ( 023 , 4 35 , 22 18 , 0
T W
W
T W
tc CN
tt CN
tc CN
Trang 101,4
5,1
y
x
y
x
- Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 96 , 28
2
,
1
) ( 13 , 24 50 , 4 023
,
4
m T M
M
m T M
tc WCN
tt
WCN
tc
WCN
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
) ( 62 , 38
2 , 1
) ( 18 , 32 00 , 6 023 , 4
m T M
M
m T M
tc WCN
tt
WCN
tc
WCN
* Khi có hoạt tải:
- áp lực gió:
) ( 341 , 1
) ( 12 , 1 35 , 22 05 , 0
T W
T W
tt hCN
tc hCN
- Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 06 , 8
2 , 1
) ( 72 , 6
m T M
M
m T M
tc WCN
tt WCN
tc WCN
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
) ( 95 , 10
) ( 96 , 8
m T M
m T M
tt WCN
tc WCN
Các bảng tính của mặt cắt II - II
3 Tính toán tại mặt cắt II - II (mặt cắt đỉnh bệ)
3.1 Tính đặc trng hình học của mặt cắt:
- Diện tích mặt cắt: F = 4.1,4 7 , 14
4
4 , 1
- Mặt cắt quy đổi: a b = 5,1 1,4 = 7,14
- Momen quán tính đối với trục x - x và y - y
Jx = 3 1 , 1662 4
12
4 , 1 1 , 5
m
Jy = 3 15 , 476 4
12
4 , 1 1 , 5
m
- Momen kháng uốn:
1,4
Trang 11Wx = 1 , 666 3
7 ,
J x
2
1 ,
J y
Bán kính quán tính:
rx = 0 , 2333 ( )
14 , 7
666 , 1
m F
W x
14 , 7
069 ,
F
W y
3.2 Tính chiều cao tính toán, độ mảnh và độ lệch tâm ngẫu nhiên :
- Chiều cao tính toán: l0 = 2.H = 2.6,26 = 12,52 (m)
- Độ mảnh của của thân trụ:
x = 53 , 66
2333 , 0
52 , 12
x
r
l
y = 0 120,85,52 14,72
y r l
Độ lệch tâm ngẫu nhiên: ln = 0 , 0156 ( )
800
52 , 12 800
l
3.3 Duyệt mặt cắt theo các tổ hợp tải trọng
3.3.1 Duyệt mặt cắt theo tổ hợp tải trọng chính:
Tổ hợp tải trọng1: Ntt = 657,04 (T) Mtt = 0
Độ lệch tâm tính toán l0 = tt 0
tt N
M < ln = 0,0156
- Mặt cắt đợc duyệt theo điều kiện nén đúng tâm
- Tính hệ số triết giảm sức chịu lực:
04 , 657
55 , 185 04 , 657 74 , 0
39 , 555
7 , 0
N
N N m
dl
dl KP
- Khả năng chịu lực của mặt cắt :