Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Đỗ Thành Hưng)

Nhi ệm vụ thiết kế: – Thiết kế trụ cầu cầu dầm giãn đơn trên đờng thẳng, đợc thiết kế theo quy trình 1979 của bộ giao thông vận tải ban hành.. Nội dung tính toán: 1.Hỡnh daùng vaứ kớch t

Trang 1

Thiết kế môn học

TRUẽ CAÀU

1 Nhi ệm vụ thiết kế:

– Thiết kế trụ cầu cầu dầm giãn đơn trên đờng thẳng, đợc thiết kế theo quy trình 1979 của bộ giao thông vận tải ban hành

– Truù caàu coự caỏu taùo daùng truù ủaởc thaõn heùp, bê toõng muừ truù coự soỏ hieọu M300.– Beõ toõng thaõn truù vaứ beọ coùc coự M250

– Coỏt theựp truù nhoựm AII

– Truù ủửụùc thi coõng theo phửụng phaựp ủoó taùi choó

– Tải trọng Đoàn xe H30, XB80, Ngời 300kg/cm2

– Chiều cao dầm 1,5m.Hệ số phân bố ngang ηH30=0.421; ηXB80=0.618; ηng=0.987 Không nớc ngầm, không thông thuyền, không động đất

Nội dung tính toán:

1.Hỡnh daùng vaứ kớch thửụực tru.ù

Trang 2

1 2.Xác định các tải trọng tác dụng lên trụ.

2.1.Trọng lượng bản thân trụ:

a Trọng lượng đá kê gối:

2

1 0,2 1,8 2,2 + 0,6 8 2).2,5 = 58,65 T

c Trọng lượng thân trụ:

P3=  2.3,14.0,9 .6,9.2)+(6,2.1,8.6,9)

1

2,5 = 236,38 T

d Trọng lượng bệ cọc:

i

Pi = 3,15 + 58,65 + 236,38 = 298,18 (T)

• Trọng lượng tính toán:

+ Với tổ hợp tải trọng chính: n = 1,1

f Trọng lượng tiêu chuẩn của trụ nằm trên mặt cắt II - II

Ptc

II = ∑

=

4 1

i

Pi = 3,15 + 58,65 + 236,38 + 162 = 460,18 (T)

• Trọng lượng tính toán:

Trang 3

+ Với tổ hợp tải trọng chính: n = 1,1

Ptt

II = 1,1 Ptc

II = 506,198 (T) + Với tổ hợp tải trọng phụ: n = 0,9

Ptt

II = 0,9 Ptc

II = 414,162 (T)+ Mô men của bản thân trụ đối với trọng tâm mặt cắt II-II: MII = 0

3.1 Phản lực gối do tĩnh tải kết cấu nhịp tác dụng lên trụ:

− Phản lực gối do tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II của kết cấu nhịp gây ra

− Tĩnh tải trên 1 m dài kết cấu nhịp:

4 Tính phản lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp:

Trang 4

l 65,45

5,0395,045,65

4,29

=

≈

=

=α

− Mô men do hoạt tải với các mặt cắt: MI = MII = 0

4.1.2 Hai làn xe H30 trên 1 nhịp:

− Phản lực gối do hoạt tải tính toán:

+ Với tổ hợp chính: n = 1,4

Rtt

tt = 1,4 Rtc

tt= 99,54 (T)+ Với tổ hợp phụ: n = 1,12

Rtt

tt = 1,12 Rtc

tt= 79,62 (T)(Hệ số tải trọng của tổ hợp phụ = 0,8 lần tổ hợp tải trọng chính = 0,8.1,4 = 1,12)

− Mô men do hoạt tải H30 trên 1 nhịp với trọng tâm mặt cắt I – I:

Trang 5

Ta có e = 0,325 m

Mtt

I = 0,325 99,53 = 32,35 (T.m) (Với tổ hợp chính)

Mtt

I = 0,325 79,62 = 25,88 (T.m) (Với tổ hợp phụ)

4.1.3 Hoạt tải H30 1 làn xe trên 2 nhịp xếp lệch tâm:

− Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:

7

- 0,5 - 1,9 +

2

9,1 = 2,05 m

4.2 Do hoạt tải người đi bộ trên kết cấu nhịp:

4.2.1 Do người trên 2 nhịp, 2 làn:

− Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:

Rtc

ng= 2 qtđ Ω = 2 0,3 2 30,05 = 40,2 (T)(qng

ng= 45,024 (T) Với tổ hợp phụ

− Mô men đối với trọng tâm các mặt cắt: MI = MII = 0

− Phản lực gối tiêu chuẩn:

Rtc

ng= 2 qtđ Ω = 2 0,3 2 14,7 = 19,44 (T)

Trang 6

− Phản lực gối tính toán:

− Mô men với các mặt cắt: e1= e2 = 0,325 m

MI = MII = 0,325 27,216 = 8,845 (T.m) Với tổ hợp chính

MI = MII = 0,325 21,773 = 7,076 (T.m) Với tổ hợp phụ

− Phản lực gối tiêu chuẩn:

− Mômen theo phương ngang cầu với các mặt cắt: I-I và II-II , eI= eII = 4,75m

ng = 4,75 10,886 = 51,708 (T.m) Với tổ hợp phụ

4.3 Do XB80 trên kết cấu nhịp:

4.3.1 Do XB80 trên kết cấu nhịp:

Trang 7

4.3.2 Do XB80 trên 2 nhịp lệch tâm:

MI = MII = 1,5 82,89 = 130,335 (T.m)

4.4 Tính toán tải trọng ngang theo phương dọc cầu do lực hãm của xe H30 trên 1 nhịp

− Với nhịp có: 25m < l < 50m lực hãm Ttc

h= 0,6PVậy Ttc

h = 0,6 30 = 18 (T)

Ttt

h= 1,12 18 = 20,16 (T)

(Tính với tải trọng phụ)

− Mô men do lực hãm đối với mặt cắt I -I (đáy móng)

4.5 Tính tải trọng ngang theo phương ngang cầu do lực lắc ngang của đoàn xe H30

− Cường độ rải đều của tải trọng ngang do H30:

qn = 0,4 T/m

Trang 8

− Lực lắc ngang tiêu chuẩn tập trung tại cao độ mặt đường xe chạy:

II-4.6 Áp lực gió theo phương ngang cầu lên kết cấu nhịp và trụ cầu:

Cường độ gió khi có xe chạy trên cầu lấy ϖ0 = 50 KG/m2= 0,05 T/m2

Khi không có xe chạy lấy ϖ0 = 180 KG/m2= 0,18 T/m2

4.7 Tính với mực nước thấp nhất:

− Diện tích chắn gió của lan can:

F1n=  + 

22

4,29

1,2 0,3 = 11,664 m2

− Diện tích chắn gió của kết cấu nhịp:

F2n=  + 2 

.2

Trang 9

hlc là chiều cao lan can

hđ1, hđ2 là chiều cao nhịp 1 và 2

bT là chiều rộng phần trụ cao hơn mực nước thấp nhất

k1, k2, k3 là hệ số độ võng lấy theo quy trình

− Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào kết cấu nhịp

Trang 10

4.8 Tính với mực nước cao nhất:

− Diện tích chắn gió của trụ ứng với mực nước cao nhất:

4.9 Tính áp lực gió lên trụ theo phương dọc cầu:

4.9.1 Tính với mực nước thấp nhất:

FTN = 11,6 0,5 +

2

86,

11 +

0,6 +8 6,9 +

2

1 9 2 = 75,88 m2

− Áp lực gió tiêu chuẩn khi có hoạt tải trên nhịp:

Trang 11

− Áp lực gió tiêu chuẩn khi có hoạt tải trên nhịp:

ϖtt

h TN = 1,2 3,794= 4,55 (T)

ϖtt

0 TN = 1,2 13,66= 16,39 (T)

− Mô men của áp lực gió với mặt cắt I - I:

+ Khi có hoạt tải:

− Mô men của áp lực gió với mặt cắt II - II:

4.9.2 Tính với mực nước cao nhất:

− Diện tích chắn gió:

FCN = 11,6 0,5 +

2

86,

Trang 12

− Mô men của áp lực gió với mặt cắt I - I:

− Mô men của áp lực gió với mặt cắt II - II:

4.10 Tính toán áp lực thuỷ tĩnh:

4.10.1 Tính với mực nước thấp nhất:

− Áp lực thuỷ tĩnh tiêu chuẩn:

P / c

TN= F2 h1 γn

Trong đó:

+ h1 là chiều cao phần trụ nằm dưới mặt nước thấp nhất = 0

+ F2 là diện tích tiết diện phần thân trụ nằm dưới mặt nước thấp nhất

+ γn là trọng lượng riêng của nước γn = 1 T/m3

P / c

TN= 0

− Áp lực thuỷ tĩnh tính toán Ptt

TN= 0

4.10.2 Tính với mực nước cao nhất:

Áp lực thuỷ tĩnh với mặt cắt I-I:

P / c

I

I − CN = (10,5 - 4,2) 8 6,3 1 = 317,52 (T)

Ptt = 1,1 P / c = 349,27 (T)

Trang 13

Lập các tổ hợp tải trọng mặt cắt I-I:

Tổ Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

- Tĩnh tải bản thân trụ (n=1,1) 460,18 0 506,198 0

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n=1,1) 466,72 0 543,348 0

- Hoạt tải H30(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 104,11 0 145,75 0

- Hoạt tải người(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 40,2 0 56,28 0

- Hoạt tải XB80 (n=1,1) 74,601 130,335 82,069 130,335

∑ 1001,501 130,335 1187,895 130,335 III. - Tĩnh tải bản thân trụ (n=1,1) 460,18 0 506,198 0

- Hoạt tải H30(2 làn trên 1 nhịp n=1,12) 71,1 23,11 79,62 25,58

- Lực gió dọc cầu (Tính với MNTN) 13,66 75,13 16,39 90,145

∑ 998 31,66 244,54 1129,166 36,55 280,03

Trang 14

Tổ Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

N (T) H (T) M(T.m) N (T) H (T) M(T.m) IV.

- Tĩnh tải bản thân trụ (n= 0,9) 460,18 0 414,162 0

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n= 0,9 466,72 0 420,048 0

- Hoạt tải người (1 nhịp 2 làn n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Lực gió dọc cầu (Tính với MNCN) 2,97 23,02 3,56 27,59

∑ 699,92 20,97 198,752 586,333 23,72 224,544

V. - Tĩnh tải bản thân trụ (n= 1,1) 460,18 0 506,198 0

- Tĩnh tải kết cấu nhịp (n= 1,1) 466,72 0 543,348 0

- Hoạt tải ôtô 2 nhịp 1 làn chạy lệch (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người (2 nhịp đi trên vỉa hè, n=1,12) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTTN) 16,17 128,32 19,4 153,98

∑ 994,46 16,17 293,062 1125,212 19,4 338,487

VI. - Tĩnh tải bản thân trụ (n= 0,9) 460,18 0 414,162 0

- Hoạt tải ôtô 2 nhịp 1 làn chạy lệch (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người đi bộ (1 bên lề trên 2 nhịp) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTCN) 13,15 120,53 15,78 144,64

∑ 676,94 13,15 185,272 560,606 15,78 329,147

Lập các tổ hợp tải trọng mặt cắt II –II (m/c đáy bệ trụ)

Trang 15

Tổ hợp Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

N (T) H (T) M(T.m) N (T) H (T) M(T.m)

- Hoạt tải H30(2 làn trên 2 nhịp n=1,4) 104,11 0 145,75 0

- Hoạt tải XB80 (lệch tâm trên 2 nhịp n=1,1) 74,601 130,335 82,069 130,335

∑ 879,70 130,335 1009,695 130,335

- Hoạt tải người (2 làn trên 1 nhịp, n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Lực gió dọc cầu khi không có hoạt tải (MNTN) 13,66 75,13 16,39 90,145

∑ 855,44 31,66 250,862 950,966 36,55 278,099 IV.

- Hoạt tải người (1 nhịp 2 làn n = 1,12) 19,44 6,318 21,773 7,07

- Lực gió dọc cầu (Tính với MNCN) 2,97 23,02 3,56 27,59

∑ 537,92 20,97 198,752 500,17 23,72 224,544

Trang 16

Tổ hợp Tải trọng Nội lực tiêu chuẩn Nội lực tính toán

- Hoạt tải H30 chạy lệch 1 làn 2 nhịp (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Hoạt tải người trên 2 nhịp 1 làn, n = 1,12) 9,72 46,17 10,886 51,708

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTTN) 16,17 128,32 19,4 153,98

- Hoạt tải H30 1 làn trên 2 nhịp (n=1,12) 57,84 118,572 64,78 132,799

- Lực gió ngang cầu (Tính với MTCN) 13,15 120,53 15,78 144,64

∑ 505,22 13,15 239,102 403,92 15,78 277,439

5 Tính duyệt các mặt cắt.

5.1 Đặc trưng hình học của mặt cắt

− Diện tích mặt cắt:

+ 2

2

1 2

9,0.14,

6 3

+ 0,035 3,14 0,94 + (

3

4 3,14 0,9 +

2

2,6)2

2

9,0.14,

F

= 8,1

7,13

= 7,61 (m)

− Mô men kháng uốn của mép ngoài thân trụ:

Trang 17

Wx =

9,0

8,95

5.2 Tính chiều cao tính toán về độ mảnh và độ lệch tâm ngẫu nhiên.

− Chiều cao tính toán:

4,16

= 0,0205 (m)

5.3 Duyệt mặt cắt I-I theo các tổ hợp tải trọng:

5.3.1 Duyệt mặt cắt theo tổ hợp tải trọng chính:

Trang 18

− Tính hệ số triết giảm tính chịu lực:

ϕ =

N

N N m

dl dl

kp

+

ϕ

Trong đó: N là lực nén dọc tính toán N = 1073,366 (T) tác dụng lâu dài gồm

tĩnh tải kết cấu nhịp và tĩnh tải trụ

Ndl = 327,998 + 543,348 = 871,346 (T)

Nk là lực dọc gây ra bởi tải trọng tác dụng tức thời (hoạt tải trên kết cấu nhịp)

Nk = 202,03 (T)

ϕkp là hệ số triết giảm sức chịu lực của tải trọng ngắn hạn

mdl là hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng lâu dài của tải trọng đối với bộ phận chịu nén

Tra bảng ứng với

03,202366

,1073.1

346,871

Vậy điều kiện về ổn định và cường độ thoả mãn.

5.3.2 Tính duyệt mặt cắt theo tổ hợp phụ dọc cầu:

− Tổ hợp tải trọng phụ dọc cầu III bất lợi hơn tổ hợp phụ dọc cầu IV

Trang 19

e0 =

N

M

= 950278,,966099 = 0,292 > en = 0,0205 (m)Vậy mặt cắt được tính duyệt theo cấu kiện chịu nén lệch tâm:

− Hệ số ảnh hưởng của lực tác dụng lâu dài tới độ lệch tâm tính toán:

121

1

λ

F R c

1350

7125,1

292,0

1350

10.50.739,9721

1

4

3 2

dl dl

03,202366

,1073.1

346,871

Trang 20

Vậy thoả mãn điều kiện về ổn định

• Duyệt mặt cắt theo điều kiện cấu kiện chịu nén lệch tâm:

y

e0

=

2/

0

h

e

= 1,71250,298/2= 0,348 < 0,45Cấu kiện chịu nén lệch tâm nhỏ

ϕ =

N

N N m

ab dl

)

21(

e F

10.739,972

(1 + 0,348) = 9,5711 (kg/cm2)

b

σ = 9,571 kg/cm2 < Rnp = 80 kg/cm2 (ĐẠT)

Vậy điều kiện cường độ thoả mãn

5.3.3 Tính duyệt mặt cắt I-I theo tổ hợp tải trọng phụ theo phương ngang cầu:

− Theo phương ngang cầu, mặt cắt thân trụ được quy đổi thành hình chữ nhật có b=1,8m và h = 7,61 m

− Tổ hợp tải trọng V bất lợi hơn có:

Trang 21

61,7

369,0

1350

10.37,9.346,8711

1

4

3 2

dl dl

e F

10.056,917

(1 + 2.07,,369161 ) = 7,34 (kg/cm2)

b

σ = 7,34 kg/cm2 < Rnp = 80 kg/cm2 (ĐẠT)

Vậy điều kiện cường độ thoả mãn.

5.4 Tính đá kê gối.

Đá kê gối được tính theo điều kiện chịu nén cục bộ:

N < θ Rnp Eem + ηk Ra Fb

Trong đó:

Trang 22

N là phản lực gối có xét đến hệ số vượt tải, hệ số phân bố ngang nhưng không tính hệ số xung kích.

N = Rtt

tai tinh + Rtt

tai hoat = 54,3 + 55,3 = 109,6 (T)

θ là hệ số tính đến ảnh hưởng của khối bê tông: (2 < θ < 3,5)

06,0 = 3,53 > 3,5 Vậy lấy θ = 3,5

ηk là hệ số khối lượng của cốt thép ngang:

ηk =

3 2 1

2 2 2 1 1

l l l

l f n l f

n1,f1, l1 lần lượt là số lượng, diện tích và chiều dài cốt thép trong 1 lưới:

ηk =

05,0.6,0.7,0

7,0.735,0.8.106,0.735,0.7

Vậy bố trí 2 lưới cốt thép trong đá kê gối là đạt

5.5 Tính toán mũ trụ.

Mũ trụ được tính theo dầm công xon

5.5.1 Chiều dài phần hẫng tính toán:

l = lk + ∆l

Trang 23

∆l là phần sâu ngàm quy ước ∆l =

3

1

R = 3

9,0 = 0,3 (m)

⇒ l = 1,8 + 0,3 = 2,1 m

5.5.2 Tính tải trọng tác động lên công xon:

− Tải trọng bản thân:

+ Diện tích mặt cắt tại đầu ngàm:

/ + Rt c

tai hoat

/ = 2 54,3 + (1,75 0,5135 + 0,3 2 1,22) 33,05 = 162,49 (T)

Ptt = 1,1 2 54,3 + 1,4 53,89 = 194,91 (T)

5.5.3 Tính nội lực tại mặt cắt ngàm:

− Mô men tại mặt cắt ngàm:

Mngàm/c = 5,5 0,3 0,15 + 2,2 1,8 1,2 +

2

1(5,5 - 2,2) 1,8.(

3

1 1,8 + 0,3) + 162,49 0,8

3

1 1,8 + 0,3) + 194,91 0,8

Qttngàm= 1,1 (5,5 0,3 +

21(5,5 + 2,2) 1,8+ 194,91 = 204,35 (T)

Trang 24

5.5.4 Tính toán bố trí cốt thép tại mặt cắt ngàm:

− Ta có công thức tính toán bố trí cốt thép theo cốt thép đơn:

0

h b R

M

5

)5100.(

220.140

10.39,163

− = 0,058

Tra bảng được α = 0,06

− Diện tích cốt thép chịu kéo cần thiết:

0

α

=

2400

95.220.140.06,0

= 73,15 (cm2)Chọn cốt thép φ22 có F1thanh = 3,801 cm2

(Bê tông có số hiệu 250 ÷ 400, µmin = 0,15%)

− Kiểm tra khả năng chịu lực của mặt cắt:

α =

0 u

t t

h.b.R

F.R

= 2400140.220.91,224.95 = 0,0748Tra bảng ⇒ A0 = 0,0775

Mmax = A0.Ru h2

0= 0,0775 140 220 952= 21542675 (kG.cm) = 215,427 (T.m)

Mmax = 215,427 (T.m) > M = 163,39 (T.m) ⇒ ĐẠT

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	2,83 MB