Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Nguyễn Văn Phương)

Hệ số vợt tải n = 1.10 Tải trọng bản thân mố Bảng 1 TT Hạng mục Diện tích Chiều Tay đòn Mytc Mytt... Hoạt tải trên bản quá độ đợc truyền trên diện tích Sxb và đợc thay thế bằng trọng lợn

Trang 1

thiết kế môn học Mố cầu

 Số liệu tính toán

- Chiều dài toàn cầu L= 24m

- Chiều cao mố H=4m

- Khổ cầu K= 7+2*1m

- Số dầm 5

- Tải trọng thiết kế H30, XB80, Ngời 300kG/cm2

- Chiều cao dầm h=1,5m

- Tiêu chuẩn thiết kế Qui trình 1979 của bộ giao thông vận tải ban hành

 Nội dung thiết kế:

- Lựa chọn cấu tạo mố

1.Tải trọng tác dụng lên mố tính đến mặt cắt đáy bệ (mặt cắt IV-IV)

1.1.Tải trọng bản thân mố Hệ số vợt tải n = 1.10

Tải trọng bản thân mố

Bảng 1

TT Hạng mục Diện

tích

Chiều

Tay đòn

Mytc Mytt

Trang 2

(m2) (m) (T) (T) (m) (Tm) (Tm)

Cộng tĩnh

tải mố

1.2.Tải trọng do đất đắp trong lòng mố.

Hệ số vợt tải của đất đắp : n = 1,2

Chiều cao đất đắp từ đáy bệ đến đỉnh đờng : H = 4,6 (m)

Tải trọng đất đắp trong lòng mố

Bảng 2

TT Hạng mục

Diện tích

Chiều

Tay đòn

MyTC MyTT

Cộng tĩnh tải

đất đắp

1.3.Phản lực gối do tải trọng bản thân kết cấu nhịp gây ra :

- áp lực tiêu chuẩn bản thân dầm tác dụng lên mố :

Ptc tt1 = 175/2 = 87,5 (T)

- áp lực tiêu chuẩn lan can, lớp phủ tác dụng lên mố :

Ptc tt2 = 61,460 (T)

- áp lực tiêu chuẩn tổng cộng do tĩnh tải tác dụng lên mố :

Ptc = Ptc

tt1+ Ptc

tt2 =148.96 (T)

- Mômen tiêu chuẩn do tĩnh tải gây ra đối với trọng tâm đáy bệ (dọc cầu) :

Mtcy = (cự ly từ tim gối đến tim bệ)x (áp lực tiêu chuẩn) = 0,75 x 148.96 = 111.72 (Tm)

- áp lực tính toán do kết cấu nhịp gây ra :

Hệ số vợt tải dầm bê tông : 1,1 và 0,9

Trang 3

Hệ số vợt tải bê tông nhựa : 1,5 và 0,9

Hệ số vợt tải lan can : 1,1 và 0,9

- Trị số áp lực tính toán:

Ptt = 70x1.1+72.3x1.5+6.6x1.1 = 192.71 (T)

- Mô men tính toán:

Mtt = 192.71x0.75 = 96.355 (T.m)

1.4.áp lực ngang đẩy ngang của đất khi có hoạt tải trên bản quá độ.

Chiều cao đất đắp tính từ đáy bệ đến đỉnh đờng H = 4,60 m

Mố có bản quá độ kích thớc 8mx4mx0.3m bằng BTCT Hoạt tải trên bản quá độ đợc truyền trên diện tích Sxb và đợc thay thế bằng trọng lợng của một khối đất tơng đơng có chiều cao là h0

Ta có: S = 8.0 (m)- Chiều rộng bản quá độ

Phần chiều dài bản quá độ tham gia truyền lực:

b = Lb/2 = 4.0/2 = 2.0 (m) Phần chiều dài bản quá độ tiếp giáp tờng trớc không tham gia truyền lực:

a = Lb – b = 4.0 – 2.0 = 2.0 (m) Chiều dài lăng thể trợt giả định:

L0 = H.tg(450 -

2



) = 4.6xtg(450 – 350/2) = 2.66 (m) (1)

Trong đó:

- Góc ma sát tiêu chuẩn của đất đắp  = 350

H- Chiều cao tờng tính toán ( gồm chiều cao tờng trớc và chiều dày bệ cọc)

H = 4.6 (m)

Vì a = 2 (m) < L0 = 2.660 (m) nên hoạt tải truyền xuống có một phần nằm trong phạm vi lăng thể trợt và gây ra áp lực cho mố

Nh vậy ta xác định đợc sơ đồ tính toán sẽ là sơ đồ 3 (Bảng 4.2- Giáo trình

Mố trụ cầu- ĐHGTVT)

Chiều cao lớp đất tơng đơng đợc tính theo công thức sau:

h0 =

tc b S

P



.

8 1 3 8

24

x

 Tính với =30 0 , n=1.2:

- Góc lăng thể trợt nguy hiểm:

tg =



tg A

tg tg

/ 1



Trong đó:

A =

) 2 (

2

0

h H H

h a

 = 4.6x(24x.36x02.556x0.566)

tg = tg300 = 0.58

Thay số ta đợc:

30 / 032 0 1

30 1

30

tg

tg tg



h = a/tg = 2/0.545 = 3.7 (m)

- Hệ số áp lực

Trang 4

’ = ( )







tg

=

) 30 6 28 (

545 0

0 0



- áp lực đẩy ngang của đất do tĩnh tải đất đắp:

E0 = 0.5n. H2.’.B = 265.15 (T)

e0 = H/3 = 1.54 (m)

- Mô men do áp lực đẩy ngang của tĩnh tải đất dắp:

ME0 = E0xe0 = 265.15x1.54 = 848.5 (T.m)

- áp lực đẩy ngang của đất do hoạt tải trên bản quá độ:

EB = n..h0.(H – h).’.B = 13.2 (T)

eB = (H – h)/2 = 2.05 (m)

- Mô men do áp lực đẩy ngang của đất do có hoạt tải trên bản quá độ:

MEB = EB.eB = 27.1 (T.m)

 Tính với =40 0 , n=0.9:

tg =



tg A

tg tg

/ 1





Trong đó:

A =

) 2 (

2

0

h H H

h a

 = 4.6x(24x.36x02.556x0.566)

tg = tg400 = 0.84

0 2 0

40 / 032 0 1

40 1

40

tg

tg tg



h = a/tg = 2/0.44 =4.55 (m)

Trang 5







tg

=

) 30 24 (

44 0

0 0



E0 = 0.5n. H2.’.B = 191.1 (T)

e0 = H/3 = 1.54 (m)

ME0 = E0xe0 = 191.1x1.54 = 611.5 (T.m)

EB = n..h0.(H – h).’.B = 6.4 (T)

eB = (H – h)/2 = 1.39 (m)

MEB = EB.eB = 8.9 (T.m)

1.5.áp lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp :

 XB80 trên kết cấu nhịp :

- Tải trọng tiêu chuẩn :

a = 0; l = 24 (m)  qtd = 4.78 (T/m);  = 16.5 (m2)

PtcHK -80

= 77.17 (T)

- Mômen tiêu chuẩn do XB80 trên kết cấu nhịp gây ra (Dọc cầu) :

Mtcy = (cự ly từ tim gối đến tim bệ) x (áp lực t/c do HK80 trên KCN) = 0.75x77,17 = 57.877 (Tm)

áp lực do XB80 trên kết cấu nhịp

Bảng 3

(T)

My (Tm)

 Do H30 và ngời trên kết cấunhịp (2 làn) :

Ta có a = 0; l = 24 (m) qH30

td = 2.44 (T/m);  = 16.5 (m2)

qn = 0.3 (T/m)

- Tải trọng tiêu chuẩn :

PH30

tc = 0.9x2x2.44x12 = 72.47 (T)

Png

tc = 2x0.3x1.0x12 = 14.85 (T)

- Mômen tiêu chuẩn do (2 làn H30 + 2 làn ngời) trên kết cấu nhịp gây ra (Dọc cầu) :

Mtcy

= (cự ly từ tim gối đến tim bệ) x (áp lực t/c do 2 làn H30 + 2làn ngời trên KCN) = 0,75x( 72.47 + 14.85 ) = 65.49 (Tm)

- Hệ số vợt tải của xe ôtô H30 và ngời là : 1,4 ; Hệ số làn ôtô : 0,9

Tổ hợp phụ : hệ số vợt tải = 0,8n = 0,8.1,4 = 1,12

Trang 6

áp lực do 2 làn H30 và ngời đi 2 bên trên kết cấu nhịp

Bảng 4

Hệ số vợt tải PH30(T) Pnguoi(T) PP

Dọc cầu

My(Tm)

1.6.Lực hãm xe :

Do l = 24 (m)  (20 – 50) m theo quy trình 1979 thì lực h m xe đãm xe đ ợc tính:

T = 0.6P = 0.6x30 = 18 (T) Lực h m xe đặt tại cao độ mặt đãm xe đ ờng xe chạy, Mô men do lực h m gây ra tạiãm xe đ

mặt cắt đáy bệ:

Mtcy = 18x4.6 = 172.8 (T.m) Trong tổ hợp phụ: n = 1.12

T = 1.12x18 = 20.16 (T)

Mtty = 20.16x4.6 = 193.54 (Tm)

1.7.Phản lực gối truyền xuống vai kê do hoạt tải trên bản quá độ.

- Sơ đồ đặt tải trên bản quá độ ( Hình vẽ)

- Tải trọng hai trục sau của xe H30 là 24 (T)

Ta có: RA = RB = 12 (T)

- Mô men do hoạt tải trên bản quá độ đối với trọng tâm bệ cọc:

Mtc = 12x(-0.45) = -5.4 (T.m)

Tổ hợp chính: n = 1.4

Rc = 1.4x12 = 16.8 (T)

Mc = 16.8x(-0.45) = -7.56 (T.m)

Tổ hợp phụ: n = 1.12

Rp = 1.12x12 = 13.44 (T)

Mp = 13.44x(-0.45) = -6.05 (T.m)

1.8.Phản lực gối truyền xuống vai kê do tĩnh tải bản quá độ.

Gồm có: Trọng lợng bản thân bản và lớp phủ trên bản dày trung bình 0.25m, dài 4m, rộng 8 m g = 2 (T/m3):

R = (1.1x0.3x4x8x2.5 + 1.5x0.25x4x8x2)/2 = 37.8 (T) Mô men do tĩnh tải bản quá độ đối với trọng tâm bệ cọc:

M = Rx(-0.45) = -17.01 (T.m)

* Tổ hợp tải trọng đến mặt cắt dới đáy bệ

Bảng 5

Lực thẳng đứng (T) Lực ngang

(T)

Mô men (Tm)

Tổ hợp chính

Trang 7

- Tĩnh tải bản quá độ 37.800 -17.010

- áp lực đất do hoạt tải = 30o

- áp lực đất tĩnh  = 30o

Tổ hợp chính

- áp lực đất tĩnh  = 30o

Tổ hợp phụ

- áp lực đất do hoạt tải= 30o

- áp lực đất tĩnh = 30o

Tổ hợp phụ

- áp lực đất tĩnh  = 40o

Trang 8

- Lực hãm của H30 -10.080 -193.536

2.tải trọng tính đến tiết diện chân tờng trớc (mặt cắt II-II)

2.1.Tải trọng bản thân tờng thân :

Hệ số vợt tải của bê tông n = 1.10

Tải trọng bản thân t ờng thân

Bảng 6

TT Hạng mục

Diện tích Chiều dài VTC VTT Tay đòn Mytc Mytt

Tĩnh tải

tờng thân

2.2.Tải trọng do đất đắp trong lòng mố :

Hệ số vợt tải của đất đắp : n = 1,2

Chiều cao đất đắp tính từ chân tờng thân đến đỉnh đờng H = 3,0 m

áp lực ngang tĩnh do đất đắp sau mố

Bảng 7

2.3.Phản lực gối do tải trọng bản thân kết cấu nhịp gây ra :

- áp lực tiêu chuẩn tổng cộng

Ptc = Ptc

tt1+ Ptc

tt2 =148.96 (T)

- Mômen tiêu chuẩn:

Mtcy = 0,75 x 148.96 = 111.72 (Tm)

- áp lực tính toán do kết cấu nhịp gây ra :

Ptt = 87.5x1.1+61.41x1.5+6.6x1.1 = 192.71 (T)

- Mô men tính toán:

Mtt = 192.71x0.75 = 96.355 (T.m)

2.4.áp lực ngang đẩy ngang của đất khi có hoạt tải trên bản quá độ.

Chiều cao đất đắp tính từ đáy bệ đến đỉnh đờng H = 3,0 m

Mố có bản quá độ kích thớc 8mx4mx0.3m bằng BTCT Hoạt tải trên bản quá độ đợc truyền trên diện tích Sxb và đợc thay thế bằng trọng lợng của một khối đất tơng đơng có chiều cao là h0

Ta có: S = 8.0 (m)- Chiều rộng bản quá độ

Trang 9

Phần chiều dài bản quá độ tham gia truyền lực:

b = Lb/2 = 4.0/2 = 2 (m) Phần chiều dài bản quá độ tiếp giáp tờng trớc không tham gia truyền lực:

a = Lb – b = 4.0 – 2.0 = 2.0 (m) Chiều dài lăng thể trợt giả định:

L0 = H.tg(450 -

2



) = 4.6xtg(450 – 350/2) = 2.66 (m) Vì a = 2 (m) < L0 = 2.66 (m) nên hoạt tải truyền xuống có một phần nằm trong phạm vi lăng thể trợt và gây ra áp lực cho mố

Nh vậy ta xác định đợc sơ đồ tính toán sẽ là sơ đồ 3 (Bảng 4.2- Giáo trình

Mố trụ cầu- ĐHGTVT)

Chiều cao lớp đất tơng đơng đợc tính theo công thức sau:

h0 =

tc b S

P



.

8 1 2 8

24

x

 Tính với =30 0 , n=1.2:

tg =



tg A

tg tg

/ 1





Trong đó:

A =

) 2 (

2

0

h H H

h a

 = 3.0x(23x.02x02.556x0.566)

tg = tg300 = 0.58

0 2 0

30 / 05 0 1

30 1

30

tg

tg tg



h = a/tg = 2/0.624 =3.22 (m)







tg

=

) 30 32 (

624 0

0 0



E0 = 0.5n. H2.’.B = 164.7 (T)

e0 = H/3 = 1.0 (m)

ME0 = E0xe0 = 164.7x1.0= 164.7 (T.m)

EB = n..h0.(H – h).’.B = 8.88 (T)

eB = (H – h)/2 = 1.4 (m)

MEB = EB.eB = 12.43 (T.m)

 Tính với =40 0 , n=0.9:

Trang 10

tg =



tg A

tg tg

/ 1





Trong đó:

A =

) 2 (

2

0

h H H

h a

 = 3.0x2(x32x20.x5560.566)

tg = tg400 = 0.84

0 2 0

40 / 05 0 1

40 1

40

tg

tg tg



h = a/tg = 2/0.43 =4.70 (m)







tg

=

) 30 2 23 (

43 0

0 0



E0 = 0.5n. H2.’.B = 81.06 (T)

e0 = H/3 = 1.0 (m)

ME0 = E0xe0 = 81.06x1.0 = 81.06 (T.m)

EB = n..h0.(H – h).’.B = 0.97 (T)

eB = (H – h)/2 = 0.3 (m)

MEB = EB.eB = 0.3 (T.m)

2.5.áp lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp :

 XB80 trên kết cấu nhịp :

áp lực do XB80 trên kết cấu nhịp

Bảng 12.8

 Do H30 và ngời trên kết cấunhịp (2 làn) :

áp lực do 2 làn H30 và ngời đi 2 bên trên kết cấu nhịp

Bảng 12.9

Hệ số vợt tải PH30(T) Pnguoi(T) PP

Dọc cầu

My(Tm)

Trang 11

2.6.Lực hãm xe :

Do l = 24 (m)  (20 – 50) m theo quy trình 1979 thì lực h m xe đãm xe đ ợc tính:

T = 0.6P = 0.6x30 = 18 (T) Lực h m xe đặt tại cao độ mặt đãm xe đ ờng xe chạy, Mô men do lực h m gây ra tạiãm xe đ

mặt cắt đáy bệ:

Mtcy = 18x4.6 = 172.8 (T.m) Trong tổ hợp phụ: n = 1.12

T = 1.12x18 = 20.16 (T)

Mtty = 20.16x4.6 = 193.54 (Tm)

2.7.Phản lực gối truyền xuống vai kê do hoạt tải trên bản quá độ.

- Sơ đồ đặt tải trên bản quá độ ( Hình vẽ)

- Tải trọng hai trục sau của xe H30 là 24 (T)

Ta có: RA = RB = 12 (T)

- Mô men do hoạt tải trên bản quá độ đối với trọng tâm bệ cọc:

Mtc = 12x(-0.45) = -5.4 (T.m)

Tổ hợp chính: n = 1.4

Rc = 1.4x12 = 16.8 (T)

Mc = 16.8x(-0.45) = -7.56 (T.m)

Tổ hợp phụ: n = 1.12

Rp = 1.12x12 = 13.44 (T)

Mp = 13.44x(-0.45) = -6.05 (T.m)

2.8.Phản lực gối truyền xuống vai kê do tĩnh tải bản quá độ.

Gồm có: Trọng lợng bản thân bản và lớp phủ trên bản dày trung bình 0.25m, dài 4m, rộng 8 m g = 2 (T/m3):

R = (1.1x0.3x4x8x2.5 + 1.5x0.25x4x8x2)/2 = 37.8 (T) Mô men do tĩnh tải bản quá độ đối với trọng tâm bệ cọc:

M = Rx(-0.45) = -17.01 (T.m)

*tổng hợp nội lực tính toán đến mặt cắt II-II

Bảng 12.10

(T) Lực ngang (T) Mô men (Tm)

- áp lực đất do hoạt tải = 30o 8.969 12.613

Trang 12

- áp lực đất tĩnh  = 30o 165.767 419.944

- áp lực đất tĩnh  = 30o 165.767 419.944

III - H30 trên nhịp ; n = 1.12 81.164 60.873

- Hoạt tải trên bản quá

- áp lực đất do hoạt tải= 30o 8.969 12.613

- áp lực đất tĩnh = 30o 165.767 419.944

IV - H30 trên nhịp ; n = 1.12 81.164 60.873

- Ngời trên nhịp ; n = 1.12 16.632 12.474

3.Duyệt mặt cắt chân tờng thân :

3.1.Duyệt cờng độ.

Ta thấy bt < 0.5 bk nên tính duyệt mặt cắt II-II theo mặt cắt hình chữ nhật Sau khi so sánh và lựa chọn sẽ lấy tổ hợp 3 để tính toán

Ntt = 785.58 (T)

Mtt = 1127.44 (T.m)

Trang 13

Bố trí 5 thanh 22 trên 1m dài tờng thân : Chân tờng thân là kết cấu chịu nén lệch tâm : Vậy tính duyệt về cờng độ theo điều kiện :

Mtt < m2 Ru b xn (ho - 0,5 xn) + Rac F'a (ho - a')=Mcp (12.3)

Trong đó :

xn- Chiều cao vùng chịu nén xn = N/(b.Ru)

Ru- Cờng độ chịu nén khi uốn của bê tông M300 Ru = 140 (KG/cm2)

b - Chiều rộng mặt cắt b = 186 (cm)

ho - Cự ly từ tim diện tích thép đến mép chịu nén lớn nhất h0 = 165 (cm)

Rac - Cờng độ thép CT3 Rac = 2400 (KG/cm2)

Fa - Diện tích thép Fa = 227.93 (cm2)

a' - Cự ly từ tim thép đến mép chịu kéo lớn nhất a’ = 5.0 (cm)

m2 - Hệ số điều kiện làm việc m2 = 1.0

xn = 785.58/(14001.86) = 0.3 (m) > 2a' = 10 (cm)

Mcp = 1x1400x1.86x0.3x(1.65-0.5x0.3)+24000x0.02279x(1.65-0.05)

Mcp = 2046.94 (T.m) > Mtt = 1127.44 (T.m)

Vậy đạt yêu cầu về cờng độ

3.2.Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba về độ mở rộng vết nứt

 Tổ hợp chủ :

Điều kiện kiểm toán về độ mở rộng vết nứt:

at = 3 2 r <  = 0,02(cm)

a

E 



(12.4)

Trong đó:

 - Bề rộng tối đa các vết nứt = 0,02 (cm)

at - Độ mở rộng vết nứt của cấu kiện

a - ứng suất trong cốt thép dọc chịu lực kéo

2 - hệ số phụ thuộc vào mác bê tông 2 = 0,5 (mác 300)

Rr - Bán kính ảnh hởng của cốt thép xác định nh sau :

Rr = Fr/(.(n1d1 + n2d2+ +nndn) với

Fr - Diện tích vùng ảnh hởng giới hạn bởi chu vi ngoài của tiết diện và bán kính ảnh hởng r = 6d (d : đờng kính cốt thép) Fr = 15840 (cm2)

- Hệ số tính đến hệ số cốt thành các bó thanh = 0,75

n1 - Số lợng thanh cốt thép trong tiết diện có đờng kính d1

Vậy: Rr = 133,333

Sau khi so sánh lựa chọn sẽ lấy tổ hợp chủ 1 để tính toán

NTC = 761.070(T)

MTC = 933.23 (T.m)

Đặc trng hình học của mặt cắt:

F = 20,4 (m2)

J = 4,913 (m4)

y = 80 (cm) = 0,80 (m)

a = 196,66 (T/m2) = 19,666 (KG/cm2)

Thay số:

) ( 00017 , 0 333 , 133 5 , 0 666 , 19

Trang 14

Đạt yêu cầu vết nứt với tổ hợp chủ.

 Tổ hợp phụ:

Sau khi so sánh và lựa chọn sẽ lấy tổ hợp phụ 3 để tính toán

Ntc = 622.100 (T)

Mtc = 987,973 (T.m)

a = 21,34 (KG/cm2)

at = 0,000177 (cm) < 0,02 (cm)

Vậy đạt yêu cầu về độ mở rộng vết nứt với tổ hợp phụ

4.tính toán tải trọng tác dụng lên tờng cánh mố (tính đến mặt cắt III-III)

Tờng cánh đợc tính với một tổ hợp tải trọng gồm có áp lực thẳng đứng do trọng lợng bản thân tờng cánh, áp lực ngang do hoạt tải (H30 hoặc XB80) trên lăng thể trợt

4.1.Trọng lợng bản thân tờng cánh : n = 1,1

Tải trọng bản thân t ờng cánh

Bảng 11

4.2.áp lực ngang do hoạt tải trên làng thể trợt

Chiều cao đất đắp tính từ chân tờng cánh đến đỉnh đờng H = 3,60 m

Chiều dài chất tải lớn nhất trên phần đất đắp :

L0max = H tg(450 -

2

tt

 ) = 3,6.tg(450 - 30

2

0

) = 4,388 m Vậy có thể xếp đợc 2 cặp bánh xe H30 và 1 cặp bánh xe XB80

 Đối với H-30 :

Diện phân bố tải của 2 bánh kề liền 1 xe H30 là :

S = 1,6 + 0,2 + 2x0,14 = 2,08 m

b = 2x0,14 + 0,6 = 0,88 m

b : là kích thớc diện phân bố tải theo phơng ngang cầu

S : kích thớc diện phân bố tải theo phơng dọc cầu

Góc của lăng thể trợt : 

0,545 60

, 3

14 , 4

= d 2.b a







H

Gọi ho là chiều cao tính đổi tải trọng bánh xe thành lớp đất tơng đơng

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	496 KB
File đính kèm	file cad.rar (115 KB)