Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Trịnh Viết Dũng)

Tải trọng tác dụng bao gồm : tải trọng bản thân, đất đắp trên lng tờng, áp lực đất do tĩnh tải và hoạt tải H30 hoặc XB80.. + Mặt cắt II–II cũng là mặt cắt có tiết diên chữ nhật có thể l

chơng Viii: thiết kế mố cầu Yêu cầu thiết kế

-Thiết kế mố chữ u bằng bê tong cốt thép ,mòng nông đặt trên nền thiên nhiên

+Chiều cao đá kê gối : 20 cm

+Kích thớc gối :hg=6cm,ag=31 cm(dọc),bg=46 cm(ngang)

b1: Kho¶ng c¸ch tim gèi b1= 200cm

- ChiÒu réng nhá nhÊt cña mò mè <theo ph¬ng däc cÇu >

AM=+a1+(a0/2)+(1520)cm+a2

: Khe hë ë ®Çu kÕt cÊu nhÞp víi têng tríc mè lÊy =5cm

-C¸c kÝch thíc c¬ b¶n

H×nh vÏ cÇu t¹o mè

II tính toán mố

Với mố cầu ta cần tính và bố trí cốt thép cho toàn bộ các bộ phận của mố

( bao gồm tờng đỉnh, tờng thân và tờng cánh )

Tuy nhiên để thiên về an toàn và giảm bớt khối lợng tính toán ta chỉ tiến

hành tính toán cốt thép cho các mặt cắt làm việc bất lợi và tiến hành bố trí

cốt thép từ lợng cốt thép đã tính đợc Sau khi bố trí cốt thép ta cần tiến hành

kiểm duyệt

Cụ thể các mặt cắt đó là I – I, II – II, III – III, và các mặt cắt thuộc t ờng

cánh nh hình vẽ

+ Mặt cắt I-I có tiết diện chữ nhật

Sơ đồ tính toán coi nh thanh một đầu ngàm, một đầu tự do

Tải trọng tác dụng bao gồm : tải trọng bản thân, đất đắp trên lng tờng, áp lực

đất do tĩnh tải và hoạt tải ( H30 hoặc XB80 )

Tại mặt cắt này tính duyệt theo kết cấu bê tông chịu uốn

+ Mặt cắt II–II cũng là mặt cắt có tiết diên chữ nhật có thể lấy chiều rộng

1 m để tính toán

Tải trọng tác dụng bao gồm:

Các tải trọng thẳng đứng: tuờng mố, mũ mố, phản lực tĩnh tải, hoạt tải trên

KCN, bản quá độ

Các tải trọng ngang: Lực hãm xe, áp lực ngang của đất của hoạt tải

Duyệt mặt cắt này theo kết cấu BTCT chịu nén lệch tâm ( vì lực nén khá

lớn )

+ Mặt cắt III – III là mặt cắt đáy bệ:

Tính toán mặt cắt này để phục vụ cho việc tính toán móng cọc bên dới

+ Mặt cắt tờng cánh:

Tờng cánh tính gần đúng bằng cách chia làm 3 khu vực

Khu vực I là bản ngàm trên 2 cạnh

Tính toán áp lực đất do tĩnh tải và hoạt tải sau đó chia

đều cho hai phơng, tính ra số cốt thép cho từng phơng

2 m

I

I

N = 2,5 0,9=2,25 T

1.2 Bản quá độ:

Bản quá độ đợc thiết kế có chiều dày 30cm; dài 4m; rộng 8,5m

Chiều dày lớp phủ trên bản quá dộ lấy trung bình là 30

2 Hoạt tải sau mố, trên bản quá độ:

Với chiều dài bản quá độ là: lb = 4 m, theo quy trình CHUH 2.05.030-84 củaLiên Xô cũ, thì phần hoạt tải tác dụng trên 1/2 bản trở về mố sẽ đợc truyềnxuống vai kê và không gây ra áp lực đất sau mố

Chiều dài đoạn hoạt tải không gây ra áp lực đất là: a = 2,0 (m)

Chiều dài đặt tải gây ra áp lực đất là: a’ = 2,0 (m)

Chỉ phần hoạt tải đặt sau 1/2 bản quá độ mới gây ra áp lực đất nếu phần nàynằm trên lăng thể trợt của vùng đất sau mố

Chiều dài của lăng thể trợt giả định:

l0 = H.tg(450-  / 2) = 5,0 tg( 45o - 35o / 2 ) = 2,6 (m) > a = 2,0 (m)

Do đó phần hoạt tải nằm trong đoạn b’ = 2,6 - 2,0 = 0,6 (m) kể từ sau 1/2bản quá độ về phía đờng sẽ gây ra áp lực đất đối với mố cầu

Với cầu khổ 7 + 2 1,5 với 2 làn xe: Ta xếp đợc 1 trục của 2 làn xe trên vùng

b’ = 0,6 m ( vì khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 trục = 1,6 m )

Với diện tích phân bố của tải trọng bánh xe (s x b’) đợc tính nh sau:

S = 2 1,9 + 1,1 + 0,6 = 5,5 (m)

Chiều rộng của diện tích phân bố tải trọng:

b = b1 + 2H

Trong đó:

b1: Chiều dài tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đờng , b1 =20 cm

H: Bề dày lớp phủ mặt đờng, trong trờng hợp này do có bản quá độ nên bề

dày này ta lấy trung bình 30 cm

P: Là toàn bộ tải trọng tác dụng lên diện tích ( S x b )

tc : Dung trọng đất tính toán tiêu chuẩn, gtc = 1,8 (T/

Phần hoạt tải nằm ngoài lăng thể trợt sẽ không đợc tính

Dùng sơ đồ tính số 5 - bảng 4-2 trang 111, Giáo trình Mố trụ - Trờng đại học

GTVT; với chiều dài đặt tải là b = 0,8 (m) Khi đó áp lực do hoạt tải sẽ đ ợc

P





) (

( tg

Cốt thép đợc tính với tiết diện là hình chữ nhật có b x h = 1 x 0,5 m

Mô men bất lợi nhất tác dụng lên 1 m chiều rộng

M o

h b u R

t

F  . . ,

Để tính tĩnh tải mố ta chia mố thành các khối có dạng hình học đơn giản, để

có thể dễ dàng tính trọng lợng của từng khối và cánh tay đòn đến một mặtcắt nào đó cần tính Chia thành các khối nh hình vẽ:

* Khối lợng riêng của bê tông:  = 2,5 (T/m3)

* Khối lợng riêng đất đắp sau mố:  = 1,8(T/m3)

* Khối lợng riêng bê tông lớp phủ:  = 2,2 (T/m3)

Lập bảng tính toán hợp lực đối với trọng tâm mặt cắt đáy móng ( II – II )

(Mômen mang dấu “- ” hớng ra sông )

30 cm với trọng lợng 2,2 (T/m3)

Phản lực do trọng lợng bản thân bản quá độ:

Rbqđ = 2,5 0,3 4 8 / 2 = 12 (T)

12

Với sơ đồ cha liên hợp  = 16,3 ( Để tính tĩnh tải I’ của bản Bê tông )

( Để tính tĩnh tải phần II và hoạt tải bất lợi trong 2 truờng hợp )

Khi xếp tải lên ĐAH

Ptc = 3,2  = 52.16(T)

Mtc = 0 (T.m)

2.4 Lực hãm do H30:

Với chiều dài đặt tải < 50m, lực hãm Hhãm= 0,9P > H = 0,9 30 = 27 (T)

Lực hãm đặt tại tim gối, với chiều cao gối: 20cm, chiều cao đá kê gối 30cm

Mômen tiêu chuẩn do lực hãm với đỉnh bệ:

Mlh = 27 4,2 = 113,4 (T.m)

2.5 Hoạt tải sau mố, trên bản quá độ:

Với chiều dài bản quá độ là: lb = 4 m, theo quy trình CHUH 2.05.030-84 của

Liên Xô cũ, thì phần hoạt tải tác dụng trên 1/2 bản trở về mố sẽ đợc truyền

xuống vai kê và không gây ra áp lực đất sau mố

Chiều dài đoạn hoạt tải không gây ra áp lực đất là: a = 2,0 (m)

Chiều dài đặt tải gây ra áp lực đất là: a’ = 2,0 (m)

Chỉ phần hoạt tải đặt sau 1/2 bản quá độ mới gây ra áp lực đất nếu phần này

nằm trên lăng thể trợt của vùng đất sau mố

Chiều dài của lăng thể trợt giả định:

l0 = H.tg(450-  / 2) = 5,0 tg( 450 - 350 / 2 ) = 3,12 (m) > a = 2,0 (m)

Do đó phần hoạt tải nằm trong đoạn b’ = 3,12 - 2,0 = 1,12 (m) kể từ sau 1/2

bản quá độ về phía đờng sẽ gây ra áp lực đất đối với mố cầu

hình vẽ:

Trờng hợp xếp xe H30:

Với cầu khổ 7 + 2 1,5 với 2 làn xe: Ta xếp đợc 1 trục của 2 làn xe trên vùng

b’ = 1,12 m ( vì khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 trục = 1,6 m )

Với diện tích phân bố của tải trọng bánh xe (s x b’) đợc tính nh sau:

H: Bề dày lớp phủ mặt đờng, trong trờng hợp này do có bản quá độ

nên bề dày này ta lấy trung bình 30 cm

P h







h

1

h2

P: Là toàn bộ tải trọng tác dụng lên diện tích ( S x b )

tc : Dung trọng đất tính toán tiêu chuẩn, gtc = 1,8 (T/m3)

Trong trờng hợp bài toán chỉ xếp đợc một trục xe trong một làn

> P = 2 12 = 24 (T)

Thay số ta đợc: h0 = 3,03 (m)

Phần hoạt tải nằm ngoài lăng thể trợt sẽ không đợc tính

Dùng sơ đồ tính số 5 - bảng 4-2 trang 111, Giáo trình Mố trụ - Trờng đại họcGTVT; với chiều dài đặt tải là b = 0,8 (m) Khi đó áp lực do hoạt tải sẽ đ ợctính theo công thức:

Khi đó chiều dầy đất tính toán đợc theo công thức

và

) (

) ).(

b S tc

P n

o

h

.

P n o h

,

'







với n - là hệ số tải trọng của hoạt tải.

Đối với tổ hợp chính (E12) thì hệ số tải trọng của hoat tải H30, n = 1,4  =

định Nên phản lực này bằng 1/2 tổng các trục đặt trên bản quá độ

Trên đoạn 0,5 lb = 2 m ta có thể đặt bất lợi đựoc 2 trục của 2 làn xe

Bất lợi trong trờng hợp xe XB80 nằm trên bản quá độ và một trục nằmtrên lăng thể trợt Phần bánh xe nằm trên bản quá độ sẽ gây ra phản lực vai

kê bất lợi về phía đờng đối với mố cầu Phần áp lực đất do trục xe nằm trênlăng thể trợt này có giá trị không đáng kể Hơn nữa để thiên về an toàn (cho

mố bất lợi về phía đờng) ta bỏ qua phần áp lực đất do 1 trục XB80 gây ratrong trờng hợp này Mà chỉ 4 trục nằm trên phần bản quá độ tác dụng lênvai kê

Để đơn giản tính toán phản lực vai kê do XB80 nằm trên bản quá độ tacoi bản quá độ kê trên hai gối với khẩu độ nhịp bằng chiều của lăng thể tr ợtgiả định Nên phản lực này bằng 1/2 tổng các trục đặt trên bản quá độ

=> P = 0,5 4 20 = 40 (T)

Mô men đối với mặt cắt II – II : M = 40 1 = 40 (T.m)

) ( , , , , ,

, )

W

M F

N k

T m

T W

1 2

3

5 6

Lập bảng tính toán hợp lực đối với trọng tâm mặt cắt đáy móng ( III – III )

(Mômen mang dấu “- ” hớng ra sông )

l

2,0

Mlh = 27 5,7 = 180,9 (T.m)

2.5 Hoạt tải sau mố, trên bản quá độ:

Với chiều dài bản quá độ là: lb = 4 m, theo quy trình CHUH 2.05.030-84 củaLiên Xô cũ, thì phần hoạt tải tác dụng trên 1/2 bản trở về mố sẽ đợc truyềnxuống vai kê và không gây ra áp lực đất sau mố

Chiều dài đoạn hoạt tải không gây ra áp lực đất là: a = 2,0 (m)

Chiều dài đặt tải gây ra áp lực đất là: a’ = 2,0 (m)

Chỉ phần hoạt tải đặt sau 1/2 bản quá độ mới gây ra áp lực

đất nếu phần này nằm trên lăng thể trợt của vùng đất

sau mố

Chiều dài của lăng thể trợt giả định:

l0 = H.tg(450-  / 2) = 5,0 tg( 450 - 350 / 2 ) = 3,12

(m) > a = 2,0 (m)

Do đó phần hoạt tải nằm trong đoạn

b’ = 3,12 - 2,0 = 1,12 (m) kể từ sau 1/2 bản quá độ về phía

đờng sẽ gây ra áp lực đất đối với mố cầu

hình vẽ:

Trờng hợp xếp xe H30:

Trong đó: b1: Chiều dài tiếp xúc giữa lốp xe và mặt đờng , b1 =20 cm

H: Bề dày lớp phủ mặt đờng, trong trờng hợp này do có bản quá độ nên bềdày này ta lấy trung bình 30 cm

b = 0,2 + 2 0,3 = 0,8 (m)

Ta quy đổi tải trọng bánh xe về lớp đất tơng đơng có bề dày đợc tính theocông thức sau:

trong đó: P: Là toàn bộ tải trọng tác dụng lên diện tích ( S x b )

tc : Dung trọng đất tính toán tiêu chuẩn, gtc = 1,8 (T/m3)Trong trờng hợp bài toán chỉ xếp đợc một trục xe trong một làn nên

P = 2 12 = 24 (T)

Thay số ta đợc: h0 = 3,03 (m)

Phần hoạt tải nằm ngoài lăng thể trợt sẽ không đợc tính

Dùng sơ đồ tính số 5 - bảng 4-2 trang 111, Giáo trình Mố trụ - Trờng đại họcGTVT; với chiều dài đặt tải là b = 0,8 (m) Khi đó áp lực do hoạt tải sẽ đ ợctính theo công thức:

P

.





) (

tg

A H

h b

và

Khi đó chiều dầy đất tính toán đợc theo công thức

với n - là hệ số tải trọng của hoạt tải

Đối với tổ hợp chính (E12) thì hệ số tải trọng của hoat tải H30,

định Nên phản lực này bằng 1/2 tổng các trục đặt trên bản quá độ

Trên đoạn 0,5 lb = 2 m ta có thể đặt bất lợi đựoc 2 trục của 2 làn xe

=> P = 0,5 4 24 = 48 (T)

Mô men đối với mặt cắt II – II : M = 48 ( - 0,5 ) = - 24 (T.m)

Trờng hợp xếp xe XB80:

Chỉ một xe chạy qua cầu, do đó trên lăng thể trợt đã tính toán xếp đợc một trục

xe 20T Nghĩa tổng cộng hoạt tải tác dụng lên lăng thể trợt nhỏ hơn trong trờng

b S tc

P n o

h

,

'

P n o

,

'

, )

hợp H30 Cho nên áp lực đất bất lợi trong trờng hợp H30 nằm trên lăng thể trợt, nên không cần tính cho XB80.

Bất lợi trong trờng hợp xe XB80 nằm trên bản quá độ và một trục nằmtrên lăng thể trợt Phần bánh xe nằm trên bản quá độ sẽ gây ra phản lực vai

kê bất lợi về phía đờng đối với mố cầu Phần áp lực đất do trục xe nằm trênlăng thể trợt này có giá trị không đáng kể Hơn nữa để thiên về an toàn (cho

mố bất lợi về phía đờng) ta bỏ qua phần áp lực đất do 1 trục XB80 gây ratrong trờng hợp này Mà chỉ 4 trục nằm trên phần bản quá độ tác dụng lênvai kê

Để đơn giản tính toán phản lực vai kê do XB80 nằm trên bản quá độ tacoi bản quá độ kê trên hai gối với khẩu độ nhịp bằng chiều của lăng thể tr ợtgiả định Nên phản lực này bằng 1/2 tổng các trục đặt trên bản quá độ

=> P = 0,5 4 20 = 40 (T)

Đối với mặt cắt đáy móng: M = 40 (- 0,5 ) = - 20 (T.m)

3 Tính duyệt mặt cắt đáy móng ( III - III ):

W

M F

N k



Riêng phần bê tông đã đủ khả năng chịu lực nên chỉ bố trí cốt thép cấu tạo.

T m

T W

T m

T W

,

H



R b =1250 (T/m 2 )- Cờng độ chịu nén giới hạn của bê tông

TT N