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... Mô men đối với mặt cắt đấy bệ trụ.. Tính toán tải trọng th
Trang 1200 160
60
90
ThiÕt kÕ m«n häc trô cÇu
1 C¸c sè liÖu tÝnh to¸n:
ChiÒu cao trô H=6m
Tớnh toỏn trụ cầu dầm giản đơn nhịp dài l= 27 m khæ cµu 4 + 2.1,0 m.MÆt c¾t ngang cã 4 dÇm , chiÒu cao dÇm h= 1,5m
T¶i träng thiÕt kÕ H30, XB80, ngêi 300kg/m2
KÝch thíc trôc chän nh h×nh vÏ: 700
350
- Mòi trô bª t«ng M300
- BÖ vµ cäc bª t«ng M 300
T¶i träng do träng lîng cña KCN dÇm vµ mÆt cÇu xe ch¹y, lan can, lÒ
ng-êi ®i lÊy tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n phÇn kÕt cÊu nhÞp
NhÞp ph¶i: ký hiÖu lµ nhÞp 1
NhÞp tr¸i: ký hiÖu lµ nhÞp 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 TÝnh to¸n c¸c t¶i träng t¸c dông lªn trô.
140
540
200
R70
100
Trang 230cm 30cm
5cm
2.1 Xác định vị trí tim các gối cầu lên trụ:
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:
Trang 31 1
0,65
26,4
) ( 41 , 42
1 , 1
) ( 55 , 38 1 14 , 7 4 , 5
T P
P
T P
tc TN
tt
TN
tc
TN
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
qtd
qtd
Trang 4) ( 4 , 50 97 , 62 8 , 0
R H
Momen do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng:
+ 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:
Trang 5) ( 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
2.5.3 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
Trang 6 T h tc 0 , 6 30 18T
6 , 20
12 ,
tt
Momen 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:
Trang 7- Diện tích chắn gió của lan can:
F1n = 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)
Trang 8Khi có xe W0 = 0,05T/m2
Wtc = 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
Trang 9Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
) ( 91 , 30
) ( 76 , 25
m T M
m T M
tt NCN
tc NCN
Mô 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:
Trang 101,4
5,1
y
x
y
x
- áp lực gió:
) ( 828 , 4
2 , 1
) ( 023 , 4 35 , 22 18 , 0
T W
W
T W
tc CN
tt CN
tc CN
- 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 :