TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3

Gồm 5 nhịp 33 m liên hợp với bản bê tông cốt thép, trụ đặc thân hẹp ,mố tường BTCT

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3

(Gồm 5 nhịp 33 m liên hợp với bản bê tông cốt thép, trụ đặc thân hẹp ,mố tườngBTCT)

5.1Tính khối lượng của kết cấu nhịp :(cho 1 nhịp 33 m)

5.11 Tính toán tải trọng bản thân dầm chủ và hệ liên kết nhịp 33m:

R

g b n K a

g

t o

mc t h

).

1 (

.)

l: Chiều dài nhịp tính toán ; l= 33m

R0 : cường độ tính toán của thép ; R0 = 19000(T/m2)

 :Trọng lượng thể tích của thép ;  = 7,85(T/m3)

 :hệ số xét đến trọng lượng của hệ liên kết các dầm chủ ;  = 0,11

a, b :các hệ số đặc trưng tùy loại kết cấu nhịp , ta có a = b =4,5

nh , nt :hệ số siêu tải của hoạt tải, tỉnh tải của mặt cầu và của các lớp mặt cầu

nh = 1,4 ; nt =1,2

Ko : tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải ô tô , người đi bộ kể cả hệ

số phân bố ngang hệ số làn xe và hệ số xung kích

15 1

5 , 37

Với  = 32.4 m :chiều dài đặt tải

k1/4 :tải trọng tương đương của một làn xe ôtô với đường ảnh hưởng tam giácđỉnh

ở 1/4 nhịp :

+với H30: k1/4  2 , 05 (T /m)

+với HK80: k1/4  4 , 85 (T/m)

o : hệ số làn xe; o = 0,9

ôtô ;ng :các hệ số phân bố ngang của ôtô và của người được xác định như sau :

-Xác đinh hệ số phân bố ngang :

Xuất phát từ giả thiết :do tỷ số B/L= 0,212<0,5 và có hệ liên kết ngang đặt cách nhau4,3m do đó độ lớn theo phương ngang cầu lớn Vì vậy ta tính hệ số phân bố ngangtheo phương pháp nén lệch tâm Ta tính hệ số phân bố ngang  cho dầm biên(dầm số0) và cho dầm kế biên (dầm số 1) để xét cho dầm bất lợi nhất

 Hệ số phân bố ngang :

Đối với dầm biên:

5 , 4 1 , 8  0,2

2

4 , 5 4

1 2

1

7 , 0 ) 8 , 1 4 , 5 ( 2

4 , 5 4

1 2

1

2 2

2 2

2 1 1

2 2

2 2

2 1 1

a

a n y

Đối với dầm kế biên:

5 , 4 1 , 8  0,1

2

8 , 1 4 , 5 4

1 2

1

7 , 0 8 , 1 4 , 5 2

8 , 1 4 , 5 4

1 2

1

2 2 2

1 1

2 2 2

1 1

a

ai a n y

Ta vẽ đường ảnh hưởng của dầm biên :

1,9 2,7



599 , 0 2

43 , 0 75 , 0

1 , 0 4 , 0 8 , 1 2

4 , 0 7 , 0 8 , 0 2

7 , 0 83 , 0

019 , 0 3 , 0 47 , 0 75 , 0

0 166 , 0 8 , 1 2

166 , 0 433 , 0 8 , 1 2

433 , 0 7 , 0 8 , 0 2

7 , 0 82 , 0

15

,

+Khối lượng bê tông bản mặt cầu : G = 47,28.2,5 = 118,22 (T)

-Thể tích lan can , tay vịn :

49 , 24 , 63 33 4

13 , 14 33 4

22 , 118

11 , 0 1 ( 2 , 1 85 , 7 19000

482 , 1 5 , 4 2 , 1 57 , 2 5 , 4 4 , 1

m T

I Tính toán khối lượng mố

bên trái sông

1 Khối lượng tường cánh: m3 V1= 2.[3,0.1,8 + 0,5 4,36 +1/2

(2,86 2,5)].0,3

6,69

3 Khối lượng Tường ngực m3 V3= 4.1,0 7,2 28,8

90

Bệ(25x20)cm

Thanh ngang

TD 10x10(cm)

Thanh đứng

TD 20x20(cm)

220cm

20

5 Khối lượng đá kê : m3 V5= 4.0,25.0,6.0,4 0,24

0,24

68,95

III Tính toán khối lượng mố

bên phải sông

1 Khối lượng tường cánh: m3 V1= 2.[3,0.1,8 + 0,5 5,36 +1/2

(3,86 2,5)].0,3

7,74

3 Khối lượng Tường ngực m3 V3= 4.1,0 7,2 28,8

5.13 Tính toán khối lượng trụ :

TT

LƯỢNG

GHI CHÚ

4 Khối lượng thân trụ m3 V4= (2,6.1,6 + 3,14.0,82 ).4,0 24,67

khối lượng toàn trụ m3 V= 16,2 + 0,84 + 37,44 + 24,67 79,15

4 Khối lượng thân trụ m3 V4= (2,6.1,6 + 3,14.0,82 ).6,3 38,86

khối lượng toàn trụ m3 V= 16,2 + 0,84 + 37,44 + 38,86 93,34

T Gtt = 1,1.233,35 = 256,685 256,685

5.2 Tải trọng tính toán ở cao trình đáy mố :

Tải trọng truyền xuống cao trình đáy mố gồm (mố phía phải và phía trái bờ sông):

- Tỉnh tải :Tải trọng bản thân mố, và tải trọng do kết cấu nhịp truyền xuống

- Hoạt tải :Tải trọng do đoàn xe tiêu chuẩn H30 , đoàn người q= 400kg/m2 hoặc hoạttải do xe đặc biệt HK80 truyền xuống

Gtt = G1 +

2

1

Gkcn+ Mố bên trái ( mố 1 )

Gtt = 189,6 +

2

1 298,46 = 338,83(T) + Mố bên phải ( mố 2)

Gtt = 217,47 +

2

1 298,46 = 366,7(T) + Tải trọng do đoàn xe tiêu chuẩn H30 và đoàn người truyền xuống :

Ktđ = 2,47(T/m)

-  : Diện tích đường ảnh hưởng ,có  = 16,2m2

- qn : Tải trọng đoàn người ; qn = 400kg/m2

 Tải trọng do đoàn xe tiêu chuẩn H30 và đoàn người truyền xuống mố là :

Vậy tải trọng do hoạt tải truyền xuống mố :

Ph = max { Pôtô ,PXB , Png } = Pôtô = 122,40 (T)

Vậy tải trọng tính toán ở cao trình đáy mố:

+ Mố bên trái sông ( mố1)

+ Mố bên phải sông (mố 2)

N = 366,7 +122,4 = 489,1 T

-Xác định sức chịu tải của cọc :

Dùng cọc BTCT kích thước 3535cm2 , L = 12m bê tông M300

+Sức chịu tải của cọc theo vật liệu :

1, 2: Hệ số kể đến điều kiện làm việc của đất nền ở mặt bên và mũicọc

u : Chu vi tiết diện ngang cọc : u = 4.0,35 = 1,4 m

F : Diện tích tiết diện ngang cọc : F = 0,35.0,35 = 0,1225 m2

i : Lực ma sát đơn vị quanh thân cọc

Ri : Cường độ đất nền tại mũi cọc

5.2.1,Tại mố 1 : Chiều dài của cọc là 12,0 m

- Tính Ri: Lo = 13 m => Tra bảng ta được Ri = 424 (T/m2)

Ap dụng công thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1.4 x 76,87 + 1x 0,1225 x 424] = 111,6 (T)

Ta thấy Pđn = 111,6 < Pvl = 197,75 T Do đó ta chọn Pđn = 111,6 T để tính cọccho mố 1

+ Số cọc cho mố :

n = 

ân P N

= 1,6.461111,,216 = 6,61cọc => chọn n = 8 cọc

- Tính Ri: Lo = 9.6 m => Tra bảng ta được Ri = 396 (T/m2)

Ap dụng công thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1.4 x 39,44 + 1x 0,1225 x 396] = 72,6 (T)

Ta thấy Pđn = 72,6 < Pvl = 197,75 T Do đó ta chọn Pđn = 72,6 T để tính cọc cho

mố 2

+ Số cọc cho mố :

n = 

ân P

N

= 1,6.48972,6,1 = 10,77 cọc => chọn n = 12 cọc

Sơ đồ bố trí cọc cho mố 2

-Tải trọng tính toán ở cao trình đáy trụ

+ Tải trọng do kết cấu nhịp truyền xuống trụ gồm:

Gkcn= .( )

2

1

+Tải trọng bản thân trụ số 1,2,3 : Gtt

tru= 217,66(T) + Tải trọng bản thân trụ số 4 : Gtt

tru= 256,685 (T)

+Tải trọng do hoạt tải truyền xuống trụ :

Đường ảnh hưởng áp lực tác dụng lên trụ được vẽ như hình vẽ ,ta có :

-Tải trọng do đoàn xe tiêu chuẩn H30 :

+

Đah Rg

( =64,8 (m)  tra bảng  Ktđ =2,39(T/m)

-Tải trọng do đồn người truyền xuống

PHK= 1,4.0,4.32,4= 127(T)

 Tải trọng hoạt tải truyền xuống trụ :

Ph = max{ Pơtơ , PHK80, Png } = Pơtơ =162,88(T)

Vậy Tải trọng tính tốn ở cao trình đáy trụ số :1,2,3

N = Gkcn +Gtrụ + Pơtơ+ng = 298,46 + 217,66 + 162,88 = 679 (T)

Tải trọng tính tốn ở cao trình đáy trụ số :4

N = Gkcn +Gtrụ + Pơtơ+ng = 298,46 + 256,68 + 162,88 = 718,02(T)

-Kiểm tra khả năng chịu tải của đất nền :

Ta chọn quy cách và cấu tạo cọc cho trụ như cho mố

Tính tốn tương tự như phân mố ta cĩ kết quả các trụ như sau :

5.2.3, Trụ 1

SẸT

CẠT HẢ T MIN

CẠT HẢ T TRUNG

- Tính Ri: Lo = 13,15 m => Tra bảng ta được Ri = 425,2 (T/m2)

Ap dụng cơng thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1,4 x 66,26 + 1x 0,1225 x 425,2]= 101,39 (T)

chọn Pđn = 101,39 T để tính cọc cho trụ 1

n = 

ân P

N

= 1,4.101679,3 = 9,38 cọc => chọn n = 10 cọc

5.2.4 Trụ 2

SẸT DAÌY 2,99 m

CẠT HẢT MIN DAÌY 4,4 m

CẠT HẢ T TRUNG DAÌY 7,23 m

Cát hạt trung 11 7,23 6,64 48

- Tính Ri: Lo = 12,79 m => Tra bảng ta được Ri = 422,32(T/m2)

Ap dụng cơng thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1,4 x 79,48 + 1x 0,1225 x 422,32]= 114,10 (T)

chọn Pđn = 114,10 T để tính cọc cho trụ 2

n = 

ân P

N

= 1,4.114679,1 = 8,33 cọc => chọn n = 10 cọc

5.2.5 Trụ 3

SẸT DAÌY 3,25

CẠT HẢ T MIN DAÌY 3,75 m

CẠT HẢ T TRUNG DAÌY 7,31 m

Z1 = 2,45 m Z2= 5,04 m

- Tính Ri: Lo = 13,15 m => Tra bảng ta được Ri = 425,2 (T/m2)

Ap dụng cơng thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1,4 x 75,65 + 1x 0,1225 x 425,2]= 110,59 (T)

chọn Pđn = 110,59 T để tính cọc cho trụ 2

n = 

ân P N

= 1,4.110679,59 = 8,596cọc => chọn n = 10 cọc

5.2.6 Trụ 4

SẸT DAÌY 2,3 m

CẠT HẢ T TRUNG DAÌY 6,23 m

- Tính Ri: Lo = 11,55 m => Tra bảng ta được Ri =412,4 (T/m2)

Ap dụng cơng thức trên ta tính được :

Pđn = 0,7x [1x1 x 1,4 x 50,71 + 1x 0,1225 x 412,4]= 85,09 (T)

chọn Pđn = 85,09 T để tính cọc cho trụ 4

n = 

ân P

N

= 1,2.71885,09,02 = 10,02cọc => chọn n = 10 cọc

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC CHO TRỤ SỐ 1 ,2 ,3,4

5.3 Tính toán kiểm tra kết cấu nhịp :

5.31.Hệ số phân bố ngang : đã xác định bằng phương pháp nén lệch tâm

769 , 0

5.32Xác định nội lực tại tiết diện giữa nhịp :

Đường ảnh hưởng tại tiết diện giữa nhịp :

- Khi tiết diện làm việc trong giai đoạn 1:

M I tt n1g I

Với g1 = gd + glk + gb

Trong đó :gd :Trọng lượng dầm chủ trên 1m dài

glk :Trọng lượng hệ liên kết trên 1m dài

gb :Trọng lượng bản bê tông cốt thép bản mặt cầu trên 1m dài

+ Nội lực do tỉnh tải giai đoạn 2 , H30 gây ra:

M IIoto tt n2g2  1 , 4 ( 1   ) 0 oto k tâ

Trong đó :

n2 :hệ số vượt tải ; n2 =1,1 hoặc n2 =1,5

g2 :tỉnh tải tiêu chuẩn giai đoạn hai gồm các lớp mặt cầu , lan can tay vịn

, 131 76 , 1 764 , 0 9 , 0 214 , 1 4 , 1 22 , 131

2

m T

k n g

5.33.Chọn tiết diện dầm chủ :

 Chiều cao dầm chủ xác định theo 3 điều kiện sau:

- Theo kinh nghiệm

h )l

25

1 15

R

M A

h 

Trong đó :

A: Hệ số  chọn A = 5,5

Mmax : Mô men lớn nhất : Mmax= 566,18(T.m)

Ru : Cường độ tính toán cuả thép làm dầm

Ru =2000(KG/cm2)

2000

56618000

5 ,

Xét điều kiện : 100 1 , 46 % 15 %

170

52 , 167 170

g n g n n

l Ru a h

h( 1  ) . . 

24

5

2 2 1 1 min

-a : Hệ số xét đến sự thay đổi của tiết diện dầm theo chiều dài nhịp , a =1,1

-Ru : Cường độ tính toán của thép làm dầm , Ru = 20000(T/m2)

-E : Mô đun đàn hồi của thép, E =2,1.107 (T/m2)

26 , 2 214 , 1 4 , 1 24

33 20000 1 , 1 5

-Chiều cao sườn dầm hs nhỏ hơn chiều cao dầm khoảng 5%

 hs = 1,7 -1,7.0,05 = 1,615m => ta chọn hs = 164,5(cm)

Bề dày sườn dầm :s = 164 , 5 1 , 03 ( )

5 , 12

1

5 , 12

645 , 1 014 , 0 12

7 , 1 18 ,

0188 , 0 01 , 2

bb  1,70/5 =0,34(m) ; bb  1,8/20 = 0,09(m)

+ Bề rộng bản biên không lớn hơn 30C = 42(cm)

+ Chiều dày bản biên không lớn hơn 30(mm) và không nhỏ 12(mm)

Trên cơ sở đó ta chọn :bề rộng bản biên trên bb =40(cm) , b = 2(cm), cho tiếp xúc vớibản bê tông , còn bản phía dưới gồm 2 bản rộng bb1 = 50 (cm), dày b = 2(cm), và bb2

= 40 (cm) , dày b = 1,5(cm),

Ta có diện tích các bản biên Fb = 160(cm2) > 100(cm2)

=>tiết diện bản biên đã chọn đạt yêu cầu

5.36.Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện :

- Đặc trưng hình học của tiết diện giai đoạn 1:

+ Diện tích tiết diện dầm :

23 , 35243

cm F

2 / 5 , 1 (

5 , 1 40 12

5 , 1 40 ) 2

5 , 164 4 , 1 12

4 , 1 5 , 164 )

1 5 , 164 2 5 , 1 (

2 40 12

3 2

3 2

3 2

- Đặc trưng hình học ở giai đoạn 2 :

Dùng bê tông mác 400 để làm bản mặt cầu

350000

10 1 ,

Diện tích bản quy đối :

) ( 5 , 587 ) 2

) 70 40 ( 15 15 180

15 (

15 40 ) 2

15 15 (

15 180 (

1,52

1,4

170

40

2,0

xo

x

Trục trung hòa của bản x3-x3 cách trục x2 -x2 1 đoạn :

18 , 82 ( )

5 , 587

2 3

12

15 40 )

5 , 192 (

15 180 15

180 12

23 , 146174

(Trong bài toán sơ bộ không xét đến từ biến của bê tông )

5.3.7 Kiểm tra tiết diện dầm :

Với tổ hợp tải trọng chính ứng với pháp tuyến do mô men gây ra tại tiết diện giữa nhịp

-.Ứng suất mép trên của bản do tĩnh tải giai đoạn 2 gây ra :(Gồm các lớp mặt cầu , lan

can tay vịn , đá vỉa )

44 , 3202994

10 ).

23 , 138 180 (

22 , 110 6

1

J

y M

t b

t II t

-Ứng suất mép ngoài bản do tỉnh tải giai đoạn 2 và hoạt tải gây ra :

44 , 3202994

10 23 , 138 ) 30 170 (

12 , 380 6

1

J

y M

t II t

) 23 , 138 82 , 18 170 (

10 12 , 380 6

1

b x II b

10 92 , 380 6

, 5101471

) 94 , 74 170 (

10 06 , 186

.

2

5 5

cm kg

y J

M y

J

tâ td

II t

23 , 138 10 22 , 380 6

, 5101471

94 , 74 10 06 , 186

J

M y

J

tâ td

II d

5.4 Tổng hợp khối lượng phương án 3

Bảng : khối lượng phương án 3: Cầu dầm thép liên hợp 5x33mCấu

kiện

Hạng mục công việc và

Vật liệu

Đ.Vịtính SốLượn

g

K.lượngĐơn vị

K.lượngToàn bộ

Ghichú

2222222

62,1276,2228.86,690,247,5

124,25412,4457,613,380,4815,12

84,6437,4416,228,210,844,470,126

338,56149,7664,8112,873,3617,870,504

m3

555

47,55,1547,28

237,625,74236,4

9,32,316,4311,55

34,6511,5534,6557,75

m3

m3

m3

55

222

5,650,678

1751384.1

28,263,34 6035026168.2

5.5 Tính toán khai toán phương án 3