Bài giảng Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu: Chương 4 - TS. Nguyễn Ngọc Tuyển

Bài giảng "Thiết kế và xây dựng mố trụ cầu - Chương 4: Tính toán mố trụ cầu" cung cấp cho người học các kiến thức phần "Tính mố cầu" bao gồm: Tải trọng và các tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố cầu, áp lực ngang do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên mố,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 2

• Các tải trọng tác dụng lên mố cầu

– Tải trọng từ kết cấu phần trên:

• Trọng lượng các bộ phận kết cấu phần trên: DC, DW

• Hoạt tải và lực xung kích: LL, IM

• Hoạt tải người đi: PL

• Lực hãm xe: BR

• Lực ma sát gối cầu: FR

• Thay đổi nhiệt độ: TU, TG

• Gió: WS, WL

• Lực ly tâm: CE

Trang 5

D G

– Theo điều 3.11.5.1, áp lực đất cơ bản được giả thiết là phân

bố tuyến tính và tỷ lệ với chiều sâu đất và lấy bằng:

Tổng áp lực ngang của đất phải được giả định tác dụng ở độ

cao 0.4H phía trên đáy móng, trong đó H là tổng chiều cao

Trang 6

Một số lưu ý:

– Giá trị 0.4H nêu trên đã được đổi thành H/3 kể từ AASHTO ấn

bản năm 2004;

– Hệ số áp lực ngang khcó thể lấy như sau:

cong hay dịch chuyển;

cong hay dịch chuyển đủ lớn để đạt tới điều kiện chủ động

tối thiểu (trường hợp đất đẩy tường);

• Lấy bằng áp lực đất bị động kpkhi tính áp lực đất chống lại

sự dịch chuyển của tường (trường hợp tường đẩy đất)

Áp lực đất (t.theo)

• Theo chú giải C3.11.5.2: nói chung đối với tường công xôn cao ≥

1500mm có đất đắp, các tính toán chuyển vị ngang ở đỉnh tường

do tổ hợp chuyển vị kết cấu của thân tường và góc xoay của

móng là đủ để phát sinh điều kiện áp lực chủ động.

=> có thể sử dụng áp lực đất chủ động: kh= kađối với các tường

– Bằng 5% chiều cao của mặt chịu áp lực đối với cát rời;

– Với cát chặt có thể thiên về an toàn lấy chuyển vị bằng 5%

chiều cao của mặt chịu áp lực.

Trang 7

135

• Với tường trọng lực hoặc tường chống trên nền đá hoặc

nền cọc => dùng hệ số áp lực đất tĩnh ko

• Tường công xôn có chiều cao H < 5m trên nền đá hoặc nền

cọc => dùng hệ số áp lực ngang = 0.5(ko+ ka)

• Tường công xôn có chiều cao H > 5m hoặc bất kỳ loại tường

nào trên móng nông => dùng hệ số áp lực đất chủ động ka

• Khi tường có xu hướng bị chuyển dịch thì phần đất phía bị

tường đẩy vào sẽ phát sinh áp lực đất bị động => dùng hệ

số áp lực đất bị động kpđối với phần đất bị tường đẩy

136

Hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ ko :

Trang 8

– Bảng tra hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ kocủa

một số loại đất điển hình:

OCR = 1 đất cố kết thường

Chú ý: Công thức 3.11.5.3‐2 trong quy trình 272‐05 in sai, ở đây sửa lại thành sin(θ – δ) .

Sửa chú giải “θ = góc nghiêng giữa mặt sau tường chịu áp lực với phương nằm ngang”;

δ = góc ma sát giữa đất và vật liệu làm tường (độ);

β = góc nghiêng giữa mặt phẳng đất đắp và phương nằm ngang (độ);

θ = góc nghiêng giữa mặt sau tường chịu áp lực với phương nằm ngang (độ);

φ‘f= góc nội ma sát hữu hiệu của đất đắp (độ).

Trang 9

– Hình 3.11.5.3‐1: Chú giải Coulomb về áp lực đất (minh họa các

thông số trong công thức 3.11.5.2):

Trang 10

• Đối với đất không dính, kpcó thể lấy từ biểu đồ ở Hình 3.11.5.4‐1

và 2 khi thích hợp. Khi đó, kpphụ thuộc vào φ, θ và δ;

• Đối với đất dính, áp lực đất bị động ppcó thể xác định theo công

Trang 11

• φ = góc nội ma sát của đất đắp;

• θ = góc giữa mặt phẳng tường chịu áp lực và phương nằm

ngang;

• δ = góc ma sát giữa đất và vật liệu làm tường;

• β = góc nghiêng giữa mặt phẳng đất đắp và phương nằm

ngang

Trang 12

– Áp lực ngang của nhiều loại đất

• Trường hợp đất sau mố có nhiều lớp với các đặc trưng cơ lý

khác nhau thì áp lực đất tính như sau:

– Áp lực ngang của đất trước mố:

• Đất ở phía trước mố cũng gây ra áp lực nằm ngang về phía

đường (chiều cao H)

• Trong tính toán có thể bỏ qua áp lực của mái đất đắp (để

thiên về an toàn), chỉ xét đến tác dụng của phần đất nằm

dưới mặt đất tự nhiên (phần có chiều cao H1)

Trang 13

• Nếu đất ngập nước hoặc có nước ngầm, áp lực đất được

tính với trọng lượng đơn vị của đất đã trừ đẩy nổi:

Trang 14

– Xác định hợp lực và điểm đặt hợp lực của áp lực đất tác dụng

lên mố:

• Lực đẩy ngang của đất bằng diện tích của biểu đồ áp lực

đất nhân với bề rộng của mố.

• Điểm đặt lực là trọng tâm của biểu đồ áp lực đất (tuy

nhiên, cần lưu ý rằng quy trình 22TCN‐272‐05 quy định

điểm đặt lực của biểu đồ áp lực dạng tam giác bằng 0.4H,

với H là chiều cao biểu đồ tam giác)

• Nếu mố có bề rộng thay đổi theo chiều cao?

=> Có thể chia biểu đồ áp lực đất ra thành các phần, chiều cao của mỗi

phần tương ứng với một đoạn thân mố có bề rộng không đổi. Sau đó,

lực đẩy ngang của đất cũng như điểm đặt lực tương ứng sẽ được xác

định cho riêng từng phần đó.

Trang 15

D G

– Theo điều 3.11.6.2, hoạt tải chất thêm phải được xét đến khi

tải trọng xe tác dụng trên mặt đất đắp trong phạm vi một đoạn

bằng chiều cao tường ở phía sau mặt tường

Sự tăng áp lực ngang do hoạt tải chất thêm được tính như sau:

trong đó:

• ∆p= áp lực đất ngang không đổi do tác dụng của hoạt tải chất

thêm phân bố đều (MPa);

Trang 16

D G

Trang 17

760 1200

Dùng để tính tường cánh

Trang 18

Phản lực nền

Ma sát

Trọng lượng đất đắp

Hoạt tải tương đương

Trọng lượng đất đắp

B

D G

Trang 19

159

Tính mố cầu (t.theo)

–Trọng lượng đất đắp

• Hợp lực của tải trọng là trọng lượng của đất đắp lấy bằng

tích số của “thể tích phần đất phía trên bệ mố” và “khối

lượng riêng của đất”.

• Điểm đặt của hợp lực nằm ở trọng tâm khối đất đắp

• Trường hợp có nhiều lớp đất khác nhau (khối lượng riêng

khác nhau) thì phải chia nhỏ khối đất theo các lớp

–Trọng lượng của mố

• Hợp lực của tải trọng là trọng lượng bản thân mố lấy bằng

tích số của “thể tích mố” và “khối lượng riêng của vật liệu

làm mố”.

• Điểm đặt của hợp lực nằm ở trọng tâm mố

160

• 4.1.4. Các tải trọng truyền từ kết cấu nhịp

– Hoạt tải trên kết cấu nhịp truyền xuống mố: (LL+IM)

Trang 20

Ví dụ: Cho kết cấu nhịp cầu dầm đơn giản.

‐ Chiều dài nhịp tính toán Ltt= 30m

‐ Bề rộng phần xe chạy B = 14.5m

‐ Hoạt tải tác dụng: HL93

Yêu cầu: Xác phản lực lớn nhất tại mố A do hoạt tải HL93 gây ra, theo TTGH

cường độ I với giả thiết hệ số điều chỉnh tải trọng η = 1.05.

L

Trang 22

(Tổng cộng) (Dầm chủ)

– Lực hãm (BR)

• Lực hãm được lấy bằng 25% tổng trọng lượng các trục của:

– Xe tải thiết kế hoặc Xe 2 trục thiết kế

• Các làn xe được giả thiết đi cùng một chiều

• Các lực hãm được coi là tác dụng theo phương dọc cầu cách phía

trên mặt đường 1.8m

• Các lực hãm phải được tính cho cả 2 chiều theo phương dọc cầu để

gây ra ứng lực lớn nhất.

• Phải áp dụng hệ số làn quy định trong Điều 3.6.1.1.2

• Chỉ có Xe tải thiết kế và Xe 2 trục thiết kế là được xét tính lực hãm

vì những xe khác đại diện bởi Tải trọng làn thiết kế được mong đợi

là hãm ngoài pha.

Trang 23

167

– Lực ly tâm (CE)

• Lực ly tâm được lấy bằng tích số của các Trọng lượng trục của:

Xe tải thiết kế hoặc Xe 2 trục thiết kế với hệ số C

v C

gR



168

• Phải áp dụng hệ số làn xe như quy định trong điều 3.6.1.1.2

• Tốc độ thiết kế đường ô tô không lấy nhỏ hơn trị số quy định

trong Tiêu chuẩn thiết kế đường bộ

• Tải trọng làn thiết kế được bỏ qua trong tính toán lực ly tâm vì cự

ly giữa các xe có tốc độ cao được coi là lớn dẫn đến mật độ xe

phía trước và sau xe tải thiết kế thấp.

– Sự thay đổi nhiệt độ (TU)

• Chú ý: Khi xét tác động của thay đổi nhiệt độ trong kết cấu

nhịp đến mố cầu cần phải xét tới loại gối và cấu tạo của gối

cầu (gối cố định, bán cố định, di động …???)

Trang 24

• Ví dụ, cho dầm có nhịp tính toán L = 32.2m sử dụng gối cao

su cốt bản thép một đầu cố định một đầu di động. Giả sử

nhiệt độ giảm so với thời điểm lắp dầm là ∆T = 15oC

 Hệ số giãn nở nhiệt của BT: α = 1.08×10 ‐5 / 1 o C

 Mô đun cắt: G = 1000 KPa

 Diện tích mặt bằng gối: Ab= 0.158 m 2

 Chiều cao gối: hrt= 0.078 m

Chiều dài dầm sẽ bị co ngắn lại một đoạn là ∆u

Lực gây biến dạng cắt trong gối di động chính là lực tác

dụng lên mố theo phương dọc cầu được tính như sau:

Gối cao su di động chịu biến dạng cắt khi dầm bị co ngắn do nhiệt độ giảm đều

6

10 0.158 0.00522

10600 10.6 0.078

b rt

Trang 25

171

Gối cao su trước khi biến dạng

Gối cao su sau khi biến dạng

do dầm bị co ngắn lại một đoạn bằng ∆u

Trang 26

• Trường hợp kết cấu nhịp sử dụng gối bán cố định ở hai đầu

(gối cao su cốt bản thép không cấu tạo chốt neo)

Khi đó mỗi gối chỉ chịu chuyển vị cưỡng bức là ½∆u. Giá trị

biến dạng cắt chỉ bằng một nửa so với biến dạng cắt của

trường hợp cấu tạo gối “di động – cố định”

=> lực ngang tại gối sẽ giảm đi một nửa: H = 5.3 kN

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	2,64 MB