Mố trụ cầu

3590 500 2400 1250 800 800 1000 1500 200 2000 2000 2000 500 3000 b.Tính tốn khối lượng mố cầu 2000 1000 2500 1000 2500 - 2900 - 750 - 10000 1500 - Xác định kích thước tính tốn khối lượng mố, trụ cầu a.Xác định kích thước mố cầu Chọn mố chử U cải tiến làm mố cầu Ta thấy diện tích đắp hai đầu cầu tương đối nên chọn kích thước hai mố giống Kích thước mố chọn sau: Chọn gối cầu cao su thép có: hg = (5÷12) cm, chọn hg = 10 cm Chiều cao đá tảng: hđt ≥ 15 cm, chọn hđt = 20 cm => Chiều cao h = hđt + hg = 10 + 20 = 30 cm => Chiều cao tường đỉnh : htđ =ts+ hd + hđt + hg = 20 + 190 + 20 + 10 = 240 cm Chiều dài dầm chủ L = 38 m nên chọn b0 = 1,0 m Bm = (30 ÷ 50) + b0 + (10 ÷ 15) = (30 ÷ 50) + 100 + (10 ÷ 15) = 140 ÷ 165 (cm), chọn Bm = 150 (cm) => Bbm = Bm + b1 + b2 Với ▪ b1 ≥ 0,5 (m), chọn b1 = 0,5 (m) ▪ b2 ≥ (1,5 ÷ 2)b1 = (0,75 ÷ 1,0) m, chọn b2 = 1,0 (m) => Bbm = 150 + 50 + 100 = 300 (cm) Chọn hbm = 1,5 m Chọn ađt = 80 cm S -là khoảng cách hai dầm chủ, S=200 (cm) Nd: số dầm chủ => Am=(Nd-1)S+2Sk =4×2,0+2×1,0=10m => Abm = Am + × 0,5 = 10 + = 11 (m) 11000 500 - Tính tốn thể tích mố: • Thể tích phận mố bằng: Vi = Fi x li x n (m3) • Trọng lượng phận bằng: Gi = Vi x 2,5 x 9,81 (KN) - Trong đó: Fi , li , n : diện tích tiết diện ngang, chiều dài hay chiều dày, số lượng phận mố cầu Kết tính tốn lập thành bảng sau: Diện Số li Thể tích Trọng lượng tích lượng Bộ phận m2 m m3 (kN) Tường đỉnh 1.2 10 12.00 294.30 Đá tảng 0.64 0.2 0.64 15.70 Tường trước 3.75 10 37.50 919.69 Bệ mố 4.5 11 49.50 1213.99 Tường cánh 11.89 0,5 11.89 291.60 Bản giảm tải + khối kê 1.32 3 11.88 291.36 Tổng cộng 123.41 3026.63 - Gbtm Trọng lượng tồn bêtơng mố cầu là: =3026.63 (kN) Dự tính trọng lượng cốt thép mố 0,09 (T/m3), trọng lượng thép mố là: Gtm = Vm × 0,09×9,81 = 123.41×0.09×9.81 = 108.959 (kN) - Vậy trọng lượng toàn mố là: G Am Gbtm Gtm = + = 3026.63 +108.959 = 3135.589(kN) c.Tính toán khối lượng trụ cầu - Trụ T1, T2, T3, T4, T5 có chiều cao khác nhau, cịn kích thước khác • Trụ T1 có H=3,8m • Trụ T2 có H=7.2m • Trụ T3,T4 có H=6,0m 1800 200 800 900 600 1500 1400 2500 5000 H 1600 1000 1500 500 6000 3600 R8 3400 d Tính tốn khối lượng trụ cầu - Trọng lượng trụ cầu (phần bêtông) bao gồm: trọng lượng mũ trụ, trọng lượng thân trụ, trọng lượng bệ trụ, trọng lượng đá tảng, đá kê gối  Tính tốn trọng lượng trụ T1 H=3,8m - Trọng lượng mũ trụ: GTm1 = (0,5 × ( 0, + 1,5 ) × 2,5 × + ×1,5) ×1,8 × 2, × 9,81 = 562,849 - Trọng lượng thân trụ: (kN) GTt =  3,8 × ( 3, ×1, + 3,14 × 0,82 ) × 2,5 × 9,81 = 694, 265 (kN) G =  3, ×1,5 × × 2,5 × 9,81 = 794, 61 - Trọng lượng bệ trụ: b T1 (kN) GTdt1  = 0,8 × 0,8 × 0, × × 2,5 × 9,81 = 15, 696 Trọng lượng đá tảng: (kN) Dự tính trọng lượng cốt thép trụ 0,09 (T/m ), trọng lượng cốt thép trụ GTth1 = ( 562,849 + 694, 265 + 794, 61 + 15, 696 ) × là: 0, 09 = 74, 427 2,5 (kN)  Do trọng lượng trụ cầu T1 : GT = GTm1 + GTt + GTb1 + GTdt1 + GTth1 = 562,849 + 694, 265 + 794, 61 + 15, 696 + 74, 427 = 2141,847 ( kN )  Tính tốn trọng lượng trụ T2: H=7,2m - Trọng lượng mũ trụ: GTm2 = (0,5 × ( 0, + 1,5 ) × 2,5 × + ×1,5) ×1,8 × 2,5 × 9,81 = 562,849 (kN) t T2 G - Trọng lượng thân trụ: Trọng lượng bệ trụ: =  7, × ( 3, ×1, + 3,14 × 0,8 ) × 2,5 × 9,81 = 1315, 45 GTb =  3, ×1,5 × × 2,5 × 9,81 = 794, 61 (kN) (kN) G  = 0,8 × 0,8 × 0, × × 2,5 × 9,81 = 15, 696 - dt T2 Trọng lượng đá tảng: (kN) Dự tính trọng lượng cốt thép trụ 0,09 (T/m ), trọng lượng cốt thép GTth2 = ( 562,849 + 1315, 45 + 794, 61 + 15, 696 ) × 0, 09 = 96, 79 2,5 trụ là:  Do trọng lượng trụ cầu T2 : (kN) GT = GTm2 + GTt + GTb + GTdt2 + GTth2 = 562,849 + 1315, 45 + 794, 61 + 15, 696 + 96, 79 = 2785, 395 ( kN )  Tính tốn trọng lượng trụ T3, H=6m - Trọng lượng mũ trụ: GTm2 = (0,5 × ( 0, + 1,5 ) × 2,5 × + ×1,5) ×1,8 × 2,5 × 9,81 = 562,849 (kN) - Trọng lượng thân trụ: b T2 G - Trọng lượng bệ trụ: GTt =  6 × ( 3, ×1, + 3,14 × 0,82 ) × 2,5 × 9,81 = 1096, 208 (kN) =  3, ×1,5 × × 2,5 × 9,81 = 794, 61 (kN) G  = 0,8 × 0,8 × 0, × × 2,5 × 9,81 = 15, 696 - dt T2 Trọng lượng đá tảng: (kN) Dự tính trọng lượng cốt thép trụ 0,09 (T/m ), trọng lượng cốt thép GTth2 = ( 562,849 + 1096, 208 + 794, 61 + 15, 696 ) × trụ là:  Do trọng lượng trụ cầu T3 : 0, 09 = 88,897 2,5 (kN) GT = GTm3 + GTt + GTb + GTdt3 + GTth3 = 562,849 + 1096, 208 + 794, 61 + 15, 696 + 88,897 = 2558, 26 ( kN ) 5.Xác định số lượng cọc bệ móng mố trụ cầu - Số lượng cọc xác định theo cơng thức sau: Trong đó: • n – số lng cc ã ì Pi cd n= Ptkcoc - hệ số kinh nghiệm có xét đến tải trọng ngang mômen 1,6) Đối với mố chử U cải tiến (mố nặng) trụ đài thấp ta ly ã P = (1,4 ữ = 1,5 cd i - tổng tải trọng lớn mặt cắt đáy mố trụ cầu Ptkcoc • = min(Pvl ;Pđn) • Pvl – sức chịu tải cọc theo vật liệu • Pdn – sức chịu tải cọc theo đất 5.1.Tính tốn áp lực tác dụng lên mố trụ cầu: ∑ Pi cd Xác định - tổng tải trọng lớn mặt cắt đáy mố trụ cầu ∑P cd Pmcdô(tru) + Pkcn + PLLcd+1PL cd i Ta có: Trong đó: • • • = Pmcdơ(tru) :Khối lượng mố tính tốn cường độ cd Pkcn :Khối lượng KCN tính tốn cường độ cd LL + PL P :Khối lượng hoạt tải xe tải trọng người tính tốn cường độ 5.1.1.Xét mố cầu: Mố A B có kích thước đối xứng ♦ Xét mố A: cd Pmo = GAm × γ DC = 3135,589 ×1, 25 = 3919, 486 ( kN )  cd Pkcn η × (γ DC × DC + γ DW × DW ) × ω = Trong : η η • :hệ số điều chỉnh tải trọng ( =1)  • γ DW :hệ số tải trọng tĩnh lớp áo đường ( γ DC γ DW • :hệ số tải trọng tĩnh phận kết cấu ( • DC :tải trọng tĩnh phận kết cấu • DW:tải trọng tĩnh lớp áo đường • ω : diện tích đường ảnh hưởng Rg Mố A =1,5) γ DC =1,25) 1met DC = ( DC dc + DCdng + Dtamdan + DC bmc + DC lc ) = 94,858 + 7,025 + 11,35 + 50,304 + 5, 881 = 169, 418 DW = DW pmc   = 23,463 (KN) (kN) DW DC 1,00 d.a.h.Rg (MA) ω=18.7m2 37.4m - Nhịp L = 38 (m), chọn a = 0,3 (m) với a khoảng cách đầu dầm đến tim gối Ltt = 38 – × 0,3 = 37, (m) ω = × (1× 37, 4) = 18,7 m 2 ( ) cd Pkcn = 1× ( 1, 25 × 169, 418 + 1,5 × 23, 463 ) × 18, = 4618, 283 ( KN ) → - Tính PLLcd+1PL PLLcd+1PL : γ LL γ PL = n.m.η.[(1+IM) ΣPiyi + 9,3.ω]+ η .2.T.PL ω Trong đó: η η η = η D η R η I • - hệ số điều chỉnh tải trọng ≥ 0,95 Chọn = • n – số xe Bề rộng phần xe chạy = (m) ⇒n= = 2,0 3,5 • (làn) Chọn n=2 (làn) • m – hệ số xe, với n = => m = 0,85 γ LL , γ PL γ LL = γ PL = 1,75 • - hệ số tải trọng Với trạng thái cường độ • IM: lực xung kích =25% • ω- diện tích đường ảnh hưởng tương ứng với tải trọng phân bố tác dụng • T – bề rộng phần người đi, T = 1,0 (m) • PL – tải trọng đồn người, PL = 3,0 kN/m2 ∑Py i • - tải trọng xe tải gây trường hợp bất lợi Sơ đồ tính sau: 4.3m 145 35 110 4.3m 145 110 1.2m PL=3,0kN/m2 0,77 0,885 0,968 LL=9.3 kN/m 1,00 - i d.a.h.Rg (MA) ω=18.7m2 37.4m ∑Py i ∑ PY ; ∑ PY i i i = max ( 3truc i i truc ) ∑ PY = 145 ( + 0,885) + 35 × 0, 77 = 300, 275 ( kN ) i i 3truc ∑ PY = 110(1 + 0, 968) = 216, 48 ( kN ) i i truc ∑Py i i Vậy = max ( ∑ PY i i ; ∑ PY i i ) = 300, 275 ( kN ) 3truc 2truc PLLcd+1PL = γ LL  n.m.η.[( + IM ) ∑ Pi yi + 9,3.ω ] + η.γ PL 2.T PL.ω = 1,75 × × 1× 1× [1, 25 × 300,275 + 9,3 × 18,7] + 1× 1,75 × ×1,0 × 3,0 × 18,7 = 2118,838 ( kN ) - Tổng áp lực lên mố A : ⇒ ∑ Pi max = 3919, 486 + 4618, 283 + 2118,838 = 10656, 607 ( kN ) MA 5.1.2.Đối với trụ cầu ♦ Xét Trụ T1 : Ptrucd γ DC GT - Ta có: = × Trong đó: • • P -> GT :Khối lượng trụ, γ DC =1,25 GT = 2141,847 ( kN ) = 1,25 × 2141,847 = 2677,309 ( kN ) - Tính Sơ đồ tính: cd Pkcn : ω=18.7m2 - :hệ số tải trọng tĩnh tải kết cấu phận liên kết, 37.4m 1,00 cd tru γ DC cd Pkcn η × (γ DC × DC + γ DW × DW ) Ta có: = ì Vi: 37.4m =18.7m2 DW DC d.a.h.Rg (T1) ã • • • • η =1 ω : Diện tích đường ảnh hưởng phản lực gối trụ γDC =1,25 γDW =1,5 1met DC = ( DC dc + DCdng + Dtamdan + DC bmc + DC lc ) = 94,858 + 7,025 + 11,35 + 50,304 + 5, 881 = 169, 418 • • DW = DW pmc   = 23, 463 (KN) (kN) • ω= (1×37,4+1×37,4)= 37,4 -> - cd Pkcn = 1× ( 1, 25 × 169, 418 + 1,5 × 23,463 ) × 37, = 9236,566 ( KN ) PLLcd+1PL Tính:  Trường hợp 1: hoạt tải người + xe tải + TTL - Công thức xác định: PLLcd+1PL = η γ LL n.m.[( + IM ) ∑ Pi yi + 9,3.ω ] + η γ PL 2.T PL.ω Trong đó: η = η D η R η I η η • - hệ số điều chỉnh tải trọng ≥ 0,95 Chọn = • n – số xe n=2 • m – hệ số xe, với n =2 => m = γ LL γ PL γ LL γ PL • , - hệ số tải trọng Với trạng thái cường độ = = 1,75 • IM – hệ số xung kích, Với trạng thái cường độ IM = 25% • ω- diện tích đường ảnh hưởng tương ứng với tải trọng phân bố tác dụng • T – bề rộng phần người đi, T = 1,0 (m) • PL – tải trọng đoàn người, PL = 3,0 kN/m2 ∑ PiYi • : tải trọng xe tải gây trường hợp bất lợi Sơ đồ tính sau: 4.3m 35 110 4.3m 145 145 110 1.2m 37.4m • LL=9.3 kN/m d.a.h.Rg (T1) 0,885 0,968 ω=18.7m2 1,00 0,885 PL=3,0kN/m2 ω=18.7m2 37.4m Trường hợp xe tải trục: PLLcd+1PL ( 3T ) = 1× 1,75 × × 1× [1, 25 × [145 ( + 0,885 ) + 35 × 0,885] +9,3 × 37, 4] + 1×1,75 × × 1,0 × 3,0 × 37, = 2941,383 ( KN ) • Trường hợp xe tải trục: PLLcd+1PL ( 2T ) = 1× 1,75 × ×1× [ 1, 25 ×110 × (1 + 0,968) + 9,3 × 37, ] +1× 1,75 × × 1,0 × 3,0 × 37,4 = 2557,17 ( KN ) - - - -  Trường hợp :hoạt tải người +90%(2 xe tải + TTL) Cần ý rằng: trường hợp này, việc xếp xe tiến hành trụ một, loại xe để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp xe theo cách thứ hai sau: “ Lấy 90% hiệu ứng hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách bánh sau xe 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng tải trọng thiết kế, khoảng cách trục 145 kN xe tải phải lấy 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05) Công thức xác định: PLLcd+1PL γ LL η η γ PL (2 xe) =0,9 .n.m [(1+IM).ΣPiyi + 9,3 ω]+ 2.T.PL ω Sơ đồ tính sau: 0,038.Ncorr.Db ≤ ql D Sức kháng mũi đơn vị: qp= (10.7.3.4.2a-1) Trong đó: - Ncorr số đếm SPT gần mũi cọc hiệu chỉnh cho áp lực thẳng tầng phủ - D đường kính cọc - Db chiều sâu xuyên tầng chịu lực - ql sức kháng điểm giới hạn tính 0,4.Ncorr Sức kháng điểm giới hạn: ql = 0,4.Ncorr Ứng suất hữu hiệu tầng phủ : σv’= γtb.(h1+h2+h3) Trong đó: ( γ 1.h1 + γ h2 + γ 3.h3 ) γ tb = ( h1 + h2 + h3 )   ⇒ σ v ’ = γ tb ( h1 + h2 + h3 ) = ( γ 1.h1 + γ h2 + γ h3 ) = (19, 2.500 + 19,8.6000 + 20, 2.13500).10−6 ( = 0, 401 N / mm ) Ncorr=[0,77.log10(1,92/σv’)].N = [0,77.log10(1,92/0,401)]36 = 18,85 (búa/300mm) Chiều sâu xuyên tầng chịu lực: Db= 20000 mm Đường kính cọc: D=350mm 0,038.18,85.20000 = 40,93 350 Thay vào ta có: qp= (N/mm2) ql = 0,4.Ncorr= 0,4.18,85= 7,54 (N/mm2) Vì qp > ql ,chọn qp= 7,54 (N/mm2) Sức kháng mũi cọc: Qp = qp.Ag =7,54.122500 = 923650(N) Qs = ∑ qs As Sức kháng bên: N tb Số đếm SPT trung bình theo thân cọc N tb = ( N1h1 +  N h2 +  N3h3 ) = ( 12 × 500 +  34 × 6000 +  36 ×13500 ) h1 + h2 + h3 19000 = 36,63 (búa/300mm) qs  =  0.0019 × Ntb  =  0.0019 × 36,63 =  0.07 Diện tích xung quanh cọc: As = × (350 + 350) × 20000 = 28 ×106 ( mm ) Qs = ⇒ ∑ q A s s = 0.07 × 28 × 106 = 1960000 ( N ) Tổng sức kháng cọc: Qr =   ϕ qp Q p + ϕqs Qs  = 0,56.923650 + 0,56.1960000 = 1614844 ( N ) = 1614,844 ( kN ) Sức chịu tải tính tốn cọc lấy sau: Ptkcoc = min(Qr ; Pr ) = ( 2192,54;1614,844 ) = 1614,844 ( kN ) Bảng tính tốn số lượng cọc Mố Trụ Pmcdô(tru) Pkcncd1 PLLcd+1PL (KN) (KN) (KN) ∑P cd i Ptkcoc Mố A 3919, 486 (KN) 4618, 283 2118,838 10656, 607 1614,844 Mố B 3919, 486 4618, 283 2118,838 10656, 607 1614,844 Trụ T1 2677,309 9236,566 2941,383 14855, 258 1614,844 Trụ T2 3481, 744 9236,566 2941,383 15659, 693 1614,844 Trụ T3 3197,825 9236,566 2941,383 15375, 774 1614,844 ntt (Cọc) nchọn (Cọc ) 1,6 10,56 12 1,6 10,56 12 1,5 13,8 14 1,5 14,55 15 1,5 14,28 15 β (KN) 2.1.8 Tính tốn khối lượng mố,trụ: 2.1.8.1 Xác định khối lượng mố cầu: Mố loại mố nặng chữ U cải tiến BTCT fc’= 30MPa, Mố có kích thước cấu tạo giống mố 2, kích thước hình vẽ: 500 11000/2 1750 1000 3750 2400 800 1000 700 500 500 12000/2 3500 11000/2 1000 1000 100050 2000 50 2000 1000 500 1800 2500 1400 1800 1000 1500 1400 1500 1000 1000 1000 Hình 2.6: Cấu tạo mố cầu Tính khối lượng mố sau: - Phần bệ mố: V1 =1,5.3,5.12=63,0 m - Phần thân mố:V2 =2,5.1,4.11=38,5 m - Phần giảm tải phần kê giảm tải:V3 = 5,575 m3 - Phần tường cánh:V4 =2.0.5 - Phần tường đỉnh :V5 = [ 3,75 x1 + 2,4 x(1,4 + 3,75) / + 1x1,4]   0,3 + 0,6   .0,2.11 1,75.0,5 +      =10,815 m =11,44 m - Phần đá kê gối:V6 = 0,8.1.0,2.6=0,96 m -Tổng thể tích tồn mố:Vab = ∑Vi = 130,29 m3 Theo thống kê hàm lượng cốt thép mố khoảng kab = 150 kg/m3 Từ ta có: - Khối lượng cốt thép mố:Gsab = 130,29 0,15 = 19,544 T - Thể tích thép mố : 19,544 / 7,85 = 2,49 m3 - Thể tích BT mố:Vcab = Vab-Vsab = 130,29 -2,49=127,80 m3 - Khối lượng BT mố:Gcab = Vcab.γc = 127,80.2,4=306,72 T - Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 326,264 T = 3200,65 KN 2.1.8.2 Xác định khối lượng trụ cầu: 1800 1800 1800 800 2000 1800 700 1000 1800 1500 200 Cấu tạo trụ T3: 1950 9900 7100 1600 1500 950 3500 8500 Hình 2.7: Cấu tạo trụ cầu số Tính tốn cho trụ : - Phần bệ trụ: V1 = 1,5.3,5.8,5= 44,625 m3 = 107,015 m3 (11 + 7,1).0,8 2,0 0,7.11 2,0 + = =29,88 m3 - Phần thân trụ:V2 = 5,5.1,6.9,9+ - Phần mũ trụ: V3 0,8 2.π 9,9 3500 R800 1600 8500 - Phần đá kê gối: V4 = 2.6x0,7.0,2.1 = 1,68 m3 => Tổng cộng thể tích trụ:VT3 = ∑Vi =182,72 m3 - Ta có theo thống kê khối lượng thép trụ chiếm 150 kg/m3 Suy : khối lượng cốt thép trụ : 0,15x182,72 = 27,408 T - Thể tích thép trụ : 27,408 /7,85= 3,491 m3 - Thể tích BT trụ:Vcp = 182,72 – 3,491 = 179,229 m3 - Khối lượng BT trụ:Gcp = Vcp.γc = 179,229 x2,4= 430,15 T - Tổng khối lượng trụ: GT3 = Gcp + Gsp = 457,558 T =4488,643 KN Các trụ cịn lại tính hồn tồn tương tự trụ số nên ta có bảng tổng hợp 2.1.8.3.Bảng tổng hợp khối lượng trụ cầu: Bảng 2.2: Tổng hợp trọng lượng kết cấu mố trụ TT Tên Thể tích(m3) Trọng lượng BT(T) Hàm lượng cốt thép(T) Tổng khối lượng(T) Mố 1,2 Trụ Trụ 2,3 Trụ 130,29 306,72 19,544 326,264 162,18 381,794 24,327 406,121 182,72 430,15 27,408 457,558 137,32 323,271 20,598 343,869 2.2.Tính tốn áp lực lên mố, trụ cầu: 2.2.1.Tính tốn áp lực tác dụng lên mố cầu: 2.2.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố: Ở hai mố hai đầu cầu có chiều cao tải trọng tác động nhau, nên ta tính cho mố cịn mố tương tự - Trọng lượng thân mố: Pttmố = DCbtmố.γDC =326,264.1,25 = 407,83 (T) = 4000,812 (kN) - Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa lớp mặt cầu truyền xuống:(tức trọng lượng tĩnh tải giai đoạn I giai đoạn II truyền xuống) Pkcntt=( γDC.DC+ γDw.DW).35.1/2 đó: DC:Tĩnh tải giai đoạn I kết cấu nhịp 35 m tính chia cho 1m dài cầu DC=(184,79+35,673+366,219+15,251+42,0)/35=18,398(T/m)=180,484 (KN/m) DW:Tĩnh tải giai đoạn II mét dài cầu DW = 80,09/35=2,288(T/m)=22,445(KN/m) ⇒ Pkcntt=(1,25.180,484 +1,5.22,445).35/2=4537,269 (KN/m) 2.2.1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố: Lần lượt chất tải lên nhịp 35m theo sơ đồ bên dưới, ta tính hoạt tải tác dụng lên mố cầu: Pht – áp lực hoạt tải phần tác dụng lên mố Ta có chiều dài tính tốn nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 35 – 2.0,3 = 34,4 m 34.4m 1.2m 110KN 110KN 4.3m 145KN 4.3m 145KN 35KN 0.750 0.875 0.965 PL(KN/m) 9.3(KN/m) ÂAH M A Hình 2.8: Đường ảnh hưởng lên mố cầu - Hoạt tải xe tải trục thiết kế với tải trọng đoàn người: CĐ1 PHT = η [ γ LL m.n.9,3.Ω + γ LL m.n.0,5(145 y1 + 145 y + 35 y3 ).(1 + IM ) + γ PL 2T PL.Ω] Trong đó: γLL = Hệ số tải trọng; γLL = 1,75 T = Bề rộng đường người đi; T=1,25(m) yi(i= 1÷3) :tung độ đường ảnh hưởng 1+IM : Hệ số xung kích; 1+IM = 1,25 PL = Tải trọng người bộ; PL= 3,5.10-3MPa=3,5 KN/m2 m = Hệ số làn; m= n = Số xe; n=2 η = Hệ số điều chỉnh tải trọng η = Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 17,2 m2 CĐ1 ⇒ PHT = 1,75.1.2.9,3.17,2 + 1,75.1.2.0,5.(145.1 + 145.0,875 + 35.0,750).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.17,2 = 1475,383( KN ) Hoạt tải xe tải trục thiết kế với tải trọng đoàn người : CĐ1 PHT = η [ γ LL m.n.9,3.Ω + γ LL m.n.0,5(110 y1 + 110 y ).(1 + IM ) + γ PL 2T PL.Ω] = 1,75.1.2.9,3.17,2 + 1,75.1.2.0,5.(110 + 110 0,965).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.17,2 = 1296,063( KN ) Vì hoạt tải cường độ xe tải trục thiết kế lớn so với trục thiết kế gây nên nên ta lấy hoạt tải xe tải trục thiết kế để tính tốn PHTCĐ1 = 1475,383 kN Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là: tt CĐ1 Ppmô = Pmtt + Pkcn + PHT = 4000,812 + 4537,269+ 1475,383= 10013,464( KN ) ⇒ Vậy Pmố =10013,464(kN) 2.2.2 Tính tốn áp lực tác dụng lên trụ cầu: 2.2.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên trụ cầu: - Trọng lượng thân trụ số 3: PttT3 = DCbtT3 γDC =457,558.1,25 =571,948(T) = 5610,805 (kN) - Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa lớp mặt cầu truyền xuống:(tức trọng lượng tĩnh tải giai đoạn I giai đoạn II truyền xuống): PKCN=( γDC.DC+γDw.DW).35.1/2+( γDC.DC+γDw.DW).35.1/2 đó: DC :Tĩnh tải giai đoạn I kết cấu nhịp 35m 35m tính chia cho 1m dài cầu DC=(184,79+35,673+366,219+15,251+42,0)/35=18,398(T/m)=180,484 (KN/m) DW: Tĩnh tải giai đoạn II kết cấu nhịp 35m 35m tính chia cho 1m dài cầu DW = 80,09/35=2,288(T/m)=22,445(KN/m) ⇒Pkcntt=2.(1,25.180,484 +1,5.22,445).35.1/2=9074,538(KN) 2.2.2.2 Hoạt tải tác dụng lên trụ: Lần lượt chất tải lên nhịp 35m 35m theo sơ đồ bên dưới, ta tính hoạt tải tác dụng lên trụ cầu: 34.4m 34.4m 1.2m 110KN 110KN 4.3m 4.3m 145KN 145KN 35KN 0.875 0.965 0.875 PL(KN/m)2 9.3(KN/m) ÂAH T3 Hình 2.9: Đường ảnh hưởng lên trụ cầu - Hoạt tải xe tải trục thiết kế với tải trọng đoàn người :   CĐ1 PHT = η γ LL m.n.9,3.Ω + γ LL m.n.0,5∑ Pi yi (1 + IM ) + γ PL 2T PL.Ω  i =1   = 1,75.1.2.9,3.34,4 + 1,75.1.2.0,5.(145.1 + 145.0,875 + 35.0,875).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.34,4 = 2308,189( KN ) Hoạt tải xe tải trục thiết kế với tải trọng đoàn người: -   CĐ1 PHT = η γ LL m.n.9,3.Ω + γ LL m.n.0,5∑ Pi yi (1 + IM ) + γ PL 2T PL.Ω  i =1   = 1,75.1.2.9,3.34,4 + 1,75.1.2.0,5.(110 + 110 0,965).1,25 + 1,75.2.1.3,5.34,4 = 2013,948( KN ) Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 34,4m2 - Ngồi tính tốn áp lực xuống trụ cầu ta cịn “ Lấy 90% hiệu ứng hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe cách bánh sau xe 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng tải trọng thiết kế, khoảng cách trục 145 kN xe tải phải lấy 4300mm “ 34.4m 34.4m 4.3m 4.3m 145KN 145KN 4.3m 4.3m 145KN 145KN 35KN 15m 35KN 0.189 0.314 0.439 0.875 0.875 PL(KN/m)2 9.3(KN/m) ÂAH T3 Hình 2.10: Đường ảnh hưởng lên trụ cầu   CĐ1 PHT = η γ LL m.n.9,3.Ω + 0,9.γ LL m.n.0,5∑ Pi yi (1 + IM ) + γ PL 2T PL.Ω i =1   =[1,75.1.2.9,3.34,4+0,9.1,75.1.2.0,5 (145.0,875+145.1+35.0,875+145.0,439+145.0,314+35.0,189).1,25+1,75.2.1,25.3,5.34,4]= 2469,998 kN Vậy: PHTCĐ1=max(P’HTCĐ1, PHT1CĐ1) = 2469,998 kN Suy tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu PT3 = PHTCĐ1+ Pttkcn +PttT3 = 2469,998 +9074,538+5610,805 = 17155,341 kN Bảng 2.3: Tổng hợp áp lực tác dụng lên mố trụ Mố/trụ Pbttt TT PKCN CĐ1 PHT PTRU ; MÔ Mố 1,2 4000,812 4537,269 1475,383 10013,464 Trụ 4980,059 9074,538 2469,998 16524,595 Trụ 2,3 5610,805 9074,538 2469,998 17155,341 Trụ 4216,694 9074,538 2469,998 15761,230 2.3 Tính tốn sức chịu tải cọc: Sức chịu tải tính tốn cọc đóng lấy sau: Ptt= min{Qr, Pr} Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm Dự kiến chiều dài cọc mố ,trụ 17m 2.3.1 Tính sức chịu tải cọc theo vật liệu: - Sức kháng dọc trục danh định: Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN (5.7.4.4-2) đó: f'c: Cường độ chiụ nén BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=160000mm2 Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8Φ20 : Ast = 2513 mm2 fy: Giới hạn chảy cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa - Thay vào ta được: Pn= 0,85.[0,85.30.(160000-2513)+420.1607,68] 10-6= 4,31MN - Sức kháng dọc trục tính tốn: Pr = Φ.Pn ; MN Với Φ: Hệ số sức kháng mũi cọc, Φ = 0,75 ⇒Pr = 0,75.4,31 = 3,23MN=3230 KN 2.3.2 Sức chịu tải cọc theo đất nền: Qr = Q f + Q P : Qf : Sức kháng bên Qf = u.Σfi.∆zi fi : Ma sát bên đơn vị cực hạn cọc u : Chu vi thân cọc u.∆zi : Diện tích xung quanh đoạn phân tố cọc QP : Sức kháng mũi QP = qP.Ac qP : Sức kháng mũi đơn vị cực hạn cọc Ac : Tiết diện ngang mũi cọc N60:Là số nhát đập để ống SPT 30cm, hiệu chỉnh 60% lượng hữu ích thí nghiệm SPT (xuyên tiêu chuẩn) N60=N.CE N:Số nhát đập đếm để ống SPT 30cm CE=Eh/60 Eh:Tỷ lệ phần trăm lượng hữu ích thiết bị SPT (40) Bảng 2.4: Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT 60 Z (m) N(số nhát búa) 1,5 3,0 17 11 4,0 20 13 5,0 25 17 6,5 31 21 8,0 38 25 9,5 43 29 11,0 48 32 12,0 55 37 13,5 59 39 15,0 65 43 16,5 72 48 18,0 75 50 N 19,5 80 53 Giá trị N (cột 2) kết thu từ thí nghiệm SPT, nước ta lấy lượng hữu ích thí nghiệm SPT Eh = 40% E h 40 2 N = = ⇒ CE = 60 60 N60 = tính cột 2.3.2.1 Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh(tính theo cách tính SCHMERTMANN): a Sức kháng bên lớp sét dẻo mềm dày 6,5m: Bảng 2.5: Sức kháng bên lớp sét dẻo mềm dày 6,5m fi = fi lớp phân tố Δ Zi (m) fi ΔZi 29.83 40.94 1.5 61.41 11 52.06 56.17 56.17 13 60.28 67.93 67.93 Z(m) N60 1,5 3,0 4,0 2.N 60 (110 − N 60 ) 41,84 5,0 17 75.57 6,5 21 89.34 82.46 1.5 123.69 Σ = 309,2 fsét= 309,2/5,0=61,84 (kPa) b Sức kháng bên lớp sét dày 5,5m: Bảng 2.6: Sức kháng bên lớp sét dày 5,5m Z(m) 2.N 60 (110 − N 60 ) 47,86 N60 fi = fi lớp phân tố Δ Zi (m) fi ΔZi 6,5 21 78.10 83.45 1.5 125.18 8,0 25 88.80 93.48 1.5 140.22 9,5 29 98.16 101.23 1.5 151.85 11,0 32 104.30 108.59 108.59 12,0 37 112.87 Σ = 525,84 fásét= 525,84/5,5=95,61(kPa) c Sức kháng bên lớp cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô cùng: Bảng 2.7: Sức kháng bên lớp cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô fi = 1,82.N60 fi lớp phân tố Z(m) N60 Δ Zi (m) 12,0 37 67.34 69.16 1,5 103.74 13,5 39 70.98 74.62 1,5 111.93 15,0 43 78.26 82.81 1,5 124.26 16,5 48 87.36 89.18 1,5 133.77 18,0 50 91,0 93.73 1,5 140.60 19,5 53 96.46 Σ = 614,25 fcát= 614,25/7,5=81,90(kPa) 2.3.2.2 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh: Giả sử mũi cọc A, sức kháng mũi qi trung bình tính sau: q p1 + q p 2 qpiA = Trong : qp1 : Giá trị trung bình trọng số qpi 8B mũi cọc (A) fi ΔZi qp2 : Giá trị trung bình trọng số qpi 3,5B mũi cọc (A) B: đường kính hay bề rộng cọc Giá trị sức kháng tính tốn cho bảng sau: - Mũi cọc nằm đất cát có N60 (trung bình gần mũi cọc) > 30 nên: qp = 306.N60 Bảng 2.8: Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh z(m) N60 13,5 39 Đất qpi lớp phân tố ΔZi(m) 12994.8 12464.4 1,3 16204 13158 13076.4 0,2 2615,3 14688 13923 1,5 20885 15300 14994 1,5 22491 16156.8 15728.4 1,4 22020 qpi qpi.ΔZi ∑qpi.ΔZi 11934 L-8B=14,8 15,0 43 16,5 48 qp= 306N60 18,0 50 (kPa) L+3,5B=19,4 62195,3 22020 qp1 qp2 19,5 53 16218 Với qp1 = 62195,3/8B=62195,3/(8x0,4)=19436,03 (kPa) qp2 = 22020/3,5B = 22020/(3.5x0,4)=15728,57(kPa) qT = (qp1 + qp2)/2 = (19436,03 +15728,57)/2= 17582,3(kPa) ⇒ qT = 17582,3 (kPa) 2.3.2.3 Hiệu chỉnh sức kháng: Mũi cọc nằm đất cát có N60 trung bình gần mũi cọc = 30 Do chiều sâu ngàm cần thiết DC =12B=12.0,4=4,8m.Như để huy động tối đa sức kháng,thì mũi cọc phải độ sâu :12+4,8 =16,8m Trong chiều sâu ngàm thực tế: (17-1+2,0)-(6,5+5,5)=6,0m Như ta cần hiệu chỉnh thức kháng - Tính sức kháng bên điểm D: Bảng 2.9: Sức kháng bên điểm D Z(m) N60 12,0 37 L=13,2 fi = 1,82.N60 fi lớp phân tố Δ Zi (m) fi ΔZi 67.34 68.79 1,2 82,55 70.25 70.62 0,3 21,19 13,5 39 Σ = 103,74 70.98 f= 103,74/1,5=69,16 (kPa) -Tính sức kháng mũi điểm phân lớp: Bảng 2.10: Sức kháng mũi tính điểm phân lớp Z(m) N60 8,0 25 12-8B=8,8 9,5 29 11,0 32 12,0 37 12+3,5B=13,4 qpi qpi lớp phân tố 3825 3988,2 4151,4 Đất qp= 153N60 ΔZi(m) qpi.ΔZi 4294,2 0,8 3435,4 4437 4666,5 0,7 3266,6 4896 8109 1,5 12164 11322 11607,6 1,0 11608 11893,2 11913,6 1,4 16679 (kPa) qp= 306N60 ∑qpi.ΔZi 18866 28287 qp1 qp2 (kPa) 13,5 39 11934 Với qp1 = 18866/8B=18866/(8x0,4)=5895,63 (kPa) qp2 = 28287/3.5B = 28287/(3.5x0,4)=20205 (kPa) qT = qLC =(qp1 + qp2)/2 = (5895,63 +20205)/2= 13050,32(kPa) - Tính sức kháng mũi điểm D: Bảng 2.11: Sức kháng mũi tính điểm D Z(m) N60 Đất qpi qpi lớp phân tố 9,5 29 qp= 153N60 4437 4513,5 4590 4743 (kPa) 4896 13,2-8B=10,0 11,0 32 12,0 37 13,5 39 13,2+3,5B=14,6 15,0 43 qp= 306N60 (kPa) ΔZi(m) qpi.ΔZi 0.5 2371,5 8109 1.0 8109 11322 11628 1.0 11628 11934 12382,8 1.5 18574 12831,6 12994,8 1.1 14294 13158 Với qp1 = 22109/8B=22109/(8x0,4)=6909,06 (kPa) qp2 = 32868/3.5B = 32868/(3.5x0,4)=23477,14 (kPa) qT = qLC =(qp1 + qp2)/2 = (6909,06 +23477,14)/2= 15193,10(kPa) Do lớp yếu lớp nên ta có: LC Dc DA D ∑qpi.ΔZi 22109 32868 qp1 qp2 Hình 2.11: Cấu tạo địa chất Do DA > DC ta phải hiểu chỉnh sau: f f iLC − D = ioLC − D [ q LC + 0,5( q LC − qCD ) ] qCD Sức kháng mũi qp=qT không cần hiệu chỉnh Trong đó: fiLC-D :sức kháng bên hiệu chỉnh cho đoạn cọc từ điểm LC(mặt phân lớp) tới điểm D fioLC-D sức kháng bên chưa hiệu chỉnh cho đoạn LC-D fioLC-D =69,16 kPa qCD: sức kháng mũi tính điểm D ( không hiệu chỉnh ); qCD =15193,10 kPa qLC: sức kháng mũi tính điểm phân lớp ( khơng hiệu chỉnh ); qLC =13050,32 kPa 69,16 [13050,32 + 0,5.(15193,1 − 13050,32) ] = 64,28 15193,1 => fiLC-D = (kPa) Sức kháng mũi qp không cần hiệu chỉnh qp = qT = 17582,3 (kPa) 0,4 ⇒ QP = qP.AC = 17582,3 x = 2813,17 (kN) Qf = u.Σfi.∆zi = 4.0,4.( fset.6,5+ faset.5,5 + fiLC-D.1,2+ fcát.4,8 ) =4.0,4.( 61,84.6,5+95,61.5,5+64,28.1,2+81,90.4,8)=2236,60 KN Như sức chịu tải cực hạn: Pu = QP + Qf = 2813,17 + 2236,60 = 5049,77 KN Sức chịu tải huy động: QP 2813,17 + Qf = + 2236,60 = 3174,32 3 Qhd = KN Sức chịu tải cho phép: {Q}= 3174,32/2 = 1587,16 KN Vậy : Ptt= min{Qr, Pr}=min{1587,16 KN; 3230 KN}=1587,16 KN 2.3.3 Xác định số cọc cho mố trụ: Ap n = β min( Pvl ; Pdn ) - Số cọc cần thiết: đó: + β: hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng tải trọng ngang mômen Lấy :β = 1,4 mố ; β = 1,6 trụ + P: sức chịu tải cọc +AP - Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng (kN) Bảng 2.12: Bảng tổng kết chọn cọc cuối Mố/trụ Ap(kN) Ptt(kN) β ntt nch Mố 10013,464 1587,16 1,4 8,83 12 Trụ 16524,595 1587,16 16 16,66 18 Trụ 2,3 17155,341 1587,16 1,6 17,29 18 Trụ 15761,230 2.3.4 Sơ đồ bố trí cọc móng: 2.3.4.1.Bố trí cọc mố: 1587,16 1,6 15,89 18 2100 2100 2100 2100 2100 750 800 1900 3500 800 750 12000 Hình 2.12: Sơ đồ bố trí cọc mố 2.3.4.2 Bố trí cọc trụ: 1500 1500 1500 1500 500 3500 500 1250 1250 500 500 1500 8500 Hình 2.13: Sơ đồ bố trí cọc trụ ... áp lực lên mố, trụ cầu: 2.2.1.Tính tốn áp lực tác dụng lên mố cầu: 2.2.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố: Ở hai mố hai đầu cầu có chiều cao tải trọng tác động nhau, nên ta tính cho mố cịn mố tương tự... 15 β (KN) 2.1.8 Tính tốn khối lượng mố, trụ: 2.1.8.1 Xác định khối lượng mố cầu: Mố loại mố nặng chữ U cải tiến BTCT fc’= 30MPa, Mố có kích thước cấu tạo giống mố 2, kích thước hình vẽ: 500 11000/2... khối lượng trụ cầu - Trọng lượng trụ cầu (phần bêtông) bao gồm: trọng lượng mũ trụ, trọng lượng thân trụ, trọng lượng bệ trụ, trọng lượng đá tảng, đá kê gối  Tính tốn trọng lượng trụ T1 H=3,8m