BỘ môn cầu hầm bài tập lớn mố TRỤ cầu nhiệm vụ thiết kế trụ t2 theo tiêu chuẩn 22tcn 272 05

BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU PHẦN I SỐ LIỆU CHUNG Nhiệm vụ : +Thiết kế trụ số: T2 +Thiết kế dựa theo tiêu chuẩn 22TCN-272-05 Các thông số cho sau: -Mặt cắt ngang KCN (định hình) +Chiều dài nhịp:lnhịp=L1 = L2= L3 =L4 =L5 =33, m, h=1 m , tiết diện I + Chiều dài nhịp tính tốn:Ltt=34 4m +Khổ cầu:9,2+ 2x1.15 -Chiều cao kết cấu bên +Lớp phủ mặt cầu: 10 cm +Bản: 20 cm +Gối: * Gối cố định: 310 x460 x56 (mm)-Gối cao su thép *Gối di động: 410 x460 x80 (mm)-Gối cao su thép -Điều kiện móng gồm lớp: + Lớp 1: Bùn sét dẻo chảy + Lớp 2: Cát pha sét, trạng thái chặt vừa + Lớp 3: Đá Với điều kiện móng ta sử dụng móng cọc đường kính nhỏ với cao độ mũi cọc đặt vào sâu lớp đá (lớp 3) 0,5m -Hoạt tải :HL_93 + Người: kN/m Nguyễn Văn B -1- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU - MNCN = 32, m - MNTN = 22, m - MNTT = 27, m Nguyễn Văn B -2- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU Mục Lục I Lựa chọn kích thước kết cấu nhịp II Tính tốn tải trọng tác dụng lên kết cấu  Tĩnh tải  Hoạt tải  Lực hãm xe  Lực li tâm  Lực gió ngang cầu  Lực gió dọc cầu  Áp lực nước  Các loại lực khác III Tổ hợp tải trọng IV Kiểm tốn mặt cắt đỉnh móng , đáy móng, xà mũ theo nội dung  Chọn bố trí cốt thép  Kiểm toán sức kháng uốn  Kiểm toán sức kháng cắt  Kiểm toán nứt V Bản vẽ trụ cầu Nguyễn Văn B -3- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU I Chọn cấu tạo kết cấu nhịp-Cấu tạo trụ: I Chọn cấu tạo kết cấu nhịp: Căn số liệu khổ cầu, chiều dài nhịp chọn kết cấu nhịp sau : Mặt cắt ngang gồm dầm chủ dạng chữ I đặt cách 2, 30m Tồn nhịp có dầm ngang bố trí theo cấu tạo, mặt cầu bê tông cốt thép đúc chỗ dầy 20 cm, phía lớp phủ mặt cầu bê tơng át phan dày trung bình 10 cm Cấu tạo lề người kiểu đồng mức Lan can, tay vịn bê tông cồt thép Nguyễn Văn B -4- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU Cấu tạo dầm chủ: Mặt cắt nhịp S be s Kích thước g f e d Tấm đúc sẵn j k (mm) a b 130 f 100 g 180 j 650 k 850 m 200 n b 120 e m 900 d h 250 c c 300 650 a n Trọng lượng dầm chủ: P5dc=5*(A*L)*gbt=5*0 71975*35*24 53=3089, kN I Chọn cấu tạo trụ: Trụ thiết kế kiểu trụ thân hẹp cao m, móng trụ móng nơng Kính thước trụ, kết cấu nhịp, bố trí tổng thể trình bày hình vẽ I Xác định kích thước mũ trụ: ' Bmin '' b b =b3 +b2'+b2''+ + + 2*(15 20)+2*b1 2 Amin= (n-1)*a2 +a0+2*(15-20)+2*a1 Nguyễn Văn B -5- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU Trong : Amin, Bmin : chiều rộng chiều dài tối thiểu mũ trụ ; ( n-1) : số khoảng cách tim dầm chủ ; b’0, b’’0 : kích thước thớt gối theo phương dọc cầu ; a0 : kích thước thớt gối theo phương ngang cầu 15 - 20 cm :khoảng cách nhỏ từ mép thớt gối đến mép bệ kê gối; b2, b2, , : khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm dầm nhịp phải bên trái trụ phụ thuộc vào chiều dài nhịp; b3 : khoảng cách hai đầu dầm cạnh ; Với: b3=5+0 00001*ỏ*L= 495cm T0 : hiệu số nhiệt độ cao nhiệt độ trung bình L : Chiều dài nhịp dầm b1, a1 khoảng cách nhỏ từ mép bệ gối đến mép mũ trụ theo phương dọc cầu theo phương ngang cầu; a2 : khoảng cách tim dầm kề theo phương ngang cầu; b2, =b2, , =30 cm b’0=31 cm (gối cố định) b1=25 cm (Vì L=35 m) n=5 dầm a2=240cm a0=46 cm a1=30cm (gối phẳng) b’’0 = 41 cm(gối di động) a0 = 46 cm Do : Bmin = 495 +2*30+41/2+31/2+2*15+2*25= 181 495 cm =>chọn B=250 cm Amin = 240*(5-1) + 46+2*15+2*30 = 1096 cm =>chọn A=1140 cm Nguyễn Văn B -6- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU I 2 Lựa chọn kích thước thân trụ bệ móng: Căn vào qui trình ta lựa chọn kích thước thân trụ bệ móng hình vẽ : II Tải trọng tính tốn Tải trọng tác dụng lên trụ có nhiều loại, ta tính cho loại tải trọng, sau tổ hợp nội lực để chọn tổ hợp nội đưa vào tính tốn II Tĩnh tải: 1 Trọng lượng KCN: a Trọng lượng thân dầm chủ: Mặt cắt ngang dầm chủ thay đổi theo chiều dài dầm, để đơn giản ta lấy mặt cắt ngang nhịp làm mặt cắt tính tốn: A=A1+A2+ A3+ A4+ A5+ A6 Trong đó: Nguyễn Văn B -7- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU A1=52000 mm2 A2=102000 mm2 A3=57750 mm2 A4=17800 mm2 A5=85000 mm2 A6=162500 mm2 Vậy A=637250 mm2 Trọng lượng dầm chủ: P5dc=5*(A*L)*gbt=5*0 63725*35*24 53=2735, 55 kN b Trọng lượng lan can, gờ chắn: Plc=10 69 kN Pgờ= 404 kN c Trọng lượng dầm ngang Chiều cao 12 m Chiều rộng m Chiều dày dầm gối m Chiều dày dầm nhịp m Vậy P5dn= 276 87744 kN Trọng lượng lớp phủ tiện ích: Pbản mc=hb*Btc*L*gbt=0 18*13*35*24 53= 2009 kN Plớp phủ= hlp*Bxc*L*glp=0 07*12*35*21 58= 634, 452 kN Trọng lượng thân trụ Nguyễn Văn B -8- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU -Đá kê gối: Pđá kê =5*Vđá kêbênphải*gbt + 5*Vđá kêbêntrái*gbt =5*(0 76*0 61*0 2)*24 53 + *(0 76*0 61*0 2)*24 53 =22 74 kN - Mũ trụ: amt = 11, m bmt = m hmt = M Vmt = 11, 88 m3 Pmũ trụ = 291, 416 kN att = M rt = M h= 6, M V= 89, 363 m3 Pthân trụ = 2192 07 kN -Thân trụ: -Bệ móng: am = M bm = M hm = M V= 108 m3 Pmóng = 2649, 24 kN Vậy trọng lượng trụ đỉnh trụ : P= 2483 48 kN trọng lượng trụ chân trụ: P= 5132 73 kN Nguyễn Văn B -9- Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU II Hoạt tải: WL = KN/m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN m 15 m m m 2 m Tính tốn giá trị hoạt tải Tải trọng Xe tải Điểm Tung độ ĐAH Tải trọng Phản lực 75 35 52 875 145 253 75 145 290 564 35 39 47 439 145 127 29 Nguyễn Văn B 314 145 91 047 - 10 - Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU V Kiểm tốn mặt cắt đỉnh móng IV Tính duyệt mặt cắt thân trụ -Diện tích mặt cắt thân trụ Ag=13, 1416 m2 Trụ đầu tròn, chuyển thành tiết diện chữ nhật tương đương có chiều dài b= 13.1416 6.57 -Cường độ bê tông fc= 28 Mpa - mô đun đàn hồi bê tông Es= 200000 Mpa - Môdun đàn hồi bê tông Ec= 27592, 85 Mpa Tải trọng thẳng đứng Tải trọng giới han Sử dụng Dọc cầu Ngang cầu Qy Mx Qx My kN kN m kN kN m 7606 84 211 68 2311 00 158 634 1734 1519 I 10469 71 287 58 2593 08 Cường II độ 7660 80 102 29 III - - 80 89 509 292 5467 8557 9827 67 254 40 2579 14 85 878 953 02962 Tính tốn cấu kiện chịu nén Tổ hợp để kiểm tra Cường độ N= 10469, 71 kN Kiểm tra điều kiện uốn theo chiều Nếu Pu 0.1 f c' Ag kiểm tra theo điều kiện: Prxy Nếu Pu Prx Pry P0 0.1 f c' Ag kiểm tra theo điều kiện: Nguyễn Văn B - 24 - Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM M ux M rx M uy M ry BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU 1,0 : Hệ số sức kháng cấu kiện chịu nén dọc trục =0 Ag : Diện tích mặt cắt nguyên Ag = 13, 1416 m2 1f’cAg=0 1*0 75*28*13, 1415*103 =27597 kN Pu=10469, 71 kN Vậy Pu Qu = 293 ( KN) Đạt 3/ Kiểm tra độ lệch tâm : Độ lệch tâm giới hạn [ e] = L' B' 4 eBmax = 0, [ e] = B' =1, > eBmax Đạt eLmax= 33 m [ e] = L' =2 15 >0, 33 Đạt V Tính tốn bố trí cốt thép móng Móng BTCTcó thơng sơ:  Cường độ chịu nén bê tông: f c' 28 Mpa  Môđun đàn hồi bê tông: Ec=26752 Mpa  Giới hạn chảy cốt thép dọc chủ: fy=420 Mpa  Giới hạn chảy tất cốt thép khác: 240 Mpa  Môđun đàn hồi cốt thép: Es=200000 Mpa Móng tính tốn với sơ đồ cong xon chịu tác dụng tải trọng thân , đất móng phản lực đất V Tính tốn cho mặt cắt A_A theo phương ngang câu Mặt cắt A_A có kích thước: Nguyễn Văn B - 31 - Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU Chiều cao (m) Chiều rộng (m) Chiều dài phần cánh hẫng (m) Theo phương dọc cầu qui phản lực đất nền, trọng lượng thân, đất móng tải trọng thẳng có cường độ theo phương dọc cầu: Đất móng (kN/m) Trọng lượng thân (kN/m) Phản lực đất (kN/m) 70 632 131 808 407 887*9=3670, 98 Mômen lớn mặt cắt ngàm (mặt cắt A_A): Mmax=(3670 98-70 632-131 808)*1 35*1 35*0 5=3160, kN m Lực cắt lớn mặt cắt ngàm (mặt cắt A_A): Vmax=(3670-70 632-131 808)*1 35=4682 kN m Bố trí cốt thép phía 59 đường kính 22 mm, khoảng cách 15 cm, chiều dày lớp bê tông bảo vệ cm Trong ta tính tốn với toán cốt thép đơn V 1 Kiểm tra khả chịu uốn Điều kiện kiểm tra: M r Mn Mr Trong đó:   : hệ số sức kháng, lấy Mn: mơmen kháng uốn danh định tiết diện, xác định theo công thức Mn As f y d c a Trong đó:  As: diện tích cốt thép chịu kéo, As=59*3 14*2 2*2 2/4=224, 278 cm2  fy: giới hạn chảy cốt thép chịu kéo, fy=420 Mpa  dc: khoảng cách từ trọng tâm nhóm cốt thép chịu kéo đến thớ chịu nén, dc=1 95 m  a: chiều cao vùng chịu nén, xác định theo công thức a As f y ' c 0.85 * f b 224,278 * 420 0.85 * 28 * 900 4,398cm  mômen kháng uốn danh định: Mn=224, 278*420*(1 95-0 04398/2)/10=10629 kN m Mr=0 9*10629=9566 kN m>Mmax=3160, 7kN m Đạt V Kiểm tra khả kháng cắt tiết diên Điều kiện kiểm tra: Vu Vr Vs Vc Trong đó: Nguyễn Văn B - 32 - Cầu Anh - K46 BỘ MÔN CẦU HẦM  BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU Vu: lực cắt tính tốn mặt cắt, Vu=4682 kN Vr: sức kháng uốn tính tốn tiết diện, xác định công thức   Vs: sức kháng cắt cốt thép đai, coi Vs=0 VC: sức kháng cắt bê tông  Vc 0.083 f c' bv d v  : lấy theo điều (22TCN 272-01) cấu kiện bê tông cốt thép thường, fc’: cường độ chịu nén bê tông, fc’=28 Mpa  bv: chiều rộng chịu cắt tiết diện, bv=b=9000 mm  dv: chiều cao chịu cắt hiệu tiết diện, lấy giá trị lớn hai giá trị 72 h dc, từ ta có dv=1440 mm  0.9 : hệ số sức kháng cắt  Vậy: Vc 0.083* * 28 * 9000*1440 *10 11383 kN Vr=0 9*11383=10245kN> Vu= 4682 kN Đạt V Kiểm tra hàm lượng cốt thép V Hàm lượng cốt thép tối đa Điều kiện kiểm tốn: c dc 0.42 a Trong đó: c 1 0.085 28 28 * 0.05 0.85 nên c=4 398/ 85=5 174 cm dc=195 cm c/dc=5 174/195=0 0265 Vu= 1535 615 kN Đạt V Kiểm tra hàm lượng cốt thép V Hàm lượng cốt thép tối đa Điều kiện kiểm tốn: c dc 0.42 Trong đó: c a Ta có: c=6 559/ 8= 199 cm dc=135 cm c/dc=8 199/135=0 061