ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỐ TRỤ CẦU, NGUYÊN LƯƠNG HOÀNG LIÊN

BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU CHƯƠNG I CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN STT Số liệu Kí hiệu Giá trò Đơn vò 1 Loại kết cấu nhịp Dàn thép 2 Loại gối cầu DĐ 3 chiều dài kết cấu nhòp L 50 m 4 Trọng lượng kết cấu nhòp W 2 T/m 2 5 Lớp phủ, lan can W 1 0,14 T/m 2 6 Bề rộng phần xe chạy B 10 m 7 Bề rộng lề bộ hành B1 2 x 1 m 8 Hoạt tải tính toán HL93 9 Chiều cao mố H m 7 m 10 Bề rộng mố B m 12 m 11 Chiều cao đất đắp H 8 m 12 Chiều dày KCAĐ 0.45m 13 Kết cấu móng Móng nông 14 Mực nước tính toán cách mặt đất 4m 15 Bêtông chọn f’ c 30 Mpa 16 Thép chọn cấp f y 280 MPa Và các thơng số sau: + Đất đắp nón mố là đất cát hạt thơ có 0 3, 1,98 28 T m γ ϕ = = + Địa chất vị trí đặt mố: Lớp đất sét pha cát trạng thái nửa cứng: 3 0 2 1.82 / , 19 , 0.67 / II II II T m c kg cm γ ϕ = = = + Giới hạn ứng suất nén: ' 0.45 0.45 30 13.5 c f MP = × = + Giới hạn ứng suất kéo: ' 0.5 0.5 30 2.74 c f MPa= = Mố được chọn để tính toán là mốvùi SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 1 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Các kích thước được chọn như hình vẽ. MĐTN +0m MNTT + 4m CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ. II.1. Tải trọng bản thân. - Tường đỉnh: 5 800 2000 800 2000 2,45 10 39.2 d c DC N mm γ − = × × = × × × = - Thân mố: 5 11000 1000 11000 1000 2.45 10 269.5 t DC N mm γ − = × × = × × × = - Phần móng: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 2 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo ( ) ( ) 5 9000 1000 200 9400 9000 1000 200 9400 2.45 10 266.56 m DC N mm γ − = × + × × = × + × × × = II.2. Hoạt tải II.2.1. xe tải thiết kế II.2.2.hoạt tải tác dụng lên tường đỉnh q=9.3(N/mm) 145KN SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 3 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Từ bề rộng nền đường đã cho suy ra đường có 3 làn xe tính toán. Xếp cả 3 xe lên tường đỉnh, đặt trục bánh xe 145KN tại vò trí tường đỉnh ta có, lực tác dụng lên tường đỉnh là: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3. . 145000. 1 . 3 0.85 145000 1 0,25 9,3 800 40.1 12000 m m IM q x LL B N mm + + = × × × + + × = = II.2.3. Hoạt tải tác dụng lên thân mố. Để có hoạt tải trên mố, ta xếp xe trên kết cấu nhòp để được giá trò lớn nhất. 1 đ.a.h.phản lực gối 50000 9.3N/mm 110KN 110KN 35KN 145KN 145KN Phản lực tại gối do: - Xe tải ba trục: ( ) 3 50000 4300 50000 8600 145000 145000 35000 50000 50000 306510 T R N − − = + × + × = - Xe tải hai trục: ( ) 2 50000 1200 110000 110000 50000 217360 T R N − = + × = - Tải trọng làn: ( ) 50000 9,3 232500 2 L R N= × = -tổ hợp 1(xe 2 trục + tải trọng làn) chưa nhân hệ số SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 4 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo 1 (1 0.25) 217360 232500 504200R N= + × + = -tổ hợp 2(xe 3 trục + tải trọng làn) chưa nhân hệ số 2 (1 0.25) 306510 232500 615637.5R N= + × + = Tổ hợp cho ta phản lực cực đại tại mố là: ( ) 1 2 max( , ) 615637.5 M R R R N= = Phân ra tải phân bố đều tác dụng lên mố: ( ) 3. . 3 0.85 615637.5 130.82 12000 M M M m R N LL mm B × × = = = Trường hợp tính toán cho phần đáy móng, phải bỏ đi phần tải xung kích do đó hoạt tải tính toán là: ( ) ( ) 3 0.85 306510 232500 3. . 114.54 12000 M DM M m R N LL mm B × × + = = = II.2.4. Tính tải trọng người. Tải trọng người có giá trò là 0,003MPa. Bề rộng lề bộ hành là 2.1 = 2(m). Tải trọng người tác dụng lên mố là: ( ) 2000 50000 0,003. . 12.5 12000 2 N PL mm = = II.2.5. Áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên bệ móng. EV MNTT + 4m MĐTN +0m SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 5 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo ( ) ( ) 5 5 4500.9000. 4500.4000. . 4500 9000 1.98 10 4500 4000 1.82 10 12000 13554000 d II m EV B N γ γ − − = + = × × × + × × × × = II.2.6. Tónh tải từ kết cấu nhòp truyền xuống. - Tónh tải của kết cấu nhòp: 2 50000 2 10 500 2 KCN N DC mm − = × × = - Tónh tải do phần lớp phủ: 7 7 500 35 100 100 KCN xDC N DW mm × = = = II.2.7. Tải trọng hãm xe. Do gối cố đònh đặt tại mố nên phải truyền lực hãm xe vào mố. Theo qui đònh tại điều 3.6.4 ta có: 25% . . TR BR P m n= Lực hãm xe ngang theo phương dọc cầu, và cách mặt cầu 1800mm. ở đây do gối di động nên BR=0 II.2.8.Lực ly tâm Ta thiết kế mố cầu thẳng nên không có lực ly tâm(CE) II.2.9.Lực ma sát âm Vì móng nơng trên nèân đất sét pha cát nên không xét đến ảnh hưởng của lực ma sát âm (DD) Nếu xét đến lực DD sẽ được công vào với tónh tải thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ và tính lún ở trạng thái giới hạn sử dụng II.2.10.Lực ma sát (FR) Lực ma sát chung gối càu phải được xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của hệ số ma sát giữa các mặt trượt FR=f max .N (KN) Trong đó: f max =0.3 hệ số ma sát giữa bê tơng và gối cầu (do gối di dộng) N phản lực gối do hoạt tải và tĩnh tải ( khơng kể xung kích) Phản lực do tĩnh tải dầm q = 2 x12 = 24 KN/m ( ) 0.5 0.5 24 5 6000R q L KN⇒ = × × = × × = N =R + R M = 6000000 + 615637.5 =6615637.5(N) = 6615.638(KN) FR = 0.3 x 6615.638 = 1984.691 (KN) II.2.11. T ải trọng gió Do móng nơng có chơn vào trong đất và đề bài khơng cho dữ liệu nên khơng tính. SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 6 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo II.2.12. Lực va xe cơ CT khơng xét. II.2.13.Áp lực đẩy nổi B: Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên, được lấy bằng tổng của các thành phần thẳng đứng của áp lực tónh tác dụng lên tất cả các bộ phận nằm dưới mực nước thiết kế. p lực tónh được xác đònh theo công thức : B= w γ V 0 Trong đó: V 0 : Thể tích phần ngập nước. w γ : Trọng lượng riêng của nước. p lực nước tónh tại mặt cắt đáy bệ: B =10x864 = 8640 KN Trong đó: Vo =12.8.9=864m 3 (Thể tích phần trụ được tính từ mực nước tính toán đến đáy bệ) II.2.14. Áp lực đất đắp lên mố. P R R E MĐTN +0m z p lực đất cơ bản được giả thuyết là phân bố tuyến tính và tỉ lệ với chiều sâu đất, được lấy 3.11.5.1 như sau: 9 . . . .10 h s p k g z γ − = Với: P – áp lực đất cơ bản(MPa) K h - hệ số áp lực ngang của đất SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 7 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo s γ - tỷ trọng của đất (kg/m 3 ); 1980 s γ = (kg/m 3 ) z- chiều sâu dưới mặt đất(mm) g- hằng số trọng lực (m/s 2 ) Trong đó h k là hệ số áp lực dất và được lấy như sau: ( ) ( ) 2 2 sin .sin .sin h a k k θ ϕ θ θ δ ′ + = = Γ − ( ) ( ) ( ) ( ) 2 sin .sin 1 sin .sin ϕ δ ϕ β θ δ θ β   ′ ′ + − Γ = +   + +     Với : 0 30 δ = : góc ma sát tại mặt tiếp giáp của bêtông và đất đắp. 0 28 ϕ ′ = : góc nội ma sát hữu hiệu. 0 0 β = : góc của đất đắp với phương nằm ngang. 0 90 θ = : góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng. Suy ra: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 sin 28 30 .sin 28 0 1 2.816 sin 90 30 .sin 90 0   + − Γ = + =   + +     ( ) ( ) 2 2 sin 90 28 0,32 2,816.sin 90.sin 90 30 h a k k + = = = − Tuỳ theo giá trò của z mà sẽ có áp lực đất và vò trí điểm đặt của hợp lực là khác nhau. Tại vò trí mặt cắt ngang đi qua đáy tường đỉnh: Chiều cao tường đỉnh: z = 2000(mm). Áp lực đấùt tại vò trí này là: 9 9 3 . . . .10 0,32.1980.9,81.2000.10 12.43 10 h s p k g z MPa γ − − − = = = × Hợp lực của áp lực đất này là: 3 1 1 . .12.43 10 .2000 12.43 2 2 E R p z N mm − = = × = Vò trí của điểm đặt lực cách mặt cắt tính toán: 1 1 2000 667 3 3 h z m= = × = SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 8 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta lập bảng tính toán như sau: Vò Trí z (mm) p lực MPa Lực N/mm Điểm đặt cách mặt cắt (mm) Tường đỉnh 2000 12.43x10 -3 12.43 667 Tường thân 9000 55.94x10 -3 251.73 3000 Đáy móng 14200 88.26x10 -3 626.65 4733 II.2.15. Hoạt tải chất thêm (LS) Hoạt tải chất thêm phải được xét đến khi tải trọng xe tác động lên mặt đất trong phạm vi một đoạn bằng chiều cao tường ở phía sau mặt sau tường. Sự tăng áp lực ngang do hoạt tải chất thêm: 9 . . . .10 a s eq p k g h γ − ∆ = Trong đó: eq h : chiều cao đất đắp tương đương, nội suy tuyến tính theo bảng 3.11.6.2 - 1. Tại vò trí mặt cắt ngang đi qua đáy tường đỉnh: Chiều cao tường đỉnh: z = 2000(mm). Chiều cao lớp đất tương đương. Lấy tương ứng với chiều cao 1500 ≤ 2000< 3000 mm. ta có ( ) 1533 eq h mm= Áp lực đấùt tại vò trí này là: 9 9 3 . . . .10 0,32.1980.9,81.1533.10 9.53 10 a s eq p k g h MPa γ − − − ∆ = = = × Hợp lực của áp lực đất này là: 3 1 1 . 9.53 10 2000 9.53 2 2 p R p z N mm − ∆ = ∆ = × × × = Vò trí của điểm đặt lực cách mặt cắt tính toán: 1 1 2000 1000 2 2 h z mm= = × = Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta lập bảng tính toán như sau: Vò Trí z (mm) h eq (mm) p lực MPa Lực ( ) N mm Điểm đặt cách mặt cắt (mm) Tường đỉnh 2000 1533 3 9.53 10 − × 9.53 1000 Tường thân 9000 610 3 3.79 10 − × 17.06 4500 Đáy móng 14200 610 3 3.79 10 − × 26.91 7100 II.2.16.Áp lực đất thẳng đứng do lớp đất tương đương(h eq = 610mm) tác dụng lên đáy móng ( ) ' 5 610 1.98 10 12000 4500 652212EV N − = × × × × = SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 9 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo CHƯƠNG III TỔ HP TẢI TRỌNG Ta lập các tổ hợp tải trọng để kiểm tra lực nén và mômen với 4 trạng thái giới hạn THGHCĐ(I,II,III) và THGHSD. Bảng hệ số tổ hợp tải trọng THGH Tĩnh tải (γ DC ) Hoạt tải (γ LL ) Lớp phủ (γ DW ) Lực hãm (γ BR ) γ PL γ EV γ EH CĐI 1.25 1.75 1.5 1.75 1.75 1.35 1.5 CĐII 1.25 0 1.5 0 0 1.35 1.5 CĐIII 1.25 1.35 1.5 1.35 1.35 1.35 1.5 SD 1 1 1 1 1 1 1 III.1. Tại đáy tường đỉnh. - Trạng thái GHCĐ I : 600 = LL 1000 9.53N/mm = ?p R 667 12.43N/mm = E R 39.2N/mm 40.1N/mm + Lực thẳng đứng: . . 1,25 39.2 1,75 40.1 119.18 u V DC d LL R DC LL N mm γ γ = + = × + × = + Lực ngang: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 10 [...]... a = 120mm As > 0,75 CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TƯỜNG CÁNH VI.I Lựa chọn sơ bộ kích thước tường cánh Cũng như mố, tường cánh ta cũng chọn loại tường cánh hẫng BTCT Tường cánh được đặt vng góc so với mặt phẳng tường thân Các kích thước của tường cánh chọn sơ bộ như trên hình VI.II Tính toán tải trọng tác dụng lên tường cánh SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 27 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo VI.II.1... + R∆p + Mômen: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 30 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo M s = R xE + R x∆p H E H ∆p Bảng tổng hợp nội lực tác dụng lên tường cánh TTGH RV ( N RH (N mm ) ) mm M ( Nmm ) mm CĐI 76.56 CĐII 76.56 CĐIII 76.56 SD 61.25 192.36 139.47 180.27 123.2 371243.81 254100 396175.31 287100 CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH Nội dung tính toán: Tính toán theo dầm hẫng chòu uốn Tiết... ngang đi qua đáy tường cánh: Chiều cao tường cánh: z = 5000(mm) Chiều cao lớp đất tương đương heq = 906.7 ( mm ) Áp lực đấùt tại vò trí này là: p = ka γ s g.heq 10 −9 = 0,32 × 1980 × 9,81 × 906.7 × 10 −9 ( = 5.64 × 10−3 N mm 2 ) Chiều cao tường cánh: z = 2250(mm) Chiều cao lớp đất tương đương heq = 1450 ( mm ) Áp lực đấùt tại vò trí này là: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 29 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ... RV(N/mm) Mố 987.07 939.98 RH(N/mm) 990469.76 M(Nmm/mm) 2551138.63 CĐIII 103.14 31.51 57782.72 1256.86 400.63 1765870.6 2510.76 976.3 1093372.16 SD 79.3 21.96 17820.88 987.02 268.79 1323656 1902.43 653.56 1110884.2 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO TƯỜNG ĐỈNH Nội dung tính toán: Tính toán theo cột chòu nén lệch tâm Tiết diện làm việc là hình chữ nhật có kích thước: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 14 BTL Mố Trụ. .. thiểu để tính toán Chon thép có đường kính 22mm, diện tích một thanh là 380mm2 số thanh thép cần thiết: n= ρ min b.d s 0,38%.12000.920 = = 110.4 (thanh) Aso 380 Chọn số thanh là 111 thanh đường kính 22mm, bố trí đều với khoảng cách a = 110mm V.2 Kiểm tra khả năng làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 23 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Theo tính toán ở trên ta có... Mômen khếch đại do ảnh hưởng của độ mảnh M c = δ b M 2b + δ s M 2 s Trong đó: δb = Cm ≥1 Pu ; Mố tường côngxol được xem là kết cấu không giằng theo 1− φ Pe phương dọc, do đó lấy Cm = 1 Xác đònh lực Euler theo công thức sau: π 2 EI Pe = 2 ( k lu ) Độ cứng EI lấy như sau: SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 21 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Ec I g 2,5 EI = 1 + βd 12000.10003 = 1 × 1012 ( mm 4 ) β d =... của thép là: d c = 80 ( mm ) ⇒ d s = h − d c = 1000 − 80 = 920 ( mm ) ⇒ cb = 0,6.920 = 552 ( mm ) ⇒ ab = 0,836.552 = 416.47 ( mm ) SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 22 BTL Mố Trụ Cầu ( ⇒ Pb = 0,85 × 30 × 461.47 × 1 = 11767.54 N mm ) GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Hệ số sức kháng φ = 0,9 nên  fs = f y 0.9 ×11767.54 = 8.06 > 1 → cấu kiện rơi vào trường hợp phá hoại dẻo  1314.19  f s′ Giả sử trường hợp f s′ = f y... f c′ = 30 ( MPa ) 0,05 0,05 ⇒ β1 = 0,85 − ( fc′ − 28) = 0,85 − ( 30 − 28 ) = 0,836 7 7 ⇒ ab = 0,836 × 432 = 361.15 ( mm ) ⇒ Pb = 0,85 × 30 × 361.15 = 9209.38 N mm Hệ số sức kháng φ = 0,9 SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 15 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo ϕ Pb 0.9 × 9209.38 Ta có P = 119.18 = 69.55 > 1 , cấu kiện rơi vào trường hợp phá hoại dẻo u  fs = f y   f s′ Giả sử trường hợp f s′ = f y , chiều... 0,72.1000 = 720 ( mm ) Vậy chọn d v = 829.7 ( mm ) Tải trọng tính toán tại mặt cắt này là:  N mm  ÷  mm   N  Lực dọc: N u = 1314.19  ÷  mm   N  Lực cắt: Vu = 407.45  ÷  mm  Mômen: M u = 1946080.5  ng suất cắt danh đònh của bêtông: v= Vu 407.45 = = 0.546 ( MPa ) φv bv dv 0,9 × 1 × 829.7 SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 25 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo v 0,546 = = 0.018 < 0,25 → OK f c′... Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ SVTH: Nguyễn Lương Hoàng Liên 26 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải được đặt gần bề mặt của cấu kiện để chòu những tác động thường xuyên của nhiệt độ và môi trường Tổng diện tích thép chống co ngót và nhiệt độ lấy như sau: A As > 0, 75 g fy Trong đó: Ag : Diện tích tiết diện nguyên Ag = 12000 × 1000 = 12000000 ( mm 2 ) 12000000