Bản tính trụ cầu theo 22TCN27205

Trụ cầu là một bộ phận quan trọng trong công trình cầu, có chức năng đỡ kết cấu nhịp, truyền các tải trọng thẳng đứng và ngang xuống đất nền. Trụ cầu có tác dụng phân chia nhịp, truyền phản lực gối từ hai đầu kết cấu nhịp, hình dáng trụ cầu đối xứng theo dọc và ngang cầu và phải đảm bảo các yêu cầu về: + Mỹ quan + Thông truyền + Va xô tầu thuyền + Tác động của dòng chảy

I GIỚI THIỆU CHUNG

2 Tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt đáy móng

IV KIỂM TOÁN MẶT CẮT

1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng

2 Kiểm toán mặt cắt đáy móng

- Kiểm toán bệ cọc chịu tác động một hướng (I-I)

- Kiểm toán bệ cọc chịu tác động một hướng (II-II)

V KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC

1 Số liệu chung

2 Tính toán khả năng chịu tải của cọc theo đất nền và vật liệu

Giới thiệu chung

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Hạng mục thiết kế: Kết cấu dưới

Loại hình kết cấu: Trụ đặc bê tông cốt thép

Tiêu chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05

Nhịp dầm: Super T 38.3m

Đơn vị tính:

Đơn vị khối lượng: kg

- Cao độ đáy móng CĐAM = -2.760 m

Kích thước cơ bản của trụ

Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích (DW): Trọng lượng lớp phủ = 1434.81kN

Độ lệch tâm của gối cầu so với tâm trụ theo phương dọc cầu: ex =1.2mTĩnh tải kết cấu phần dưới

Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ tính theo công thức:P = V • g

Bảng tổng hợp nội lực do trọng lượng bản thân trụ tại các mặt cắt

Tên kết cấu Mặt cắt đỉnh móng (kN) Mặt cắt đáy móng (kN)

145 KN

35 KN

110 KN 110 KN

1 2 3

6

4.3 m 4.3 m 15.0 m 4.3 m 4.3 m 1.

2 m

Hoạt tải trên nhịp LL = 1432.243 kN

Xung kích IM = 200.705 kN

3 TẢI TRỌNG NGƯỜI ĐI BỘ

3.1 Trường hợp người đi trên cả hai lề trên cả hai nhịp

Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ qnd = 3 kN/m2

Bề rộng đường người đi bộ Bnd = 1 mPhản lực gối do tải trọng người đi bộ PLt = 56.40 kN

PLp = 56.40 kN

3.2 Trường hợp người đi trên cả hai lề trên nhịp phải

qnd = 3 KN/m2

1

= 37.60 = 37.60

PLt PLp

Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ qnd = 3 kN/m2

Bề rộng đường người đi bộ Bnd = 1 m

Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PLt - kN

PLp = 56.40 kN

3.3 Trường hợp người đi trên 1 lề trên cả hai nhịp (Xếp lệch tâm)

Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PLt = 56.40 kN

PLp = 56.40 kN

Mô men ngang cầu do tảI trọng người xếp lệch tâm gây ra e = 4.50 m

My = 507.60 kN m

4 LỰC HÃM XE

Lực hãm xe bằng 25% tổng trọng lượng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế của tất

cả các làn Lực hãm xe nằm ngang cách phía trên mặt đường khoảng cách

hBR = 1.80m

BR= 162.50kN

5 LỰC LY TÂM

Lực ly tâm nằm ngang cách phía trên mặt đường khoảng cách hCE = 1.80m

6 TẢI TRỌNG GIÓ (WL,WS)

Kết cấu (m) Diện tích (m2) Khoảng cách đến xà

mũ (m)

Khoảng cách đếnđỉnh bệ (m)

Khoảng cách đếnđỉnh bệ (m)

Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức V = VB • S

VB Tốc độ gió giật cơ bản VB = 45.00 m/s

6.1 TẢI TRỌNG GIÓ TÁC ĐỘNG LÊN CÔNG TRÌNH (WS)

6.1.1 Tải trọng gió ngang (PD)

trên 81.2343 1.3 146.22 128.31 146.22 2.16 8.61 10.61Đỉnh xà mũ 1.488 1.3 2.68 2.35 2.68 0.40 8.52 10.52

6.2 TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN XE CỘ (WL)

6.2.1 Tải trọng gió ngang

Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ = 1.50 kN/m

WL = 28.73 kN

7 TẢI TRỌNG MA SÁT (FR)

Lực ma sát FR tính theo công thức sau:

FR = f.N Trong đó :

độ II 1.25 1.50 0.00 1.40 0.00 1.00 14085.1 147.055 1194.438 324.93 3486.48 III 1.25 1.50 1.35 0.10 1.00 1.00 16441.8 750.747 9826.320 80.66 1068.90 Đặc biệt 1.25 1.50 0.50 0.00 0.00 1.00 14958.0 263.525 3455.951 - -

b

h

b

II KIỂM TOÁN MẶT CẮT ĐỈNH MÓNG

Dữ liệu ban đầu

- Bề rộng mặt cắt nguyên b = 4.20 m

- Chiều cao mặt cắt nguyên h = 1.50 m

- Diện tích mặt cắt nguyên Ag = 5.81625 m2

Bảng tổ hợp tải trọng tới mặt cắt đỉnh bệ

- Chiều rộng có hiệu của mặt cắt theo phương y - y bw = 3.88 m

- Chiều rộng có hiệu của mặt cắt theo phương z - z hw = 1.50 m

Quy đổi mặt cắt ngang về hình chữ nhật có mô men quán tính tương đương = b•h3/12

b

Rc•F δ

Ra•Fa a

x

a

F δ

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN UỐN

Tổ hợp dùng để kiểm tra là: Cường độ I = 15279.37kN

Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều

Nếu Pu > 0.1•Φ•f'c•Ag thì kiểm tra theo điều kiện: 1/Prxy = 1/Prx + 1/Pry - 1/φ•Po (1)Nếu Pu < 0.1•Φ•f'c•Ag thì kiểm tra theo điều kiện: Mux/Mrx + Muy/Mry < 1.0

 Hệ số sức kháng đối với cấu kiện chịu nén dọc trục Φ = 0.80

Mrx : Sức kháng uốn tính toán đơn trục của mặt cắt theo phương dọc cầu

Mry : Sức kháng uốn tính toán đơn trục của mặt cắt theo phương ngang cầu

Xác định khả năng chịu lực của thân trụ theo các hướng

• Lực cắt tính toán Vu 324.93 922.34 kN

• Mô men quán tính (lấy từ phần mềm MIDAS) Ig 4.1E+12 1.2E+12 mm4

• Cốt thép chịu kéo k/c tới mép bê tông chịu kéo dc 155.00 155.00 mm

• Chiều cao làm việc của mặt cắt de 3722.50 1345.00 mm

• Chiều dài không chống đỡ của

thân trụ

lu

7250.00 7250.00 mm

• Bán kính quán tính của mặt cắt r 838.39 455.12 mm

• Hệ số chiều dài hữu hiệu: Trụ

không liên kết theo phương ngang

K

1.00 1.00

• Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng

suất

β1

0.85 0.85

• Chiều dày khối ứng suất tương

• Giá trị K•lu /r tính như sau K•lu /r 8.65 15.93

• Kết luận xét tới độ mảnh của kết cấu Không Không

• Mô men quán tính của cốt thép

• Tải trọng uốn dọc tới hạn Ơle Pe = π2•EI/( K•lu )4 - - N

• Hệ số Gradien của mô men Cm = 0.6 + 0.4•Mb/Ml - -

• Hệ số phóng đại mô men theo

phương dọc

δ = Cm/(1 - Pu / •P e)

1.000 1.000

Tiến hành kiểm toán khả năng chịu lực của mặt cắt theo công thức (2)

TTGH Mux Muy δ•Mux δ•Muy δ•Mux/Mr

x

δ•Muy/Mry

A Kiểmtra

Cường độ I 10819.90 - 10819.90 - 0.45 - 0.45 O.K

Cường độ II 900.33 2836.62 900.33 2836.62 0.04 0.18 0.22 O.KCường độ III 8763.58 907.58 8763.58 907.58 0.36 0.06 0.42 O.K

Sử dụng 6728.21 1312.82 6728.21 1312.82 0.28 0.08 0.36 O.KĐặc biệt 3091.40 - 3091.40 - 0.13 - 0.13 O.K

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA THÂN TRỤ

• Chiều cao chịu cắt của cấu kiện dv 3567.50 1210.50 mm

• Bề rộng bản bụng hữu hiệu trong chiều cao

chịu cắt của cấu kiện

bv

1500.00 3877.50 mm

• Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc α 90 90 độ

• Hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo

• Sức kháng danh định của bê tông Vc 166187.12 145766.83 kN

• Sức kháng của cốt thép đai chịu cắt Vs 1610.73 546.54 kN

• Sức kháng danh định của cấu kiện Vn 46823.44 146313.37 kN

• Sức kháng tính toán Vr 42141.09 131682.03 kN

KIỂM TRA NỨT

• Tổ hợp tải trọng dùng kiểm tra Sử dụng

• Kiểm tra fs < 0.6•fy O.K O.K

II KIỂM TOÁN MẶT CẮT ĐỈNH MÓNG

Dữ liệu ban đầu

-TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CẤU KIỆN CHỊU NÉN UỐN

Tổ hợp dùng để kiểm tra là: Cường độ I = 17140.14 kN

Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều

Nếu Pu > 0.1•Φ•f'c•Ag thì kiểm tra theo điều kiện: 1/Prxy = 1/Prx + 1/Pry - 1/φ•Po (1)Nếu Pu < 0.1•Φ•f'c•Ag thì kiểm tra theo điều kiện: Mux/Mrx + Muy/Mry < 1.0

Mrx : Sức kháng uốn tính toán đơn trục của mặt cắt theo phương dọc cầu

Mry : Sức kháng uốn tính toán đơn trục của mặt cắt theo phương ngang cầu

Xác định khả năng chịu lực của thân trụ theo các hướng

• Mô men quán tính (lấy từ phần mềm MIDAS) Ig 9.7E+13 6.1E+13 mm4

• Cốt thép chịu kéo: K/c tới mép bê tông chịu kéo dc 110.00 110.00 mm

• Chiều cao làm việc của mặt cắt de 6090.00 4790.00 mm

• Chiều dài không chống đỡ của thân

trụ

lu

7250.00 7250.00 mm

• Hệ số chiều dài hữu hiệu: Trụ

không liên kết theo phương ngang

K

• Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 0.85 0.85

• Chiều dày khối ứng suất tương

• Giá trị K•lu /r tính như sau K•lu /r 4.05 5.13

• Kết luận xét tới độ mảnh của kết cấu Không Không

• Mô men quán tính của cốt thép dọc

• Tải trọng uốn dọc tới hạn Ơle Pe = π2•EI/( K•lu )4 - - N

• Hệ số Gradien của mô men Cm = 0.6 + 0.4•Mb/Ml -

-• Hệ số phóng đại mô men theo

phương dọc

δ = Cm/(1 - Pu /φ•Pe)

1.000 1.000

Tiến hành kiểm toán khả năng chịu lực của mặt cắt theo công thức (2)

TTGH Mux Muy δ•Mux δ•Muy δ•Mux/Mrx δ•Muy/Mry

A

Kiểmtra

Cường độ I 12095.83 - 12095.83 - 0.20 - 0.20 O.KCường độ II 1194.44 3486.48 1194.44 3486.48 0.02 0.05 0.07 O.KCường độ III 9826.32 1068.90 9826.32 1068.90 0.16 0.02 0.18 O.K

Sử dụng 7577.79 1566.97 7577.79 1566.97 0.12 0.02 0.15 O.K

KIỂM TRA NỨT

• Tổ hợp tải trọng dùng kiểm traSử dụng

• Mô men tính toán Mu 1.57E+09 7.58E+09 N.mm

III Kiểm toán mặt cắt đáy móng

xi yi

Vị trí cọc đáy bệ

Dữ liệu ban đầu

• Kích thước bệ móng theo phương dọc cầu b, bw = 4.90 m

• Kích thước bệ móng theo phương ngang cầu d = 6.20 m

• Chiều dày lớp phủ bê tông mặt trên dc = 0.10 m

• Chiều dày lớp phủ bê tông mặt dưới = 0.10 m

• Kích thước thân trụ theo phương dọc cầu bp = 1.50 m

• Kích thước thân trụ theo phương ngang cầu dp = 4.20 m

Kết quả nội lực đầu cọc: tổ hợp nội lực ở TTGHCD I là nguy hiểm nhất (từ phần mềm FB - Pier)

Ngang cầu

Dọc cầu

No.1 No.2 No.3 No.4No.1 264.00 278.00 277.00 263.00No.2 588.00 610.00 609.00 587.00No.3 866.00 923.00 923.00 865.00No.4 1070.00 1100.00 1100.00 1070.00No.5 1240.00 1250.00 1250.00 1230.00

Mặt cắt I-I S N Vu Mu

- 4028.00 4833.60

Mặt cắt II-II S N Vu Mu

- 4970.00 2485.00

Kiểm tra sức kháng của bệ cọc chịu tác động 1 hướng

• Cốt thép chịu kéo: K/c tới mép bê tông chịu kéo dc 110.00 126.00 mm

• Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 0.85 0.85

• Chiều dày khối ứng suất tương

• Kiểm tra khả năng chịu lực Mr > Mu O.K O.K

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu

• Tỷ lệ giữa thép chịu kéo và diện

Kiểm tra mômen nứt

• Cường độ chịu kéo khi uốn của bê

tông

fr = 0.63•f'c0.5

3.73 3.73 Mpa

• Kiểm tra mômen nứt Μr=Φ•Mn > 1.2•Mcr O.K O.K

Kiểm tra lượng cốt thép tối đa

• Kiểm tra lượng cốt thép tối đa c/de < 0.42 O.K O.K

• Bề rộng bản bụng hữu hiệu trong chiều cao

chịu cắt

bv

6200.00 4900.00 mm

• Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc α 90 90 độ

• Hệ số chỉ khả năng của bê tông bị nứt chéo

• Sức kháng danh định của bê tông Vc 10838.12 8411.62 kN

• Sức kháng của cốt thép đai chịu cắt Vs 7.22 7.09 kN

chịu kéo

• Thông số bề rộng vết nứt Z 17500.00 17500.00 N/mm

• Diện tích phần bê tông

bao bọc cốt thép chia cho

PHẦN V KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC

• Cường độ bê tông thân cọc f'c = 30 MPa

• Trọng lượng riêng bê tông γc = 24.50 kN/m3

• Mô đun đàn hồi bê tông cọc Ec = 28561 Mpa

• Hệ số nhóm cọc η = 0.76

II KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC

Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc F qp và hệ số sức kháng thân cọc F qs được tính theo bảng sau

Trong đó: l v lấy theo bảng 10.5.5.2 l v= 0.80

Loại đất a1 Φqp = λ v•a1 a2 Φ qs = λ v•a2

Ncorr = [ 0.77•log10(1.92/s'v)]•N

Db : Chiều sâu xuyên của cọc trong tầng chịu lực = 11.31 m

ql : Sức kháng điểm giới hạn = 0.4•Ncorr (Cho đất cát)

= 0.3•Ncorr (Cho bùn không dẻo)

Lớp đất Loại đất Cao độ Độ sâu Li N Su s'v qs Qs

(m) (m) (Mpa) kN/m2 (kN) (kN)

-2 2 -3.62 0.86 0.86 2 49.70 23.22 17.17 26.57

Giá trị nội lực lớn nhất của tất cả các cọc Nmax = 1254.00 kN

Giá trị ngoại lực quy về mặt cắt đỉnh móng

Tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất là ở TTGHCD I: N= 17140.142 kN.m

Qy= 922.33874 kNMz= 10819.902 kN

Kiểm tra khả năng chịu tải của 1 cọc đơn QR > N OK