Đang tải... (xem toàn văn)
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 1. Số liệu chung 2. Kết cấu phần trên 3. Số liệu trụ II. CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 1. Tĩnh tải (DC+DW) 2. Hoạt tải (LL) 3. Tải trọng người đi (PL) 4. Lực hãm xe (BR) 5. Lực ly tâm (CE) 6. Tải trọng gió (WL, WS) 7. Tải trọng ma sát (FR) III. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MẶT CẮT 1. Tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt đỉnh móng 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 Khổ cầu: B =7m + 2x2m Đơn vị tính: Đơn vị dài: m Đơn vị đo góc: rad Đơn vị khối lượng: kg Đơn vị lực: kN Đơn vị ứng suất: kN/m 2 2. KẾT CẤU PHẦN TRÊN - Loại dầm Super T 38.3m - Số lượng dầm N = 5 Dầm - Khoảng cách dầm biên với dầm giữa S b = 2.30 m - Khoảng cách các dầm giữa S g = 2.30 m - Chiều dài tính toán L s = 37.60 m - Chiều dài thực tế L = 38.30 m - Chiều cao dầm H = 1.75 m - Chiều cao gờ đỡ lan can H g = 0.500 m - Chiều cao lan can H lc = 0.93 m - Bề rộng mặt xe chạy B = 7.0 m - Khổ cầu W = 12 m - Số làn xe thiết kế n = 2 lan - Hệ số làn xe m = 1 - Hệ số xung kích IM = 0.25 - Trọng lượng riêng bê tông g c = 24.50 kN/m 3 - Mặt cầu g as = 22.50 kN/m 3 Lớp tạo phẳng = 0.12 m Bản mặt cầu = 0.18 m Lớp bê tông Asphal = 0.070 m Lớp phòng nước = 0.004 m 3. SỐ LIỆU TRỤ - Loại trụ Trụ đặc bêtông cốt thép - Loại cọc Cọc đóng BTCT: D = 0.45 m - Số cọc trong móng n c = 12 Cọc - Chiều dài cọc L c = 30 m - Cao độ đỉnh móng CĐIM = -0.760 m - Cao độ đáy móng CĐAM = -2.760 m Kích thước cơ bản của trụ KÝCH THƯỚC (m) B nx1 0.200 B nx2 11.300 B nt1 0.750 B nt2 2.700 B nb 6.200 B dx1 1.600 B dx2 0.800 B db 4.900 H t 7.250 H b 2.000 h 1 0.800 h 2 0.500 h 3 0.430 4. VẬT LIỆU KẾT CẤU Bê tông trụ Trọng lượng riêng bê tông g c = 24.50 kN/m 3 Cường độ bê tông f c ' = 35.00 Mpa Mô đun đàn hồi bê tông Ec = 30850 Mpa Cốt thép thường Theo tiêu chuẩn ASTM A615 Cường độ cốt thép thường f y ' = 420 Mpa Mô đun đàn hồi của thép thường E s = 200000 Mpa q nd = 3 KN/m 2 1 = 37.60 = 37.60 PL t PL p 5. TẢI TRỌNG THIẾT KẾ Tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05 bao gồm các tải trọng sau: • Xe tải thiết kế • Xe 2 trục thiết kế • Tải trọng làn • Tải trọng người 300kG/m 2 PHẦN II TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG * Đường ảnh hưởng phản lực gối tại trụ 1. TĨNH TẢI - Trọng lượng bản thân dầm = 3300.4 kN - Trọng lượng bản mặt cầu = 1976.2 kN - Trọng lượng dầm ngang = 98.4 kN - Trọng lượng lan can = 481.2 kN Tổng= 5856.20 kN 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: e x =1.2m Tĩnh tải kết cấu phần dưới Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ tính theo công thức:P = V • g • V : Thể tích các bộ phận • g : Dung trọng riêng của bê tông g = 24.5kN/m3 Bảng tính toán tĩnh tải các bộ phận trụ STT Tên kết cấu Thể tích (m 3 ) Trọng lượng (kN) 1 Bệ trụ 60.76 1488.62 2 Thân trụ 42.17 1033.27 3 Xà mũ 47.68 1168.20 4 Đá kê gối 0.00 0.00 5 Tường che 0.00 0.00 Tổng cộng 150.62 3690.09 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) Bệ trụ 1488.62 Thân trụ 1033.27 1033.27 Xà mũ 1168.20 1168.20 Đá kê gối 0.00 0.00 Tường che 0.00 0.00 Khối neo 0.00 0.00 W L = 9.3 KN/m 145 KN145 KN35 KN 145 KN 145 KN 35 KN 110 KN 110 KN 1 2 3 4 5 6 4.3 m 4.3 m 15.0 m 4.3 m 4.3 m 1. 2 m 7 Tổng cộng 2201.47 3690.09 2. HOẠT TẢI TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ HOẠT TẢI Tải trọng Điểm Tung độ DAH Tải trọng Phản lực Đơn vị Xe tải 1 0.771 35.0 53.99 kN 2 0.886 145.0 256.84 kN 3 1.000 145.0 290.00 kN 4 0.601 35.0 42.07 kN 5 0.487 145.0 141.14 kN 6 0.372 145.0 107.98 kN Xe hai trục 7 0.968 110.0 212.98 kN 3 1.000 110.0 220.00 kN Tải trọng làn WL 37.6 9.3 699.36 kN Tổng cộng Ri Do xe tải 892.0 kN Do xe hai trục 432.98 kN q nd = 3 KN/m 2 1 = 37.60 = 37.60 PL t PL p 1 = 37.60 = 37.60 PL t PL p 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 q nd = 3 kN/m 2 Bề rộng đường người đi bộ B nd = 1 m Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PL t = 56.40 kN PL p = 56.40 kN 3.2. Trường hợp người đi trên cả hai lề trên nhịp phải q nd = 3 KN/m 2 1 = 37.60 = 37.60 PL t PL p Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ q nd = 3 kN/m 2 Bề rộng đường người đi bộ B nd = 1 m Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PL t - kN PL p = 56.40 kN 3.3 Trường hợp người đi trên 1 lề trên cả hai nhịp (Xếp lệch tâm) Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ q nd = 3 kN/m 2 Bề rộng đường người đi bộ B nd = 1 m Phản lực gối do tải trọng người đi bộ PL t = 56.40 kN PL p = 56.40 kN Mô men ngang cầu do tảI trọng người xếp lệch tâm gây ra e = 4.50 m M y = 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 h BR = 1.80m BR= 162.50kN 5. LỰC LY TÂM Lực ly tâm nằm ngang cách phía trên mặt đường khoảng cách h CE = 1.80m CE P.C = ∑ 2 4.V C 3.g.R = P TảI trọng trục xe V Vận tốc thiết kế đường ô tô = 60km/h V = 16.67 m/s g Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s 2 R Bán kính cong của làn xe R ∞ m C - m CE - kN [...]... Lực dọc trục tính toán lớn nhất Pu = 15279.4 0.1•Φ•f'c•Ag = 16286 Vậy tiến hành kiểm toán theo công thức kN kN (2) Trong đó: 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 b Rac•F' a' Fδ x a Rc•Fδ Ra•Fa a Các dữ liệu • Mô men tính toán Ngang cầu Mu 2836.62... thức kN kN (2) Trong đó: 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 MẶT CẮT h b Các dữ liệu Ngang cầu Dọc cầu Đơn vị • Mô men tính toán Mu 3486.48 12095.83 kN.m • Lực cắt tính toán Vu 324.93 922.34 kN • Chiều cao mặt cắt h 6200.00 4900.00 mm • Bề... 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 cao bệ móng h = 2.00 m • Chiều dày lớp phủ bê tông mặt trên dc = 0.10 m • Chiều dày lớp phủ bê tông mặt dưới = 0.10 m • Loại cọc sử dụng D = 0.45 m • Số cọc trong móng n = 20 • Khoảng cách các cọc cọc = 1.30 m • Kích thước thân trụ theo phương dọc cầu bp = 1.50 m • Kích thước thân trụ theo phương... 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 Ag Diện tích mặt cắt nguyên Ag = 30380000.0 m2 Pu Lực dọc trục tính toán lớn nhất Pu = 17140.1 0.1•Φ•f'c•Ag = 85064 Vậy tiến hành kiểm toán theo công thức kN kN (2) Trong đó: Mrx : Sức kháng uốn tính toán đơn trục... - 3091.40 - TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA THÂN TRỤ Các dữ liệu Ngang cầu Dọc cầu Đơn vị • Lực cắt tính toán Vu 324.93 922.34 kN • Hệ số sức kháng Φ 0.90 0.90 • 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 ứng suất nén chéo θ 45 45 độ • Góc nghiêng của cốt thép ngang với trục dọc α 90... 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 MẶT CẮT NGUYÊN MẶT CẮT QUY ĐỔI h h b b TTGH Tải trọng thẳng đứng Dọc cầu Ngang cầu Qy Mz Qz My N (kN) (kN) (kN.m) (kN)... Chiều dài không chống đỡ của thân lu trụ 7250.00 7250.00 mm • Bán kính quán tính của mặt cắt r 1789.79 1414.51 mm • Hệ số chiều dài hữu hiệu: Trụ không liên kết theo phương ngang K 1.00 1.00 0.85 0.85 - - mm 80.23 78.33 mm 94.39 92.15 mm • Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 • Chiều dày bản cánh chịu nén hf • Chiều dày khối ứng suất tương đương = c•1 a • Khoảng cách từ trục trung hoà đến c mặt chịu nén... Chiều dài không chống đỡ của thân trụ 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 K không liên kết theo phương ngang 1.00 1.00 Kiểm tra điều kiện độ mảnh • Hệ số sức kháng Φ lu • Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 • Chiều dày bản cánh chịu nén hf • Chiều dày khối ứng suất tương đương = c•1 a • Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén... Mpa • Trọng lượng bản thân 1 cọc W = 148.8 kN • Cao độ đáy bệ Hđb = -2.76 m • Cao độ mũi cọc Hmc = -32.76 m • Cao độ mực nước thông thuyền MNTT = 2.88 m • Cao độ mặt đất tự nhiên m MĐTN = 0.76 mm2 Mpa • Hệ số nhóm cọc = 0.76 η 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=... 1.05 8.30 10.30 27.258 1 49.06 33.12 49.06 Thân trụ - - 7.65 3.63 9.65 5.63 6.1.3 Tải trọng gió ngang (PD) PD = 0.0006•V2•At•Cd >1.8•At (kN) V Tốc độ gió thiết kế V= 25 m/s At Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái không có hoạt tải tác dụng Cd Hệ số cản Z1 Cánh tay đòn tính đến xà mũ Z2 Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ Z3 Cánh tay đòn tính đến đáy bệ Bộ phận At Cd 1.8•At 0.0006•V2•At•Cd . lớp phủ = 1434.81kN Độ lệch tâm của gối cầu so với tâm trụ theo phương dọc cầu: e x =1.2m Tĩnh tải kết cấu phần dưới Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ tính theo công thức:P = V • g • V : Thể tích. cầu g as = 22.50 kN/m 3 Lớp tạo phẳng = 0.12 m Bản mặt cầu = 0.18 m Lớp bê tông Asphal = 0.070 m Lớp phòng nước = 0.004 m 3. SỐ LIỆU TRỤ - Loại trụ Trụ đặc bêtông cốt thép - Loại cọc Cọc đóng. trọng riêng của bê tông g = 24.5kN/m3 Bảng tính toán tĩnh tải các bộ phận trụ STT Tên kết cấu Thể tích (m 3 ) Trọng lượng (kN) 1 Bệ trụ 60.76 1488.62 2 Thân trụ 42.17 1033.27 3 Xà mũ 47.68 1168.20 4