Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu - Lường Viết Dũng

GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu PHẦN I THUYẾT MINH Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 1 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN I.1. Kích thước kết cấu phần trên. - Chiều dài nhịp tính toán: L tt =L-2x0.3=26-0.6=25.4 m. - Chiều rộng cầu: B=7+(2x2.0)+(0.2x2)+(0.5x2)=12.4 (m) - Kích thước dầm chủ,dầm ngang: + Dầm chủ: Lựa chọn kích thước như hình vẽ ( Theo Giáo trình Cầu BTCT) Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 2 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu + Dầm ngang: Vì L=26m chọn 3 dầm ngang , bố trí ở 2 gối và ở giữa nhịp. Tổng số dầm ngang là (5-1).3= 12 dầm Chọn chiều dày dầm ngang 15 cm - Bản mặt cầu, lan can, gờ chắn, lớp phủ, tấm kê: + Bản mặt cầu: Bản BTCT dày 200mm + Lan can: Chọn lan can có DC lan can =6kN/m. + Gờ chắn: Gờ BT có kích thước chọn như hình vẽ 200 250 250 + Lớp phủ: Lớp phủ gồm BT ASPHANLT và lớp chống thấm dày 7.4 mm Trọng lượng riêng của lớp phủ mặt cầu γ lớp phủ =22.5(kN/m 3 ) + Tấm kê: Dày 80 mm. Ta có bố trí chung như sau: Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 3 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu 1 2 M ÆT C¾T GI÷A cÇu 1 2 M ÆT C¾T gèi 1500 200 2% 2% 200 80 2% 2% 250 1100 1100 tÊm bt ®óc s½n t=80 mm líp bt asphalt líp phßng n íc t=74 mm 35002002000500 3500 200 2000 500 74 4@2400=9600 14401440 12400 860 460 I.2. Kích thước kết cấu phần dưới I.2.1. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chế tạo mố - Bê tông: + Cường độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày f’ c =28MPa + Trọng lượng riêng của bê tông γ bt =25 kN/m 3 + Mô đun đàn hồi E c =0.043 × 1.5 γ × ' c f =28441.83 MPa - Cốt thép: + Giới hạn chảy f y =420 MPa + Mô đun đàn hồi E s =200000MPa - Đất đắp: + Trọng lượng riêng của đất đắp γ s =18 kN/m 3 + Góc ma sát trong của đất đắp ϕ=30 0 I.2.2. Kích thước cơ bản của mố. - Kích thước mũ mố theo phương dọc cầu: b p = ∆ + b 2 + 0 2 b + 20 + b 1 (cm) Với : + ∆ : Khe hở giữa đầu dầm và mố ∆ = 6.5 cm + b 2 : Khoảng cách tim gối đến đầu dầm b 2 = 30 cm. + b 0 : Kích thước thớt gối theo phương dọc cầu b 0 = 410 mm = 41 cm B ∆ b2 20 cm b1 + 20cm : Khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê gối. + b 1 : Khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tường mố b 1 lấy tùy thuộc vào chiều dài nhịp: 1 nhịp, m 15-20 30-100 >100 b 1 , cm 15 25 35 Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 4 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu b 1 = 21 cm ( Do L nhịp = 26m). Vậy b p = 6.5 + 30 + 41/2 + 20 +21 = 98 cm. Chọn b p =100 cm( Lấy với b 1 =23 cm). - Theo phương ngang cầu : ap ao a1 (n-1).a2 a1 a p = 2a 1 + a 0 + (n -1)a 2 + 2(15 ÷ 20) (cm). Trong đó : + a 1 : Khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tường mố, a 1 = 77 (cm). + n : Số lượng dầm chủ ( n = số lượng gối cầu), n = 5. + a 2 : Khoảng cách giữa các dầm chủ, a 2 = 240 cm. + a 0 : Kích thước thớt dưới của gối theo phương ngang cầu, a 0 = 460 mm = 46 cm. Vậy a p = 2 × 77 + 46 + 4 × 240 + 2 × 20 = 1200 (cm). I.2.3.Kích thước tường đỉnh - Chiều cao tường đỉnh: h 1 =h d +h b +h g +h đk Trong đó : h d = 140 cm : Chiều cao dầm chủ. h b = 20 cm : Chiều cao bản mặt cầu. h g = 5 cm : Chiều cao gối. h dk = 20 cm : Chiều cao đá kê gối h 1 =140 + 20 +5 +20 =185 (cm) - Chọn bề rộng tường đỉnh: b 1 =0.5m I.2.4.Kích thước tường thân - Chiều cao tường thân: h 2 =h mố - h 1 =400-185=215 (cm) - Bề rộng tường thân : b 2 =b 1 +b m Với : + b 1 :Bề rộng tường đỉnh, b 1 =50 cm + b m :Bề rộng mũ mố ,chọn bằng 100 cm b 2 =50 +100=150 (cm) Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 5 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu I.2.5.Kích thước tường cánh - Chiều cao tường cánh: Chọn h 3 =1m - Bề dày tường cánh: b 3 =0.5m - Độ ngập sâu của tường cánh vào trong đất: Chọn bằng 0.65m - Chiều dài tường cánh: Nhận xét: Do chiều cao mố H=5m nên độ dốc của taluy là 1: 1 Chiều dài của tường cánh: l cánh =H.n+0.65=4.1+0.65=4.65 m I.2.6.Kích thước bản quá độ - Chiều dài bản quá độ: l bản =4m - Chiều dày bản quá độ: h bản =0.25m - Bản quá độ cách tường cánh 1cm - Mấu đỡ bản quá độ chọn kích thước như hình vẽ: 36 30 30 I.2.7.Kích thước bệ móng - Bề dày móng: H móng =2m - Bậc móng trước:chọn ∆=0.8m - Bậc móng sau:chọn ∆=0.4m - Hai bên bệ được mở rộng 0.4 cm. I.2.8. Chọn phần vát của chỗ tiếp giáp giữa tường cánh và tường thân là 50cm :50 cm như hình vẽ. Ta có các kích thước của mố như sau(tính theo đơn vị mm): Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 6 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu 800 700 4000 650 2500 500 1000 4350 2 5 0 810 3 0 0 0 1 : 1 1 : 1 1500400 1180 500 400 4350 860 460 410 4650 MÆT §øNG 1 2 mÆt b»ng 1: 10 400 500 400 I I 1 2 mÆt c¾t I-I 460 6000 6000 1 2 mÆt c¾t II-II II II 1850 770860 +0.5( MNTN) 410 810 2150 1850 0.0( C§§M) +1.15( MNCN) 2000 2000 12800 200 6000 6400 800 2x2400=4800 500 500 1500 1500 1800 1650 200 700 1500 1800 4000 6000 360 Quy íc chiÒu z x y II. TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG II.1.Tính toán tải trọng tác dụng lâu dài. II.1.1.Tĩnh tải kết cấu phần trên. - Trọng lượng bản thân dầm chữ I. Do mặt cắt dầm I thay đổi nên ta phải tính toán cho từng đoạn. + A dầm I(giữa nhịp) = 0.64 × 0.25 + 0.2 × 0.2 + 0.2 × 0.22 + 0.2 × (0.95-0.2-0.11) + 0.22 × 0.11 + 0.2 × 0.11+0.84 × 0.12 + 0.64 × 0.08 = 0.5722 m 2 V dầm I(giữa nhịp) =0.5722 × 19.4 =11.100( m 3 ) + A dầm I(gối) =0.64 × 1.4+2 × 0.12 × 0.1 =0.92 (m 2 ) V dầm I(gối) =0.92 × 2 × 1.8=3.312 (m 3 ) +V mặt cắt chuyển tiếp = ( 2 5722.0 + 2 92.0 )x1.4x2=2.089 (m 3 ) ⇒ q dầm chủ =(11.1+3.312+2.089)x25x 62 1 x5 =79.335(kN/m) - Trọng lượng bản thân dầm ngang + Chọn bề dày dầm ngang theo phương dọc cầu là 150mm Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 7 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu 220 220 17 60 220 110 640 10015 60 100 17 60 1201200 120 D ? M NGANG GI? A C? U D ? M NGANG Ð? U C?U 1320 100 15 60 100 + Diện tích dầm ngang: Dầm ngang giữa cầu: A dầm ngang (giữa cầu) =0.2 × 0.22 + 0.2 × 1.76 + (1.76 + 0.22 × 2) × 0. 64 + 0.11 × 0.22 + 2 × 0.1 × 0.11 + (0.12+0.11) × 1.560 = 2.209 m 2 Dầm ngang đầu cầu: A dầm ngang (đầu cầu) = 1.76 × 1.32 – 0.1 × 0.12 × 2 = 2.2992 m 2 V dầm ngang =(2.209 × 4 + 2.2992 × 8) × 0.15 =4.0844 (m 3 ) ⇒ DC dầm ngang = 62 0844.4 x25=3.927 (kN/m) - Trọng lượng bản thân tấm bêtông đúc sẵn: DC tấm BT đúc sẵn =4 × 1.76 0.08 26 25 26 × × × = 14.08 kN/m - Trọng lượng bản thân của bản mặt cầu A mặt cầu =12.5 × 0.2 + 0.08 × (1.45- 0.64 2 )=2.590(m 2 ) ⇒ q bản mặt cầu =2.590 × 25=64.75(kN/m) - Trọng lượng bản thân lan can,gờ chắn: + Sử dụng loại lan can có khối lượng trên 1 m dài là 6 kN ⇒ q lan can = 6 × 2 =12 kN/m ( Do có 2 lan can ). + Trọng lượng bản thân gờ chắn q gờ chắn = 0.2 0.25 0.25 25 1.406 2 + × × = kN/m ⇒ q lan can, gờ chắn = 13.406 200 250 250 Gờ chắn - Trọng lượng bản thân lớp phủ mặt cầu: + Ta lấy bề dày lớp phủ mặt cầu là 74mm=0.074m + Trọng lượng riêng của lớp phủ mặt cầu γ lớp phủ =22.5(kN/m 3 ) ⇒ q lớp phủ =0.074 × 22.5 × (12.5-0.5 × 2-0.25 × 2) = 18.315(kN/m) Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 8 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Bảng trọng lượng riêng của kết cấu phần trên: Các bộ phận Trọng lượng bản thân(kN/m) Phản lực gối(kN) Dầm chủ 79.335 1007.55 Dầm ngang 4.0844 51.87 Tấm kê 14.08 178.82 Bản mặt cầu 64.75 822.33 Lan can,gờ chắn 13.406 170.26 Lớp phủ mặt cầu 18.315 232.60 Tổng=2517.65 kN DC(kN) DW(kN) 2230.83 232.60 II.1.2.Trọng lượng mố. Để tính toán đơn giản ta tính theo công thức sau: ìm γ γ = ∑ × − ∑ × ch bt i n i P V V γ bt :Trọng lượng riêng của bêtông,=25 kN/m 3 V i :Thể tích của các bộ phận mố. : Trọng lượng riêng của nước, 10 γ = n kN/m 3 :Thể tích phần bộ phận mố ngập trong nước. Ta đi tính cho từng bộ phận của mố: - Bệ móng. + Thể tích : V bệ móng =(12+2 × 0.4) × 4.35 × 2=111.616 m 3 + Toàn bộ bệ móng chìm trong nước nên : ìm ê móng ch b V =V bệ móng =111.616 m 3 ⇒ P bệ móng =111.616 × 25-111.616 × 10= 1674.24 kN - Tường thân: + Thể tích : V tường thân = 12 × 2.15 × 1.5=38.7 m 3 + Một phần tường thân ngập trong nước. Thể tích tường thân ngập trong nước là: V tường thân ngập nước =12 × 1.5 × 1.15 = 20.7 m 3 ⇒ P tường thân = 38.7x25 – 20.7 × 10 = 760.5kN - Tường đỉnh: + Thể tích: V tường đỉnh =12x1.85x0.5=11.1 m 3 ⇒ P tường đỉnh = 11.1 × 25 = 277.5 kN - Bản quá độ: V bản quá độ =11 × 0.25 × 4= 11 m 3 Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 9 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu ⇒ P bản quá độ = 11 × 25 = 275 kN - Mấu đỡ bản quá độ : + Thể tích: V mấu đỡ = ( ) ( ) 0.3 0.36 0.3 12 2 0.5 1.089 2 + × × − × = m 3 ⇒ P mấu đỡ = 1.089 × 25= 27.225 kN - Tường cánh: + Phần 1: Thể tích: V tường cánh 1 = 2 × 0.7 × 1.5 × 0.5=1.05 m 3 ⇒ P tường cánh 1 = 1.05 × 25= 26.25 kN + Phần 2: Thể tích: V tường cánh 2 = 2 × 2 1 5.1 2 × 0.5=1.125 m 3 ⇒ P tường cánh 2 = 1125 × 25= 28.125 kN 1 2 3 + Phần 3: bị ngập trong nước một phần Thể tích: V tường cánh 3 = 2 × 4 × 1.65 × 0.5=6.6 m 3 V tường cánh 3 ngập nước = 2 × 1.15 × 1.65 × 0.5=1.8975 m 3 ⇒ P tường cánh 3 =6. 6 × 25-1.8975 × 10= 146.025 kN Như vậy: P tường cánh =26.25 +28.125 +146.025=198.875 kN - Đá kê gối: + Thể tích : V đá kê gối = 0.86 × 0.81 × 0.2 × 5=0.697 m 3 ⇒ P Đá kê gối = 0.697 × 25=17.415 kN STT Tên Trọng lượng 1 Bệ móng 1674.24 2 Tường thân 760.5 3 Tường đỉnh 277.5 4 Tường cánh 198.875 5 Đá kê gối 17.415 6 Mấu đỡ bản quá độ 27.225 7 Bản quá độ 275 II.1.3. Áp lực thẳng đứng do đất trên bản quá độ - Coi gần đúng bản đặt tại giữa vị trí của tường thân. - Khối lượng đất đắp trên bản: P đất trên bản =11x4x 2 85.1 x18=732.6 kN Nhận xét1: Bản quá độ và đất đắp trên bản quá độ sẽ truyền lên mấu kê một lực tĩnh R tb Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 10 [...]... 25% trọng lượng xe thiết kế, xe thiết kế là xe tải - Gối cố định chịu 100% lực hãm - Hệ số làn xe m=1(số làn xe n=2) ⇒ BR=2 × 1 × 25%(145+145+35)=162.5 kN Lực nằm ngang theo phương dọc cầu ,cách mặt cầu 1.8 m Để thiên về an toàn ta cho lực hãm xe hướng ra phía sông Lường Viết Dũng 14 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu II.2.6.Lực ma sát FR - Lực ma sát chung gối cầu phải được xác... tích thích hợp theo công thức: Lường Viết Dũng 16 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Pv=0.00045xV2xAv Trong đó: +V-Tốc độ gió thiết kế = 38 m/s +Av-Diện tích phẳng của mặt cầu = 12.4 x 25.4=314.96 m2 - Trị số tải trọng thẳng đứng: Pv=0.00045 x 382 x 314.96 =204.66 (kN) Pv đặt tại giữa nhịp II.2.9.Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ WL - Trong bài thiết kế này chỉ xét TTGHCĐI nên không... móng Lường Viết Dũng 22 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu - Cốt thép phía dưới theo phương dọc cầu chọn số hiệu #29 cách nhau a =160 mm - Móng được tính như 1 conson, ngàm tại mặt cắt thân mố ( mặt cắt D- D ) chịu tải trọng do phản lực đất nền và trọng lượng bản thân móng 800 400 D-D 2000 D 81#29 D 4350 80x160=12640 12800 IV.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn - Theo phương ngang cầu. .. LL = γ PL = γ BR = γ LS III.2 Mặt cắt đỉnh móng(B-B) B B B-B 833 O2 O1 Giá trị (kN) 2230.83 232.60 277.5 760.5 503.8 Tên tải trọng Tĩnh tải kết cấu phần trên Tĩnh tải mố Lường Viết Dũng DC DW Tường đỉnh Tường thân Rtb 19 Độ lệch tâm ex (m) 0.288 0.288 -0 .367 0.133 -0 .767 Độ lệch tâm ey (m) 0 0 0 0 0 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Mấu đỡ bản quá độ Phần 1 Tường Phần 2 cánh Phần... II.2.4.Lực li tâm(CE) - Lực li tâm được lấy bằng tích số của các trọng lực trục của các xe tải hay xe hai trục với hệ số C lấy như sau: 4 V2 C= × 3 gR - Trong đó: + v –là tốc độ thiết kế + g-Gia tốc trọng trường + R-Bán kính cong của làn xe, R= ∞(do mặt đường xe chạy thẳng),do đó C=0 CE=0 II.2.5.Lực hãm xe BR - Cầu được thiết kế với 2 làn xe,lực hãm tính cho một làn xe chạy cùng chiều - Lực hãm lấy bằng... -1 36.026 -7 .351 -6 6.281 -6 3.996 146.025 -1 25.4 17.42 13.657 2851.2 γ EH γ EV 1623 6 γ LL 957.88 γ LL γ PL Lực ma sát(FR) 1188 -1 867.14 957.883 747.146 -6 8.135 252.35 358.14 152.40 γ FR Lường Viết Dũng Mx (kN/m) 28.13 LS Ngang cầu Dọc cầu Thẳng đứng Hy (kN) 26.25 γ BR γ LS Gió lên công trình Hx (kN) 118.872 162.50 698.75 300.96 1072.1 8 902.88 4610.3568 88.15 γ WS 0 204.66 18 467.99 0 159 635 Cầu HầmK48... 1 x1.0533x18x4x11=278.08 kN 3 Vị trí hợp lực đặt cách đỉnh móng 2 m Lường Viết Dũng 15 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu II.2.8.Tải trọng gió tác dụng lên công trình WS II.2.8.1.Tải trọng gió ngang cầu - Chỉ tính tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu phần trên,không tính tải trọng gió ngang tác dụng lên mố - Tải trọng gió ngang PD phải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang... (-) III.1.Mặt cắt đáy móng(A-A) A A A-A O1 Tên tải trọng Tĩnh tải kết cấu phần trên Tĩnh tải mố DC DW Bệ móng Tường đỉnh Tường thân Bản quá độ Mấu đỡ bản quá độ Phần 1 Tường Phần 2 cánh Phần 3 Đá kê gối Lường Viết Dũng Giá trị (kN) Độ lệch tâm ex (m) Độ lệch tâm ey (m) 2230.83 232.60 1674.24 277.5 760.5 503.8 0.78 0.78 0 0.125 0.625 -0 .27 0 0 0 0 0 0 27.23 -0 .27 0 26.25 28.13 146.025 17.42 -2 .525 -2 .275... 232.60 36.053 γ DC 277.5 760.5 503.8 27.23 17.42 -1 38.75 0 -4 53.42 -2 4.503 2.699 844.8 -2 27.115 Tên tải trọng Tĩnh tải kết cấu phần trên Tường đỉnh Tường thân Tĩnh tải mố Rtb Mấu đỡ Đá kê gối Áp lực ngang của đất (EH) Rhb Hoạt tải Ngang cầu Dọc cầu xe(LL) Tải trọng Ngang cầu Dọc cầu người(PL) Lực hãm xe(BR) LS Lực ma sát(FR) Ngang cầu Gió lên công Dọc cầu trình Gió thẳng đứng γ EH γ LL 957.88 γ PL Hy... phân tích bản ngàm 2 cạnh còn có thể phức tạp nên có thể thiết kế chúng theo phương pháp gần đúng như sau: - Chia tường cánh thành 4 phần A, B ,C ,D như hình vẽ: Lường Viết Dũng 30 Cầu HầmK48 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa l1 TKMH Mố Trụ Cầu l2 p ef 1 ab 2 3 A ab' D ab a 1 2 e 2 d' b B f C d ac p 3 b' o c' p p c 4 p 5 + Phần A và D được thiết kế như một dầm mút thừa ngàm vào ab và ef.Hợp lực áp lực . Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu PHẦN I THUYẾT MINH Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 1 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN I.1. Kích thước kết cấu phần trên. - Chiều dài. sau mố: 4 m Chiều rộng mố chịu tác dụng của các lớp: 1 2-2 × 0.5=11 m Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 11 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu Diện tích tác dụng của các lớp: 11 × (4.3 5-0 . 8-1 .5)=22.55(m 2 ) V=4 × 22.55. theo công thức: Lường Viết Dũng Cầu HầmK48 16 GVHD: PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa TKMH Mố Trụ Cầu P v =0.00045xV 2 xA v. Trong đó: +V-Tốc độ gió thiết kế = 38 m/s +A v -Diện tích phẳng của mặt cầu = 12.4