Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Chu Hoàng Hải)

200 160 60 90 250 87,5 87,5 175 x 3 Thiết kế môn học mố trụ cầu Thiết kế môn học trụ cầu 1. Các số liệu tính toán: Chiều cao trụ H=6m Tính toán trụ cầu dầm giản đơn nhịp dài l= 27 m khổ càu 4 + 2.1,0 m.Mặt cắt ngang có 4 dầm , chiều cao dầm h= 1,5m Tải trọng thiết kế H30, XB80, ngời 300kg/m 2 Kích thớc trục chọn nh hình vẽ: 700 350 + Vật liệu làm trụ: 350 - Mũi trụ bê tông M300 - Thân trụ bê tông m250 880 - Bệ và cọc bê tông M 300 Tải trọng do trọng lợng của KCN dầm và mặt cầu xe chạy, lan can, lề ng- ời đi lấy từ kết quả tính toán phần kết cấu nhịp. Nhịp phải: ký hiệu là nhịp 1. Nhịp trái: ký hiệu là nhịp 2. mTg mTg mTg mTg tt TC tt TC /828,11 /2688,10 /828,11)037,192,1(4 /2688,10)8282,0739,1(4 2 2 1 1 = = =+= =+= 2. Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ. Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 1 140 540 200 R70 100 30cm 30cm 5cm Thiết kế môn học mố trụ cầu 2.1. Xác định vị trí tim các gối cầu lên trụ: l 1 , l 2 : khoảng cách từ tim trụ đến tim 2 gối. l 1 = l 2 = 26,4cm. 2.2. Tính trọng lợng bản thân trụ: - Đá kê gối: q dk = 4,8 (T) - Xà mũi trụ: q m = 61,25 (T) - Thân trụ: q th = 70,309 (T) - Bệ trụ: q b = 154 (T) Tổng cộng: + Đối với mặt cắt đỉnh bệ: q TC = 156,359 (T) q tt = 1,1 . q tc = 341,39 (T) 2.3. Tính toán với áp lực thuỷ tĩnh: a. Với mức nớc thấp nhất: - áp lực thuỷ tĩnh tiêu chuẩn TC TN P = F . h 1 . n với h 1 = 0,73 (m) F = (0,7 2 .3,14 + 4.1,4) = 7,14m 2 n = 1T/m 2 )(73,5.1,1 )(21,573,0.14,7 TPP TP tc TN tt TN tc TN == == Tính với mức nớc cao nhất: Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 2 1 1 26,4 26,4 0,65 26,4 Thiết kế môn học mố trụ cầu )(41,42.1,1 )(55,381.14,7.4,5 TPP TP tc TN tt TN tc TN == == 2.4. Tính phản lực gối do tĩnh tải kết cấu nhịp: - Phản lực gối do tĩnh tải tiêu chuẩn: )(5,135 2 4,26.2688,10 2 . )(5,135 2 4,26.2688,10 2 . 2 2 1 1 T lg R T lg R tc tc tc tc === === Phản lực gối do tĩnh tải tính toán: )(68,147 2 4,26.1828,11 2 . 2 21 T lg RR tc tttt ==== 2.5. Tính phản lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp: 2.5.1. Do hoạt tải H30 a. 2 làn xe H30 trên cả 2 nhịp Tra bảng tải trọng tơng đơng: Với L = 53,45 = 0,5 q td = 1,75 Phản lực gối do hoạt tải tiêu chuẩn: )(18,849,0.2.45,53.1. 2 1 .75,1.2 1 30 TqR td H tc === Phản lực gối do hoạt tải H30 tính toán: )(8,11708,103.4,1. 3030 TRnR H tc H tt === b. Hai làn xe H30 trên 1 nhịp (nhịp 2): l = 26,4; = 0 q td = 2,651 (T/m) Phản lực gối cho nhịp 2: )(97,629,0.2. 2 1.4,26 .651,2.2 30 TqR td H tc === Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 3 q td q td Thiết kế môn học mố trụ cầu )(15,8897,62.4,1. 3030 TRnR H tc H tt === (tổ hợp chính) )(4,5097,62.8,0 30 TR H tt == (tổ hợp phụ) Momen do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng: + Tính cho tổ hợp chính:1 ).(582,28325,0.15,88 30 mTM H tt == c. Do hoạt tải H30 1 làn xe xếp lệch trên 2 nhịp: Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn: )(27,47 2 1.45,53 .75,1 30 TR H tc == Phản lực gối do tải tọng tính toán cho tổ hợp phụ: )(141,5227,47.12,1.12,1 3030 TRR H tc H tt === Mô men (theo phơng ngang cầu) do phản lực gối của H30 đối với mặt cắt đỉnh móng. ).(99,165.12,1 ).(92,8 4 1775,2. 141,2 5 3030 30 mTMM mTM H tc H tt H tc == == 2.5.2. Do bánh xe XB80 a. Do XB80 đặt trên đỉnh trụ Tra bảng tải trọng tơng đơng của XB80 l = 53,45; = 0,5 q tđ = 2,371 T/m Phản lực gối do XB80 tiêu chuẩn và tính toán: )(35,69.1,1 )(59,63 2 1.45,53 371,2. 8080 80 TRR TqR XB tc XB tt td XB tc == === b. Do XB80 trên 1 nhịp: l = 26,4; = 0; q td = 4,69 T/m Phản lực gối do XB80 trên 1 nhịp Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 4 Thiết kế môn học mố trụ cầu )(576,68.1,1 )(978,61 2 1.4,26 .69,4 8080 80 TRR TR XB tc XB tt XB tc == == Momen do phản lực gối của XB80 trên 1 nhịp với mặt cắt đỉnh móng: ).(162,27.1,1 ).(693,24. 8080 2 8080 mTMM mTlRM XB tc XB tt XB tc XB tc == == 2.5.3. Do ngời 300kg/m 2 a. Ngời trên 2 lề và trên cả 2 nhịp: q td = 0,3 . 1,0 = 0,3T/m - Phản lực gối tiêu chuẩn: )(45,292. 2 1.45,53 .3,0 TR ng tc == - Phản lực gối tính toán: )(23,41.4,1 TRR ng tc ng tt == b. Hai đoàn ngời trên 1 nhịp: )(33,16.12,1 )(33,16.4,1 )(58,142. 2 1.4,26 3,0 TRR TR R TR tc ng ttphu ng tc ng ttchinh ng tc ng == = = == Mô men do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng: ).(307,5325,0.33,16. ).(334,6325,0.412,20. 2 2 mTlRM mTlRM p ng p ng c ng c ng === === c. Một đoàn ngời trên 2 nhịp (xếp lệch tâm theo phơng ngang) )(49,16.12,1 )(73,14 2 1.45,53 .3,0 TRR TR tc ng tt ng tc ng == == Mô men (theo phơng ngang cầu) đối với mặt cắt đỉnh móng. Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 5 Thiết kế môn học mố trụ cầu ).(91,72.12,1 ).(285,6673,14.5,4. mTMM mTRlM tc ng tt ng tc ngn tc ng == === 2.6. Tính toán tải trọng theo phơng dọc cầu do lực hãm của H30 Với nhịp l > 25m, lực hãm PT tc h 6,0= Với P = 30T TT tc h 1830.6,0 == 6,20.12,1 == tc h tt h TT (tính cho tổ hợp phụ) Momen do lực hãm đối với mặt cắt đỉnh bệ trụ: ).(20,126.12,1 ).(68,11226,6.18. 1 mTMM mThTM tc h tt h T tc h tc h == === Với h T1 là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đỉnh bệ. Mô men đối với mặt cắt đấy bệ trụ ).(521,166 ).(68,14826,8.18. 2 mTM mThTM tt h T tc h tc h = === h T2 là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đáy bệ. 2.7. Tính toán tải trọng theo phơng ngang cầu do lực lắc ngang: Cờng độ rải đều của tải trọng do H30 q n = 0,4T/m Lực lắc ngang tiêu chuẩn tập trung tại cao độ mặt đờng xe chạy: E tc = q n . )(96,12 2 4,294,26 .4,0 2 )( 2 T LL tttt t = + = + Lực lắc ngang tính toán: E tt = 1,12.E tc = 14,515*T) Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ ).(66,1149,7.515,14 ).(38,1029,7.96,12. mTM mThEM tt E E tctc E == === Với h E là khoảng cách từ mặt đờng xe chạy đến mặt cắt đỉnh bệ. Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 6 Thiết kế môn học mố trụ cầu Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đáy bệ: ).(698,1439,9.515,14 ).(304,1289,9.96,12 mTM mTM tt E tc E == == 2.8. Tính áp lực gió theo phơng cầu lên kết cấu nhịp và trụ cờng độ gắn: Khi có xe chạy trên cầu W = 50kg/m 2 Khi không có xe chạy trên cầu W 1 = 180kg/m 2 a. Tính với mực nớc thấp nhất: - Diện tích chắn gió của lan can: F 1n = )(88,115,0.2,1. 2 27 2 27 22 2 1 21 mKh ll l = += + - Diện tích chắn gió của kết cấu nhịp: F 2n = )(5,491. 2 25,1.27 2 25,1.27 2 . 2 . 2 2 2211 mK hdlhdl = += + - Diện tích chắn gió của thân trụ (phần trên mực nớc thấp nhất) F 3n = (1,5 . 2 + 1,4 . 3,77) . 1 = 8,27 (m 2 ) Trong đó: l 1 , l 2 là chiều dài nhịp1 và nhịp2 h LC là chiều cao lan can h d1 , h d2 là chiều cao dầm nhịp 1 và dầm nhịp 2 K 1 , K 2 , K 3 hệ số độ rỗng Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào kết cấu: * Khi không xe: )(490,118,0.27,8. )(91,818,0.5,49. )(138,218,0.88,11. 0 3 3 0 2 2 0 1 1 TWFW TWFW TWFW n tc n n tc n n tc n === === === Tổng lực gió ngang: )(045,152,1 490,191,8238,2 321 TWW WWWW tc MNTN tt MNTN tc n tc n tc n tc MNTN == ++=++= Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 7 Thiết kế môn học mố trụ cầu Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ: + Lan can: h 01 = 8,5 (m) + Kết cấu nhịp h 02 = 5,53 (m) + Thân trụ h 03 = 3,365(m) - Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ: 023022021 hWhWhWM tc n tc n tc n tc W ++= = 2,138 . 8,5 + 8,91.5,53 + 1,490.3,365 = 72,459(T.m) = tt W M 1,2 . tc W M = 117,042 (T.m) Khi có xe W 0 = 0,05T/m 2 W tc = 3,48 (T) W tt = 4,17 (T) Momen đối với mặt cắt đỉnh bệ: ).(99,32 ).(5,27 mTM mTM tt W tc W = = Momen đối với mặt cắt đáy bệ ).(342,41 ).(452,34 mTM mTM tt W tc W = = b. Tính với mức nớc cao nhất: - Diện tích chắn gió của trụ với mực nớc cao nhất: F 3NCN = (2.1,5 + 1,4.0,6).1 = 3,84 (m 2 ) Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ: h CN = 6 (m) Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào trụ: )(691,084,3.18,0 TW tc NCN == Tổng lực gió ngang: 086,14 )(739,11691,091,8138,2 = =++= tt NCN tc NCN W TW Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 8 Thiết kế môn học mố trụ cầu Momen do lực ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ: ).(90,85.2,1 ).(59,716.691,053,5.91,85,8.138,2 mTMM mTM tc NCN tc NCN tc NCN == =++= Momen đối với mặt cắt đáy bệ: ).(08,1142,1 ).(069,958.691,053,7.91,85,10.138,2 mTMM mTM tc NCN tt NCN tc NCN == =++= Khi có xe chạy trên cầu: Tổng lực gió ngang: )(913,3 )(261,3 TW TW tt NCN tc NCN = = Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ: ).(91,30 ).(76,25 mTM mTM tt NCN tc NCN = = Mô men đối với mặt cắt đáy bệ: ).(74,38 ).(28,32 mTM mTM tt NCN tc NCN = = 2.9. áp lực gió lên trụ theo phơng dọc cầu: a. Tính với MNTN (mức nớc thấp nhất): F TN = [11.0,6 + 0,9. + 2 611 ] + 3,77.5,4 = 34,60m 2 - áp lực gió khi hoạt tải trên nhịp: )(730,160,34.05,0 TW tc TN == - áp lực gió tiêu chuẩn khi không có hoạt tải trên nhịp. )(22,660,34.18,0 TW tc TN == - áp lực tính toán: ).(464,7.2,1 ).(076,2.2,1 mTWW mTWW tc TN tt TN tc hTN tt hTN == == - Mô men của áp lực gió đối với mặt cắt đỉnh bệ: + Khi có hoạt tải: ).(21,11.2,1 ).(342,94,5.73,1 mTMM mTM tc WhTN tt WhTN tc WhTN == == Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 9 Thiết kế môn học mố trụ cầu + Khi không hoạt tải: ).(30,40 ).(58,33 mTM mTM tt WTN tc WTN = = - Mô men đối với mặt cắt đáy bệ: + Khi có hoạt tải: ).(362,15.2,1 ).(802,124,7.73,1 mTMM mTM tc WhTN tt WhTN tc WhTN == == + Khi không hoạt tải: ).(33,44 ).(37 mTM mTM tt WTN tc WTN = = b. Tính với mực nớc cao nhất: F CN = 14,25 + 1,5.5,4 = 22,35 m 2 h 1 = 4,50m h 2 = 6,00m Khi không có hoạt tải: - áp lực gió: )(828,4.2,1 )(023,435,22.18,0 TWW TW tc CN tt CN tc CN == == - Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ: ).(96,28.2,1 ).(13,2450,4.023,4 mTMM mTM tc WCN tt WCN tc WCN == == - Mô men đối với mặt cắt đáy bệ: ).(62,38.2,1 ).(18,3200,6.023,4 mTMM mTM tc WCN tt WCN tc WCN == == * Khi có hoạt tải: - áp lực gió: )(341,1 )(12,135,22.05,0 TW TW tt hCN tc hCN = == - Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ: ).(06,8.2,1 ).(72,6 mT M M mTM tc WCN tt WCN tc WCN == = - Mô men đối với mặt cắt đáy bệ: ).(95,10 ).( 96,8 mTM mTM tt WCN tc WCN = = Các bảng tính của mặt cắt II - II Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 10 [...]... thân trụ: l l 12,52 Độ lệch tâm ngẫu nhiên: 12,52 0 y = r = 0,85 = 14,72 y 0 x = r = 0,2333 = 53,66 x ln = l0 12,52 = = 0,0156(m) 800 800 3.3 Duyệt mặt cắt theo các tổ hợp tải trọng 3.3.1 Duyệt mặt cắt theo tổ hợp tải trọng chính: Tổ hợp tải trọng1: Ntt = 657,04 (T) Mtt = 0 -Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 11 Thiết kế môn học mố trụ cầu. . .Thiết kế môn học mố trụ cầu - y 3 Tính toán tại mặt cắt II - II (mặt cắt đỉnh bệ) 3.1 Tính đặc trng hình học của mặt cắt: - x 1,4 2 Diện tích mặt cắt: F = 4.1,4 .1,4 = 7,14 4 4 - Mặt cắt quy đổi: a b = 5,1 1,4 = 7,14 - Momen quán tính đối với trục x - x và y - y 3 Jx = 5,1.1,4 = 1,1662m 4 y x... 185,55 + 0,74.657,04 657,04 - Khả năng chịu lực của mặt cắt : => => N = Rnp F Rnp - Cờng độ chịu nén dọc trục, Rnp = 1250 (T/m2) F - Diện tích mặt cắt ngang, F = 25,2(m2) N = 0,5 1250 7,14 = 4462,5 (T) > 657,04 (T) Đạt -Sinh viên : Chu Hoàng Hải Lớp : cầu TC K34 Trang 12 . là chiều dài nhịp1 và nhịp2 h LC là chiều cao lan can h d1 , h d2 là chiều cao dầm nhịp 1 và dầm nhịp 2 K 1 , K 2 , K 3 h số độ rỗng L c gió ngang tiêu chuẩn t c dụng vào kết c u: * Khi không. bệ ).(66,1149,7.515,14 ).(38,1029,7.96,12. mTM mThEM tt E E tctc E == === Với h E là khoảng c ch từ mặt đờng xe chạy đến mặt c t đỉnh bệ. Sinh viên : Chu Hoàng H i Lớp : c u TC K34 Trang 6 Thiết kế môn h c mố trụ c u Momen do l c. trụ: ).(20,126.12,1 ).(68,11226,6.18. 1 mTMM mThTM tc h tt h T tc h tc h == === Với h T1 là khoảng c ch từ tim gối đến mặt c t đỉnh bệ. Mô men đối với mặt c t đấy bệ trụ ).(521,166 ).(68,14826,8.18. 2 mTM mThTM tt h T tc h tc h = === h T2