Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Nguyễn Văn Phương)

Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu thiết kế môn học Mố cầu ã ã - Số liệu tính toán Chiều dài toàn cầu L= 24m Chiều cao mố H=4m Khổ cầu K= 7+2*1m Số dầm Tải trọng thiết kế H30, XB80, Ngời 300kG/cm2 Chiều cao dầm h=1,5m Tiêu chuẩn thiết kế Qui trình 1979 giao thông vận tải ban hành Nội dung thiết kế: Lựa chọn cấu tạo mố 1.Tải trọng tác dụng lên mố tính đến mặt cắt đáy bệ (mặt cắt IV-IV) 1.1.Tải trọng thân mố Hệ số vợt tải n = 1.10 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Tải trọng thân mố Bảng TT H¹ng mơc DiƯn tÝch (m2) (1) (2) A B C D E F G H J (3) 3.500 8.060 5.780 0.320 1.420 15.180 0.100 8.550 5.060 (4) 11.000 10.000 11.000 10.000 10.000 1.800 1.800 1.800 1.800 (5) 113.750 241.800 187.850 9.600 42.600 68.310 0.450 38.475 22.770 - - 725.605 Céng tÜnh tải mố Chiều Dài (m) Tay đòn V (T) V (T) TC TT (m) Mytc (Tm) Mytt (Tm) (6) 125.125 265.980 206.635 10.560 46.860 75.141 0.495 42.323 25.047 (7) 0.952 0.650 -1.570 -0.402 -0.425 -1.850 -0.500 -2.075 -4.500 (8) 108.290 157.170 -294.925 -3.859 -18.105 -126.374 -0.225 -79.836 -102.465 (9) 119.119 172.887 -324.417 -4.245 -19.916 -139.011 -0.248 -87.819 -112.712 798.166 - -360.328 -396.361 1.2.Tải trọng đất đắp lòng mố Hệ số vợt tải đất đắp : n = 1,2 Chiều cao đất đắp từ đáy bệ đến đỉnh đờng : H = 4,6 (m) Tải trọng đất đắp lòng mố Bảng TT Hạng mục Diện tích (m2) (1) (2) F G H K (3) 15.180 0.100 8.550 0.240 (4) 9.200 9.200 9.200 10.000 (5) 278.705 1.836 156.978 5.616 - - 443.135 Céng tĩnh tải đất đắp Chiều Dài (m) Tay đòn VTC (T) VTT (T) (m) MyTC (Tm) MyTT (Tm) (6) 334.446 2.203 188.374 6.739 (7) -1.850 -0.500 -2.075 2.700 (8) -515.604 -0.918 -325.729 15.163 (9) -618.725 -1.102 -390.875 18.196 531.762 - -827.088 -992.506 1.3.Phản lực gối tải trọng thân kết cấu nhịp gây : - áp lực tiêu chuẩn thân dầm tác dụng lên mố : -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Ptctt1 = 175/2 = 87,5 (T) - áp lực tiêu chuẩn lan can, lớp phủ tác dụng lên mố : Ptctt2 = 61,460 (T) - áp lực tiêu chuẩn tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên mố : Ptctt = Ptctt1+ Ptctt2 =148.96 (T) - Mômen tiêu chuẩn tĩnh tải gây trọng tâm đáy bƯ (däc cÇu) : M y = (cù ly tõ tim gối đến tim bệ)x (áp lực tiêu chuẩn) tc = 0,75 x 148.96 = 111.72 (Tm) - ¸p lùc tính toán kết cấu nhịp gây : Hệ số vợt tải dầm bê tông : 1,1 0,9 Hệ số vợt tải bê tông nhựa : 1,5 0,9 Hệ số vợt tải lan can : 1,1 0,9 - Trị số áp lực tính toán: Ptt = 70x1.1+72.3x1.5+6.6x1.1 = 192.71 (T) - Mô men tính toán: Mtt = 192.71x0.75 = 96.355 (T.m) 1.4.áp lực ngang đẩy ngang đất có hoạt tải độ Chiều cao đất đắp tính từ đáy bệ đến đỉnh đờng H = 4,60 m Mố có độ kích thớc 8mx4mx0.3m BTCT Hoạt tải độ đợc truyền diện tích Sxb đợc thay trọng lợng khối đất tơng đơng cã chiỊu cao lµ h0 Ta cã: S = 8.0 (m)- Chiều rộng độ Phần chiều dài độ tham gia truyền lực: b = Lb/2 = 4.0/2 = 2.0 (m) Phần chiều dài độ tiếp giáp tờng trớc không tham gia truyền lực: a = Lb – b = 4.0 – 2.0 = 2.0 (m) Chiều dài lăng thể trợt giả định: L0 = H.tg(450 - ) = 4.6xtg(450 – 350/2) = 2.66 (m) (1) Trong đó: - Góc ma sát tiêu chuẩn đất đắp = 350 H- Chiều cao têng tÝnh to¸n ( gåm chiỊu cao têng tríc chiều dày bệ cọc) H = 4.6 (m) Vì a = (m) < L0 = 2.660 (m) nªn hoạt tải truyền xuống có phần nằm phạm vi lăng thể trợt gây áp lực cho mè -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Nh ta xác định đợc sơ đồ tính toán sơ đồ (Bảng 4.2- Giáo trình Mố trụ cầu- ĐHGTVT) Chiều cao lớp đất tơng đơng đợc tính theo công thức sau: P = 24 = 0.556 (m) h0 = S b.γ tc x3 x1.8  TÝnh víi ϕ=300, n=1.2: - Gãc lăng thể trợt nguy hiểm: + tg tg = − tgϕ + + A / tgϕ (2) Trong ®ã: A= 2.a.h0 x3 x0.556 = = 0.032 4.6 x(4.6 + x0.566) H ( H + 2.h0 ) tg = tg300 = 0.58 Thay số ta đợc: tgω = − tg 30 + + tg 30 = 0.545 ⇒ ω = 28.60 + 0.032 / tg 30 h = a/tgω = 2/0.545 = 3.7 (m) - HƯ sè ¸p lùc tgω 0.545 µ’ = = = 0.333 tg (ω + ϕ ) tg (28.6 + 30 ) - ¸p lực đẩy ngang đất tĩnh tải đất đắp: E0 = 0.5n.γ H2.µ’.B = 265.15 (T) e0 = H/3 = 1.54 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang tĩnh tải đất dắp: ME0 = E0xe0 = 265.15x1.54 = 848.5 (T.m) - áp lực đẩy ngang đất hoạt tải độ: EB = n.γ.h0.(H – h).µ’.B = 13.2 (T) eB = (H – h)/2 = 2.05 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang đất có hoạt tải độ: MEB = EB.eB = 27.1 (T.m) Tính với =400, n=0.9: - Góc lăng thể trợt nguy hiểm: -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trơ cÇu + tg 2ϕ tgω = − tgϕ + + A / tgϕ Trong ®ã: A= 2.a.h0 x3 x0.556 = = 0.032 4.6 x(4.6 + x0.566) H ( H + 2.h0 ) tgϕ = tg400 = 0.84 Thay số ta đợc: + tg 40 tgω = − tg 40 + = 0.44 ⇒ ω = 240 + 0.032 / tg 40 h = a/tgω = 2/0.44 =4.55 (m) - Hệ số áp lực tg 0.44 = = = 0.32 tg (ω + ϕ ) tg (24 + 30 ) - áp lực đẩy ngang đất tĩnh tải đất đắp: E0 = 0.5n. H2.à.B = 191.1 (T) e0 = H/3 = 1.54 (m) - M« men áp lực đẩy ngang tĩnh tải đất d¾p: ME0 = E0xe0 = 191.1x1.54 = 611.5 (T.m) - áp lực đẩy ngang đất hoạt tải độ: -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu - EB = n..h0.(H h).µ’.B = 6.4 (T) eB = (H – h)/2 = 1.39 (m) Mô men áp lực đẩy ngang đất có hoạt tải độ: MEB = EB.eB = 8.9 (T.m) 1.5.áp lực gối hoạt tải kết cấu nhịp : XB80 kết cấu nhịp : - Tải trọng tiêu chuẩn : a = 0; l = 24 (m) ⇒ qtd = 4.78 (T/m); ω = 16.5 (m2) HK-80 Ptc = 77.17 (T) - Mômen tiêu chuẩn XB80 kết cấu nhịp gây (Dọc cầu) : M y = (cự ly từ tim gối đến tim bệ) x (áp lực t/c HK80 trªn tc KCN) = 0.75x77,17 = 57.877 (Tm) áp lực XB80 kết cấu nhịp Bảng Hệ số vợt tải P (T) My (Tm) Tiêu chuẩn ( n = ) 77.170 57.877 TÝnh to¸n ( n = 1,1 ) 84.887 63.665  Do H30 vµ ngời kết cấunhịp (2 làn) : Ta có a = 0; l = 24 (m) ⇒qH30 td = 2.44 (T/m); ω = 16.5 (m2) qn = 0.3 (T/m) - Tải trọng tiêu chuẩn : PH30tc = 0.9x2x2.44x12 = 72.47 (T) Pngtc = 2x0.3x1.0x12 = 14.85 (T) - Mômen tiêu chuẩn (2 H30 + ngời) kết cấu nhịp gây (Dọc cầu) : M y = (cù ly tõ tim gèi ®Õn tim bƯ) x (áp lực t/c H30 + 2làn ngời tc trªn KCN) = 0,75x( 72.47 + 14.85 ) = 65.49 (Tm) - Hệ số vợt tải xe ôtô H30 vµ ngêi lµ : 1,4 ; HƯ sè lµn «t« : 0,9 Tỉ hỵp phơ : hƯ sè vỵt t¶i = 0,8n = 0,8.1,4 = 1,12 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu áp lực H30 ngời bên kết cấu nhịp Bảng Hệ số vợt tải PH30(T) Pnguoi(T) P Dọc cầu My(Tm) Tiêu chuẩn ( n = ) T`Ýnh to¸n (n = 1,4) 72.47 101.46 14.85 20.79 87.32 122.25 65.49 91.69 Tỉ hỵp phơ(n=1,12) 81.17 16.63 97.80 73.35 1.6.Lùc h·m xe : Do l = 24 (m) ∈ (20 – 50) m theo quy tr×nh 1979 lực h à m xe đợc tính: T = 0.6P = 0.6x30 = 18 (T) Lùc h · m xe đặt cao độ mặt đ ờng xe chạy, Mô men lực h à m gây mặt cắt đáy bệ: M y = 18x4.6 = 172.8 (T.m) tc Trong tỉ hỵp phơ: n = 1.12 T = 1.12x18 = 20.16 (T) M y = 20.16x4.6 = 193.54 (Tm) tt 1.7.Ph¶n lùc gèi trun xng vai kê hoạt tải độ - Sơ đồ đặt tải độ ( Hình vẽ) - Tải trọng hai trục sau xe H30 24 (T) Ta cã: RA = RB = 12 (T) - Mô men hoạt tải độ ®èi víi träng t©m bƯ cäc: Mtc = 12x(-0.45) = -5.4 (T.m) Tỉ hỵp chÝnh: n = 1.4 Rc = 1.4x12 = 16.8 (T) Mc = 16.8x(-0.45) = -7.56 (T.m) Tỉ hỵp phơ: n = 1.12 Rp = 1.12x12 = 13.44 (T) Mp = 13.44x(-0.45) = -6.05 (T.m) 1.8.Ph¶n lùc gối truyền xuống vai kê tĩnh tải độ Gồm có: Trọng lợng thân lớp phủ dày trung bình 0.25m, dài 4m, rộng m g = (T/m3): -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu R = (1.1x0.3x4x8x2.5 + 1.5x0.25x4x8x2)/2 = 37.8 (T) M« men tÜnh tải độ trọng tâm bệ cọc: M = Rx(-0.45) = -17.01 (T.m) * Tổ hợp tải trọng đến mặt cắt d ới đáy bệ Bảng Tổ hợp Tải trọng Lực thẳng đứng (T) Lực ngang (T) Mô men (Tm) Tổ hợp - Tĩnh tải mố -1306.158 - Tĩnh tải độ 37.800 -17.010 - Tĩnh tải nhịp 192.710 96.355 - H30 nhịp 101.455 76.091 - Ngời nhịp I 1285.614 27.216 15.593 16.800 -7.560 - Hoạt tải độ - áp lực đất hoạt tải = 30 - ¸p lùc ®Êt tÜnh ϕ = 30 o Céng II 13.200 Tổ hợp - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - XB80 nhịp - áp lực đất tĩnh = 30o Cộng Tổ hợp phụ - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - H30 nhịp ; n = 1.12 - Ngời nhịp ; n = 1.12 - Hoạt tải ®é;n=1.12 1655.169 27.060 265.150 o 848.480 278.350 -267.149 265.150 265.150 -1306.158 -17.010 96.355 63.660 848.480 -314.673 1285.614 37.800 192.710 83.04 1601.011 1285.614 37.800 192.710 81.164 16.632 13.440 -1306.158 -17.010 96.355 III 60.873 12.474 -6.050 o - áp lực đất hoạt tải = 30 13.200 27.060 - áp lực ®Êt tÜnh ϕ = 30o 265.150 848.480 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu - Lực khởi động H30 Cộng Tổ hợp phụ - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - H30 nhịp ; n = 1.12 - Ngời nhịp ; n = 1.12 IV 1627.360 1285.614 37.800 192.710 81.164 16.632 - áp lực đất tÜnh ϕ = 40o - Lùc h·m cña H30 Céng 10.080 288.430 191.100 -10.080 181.020 1613.920 193.536 -90.439 -1306.158 -17.010 96.355 60.873 12.474 611.520 -193.536 -735.481 2.tải trọng tính đến tiết diện chân t ờng tr ớc (mặt cắt II-II) 2.1.Tải trọng thân tờng thân : Hệ số vợt tải bê tông n = 1.10 Tải trọng thân tờng thân Bảng TT Hạng mục DiƯn tÝch ChiỊu dµi (m2) (m) B D E Tĩnh tải tờng thân TC TT V (T) V (T) Tay đòn (m) Mytc (Tm) Mytt (Tm) 8.060 0.320 1.420 10.000 10.000 10.000 241.800 9.600 42.600 265.980 10.560 46.860 0.000 -1.052 -1.075 0.000 -10.099 -45.795 0.000 -11.109 -50.375 - - 294.000 323.400 - -55.894 -61.484 2.2.Tải trọng đất đắp lòng mố : Hệ số vợt tải đất ®¾p : n = 1,2 ChiỊu cao ®Êt ®¾p tÝnh từ chân tờng thân đến đỉnh đờng H = 3,0 m áp lực ngang tĩnh đất đắp sau mố Bảng Hạng mục áp lực tính toán 0.333 e0 (T/m) 17.311 Bt® (m) 9.9 E® (T) 188.686 My (Tm) 784.05 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu áp lực tiêu chuẩn 0.271 14.088 9.9 153.556 487.25 ¸p lùc 0.217 11.281 9.9 122.958 627.800 2.3.Phản lực gối tải trọng thân kết cấu nhịp gây : - áp lực tiêu chuẩn tỉng céng Ptctt = Ptctt1+ Ptctt2 =148.96 (T) - M«men tiªu chuÈn: M y = 0,75 x 148.96 = 111.72 (Tm) tc - ¸p lùc tÝnh to¸n kÕt cÊu nhịp gây : Ptt = 87.5x1.1+61.41x1.5+6.6x1.1 = 192.71 (T) - Mô men tính toán: Mtt = 192.71x0.75 = 96.355 (T.m) 2.4.áp lực ngang đẩy ngang đất có hoạt tải độ Chiều cao đất đắp tính từ đáy bệ đến đỉnh đờng H = 3,0 m Mố có độ kích thớc 8mx4mx0.3m BTCT Hoạt tải độ đợc truyền diện tích Sxb đợc thay trọng lợng khối đất tơng đơng có chiều cao h0 Ta cã: S = 8.0 (m)- ChiÒu réng độ Phần chiều dài độ tham gia truyÒn lùc: b = Lb/2 = 4.0/2 = (m) Phần chiều dài độ tiếp giáp tờng tríc kh«ng tham gia trun lùc: a = Lb – b = 4.0 – 2.0 = 2.0 (m) ChiỊu dµi lăng thể trợt giả định: L0 = H.tg(450 - ) = 4.6xtg(450 – 350/2) = 2.66 (m) V× a = (m) < L0 = 2.66 (m) nªn hoạt tải truyền xuống có phần nằm phạm vi lăng thể trợt gây áp lực cho mố Nh ta xác định đợc sơ đồ tính toán sơ đồ (Bảng 4.2- Giáo trình Mố trụ cầu- ĐHGTVT) Chiều cao lớp đất tơng đơng đợc tính theo công thức sau: P = 24 = 0.556 (m) h0 = x x1.8 S b. tc Tính với =300, n=1.2: - Góc lăng thĨ trỵt nguy hiĨm: -Sinh Viªn : Ngun Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 10 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu + tg tgω = − tgϕ + + A / tgϕ Trong ®ã: A= 2.a.h0 x x0.556 = = 0.05 3.0 x(3.0 + x 0.566) H ( H + 2.h0 ) tgϕ = tg300 = 0.58 Thay sè ta đợc: tg = tg 30 + + tg 30 = 0.624 ⇒ ω = 320 + 0.05 / tg 30 h = a/tgω = 2/0.624 =3.22 (m) - HƯ sè ¸p lùc tgω 0.624 µ’ = = = 0.33 tg (ω + ϕ ) tg (32 + 30 ) - áp lực đẩy ngang đất tĩnh tải đất đắp: E0 = 0.5n. H2.à.B = 164.7 (T) e0 = H/3 = 1.0 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang tĩnh tải đất dắp: ME0 = E0xe0 = 164.7x1.0= 164.7 (T.m) - áp lực đẩy ngang đất hoạt tải độ: EB = n.γ.h0.(H – h).µ’.B = 8.88 (T) eB = (H – h)/2 = 1.4 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang đất có hoạt tải độ: MEB = EB.eB = 12.43 (T.m) Tính với =400, n=0.9: - Góc lăng thể trợt nguy hiểm: tgω = − tgϕ + + tg 2ϕ + A / tgϕ Trong ®ã: A= 2.a.h0 x x0.556 = = 0.05 3.0 x(3 + x0.566) H ( H + 2.h0 ) tgϕ = tg400 = 0.84 Thay số ta đợc: -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 11 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu + tg 40 tgω = − tg 40 + = 0.43 ⇒ ω = 23.20 + 0.05 / tg 40 h = a/tgω = 2/0.43 =4.70 (m) - Hệ số áp lực tg 0.43 = = = 0.32 tg (ω + ϕ ) tg (23.2 + 30 ) - áp lực đẩy ngang đất tĩnh tải đất đắp: E0 = 0.5n. H2.à.B = 81.06 (T) e0 = H/3 = 1.0 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang tĩnh tải ®Êt d¾p: ME0 = E0xe0 = 81.06x1.0 = 81.06 (T.m) - áp lực đẩy ngang đất hoạt tải độ: EB = n..h0.(H h).à.B = 0.97 (T) eB = (H – h)/2 = 0.3 (m) - Mô men áp lực đẩy ngang đất có hoạt tải độ: MEB = EB.eB = 0.3 (T.m) 2.5.áp lực gối hoạt tải kết cấu nhịp : XB80 kết cấu nhịp : áp lực XB80 kết cấu nhịp Bảng 12.8 My (Tm) Hệ số vợt tải P (T) Tiªu chuÈn ( n = ) 77.170 57.877 TÝnh to¸n ( n = 1,1 ) 84.887 63.665  Do H30 ngời kết cấunhịp (2 làn) : áp lực H30 ngời bên kết cấu nhịp Bảng 12.9 Hệ số vợt tải PH30(T) Pnguoi(T) P Dọc cầu My(Tm) Tiêu chuẩn ( n = ) TÝnh to¸n (n = 1,4) 72.47 101.46 14.85 20.79 87.32 122.25 65.49 91.69 -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 12 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Tổ hợp phô(n=1,12) 81.17 16.63 97.80 73.35 2.6.Lùc h·m xe : Do l = 24 (m) ∈ (20 – 50) m theo quy trình 1979 lực h à m xe đợc tÝnh: T = 0.6P = 0.6x30 = 18 (T) Lùc h à m xe đặt cao độ mặt đ ờng xe chạy, Mô men lực h à m gây mặt cắt đáy bệ: M y = 18x4.6 = 172.8 (T.m) tc Trong tỉ hỵp phơ: n = 1.12 T = 1.12x18 = 20.16 (T) M y = 20.16x4.6 = 193.54 (Tm) tt 2.7.Ph¶n lùc gèi trun xuống vai kê hoạt tải độ - Sơ đồ đặt tải độ ( Hình vẽ) - Tải trọng hai trục sau xe H30 lµ 24 (T) Ta cã: RA = RB = 12 (T) - Mô men hoạt tải độ trọng tâm bệ cọc: Mtc = 12x(-0.45) = -5.4 (T.m) Tỉ hỵp chÝnh: n = 1.4 Rc = 1.4x12 = 16.8 (T) Mc = 16.8x(-0.45) = -7.56 (T.m) Tỉ hỵp phơ: n = 1.12 Rp = 1.12x12 = 13.44 (T) Mp = 13.44x(-0.45) = -6.05 (T.m) 2.8.Phản lực gối truyền xuống vai kê tĩnh tải độ Gồm có: Trọng lợng thân lớp phủ dày trung bình 0.25m, dài 4m, réng m g = (T/m3): R = (1.1x0.3x4x8x2.5 + 1.5x0.25x4x8x2)/2 = 37.8 (T) M« men tÜnh tải độ trọng tâm bệ cọc: M = Rx(-0.45) = -17.01 (T.m) *tỉng hỵp néi lùc tính toán đến mặt cắt II-II Bảng 12.10 Tổ hợp Tải trọng Lực thẳng đứng Lực ngang (T) (T) Mô men (Tm) Tỉ hỵp chÝnh -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 13 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu - Tĩnh tải mố 474.496 - Tĩnh tải độ 25.200 -13.860 - Tĩnh tải nhịp 163.559 57.750 - H30 nhịp 101.455 76.091 - Ngời nhịp I 492.305 20.790 15.593 8.400 -4.620 - Hoạt tải độ - áp lực đất hoạt tải = 30o II III IV 8.969 12.613 - áp lực đất tĩnh = 30o Cộng Tổ hợp - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - XB80 nhịp - áp lực đất tĩnh = 30o Cộng Tổ hợp phụ - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - H30 nhịp ; n = 1.12 - Ngời nhịp ; n = 1.12 - Hoạt tải độ;n=1.12 - áp lực đất hoạt tải = 30o - áp lực đất tĩnh = 30o - Lực khởi động H30 Cộng Tổ hợp phụ - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - H30 nhịp ; n = 1.12 165.767 174.736 419.944 1038.007 165.767 165.767 474.496 -13.860 57.750 63.665 419.944 1001.995 811.709 492.305 25.200 163.559 84.887 765.951 492.305 25.200 163.559 81.164 16.632 474.496 -13.860 57.750 60.873 12.474 6.720 -3.696 12.613 419.944 106.848 1127.442 785.580 492.305 25.200 163.559 81.164 8.969 165.767 10.080 184.816 474.496 -13.860 57.750 60.873 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 14 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu - Ngời nhịp ; n = 1.12 - áp lực đất tĩnh = 40o - Lực h·m cña H30 Céng 16.632 778.860 81.059 -10.080 70.979 12.474 205.350 -106.848 690.235 3.Duyệt mặt cắt chân t ờng thân : 3.1.Dut cêng ®é Ta thÊy bt < 0.5 bk nên tính duyệt mặt cắt II-II theo mặt cắt hình chữ nhật Sau so sánh lựa chọn lấy tổ hợp để tính toán Ntt = 785.58 (T) Mtt = 1127.44 (T.m) Bè trÝ ∅22 1m dài tờng thân : Chân tờng thân kết cấu chịu nén lệch tâm : Vậy tính duyệt vỊ cêng ®é theo ®iỊu kiƯn : Mtt < m2 Ru b xn (ho - 0,5 xn) + Rac F'a (ho - a')=Mcp (12.3) Trong : xn- Chiều cao vùng chịu nén xn = N/(b.Ru) Ru- Cờng độ chịu nén uốn bê tông M300 Ru = 140 (KG/cm2) b - Chiều rộng mặt cắt b = 186 (cm) ho - Cự ly từ tim diện tích thép đến mép chịu nÐn lín nhÊt h0 = 165 (cm) Rac - Cêng ®é thÐp CT3 Rac = 2400 (KG/cm2) Fa - DiÖn tÝch thÐp Fa = 227.93 (cm2) a' - Cù ly từ tim thép đến mép chịu kéo lớn a = 5.0 (cm) m2 - Hệ số điều kiện làm viÖc m2 = 1.0 xn = 785.58/(14001.86) = 0.3 (m) > 2a' = 10 (cm) Thay số ta đợc: Mcp = 1x1400x1.86x0.3x(1.65-0.5x0.3)+24000x0.02279x(1.65-0.05) Mcp = 2046.94 (T.m) > Mtt = 1127.44 (T.m) Vậy đạt yêu cầu cờng độ 3.2.Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba độ mở rộng vết nứt Tổ hợp chủ : Điều kiện kiểm toán độ mở rộng vết nứt: a at = ψ Rr < ∆ = 0,02(cm) Ea (12.4) Trong đó: - Bề rộng tối đa vết nøt = 0,02 (cm) -Sinh Viªn : Ngun Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 15 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu at - Độ mở réng vÕt nøt cđa cÊu kiƯn σa - øng st cèt thÐp däc chÞu lùc kÐo ψ2 - hƯ số phụ thuộc vào mác bê tông = 0,5 (mác 300) Rr - Bán kính ảnh hởng cốt thép xác định nh sau : Rr = Fr/(.(n1d1 + n2d2+ +nndn) víi Fr - DiƯn tÝch vïng ¶nh hëng giới hạn chu vi tiết diện bán kính ảnh hởng r = 6d (d : đờng kÝnh cèt thÐp) Fr = 15840 (cm2) β- HÖ sè tính đến hệ số cốt thành bó = 0,75 n1 - Sè lỵng cèt thÐp tiÕt diƯn cã ®êng kÝnh d1 VËy: Rr = 133,333 Sau so sánh lựa chọn lấy tổ hợp chủ để tính toán NTC = 761.070(T) MTC = 933.23 (T.m) Đặc trng hình học mặt cắt: F = 20,4 (m2) J = 4,913 (m4) y = 80 (cm) = 0,80 (m) σa = 196,66 (T/m2) = 19,666 (KG/cm2) Thay sè: at = 19,666 0,5 133,333 = 0,00017(cm) < 0,02 (cm) 2,1.10 Đạt yêu cầu vết nứt víi tỉ hỵp chđ  Tỉ hỵp phơ: Sau so sánh lựa chọn lấy tổ hợp phụ để tính toán Ntc = 622.100 (T) Mtc = 987,973 (T.m) σa = 21,34 (KG/cm2) at = 0,000177 (cm) < 0,02 (cm) Vậy đạt yêu cầu độ mở rộng vết nứt với tổ hợp phụ 4.tính toán tải trọng tác dụng lên t ờng cánh mố (tính đến mặt cắt III-III) Tờng cánh đợc tính với tổ hợp tải trọng gồm có áp lực thẳng đứng trọng lợng thân tờng cánh, áp lực ngang hoạt tải (H30 XB80) lăng thể trợt -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 16 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu 4.1.Trọng lợng thân tờng cánh : n = 1,1 Tải trọng thân tờng cánh Bảng 11 Chiều dài (m) VTC (T) VTT (T) TT Hạng mục Diện tÝch (m2) J H+G+D+E F 5.060 10.390 15.180 1.500 1.500 1.500 22.770 46.755 68.310 25.047 51.431 75.141 - - 137.835 151.619 Tĩnh tải tờng cánh 4.2.áp lực ngang hoạt tải làng thể trợt Chiều cao đất đắp tính từ chân tờng cánh đến đỉnh đờng H = 3,60 m Chiều dài chất tải lớn phần đất đắp : 30 L0max = H tg(450 - tt ) = 3,6.tg(450 ) = 4,388 m 2 Vậy xếp đợc cặp bánh xe H30 cặp bánh xe XB80 Đối với H-30 : Diện phân bố tải bánh kề liền xe H30 : S = 1,6 + 0,2 + 2x0,14 = 2,08 m b = 2x0,14 + 0,6 = 0,88 m b : lµ kÝch thớc diện phân bố tải theo phơng ngang cầu S : kích thớc diện phân bố tải theo phơng dọc cầu Góc lăng thể trợt : tg = a + 2.b + d 4,14 = = 0,545 → γ = 28,580 H 3,60 Gäi ho lµ chiỊu cao tính đổi tải trọng bánh xe thành lớp đất tơng ®¬ng n1 P h0 = n γ d b.S P = 12 (T) trọng lợng trục bánh xe H30 áp lực ngang đất đắp sau mố H30 lăng thể trợt Bảng 12 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 17 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Hạng mục ho (m) (độ) Eđh Eh E (T) h (T) (T) Mx®h Mxh(H30)  Mx (Tm) (Tm) (Tm)  Mz (Tm) ¸p lùc tÝnh to¸n 4.25 28.58 0.333 57.121 27.174 84.295 144.71 103.26 247.97 139.09 áp lực tiêu chuÈn 3.64 28.58 0.271 46.469 18.933 65.402 117.72 71.947 189.66 107.91 ¸p lùc 3.28 28.58 0.214 36.705 13.476 50.181 92.985 51.209 144.19 82.79  §èi víi XB80 :0 S = 1,2.3+ 0,2 + 2x0,14 = 4,08 m b = 2x0,14 + 0,8 = 1,08 m V× : a + 2.b + d = 6,37 m > Lomax = 4,388 m nªn: tgγ = L omax 4,388 = = 0,577 → γ = 30,00 H 3,60 h0 = n1 P n γ d b.S ¸p lùc ngang đất đắp sau mố XB80 lăng thể trợt Bảng 13 Hạng mục ho (m) áp lực tính toán áp lực tiêu chuẩn (độ) h Eđh Eh E Mx®h Mxh(HK80) (T) (T) (T) (Tm) (Tm) 4.62 30.00 0.334 57.217 34.265 91.483 144.951  Mx (Tm)  Mz (Tm) 130.21 275.16 150.95 5.04 30.00 0.269 46.225 30.199 76.425 117.104 114.76 231.86 126.10 *Tổ hợp nội lực đến mặt cắt chân t ờng cánh Bảng14 Tổ Thành phần lực Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán hợp Hx (T) Hy N Mx (Tm) Mz Hx Hy N Mx Mz (Tm) (T) (T) (Tm) (T) (T) (T) (Tm) 137.83 151.62 Tĩnh tải t cánh Tĩnh tải tờng thân 0.000 0 Tĩnh tải đất đắp 0.000 0 231.86 126.10 91.48 275.16 150.95 AL ®Êt (XB80) 76.42 2làn H30+ngời 276.685 194.587 27.6685 237.821 172.966 23.7821 -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 18 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu 2bên Cộng 76.42 137.83 231.86 126.10 91.48 151.62 275.16 150.95 5.duyệt mặt cắt chân t ờng cánh 5.1.Duyệt cờng độ Nội lực tính toán: Ntt = 151.62 (T) Mtt = 275.16 (T.m) Bè trÝ ∅16 trªn 1m dài tờng cánh duyệt tiết diện chân tờng cánh theo kết cấu chịu nén lệch tâm : Vậy điều kiƯn tÝnh dut vỊ cêng ®é : Mtt < m2 Ru b xn (ho - 0,5 xn) + Rac F'a (ho - a')=Mcp Trong : xn- Chiều cao vùng chịu nén xn = N/(b.Ru) Ru- Cờng độ chịu nén uốn bê tông M300 Ru = 140 (KG/cm2) b - Chiều rộng mặt cắt b = 90 (cm) ho - Cự ly từ tim diện tích thép đến mép chịu nén lín nhÊt h0 = 85 (cm) Rac - Cêng ®é thÐp CT3 Rac = 2400 (KG/cm2) Fa - DiÖn tÝch thÐp Fa = 33.16 (cm2) a' - Cù ly tõ tim thép đến mép chịu kéo lớn a = 5.0 (cm) m2 - Hệ số điều kiện làm việc m2 = 1.0 xn = 151.62/(1400x0.9) = 0.12 (m) > 2a' = 10 (cm) Thay số ta đợc: Mcp = 1x1400x0.9x0.12x(0.9-0.5x0.12)+24000x0.00332x(0.85-0.05) Mcp = 390.752 (T.m) > Mtt = 275.16 (T.m) Vậy đạt yêu cầu cờng độ 5.2.Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba độ mở rộng vết nứt Điều kiện kiểm toán độ mở rộng vết nøt: σa at = ψ Rr < ∆ = 0,02(cm) Ea Trong ®ã: ∆ - BỊ réng tèi đa vết nứt = 0,02 (cm) at - Độ më réng vÕt nøt cđa cÊu kiƯn σa - øng suÊt cèt thÐp däc chÞu lùc kÐo ψ2 - hệ số phụ thuộc vào mác bê tông = 0,5 (mác 300) Rr - Bán kính ảnh hởng cốt thép xác định nh sau : -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 19 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Rr = Fr/(β.(n1d1 + n2d2+ +nndn) víi Fr - DiƯn tÝch vùng ảnh hởng giới hạn chu vi tiết diện bán kính ảnh hởng r = 6d (d : ®êng kÝnh cèt thÐp) Fr = 5919 (cm2) - Hệ số tính đến hệ số cốt thành bã = 0,75 n1 - Sè lỵng cèt thÐp tiÕt diƯn cã ®êng kÝnh d1 VËy: Rr = 149.5 Ta cã: NTC = 137.83(T) MTC = 231.86 (T.m) Đặc trng hình học mặt cắt: F = 2.97 (m2) J = 0.2 (m4) y = 45 (cm) = 0,45 (m) σa = 1205 (T/m2) = 120.5 (KG/cm2) Thay sè: 120.5 a t = .0,5 149.5 = 0,000187(cm) < 0,02 (cm) 2,1.10 Đạt yêu cầu vết nứt 6.tính toán t ờng Đỉnh mố Tờng đỉnh mố đợc tính với tổ hợp tải trọng: trọng lợng thân, H30 lăng thể trợt, áp lực ngang đất đắp 6.1.Trọng lợng thân tờng đỉnh : Hệ số vợt tải n = 1,1 Tải trọng thân tờng đỉnh Bảng 12.15 TT Hạng mục Diện tích (m2) ChiỊu dµi (m) V (T) VTT (T) E 1.420 12.000 42.600 46.860 10.390 15.180 - 1.800 1.800 - 46.755 68.310 42.600 51.431 75.141 46.860 H+G+D+E F Tĩnh tải tờng đỉnh TC 6.2.Tải trọng đất đắp lòng mố : 6.2.1.áp lực ngang tĩnh đất đắp sau mố Bảng 12.16 Hạng mục e0 Btđ E® My -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 20 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu áp lực tính toán áp lực tiêu chuẩn 0.333 0.271 (T/m) 3.264 2.656 áp lực 0.217 2.127 (m) 10.900 10.900 (T) 35.575 28.951 (Tm) 39.132 31.846 10.900 23.182 25.501 6.2.2.áp lực ngang hoạt tải (H30) lăng thể trợt Chiều cao đất đắp tính từ đáy bệ đến đỉnh đờng H = 3,30 m Chiều dài chất tải lớn phần đất đắp : φ tt 30 0 L0max = H tg(45 ) = 3,30.tg(45 ) = 1,91 m 2 Diện phân bố tải : S = 2x1,9 + 1,1 + 2x0,14 + 0,6 = 5,78m b = 0,2 + 2x0,14 = 0,48m Có thể xếp đợc trục sau cđa xe H-30 ,v× 2b+d=2,08 m > Lomax h0 : chiều cao tính đổi tải trọng H-30 thành lớp đất tơng đơng: h0 = n1 x 2P n γ d b.S P = 12 (T)- träng lợng trục bánh xe H30 Góc lăng thể trỵt : γ tgγ = - tgϕ + (1 + tg 2ϕ ).(1 − A / tgϕ ) 2.a.ho = (vì xét trờng hợp bất lợi với a = 0) H2 ⇒ γ = ϕ = 30 o A= Diện phân bố tải nằm phạm vi chất tải lớn (Hình vẽ) áp lực ngang hoạt tải H-30 tác động : E h = h γ d µ h b B tgγ Mô men dọc cầu áp lực ngang hoạt tải H-30 lên mố : M y = E h " ( H − h b ) 2.tgγ ¸p lùc ngang đất có hoạt tải lăng thể trợt : E dh = E d h / Tổng cộng áp lực ngang có hoạt tải lăng thể trợt : -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 21 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu E = E dh + E h Mômen áp lực ngang đất có hoạt tải lăng thể trợt : M dh = M d h / Mômen dọc cầu tổng áp lực ngang hoạt tải H30 đất đắp lên mố : M = M dh + M h áp lực ngang đất đắp sau mố H30 lăng thể trợt Bảng 17 Hạng mục ho (m) (độ) h Eđh Eh E Mx®h Mxh(H30) (T) (T) (T) (Tm) (Tm)  Mx (Tm) ¸p lùc tÝnh to¸n ¸p lùc tiªu chuÈn 5.61 4.81 30.00 0.334 35.632 61.081 30.00 0.269 28.787 42.310 96.713 71.097 39.195 176.160 215.356 31.666 122.023 153.689 ¸p lùc 4.16 30.00 0.210 22.479 28.574 51.052 24.727 82.408 107.135 6.2.3.Tỉ hỵp nội lực chân tờng đỉnh Nội lực tính đến mặt cắt chân tờng đỉnh Bảng 18 Tổ hợp Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán Hx Hy N Mx My Hx Hy N Mx (T) (T) (T) (Tm) (Tm) (T) (T) (T) (Tm) 42.60 46.86 Tĩnh tải t/đỉnh Tĩnh tải tờng thân 0.000 Tĩnh tải đất đắp 0.000 AL đất hoạt (HK80) 129.59 197.99 150.01 2làn H30+ngời 276.7 27.67 237.8 2bên 129.59 42.60 197.99 150.01 46.86 Cộng Thành phần lực My (Tm) 0 227.92 23.78 227.9 6.3.Duyệt mặt cắt chân tờng ®Ønh  Dut cêng ®é Néi lùc tÝnh to¸n: Ntt = 46.86 (T) Mtt = 227.92 (T.m) Bè trÝ 12 1m dài tờng đỉnh, duyệt tiết diện chân tờng đỉnh theo kết cấu chịu nén lệch tâm : VËy ®iỊu kiƯn tÝnh dut vỊ cêng ®é : -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 22 Thieỏt keỏ môn học mố trơ cÇu Mtt < m2 Ru b xn (ho - 0,5 xn) + Rac F'a (ho - a')=Mcp Trong ®ã : xn- ChiỊu cao vùng chịu nén xn = N/(b.Ru) Ru- Cờng độ chịu nén uốn bê tông M300 Ru = 140 (KG/cm2) b - Chiều rộng mặt cắt b = 0.45 (cm) ho - Cù ly tõ tim diÖn tÝch thép đến mép chịu nén lớn h0 = 40 (cm) Rac - Cêng ®é thÐp CT3 Rac = 2400 (KG/cm2) Fa - DiÖn tÝch thÐp Fa = 67.82 (cm2) a' - Cự ly từ tim thép đến mép chịu kÐo lín nhÊt a’ = 5.0 (cm) m2 - HƯ số điều kiện làm việc m2 = 1.0 xn = 46.86/(1400x0.45) = 0.075 (m) = 7.5 (cm) < 2a' = 10 (cm) LÊy xn = 2a’ = 10 (cm) Thay số ta đợc: Mcp = Rac F'a (ho - a') = 24000x67.82x10-4x (0.4 – 0.05) Mcp = 569.69 (T.m) > Mtt = 227.92 (T.m) Vậy đạt yêu cầu cờng độ Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba độ mở rộng vết nứt Điều kiện kiểm toán độ mở rộng vết nứt: at = σa ψ Rr < ∆ = 0,02(cm) Ea Trong đó: - Bề rộng tối đa vết nøt = 0,02 (cm) at - §é më réng vÕt nøt cđa cÊu kiƯn σa - øng st cèt thÐp däc chÞu lùc kÐo ψ2 - hƯ sè phơ thuộc vào mác bê tông = 0,5 (mác 300) Rr - Bán kính ảnh hởng cốt thép xác ®Þnh nh sau : Rr = Fr/(β.(n1d1 + n2d2+ +nndn) với Fr - Diện tích vùng ảnh hởng giới hạn chu vi tiết diện bán kính ¶nh hëng r = 6d (d : ®êng kÝnh cèt thÐp) Fr = 2728.25 (cm2) β- HƯ sè tÝnh ®Õn hệ số cốt thành bó = 0,75 n1 - Sè lỵng cèt thÐp tiÕt diƯn cã ®êng kÝnh d1 VËy: Rr = 25.3 Ta cã: NTC = 42.60(T) MTC = 197.99 (T.m) Đặc trng hình học mặt cắt: -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 23 Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu F = 5.4 (m2) J = 0.09 (m4) y = 22.5 (cm) = 0,225 (m) σa = 887.84 (T/m2) = 88.78 (KG/cm2) Thay sè: 88.78 a t = .0,5 25.3 = 0,000319(cm) < 0,02 (cm) 2,1.10 Đạt yêu cầu vết nứt -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang 24 ... -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu áp lực H30 ngời bên kết cấu nhịp Bảng Hệ số vợt tải PH30(T) Pnguoi(T) P Dọc cầu My(Tm) Tiêu chuẩn ( n... thể trợt gây áp lực cho mố -Sinh Viªn : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu Nh ta xác định đợc... -Sinh Viên : Nguyễn Văn Phơng Lớp : cầu hầm K34 Trang Thieỏt keỏ môn học mố trụ cầu - Lực khởi động H30 Cộng Tổ hợp phụ - Tĩnh tải mố - Tĩnh tải độ - Tĩnh tải nhịp - H30 nhịp