Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Trần Lâm)

mặt cắt mố dọc cầu mặt cắt mố ngang cầu Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Thiết kế môn học Mố trụ cầu I.Cấu tạo mố Mố cầu kiểu chữ U BTCT. Cầu gồm hai mố đợc kê trực tiếp kết cấu nhịp, gối cầu bằng cao su kích thớc gối cầu: + Gối gồm 4 lớp bản thép + Dọc cầu 310mm + Ngang cầu 460mm + Cao 50mm. Vật liệu làm mố BTCT mác 300, cốt thép loại CT2 và CT3 Cờu tạo mố cầu nh hình vẽ. II. Tính toán các tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố. 1-Tĩnh tải bản thân mố Ta chia mố thành các khối và các khối sau đó tính khối lợng các khối Pi TC = i *V i Pi TT =n. i *V i Tính toán ta đợc bảng tổng hợp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ kê gối ( mặt cắt i-i) STT Bộ phận P (T) E(m) M (T.m) 1 Tờng đỉnh 23 0 0 2 Tờng cánh 1 12 - 3,25 -39 3 Tờng cánh 2 9 -4,25 -38,25 4 Tờng cánh 3 30 -1,75 -52,5 5 Vai kê 7,1875 -0,5 -3,594 6 Cộng 81,1875 -133,344 P I TT = 1.1ì81,1875= 89,306T M I TT = -1.1ì (133,344) =- 146,678 T.m Bảng tổng hợp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ mố ( mặt cắt II-II) STT Bộ phận P TC (T) e M TC ( Tm) 1 Tờng đỉnh 23 - 0.55 - 12.65 2 Tờng cánh1 12 - 3.8 -45.6 3 Tờng cánh2 9 - 4.8 -43.2 4 Tờng cánh3 30 -2.3 -69 5 Vai kê 7.1875 - 1.05 - 7.546 6 Tờng thân 202.4 0 0 7 Tổng 283.587 -178.065 P II TC = 283.587 T Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 1 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm P II TT = 1.1 ì 283.587 = 311.945 T M II TC = -178.065 T.m M II TT = -1.1ì 178.065= - 195.79 T.m Bảng tổng hợp mô men và lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ mố ( mặt cắt III- III) STT Bộ phận P TC e M TC 1 Tờng đỉnh 23 -0.55 -12.65 2 Tờng cánh1 12 -3.55 -42.6 3 Tờng cánh2 9 -4.55 -40.95 4 Tờng cánh3 30 -2.05 -61.5 5 Vai kê 7.1875 -0.8 -5.75 6 Tờng thân 202.4 +0.25 50.6 7 Bệ mố 416.06 0 0 8 Tổng 699.647 -112.37 P III TC = 699.647 T P III TT = 1.1ì699.647 = 769.61 T M III TC = -112.37 M III TT = 1.1ì112.37 =123.607 T.m 2. Các tải trọng giải đều của tĩnh tải giai đoạn I và II là q gđI tc = 10.8255 T/m. q gđI TT = 10.8255ì1.1=11.908 T/m. q gđII TC = 3.9525/m. q gđII TT =3.9525ì1.5 = 5.9287 T/m. Đờng ảnh hởng phản lực gối có + = 13 m 2 Phản lực do tĩnh tải giai đoạn I: N gđI TC = q gđI tc . = 10.8255ì13 = 140.73 T N gđI TT = q gđI tt . = 11.908 ì13 = 154.804 T Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II: N gđII TC = q gđII tc . = 3.9525 ì13 = 51.38T N gđII TT = q gđII tt . = 5.9278ì 13 = 77.06 T 3. Phản lực do đoàn ngời: Xếp đoàn ngời lên hai lề ngời đi lên phần đờng ảnh hởng mang dấu dơng để đợc nội lực lớn nhất. q n = 0,3 T/m 2 q n = 0,45 T/m N n TC = 2.q n . + = 2ì0.45ì13 = 11.7 T N n TT = n.2.q n . + = 1,4 . 11.7 = 16.38 T 4.Phản lực do đoàn xe H30: Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 2 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Xếp đoàn xe lên hai làn, lên phần đờng ảnh hởng mang dấu dơng để đợc nội lực lớn nhất. q TĐ = 2,67 T/m N H30 TC = H30 .q TĐ . + 1 = = 2 . 2,67 ì 13 = 69.42 T N H30 TT = 1,4 . N H30 TC = 97.188 T 5.Phản lực do đoàn xe XB80: Xếp xe lên phần đờng ảnh hởng mang dấu dơng để đợc nội lực lớn nhất. q TĐ = 5.73 T/m N XB80 TC = XB80 .q TĐ . 1 = 1ì5.73 ì13 = 74.49T N H30 TT = 1,1 ì N XB80 TC = 81.94T Tổ hợp để tính toán là ngời + H30 + tĩnh tải I và II + tĩnh tải mố N = 345.432 T 6. Tính lực hãm đối với đoàn xe H30 Vì chiều dàI đặt tải> 50 m nên T h = 0.9P P :trọng lợng của chiếc xe nặng nhất trong đoàn xe tiêu chuẩn T h = 0.9ì30 = 27 T N = 1.12 T h = 1.12ì27 = 30.24 T Do lực hãm đặt tại tâm gối nên mô men do lực hãm gây ra tại đáy bệ là M TC = 27ì6.4=172.8m M TT = 172.8ì1.12= 193.536Tm 7. Hoạt tải sau mố (xét cho xe h30 vì bất lợi hơn). Phần bản quá độ tham gia chịu lực b = l b /2 = 6/2 = 3 m Phần bản quá độ tiếp giáp với tờng trớc a= l b b = 6-3 =3 m Chiều dài lăng thể trợt giả định l o = H.tg(45 o - /2) H = 6 m 7.1.Tính với = 30 o l o = 3.464 m l o > a = 2 Hoạt tải sau mố sẽ truyền lên mố Lấy khoảng cách giữa 2 trục là 1.6 m Chiều dài của trục bánh xe theo hớng ngang cầu S = 2ìb +0.1 = 2ì2.9 +0.1 = 5.9 m Chiều rộng của vệt bánh xe theo hớng ngang cầu Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 3 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm b = a + 2H = 0.2 + 2ì0.12 = 0.44 m Chiều dài tính đổi của áp lực đất h O = m bSn Pn TC 98.5 44.09.58.12.1 1224.1 = ììì ìì = ì 2b 1 +d =2ì0.2 +1.6 = 2.48 m l o >2b 1 +d Ta có trình tự tính toán nh sau tg=x/H = 413.0 6 48.2 .2 1 == + H db => =22.45 o Hệ số áp lực đất : à= 1766.0 )45.2245( 413.0 )( = + = + tgtg tg Cờng độ áp lực đất E i TC = TC ìhìà ìB =1.8ì0.1766ì10.7ìh =3.4*h Ei TT =1,2ìEi TC E TC I =3.4ì1.6=5.44 (T) E TT I =6.53 (T) E TC II =3.4ì6=20.4 (T) E TT II =24.48 (T) E TC III =3.4ì8=27.2 (T) E TT III =32.64 (T) Cờng độ áp lực cho hoạt tải : E B TC = h 0 .à.B. TC =1,8ì5,98ì10.7ì0.1766=20.34 (T) E B TT =1,2ì20.34=24.4 (T) Chiều cao phần áp lực tác dụng : y= 06.1 413.0 44.0 1 == tg b (m) Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt M i TC =EiìHi/3 (T.m) Mi TT =1,2ì M i TC (T.m) M TC I =5.44ì1.6/3=2.9 (T.m) M TT I =3.48 (T.m) M TC II =40.8 (T.m) M TT II =48.96 (T.m) M TC III =72.8 (T.m) Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 4 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm M TT III =87.36 (T.m) Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố : M iB TC = E iB TC ìe Mi TT =1,2* M iB TC M TC I =20.34ì (1.6-0,5ì1,06)=21.76 (T.m) M TT I =26.12(T.m) M TC II =20.34ì (6-0,5ì1,06)=111.26(T.m) M TT II =133.51(T.m) M TC III =20.34ì(8- 0.5ì1.06) = 151.94(T.m) M TT III =182.33(T.m) 7.2.Tính với = 40 o à= 215.0 )45.2240( 413.0 )( = + = + tgtg tg +Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt E TC i = TC ì h ìà ì B =1,8 ì 0,215 ì 10.7 ì h = 4.141 ì h Ei TT =1,2ìEi TC E TC I =4.141ì1.6=6.62 (T) E TT I =7.95 (T) E TC II =4.141ì6=24.84 (T) E TT II =29.81 (T) E TC III =4.141ì8=33.128 (T) E TT III =39.75 (T) Mô men tại các mặt cắt M iB TC = E i TC ìHi/3 (T.m) M iB TT =1,2ì M i TC (T.m) M TC I =6.62. 53.3 3 6.1 = (T.m) M TT I =4.23 (T.m) M TC II =49.68 (T.m) M TT II =59.61 (T.m) M TC III =88.34 (T.m) M TT III =106 (T.m) + Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố : E TC B = TC ì h 0 ìà ì B =1,8 ì 5,98 ì 0,215ì 10.7= 24.76 T E TT B = 1.2 ì E TC B = 1,2 ì 24.76 =29.72T Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 5 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm M i TC = E iB TC ìe M i TT =1,2ìM iB TC M TC I =29.72( 1.6 0.5ì1.06) = 31.8 (T.m) M TT I =38.16 (T.m) M TC II =162.57 (T.m) M TT II =195.08 (T.m) M TC III =222.01 (T.m) M TT III =266.41 (T.m) 8. Phản lực gối do tĩnh tải bản quá độ truyền lên vai kê Do trọng lợng bản thân bản: R 1 =0,3 ì 8 ì6ì2,5ì 0,5 = 18 (T). Do lớp phủ trên bản dầy trung bình 0,2 trọng lợng trung binhg 2,2T/m 3 (m) R 2 =0,2 ì 6 ì 8 ì 2,2 ì 0,5 = 10,56 (T). Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên vai kê là: R TC = R 1 + R 2 = 28,56 (T). R TT = n 1 R 1 + n 2 R 2 = 1,1 ì 18 + 1,5 ì 10,56 = 35,64 (T). Mô men đối với các mặt cắt: M TC i = R TC ì e 1 M TT i = R TT ì e 1 M TC I = -28,56 ì 0,5 = -14.28 (T.m) M TT I = -35,64 ì 0,5 = -17.825 (T.m). M TC II = -28,25 ì 1.05 =- 29.988 (T.m) M TT II = -35,64 ì 1,05 = -37.42 (T.m) M TC III = - 28,25 ì 0.8 = - 22.6 (T.m). M TT III = - 35,64 ì 0,8 = - 28.51 (T.m) 9. áp lực do tĩnh tải đất đáp sau mố 9.1.Tính với = 30 0 , à =0.1766, n = 1.2 Ap lực đẩy ngang của đất đắp E T = 0.5ììH 2 ìàìB = 0.5ì8 2 ì1.8ì0.1766ì10.7ì1.2 = 72.56 T Mô men do áp lực đất đối với đáy bệ cọc M T = E T ìH/3 =72.56ì8/3 =193.49 T.m 9.2. Tính với = 40 0 , à =0.215, n = 0.9 Ap lực đẩy ngang của đất đắp E T = 0.5ììH 2 ìàìB = 0.5ì1.8ì8 2 ì10.7ì0.215ì0.9 = 119.25 T Mô men do áp lực đất đối với đáy bệ cọc M T = E T ìH/3 =318 T.m Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 6 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Các tổ hợp tảI trọng Tổ hợp Tải trọng P(T) H(T) M(Tm) Tổ hợp chính I Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Hoạt tải H30 trên nhịp 91.188 Ngời trên nhịp 16.38 áp lực đất : = 30 0 24.48 48.96 Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.42 Tổng 579.63 24.48 -214.63 Tổ hợp chính II Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Hoạt tải XB80 trên nhịp 81.94 áp lực đất : = 30 0 24.48 48.96 Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.42 Tổng 553.99 24.48 -214.63 Tổ hợp phụ III Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Hoạt tảI H30 trên nhịp 91.188 Ngời trên nhịp 16.38 áp lực đất : = 30 0 24.48 48.96 Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.42 Lực hãm về phía sông 30.24 193.536 Tổng 579.63 54.72 9.286 Tổ hợp phụ IV Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Hoạt tải H30 trên nhịp 97.188 Ngời trên nhịp 16.38 áp lực đất : = 40 0 29.81 59.61 Hoạt tải trên bản quá độ 24.4 133.51 Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.24 Lực hãm về phía nền đờng 30.24 193.536 Tổng 579.63 84.45 153.626 Tổ hợp phụ V Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Hoạt tải H30 trên nhịp 97.188 Ngời trên nhịp 16.38 áp lực đất : = 40 0 29.81 59.61 Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.24 Lực hãm về phía nền đờng 30.24 193.536 Tổng 579.63 60.05 20.16 10. Tính duyệt mặt cắt. 10.1 Tính duyệt mặt cắt i-i Tổ hợp tải trọng để duyệt cho mặt cắt i-i là tổ hợp chính 1 có N = 89,306 T, M = - 146,678 Tm Diện tích mặt cắt tờng đỉnh F = 11.5ì 0,5 = 5,75 m 2 Mô men quán tính đối với 2 trục 4 3 4 3 37,63 12 5,11.5,0 m119,0 12 5,05.11 mJJ yx === ì = Mô men kháng uốn W x = J x /0,25 = 0,476m 3 và W y = J y /6 = 11,02 m 3 Bán kính quán tính tơng ứng r x = W x /F = 0,083 m và r y = W y /F = 1,92 m Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 7 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Chiều cao tính toán l 0 = 2H = 2ì1,6= 3,2 m Độ mảnh của tờng đỉnh x = l 0 /r x = 3,2/0,083 = 38,55, y = l 0 /r y = 3,2/1,92 = 1,67 Độ lệch tâm ngẫu nhiên e 0 = l 0 /800 = 0,004 Độ lệch tâm tính toán e tt = M/N =146,678/89,306 = 1,64 Ta thấy e tt > e 0 nên mặt cắt chân tờng đỉnh tính duyệt theo điều kiện chịu nén lệch tâm. a.Duyệt điều kiện c ờng độ N.e m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) m 2 = 1 với h 0 = h-a = 50 5 = 45 (cm); b = 1150 cm. ( a là khoảng cách từ mép ngoài đến trọng tâm cốt thép ta lấy a = 5cm) cm0 1150150.bR N x 89306 u n 518,= ì == e = .e tt = 1,01.1,64 (cm) = 1,656(m) N.e = 89,306 ì 1,656 =147,92 (T.m) mà VT = m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) = = 1ì150ì1150ì0,518ì(45-0,5ì0,518) = 3997,83Tm N.e = 147,62 < 3997,83 Tm ( Đạt yêu cầu ) b. Kiểm tra điều kiện ổn định chống tr ợt 0,8 m Nf H = <= ì = cầu) uyêĐạt ( 0,8 0,6 20,4 Nf. H 38,0 306,89 c. Kiểm tra điều kiện chống lật: m y e 0 Ta có: cầu uyêĐạt 0,8m 0,85 0,004 y e 0 <== 0047,0 10.2. Tính toán đạc trng hình học tiết diện II-II Diện tích mặt cắt : F = 11,5 ì 1,6 = 18,4 (m 2 ) Mô men quán tính của mặt cắt. )(925,3 12 6,15,11 4 3 mJ = ì = Mô men kháng uốn: W x = 4,9 (m 3 ) Bán kính quán tính: r x = 267,0 4,18 9,4 == F W x Chiều cao tính toán: L 0 = 2ì H =2ì4,4 =8,8 (m) Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 8 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Độ mảnh của mố: =L 0 / x =53 Độ lêch tâm ngẫu nhiên: e o =L 0 /800 =0,011 (m) Duyệt tổ hợp bất lợi Ta thấy tổ hợp I có: N TC = 483.025 T N TT =579.63 T H TC = 20.4 T H TT =24.48 T M TC = -178.86 T.m M TT = -214.63 T.m Độ lệch tâm tính toán: e = 015,037,0 63.579 63.214 0 =>== e N M (m). Do đó ta phải tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm a. Điều kiện c ờng độ N.e m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) m 2 = 1 với h 0 = h-a = 163 - 3 = 160(cm); b = 3 m. cm3,4 1150150.bR N x 579630 u n = ì == e = 10,9 + 0,5 ì 167 = 94,4 (cm)=0,944 (m) N.e = 579.63 ì 0,944 =547.17 (T.m) mà VT = m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) = 1ì150ì1150ì3,4ì(160- 0,5ì3,4) = 92842.92Tm N.e =547.17 < 92842.92 Tm ( Đạt yêu cầu ) b. Kiểm tra điều kiện ổn định chống tr ợt 0,8 m Nf H = <= ì = cầu) uyêĐạt ( 0,80,07 0,6 24.48 Nf. H 63.579 c. Kiểm tra điều kiện chống lật: m y e 0 Ta có: cầu uyêĐạt 0,8m 0,85 0.015 y e 0 <== 0176,0 10.3 Tính duyệt tại mặt cắt III III Tải trọng tính toán ta lấy tổ hợp III có N = 918,818 T , M = 394,633 Tm và H = 69,99 T Xác định độ lệch tâm của hợp lực e = M/N = 0,43 m Chiều dài l 0 = 2 H = 12,8m Độ lệch tâm ngẫu nhiên e 0 = l 0 /800 = 0,016 Ta thấy e > e 0 do vậy mặt cắt III III đợc tính nh cấu kiện chịu nén lệch tâm. N.e m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) m 2 = 1 với h 0 = h-a = 710 - 5 = 705 (cm); b = 1172 cm. Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 9 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm cm5 1150.bR N x 918818 u n 22, 172 = ì == e = 1,01 ì 0,43 (cm) = 0,434 (m) N.e = 918,818 ì 0,434 =399,04 (T.m) mà VT = m 2 .R u .b.x n .(h - 0,5.x n ) = 1ì150ì1172ì5,22ì(710- 0,5ì5,22) = 649154,82Tm N.e = 399,04 < 648154,82 Tm ( Đạt yêu cầu ) b. Kiểm tra điều kiện ổn định chống tr ợt 0,8 m Nf H = <= ì = cầu) uyêĐạt ( 0,80 0,6 69,99 Nf. H 127, 818,818 c. Kiểm tra điều kiện chống lật: m y e 0 Ta có: cầu uyêĐạt 0,8m 0,85 0,016 y e 0 <== 0177,0 III Tính số cọc 1. Xác định sức chịu tải của 1 cọc Cọc ta chọn là cọc BTCT 40 ì 40 cm. - Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu P VL =m(R n F b + R t F t ) m=1 ; Hệ số điều kiện làm việc Ta có F b diện tích của bê tông F b = 1600 cm 2 R u Cờng độ tính toán của bê tông R u = 280 Kg/cm 2 F a : Diện tích cốt thép dọc chủ, dùng 8 20 có F a = 25,13 cm 2 R a Cờng độ tính toán chịu nén của cốt thép R a = 2400 kg/cm 2 hệ số uốn dọc (tra bẳng) Ta có 19923 55,11 F === == r l ml cm J r tt tt ta có = 0,23 Vậy : P VL = 1ì0,23ì (280ì1600+25,13ì2400) = 116,912 T - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền : Công thức xác định : Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 10 [...]... 70,559 T Tính số cọc và bố trí n = 1.5 N 663,56 = 1.5 ì = 14,2 (cọc) Ptt 70,559 - Vậy để thiên về an toàn ta chọn số cọc là 16 cọc 2 Bố trí cọc Sơ đồ bố trí cọc nh hình vẽ Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 11 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Lớp Cầu đờng anh k39 Trần Lâm Trang 12 .. .Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Pgh=km2(ulifi +RHFH) Trong đó: m2 : Hệ số điều kiện làm việc = 1 U : Chu vi cọc = 160 cm F : Diện tích cọc = 1600 cm2 Rtc là sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dới chân cọc Rtc = . cắt mố dọc cầu mặt cắt mố ngang cầu Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Thiết kế môn học Mố trụ cầu I.Cấu tạo mố Mố cầu kiểu chữ U BTCT. Cầu gồm hai mố đợc kê trực tiếp kết cấu nhịp, gối cầu. =318 T.m Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 6 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm Các tổ hợp tảI trọng Tổ hợp Tải trọng P(T) H(T) M(Tm) Tổ hợp chính I Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp. hoạt tải sau mố : E TC B = TC ì h 0 ìà ì B =1,8 ì 5,98 ì 0,215ì 10.7= 24.76 T E TT B = 1.2 ì E TC B = 1,2 ì 24.76 =29.72T Lớp Cầu đờng anh k39 Trang 5 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Lâm