Thiết Kế Môn Học Mố Trụ Cầu (Trần Văn Duẩn)

Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 Cấu tạo mố cầu nh hình vẽ. mặt cắt mố dọc cầu mặt cắt mố ngang cầu 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 1 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 2 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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: 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 3 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 4 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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) 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 5 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 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) Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 6 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 Các tổ hợp tảI trọng Tổ hợp Tải trọng P(T) H(T) M(Tm) Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 7 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn Tổ hợp chính I 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 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 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 8 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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 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. Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 9 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn )(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) 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 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 10 [...]... 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 Hầm B 39 Trang 12 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Lớp Cầu Hầm B 39 Trần Văn Duẩn Trang 13 ... ta chọn là cọc BTCT 40 ì 40 cm - Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu PVL =m(Rn Fb + RtFt) m=1 ; Hệ số điều kiện làm việc Ta có Fb diện tích của bê tông Fb = 1600 cm2 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 11 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn Ru Cờng độ tính toán của bê tông Ru = 280 Kg/cm2 Fa : Diện tích cốt thép dọc chủ, dùng 8 20 có Fa = 25,13 cm2 Ra Cờng độ tính toán chịu nén của cốt thép Ra = 2400.. .Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Ta có: Trần Văn Duẩn e 0 0.015 = = 0,0176m < 0,8 Đạt yê u cầu y 0,85 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... 0,5.xn) (T.m) = 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 trợt H m = 0,8 f N 69,99 H = = 0,127 < 0,8 f. N 0,6 ì 818,818 c Kiểm tra điều kiện chống lật: Ta có: ( Đạt yê u cầu) e0 m y e 0 0,016 = = 0,0177m < 0,8 Đạt yê u cầu y 0,85 III Tính số cọc 1 Xác định sức chịu tải của 1 cọc Cọc ta chọn là cọc BTCT 40 ì 40 cm - . Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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: +. trọng Tổ hợp Tải trọng P(T) H(T) M(Tm) Tĩnh tải mố 311.945 -195.79 Tĩnh tải kết cấu nhịp 124.47 Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 7 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn Tổ hợp chính I Hoạt tải H30 trên. hãm gây ra tại đáy bệ là Lớp Cầu Hầm B 39 Trang 3 Thiết kế môn học Mố Trụ Cầu Trần Văn Duẩn 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