Thiết kế mố trụ chữ U bê tông cốt thép có chiều cao mố H=5m,kết cấu nhịp L=30m,h=1.7m

Mố U BTCT dùng bê tông mác 300 đổ tại chỗ , móng cọc BTCTCác kích thớc của mố cầu đợc thể hiện nh trong hình vẽ.. 2.Tính toán tải trọng tác dụng lên mố.. 2.1.Các loại tải trọng tác dụng

Trang 1

Thiết kế môn học mố trụ cầu

I / Số liệu thiết kế :

Thiết kế mố U BTCT

Chiều cao mố : H = 5 m

Kết cấu nhịp : L = 30 m h = 1.7 m

Khổ cầu K9 + 2*1.5 m

Tải trọng : H30, XB 80 , Ngời 300 kg/m2

Kích thớc gối cầu (mm): (Gối cao su)

Gối cố định 310 x 460 x 56

Gối di động 410 x 460 x 80 Móng trên nền thiên nhiên, cờng độ tính toán đất nền R = 5 kg/cm2

Mố cầu đặt ở nơi khô cạn không bị ảnh hởng của mực nớc

Nội dung tính toán:

Bản tính gồm :

Tính mặt cắt đỉnh móng

Tính mặt cắt đáy móng

Tính các bộ phận mố (tờng thân, tờng cánh) trụ (mũ trụ), đá kê gối

II./ Tính toán

1/ Cấu tạo , kích thớc chung của mố cầu

Sơ đồ mặt cắt ngang kết cấu nhịp

Xác định kích thớc tờng đỉnh

Chiều cao tờng đỉnh

h1 = hdầm + hgối + hđá kê gối

h1 = 170 + 8 + 20 = 198 cm

Chiều dày tờng đỉnh: b1 = 50 cm

chiều dài tờng đỉnh (theo phơng ngang cầu): lấy bằng bề rộng cầu bằng 11.8m Chiều dày tờng thân (theo dọc cầu) b2 = 1.5 m

Chiều dày tờng cánh: lc = s + n*H

Độ ngập : do chiều cao mố H = 5 m nên chọn s = 65 cm, n = 1

Vậy lc = 65 + 1*500 = 565 cm

Trang 2

Mố U BTCT dùng bê tông mác 300 đổ tại chỗ , móng cọc BTCT

Các kích thớc của mố cầu đợc thể hiện nh trong hình vẽ

2.Tính toán tải trọng tác dụng lên mố

2.1.Các loại tải trọng tác dụng lên mố.

Mố cấu đặt ở nơi khô cạn, không bị ảnh hởng của mực nứơc do đó nó chịu tác dụng của các loại tải trong :

ống nmhwạ thoát n ớc

6 cọc khoan nhồi ỉ1,5m ; L=20m

Hình 4.1: Cấu tạo mố cầu

Trang 3

1 Trọng lợng bản thân mố

2 Phản lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp

3 Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên kết cấu nhịp

6 áp lực của đất sau mố

7 Phản lực truyền xuống từ bản quá độ

Mô U bê tông cốt thép cần tính toán các bộ phận sau: mặt cắt tờng đỉnh (I-I) , mặt cắt tờng thân (II-II) và mặt cắt tờng cánh (III-III), mặt cắt đáy bệ móng(IV-IV) các giá trị tải trọng của các mặt cắt đợc ghi theo chỉ số mặt cắt

ở đây theo yêu cầu của đề ra ,chỉ tính toán đối với 2 mặt cắt :Mặt cắt đỉnh móng

và mặt cắt đáy móng

2.2.Tính toán tải trọng

Các tải trọng tính toán dới đây là lực dọc và lực ngang , còn mômen đối với các mặt cắt sẽ đợc thể hiện trong bảng tổng hợp

2.2.1.Trọng lợng bản thân mố ,

Bao gồm tờng đỉnh , tờng cánh , tờng thân và bệ mố

2.2.2.Phản lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp

Xây dựng đờng ảnh hởng phản lực gối trên mố do tải trọng P=1 di chuyển trên kết cấu nhịp gây ra ( Hình vẽ ) :

Từ đó tính đợc diện tích phần ĐAH :

 = 16.2

+Phản lực do tĩnh tải dầm :

Rdầmtc = 354.7 T ; Rdầmtt = 390.17 T

+Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II :

gIItc *  = 3.024*16.2 = Rgđ2tc = 48.99 T

Rgđ2tt = gIItt *  = 4.29*16.2 = 69.5 T

2.2.3.Phản lực thẳng đứng do hoạt tải chạy kết cấu nhịp

Xét cho 2 tổ hợp hoạt tải : 1_H30+Ngời ; 2_ XB80

Các hệ số tính toán nh đã nêu

+Tổ hợp 1 : Xếp 2 làn H30 và 2 đoàn ngời :

R = R + R

Trang 4

RH = 2* qtđ * * ltt/2 * (1 +)

: Hệ số làn xe, với cầu có 2 làn xe  = 0.9

qtđ: Tải trọng rải đều tơng đơng

 = 0

ltt = 32,4 => qtđ = 2.451 T/m

1 + = 1.3 khi l <= 5 m

1 + = 1 khi l = 45 m

với ltt = 32.4 m nội suy ta đợc 1 + =1.095

=> RH = 2* 2.451* 0.9* 1.095 * 32.4/2 = 78.261 T

RHtt = RH * 1.4 = 109.565 T

Rngtc = qng * ltt/2 = 0.3* 32.4/2 = 4.86 T

Rngtt = Rngtc * 1.4 = 6.804 T

Vậy Rhtc = RH + Rngtc = 78.261 + 4.86 = 83.121 T

Rhtt = RHtt + Rngtt =109.565 + 6.804 = 116.369 T

+Tổ hợp 2 : Xếp 1 xe XB80 :

 = 0

ltt = 32.4 => qtđ = 4.661 T/m

RXBtc = qtđ * ltt/2 = 4.661 * 32.4/2 =75.508 T

RXBtt = RXBtc * 1.1 = 83.06 T

So sánh: Trong 2 giá trị phản lực gối R do ôtô H30 + Ngời và R do xe XB – 80 gây ra ta dùng giá trị lớn nhất để tính toán

Vậy Rhtc = 83.121 T ; Rhtt =116.369 T

2.2.4 Lực hãm dọc cầu

Lực hãm dọc cầu là lực tập trung đặt tại cao độ mặt xe chạy Với đờng ảnh hởng phản lực gối nh trên nhận thấy 25 m <  < 50 m , vậy giá trị lực hãm do H30 tính nh sau: HH = 0.6*P = 0.6*30 = 18 T Hệ số n = 1.1 ( hoặc 0.9)

2.2.5.Lực ma sát gối cầu

Lực ma sát ở gối cầu gây ra do chuyển vị của kết cấu nhịp Điểm đặt của lực ma sát gối cầu là tại trung tâm khớp gối và độ lớn của nó đợc tính nh sau:

Hma sáttc = f*N = 0.5*668.65 = 334.33 T

Hệ số n=1.1 ( hoặc 0.9 )

Trong đó: f - hệ số ma sát của gối cầu, với gối cao su chậu thép f = 0.05 N- phản lực tĩnh của kết cấu nhịp và hoạt tải (không xét xung kích)

N = Rđàmtt + Rgđ2tt + Rhoattt ( lấy 1+ =1) = 668.65 T

2.2.7.áp lực của đất sau mố ,

Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có tc = 1.8 T/m3 tc = 350

2.2.8.1.áp lực thẳng đứng

Nđấttc = 1.8*2.9*11*7 = 404.94 T , hệ số n=1.2 ( hoặc 0.9 )

2.2.7.1.áp lực ngang tĩnh

Trang 5

Ta coi áp lực đẩy ngang của đất phân bố theo qui luật đờng thẳng và hợp lực đẩy ngang tính theo công thức :

Ettc = 0.5*ep*H*B Trong đó : ep áp lực mằm ngang của đất , ep = *tc*H

 = tg2(45o - tc/2) = 0.271 , là hệ số áp lực ngang của đất H: Chiều cao tầng đất tính toán , H2=6.1m , H4= 8.1m ( Tính từ đáy móng đến mặt trên tầng phủ mặt cầu )

B :chiều rộng tính toán mố , B=12.8m

E2ttc = 81.2 T ; E4ttc = 113.05 T

Cánh tay đòn đối với mặt cắt tính toán e =

3 h

Hệ số tải trọng n=1.2 ( hoặc 0.9 ) ; góc nội ma sát tính toán 30o( hoặc 40o)

2.2.7.1.áp lực ngang do hoạt tải đứng sau mố

Đợc tính toán theo sơ đồ mố có bản quá độ Bản quá độ làm việc nh một dầm kê

1 đầu lên vai kê tờng đỉnh , một đầu lên thanh kê ( Hình vẽ )

Hoạt tải trên bản quá độ đợc truyền trên diện tích Sxb

S = 11.8 m là chiều rộng bản quá độ

b =

2

Lb = 2

5

= 2.5 m (Lb – chiều dài bản quá độ)

Phần chiều dài bản quá độ, tiếp giáp với tờng trớc, không tham gia truyền lực

a = Lb – b = 5 – 2.5 = 2.5 m Chiều dài lăng thể trợt giả định:

L02 = H2*tg(450 +

2

φ) = 6.1*tg(450 -

2

35 o

) = 2.65 m > a

L04 = H4*tg(450 +

2

φ) = 8.1*tg(450 -

2

35 o

) = 4.74 m > a Vậy tờng thân mố và bệ mố chịu tác dụng của hoạt tải đứng trên phần b, tính theo sơ đồ 3

ở đây tính cho trờng hợp hệ số tải trọng n=1.2 , còn trờng hợp hệ số n=0.9 thì lấy bằng 0.9/1.2=0.75 giá trị tính đợc

Chiều cao khối đất tơng đơng : hott =

b S*

*

* 1.2

P n

tc

γ



Lb

H 2

H 4

a b

h

0



L

0

Hình 4.3 Sơ đồ tính áp

lực đất do hoạt tải

Trang 6

+ Tính với xe H30 : Trong phạm vi Sxb có thể xếp 2 trục xe H30 ( cách nhau 1.6m) , và có 3 xe theo ngang cầu => P = 72T , n = 1.4

Tính đợc : hHott = 1.69 m ; hHotc = 1.45m

+ Tính với XB80 : Trong phạm vi Sxb có thể xếp 3 trục xe XB80 ( cách nhau 1.2m) => P = 60 T , n = 1.1 => hXott = 1.11m ; hXotc =1.21 => hHott > hXott

( Các kí hiệu trong tính toán xem hình vẽ 4.3 )

Tính áp lực tiêu chuẩn : Cho mặt cắt 2-2

A2tc =

) h 2 (H H

ah 2

tc o 2 2

tc o

) 45 1

* 2 7.09(7.09

45 1

* 2.5

* 2

φ tg

A 1 )(

φ tg 1

35 tg

1023 0 1 )(

35 tg 1 (  2 o  o = 0.607

h2tc = ω

tg

a = 4.118 m

Hệ số áp lực ngang : 2tc’ =

) ω φ ( tg

ω tg

 =

) 35 25 31 ( tg

607 0

 =0.267 Tơng tự cho mặt cắt 4-4 :

A4tc = 0.0665 ; tg = 0.577 ; h4tc = 4.33 ; 4tc’ = 0.269

Tính áp lực tính toán :

A2tt =

) h 2 (H H

ah 2

o 2 2

tt 2

1.69)

* 2 7.09(7.09

1.69

* 2.5

* 2

φ tg

A 1 )(

φ tg 1



35 tg

1138 0 1 )(

35 tg 1



h2tt = 4.058 m ; 2tt’ = 0.266

A4tt = 0.0745 ; tg = 0.583 ; h2tt = 4.288 ; 4tt’ = 0.269

Khi đó trị số áp lực đất đất do hoạt tải trên lăng thể trợt tính nh sau

EB = *h0*(H - h)*’*S

Cánh tay đòn : eB = 0.5(H-h)

Ta đợc kết quả trong bảng dới :

Mặt cắt tính EBtc(T) eBtc(m) EB1,2(T) eB1,2(m) EB0,9=0.75 EB1,2(T) eB0,9(m)

2.2.8.Phản lực gối do trọng lợng bản thân và hoạt tải đứng trên bản quá độ

- Do trọng lợng bản thân bản:

RB-b = 0.5*0.3*11*5*2.5 = 20.625 T

- Do H30 đứng trên bản : RB-H30 = 24 T

- Do XB 80 đứng trên bản : RB-XB80 = 30 T

2.3.Tổ hợp tải trọng

R

A

R

B

Trang 7

Các tải trọng lần lợt đợc tổ hợp cho các mặt cắt nh đã nêu Kết quả đợc tổng hợp trong các bảng từ 4.1 đến 4.4 sau :

Bảng 4.1 Các tổ hợp tải trọng tính cho mặt cắt 1-1

Tổ

hợp Tải trọng

Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán

N (T) H (T) M(Tm) N (T) H(T) M(Tm)

hợp Đất đắp sau mố 29.97 31.97 35.96 38.364

Tổ

hợp Tải trọng

Tổ Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2

hợp Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48

chính Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925

áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64

áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 32.4 49.118

Trang 8

Tờng đỉnh 4.33 -3.464 4.76 -3.808

Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48

Tổ Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925

hợp áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64

phụ áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 32.4 49.118

Lực hãm hớng ra phía sông 27 191.43 29.7 210.57

Tổ Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 102.4 473.9 118.48

hợp Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925

phụ áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 132.41 312.48

II áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 24.3 36.839

Tổ Tờng cánh 69.65 -222.88 76.615 -245.2

phụ Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 37.088 207.7 51.925

III áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64

áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 32.4 49.118

Trang 9

1 2 3 4 5 6 7 8

Lực ma sát về phía sông 31.08 186.48 34.188 205.13

hợp áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 132.41 312.48

phụ áp lực đất do hoạt tải 22.78 33.851 24.3 36.839

IV Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -31.5 33 -34.65

Tải trọng

Đất đắp sau mố 48.75 156.14 58.55 187.37

Tổng cộng 34.825 48.75 156.14 38.31 58.55 187.37

Tổ

hợp Tải trọng

Tổ Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666

hợp Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5

chính Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

Trang 10

Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18

áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319

áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Tổ Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

I áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319

Tổ Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5

hợp Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

phụ Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5

II Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18

áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67

Tổng cộng 1781.9 305.6 2073.81 2027.9 271.66 1720

Trang 11

Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

hợp áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319

phụ áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

III Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8

Lực ma sát về phía sông 31.08 124.32 34.188 136.75

Tổ Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

IV áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67

Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả

Mặt cắt Ntc(T) Htc(T) Mtc(Tm) Ntt(T) Htt(T) Mtt(Tm)

3.Tính duyệt các mặt cắt mố

3.1.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn 1 về cờng độ.

3.1.1.Mặt cắt I-I ( Tờng đỉnh)

Tính cho 1 m dài mặt cắt theo phơng ngang cầu

Các giá trị nội lực cho 1m dài mặt cắt :

Ntt = 5.08 T

Htt = 3 T

Mtt = 3.197 Tm

m n

h

i I

Trang 12

Nhận thấy e0 =

tt tt

N

08 5

197 3



800

Lo

= 800

3.2

* 2

= 0.0008 m < e0

L0 =2* 3.2 m với l là chiều cao tờng đỉnh cần tính duyệt

Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là:

Ntt*e  m2'*Ru*b*x*(h0 – 0.5*x) + Ra’*Fa’*(h0 – a’) (*)

Bố trí cốt thép theo cấu tạo nh hình vẽ, bớc cốt thép 20 cm Bê tông sử dụng

#300 có Ru = 140 kG/cm2

Chiều cao có hiệu của tiết diện h0 = h – a = 50 – 5 = 45 cm

Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức:

x =

b

* R

' F '*

R F

* R N

u

a a a a tt





=

100

* 140

655 5

* 2400 055

10

* 2400

= 1.117 cm

x = 1.117 cm < a’ = 5 cm => không tính đến cốt thép chịu nén

Khi đó x đợc xác định lại theo công thức:

x =

b

* R

F

* R N

u

a a tt



=

100

* 140

055 10

* 2400

5080 

= 2.087 cm

Độ lệch tâm của lực Ntt so với trọng tâm cốt thép chịu kéo:

e = e0 + 0.5h- a = 0.629 +

2

50

- 5 = 20.629 cm

 Ntt*e = 5080*20.87 = 105997.83 KG.cm

Hệ số điều kiện làm việc của tiết diện: m2' = 1 – 0.2*N

N =

o

N

h

x

và xN =

b

* R

N

u

tt

=

100

* 140

5080

= 0.363 cm

=> m2' = 1 – 0.2*

45

363 0

= 0.9985

Vế phải của (*) khi không xét cốt thép chịu nén là:

m2'*Ru*b*x*(h0 – 0.5*x) = 0.9985*140*100*2.065*(45–0.5*2.065)

= 1269193.77 KG.cm

Trang 13

3.1.1.Mặt cắt III-III ( Tờng cánh)

Thực tế tờng cánh làm việc nh bản hai cạnh một phía ngàm vào tờng trớc và tờng

đỉnh, phía kia ngàm vào bệ móng nhng trong tính toán để cho đơn giản nhng vẫn

đảm bảo an toàn cho mố cho phép tính theo từng phơng riêng biệt và xem lực thẳng đứng phân bố đều theo chiều dài ngàm , còn lực ngang và mômen do áp lực

đất do mặt cắt tiếp giáp với bệ chịu Ta tính duyệt cho mặt cắt này

Nội lực tính toán mặt cắt cho mỗi mét dài mặt cắt của mỗi tờng :

Ntt = 3.793 T ; Htt = 10.84 T ; Mtt = 34.7 Tm

Dự định bố trí cốt thép loại 16 , bớc 20cm

Tờng chịu nén uốn đồng thời, công thức tính duyệt:

b =

td

F

N

+

td

W

M  Rn = 135 KG/cm2

Ftđ = b*h - Fa +

b

a

E

*Fa = 100*50 – 10*2.01 + 5

6

10

* 15 3

10

* 1 2

10*2.01 = 5113.9 cm2

Jtđ =

12

h

*

b 3 - Fa*ya2 +

b

a

E

*Fa*ya2 =

12

50

*

100 3 -20.1*202 + 6.66*20.1*202

= 1087173.1 cm4

Wtđ =

y

Jtd

= 25

10871731

= 43487 cm3

 =

9

.

5113

3793

+ 43487

3470000

= 80.5 kG/cm2 < Rn = 135 kG/cm2 => Đạt yêu cầu

3.1.3.Mặt cắt II-II ( Thân trụ)

3.1.3.1.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng chính

Tính duyệt cho toàn bộ mặt cắt II-II , các giá trị tải trọng dùng cho tính toán :

Ntt = 1082 T ; Htt = 208.94 T ; Mtt = 328.71 Tm

Nhận thấy e0 =

tt

N

M

= 1082

71 328

= 0.304 m >

800

Lo

= = 0.0175 m

L0 =2*l = 2*7 m/ với l là chiều cao tờng trớc cần tính duyệt

Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là:

Ntt*e  m2'*Ru*b*x*(h0 – 0.5*x) + Ra’*Fa’*(h0 – a’) (*)

Bố trí cốt thép nh trong bản vẽ cấu tạo mố ( bản vẽ 08 ) , sơ bộ nh sau : Lới phía sông dùng loại thép CT5 18 , còn lới phía trong đùng loại thép CT525 , cả 2 lới đều có bớc 20cm , mỗi lới có 60 thanh theo phơng thẳng đứng

Chiều cao có hiệu của tiết diện h0 = h – a = 210 – 5 = 205 cm

Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức:

m

n

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	746,5 KB
File đính kèm	Bản vẽ cad.rar (61 KB)