Thiết kế mố trụ cầu kết cấu nhịp L=33m,chiều cao mố H=7m

II./ Tính toánSơ đồ mặt cắt ngang kết cấu nhịp nh trên... 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

Trang 1

BàI tập lớn môn học mố trụ cầu

I / Số liệu thiết kế :

Thiết kế mố U BTCT

Chiều cao mố : H = 7 m

Kết cấu nhịp : L = 33m

Khổ cầu K8+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), đá kê gối

Trang 2

II./ Tính toán

Sơ đồ mặt cắt ngang kết cấu nhịp nh trên

Xác định kích thớc tờng đỉnh

Chiều cao tờng đỉnh

h1 = hdầm + hgối + hđá kê gối

h1 = 150 + 8 + 20 = 178 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 3

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 :

2 Phản lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp

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

5 áp lực của đất sau mố

ống nmhwạ thoát nước

6 cọc đóng BTCT 40xx ỉ1,5m ; L=20m

Hình 4.1: Cấu tạo mố cầu

Trang 4

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 :

Ω = 14.7

+Phản lực do tĩnh tải dầm :

Rdầmtc = 354.7 T ; Rdầmtt = 390.17 T

+Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II :

gIItc * Ω = 3.024*14.7 = Rgđ2tc = 48.99 T

Rgđ2tt = gIItt * Ω = 4.29*14.7= 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 :

Rh = RH + Rng

RH = 2* qtđ *β * ltt/2 * (1 +à)

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

qtđ: Tải trọng rải đều tơng đơng

Trang 5

α = 0

ltt = 29.4 => qtđ = 2.451 T/m

1 +à = 1.3 khi l <= 5 m

1 +à = 1 khi l = 45 m

với ltt = 29.4 m nội suy ta đợc 1 +à =1.095

=> RHtc = 2* 2.451* 0.9* 1.095 * 29.4/2 = 78.261 T

RHtt = RHtc * 1.4 = 109.565 T

Rngtc = qng * ltt/2 = 0.3*29.4/2 = 4.86 T

Rngtt = Rngtc * 1.4 = 6.804 T

Vậy Rhtc = RHtc + 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 :

α = 0

ltt =29.4 => qtđ = 4.661 T/m

RXBtc = qtđ * ltt/2 = 4.661 * 29.4/2 =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 < λ < 50 m , vậy giá trị lực hãm do H30 tính nh sau: HHtc= 0.6*P = 0.6*30 = 18 T Hệ số n = 1.1 ( hoặc 0.9)

2.2.5.áp lực của đất sau mố ,

Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có γtc = 1.8 T/m3 ϕtc = 350

2.2.5.1.áp lực ngang tĩnh

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 = à*γtc*H

à = tg2(45o - ϕtc/2) = 0.271 , là hệ số áp lực ngang của đất H: Chiều cao tầng đất tính toán , H2=7.1m , H4= 9.1m ( 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

Trang 6

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

2.2.5.1.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 ) = 7.1*tg(450 -

2

35o ) = 2.65 m > a

L04 = H4*tg(450 +

2

φ ) = 9.1*tg(450 -

2

35o ) = 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

h0

ω

L0

Hình 4.3 Sơ đồ tính áp

lực đất do hoạt tải

Trang 7

+ 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 => ΣP = 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) => ΣP = 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

+ = 7.09(7.09 2*1.45)

45 1

* 2.5

* 2

φ tg

A 1 )(

φ tg 1

35 tg

1023 0 1 )(

35 tg 1

h2tc =

ω tg

a = 4.118 m

Hệ số áp lực ngang : à2tc’ = )

ω φ ( tg

ω tg

+ = tg(31.25 35)

607 0

+ =0.267

Tơng tự cho mặt cắt 4-4 :

A4tc = 0.0665 ; tgω = 0.577 ; h4tc = 4.33 ; à4tc’ = 0.269

Tính áp lực tính toán :

A2tt =

) h 2 (H H

ah 2

o 2 2

tt 2

+ = 7.09(7.09 2*1.69)

1.69

* 2.5

* 2

φ tg

A 1 )(

φ tg 1

35 tg

1138 0 1 )(

35 tg 1

h2tt = 4.058 m ; à2tt’ = 0.266

A4tt = 0.0745 ; tgω = 0.583 ; h2tt = 4.288 ; à4tt’ = 0.269

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

EB = γ*h0*(H - h)*à’*S

Cánh tay đòn : eB = 0.5(H-h)

Ta đợc kết quả trong bảng dới :

Trang 8

2.2.6.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

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 N (T)Tải trọng tiêu chuẩnH (T) M(Tm) N (T)Tải trọng tính toánH(T) M(Tm)

Tổng cộng 48.955 29.97 20.814 61.0475 35.96 24.292

Tổng cộng 54.955 29.97 19.314 60.4475 35.96 24.442

Tổ

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

Mặt cắt

tính EB

tc(T) eBtc(m) EB1,2(T) eB1,2(m) EB0,9=0.75

EB1,2(T) eB

0,9(m)

Trang 9

áp lực tĩnh đất sau mố 147.12 347.2 176.54 416.64

Tổng cộng 921.95 169.9 241.04 1082 208.94 328.71

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

Tổng cộng 921.95 196.9 432.47 1082 238.64 539.29

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

Tổng cộng 921.95 196.9 49.609 1082 186.41 1.7008

Trang 10

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

Lực ma sát về phía sông 31.08 186.48 34.188 205.13

Tổng cộng 921.95 200.98 427.52 1082 243.13 533.84

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

Tổng cộng 921.95 200.98 54.559 1082 190.9 7.1458

Tải trọng Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán

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

Tổng cộng 34.825 48.75 156.14 38.31 58.55 187.37

Tổ

Trang 11

Chính Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4

áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54

Tổng cộng 1781.9 278.6 2319.24 2027.9 342.08 2883

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

Tổng cộng 1781.9 305.6 2564.67 2027.9 371.78 3153

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

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Trang 12

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

Tổng cộng 1781.9 305.6 2073.81 2027.9 271.66 1720

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

Tổng cộng 1781.9 309.68 2443.56 2027.9 376.27 3019.8

IV áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67

Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3

Tổng cộng 1781.9 309.68 2194.92 2027.9 276.14 1853.2

Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả

Mặt

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

Trang 13

I-I 54.955 29.97 31.97 61.0475 35.96 38.364

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 Nhận thấy e0 = tttt

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

=

100

* 140

655 5

* 2400 055

10

* 2400

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

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: m ' = 1 – 0.2*α

φ12 φ16

m

n h

i I

Trang 14

αN =

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

Ta có: 1269193.77 KG.cm > 105997.83 KG.cm => 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

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 Φ18 , còn lới phía trong đùng loại thép CT5Φ25 , 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:

x =

b

* R

' F '*

R F

* R N

u

a a a a

=

1200

* 140

152.604

* 2400 294.375

* 2400

x = 8.466 cm > a’ = 5 cm => Xét đến cốt thép chịu nén Fa’

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

e = eo +0.5h- a = 30.4+ 0.5*210- 5 = 130.4 cm

 Ntt*e = 1082000*130.4 = 141092800 kG.cm = 1411 T.m

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

m

n

Trang 15

αN =

o

N h

x

và xN =

b

* R

N u

tt

=

1200

* 140

1082000

= 6.44 cm

=> m2' = 1 – 0.2*

205

44 6

= 0.9937

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

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

= 0.9937*140*1200*8.47*(205 – 0.5*8.47) + 2400*152.604*(205 – 5)

= 3.571*108 kG.cm = 3571 T.m

Ta có: 3571 T.m > 1411 T.m => Đạt yêu cầu

3.1.3.2.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng phụ

Tải trọng dùng cho tính duyệt là :

Ntt = 1082 T ; Htt = 243.13 T ; Mtt = 539.29 Tm

Tính duyệt hoàn tòa tơng tự nh đối với tổ hợp tải trọng chính , với các đặc trng hình học của mặt cắt nh trên

Ta tính đợc eo = 0.4984 m => cấu kiện chịu nén lệch tâm

e= 149.84 cm =>Ntt*e = 1082000*149.84 = 162126880 kG.cm = 1621.3 T.m

m2'*Ru*b*x*(h0 – 0.5*x) + Ra’*Fa’*(h0 – a’) = 3571 Tm => Đạt yêu cầu 3.2.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn II về độ mở rộng vết nứt

Tính duyệt theo nội lực tiêu chuẩn

3.2.1.Mặt cắt I-I

Ntc = 4.78 T ; Htc = 2.5 T ; Mtc = 2.66Tm

Mố sử dụng cốt thép có gờ nên độ mở rộng vết nứt tính theo công thức

an = 3*

a

a E

σ

*ψ2* R < [ar n]

ψ2 = 0.5

Rr : bán kính ảnh hởng của cốt thép

Rr =

r d

* n

* β

F

=

6 1

* 5

* 1

1460

= 182.5 cm Trong đó:

Fr là diện tích vùng ảnh hởng và ni là số thanh cốt thép có đờng kính di

β = 1 hệ số xét đến sự bố trí cốt thép trong bó ứng với trờng hợp cốt thép

bố trí rời từng thanh

Ea : Môdul đàn hồi của cốt thép, thép A-II Ea = 2.1*106 kg/cm2

σa : ứng súât trong cốt thép dọc chịu kéo

Tiết diện chịu nén lệch tâm nên σa xác định theo công thức:

Fr

100 φ16

Trang 16

σa = N*F(Z*Ze)

a

−

=

968 43

* 055 10

) 629 20 968 43 (

*

= 252.343 kg/cm2

Z = h0

-2

x

= 45 - 0.5*2.065 = 43.968 cm , chiều cao có hiệu của tiết diện

x =

b

*

R

) F

* R

N

u

a a

tc +

=

100

* 140

055 10

* 2400

4780+ = 2.065 cm (Chiều cao vùng bê tông chịu

nén )

e =20.629 độ lệch tâm của lực N so với trọng tâm cốt thép chịu kéo

Vậy an = 3* 6

10

* 1 2

343 252

*0.5* 182 = 0.0024 cm < [a.5 n] = 0.02 cm

=> Đạt yêu cầu.

3.2.1.Mặt cắt II-II

Ntc = 921.95 T ; Htc = 200.98 T ; ; Mtc = 432.47 Tm

Tính duyệt với tổ hợp tải trọng phụ và tính cho cả mặt cắt

an = 3*3*

a

a E

σ

*ψ2* R < [ar n]

Rr =

r d

* n

* β

F

=

5 2

* 60

* 1

24000

= 160 cm

σa = N*F(Z*Ze)

a

−

= 609.07 KG/cm2

an = 3* 6

10

* 1 2

07 609

*0.5* 160 = 0.0055 cm < [an] =0.02cm

=> Đạt yêu cầu.

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	529,5 KB
File đính kèm	Bản vẽ cad.rar (124 KB)