Thiết kế mố cầu kiểu chữ U BTCT. Cầu gồm hai mố được kê trực tiếp kết cấu nhịp, gối cầu bằng cao su kích thước gối cầu: + Gối gồm 4 lớp bản thép + Dọc cầu 310mm + Ngang cầu 460mm + Cao 50mm.

mặt cắt mố dọc cầu mặt cắt mố ngang cầuThiết kế môn học Mố trụ cầu I.Cấu tạo mố Mố cầu kiểu chữ U BTCT.. Tính toán các tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố.. 1-Tĩnh tải bản thân mố Ta chia

mặt cắt mố dọc cầu mặt cắt mố ngang cầu

Thiết kế môn học

Mố trụ cầu

I.Cấu tạo mố

Mố cầu kiểu chữ U BTCT Cầu gồm hai mố được kờ trực tiếp kết cấu nhịp, gối cầu bằng cao su kớch thước gối cầu:

+ Gối gồm 4 lớp bản thộp

+ 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

PiTC = γi*Vi

PiTT =n γi *Vi

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)

PITT = 1.1ì81,1875= 89,306T

MITT = -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)

PIITC = 283.587 T

PIITT = 1.1 ì 283.587 = 311.945 T

MIITC = -178.065 T.m

MIITT = -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)

PIIITC = 699.647 T

PIIITT = 1.1ì699.647 = 769.61 T

MIIITC = -112.37

MIIITT = 1.1ì112.37 =123.607 T.m

2 Các tải trọng giải đều của tĩnh tải giai đoạn I và II là

qgđItc = 10.8255 T/m

qgđITT = 10.8255ì1.1=11.908 T/m

qgđIITC = 3.9525/m

qgđIITT =3.9525ì1.5 = 5.9287 T/m

Đờng ảnh hởng phản lực gối có

Ω+ = 13 m2

Phản lực do tĩnh tải giai đoạn I:

NgđITC = qgđItc Ω= 10.8255ì13 = 140.73 T

NgđITT= qgđItt Ω= 11.908 ì13 = 154.804 T

Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II:

NgđIITC = qgđIItc Ω= 3.9525 ì13 = 51.38T

NgđIITT= qgđIItt Ω= 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

qn = 0,3 T/m2⇒ qn = 0,45 T/m

NnTC = 2.qn Ω+ = 2ì0.45ì13 = 11.7 T

NnTT = n.2.qn Ω+ = 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

qTĐ = 2,67 T/m

NH30TC = ηH30.qTĐ Ω+ = = 2 2,67 ì 13 = 69.42 T

NH30TT = 1,4 NH30TC = 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

qTĐ = 5.73 T/m

NXB80TC = ηXB80.qTĐ Ω1 = 1ì5.73 ì13 = 74.49T

NH30TT = 1,1 ì NXB80TC = 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 Th = 0.9P

P :trọng lợng của chiếc xe nặng nhất trong đoàn xe tiêu chuẩn

Th = 0.9ì30 = 27 T

N = 1.12 Th = 1.12ì27 = 30.24 T

Do lực hãm đặt tại tâm gối nên mô men do lực hãm gây ra tại đáy bệ là

MTC = 27ì6.4=172.8m

MTT = 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 = lb/2 = 6/2 = 3 m

Phần bản quá độ tiếp giáp với tờng trớc

a= lb –b = 6-3 =3 m

Chiều dài lăng thể trợt giả định

lo = H.tg(45o - ϕ/2)

H = 6 m

7.1.Tính với ϕ = 30 o

lo = 3.464 m

lo > 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 + 2∆H = 0.2 + 2ì0.12 = 0.44 m

Chiều dài tính đổi của áp lực đất

TC

98 5 44 0 9 5 8 1 2 1

12 2 4 1

ì

ì

ì

ì

ì

= Σ

ì γ

2b1+d =2ì0.2 +1.6 = 2.48 m

lo>2b1+d ⇒ Ta có trình tự tính toán nh sau

tgβ=x/H = 0.413

6

48 2

=

=

+

H

d b

=>β =22.45o

Hệ số áp lực đất :

à= ( ) (450.41322.45) =0.1766

+

=

tg

tg

ϕ β β

Cờng độ áp lực đất

EiTC = γTCìhìàìB =1.8ì0.1766ì10.7ìh =3.4*h

EiTT =1,2ìEiTC

ETC

I =3.4ì1.6=5.44 (T)

ETT

I =6.53 (T)

ETC

II =3.4ì6=20.4 (T)

ETT

II =24.48 (T)

ETC

III =3.4ì8=27.2 (T)

ETT

III =32.64 (T) Cờng độ áp lực cho hoạt tải :

EBTC= h0.à.B.γTC=1,8ì5,98ì10.7ì0.1766=20.34 (T)

EBTT =1,2ì20.34=24.4 (T)

Chiều cao phần áp lực tác dụng :

413 0

44 0

1 = = β

tg

b

(m) Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt

MiTC =EiìHi/3 (T.m)

MiTT =1,2ì MiTC (T.m)

MTC

I =5.44ì1.6/3=2.9 (T.m)

MTT

I =3.48 (T.m)

MTC

II =40.8 (T.m)

MTT

II =48.96 (T.m)

MTC

III =72.8 (T.m)

MTT

III =87.36 (T.m) Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố :

MiBTC = EiBTCìe

MiTT =1,2* MiBTC

MTC

I =20.34ì (1.6-0,5ì1,06)=21.76 (T.m)

MTT

I =26.12(T.m)

MTC

II =20.34ì (6-0,5ì1,06)=111.26(T.m)

MTT

II =133.51(T.m)

MTC

III =20.34ì(8- 0.5ì1.06) = 151.94(T.m)

MTT

III =182.33(T.m)

7.2.Tính với ϕ = 40 o

à= ( ) (400.41322.45) =0.215

+

=

tg

tg

ϕ β β

+Mô men do áp lực đất đối với các mặt cắt

ETC

i = γTCì h ìàì B =1,8 ì 0,215 ì 10.7 ì h = 4.141 ì h

EiTT =1,2ìEiTC

ETC

I =4.141ì1.6=6.62 (T)

ETT

I =7.95 (T)

ETC

II =4.141ì6=24.84 (T)

ETT

II =29.81 (T)

ETC

III =4.141ì8=33.128 (T)

ETT

III =39.75 (T) Mô men tại các mặt cắt

MiBTC = EiTCìHi/3 (T.m)

MiBTT =1,2ì MiTC (T.m)

MTC

I =6.62 3.53

3

6

1 = (T.m)

MTT

I =4.23 (T.m)

MTC

II =49.68 (T.m)

MTT

II =59.61 (T.m)

MTC

III =88.34 (T.m)

MTT

III =106 (T.m) + Mô men tại các mặt cắt do hoạt tải sau mố :

ETC

B = γTCì h0ìàì B =1,8 ì 5,98 ì 0,215ì 10.7= 24.76 T

ETT

B = 1.2 ì ETC

B = 1,2 ì 24.76 =29.72T

MiTC = EiBTCìe

MiTT =1,2ìMiBTC

MTC

I =29.72( 1.6 – 0.5ì1.06) = 31.8 (T.m)

MTT

I =38.16 (T.m)

MTC

II =162.57 (T.m)

MTT

II =195.08 (T.m)

MTC

III =222.01 (T.m)

MTT

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:

R1 =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/m3 (m)

R2 =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:

RTC = R1 + R2 = 28,56 (T)

RTT = n1 R1 + n 2R2 = 1,1 ì 18 + 1,5 ì 10,56 = 35,64 (T)

Mô men đối với các mặt cắt:

MTC

i = RTC ì e1

MTT

i = RTTì e1

MTC

I = -28,56 ì 0,5 = -14.28 (T.m)

MTT

I = -35,64 ì 0,5 = -17.825 (T.m)

MTC

II = -28,25 ì 1.05 =- 29.988 (T.m)

MTT

II = -35,64 ì 1,05 = -37.42 (T.m)

MTC III = - 28,25 ì 0.8 = - 22.6 (T.m)

MTT III = - 35,64 ì 0,8 = - 28.51 (T.m)

9 áp lực do tĩnh tải đất đáp sau mố

9.1.Tính với ϕ = 300 , à =0.1766, n = 1.2

Ap lực đẩy ngang của đất đắp

ET = 0.5ìγìH2ìàìB = 0.5ì82ì1.8ì0.1766ì10.7ì1.2 = 72.56 T

Mô men do áp lực đất đối với đáy bệ cọc

MT = ETìH/3 =72.56ì8/3 =193.49 T.m

9.2 Tính với ϕ = 400 , à =0.215, n = 0.9

Ap lực đẩy ngang của đất đắp

ET = 0.5ìγìH2ìàìB = 0.5ì1.8ì82ì10.7ì0.215ì0.9 = 119.25 T

Mô men do áp lực đất đối với đáy bệ cọc

MT = ETìH/3 =318 T.m

Các tổ hợp tảI trọng

Tổ

Tổ

Hoạt tải H30 trên nhịp 91.188

Tĩnh tải bản quá độ 35.64 -37.42

Tổ

Hoạt tải XB80 trên nhịp 81.94

Tổ

hợp

phụ

III

Hoạt tảI H30 trên nhịp 91.188

Tổ

hợp

phụ

IV

Hoạt tải H30 trên nhịp 97.188

Tổ

hợp

phụ

V

Hoạt tải H30 trên nhịp 97.188

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 m2

12

5 , 11 5 , 0 m

119 , 0 12

5 , 0 5 11

m J

Mô men kháng uốn Wx = Jx /0,25 = 0,476m3 và Wy = Jy/6 = 11,02 m3

Bán kính quán tính tơng ứng rx = Wx/F = 0,083 m và ry = Wy/F = 1,92 m

Chiều cao tính toán l0 = 2H = 2ì1,6= 3,2 m

Độ mảnh của tờng đỉnh λx = l0/rx = 3,2/0,083 = 38,55, λy = l0/ry = 3,2/1,92 = 1,67

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e0 = l0/800 = 0,004

Độ lệch tâm tính toán ett = M/N =146,678/89,306 = 1,64

Ta thấy ett > e0 nên mặt cắt chân tờng đỉnh tính duyệt theo điều kiện chịu nén lệch tâm

a.Duyệt điều kiện c ờng độ

N.e ≤ m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1 với h0 = 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)

cm 0

1150 150

.b R

N

u

n = = ì = , 518

e = η.ett = 1,01.1,64 (cm) = 1,656(m)

⇒ N.e = 89,306 ì 1,656 =147,92 (T.m)

mà VT = m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn) =

= 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 N f

H ≤ =

∑

∑

∫

∑

ì

0,6

20,4 N

f.

306 , 89

c Kiểm tra điều kiện chống lật: e y0 ≤ m

0,85

0,004 y

e0 = = 0 , 0047 < ⇒

10.2 Tính toán đạc trng hình học tiết diện II-II

Diện tích mặt cắt :

F = 11,5 ì 1,6 = 18,4 (m2) Mô men quán tính của mặt cắt

) ( 925 , 3 12

6 , 1 5 ,

Mô men kháng uốn:

Wx = 4,9 (m3)

Bán kính quán tính: rx = 0,267

4 , 18

9 , 4

=

=

F

W x

Chiều cao tính toán: L0 = 2ì H =2ì4,4 =8,8 (m)

Độ mảnh của mố: λ =L0/λx =53

Độ lêch tâm ngẫu nhiên: eo =L0/800 =0,011 (m)

Duyệt tổ hợp bất lợi

Ta thấy tổ hợp I có:

NTC = 483.025 T NTT =579.63 T

Độ lệch tâm tính toán: e = 0,37 0,015

63 579

63 214

0 =

>

=

N

M

(m) Do đó ta phải tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm

a Điều kiện c ờng độ

N.e ≤ m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1 với h0 = h-a = 163 - 3 = 160(cm); b = 3 m

cm 3,4 1150 150

.b R

N

u

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 = m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

= 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 N f

H ≤ =

∑

∑

∫

∑

ì

0,6

24.48 N

f.

H

63 579

c Kiểm tra điều kiện chống lật: e y0 ≤ m

0,85

0.015 y

e0 = = 0 , 0176 < ⇒

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 l0 = 2 H = 12,8m

Độ lệch tâm ngẫu nhiên e = l /800 = 0,016

Ta thấy e > e0 do vậy mặt cắt III – III đợc tính nh cấu kiện chịu nén lệch tâm.

N.e ≤ m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

m2 = 1 với h0 = h-a = 710 - 5 = 705 (cm); b = 1172 cm

cm 5

1 150 b

R

N

u

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 = m2.Ru.b.xn.(h - 0,5.xn)

= 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 N f

H ≤ =

∑

∑

∫

∑

ì

0,6

69,99 N

f.

818 , 818

c Kiểm tra điều kiện chống lật: e y0 ≤ m

0,85

0,016 y

e0 = = 0 , 0177 < ⇒

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

PVL =m(Rn Fb + RtFt) m=1 ; Hệ số điều kiện làm việc

Ta có

Fb diện tích của bê tông Fb = 1600 cm2

Ru Cờng độ tính toán của bê tông Ru = 280 Kg/cm2

Fa : Diện tích cốt thép dọc chủ, dùng 8 φ 20 có Fa = 25,13 cm2

Ra Cờng độ tính toán chịu nén của cốt thép Ra = 2400 kg/cm2

ϕ hệ số uốn dọc (tra bẳng)

Ta có

199 23

55 , 11 F

=

=

⇒

=

=

=

λ

r

l m l

cm

J r

tt tt

ta có ϕ = 0,23

Vậy :

PVL = 1ì0,23ì (280ì1600+25,13ì2400) = 116,912 T

- Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Công thức xác định :

Pgh=km2(u∑lifi +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 = 48 kG/cm2

αi hệ số tra bảng với cọc đóng α1=α2 =α3 = 1

li bề dầy lớp đất thứ i

ftc

i lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn của lớp đất thứ i Trang bảng: Lớp 1: l1 = 1,5 m, ftc

1 = 2,3 và ϕ1 = 320

Lớp 2: l2 = 8,05 m , ftc

2 = 5,35 và ϕ2 = 380

Lớp 3: l3 = 14,45 m, ftc

3 = 8,32 và ϕ3 = 170

Do đó ta có Pgh = 0,7ì1.[160ì(1,5ì2,3 + 8,05ì5,35 + 14,45ì8,32) + 1600 ì 48] = 70559

Kg = 70,559 T

Lấy sức chịu tải tính toán của cọc theo sức chịu tải của nền đất Ptt = 70,559 T

Tính số cọc và bố trí

2 , 14 559 , 70

56 , 663 5 1 5

=

tt

P

N

- 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