8 THIETKE TRUCAU

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU 8.1 CẤU TẠO TRỤ CẦU - Loại trụ: Trụ thân hẹp BTCT không dự ứng lực - Vị trí trụ thiết kế: T6 - Các kích thước hình học trụ T6 + Xà mũ: Hình 8.1 Các kích thước hình học xà mũ + Bệ cọc: Hình 8.2 Các kích thươc bệ cọc + Chiều cao thân trụ: 9.8m + Mặt cắt ngang thân trụ: - Chiều rộng: B=2m - Chiều dài: L=8.6m - Đầu bo tròn với bàn kính: R=1m - Các kích thước hình vẽ: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 439- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU Hình 8.3 Các kích thước mặt cắt ngang thân trụ Hình 8.4 Các kích thước mặt xà mũ mặt cắt thân trụ - Cao trình phận trụ: + Cao trình đáy bệ: -3.192m + Cao trình đỉnh bệ: -1.192m + Cao trình đỉnh thân trụ: +8.608m + Cao trình đỉnh xà mũ: +10.708m - Các mực nước thiết kế: + Mực nước cao nhất: + 2.2m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 440- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU + Mực nước thông thuyền: +1.4m + Mực nước thấp nhất: -0.5 m + Cao độ mặt đất tự nhiên: -2.1m - Vật liệu sử dụng: + Trọng lượng riêng bê tông:   24kN / m + Cấp bê tông thiết kế: f c'  30 Mpa + Mô đun đàn hồi bê tông: Ec=27691.4 Mpa + Cường độ chảy nhỏ thép: f y  420Mpa + Mô đun đàn hồi thép: Es=200000Mpa - Các mặt cắt cần kiểm toán trụ T7: + Mặt cắt A-A: mặt cắt xà mũ + Mặt cắt B-B: mặt cắt bệ kê gối + Mặt cắt C-C: mặt cắt đỉnh móng + Mặt cắt D-D: mặt cắt đáy móng Hình 8.5 Các mặt cắt cần kiểm toán trụ 8.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 8.2.1 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 8.2.1.1 TĨNH TẢI KẾT CẤU PHẦN TRÊN Bảng 8.1 Bảng tính toán tĩnh tải trọng lượng thân kết cấu phần Tên kết cấu SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 Ký hiệu - 441- Giá trị Đơn vị MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Dầm chủ DCdam 2428.96 kN - Bản mặt cầu DCbmc 1568.64 kN - Dầm ngang DCdn 113.31 kN - Ván khuôn DCvk 82.08 kN - Lan can DClc 418.91 kN - Tĩnh tải bệ đỡ-bó vỉa người DCbv 139.54 kN - Tĩnh tải lề hành DClbh 127.68 kN Tổng cộng DC 4879.12 kN Tổng tĩnh tải lớp phủ+ tiện tích cầu DW 602.53 kN - Các giá trị trên tính toán thông qua số liệu từ chương thiết kế dầm dầm Super- T BTCT DƯL 8.2.1.2 TĨNH TẢI KẾT CẤU PHẦN DƯỚI Hình 8.6 Các tiết diện mặt cắt tính tải trọng xà mũ trụ Hình 8.7 Các tiết diện tính tải trọng bệ trụ Bảng 8.2 Bảng tính toán tĩnh tải trọng lượng thân trụ Tên kết cấu Ký hiệu Giá trị Đơn vị - Xà mũ + Phần A + Phần B DCxmA DCxmB 196.60 544.90 kN kN - Thân trụ DCtt 2902.74 kN - Bệ móng SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 442- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT + Phần C + Phần D CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU DCbmC DCbmD 626.04 1353.6 kN kN - Đá kê gối DCdkg 21.77 kN Tổng cộng DC 5827.65 kN 8.2.1.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG DO HOẠT TẢI 8.2.1.3.1 XE TẢI KẾT HỢP VỚI TẢI TRỌNG LÀN - Với làn, xếp nhịp xe tải, khoảng cách tổi thiểu hai xe 15m kết hợp với tải trọng 9.3 kN/m - Xếp xe theo phương dọc cầu gây phản lực gối lớn nhất: Hình 8.8 Trường hợp xếp xe tải thiết kế theo phương dọc cầu gây phản lực gối lớn - Phản lực gối làn: + Phản lực gối xe tải thiết kế: Nhịp trái: RLLtruck  145   145  0.885  35  0.77  300.28kN Nhịp phải: RLLtruck  145  0.402  145  0.528  35  0.653  157.71kN + Phản lực gối tải trọng gây ra: Nhịp trái: RLLlan  9.3  18.7  173.91kN Nhịp phải: RLLlan  9.3  18.7  173.91kN - Số xe thiết kế: n=2 - Hệ số xe: m=1 - Lấy 90% phản lực gối lớn cho trường hợp xếp hoạt tải hai nhịp: + Phản lực gối trái: Ngoitrai=2x0.9x(300.28+173.91)=853.54 kN + Phản lực gối phải: Ngoiphai=2x0.9x(157.71+173.91)=596.92 kN + Tổng lực thẳng đứng hoạt tải: NLL=853.54+596.92=1450.46 kN SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 443- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU 8.2.1.3.2 XE HAI TRỤC THIẾT KẾ KẾT HỢP VỚI TẢI TRỌNG LÀN - Với làn, xếp nhịp xe tải, khoảng cách tổi thiểu hai xe 15m kết hợp với tải trọng 9.3 kN/m - Xếp xe theo phương dọc cầu gây phản lực gối lớn nhất: Hình 8.9 Trường hợp xếp xe hai trục thiết kế theo phương dọc cầu - Phản lực gối làn: + Phản lực gối xe hai trục thiết kế: Nhịp trái: RLLtruck  110   110  0.968  216.48kN Nhịp phải: RLLtruck  0.00kN + Phản lực gối tải trọng gây ra: Nhịp trái: RLLlan  9.3  18.7  173.91kN Nhịp phải: RLLlan  9.3  18.7  173.91kN - Số xe thiết kế: n=2 - Hệ số xe: m=1 + Phản lực gối trái: Ngoitrai=2x(216.48+173.91)=780.78 kN + Phản lực gối phải: Ngoiphai=2x173.91=347.82 kN + Tổng lực thẳng đứng hoạt tải: NLL=780.78+347.82=1128.6 kN 8.2.1.3.3 XẾP XE THEO PHƯƠNG NGANG CẦU GÂY RA MÔ MEN BẤT LỢI NHẤT Hình 8.10 Xếp xe theo phương ngang cầu xác định mô men lớn SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 444- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Xác định phản lực lên gối 1, để xác định mô men lớn theo phương ngang cầu: Hình 8.11 Xếp xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối gối 1,2 TÍNH CHO TRƯỜNG HỢP: XE TẢI THIẾT KẾ+TẢI TRỌNG LÀN - Phản lực tác dụng lên gối thứ 1: + Tải trọng thiết kế: VLan  m  RLLlan  lan 1.2  347.82  0.821   114.22kN Blan + Tải trọng xe tải thiết kế: V LL  m R LLtruck 457.99  y LL1  1.2   0.591  162.4kN 2  Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 1: 1 + V1  VLan  V LL  114.22  162.4  276.62kN - Phản lực tác dụng lên gối thứ 2: + Tải trọng thiết kế: VLan  m  RLLlan  lan 1.2  347.82  1.9   264.34kN Blan + Tải trọng xe tải thiết kế: V LL2  m  R LLtruck 457.99   y LL  1.2   1.182  324.81kN 2  Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 2: + V2  VLan  V LL2  264.34  324.81  589.15kN TÍNH CHO TRƯỜNG HỢP: XE TRỤC THIẾT KẾ+TẢI TRỌNG LÀN - Phản lực tác dụng lên gối thứ 1: + Tải trọng thiết kế: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 445- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT VLan  CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU m  RLLlan  lan 1.2  347.82  0.821   114.22kN Blan + Tải trọng xe tải thiết kế: V LL  m R LLtruck 216.48  y LL1  1.2   0.591  76.76kN 2  Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 1: 1 + V1  VLan  V LL  114.22  76.76  190.98kN - Phản lực tác dụng lên gối thứ 2: + Tải trọng thiết kế: VLan  m  RLLlan  lan 1.2  347.82  1.9   264.34kN Blan + Tải trọng xe tải thiết kế: V LL2  m  R LLtruck 216.48   y LL  1.2   1.182  153.53kN 2  Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 2: + V2  VLan  V LL2  264.34  153.53  417.48kN 8.2.1.4 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG DO TẢI TRỌNG NGƯỜI ĐI BỘ (PL) 8.2.1.4.1 TRƯỜNG HỢP NGƯỜI ĐI TRÊN CẢ HAI LỀ TRÊN CẢ HAI NHỊP Hình 8.12 Trường hợp người hai lề hai nhịp  Gối trái: PLTrai   18.75   112.5kN Gối phải: PL Phai   18.75   112.5kN Tổng lực thẳng đứng người bộ: NPL=112.5+112.5+18.6=243.6kN 8.2.1.4.2 TRƯỜNG HỢP NGƯỜI ĐI TRÊN CẢ HAI LỀ TRÊN NHỊP TRÁI SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 446- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU Hình 8.13 Trường hợp người hai lề nhịp phải  Gối trái: PLTrai   18.75   112.5kN Gối phải: PL Phai  0.00kN Tổng lực thẳng đứng người bộ: NPL=112.5 kN 8.2.1.4.3 TRƯỜNG HỢP NGƯỜI ĐI TRÊN CẢ HAI LỀ TRÊN NHỊP PHẢI  Gối trái: PLTrai  0.00kN Gối phải: PL Phai   18.75   112.5kN Tổng lực thẳng đứng người bộ: NPL=112.5 kN 8.2.1.4.4 TRƯỜNG HỢP NGƯỜI ĐI TRÊN MỘT LỀ TRÊN CẢ HAI NHỊP (XẾP LỆCH TÂM)  Gối trái: PLTrai   18.75  56.25kN Gối phải: PLPhai   18.75  56.25kN Tổng lực thẳng đứng người bộ: NPL=56.25+56.25+9.3=121.8 kN - Để đơn giản tính toán xem toàn tải trọng người tác dụng lên gối thứ để gây mô men theo phương ngang cầu lớn 8.2.1.5 TÍNH LỰC XUNG KÍCH, IM - Lực xung kích lấy 25% tải trọng xe thiết kế: + Lực xung kích xe tải thiết kế: Gối trái: IMTrai=0.25x300.28=75.07 kN Gối phải: IMphai=0.25x157.71=39.43 kN Tải trọng thẳng đứng: NIM=75.07+39.43=114.5 kN + Lực xung kích hai trục thiết kế: Gối trái: IMTrai=0.25x216.48=54.12 kN Gối phải: IMphai=0.00 kN Tải trọng thẳng đứng: NIM=54.12 kN SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 447- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU 8.2.2 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG NGANG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 8.2.2.1 TÍNH TẢI TRỌNG DO LỰC HÃM XE, BR - Lực hãm xe lấy 25% trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế tất xe chạy chiều - Xe thiết kế xe tải, cầu thiết kế với hai xe, hệ số m=1 - Gối cao su chịu 100% lực hãm - Do đó: BR  0.25    (145  145  35)  162.5kN - Lực hãm xe đặt cắt mặt cầu 1.8m nằm ngang theo phương dọc cầu 8.2.2.2 TÍNH TẢI TRỌNG DO LỰC MA SÁT GỐI CẦU, FR - Vì gối thiết kế gối cao su- thép nhiều lớp kiểm tra ổn định trượt nên không tính lực ma sát FR  0.0kN 8.2.2.3 TÍNH TẢI TRỌNG LỰC LY TÂM, CE - Vì cầu thẳng nên không xét đến lực ly tâm, CE  0.0kN 8.2.2.4 TÍNH LỰC NGANG DO NHIỆT ĐỘ THAY ĐỔI , TU - Lực ngang biến dạng kết cấu chất dẻo gối cao su gây ra: + TU  nGA u 46.2   1.2  0.3  0.55   609.84kN hrt 120 + Trong đó: G: mô đun cắt chất dẻo, G=1.2 A: diện tích mặt cấu kiện chất dẻo gối  u : biến dạng cắt tính toán,  u  46.2mm (Lấy số liệu từ chương thiết kế chi tiết phần thiết kế gối cầu) hrt : tổng chiều cao chất dẻo, hrt  120mm n: số gối cầu thiết kế bên, n=4 “Gối” 8.2.2.5 TÍNH TẢI TRỌNG NƯỚC, WA 8.2.2.5.1 ÁP LỰC NƯỚC TĨNH - Tính mặt cắt đỉnh bệ: + Chiều cao cột nước từ MNTT đến đỉnh bệ: 2.592m + Áp lực nước tĩnh: WA=2.592x1x9.81=25.43 kN/m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 448- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Lực dính: C= 0.084 Kg/cm2 - Góc ma sát trong: = 2047’ - Độ sệt: B= - + Lớp 4: (CL1) Là lớp đất sét bột lẫn cát màu xám nâu, xám vàng, nâu đỏ, đốm trắng, xanh, nửa cứng, độ dẻo trung bình, có từ độ sâu 11.2-35m - Dung trọng tự nhiên: w= 1.983 g/cm3 - Lực dính: C= 0.474 Kg/cm2 - Góc ma sát trong: = 16048’ - Độ sệt: B= 0.02 + Lớp 5: (CL2) Là lớp đất sét bột lẫn cát màu xám nâu, xám vàng nhạt, dẻo cứng, độ dẻo trung bình, có độ sâu từ 35-42m - Dung trọng tự nhiên: w= 1.992 g/cm3 - Lực dính: C= 0.293 Kg/cm2 - Góc ma sát trong: = 13053’ - Độ sệt: B= 0.43 + Lớp 6: (SM) Cát bột màu xam nâu, xám vàng, chặt Có từ độ sâu 42m, khảo sát đến 45m xuất - Dung trọng tự nhiên: w= 1.932 g/cm3 - Lực dính: C= 0.097 Kg/cm2 - Góc ma sát trong: = 28031’ - Độ sệt: B= - Ta có mặt cắt ngang tầng địa chất sau: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 483- - MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU Hình 8.16 Mặt cắt ngang tầng địa chất khu vực xây dựng - Nhận xét kiến nghị: + Nhận xét: Điều kiện địa chất phức tạp, lớp chủ yếu sét nên sức kháng lớp yếu Chiều dày lớp không đồng đều, riêng lớp CL2 ổn định với chiều dày lớp đất lớn độ sâu trung bình từ -23.3m đến -32.4m + Kiến nghị: Với điều kiện địa chất xây dựng công trình nên sử dụng móng cọc BTCT đường kính nhỏ Chiều sâu đóng cọc nên để cọc ngàm vào lớp đất thứ CL2 có độ sâu trung bình từ -23.3m đến -32.4m lớp đất CL2 ổn định lớp đất khác 8.5.2 KÍCH THƯỚC VÀ CAO ĐỘ MŨI CỌC  Cao độ mũi cọc:  Chọn độ sâu cọc ngàm vào lớp đất thứ CL2 có độ sâu trung bình từ -23.3m đến -32.4m (Là lớp đất sét bột lẫn cát màu xám nâu, xám vàng nhạt, dẻo cứng, độ dẻo trung bình) SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 484- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU  Chiều dày lớp đất thứ là: 32.4-23.3=9.1m  Chọn độ sâu cọc ngàm vào lớp đất CL2: 6.892 m  Cao độ mũi cọc là: 30.192m  Chiều dài cọc: Lc=-3.192-(-30.192)=27m  Chọn đường kính cọc: chọn cọc vuông 45x45cm  Kiểm tra độ mảnh cọc: Lc 27   60  100  ĐẠT (Vì lớp đất mà d 0.45 cọc xuyên qua phía móng đất sét)  Tổng chiều dài đúc cục chia thành chiều dài đốt coc:  Chiều dài đúc cọc: 27+1=28m (Vì chiều dài tối thiểu cọc ngàm vào bệ cọc là: 2d=2x0.35=0.7m, ta chọn 1m)  Chia cọc thành đốt: đốt có chiều dài 14m 8.5.3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC  Tính sức chịu tải cọc theo vật liệu: (22TCN272-05) Hình 8.17 Bố trí cốt thép cọc hình vẽ - Công thức tính sức chịu tải cọc theo vật liệu: Pr  Pn Với cấu kiện có cốt đai thường (cốt đai không xoắn) thì: Pn  0.8  (0.85 f c' ( Ag  Ast )  f y Ast ) - Trong đó: + Pr : sức kháng lực dọc trục tính toán có uốn + Pn : sức kháng lực dọc trục danh định có uốn +  : hệ số sức kháng, với kết cấu chịu nén ta lấy,   0.75 + f c' : cường độ bê tông, f c'  30 Mpa + f y : giới hạn chảy cốt thép, f y  420Mpa + Ag : diện tích nguyên mặt cắt, Ag  0.2025m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 485- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU + Ast : diện tích nguyên cốt thép, bố trí 8 25 , Ast  0.0039m - Vậy sức chịu tải cọc theo vật liệu là: Pr  Pn  4021.38kN  Tính sức chịu tải cọc theo đất nền: (TCXD 205-1998) - Sức chịu tải cực hạn cọc tính theo công thức: Qu  Qs  Q p - Sức chịu tải cho phép cọc tính theo công thức: Qa  Qp Qs  FS s FS p - Trong đó: + FS s : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên FS s  + FS p : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát mũi cọc FS p   Tính thành phần ma sát bên: Qs  U  f si li - Trong đó: + U: chu vi mặt cắt ngang thân cọc, U=0.35x4=1.4m + f si  c a  K s  v' tan  a + K s   sin  a + c a : lực dính thân cọc đất, cọc BTCT, c a  c , c lực dính đất +  a : góc ma sát cọc đất nền, bê tông cốt thép hạ phương pháp đóng, lấy  a   ,  góc ma sát đất +  v' : ứng suất hữu hiệu thẳng đứng tính cho lớp - Lớp CH2: Dung trọng tự nhiên:  w =1.521 g/cm3 , lực dính: C=0.084 Kg/cm2, góc ma sát trong:  = 2047’, độ sệt: B= -, cọc xuyên qua lớp đất là: 5.808 m +  v'  15.21  5.808  44.17kN / m 2 +  a  47' + c a  c  8.4kN / m + K s   sin  a  0.951 + f si  c a  K s v' tan  a  7.92kN / m , li  5.808m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 486- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Lớp CL1: Dung trọng tự nhiên:  w =1.983 g/cm3 , lực dính:C=0.474 Kg/cm2, góc ma sát trong:  =16048’, độ sệt: B= 0.02, cọc xuyên qua lớp đất là: 6.7m +  v'  15.21  5.808  19.83   154.77kN / m 2 +  a  16 48' + c a  c  47.4kN / m + K s   sin  a  0.711 + f si  c a  K s v' tan  a  66.4kN / m , li  6.7m - Lớp CH2: Dung trọng tự nhiên:  w =1.521 g/cm3 , lực dính: C=0.084 Kg/cm2, góc ma sát trong:  = 2047’, độ sệt: B= -, cọc xuyên qua lớp đất là: 7.6 m +  v'  15.21  5.808  19.83  6.7  15.21  7.6  279kN / m 2 +  a  47' + c a  c  8.4kN / m + K s   sin  a  0.951 + f si  c a  K s v' tan  a  18.78kN / m , li  7.6m - Lớp CL2: Dung trọng tự nhiên:  w =1.992 g/cm3, lực dính: C= 0.293 Kg/cm2, góc ma sát trong:  =13053’, độ sệt: B=0.43, cọc xuyên qua lớp đất 6.892m +  v'  15.21  5.808  19.83  6.7  15.21  7.6  19.92  6.892  405.44kN / m 2 +  a  13 53' + c a  c  29.3kN / m + K s   sin  a  0.76 + f si  c a  K s v' tan  a  96.67kN / m , li  6.892m  Qs  U  f si li  2339.74kN  Tính thành phần kháng mũi: Q p  q p Ap + Trong đó: A p  0.45  0.45  0.2025m + d p  0.45m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 487- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU + c  29.3kN / m +   19.92kN / m  N q  3.18  +   13 53'   N c  10.20  N  1.15   +  vp'  15.21  5.808  19.83  6.7  15.21  7.6  19.92  6.892  474.09kN / m  q p  cN c   vp' N q  d p N   1816.77 kN / m  Q p  q p A p  1816.77  0.2025  367.9kN  Qu  Qs  Q p  2339.74  367.9  2707.64kN  Qa  Qp Qs 2339.74 367.9     1292.5kN FS s FS p  Sức kháng tính toán cọc đơn: Ptt  min( PVL ; Qa )  1292.5kN 8.5.4 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG  Tính số lượng cọc: + nc    N tt 20988.68  1.5   24.35 Ptt 1292.5 + Chọn 28 cọc 45x45cm  Bố trí cọc móng theo 22TCN272-05: - Khoảng cách tim tới tim cọc không nhỏ 750mm 2.5 đường kính hay chiều rộng cọc max(750;2.5x450=1125)=1125mm - Khoảng cách từ mặt bên cọc tới mép gần móng phải lớn 225mm SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 488- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU Hình 8.18 Mặt bố trí cọc đóng 45x45cm móng trụ 8.5.5 TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH TÁC DỤNG LÊN CỌC Hình 8.18 Sơ đồ vị trí cọc hàng theo phương dọc cầu - Việc tính toán tiến hành hàng cọc chịu tải theo phương dọc cầu: - Số lượng cọc hàng theo phương dọc cầu: nc=4 cọc - Lực đứng:  P  20988.68kN  P  - Lực ngang:  H  836.12kN  H  - Mô men uốn: 20988.68  2998.38kN 863.12  119.45kN  M  12046.02kNm  M  SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 489-  12046.02  1720.86kN MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Mô men uốn tính cách chuyển dời lực ngang đến khoảng cách q, cánh tay đòn lực ngang tương ứng bằng: q  M  1720.86   14.35m H 119.85  XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC VÀ CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN CỦA CỌC - Nếu chiều dài cọc đứng cọc xiên thực tế nhau, chiều dài tính toán cọc đứng cọc xiên không giống Độ nghiêng cọc ảnh hưởng nhỏ đến kết tính toán, việc tính toán lại phức tạp Vì thế, thực tế ảnh hưởng độ nghiêng cọc Khi xác định chiều dài tính toán chúng bỏ qua tính chiều dài tính toán cọc đứng + Diện tích tiết diện ngang cọc: F  0.45  0.45  0.2025m + Mô men quán tính tiết diện cọc: I  0.45  0.45  3.42  10 3 m 12 + Đặc trưng đàn hồi cọc: E=2.77x107 kN/m2 + Chiều dài chịu nén tính toán cọc: L N  27m + Chiều dài chịu uốn tính toán cọc: LM  d   0.45  2.7m - Xác định đặc trưng đàn tính hệ thống: + m1  F 0.2025   2.19m 3 3 ILN 3.42  10  27 + m2  12 12   0.61m 3 LM 2.7 + m3  6   0.82m  2 LM 2.7 + m4  4   1.48m 1 LM 2.7  XÁC ĐỊNH CÁC PHẢN LỰC ĐƠN VỊ - Cọc có độ nghiêng 7:1, vài thành phần công thức ảnh hưởng không đáng kể bỏ qua Ta có: +  n  arctan( )  0.142 Rad n n + ruu'  m1  sin( n ) cos( n )  m2  cos( n ) i 1 i 1 n n + ruw'  m1  x n sin( n ) cos( n )  m3  cos( n ) i 1 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 i 1 - 490- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU n + rvv'  m1  cos( n ) i 1 n n ' + rww  m1  x n2 cos( n )  m4  cos( n ) i 1 i 1 Bảng 8.18 Các phản lực đơn vị Cọc số n tan  n sin  n cos  n cos  n cos  n cos  n -0.142 -0.143 -0.142 0.99 0.98 0.97 0.95 0 1 1 0 1 1 0.142 0.143 0.142 0.99 0.98 0.97 0.95 0 3.98 3.96 3.94 3.90  Các trị lượng giác trung gian Cọc số xn sin  n cos  n sin  n cos  n x n sin  n cos  n x n2 cos  n -2.4 0.02 -0.136 0.3264 5.587 -0.8 0 0.64 0.8 0 0.64 2.4 0.02 0.136 0.3264 5.587 0.04 0.6528 12.454  Các phản lực đơn vị: Cọc số xn m1 m2 m3 m4 -2.4 2.19 0.61 0.82 1.48 -0.8 2.19 0.61 0.82 1.48 0.8 2.19 0.61 0.82 1.48 2.4 2.19 0.61 0.82 1.48 ruu' ' ruw rvv' ' rww 2.47 1.8 8.63 33.17  XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM TÂM ĐẶC TÍNH - Điểm tâm đàn hồi: c  ' ruw   0.73m ' ruu 2.47 - Điểm chuyển vị không:   ' rww 33.17   18.43m ' ruw  XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ CỦA ĐÁY BỆ - Chuyển vị đứng: v'  P 2998.38   347.44kNm ' rvv 8.63 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 491- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Chuyển vị ngang: u '  - Chuyển vị xoay: w'   (q   ) H  (14.35  18.43)  119.45   89.56kNm ' (  c)ruu (18.43  0.73)  2.47 (q  c) H (14.35  0.73)  119.45   56.54kNm ' (  c )ruw (18.43  0.73)  1.8  KIỂM TRA KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC CHUYỂN VỊ ' u ' ruu'  w' ruw  H  89.56  2.47  (56.54  1.8)  119.45  ' ' u ' ruw  w' rww  M  89.56  1.8  (56.54)  33.17  1720.86  ĐẠT  XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN TRONG CỌC  Cọc số 1: có xn1=-2.4m,  n  0.142rad - Lực dọc: N n1  m1 cos  n  (v'u ' tan  n  x n w' )  426.96kN - Mô men uốn điểm ngàm bệ: M B1  m3 cos  n  (u ' w' x n tan  n  v' tan  n )  m4 w' cos  n  303.40kNm - Mô men uốn ngàm phía dưới: M H  ( M B  0.5w ' m cos  n )  275.41kNm - Lực ngang: Qn1  M B1  M H  cos  n  212.23kN LM Bảng 8.19 Các nội lực tính toán cọc Cọc số N n (kN) M B (kNm) M H (kNm) Qn (kN) 426.96 12.44 -53.93 24.58 661.84 -10.26 -31.64 7.92 859.95 -10.26 -31.64 7.92 1064.39 -66.65 25.17 -34 Bảng 8.20 Tổng hợp nội lực Cọc số N n cos  n N n sin  n Qn cos  n 421.95 -60.28 24.34 661.62 860.28 1054.52 Qn sin  n N n cos  n x n Qn sin  n x n -3.48 -1012.69 8.34 7.92 -529.30 0 7.92 688.23 150.65 -33.67 -4.81 2530.85 -11.54  KIỂM TRA NỘI LỰC TÍNH TOÁN TRONG CỌC SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 492- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU - Lực dọc: n  n  P    N n cos  n   Qn sin  n   P  8.3kN i 1  i 1  P  M 8.3   0.27%  ĐẠT P 2998.38 - Lực ngang: n n H   N n sin  n   Qn cos  n  H  22.6kN i 1 H  i 1 H 22.6   18.9%  ĐẠT H 119.45 - Mô men uốn: n n  n  M    M B   N n cos  n  x n   Qn sin  n  x n   M  34.17 kNm i 1 i 1  i 1  M  M 34.17   1.98%  ĐẠT M 1720.86 8.5.6 XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ NGANG ĐỈNH TRỤ - Chuyển vị ngang đỉnh trụ: + Khoảng cách từ đáy móng đến đỉnh trụ là: z=-13.9m + Chuyển vị ngang đỉnh trụ là: Ux  1 (u ' wz )  (89.36  (56.57  13.9)  0.018m EI 2.77  10  3.42  10 3 - Chuyển vị ngang cho phép đỉnh trụ: + Chiều dài nhịp tính toán: Ltt=37.7m + Chuyển vị ngang cho phép: U GH  0.5 Ltt  3.07cm  0.03m - Kiểm tra điều kiện: U x  0.018m  U GH  0.03m  ĐẠT 8.5.7 KIỂM TRA TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH TÁC DỤNG LÊN CỌC - Lực dọc lớn cọc cần phải nhỏ cường độ tính toán cọc theo đất - Lực dọc lớn cọc có tính đến trọng lượng thân: N max  0.45  0.45  27  24  1064.39  1195.61kN - Cường độ tính toán cọc theo đất xác định theo công thức: Qa  Qp Qs 2339.74 367.9     1292.5kN FS s FS p SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 493- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU  N max  1195.39kN  Qa  1292.5kN  ĐẠT 8.5.8 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỌC THEO ĐIỀU KIỆN VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG 8.5.8.1 TÍNH NỘI LỰC BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỌC - Tổng chiều dài cọc 28m chia thành đốt có chiều dài tương ướng 9m+9m+10m Việc tính toán cốt thép cọc cho giai đoạn thi công cẩu treo đốt cọc  Tính mô men lực cắt theo sơ đồ cẩu cọc: - Vị trí móc cẩu tính từ đầu cọc: a=0.2Ld=0.2x10000=2000mm - Trọng lượng phân bố đều: Q  F  0.45  0.45  24  4.86kN / m Hình 8.19 Sơ đồ tính mô men vận chuyển móc cẩu - Mô men: M TC  0.043QL2  0.043  4.86  10  20.90kNm - Lực cắt: + Lực cắt công xol: V  Qa  4.86   9.72kN + Lực cắt đầu nhịp: V  Ql 4.86    14.54kN 2  Tính mô men lực cắt theo sơ đồ treo cọc - Vị trí móc cẩu cách đầu cọc: b=0.294Ld=2940mm - Trọng lượng phân bố đều: Q  F  0.45  0.45  24  4.86kN / m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 494- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU Hình 8.20 Sơ đồ tính mô men vận chuyển treo cọc - Mô men: M TC  0.086QL2  0.086  4.86  10  41.8kNm - Lực cắt: + Lực cắt cong xol: V  Qb  4.86  2.94  14.29kN + Lực cắt nhịp: V  5Ql  18.23kN  Chọn giá trị tính toán bố trí thép: Để thiên an toàn ta chọn giá trị thiết kế sau: - Mô men: M=41.8 kNm - Lực cắt: 18.23 kN 8.5.8.2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP 8.5.8.2.1 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP - Chọn bố trí cốt thép:  25 - Chọn lớp bê tông bảo vệ tính đến trọng tâm cốt thép là: a=50mm 8.5.8.2.2 KIỂM TRA SỨC KHÁNG UỐN Mu=41.8 kNm - Diện tích cốt thép  25, As=1471.88 mm2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép thớ chịu nén, ds=450-50=400 mm - Chiều cao khối ứng suất tương đương: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 495- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU a = (Asfy)/ (0.85fc’ bw)=0.054 m - Sức kháng uốn tính toán: Mr=  Mn=  Asfy(ds-a/2)=207 kNm Kiểm toán: Mr> Mu  ĐẠT 8.5.8.2.3 KIỂM TRA HÀM LƯỢNG CỐT THÉP TỐI ĐA - Điều kiện kiểm toán: c/de  0.42 - Hệ số: 1 =0.85-0.05(fc’-28)/7=0.85-0.05x(30-28)/7=0.836 - Tính chiều cao vùng chịu kéo quy ước: c  a 54   64.59mm 1 0.836 - de= ds=400mm Kiểm tra: c/de=64.59/400=0.16  0.42  ĐẠT 8.5.8.2.4 KIỂM TRA HÀM LƯỢNG CỐT THÉP TỐI THIỂU f c' - Điều kiện kiểm toán:  ≥ 0.03   fy -  tỷ lệ thép chịu kéo diện tích nguyên bê tông - f c' cường độ chịu nén tiêu chuẩn bê tông, f c' =30Mpa - f y giới hạn chảy nhỏ thép, f y =420 Mpa   1471.88 30  7.27  10 3 ≥ 0.03   2.14  10 3  ĐẠT 450  450 420 8.5.8.2.5 KIỂM TRA CẤU KIỆN CHỊU CẮT - Kiểm toán theo công thức: Vu  Vn - Trong đó: + Vu lực cắt tính toán, Vu= 18.23 kN +  hệ số sức kháng cắt lấy  =0.9 + Vn sức kháng cắt danh định tính theo điều 5.8.3.3 - Sức kháng cắt danh định Vn phải xác định trị số nhỏ của: Vn1=Vc+Vs+Vp Vn2=0.25f’cbvdv+Vp - Trong đó: + Vc sức kháng cắt danh định ứng suất kéo bê tông SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 - 496- MSSV: 1065864 LỚP: TC0686A2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TRỤ CẦU + Vs sức kháng cắt cốt thép chịu cắt + bv bề rộng bụng hữu hiệu lấy bề rộng nhỏ chiều cao dv, bv=350 mm +dv chiều cao chịu cắt hữu hiệu, lấy chiều cự ly đo thẳng góc với trục trung hòa hợp lực chịu kéo hợp lực chịu nén uốn dv= max(0.9de;0.72h;ds-atd/2)=373 mm Vc=0.083  f c' bv d v Vs = Av f y d v (cot g  cot g ) sin  s - Phương pháp đơn giản mặt cắt không dự ứng lực: mặt cắt bê tông không dự ứng lực không chịu kéo dọc trục có lượng cốt thép ngang tối thiểu quy định điều 5.8.2.5 có tổng chiều cao thấp 400mm, ta dùng giá trị: +  2 +   45 +  góc nghiêng cốt thép ngang dọc trục 900 - Ta có: 0.1 f c' bv d v =0.1x30x103 x0.45x0.373=503.55 kN Vu=18.23 kN