THIET KE MO CAU BE TONG COT THEP

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU 7.1 CẤU TẠO MỐ CẦU - Loại mố: Mố chữ U BTCT Hình 7.1 Mặt đứng mố chữ U kích thước hình học - Các kích thước mố chữ U BTCT: Bảng 7.1 Các kích thước mố Tên gọi kích thước - Chiều cao mố - Chiều rộng mố - Loại gối - Hệ số ma sát gối với Bê tông - Chiều cao tường đỉnh - Bề dày tường đỉnh - Chiều rộng tường đỉnh - Chiều cao tường thân - Bề dày tường thân - Chiều rộng tường thân - Chiều dài tường cánh - Bề dày tường cánh - Chiều cao đầu tường cánh - Chiều cao đuôi tường cánh - Chiều dài độ SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 Ký hiệu hmo bmo “Gối Cao su” µ htd dtd btd htt dtt btt ltc btc hdautc hduoitc hbqd - 131- Giá trị 3.2 8.6 300x550x127.2 0.3 1.7 0.4 8.6 1.5 2.2 8.6 2.6 0.3 3.2 1.55 Đơn vị m m mm m m m m m m m m m m m MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT - Chiều rộng độ - Bề dày độ - Đá kê gối theo phương ngang cầu - Đá kê gối theo phương dọc cầu - Chiều cao đá kê gối tim CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU bbqd dbqd bkg lkg hkg 0.4 0.9 0.8 0.16 m m m m m Hình 7.2 Mặt trước mặt sau mố chữ U BTCT - Vị trí mố thiết kế: M1 - Cao trình phận mố: + Cao trình đỉnh mố: +3.788m + Cao trình đáy tường đỉnh: +2.078m + Cao trình đáy tường thân: +0.578m - Vật liệu sử dụng: + Trọng lượng riêng bê tông: γ = 2400kg / m + Cấp bê tông thiết kế: f c' = 30Mpa + Mô đun đàn hồi bê tông: Ec=27691.4 Mpa + Cường độ chảy nhỏ thép: f y = 420 Mpa + Mô đun đàn hồi thép: Es=200000Mpa - Các thông số đất đắp: Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có: + Trọng lượng riêng đất đắp: γ = 1800kg / m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 132- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + Gốc nội ma sát đất đắp: ϕ = 35 + Gốc nội ma sát đất tường: δ = 24 Bảng 7.2 Các số liệu thiết kế mố Tên gọi kích thước - Chiều dài nhịp thiết kế - Chiều dài nhịp tính toán - Số lượng dầm chủ - Khoảng cách hai dầm chủ - Gối thiết kế - Số lượng đá kê gối - Số xe thiết kế - Hệ số xe Ký hiệu L Ltt Nb S CỐ ĐỊNH nlan m Giá trị 24.54 23.74 5.0 1.7 300x550x127.2 2.0 1.0 Đơn vị m m Dầm m mm “Gối” - - Các mặt cắt cần kiểm toán mố: + Mặt cắt A-A: Mặt cắt chân tường đỉnh + Mặt cắt B-B: Mặt cắt chân tường thân + Mặt cắt C-C: Mặt cắt tường cánh + Mặt cắt D-D: Mấu kê độ + Mặt cắt E-E: Mặt cắt thân tường thân Hình 7.3 Các mặt cắt cần kiểm toán mố M1 7.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ 7.2.1 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN MỐ 7.2.1.1 TĨNH TẢI KẾT CẤU PHẦN TRÊN Bảng 7.3 Bảng tính toán tĩnh tải trọng lượng thân kết cấu phần Tên kết cấu - Dầm chủ SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 Ký hiệu DCdam - 133- Giá trị 560.13 Đơn vị kN MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU - Bản mặt cầu DCbmc - Dầm ngang DCdn - Ván khuôn DCvk - Lan can DClc - Tĩnh tải bệ đỡ-bó vỉa người DCbv - Tĩnh tải lề hành DClbh Tổng cộng DC Tổng tĩnh tải lớp phủ- tiện tích cầu DW - Các giá trị trên tính toán thông qua kế dầm tiết diện I BTCT DƯL 506.51 kN 77.86 kN 2.45 kN 135.26 kN 45.06 kN 41.23 kN 1368.5 kN 207.0 kN số liệu từ chương thiết 7.2.1.2 TĨNH TẢI KẾT CẤU PHẦN DƯỚI Bảng 7.4 Bảng tính toán tĩnh tải trọng lượng thân mố Tên kết cấu Ký hiệu DCtt DCtd DCtct DCtcd DCmau DCdkg DC - Tường thân - Tường đỉnh - Tường cánh (Phần trên) - Tường cánh (Phần dưới) - Mấu đỡ độ - Đá kê gối Tổng cộng Giá trị 681.12 140.35 63.65 24.84 20.16 13.82 943.94 Đơn vị kN kN kN kN kN kN kN 7.2.1.3 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG DO HOẠT TẢI 7.2.1.3.1 HOẠT TẢI LL TÁC DỤNG TRÊN KẾT CẤU NHỊP - Xếp xe theo phương dọc cầu gây phản lực gối lớn nhất: + Phản lực gối xe tải thiết kế: R LLtruck = 145 × + 145 × 0.819 + 35 × 0.638 = 286.09kN + Phản lực gối xe hai trục thiết kế gây ra: R LL tan dem = 110 × + 110 × 0.949 = 214.39kN + Phản lực gối tải trọng gây ra: R LLlan = 9.3 × 11.87 = 110.39kN + Phản lực gối tải trọng người bộ: R LLpl = × 11.87 = 35.61kN SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 134- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU Hình 7.4 Xếp xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối + Số xe thiết kế: n=2 + Hệ số xe: m=1 + Tổng lực thẳng đứng hoạt tải kết cấu nhịp theo phương dọc cầu, hoạt tải xe có xét đến lực xung kích IM=25% R LL = (max( R LLtruck + R Ll tan dem )(1 + IM ) + R Lllan + R pl ) × m × n = 1007.23kN - Xếp xe theo phương ngang cầu gây mô men lớn theo phương ngang cầu: Hình 7.5 Xếp xe theo phương ngang cầu xác định mô men lớn - Xác định phản lực lên gối 1, 2,3 để xác định mô men lớn theo phương ngang cầu: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 135- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU Hình 7.6 Xếp xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối gối 1,2,3 - Phản lực tác dụng lên gối thứ 1: + Tải trọng người bộ: m × R LLpl ω pl 1.2 × 35.61 × 1.059 V PL = BPL = + Tải trọng thiết kế: m × R LLlan ω lan V Lan = Blan = = 45.25kN 1.2 × 110.39 × 0.497 = 21.95kN + Tải trọng xe tải thiết kế: V LL = m× RLLtruck 286.09 × (1 + IM ) × y LL1 = 1.2 × × 1.25 × 0.412 = 88.4kN 2 ⇒ Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 1: 1 + V1 = VPL + VLan + VLL = 45.25 + 21.95 + 88.4 = 155.6kN - Phản lực tác dụng lên gối thứ 2: + Tải trọng người bộ: m × R LLpl ω pl 1.2 × 35.61 × 0.047 V PL = B PL = + Tải trọng thiết kế: m × R LLlan ω lan V Lan = Blan = = 2.01kN 1.2 × 110.39 × 1.65 = 72.86kN + Tải trọng xe tải thiết kế: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 136- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT V LL2 = m × CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU R LLtruck 286.09 × (1 + IM ) × ∑ y LL = 1.2 × × 1.25 × 0.941 = 201.91kN 2 ⇒ Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 2: + V LL2 = 2.01 + 72.86 + 201.91 = 276.78kN + V2 = VPL2 + VLan - Phản lực tác dụng lên gối thứ 3: + Tải trọng thiết kế: m × R LLlan ω lan 1.2 × 110.39 × 0.85 V Lan = Blan = = 37.53kN + Tải trọng xe tải thiết kế: VLL3 = m × RLLtruck 286.09 × (1 + IM ) × ∑ y LL = 1.2 × × 1.25 × 0.647 = 138.83kN 2 ⇒ Lực thẳng đứng tác dụng lên gối thứ 3: + V LL3 = 37.53 + 138.83 = 176.36kN + V3 = VLan 7.2.1.3.2 HOẠT TẢI LL TÁC DỤNG LÊN BẢN QUÁ ĐỘ - Chiều dài độ: 4m - Chiều rộng độ: 7m - Vẽ đường ảnh hưởng độ vị trí mấu kê: Hình 7.5 Xếp xe lên đường ảnh hưởng phản lực gối độ - Phản lực gối xe tải thiết kế: R LLtruck = 145 × = 145kN - Phản lực gối xe hai trục thiết kế gây ra: R LL tan dem = 110 × + 110 × 0.7 = 187 kN - Phản lực gối tải trọng gây ra: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 137- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU R LLlan = 9.3 × = 18.6kN - Tổng phản lực gối lên mấu kê độ là: R LL = (max( R LLtruck + R Ll tan dem ) × (1 + IM ) + RLllan ) × m × n = 504.7 kN 7.2.1.4 ÁP LỰC THẲNG ĐỨNG DO ĐẤT ĐẮP TRÊN MỐ - Thể tích đất đắp tường thân: VEV = 0.3 × × 1.7 = 4.08m - Áp lực thẳng đứng tải trọng đất đắp tác dụng lên mố: EV = γV EV = 18 × 4.08 = 73.44kN 7.2.2 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG NGANG TÁC DỤNG LÊN MỐ 7.2.2.1 TÍNH ÁP LỰC ĐẤT TÁC DỤNG LÊN MỐ Áp Lực ngang đất đắp sau mố tính theo công thức:EH γH EH = ×K×B - Trong đó: + γ : trọng lượng riêng đất đắp, γ = 18kN / m + H: Chiều cao tường chắn chịu áp lực đất + K=K0: hệ số áp lực đất tĩnh tường chắn trọng lực, tường không uốn cong hay dịch chuyển + K=Ka: hệ số áp lực chủ động tường chắn công xol, tường uốn cong hay dịch chuyển + B: Bề rộng tường chắn chịu áp lực đất - Công thức tính hệ số áp lực đất ngang tĩnh: + K = − Sinϕ - Công thức tính hệ số áp lực đất ngang chủ động: + Ka = Sin (θ + ϕ ' ) ΓSin 2θSin(θ − δ )  Sin(ϕ ' + δ ) Sin(ϕ ' − β )  + Với Γ = 1 +  Sin(θ − δ ) + Sin(θ + β )   - Trong đó: + δ : góc ma sát đất đắp tường, δ = 24 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 138- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + β : góc đất đắp với phương nằm ngang, β = 0 + θ : góc đất đắp sau tường với phương thẳng đứng, θ = 90 + ϕ ' : góc nội ma sát hữu hiệu đất đắp, ϕ ' = 35 Công thức tính áp lực đất hoạt tải sau mố: LS LS = K a heq γHB - Trong đó: + heq : chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế Bảng 7.5 Chiều cao tương đương đất dùng cho tải trọng xe Chiều cao tường (mm) heq (mm) ≤ 1500 1700 1200 760 610 3000 6000 ≥ 9000 Bảng 7.6 Các hệ số tính toán áp lực đất Tên gọi đại lượng - Góc ma sát đất tường - Góc mặt đất với phương ngang - Góc lưng tường với phương ngang - Góc ma sát có hiệu đất đắp - Hệ số Γ - Hệ số áp lực đất ngang chủ động - Trọng lượng riêng đất đắp Ký hiệu δ β θ ϕ' Γ Ka γ Giá trị 24 90 35 3.005 0.244 18 Đơn vị Độ Độ Độ Độ kN/m3 7.2.2.1.1 TÍNH ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT CHÂN TƯỜNG THÂN SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 139- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU Hình 7.6 Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tường thân + EH = γH 18 × 3.2 ×K×B = × 0.244 × = 179.9kN 2 + LS = K a heq γHB = 0.244 × 1.17 × 18 × 3.2 × = 131.55kN + Khi tính áp lực đất thẳng đứng VS lớp đất tương đương tác dụng tới mặt cắt chân tường thân thiết kế mố VS xác định theo công thức: + VS = heq γLB = 1.17 × 18 × 0.3 × = 50.54kN 7.2.2.1.2 TÍNH ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT CHÂN TƯỜNG ĐỈNH Hình 7.7 Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tường đỉnh + EH = γH 18 × 1.7 ×K×B = × 0.244 × = 50.77 kN 2 + LS = K a heq γHB = 0.244 × 1.63 × 18 × 1.7 × = 97.36kN 7.2.2.1.3 TÍNH ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT TƯỜNG CÁNH SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 140- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + 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 γ w = 1.983 g/cm3 - Dung trọng tự nhiên: - Lực dính: C= 0.474 Kg/cm2 ϕ = 16048’ - Góc ma sát trong: - 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 γ w = 1.992 g/cm3 - Dung trọng tự nhiên: - Lực dính: C= 0.293 Kg/cm2 ϕ = 13053’ - Góc ma sát trong: - 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 γ w = 1.932 g/cm3 - Dung trọng tự nhiên: - Lực dính: C= 0.097 Kg/cm2 ϕ = 28031’ - Góc ma sát trong: - Độ sệt: B= - Ta có mặt cắt ngang tầng địa chất sau: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 169- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU Hình 7.8 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 7.5.2 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 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 170- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU -23.3m đến -32.4m (Là lớp đất sét bột lẫn cát màu xám nâu, xám vàng nhạt, dẻo cứng, độ dẻo trung bình) • Chiều dày lớp đất thứ CL2 là: 32.4-23.3=9.1 m • Chọn độ sâu cọc ngàm vào lớp đất CL2: 5.122m ⇒ Cao độ mũi cọc là: -28.422m  Chiều dài cọc: Lc=0.578-(-28.422)=29m • Chọn đường kính cọc: chọn cọc vuông 35x35cm • Kiểm tra độ mảnh cọc: Lc 29 = = 82.86 < 100 ⇒ ĐẠT (Vì lớp đất d 0.35 mà cọc xuyên qua phía móng đất sét)  Tổng chiều dài đúc cục chia thành chiều dài đốt cọc: • Chiều dài đốt cọc: 29+1=30m (Vì chiều dài tối thiểu cọc ngàm vào bệ cọc là: 2d=2x0.35=0.7m, ta chọn 1m) • Chọn số đốt cọc 3: đốt 10m 7.5.3 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC  Tính sức chịu tải cọc theo vật liệu: (22TCN272-05) Hình 7.9 Bố trí cốt thép cọc hình vẽ - Công thức tính sức chịu tải cọc theo vật liệu: Pr = ϕPn 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 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 171- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + ϕ : hệ số sức kháng, với kết cấu chịu nén ta lấy, ϕ = 0.75 ' ' + f c : cường độ bê tông, f c = 30Mpa + f y : giới hạn chảy cốt thép, f y = 420 Mpa + Ag : diện tích nguyên mặt cắt, Ag = 0.1225m + Ast : diện tích nguyên cốt thép, bố trí 8φ 20 , Ast = 0.0025m - Vậy sức chịu tải cọc theo vật liệu là: Pr = ϕPn = 2466kN  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 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 sσ v tan ϕ a + K s = − sin ϕ a + c a : lực dính thân cọc đất, cọc BTCT, c a = c , c lực dính đất + ϕ a : góc ma sát cọc đất nền, bê tông cốt thép hạ phương pháp đóng, lấy ϕ a = ϕ , ϕ góc ma sát đất ' + σ v : ứng suất hữu hiệu thẳng đứng tính cho lớp - Lớp CH1: Dung trọng tự nhiên: γ w =1.742 g/cm3 , lực dính:C=0.264 Kg/cm2 , góc ma sát trong: ϕ =7043’ ,độ sệt: B= 0.5, chiều dài cọc xuyên qua lớp đất 0.5m ' + σ v = 17.42 × 0.5 = 4.355kN / m 2 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 172- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + ϕ a = 43' + c a = c = 26.4kN / m + K s = − sin ϕ a = 0.866 ' + f si = c a + K sσ v tan ϕ a = 18.99kN / m , li = 0.5m - Lớp CH2: Dung trọng tự nhiên: γ w =1.521 g/cm3 , lực dính: C=0.084 Kg/cm2, góc ma sát trong: ϕ = 2047’, độ sệt: B= -, cọc xuyên qua lớp đất là: 8.5m ' + σ v = 17.42 × 0.5 + 15.21 × 8.5 = 73.35kN / m 2 + ϕ a = 47' + c a = c = 8.4kN / m + K s = − sin ϕ a = 0.951 ' + f si = c a + K sσ v tan ϕ a = 9.27 kN / m , li = 8.5m - Lớp CL1: Dung trọng tự nhiên: γ w =1.983 g/cm3 , lực dính:C=0.474 Kg/cm2, góc ma sát trong: ϕ =16048’, độ sệt: B= 0.02, cọc xuyên qua lớp đất là: 6.7m ' + σ v = 17.42 × 0.5 + 15.21 × 8.5 + 19.83 × 6.7 = 204.43kN / m 2 + ϕ a = 16 48' + c a = c = 47.4kN / m + K s = − sin ϕ a = 0.711 ' + f si = c a + K sσ v tan ϕ a = 77.06kN / m , li = 6.7 m - Lớp CH2: Dung trọng tự nhiên: γ w =1.521 g/cm3 , lực dính: C=0.084 Kg/cm2, góc ma sát trong: ϕ = 2047’, độ sệt: B= -, cọc xuyên qua lớp đất là: 7.6 m ' + σ v = 17.42 × 0.5 + 15.21 × 8.5 + 19.83 × 6.7 + 15.21 × 7.6 = 328.65kN / m 2 + ϕ a = 47' + c a = 8.4kN / m + K s = − sin ϕ a = 0.951 ' + f si = c a + K sσ v tan ϕ a = 21.07 kN / m , li = 7.6m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 173- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU - Lớp CL2: Dung trọng tự nhiên: γ w =1.992 g/cm3, lực dính: C= 0.293 Kg/cm2, góc ma sát trong: ϕ =13053’, độ sệt: B=0.43, cọc xuyên qua lớp đất 5.122m ' + σ v = 17.42 × 0.5 + 15.21 × 8.5 + 19.83 × 6.7 + 15.21 × 7.6 + 19.92 × 5.122 = 432.24kN / m 2 + ϕ a = 13 53' + c a = c = 29.3kN / m + K s = − sin ϕ a = 0.76 ' + f si = c a + K sσ v tan ϕ a = 101.7 kN / m , li = 5.122m ⇒ Qs = U ∑ f si l i = 1799.88kN  Tính thành phần kháng mũi: Q p = q p A p + Trong đó: A p = 0.35 × 0.35 = 0.1225m + d p = 0.35m + c = 29.3kN / m + γ = 19.92kN / m  N q = 3.18  + ϕ = 13 53' ⇒  N c = 10.20  N = 1.15  γ σ vp' = 17.42 × 0.5 + 15.21 × 8.5 + 19.83 × 6.7 + 15.21 × 7.6 + 19.92 × 5.122 = 488.48kN / m ⇒ q p = cN c + σ vp' N q + γd p N γ = 1860.24kN / m ⇒ Q p = q p A p = 1860.24 × 0.1225 = 227.88kN ⇒ Qu = Qs + Q p = 1799.88 + 227.88 = 2027.76kN ⇒ Qa = Qp Qs 1799.88 227.88 + = + = 975.9kN FS s FS p ⇒ Sức kháng tính toán cọc đơn: Ptt = min( PVL ; Qa ) = 975.9kN 7.5.4 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC TRỌNG MÓNG  Tính số lượng cọc: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 174- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT + nc = β × CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU N tt 6034 = 1.5 × = 9.27 Ptt 975.9 + Chọn 14 cọc 35x35cm  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;2.5x350=875)=875mm - Khoảng cách từ mặt bên cọc tới mép gần móng phải lớn 225mm Hình 7.10 Mặt bố trí móng cọc tiết diện 35x35cm mố cầu 7.5.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CÁC CỌC Hình 7.11 Vị trí cọc theo phương dọc cầu 7.5.5.1 NỘI LỰC TRONG CỌC - Tính toán bệ cao thuộc hệ đối xứng - Lực tính toán cho hàng cọc theo phương dọc cầu SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 175- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU ∑ P = 6034kN + Lực ngang: ∑ H = 975.01kN + Mô men uốn: ∑ M = −2193.79kNm + Lực đứng: x y + Số cọc hàng theo phương ngang cầu: nc=7 cọc ⇒ Lực tính toán tác dụng lên hàng cọc theo phương dọc cầu là: + P= ∑ P = 6034 = 862kN nc + Hx = ∑H + My = ∑M x = nc y nc 975 = 139.29kN = − 2193.79 = −313.40kNm  CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA CỌC - Cánh tay đòn lực ngang: q = My Hx = − 313.4 = −2.25m 139.29 - Đặc trưng cọc: + Diện tích tiết diện cọc: F=0.35x0.35=0.1225m2 0.35 × 0.35 = 1.251 × 10 −3 m + Mô men quán tính cọc: I = 12 + Đặc trưng đàn hồi cọc: E=2.77x107 kN/m2 - Chiều dài tính toán cọc: + Chiều dài chịu nén tính toán cọc: LN=29m + Chiều dài chịu uốn tính toán cọc: LM=L0+η d Với: L0=0.578m, d=0.35cm, η = ⇒ LM=2.678m - Xác định giá trị: + m1 = F 0.1225 = = 3.38m −3 ILN 1.251 × 10 −3 × 29 + m2 = 12 12 = = 0.62m −3 3 LM 2.678 + m3 = 6 = = 0.84m −2 2 LM 2.678 + m4 = 4 = = 1.49m −1 LM 2.678 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 176- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU  XÁC ĐỊNH PHẢN LỰC ĐƠN VỊ - Số lượng cọc hàng theo phương dọc cầu: n=2 + ruu' = n × m2 = × 0.62 = 1.24m −3 ' −2 + ruv = n × m3 = × 0.84 = 1.68m + rvv' = n × m1 = × 3.38 = 6.76m −3 ' 2 −1 + rww = ∑ m1 x n + n × m4 =3.38 × (0.6 + 0.6 ) + × 1.49 = 5.41m  XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH ĐẾN CÁC TÂM ĐẶC TÍNH - Tâm đàn hồi: c = LM 2.678 = = 1.339m 2 ' rww 5.41 = 3.22m - Khoảng cách đến điểm chuyển vị không: θ = ' = ruv 1.68  XÁC ĐỊNH CHUYỂN VỊ ĐÁY BỆ - Chuyển vị đứng: v' = P 862 = = 127.51kNm n × m1 × 3.38 - Chuyển vị ngang: u ' = - Chuyển vị xoay: w' = − (q − θ ) × H x − (−2.25 − 3.22) × 139.29 = = 326.66kNm n × m2 × (θ − c) × 0.62 × (3.22 − 1.339) (q − c) H x ( −2.25 − 1.339) × 139.29 = = −158.2kNm n × m3 × (θ − c ) × 0.84 × (3.22 − 1.339)  NỘI LỰC TÍNH TOÁN TRONG CỌC • Cọc số 1: - Khoảng cách từ tâm cọc số đến trọng tâm móng: xn1=0.6m - Lực dọc: Nn1=m1(v’-xnw’)=3.38x(127.51-0.6x(-158.2))=751.85 kN - Mô men uốn điểm ngàm trên: MB1=m3u’+m4w’=38.67 kNm - Mô men uốn điểm ngàm dưới: MH1=-(MB1-0.5m4w’)=-156.53 kNm - Lực ngang: Qn1 = M B1 − M H 38.67 − (−156.53) = = 72.89kN LM 2.678 • Cọc số 2: - Khoảng cách từ tâm cọc số đến trọng tâm móng: xn2=-0.6m - Lực dọc: Nn2=m1(v’-xnw’)=3.38x(127.51+0.6x(-158.2))=110.15 kN SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 177- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU - Mô men uốn điểm ngàm trên: MB2=m3u’+m4w’=38.67 kNm - Mô men uốn điểm ngàm dưới: MH2=-(MB1-0.5m4w’)=-156.53 kNm - Lực ngang: Qn1 = M B1 − M H 38.67 − (−156.53) = = 72.89kN LM 2.678  KIỂM TRA TÍNH TOÁN: Kiểm tra lực dọc: ∑N Kiểm tra lực ngang: ∑Q i =1 n = P = 751.85 + 110.15 = 862kN ⇒ ĐẠT n = H x = 72.89 + 72.89 = 145.78kN ⇒ ĐẠT Kiểm tra mô men uốn: 2 1 ∑ M Bn − ∑ N n xn = − 313.68kNm ⇒ ĐẠT 7.5.5.2 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG CỦA MỐ  CHUYỂN VỊ NGANG CỦA ĐỈNH MỐ - Chiều cao từ đáy bệ đến đá kê gối: z=-1.66m - Đặc trưng đàn hồi cọc: E=2.77x107 kN/m2 - Mô men quán tính cọc: I = 0.35 × 0.35 = 1.251 × 10 −3 m 12 ⇒ E × I = 2.77 × 10 × 1.251 × 10 −3 = 34652.7 kNm - Chuyển vị ngang: u ' = - Chuyển vị xoay: w' = ⇒Ux = − (q − θ ) × H x − (−2.25 − 3.22) × 139.29 = = 326.66kNm n × m2 × (θ − c) × 0.62 × (3.22 − 1.339) (q − c) H x ( −2.25 − 1.339) × 139.29 = = −158.2kNm n × m3 × (θ − c ) × 0.84 × (3.22 − 1.339) (u '+ w'× z ) = 0.017m EI  CHUYỂN VỊ NGANG CHO PHÉP CỦA MỐ - Chiều dài nhịp tính toán: Ltt=23.74m - Chuyển vị ngang cho phép: U GH = 0.5 Ltt = 0.5 23.74 = 2.44cm = 0.0244m Kiểm tra: U x = 0.017 m < U GH = 0.244m ⇒ ĐẠT SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 178- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU 7.5.6 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 = 0.35 × 0.35 × 30 × 24 + 751.85 = 840.05kN - Cường độ tính toán cọc theo đất xác định theo công thức: Qa = Qp Qs 1799.88 227.88 + = + = 975.9kN FS s FS p ⇒ N max = 840.05kN < Qa = 975.9kN ⇒ ĐẠT 7.5.7 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỌC THEO ĐIỀU KIỆN VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG 7.5.7.1 TÍNH NỘI LỰC BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO CỌC - Tổng chiều dài cọc 30m chia thành đốt có chiều dài tương ướng 10m+10m+10m Việc tính toán cốt thép cọc cho giai đoạn thi công cẩu treo đốt cọc - Để đảm bảo điều kiện chịu lực tốt vị trí móc neo cho mô men dương lớn mô men âm lớn  Tính mô men 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 = Fγ = 0.35 × 0.35 × 24 = 2.94kN / m SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 179- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU Hình 7.12 Sơ đồ tính mô men vận chuyển móc cẩu - Mô men: M TC = 0.043QL2 = 0.043 × 2.94 × 10 = 12.64kNm - Lực cắt: + Lực cắt công xol: V = Qa = 2.94 × = 5.88kN + Lực cắt đầu nhịp: V = Ql 2.94 × = = 8.82kN 2  Tính mô men theo sơ đồ treo cọc - Vị trí móc cẩu cách đầu cọc: b=0.294Ld=2940mm - Trọng lượng phân bố đều: Q = Fγ = 0.35 × 0.35 × 24 = 2.94kN / m Hình 7.13 Sơ đồ tính mô men vận chuyển treo cọc 2 - Mô men : M TC = 0.086QL = 0.086 × 2.94 × 10 = 25.28kNm - Lực cắt: + Lực cắt cong xol: V = Qb = 2.94 × 2.94 = 8.64kN + Lực cắt nhịp: V = 5Ql = 12.97kN  Chọn giá trị tính toán bố trí thép: Để thiên an toàn ta chọn giá trị mô men M=25.28 kNm, lực cắt V=12.97kN để tính toán bố trí cốt thép 7.5.7.2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP 7.5.7.2.1 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP - Chọn bố trí cốt thép: φ 20 SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 180- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU - Chọn lớp bê tông bảo vệ tính đến trọng tâm cốt thép là: a=50mm 7.5.7.2.2 KIỂM TRA SỨC KHÁNG UỐN Mu=25.28 kNm - Diện tích cốt thép φ 20, As=942 mm2 - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép thớ chịu nén, ds=350-50=300 mm - Chiều cao khối ứng suất tương đương: a = (Asfy)/ (0.85fc’ bw)=0.044 m - Sức kháng uốn tính toán: Mr= φ Mn= φ Asfy(ds-a/2)=98.99 kNm Kiểm toán: Mr> Mu ⇒ ĐẠT 7.5.7.2.3 KIỂM TRA HÀM LƯỢNG CỐT THÉP TỐI ĐA - Điều kiện kiểm toán: c/de ≤ 0.42 - Hệ số: β1 =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 44 = = 52.63mm β1 0.836 - de= ds=300mm Kiểm tra: c/de=52.63/300=0.175 ≤ 0.42 ⇒ ĐẠT 7.5.7.2.4 KIỂM TRA HÀM LƯỢNG CỐT THÉP TỐI THIỂU - Điều kiện kiểm toán: ρ ≥ 0.03 × f c' fy - ρ 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 ρ = 942 30 = 7.68 × 10 −3 ≥ 0.03 × = 2.14 × 10 −3 ⇒ ĐẠT 350 × 350 420 7.5.7.2.5 KIỂM TRA CẤU KIỆN CHỊU CẮT - Kiểm toán theo công thức: Vu ≤ ϕVn - Trong đó: SVTH: NGUYỄN TRUNG NGHĨA NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG K.32 TC0686A2 - 181- MSSV: 1065864 LỚP: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC GVHD: MSc NGUYỄN VĂN LIÊM PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MỐ CẦU + Vu lực cắt tính toán, Vu= 12.97 kN + ϕ hệ số sức kháng cắt lấy ϕ =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 + 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)=278 mm Vc=0.083 β f c' bv d v Vs= Av f y d v (cot gθ + cot gα ) sin α 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: + β =2 + θ = 45 + α góc nghiêng cốt thép ngang dọc trục 900 - Ta có: 0.1 f c' bv d v =0.1x30x103 x0.35x0.278=291.9 kN ' Vu=12.7 kN