TINH TOAN TRU KHUNG PI

CÔNG TRÌNH TÍNH TOÁN TRỤ CẦU XÂY DỰNG CẦU MƯƠNG XÃ SỐ LIỆU CHUNG - Tiêu chuẩn thiết kế Ks Võ Hữu Lợi 22 TCN 272-05 0.50 - Hoạt tải thiết kế Ks Nguyễn Trung Nghóa Thực Kiểm tra Chủ trì HL-93 - Loại trụ Trụ thân cột - Tên trụ thiết kế T1 * Ghi chú: Hình vẽ mang tính chất minh họa SỐ LIỆU THIẾT KẾ 2.1 Số liệu kích thước hình học trụ Số TT Tên gọi kích thước cấu kiện Ký hiệu + Chiều dài a= a1= a2= a3= + Chiều rộng Giá trò Đơn vò 4.00 0.60 0.60 m m m 1.60 1.20 m m 0.30 0.60 0.50 m m m - Xà mũ b= b1= b2= + Chiều cao c1= + Chiều dài a2= a3= 0.60 m 1.60 m b2= c2= 0.60 2.20 m m - Thân trụ + Chiều rộng + Chiều cao - Bệ móng + Chiều dài a2= a3= a4= a5= + Chiều rộng + Chiều cao c3= + Chiều dài theo phương ngang cầu d5= d4= m m m 5.00 0.60 m m 0.50 1.60 1.00 m m m 0.50 m 0.70 0.29 0.38 m m m - Đá kê gối + Chiều rộng theo phương dọc cầu + Chiều cao tính tim gối + Khoảng cách tính từ tim gối đến mép xà mũ b2= b3= b4= 0.60 1.60 1.10 H= d1= d6= + Tổng số đá kê gối tính cho trụ n= 0.60 6.00 m Dim + Diện tích tường che theo phương dọc cầu + Bề dày tường che Atc= t5= 0.00 0.00 m2 m n= Amn= bmn= 0.00 0.00 0.00 Dim ctd= Atd= 0.10 2.70 m m L= W= hr= Gối cao su 0.15 0.20 0.025 m m m Giá trò Đơn vò 6.00 0.65 0.375 Dim m m - Tường che - Mấu neo + Số mấu neo + Diện tích trung bình mấu neo + Chiều rộng mấu neo phương dọc cầu - Láng vữa vuốt dốc + Chiều cao trung bình láng vữa vuốt dốc + Diện tích trung bình - Gối cầu thiết kế + Loại gối + Chiều dài theo phương dọc cầu + Chiều rộng theo phương ngang cầu + Chiều cao gối thiết kế m m 2.2 Số liệu kết cấu phần Số TT Tên gọi kích thước cấu kiện Ký hiệu - Loại dầm + Tiết diện dầm chủ: I + Vật liệu kết cầu: BTCT DƯL đúc sẵn + Công nghệ chế tạo: Căng trước - Số lượng dầm chủ - Khoảng cách hai dầm chủ - Phần cánh hẫng Nb= Sb= - Chiều dài dầm - Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối 18.00 0.10 m m - Chiều dài nhòp tính toán - Dầm ngang + Số lượng dầm ngang L= a= Ltt= 17.80 m Ndn= 35.00 Dim Adn= bdn= 0.26 0.20 m m Nmn= Amn= 0.00 Dim 0.00 m + Diện tích trung bình dầm ngang phương ngang cầu + Chiều rộng dầm ngang dọc cầu Sk = - Mối nối + Số lượng mối nối + Diện tích mối nối 10 11 - Ván khuôn + Số lượng ván khuôn Nvk= 6.00 Dim + Diện tích trung bình ván khuôn Avk= Lvk= 0.01 18.00 m m 0.00 0.00 m Dim Llbh= 0.00 18.00 m m + Chiều cao gờ lan can hlc= 0.25 m + Diện tích mặt cắt ngang lan can + Số gờ lan can Aglc= 0.06 2.00 m Dim 18.00 m 3.50 m 1.00 0.25 m m 4.00 1.00 1.20 m Làn Dim 1.20 Dim 1.00 0.85 0.65 Dim Dim Dim 0.12 0.00 m m H= Hd= 0.00 0.00 0.65 0.770 m m m m Giá trò 3.812 Đơn vò m + Chiều dài ván khuôn - Lề hành + Diện tích mặt cắt ngang + Số lề hành + Bề rộng lề hành + Chiều dài lề hành 12 13 Albh= Nlbh= Blbh= 2 - Gờ lan can + Chiều dài nhòp lan can - Mặt cắt ngang cầu + Khổ cầu + Bề rộng dành cho người + Bề rộng lan can + Tổng chiều rộng cầu + Số xe thiết kế + Hệ số xe thiết kế + Hệ số xe · xe thiết kế · xe thiết kế · xe thiết kế · >3 xe thiết kế + Bề dày mặt cầu + Bề dày lớp bê tông Atphan + + + + Bề dày lớp mui luyện tạo dốc Bề dày lớp phòng nước Chiều cao dầm Chiều cao dầm tính đến lớp phủ Nglc= Lglc= B1= B2= B3= B= nlx= m= m1= m2= m3= m4= hf= tap= ttd= tpn= 2.3 Cao trình thiết kế 2.3.1 Các cao trình kết cấu trụ Số TT Tên gọi cao trình - Cao trình đỉnh xà mũ Ký hiệu Cos 1= - Cao trình đỉnh thân trụ - Cao trình đỉnh bệ móng Cos 2= Cos 3= 3.312 2.112 m m - Cao trình đáy bệ móng - Cao trình mũi cọc Cos 4= Cos 5= 1.112 -33.638 m m Tên gọi cao trình - Cao trình mặt đất tự nhiên Ký hiệu Cos 1= Giá trò 0.600 Đơn vò m - Cao trình mực nước thấp - Cao trình mực nước cao Cos 2= Cos 3= -0.150 2.630 m m - Cao trình mực nước thông thuyền - Cao độ mặt đất sau xói lở Cos 4= Cos 5= 1.000 0.000 m m 2.3.2 Các cao trình tự nhiên Số TT 2.4 Đặc trưng vật liệu thiết kế Số TT Tên gọi đặc trưng vật liệu thiết kế Ký hiệu f'c= 30.00 Mpa 25.00 29440 kN/m fy = 390.00 Mpa + Tỷ trọng thép + Mô đun đàn hồi thép - Bê tông Atphan s= Es= 78.50 200000 kN/m + Tỷ trọng bê tông Atphan ap= 22.50 kN/m td= 24.00 kN/m pn= 24.00 kN/m EA = 0.00 0.00 kN/m 0.00 0.00 0.00 Độ Độ Độ + Tỷ trọng bê tông + Mô đun đàn hồi bê tông - Thép thường + Giới hạn chảy nhỏ quy đònh thép Đơn vò c= Ec= + Cường đđộ nén quy đònh bê tông tuổi 28 ngày Giá trò - Bê tông Mpa Mpa - Lớp mui luyện tạo dốc + Tỷ trọng lớp mui luyện tạo dốc - Lớp phòng nước + Tỷ trọng lớp phòng nước - Đất đắp bệ móng + Tỷ trọng đất đắp + Góc nội ma sát đất đắp '= = = = + Góc đất đắp sau tường với phương thẳng đứng + Góc ma sát đất đắp tường + Góc đất đắp với phương nằm ngang TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 3.1 TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 3.1.1 Tónh tải kết cấu phần Số TT Tên kết cấu cấu kiện - Dầm - Dầm ngang - Mối nối - Ván khuôn - Lề hành - Gờ lan can - Lan can - Bản mặt cầu 10 - Trụ đèn - Hệ thống thoát nước Tổng cộng Tổng cộng lớp phủ mặt cầu ký hiệu DCdc= DCdn= Giá trò Đơn vò 315.36 45.50 - kN kN kN 17.55 0.00 kN kN 56.25 98.00 216.00 kN kN kN DCtn= 0.00 0.00 kN kN DC= DW= 748.66 0.00 kN kN ký hiệu DCxm= Giá trò Đơn vò 60.00 28.80 kN kN 200.00 15.17 - kN kN kN 6.75 kN kN 310.72 kN DCmn= DCvk= DClbh= DCglc= DClc= DCbmc= DCtd= 3.1.2 Tónh tải kết cấu phần Số TT Tên kết cấu cấu kiện - Xà mũ - Thân trụ - Bệ móng - Đá kê gối - Tường che - Mấu neo - Láng vữa vuốt dốc Tổng cộng DCtt= DCbm= DCdkg= DCtc= DCmn= DCtd= DC= 3 Độ 3.1.3 Xác đònh tải trọng thẳng đứng hoạt tải HL-93 W L = 9.3 KN/m Ltt= 17.80 m Ltt= 17.80 m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN 4.3 m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN 4.3 m 15.0 m 4.3 m 4.3 m 1.2 3.1.3.1 Xe tải kết hợp với tải trọng · Trường hợp đặt hai xe tải với khoảng cách bánh trước xe cách bánh sau xe 15m - Tổ hợp với 90% hiệu ứng xe tải thiết kế + 90% hiệu ứng tải trọng - Gối trái: Số TT Tải trọng Vò trí Tung độ đường Tải trọng trục 35 Phản lực Ri 18.09 Đơn vò ảnh hưởng 0.52 0.76 1.00 145 145 109.97 145.00 kN kN LLlan 8.90 9.3 82.77 kN Phản lực Ri Đơn vò 5.51 0.00 kN kN Xe tải thiết kế Tải trọng · Hoạt tải xe thiết kế LL= 192.15 kN · Lực xung kích - Gối phải: IM= 36.86 kN Số TT Tải trọng Vò trí Tung độ đường Tải trọng ảnh hưởng 0.16 0.00 trục 35 145 0.00 145 0.00 kN LLlan 8.90 9.3 82.77 kN Phản lực Ri Đơn vò 18.09 109.97 kN kN Xe tải thiết kế Tải trọng · Hoạt tải xe thiết kế · Lực xung kích kN LL= IM= 47.67 kN 0.74 kN · Trường hợp đặt xe tải - Gối trái: Số TT Tải trọng Vò trí Tung độ đường Tải trọng ảnh hưởng 0.52 0.76 trục 35 145 1.00 145 145.00 kN LLlan 8.90 9.3 82.77 kN Xe tải thiết kế Tải trọng · Hoạt tải xe thiết kế LL= 213.50 kN · Lực xung kích IM= 40.96 kN 3.1.3.2 Xe ba trục kết hợp với tải trọng - Gối trái: Số TT Vò trí Tung độ đường Tải trọng Xe hai trục ảnh hưởng 0.93 trục 110 thiết kế Tải trọng 1.00 LLlan 8.90 Tải trọng · Hoạt tải xe thiết kế · Lực xung kích LL= IM= Phản lực Ri Đơn vò 102.58 kN 110 110.00 kN 9.3 82.77 kN 177.21 kN 31.89 kN · Chọn giá trò tính duyệt cho hoạt tải HL 93: - Tải trọng xe: + Tổng lực thẳng đứng bất lợi nhất: + Lức thẳng đứng gối trái gây lệch tâm lớn nhất: - Lực xung kích: + Lực xung kích thẳng đứng bất lợi nhất: + Lực xung kích gối tráiù gây lệch tâm lớn nhất: LL= LL1= 239.82 kN 213.50 kN IM= IM1= 40.96 kN 40.96 kN 3.1.3.3 Xếp xe theo phương ngang cầu gây mô men lệch tâm lớn · Độ lệch tâm ey = 0.25 m · Hoạt tải xe thiết kế LL= 239.82 kN · Lực xung kích IM= 40.96 kN 3.1.4 Tải trọng người 3.1.4.1 Theo phương dọc cầu · Trường hợp người đi hai lề hai nhòp - Tải trọng người hành thiết kế 3ø kN/m - Bề rộng đường người B= 1.00 m - Phản lực gối tải trọng người PL= 106.8 kN Blbh= PL= 1.00 m 53.4 kN - Bề rộng đường người Blbh= 1.00 m - Phản lực gối tải trọng người - Độ lệch tâm theo phương ngang cầu PL= ey = 53.4 kN 1.25 m · Trường hợp người hai lề nhòp trái - Tải trọng người hành thiết kế 3ø kN/m - Bề rộng đường người - Phản lực gối tải trọng người 3.1.4.2 Theo phương ngang cầu · Trường hợp người lề hai nhòp - Tải trọng người hành thiết kế 3ø kN/m2 3.1.5 Áp lực thẳng đứng đất đắp tác dụng lên bệ trụ · Bảng tính áp lực thẳng đứng đất đắp lên bệ móng Số TT Tiết diện H (m) L(m) B (m) VEV (m3) EV=EAVEV (kN) C-C 0.00 5.00 1.60 0.00 0.00 - Trong + H: chiều cao đất đắp thẳng đứng phận xét, m + L: chiều dài khối đất đắp, m + VEV: thể tích đất đắp sau mố tác dụng thẳng đứng lên mặt cắt xét, m + EV: áp lực thẳng đứng đất đắp sau mố, kN 3.1.6 Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên trụ - Tốc độ gió thiết kế xác đònh theo công thức V=VBS= 41.42 m/s - Trong + VB: gió giật 3s với chu kỳ xuất 100 năm, (m/s) I + Khu vực xây dựng cầu thuộc vùng tính gió nên VB= 38.00 m/s S = 1.09 + S: hệ số điều chỉnh khu đất chòu gió độ cao mặt cầu, - Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng vào trọng tâm tiết diện thích hợp xác đònh theo công thức PV=0.00045V AV= 55.59 kN - Trong + AV: diện tích phẳng mặt cầu hay cấu kiện để tính tải trọng gió thẳng đứng, m2 + PV: tải trọng gió thẳng đứng, kN 3.2 TẢI TRỌNG NGANG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 3.2.1 Tải trọng lực hãm xe - Lực hãm xe lấy 25% trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho đặt tất thiết kế chất tải coi chiều - Lực tác dụng nằm ngang cách phía mặt đường - Gối cầu thiết kế Gối cao su - Tính lực hãm xe BR= 1.80m 48.75 kN 3.2.2 Tải trọng lực ly tâm - Lực ly tâm lấy tích số trọng lượng trục xe tải hay xe hai trục với hệ số C C  v2  gR - - Lực ly tâm tác dụng nằm ngang cách phía mặt đường 1.80m - Trong đó: + v: tốc độ thiết kế đường ô tô, m/s + g: gia tốc trọng trường, m/s + R: bán kính cong xe - Tải trọng lực ly tâm CE CE= - v= 8.333 m/s g= R= 9.807 m/s m kN 3.2.3 Tải trọng lực ma sát - Lực ma sát chung gối cầu phải xác đònh sở giá trò cực đại hệ số ma sát mặt trượt Khi thích hợp phải xét đến tác động độ ẩm khả giảm phẩm chất nhiễm bẩn mặt trượt hay xoay hệ số ma sát - Gối cầu thiết kế Gối cao su Hệ số ma sát bê tông gối cầu Phản lực gối tónh tải hoạt tải Tải trọng lực ma sát fmax= N= FR=fmaxN= - kN kN 3.2.4 Tính lực ngang nhiệt độ thay đổi - Lực ngang biến dạng kết cấu chất dẻo gối cao su gây ra, xác đònh theo công thức: TU  nGA u  hrt 0.00 kN TU  nGA hrt  - Trong đó: + n: số gối cầu thiết kế bên, n= 0.00 Gối + G: mô đun cắt chất dẻo, G= 0.00 Mpa + A: diện tích mặt chất dẻo gối, + Du: biến dạng cắt tính toán, A= Du= 0.00 mm + hrt: tổng chiều cao khối chất dẻo gối, hrt= 25.00 mm 0.00 mm 3.2.5 Tính tải trọng nước, WA 3.2.5.1 p lực nước tónh - Tính mặt cắt đỉnh bệ: + Chiều cao cột nước từ MNTN đến đỉnh bệ: h1= -m + p lực nước tónh: WA1= - kNm + Vò trí đặt lực tới mặt cắt xét: h2= -m + Chiều cao cột nước từ MNTN đến đáy bệ: h1= -m + p lực nước tónh: WA2= - kNm + Vò trí đặt lực tới mặt cắt xét: h2= -m + Chiều cao cột nước từ MNTN đến đỉnh bệ: h1= -m + Thể tích thân trụ: V1= -m + Lực đẩy nổi: WA1= - kN + Chiều cao cột nước từ MNTN đến đỉnh bệ: h1= -m + Thể tích thân trụ: V1= -m + Thể tích bệ móng: V2= -m + Lực đẩy nổi: WA2= - kN - Tính mặt cắt đáy bệ: 3.2.5.2 Tính lực đẩy - Tính mặt cắt đỉnh bệ: - Tính mặt cắt đáy bệ: 3 3.2.6 p lực dòng chảy 3.2.6.1 p lực dòng chảy theo chiều dọc trụ - p lực nước chảy tác dụng theo chiều dọc kết cấu phần phải tính theo công thức: p  14  10  C D V 2  1.619 kN/m - Trong đó: + p: áp lực nước chảy, kN/m + CD: hệ số cản trụ, CD= 1.40 Dim + V: vận tốc nước thiết kế, m/s V= 1.50 m/s 0.31 m + Lực cản dòng chảy, A= Pd= + Điểm đặt lực cách đỉnh bệ, h1= 0.26 m + Diện tích chắn dòng trụ, A= 2.43 m + Lực cản dòng chảy, Pd= 3.93 kN + Điểm đặt lực cách đáy bệ, h2= 0.76 m - Tính mặt cắt đỉnh bệ: + Diện tích chắn dòng trụ, 0.50 kN - Tính mặt cắt đáy bệ: 3.2.6.2 p lực dòng chảy theo chiều ngang trụï - p lực ngang phân bố kết cấu phần dòng chảy lệch với chiều dọc tru góc lấy bằng: p  14  10  C LV 2 1.16 kN/m  - Trong đó: + p: áp lực nước chảy, kN/m + CL: hệ số cản theo chiều ngang trụ, CL= 1.00 Dim + V: vận tốc nước thiết kế, m/s V= 1.50 m/s 0.62 m + Lực cản dòng chảy, A= Pn= 0.72 kN + Điểm đặt lực cách đỉnh bệ, h1= 0.26 m 5.31 m + Lực cản dòng chảy, A= Pn= 6.14 kN + Điểm đặt lực cách đáy bệ, h2= 0.76 m - Tính mặt cắt đỉnh bệ: + Diện tích chắn dòng trụ, - Tính mặt cắt đáy bệ: + Diện tích chắn dòng trụ, 3.2.7 Tính tải trọng gió 3.2.7.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình, WS - Tải trọng gió tác dụng lên công trình: bao gồm tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần 3.2.7.1.1 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần · Tải trọng gió ngang - Tải trọng gió ngang cầu xác đònh theo công thức PD  0006 V At C d  At - Trong đó: + V: vận tốc gió thiết kế, m/s + At: diện tích kết cấu hay cấu kiện tính tải trọng gió ngang, m + Cd: hệ số cản quy đònh hình 3.8.1.2.1-1 22TCN 272-05 Chiều rộng toàn cầu bề mặt lan can, Chiều cao kết cấu phần bao gồm lan can đặc,  b= 4.00 m d= Cd= 1.65 1.40 m Dim PD (kN) PDchon (kN) 42.80 53.46 · Bảng tính tải trọng gió ngang tác dụng lên công trình V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 1.40 29.70 1.8At (kN) 53.46 · Tải trọng gió dọc - Đối với mố, trụ, kết cấu phần giàn hay dạng kết cấu khác có bề mặt cản gió lớn song song với tim dọc kết cấu phải xét tải trọng gió dọc - Trong trường hợp không xét đến tải trọng gió dọc lên kết cấu phần 3.2.7.1.2 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần · Tải trọng gió ngang - Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ: V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 2.00 0.60 - Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ: 1.8At (kN) 1.08 PD (kN) PDchon (kN) 1.24 1.24 V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 1.60 1.32 1.8At (kN) 2.38 PD (kN) PDchon (kN) 2.17 2.38 PD (kN) PDchon (kN) 2.64 2.88 PD (kN) PDchon (kN) 4.12 4.12 PD (kN) PDchon (kN) 4.35 4.75 PD (kN) PDchon (kN) 8.23 9.00 - Tải trọng gió tác dụng lên bệ móng: V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 1.60 1.60 1.8At (kN) 2.88 · Tải trọng gió dọc - Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ: V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 2.00 2.00 1.8At (kN) 3.60 - Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ: V (m/s) 41.42 Cd At (m2) 1.60 2.64 1.8At (kN) 4.75 - Tải trọng gió tác dụng lên bệ móng: V (m/s) 41.42 Cd At (m ) 1.60 5.00 1.8At (kN) 9.00 3.2.7.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ, WL · Tải trọng gió ngang - Tải trọng gió ngang lên xe cộ lấy tải trọng phân bố 0.75kN/m, tác dụng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu đặt cao độ 1.8m so với mặt đường WLN= 27.00 kN · Tải trọng gió dọc - Tải trọng gió dọc lên xe cộ lấy tải trọng phân bố 0.75kN/m, tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu đặt cao độ 1.8m so với mặt đường - Gối cầu thiết kế Gối cao su WLD= 13.50 kN XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG (Sử dụng tính toán xà mũ) 4.1 Hệ số phân bố dầm cho xe thiết kế: SI mg luccat  36  S  7600 0.4455 4.2 Hệ số phân bố dầm cho nhiều xe thiết kế: MI luccat mg  S   S   0.2      0.3769  3600  10700 - Phạm vi áp dụng: 1100  S  4900  110  t s  300   6000  L tt  73000    10  K g   10 N b   4.3 Hệ số phân bố dầm biên cho xe thiết kế: - Với xe tải thiết kế: mg HL  m  - Với tải trọng làn: mg Lan    yi  m   lan   Phạm vi áp dụng thỏa 12 (Sử dụng phương pháp đòn bẩy) 0.1615 mg Lan  m   lan  0.1848 - Với tải trọng người bộ: mg Lan  m   PL  B2 0.5077 - Trong đó: + yi: tung độ đường ảnh hưởng trục bánh xe, + wlan: diện tích đường ảnh hưởng tải trọng làn, + wPL: diện tích đường ảnh hưởng tải trọng người bộ, 4.4 Hệ số phân bố dầm biên cho nhiều xe thiết kế: mg  e  mg damtrong  0.2418 - Trong đó: + e=0,6+de/3000= + de=Sk-B3-Blbh= 0.642 mm 125.00 mm -300