4 tinh mo cuong

đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Chơng II tính toán thiết kế mố cầu I giới thiệu mố - Mố dùng loại mố cọc chân dê, đặt bệ cọc BTCT - Mố cọc dùng vật liệu bê tông cốt thép; - Cọc có kích thớc 40ì40cm; - Các số liệu tính toán: + MNCN: 263.00m + MNTN: 258.85m II Tính toán tải trọng lực tác dụng lên mố 2.1 Nội lực trọng lợng thân kết cấu nhip 500 11000 1950 2000 2000 2450 1950 1500 3000 1100 4x2200=8800 1100 3950 3500 2200 2.1.1 Tĩnh tải thân mố - Tĩnh tải tờng trớc: g1 = 0.5 ì 1.95 ì 11 ì 2,5 = 26.81(T ) - Tĩnh tải tờng cánh: g = 2,5 ì [0.5 * (3.95 + 1.5) * 3] ì 0.5 = 10.22(T ) - Vai kê độ: g = (0,3 ì 0,3 + 0,5 ì 0,3 ì 0,3) ì ì 2,5 = 2,7(T ) - Đá kê gối: g = ì 0,8 ì 0,7 ì 0,25 ì 2,5 = 2,1(T ) - Bệ cọc: g5 = 2,5 ì 11 ì ì 2.2 = 121(T ) - Đất đắp lòng mố: g = 2,2 ì ì 12,5 ì 1,8 = 95,04(T ) *Tổng cộng tĩnh tải: Gbttc = g1 + g + g + g 4+ g + = 247,78(T ) Gbttt = n ì Gbttc = 1,1 ì 108,7213 = 108,7213(T ) hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 119 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Mô men tĩnh tải mố so với trục qua tim gối cầu STT Bộ phận Cánh tay đòn Mô men (m) (T.m) Tờng trớc 0,75 24,13 Tờng cánh 1,85 15,61 Vai kê độ 0,75 2,108 Đá kê gối 0,05 0,105 Bệ cọc 0,25 26,81 Đất đắp 1,1 104,544 Tổng cộng 173,307 M ttc = 173,307(T m ) M ttt = 1,1 ì 173,307 = 190,64(T m ) 2.1.2 Trọng lợng kết cấu nhịp tc G KCN = 256,95(T ) tt G KCN = 282,64(T ) 2.2 Phản lực gối hoạt tải kết cấu nhịp 2.2.1 Do xe H30 - Hoạt tải tiêu chuẩn H30 tác dụng lên gối : RHtc 30 = 75,4T - Tổ hợp tải trọng với n =1.4: RHtt 30 = 165,56T - Tổ hợp tải trọng phụ với n =1.12 R HP 30 = n ì RHtc 30 = 1,12 ì 75,4 = 84,45(T ) 2.2.2 Do XB80 tc R XB 80 = 74,35(T ) tt R XB 80 = 81,79(T ) 2.2.3 Do ngời tc Rng = 4,41(T ) tt Rng = 6,174(T ) 2.2.4 Do lực hãm đoàn xe H30 hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 120 đồ án tốt nghiệp - môn cầu hầm Lực hãm tiêu chuẩn : Tctc = 0,6 ì 30 = 18(T ) -Với tổ hợp phụ n=1.12: T ptc = 1,12 ì 18 = 20,16(T ) - Lực hãm tính toán đợc coi nh đặt tim gối Xác định khoảng cách từ tim gối (điểm đặt lực hãm) tới đáy cọc h=0,04+0,20+1,5=1,74(m) 0,04 : chiều dày dới gối 0.20: Chiều dày đá kê gối 1,5: Chiều dày bệ cọc Mô men lực hãm đáy bệ: M = 20.16.1,74 = 36,086 (T.m) 2.2.5 Hoạt tải sau mố tác dụng lên độ - Hoạt tải độ đợc truyền diện tích: S.b = 10.1,9 = 19 (m2) S=10 (m) chiều rộng độ b = 1.9 (m) chiều dài độ tham gia truyền lực a=Lb - b = 4,2 1,9 = 2,3 (m) Xác định chiều dài lăng thể trợt (Giả định Lo = H.tg (450 - /2)) : góc ma sát tiêu chuẩn đất đắp = 350 H: chiều cao tính toán gồm chiều cao tờng trớc chiều dầy bệ cọc H = 1,98 + 1,5 = 3,48 (m) => lo = 3,48.tg(450 -350/2) = 1,82 (m) lo = 1,82 < a = 2,3 (m) Vậy phần hoạt tải truyền xuống nằm phạm vi lăng thể trợt nên hoạt tải độ không gây áp lực ngang cho mố mà có áp lực ngang tĩnh tải đất đắp tác dụng lên mố - Hoạt tải độ gây phản lực gối truyền xuống vai kê RB nh sau: + Trục sau xe XB80 P = 0,7.30 = 21(T) + Phản lực gối RA : RA = 16,25 (T) + Phản lực gối RB : RB = 4,75 (T) + Mô men hoạt tải độ gây lên tim gối cầu M bh = 4,75.1 = 4,75(T ) hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 121 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm 2.2.6 Phản lực gối tĩnh tải độ truyền lên vai kê tờng trớc - Do trọng lợng thân: R1 = 10,42.0,25.2,5 = 13,125(T ) - Do lớp phủ dầy trung bình 20cm, dài 4,2m, rộng 10m có: =2 T/m2 -Phản lực gối tính toán với n1=1,1, n2 =1,5 - Mô men tĩnh tải độ so với trọng tâm gối cầu Rbtt = 13,125 ì 1,1 + 8,4 ì 1,5 = 27,04(T ) M bt = 27,04 ì = 27,04(T m ) 2.2.7 áp lực ngang tĩnh tải đất đắp a Tính với giá trị = 300; n=1,2; =1,8 (T/m3) ứng với = 300 , = 0,333 áp lực ngang đất: Et = 0,5 n..H.à.B =0,5.1,8.3,482.0,333.13 = 56,61(T) B: chiều rộng tờng tính toán B = 12 (m) H: chiều cao tờng tính toán H = 3,48(m) - Mô men áp lực đất so với đáy bệ cọc ME1 = 1/3.H.Et = 1/3.3,48.56,61 = 65,66 (T.m) b Tính với giá trị = 400; n=0,9; = 0,217 Et = 0,5.0,9.1,8.3,482.0,217.13 = 27,67(T) - Mô men áp lực đất so với đáy bệ cọc ME2= 1/3.3,48.27,67 = 32,09 (T.m) 2.3 Lập tổ hợp tải trọng tính toán bệ - Mô men phía đờng mang dấu (+) - Lực đẩy ngang phía đờng mang dấu (-) hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 122 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Bảng tổ hợp trọng tải tính toán mố Tổ hợp Tải trọng Lực hm Lực ngang (T) (T) Mô men (T.m) Tổ Hợp Chính I - Tĩnh tải mố 272,55 190,64 - Tĩnh tải nhịp 282,64 - H30 ngời nhịp 111,73 - áp lực đất tĩnh =300 56,61 - Bản độ 27,04 Tổng cộng 693,96 -65,66 -27,04 56,61 97,94 Tổ Hợp Chính II - Tĩnh tải mố 272,55 190,64 - Tĩnh tải nhịp 282,64 - XB80 nhịp 81,79 - áp lực đất =300 56,61 - Bản độ 27,04 Tổng cộng 664,02 -65,66 -27,04 56,61 97,94 Tổ Hợp Phụ III - Tĩnh tải mố 272,55 190,64 - Tĩnh tải nhịp 282,64 - H30 +ngời nhịp 90,62 - áp lực tĩnh =40o - Bản độ 27,67 Tổng cộng 27,04 27,04 - Lực hãm phía sông 672,85 -32,09 20,16 -36,086 47,83 148,86 Tổ Hợp Phụ - Tĩnh tải mố 272,55 190,64 - Tĩnh tải nhịp 282,64 - H30 +ngời nhịp 90,62 hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 123 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm - áp lực tĩnh =40o IV -32,09 27,67 27,04 27,64 - Bản độ 4,75 4,75 -Hoạt tải độ - Lực hãm đờng 677,6 Tổng cộng -20,16 36,086 7,51 226,42 Tổ Hợp Phụ V - Tĩnh tải mố 272,55 190,64 - Tĩnh tải nhịp 282,64 - H30 +ngời nhịp 90,62 - áp lực đất tĩnh =40o 27,67 -32,09 27,04 27,04 - Bản độ - Lực hãm đờng 672,85 Tổng cộng -20,16 36,086 7,51 221,67 Từ bảng tổ hợp tải trọng ta tìm đợc - Tổ hợp tải trọng bất lợi Ntt = 693,96 (T); H = 56,61 (T); M = 97,94 (T.m) - Tổ hợp tải trọng phụ bất lợi Ntt = 677,6 (T); H = =12,26 (T); M = 153,6(T.m) III Tính toán móng cọc - Móng cọc gồm 12 cọc BTCT kích thớc 40x40 cm cọc đợc bố trí thành hàng (theo phơng dọc cầu) hàng có cọc (theo phơng ngang cầu) Hàng đóng thẳng hàng xiên với độ dốc 1:6 - Bệ cọc BTCT đổ tải chỗ kích thớc 1300x220x150 cm - Kiểm tra điều kiện làm việc đài (Xem đài thấp hay đài cao) Điều kiện h 0,7 hmin hmin = tg 45 o hồ đức tiến H b lớp cầu hầm k38tc 124 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm h: độ chôn sâu đáy bệ h = 79 (cm) H: tổng tải trọng nằm ngang b: cạnh đáy dài theo phơng vuông góc với H : trọng lợng riêng đất từ đáy đài trở lên :góc ma sát đất 36 56,61 hmin = tg 45 o = 0,771(cm) 1,9.13 h = 79 cm >= 0.7 hmin= 0,7.0,771 = 0,518 (cm) Nh móng cọc mố đợc tính toán theo trờng hợp móng cọc đài thấp 3.1 Xác định mố chịu tải cọc (Tính phần sơ trang 29 -> 31) 3.1.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu: N ctt = 192,1(T ) 3.1.2 Sức chịu tải cọc theo đất nền: N ctt = 121,6(T ) 3.2 Tính số cọc cần thiết cho mố n=12 cọc 3.3 Bố trí cọc mặt (Hình vẽ trang 31) 500 1200 2200 500 11000 500 5@2000=10000 500 3.4 Tính toán kiểm tra móng cọc Trong móng cọc bệ thấp ta tính kiểm tra theo nội dung sau - Theo trạng thái giới hạn I: Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, kiểm tra sức chịu tải đất mũi cọc, kiểm tra cọc chịu tác dụng tải trọng ngang - Theo trạng thái giới hạn II: Kiểm tra độ lún cọc - Theo trạng thái giới hạn III (Độ mố rộng vết nứt) Tính toán cọc vận chuyển, treo giá búa 3.4.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 125 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Trợng hợp móng cọc chịu nén lệch tâm số cọc móng chịu tải không có cọc chịu kéo có cọc chịu nén + Đối với cọc chịu nén : P0max P0nén + Đối với cọc chịu kéo: P0min P0kéo P0max, P0min tải trọng tác dụng lên cọc chịu nén chịu kéo nhiều P0nén, P0kéo sức chịu tải tính toán cọc chịu nén cọc chịu kéo Trị số P0max P0min đợc xác định theo công thức max ( ) o P n N M x ì x max = n xi2 N: Tổng tải trọng thẳng đứng đáy dài: N = 577,45 (T) n: Số lợng cọc móng n = 12 M: Tổng mô men tải trọng so với trục qua trọng tâm tiết diện cọc đáy dài : M = 226,42 (T.m) xnmax : khoảng cách từ trục mặt đến tim cọc;xnmax = 5,4 (m) xi2 = 1,082 + 3,242 + 5,42 = 40,82 (m) Pomax (min ) = 577,45 226,42 ì 5,4 = 78,07(T ) 12 40,82 Pomax = 78,07(T) < Pminn = 121,6(T) => Đạt yêu cầu 3.4.2 Kiểm tra tải trọng ngang tác dụng lên cọc Sức chịu tải cọc theo phơng ngang đợc tính theo kinh nghiệm đợc quy định quy trình H n.Pd m2 m2 = 0.9 hệ số điều kiện làm việc Pd: tải trọng ngang cho phép tác dụng vào mồi cọc Pd: đợc xác định theo QT 1979 Pd = 7(T) H = 56,61 (T) 56,61 = 0,674 < m2 = 0,9 12 ì => Đạt yêu cầu 3.4.3 Kiểm tra cờng độ đất hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 126 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Để kiểm tra ta coi đài cọc, cọc phần đất cọc móng khối gọi móng quy ớc Diện tích đáy móng khối quy ớc đợc xác định theo công thức Fđq = (A1 + 2L.tg) (B1 + 2L.tg) A1 khoảng cách mép cọc theo phơng ngang cầu B1 khoảng cách mép cọc theo phơng dọc cầu A1 = 10,80 ; B1 = 1,35 (m) - Tính góc ma sát trung bình lớp đất từ mũi cọc trở lên * Góc ma sát trung bình: tb = ì h h i i = i Xác định : 11o ì 1,05 + 18 o ì 3,11 + 24 o ì 6,09 + 14 o ì 5,96 + 16 o ì 1,7 = 18 o 6'31' 1,05 + 3,11 + 6,09 + 5,96 + 1,7 = tb = o 31'37' - Chiều rộng móng khối quy ớc B = B1 + 2L tg = 1,35 +2.20tg4031'37' = 4,51 (m) - Chiều dài móng khối quy ớc A = A1 + 2L tg = 10,8 +2.20tg4031'37' = 15,31 (m) - Diện tích móng khối quy ớc S = A.B = 15,31.4,51 = 69,04 (m2) - Khối lợng cọc móng Vc = n.F.L = 12.0,1225.20 = 24,5 (m3) - Trọng lợng cọc Pc = 24,5.2,5.1,1 = 67,375 (T) - Khối lợng đất móng khối quy ớc Vđ = A.B.H = 15,31.4,51.20 = 1380,8 (m3) - Khối lợng đất trừ khối lợng cọc V = 1380,8 24,5 = 1356,3 (m3) - Dung trọng tính đối lớp đất*Trọng lợng đất móng quy ớc Pđ=1,89ì1356,3=2563,41(T) Duyệt móng khối quy ớc theo tổ hợp tải trọng I có: hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 127 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm P=693,96(T), M=97,94(T.m) N=P+Pc+Pđ=67,37+2563,41+693,96=3324,73(T) *ứng suất lớn đáy móng khối quy ớc = N M + F W W: mômen chống uốn đáy móng theo phơng dọc cầu A ì B 15,31 ì 4,512 = = 51,91(m ) 3324,73 97,94 = + = 50,04(T m ) 69,04 51,91 W = - Cờng độ đất đáy móng khối quy ớc [ ] R = 1,2 ì {R ' ì (1 + k1 ì ( B 2) + k ì ' ì (h 3) ) } R: Cờng độ đất nền, tra bảng có R'=3,0 B: Chiều rộng móng khối quy ớc, B=4,51 h: Chiều sâu móng khối quy ớc, h=20(m) ': Dung trọng tính đổi lớp đất, ' = 1,89(T/m3) K1, K2: Hệ số, tra bảng K1= 0,02; K2= 0,15 R = 1,2 ì {3 ì [(1 + 0,02 ì (4,51 2) + 0,15 ì 1,89 ì (20 3) )]} = 21,134(kG / cm ) Vậy =50,04(T/m2)=5,004(kG/cm2) Chọn n=12 b Bố trí cốt thép Bố trí cốt thép phía chịu kéo thép 14 CT5, phía đối diện bố trí lới thép 14 CT5 Sơ đồ bố trí cốt thép tờng trớc mố ỉ10 a=12 ỉ12 ỉ12 a=200 ỉ14 4.1.3 Kiểm tra mô men uốn x Điều kiện: M Ru ì x ì (h0 ) + Rt ì Ft ì (h0 at ) M=3156000(kG.cm) hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 130 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Ft = Ft ' x = 2at = ì (3 + 0,6) = 7,2(cm) VP = 140 ì 100 ì 7,2 ì (46,2 7, ) + 2400 ì 24,132 ì (46,2 3,6) = 3982677,12(KG.cm) M = 3156000 < 3982677,12( KG.cm) Đạt yêu cầu 4.2 Tính toán tờng cách mố 4.2.1 Tính cốt thép tờng cánh Tờng cách chịu tác dụng áp lực ngang đất phạm vi tác dụng hoạt tải nằm phạm vi lăng thể trợt nên có áp lực ngang đất tĩnh tác dụng lên tờng cách mố Mô men tác dụng lên tờng cách mố: l 02 l 02 '' ' M = E + + ( E0 E0 ) ì ' E 0'' , E 0' : áp lực ngang đất ngàm mút dầm công xon Sơ đồ xác định áp lực đất Eo Eo - áp lực tác dụng lên tờng cách: Tính cho 1m chiều dài tờng hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 131 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm ì h12 ì ì B h1 = a,98m; = 0,333; = 1,9(T / m); B = E 0' = ì 1,9 ì 1,98 ì 0,333 ì = 1,2527(T ) E 0' = ì ì h22 ì ì B = 0,5 ì 1,9 ì 3,482 ì 0,333 ì = 3,875(T ) E 0' = - Xác định mô men ngàm M = 1,2527 ì 2 ì 0,5 + (3,875 1,2527) ì = 4,271(T m) - Tính số lợng cốt thép bố trí: Dùng thép 14 CT5 có chiều dầy lớp bê tông bảo vệ =3cm Chiều cao hiệu tiết diện: h0=hc--0,5d=25-3-0,5ì1,4=21,3(cm) - Xác định số cốt thép cần thiết A0 = M 427100 = = 0,06724 Ru ì b ì h0 140 ì 100 ì 21,3 Tra bảng có = 0,069 - Diện tích cốt thép cần thiết là: Fct = ì Ru ì b ì h0 Rt = 0,069 ì 140 ì 100 ì 21,3 2400 = 8,57 cm2 - Xác định số cốt thép cần thiết: n= Fct 8,57 = = 5,57 (thanh) f t 1,539 => Chọn n=7 (thanh) hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 132 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Sơ đồ bố trí cốt thép tờng cánh mố ỉ14 a=14 ỉ14 ỉ12 a=16 ỉ16 4.2.2.Kiểm tra theo điều kiện cờng độ x M Ru ì b ì x ì (h0 ) + Rt ì Ft ' ì (h0 at ' ) ' ' Ft = Ft x = 2a 't = ì (3 + 0,7) = 7,4(cm) VP = 140 ì 100 ì 7,4 ì (21,3 3,7) + 2400 ì 13,851 ì (21,3 3,7) = 2082826,24( KG.cm) M = 427100 < 2082826( KG.cm) Đạt yêu cầu hồ đức tiến lớp cầu hầm k38tc 133