Đang tải... (xem toàn văn)
KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.KIỂM TOÁN MỐ CẦU, TÍNH KẾT CẤU NÉN UỐN ĐỒNG THỜI.
BẢNG TÍNH KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC MỐ CÔNG TRÌNH: CẦU QUA SUỐI CÁI NỐI KDC HÒA LI VÀ ĐƯỜNG SỐ CỦA KHU CÔNG NGHIỆP VSIP II MỞ RỘNG HẠNG MỤC: PHẦN CẦU ĐỊA ĐIỂM: THỊ Xà TÂN UYÊN, TỈNH BÌNH DƯƠNG PHẦN : CÁC THƠNG SỐ CHUNG I Số liệu chung • Tên cầu • Loại cầu • Tiêu chuẩn thiết kế CẦU QUA SUỐI CÁI - VSIP II Bê tông cốt thép DƯL 22 TCN 272-05 II Số liệu kết cấu phần • Loại dầm • Số lượng dầm • Chiều dài dầm • Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối • Chiều dài nhịp tính tốn • Số lề người • Bề rộng lề người • Bề rộng phần xe chạy • Chiều rộng tồn cầu • Tải trọng hành • Số xe • Hệ số xe • Hệ số xung kích • Chiều cao gối cầu • Chiều cao gờ lan can • Chiều cao cao lớp bê tơng nhựa nóng • Chiều cao dầm tính đến lớp phủ Dầm bê tơng DUL đúc sẵn 28.00 Dầm 12.00 m 0.25 m 11.50 m 2.00 Lề 1.25 m 24.50 m 28.00 m 3.00 KN/m2 7.00 Làn 0.65 0.25 m 0.021 m 0.770 m 0.050 m 0.700 N L Ltg Ls nng bng Bxc W q n ml IM hg hglc hs hdầm Bê tông mố C30C30 • Cấp bê tơng • Cường độ bê tơng • Mô đun dàn hồi bê tông fc' 30 Mpa Ec 28561 Mpa Cốt thép thường • Theo tiêu chuẩn ASTM A615 • Cường độ cốt thép thường • Mơ dun đàn hồi thép thường fy' 400 Mpa Es 200000 Mpa III Số liệu mố • Loại mố • Loại cọc • Số lượng cọc Mố chữ U BTCT Cọc đóng 35x35cm 56 cọc Kích thước hình học mố b8 b6 B A a12 a3 a3 F a1 E Ghi : Y : Theo phương ngang cầu X : Theo phương dọc cầu a4 b12 b3 a2 b1 Quy uíc dÊu a11 C a10 E b2 +V a9 b5 +Hx a13 a8 a5 +Hy +My C a7 b13 b12 b11 b10 b4 +Mx F b7 a6 B A Các kích thước theo phương dọc cầu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Tên kích thước Kí hiệu Giá trị ĐV tính a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10 b11 b12 b13 3.000 1.050 1.100 0.850 2.950 4.350 0.750 0.350 0.300 0.450 0.700 0.000 0.750 1.500 1.300 1.967 1.000 5.767 3.643 0.757 4.400 0.036 0.905 0.300 0.300 0.490 m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m Kí hiệu Giá trị ĐV tính c1 c2 c3 c4 c5 ng 0.50 28.30 28.30 1.00 0.10 28.00 m m m m m gối Chiều rộng bệ mố (dọc cầu) Bề rộng tường cánh (phần dưới) Bề dày tường thân Khoảng cách từ tường thân đến mép bệ Bề rộng tường cánh (phần đuôi) Bề rộng tường cánh (toàn bộ) Khoảng cách từ tường đầu đến mép ngồi tường thân Bề dày tường đầu Kích thước phần đỡ dẫn Khoảng cách từ tim gối đến mép ngồi tường thân Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu Chiều rộng đất đắp trước mố Chiều rộng tường tai Chiều dày bệ mố Kích thước tường cánh (phương đứng) Kích thước tường cánh (phương đứng) Kích thước tường cánh (phương đứng) Chiều cao mố (từ đáy bệ đến đỉnh tường đầu) Chiều cao tường thân Chiều cao tường đầu Tổng chiều cao tường thân tường đầu Chiều cao đá kê gối Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ độ tới đỉnh gờ lan can Kích thước mấu đỡ độ Kích thước mấu đỡ độ Chiều cao tường tai Các kích thước theo phương ngang cầu STT Tên kích thước Bề dày tường cánh Chiều rộng bệ mố (phương ngang cầu) Bề rộng thân mố (phương ngang cầu) Bề rộng đá kê gối Bề rộng tường tai Số lượng đá kê gối PHẦN : TÍNH TỐN TẢI TRỌNG I Tĩnh tải (DC) • Trọng lượng riêng bê tơng • Trọng lượng riêng bê tơng nhựa • Trọng lượng riêng cát đắp • Góc ma sát đất • Góc ma sát đất tường = = = γc γc γs ϕs ds 2450.0 kG/m3 2250.0 kG/m3 1800 kG/m3 = = = = = 24.500 22.500 18.00 30.00 0.00 kN/m3 kN/m3 kN/m3 (độ) (độ) • Tĩnh tải tiêu chuẩn gây trọng lượng thân mố tính sau: P = V γ Trong đó: V : Thể tích phận γ : Trọng lượng riêng bê tông cốt thép 1.1 Tĩnh tải kết cấu phần + thiết bị phụ (DC) STT Tên kết cấu Trọng lượng thân dầm 28 dầm Trọng lượng mặt cầu Trọng lượng gờ chắn đỡ lan can + lề hành Trọng lượng lan can thép Tổng cộng Cách tính 1/2*nd*γc*Vd 1/2*γc*Vbmc 1/2*γc*Vlc Thể tích (m3); Tấn 4.85 66.60 10.80 0.820 T.Lượng (kN) 1663.55 815.85 132.30 4.10 2615.80 1.2 Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích (DW) Tên kết cấu STT Trọng lượng Đơn vị 22.50 165.38 kN/m3 kN Dung trọng riêng bê tông nhựa Trọng lượng lớp phủ 1.3 Tĩnh tải kết cấu phần (bản thân mố) STT Tên kết cấu Bệ mố Tường thân Tường đầu (trên ) Mấu đỡ độ Tường cánh ( phần đuôi) Tường cánh ( phần thân) Đá kê gối Tường tai Cơng thức tính Vbm= b1*a1*c2 Vtt=a3.b6.c3 Vtđ=a8.b7.c3 Vmđ =(2*b11+b12)/2*a9*(c3-2*c1) Vtcd=(2b4+b3)*a5*c1 Vtct=2*(b2+b3+b4)*a2*c1 Vđkg=ng*(a11*b9*c4) Vtt=2*(a13*b13*c5) Thể tích (m3) 127.35 113.39 6.15 3.69 5.85 4.48 0.71 0.04 Tổng cộng T lượng (KN) 3120.08 2778.08 150.68 90.29 143.36 109.77 17.29 0.90 6410.44 • Các lực tác dụng lên mố trọng lượng thân sinh mô men, lực dọc, lực cắt tiết diện tính tốn • Mơ men tiết diện cần tính xác định theo cơng thức: • Trong : P: e: M=P.e Các lực gây mômen tiết diện tính tốn Độ lệch tâm điểm đặt lực so với trục trung hồ mặt cắt cần tính tốn (Mơ men mang dấu dương hướng phía đường, dấu âm hướng phía sơng) STT Nội lực mặt cắt A - A trọng lượng thân Tên kết cấu P (kN) e (m) Bệ mố Tường thân Tường đầu (trên) Mấu đỡ độ Tường cánh (phần đuôi) Tường cánh (phần thân) Đá kê gối Tường tai P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 Tổng cộng STT STT 3120.08 2778.08 150.68 90.29 143.36 109.77 17.29 0.90 0.00 -0.10 0.28 0.60 2.98 0.98 -0.20 -0.28 347.61 6410.44 Nội lực mặt cắt B - B trọng lượng thân Tên kết cấu P (kN) e (m) Tường thân P2 Tường đầu P3 Mấu đỡ độ P4 Đá kê gối P7 Tường tai P8 Tổng cộng P2 P3 P4 P7 P8 2778.08 150.68 90.29 17.29 0.90 3037.24 0.00 0.38 0.70 -0.10 -0.03 Nội lực mặt cắt C - C trọng lượng thân Tên kết cấu P (kN) e (m) Tường đầu P3 Mấu đỡ độ P4 Tổng cộng P3 P4 150.68 90.29 240.97 My (kN.m) 0.00 -277.81 41.44 54.18 426.49 107.02 -3.46 -0.25 0.00 0.33 My (kN.m) 0.00 56.50 63.21 -1.73 -0.02 117.96 My (kN.m) 0.00 29.35 29.35 II Hoạt tải (DC) 2.1 Hoạt tải xe (LL) WL = 9.3 KN 145 KN 145 KN 110 KN 35 KN 145 KN 145 KN 35 KN 110 KN 4.3 4.3 4.3 15 4.3 1.2 TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ HOẠT TẢI Tải trọng Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế Tải trọng Tổng cộng Tải trọng Phản lực Tung độ DAH 1.000 145 1015.00 kN 0.626 145 635.39 kN 0.252 35 61.74 kN 0.000 145 - kN 0.000 145 - kN 0.000 35 - kN 1.000 110 770.00 kN 0.896 110 689.92 kN WL 5.75 9.3 374.33 kN Do xe hai trục 1712.13 kN Do xe tải thiết kế 1459.92 kN 1470.98 kN Điểm Ri Hoạt tải xe tác dụng lên mố (LL) Đơn vị 2.2 Hoạt người (LL) 2.2.1 Trường hợp người hai lề nhịp qnd = KN/m2 Ls • Tải trọng tiêu chuẩn người • Bề rộng đường người • Phản lực gối tải trọng người 2.2.2 Trường hợp người lề nhịp (Xếp lệch tâm) • Tải trọng tiêu chuẩn người • Bề rộng đường người • Phản lực gối tải trọng người • Mơ men ngang cầu tảI trọng người xếp lệch tâm gây Độ lệch tâm Mơ men tính tim mố qnd Bnd = 3.00 = 1.25 = 43.13 kN/m m kN PL = 3.00 = 1.25 = 21.56 kN/m2 m kN e Mx = 12.88 = 277.62 m kN m PL qnd Bnd III Lực hãm xe (BR) (3.6.4) • Lực hãm xe 25% tổng trọng lượng trục xe tải hay xe trục thiết kế tất • Lực hãm xe nằm ngang cách phía mặt đường khoảng cách hBR = 1.80 m BR = 369.69 kN hCE = 1.80 m IV Lực ly tâm (CE) (3.6.3) • Lực ly tâm nằm ngang cách phía mặt đường k/c CE = Σ P•C C = 4•V / 3•g•R • Trong : P TảI trọng trục xe P = 211.25 kN V = 11.11 m/s Gia tốc trọng trường g = 9.81 m/s Bán kính cong xe R - m C - m CE - kN V V/tốc thiết kế đường g R 40 km/h V Lực ma sát (FR) (3.13) • Lực ma sát chung gối cầu phải xác định sở giá trị cực đại hệ số ma sát mặt trượt FR xác định sau: FR = fmax * N (KN) • Trong đó: fmax hệ số ma sát bê tông gối cầu (di dộng) N = 0.30 phản lực gối tĩnh tải hoạt tải (khơng kể xung kích) FR = 4137.37 kN = 1241.21 kN VI Tải trọng gió (WL, WS) (3.8) KÍCH THƯỚC KẾT CẤU HỨNG GIĨ (m) Bề rộng mặt cầu Chiều cao lan can bê tông Chiều cao kết cấu phần tính lan can bê tơng Bề dày tường thân (dọc cầu) W hlc hs a3 b6 a1 b1 Chiều cao tường thân Chiều rộng bệ mố (dọc cầu) Chiều cao bệ mố 28.000 0.770 1.470 1.100 3.643 3.000 1.500 6.1 Tải trọng gió tác động lên cơng trình (WS) 6.1.1 Tải trọng gió ngang (PD) với V = 45 m/s (vùng II theo TCVN 2737-1995 Phụ lục E) PD = 0.0006•V2•At•Cd >1.8•At (kN) Tốc độ gió thiết kế tính theo cơng thức VB : Tốc độ gió giật S: Hệ số điều chỉnh V At Cd Z1 Z2 V= VB • S VB = 45.00 m/s S = 1.09 V = 49.05 m/s Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái khơng có hoạt tải tác dụng Hệ số cản Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ mố Cánh tay đòn tính đến đáy bệ mố Bộ phận Kết cấu nhịp Thân mố Bệ mố At m2 8.45 2.21 - Cd 1.8•At (kN) PD (kN) Z1 Z2 1.00 24.31 - 15.21 3.99 - 15.21 77.70 - 4.38 2.64 - 5.88 4.14 - 6.1.2 Tải trọng gió dọc (PD) với V = 45 m/s • 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 Vì khơng phải tính đến tải trọng gió dọc 6.1.3 Tải trọng gió ngang (PD) với V = 25 m/s PD = 0.0006•V2•At•Cd >1.8•At (kN) • Trong V Tốc độ gió thiết kế tính theo cơng thức V = 25.00 m/s At Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái khơng có hoạt tải tác dụng Cd Hệ số cản Z1 Cánh tay đòn tính đến đỉnh bệ mố Z2 Cánh tay đòn tính đến đáy bệ mố Bộ phận Kết cấu nhịp Thân mố Bệ mố At m2 8.45 2.21 - Cd 1.8•At (kN) PD (kN) Z1 Z2 1.00 24.31 - 15.21 3.99 - 15.21 20.18 - 4.38 2.64 - 5.88 4.14 - 6.1.4 Tải trọng gió dọc (PD) với V = 25 m/s • 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 Vì khơng phải tính đến tải trọng gió dọc 6.2 Tải trọng gió tác động lên xe cộ (WL) 6.2.1 Tải trọng gió ngang • Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ = 1.50 kN/m = 1.80 m • Điểm đặt lực cách mặt đường WLn = 8.63 kN 6.2.2 Tải trọng gió dọc • Tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ = 0.75 kN/m • Điểm đặt lực cách mặt đường = 1.80 m WLd = 4.31 kN 6.3 Tải trọng gió thẳng đứng (Pv) Tải trọng gió thẳng đứng tính theo cơng thức = 174.31 kN PV =0.00045*V2*AV Av = 161.00 m2 ( Xét( )Xét ) VII Tải trọng động đất (EQ) (3.10) • Hệ số gia tốc A (Phụ lục H TCVN 9386 : 2012) • Vùng động đất • Loại đất (3.10.5) III • Hệ số thực địa S • Hệ số điều chỉnh đáp ứng xử R • Tần số dao động riêng mố Theo phương dọc cầu Theo phương ngang cầu • Hệ số đáp ứng đàn hồi Csm Theo phương dọc cầu Theo phương ngang cầu (3.10) A = 0.0433 = 1.00 (3.10.4.1 22TCN 272-05) S = 1.50 = 1.50 = 0.021 = 0.074 = 0.11 = 0.11 Mô men lực từ dao động động đất gây mặt cắt tường đầu mố Cấu Kiện W (kN) Z (m) H (kN) M( kN.m) Tường đầu mố 150.68 0.38 8.16 3.09 Mô men lực từ dao động động đất gây mặt cắt đỉnh bệ mố Cấu Kiện W (kN) Z (m) H (kN) M( kN.m) Nhịp 2781.18 4.38 150.53 658.95 Thân mố 2778.08 1.82 150.36 273.85 Mô men lực từ dao động động đất gây mặt cắt đáy bệ Cấu Kiện W (kN) Z (m) H (kN) M( kN.m) Nhịp 2781.18 5.88 150.53 884.75 Thân mố 2778.08 3.32 150.36 499.40 Bệ mố 3120.08 0.75 168.87 126.66 s s Tổ hợp hiệu ứng động đất theo phương DỌC CẦU MẶT CẮT Hx (kN) Hy (kN) My (kN.m) Mx (kN.m) Tường đầu mố 8.16 2.45 3.09 0.93 Đỉnh bệ mố 300.90 90.27 932.80 279.84 Đáy bệ mố 469.77 140.93 1510.80 453.24 Tổ hợp hiệu ứng động đất theo phương NGANG CẦU MẶT CẮT Hy (kN) Hx (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Tường đầu mố Đỉnh bệ mố Đáy bệ mố 2.45 90.27 140.93 8.16 300.90 469.77 0.93 279.84 453.24 3.09 932.80 1510.80 VIII Tải trọng đất đắp mố (EV) • Chiều cao đất đắp sau mố: b8 = 4.400 m • Chiều rộng mố chịu tác dụng lớp (c6=c3-2*c1): c6 = 27.30 m • Diện tích tác dụng lớp (Stđ=c6*(a1-a3-a4)): Stđ = 28.67 m • Trọng lượng riêng lớp đất đắp sau mố: • Chiều cao đắp đất trước mố {1.063-(-1.347)} : • Chiều rộng đất đắp trước mố: γđ = 18.00 kN/m3 b14 = 2.41 m a14 = 0.85 m Tổ hợp tải trọng đất cho tiết diện A - A Kết cấu Công thức Đất sau mố Đất trước mố Ps = b8 * Stđ * γđ Ptr = b14 * a14 * c3 * γđ Tổng cộng P (kN) e (m) 2270.01 2.98 My (kN.m) 6753.28 1043.51 -1.08 -1121.77 3313.52 5631.51 IX Nội lực áp lực đất (EH, LS) a6 +Mx +My a7 Hoạt tải chất thêm +Hy +Hx b10 b11 V a8 b7 +V Quy íc dÊu H b6 b8 a10 Ht a5 δ a4 Pa a12 0.4H a2 a a33 a1 9.1 Áp lực ngang đất (EH) (3.11.5.1) • Áp lực ngang đất đắp lên mố tính theo cơng thức sau : • Trong đó: H H1 H2 H3 K EH = (γ * H2 * K * c6 ) /2 (KN) Chiều cao áp lực đất Chiều cao áp lực đất tác dụng tiết diện A-A Chiều cao áp lực đất tác dụng tiết diện B-B Chiều cao áp lực đất tác dụng tiết diện C-C = 6.042 m = 4.54 m = 0.76 m Hệ số áp lực ngang đất Đối với tường có dịch chuyển K lấy Ka hệ số áp lực chủ động đất Ka = sin2(θ + ϕ') / (T * sin2(θ) * sin(θ-δ)) δ β θ ϕ' Trong đó: T = [1 + sqrt(sin(ϕ '+ δ) * sin(ϕ '- β)/(sin(θ + δ) + sin(θ + β)))]2 Góc ma sát đất đắp tường = 15.00 Góc đất đắp với phương nằm ngang Góc đất đắp sau tường với phương thẳng đứng = 90.00 = 30.00 Góc nội ma sát có hiệu Vậy theo ta tính giá trị : T = 2.61 Ka = 0.30 (®é) (®é) = 0.00 (®é) (®é) Tổ hợp áp lực ngang đất đắp lên tường (EH) EH (kN) e (m) My (kN.m) Mặt cắt A - A Tiết diện 2668.26 2.42 6448.64 Mặt cắt B - B 1507.86 1.82 2739.48 Mặt cắt C - C 41.88 0.30 12.68 9.2 Áp lực ngang hoạt tải sau mố (LS) • Khi hoạt tải đứng sau mố phạm vi chiều cao tường chắn, tác dụng hoạt tải thay lớp đất tương đương có chiều cao heq • Áp lực ngang hoạt tải sau mố tính theo cơng thức: LS = K * heq * γ * H * c6 • Vị trí hợp lực đặt 0.5H (KN) • Trong đó: = 0.30 K heq: Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m) Tổ hợp áp lực ngang hoạt tải tác dụng lên tường H (m) heq (m) LS (kN) M (kN.m) Mặt cắt A - A 6.04 0.76 669.40 2022.27 Mặt cắt B - B 4.54 0.97 646.59 1468.41 Mặt cắt C - C 0.76 1.70 188.12 71.2 Tiết diện ... Tải trọng gió dọc (PD) với V = 45 m/s • 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 Vì khơng phải tính... Tải trọng gió dọc (PD) với V = 25 m/s • 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 Vì khơng phải tính... tiện ích (DW) Tên kết cấu STT Trọng lượng Đơn vị 22.50 165.38 kN/m3 kN Dung trọng riêng bê tông nhựa Trọng lượng lớp phủ 1.3 Tĩnh tải kết cấu phần (bản thân mố) STT Tên kết cấu Bệ mố Tường thân