TÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤC

TÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤCTÍNH TOÁN TRỤ CẦU DẦM LIÊN TỤC

THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN TRỤ CẦU 7.1 GIỚI THIỆU CHUNG: Cầu gồm có hai trụ chính, phạm vi đồ án ta thiết kế trụ điển hình, trụ T2, trụ bêtông cốt thép đặc dự ứng lực 7.1.1 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA TRỤ CẦU Hình 6.1: Kích thước hình học trụ T3 Hạng mục - Số cọc mómg - Đường kính cọc - Chiều cao trụ - Chiều rộng trụ theo phương ngang cầu - Chiều rộng ngang cầu đỉnh trụ - Chiều cao đá kê gối - Chiều rộng trụ theo phương dọc cầu - Chiều rộng đá kê gối - Bán kính cong trụ - Chiều cao bệ cọc - Chiều rộng bệ cọc theo phương dọc - Chiều rộng bệ cọc theo phương ngang SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 129 Kí hiệu n d h1 b1 b2 h2 b4 b5 r hb bd bn Giá trị 12.00 1.500 13.205 10.00 7.000 0.300 3.000 1.200 1.500 3.000 10.50 15.00 Đơn vị cọc m m m m m m m m m m m Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG 7.1.2 CÁC THÔNG SỐ THỦY VĂN: Hạng mục - Cao độ mực nước cao Kí hiệu MNCN Giá trị -1.500 Đơn vị m - Cao độ mực nước thấp MNTN -12.80 m - Cao độ mực nước thông thuyền MNTT -6.500 m - Cao độ mực nước thi công MNTC -11.80 m - Cao độ mặt đất tự nhiên MĐTN -18.60 m - Cao độ đỉnh bệ móng CĐBM -13.30 m - Cao độ đáy bệ móng CĐĐM -16.30 m 7.1.3 VẬT LIỆU SỬ DỤNG: , Cường độ chịu nén bêtông 50Mpa Khối lượng riêng bêtông 2400KG / m3 Khối lượng riêng bêtơng có cốt thép 2500KG / m3 Môđun đàn hồi bêtông 0.0432400 Cường độ chảy dẻo cốt thép √50 35750MPa 400MPa 7.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ VÀ NỘI LỰC: 7.2.1 TĨNH TẢI 7.2.1.1 TLBT kết cấu phần trên: = Công thức chung để xac định tĩnh tải là:  Trong đó: Pi : trọng lượng cuả cấu kiện Vi : thể tích cấu kiện i : trọng lượng riêng cuả cấu kiện DC gồm : + Trọng lượng kết cấu phần : trọng lượng thân dầm , giá đỡ lan can , lan can, gờ chắn +Trọng lượng kết cấu phần hay trọng luợng cuả phận cấu tạo nên trụ DW gồm : Trọng lượng cuả lớp phủ mặt cầu Chú ý sau: tải trọng thân dầm ta tính cho chiều dài dầm SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 130 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Bảng tổng hợp nội lực tải trọng phần trên: Hạng mục Trọng lượng thuộc DC -Nhịp -Nhịp biên -Tải trọng lan can, lề hanh,… Tổng Trọng lượng thuộc DW -Trọng lượng lớp mui luyện, asfan,… 7.2.1.2 Kết cấu phần STT Hạng mục Bệ trụ Thân trụ Xà mũ Đa ke gối Tường che Tổng cộng Thể tích (m3) 472.5 366.925 0.864 795.29 Giá trị Đơn vị 15140 12107 1120.5 28367.5 KN KN KN KN 2700 KN Tr/lượng (KN) 11812.5 9173.14 21.6 21007.24 7.2.2 TẢI TRỌNG GIĨ - Tốc độ gió thiết kế V VB.S Trong đó: + VB : Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thich hợp 45m / s đồng thời ta phải tính với ùọn vùng tính gió vùng II nên có tải trọng gió tác dụng vào cơng trình có 25m / s để kiểm toán trạng thái giới hạn sử dụng + S : Hệ số điều chỉnh khu đất chịu gió độ cao mặt cầu theo quy định bảng 3.8.1.1.2 Ta co độ cao mặt cầu cách mặt nước 10m khu vực thơng thống nên S = 1.09 Do đó: V S 451.09 49.05m / s V S 251.09 27.25m / s SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 131 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGƠ CHÂU PHƯƠNG 7.2.2.1.Tải trọng gió tác dụng lên cơng trình - Đối với tải trọng gió ngang + Tải trọng gió ngang PD lấy theo chiều tác dụng nằm ngang va đặt trọng tâm phần diện tích thích hợp: PD 0.0006 At Cd 1.8At Trong đó: At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang Cd : Hệ số cản quy định A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d b : Chiều rộng toàn cầu bề mặt lan can b = 12400(mm) d : Chiều cao kết cấu phần bao gồm lan can đặc d= (5500+2500)/2+600 =4600mm    Tra biểu đồ 3.8.1.2.1.1, ta suy hệ số cản gió Cd = 1.6 + Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu phần Diện tích hứng gió xác định sau: + Lan can: At× 10 + Dầm hộp:At × = 54 × 90000× 10  At-tren =  Kí hiệu Ứng với V1 Ứng với V2 At 414 414 Cd 1.6 1.6 1.8At 745.2 745.2 745.84 322.82 0.0006 PD 745.84 745.2 Z1 18100 18100 Z2 21100 21000 + Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu phần Đơn vị KN KN KN mm mm Diện tích chắn gió thân trụ: At SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ = 19.278 132 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT Kí hiệu At Cd 1.8At GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Ứng với V1 19.278 1.6 34.7 Ứng với V2 19.278 1.6 34.7 Đơn vị m2 KN 37.73 15.03 0.0006 PD 34.73 37.7 Z1 9991 9991 Z2 12991 12991 + Đối với tải trọng gió dọc Diện tích chắn gió trụ theo phương dọc: At = 64.26  Tải trọng gió dọc tác dụng lên kết cấu phần Kí hiệu Ứng với V1 Ứng với V2 At 64.26 64.26 Cd 1.600 1.600 1.8At 115.67 115.67 0.0006 115.77 50.11 PD 115.77 115.67 Z1 9991 9991 Z2 12991 12991 7.2.2.2.Tải trọng gió tác dụng lên hoạt tải KN KN mm mm Đơn vị m2 KN KN KN mm mm - Khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào kết cấu xe cộ - Tải trọng ngang gió lên xe cộ tải phân bố 1,5 KN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu va đặt 1.8m mặt đường - Tải trọng gió dọc lên xe cộ tải trọng phân bố 0,75 KN/m tác dụng nằm ngang, dọc theo kết cấu đặt 1.8m mặt đường - Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ Kí hiệu p h WL.ngang Z1 Z2 SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ Đơn vị KN/m m KN mm mm Giá trị 1.50 1.80 135.00 20800 23800 133 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT - Tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ Kí hiệu Giá trị p 0.75 h 1.80 WL.dọc 67.50 Z1 20800 Z2 23800 GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Đơn vị KN/m m KN mm mm 7.2.3 TẢI TRỌNG NƯỚC: 7.2.3.1 Áp lực nước tĩnh - Áp lực tĩnh nước giả thiết tác động thẳng góc với mặt cản nước Áp lực tính tốn tích chiều cao mặt nước phia điểm tinh nhan với tỷ trọng nước gia tốc trọng trường - Tại mặt cắt đỉnh bệ + Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ 11.8m + Áp lực nước tĩnh = ℎ = × 11.8 × 10 = 59KN + Vị trí từ đặt lực P đến mặt cắt xét Z1 =5.9m - Tại mặt cắt đáy bệ + Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đáy bệ 14.8m - Ap lực nước tĩnh = ℎ = × 14.8 × 10 = 74KN + Vị trí từ đặt lực P đến mặt cắt xét Z2 =7.4m 7.2.3.2 Áp lực nước đẩy - Theo bố trí cấu tạo bệ trụ đặt MNTN, đo ta tinh áp lực nước đẩy tác dụng lên phần trụ ngập nước ta tính với MNTN - Ap lực tĩnh xác định theo công thức : = Vo - Trong đó: + V0 : Thể tích phần ngập nước + : Trọng lượng riêng nước - Tại mặt cắt đỉnh bệ + Chiều cao cột nước từ MNTT đến mặt cắt đỉnh bệ 6.8 m SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 134 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG + Thể tích chiếm chỗ V 190.84m3 + Áp lực đẩy P V190.8410 1908.4 KN - Tại mặt cắt đáy bệ + Chiều cao cột nước từ MNTT đến mặt cắt đay bệ 9.8m + Thể tích chiếm chỗ V 663.34m3 + Áp lực đẩy P V663.3410 6633.4 KN 7.2.3.3 Áp lực dòng chảy Áp lực dòng chảy theo phương ngang cầu: P= 5.14× 10 × × Trong đó: + P : áp lực dòng chảy + CD = 0.7m/s: Hệ số cản trụ theo phương dọc + V =2.5m/s: Vận tốc nước thiết kế + Mực nước tính tốn MNTT Do P= 5.14× 10 × × = 5.14× 10 ×0.7× 2.5 = 2.43 KN/ m2 - Tính mặt cắt đỉnh bệ: + Diện tích chắn trụ 6.8 x = 20.4 m² + Lực cản dòng chảy 20.4 x 2.43 = 49.572KN +Điểm đặt lực so với mặt cắt đỉnh bệ 3.4 m - Tính mặt cắt đáy bệ: + Diện tích chắn trụ 20.4 + 10.5 x = 51.9 m² + Lực cản dòng chảy 51.9 x 2.43 = 126.117KN + Điểm đặt lực so với mặt cắt đay bệ 4.9m - Áp lực dòng chảy theo phương dọc cầu: + Do vận tốc dòng chảy theo phương dọc cầu khong kể nên ta bỏ qua áp lực dòng chảy theo phương dọc cầu 7.2.4 LỰC VA TÀU VÀO TRỤ - Cầu thiết kế với cấp đường sông cấp III, nen theo điều 3.14.2 ta có : + Tấn trọng thiết kế tàu tự hành 300 DWT + Tải trọng va tau tàu tự hành SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 135 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG P 1.2  V √ + Vận tốc va tàu thiết kế : V = 2.5+Vs = 5m/s (A3.14.3) + Vs = 2.5m/s vận tốc bình qn hàng năm dòng chảy liền kề với phận cầu xem xét + Lực va đâm thẳng đầu tàu vào trụ : (A3.14.5) P 1.2 105 5 √300 10392  10310392KN + Điểm đặt lực tính MNTT: ‫ ٭‬Cách mặt cắt đỉnh bệ : 6.8 m ‫ ٭‬Cách mặt cắt đay bệ : 9.8 m 7.2.5 HOẠT TẢI XE Xe tải thiết kế: Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau trục nặng 145KN, khoảng cách trục trước 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm cho gây nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách hai bánh xe 1800mm Hình 6.3: Xe tải trục thiết kế Xe hai trục thiết kế: Xe hai trục: gồm có hai trục, trục nặng 110KN, khoảng cách hai trục khong đổi la 1200mm, theo phương ngang khoảng cách hai bánh xe 1800mm Để tính phản lực cho trụ dùng xe tải thiết kế đặt cách 15m, bỏ qua trục không gây hiệu ứng cực đại Lấy 90% hiệu ứng hai xe nêu kết hợp với 90% tải trọng SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 136 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Hình 6.4: Xe tải trục thiết kế - Cần xét hai trường hợp đặt tải đặt lệch tâm để xác định mômen uốn trụ xếp tải tất xe để lực dọc lớn lên trụ 7.2.5.1 Xếp tải theo phương dọc cầu Đường ảnh hưởng phản lực trụ để xếp xe theo phương dọc cầu: Hình 6.5: Đường ảnh hưởng phản lực trụ - Đặt lên đường ảnh hưởng tổ hợp xe gồm hai xe tải thiết kế cách 15m kết hợp với tải trọng Lấy 90% hiệu ứng tổ hợp - Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng với trục bánh xe xe trục diện tich đường ảnh hưởng dương bảng Vị tri Tung độ Bánh xe (N) 0.940 35000 0.971 145000 1.000 145000 0.864 35000 0.852 145000 0.758 145000 Tổng cộng(Rxe) 584385 Phản lực (N) 32900 140795 145000 32240 123540 109910 Diện tich đường ảnh hưởng dương: 100000 mm2 Phản lực gối tải trọng làn: Planeqlane +9.3×100000 =930000 N Phản lực tải trọng người: PPLqPL+310 × 1500 × 100000 = 450000N SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 137 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Phản lực gối trụ: R2lane [ × ({1 + }× + )] Trong đó: n: Số m: Hệ số IM: Hệ số xung kích, IM = 0.25 Phản lực gối trụ trường hợp xếp hai xe: n =2, m = 1.0 R2lane [2 × 1.2({1 + 0.25} × 584385 + 930000)] 2988866 N Phản lực gối trụ trường hợp xếp xe: n = 1, m = 1.2 R1lane [1 × 1.2({1 + 0.25} × 584385 + 930000)] 1793320 N 7.2.5.2 Xếp tải theo phương ngang cầu Xếp phương ngang cầu, số xe chất tải làn, cho gây ứng lực nguy hiểm xuống trụ (trường hợp gây mô men uốn bất lợi trụ) Nhận thấy xếp tải xe hiệu ứng momen lệch tâm nhỏ xếp tải xe phản lực gối tựa đối xứng qua tim cầu triệt tiêu phần Lực trục bánh xe xuống gối: = = 292192 N Lực tải trọng lan quy phương ngang tác dụng xuống trụ: = = 310 N/mm Quy hoạt tải tác dụng xuống gối cầu, tiến hành vẽ đường ảnh hưởng phản lực gối SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 138 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGƠ CHÂU PHƯƠNG Tính nội lực cọc Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo cơng thức : = × ×( × + × + × × − × ) Lực cắt hàng thứ (i) tính theo cơng thức : = × × × (− × + × × )- × × × Momen uốn lớn đầu cọc thứ (i) tính theo cơng thức : = × (− + − )- Kết tính tốn lực dọc trục móng STT Xi Ni Qi MTn Nn x Xn 3.75 264.58 23.698 97.439 992.17 3.75 264.58 23.698 97.439 992.17 3.75 264.58 23.698 97.439 992.17 3.75 264.58 23.698 97.439 992.17 0.00 23.698 97.439 0.00 23.698 97.439 0.00 23.698 97.439 0.00 23.698 97.439 -3.75 -264.6 23.698 97.439 992.17 10 -3.75 -264.6 23.698 97.439 992.17 11 -3.75 -264.6 23.698 97.439 992.17 12 -3.75 -264.6 23.698 97.439 992.17 Tổng 284.38 1169.3 7937.4 Kiểm tra lại theo điều kiện cân lực theo phương cân momen : ∑ × −∑ × = ∑ =0 ∑ =0⇒ ∑ × +∑ × = ∑ =0 ∑ × × −∑ × −∑ = =0 Ta có : ∑ ∑ ∑ ×1=0= × = 284 = × ×1−∑ SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ ; =1 = 9737.4 − 1169.3 = 6768.1 = 163 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Bảng tổng hợp nội lực cọc theo phương ứng với trạng thái giới hạn cường độ STT Ni Qxi Qyi Myi Mxi 6138 23.698 16.676 97.439 61.575 5888.6 23.698 16.676 97.439 61.575 5639.1 23.698 16.676 97.439 61.575 5389.7 23.698 16.676 97.439 61.575 5873.4 23.698 16.676 97.439 61.575 5624 23.698 16.676 97.439 61.575 5374.6 23.698 16.676 97.439 61.575 5125.1 23.698 16.676 97.439 61.575 5608.9 23.698 16.676 97.439 61.575 10 5359.4 23.698 16.676 97.439 61.575 11 5110 23.698 16.676 97.439 61.575 12 4860.6 23.698 16.676 97.439 61.575 Tổng 65991 284.38 200.12 1169.3 738.9 Tương tự ta tính tốn cho trạng TTGH Đặc Biệt ta có : Bảng tổng hợp nội lực cọc theo phương ứng với trạng thái giới hạn đặc biệt STT Ni Qxi Qyi Myi Mxi 9248.7 6.7708 882.68 27.84 4701.3 6529.4 6.7708 882.68 27.84 4701.3 3810.2 6.7708 882.68 27.84 4701.3 1090.9 6.7708 882.68 27.84 4701.3 9173.1 6.7708 882.68 27.84 4701.3 6453.8 6.7708 882.68 27.84 4701.3 3734.6 6.7708 882.68 27.84 4701.3 1015.3 6.7708 882.68 27.84 4701.3 9097.5 6.7708 882.68 27.84 4701.3 10 6378.2 6.7708 882.68 27.84 4701.3 11 3659 6.7708 882.68 27.84 47 01.3 12 939.73 6.7708 882.68 27.84 4701.3 Tổng 61130 81.25 10592 334.08 56416 8.6 KIỂM TOÁN 8.6.1.KIỂM TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC So sánh ta thấy : Max(Ni)=9173.1(kN)< Q=9221.7(kN) Do cọc đảm bảo khả chịu lực SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 164 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG 8.6.2 KIỂM TOÁN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN TẠI VỊ TRÍ MŨI CỌC 8.6.2.1 Xác định kích thước khối móng qui ước Hình 7.5; Móng khối quy ước Tính góc mở cho khối móng qui ước - Góc mở tinh theo cơng thức: = Trong  góc ma sát đất tính trung bình cho lớp đất: = ∑ × góc ma sát lớp đất li chiều dày lớp đất tương ứng  =1402’ Vậy =3030’ Tính kích thước khối móng qui ước + Theo phương dọc cầu: A1 = a(n-1) + d + 2Lctg + Theo phương ngang cầu: B1 = b(m-1) + d +2Lctg Với điều kiện: SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 165 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG 2Lctg< 2d Trong đó: a: khoảng cách tim hai hàng cọc theo phương dọc cầu, a = 3.75 m n: số hàng cọc theo phương dọc cầu, n = d : đường kính cọc, d = 1.5 m Lc : chiều sâu cọc ngam đất, Lc =44 m b : khoảng cách tim hai hàng cọc theo phương ngang cầu, b = m m : số hàng cọc theo phương ngang cầu, m = - Thay số vào tính ta đươc: A1 = 14.38 m B1 = 18.88 m Tính diện tích khối móng qui ước Diện tich tính theo cơng thức: Fqu = A1 x B1 = 14.38 x 18.88 = 217.5 m2 Xác định momen kháng uốn khối móng qui ước - Momen kháng uốn theo phương dọc cầu: = × = × =6 50.68 m3 - Momen kháng uốn theo phương ngang cầu: = × = × =884 m3 8.6.2.2 Xác định khả chịu tải đất mũi cọc Sức chịu tải tinh toan đất theo QPXD 45-78 tinh sau: = (Ab + , + ) Trong đó: - m1 , m2 lần lược hệ số làm việc đất hệ số điều kiện làm việc cơng trình tác động qua lại với đất chọn theo bảng 1.22 ( Nền mong, Châu Ngọc Ẩn) m1 = 1.1 m2 = - ktc hệ số độ tin cậy, lấy đặc trưng tinh toán lấy từ thi nghiệm - A, B, D giá trị sức chịu tải, lấy ứng với góc ma sát đất 230 10’ A = 1.447; B = 6.318; D = 8.983 - Df chiều sau chôn mong Df = 44m SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 166 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT trọng lượng đơn vị thể tich đất từ đáy móng trở xuống, - = 18.53 kN/m3   GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG , trọng lượng đơn vị thể tich đáy móng trở lên mặt đất , = ∑ ∑ = 17.866 kN/m3 - b bề rộng khối móng qui ước b = 14.38m - c lực dinh đơn vị đất đáy móng, c = 3.20 kN/m2 Vậy sức chịu tải đất mũi cọc là: RII = 5919 kN/m2 = 591.9 Mpa 8.6.2.3Xác định ứng suất đáy khối móng quy ước Tính tốn trọng lượng thể tich móng khối qui ước = + Trong đó: Trọng lượng đơn vị trung bình đất từ mũi cọc trở lên = 17.67 kN/m3  : Trọng lượng thể tich bêtông bt =25kN/m3 nc : Số lượng cọc, nc = 12 cọc Fc: Diện tích tiết diện ngang cọc, Fc = 3.14x1.52/4 = 1.767 m2 Lc: Chiều dài cọc, Lc = 45 m Vqu: Thể tích khối móng qui ước, Vqu = Fqu x Df = 217.5 x 44 =9570 m3 Vậy = 20.16 kN/m3 Chuyển tải trọng trọng tâm đáy móng qui ước - Tải trọng thẳng đứng tinh toan: N0tt = Ptt + 1.25x x Vqu = 65991 + 1.25 x 20.16 x 9570 = 307155 kN - Tải trọng ngang tinh toán theo phương dọc cầu, Hoxtt = Hx = 284 kN SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 167 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG - Tải trọng ngang tinh toán theo phương ngang cầu: Hoytt = Hy = 200 kN - Momen tinh toán theo phương dọc cầu M0ytt = My + HoxttxL= 6768 + 284 x 45 = 19548 kN.m - Momen tinh toán theo phương ngang cầu: Moxtt = Mx + Hoytt x LM = 14227 +200 x 45 = 23227 kN.m + Ứng suất nén lớn nhất: + = = + + + = 1468.34 kN/m2 +Ứng suất nén nhỏ nhất: − = = − − − = 1355.7 kN/m2 + Ứng suất nén trung bình: = = = 1412 kN/m2 8.6.2.4 Kiểm tra ứng suất đáy móng Điều kiện kiểm tốn: < 1,2 < Thay vào ta có: 1468.34 kN/m2 < 1.2 x 5919 kN/m2 1412 kN/m2 < 5919 kN/m2 8.6.2.5 Kiểm tra độ lún cọc Tải trọng thẳng đứng tinh toán: Ntc = Ptt = 49371 kN SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 168 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Ptt lực thẳng đứng đay đai tổ hợp trạng thai giới hạn sử dụng Trọng lượng cọc : Qcoc Lc Fcoc bt 451.76725 1988 kN Ứng suất tải trọng thẳng đứng gay đáy khối mong qui ước: = × = = 336.68 kN/m2 - Ta chia đất mũi cọc thành lớp có chiều dày 1m để tinh lún Độ biến dạng lớp tinh theo cơng thức: × = , ×ℎ Trong đó: - Si : độ lún lớp đất phan tố - hi : chiều dày lớp phan tố thứ i (T/m2): ứng suất vị tri lớp phân tố tải trọng gây lún gây - Ni (búa/30cm) : Trị số SPT đặc trưng cho lớp phân tố -  i : Hệ số tinh từ hệ số poison đất theo công thức sau : =1− × ( hệ số Poisson) Ta lấy gần đung đất đáy móng khối đất cát 0.46 - Ei : Modun biến dạng đất : Ei = 766× Độ lún tổng cộng đất đáy móng xác định: S ∑ Độ lun cho phép cơng trình là: [ ]1.5√ 1.590 14.23 cm (cm) (L chiều dài nhịp tính tốn cảu cầu tính m, L = 90m) Chiều sau lớp đất tinh lun đước xác định vị tri ứng suất tải trọng thân lớn 10 lần ứng suất tải trọng gây Vì số liệu thí nghiệm lớp đáy khối móng qui ước khơng đủ độ dài tính lún nên ta xem lớp cuối sâu vô hạn : ứng suất tải trọng thân đất gây (T/m2 ) : ứng suất tải trọng gây lún 336.68 kN /m2 33.668T/ m2 gây SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 169 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG Zi : độ sâu điểm tính ứng suất tính từ đáy móng khối quy ước (m) B : bề rộng đáy móng khối quy ước, B = 14.38 (m) K : hệ số phụ thuộc tỷ số Z/B γ : Trọng lượng riêng đẩy lớp phân tố (T/m3) Bảng tính phân bố ứng suất đất / Điểm h x γ  Zi Zi/B Ki p 0.738 12.1 0 - - - - - 0.738 12.1 8.93 8.9298 - - - - - 0.407 15.6 0 8.9298 - - - - - 0.407 15.6 6.35 15.279 - - - - - 0.959 6.1 0 15.279 - - - - - 0.959 6.1 5.58 21.1289 - - - - - 0.853 0 21.1289 0 33.668 0.627566 0.853 6.58 5.613 26.7416 0.0695 0.9725 32.742 0.816744 0.853 7.58 6.466 33.2074 0.1391 0.945 31.816 1.043747 0.853 8.58 7.319 40.5261 0.2086 0.9175 30.889 1.311978 0.853 9.58 8.17 48.6979 0.2782 0.8791 29.599 1.645254 0.853 10.58 9.025 57.7226 0.3477 0.8249 27.7737 2.078318 0.853 11.58 9.878 67.6003 0.4172 0.7707 25.9484 2.60518 0.853 12.58 10.731 78.3311 0.4868 0.7165 24.1231 247134 0.853 13.58 11.581 89.9148 0.5563 0.6725 22.6434 3.970907 0.853 14.58 12.437 102.352 0.6259 0.631 0.853 15.58 13.290 115.641 10 0.6954 0.5895 19.846 0.853 16.58 14.143 129.784 11 0.765 0.853 17.58 14.996 144.78 0.853 18.58 15.849 160.629 13 0.904 STT γ Bề dày SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 170 21.2447 4.817746 5.826932 0.5479 18.4473 5.826932 12 0.8345 0.5064 17.0486 8.492176 0.4648 15.6499 10.26386 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT Zi(m) Hi(m) 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 11 12 12 13 P (T/m ) 33.668 32.742 32.742 31.816 31.816 30.889 30.889 29.599 29.599 27.774 27.774 25.948 25.948 24.123 24.123 22.643 22.643 21.245 21.245 19.846 19.846 18.447 18.447 17.049 17.049 15.650 GVHD: NGƠ CHÂU PHƯƠNG Bảng tính lún Ni tb (T/m ) Ei(T/m2 ) Si(m) 4059.8 0.0038 33.204889 53 0.46 32.27866 53 0.46 31.352447 53 0.46 30.244166 53 0.46 28.686353 53 0.46 4059.8 0.0033 26.86107 53 0.46 4059.8 0.003 25.035787 53 0.46 4059.8 0.0028 0.46 4059.8 0.0026 23.383271 53 4059.8 4059.8 4059.8 0.0037 0.0036 0.0034 21.944048 53 0.46 4059.8 0.0025 20.545351 53 0.46 4059.8 0.0023 19.146654 53 0.46 4059.8 0.0022 0.46 4059.8 0.002 0.46 4059.8 0.0019 17.747957 53 53 16.34926 Độ lún tổng cộng 0.037 Độ lún tổng cộng cơng trình là: 3.7 cm < [ ]1.5 √ 14.23 (cm) Vậy điều kiện chuyển vị thỏa mãn SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 171 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG 8.7 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC Xem đài cọc dầm công xôn bị ngàm vào trụ, tiết diện tinh toán qua mép cột bị uốn phản lực đầu cọc không nằm chân trụ Hình 7.6: Các cánh tay đòn dùng để tính mơmen lên bệ 8.7.1 THEO PHƯƠNG NGANG CẦU - Tiết diện tinh toán: bh 10.53m - Phản lực đầu cọc giai đoạn khai thác nhóm cọc ngồi : Nn =9248.7+9173.1+9097.5= 27519 (kN) - Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ đến mặt cắt xét 1000mm M 275191 27519(kNm) - Sức kháng uốn cấu kiện: Mr .Mn - Sử dụng hai lớp hai lớp thép 28a150 có fy = 400Mpa - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là: ds h a0 3000 280 2720mm + Diện tich cốt thép là: As = 69×2× + Chiều cao vùng nén bêtơng: × a= = , c= × × = × × × × = 84973.2 mm2 = 76.17 mm =109.9 mm SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 172 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT = GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG = 0.04< 0.45 - Mômen kháng uốn danh định: Mn = As× fy s×(ds - ) = 84973.8×400×(2720- ) = 9.12×1010 Nmm - Sức kháng uốn: Mr = n 8.21010 Nmm 82000kNm - Suy ra: Mr 82000kNm Mx 27519kNm Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn Kiểm tra khả chịu nứt tiết diện ≤ Công thức kiểm tra: = ( ) ; 0.6 - Tiết diên tính tốn b x h = 10500 x 3000mm, ds = 2720 mm, As = 84973.8mm2 + Tính fsa: Khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất: dc 180(mm) > 50 (mm) nên dc = 50mm Diện tích vùng bêtơng bọc quanh nhóm thép Ac 2dc b 25010500 1050000(mm2 ) Diện tích trung bình bêtơng bọc quanh thép: A=   = 15217.4 (mm2) = = √ × =Pa ; Ứng suất giới hạn cốt thép TTGH sử dụng fsa = 240MPa + Tính fs: n= = × × =5.26 ×√ Diện tich cốt thép chịu kéo As =84973.8 mm2 Chiều cao vùng nén bêtông tiết diện nứt: SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 173 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT x = n× × GVHD: NGƠ CHÂU PHƯƠNG × 1+ × × −1 Moment qn tính tiết diện bêtơng nứt trục TTH: Icr = = × + × × ×(ds - x)2 + 5.26 ×84973.8×(2720 - 440)2 = 2062×1012 (mm4) Ta kiểm toán nứt bệ cọc theo phương ngang trạng thái giới hạn sử dụng giai đoạn thi cơng có Nn = 4773.34547.7 4322.113643 (kN) M 136431 13643(kNm) 13643106 (Nmm) Ứng suất cốt thép TTGH sử dụng fs = n .(ds - x) = 5.26  × × (2720 − 440)= 72.39MPa fs = 72.39MPa < fsa = 240MPa Bệ thỏa mãn điều kiện chịu nứt 8.7.2 THEO PHƯƠNG DỌC CẦU - Tiết diện tinh toán: bh 153m - Phản lực đầu cọc giai đoạn khai thác nhóm cọc thứ : Nn = 4.181 x106 (N) Phản lực đầu cọc giai đoạn khai thác nhóm cọc : TTGH Đặc biệt N DB 9248.7 6529.4 3810.2 1090.9) 20679 kN TTGH Cường độ N CD 61385888.6 23055 kN Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ đến mặt cắt xét 2250 mm M 230552.25 51875 kNm - Sức kháng uốn cấu kiện: M r .M n - Sử dụng hai lớp hai lớp thép 28a150 có fy = 400Mpa - Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là: SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 174 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG ds h a0 3000 280 2720mm - Diện tich cốt thép là: As = 99×2× × = 121919 mm2 - Chiều cao vùng nén bêtơng: × a= c= × × = = × = , × = 76.5mm × = 110.4mm = 0.04 < 0.45 - Mômen kháng uốn danh định: Mn = Asfy ds -   = 13.08mm - Sức kháng uốn: M r.M n 0.913.0810 11.7710 Nmm - Suy ra: M r 117700kNm M x 51875kNm Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn Kiểm tra khả chịu nứt tiết diện Công thức kiểm tra: ≤ = ( ) ; 0.6  - Tiết diên tính tốn b x h = 15000 x 3000mm, ds = 2720 mm, As = 121919mm2 + Tính fsa: Khoảng cách từ thớ chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất: dc 180(mm) > 50 (mm) nên dc = 50mm Diện tích vùng bêtơng bọc quanh nhóm thép A c 2dc b 25015000 1500000(mm2) Diện tích trung bình bêtơng bọc quanh thép: A=  = = 15151.5 (mm2) = √ × =Pa ; 0,6.fy = 0,6.400 = 240MPa; Ứng suất giới hạn cốt thép TTGH sử dụng fsa = 240MPa + Tính fs: SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 175 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT × = n= GVHD: NGƠ CHÂU PHƯƠNG × =5.26 ×√ Diện tich cốt thép chịu kéo As = 121919 mm2 Chiều cao vùng nén bêtông tiết diện nứt: x = n× × = 5.26× × 1+ × × × 1+ −1 × × × − = 441.1 (mm) Moment quán tính tiết diện bêtông nứt trục TTH: Icr = × = + × × ×(ds - x)2 + 5.26 ×121919×(2720 – 441.4)2 = 3.76×1012 (mm4) Ta kiểm toán nứt bệ cọc theo phương ngang trạng thái giới hạn sử dụng giai đoạn thi cơng có Nn = 4773.34484.34195.33906.4 17359 (kN) M 173592.25 39058(kNm) 39058106 (Nmm) Ứng suất cốt thép TTGH sử dụng fs = n .(ds - x) = 5.26  × × (2720 − 441.4)= 124.5MPa fs = 124.5MPa < fsa = 240MPa Bệ thỏa mãn điều kiện chịu nứt 8.8 Kiểm tra chọc thủng đài cọc Hình 7.7: Sơ đồ tính chọc thủng bệ cọc - Khả chịu cắt bê tông đai cọc 'V C 1.06 b0 d (kG,cm) (13.6 - ACI 318) Trong b0 chu vi dọc theo tiết diện giới hạn b0 = 1012 cm ( sử dụng chưng trình cad để tính) SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 176 Lớp: Cầu Hầm – K48 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: NGÔ CHÂU PHƯƠNG d chiều cao tính tốn móng d= 280cm Vậy khả chịu cắt bê tông đai cọc là: 'V C 1.06 b0 d √500 5251307 kG Lực cắt lớn cọc tácc dụng lên bệ: Vu = 5620.1 (N) Điều kiện kiểm tra chọc thủng bệ cọc:  V C V u 0.85x 5251307 = 4463610 kG > Vu Vậy bệ cọc đảm bảo khả chịu chọc thủng SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 177 Lớp: Cầu Hầm – K48 ... cos2 sin2 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 ruu P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 1 .76 7 45 45 45 45 45 45 45 45 45... 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 0.001 879 1 (m) 6 .75 2.25 -2.25 -6 .75 6 .75 2.25 -2.25 -6 .75 6 .75 2.25 -2.25 -6 .75 x*... rvv0. 471 24E Fi/L(Mi )*sin2 Fi/LNi sin2 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0.039 27 0 0 0 0 0 0 SVTH: NGUYỄN THÀNH BÁ 0 0 0 0 0 0 158  0.03927