THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05

THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05THIET KE TRU CAU THEO TIEU CHUAN 22TCN272-05

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT Chương XII THIẾT KẾ TRỤ CẦU GIỚI THIỆU CHUNG: Trụ mang kết cấu nhòp loại trụ thân đặc BTCT không dự ứng lực Toàn cầu có trụ Tên trụ tính toán: T1 Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA TRỤ: MẶT BÊN TRỤ SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 MẶT ĐỨNG TRỤ Trang 216 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT 1500 1500 7000 4500 1250 7000 8000 1250 1500 1000 PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 1500 2500 1250 2@4000 1000 2000 5000 8000 1000 1000 1250 1500 2750 1000 3000 2500 3750 3@450 1250 1250 Hình Các kích thước chung trụ Tên trụ tính toán Cao độ đỉnh trụ Cao độ mặt đất tự nhiên Cao độ đỉnh bệ cọc Cao độ đáy bệ cọc Mực nước cao Mực nước thấp Mực nước trung bình hàng năm Mực nước thi công Tỷ trọng nước Tỷ trọng bê tông Cường độ chòu nén bê tông Modul đàn hồi bê tông Giới hạn chảy thép Modul đàn hồi thép SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Đơn vò m m m m m m EL1 GL EL2 EL3 MNCN MNTN T1 6.00 -2.50 -2.00 -4.50 5.500 0.4 MNTB MNTC gn gc 0.800 1.500 10.000 24.50 m m kN/m3 kN/m3 f'c 30.00 MPa Ec fy Es 29440 420.00 200000 MPa MPa MPa Trang 217 THIEÁT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Dọc cầu Kích thước bệ: Ngang cầu Cao bệ Dọc cầu Kích thước thân trụ : Ngang cầu Cao trô Đường kính cọc khoan nhồi Số cọc sử dụng Chiều dài cọc dự kiến TIÊU CHUẨN THIẾT 10.50 16.00 2.50 3.00 7.00 8.00 D n L 10.50 16.00 2.50 3.00 10.00 8.00 1.50 12 40.00 m m m m m m m m m CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ: 3.1 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu cđa kÕt cÊu nhÞp trun xng trơ: 65000 100000 65000 7415.13 7415.13 43244.67 43244.67 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu kết cấu nhịp truyền xuống trụ: SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 218 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIET N1 = 43244.67 kN 3.2 Tĩnh tải thành phần trụ Công thức chung để xác định tĩnh tải cho thành phần trụ : Pi = Vi γ i Trong ®ã: Pi : trọng lợng cấu kiện Vi : thể tích cấu kiện i : trọng lợng riêng cấu kiƯn STT H¹ng mơc BƯ trơ ThĨ tÝch (m3) T/Lợng kN 10290 Thân trụ 420 237.75 5824.875 Xà mũ 0.00 0.00 Đá kê gối 0.96 23.43 Khèi neo 0.76 18.50 659.47 16156.805 Tæng céng Tæng hợp tĩnh tải mặt cắt: STT Hạng mục Bệ trụ Thân trụ Xà mũ Đá kê gối Khối neo Tổng cộng SVTH: NGUYEN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 §Ønh mãng KN 5824.875 0.00 23.43 18.50 5866.805 Đáy móng kN 10290 5824.875 0.00 23.43 18.50 16156.805 Trang 219 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT 3.2 Hoạt tải xe : Được tính toán cách xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối Đường ảnh hưởng phản lực gối trụ T1 : P L = 3kN/m2 6500 10000 6500 ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC TẠI TRỤ T1 Giá trò hoạt tải tổng hợp bảng sau : Tải trọng Truck + Lane Tandem + Lane Giá trò 287.4 2616.5 Hoạt tải nhòp dẫn Xung kích LL IM Đơn vò kN kN 2789.3 143.4 kN kN 3.3 Hoạt tải người bộ: Tải trọng tiêu chuẩn người T/m2 qnd = 0.3 Bề rộng đường người m Bnd = 2.0 Phản lực gối tải trọng người PLt kN = 452.05 PLp = 452.05 kN 3.4 Lực hãm xe (BR) Lực hãm xe nằm ngang cách phía mặt đường là: hBR = 1.8 m BR = 162.5 kN SVTH: NGUYEÃN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 220 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT 3.5 Lực ly tâm (CE) Lực ly tâm nằm ngang cách phía mặt đường khoảng: hCE = 1.8 m CE = SP.C V = 60 m/s g = 9.807 m/s2 CE = R=Ô (m) C=0m ⇒ CE = kN Trong đó: P V : TảI trọng trục xe : Vận tốc thiết kế đường ô tô = 60 km/h g : Gia tốc trọng trường R : Bán kính cong xe 3.6 Tải trọng gió tác động lên công trình : • Phương dọc cầu - Đối với 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 ta tính đến tải trọng gió dọc • Phương ngang cầu - Tải trọng gió ngang PD phải đợc lấy theo chiều tác dụng nằm ngang đặt trọng tâm phần diện tích thích hợp, đợc tính nh sau: PD= 0.0006*V2*At*Cd >=1.8*At (kN) Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức: V = VB S = 38 m/s Trong đó: VB : Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm S : Hệ số điều chỉnh SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 221 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT Tốc độ gió xét thêm : V25 = 25m/s 3.6.1 Tải trọng gió tác động lên công trình : * Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhòp: PD = 0.0006 V2 At Cd > 1.8 At (kN) Trong : V : Tốc độ gió thiết kế At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái hoạt tải tác dụng Cd : Hệ số cản tra bảng quy trình Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần KÕt cÊu KCPT ez (m) 14.55 At (m2) 122.5 PD (kN) 220.50 Mx (kNm) 3208.2 PD25 (kN) 220.5 Mx25 (kNm) 3208.2 * Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần dưới: - Theo phương dọc cầu : Diện tích phần thân trụ chòu tải trọng gióù dọc: 39.9 m2 KÕt cÊu ez At PD My PD25 My25 (m) (m2) (kN) (kNm) (kN) (kNm) KCPD 8.125 39.94 71.89 584.08 71.89 584.08 - Theo phương ngang cầu : Diện tích phần thân trụ chòu tải trọng gióù ngang : 14.3 m KÕt cÊu KCPD ez (m) 8.125 At (m2) 14.25 PD (kN) 25.65 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HAÀM K48 Mx (kNm) 208.41 PD25 (kN) 25.65 Trang 222 Mx25 (kNm) 208.41 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT 3.6.2 Tải trọng gió tác động lên xe cộ : • Phương dọc cầu - Áp lực gió dọc tác dụng lên xe cộ đợc lấy 0.75 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu cầu đặt cách mặt đường: h = 1.80 m Bề rộng phần xe chaïy = 8.00 m Qz =0.75kN/m * 8.00m N= 0.0 (kN) Qx = 6.0 (kN) My = 96.6 (kN.m) • Phương ngang cầu - Áp lực gió ngang tác dụng lên xe cộ lấy 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu đặt cách mặt đường: h = 1.80 m Qz =1.5kN/m * 70m N= Qy = Mx = 0.0 105 1690.5 (kN) (kN) (kN•m) 3.6.3.Tải trọng gió thẳng đứng tác động lên xe cộ : - Chỉ tính tải trọng cho trạng thái giới hạn không liên quan đến gió lên hoạt tải tính lấy hướng gió vuông góc với trục dọc cầu - Phải lấy tải trọng gió thẳng đứng PV tác dụng vào trọng tâm diện tích thích hợp theo công thức: PV = 0.00045*V2*AV (kN) Trong đó: V :Tốc độ gió thiết kế V= 38.00 m/s AV : Diện tích phẳng mặt cầu SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 223 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT Ta quy đổi tải trọng rải dọc cầu cỏch thay Av chiều rộng mặt cầu = 12.6 m Pv =7.5kN/m Tính N : N = Pv * Ω− (kN) Trong đó: Ω− : diện tích (-) đường ảnh hưởng phản lực gối N= Qx = My = -474.9 0.0 0.0 (kN) (kN) (kN•m) 3.7.Lực va xô tàu thuyền (CV) : - Lực va đâm thẳng tàu vào trụ tính theo công thức : (3.14.5- 22TCN272-05) Ps = 1.2 * V *10 * DWT Trong đó: DWT : Trọng tải tàu DWT =1000 (T) V : Vận tốc va thiết kế cho tàu (m/s) V =4.1(m/s) Ps :Lực va tàu ⇒ Ps =15558.4(KN) - Phương ngang cầu N Qy Mx 0.0 15558 10190 7.6 (kN) (kN) (kN• m) 3.8 Lực đẩy : Được tính theo công thức : Hmax (m) 1.5 B = gw.Vo Độ sâu (m) Thân 4.75 Bệ 2.50 Hmin (m) 0.0 Thân Cao độ mực nước SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 3.25 Diện tích (m2) 25.07 168.00 25.07 Thể tích (m3) 119.08 420.00 Tổng 81.47 Trang 224 Lực đẩy (KN) 1190.76 4200.00 5390.76 814.73 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Bệ TIÊU CHUẨN THIẾT 2.50 168.00 420.00 Tổng 4200.00 5014.73 3.9 p lực dòng chảy (SP) 3.9.1.p lực dòng chảy theo chiều dọc : Py = 5.14•10-4•CD•V2 (3.7.3.1 22TCN272-05) Trong đó: Py :áp lực dòng chảy (MPa) Cd :hệ số cản trụ (tra bảng 3.7.3.1-1 ta có Cd = 0.7) V :vận tốc nước thiết kế V=1.6 m/s Hmax (m) Hmin (m) Diện tíùch (m2) Qx My (kN) (kN•m) 1.50 Thân 12.00 11.05 58.03 0.00 Thân 7.50 6.91 31.09 3.9.2 p lực dòng chảy theo chiều ngang : Px = 5.14•10-4•CL•V2 (3.7.3.2 22TCN272-05) Trong : Px : áp lực ngang Cl : hệ số cản theo chiều ngang (tra bảng 3.7.3.2-1 ta có Cl =0.5) V : vận tốc nước thiết kế V = 1.6 m/s Diện tích (m2) Qy Mx (kN) (kN•m) Hmax (m) 1.50 Thaân 33.63 22.13 116.17 Hmin (m) 0.00 Thaân 21.02 13.83 62.23 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 225 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Sử dụng 0.133 Đạt TIÊU CHUẨN THIẾT 0.430 Đạt 4.2.6 Kiểm toán ứng suất đáy móng theo phương dọc cầu Cường độ cho phép đất [ R]= 1.000 Mpa Ứng suất Max (MPa) Kiểm tra Ứùng suất Min (mpa) Kiểm tra Cường độ 0.703 Đạt 0.641 Đạt Cường độ 0.608 Đạt 0.608 Đạt Cường độ 0.710 Đạt 0.605 Đạt Sử dụng 0.573 Đạt 0.479 Đạt Tổ hợp 4.2.7 Kiểm toán chống lật Loại Nền Đất Hệ số chống lật cho phép (11.6.3.3) e = 0.500 Độ lệch tâm theo phương ngang cầu cho phép Ex = 9.000 m SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 (3/4A,A=12m) Trang 243 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT Độ lệch tâm theo phương dọc cầu cho phép Ey = 6.750 m (3/4B,B=9 m) Độ lệch tâm theo phương dọc cầu : ex = Mx/P Độ lệch tâm theo phương ngang cầu : ey = My/P + Điều kiện : ex < e.Ex => OK ey < e.Ey => OK TỔ HP Độ lệch tâm(dọc) Kiểm tra Độ lệch tâm(ngang) Kiểm tra Cường độ 0.069 Đạt 0.000 Đạt Cường độ 0.000 Đạt 1.070 Đạt Cường độ 0.121 Đạt 0.202 Đạt Sử dụng 0.133 Đạt 0.430 Đạt BỐ TRÍ VÀ KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Sử dụng cọc khoan nhồi đường kính D = 1500 mm , chiều dài cọc L= 40 m 5.1.Tính toán sức chòu tải cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chòu tải cọc theo vật liệu : Qcoc = φ.(0,85.fc’.Ac + fy.As) Trong : +) fc’ : Cường độ chòu nén bê tông tuổi 28 ngày +) AC : Diện tích phần bê tông tiết diện cọc +) fy : Giới hạn chảy thép chế tạo cọc +) AS : Diện tích phần cốt thép tiết diện cọc SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 244 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT +) φ : Hệ số sức kháng , với kết cấu chòu nén ta lấy φ = 0,75 - Bảng tính toán sức chòu tải cọc theo vật liệu Kí hiệu Giá trò AII Đường kính cọc thiết kế D 1,5 m Đường kính cốt thép d 28 mm 28 Thanh Tên gọi đại lượng Thép chế tạo cọc Đơn vò Số thép thiết kế nthanh Diện tích phần bê tông Ac 1.767 m Diện tích phần cốt thép As 0.017 m Hệ số uốn dọc j 0.75 Cường độ chòu nén bê tông Cường độ chòu kéo thép Sức chòu tải cọc theo vật liệu fc' 30000 kN/m2 fy 420000 kN/m2 Qvl 39148.9 (kN) 2 5.2 Tính toán sức chòu tải cọc theo đất - Bảng số liệu đòa chất khảo sát khu vực thi công cọc móng mố STT Loại đất H(m) Lớp Sét pha cát 4.1 Lớp Sét cát xám dẻo 2.27 Lớp Cát hạt vừa 6.78 Lớp Cát pha sét có vỏ sò 2.1 Lớp Sét cát xám vàng nửa 4.77 N e B 10 15 25 35 30 0.7 0.5 0.6 0.65 0.55 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 R' g C φ KG/cm T/m3 KG/cm2 (độ) 1.7 1.7 2.1 2.1 2.2 0.14 0.12 0.06 0.09 0.11 Trang 245 22 25 28 30 31 1.8 2.5 2.5 3.3 2.3 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT cứng 0.5 0.3 2.3 0.12 24 3.2 Lớp Cát pha lẫn sỏi sạn Vô hạn 35 - Công thức tính toán sức chòu tải cọc theo đất QR = φ qp.Qp + φ qs.Qs Trong : + QR : Sức chòu tải cọc theo đất + QS = qS AS : Sức kháng thân cọc + QP = qP AP : Sức kháng chân cọc + qS : Sức kháng đơn vò thân cọc + qP : Sức kháng đơn vò chân cọc + AS : Diện tích bề mặt thân cọc + AP : Diện tích bề mặt chân cọc + φ qS : Hệ số sức kháng thân cọc + φ qP : Hệ số sức kháng mũi cọc - Theo Reese Wright (1977 ) ta có : qP = 0,064 N (Mpa), qS = á.Su Trong : +) N : Số búa SPT chưa hiệu chỉnh (búa /300 mm) +) : Hệ số dính bám +) Su : Cường độ kháng cắt không thoát nướ trung bình Giá trò Su phải xác đònh từ kết thí ngiệm trường kết phòng thí nghiệm mẫu nguyên dạng lấy khoảng độ sâu 2D chân cọc Giá trò Su tính theo công thức : Su = s.tg φ + C - Bảng tính toán sức chòu tải cọc theo đất : +) Sức kháng thân cọc : Loại đất D Li m As m2 m Sét pha cát 1.5 1.4 6.56 1.5 8.46 39.85 Sét cát xám dẻo 1.5 8.5 40.04 Cát hạt vừa Cát pha sét có vỏ sò 1.5 16.64 78.37 Sét cát xám vàng nửa 1.5 10.5 22.6 cứng Cát pha lẫn sỏi sạn 1.5 9.0 40.7 Sức kháng thành cọc +) Sức kháng mũi cọc : Loại đất Su qs Qs φ qs (kN/m2 (kN/m2) (kN) N ) a 10 62.48 0.55 34.364 226.596 0.65 15 130.40 0.55 71.72 25 200.24 35 269.48 25 154.0 15 130.6 Qthan 100.12 4008.304 0.45 134.74 2913.99 0.45 122.4 3800.50 0.45 123.7 3845.68 0.45 8560.6 KN 68 D (m) Ap ((m ) SVTH: NGUYEÃN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 N 0.5 0.5 0.6 0.7 qp (KN/m2) 2857.798 0.65 Qp (kN) Trang 246 φ qp THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Cát pha lẫn sỏi Sứcsạn kháng 1.5 1.767 TIÊU CHUẨN THIẾT 2240 35 0,45 1780.38 Qmũi mũi cọc 3956.4 -> Sức chòu tải tính toán cọc theo đất : Qr = 8560.668 +1780.38 = 10341.048(KN) Vậy : Sức chòu tải tính toán cọc : Qcoc = Min(Qr ; Qvl ) = 10341.048 (KN) 5.3 Tính toán số cọc moùng N = β P 93363 = 1,3 = 11 73 Qcoc 10341.048 Trong : +)β: Hệ số xét đến loại móng độ lớn mô men với móng cọc, ta lấy β = 1,3 +) Qcoc : Sức chòu tải tính toán cọc : Q coc = 10341.048 (KN) +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 93363 (KN) => Số cọc bố trí móng n = 12 (cọc) Bố trí thành hàng hàng cọc - Chiều dài cọc bố trí 40 m Sơ đồ bố trí cọc bệ móng: SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 247 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIEÁT 1250 4000 10500 4000 1250 16000 1250 4500 4500 4500 1250 5.4 Tính toán móng cọc Các giả thiết tính cọc bệ cao đối xứng: - Cọc đợc liên kết ngàm cứng đài ngàm trợt đất lại độ sâu LN - Đài cọc coi nh cứng tuyệt đối - Mỗi tiết diện cọc đợc coi nh ®èi xøng so víi trơc bÊt kú ®i qua trọng tâm - Mỗi tiết diện coi nh phẳng sau chịu uốn Nguyên lý tính toán: - Với giả thiết nh trên, bệ cọc đợc tính theo phơng pháp chuyển vị, cọc có chuyển vị theo phơng x, phơng y góc quay P v H M Sơ đồ thực SVTH: NGUYEN QUANG THOẽ LễP: CAU HAM K48 u Sơ đồ tÝnh to¸n Trang 248 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT 5.4.1.TÝnh mãng theo ph¬ng däc cầu 5.4.1.1 Xác định sơ đồ tính móng Móng cọc tính theo sơ đồ móng cọc bệ cao hay bệ thấp tùy thuộc vào cao độ đáy móng đất Tổ hợp tải trọng tính toán theo phơng dọc cầu tổ hợp tải trọng phụ dọc cầu I với giá trị : Ntc(kN) Htc(kN) 61631.75 2536.58 Mtc(kNm) Ntt(kN) Htt(kN) Mtt(kNm) 28188.36 67170.59 2843.10 31587.18 Chiều sâu tối thiểu phải đặt móng đất để toàn lực ngang truyền hết cho đất : hmin = tg(45o-ϕ/2) 2H aγ Trong ®ã : ϕ : góc nội ma sát lớp đất từ đáy bệ trở lên , đất sét pha cát =22o H = 2536.58 kN a : lµ kÝch thíc bƯ theo phơng ngang cầu, a =16 m : trọng lợng riêng lớp đất từ đáy bệ trở lên, đất sét dẻo cứng =18 kN/m3 Vậy ta tính đợc hmin = 2.83 m Trong chiều sâu bệ cọc đất 0.5m < 2.2m => Tính toán móng theo sơ đồ móng cọc đài cao - DiÖn tÝch: π.d 3,14*1.5 F= = = 1.766 m2 4 - Mô men quán tính: p.d 3,14*1.5 J= = = 0.248 m4 64 64 - Mô đun chống uốn: p.d 3,14*1.53 W= = = 0,331 m3 32 32 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 249 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT - §é cøng cđa cọc chịu nén chịu uốn: E.F = 31.5ì 106× 1.766 = 55.629× 106 kN E.J = 31.5 × 106× 0.248 = 7.824 × 106 kN.m2 - HƯ sè hình dạng tiết diện ngang cọc ống: k = 0.9 - ChiỊu réng tÝnh to¸n cđa cäc èng: att= 0.9*(D+1) = 2.25 m - Chiều dài đoạn cọc ngàm đất L1 = 19 m - Xác định chiều dài chịu uốn cọc LM: + Xét 2**d = 2* *1.5 = 18 m Trong ®ã : η : hƯ sè lÊy = d : ®êng kÝnh cäc + ThÊy r»ng L1 = 19 ≥ 2η.d = 18 +Suy chiều dài chịu uốn đợc xác định LM = L + *d L0 : đoạn dài tự từ đáy bệ đến mặt đất L0 = m + Suy LM = + = m - Chiều dài chịu nén cäc: LN =L = 19 m Néi dung tÝnh to¸n: - Xác định phản lực đơn vị n rvv =E ∑ Fn 1.766 = 12 * E * = 1.11553 *E LNn 19 n ruu=12.E ∑ Jn 0.248 = 12 *12 * E * = 0.04906*E LMn n Fn J xn + 4.E ∑ n rww= E ∑ L Nn L Mn n 1.766 0.248 * (2 * 4.5 * 4) +12 * * E * = 16.38429*E 19 n Jn 0.248 ruw= -6.E ∑ = −6 *12 * E * = -0.22078*E LMn =12 * E * Với E = 31.5ì 106 kN/m2 +Xác định chuyển vị đơn vị : u, v , - Từ phơng trình tắc: rvv.v + rvu.u + rvw.w = P0 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 250 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT ruv.v + ruu.u + ruw.w = HX0 rwv.v + rwu.u + rww.w = MY0 Trong đó: v: Chuyển vị thẳng đứng u: Chuyển vị ngang : Góc quay bệ quanh điểm O điểm trọng tâm đáy móng - Do móng cọc bệ cao đối xứng nên: ruv = rvu = rvw = rwv = Vì phơng trình tắc lúc có dạng : rvv.v = P0 = 67170.59 (kN) ruu.u + ruw.w = HX0 = 2843.10 (kN) rwu.u + rww.w = MY0 = 31587.18 (kN.m) Giải hệ phơng trình trªn ta cã : v = 0.0019116 (m) u = 0.0019941 (m) w = 0.0000915 (rad) +TÝnh néi lùc cọc Thay các giá trị chuyển vị đầu cọc vào công thức tính nội lực cọc thứ n: NN = E FN × ( v cos α + u sin α + x N ω cos α ) LN QTn = Q Dn = 12 E J N E J N × ( − v sin α + u cos α − x ω sin α ) − ×ω N L3M L2M M Tn = E J N E J N × ( − v sin α + u cos α − x N ω sin α ) − ×ω LM LM M Dn = E J N E J N × ( − v sin α + u cos α − x N ω sin α ) + ×ω LM LM Do móng cọc đài cao đối xứng gồm cọc thẳng đứng nên ta có : sinn =0 cosn = Trong XN toạ độ hàng cọc thứ i đến trọng tâm đáy bệ : Kết tính toán lập thành bảng nh sau: SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 251 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Hµng cäc Xi (m) N (kN) QT=QD(kN ) -4.5 0.0 4.5 4391.267 5597.549 6803.831 236.925 236.925 236.925 TIÊU CHUẨN THIEÁT MT (kN.m) MD (kN.m) 837.375 837.375 837.375 -996.537 -996.537 -996.537 5.4.1.2 Kiểm toán móng cọc đài cao theo phơng dọc cầu: 5.4.1.2.1 Kiểm toán sức chịu tải cọc: Pcọc < P0 +Pcọc : Tải trọng tác dụng lên đất mũi cọc +P0 : Sức chịu tải cđa cäc theo vËt liƯu Pcäc = Nmax + G - T +T : Lực ma sát xung quanh thân cäc : T = mf U ∑ (ftci li ) Trong mf =0.7 hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc điều kiện hạ cọc loại tải träng U : Chu vi tiÕt diÖn cäc ftci : Lực ma sát tiêu chuẩn lớp đất thứ i phụ thuộc chiều dày lớp đất => T = 0.7* 4.71*(36.6 + 34.5 +62.4 ) = 440.479 kN +G : Trọng lợng thân cọc( có tính đến lực đẩy acsimets) G = 1.1*(2.5-1)*19*1.766 *10 = 553.641 (kN) => Pcäc = Nmax + G - T = 6803.831 +553.641-440.479 = 6916.993 kN => Pcäc = 6916.993 < P0 = 8968.664 (kN) ( Đạt yêu cầu ) 5.4.1.2.2 Kiểm toán điều kiện chịu lực đất dới chân xung quanh cọc: Coi toàn : cọc đất cọc cộng với đài cọc nh móng khối Xác ®Þnh kÝch thíc cđa mãng khèi ϕ α = tb tb: Góc ma sát trung bình líp ®Êt SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 252 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 ϕ tb = GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT ϕ i hi 17 o * + 11o * + 35 o * = = 230 6+5+8 ∑ hi 23o = 5,75 o A=a+ 2l.tgα = 1.5*3+1.5 + 2*19*tg(5,75°) = 18.8 m B =b + 2l.tgα = 1,5*2+ 2*19*tg(5,57°) = 14.3m Chuyển tải trọng từ đáy đài xuống đáy móng khối quy ớc +Tải trọng thẳng đứng: P1 = Pott= 67170.59 kN +Momen uèn : M = Mott+Hx.hm = 31587.18 +2843.10*19 = 85606.08 kNm +Lùc ngang : Hx = 284.310 kN  P = P1 +Pn+ Wmk α= Wmk : Trọng lợng móng khối không tính đài tính cọc đất Pn : Trọng lợng gây nên cột nớc phía tầng sét Wmk= đ v + γ c Vc γ c , Vc :Träng lợng riêng cọc thể tích đ : Trọng lợng riêng trung bình lớp đất lấy gần đúng: 16 * + 18 * + 15 * = 16.105(kN / m ) 6+5+8 V : ThĨ tÝch cđa mãng khèi quy íc v = A.B.h = 18.8*14.3*19= 5107.96 m3  Wmk = 5107.96*16.105 +3.14*1.52/4*19*2.5*12 = 83270.46 kN  P = 67170.59 + 83270.46 +11*1*18.8*14.3 = 153398.29 kN γ® = 14.3 *18.8 = 842.365 m2 C«ng thøc kiĨm tra: σmax ≤ 1,2.Rtt σtb ≤ Rtt øng st cđa nỊn ®Êt díi ®¸y mãng khèi quy íc: Wy= SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 253 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 σ max = GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIEÁT P My + F Wy 153398.29 85606.08 ± 14.3 *18.8 842.365 σ max = 672.219(kN / m ) = σ = 468.97(kN / m ) Cêng độ tính toán chịu nén đất nằm dới đáy móng khối quy ớc : Vì đất dới đáy móng khối quy ớc đất rời (cát hạt trung) cần kiểm tra theo công thức Bêrêzanxepv cho móng hình chữ nhật: Rtt =mCN ( k1 ACN γ b + k BCN γ h) Trong : : Trọng lợng thể tÝch cđa ®Êt nỊn , γ =15 (kN/m3); γ : Trọng lợng thể tích đất nằm cao đáy móng, =16.105 (kN/m3) ; k1: Hệ sè ®ång nhÊt lÊy b»ng 0,8 k2: HƯ sè ®ång lấy 0,85 h : Chiều sâu chôn móng , h=19 m b : ChiỊu réng cđa mãng (c¹nh ngắn), b =14.3 m mCN :Hệ số điều kiện làm viƯc, phơ thc chiỊu réng mãng tra theo biĨu ®å 2-25 sách Nền Móng =>mCN=0,183 ACNvà BCN :Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc góc ma sát đất (tra biểu đồ 2-26 sách Nền Móng), A CN=20, BCN=30,5 ;  Rtt=0,183*(0,8*20*15*14.3+ 0,85*30,5*16.105*19) =2079.78 (kN/m2) So sánh : max 1,2.Rtt Ta thấy : max = 672.219 < 1,2.Rtt = 2495.74 kN/m2 σ max + σ = 570.596(kN / m ) < Rtt = 2079.78(kN / m )  VËy mãng cọc chọn thoả mãn điều kiện ứng suất t¹i mòi cäc σ tb = Ta còng cã thĨ tham khảo công thức mà quy trình 79 (dùng cho ®Êt dÝnh): SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 254 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT R=1,2{R’[1+k1(b-2)]+k2 γ (h-3)} Trong ®ã: R’ :Cêng độ tiêu chuẩn (tra bảng ),đối với đất cát chặt ,bão hoà nớc R=3.5 daN/cm2 k1 k2 hệ số tra bảng ,đối với cát hạt trung k1= 0,1 m-1, k2=3 m-1 :Trọng lợng riêng đất từ đáy móng trở lên (kN/m3),theo tính toán = 16 kN/m3 b:Bề rộng móng (m),b= 14.3 m h:Chiều sâu chôn móng, h=19 m R R tính đơn vị daN/cm2 Ngoài điều kiện mực nớc mặt dâng cao ,toàn lớp đất trạng thái no nớc ta cần xét thêm tải trọng nớc công thức tÝnh R: => R=1,2{R’[1+k1(b-2)]+k2 γ (h-3)}+ γ n hn => R=1,2*{3.5 * [1+0.1*(14.3 -2)]+3*16*(19 -3)} = 930.966 kG/cm2 So s¸nh : σmax vµ 1,2.Rtt Ta thÊy : σmax = 672.219 < 1,2.Rtt = 1117.159 kN/m2 σ max + σ = 570.596(kN / m ) < Rtt = 930.966(kN / m ) VËy mãng cäc ®· chọn thoả mãn điều kiện ứng suất mũi tb = cọc 4.4.2.1.2.3 Kiểm toán điều kiện chuyển vị ngang đỉnh công trình: Uđ [Uđ] [Uđ] :Chuyển vị ngang đỉnh công trình [Uđ] =0,5 L = 0,5 60 = 3.873(cm) Uđ :Chuyển vị ngang ®Ønh mè( trơ) cÇu U®= u+ ω ht u :Chun vị ngang đáy bệ cọc :Chuyển vị góc quay đáy bệ cọc u= 0.0019941 m = 0.0000915 rad ht :Chiều cao tính từ đáy bệ đến ®Ønh trơ ht =11.5 m SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 255 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG GVHD: ThS NGÔ PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TIÊU CHUẨN THIẾT U®=0.0019941 + 0.0000915*11.5= 3046.35*10 -6 m = 0.305  cm  So s¸nh kÕt tính toán ta thấy điều kiện Uđ [Uđ] thoả mãn,vậy trụ cầu thiết kế thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang cho phép 4.4.2.2 Tính toán cọc chịu tác động theo phơng ngang cầu Theo phơng ngang cầu lẽ cần tính nh phơng dọc cầu, ta dùng cách tính gần để tính toán theo phơng ngang - Nội lực dọc trôc : N max = M + 0,5H * L M N ± n y J L N max n ∑ yi + n F * L i =1 M Trong ®ã: LM = m ( Nh tính toán ) yi: Khoảng cách từ tim bệ đến cọc n y i =1 i = 3*2*( 2.252 + 6.752 ) = 303.75 ymax = 6.75 m LN: Chiều dài chịu nén cọc lN = 19 m Chọn tổ hợp phụ ngang cầu1 ®Ĩ kiĨm to¸n : Ntc(kN) Htc(kN) Mtc(kN m) Ntt(kN) Htt(kN) Mtt(kN m) 59695.15 194.59 10899.01 65001.61 233.51 12416.41 N max = N = - 6500.161 1241.641 + 0,5 * 23.351 * + * 6.75 = 5712.60(kN) 0.248 19 12 303.75 + 12 * * 1.766 6500.161 1241.641 + 0,5 * 23.351 * − * 6.75 = 5120.99(kN) 0.248 19 12 303.75 + 12 * * 1.766 KiĨm tra ®iỊu kiƯn cêng ®é : Pcäc = Nmax + G - T < Ngh Pcäc = 571.260 + 553.641 - 440.479 = 6844.22 kN VËy Nmax + G < Ngh = 89686.64 Đạt SVTH: NGUYEN QUANG THOẽ LỚP: CẦU HẦM K48 Trang 256 THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾ CẦU 22TCN 272-05 - GVHD: ThS NGÔ TIÊU CHUẨN THIẾT KiĨm to¸n điều kiện chịu lực đất dới chân xung quanh cọc: Chuyển tải trọng từ đáy đài xuống đáy móng khối quy ớc +Tải trọng thẳng đứng: P1 =Pott= 65001.61 kN +Momen uèn : M =Mott+Hx.hm = 12416.41+ 233.51 *19 = 16853.1 kNm +Lùc ngang : Hx= 233.51 kN Ta thấy tổ hợp phụ ngang cầu không nguy hiểm tổ hợp phụ dọc cầu 1, mặt khác mô men kháng uốn theo phơng ngang lại lớn phơng dọc cầu, kiểm toán chắn đạt - Kiểm toán điều kiện chuyển vị ngang đỉnh công trình: + Tơng tự nh ta thấy, tổ hợp phụ ngang cầu không nguy hiểm tổ hợp phụ dọc cầu, mặt khác mômen kháng uốn theo phơng ngang cầu lớn kiểm toán chắn đạt SVTH: NGUYEN QUANG THOẽ LễP: CAU HAM K48 Trang 257 ... t¶i thân lớp phủ mặt cầu kết cấu nhÞp trun xng trơ: 65000 100000 65000 7415.13 7415.13 43244.67 43244.67 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu cđa kÕt cÊu nhÞp trun xng trơ: SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ LỚP:... Cao độ mặt đất tự nhiên Cao độ đỉnh bệ cọc Cao độ đáy bệ cọc Mực nước cao Mực nước thấp Mực nước trung bình hàng năm Mực nước thi công Tỷ trọng nước Tỷ trọng bê tông Cường độ chòu nén bê tông Modul... 6500 10000 6500 ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG PHẢN LỰC TẠI TRỤ T1 Giá trò hoạt tải tổng hợp bảng sau : Tải trọng Truck + Lane Tandem + Lane Giá trò 287.4 2616.5 Hoạt tải nhòp dẫn Xung kích LL IM Đơn vò kN kN 2789.3