Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦUTHIẾT KẾ TRỤ CẦU
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 ĐỨNG TRỤ 1500 1500 7000 4500 1250 1500 1250 2@4000 1000 2000 5000 1000 1000 8000 1500 2750 2500 3000 2500 3750 1000 7000 8000 1250 1500 1000 MẶT BÊN TRỤ 3@450 1250 1250 1250 Hình Các kích thước chung trụ SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 216 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 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 SVTH: NGUYỄN QUANG THOÏ K48 EL1 GL EL2 EL3 MNCN MNTN MNTB MNTC gn gc f'c Ec fy Es 10.50 16.00 2.50 3.00 7.00 8.00 D n L Trang 217 T1 6.00 -2.50 -2.00 -4.50 5.500 0.4 0.800 1.500 10.000 24.50 30.00 29440 420.00 200000 10.50 16.00 2.50 3.00 10.00 8.00 1.50 12 40.00 Đơn vò m m m m m m m m kN/m3 kN/m3 MPa MPa MPa MPa m m m m m m m m m LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ: 3.1 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu cđa kÕt cÊu nhÞp trun xng trơ: 00 0 00 00 7 4 4 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu kết cấu nhịp truyền xng trơ: N1 = 43244.67 kN 3.2 TÜnh t¶i thành phần trụ Công thức chung để xác định tĩnh tải cho thành phần trụ : Pi = Vi i Trong ®ã: Pi : träng lỵng cđa cÊu kiƯn Vi : thĨ tích cấu kiện i : trọng lượng riêng cấu kiện STT Hạng mục Thể tích (m3) T/Lượng kN BƯ trơ 10290 Th©n trơ 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 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 218 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Tổng hợp tĩnh tải mặt cắt: STT H¹ng mơc BƯ trơ Thân trụ Xà mũ Đá kê gối Khối neo Đỉnh móng KN Đáy móng kN 10290 Tổng cộng 5824.875 0.00 23.43 18.50 5824.875 0.00 23.43 18.50 5866.805 16156.805 3.2 Hoaït tải xe : Được tính toán cách xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực gối Đường ảnh hưởng phản lực gối trụ T1 : PL = 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 Hoạt tải nhòp dẫn Xung kích Giá trò 287.4 2616.5 LL IM Đơn vò kN kN 2789.3 143.4 kN kN 3.3 Hoạt tải người bộ: Tải trọng tiêu chuẩn người qnd = 0.3 T/m2 Bề rộng đường người Bnd = 2.0 m Phản lực gối tải trọng người PLt = 452.05kN PLp = 452.05kN SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 219 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 3.4 Lực hãm xe (BR) Lực hãm xe nằm ngang cách phía mặt đường là: hBR = 1.8 m BR = 162.5 kN 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/s V2 CE = gR R = Ô (m) C=0m CE = kN Trong đó: P : TảI trọng trục xe V : 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 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 220 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 S : Hệ số điều chỉnh 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) 14.550 At (m2) 122.50 PD (kN) 220.50 Mx (kNm) 3208.28 PD25 (kN) 220.50 Mx25 (kNm) 3208.28 * Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu phần dưới: - Theo phương dọc cầu : Diện tích phần thân trụ chòu tải trọng gióù doïc: 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 : KÕt cÊu KCPD ez (m) 8.125 At (m2) 14.25 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 PD (kN) 25.65 Mx (kNm) 208.41 Trang 221 14.3 m2 PD25 (kN) 25.65 Mx25 (kNm) 208.41 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 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 * (kN) SVTH: NGUYEÃN QUANG THỌ K48 Trang 222 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Trong đó: : diện tích (-) đường ảnh hưởng phản lực gối N= -474.9 (kN) Qx = 0.0 (kN) My = 0.0 (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 *105 * 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 (kN) 15558.4 (kN) 101907.6 (kN•m) 3.8 Lực đẩy : Được tính theo công thức : Cao độ mực nước Hmax (m) 1.50 Hmin (m) 0.00 B = gw.Vo Độ sâu (m) Thân 4.75 Bệ 2.50 Thân Bệ SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 3.25 2.50 Diện tích Thể tích (m2) (m3) 25.07 119.08 168.00 420.00 Toång 25.07 81.47 168.00 420.00 Tổng Trang 223 Lực đẩy (KN) 1190.76 4200.00 5390.76 814.73 4200.00 5014.73 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 Diện tíùch (m2) Qx (kN) My (kN•m) Hmax (m) 1.50 Thân 12.00 11.05 58.03 Hmin (m) 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 (kN) Mx (kN•m) Hmax (m) 1.50 Thân 33.63 22.13 116.17 Hmin (m) 0.00 Thân 21.02 13.83 62.23 Ta có bảng tổng hợp tải trọng đỉnh bệ móng, đáy bệ móng Kết tổng hợp bảng sau : SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 224 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 TỔ HP TẢI TRỌNG TẠI MẶT CẮT ĐÁY BỆ BẢNG TẢI TRỌNG XÉT TỚI MẶT CẮT ĐÁY BỆ (A-A) Dọc cầu g Hệ số Tải trọng Ngang cầu N Qx My Qy Mx (KN) (KN) (KN•m) (KN) (KN•m) Cấu kiện + thiết bị phụ DC DC -58448 - - - - Bê tông bịt đáy DC -4872 - - - - Lớp phủ + tiện ích DW DW -2901.0 - - - - Tải trọng đất chất thêm ES ES -1715.2 - - - - Hoạt tải xe LL LL -3011.0 - - - - Lực hãm xe dọc cầu BR BR - 162.5 2616.3 - - Lực đẩy B B 5390.8 - - - - - 11.1 58.0 - - - - - 22.1 116.2 - - - - - - - - 220.5 3208.3 - - - 220.5 3208.3 - - - 25.7 208.4 - - - 25.7 208.4 Dọc cầu Áp lực dòng chảy P Ngang cầu P Gió ngang Gió tác động lên KCPT Gió tác động lên KCPD Với V thiết kế Với V=25 m/s W S Với V thiết kế Với V=25 m/s W S Gió dọc Gió tác động lên KCPT W S - - - - - Gió tác động lên KCPD W S - 71.9 584.1 - - Gió thẳng đứng W S -474.9 - - - - - 6.0 96.6 - - - - - 105.0 1690.5 Gió hoạt tải WL Dọc cầu Ngang cầu W L Lực ma sát FR FR - 2312.8 24978.1 - - Lực nhiệt độ biến đổi TU TU - - - - - Lực co ngót,từ biến (SH, CR) SH,CR - - - - - Lực gradient nhiệt TG TG - - - - - Lực động đất EQ EQ - - - - - Lực va tàu CV CV - - - 15558.4 101907.6 Lực lún SE SE - - - - - Lực dự ứng lực PT PT - - - - - SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 225 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 4.2.4 Kiểm tra cấu kiện chòu cắt Tổ hợp dùng để kiểm tra Cườngđộ I Mx = 23960 kN m N = 68764 kN Sức kháng cắt cấu kiện Vr = Vn Trong đó: : Hệ số sức kháng, f = 0.9 dv : Chiều cao chòu cắt hữu hiệu, dv = 2320.0 mm b = 2.0 q = 450 a = 900 Vu : Lực cắt tính toán Vu = -72604.8 kN 0.1 f'c bv dv = 62640 s : Cự ly cốt thép ngang, s = 600 mm Diện tích cốt đai chòu cắt cự ly s, chọn f16, Av = 1588.8 mm2 Vc : Sức kháng ứng suất kéo bê tông, Vc = 48984 Vs : Sức kháng cắt cốt thép chòu cắt, Vs = 39320.3 (kN) (kN) 0.25 f'c bv dv = 156600 (kN) Vn = min(Vc + Vs ; 0.25 f'c bv dv) Vn = 88304.3 Vr = 79473.87 (kN) (kN) Kieåm tra khả chòu cắt Vr > Vu Đạt 4.2.5 Kiểm toán độ lệch tâm đáy móng: SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 238 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT Tổ hợp P(kN) TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Hy(kN) Mx (kNm) Hx(kN) My (kNm) Cường độ 72604.828 284.375 5037.703 0.000 0.000 Cường độ 65683.412 0.000 0.000 4985.487 70283.601 Cường độ 71022.790 483.375 8562.988 884.106 14373.777 Sử dụng 56795.146 426.500 7555.448 1596.319 24414.292 + Hệ số độ lệch tâm cho phép e = 0.375 Độ lệch tâm theo phương ngang cầu cho phép : Ex =4.500 (3/8A,A=12m) Độ lệch tâm theo phương dọc cầu : Ey = 3.375 (3/8B,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 => ĐạT ey < e.Ey => ĐạT 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 4.2.6 Kiểm toán ứng suất đáy móng theo phương dọc cầu Cường độ cho phép đất [ R]= SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 1.000 Mpa Trang 239 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT Tổ hợp TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 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 (3/4A,A=12m) 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 TOÅ 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 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 240 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 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 +) 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 Tên gọi đại lượng Kí hiệu Thép chế tạo cọc Giá trò Đơn vò AII Đường kính cọc thiết kế D 1,5 m Đường kính cốt thép d 28 mm Số thép thiết kế nthanh 28 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.767 m2 Diện tích phần cốt thép As 0.017 m2 Hệ số uốn dọc j 0.75 Cường độ chòu nén bê tông fc' 30000 kN/m2 Cường độ chòu kéo thép fy 420000 kN/m2 Sức chòu tải cọc theo vật liệu Qvl 39148.9 (kN) 5.2 Tính toán sức chòu tải cọc theo đất - Bảng số liệu đòa chất khảo sát khu vực thi công cọc móng mố SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 241 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 STT N Loại ñaát H(m) e B φ g C R' T/m KG/cm (độ) KG/cm2 1.7 0.14 22 1.8 1.7 0.12 25 2.5 2.1 0.06 28 2.5 2.1 0.09 30 3.3 10 0.7 0.2 Sét pha cát 4.1 15 0.5 0.2 Sét cát xám dẻo 2.27 25 0.6 0.2 Cát hạt vừa 6.78 35 0.65 0.3 Cát pha sét có vỏ sò 2.1 Sét cát xám vàng nửa 30 0.55 0.3 2.2 0.11 31 2.3 Lớp cứng 4.77 Vô 35 0.5 0.3 2.3 0.12 24 3.2 Lớp Cát pha lẫn sỏi sạn hạn - 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 : Lớp Lớp Lớp Lớp Loại đất Sét pha cát Sét cát xám dẻo Cát hạt vừa Cát pha sét có vỏ sò Sét cát xám vàng nửa cứng D Su qs Qs Li m As m2 φ qs m (kN/m2) (kN/m2) (kN) N 62.48 0.55 a 34.364 226.596 0.65 1.5 1.4 6.56 10 1.5 8.46 39.85 15 130.40 0.55 71.72 2857.798 0.65 1.5 8.5 40.04 25 200.24 0.5 100.12 4008.304 0.45 1.5 16.64 78.37 35 269.48 0.5 134.74 2913.99 0.45 1.5 10.5 22.6 25 154.0 0.6 122.4 3800.50 0.45 SVTH: NGUYEÃN QUANG THỌ K48 Trang 242 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT Cát pha lẫn sỏi sạn 1.5 Sức kháng thành cọc 9.0 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 40.7 15 130.6 0.7 123.7 Qthan 3845.68 0.45 8560.668 KN +) Sức kháng mũi cọc : Loại đất D (m) Ap ((m2) N qp (KN/m2) Qp (kN) φ qp Caùt pha lẫn sỏi sạn 1.5 1.767 35 2240 3956.4 0,45 Sức kháng mũi cọc Qmũi 1780.38 -> 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 móng N = P 93363 1,3 11.73 Qcoc 10341.048 Trong : +): Hệ số xét đến loại móng độ lớn mô men với móng cọc, ta lấy = 1,3 +) Qcoc : Sức chòu tải tính toán cọc : Qcoc = 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 K48 Trang 243 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 1250 4000 10500 4000 1250 16000 1250 4500 4500 4500 1250 5.4 TÝnh toán móng cọc Các giả thiết tính cọc bệ cao đối xứng: - Cọc liên kết ngàm cứng đài ngàm trượt đất lại độ sâu LN - Đài cọc coi cứng tuyệt đối - Mỗi tiết diện cọc coi đối xứng so với trục qua trọng tâm - Mỗi tiết diện coi phẳng sau chịu uốn Nguyên lý tính toán: - Với giả thiết trên, bệ cọc tính theo phương pháp chuyển vị, cọc có chuyển vị theo phương x, phương y góc quay P v H M Sơ đồ thực u Sơ đồ tính toán 5.4.1.Tính móng theo phương dọc cầu SVTH: NGUYEN QUANG THỌ K48 Trang 244 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 5.4.1.1 X¸c 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 phương dọc cầu tổ hợp tải trọng phụ dọc cầu I với giá trị : Ntc(kN) Htc(kN) Mtc(kNm) Ntt(kN) Htt(kN) Mtt(kNm) 61631.75 2536.58 28188.36 67170.59 2843.10 31587.18 ChiỊu s©u tèi thiĨu phải đặt móng đất để toàn lực ngang truyền hết cho đất : hmin = tg(45o-/2) 2H a Trong : : góc nội ma sát lớp đất từ đáy bệ trở lên , ®Êt sÐt pha c¸t =22o H = 2536.58 kN a : kích thước bệ theo phương ngang cầu, a =16 m : trọng lượng riêng lớp đất từ đáy bệ trở lên, đất sét dẻo cứng =18 kN/m3 Vậy ta tính hmin = 2.83 m Trong chiều sâu bệ cọc đất 0.5m < 2.2m => Tính toán móng theo sơ đồ móng cọc đài cao .d 3,14*1.52 - Diện tÝch: F= = = 1.766 m2 4 p.d 3,14*1.5 - Mô men quán tính: J= = = 0.248 m4 64 64 p.d 3,14*1.53 - Mô đun chèng uèn: W= = = 0,331 m3 32 32 - Độ cứng cọc chịu nén chịu uốn: E.F = 31.51061.766 = 55.629106 kN E.J = 31.5 106 0.248 = 7.824 106 kN.m2 - Hệ số hình dạng tiÕt diƯn ngang cđa cäc èng: 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 chÞu n cđa cäc LM: + XÐt 2**d = 2* *1.5 = 18 m Trong ®ã : SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 245 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 : hƯ sè lÊy = d : ®êng kÝnh cäc + ThÊy r»ng L1 = 19 2.d = 18 +Suy chiều dài chịu uốn xác định LM = L + *d L0 : đoạn dài tự từ đáy bệ đến mặt đất L0 = m + Suy LM = + = m - Chiều dài chịu nén cọc: LN =L = 19 m Néi dung tÝnh to¸n: - Xác định phản lực đơn vị n F 1.766 rvv =E n 12 * E * = 1.11553 *E 19 L Nn n ruu=12.E n rww= E Jn 0.248 12 *12 * E * = 0.04906*E LMn n Fn J x n + 4.E n L Nn L Mn 1.766 0.248 * (2 * 4.52 * 4) + 12 * * E * = 16.38429*E 19 n J 0.248 ruw= -6.E 2n 6 *12 * E * = -0.22078*E LMn =12 * E * Víi E = 31.5106 kN/m2 +Xác định chuyển vị đơn vị : u, v , - Từ phương trình tắc: rvv.v + rvu.u + rvw.w = P0 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 phương trình tắc lúc có dạng : rvv.v = P0 = 67170.59 (kN) SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 246 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 ruu.u + ruw.w = HX0 = 2843.10 (kN) rwu.u + rww.w = MY0 = 31587.18 (kN.m) Giải hệ phương trình ta có : 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 thø n: NN E FN v cos u sin x N cos LN QTn Q Dn 12 E J N E J N v sin u cos x N sin LM L2M M Tn E J N E J N v sin u cos x N sin LM LM M Dn E J N E J N v sin u cos x sin N L2M 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 sau: Hàng cọc Xi (m) N (kN) QT=QD(kN) MT (kN.m) -4.5 4391.267 236.925 837.375 0.0 5597.549 236.925 837.375 4.5 6803.831 236.925 837.375 MD (kN.m) -996.537 -996.537 -996.537 5.4.1.2 KiĨm to¸n móng cọc đài cao theo phương 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 cọc theo vật liÖu Pcäc = Nmax + G - T +T : Lực ma sát xung quanh thân cọc : T = mf U (ftci li ) Trong ®ã mf =0.7 hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc điều kiện hạ cọc loại tải trọng SVTH: NGUYEN QUANG THỌ K48 Trang 247 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 U : Chu vi tiÕt diƯn cäc ftci : Lùc ma s¸t 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 lượng 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 => Pcọc = 6916.993 < P0 = 8968.664 (kN) ( Đạt yêu cầu ) 5.4.1.2.2 Kiểm toán điều kiện chịu lực đất chân xung quanh cọc: Coi toàn : cọc đất cọc cộng với đài cọc móng khối Xác định kích thước cđa mãng khèi tb tb: Gãc ma s¸t trung bình lớp đất i hi 17 o * 11o * 35o * tb 230 658 hi 23o 5,75 o A=a+ 2l.tg = 1.5*3+1.5 + 2*19*tg(5,75) = 18.8 m B =b + 2l.tg = 1,5*2+ 2*19*tg(5,57) = 14.3m Chun t¶i träng từ đáy đài xuống đáy móng khối quy ước +Tải trọng thẳng đứng: P1 = Pott= 67170.59 kN +Momen uốn : M = Mott+Hx.hm = 31587.18 +2843.10*19 = 85606.08 kNm +Lùc ngang : Hx = 284.310 kN P = P1 +Pn+ Wmk Wmk : Träng lỵng cđa mãng khèi không tính đài tính cọc đất Pn : Trọng lượng gây nên cột nước phía tầng sÐt Wmk= ® v + c Vc c ,Vc :Trọng lượng riêng cọc thể tích đ : Trọng lượng riêng trung bình lớp đất lấy gần đúng: 16 * 18 * 15 * ® = 16.105(kN / m ) 658 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 SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 248 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 P = 67170.59 + 83270.46 +11*1*18.8*14.3 = 153398.29 kN 14.3 * 18.8 842.365 m2 C«ng thøc kiÓm tra: max 1,2.Rtt tb Rtt Wy= øng suất đất đáy móng khối quy ước: max P My F Wy 153398.29 85606.08 14.3 * 18.8 842.365 max 672.219( kN / m ) 468.97(kN / m ) Cường độ tính toán chịu nén đất nằm đáy móng khối quy ước : Vì đất đáy móng khối quy ước đất rời (cát hạt trung) cần kiểm tra theo công thức Bêrêzanxepv cho móng hình chữ nhật: Rtt =mCN ( k1 ACN b k BCN h) Trong ®ã : : Trọng lượng thể tích đất , =15 (kN/m3); : Träng lỵng thĨ tích đất nằm cao đáy móng, =16.105 (kN/m3) ; k1: HƯ sè ®ång nhÊt lÊy b»ng 0,8 k2: HƯ sè ®ång nhÊt lÊy b»ng 0,85 h : Chiều sâu chôn móng , h=19 m b : Chiều rộng móng (cạnh ngắn), b =14.3 m mCN :Hệ số điều kiện làm việc, phụ thuộc chiều rộng móng tra theo biểu đồ 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), ACN=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 thÊy : max = 672.219 < 1,2.Rtt = 2495.74 kN/m2 max 570.596(kN / m ) Rtt 2079.78(kN / m ) Vậy móng cọc chọn thoả mãn điều kiƯn vỊ øng st t¹i mòi cäc tb SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 249 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 Ta tham khảo công thức mà quy trình 79 (dùng cho đất dính): R=1,2{R[1+k1(b-2)]+k2 (h-3)} Trong đó: R :Cường độ tiêu chuẩn (tra bảng ),đối với đất cát chặt ,bão hoà nước 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 lượng 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 nước mặt dâng cao ,toàn lớp đất trạng thái no nước ta cần xét thêm tải trọng níc c«ng thøc tÝnh R: => R=1,2{R’[1+k1(b-2)]+k2 (h-3)}+ n hn => R=1,2*{3.5 * [1+0.1*(14.3 -2)]+3*16*(19 -3)} = 930.966 kG/cm2 So sánh : max 1,2.Rtt Ta thÊy : max = 672.219 < 1,2.Rtt = 1117.159 kN/m2 max 570.596( kN / m ) Rtt 930.966( kN / m ) Vậy móng cọc chọn thoả mãn điều kiƯn vỊ øng st t¹i mòi cäc tb 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 đỉnh mố( trụ) cầu Uđ= u+ ht u :Chuyển vị ngang đáy bƯ cäc u= 0.0019941 m :Chun vÞ gãc quay đáy bệ cọc 0.0000915 rad ht :Chiều cao tính từ đáy bệ đến đỉnh trụ ht =11.5 m U®=0.0019941 + 0.0000915*11.5= 3046.35*10-6 m = 0.305 cm So sánh kết 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 phương ngang cầu Theo phương ngang cầu lẽ cần tính phương dọc cầu, ta dùng cách tính gần để tính toán theo phương ngang SVTH: NGUYỄN QUANG THỌ K48 Trang 250 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 - Néi lùc däc trôc : N max Trong ®ã: N M 0,5H * L M n y J L N max n yi n F * L i 1 M LM = m ( Như tính toán ) yi: Khoảng cách từ tim bệ đến cọc n y i = 3*2*( 2.252 + 6.752 ) = 303.75 i 1 ymax = 6.75 m LN: ChiÒu dài chịu nén cọc lN = 19 m Chọn tổ hợp phụ ngang cầu1 để kiểm toán : 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 Vậy Nmax + G < Ngh = 89686.64 Đạt - Kiểm toán điều kiện chịu lực đất chân xung quanh cọc: Chuyển tải trọng từ đáy đài xuống đáy móng khối quy ước +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 phương ngang lại lớn phương dọc cầu, kiểm toán chắn đạt - Kiểm toán điều kiện chuyển vị ngang đỉnh công trình: SVTH: NGUYEN QUANG THOẽ K48 Trang 251 LỚP: CẦU HẦM THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT GVHD: ThS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05 + T¬ng tù nh ta thấy, tổ hợp phụ ngang cầu không nguy hiểm tổ hợp phụ dọc cầu, mặt khác mômen kháng uốn theo phương ngang cầu lớn kiểm toán chắn đạt SVTH: NGUYEN QUANG THOẽ K48 Trang 252 LỚP: CẦU HẦM ... DỤNG LÊN TRỤ: 3.1 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu kÕt cÊu nhÞp trun xng trơ: 00 0 00 00 7 4 4 Tĩnh tải thân lớp phủ mặt cầu kết cấu nhịp truyền xuống trụ: N1 = 43244.67 kN 3.2 Tĩnh tải thành phần... 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 Hoạt tải nhòp dẫn Xung kích Giá trò 287.4 2616.5 LL IM Đơn vò kN kN 2789.3