01- BAI GIANG CO SO CONG TRINH CAU-PHAN MO TRU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II BỘ MÔN CẦU HẦM- CS2 o0o - BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU (15 tiết, chương 5,6,7,8,9) GVHD: Th.s Hồ Việt Long Thực hiện: Phạm Ngọc Bảy Thành phố Hồ Chí Minh – 7/2012 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [1] ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần: CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU FUNDAMENTAL OF BRIDGE ENGINEERING Mã số: Số tín học phần: 02 (2.1.4) Phân bổ số (tiết) học phần: - Lý thuyết: 24 tiết - Bài tập: - Bài tập lớn: - Thực hành thảo luận: - Thí nghiệm: - Tự học: 12 giờ 60 Chương trình đào tạo chuyên ngành: - Xây dựng Cầu-Hầm - Xây dựng Cầu-Đường - Xây dựng Cầu-Đường sắt - Xây dựng Đường - Xây dựng Đường sắt - Xây dựng Đường Hầm & Metro Phương pháp đánh giá học phần: Vấn đáp, trắc nghiệm khách quan, tự luận 4.1 Điểm đánh giá trình học tập: - Chuyên cần: 15% - Kiểm tra kỳ: 15% - Bài tập: 10% 4.2 Điểm kết thúc học phần: 60% Điều kiện học học phần: Môn học tiên quyết: - Các môn học sở ngành Nhiệm vụ sinh viên: - Nắm vững kiến thức công trình cầu; cấu tạo, tính tốn thiết kế KCN cầu thường dùng đường giao thông; - Tham dự đầy đủ học lý thuyết lớp để nắm kiến thức môn học; Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [2] ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN - Tự học: Chuẩn bị trước buổi học lớp Hệ thống, phân tích, tổng hợp kiến thức học, nghiên cứu sâu mở rộng kiến thức môn học từ nguồn thư viện Internet… Vận dụng kiến thức học vào giải tập; - Tham dự kiểm tra kỳ để tích lũy điểm thành phần; - Hồn thành tập để tích lũy điểm thành phần đảm bảo điều kiện dự thi kết thúc học phần; - Tích cực hồn thành phần thực hành tham gia thảo luận lớp Nội dung tóm tắt học phần: Mơn học sở cơng trình cầu học phần nhập mơn ngành cầu đồng thời đề cập đến hạng mục dùng chung cho cơng trình cầu sinh viên ngành xây dựng cầu đường Mơn học trình bày khái niệm cầu: giai đoạn thiết kế, điều kiện thiết kế, triết lý thiết kế cầu tiêu chuẩn thiết kế cầu hành Việt Nam Mơn học trình bày cấu tạo chung cầu như: Mặt cầu, độ dốc dọc ngang cầu, hệ thống thoát nước, khe co giãn, lan can, đường người đi, nối tiếp cầu đường Cấu tạo tính tốn dạng mố trụ cầu dầm đường giao thông Nắm vững sở tính tốn thiết kế, trình tự nội dung tính toán thiết kế dạng mố trụ cầu dầm theo tiêu chuẩn thiết kế hành: xác định hiệu ứng lực mặt cắt đặc trưng, tính tốn sức kháng tính duyệt theo điều kiện TTGH Giảng viên giảng dạy môn học: Các Giảng viên chính; Tiến sĩ; PGS; GS Tài liệu giảng dạy học tập, tài liệu tham khảo chính: 9.1 Tài liệu giảng dạy Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Thị Minh Nghĩa (Chủ biên): Tổng luận cầu [2] Nguyễn Thị Minh Nghĩa (Chủ biên): Mố trụ cầu [3] Bộ mơn Cầu hầm: Bài giảng Cơ sở cơng trình cầu [4] Barker R M, Pucket J A Design of highway bridges based on AASHTO LRFD bridge design specifications, 2007 [5] AASHTO (2005) AASHTO LRFD Bridge Design Specifications - SI Units, Third Edition, 2005 Interim Revisions, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington D.C [6] Wai-fah Chen, Lian Duan Bridge Engineering handbook [7] 22 TCN 272-05 Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường [8] 22 TCN 18-79 Quy trình thiết kế cầu cống theo TTGH [9] Bộ môn Cầu hầm : Hướng dẫn thiết kế mố trụ Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [3] ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN [ ] Các tài liệu khác 10 Nội dung đề cương chi tiết: 10.1 Nội dung chi tiết mơn học: Hình sơ đồ tư chương mơn học sở cơng trình cầu Các từ viết tắt: Tiết =t; Lý thuyết =LT; Bài tập = BT; Thảo luận=TL; Tự học = TH Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG (LT=2t; BT=0t; TL=0t; TH=5t) 1.1- Các loại công trình nhân tạo đường 1.2- Các phận kích thước cầu 1.3- Phân loại cầu theo phạm vi sử dụng theo sơ đồ tĩnh học 1.4- Lịch sử xu hướng phát triển xây dựng cầu Chương 2: CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU (LT=2t; BT=0t; TL=2t;TH=5t) 2.1- Các giai đoạn đầu tư xây dựng bước thiết kế 2.1- Triết lý thiết kế cầu 2.3- Các tiêu chuẩn thiết kế cầu hành Chương 3: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU (LT=3t; BT=0t; TL=2t;TH=10t) 3.1- Các điều kiện để thiết kế cầu 3.2- Phân chia nhịp cầu, chọn dạng bố trí kết cấu nhịp cầu, kết cấu mố trụ 3.3- Khối lượng cơng trình tổng mức đầu tư 3.4- Thiết kế thẩm mỹ cảnh quan 3.5- So sánh lựa chọn phương án Chương 4: MẶT CẦU VÀ ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI (LT=2t; BT=0t; TL=0t;TH=5t) 4.1- Cấu tạo mặt cầu ơtơ đường sắt 4.2- Phịng nước thoát nước cầu 4.3- Khe co dãn cầu Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [4] ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN 4.4- Mặt cầu liên tục nhiệt 4.5- Lề người lan can 4.6- Nối tiếp đường cầu Chương 5: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU DẦM (LT=2t; BT=0t; TL=0t;TH=5t) 5.1- Khái niệm chung 5.2- Phân loại mố trụ cầu 5.3- Nguyên tắc xác định kích thước mố trụ cầu Chương 6: CẤU TẠO MỐ TRỤ CẦU DẦM (LT=3t; BT=0t; TL=0t;TH=10t) 6.1- Cấu tạo mố cầu dầm 6.2- Cấu tạo trụ cầu dầm 6.3- Các dạng kết cấu mố trụ khác Chương 7: CƠ SỞ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU (LT=4t; BT=0t; TL=4t;TH=10t) 7.1- Khái niệm ứng xử tải trọng 7.2- Tải trọng tác động 7.3- Các mơ hình phân tích kết cấu cầu 7.4- Mơ hình tốn phẳng phương pháp tính tốn hệ số phân bố tải trọng 7.5- Các phương pháp phân tích kết cấu cầu Chương 8: TÍNH TỐN MỐ TRỤ CẦU DẦM (LT=4t; BT=6t; TL=4t;TH=10t) 8.1- Các loại tải trọng tác dụng lên mố cầu 8.2- Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ cầu đường ôtô 8.3- Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ cầu đường sắt 8.4- Tính tốn thiết kế mố trụ cầu đường sắt Chương IX GỐI CẦU (LT=2t; BT=0t; TL=0t;TH=0t) 9.1- Khái niệm chung 9.2- Cấu tạo gối cầu 9.3- Tính gối tiếp tuyến gối lăn 9.4- Tính gối cao su Bài tập: Mục đích yêu cầu: Các tập nhằm nâng cao cho sinh viên lực vận dụng lý thuyết học để giải số toán thiết kế cụ thể có tính tổng hợp, với mức độ công đoạn thiết kế thực tế, đồng thời rèn luyện kỹ tính tốn cho sinh viên u cầu cụ thể Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [5] ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN tập đề cập tài liệu "Hướng dẫn thiết kế lập phương án cầu thiết kế mố trụ cầu" Có thể u cầu tính tay làm máy tính Nội dung cácbài tập: + Tính tốn nội lực phận mố, trụ cầu dầm + Tính tốn sức kháng tính duyệt mặt cắt mố trụ cầu dầm theo trạng thái giới hạn cường độ trạng thái giới hạn sử dụng 10.2 Phân bổ thời gian: Số Tiết/giờ TT Nội dung Lý thuyết Bài tập Bài tập lớn Thí nghiệm Thảo luận Thực hành Tự học C1 Khái niệm cơng trình nhân tạo đường 2 C2 Các điều kiện để thiết kế cầu 2 C3 Thiết kế phương án cầu 10 C4 Mặt cầu đường người 5 C5 Khái niệm chung mố trụ cầu dầm 2٧ C6 Cấu tạo mố trụ cầu dầm 3٧ 10 C7 Cơ sở phân tích kết cấu cầu 4٧ C8 Tính toán mố trụ cầu dầm 4٧ C9 Gối cầu 2٧ Tổng 24 10 10 12 60 Ghi chú: ٧ thể chương chọn soạn giảng thi viên chức Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [6] BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU (TƯƠNG ỨNG VỚI TÍN CHỈ = 15 TIẾT LÝ THUYẾT) Bộ mơn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [7] MỤC LỤC BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU MỤC LỤC NỘI DUNG CHƯƠNG 5: 14 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MỐ TRỤ CẦU Error! Bookmark not defined 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG: .16 5.1.1 Đặc điểm chung: 16 5.1.2 Mố cầu: 16 5.1.3 Trụ cầu: 16 5.2 PHÂN LOẠI MỐ TRỤ CẦU: 17 5.2.1 Theo sơ đồ tĩnh học: 17 5.2.2 Theo độ cứng dọc cầu: .18 5.2.3 Theo vật liệu: .18 5.2.4 Theo phương pháp xây dựng: 18 5.2.5 Theo hình thức cấu tạo: .18 5.3 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA MỐ TRỤ CẦU: 18 5.3.1 Vị trí mố trụ: 18 5.3.2 Cao độ đỉnh móng: 19 5.3.3 Cao độ đỉnh xà mũ mố trụ: 19 5.3.3.1 Cao độ đỉnh xà mũ trụ: 19 5.3.3.2 Cao độ đỉnh xà mũ mố: 20 5.3.4 Kích thước xà mũ mố trụ mặt bằng: .20 CHƯƠNG 6: 23 CẤU TẠO MỐ TRỤ CẦU DẦM 23 6.1 CẤU TẠO MỐ CẦU DẦM: .23 6.1.1 Vai trò nhiệm vụ mố cầu: 23 6.1.1.1 Vai trò mố cầu: 23 6.1.1.2 Nhiệm vụ phận mố cầu: 23 6.1.2 Sự phát triển loại mố cầu dầm: .24 6.1.2.1 Mố chữ nhật - quan niệm ban đầu mố cầu: .24 6.1.2.2 Mố kê - dạng hợp lý mố chữ nhật: 25 6.1.2.3 Mố chữ U - khoét bỏ vật liệu lòng mố: .25 6.1.2.4 Mố có tường cánh ngang, tường cánh xiên - xoay tường cánh mố chữ U: 26 6.1.2.5 Mố chữ T, chữ thập - khoét bỏ vật liệu hai bên: 27 6.1.2.6 Mố rỗng vòm dọc, vòm ngang - khoét rỗng ruột mố: 28 6.1.2.7 Mố vùi - tường trước tường cánh có cấu tạo thích hợp chơn vào đất: .28 6.1.2.8 Các dạng mố cầu có sơ đồ chịu lực thay đổi: .30 6.1.3 Cấu tạo mố cầu dầm toàn khối đường ôtô: 31 6.1.3.1 Mố chữ U: 31 6.1.3.2 Mố vùi: 37 6.2 CẤU TẠO TRỤ CẦU DẦM: .39 6.2.1 Các phận trụ cầu: 39 6.2.1.1 Xà mũ trụ: 40 6.2.1.2 Thân trụ: .41 6.2.1.3 Móng trụ: 41 6.2.2 Các loại trụ cầu: 41 Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [8] MỤC LỤC BÀI GIẢNG CƠ SỞ CƠNG TRÌNH CẦU 6.2.2.1 Phân loại theo phương pháp thi công: 41 6.2.2.2 Phân loại theo hình thức cấu tạo: 45 6.3 CÁC DẠNG KẾT CẤU MỐ TRỤ KHÁC: 49 CHƯƠNG 7: Error! Bookmark not defined CƠ SỞ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU Error! Bookmark not defined 7.1 KHÁI NIỆM VỀ ỨNG XỬ TẢI TRỌNG: 52 7.1.1 Triết lý thiết kế 52 7.1.2 Khái niệm chung thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFD) 52 7.2 TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG: 53 7.2.1 Theo 22TCN18-79: 53 7.2.1.1 Các trạng thái giới hạn (TTGH): 53 7.2.1.2 Tải trọng: 53 7.2.1.3 Tổ hợp tải trọng: 56 7.2.2 Theo 22TCN272-05: 57 7.2.2.1 Các trạng thái giới hạn (TTGH): 57 7.2.2.2 Tải trọng tổ hợp tải trọng: 57 7.3 CÁC MÔ HÌNH PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU: .63 7.3.1 Nguyên tắc chung: .63 7.3.2 Phương pháp phân tích kết cấu theo mơ hình khơng gian: 63 7.3.3 Phương pháp phân tích kết cấu theo mơ hình phẳng: 64 7.4 MƠ HÌNH BÀI TỐN PHẲNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG: 65 7.4.1 Ngun tắc tính tốn: 65 7.4.2 Các nhóm phương pháp tính tốn hệ số phân bố tải trọng: 65 7.4.2.1 Nhóm 1: Phương pháp dầm + mạng dầm: 65 7.4.2.2 Nhóm 2: Phương pháp thành mỏng: 65 7.4.2.3 Nhóm 3: Phương pháp bản: 65 7.4.2.4 Nhóm 4: Phương pháp phần tử hữu hạn: .66 7.4.3 Phương pháp tính tốn hệ số phân bố tải trọng theo 22TCN272-05: 67 7.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU: 76 CHƯƠNG 8: Error! Bookmark not defined TÍNH TỐN MỐ TRỤ CẦU DẦM Error! Bookmark not defined 8.1 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ TRỤ CẦU: 79 8.1.1 Tải trọng thường xuyên: 79 8.1.2 Tải trọng tức thời: 79 8.1.3 Tính tốn số loại tải trọng: 79 8.1.3.1 Áp lực ngang đất (EH) áp lực đất hoạt tải (LS): 79 8.1.3.2 Lực ma sát âm (DD): 83 8.1.3.3 Hoạt tải xe ôtô (LL): 83 8.1.3.4 Lực hãm xe (BR): 84 8.1.3.5 Lực ma sát gối cầu (FR): 84 8.2 CÁC MẶT CẮT KIỂM TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ CẦU DẦM: 85 8.2.1 Các mặt cắt kiểm toán: 85 8.2.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ cầu dầm: 85 Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [9] ... dây neo truyền tải trọng vào trụ tháp từ truyền xuống móng nên trụ tháp phải đủ cứng để chịu lực tác dụng tải trọng Hình 6: Mố trụ cầu dây văng Bộ môn Cầu – Hầm CS2 (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html)... (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [2] ĐỀ CƯƠNG... (http://utc2.edu.vn/bomoncauham.html) Địa chỉ: P.08-Nhà E1, Khu Giảng đường, Trường ĐH GTVT Cơ sở II, 451 Lê Văn Việt, Q.9, Tp.HCM Email: sbte2@utc2.edu.vn, bmcauham2@gmail.com Trang [3] ĐỀ CƯƠNG