Tài liệu Tính toán thiết kế tường cừ chắn đất sau bến ppt

THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ CHẮN ĐẤT SAU BẾN I Mục đích Thiết kế cừ chắn đất tách rời hoàn toàn với bến: áp lực đất của bãi phía sau hoàn toàn không truyền vào kết cấu bến. II Chọn kết cấu tường mặt cừ. Xét mặt cắt tại vò trí cừ có chiều cao tự do lớn nhất: - Cao độ mặt đất tự nhiên: -9.2m. - Cao độ mặt bãi: +2.3m. - Mực nước cao thiết kế:+1,3m - Mực nước thi công:+0,3m (lấy với tần suất P=50%) q=4T/m2 MNTT +1.3 +2.3 C B A O SƠ ĐỒ TƯỜNG BẾN I R A Cát san lấp þ=40  T/m Bùn sét þ=3.25  T/m Cát hạt trung þ=31.05  T/m O O O O -22.1 -9.2 Chiều cao tự do cây cư ø(tính từ mặt đất tự nhiên tại vò trí mặt cắt đang xét) Lo= +2.3 –(-9.2)=11.5 (m) Theo 22TCN 219-94: chọn kết cấu tường cừ 1 tầng neo (bảng 2 trang 7) III. Tác động của các loại tải trọng lên tường mặt: Do kết cấu tường chắn đất cho bãi hoàn toàn tách rời kết cấu bến nên tải trọng của kết cấu bến (đã tính ở phần trên) không tác động đến sự làm việc của cừ. Tải trọng tác động lên tường mặt chủ yếu là thành phần áp lực ngang chủ động và bò động của đất có xét ảnh hưởng tải trọng hàng hoá q. Xác đònh tải trọng hàng hoá q: Tải hàng hóa phân bố đều trên mặt bến q=4T/m 2 IV. Xc đònh áp lực đất chủ động, bò động tác dụng lên cừ tường mặt đất. 1 Xác đònh các hệ số áp lực đất chủ động và bò động. . Hệ số áp lực đất chủ động: λai = tg 2 (45 0 –i /2 ) . Hệ số áp lực đất bò động λbi =tg 2 (45 0 + i /2 ) Bảng xác đònh các hệ số áp lực đất. Lớp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 φ 40,0 0 3,25 0 31.05 0 λa 0,2174 0,893 0.319 λb 4,6 1,12 3.13 2 Biểu đồ áp lực đất: a) Áp lực đất chủ động: Tính toán theo công thức: c ac ph aa *)*(*    Xác đònh các tung độ áp lực đất chủ động: P A = q. λa 1 = 4 x 0,2174 = 0,87 (T/m) P O = P A + λa 1 .  1 .AO =0,87 + 0,2174 x1,8 x 1,0 =1,26 (T/m) P B = P O + λa 1 . ’ 1 .OB =1,26 + 0,2174 x 0,8 x 10,5 =3,1 (T/m) P ‘ B = P O + λa 2 . ’ 1 .OB =1,26 + 0,893 x 0,8 x 10,5 = 8,76 (T/m) P C = P ‘ B + λa 2 . ’ 2 .BC =8,76 + 0,893 x 0,47 x 12,9 =14,17 (T/m) P ‘ C = P ‘ B + λa 3 . ’ 2 .BC =8,76 + 0,319 x 0,47 x 12,9 =10,69 (T/m) Từ phạm vi C trở xuống: P a z = P ‘ C + λa 3 . ’ 3 .Z = 10,69 + 0,319 x 0,91x Z P a z =10,69 + 0.29 Z (Ứng với trục toạ độ Cz) BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT CHỦ ĐỘNG 0.87T/m 1.26T/m 8.76T/m 3.1T/m 14.17T/m 10.69T/m 10.69 + 0.29z b) Áp lực đất bò động. Tính toán theo công thức: c pc h pp *)*(*    * Xác đònh các tung độ áp lực đất bò động: P B = 0 P C = λb 2 . ’ 2 x BC = 1,12 x 0,47 x 12,9 = 6,79 (T/m) P ‘ C =λb 3 . ’ 2 x BC =3,13 x 0,47 x 12,9 = 18,98 (T/m) Từ phạm vi điểm C trở xuống P b z = P ‘ C + λb 3 . ’ 3 Z = 18,98 + 3,13 x 0,91 x Z = 18,98 + 2,85 Z A O B C 6.79 T/m 18,98 T/m 18.98 + 2.85z BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT BỊ ĐỘNG * Tổng biểu đồ áp lực đất: A O B C I TỔNG BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT R A 0.87T/m 1.26T/m 3.1T/m 8.76T/m 7.38T/m 8.29T/m 8.29 + 2.56Z V.Xác đònh chiều sâu chôn cừ bằng phương pháp đồ giải: 1. Bố trí thanh treo trên tường mặt: Thanh neo phải được gắn ở vò trí cao hơn mực nước thi công Chọn bố trí thanh neo cao hơn mực nước thi công 0,5m Vò trí thanh neo :+0,8 m 2 Phương pháp đồ giải: a) Chia nhỏ thành phần áp lực đất lên tường mặt như hình vẽ: b) Xác đònh các thành lực tập trung Pi: BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ CÁC LỰC TẬP TRUNG TT ĐÁY NHỎ ĐÁY LỚN ĐƯỜNG CAO LỰC TẬP TRUNG 1 0.87 1.26 1 1.065 2 1.26 1.7 2.5 3.7 3 1.7 2.05 2 3.75 4 2.05 2.4 2 4.45 5 2.4 2.75 2 5.15 6 2.75 3.1 2 5.85 7 8.55 8.76 2 17.31 8 8.33 8.55 2 16.88 9 8.12 8.33 2 16.45 10 7.9 8.12 2 16.02 11 7.7 7.9 2 15.6 12 7.38 7.7 2.9 21.866 13 8.29 13.41 2 21.7 14 13.41 18.53 2 31.94 15 18.53 23.65 2 42.18 16 23.65 28.77 2 52.42 17 28.77 33.89 2 62.66 Các vò trí điểm đặt thành phần lực Pi thể hiện trên hình vẽ. A O B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 R A I' 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 I F J ĐA GIÁC DÂY CÁC LỰC TẬP TRUNG TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ÁP LỰC ĐỨC BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT 1 0 23 4 5 8 9 10 11 17 16 15 14 13 0 7 12 12 6 ĐA GIÁC LỰC 3 .Xác đònh chiều sâu chôn cừ: t=t 0 + t. Bằng phương pháp đồ giải ta xác đònh được : t 0 = 20,76 (m) Ep = 92,9 (T) P O = 34,74(T/m) R A = 29,25(T/m)  = 20  t = Po Ep 2 = 74,34.2 9,92 =1,34 (m) Vậy độ sâu chôn cừ: t=t 0 + t = 20,76 + 1,34 = 22,1 (m). Chiều dài toàn bộ của cừ tường mặt: L = Lo + t = 11,5 + 22,1 = 33,6 (m) VI. Chọn và tính toán cừ: 1. Chọn cừ: Chọn cừ Larssen 6 có momen kháng uốn tiết diện:[w] =3700 (cm 3 ) với các thông số kỹ thuật: Chiều cao : h = 440 mm Chiều rộng: b = 420 mm Chiều dày bụng : d=22 mm Chiều dàythành: t=14 mm Momen quán tính tiết diện: J = 92452 cm 4 Diện tích tiết diện: F= 420 cm 2 2. Tính nội lực momen uốn: M N1MAX = y 1MAX x  = 7,89 x 20 = 157,8 (T/m) M N2MAX = y 2MAX x  = 7,73 x 20 = 154,6 (T/m) Giá trò momen uốn ở nhòp trong 1 cấu kiện tường mặt: M tt = (Mmax.m c +  Mk)(b +  ) (Điều 220.15-22TCN 207-92) Mmax =  x ymax = 157,8 (Tm/m)  : khoảng cách cực trong đa giác lực ymax: tung độ lớn nhất ở nhòp của đa giác dây .  M: gia số momen uốn trong tường mặt do lực tựa tàu và lực va tàu khi cập bến, tính cho mặt cắt ở cao trình có tung độ lớn nhất của đa giác dây.  M= 0 b: kích thước cấu kiện tường theo hướng mép bến. b= b cừ =420 mm = 0,42m m c : hệ số xét tới sự phân bố lại áp lực đất lên tường cừ, phụ thuộc vào tỷ số : c  /l c  = 0,42 m : chiều cao mặt cắt tính đổi.(theo điều 20.9,22TCN207_92) l: nhòp quy ước của tường mặt l= h + 0,667 t o h: chiều cao từ điểm gắn thanh neo đến đáy bến. h= 10 m t o = 20,76 m => c  /l = 76,20667,010 42,0 x = 0,018 m Tra bảng 22,22TCN.207 cho đất đắp là đất cát. m c =0,75.  : khoảng hở thiết kế giữa các cấu kiện BTCT.  = 0 (đối với cừ thép). => M tt = 157,8 x 0,75 x 0,42 = 49,7 (T/m) Tiết diện cừ chọn phải thỏa điều kiện: M tt  m.Ko  .w (theo <4.53> trang 102. Công Trình Bến Cảng-NXBGTVT) W= .  Kom M tt M tt :momen tính toán. m= 0,8 : hệ số làm việc. Ko=1,0 : hệ số đồng nhất của vật liệu làm cừ.  : ứng suất cho phép của vật liệu làm cừ.  = 2500 KG/cm 2 ( Theo 7.14 22TCN 207.92 thép dùng cho cừ thép là loại BCT3  c 4 .) W: momen kháng uốn của tiết diện cừ. W = .  Kom M tt = 02485,0 2500.0,1.8,0 7,49  =>W=2485 cm 3 < [W]=3700 cm 3 Vậy cừ chọn là hợp lý. 3. Kiểm tra theo điều kiện quay của tường quanh điểm gắn thanh neo ( Điều 20.13 22TCN 207.92) n c .n.m đ .Mq  n k m .Mg n c = 1 : lực số tổng hợp tải trọng. n= 1,25 : hệ số vượt tải. m đ = 1,5 : hệ số điều kiện làm việc ( Bảng 16 22TCN 207.92) m= 1,15 ( Điều 13.19 22TCN 207.92) kn: hệ số đảm bảo, kn = 1,15 đối công trình cấp III => 1,25 x 1,5 Mq  Mg. Mq = 104,1 x 16,45 + 22,2 x 5 = 1823,5 Tm Mg = 1,065x x 0,97 + 0,65x 0,25 +197,9 x 29,17=5773,9Tm => VT= 1,25 x 1,5 Mq = 1,25x1,5x1823,5=3419,1 Tm. VP= Mg = 5773,9 Tm. Vậy VT< VP => Điều kiện ổn đònh thoả. VII. Tính toán các bộ phận neo: Chiều dài thanh neo đïc xác đònh như sau: Cát san lấp þ=40  T/m Bùn sét þ=3.25  T/m Cát hạt trung þ=31.05  T/m Lmin=31.82 Vậy chiều dài thanh neo là : Ln=31,82m 1) Thanh neo: a) Trò số thành phần nội lực trong thanh neo : ( Điều 20.18 22TCN 207.92) R ’ a = m b .m a .R a .l a . m b =1 : hệ số điều kiện làm việc. m a : hệ số xét sự phân bố lại áp lực lên tường mặt. m a =1,5 đối với thanh neo không căng trước. R a = 44,25 T/m : phản lực thanh neo xác đònh theo đồ giải. l a = 1,68 m : bước thanh neo dọc tuyến bến. => R ’ a = 1 x 1,5 x 29,25 x 1,68 = 73,71 (T). b) Đường kính thanh neo : Đường kính dây neo tính toán theo công thức: theo PL4-trang 142 22TCN207-92 cy R a R a mn c n n k a d  **cos , **** *13.1 với 0  m y yn R y R  thép BCT 2 /23003 cmKg t C   05.1m  tra giáo trình Kết Cấu Thép –Trần Thò Thôn  2 /219 cmkg y R  m a =0,95 là hệ số phụ điều kiện làm việc (tra bảng 12 22TCN207-92) k n =hệ số đảm bảo .xét đến cấp công trình lấy theo trang 46 22TCN 207-92 Công trình cấp III k n =1.15 -n c – hệ số tổ hợp tải trọng lấy bằng 1.0 -n hệ số vượt tải n=1,25 9.0 c  hệ số điều kiện làm việc theo TCVN 44-70 Vậy đường kính dây neo là: 1*9.0*2190 73710*95.0*25.1*1*15.1 *13.1 **cos , **** *13.1  cy R a R a mn c n n k a d  =8,07cm Vậy chọn thép có đường kính d a =80 mm 2.Tính toán bản neo: Giả sử: chiều sâu đỉnh bản neo : t 1 =2,0 m. Chiều sâu đáy bản neo : t 2 =4,0 m. Ra Ea Eb 12.42T/m 21.62T/m 2.33T/m 2.76T/m q=4T/m Điều kiện ổn đònh của bản neo đơn: n c .n.m đ . R a  n k m ( Ep-Ea) . ( Điều 20.24 22TCN 207.92) [...]... ) Ra 0,5 x(3  0,2)29,25 = = 23,4 T/m hb 2 nội lực tính toán được trong dầm gờ: ql 2 23,4 x12 = =11,7 Tm Md= 2 2 ql 23,4 x1 Qd= = =11,7 T 2 2 qd M qb Q Q M Q c )Tính toán dầm mũ: Dầm mũ BTCT tiết diện chữ nhật 40x60 cm đổ tại chỗ Dầm mũ tính toán như 1 côngxôn chòu áp lực ngang của đất dầm mũ cừ lk: chiều dài côngxôn tính toán p lực chủ động của đất lên côngxôn lk = Ea 1 2 Với lk=lo+ a Ea = 1 1  a1... ExI : Độ cứng của cấu kiện cừ thép + E=2.1x107 T/m2 + I=92452cm4 Sơ đồ tính toán độ võng cho cừ : BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT A O I BIỂU ĐỒ MOMENT UỐN RA B 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 Biểu đồ M độ võng fi(m)  P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 C I' 11 12 J 13 14 15 16 17 F yi 0 Độ võng cừ lớn nhất fmax=0.084m Với tính toán trên cừ đảm bảo làm việc độc lập với bến theo đề xuất ... Gi: trọng lượng bản thân từng nguyên tố đất 4 Gi =Fi1  1 +  n 1 Fin’  n ’ Fi1: diện tích phần đất trên MNTT thuộc lớp đất 1 của dãi phân tố i Fin’: diện tích phần đất nằm dưới MNTT của đất phân tố i  1n ,  n ' : dung trọng tự nhiên và đẩy nổi của các lớp đất Kết quả tính toán thể hiện trong bảng Bảng tính các giá trò Gi i 1 2 3 4 n q b γ F γxF+qxb q b γ F γxF+qxb q b γ F γxF+qxb γ F γxF 1 1' 2'... theo cấu tạo VIII Kiểm tra ổn đònh tường cừ: 1)Ổn đònh trượt phẳng: Sơ đồ tính thể hiện trên hình vẽ: 1 31.82 q=4T/m2 MNTT W4 G4 W3 10.2 10.5 G2 W1 G3  G1 12.9 5.20  Eb  Trượt phẳng của cừ có neo xét đến cả khối đất giữ cừ và bản neo Điều kiện ổn đònh là: 3 Wi  Ea  Hw  m (Eb+ W4) (1) i 1 m = 1,2 : hệ số điều kiện làm việc Hw = 0 : áp lực do sóng Ea : áp lự đất chủ động tác dụng lên bản neo... 7.93 14.27 0.8 26.04 42.5 0.8 10.976 8.78 Bảng tính các giá trò Wi 23.05 1 31.05 29.48 189.52 107.23 i φ α G W 2 3.25 43.38 245.9 232.48 3 40 25 95.29 44.5 4 40 65 23.05 -6.15 3 Ta có  Wi = 384,2(T) i 1  VT(1) = 384.2 + 6,12 = 390,3 (T)  VP(1) = 1,2.(339,02 + 6,15) =414,2(T)  VT  VP Vậy ổn đònh trượt phẳng thoả IX TÍNH ĐỘ VÕNG CỦA CỪ: Độ võng của tường cừ ở mặt cắt i được xác đònh theo công thức:... III) Ra = 29,25 T/m : phản lực neo Ea,Eb tổng áp lực đất chủ động và bò động tính từ phạm vi đáy bản đến mặt bãi Eb-Ea = 52,04-8,23=43,81 (T) Ta có : 1 x 1,25 x 1,5 x 29,25 = 54,84 < 1,5 x 43.81 = 57,14 1,15 Vậy điều kiện kiểm tra ổn đònh bản neo thoã mãn Bố trí vò trí gắn thanh neo cách đáy bản neo : 0,5hb=0,5 x 2,1 =1.05(m) 3 .Thiết kế bản neo kết cấu BTCT có gờ: Chiều dày bản : d= 0,3 m Chiều cao... 12,9 9.20 Eb : áp lực đất bò động giữ ở chân cừ Eb = 6,79 x12,9 9,2 +(18,98+45,2) =339,02T 2 2 W: với i=1.2.3 : lực gây trượt trong từng nguyên tố I có chiều rộng bò nằm trong lăng thể trượt chủ động của đất Gi Wi = tg ( i i ) Với  i =450 - i 2 W4 : lực giữ do lăng thể bò động của bản neo W4 = tg (  4  4 ) Với  4 = 450 + G4 4 2 Gi: trọng lượng bản thân từng nguyên tố đất 4 Gi =Fi1  1 + ... Theo 20.15 22TCN 207.92, các nội lực M và Q trong bản neo bằng BTCT có gờ được xác đònh như sau: a) Trong bản: Xác đònh như trên 2 gối có 2 đầu công xôn chòu tải đều tên 1m2 ( l b   ) Ra l b xh b qb=  = 0,2 m khe hở giữa hai bản neo Ra = 19,94 T qb2 = (3  0,2) x 29,25 =15,6 T/m2 3x2 Các giá trò nội lực tính được trên bản( Cắt ra 1m chiều dài) ql 2 15,6 x0,3 2  Mb = = =2,8 Tm 2 2 ql 15,6 x1,8  . THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ CHẮN ĐẤT SAU BẾN I Mục đích Thiết kế cừ chắn đất tách rời hoàn toàn với bến: áp lực đất của bãi phía sau hoàn toàn không truyền vào kết. các loại tải trọng lên tường mặt: Do kết cấu tường chắn đất cho bãi hoàn toàn tách rời kết cấu bến nên tải trọng của kết cấu bến (đã tính ở phần trên) không