BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
PHẦN I
SỐ LIỆU CHUNG
Nhiệm vụ :
+Thiết kế trụ số: T2
+Thiết kế dựa theo tiêu chuẩn 22TCN-272-05
Các thông số cho như sau:
-Mặt cắt ngang KCN (định hình)
+Chiều dài nhịp:lnhịp=L1 = L2= L3 =L4 =L5 =33, 0 m, h=1. 8 m , tiết diện I.
+ Chiều dài nhịp tính toán:Ltt=34. 4m
+Khổ cầu:9,2+ 2x1.15
-Chiều cao các kết cấu bên trên
+Lớp phủ mặt cầu:
10 cm
+Bản:
20 cm
+Gối: * Gối cố định: 310 x460 x56 (mm)-Gối cao su bản thép
*Gối di động: 410 x460 x80 (mm)-Gối cao su bản thép
-Điều kiện nền móng gồm 3 lớp:
+ Lớp 1: Bùn sét dẻo chảy.
+ Lớp 2: Cát pha sét, trạng thái chặt vừa.
+ Lớp 3: Đá
Với điều kiện nền móng ở đây ta sử dụng móng cọc đường kính nhỏ với cao độ mũi cọc
đặt vào sâu trong lớp đá (lớp 3) là 0,5m.
-Hoạt tải :HL_93 + Người: 3 kN/m
Nguyễn Văn B
-1-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
- MNCN = 32, 0 m
- MNTN = 22, 0 m
- MNTT = 27, 0 m
Nguyễn Văn B
-2-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Mục Lục
I. Lựa chọn kích thước và kết cấu nhịp
II. Tính toán các tải trọng tác dụng lên kết cấu
Tĩnh tải
Hoạt tải
Lực hãm xe
Lực li tâm
Lực gió ngang cầu
Lực gió dọc cầu
Áp lực nước
Các loại lực khác
III. Tổ hợp tải trọng
IV. Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng , đáy móng, xà mũ theo các nội dung
Chọn và bố trí cốt thép
Kiểm toán sức kháng uốn
Kiểm toán sức kháng cắt
Kiểm toán nứt
V. Bản vẽ trụ cầu
Nguyễn Văn B
-3-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
I. Chọn cấu tạo kết cấu nhịp-Cấu tạo trụ:
I. 1 Chọn cấu tạo kết cấu nhịp:
Căn cứ số liệu về khổ cầu, chiều dài nhịp chọn kết cấu nhịp như sau :
Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ dạng chữ I đặt cách nhau 2, 30m. Toàn nhịp có 5 dầm
ngang bố trí theo cấu tạo, mặt cầu bằng bê tông cốt thép đúc tại chỗ dầy 20 cm, phía trên
là lớp phủ mặt cầu bằng bê tông át phan dày trung bình 10 cm. Cấu tạo lề người đi kiểu
đồng mức. Lan can, tay vịn bằng bê tông cồt thép.
Nguyễn Văn B
-4-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Cấu tạo dầm chủ: Mặt cắt giữa nhịp
S
be
s
Kích thước
g
f
e
d
Tấm bản
đúc sẵn
j
k
c
h
m
b
(mm)
a
300
b
250
c
900
d
120
e
130
f
100
g
180
j
650
k
850
m
200
n
650
a
n
Trọng lượng dầm chủ:
P5dc=5*(A*L)*gbt=5*0. 71975*35*24. 53=3089, 7 kN
I. 2 Chọn cấu tạo trụ:
Trụ thiết kế kiểu trụ thân hẹp cao 6. 8 m, móng trụ là móng nông. Kính thước của trụ,
kết cấu nhịp, cũng như bố trí tổng thể trình bày trên hình vẽ.
I. 2. 1. Xác định kích thước mũ trụ:
'
Bmin
''
b
b
=b3 +b2'+b2''+ 0 + 0 + 2*(15 20)+2*b1
2
2
Amin= (n-1)*a2 +a0+2*(15-20)+2*a1
Nguyễn Văn B
-5-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Trong đó :
Amin, Bmin : chiều rộng và chiều dài tối thiểu của mũ trụ ;
( n-1) : số khoảng cách giữa tim các dầm chủ ;
b’0, b’’0 : kích thước thớt gối theo phương dọc cầu ;
a0 : kích thước thớt gối theo phương ngang cầu
15 - 20 cm :khoảng cách nhỏ nhất từ mép thớt gối đến mép bệ kê gối;
b2, và b2, , : khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm của các dầm nhịp phải và bên trái
trụ phụ thuộc vào chiều dài nhịp;
b3 : khoảng cách giữa hai đầu dầm cạnh nhau ;
Với:
b3=5+0. 00001*ỏ*L= 5. 495cm
T0 : hiệu số giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ trung bình
L : Chiều dài nhịp dầm
b1, a1 khoảng cách nhỏ nhất từ mép bệ gối đến mép mũ trụ theo phương dọc cầu và
theo phương ngang cầu;
a2 : khoảng cách giữa tim các dầm kề nhau theo phương ngang cầu;
b2, =b2, , =30 cm
b’0=31 cm (gối cố định)
b1=25 cm (Vì L=35 m)
n=5 dầm
a2=240cm
a0=46 cm
a1=30cm (gối phẳng)
b’’0 = 41 cm(gối di động)
a0 = 46 cm
Do đó :
Bmin = 5. 495 +2*30+41/2+31/2+2*15+2*25= 181. 495 cm
=>chọn B=250 cm
Amin = 240*(5-1) + 46+2*15+2*30 = 1096 cm
=>chọn A=1140 cm
Nguyễn Văn B
-6-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
I. 2. 2. Lựa chọn kích thước thân trụ và bệ móng:
Căn cứ vào qui trình ta lựa chọn
kích thước thân trụ và bệ móng như hình vẽ :
II. Tải trọng tính toán
Tải trọng tác dụng lên trụ có nhiều loại, ta sẽ lần lượt tính cho từng loại tải trọng,
sau đó tổ hợp các nội lực để chọn tổ hợp nội đưa vào tính toán.
II. 1. Tĩnh tải:
1. 1. Trọng lượng KCN:
a. Trọng lượng bản thân dầm chủ:
Mặt cắt ngang dầm chủ thay đổi theo chiều dài dầm, để đơn giản ta có thể lấy mặt cắt
ngang giữa nhịp làm mặt cắt tính toán:
A=A1+A2+ A3+ A4+ A5+ A6
Trong đó:
Nguyễn Văn B
-7-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
A1=52000 mm2
A2=102000 mm2
A3=57750 mm2
A4=17800 mm2
A5=85000 mm2
A6=162500 mm2
Vậy A=637250 mm2
Trọng lượng dầm chủ:
P5dc=5*(A*L)*gbt=5*0. 63725*35*24. 53=2735, 55 kN
b. Trọng lượng lan can, gờ chắn:
Plc=10. 69 kN
Pgờ= 404. 3 kN
c. Trọng lượng dầm ngang
Chiều cao
1. 12
m
Chiều rộng
1. 8
m
Chiều dày 2 dầm ở gối
0. 4
m
Chiều dày 3 dầm ở giữa nhịp
0. 2
m
Vậy P5dn= 276. 87744 kN
1. 2. Trọng lượng lớp phủ và tiện ích:
Pbản mc=hb*Btc*L*gbt=0. 18*13*35*24. 53= 2009 kN
Plớp phủ= hlp*Bxc*L*glp=0. 07*12*35*21. 58= 634, 452 kN
1. 4. Trọng lượng bản thân trụ
Nguyễn Văn B
-8-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
-Đá kê gối:
Pđá kê =5*Vđá kêbênphải*gbt + 5*Vđá kêbêntrái*gbt
=5*(0. 76*0. 61*0. 2)*24. 53 + *(0. 76*0. 61*0. 2)*24. 53
=22. 74 kN
- Mũ trụ:
amt =
11, 4
m
bmt =
2. 5
m
hmt =
1. 2
M
Vmt =
11, 88
m3
Pmũ trụ =
291, 416
kN
att =
7
M
rt =
2
M
h=
6, 8
M
V=
89, 363
m3
Pthân trụ =
2192. 07
kN
-Thân trụ:
-Bệ móng:
am =
9
M
bm =
6
M
hm =
2
M
V=
108
m3
Pmóng =
2649, 24
kN
Vậy trọng lượng trụ tại đỉnh trụ : P= 2483. 48 kN
trọng lượng trụ tại chân trụ: P= 5132. 73 kN
Nguyễn Văn B
-9-
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
II. 2. Hoạt tải:
WL = 9. 3
KN/m
35
KN
145
KN
145
KN
110
KN
4.
3
m
35
KN
145
KN
145
KN
110
KN
4.
3
m
15. 0
m
4.
3
m
4.
3
m
1
.
6
5
1
2
2
7
3
4
m
Tính toán giá trị hoạt tải
Tải trọng
Xe tải
Nguyễn Văn B
Điểm
Tung độ
ĐAH
Tải
trọng
Phản lực
1
0. 75
35. 0
52. 5
2
0. 875
145. 0
253. 75
3
1
145. 0
290
4
0. 564
35. 0
39. 47
5
0. 439
145. 0
127. 29
6
0. 314
145. 0
91. 047
- 10 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Xe hai trục
7
0. 965
110
212. 33
3
1
110
220
34. 4
9. 3
639. 84
Tải trọng làn
WL
Tổng cộng
Ri
Hoạt tải trên nhịp dẫn
Do xe tải
854, 07
Do xe 2 trục
432, 33
LL=1286. 265 kN
Mô men theo phương dọc cầu: M= 270. 67 kN
Mô men theo phương ngang cầu :
II. 3. Tải trọng người đi bộ:
3. 1. Trường hợp người đi trên cả 2 lề trên cả 2 nhịp:
Nguyễn Văn B
- 11 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ:
q=
Bề rộng người đi bộ
Bnd= 1. 5 m
Phản lực gối do người đi bộ:
PLt=103, 2 kN
3 kN/m
PLp=103, 2 kN
3. 2. Trường hợp người đi trên cả 2 lề nhịp phải (trái):
Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ:
q=
Bề rộng người đi bộ
Bnd= 1. 5 m
Phản lực gối do người đi bộ:
PLt=0 kN
3 kN/m
PLp=103, 2 kN
3. 3. Trường hợp người đi trên 1 lề cả 2 nhịp (xếp lệch tâm):
Nguyễn Văn B
- 12 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ:
q=
Bề rộng người đi bộ
Bnd= 1. 5 m
Phản lực gối do người đi bộ:
PLt=51. 6 kN
3 kN/m
PLp=51. 6 kN
Mô men ngang cầu do tải trọng người xếp lệch tâm gây ra:
e= 5. 25 m
M=270, 9 kN/m
II. 4. Lực hãm xe
Lực hãm xe bằng 25% tổng trọng lượng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế của tất cả
các làn
Lực hãm xe nằm ngang và cách phía trên mặt đường một khoảng:
hBR=1. 8 m
BR=162. 5 kN
II. 5. Lực ly tâm
Lực ly tâm nằm cách mặt đường nằm ngang một khoảng:
hCE=1. 8 m
CE=4V2/3gR
Vì R=
CE=0
Nguyễn Văn B
- 13 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
II. 6. Tải trọng gió (WL, WS)
Kích thước kết cấu hứng gió
Bề rộng mặt cầu
W
13. 00
Chiều cao dầm và bề dày lớp phủ nhịp trái
hg
1. 838
Chiều cao dầm và bề dày lớp phủ nhịp phải
hg
1. 838
Chiều cao toàn bộ kết cấu trên nhịp trái
hs
2. 65
Chiều cao toàn bộ kết cấu trên nhịp phải
hs
2. 65
Chiều cao gối cầu và đá kê gối
hb
0. 250
Chiều cao xà mũ
hcb
1. 200
Chiều cao lan can
hlc
0. 600
K/c từ đáy dầm đến trọng tâm chắn gió của KCPT nhịp trái
hcgt
1. 025
K/c từ đáy dầm đến trọng tâm chắn gió của KCPT nhịp phải
hcgp
1. 025
Chiều cao thân trụ
hc
6, 8
Chiều cao bệ trụ
h
2. 000
Bề rộng xà mũ
bh
11. 4
Bề rộng thân trụ
bc
7
Chiều sâu dòng chảy
hSF
1. 000
Chiều dày lớp đất phủ trên bệ móng
hso
0. 5
Tốc độ gió thiết kế tính theo công thức:
V=VBxS
VB: tốc độ gió giật cơ bản
VB=38 m/s
S:hệ số điều chỉnh
S=1
V=38 m/s
6. 1. Tải trọng gió tác động lên công trình (WS)
6. 1. 1. Tải trọng gió ngang PD
Nguyễn Văn B
- 14 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
PD=0. 0006*V2*At*Cd>1. 8At (kN)
V:tốc độ gió thiết kế
Cd:hệ số cản
At:diện tích k/c hay cấu kiện phải tính gió ngang trạng thái ko co hoạt tải tác dụng
Tải trọng gió ngang tác dụng lên KCN
V=38 m/s
At=185, 5 m2
b
d
12
2,65
3,7 Tra bảng có Cd=1. 42
PD=228, 22 kN
1. 8At=333, 9 kN
Vậy
WS1=333. 9 kN
Đặt cách đáy móng 13, 328 m
Đặt cách đỉnh móng 11, 328 m
Tải trọng gió ngang tác dụng lên mũ trụ
V=38 m/s
At=3 m2
Cd=1
PD= 3. 08811 kN
1. 8At=5. 4 kN
Vậy
WS2=5. 4 kN
Đặt cách đáy móng 9, 4 m
Đặt cách đỉnh móng 7, 4 m
Tải trọng gió ngang tác dụng lên thân trụ
V=38 m/s
At=13, 6 m2
Cd=1
PD= 11, 78 kN
1. 8At=24, 48 kN
Nguyễn Văn B
- 15 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
Vậy
WS3=24, 48 kN
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Đặt cách đáy móng 5. 4 m
Đặt cách đỉnh móng 3. 4 m
6. 2. Tải trọng gió tác động lên xe cộ (WL)
Tải trọng gió ngang
Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ
Điểm đặt lực cách mặt đường
= 1. 5 kN/m
h
WL
= 1. 8 m
= 49. 5 kN
Cách đáy móng 13. 638 m
Cách đỉnh móng 11. 638 m
Tải trọng gió ngang dọc cầu
Tái trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ
Điểm đặt lực cách mặt đường
= 0. 75 kN/m
h
WL
= 1. 8 m
= 24. 75 kN
Cách đáy móng 13, 638 m
Cách đỉnh móng 11, 638 m
6. 3. Lực gió thẳng đứng V
PV=0. 00045V2AV
Trong đó:
V=VB*S
VB=38 m/s
S=1. 1(Tra bảng phụ thuộc vào độ cao từ trọng tâm thân trụ tới
MNTK)
AV=Btc*L=10*35=350 m2
Nguyễn Văn B
- 16 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
PV= 297, 48 kN
Độ lệch tâm e=Btc/4=3 m
Nguyễn Văn B
- 17 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
Bảng 1:
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Lực gió theo phương ngang cầu
Ngang đáy móng
TT
Ngang
Ngang đỉnh móng
Tay đòn
TT
Ngang
Tay đòn
9,
328
WS1
228. 22
11. 328
WS1
228. 22
WS2
5, 4
9, 4
WS2
5, 4
7, 4
WS3
49, 5
5. 4
WS3
49, 5
3. 4
Tổng
228, 22
Tổng
228, 22
WL
49, 5
WL
49. 5
13, 638
Dọc đáy móng
TT
Dọc
WS1
57. 055
WS2
1. 35
WS3
12. 375
Tổng
70. 78
WL
24, 75
11. 368
Dọc đỉnh móng
Tay đòn
TT
11. 328
WS1
9, 4
WS2
5. 4
WS3
Tổng
13, 638
WL
Dọc
57.
055
1. 35
12.
375
Tay đòn
9,
328
7, 4
3. 4
70. 78
24, 75
11. 368
II. 7. Lực do nước WA
Áp lực nước tĩnh
Tính tại mặt cắt đỉnh bệ
Chiều cao cột nước từ MNTN tính đến đỉnh móng
Nguyễn Văn B
- 18 -
h=1 m
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Áp lực nước tĩnh
9, 81 kN. m
Vị trí đặt lực tính tính từ mặt cắt đang xét
0. 333 m
Áp lực đẩy nổi
Chiều cao cột nước từ MNTN tính đến đỉnh móng
h=1 m
Thể tích thân trụ
Vthân trụ =
9, 585 m3
Thể tích móng
Vmóng
=
108
Tại đỉnh móng
WA1
=-
94, 02 kN
Tổng thể tích
V
=
117, 58
Tại đáy móng
WA2
=-
1153, 51N
Lực do dòng chảy
m3
m3
v=1. 5 m/s
Áp lực dòng chảy tác dụng theo phương dọc trụ
P=5. 14*10-4*C0*V2=5. 14*10-4*0. 7*1. 52=8. 10-4 MPa
Diện tích phần trụ chịu áp lực dòng chảy A=2. 1=2 m2
Tác dụng lên trụ tại đỉnh móng
Aan=2*2=4 m2
WS1=3200 N =3. 2 kN
Đặt cách đáy móng 2. 5 m
Tác dụng lên trụ tại đáy móng Aan=2*6=12 m2
WS1=9600 N =9. 6 kN
Đặt cách đáy móng 1. 5 m
III. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt
III. 1. Các tổ hợp và hệ số tổ hợp tại m/c đỉnh móng
Nguyễn Văn B
- 19 -
Cầu Anh - K46
BỘ MÔN CẦU HẦM
BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU
Dọc cầu
hệ
số
N
cấu kiện và thiết bị
phụ DC
DC
5367.
3
Lớp phủ và tiện ích
DW
634.
DW 453
tải trọng
hoạt tải xe LL+IM
Tải trọng ngời đi bộ
2 làn-2
nhịp
LL
1493.
91
PL
205. 2
lực đẩy nổi B
Ngang cầu
Qy
Z1
Mx
3. 2
2. 5
8
24.
75
11.
363
281.
23
Qy
Z2
My
-94. 02
Dọc cầu
áp lực dòng chảy P
Ngang cầu
WA
Dọc cầu
Gió trên hoạt tải WL
Ngang cầu
WL
11.
49. 5 363
562.
47
333.
9
11.
328
3782.
42
333.
9
11.
328
3782.
42
24.
48
3. 4
83.
232
24.
48
3. 4
83.
232
5. 4
7. 4
39. 96
5. 4
7. 4
39. 96
Gió ngang WS
Gió tác
KCPT
Gió tác
KCPD
động
Với V thiết
lên kế
Với
V=25m/s
động
WS
Với V thiết
lên kế
Với
V=25m/s
WS
Với V thiết
Gió tác động lên lan kế
can
Với
V=25m/s
Nguyễn Văn B
WS
- 20 -
Cầu Anh - K46
- Xem thêm -