Mố trụ cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (236.84 KB, 28 trang )
3590
500
2400
1250
800
800
1000
1500
200
2000
2000
2000
500
3000
b.Tính tốn khối lượng mố cầu.
2000
1000
2500
1000
2500
-
2900
-
750
-
10000
1500
-
5. Xác định kích thước và tính tốn khối lượng mố, trụ cầu.
a.Xác định kích thước mố cầu.
Chọn mố chử U cải tiến làm mố cầu.
Ta thấy diện tích đắp ở hai đầu cầu tương đối bằng nhau nên chọn kích thước hai mố
giống nhau.
Kích thước mố được chọn như sau:
Chọn gối cầu bằng cao su tấm thép bản có: hg = (5÷12) cm, chọn hg = 10 cm.
Chiều cao đá tảng: hđt ≥ 15 cm, chọn hđt = 20 cm.
=> Chiều cao h = hđt + hg = 10 + 20 = 30 cm.
=> Chiều cao tường đỉnh : htđ =ts+ hd + hđt + hg = 20 + 190 + 20 + 10 = 240 cm.
Chiều dài dầm chủ L = 38 m nên chọn b0 = 1,0 m.
Bm = (30 ÷ 50) + b0 + (10 ÷ 15) = (30 ÷ 50) + 100 + (10 ÷ 15) = 140 ÷ 165 (cm), chọn
Bm = 150 (cm).
=> Bbm = Bm + b1 + b2
Với ▪ b1 ≥ 0,5 (m), chọn b1 = 0,5 (m)
▪ b2 ≥ (1,5 ÷ 2)b1 = (0,75 ÷ 1,0) m, chọn b2 = 1,0 (m).
=> Bbm = 150 + 50 + 100 = 300 (cm).
Chọn hbm = 1,5 m.
Chọn ađt = 80 cm.
S -là khoảng cách giữa hai dầm chủ, S=200 (cm)
Nd: số dầm chủ
=> Am=(Nd-1)S+2Sk =4×2,0+2×1,0=10m
=> Abm = Am + 2 × 0,5 = 10 + 1 = 11 (m).
11000
500
-
Tính tốn thể tích mố:
• Thể tích các bộ phận mố bằng: Vi = Fi x li x n (m3)
• Trọng lượng các bộ phận bằng: Gi = Vi x 2,5 x 9,81 (KN)
- Trong đó: Fi , li , n : lần lượt là diện tích tiết diện ngang, chiều dài hay chiều dày, số
lượng của các bộ phận mố cầu.
Kết quả tính tốn được lập thành bảng như sau:
Diện
Số
li
Thể tích Trọng lượng
tích
lượng
Bộ phận
m2
m
cái
m3
(kN)
Tường đỉnh
1.2
10
1
12.00
294.30
Đá tảng
0.64
0.2
5
0.64
15.70
Tường trước
3.75
10
1
37.50
919.69
Bệ mố
4.5
11
1
49.50
1213.99
Tường cánh
11.89 0,5
2
11.89
291.60
Bản giảm tải + khối kê
1.32
3
3
11.88
291.36
Tổng cộng
123.41
3026.63
-
Gbtm
Trọng lượng toàn bộ bêtơng của mố cầu là:
=3026.63 (kN).
Dự tính trọng lượng cốt thép trong mố là 0,09 (T/m3), vậy trọng lượng thép trong mố là:
Gtm
= Vm × 0,09×9,81 = 123.41×0.09×9.81
= 108.959 (kN).
- Vậy trọng lượng toàn bộ của mố là:
G Am Gbtm Gtm
= + = 3026.63 +108.959 = 3135.589(kN).
c.Tính tốn khối lượng trụ cầu.
- Trụ T1, T2, T3, T4, T5 có chiều cao khác nhau, cịn các kích thước khác thì như nhau.
• Trụ T1 có H=3,8m
• Trụ T2 có H=7.2m
• Trụ T3,T4 có H=6,0m
1800
200
800
900 600
1500
1400
2500
5000
H
1600
1000
1500
500
6000
3600
0
R8
0
3400
d. Tính tốn khối lượng trụ cầu.
- Trọng lượng của trụ cầu (phần bêtông) bao gồm: trọng lượng mũ trụ, trọng lượng thân
trụ, trọng lượng bệ trụ, trọng lượng đá tảng, đá kê gối.
Tính tốn trọng lượng của trụ T1 H=3,8m
- Trọng lượng mũ trụ:
GTm1 = (0,5 × ( 0, 6 + 1,5 ) × 2,5 × 2 + 5 ×1,5) ×1,8 × 2, 5 × 9,81 = 562,849
-
Trọng lượng thân trụ:
(kN).
GTt 1 = 3,8 × ( 3, 4 ×1, 6 + 3,14 × 0,82 ) × 2,5 × 9,81 = 694, 265
(kN).
G = 3, 6 ×1,5 × 6 × 2,5 × 9,81 = 794, 61
-
Trọng lượng bệ trụ:
b
T1
(kN)
GTdt1 = 0,8 × 0,8 × 0, 2 × 5 × 2,5 × 9,81 = 15, 696
Trọng lượng đá tảng:
(kN).
3
Dự tính trọng lượng cốt thép trong trụ là 0,09 (T/m ), do đó trọng lượng cốt thép trong trụ
GTth1 = ( 562,849 + 694, 265 + 794, 61 + 15, 696 ) ×
là:
0, 09
= 74, 427
2,5
(kN).
Do đó trọng lượng của trụ cầu T1 là :
GT 1 = GTm1 + GTt 1 + GTb1 + GTdt1 + GTth1
= 562,849 + 694, 265 + 794, 61 + 15, 696 + 74, 427 = 2141,847 ( kN )
Tính tốn trọng lượng của trụ T2: H=7,2m
-
Trọng lượng mũ trụ:
GTm2 = (0,5 × ( 0, 6 + 1,5 ) × 2,5 × 2 + 5 ×1,5) ×1,8 × 2,5 × 9,81 = 562,849
(kN).
t
T2
G
-
Trọng lượng thân trụ:
Trọng lượng bệ trụ:
= 7, 2 × ( 3, 4 ×1, 6 + 3,14 × 0,8 ) × 2,5 × 9,81 = 1315, 45
2
GTb 2 = 3, 6 ×1,5 × 6 × 2,5 × 9,81 = 794, 61
(kN).
(kN)
G = 0,8 × 0,8 × 0, 2 × 5 × 2,5 × 9,81 = 15, 696
-
dt
T2
Trọng lượng đá tảng:
(kN).
3
Dự tính trọng lượng cốt thép trong trụ là 0,09 (T/m ), do đó trọng lượng cốt thép
GTth2 = ( 562,849 + 1315, 45 + 794, 61 + 15, 696 ) ×
0, 09
= 96, 79
2,5
trong trụ là:
Do đó trọng lượng của trụ cầu T2 là :
(kN).
GT 2 = GTm2 + GTt 2 + GTb 2 + GTdt2 + GTth2
= 562,849 + 1315, 45 + 794, 61 + 15, 696 + 96, 79 = 2785, 395 ( kN )
Tính tốn trọng lượng của trụ T3, H=6m
-
Trọng lượng mũ trụ:
GTm2 = (0,5 × ( 0, 6 + 1,5 ) × 2,5 × 2 + 5 ×1,5) ×1,8 × 2,5 × 9,81 = 562,849
(kN).
-
Trọng lượng thân trụ:
b
T2
G
-
Trọng lượng bệ trụ:
GTt 2 = 6 × ( 3, 4 ×1, 6 + 3,14 × 0,82 ) × 2,5 × 9,81 = 1096, 208
(kN).
= 3, 6 ×1,5 × 6 × 2,5 × 9,81 = 794, 61
(kN)
G = 0,8 × 0,8 × 0, 2 × 5 × 2,5 × 9,81 = 15, 696
-
dt
T2
Trọng lượng đá tảng:
(kN).
3
Dự tính trọng lượng cốt thép trong trụ là 0,09 (T/m ), do đó trọng lượng cốt thép
GTth2 = ( 562,849 + 1096, 208 + 794, 61 + 15, 696 ) ×
trong trụ là:
Do đó trọng lượng của trụ cầu T3 là :
0, 09
= 88,897
2,5
(kN).
GT 3 = GTm3 + GTt 3 + GTb 3 + GTdt3 + GTth3
= 562,849 + 1096, 208 + 794, 61 + 15, 696 + 88,897 = 2558, 26 ( kN )
5.Xác định số lượng cọc trong bệ móng của mố trụ cầu.
-
Số lượng cọc được xác định theo công thc sau:
Trong ú:
ã n s lng cc.
ã
ì Pi cd 1
n=
Ptkcoc
- hệ số kinh nghiệm có xét đến tải trọng ngang và mômen
1,6). Đối với mố chử U cải tiến (mố nặng) và trụ đài thấp ta lấy
•
∑P
β
β
= (1,4 ÷
= 1,5.
cd 1
i
- tổng tải trọng lớn nhất tại mặt cắt tại đáy mố trụ cầu.
Ptkcoc
•
= min(Pvl ;Pđn)
• Pvl – sức chịu tải của cọc theo vật liệu.
• Pdn – sức chịu tải của cọc theo đất nền.
5.1.Tính tốn áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
∑ Pi cd 1
Xác định
- tổng tải trọng lớn nhất tại mặt cắt tại đáy mố trụ cầu.
∑P
1
cd 1
Pmcdô(tru)
+ Pkcn
+ PLLcd+1PL
cd 1
i
Ta có:
Trong đó:
•
•
•
=
.
1
Pmcdơ(tru)
:Khối lượng mố tính tốn ở cường độ 1
cd 1
Pkcn
:Khối lượng KCN tính tốn ở cường độ 1
cd 1
LL + PL
P
:Khối lượng hoạt tải xe và tải trọng người đi tính tốn ở cường độ 1
5.1.1.Xét mố cầu:
Mố A và B có kích thước bằng nhau và đối xứng
♦ Xét mố A:
cd 1
Pmo
= GAm × γ DC = 3135,589 ×1, 25 = 3919, 486 ( kN )
cd 1
Pkcn
η × (γ DC × DC + γ DW × DW ) × ω
=
Trong đó :
η
η
•
:hệ số điều chỉnh tải trọng ( =1).
•
γ DW
:hệ số tải trọng tĩnh của lớp áo đường (
γ DC
γ DW
•
:hệ số tải trọng tĩnh của bộ phận kết cấu (
• DC :tải trọng tĩnh của bộ phận kết cấu.
• DW:tải trọng tĩnh của lớp áo đường.
• ω : diện tích đường ảnh hưởng Rg tại Mố A.
=1,5).
γ DC
=1,25)
1met
DC = ( DC dc + DCdng
+ Dtamdan + DC bmc + DC lc )
= 94,858 + 7,025 + 11,35 + 50,304 + 5, 881 = 169, 418
DW = DW pmc = 23,463
(KN).
(kN).
DW
DC
1,00
d.a.h.Rg (MA)
ω=18.7m2
37.4m
-
Nhịp L = 38 (m), chọn a = 0,3 (m) với a là khoảng cách đầu dầm đến tim gối.
Ltt = 38 – 2 × 0,3 = 37, 4
(m).
1
ω = × (1× 37, 4) = 18,7 m 2
2
( )
cd 1
Pkcn
= 1× ( 1, 25 × 169, 418 + 1,5 × 23, 463 ) × 18, 7 = 4618, 283 ( KN )
→
-
Tính
PLLcd+1PL
PLLcd+1PL
:
γ LL
γ PL
=
.n.m.η.[(1+IM). ΣPiyi + 9,3.ω]+ η. .2.T.PL. ω
Trong đó:
η
η
η = η D .η R .η I
•
- hệ số điều chỉnh tải trọng.
≥ 0,95. Chọn = 1.
• n – số làn xe. Bề rộng phần xe chạy = 7 (m)
⇒n=
7
= 2,0
3,5
•
(làn). Chọn n=2 (làn)
• m – hệ số làn xe, với n = 2 => m = 0,85.
γ LL , γ PL
γ LL = γ PL = 1,75
•
- hệ số tải trọng. Với trạng thái cường độ 1 thì
.
• IM: lực xung kích =25%
• ω- diện tích đường ảnh hưởng tương ứng với tải trọng phân bố tác dụng.
• T – bề rộng phần người đi, T = 1,0 (m).
• PL – tải trọng đồn người, PL = 3,0 kN/m2.
∑Py
i
•
- tải trọng do xe tải gây ra trong trường hợp bất lợi nhất
Sơ đồ tính như sau:
4.3m
145
35
110
4.3m
145
110
1.2m
PL=3,0kN/m2
0,77
0,885
0,968
LL=9.3 kN/m
1,00
-
i
d.a.h.Rg (MA)
ω=18.7m2
37.4m
∑Py
i
∑ PY ; ∑ PY
i i
i
= max (
3truc
i i
2 truc
)
∑ PY = 145 ( 1 + 0,885) + 35 × 0, 77 = 300, 275 ( kN )
i i
3truc
∑ PY = 110(1 + 0, 968) = 216, 48 ( kN )
i i
2 truc
∑Py
i i
Vậy
= max ( ∑ PY
i i ; ∑ PY
i i ) = 300, 275 ( kN )
3truc
2truc
PLLcd+1PL = γ LL . n.m.η.[( 1 + IM ) .∑ Pi yi + 9,3.ω ] + η.γ PL .2.T .PL.ω
= 1,75 × 2 × 1× 1× [1, 25 × 300,275 + 9,3 × 18,7] + 1× 1,75 × 2 ×1,0 × 3,0 × 18,7
= 2118,838 ( kN )
-
Tổng áp lực lên mố A là :
⇒ ∑ Pi max = 3919, 486 + 4618, 283 + 2118,838 = 10656, 607 ( kN )
MA
5.1.2.Đối với trụ cầu.
♦ Xét Trụ T1 :
Ptrucd 1 DC GT 1
- Ta cú:
=
ì
Trong ú:
ã
ã
P
->
GT 2
:Khi lng tr,
DC
=1,25
GT 1 = 2141,847 ( kN )
= 1,25 × 2141,847 = 2677,309 ( kN )
- Tính
Sơ đồ tính:
cd 1
Pkcn
:
ω=18.7m2
-
:hệ số tải trọng tĩnh tải của kết cấu và bộ phận liên kết,
37.4m
1,00
cd 1
tru
γ DC
cd 1
Pkcn
η × (γ DC × DC + γ DW × DW )
Ta có:
=
×ω
Với:
37.4m
ω=18.7m2
DW
DC
d.a.h.Rg (T1)
•
•
•
•
•
η =1
ω : Diện tích đường ảnh hưởng của phản lực gối tại trụ.
γDC =1,25
γDW =1,5
1met
DC = ( DC dc + DCdng
+ Dtamdan + DC bmc + DC lc )
= 94,858 + 7,025 + 11,35 + 50,304 + 5, 881 = 169, 418
•
•
DW = DW pmc = 23, 463
(KN).
(kN).
1
2
• ω= (1×37,4+1×37,4)= 37,4
->
-
cd 1
Pkcn
= 1× ( 1, 25 × 169, 418 + 1,5 × 23,463 ) × 37, 4 = 9236,566 ( KN )
PLLcd+1PL
Tính:
.
Trường hợp 1: hoạt tải do người + xe tải + TTL
- Công thức xác định:
PLLcd+1PL = η .γ LL .n.m.[( 1 + IM ) .∑ Pi yi + 9,3.ω ] + η .γ PL .2.T .PL.ω
Trong đó:
η = η D .η R .η I
η
η
•
- hệ số điều chỉnh tải trọng.
≥ 0,95. Chọn = 1.
• n – số làn xe n=2 làn.
• m – hệ số làn xe, với n =2 => m = 1.
γ LL γ PL
γ LL γ PL
•
, - hệ số tải trọng. Với trạng thái cường độ 1 thì
=
= 1,75.
• IM – hệ số xung kích, Với trạng thái cường độ 1 thì IM = 25%.
• ω- diện tích đường ảnh hưởng tương ứng với tải trọng phân bố tác dụng.
• T – bề rộng phần người đi, T = 1,0 (m).
• PL – tải trọng đoàn người, PL = 3,0 kN/m2.
∑ PiYi
•
: tải trọng do xe tải gây ra trong trường hợp bất lợi nhất.
Sơ đồ tính như sau:
4.3m
35
110
4.3m
145
145
110
1.2m
37.4m
•
LL=9.3 kN/m
d.a.h.Rg (T1)
0,885
0,968
ω=18.7m2
1,00
0,885
PL=3,0kN/m2
ω=18.7m2
37.4m
Trường hợp xe tải 3 trục:
PLLcd+1PL ( 3T ) = 1× 1,75 × 2 × 1× [1, 25 × [145 ( 1 + 0,885 ) + 35 × 0,885]
+9,3 × 37, 4] + 1×1,75 × 2 × 1,0 × 3,0 × 37, 4 = 2941,383 ( KN ) .
•
Trường hợp xe tải 2 trục:
PLLcd+1PL ( 2T ) = 1× 1,75 × 2 ×1× [ 1, 25 ×110 × (1 + 0,968) + 9,3 × 37, 4 ]
+1× 1,75 × 2 × 1,0 × 3,0 × 37,4 = 2557,17 ( KN )
-
-
-
-
Trường hợp 2 :hoạt tải do người +90%(2 xe tải + TTL)
Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ
một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản lực gối
phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách
bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế,
khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục
3.6.1.3.1 22TCN25,332-05)
Công thức xác định:
PLLcd+1PL
γ LL
η
η γ PL
(2 xe) =0,9. .n.m . [(1+IM).ΣPiyi + 9,3. ω]+ . .2.T.PL. ω
Sơ đồ tính như sau:
110
35
145
4.3m 4.3m
15m
35
145
145
4.3m 4.3m
145
110
1.2m
ω=18.7m2
37.4m
37.4m
LL=9.3 kN/m
0,254
0,369
0,484
0,885
0,968
1,00
0,885
PL=3,0kN/m2
d.a.h.Rg (T1)
ω=18.7m2
( 145.( 1 + 0,885 + 0, 484 + 0,369 ) + 35.(0,885 + 0, 254) )
⇒ PLLcd+1PL = 0,9.1,75.2.1.1.
+9,3 × 37, 4
+1.1,75.2.1,0.3,0.37, 4
= 2864, 489 ( KN ) .
PLLcd+1PL
PLLcd+1PL
PLLcd+1PL
PLLcd+1PL
Vậy:
= max [
(3T);
(2T);
(2 xe)]
= max(2941,383; 2557,17 ;2864, 489 ) = 2941, 383 ( kN ) .
⇒
∑P
max
i
TruT 1
= 2677,309 + 9236,566 + 2941, 383 = 14855, 258 ( kN ) .
♦ Tương tự ta tính Trụ T2 :
cd 1
tru
P
-
Ta cú:
Trong ú:
ã
ã
=
DC
DC
GT 1
ì
GT 2
:h s ti trọng tĩnh tải của kết cấu và bộ phận liên kết,
:Khối lượng Trụ,
GT 2 = 2785,395 ( kN )
⇒ Ptrucd 1 = 1,25 × 2785,395 = 3481,744 ( kN )
⇒
∑P
i
TruT 2
max
= 3481, 744 + 9236,566 + 2941, 383 = 15659, 693 ( kN ) .
♦ Tương tự ta tính Trụ T3
Ptrucd 1 γ DC GT 3
- Ta có:
=
×
Trong đó:
γ DC
=1,25
•
•
γ DC
GT 3
:hệ số tải trọng tĩnh tải của kết cấu và bộ phận liên kết,
:Khối lượng Trụ,
γ DC
=1,25
GT 3 = 2558, 26 ( kN )
⇒ Ptrucd 1 = 1, 25 × 2558, 26 = 3197,825 ( kN )
⇒
∑P
i
TruT 3
max
= 3197,825 + 9236,566 + 2941, 383 = 15375, 774 ( kN ) .
5.2 Xác định số lượng cọc trong mố trụ cầu.
5.2.1.Sức chịu tải của cọc.
- Theo số liệu khảo sát địa chất thì tính chất của các lớp địa chất ở dưới lịng sơng được
cho như sau:
• Lớp 1: Sét dẻo dày 0,5 m .
• Lớp 2: Cát hạt trung (e=0,5) dày 6m
• Lớp 3: Cát hạt trung lẫn cuội sỏi (e=0,35)
- Từ tính chất của các lớp đất nêu trên ta nhận thấy lớp đất tốt nằm ở độ sâu không lớn
lắm lại phù hợp với cọc ma sát. Nên ta chọn cọc ở đây là cọc đóng.
5.2.2.Sức chịu tải của cọc ở mố: Mố A
f 'c
-
-
-
-
Chọn cọc đóng BTCT kích thước 35x35 cm.Bê tơng làm cọc
=30MPa.
Dự kiến chiều dài cọc là: 20 m
Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:
• Sức chịu tải theo vật liệu (Pvl)
Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn
(Pvl) được tính tốn dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu.
• Sức chịu tải theo đất nền (Pdn)
Sức chịu tải theo đất nền: tải trọng của cơng trình truyền xuống cọc và được truyền vào
nền đất thông qua một hoặc hai hoặc cả hai phần sau đây:
• Sức kháng bên (Pfi): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung
quanh tiết diện coc.
• Sức kháng mũi (Pp) : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.
Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu
tải theo đất nền: Pu = min {Pvl;Pdn}
a,Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu bêtông cốt thép tiết diện đặc :
ϕ
Công thức xác định :
Pr= .Pn
f 'c
Trong đó: Cọc BTCT có cốt đai xoắn: Pn =0,85.[0,85.
• Pr : Sức kháng lực dọc trục tính tốn (N)
• Pn: Sức kháng lực dọc trục danh định (N)
f 'c
•
: Cường độ qui định của BT cọc ở 28 ngày;
• Ag: Diện tích mũi cọc. Ag=122500 mm2
fy
fy
.( Ag –Ast)+
f 'c
. Ast].
=30MPa.
fy
•
: Giới hạn chảy qui định của cốt thép chủ. =420MPa.
• Ast: Diện tích cốt thép chủ, 4Ø16 có Ast=803,8 mm2
ϕ
ϕ
•
: Hệ số sức kháng. =0,75.
- Thay vào ta được:
Pn= 0,85×[0,85×30×(122500-803,8) + 420×803,8] = 2924,72(kN).
- Sức kháng dọc trục tính tốn:
Pr= Pvl = 0,75×2924,72= 2192,54 (KN) = 223,6 (T).
b. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Tính tốn cọc cho mố MA:
Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:
Bảng2.7 Giả thiết số liệu các lớp địa chất như sau:
Lớp địa chất
Sét dẻo
Cát hạt trung
Cát hạt trung lẫn cuội
sỏi
Chiều dày cọc cắm vào
(mm)
Dung trọng
(N/mm3)
Số đếm SPT đo
được (búa/300mm)
500
6000
13500
19,2.10-6
19,8.10-6
20,2.10-6
12
34
36
Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức kháng mũi:
[mục 10.7.3.2, trang 456, 22TCN272- 05]:
Qr = ϕ qp .Q p + ϕ qs .Qs
Trong đó
φqp : hệ số sức kháng mũi cọc
φqs : hệ số sức kháng thành biên
Tra bảng 10.5.5 có: λv=0,8 ; φqp= 0,7.λv= 0,56 ; φqs = 0,7.λv= 0,56
Sức kháng mũi cọc: Qp = qp.Ag (Giả thiết đá phong hóa mạnh thành đất rời)
0,038.Ncorr.Db
≤ ql
D
Sức kháng mũi đơn vị: qp=
(10.7.3.4.2a-1)
Trong đó:
- Ncorr là số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực thẳng tầng phủ
- D là đường kính cọc
- Db là chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực
- ql là sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0,4.Ncorr
Sức kháng điểm giới hạn: ql = 0,4.Ncorr
Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ : σv’= γtb.(h1+h2+h3)
Trong đó:
( γ 1.h1 + γ 2 .h2 + γ 3.h3 )
γ tb =
( h1 + h2 + h3 )
⇒ σ v ’ = γ tb . ( h1 + h2 + h3 ) = ( γ 1.h1 + γ 2 .h2 + γ 3 .h3 ) = (19, 2.500 + 19,8.6000 + 20, 2.13500).10−6
(
= 0, 401 N / mm 2
)
Ncorr=[0,77.log10(1,92/σv’)].N = [0,77.log10(1,92/0,401)]36 = 18,85 (búa/300mm)
Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực: Db= 20000 mm
Đường kính cọc: D=350mm
0,038.18,85.20000
= 40,93
350
Thay vào ta có: qp=
(N/mm2)
ql = 0,4.Ncorr= 0,4.18,85= 7,54 (N/mm2)
Vì qp > ql ,chọn qp= 7,54 (N/mm2)
Sức kháng mũi cọc: Qp = qp.Ag =7,54.122500 = 923650(N)
Qs = ∑ qs . As
Sức kháng bên:
N tb
Số đếm SPT trung bình theo thân cọc
N tb =
( N1h1 + N 2 h2 + N3h3 ) = ( 12 × 500 + 34 × 6000 + 36 ×13500 )
h1 + h2 + h3
19000
= 36,63
(búa/300mm)
qs = 0.0019 × Ntb = 0.0019 × 36,63 = 0.07
Diện tích xung quanh cọc:
As = 2 × (350 + 350) × 20000 = 28 ×106 ( mm 2 )
Qs =
⇒
∑ q .A
s
s
= 0.07 × 28 × 106 = 1960000 ( N )
Tổng sức kháng cọc:
Qr = ϕ qp .Q p + ϕqs .Qs = 0,56.923650 + 0,56.1960000 = 1614844 ( N ) = 1614,844 ( kN )
Sức chịu tải tính tốn của cọc được lấy như sau:
Ptkcoc = min(Qr ; Pr ) = min ( 2192,54;1614,844 ) = 1614,844 ( kN )
Bảng tính tốn số lượng cọc trong Mố và Trụ
1
Pmcdô(tru)
Pkcncd1
PLLcd+1PL
(KN)
(KN)
(KN)
∑P
cd 1
i
Ptkcoc
Mố A
3919, 486
(KN)
4618, 283 2118,838 10656, 607 1614,844
Mố B
3919, 486
4618, 283
2118,838
10656, 607 1614,844
Trụ T1
2677,309
9236,566
2941,383
14855, 258 1614,844
Trụ T2
3481, 744
9236,566
2941,383
15659, 693 1614,844
Trụ T3
3197,825
9236,566
2941,383
15375, 774 1614,844
ntt
(Cọc)
nchọn
(Cọc
)
1,6
10,56
12
1,6
10,56
12
1,5
13,8
14
1,5
14,55
15
1,5
14,28
15
β
(KN)
2.1.8. Tính tốn khối lượng mố,trụ:
2.1.8.1. Xác định khối lượng mố cầu:
Mố là loại mố nặng chữ U cải tiến BTCT fc’= 30MPa, Mố 1 có kích thước cấu tạo giống mố 2,
kích thước như hình vẽ:
500
11000/2
1750
1000
3750
2400
800
1000
700
500 500
12000/2
3500
11000/2
1000
1000
100050 2000 50 2000
1000
500
1800
2500
1400
1800
1000
1500
1400
1500
1000
1000
1000
Hình 2.6: Cấu tạo mố cầu
Tính khối lượng mố như sau:
3
- Phần bệ mố: V1 =1,5.3,5.12=63,0 m
3
- Phần thân mố:V2 =2,5.1,4.11=38,5 m
- Phần bản giảm tải và phần kê bản giảm tải:V3 = 5,575 m3
- Phần tường cánh:V4 =2.0.5.
- Phần tường đỉnh :V5 =
[ 3,75 x1 + 2,4 x(1,4 + 3,75) / 2 + 1x1,4]
0,3 + 0,6
.0,2.11
1,75.0,5 +
2
3
=10,815 m
3
=11,44 m
3
- Phần đá kê gối:V6 = 0,8.1.0,2.6=0,96 m
-Tổng thể tích tồn bộ mố:Vab = ∑Vi = 130,29 m3
Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 150 kg/m3
Từ đó ta có:
- Khối lượng cốt thép trong mố:Gsab = 130,29 .0,15 = 19,544 T
- Thể tích thép trong mố : 19,544 / 7,85 = 2,49 m3
- Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 130,29 -2,49=127,80 m3
- Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 127,80.2,4=306,72 T
- Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 326,264 T = 3200,65 KN
2.1.8.2. Xác định khối lượng trụ cầu:
1800
1800
1800
800
2000
1800
700
1000 1800
1500
200
Cấu tạo trụ T3:
1950
9900
7100
1600
1500
950
3500
8500
Hình 2.7: Cấu tạo trụ cầu số 3
Tính tốn cho một trụ :
- Phần bệ trụ: V1 = 1,5.3,5.8,5= 44,625 m3
2.
= 107,015 m3
(11 + 7,1).0,8 .2,0
0,7.11 .2,0 +
2
=
=29,88 m3
- Phần thân trụ:V2 = 5,5.1,6.9,9+
- Phần mũ trụ: V3
0,8 2.π
.9,9
2
3500
R800
1600
8500
- Phần đá kê gối: V4 = 2.6x0,7.0,2.1 = 1,68 m3
=> Tổng cộng thể tích trụ:VT3 = ∑Vi =182,72 m3
- Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 150 kg/m3
Suy ra : khối lượng cốt thép trong trụ : 0,15x182,72 = 27,408 T
- Thể tích thép trong trụ : 27,408 /7,85= 3,491 m3
- Thể tích BT trong trụ:Vcp = 182,72 – 3,491 = 179,229 m3
- Khối lượng BT trong trụ:Gcp = Vcp.γc = 179,229 x2,4= 430,15 T
- Tổng khối lượng trụ: GT3 = Gcp + Gsp = 457,558 T =4488,643 KN
Các trụ cịn lại tính hồn tồn tương tự trụ số 3 nên ta có bảng tổng hợp
2.1.8.3.Bảng tổng hợp khối lượng trụ cầu:
Bảng 2.2: Tổng hợp trọng lượng kết cấu mố trụ
TT
Tên
Thể tích(m3)
Trọng lượng
BT(T)
Hàm lượng
cốt thép(T)
Tổng khối
lượng(T)
1
2
3
4
Mố 1,2
Trụ 1
Trụ 2,3
Trụ 4
130,29
306,72
19,544
326,264
162,18
381,794
24,327
406,121
182,72
430,15
27,408
457,558
137,32
323,271
20,598
343,869
2.2.Tính tốn áp lực lên mố, trụ cầu:
2.2.1.Tính tốn áp lực tác dụng lên mố cầu:
2.2.1.1. Tĩnh tải tác dụng lên mố:
Ở đây hai mố ở hai đầu cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ
tính cho một mố còn mố kia tương tự.
- Trọng lượng bản thân mố:
Pttmố = DCbtmố.γDC =326,264.1,25 = 407,83 (T) = 4000,812 (kN)
- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa và các lớp mặt cầu truyền
xuống:(tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truyền xuống)
Pkcntt=( γDC.DC+ γDw.DW).35.1/2
trong đó:
DC:Tĩnh tải giai đoạn I của kết cấu nhịp 35 m tính chia đều cho 1m dài cầu
DC=(184,79+35,673+366,219+15,251+42,0)/35=18,398(T/m)=180,484
(KN/m)
DW:Tĩnh tải giai đoạn II trên một mét dài cầu
DW = 80,09/35=2,288(T/m)=22,445(KN/m)
⇒ Pkcntt=(1,25.180,484 +1,5.22,445).35/2=4537,269 (KN/m)
2.2.1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố:
Lần lượt chất tải lên nhịp 35m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên mố cầu:
Pht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
Ta có chiều dài tính tốn của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 35 – 2.0,3 = 34,4 m.
34.4m
1.2m
110KN
110KN
4.3m
145KN
4.3m
145KN
35KN
0.750
0.875
0.965
1
2
PL(KN/m)
9.3(KN/m)
ÂAH M
A
Hình 2.8: Đường ảnh hưởng lên mố cầu
- Hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người:
CĐ1
PHT
= η [ γ LL .m.n.9,3.Ω + γ LL .m.n.0,5(145. y1 + 145. y 2 + 35. y3 ).(1 + IM ) + γ PL .2T .PL.Ω]
Trong đó:
γLL = Hệ số tải trọng; γLL = 1,75
T = Bề rộng đường người đi; T=1,25(m).
yi(i= 1÷3) :tung độ đường ảnh hưởng.
1+IM : Hệ số xung kích; 1+IM = 1,25.
PL = Tải trọng người đi bộ; PL= 3,5.10-3MPa=3,5 KN/m2.
m = Hệ số làn; m= 1
n = Số làn xe; n=2.
η = Hệ số điều chỉnh tải trọng η = 1.
Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 17,2 m2
CĐ1
⇒ PHT
= 1,75.1.2.9,3.17,2 + 1,75.1.2.0,5.(145.1 + 145.0,875 + 35.0,750).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.17,2
= 1475,383( KN )
Hoạt tải do xe tải 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :
CĐ1
PHT
= η [ γ LL .m.n.9,3.Ω + γ LL .m.n.0,5(110 . y1 + 110 . y 2 ).(1 + IM ) + γ PL .2T .PL.Ω]
= 1,75.1.2.9,3.17,2 + 1,75.1.2.0,5.(110 .1 + 110 .0,965).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.17,2
= 1296,063( KN )
Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây nên nên ta lấy
hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán .
PHTCĐ1 = 1475,383 kN
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là:
tt
CĐ1
Ppmô = Pmtt + Pkcn
+ PHT
= 4000,812 + 4537,269+ 1475,383= 10013,464( KN )
⇒ Vậy Pmố =10013,464(kN)
2.2.2. Tính tốn áp lực tác dụng lên trụ cầu:
2.2.2.1. Tĩnh tải tác dụng lên trụ cầu:
- Trọng lượng bản thân trụ số 3:
PttT3 = DCbtT3. γDC =457,558.1,25 =571,948(T) = 5610,805 (kN)
- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa và các lớp mặt cầu truyền
xuống:(tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truyền xuống):
PKCN=( γDC.DC+γDw.DW).35.1/2+( γDC.DC+γDw.DW).35.1/2
trong đó:
DC :Tĩnh tải giai đoạn I của kết cấu nhịp 35m và 35m tính chia đều cho 1m dài cầu
DC=(184,79+35,673+366,219+15,251+42,0)/35=18,398(T/m)=180,484 (KN/m)
DW: Tĩnh tải giai đoạn II của kết cấu nhịp 35m và 35m tính chia đều cho 1m dài cầu
DW = 80,09/35=2,288(T/m)=22,445(KN/m)
⇒Pkcntt=2.(1,25.180,484 +1,5.22,445).35.1/2=9074,538(KN)
2.2.2.2. Hoạt tải tác dụng lên trụ:
Lần lượt chất tải lên 2 nhịp 35m và 35m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên
trụ cầu:
34.4m
34.4m
1.2m
110KN 110KN
4.3m 4.3m
145KN
145KN
35KN
0.875
1
0.965
0.875
PL(KN/m)2
9.3(KN/m)
ÂAH T3
Hình 2.9: Đường ảnh hưởng lên trụ cầu
- Hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :
3
CĐ1
PHT
= η γ LL .m.n.9,3.Ω + γ LL .m.n.0,5∑ Pi . yi .(1 + IM ) + γ PL .2T .PL.Ω
i =1
= 1,75.1.2.9,3.34,4 + 1,75.1.2.0,5.(145.1 + 145.0,875 + 35.0,875).1,25 + 1,75.2.1,25.3,5.34,4
= 2308,189( KN )
Hoạt tải do xe tải 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người:
-
2
CĐ1
PHT
= η γ LL .m.n.9,3.Ω + γ LL .m.n.0,5∑ Pi . yi .(1 + IM ) + γ PL .2T .PL.Ω
i =1
= 1,75.1.2.9,3.34,4 + 1,75.1.2.0,5.(110 .1 + 110 .0,965).1,25 + 1,75.2.1.3,5.34,4
= 2013,948( KN )
Ω : diện tích đường ảnh hưởng : 34,4m2
- Ngồi ra khi tính tốn áp lực xuống trụ cầu ta còn “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có
khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải
trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm “
34.4m
34.4m
4.3m
4.3m
145KN 145KN
4.3m
4.3m
145KN 145KN
35KN
15m
35KN
0.189
0.314
0.439
0.875
1
0.875
PL(KN/m)2
9.3(KN/m)
ÂAH T3
Hình 2.10: Đường ảnh hưởng lên trụ cầu
6
CĐ1
PHT
= η γ LL .m.n.9,3.Ω + 0,9.γ LL .m.n.0,5∑ Pi . yi .(1 + IM ) + γ PL .2T .PL.Ω
i =1
=[1,75.1.2.9,3.34,4+0,9.1,75.1.2.0,5.
(145.0,875+145.1+35.0,875+145.0,439+145.0,314+35.0,189).1,25+1,75.2.1,25.3,5.34,4]=
2469,998 kN
Vậy:
PHTCĐ1=max(P’HTCĐ1, PHT1CĐ1) = 2469,998 kN
Suy ra tổng tải trọng tác dụng lên trụ cầu
PT3 = PHTCĐ1+ Pttkcn +PttT3 = 2469,998 +9074,538+5610,805 = 17155,341 kN
Bảng 2.3: Tổng hợp áp lực tác dụng lên mố trụ
Mố/trụ
Pbttt
TT
PKCN
CĐ1
PHT
PTRU ; MÔ
Mố 1,2
4000,812
4537,269
1475,383
10013,464
Trụ 1
4980,059
9074,538
2469,998
16524,595
Trụ 2,3
5610,805
9074,538
2469,998
17155,341
Trụ 4
4216,694
9074,538
2469,998
15761,230
2.3. Tính tốn sức chịu tải của cọc:
Sức chịu tải tính tốn của cọc đóng được lấy như sau: Ptt= min{Qr, Pr}
Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm
Dự kiến chiều dài cọc ở mố ,trụ là 17m
2.3.1. Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN
(5.7.4.4-2)
trong đó:
f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa.
Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=160000mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8Φ20 : Ast = 2513 mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
- Thay vào ta được:
Pn= 0,85.[0,85.30.(160000-2513)+420.1607,68] .10-6= 4,31MN
- Sức kháng dọc trục tính tốn: Pr = Φ.Pn ; MN
Với Φ: Hệ số sức kháng mũi cọc, Φ = 0,75
⇒Pr = 0,75.4,31 = 3,23MN=3230 KN
2.3.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Qr = Q f + Q P .
trong đó :
Qf : Sức kháng bên Qf = u.Σfi.∆zi.
fi : Ma sát bên đơn vị cực hạn của cọc.
u : Chu vi thân cọc.
u.∆zi : Diện tích xung quanh của đoạn phân tố cọc.
QP : Sức kháng mũi QP = qP.Ac.
qP : Sức kháng mũi đơn vị cực hạn của cọc.
Ac : Tiết diện ngang mũi cọc.
N60:Là số nhát đập để ống SPT đi được 30cm, đã hiệu chỉnh về 60% năng lượng hữu ích trong
thí nghiệm SPT (xuyên tiêu chuẩn)
N60=N.CE
N:Số nhát đập đếm được để ống SPT đi được 30cm.
CE=Eh/60
Eh:Tỷ lệ phần trăm năng lượng hữu ích của thiết bị SPT (40)
Bảng 2.4: Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT
60
Z (m)
N(số nhát búa)
1,5
9
6
3,0
17
11
4,0
20
13
5,0
25
17
6,5
31
21
8,0
38
25
9,5
43
29
11,0
48
32
12,0
55
37
13,5
59
39
15,0
65
43
16,5
72
48
18,0
75
50
N
19,5
80
53
Giá trị N (cột 2) là kết quả thu được từ thí nghiệm SPT, ở nước ta có thể lấy năng lượng hữu ích
của thí nghiệm SPT là Eh = 40%.
E h 40 2
2
.N
=
=
⇒ CE = 60 60 3 do đó N60 = 3
và được tính ở cột 3.
2.3.2.1. Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh(tính theo cách tính SCHMERTMANN):
a. Sức kháng bên trong lớp sét dẻo mềm dày 6,5m:
Bảng 2.5: Sức kháng bên trong lớp sét dẻo mềm dày 6,5m
fi =
fi ở giữa
lớp phân tố
Δ Zi (m)
fi. ΔZi
29.83
40.94
1.5
61.41
11
52.06
56.17
1
56.17
13
60.28
67.93
1
67.93
Z(m)
N60
1,5
6
3,0
4,0
2.N 60 (110 − N 60 )
41,84
5,0
17
75.57
6,5
21
89.34
82.46
1.5
123.69
Σ = 309,2
fsét= 309,2/5,0=61,84 (kPa).
b. Sức kháng bên trong lớp á sét dày 5,5m:
Bảng 2.6: Sức kháng bên trong lớp á sét dày 5,5m
Z(m)
2.N 60 (110 − N 60 )
47,86
N60
fi =
fi ở giữa lớp
phân tố
Δ Zi (m)
fi. ΔZi
6,5
21
78.10
83.45
1.5
125.18
8,0
25
88.80
93.48
1.5
140.22
9,5
29
98.16
101.23
1.5
151.85
11,0
32
104.30
108.59
1
108.59
12,0
37
112.87
Σ = 525,84
fásét= 525,84/5,5=95,61(kPa)
c. Sức kháng bên trong lớp cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô cùng:
Bảng 2.7: Sức kháng bên trong lớp cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô cùng
fi = 1,82.N60
fi ở giữa lớp
phân tố
Z(m)
N60
Δ Zi (m)
12,0
37
67.34
69.16
1,5
103.74
13,5
39
70.98
74.62
1,5
111.93
15,0
43
78.26
82.81
1,5
124.26
16,5
48
87.36
89.18
1,5
133.77
18,0
50
91,0
93.73
1,5
140.60
19,5
53
96.46
Σ = 614,25
fcát= 614,25/7,5=81,90(kPa).
2.3.2.2. Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:
Giả sử mũi cọc là A, khi đó sức kháng mũi qi trung bình được tính như sau:
q p1 + q p 2
2
qpiA =
Trong đó : qp1 : Giá trị trung bình trọng số qpi ở 8B trên mũi cọc (A).
fi. ΔZi
qp2 : Giá trị trung bình trọng số qpi ở 3,5B dưới mũi cọc (A).
B: đường kính hay bề rộng cọc.
Giá trị sức kháng được tính tốn và cho trong bảng sau:
- Mũi cọc nằm trong đất cát có N60 (trung bình gần mũi cọc) > 30 nên:
qp = 306.N60
Bảng 2.8: Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh
z(m)
N60
13,5
39
Đất
qpi giữa
lớp phân
tố
ΔZi(m)
12994.8
12464.4
1,3
16204
13158
13076.4
0,2
2615,3
14688
13923
1,5
20885
15300
14994
1,5
22491
16156.8
15728.4
1,4
22020
qpi
qpi.ΔZi
∑qpi.ΔZi
11934
L-8B=14,8
15,0
43
16,5
48
qp=
306N60
18,0
50
(kPa)
L+3,5B=19,4
62195,3
22020
qp1
qp2
19,5
53
16218
Với qp1 = 62195,3/8B=62195,3/(8x0,4)=19436,03 (kPa).
qp2 = 22020/3,5B = 22020/(3.5x0,4)=15728,57(kPa).
qT = (qp1 + qp2)/2 = (19436,03 +15728,57)/2= 17582,3(kPa).
⇒ qT = 17582,3 (kPa).
2.3.2.3. Hiệu chỉnh sức kháng:
Mũi cọc nằm trong đất cát có N60 trung bình gần mũi cọc = 30. Do đó chiều sâu ngàm cần thiết DC
=12B=12.0,4=4,8m.Như vậy để huy động tối đa sức kháng,thì mũi cọc phải ở độ sâu :12+4,8
=16,8m
Trong khi đó chiều sâu ngàm thực tế:
(17-1+2,0)-(6,5+5,5)=6,0m
Như vậy ta cần hiệu chỉnh thức kháng
- Tính sức kháng bên tại điểm D:
Bảng 2.9: Sức kháng bên tại điểm D
Z(m)
N60
12,0
37
L=13,2
fi = 1,82.N60
fi ở giữa lớp phân
tố
Δ Zi (m)
fi. ΔZi
67.34
68.79
1,2
82,55
70.25
70.62
0,3
21,19
