BÀI TẬP MÔN XÂY DỰNG CẦU

Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
Bài tập xây dựng cầu.
Bài tập 1.
Cọc BTCT 30ì30(cm) dài 15m đóng qua các lớp đát nh sau:
+Lớp 1 cát nhỏ chặt : h
1
=4m ,
1
=2.3(T/m
2
)
+Lớp 2 á sét : h
2
=8m ,
2
=1.5(T/m
2
)
+ Lớp 3 sét : h
3
=3.5m , R
3
=560(T/m
2
)
Yêu cầu:
1.Chọn búa đóng cọc.
2.Tính độ chối lý thuyết.
Bài làm.
1.Chọn búa đóng cọc.

Xác định sức chịu tảI của cọc theo đất nền:Po=Qs+Qc trong đó:
+Qs là ma sát giữa cọc và đất xung quanh cọc
iifis
hmuQ


=
3
1
Thay số ta có Qs=4ì0.3ì(4ì2.3+8ì1.5+3ì3.5)=38.04(T)
+Qc là ma sát giữa cọc và đất xung quanh cọc
Qc=m
R
ìRìF=1ì560ì0.3ì0.3=50.4(T)
Nh vậy Po=38.04+50.4=88.44(T)
Pgh=Po/(k.m
2
)=88.44/(0.7ì1)=126.34(T)
Theo công thức kinh nghiệm chọn búa có năng lực xung kích : W 25P
gh

Trong đó : + W là năng lực xung kích của búa (kg.m)
+ P
gh
là sức chịu tải giới hạn của cọc (T)
Vậy ta phải chọn búa có năng lực xung kích :
W 25ì126.34 = 3158.5 kgm = 31.585 (KNm)
Chọn búa Berminghamer có các đặc trng sau :
+ Trọng lợng toàn bộ búa Q = 73.4 KN
+ Trọng lợng phần xung kích Q

y
=30.7 KN
+ Chiều cao đập H = 3.66 m
+ Số lần đập /phút là 4060 lần .
+ Năng lợng xung kích W = 101.7 KNm
+ Chiều cao quả búa h = 4,6 m
* Kiểm tra hệ số hiệu dụng của búa .
Theo công thức :
max
n
W
qQ
n
<
+
=
Trong đó :
+ Q : trọng lợng toàn bộ của búa Q = 73.4 KN
+ q : trọng lợng của cọc, đệm cọc, đệm búa và cọc dẫn.
q =1.1ì0.3ì0.3ì15ì25=37.125 KN
+ W : năng lực xung kích của búa. W = 101.7 KNm
+ Hệ só hiệu dụng lớn nhất ; với búa điêzen và cọc BTCT n
max
= 6
608.1
7.101
125.374.73
<=
+
=n

Vậy búa chọn thoả mãn điều kiện hiệu dụng.
Bài tập xây dựng cầu. Trang1
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
2.Tính độ chối lý thuyết khi đóng cọc .
Ta dùng công thức tính độ chối gần đúng :
qQ
qKQ
Fn
P
P
WFn
e
gh
gh
lt
+
+
ì








+
=
.
.

7,0
7,0
Trong đó :
+ n : hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc , cọc BTCT có n = 150T/m
2

+ F : diện tích tiết diện cọc F = 0.3ì0.3=0.09 m
2

+ Q : trọng lợng toàn bộ của búa Q = 73.4 (T)
+ q : trọng lợng của cọc, đệm cọc, đệm búa và cọc dẫn. q = 3.7125 (T)
+ P
gh
: sức chụ tải giới hạn của cọc . P
gh
= 126.34 T/m
2
+ K : hệ số phục hồi khi va chạm, cọc BTCT có đệm gỗ K = 0.2
+ W : năng lực xung kích tính toán của búa.
W = 0.9ì9.81ìQ
y
H = 0.9ì9.81ì30.7ì3.66=992.04(KNm) = 99.204(Tm)
Thay số ta đợc :
)(8.2)(028.0
7.334.7
7.32.034.7
)09.0150
7.0
34.126
(34.126

204.9909.01507.0
cmme
lt
==
+
ì+
ì
ì+
ììì
=
Bài tập 2:
Tính tờng cọc ván :
+ Tính độ chôn sâu của cọc ván.
+ Tính mômen uốn.
+ Tính nội lực trong thanh chống.
Cho =30
0

,
đn
=0.9(T/m
2
). Các kích thớc nh hình vẽ .
1
3m
1m
6m
t
Bài làm.
I.Không có bê tông bịt đáy.

Tr ờng hợp 1: không có thanh chống.
1.1.Tính độ chôn sâu của cọc ván.
Xét cho TH nguy hiểm nhất là khi đã hút cạn nớc trong vòng vây. Trong TH này đợc tính nh
dầm conson ngàm đàn hồi tại 1 điểm O trong đất .Khi bị mất ổn định thì tờng cọc ván sẽ bị
xoay quanh O do áp lực nớc và áp lực đất .Sơ đồ tính toán nh sau:
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 2
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2

(h +t )

n
đn đ 0 a 1

H
n

t

n
đn
0
p
2
h
H
t
o
đ
Tải trọng tác dụng lên tờng cọc ván bao gồm:áp lực nớc,tải trọng chủ động và tải trọng bị

động.Để đơn giản ta quy đổi tải trọng phía trên về cao độ đáy móng , khi đó sơ đồ tính là:

t

n
đn
0
a
1
t
o
q
0
e
a
e
n
m
o
e
p
o
q
o

H
n

h

n
đn
đ
1
a

t

n
đn
0
p
2
b
Trong đó :
q
o
=
đn
ìh
đ
ìn
1
là trọng lợng phần đất chênh.
)(
2
1
2
1
2

Hnh
a
d
dn
+=

o
Q
)(
6
1
3
1
3
Hnh
a
d
dn
+=

o
M
Điều kiện ổn định chống lật là: M
a
o
-mM
p
o
=0
Trong đó:

M
a
o
=M
o
+Q
o
ìt
o
+0.5t
o
(E
a
+E
n
)
M
p
o
=
p
o
E
t
3
E
a
=
đn
h

đ

a
n
1
t
o
; E
n
=
n
Ht
o
; E
p
=0.5ìbìt
o
=0.5ì
đn
t
o
(
p
n
2
-
a
n
1
)ìt

o
Bài tập xây dựng cầu. Trang3
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
Với : m=0.9 hệ số.
a
=tg
2
(45-/2)=tg
2
(45-30/2)=1/3

đn
=0.9(T/m
3
)
p
=tg
2
(45+/2)=tg
2
(45+30/2)=3
n
1
=1.2 ; n
2
=0.8 h
đ
=3m ; H=6m
Nh vậy ta có:
q

o
=0.9ì3ì1.2=3.24(T/m)
Q
o
=0.5ì(0.9ì3
2
ì1/3ì1.2+6
2
)=19.62(T)
M
o
=(1/6)ì(0.9ì3
3
ì1/3ì1.2+6
3
)=37.62(T.m)
M
a
(O)
=37.62+19.62ìt
o
+0.5t
2
o
(0.9ì3ì1/3ì1.2+1ì6)=3.54t
o
2
+19.62t
o
+37.62

M
b
(O)
=1/6ìt
o
3
ì0.9ì(3ì0.8-1/3ì1.2)=0.3t
o
3
Nh vậy ta có: 3.54t
o
2
+19.62t
o
+37.62-0.9ì0.3 t
o
3
=0 hay 0.27 t
o
3
-3.54t
o
2
-19.62t
o
-37.62=0
Giải ra ta có t
o
=17.6 m.Chiều sâu chôn thực tế là t=1.15t
0

=1.15ì17.620(m)
Ta thấy chiều sâu đóng cọc ván nh vậy là quá sâu cho nên ta dùng thanh chống để giảm chiều
sâu đóng cọc.
Tr ờng hợp 2: có một tầng thanh chống.
2.1.Tính chiều sâu tờng cọc ván.
Khi có thanh chống , không có bê tông bịt đáy,xét cho trờng hợp nguy hiểm nhất là hút cạn nớc
trong hố móng.
1m
t
H
h
đ
o
e
1
e
2
e
3
e
4
e
5
e
6
h

(h+t)

n

đn
đ
a
1

t

n
đn
p
2
+
á
p lực do nớc:
E
1
=0.5
ì
1
ì
1=0.5(T) E
3
=0.5(H-1)
2
=0.5
ì
5
2
=12.5(T)
E

2
=1
ì
(H-1)=5(T) E
4
=H
ì
t
+Do đất chủ động:
E
5
=0.5
ì
n
1
ì
a
ì
đn
ì
(h
đ
+t)
2
=0.5
ì
1.2
ì
1/3
ì

0.9
ì
(3+t)
2
=0.18
ì
(3+t)
2
(T)
+Do áp lực đất bị động:
E
6
=0.5
ì
n
2
ì
p
ì
đn
ì
t
2
=0.5
ì
0.8
ì
3
ì
0.9

ì
t
2
=1.08t
2
Khi chịu áp lực thì cọc ván sẽ quay quanh O,điều kiện đảm bảo ổn định là

M
(O)
=0
Có

M
(O)
=0 hay
0)
3
1
3
2
(
2
1
)1(
3
2
)
2
1()1
3

2
(
3
1
523461
=+

+++
d
htHE
H
EHE
t
HEtHEE
Thay số ta có:
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 4
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
0)
3
2
3
3
1
6()3(18.0
2
5
55
3
2

5.12)
2
5(6)
3
2
5(08.15.0
3
1
22
=+ì+ìììì+++ì tt
t
ttt
Rút gọn ta có:
3.6t
3
+4.68t
2
-218.88t-372.6=0
Giải ra nghiệm t=7.96(m)

chiều sâu đóng cọc ván thực tế là:t=1.15t

9(m)
Ta thấy chiều sâu đóng cọc vẫn còn lớn lên ta sẽ thêm một tầng cọc ván nữa,tầng cọc ván này
cách đáy móng một đoạn 3m.
Tr ờng hợp 3: có hai tầng thanh chống.
3.1.Tính chiều sâu tờng cọc ván.
Khi đó tâm xoay của cọc ván là điểm tựa của tầng thanh chống cuối cùng.
Các lực tác dụng vào cọc ván bao gồm :

á
p lực nớc:
E
1
=0.5
ì
4
ì
4=8(T)
E
2
=4
ì
2=8(T)
E
3
=0.5
ì
2
ì
2=2(T)
E
4
=6
ì
t(T)

á
p lực đất:
+Bị động

E
5
=n
p
ì
p
ì

ì
1
ì
1
ì
0.5=0.8
ì
3
ì
0.9
ì
1
ì
1
ì
0.5=1.08(T)
E
8
=n
p
ì
p

ì

ì
t
ì
t
ì
0.5=0.8
ì
3
ì
0.9
ì
t
ì
t
ì
0.5=1.08t
2
(T)
+Chủ động
E
6
=n
a
ì
a
ì

ì

1
ì
(2+t)=1.2
ì
1/3
ì
0.9
ì
(2+t)=0.36(2+t)(T)
E
7
=n
a
ì
a
ì

ì
(2+t)
2
ì
0.5=1.2
ì
1/3
ì
0.9
ì
(2+t)
2
ì

0.5=0.18(2+t)
2
(T)
Viết phơng trình cân bằng mômen với điểm O ta có:

Ma=0.9

Mp hay:
)2(
3
2
2
2
23
22
1(9.0
3
2
3
1.1
3
41
76432851
tE
t
E
t
EEE
t
EEE ++

+
ì+ì+
ì
+ì=
ì
ì+ì+
ì
ì
Thay số ta có:
))2(
3
2
18.0
2
2
)2(36.0
2
6
3
22
218(9.0
3
2
08.1
3
11
08.1
3
41
8

32
t
t
t
t
t
t
t +ìì+
+
ì+ì+ì+
ì
+ì=
ì
ì+
ì
+
ì
Hay:
))2(12.0)2(18.0366.10(9.072.002.11
3223
tttt +ì++ì++=+
Rút gọn ta đợc:
0.68t
3
-4.38t
2
-3.84t-0.1=0
Giải ra ta đợc t=7.2(m)

chiều sâu đóng cọc thực tế là t=1.15

ì
t

8.2(m)
Nh vậy ta chọn giải pháp đóng 2 tầng cọc ván.
3.2.Tính cờng độ tờng cọc ván.
Sơ đồ tính là dầm conson ngàm tại O chỉ chịu tác dụng của hai lực là E
1
và E
5
Mômen lớn nhất tại chân ngàm là
)(02.11
3
1
3
4
51max
TmEEM =ì+ì=
, căn cứ vào giá trị mômen
max ta chọn loại cọc ván Lacxen có :
Bài tập xây dựng cầu. Trang5
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
Tiết
diện
Kích thức mm Diện
tích
tiết diện
Cm
2
Khối lợng

đơn vị dài
(kg/m)
Môđun
quán tính
Ix(cm4)
Môđun kháng
Wx(cm3)
Nơi
sản xuất
B H d t
Lacxen 400 204.5 14.8 12 94.3 74 4640/39600 405/2200 SNG
Môđun kháng của 1m tờng cọc ván là
Wx=2200(cm3)

=M/W=11.02.10
5
/2200=500.9(kg/cm
2
)<[

]
II.Có bêtông bịt đáy.
1.Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy.
Ma sát giữa bê tông và cọc ván =1(T/m
2
),đáy mong có kích thớc 5ì10m , chu vi cọc ván
U=30m
Chiều dày lớp BT bịt đáy,lực ma sát của bêtông với tờng cọc ván phải thắng đợc lực đẩy nổi của
nớc.
n(

bt
h
b
.F +.U.h
b
)
n
H
N
F
)(15.2
)301505.2(9.0
5061
)(
m
UFn
FH
h
BT
Nn
b
=
ì+ì
ìì
=
+



Vậy chiều dày lớp BT bịt đáy là 2.2(m)

Khi đó cờng độ của lớp BT luôn đợc đảm bảo.
2.Tính độ chôn sâu t ờng cọc ván khi có lớp T bịt đáy và không có thanh chống.
2.1.Tính chiều sâu chôn cọc.
Tính cho trờng hợp nguy hiểm nhất là đã hút cạn nớc trong hố móng,khi đó tờng cọc ván sẽ có
xu hớng quay quanh điểm O cách mặt trên lớp bêtông bịt đáy một đoạn bằng 0.5 m.Tính toán
xét 1m tờng cọc ván.Các lực tác dụng vào tờng cọc ván bao gồm:
-Do nớc:
+P
1
=0.5H
n
2
với H
n
=6-1.7=4.3(m) P
1
=0.5ì4.3
2
=9.245(T)
+P
2
=H
n
h=4.3h
-Do đất chủ động:
+P
3
=0.5H
2
K

a
n
1
=0.5ì0.9ì1.3
2
ì(1/3)ì1.2=0.3042(T)
+P
5
=0.5(h-1.7)
2
K
a
n
1
=0.5ì(h-1.7)
2
ì0.9ì(1/3)ì1.2=0.18(h-1.7)
2
-Do bêtông bịt đáy:
+P
4
=2.2(h-1.7)
BT
K
a
n
1
=2.2ì( h-1.7)ì(2.5-1)ì1/3ì1.2=1.32(h-1.7)
-Do đất bị động:
+P

6
=hHK
p
n
2
=0.9ì1.3ì3ì0.8ìh=2.808(T)
+P
7
=0.5h
2
K
p
n
2
=0.5ì3ì0.8ìh
2
=1.2h
2
Phơng trình ổn định chống lật là:M
lật
(O)
=mM
)(O)
giữ
cụ thể là:
)
3
'2
2
'

2
'
(9.0
3
2.2'2
2
2.2'
33
7625431
h
P
h
P
h
P
h
P
h
P
H
P
H
P
n
++=
+
+
+
++
Thay số ta có:

)
3
'2
'2.1
2
'728.1
2
'8.3
(9.0
3
7.1'2
)7.1'(18.0
2
7.1'
)7.1'(62.1
3
8.0
1152.0
3
3.4
22.7
2
22
2
h
h
hh
h
h
h

h
ì++=
=
+
ì+
+
ìì+ì+ì
Rút gọn ta đợc phơng trình sau:
0.91h
3
-7.86h
2
+5.7h+16.51=0
Giải ra ta đợc chiều sâu chôn cọc h=2.24(m),chiều sâu chôn cọc thực tế là:h=1.15h 2.6(m)
Bài tập 3.
Tính ván khuôn đứng,nẹp ngang , thanh căng, với kích thớc cho nh hình vẽ,biết tốc độ đổ
bêtông là 0,2m/h, các kích thớc trên hình vẽ.
1.Tính ván khuôn đứng:
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 6
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
0.2
1.2
0.8
Chọn ván có chiều rộng ván là b = 20cm, gọi chiều dày ván là .
Sơ đồ tải trọng và sơ đồ tính toán ván khuôn :
q
R= 0.7m
H= 0.8m
qđ

q
Trong đó :
+H là chiều cao tác dụng áp lực ngang của bêtông tơi H = 4h
0
= 4ì0,2 = 0,8(m)
+q là áp lực ngang do đầm bêtông q
tc
= 400 kg/m
2
q
tt
= 400ì1,3 = 520 kg/m
2
P
tc
max
= q +
bt
.R = 400 + 2500ì0.4 = 1400 kg/m
2

P
tt
max
= P
tc
max
.n = 1400ì1,3 = 1820 kg/m
2

áp lực ngang quy đổi : P
qđ
= 1180 kg/m
2

Xét trên một tấm ván khuôn ,tải trọng tác dụng lên là : p
qđ
= 1180ì0,2 = 236(kg/m)
Vì trong thực tế ván khuôn làm việc không phải là dầm đơn giản nh ta đã mô hình hoá thành sơ
đồ tính toán.do đó mômen lớn nhất xuất hiện ở giữa nhịp tính toán là
)(1.15
10
8.0236
10
2
2
max
kgm
lq
M
qd
=
ì
==
Chọn gỗ làm ván khuôn có R
u
= 105 kg/cm
2
E = 10
5

kg/cm
2
Ta thiết kế ván khuôn theo điều kiện bền :
u
R
b
M
W
M
==
2
maxmax
.
6



)(2)(02.0
10.1052.0
1.156
6
4
max
cmm
bR
M
u
==
ì
ì

=


Theo cấu tạo chọn ván khuôn có chiều dày = 3cm.
Độ võng lớn nhất tong ván khuôn là :
)(169.0)(10.169.0
03.02.010127
128.0236
127
2
39
4
4
max
cmm
EJ
lP
f
qd
==
ììì
ìì
==

Ván khuôn đứng là ván khuôn cho bêtông mặt bên, do đó độ võng cho phép là :
Bài tập xây dựng cầu. Trang7
q
qđ
sơ đồ tính ván khuôn đứng.
0.2

0.2

giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
[ ]
)(6.0120
200
1
200
1
cmlf =ì==
Vậy với ván khuôn đã thiết kế có :
max
f

[ ]
f
.
2.Tính nẹp ngang :
Sơ đồ tính nh hình vẽ:
1
0.80.8
q
qđ
sơ đồ tính thanh nẹp ngang.
q

Lực phân bố đều tác dụng lên nẹp ngang là:q=q
qđ
ìS

Đah
=236ì0.8ì1=188(kg/m)
Mômen lớn nhất tại giữa nhịp là:
).(18.27
10
2.1188
10
2
2
max
mkg
lq
M
qd
=
ì
==
Chọn nẹp ngang bằng gỗ có tiết diện 5ì10(cm),khi đó:
=M
max
/W= 27.18ì6/(0.1ì0.5
2
)=6523.2(kg/m
2
)<[R
u
]
Kiểm tra độ võng của nẹp ngang:
)(29.0)(10.29.0
05.01.010127

122.1188
127
2
39
44
max
cmm
EJ
ql
f ==
ììì
ìì
==

<[f]
3.Tính thanh căng :
Lực căng : T = P
qđ
.S = 1180ì0.8ì1.2=1132.8(kg)
Ta chọn thép AII có R
a
= 2800kg/cm
2
diện tích cốt thép cần thiết F
a
= 0.404cm
2
.
Vậy ta chọn thép 18 có F
a

=0.503cm
2
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 8
Trêng ®h x©y dùng hµ néi bé m«n cÇu hÇm
Khoa cÇu ®êng líp 47 c®2
Bµi tËp x©y dùng cÇu. Trang9
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
1. Tính độ chôn sâu của cọc ván :
Dới tác dụng của áp lực ngang , cọc ván có thể bị xoay quanh điểm O, hệ mất ổn định khi
thanh chống xuất hiện lực kéo. Để dảm bảo điều kiện ổn định khi cọc ván làm việc thì : M(o) =
0 (có xét đến điều kiện làm việc).
Hay là : M
a
- m.M
p
= 0. với m là hệ số điều kiện làm việc.
Ta có :
( ) ( ) ( )






+++

+






+++=
cdncnadcddna
hh
t
tHhHHHnthhthM
2
.
3
2
3
2
2
1
2
1
2

18
3
52
30
3

34
3
3
17
3
2
11
2
1
3
1
++






++






++= ntntntnM
adnadnadnadna

tntnhhtntM
pdnpdncdpdnp 2

2
22
5
3
2
3
2


+=






++=
Địa chất đồng nhất : á sét - Lấy số liệu 39 trong số liệu địa chất cơ đất và nền móng .
Ta có : = 18,5 KN/m
3
= 1,85 T/m
3
, W = 30% ,
tt
= 12
0
, = 2,69.
Độ rỗng :
( )
( )

827,01
85,1
3,0116,2
1
1
=
+ì
=
+
=
W
n
W




( )
( )
3
/925,0
827,01
169,2.1
1
1
mT
n
dn
=
+

=
+

=




Hệ số áp lực chủ động :
a
= tg
2
(45
0
-/2) = tg
2
(45
0
- 6
0
) = 0,65575
Hệ số áp lực bị động :
p
= tg
2
(45
0
+/2) = tg
2

(45
0
+ 6
0
) = 1,52497
Hệ số vợt tải : n
1
= 0,9 ; n
2
= 1,2
Hệ số điều kiện làm việc m = 0,7
Thay số ta đợc phơng trình : t
3
+ 7,83t
2
- 19,98t -213,12 =0
mò nghiệm : với t =5 => VT = 7,73
t =4,9 => VT = -5,3747
Vậy nghiệm của phơng trình là : t 4,95 .Vậy chiều sâu đóng thực của cọc ván là :
t = 4,95 + 0,15ì4,95 = 5,6925 (m) . chon lấy : t = 6(m).
2./ Tính nội lực trong thanh chống :
Nội lực trong thanh chống đợc tính bằng cách cân bằng các lực theo phơng ngang :
Thay số tính đợc R = 47,462T/m. Nếu cứ mỗi mét có một cọc chống thì nội lực trong cọc là
47,462T.
3./ Tính mômen uốn trong cọc ván :
Coi cọc ván là một dầm đơn giản có gối tại vị trí thanh chống và tại vị trí cách mũi cọc một
đoạn t = 0,15t 1 m.
Trong trờng hợp bất lợi nhất khi cọc ván chỉ chịu tác dụng của áp lực chủ động. ta có sơ đồ
tính toán.
8

11
55
66
Tính toán và vẽ biểu đồ mô men trong dầm cho từng tải trọng , theo nguyên tắc cộng tác
dụng ta có đợc biểu đồ mômen cuối cùng.
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 10
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
5
1
5
1
6 T/m
5
1
5
1
6 T/m
13.82696T/m
Ta có mômen lớn nhất tại vị trí giữa dầm M
max
= 99 + 13,8296 = 112,8296 Tm
Theo điều kiện bền ta có :
R
W
M
=

=>
33

403000403,0
28000
8296,112
cmm
R
M
W ===
Chọn cọc ván nh sau : cọc ván FSP-VI
I
có W = 4350 cm
3
.
Bài tập 4 :
Thiết kế cơ cấu dọc lao kéo cầu dàn thép.
+ Cầu chia 12 khoang có d = 9m , h = 12m
+ Cho trọng lợng bản thân dàn P = 300 T
+ Cầu có 1 nhịp , thi công có sử dụng 2 trụ tạm với khoảng cách nh hình vẽ
Yêu cầu :
1./Thiết kế đờng lăn và con lăn trên nền đờng đầu cầu,trên trụ tạm và trụ chính
2./ Tính lực kéo cầu với i
dọc
= 0
3./ Thiết kế hệ puli kéo cầu
4./ Tính chọn tời
5./ Tính số con lăn trên 1m dài đờng lăn.
363636
108
1
2
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

Bài làm
1./ Thiết kế đ ờng lăn , con lăn
a./ Trên nền đờng đầu cầu :
Bài tập xây dựng cầu. Trang11
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
thanh biên dàn
Gỗ đệm
Con lăn
Gỗ ngang
Đ ờng lăn d ới
Đ ờng lăn trên
Tà vẹt
đinh vỉa
b./ Trên trụ tạm và trên trụ chính :
2./ Tính lực kéo cầu :
- Lực kéo tiêu chuẩn đợc xác định theo công thức :
i
K
tc
P
r
Pf
KT
=
.
.
2
Trong đó :
+ i = 0 => P
i

= 0
+ f
2
: Hệ số ma sát lăn f
2
= 0,04
+ P : trọng lợng toàn bộ kết cấu nhịp ,P = 300T
+ K : Hệ số sét đến ảnh hởng của sự không bằng phẳng của đờng lăn, K = 2
+ r
k
: là bán kính con lăn r
k
= 50mm = 5cm
=>
TT
tc
8,4
5
30004,0
2
=
ì
ì=
Lực kéo tính toán : T
tt
= n.T
tc
= 1,24,8 = 5,76 T
3./ Thiết kế hệ tời và hệ puli keo cầu
* Lực kéo cầu tác dụng vào hệ puli đợc xác dịnh theo công thức :

max

Cos
WT
T
p
+
=
Trong đó :
+ T : là lực kéo cầu T = 5,76 (T)
+ W : lực gió dọc cầu tác dụng lên kết cấu nhịp trong giai đoạn kéo cầu
TkgwWW
ingang
128,771282511884,0
100
60
.%.60%.60
==ììì===

+
max
: Góc nghiêng lớn nhất giữa trục hệ đẩy với phơng chuyển đọng.
max
= 0
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 12
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
)(888,12
1
128,776,5

TT
p
=
+
=
* Chọn tời gồm :
+ Hệ kéo 1 tời
+ Hệ hãm 1 tời
+ Số puli trong múp : 3
Tời hãm
Múp hãm
Tời kéo
Hệ múp kéo
- Khả năng chịu lực của puli là :

=

=

=
===
n
i
i
TT
n
i
i
n
i

i
KSSKSQ
1
1
1
1
1
+ n : là số nhánh dây làm việc n =3
+ K : hệ số có ảnh hởng của puli, khi trục puli trợt với bạc bằng đồng.
Vậy điều kiện để keo cầu là :
p
TQ

Từ điều kiện trên ta suy ra đợc
)(4725,4
96,0
888,12
3
1
1
1
1
T
K
T
S
i
i
n
i

i
P
T
===

=

=

Vậy ta chọn tời có năng lực là 5 (T)
* Chọn cáp :
Tiến hành chọn cáp theo công thức :
K
R
F
S
C
T

Trong đó :
+ S
T
: lực vào tời S
T
= 4,4725 (T)
+ F
C
: diện tích tiết diện cáp.
+ R : lực kéo đứt của dây cáp, R = 11T/cm
2

.
+ K :hệ số an toàn của dây cáp, K = 4
=>
2
6264,1
11
4725,4
4 cm
R
S
KF
T
C
=ì=
Vậy ta chọn cáp có đờng kính là : d = 1,5 cm .
4./ Tính số con lăn trên 1m dài đ ờng lăn.
a./ áp lực do trọng lợng cầu xuống đờng đầu cầu :
Xét cho trờng hợp bất lợi nhất khi đầu hẫng vơn đến trụ tạm số 1.
Bài tập xây dựng cầu. Trang13
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
36
181836
áp lực lên đ ờng lăn
tại vị trí các con lăn
Ta có :
+ Độ lệch tâm e = 18m
+ kích thớc còn lại của dàn trên đờng đầu cầu là C = 72m
+ Bề rông bàn lăn trên bố trí tại nút dàn với chiều dài là 2,4 m
+ Trọng tâm của dàn cách mép mố là a = 18m
=> C > 3a vùng truyền áp lực có xuất hiện ứng suất kéo.

áp lực tại vị trí đầu dàn là :

x
I
eP
C
P
P
i
x
.
.
min
=

x =36m , l
0
= 36m , C
i
= 19,2m
( )
( )
)(4,11674236271890
12
4,2
9
12
422222
3
3

2
0
m
C
llCI
i
ii
=ì+++++ì=






+=


)/(76,236
4,11674
18300
4,29
300
2min
mTP
x
=ì
ì

ì
=

Trong phần truyền áp lực thì các con lăn ở phần áp lực âm là không làm , do đó ta cần xác
định chiều dài làm việc lớn nhất cho các con lăn chịu nén từ điều kiện.
P = 0 =>

=
i
Ce
I
x
.
max
Mò dần ta tìm đợc x
max
= 11,36(m)
C
i
= 17,4 (m
2
)
áp lực lớn nhất tại vị trí đầu mố là :

2max
/4849,3436,11
3,5751
1,29300
4,17
300
.
.
mTx

I
eP
C
P
P
i
x
=ì
ì
+=+=

* Tính số con lăn trên 1m đờng lăn.(ta tính trong trờng hợp áp lực ở vị trí nút ứng với vị trí đầu
mố).

Rm
P
Kn
.
0
=
Trong đó :
+ Đờng ray trên dùng 3ray
+ Đờng lăn dới dùng 4 ray
+ Con lăn thép đờng kính 100mm, có R = 5T
+ K
0
: hệ số phân bố áp lực không đều,K
0
= 1,25
+ m : số con lăn của đờng lăn trên hoặc dới, m = 3

87,2
53
485,34
25,1
=
ì
ì=
n
Chọn số con lăn là 3.
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 14
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
b./ áp lực trên trụ tạm :
* áp lực lên trụ tạm 1:
36 36
1
2.4
- Sơ đồ bất lợi nhất với trụ tạm 1 là khi dần hẫng gặp trụ tạm số 2.
- Kiểm tra áp lực lên đờng lăn tại mút cuối dàn.
+ Toạ độ trọng tâm :
( )
)(2,277236271890
64,2
4,2
.
0
m
C
lC

l
i
ii
=+++++
ì
==


+ Độ lệch tâm: e = 26,8 (m) ,C
i
= 14,4 (m
2
) ,x = 27,2 (m)
( )
)(2,7630
12
4
3
0
m
C
llCI
i
ii
=

+=

áp lực lên đờng lăn tại cuối mút dàn :
2maxmin
/83,72,27
3,5751
8,26300
4,14
300
.
.
mTx
I
eP
C
P
P
i
x
=ì
ì
==

Ta phải tìm x để tính P
min
Tính đúng dần đợc :
C
i
= 10,2 => l

0
= 26,68(m) , e = 33,8 (m), I =4262 (m
4
).

)(36,12
.
m
Ce
I
x
i
macx
==

Thay vào biểu thức trên ta đợc P
min
= 0,005 0
Vậy
)/(82,5836,12
4262
8,33300
2,10
300
2
max
mTP =ì
ì
+=
Số con lăn trên 1m đờng lăn trên trụ tạm 1 là:

9,4
53
82,58
25,1
.
0
=
ì
ì==
Rm
P
Kn
, lấy n = 5 con lăn
* Tính trụ tạm số 2 :
Sơ đồ tính là lúc dầm ở trạng thái ổn định.
Bài tập xây dựng cầu. Trang15
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
p
max
min
p
+ Toạ độ trọng tâm :
( )
)(42
4,23
72544,2
0
ml =
ì
+

=
+ Độ lệch tâm : e = 54 42 = 12 (m)
=> C
i
= 32,4 = 7,2 (m
2
)
( )
)(46,650490014464,16644,2
12
4,23
4
3
mI =+++
ì
=
áp lực tại cuối mút dàn :
2maxmin
/424,1842
46,6540
12300
2,7
300
.
.
mTx
I
eP
C
P

P
i
x
=ì
ì
==

=> Biểu đồ áp lực nén hoàn toàn. áp lực đạt giá trị lớn nhất tại mép biên trụ thứ 2 có x = 30(m).
Vậy
)/(274,5830
46,6504
12300
2,7
300
2
max
mTP =ì
ì
+=

8,4
53
274,58
25,1
.
0
=
ì
ì==
Rm

P
Kn
, lấy n = 5 con.
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 16