tính toán cầu dẫn

Chương 6: Tính toán cầu dẫn
Chương 6
Tính toán cầu dẫn
1 Giới thiệu kết cấu cầu dẫn.
Cầu tàu cảng Cát Lái mở rộng được bố trí 3 cầu dẫn, cầu dẫn số 1 có chiều dài
59.5m và cầu dẫn số 2, 3 có chiều dài 35.5m. Bề rộng mỗi cầu dẫn rộng 15m,
đoạn tiếp giáp giữa cầu dẫn và cầu chính được mở rộng 20.1m cho cầu 1 và
25.2m cho cầu 2, 3.
Bố trí dầm cầu dẫn.
♦ Hệ thống dầm dọc cầu dẫn bao gồm:
 4 dầm dọc DDCD1 kích thước tiết diện 80x100cm.
 Dầm xiên DX có kích thước tiết diện 80x100cm.
♦ Hệ thống dầm ngang cầu dẫn bao gồm:
 9 dầm ngang DNCD2 cho cầu dẫn số 1 và 5 DNCD2 cho mỗi cầu dẫn 2, 3, kích
thước tiết diện 60x80cm.
 Phía giáp cầu chính bố trí 1 dầm ngang DNCD1 cho cầu dẫn số 1 và 1 dầm ngang
DNCD4 cho mỗi cầu dẫn 2, 3 và phía giáp mố cầu dẫn bố trí 1 dầm ngang DNCD3
cho mỗi cầu dẫn, kích thước tiết diện 80x100cm.
 Bê tông sử dụng cho các dầm cầu dẫn mác M#300 .
♦ Bản mặt cầu dẫn.
 Kích thước 1 bản mặt cầu dẫn là 60x15.0m và phần mở rộng 5.1x5.5m dày 35cm.
Cảng có 3 cầu dẫn 1,2,3 trong đó cầu dẫn 2 và 3 có kết cấu như nhau nên tính
toán chung cho cầu dẫn số 1.
80x100CM
DẦM DỌC CẦU DẪN
DẦM XIÊN CẦU DẪN
60x80CM
80x100CM
DẦM NGANG CẦU DẪN
DẦM NGANG CẦU DẪN
80x100CM

102
Chương 6: Tính toán cầu dẫn
2 Tính toán khung dọc.
2.1 Mặt cắt ngang cầu dẫn.
80x100CM
DẦM NGANG CD
+5.25
6
:
1
1
3
-20.14
-18.04
-17.34
80x100CM
DẦM NGANG CD
DÀY 35CM
BẢN MẶT CẦU
80x100CM
DẦM DỌC CD
D700xT110MM
1
DÀI 35M
CỌC BTCT 40x40CM
+2.70
+4.19
2
:
1

2
:
1
1:1
CỌC BTCT ƯST DÀI 40M
60x80CM
DẦM NGANG CD
DÀY 6CM
BÊ TÔNG PHỦ
2.2 Sức chòu tải và chiều dài tính toán của cọc BTULT D = 600 mm.
Với kết cấu bến như phương án 1 ta chọn cọc bêtông ứng lực trước có chiều dài là
40m gồm 2 cọc nối nhau,với bước khung ngang là 4.75m,khung dọc là 6.0m.Tính
toán sức chòu tải với cọc ở vò trí ngoài cùng vò trí sát cầu chính
2.2.1 Sức chòu tải theo vật liệu.
Sức chòu tải theo vật liệu được cho ở số liệu bên của cọc BTULT D = 600mm là
170T.
2.2.2 Sức chòu tải theo đất nền.
Theo tiêu chuẩn về móng cọc TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN
THIẾT KẾ .
Sức chòu tải của cọc được kiểm tra theo sức chòu tải của đất nền. Tính cho cọc
ngoài cùng, độ sâu cọc cắm vào lớp đất 5a : với cọc BTCTULT có tiết diện d=600
mm ,L=32m.
103
Chương 6: Tính toán cầu dẫn
Lớp 1 2 3 4 5a
Chiều dày(m) 5.6 4.25 4.35 7.35 12.3
a. Tính theo chỉ tiêu cơ lí đất nền.
Sức chòu tải của cọc theo cơ lí của đất nền được tính là sức chòu tải của một cọc
do ma sát và phản lực mũi cọc gây ra:
Sức chòu tải tính toán ( cho phép) của cọc đơn theo đất nền :

Q
a
=
tc
tc
k
Q

Trong đó :
K
tc
: hệ số an toàn lấy k
tc
= 1,4 ( do sức chòu tải được xác đònh bằng
tính toán , kể cả theo thử động cọc mà không kể đến biến dạng
đàn hồi của đất).
Q
tc
: Sức chòu tải tiêu chuẩn tính theo đất nền của cọc đơn.
Q
a
: Sức chòu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền.
♦ Chòu tải nén :
Q
tc
= m×[m
r
×A
p
×q

p
+ Σ(m
f
×f
si
×l
i
)]
Trong đó :
m : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất , lấy m = 1.
m
r
: Hệ số xét đến mở rộng mũi cọc, lấy m
r
= 1
m
f
: Hệ số xét đến ma sát đất với mũi cọc, lấy m
f
= 1
A
p
: Diện tích tiết diện ngang của cọc :
Cọc d=60cm : A
P
=3.14x0.3
2
= 0.283 m
2
.

U : Chu vi cọc :
Cọc d=60cm : u = 3.14x0.6 = 1.88 m.
l
i
: Chiều dày lớp đất mà cọc đi qua (m).
q
p
: Sức chòu tải của đất nền dưới mũi cọc.
f
si
: Lực ma sát của lớp đất thứ i tác dụng lên cọc .
Q
tc
: Sức chòu tải tiêu chuẩn tính theo đất nền của cọc đơn.
Sức chòu tải của mũi cọc q
p
được tra bảng phụ thuộc vào độ sâu và loại đất:
(TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ )
104
Chương 6: Tính toán cầu dẫn
Ta có cọc d=60 cm được thiết kế đóng sâu 20.85 m , mũi cọc cắm vào lớp 5a:
4.9m , là lớp cát bột ,hạt nhỏ- trung, đôi chỗ lẫn ít sỏi sạn laterit , kết cấu chặt
vừa- chặt , do đó tra bảng và nội suy tuyến tính, ta được q
p
= 325 (T/m
2
).
Tính lực ma sát của lớp đất tác dụng lên cọc:
Q
S

= A
S
×f
S
=
∑
iS
.lf

Xác đònh f
si
:
Lớp 2: Cát bột ,hạt mòn-trung , tra bảng lực ma sát bên và nội suy tuyến tính gần
đúng (TCXD 205 : 1998 – MÓNG CỌC -TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ ) ta được :
Z = 1.125 m  f
s21
= 2.38 T/m
2
.
Z = 3.25 m  f
s22
= 3.075 T/m
2
.
Lớp 3: sét, với I
L
=0,29
Z =5.425 m  f
s31
= 4.085 T/m

2
.
Z = 7.6 m  f
s32
= 4.36 T/m
2
.
Lớp 4: sét cát, với I
L
=0,5
Z = 9.27m  f
s41
= 2.66 T/m
2
.
Z = 10.95 m  f
s42
= 2.719 T/m
2
.
Z = 12.95 m  f
s43
= 2.759 T/m
2
.
Z = 14.95 m  f
s44
= 2.799 T/m
2
.

Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn, hạt nhỏ-trung,
Z = 16.9 m  f
s51
= 5.29 T/m
2
.
Z = 18.9 m  f
s52
= 5.49 T/m
2
.
Z = 19.9 m  f
s53
= 5.59 T/m
2
.
∑f
si
h
i
=(2.38x2.25+3.075x2)+(4.085x2.35+4.36x2)+(2.66x1.35)+(2.719+2.7
59+2. 799)x2+(5.29+5.49)x2 +5.59 = 77.1T.
Từ số liệu đó ta thế vào công thức:
Q
tc
= m×(m
r
×q
p
×A

P
+∑m
f
×f
si
×l
i
).

Q
tc
=325 ×0.283 +1.88× 77.1= 237 T
Sức chòu tải tính toán (cho phép) của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền:
Q
a
=
tc
tc
k
Q
=
4.1
237
= 169 T.
k
tc
: hệ số an toàn lấy k
tc
= 1,4 .
♦ Chòu tải nhổ :

105
Chương 6: Tính toán cầu dẫn
Với cọc có tiết diện ngang d=60cm : mum
f.
f
i
.l
i
=1.88× 77.1=144.9 T
Q
nh
=
4.1
9.144
=103.5T
b. Tính theo chỉ tiêu cường độ của đất nền.
Sức chòu tải cho phép của cọc :
Q
a
=
P
P
S
S
FS
Q
FS
Q
+

Trong đó :
FS
S
= 1.5 : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.
FS
P
= 2 : Hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc.
Q
S
: Sức kháng ma sát của đất xung quanh cọc.
Q
S
= A
s
× f
s
Q
P
: Sức kháng mũi của nền dưới mũi cọc.
Q
p
= A
p
× q
p
Trong đó :
A
P
: diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
Cọc d=60cm : A

p
=3.14x0.3
2
= 0.283 m
2
A
s
: diện tích xung quanh cọc :A
s
= L
p
× U (
2
m
).
L
p
: chiều dài cọc đi qua lớp đất (m)
L
p
=32 -6.96 -4.19 =20.85 m.
U: chu vi cọc:
Cọc d=60cm : u = 3.14x0.6 = 1.88 m.
♦ Thành phần lực ma sát bên :
f
s
= σ’
hi
tgϕ
a

+ C
a
σ’
hi
:ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên
cọc,
σ’
hi
= γ
i
’×h
i
(1-sinϕ
i
).T/
2
m
f
s i
= γ
i
’×h
i
×(1-sinϕ
i
)× tgϕ
ai
+ C
ai

γ
i
’ : trọng lượng đất đẩy nổi của lớp i.
h
i
: bề dày lớp đất thứ i.
C : lực dính của đất.
ϕ : góc nội ma sát của đất .
106