Đồ án tính toán mố cầu.DOC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (773.11 KB, 43 trang )
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
TÍNH TOÁN MỐ
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
Mố tính toán: M1
Kết cấu mố: mố nặng BTCT.
Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn 22 TCN - 272 - 05.
II. HÌNH DẠNG HÌNH HỌC CỦA MỐ VÀ SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
Bảng số liệu về cao độ:
Cao độ đỉnh tường đầu 7.789
Cao độ đỉnh gối 7.356
Cao độ đỉnh xà mũ 6.985
Cao độ đỉnh bệ mố 6.500
Cao độ đáy bệ 4.500
Cao độ đất tự nhiên 6.810
Cao độ mực nước cao nhất 1.000
Góc chéo của mố (độ) 90.00
Số liệu tính toán:
+ Trọng lượng đơn vò bê tông:
3
24.525 /
c
KN mγ =
.
+ Trọng lượng đơn vò đất:
3
17.658 /
s
KN mγ =
.
+ Trọng lượng đơn vò đất bão hoà:
3
10.791 /
sbo
KN mγ =
+ Cường độ chòu nén của bê tông:
,
30
c
f MPa=
.
+ Mô đun đàn hồi của bê tông:
1.5 ' 1.5
0.043 0.043 24.525 30 29440= = × =
c c
E f MPa
γ
.
+ Cường độ chảy dẻo của thép:
300
y
f MPa=
.
+ Mô đun đàn hồi của thép:
200000Es MPa=
.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
238
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Hình dạng mố:
n t
b2 b4
w
m
g
d5
j
hf
d
r1 r2
b
b2b1
d1d2d3
d4
a
bl
cl
c
Hình 100: Hình dạng và kí hiệu kích thước mố.
Kích thước mố (m)
Hạng mục Ký hiệu Giá trò Hạng mục Ký hiệu Giá trò
Chiều cao thân mố h 3.087 Kích thước ngang b
2
2.550
Chiều rộng bệ mố b 5.750 Kích thước ngang b
3
2.550
Chiều dày tường thân a 1.300 Kích thước ngang b
4
1.000
Chiều dày bệ mố d 2.000 Kích thước đứng d
1
1.500
Chiều cao dốc bệ mố f 0.000 Kích thước đứng d
2
1.000
Chiều rộng phần kê gối n 1.000 Kích thước đứng d
3
0.587
Chiều cao tường đầu j 1.950 Kích thước đứng d
4
0.000
Chiều dày tường đầu t 0.300 Kích thước đứng d
5
0.200
Chiều dài tường đầu w 3.850 Kích thước ngang m 0.500
Chiều dày đất trên bệ mố c 0.310 Chiều dày tường cánh u 0.500
K/c từ gối đến mép t/thân g 0.475 K/cách r2 1.000
K/c từ tim cọc đến mép bệ r1 1.000 Mái dốc trước mố cl 0.000
Kích thước ngang b
1
2.000 Mái dốc trước mố bl 0.000
Chiều rộng mố theo hướng ngang: L=14.2m
Chiều cao mố: Ht=5.087m
Khoảng cách từ trọng tâm bệ đến mép phía trước mố: 2.875m
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
239
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Lớp bê tông đệm dày 100mm
107520122000100100
100
2000 1200 2550
900 300
1000 3750 1000 100
500
4
0
0
0
3550
50150 550 150
475 425
50
6003003001887
15001000587
1
0
%
300
2000
500 250 250 500
500500
300
255012002000
5750
200 5725 1175
100037501000
5750
7100 5300 1800
14200
30030085050
500 6600 7100
Hình 101: Cấu tạo mố .
III. MẶT CẮT KIỂM TOÁN:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
240
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
11
3
6
2
7
5
4
5
2
7
4
6
8
8
3
Hình 102: Các mặt cắt cần kiểm toán .
IV. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ:
IV.1. Tónh tải:
IV.1.1. Tải trọng bản thân mố:
Công thức chung để xác đònh tónh tải là
i i i
P V= γ
Trong đó:
Pi : trọng lượng cuả cấu kiện
Vi : thể tích các cấu kiện
i
γ
: trọng lượng riêng cuả cấu kiện
Trọng lượng bản thân của 6 bệ kê gối:
= × × × × =
1
6 0.45 0.35 0.15 24.525 85.2P KN
Trọng lượng tường đỉnh:
= × × × =
2
1.95 0.3 14.2 24.525 203.7P KN
Trọng lượng thân mố:
( ) ( )
= − × + × × =
3
3.087 1.95 1 0.3 14.2 24.525 514.7P KN
Trọng lượng đá kê bản quá độ:
+
= × × × =
4
0.3 0.6
0.3 14.2 24.525 47
2
P KN
Trọng lượng bản quá độ:
= × − × × × =
5
0.3 (14.2 5 0.5) 4 24.525 388.476P KN
Trọng lượng tường cánh:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
241
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
6
2 1.5
2.55 3.087 1 2 0.5 24.525 242.107
2
P KN
×
= × + × × × × =
÷
Trọng lượng bệ mố:
= × × × =
5
5.75 2 14.2 24.525 4004.93P KN
Xác đònh nội lực do TLBT mố tại các mặt cắt:
Công thức tính:
M=P.e
Trong đó:
e là độ lệch tâm.
Ta tính tại mặt cắt (5-5)
Nội lực do bản thân 6 bệ kê gối:
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép phía trước mố:
X =0.475+2 =2.475m
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
e = 2.875-2.475=0.40m
Momen do lực gây ra đối với mặt cắt (5-5):
M=85.2x0.40=34.08KNm .
Tương tự ta tính momen do các lực khác gây ra tại mặt cắt (5-5):
Do tường đỉnh gây ra:
( )
= ⇒ = − ⇒ = × − = −3.15 0.275 203.7 0.275 56.025X m e m M KNm
.
Do thân mố gây ra:
= ⇒ = ⇒ = × =
2.65 0.225 514.7 0.225 115.8X m e m M KNm
.
Do đá kê bản quá độ gây ra:
( )
= ⇒ = − ⇒ = × − = −3.433 0.558 47 0.558 26.23X m e m M KNm
.
Do tường cánh gây ra:
( )
= ⇒ = − ⇒ = × − = −4.969 2.051 242.1 2.051 496.602X m e m M KNm
.
Do bệ mố gây ra:
2.875 0.0 6474.6 0.0 0.0X m e m M KNm
= ⇒ = ⇒ = × =
.
Nội lực tại các mặt cắt khác tính tương tự và lập bảng sau:
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 5-5
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Bệ kê gối và gối 85.1999 2.475 0.400 34.08
Tường đỉnh 203.729 3.15 -0.275 -56.025
Thân mố 514.756 2.65 0.225 115.82
Đá kê bản quá độ 43.7036 3.433 -0.558 -24.387
Tường cánh 242.107 4.926 -2.051 -496.602
Bệ mố 4004.93 2.875 0.000 0
Tổng 5094.43 -427.114
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
242
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 1-1
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
243
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường đỉnh 203.729 3.15 0.000 0
Đá kê bản quá độ 43.7036 3.433 -0.283 -12.368
Tổng 247.433 -12.368
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 2-2
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Bệ kê gối và gối 85.1999 2.475 0.175 14.91
Tường đỉnh 203.729 3.150 -0.500 -101.865
Thân mố 514.756 2.650 0.000 0
Đá kê bản quá độ 43.7036 3.433 -0.783 -34.22
Tường cánh 242.107 4.926 -2.276 -551.076
Tổng 1089.5 -672.251
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 3-3
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 121.054 4.926 -1.626 -196.853
Tổng 121.054 -196.853
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 4-4
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 24.525 6.308 -0.458 -11.241
Tổng 24.525 -11.241
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 6-6
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Đá kê bản quá độ 43.7036 3.433 -0.133 -5.813
Bản quá độ 388.476 3.433 -0.133 -51.667
Tổng 432.18 -57.48
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 7-7
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 121.054 4.926 -0.351 -42.51
Tổng 121.054 -42.51
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
244
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 8-8
Hạng mục P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 242.107 4.926 -1.626 -393.706
Bệ mố 1706.45 4.525 -1.225 -2090.401
Tổng 1706.45 -2090.401
IV.1.1.2 Tải trọng kết cấu phần trên:
Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò
Số lượng dầm N 6.000 dầm
Chiều dài nhòp Ln 40.000 m
Chiều dài nhòp tính toán Lt 39.100 m
Diện tích dầm Supper T Ad 0.968 m
2
Diện tích dầm ngang And 0.799 m
2
Số lượng dầm ngang Ndn 2.000 dầm
Chiều cao gờ đỡ lan can Hg 0.450 m
Chiều cao lan can Hlc 0.815 m
Khổ cầu B 11.000 m
Bề rộng mặt cầu W 14.200 m
Số làn xe thiết kế n 3.000 làn
Hệ số làn xe m 0.85
Hệ số xung kích IM 1.250
Trọng lượng riêng bêtông 24.525 KN/m
3
Chiều dày bản mặt cầu 0.200 m
Lớp phủ mặt cầu. 0.110 m
Tónh tải do dầm chủ:
Tải trọng của 1 dầm:
= × × × =
1
1 40 0.968 24.525 949.363
DC
P KN
.
Tổng trọng lượng dầm chủ:
= = × =
1
1
6 949.363 5696.178
DC
DC
P nP KN
Tónh tải do dầm ngang:
Tải trọng của dầm ngang:
= × × =
1
0.799 14.2 24.525 278.423
DCn
P KN
.
Tổng trọng lượng các dầm ngang:
= = × =
1
2
2 278.423 556.846
DC
DCn
P nP KN
.
Tải trọng bản mặt cầu:
= × × × =
3
0.2 14.2 39.1 24.525 2723.354
DC
P KN
.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
245
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Tải trọng lan can lề bộ hành:
4
6.316 39.1 246.956
DC
P KN= × =
.
Tải trọng lớp phủ:
= × × =
1
1.65 14.2 39.1 916.113
DW
P KN
.
Tải trọng do tiện ích công cộng:
Tạm lấy tải trọng do tiện ích công công trên một đơn vò:
3
5 /
DW
P KN m=
= × =
2
6.316 39.1 246.956
DW
P KN
Xác đònh nội lực do TLBT mố tại các mặt cắt:
Công thức tính:
M=Pxe
Trong đó:
e là độ lệch tâm.
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT TẠI MẶT CẮT (2-2)
Hạng mục V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KN) My (KN) Mz (KN)
DC (KCPT) 4611.667 0.000 0.000 0.000 807.042 0.000
DW (KCPT) 555.8065 0.000 0.000 0.000 97.266 0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT TẢI TẠI MẶT CẮT (5-5)
Hạng mục V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KN) My (KN) Mz (KN)
DC (KCPT) 4611.667 0.000 0.000 0.000 1844.667 0.000
DW (KCPT) 555.8065 0.000 0.000 0.000 222.323 0.000
IV.2. Hoạt tải:
Hoạt tải HL93:
Xe tải thiết kế:
Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng 145KN,
khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
246
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng
cách giữa hai bánh xe là 1800mm
Hình 103: Xe tải thiết kế.
Xe hai trục thiết kế:
Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục
không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là
1800mm
Hình : Tải trọng xe 2 trục thiết kế.
Tải trọng làn:
Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm. xếp theo phương dọc cầu,
theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải
trọng làn có thể xe dòch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất.
Hình : Tải trọng làn.
Hoạt tải người (PL):
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
247
1200mm
110 kN
110 kN
9,3KN/m
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Ta xếp hoạt tải người lên đường ảnh hưởng phản lực gối để gây ra nội lực lớn
nhất, chú ý tính cho cả hai bên cầu.
Xếp xe theo phương dọc:
Hình 104: Sơ đồ xếp hoạt tải để tính phản lực gối.
Phản lực do xe tải thiết kế:
Xe tải 3 trục P1 (KN) P2 (KN) P3 (KN) Tổng (KN)
Tải trọng trục 145 145 35
Giá trò Đ.a.h 1.000 0.890 0.780
Phản lực 145 129.054 27.302
301.356
Phản lực do xe tải 2 trục:
Xe tải 2 trục P1 (KN) P2 (KN) Tổng (KN)
Tải trọng trục 110 110
Giá trò Đ.a.h 1.000 0.969
Phản lực 110 106.624
216.624
Phản lực tải trọng làn:
Tải trọng làn Pl (KN)
Giá trò 9.3
Giá trò Đ.a.h 19.550
Phản lực 181.815
Xếp xe theo phương ngang:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
248
Ln=40.0 m
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Hình 105: Xếp xe theo phương ngang cầu để Mx max.
Nhận xét: ta thấy xe tải thiết kế gây ra nội lực lớn hơn xe tải 2 trục.
Vậy phản lực do hoạt tải gồm tải trọng xe tải thiết kế kết hợp tải trọng làn.
Bảng tổng hợp phản lực tác dụng lên gối do HL93:
Hạng mục Giá trò Đơn vò
HL93 (3 làn) 1424.2 (KN)
HL93 (2 làn) 1117.02 (KN)
Phản lực do tải trọng người:
×
= ω = × × × =
1 39.1
2 3 1.3 152.49
2
PL PL
P q KN
.
IV.3. Lực hãm xe (BR):
Lực hãm xe đựơc truyền từ kết cấu trên xuống trụ qua gối đỡ. Tuỳ theo từng loại
gối cầu và dạng liên kết mà tỉ lệ truyền của lực ngang xuống trụ khác nhau. Do các
tài liệu tra cứu không có ghi chép về tỉ lệ ảnh hưởng của lực ngang xuống trụ nên khi
tính toán, lấy tỉ lệ truyền bằng 100%. Có nghóa là toàn bộ lực ngang gây ra do lực
hãm xe được truyền hết xuống gối cầụ. Điểm đặt của lực hãm xe tại cao độ gối cầu
của trụ thiết kế.
Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng của các trục xe tải hay xe hai trục thiết
kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo quy trình và
coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi như tác dụng theo chiều nằm ngang
cách phía trên mặt đường 1800mm theo cả hai chiều dọc để gây ra hiệu ứng lực lớn
nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi
cùng một chiều trong tương lai.
Phải áp dụng hệ số làn quy đònh trong điều 3.6.1.1.2.
Cầu xếp 4 làn xe nên lực hãm xe được tính như sau:
( )
25%. . . 0.25 35 145 145 0.85 3 207.2
tr
BR P m n KN= = × + + × × =
IV.4. Lực ma sát (FR):
Do sử dụng gối cao su nên bỏ qua lực ma sát.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
249
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
IV.5. Lực li tâm (CE):
Cầu thiết kế thẳng nên CE =0KN.
IV.6. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu công trình (SW):
Công thức xác đònh:
2 2
0,0006. . 1,8( / )
B d
P V C KN m= ≥
Trong đó:
V tốc độ gió thiết kế được tính theo công thức:
.=
B
V V S
V
B
- Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích
hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy đònh trong bảng 3.8.1.1- 1.
Đối với tính mố cần xét với 2 trường hợp của tốc độ gió
+ Tương ứng với vùng tính gió cấp cao nhất I tra bảng V
B
= 38m/s. Được xét
trong tổ hợp cường độ II
+ Tương ứng với vận tốc gió V = 25m/s. Được xét trong tổ hợp cường độ I
S - Hệ số điều chỉnh với khu đất chòu gió và độ cao mặt cầu theo quy đònh,
tra bảng 3.8.1.1-2 .
C
d
: Hệ số cản được quy đònh trong A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d.
Trong đó:
b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)
d = Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, nếu có (mm).
Quy đònh lấy hệ số tối thiểu là 0.9. Trong bài, ta lấy hệ số cản gió C
d
=1,2 .
Kích thước các bộ phận chắn gió:
STT Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò
1 Chiều cao lan can h
lc
1.310 m
2 Chiều cao bản mặt cầu h
bmc
0.2 m
3 Chiều cao dầm chủ h
dc
0.85 m
Tổng
2.36
m
p lực gió ứng với từng tốc độ gió thiết kế:
Kí hiệu
Giá trò
Đơn vò
V
I
V
II
V
B
25 38 m/s
S 1.09 1.09
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
250
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
V 27.25 41.42 m/s
P
B
0.535 1.235 KN/m
2
Vậy áp lực gió tính toán: P
B
=1.8KN/m
2
Tải trọng gió ngang (P
D
):
D B
P P At=
Trong đó:
At : diện tích chắn gió, At =39.1x2.36=92.276m
2
.
⇒ = = × =1.8 92.276 166.1
D B
P P At KN
.
Tải trọng gió dọc cầu (F
SWL
):
Theo quy đònh ta lấy tải trọng gió được tính theo công thức:
F
WSL
= 0.25P
D
Trong đó: P
D
tải trọng gió ngang.
= = × =0.25 0.25 161.1 40.275
WSL D
F P KN
.
Tải trọng gió đặt lệch tâm so với mặt trên gối:
= =
∑
2.36
1.18
2 2
h
m
.
IV.7. Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL):
Theo điều 3.8.1.3, khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác
dụng vào cả kết cấu và xe cộ.
Phải biểu thò tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải phân bố 1.5 KN/m, tác
dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1.8m trên mặt
đường. Lấy trường hợp xếp 2 xe tải ở cả 2 làn.
Phải biểu thò tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 kN/m tác
dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800mm so với mặt
đường. Lấy trường hợp xếp xe hết toàn bộ mặt cầu.
Bảng kết quả tải trọng gió tác dụng lên xe cộ:
Kí hiệu Giá trò Đơn vò
WLngang
q 1.5 KN/m
h 1.8 m
WL 58.65 KN
WLdọc
q 0.75 KN/m
h 1.8 m
WL 29.325 KN
Momen do tải trọng gió gây ra tại các mặt cắt xác đònh theo công thức:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
251
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
M=P.e với e là độ lệch tâm.
IV.8. p lực nằm ngang (EH) và thẳng đứng (EV) lên các mặt cắt:
IV.8.1. p lực đất ngang (EH):
Để an toàn áp lực nằm ngang phía trước mố có thể bỏ qua
p lực nằm ngang sau mố được tính như sau :
2
0,5. . . .
.0,4
E Ka gs H W
M E H
=
=
Trong đó :
H
: chiều cao (m)
W
: chiều rộng (m)
Ka
: hệ số áp lực đất
2 2
30
45 45 0.333
2 2
= − = − =
÷
÷
s
f
Ka tg tg
gs
: trọng lượng đơn vò của đất đắp (=17,7KN/m
3
)
Ea
K
A
g
s
H
+V
+H
+M
H
0.4H
Hình 106: Sơ đồ tính áp lực đất ngang.
Ta tính áp lực đất tác dụng lên mặt cắt đáy móng (5-5):
Chiều cao đất tác dụng: H=5.087m .
Chiều rộng đất tác dụng: W=14.2m .
2 2
0,5. . . . 0.5 0.333 17.658 5.087 14.2 1080.35E Ka gs H W KN⇒ = = × × × × =
.
Momen do áp lực ngang của đất .
= = × × =0.4 1080.35 0.4 5.087 2198.3M E H KNm
.
Các mặt cắt còn lại tính toán tương tự:
Mặt cắt Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
(1-1) 196.76 0.00 0.00 153.47 0.00
(2-2) 493.11 0.00 0.00 608.89 0.00
(3-3) 0.00 89.60 0.00 0.00 110.63
(4-4) 0.00 11.76 0.00 0.00 9.41
(5-5) 1080.35 0.00 0.00 2198.3 0.00
(7-7) 0.00 71.45 88.22 0.00 0.00
IV.8.2. p lực đất đứng (EV):
Ta tính cho mặt caté (5-5):
p lực đất phía trước mố:
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
252
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
= ×γ = × × × =2 14.2 0.31 17.658 155.46
EV
P V s KN
.
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép ngoài phía trước mố:
X=1.0m
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
e=2.875-1.0=1.875m
Momen do áp lực đất thẳng đứng (EV) :
= = × =155.46 1.875 291.48
EV
M P e KNm
.
p lực đất phía sau mố:
= ×γ = × × × =2.55 13.2 3.087 17.658 1834.8
EV
P V s KN
.
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép ngoài phía trước mố:
2.55
2 1.3 4.575
2
X m= + + =
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
e=2.875-4.575=-1.70m
Momen do áp lực đất thẳng đứng (EV) :
( )
= = × − = −1834.8 1.7 3119.2
EV
M P e KNm
.
Các mặt cắt còn lại ta tính toán tương tự:
Mặt cắt V (KN) My (KNm)
(5-5) 1990.276 -2827.696
(8-8) 1834.815 2339.3891
IV.9. p lực đất do hoạt tải (ES):
Hoạt tải xe đặt sau lưng mố được quy thành tải trọng đất đắp có chiều cao heq,
có chiều dài vô hạn, tuy nhiên do có bản quá độ nên tải trọng áp lực đất do hoạt tải
tác dụng lên mố sẽ trở thành tải trọng phân bố có chiều dài hữu hạn.
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
253
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Dầm kê bản quá độ
Bản quá độ
1.2
3.2
0
.
3
4
Hình 107: Sơ đồ tính áp lực đất tác dụng vào mố thông qua bản quá độ.
Hoạt tải quy đổi
Hoạt tải xe đặt sau lưng mố được quy thành tải trọng đất đắp có chiều cao
eq
h
(chiều
cao tương đương của đất dùng cho tải trọng xe Bảng 3.11.6.2-1). Đối với đường ô tô
cường độ tải trọng phải lấy phù hợp với các quy đònh của điều 3.6.1.2. Nếu tải trọng
chất thêm khác với đường ô tô thì chủ đầu tư phải quy đònh và/ hoặc chấp nhận một
hoạt tải chất thêm phù hợp.
9
. . .10
s eq
p g h
γ
−
=
Trong đó :
s
γ
:tỷ trọng của đất (KG/m
3
)
eq
h
:chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế
Chiều cao tường 6000 mm
760
eq
h mm→ =
Chiều cao tường 9000 mm
610
eq
h mm→ =
Chiều cao tường 5087 mm
806⇒ =
eq
h mm
9 6 2
. . . .10 0.333 17.658 9.81 806 10 0.0465 /
− −
⇒ = = × × × × =
s eq
p k g g h KN m
.
0.0465 13.2 0.61 /p KN m⇒ = × =
.
Trọng lượng bản thân BQĐ :
13.2 0.3 24.525 97.12 /
TLBT
p KN m= × × =
Phản lực gối R :
( )
0.61 97.12 4 0.5 195.464R KN= + × × =
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
254
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
p
TLBT
RR
p
4000
Hình 108: Sơ đồ tính bản quá độ.
Trọng lượng bản thân dầm kê BQĐ :
0.5 0.5 13.2 24.525 80.9
damke
p KN= × × × =
Ta quy phản lực gối R và trọng lượng bản thân dầm kê BQĐ thành tải trọng
phân bố đều trên đáy lớp đá dăm
( ) ( )
195.464 80.9
138.2 /
2 2
damke
R p
Q KN m
+ +
= = =
p lực ngang lên tường tại mặt cắt 2-2 do hoạt tải gây ra
Phân bố áp lực ngang lên tường
ph
∆
, tính bằng Mpa, do một tải trọng tuyến tính
dài hữu hạn thẳng góc với tường có thể lấy bằng :
3 3
2 1
1 1 2 1 1 2
.
.
ph
Q
Z Z
Z A B
A B
X X
ν ν
π
− −
∆ = − − +
+ +
(3.11.6.1-5)
Trong đó :
2
2
1 1
Z
A
X
= + +
÷
(3.11.6.1-6)
2
1
1 1
Z
B
X
= + +
÷
(3.11.6.1-7)
1
X
: cự ly từ sau tường đến điểm đầu của tải trọng tuyến (mm),
1
2980=X mm
2
X
: chiều dài của hoạt tải (mm),
2
2000=X mm
Z : chiều sâu từ mặt đất đến điểm đang xét (mm)
ν
: hệ số Poisson (DIM),
0.3
=
ν
Q : cường độ tải trọng (N/mm)
Ta chia chiều dày lớp đất từ đáy lớp đá dăm đến mặt cắt 2-2 thành nhiều lớp nhỏ
có bề dày 0.4m.
STT z (mm) A B Δ (KN/m2) p (KN/m2) Hx (KN) x (m) My (KN.m)
1 0 2 2 0 0.2455 1.296 0.919 1.191
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
255
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
2 400 2 2 0.491 0.387 2.043 0.519 1.06
3 800 2.1 2 0.283 0.207 1.093 0.119 0.13
4 1200 2.2 2.1 0.131 0 0 1.319 0
Tổng 3.339 2.251
Hình 109: Biểu đồ áp lực LS tại mặt cắt (2-2).
Ta tính toán tương tự cho mặt cắt (5-5):
STT z (mm) A B Δ (KN/m2) p (KN/m2) Hx (KN) x (m) My (KN.m)
1 0 2 2 0 0.2455 1.296 2.919 3.783
2 400 2 2 0.491 0.387 2.043 2.519 5.146
3 800 2.1 2 0.283 0.207 1.093 2.119 2.316
4 1200 2.2 2.1 0.131 0.085 0.449 1.719 0.772
5 1600 2.3 2.1 0.039 0.016 0.084 1.319 0.111
6 2000 2.4 2.2 -0.008 -0.016 -0.084 0.919 -0.077
7 2400 2.6 2.3 -0.024 -0.012 -0.063 0.519 -0.033
8 2800 2.7 2.4 -0.024 -0.012 -0.063 0.119 -0.007
9 3200 2.9 2.5 -0.017 0 0 3.319 0
Tổng 4.881 12.051
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
256
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Hình 110: Biểu đồ áp lực LS tại mặt cắt (5-5).
IV.10. Lực động đất:
Cầu nằm trong vùng động đất I không cần thiết phân tích về tải động đất (theo
4.7.4.1).
IV.11. p lực nước:
Do đáy bệ mố nằm trên MNCN nên bỏ qua tác dụng của nước lên mố.
Tổng hợp nội lực và tổ hợp nội lực ở các TTGH tại các mặt cắt :
Phần mố:
Mặt cắt tường đỉnh (1-1):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mx
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
-TLBT mố 247.433 -12.368
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
158.750 123.825
TTGH Hệ số tải trọng γi Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
DC
γ
EH
N Hx My Hy Mx
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I
1.25 1.5 309.291 238.125 170.278 0.000 0.000
Cường độ II
1.25 1.5 309.291 238.125 170.278 0.000 0.000
Cường độ III
1.25 1.5 309.291 238.125 170.278 0.000 0.000
Sử dụng
1 1 247.433 158.750 111.457 0.000 0.000
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
257
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Mặt cắt tường thân (2-2):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mx
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
-TLBT mố
1089.495 -672.251
-TLBT của KCPT
4611.667 807.042
Lớp phủ mặt cầu (DW)
γ
DW
555.807 97.266
Hoạt tải HL93 (LL) (3 làn)
γ
LL
1424.201 249.235
Hoạt tải HL93 (LL) (2 làn)
γ
LL
740.325 129.557 2961.300
Tải trọng người (PL)
γ
PL
152.490 26.686
Lực hãm xe (BR)
γ
BR
207.188 4.887 1012.525
Lực li tâm (CE)
γ
CE
p lực đất thẳng đứng (EV)
γ
EV
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
397.848 491.263
p lực đất do hoạt tải (ES)
γ
ES
3.339 2.251
Tải trọng gió lên kết cấu
(SW)
γ
SW
- Gió ngang
166.0972.467 409.761
-Gió dọc
41.524 2.467 102.440
Tải trọng gió lên xe cộ (WL)
γ
WL
- Gió ngang
58.650 4.887 286.623
- Gió dọc
29.325 4.887 143.311
TTGH Hệ số tải trọng γi
γ
DC
γ
DW
γ
LL
,γ
BR
γ
EV
γ
EH
,γ
ES
γ
WS
γ
WL
γ
PL
,γ
CE
Cường độ I 1.25 1.5 1.75 1.35 1.5 0 0
Cường độ II 1.25 1.5 0 1.35 1.5 1.4 0
Cường độ III 1.25 1.5 1.35 1.35 1.5 0.4 0.4
Sử dụng 1 1 1 1 1 0.3 0.3
TTGH
Gravity Dọc cầu Ngang cầu
N Hx My Hy Mx
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I
-3 làn 10719.371 964.359 3309.439 0.000 0.000
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
258
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
-2 làn 9522.589 964.359 3100.003 0.000 5182.275
Cường độ II
-Gió dọc 7960.163 659.914 1198.075 0.000 0.000
-Gió ngang 7960.163 601.781 1054.659 232.536 573.666
Cường độ III
-2 làn, gió dọc 10088.695 909.823 2892.362 0.000 0.000
-2 làn, gió ngang 9165.463 881.484 2632.495 89.899 4276.309
Sử dụng
-3 làn, gió dọc 7833.659 629.629 2087.742 0.000 0.000
-2 làn, gió ngang 7149.784 608.375 1894.339 67.424 3170.215
Mặt cắt đáy móng (5-5):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mx
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
-TLBT mố
5094.428 -427.114
-TLBT của KCPT
4611.667 1844.667
Lớp phủ mặt cầu (DW)
γ
DW
555.807 222.323
Hoạt tải HL93 (LL) (3 làn)
γ
LL
1424.201 569.680
Hoạt tải HL93 (LL) (2 làn)
γ
LL
740.325 296.130 2961.300
Tải trọng người (PL)
γ
PL
152.490 60.996
Lực hãm xe (BR)
γ
BR
207.188 6.887 1426.900
Lực li tâm (CE)
γ
CE
p lực đất thẳng đứng (EV)
γ
EV
1990.276 -2827.696
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
1080.358 2198.312
p lực đất do hoạt tải (ES)
γ
ES
4.881 12.051
Tải trọng gió lên kết cấu
(SW)
γ
SW
- Gió ngang
166.0974.467 741.955
-Gió dọc
41.524 4.467 185.489
Tải trọng gió lên xe cộ (WL)
γ
WL
- Gió ngang
58.6506.887 403.923
- Gió dọc
29.325 6.887 201.961
TTGH Hệ số tải trọng γi
γ
DC
γ
DW
γ
LL
,γ
BR
γ
EV
γ
EH
,γ
ES
γ
WS
γ
WL
γ
PL
,γ
CE
Cường độ I 1.25 1.5 1.75 1.35 1.5 0 0
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
259
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
Cường độ II 1.25 1.5 0 1.35 1.5 1.4 0
Cường độ III 1.25 1.5 1.35 1.35 1.5 0.4 0.4
Sử dụng 1 1 1 1 1 0.3 0.3
TTGH
Gravity Dọc cầu Ngang cầu
N Hx My Hy Mx
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I
-3 làn 18412.410 1990.437 5097.596 0.000 0.000
-2 làn 17215.628 1990.437 4618.883 0.000 5182.275
Cường độ II
-Gió dọc 15653.202 1685.992 1863.264 0.000 0.000
-Gió ngang 15653.202 1627.859 1603.580 232.536 1038.737
Cường độ III
-3 làn, gió dọc 17781.734 1935.901 4453.943 0.000 0.000
-2 làn, gió ngang 16858.502 1907.562 3929.671 89.899 4456.106
Sử dụng
-3 làn, gió dọc 13828.868 1313.681 3135.358 0.000 0.000
-2 làn, gió ngang 13144.993 1292.427 2745.573 67.424 3305.063
Mặt cắt đá kê gối (6-6):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mx
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
432.180 -57.480
TTGH
Hệ số
tải
trọng γi
Gravity Dọc cầu Ngang cầu
N Hx My Hy Mx
γ
DC
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I 1.25 540.224 0.000 -71.850 0.000 0.000
Cường độ II 1.25 540.224 0.000 -71.850 0.000 0.000
Cường độ III 1.25 540.224 0.000 -71.850 0.000 0.000
Sử dụng 1 432.180 0.000 -57.480 0.000 0.000
Mặt cắt (8-8):
Sẽ tính toán ở phần thiết kế móng mố.
Phần tường cánh:
Mặt cắt (3-3):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mz
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
260
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
121.054 -196.853
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
89.596 110.633
TTGH Hệ số tải trọng γi Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
DC
γ
EH
N Hx My Hy Mz
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I 1.25 1.5 151.317 0.000 -246.066 134.394 165.950
Cường độ II 1.25 1.5 151.317 0.000 -246.066 134.394 165.950
Cường độ III 1.25 1.5 151.317 0.000 -246.066 134.394 165.950
Sử dụng 1 1 121.054 0.000 -196.853 89.596 110.633
Mặt cắt (4-4):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mz
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
24.525 -11.241
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
11.760 9.408
TTGH
Hệ số tải trọng
γi Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
DC
γ
EH
N Hx My Hy Mz
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I 1.25 1.5 30.656 0.000 -14.051 17.640 14.112
Cường độ II 1.25 1.5 30.656 0.000 -14.051 17.640 14.112
Cường độ III 1.25 1.5 30.656 0.000 -14.051 17.640 14.112
Sử dụng 1 1 24.525 0.000 -11.241 11.760 9.408
Mặt cắt (7-7):
Tải trọng Hệ số Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
N Hx Z My Hy Z Mz
KN KN m KNm KN m KNm
TLBT cấu kiện (DC)
γ
DC
121.054 -42.510
p lực đất nằm ngang (EH)
γ
EH
71.445 88.220
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
261
ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ NGUYÊN
TTGH
Hệ số tải trọng
γi Gravity Dọc cầu Ngang cầu
γ
DC
γ
EH
N Hx My Hy Mx
KN KN KNm KN KNm
Cường độ I 1.25 1.5 151.317 0.000 -53.138 107.168 132.330
Cường độ II 1.25 1.5 151.317 0.000 -53.138 107.168 132.330
Cường độ III 1.25 1.5 151.317 0.000 -53.138 107.168 132.330
Sử dụng 1 1 121.054 0.000 -42.510 71.445 88.220
V. TÍNH TOÁN BẢN QUÁ ĐỘ:
V.1. Thiết kế cốt thép:
Tiết diện tính toán bxh =13.200x300mm
Momen kiểm toán:
= = ×
6
244.33 244.33 10Mu KNm Nmm
.
Chọn lớp bảo vệ a = 25 mm ,
⇒
ds = h - a = 300 – 25 = 275 mm
Từ phương trình cân bằng momen :
φ
=
−⇔=
∑
u
s
'
cs
M
2
a
d.a.b.f.85,00A/M
2
'
6
2
2.
.0,85. .
2 244.33 10
275 275 3
0.9 0.85 30 13200
u
s s
c
M
a d d
f b
mm
φ
⇒ = − −
× ×
= − − =
× × ×
Trong đó:
'
1
0,05 0,05
0,85 .( 28) 0,85 .(30 28) 0,84
7 7
= − − = − − =
c
f
β
Chiều cao vùng bêtông chòu nén:
1
3
3.5
0.84
3.5
0.013 0.45
275
= = =
⇒ = = <
s
a
c mm
c
d
β
Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5.7.3.3.1 )
Diện tích cốt thép :
'
2
0,85. . .
0.85 25 3 13200
3309.9
300
c
s
y
f a b
A mm
f
× × ×
= = =
Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :
3309.9
0,08%
. 13200 300
s
A
b d
ρ
= = =
×
(5.7.3.3.2-1)
min
'
30
0,03. 0,03. 0,3%
300
c
y
f
f
ρ = = =
min
ρ<ρ⇒
Không đạt.
Do đó : ta lấy lượng cốt thép sau để tính cốt thép cho bản quá độ :
MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM
262
