Thiết kế trụ cầu dầm giản đơn nhịp dài L= 27 m,chiều cao trụ H=6m,chiều cao dầm h= 1.5m

200
160
60
90
250
87,5
87,5
175 x 3
Thiết kế môn học mố trụ cầu

Thiết kế môn học trụ cầu
1. Các số liệu tính toán:
Chiều cao trụ H=6m
Tnh ton tr cu dm gin n nhp di l= 27 m khổ càu 4 + 2.1,0
m.Mặt cắt ngang có 4 dầm , chiều cao dầm h= 1,5m
Tải trọng thiết kế H30, XB80, ngời 300kg/m
2
Kích thớc trục chọn nh hình vẽ: 700
350
+ Vật liệu làm trụ: 350
- Mũi trụ bê tông M300
- Thân trụ bê tông m250 880
- Bệ và cọc bê tông M 300
Tải trọng do trọng lợng của KCN dầm và mặt cầu xe chạy, lan can, lề ng-
ời đi lấy từ kết quả tính toán phần kết cấu nhịp.
Nhịp phải: ký hiệu là nhịp 1.
Nhịp trái: ký hiệu là nhịp 2.
mTg
mTg
mTg
mTg

tt
TC
tt
TC
/828,11
/2688,10
/828,11)037,192,1(4
/2688,10)8282,0739,1(4
2
2
1
1
=
=
=+=
=+=
2. Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ.

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 1
140
540
200
R70
100
30cm
30cm
5cm
Thiết kế môn học mố trụ cầu

2.1. Xác định vị trí tim các gối cầu lên trụ:
l
1
, l
2
: khoảng cách từ tim trụ đến tim 2 gối.
l
1
= l
2
= 26,4cm.
2.2. Tính trọng lợng bản thân trụ:
- Đá kê gối: q
dk
= 4,8 (T)
- Xà mũi trụ: q
m
= 61,25 (T)
- Thân trụ: q
th
= 70,309 (T)
- Bệ trụ: q
b
= 154 (T)
Tổng cộng:
+ Đối với mặt cắt đỉnh bệ: q
TC
= 156,359 (T)
q
tt

= 1,1 . q
tc
= 341,39 (T)
2.3. Tính toán với áp lực thuỷ tĩnh:
a. Với mức nớc thấp nhất:
- áp lực thuỷ tĩnh tiêu chuẩn
TC
TN
P
= F . h
1
.
n
với h
1
= 0,73 (m)
F = (0,7
2
.3,14 + 4.1,4) = 7,14m
2

n
= 1T/m
2

)(73,5.1,1
)(21,573,0.14,7
TPP
TP
tc

TN
tt
TN
tc
TN
==
==
Tính với mức nớc cao nhất:

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 2
1 1
26,4
26,4
0,65
26,4
Thiết kế môn học mố trụ cầu

)(41,42.1,1
)(55,381.14,7.4,5
TPP
TP
tc
TN
tt
TN
tc
TN
==
==

2.4. Tính phản lực gối do tĩnh tải kết cấu nhịp:
- Phản lực gối do tĩnh tải tiêu chuẩn:
)(5,135
2
4,26.2688,10
2
.
)(5,135
2
4,26.2688,10
2
.
2
2
1
1
T
lg
R
T
lg
R
tc
tc
tc
tc
===
===
Phản lực gối do tĩnh tải tính toán:
)(68,147

2
4,26.1828,11
2
.
2
21
T
lg
RR
tc
tttt
====
2.5. Tính phản lực gối do hoạt tải trên kết cấu nhịp:
2.5.1. Do hoạt tải H30
a. 2 làn xe H30 trên cả 2 nhịp
Tra bảng tải trọng tơng đơng:
Với L = 53,45
= 0,5
q
td
= 1,75
Phản lực gối do hoạt tải tiêu chuẩn:
)(18,849,0.2.45,53.1.
2
1
.75,1.2
1
30
TqR
td

H
tc
===

Phản lực gối do hoạt tải H30 tính toán:
)(8,11708,103.4,1.
3030
TRnR
H
tc
H
tt
===
b. Hai làn xe H30 trên 1 nhịp (nhịp 2):
l = 26,4; = 0 q
td
= 2,651 (T/m)
Phản lực gối cho nhịp 2:
)(97,629,0.2.
2
1.4,26
.651,2.2
30
TqR
td
H
tc
===

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 3
q
td
q
td

Thiết kế môn học mố trụ cầu

)(15,8897,62.4,1.
3030
TRnR
H
tc
H
tt
===
(tổ hợp chính)
)(4,5097,62.8,0
30
TR
H
tt
==
(tổ hợp phụ)
Momen do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng:
+ Tính cho tổ hợp chính:1
).(582,28325,0.15,88
30
mTM

H
tt
==
c. Do hoạt tải H30 1 làn xe xếp lệch trên 2 nhịp:
Phản lực gối do tải trọng tiêu chuẩn:
)(27,47
2
1.45,53
.75,1
30
TR
H
tc
==
Phản lực gối do tải tọng tính toán cho tổ hợp phụ:
)(141,5227,47.12,1.12,1
3030
TRR
H
tc
H
tt
===
Mô men (theo phơng ngang cầu) do phản lực gối của H30 đối với mặt cắt
đỉnh móng.
).(99,165.12,1
).(92,8
4
1775,2.
141,2

5
3030
30
mTMM
mTM
H
tc
H
tt
H
tc
==
==
2.5.2. Do bánh xe XB80
a. Do XB80 đặt trên đỉnh trụ
Tra bảng tải trọng tơng đơng của XB80
l = 53,45; = 0,5 q
tđ
= 2,371 T/m
Phản lực gối do XB80 tiêu chuẩn và tính toán:
)(35,69.1,1
)(59,63
2
1.45,53
371,2.
8080
80
TRR
TqR
XB

tc
XB
tt
td
XB
tc
==
===
b. Do XB80 trên 1 nhịp:
l = 26,4; = 0; q
td
= 4,69 T/m
Phản lực gối do XB80 trên 1 nhịp

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 4
Thiết kế môn học mố trụ cầu

)(576,68.1,1
)(978,61
2
1.4,26
.69,4
8080
80
TRR
TR
XB
tc
XB

tt
XB
tc
==
==
Momen do phản lực gối của XB80 trên 1 nhịp với mặt cắt đỉnh móng:
).(162,27.1,1
).(693,24.
8080
2
8080
mTMM
mTlRM
XB
tc
XB
tt
XB
tc
XB
tc
==
==
2.5.3. Do ngời 300kg/m
2

a. Ngời trên 2 lề và trên cả 2 nhịp:
q
td
= 0,3 . 1,0 = 0,3T/m

- Phản lực gối tiêu chuẩn:
)(45,292.
2
1.45,53
.3,0 TR
ng
tc
==
- Phản lực gối tính toán:
)(23,41.4,1 TRR
ng
tc
ng
tt
==
b. Hai đoàn ngời trên 1 nhịp:
)(33,16.12,1
)(33,16.4,1
)(58,142.
2
1.4,26
3,0
TRR
TR
R
TR
tc
ng
ttphu
ng

tc
ng
ttchinh
ng
tc
ng
==
=
=
==
Mô men do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng:
).(307,5325,0.33,16.
).(334,6325,0.412,20.
2
2
mTlRM
mTlRM
p
ng
p
ng
c
ng
c
ng
===
===
c. Một đoàn ngời trên 2 nhịp (xếp lệch tâm theo phơng ngang)
)(49,16.12,1
)(73,14

2
1.45,53
.3,0
TRR
TR
tc
ng
tt
ng
tc
ng
==
==
Mô men (theo phơng ngang cầu) đối với mặt cắt đỉnh móng.

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 5
Thiết kế môn học mố trụ cầu

).(91,72.12,1
).(285,6673,14.5,4.
mTMM
mTRlM
tc
ng
tt
ng
tc
ngn
tc

ng
==
===
2.6. Tính toán tải trọng theo phơng dọc cầu do lực hãm của H30
Với nhịp l > 25m, lực hãm
PT
tc
h
6,0=
Với P = 30T

TT
tc
h
1830.6,0 ==
6,20.12,1 ==
tc
h
tt
h
TT
(tính cho tổ hợp phụ)
Momen do lực hãm đối với mặt cắt đỉnh bệ trụ:
).(20,126.12,1
).(68,11226,6.18.
1
mTMM
mThTM
tc
h

tt
h
T
tc
h
tc
h
==
===
Với h
T1
là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đỉnh bệ.
Mô men đối với mặt cắt đấy bệ trụ
).(521,166
).(68,14826,8.18.
2
mTM
mThTM
tt
h
T
tc
h
tc
h
=
===
h
T2
là khoảng cách từ tim gối đến mặt cắt đáy bệ.

2.7. Tính toán tải trọng theo phơng ngang cầu do lực lắc ngang:
Cờng độ rải đều của tải trọng do H30 q
n
= 0,4T/m
Lực lắc ngang tiêu chuẩn tập trung tại cao độ mặt đờng xe chạy:
E
tc
= q
n
.
)(96,12
2
4,294,26
.4,0
2
)(
2
T
LL
tttt
t
=
+
=
+
Lực lắc ngang tính toán:
E
tt
= 1,12.E
tc

= 14,515*T)
Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ
).(66,1149,7.515,14
).(38,1029,7.96,12.
mTM
mThEM
tt
E
E
tctc
E
==
===
Với h
E
là khoảng cách từ mặt đờng xe chạy đến mặt cắt đỉnh bệ.

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 6
Thiết kế môn học mố trụ cầu

Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đáy bệ:
).(698,1439,9.515,14
).(304,1289,9.96,12
mTM
mTM
tt
E
tc
E

==
==
2.8. Tính áp lực gió theo phơng cầu lên kết cấu nhịp và trụ cờng độ gắn:
Khi có xe chạy trên cầu W = 50kg/m
2
Khi không có xe chạy trên cầu W
1
= 180kg/m
2
a. Tính với mực nớc thấp nhất:
- Diện tích chắn gió của lan can:
F
1n
=
)(88,115,0.2,1.
2
27
2
27

22
2
1
21
mKh
ll
l
=

+=






+
- Diện tích chắn gió của kết cấu nhịp:
F
2n
=
)(5,491.
2
25,1.27
2
25,1.27
2
.
2
.
2
2
2211
mK
hdlhdl

=






+=






+
- Diện tích chắn gió của thân trụ (phần trên mực nớc thấp nhất)
F
3n
= (1,5 . 2 + 1,4 . 3,77) . 1 = 8,27 (m
2
)
Trong đó: l
1
, l
2
là chiều dài nhịp1 và nhịp2
h
LC
là chiều cao lan can
h

d1
, h
d2
là chiều cao dầm nhịp 1 và dầm nhịp 2
K
1
, K
2
, K
3
hệ số độ rỗng
Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào kết cấu:
* Khi không xe:
)(490,118,0.27,8.
)(91,818,0.5,49.
)(138,218,0.88,11.
0
3
3
0
2
2
0
1
1
TWFW
TWFW
TWFW
n
tc

n
n
tc
n
n
tc
n
===
===
===
Tổng lực gió ngang:
)(045,152,1
490,191,8238,2
321
TWW
WWWW
tc
MNTN
tt
MNTN
tc
n
tc
n
tc
n
tc
MNTN
==
++=++=

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 7
Thiết kế môn học mố trụ cầu

Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ:
+ Lan can: h
01
= 8,5 (m)
+ Kết cấu nhịp h
02
= 5,53 (m)
+ Thân trụ h
03
= 3,365(m)
- Momen do lực lắc ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ:
023022021
hWhWhWM
tc
n
tc
n
tc
n
tc
W
++=
= 2,138 . 8,5 + 8,91.5,53 + 1,490.3,365 = 72,459(T.m)
=
tt

W
M
1,2 .
tc
W
M
= 117,042 (T.m)
Khi có xe W
0
= 0,05T/m
2
W
tc
= 3,48 (T) W
tt
= 4,17 (T)
Momen đối với mặt cắt đỉnh bệ:
).(99,32
).(5,27
mTM
mTM
tt
W
tc
W
=
=
Momen đối với mặt cắt đáy bệ
).(342,41
).(452,34

mTM
mTM
tt
W
tc
W
=
=
b. Tính với mức nớc cao nhất:
- Diện tích chắn gió của trụ với mực nớc cao nhất:
F
3NCN
= (2.1,5 + 1,4.0,6).1 = 3,84 (m
2
)
Tay đòn đối với mặt cắt đỉnh bệ:
h
CN
= 6 (m)
Lực gió ngang tiêu chuẩn tác dụng vào trụ:
)(691,084,3.18,0 TW
tc
NCN
==
Tổng lực gió ngang:
086,14
)(739,11691,091,8138,2
=
=++=
tt

NCN
tc
NCN
W
TW

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 8
Thiết kế môn học mố trụ cầu

Momen do lực ngang đối với mặt cắt đỉnh bệ:
).(90,85.2,1
).(59,716.691,053,5.91,85,8.138,2
mTMM
mTM
tc
NCN
tc
NCN
tc
NCN
==
=++=
Momen đối với mặt cắt đáy bệ:
).(08,1142,1
).(069,958.691,053,7.91,85,10.138,2
mTMM
mTM
tc
NCN

tt
NCN
tc
NCN
==
=++=
Khi có xe chạy trên cầu:
Tổng lực gió ngang:
)(913,3
)(261,3
TW
TW
tt
NCN
tc
NCN
=
=
Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
).(91,30
).(76,25
mTM
mTM
tt
NCN
tc
NCN
=
=
Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:

).(74,38
).(28,32
mTM
mTM
tt
NCN
tc
NCN
=
=
2.9. áp lực gió lên trụ theo phơng dọc cầu:
a. Tính với MNTN (mức nớc thấp nhất):
F
TN
= [11.0,6 + 0,9.






+
2
611
] + 3,77.5,4 = 34,60m
2
- áp lực gió khi hoạt tải trên nhịp:
)(730,160,34.05,0 TW
tc
TN

==
- áp lực gió tiêu chuẩn khi không có hoạt tải trên nhịp.
)(22,660,34.18,0 TW
tc
TN
==
- áp lực tính toán:
).(464,7.2,1
).(076,2.2,1
mTWW
mTWW
tc
TN
tt
TN
tc
hTN
tt
hTN
==
==
- Mô men của áp lực gió đối với mặt cắt đỉnh bệ:
+ Khi có hoạt tải:
).(21,11.2,1
).(342,94,5.73,1
mTMM
mTM
tc
WhTN
tt

WhTN
tc
WhTN
==
==

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 9
Thiết kế môn học mố trụ cầu

+ Khi không hoạt tải:
).(30,40
).(58,33
mTM
mTM
tt
WTN
tc
WTN
=
=
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
+ Khi có hoạt tải:
).(362,15.2,1
).(802,124,7.73,1
mTMM
mTM
tc
WhTN
tt

WhTN
tc
WhTN
==
==
+ Khi không hoạt tải:
).(33,44
).(37
mTM
mTM
tt
WTN
tc
WTN
=
=
b. Tính với mực nớc cao nhất:
F
CN
= 14,25 + 1,5.5,4 = 22,35 m
2
h
1
= 4,50m h
2
= 6,00m
Khi không có hoạt tải:
- áp lực gió:
)(828,4.2,1
)(023,435,22.18,0

TWW
TW
tc
CN
tt
CN
tc
CN
==
==
- Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
).(96,28.2,1
).(13,2450,4.023,4
mTMM
mTM
tc
WCN
tt
WCN
tc
WCN
==
==
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
).(62,38.2,1
).(18,3200,6.023,4
mTMM
mTM
tc
WCN

tt
WCN
tc
WCN
==
==
* Khi có hoạt tải:
- áp lực gió:
)(341,1
)(12,135,22.05,0
TW
TW
tt
hCN
tc
hCN
=
==
- Mô men đối với mặt cắt đỉnh bệ:
).(06,8.2,1
).(72,6
mT
M
M
mTM
tc
WCN
tt
WCN
tc

WCN
==
=
- Mô men đối với mặt cắt đáy bệ:
).(95,10
).(
96,8
mTM
mTM
tt
WCN
tc
WCN
=
=
Các bảng tính của mặt cắt II - II

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 10
4
1,4
5,1
y
x
y
x
Thiết kế môn học mố trụ cầu

3. Tính toán tại mặt cắt II - II (mặt cắt đỉnh bệ)
3.1. Tính đặc trng hình học của mặt cắt:

- Diện tích mặt cắt: F = 4.1,4.
14,7
4
4,1.
2
=

- Mặt cắt quy đổi: a . b = 5,1 . 1,4 = 7,14
- Momen quán tính đối với trục x - x và y - y
J
x
=
4
3
1662,1
12
4,1.1,5
m=
J
y
=
4
3
476,15
12
4,1.1,5
m=
- Momen kháng uốn:
W
x

=
3
666,1
7,0
m
J
x
=
W
y
=
3
069,6
2
1,5
m
J
y
=
Bán kính quán tính:
r
x
=
)(2333,0
14,7
666,1
m
F
W
x

==
r
y
=
)(85,0
14,7
069,6
m
F
W
y
==
3.2. Tính chiều cao tính toán, độ mảnh và độ lệch tâm ngẫu nhiên :
- Chiều cao tính toán: l
0
= 2.H = 2.6,26 = 12,52 (m)
- Độ mảnh của của thân trụ:

x
=
66,53
2333,0
52,12
0
==
x
r
l

y

=
72,14
85,0
52,12
0
==
y
r
l
Độ lệch tâm ngẫu nhiên: l
n
=
)(0156,0
800
52,12
800
0
m
l
==
3.3. Duyệt mặt cắt theo các tổ hợp tải trọng
3.3.1. Duyệt mặt cắt theo tổ hợp tải trọng chính:
Tổ hợp tải trọng1: N
tt
= 657,04 (T) M
tt
= 0

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 11

1,4
Thiết kế môn học mố trụ cầu

Độ lệch tâm tính toán l
0
=
0=
tt
tt
N
M
< l
n
= 0,0156
- Mặt cắt đợc duyệt theo điều kiện nén đúng tâm
- Tính hệ số triết giảm sức chịu lực:
=
50,0
04,657
55,185
04,657.74,0
39,555
7,0
.
=
+
=
+
N
N

Nm
N
K
dl
dl
KP

- Khả năng chịu lực của mặt cắt :
N = . R
np
. F
R
np
- Cờng độ chịu nén dọc trục, R
np
= 1250 (T/m
2
)
F - Diện tích mặt cắt ngang, F = 25,2(m
2
)
=> N = 0,5. 1250. 7,14 = 4462,5 (T) > 657,04 (T)
=> Đạt

Sinh viên : Chu Hoàng Hải
Lớp : cầu TC K34 Trang 12