CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MỐ CẦU - ĐATN thiết kế cầu dầm supper T
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (696.72 KB, 36 trang )
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
CHƯƠNG VI
THIẾT KẾ MỐ CẦU
6.1
GIỚI THIỆU CHUNG
Loại mố thiết kế
Tên mố tính toán
Quy trình thiết kế
Hoạt tải thiết kế
6.2
Mố đặc chữ U BTCT không DƯL
M1
2 TCN 272-05
Tổ hợp xe HL93
SỐ LIỆU THIẾT KẾ MỐ
Các kích thước cơ bản:
Số gối mố thiết kế
Chiều cao gối thiết kế
KC giữa các gối theo PNC
KC từ gối đến mép tường mố
Số làn xe thiết kế
Số làn xe cùng chiều
Hệ số làn xe
Các kí hiệu kích thước mố
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
N=
hg =
S=
ag =
n=
n' =
m=
6
200
1930
450
2
2
1
(gối)
(mm)
(mm)
(mm)
(làn)
(làn)
MSSV: CD03151
TRANG: 3
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Các thống số kích thước cụ thể thiết kế mố:
5000
4350
1590
2250
650
940
1160
300
400
210
2100
1200
30
300
2000
500 250 500 250 500
2000
490
1400
500
3600
300
400
270
300
1500
3000
Đá hộc xây vữa M100,d=30cm
1800
1800
Dăm cát đệm,d=10cm
1000
3000
5000
100 800 100
100
1000
800
1800
Dăm cát đệm,d=10cm
Cọc cừ tràm,L=3m
16cọc/m2
6 cọc khoan nhồi D=1m
2100
500
1000
2000
1000
500
5000
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 4
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
1500
4000
4000
1500
250
770
250
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
1800
490
1400
1200
600
2%
400 350
5000
950
1930
5750
1930
940
5750
Bề dày tường đỉnh
Chiều cao tường đỉnh
Chiều dài thân mố
Bề rộng thân mố
Chiều cao thân mố
Bề dày cánh mố
Bề rộng cánh mố (1)
Bề rộng cánh mố (2)
Bề rộng toàn cánh mố
Chiều cao cánh mố (1)
Chiều cao cánh mố (2)
Chiều cao cánh mố (3)
Chiều cao toàn cánh mố
Bề rộng móng mố
Chiều cao móng mố
Chiều dài móng mố
Bdm = 650 (mm)
Hdm = 1200 (mm)
Ltm = 11500 (mm)
Btm = 1590 (mm)
Htm = 2000 (mm)
Tcm =400 (mm)
Bc1 = 2100 (mm)
Bc2 = 2250 (mm)
Bcm = Bc1+Bc2= 4350 (mm)
Hc1 = 490 (mm)
Hc2 = 1400 (mm)
Hc3 = Hcm-(Hc1+Hc2) = 1500 (mm)
Hcm = Hdm+Htm= 3600 (mm)
Bm = 5000
Hm = 1800
Lm = 11500
Vật liệu sử dụng
Trọng lượng riêng BT
Cường độ BTTK
γc =
f'c =
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
2500 (KG/m3)
30
(MPa)
MSSV: CD03151
TRANG: 5
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Mun đàn hồi của BT
Giới hạn chảy CT
Mun đàn hồi của CT
Ec =
fy =
Es =
29440 (MPa)
420 (MPa)
200000 (MPa)
Các thông số đất đắp
Trọng lượng riêng đất đắp
Góc ma sát trong của đất đắp
Góc ma sát giữa đất và tường
γs =
φ=
δ=
1800 ( KG/m3 )
35
(0)
24
(0)
MẶT CẮT CẦN KIỂM TRA:
6
3
4
6.3
1
4
8
6
1
2
3
7
7
2
5
8
5
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 6
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
6.4
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG KẾT CẤU PHẦN DƯỚI:
6.4.1 Tải trọng bản thân mố:
Trọng lượng bản thân 6 bệ kê gối và gối:
Kích thước gối: 0.55 x 0.8 x 0.125 m
Trọng lượng một bệ kê gối và gối: Gi = 0.55 x 0.8 x 0.125 = 1.349 (KN)
Tổng trọng lượng
n
⇒ ∑ Gi =
i =1
6x1.349 = 8.094 (KN)
Trọng lượng tường đỉnh: P = 1.2 x 0.65 x 11.5 x 24.525 = 219.989 KN
Trọng lượng thân mố: P = (3.2-1.2) x (0.94+0.65) x 11.5 x 24.525
= 896.879 (KN)
Trọng lượng đá kê bản quá độ:
P = (0.3+0.6) / 2 x 0.3 x 10.7 x 24.525 = 70.852725 (KN)
Trọng lượng tường cánh:
P = (2.35 x 3.2+(1.5+2*1.4) / 2 x 2.1) x 2 x 0.4 x 24.525 = 236.127 (KN)
Trọng lượng bệ mố:
P = 5 x 1.8 x 11.5 x 24.525 = 2538.338 (KN)
6.4.2 Xác đònh nội lực do TLBT mố tại các mặt cắt:
Ta chỉ tính cho mặt cắt điển hình đáy bệ mố (5 -5)
Nội lực do bản thân 6 bệ kê gối và gối:
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép ngoài phía trước mố:
X = 0.45 + 1.16 = 1.610 (m)
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
r = 2.5-1.61 = 0.890 (m)
Momen do lực trên gây ra đối với mặt cắt tính toán:
M = 8.094 x 0.89 = 7.20366 (KN.m)
Tương tự ta tính cho các mặt cắt còn lại.
Nội lực do tường đỉnh gây ra:
X = 2.425 (m); r = 0.075 (m); M = 16.499175 (KN.m)
Nội lực do thân mố gây ra:
X = 1.955 (m); r = 0.545 (m); M = 488.799055 (KN.m)
Nội lực do đá kê bản quá độ gây ra:
X = 2.883 (m); r = -0.383 (m); M = -27.13659368 (KN.m)
Nội lực do tường cánh gây ra:
X = 4.729365733 (m); r = -2.229 (m); M = -526.4134425 (KN.m)
Nội lực do bệ mố gây ra:
X = 2.500 (m); r = 0.000 (m); M = 0.000 (KN.m)
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 7
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
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
8.094
1.610 0.890 7.204
Tường đỉnh
219.989 2.425 0.075 16.499
Thân mố
896.879 1.955 0.545 488.799
Đá kê bản quá độ 70.85273 2.883 -0.383 -27.137
Tường cánh
236.127 4.729366 -2.229 -526.413
Bệ mố
2538.338 2.500 0.000
0
Tổng
3970.28
-41.048
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 1-1
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường đỉnh
219.989 2.425 0.000
0
Đá kê bản quá độ 70.85273 2.883 -0.458 -32.451
Tổng
290.8417
-32.451
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
8.094 1.610 0.345
2.792
Tường đỉnh
219.989 2.425 -0.470 -103.395
Thân mố
896.879 1.955 0.000
0
Đá kê bản quá độ 70.85273 2.883 -0.928 -65.751
Tường cánh
236.127 4.729 -2.774 -655.103
Tổng
1431.942
-821.457
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 3-3
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 118.0635 4.729 -1.979 -233.691
Tổng
118.0635
-233.691
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 4-4
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m)
M (KNm)
Tường cánh
45.322 6.039 -0.939
-42.541
Tổng
45.322
-42.541
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 8
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
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 70.85273 2.883 -0.133 -9.423
Tổng
70.85273
-9.423
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 7-7
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m) M (KNm)
Tường cánh 118.0635 4.729 -0.804
-94.966
Tổng
118.0635
-94.966
TỔNG HP NỘI LỰC DO TLBT TẠI MẶT CẮT 8-8
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m)
M (KNm)
Tường cánh
236.127 4.729 -1.979 -467.382
Bệ mố
1142.252 3.875 -1.125 -1285.034
Tổng
1142.252
-1285.034
6.4.3 p lực đất thẳng đứng (EV), áp lực đất nằm ngang (EH):
6.4.3.1
p lực đất thẳng đứng (EV) chỉ tác dụng lên mặt cắt
đáy bệ mố (5-5):
Surcharge
Girder D, L+I
+M
LF
+H
H
+V
Sign Convention
0.5 H
K3
0.4 H
Surcharge
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
KA s H
TRANG: 9
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
p lực đất phía trước mố: PEV = V × g s = 1.16 x 11.5 x 0 x 17.658 = 0 (KN)
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép ngoài phía trước mố:
X = 1.16 / 2 = 0.580 (m)
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
r = 2.5-0.58 = 1.920 (m)
Momen do lực trên gây ra đối với mặt cắt tính toán:
M = 0 x 1.92 = 0 (KN.m)
p lực đất phía sau mố: PEV = V × g s = 2.35 x 3.2 x 10.7 x 17.658
= 1420.833 (KN)
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép ngoài phía trước mố:
X = 1.16 + 1.59 + 2.35/2 = 3.875 (m)
Khoảng cách từ điểm đặt lực đến trọng tâm mặt cắt tính toán:
r = 2.5-3.875 = -1.375 (m)
Momen do lực trên gây ra đối với mặt cắt tính toán:
M = 1420.833 x -1.375 = -1953.645375 (KN.m)
6.4.3.2
p lực đất nằm 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:
E = 0, 5.Ka.gs.H 2.W
M = E.0, 4 H
Trong đó :
H: chiều cao (m)
W: chiều rộng (m)
Ka: hệ số áp lực đất
gs: trọng lượng đơn vò của đất đắp
Tổng hợp đất nằm ngang đặt tại 0,4H
Ta tính áp lực đất ngang (EH) cho mặt cắt đặc trưng đáy bệ mố (5-5):
H = 5.000 (m); W = 11.5 / Sin(90) = 11.5 (m)
Góc nội ma sát của đất: fs = 35.0 (độ)
⇒
Ka =
tg 2 (
45 −
fs / 2 )
=
0.271
⇒
E 0,5.
=
Kags
. .H .W=
2
687.889 (KN)
M=
E.0, 4H=
1375.778 (KNm)
Phân tích lực theo 2 hướng:
Hx = Ex = 687.889 x sin(90) = 687.889 (KN)
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 10
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
My = 0.4.H.Ex = 1375.778 (KNm)
Hy =Ey = 687.889 x cos(90) = 0.00 (KN)
Mx = 0.4.H.Ex = 0.00 (KNm)
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (5-5)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
1420.83 687.889
0
0
-577.8674
0
Chiều dương của các lực được thể hiện như hình vẽ:
Tương tự tính cho các mặt cắt còn lại.
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (1-1)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
0
39.622
0
0
19.019
0
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (2-2)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
0
281.76
0
0
360.653
0
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (3-3)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
0
0
92.95
0
0
118.976
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (4-4)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
0
0
24.319
0
0
21.401
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 11
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (7-7)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
0
0
281.76
360.653
0
0
ÁP LỰC ĐẤT TẠI MẶT CẮT (8-8)
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz (KNm)
1420.83
0
0
0
-1598.437
0
6.4.4 p lực đất do hoạt tải ( ES ):
6.4.4.1
Cấu tạo hình học bản quá độ:
5000
4350
2250
650
940
210
2100
1590
400
500
500 250 500 250 500
2000
490
1400
3600
300
1500
3000
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 12
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Ey
E
Ey
G o ùc c h e ùo
c u ûa m o á
6.4.4.2
Hoạt tải quy đổi:
Hoạt tải xe đặt sau lưng mố được quy thành tải trọng đất đắp có chiều
cao heq (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
hoặc chấp nhận một hoạt tải chất thêm phù hợp.
P = k.gs.g.heq.10-9
Trong đó: gs: tỷ trọng của đất (KG/m3)
heq: chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế
Ta tính cho mặt cắt điển hình đáy bệ cọc (5-5):
Chiều cao tường 6000 mm → heq = 760 mm
Chiều cao tường 9000 mm → heq = 610 mm
Chiều cao tường 5000 mm → heq = 810 mm
P = k.gs.g.heq.10-9 = 0.038024615 (kN/m2)
⇒ p = P x l = 0.407 (kN/m)
Trọng lượng bản thân BQĐ: 10 x 0.3 x 3 m
PTLBT = 10 x 0.9 x 24.525 = 220.725 (kN/m)
Phản lực gối R: R = (0.407+220.725) x 3 x 0.5 = 331.698 (kN)
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 13
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Trọng lượng bản thân dầm kê BQĐ: Pdamke = 0.5 x 0.5 x 10 x 24.525
= 65.604 (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:
Q=
( R + pdamke ) (331.698 + 65.604)
=
= 198.651(kN / m)
2
2
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:
∆ ph
Q
1
1 − 2v
1
1 − 2v
=
. 3 −
− 3−
π .Z A A + Z B B + Z
X2
X 1
Z
A =1 + 1+
X2
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
(A3.11.6.1-5)
2
(3.1136.1-6)
MSSV: CD03151
TRANG: 14
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
2
Z
B = 1+ 1+
÷
X1
(3.11.6.1-7)
X1: cự ly từ sau tường đến điểm đầu của tải trọng tuyến (mm),
X1 = 3000 (mm)
X2: chiều dài của hoạt tải (mm), X2 = 2000 mm
Z: chiều sâu từ mặt đất đến điểm đang xét (mm)
v: hệ số Poisson (DIM), ν = 0.3
Q: cường độ tải trọng (N/mm)
Ta chia chiều dày lớp đất từ đáy lớp đá dăm đến mặt cắt (5-5) thành
nhiều lớp nhỏ có bề dày 0.5m.
Khoảng cách tính từ đáy lớp đá dăm kê bản quá độ đến mặt cắt (5-5):
3200 mm
NỘI LỰC DO HOẠT TẢI SAU MỐ GÂY RA TẠI MẶT CẮT (5-5)
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
z (mm)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
A
2
2
2.1
2.3
2.4
2.6
2.8
3
3.2
3.5
B Δ (KN/m2) p (KN/m2)
2
0
0.3175
2
0.635
0.464
2.1
0.292
0.188
2.1
0.084
0.037
2.2
-0.01
-0.024
2.3
-0.037
-0.034
2.4
-0.031
-0.022
2.5
-0.013
0
2.7
0.006
0
2.8
0.023
Tổng
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
Hx (KN)
1.699
2.482
1.006
0.198
-0.128
-0.182
-0.118
0
0
4.957
MSSV: CD03151
x (m) My (KN.m)
2.95
5.012
2.45
6.081
1.95
1.962
1.45
0.287
0.95
-0.122
0.45
-0.082
-0.05
0.006
-0.55
0
-1.05
0
13.144
TRANG: 15
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Ta tính toán tương tự cho mặt cắt (2-2):
Khoảng cách tính từ đáy lớp đá dăm kê bản quá độ đến mặt cắt (2-2):
1300 mm
NỘI LỰC DO HOẠT TẢI SAU MỐ GÂY RA TẠI MẶT CẮT (2-2)
STT z (mm)
1
0
2
500
3 1000
4 1500
5 2000
6 2500
A
2
2
2.1
2.3
2.4
2.6
B Δ (KN/m2) p (KN/m2) Hx (KN) x (m) My (KN.m)
2
0
0.3175
1.699 1.05
1.784
2
0.635
0.464
2.482 0.55
1.365
2.1
0.292
0.188
1.006 0.05
0.05
2.1
0.084
0
0
-0.45
0
2.2
-0.01
0
0
-0.95
0
2.3
-0.037
Tổng
5.187
3.199
6.4.5 Lực động đất:
Cầu nằm trong vùng động đất I không cần thiết phân tích về tải trọng
động đất (theo 4.7.4.1)
6.4.6 p lực dòng chảy (WA):
6.4.6.1
Lực đẩy nổi lên mố:
Theo như bố trí cấu tạo thì bệ mố được đặt dưới mực nước thấp nhất, do
đó ta tính áp lực nước đẩy nổi tác dụng lên phần mố ngập trong nước và ta tính
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 16
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
với mực nước cao nhất. Cao độ mực nước cao nhất: +1.4
Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên, được lấy bằng tổng
của các thành phần thẳng đứng của áp lực tónh tác dụng lên tất cả các bộ phận
nằm nằm dưới mực nước thiết kế.
p lực tónh được xác đònh theo công thức: Pd = γ w .Vo
Trong đó:
V0: Thể tích phần ngập nước.
γ w : Trọng lượng riêng của nước.
NỘI LỰC DO LỰC ĐẨY NỔI TẠI MẶT CẮT 2-2
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m)
M (KNm)
Tường thân
0
1.955 0.000
0
Tổng
0
0
NỘI LỰC DO LỰC ĐẨY NỔI TẠI MẶT CẮT 5-5
Hạng mục
P (KN) X (m) r (m)
M (KNm)
Tường thân
0
1.955 -0.545
0
Bệ mố
304.75 2.500 0.000
0
Tổng
304.75
0
6.5
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TỪ KẾT CẤU PHẦN TRÊN:
Chiều dài nhòp: L = 37 m
Chiều dài nhòp giữa 2 gối: LTT = 36.30 m
6.5.1 Tónh tải phân bố theo chiều dài dầm chủ
Trọng lượng bản thân dầm chủ
Dầm giữa
DCdcg =
18.47 ( N/mm )
Dầm biên
DCdcb =
18.47 ( N/mm )
Trọng lượng bản thân BMC
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 17
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Dầm giữa
DCbmg =
9.65 ( N/mm )
Dầm biên
DCbmb =
9.45 ( N/mm )
Trọng lượng dầm ngang
Dầm giữa
DCdng =
0.66 ( N/mm )
Dầm biên
DCdnb =
0.66 ( N/mm )
Trọng lượng ván khuôn
Dầm giữa
DCvkg =
0.41 ( N/mm )
Dầm biên
DCvkb =
0.41 ( N/mm )
Trọng lượng lan can
Dầm giữa
DClcg =
1.09 ( N/mm )
Dầm biên
DClcb =
8.11 ( N/mm )
Trọng lượng lớp phủ và các tiệân ích
Dầm giữa
DWg =
3.45 ( N/mm )
Dầm biên
DWb =
0.61 ( N/mm )
(Tất cả đã được xác đònh ở chương thiết kế dầm chính)
6.5.2 tính toán nội lực do hoạt tải.
Xếp tải theo phương dọc cầu để xác đònh phản lực: (Chưa xét HSPBN)
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 4300–9000mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang
khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm.
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.
Sơ đồ xếp tải để mố chòu lực bất lợi nhất.
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 18
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Chiều dài nhòp
L = 37
(m)
KC từ đầu dầm đến tim gối
a = 0.35 ( m )
Chiềøu dài nhòp tính toán
Ltt = 36.3 ( m )
Các giá trò tung độ ảnh hưởng (Bỏ qua khe hở giữa dầm và mép mố)
y1 = ( L-a )/Ltt
=
1.010
y'1 = ( L-a-1.2 )/Ltt =
0.977
y2 = ( L-a-4.3 )/Ltt =
0.891
y3 = ( L-a-8.6 )/Ltt =
0.773
Phản lực tại gối trụ do
Tải trọng làn
RLN = 0,5.y1.( L-a ).9,3 (KN/m)
Xe tải 3 trục
RTR = 145.y1 + 145.y2 + 35.y3
Xe Tanđem
RTĐ = y1.110 + y'1.110
Xe tải 3 trục P1 (KN) P2 (KN)
Tải trọng trục 145
145
Giá trò Đ.a.h 1.000
0.882
Phản lực
145
127.824
P3 (KN)
35
0.763
26.708
Xe tải 2 trục P1 (KN) P2 (KN)
Tải trọng trục 110
110
Giá trò Đ.a.h 1.000
0.967
Phản lực
110
106.364
Tải trọng làn
Giá trò
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
Tổng (KN)
299.532
Tổng (KN)
216.364
Pl (KN)
9.3
MSSV: CD03151
TRANG: 19
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
Giá trò Đ.a.h
Phản lực
6.5.2.1
18.150
168.795
Xếp xe dể gây ra momen My lớn nhất:
600
1500
1800
635
3000
1500
1105
925
1930
1105
1.35
1
0.573
1500
1
0.018
1895
0.329
1105
V2
V3
0.671
1895
0.982
1
0.427
825
0.738
V1
1930
1930
0.262
250
γ LL .m.R lane .Ω
3000
= γ LL .m. ( 1 + IM ) .RTR (1) .0,5.∑ yi
V lane =
V TR (1)
V TH 1 = 0,9.(V lane + V TR ) + V PL
(
)
V TH 3 = V TR + V lane + V PL .0,5
Xét trạng thái giới hạn sử dụng:
Gối 1:
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 20
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
γ LL .m.R lane .Ω 1.1,2.9,3.36,3.316
V =
=
= 42.67 KN
3000
3000
V1TR(1) =γ LL .m. ( 1+IM ) .R TR(1) .0,5.∑ yi =1.1,2.1,25.302,67.0,262=118.95KN
lane
1
(
)
V1TH 2 = V1TR (1) + V1lane + V1PL .0,5 = 245.6 KN
Gối 2:
γ LL .m.R lane .Ω 1.1,2.9,3.36,3.1753,354
V =
=
= 236,766 KN
3000
3000
V2TR(1) =γ LL .m. ( 1+IM ) .R TR(1) .0,5.∑ yi =1.1,2.1,25.302,67.0,5. ( 0,738+0,329 )
lane
2
= 242,21 KN
(
)
V2TH 2 = V2TR (1) + V2lane + V2PL .0,5 = 372,1KN
Gối 3:
γ LL .m.R lane .Ω 1.1, 2.9,3.36,3.930,317
=
= 125, 6 KN
3000
3000
= γ LL .m. ( 1 + IM ) .RTR (1) .0,5.∑ yi = 1.1, 2.1, 25.302, 67.0, 671 = 304, 637 KN
V3lane =
V3TR (1)
(
)
V3TH 2 = V3TR (1) + V3lane .0,5 = 367.437 KN
6.5.2.2
Tải trọng người trên lề bộ hành:
Phản lực tại gối do người đi bộ đi 2 bên lề bộ hành gây ra:
RPL = 2 x 3 x 1.5 x1 x 36.3 x 0.5 = 163.35 (KN)
Giá trò tải trọng người quy về mặt cắt gối:
qPL = 3 x 1 x 36.3 x 0.5 = 54.45 (KN/m)
Giá trò phản lực do người đi bộ gây ra cho từng gối:
Gối 1: V
PL
Gối 2: V
PL
m.R PL .Ω 1.2×54.45×dt
=
=
= 62.8 (KN)
Lbh
1.5
m.R PL .Ω 1.2×54.45×dt
=
=
= 7.68 (KN)
Lbh
1.5
6.5.2.3
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
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 21
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
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.
Lực hãm do 2 làn xe tác dụng.
BR = 25%.Ptr .m.n = 0, 25.(35 + 145 + 145).1.2 = 162,5 KN
6.5.2.4
Lực ma sát (FR)
Do tại mố ta sử dụng gối cao su nên bỏ qua lực ma sát.
6.5.2.5
Lực li tâm (CE)
Do ở đây ta thiết kế mố của cầu thẳng nên không có lực li tâm
6.5.2.6
tính toán nội lực do tt gió
6.5.2.6.1
(WSsup)
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu thượng tầng
Diện tích hứng gió bxh được xác đònh như sau:
b = Ltt = 36.3 m và h = hlc + hbmc + hdc = 0.600+ 0.2 + 1.8 = 2.6 (m)
⇒ Aw sup = 36.3 x 2.6 = 94.38 (m2)
p lực gió được xđ bởi CT:
PB = 0,0006.V2.Cd ≥ 1,8 (KN/m2)
[A3.8.1.2.1-1]
Trong đó:
VB - 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.
S : hệ số điều chỉnh đối với khu đất chòu gió và độ cao mặt cầu theo
quy đònh trong bảng 3.8.1.1.2
Cd : 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
=1,2
Tốc độ gió
V = VB.S
[A3.8.1.1-1]
Tốc độ gió ứng với Vùng IV
VB = 59
(m/s)
Hệ số điều chỉnh
S= 1
V = 59
(m/s)
Hệ số cản
Cd = 1.2
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 22
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
p lực gió
PB = 2.51 (KN/m2)
p lực gió tính toán
PB = Max( PB, 1.8 )
PB = 2.51 (KN/m2)
Giả sử mặt hứng gió vuông góc phương gió, khi đó gió ngang là:
⇒ Lực gió WSsup = PB . Awsup = 2,5 × 94.38 = 236.516 KN
Lực gió theo phương dọc sẽ = 1
Tại mỗi gối tựa lực gió tạo một lực:
Lpar =
WSsup
ngoi
= 236,516 / 6 = 39.419 (KN)
Ngoài ra lực gió WSsup đặt lệch tâm so với mặt trên gối:
h hlc + hbmc + hdc
=
= 2,6/2 = 1.3 (m)
2
2
6.5.2.6.2
Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL):
Chiều dài tải trọng tham gia lấy bằng chiều dài dầm tác dụng lên trụ và
cách mặt đường 1,8 m
Theo A3.8.1.3, khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng
gió tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ.
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.
Chiều dài tham gia tải trọng gió tác dụng lên xe được lấy bằng chiều dài
dầm tác dụng lên mố L = 36.3m
WLpar = PWL.L
p lực gió ngang
PWL = 1.5 (KN/m)
Suy ra tải trọng gió dọc WLpar =
54.45 (KN)
WS
sup
Tại mỗi gối tựa lực gió tạo một lực: Lpar = n = 54.45 / 6 = 9.075 (KN)
goi
cách mặt trên xà mũ: h = 0.2 + 1.8 + 1.8 = 3.80 (m)
do đó tồn tại một trò số mômen: Mperp = 9.075 x 3.8 = 34.485 (KN.m)
Tương tự momen này cũng gây ra ở gối các phản lực và giá trò của nó
cũng được xác đònh theo công thức:
6.5.3 Xác đònh nội lực do KCPT và hoạt tải gây ra:
Xác đònh theo công thức: M = P x e
Trong đó:
P: Các lực gây ra mômen tại tiết diện tính toán
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 23
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
e: Độ lệch tâm của điểm đặt lực so với trục trung hoà của mặt cắt
cần tính toán .
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (2-2)
Hạng mục
DC (KCPT)
DW (KCPT)
HT (2 LÀN)
LỰC HÃM (BR)
ÁP LỰC ĐẨY NỔI
TẢI TRỌNG GIÓ
V (KN)
3338.864
460.336
1018.329
0.000
0.000
0.000
TỔNG
Hx (KN) Hy (KN) Mx (KN) My (KN) Mz (KN)
0.000
0.000
0.000
1151.908 0.000
0.000
0.000
0.000
158.816 0.000
0.000
0.000 4983.400258 351.324 0.000
162.500 0.000
0.000
962.813 0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000 290.966 1132.684
0.000
0.000
4817.529 162.500 290.966
6116.084
2624.860
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (5-5)
Hạng mục
DC (KCPT)
DW (KCPT)
HT (2 LÀN)
LỰC HÃM (BR)
ÁP LỰC ĐẨY NỔI
TẢI TRỌNG GIÓ
TỔNG
V (KN)
3338.864
460.336
1018.329
0.000
-304.750
0.000
Hx (KN) Hy (KN)
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
162.500
0.000
0.000
0.000
0.000
290.966
Mx (KN) My (KN) Mz (KN)
0.000
2971.589 0.000
0.000
409.699 0.000
4983.400 906.313 0.000
0.000
1255.313 0.000
0.000
0.000
0.000
1656.422
0.000
0.000
4512.779
162.500
6639.823 5542.913
290.966
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (1-1)
Hạng mục
DC (KCPD)
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH)
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
TỔNG
V (KN) Hx (KN)Hy (KN)Mx (KNm)My (KNm) Mz(KNm)
290.842 0.000 0.000
0.000
-32.451
0.000
0.000
39.622 0.000
0.000
19.019
0.000
0.000
0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
290.842
39.622
0.000
0.000
-13.432
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (2-2)
Hạng mục
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
DC (KCPT)
3338.864 0.000 0.000
0.000
1151.908
0.000
DW (KCPT)
460.336 0.000 0.000
0.000
158.816
0.000
HT (2 LÀN)
1018.329 0.000 0.000 4983.400 351.324
0.000
LỰC HÃM (BR)
0.000 162.500 0.000
0.000
962.813
0.000
ÁP LỰC ĐẨY NỔI
0.000
0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
TẢI TRỌNG GIÓ
0.000
0.000 290.966 1132.684
0.000
0.000
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 24
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
DC (KCPD)
1431.942 0.000 0.000
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH)
0.000 281.760 0.000
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
0.000
5.187 0.000
TỔNG
0.000
0.000
0.000
-821.457
360.653
3.199
0.000
0.000
0.000
6249.471 449.447 290.966 6116.084 2167.255
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (3-3)
Hạng mục
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
DC (KCPD)
118.064 0.000 0.000
0.000
-233.691
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH) 0.000 0.000 92.950
0.000
0.000
118.976
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
0.000 0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
TỔNG
118.064 0.000
92.950
0.000
-233.691
118.976
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (4-4)
Hạng mục
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
DC (KCPD)
45.322 0.000 0.000
0.000
-42.541
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH) 0.000 0.000 24.319
0.000
0.000
21.401
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
0.000 0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
TỔNG
45.322 0.000
24.319
0.000
-42.541
21.401
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (5-5)
Hạng mục
DC (KCPT)
DW (KCPT)
HT (2 LÀN)
LỰC HÃM (BR)
ÁP LỰC ĐẨY NỔI
TẢI TRỌNG GIÓ
DC (KCPD)
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH)
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
TỔNG
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
3338.864 0.000 0.000
0.000
2971.589
0.000
460.336 0.000 0.000
0.000
409.699
0.000
1018.329 0.000 0.000 4983.400 906.313
0.000
0.000 162.500 0.000
0.000
1255.313
0.000
-304.750 0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000 290.966 1656.422
0.000
0.000
3970.280 0.000 0.000
0.000
-41.048
0.000
1420.833 687.889 0.000
0.000
-577.867
0.000
0.000
4.957 0.000
0.000
13.144
0.000
9903.892 855.346 290.966 6639.823 4937.142
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (6-6)
Hạng mục
DC (KCPD)
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH)
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
V (KN) Hx (KN)Hy (KN)Mx (KNm)My (KNm) Mz(KNm)
70.853 0.000 0.000
0.000
-9.423
0.000
0.000 0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
331.698 0.000 0.000
0.000
-49.755
0.000
MSSV: CD03151
TRANG: 25
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
TỔNG
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
402.551 0.000
0.000
0.000
-59.178
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (7-7)
Hạng mục
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
DC (KCPD)
118.064 0.000
0.000
0.000
-94.966
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH) 0.000 0.000 281.760 360.653
0.000
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
0.000 0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
TỔNG
118.064 0.000
281.760
360.653
-94.966
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO KCPT VÀ HOẠT TẢI TẠI MẶT CẮT (8-8)
Hạng mục
V (KN) Hx (KN) Hy (KN) Mx (KNm) My (KNm) Mz(KNm)
DC (KCPD)
1142.252 0.000
0.000
0.000
-1285.034
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH) 1420.833 0.000
0.000
0.000
-1598.437
0.000
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
TỔNG
2563.085 0.000
6.6
0.000
0.000
-2883.471
0.000
Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt:
6.6.1 Bảng hệ số tổ hợp nội lực ở các trạng thái:
Hạng mục
DC (KCPT)
DW (KCPT)
HT
LỰC HÃM (BR)
ÁP LỰC ĐẨY NỔI
TẢI TRỌNG GIÓ
DC (KCPD)
ÁP LỰC ĐẤT (EV,EH)
ÁP LỰC ĐẤT (ES)
CĐ I
1.25
1.50
1.75
1.75
1.00
1.25
1.50
1.50
CĐ II CĐ III
0.90 0.90
0.65 0.65
1.75
1.75
1.00 1.00
1.40 0.40
0.90 0.90
0.90 1.50
1.50 1.50
SD
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.30
1.00
1.00
1.50
6.6.2 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt:
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC MẶT CẮT (1-1)
Tổ hợp nội lực
TTGH CĐ I
TTGH CĐ II
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
V (KN)
Hướng dọc
Hướng ngang
Hx (KN) My (KNm) Hy (KN) Mx (KNm)
363.552 59.433
-12.035
0.000
0.000
261.758 35.660
-12.089
0.000
0.000
MSSV: CD03151
TRANG: 26
ĐATN: TK CẦU DẦM SUPER–T
TTGH CĐ III
TTGH SD
261.758
290.842
GVHD: PGS_TS NGUYỄN BÁ HOÀNG
59.433
39.622
-0.677
-13.432
0.000
0.000
0.000
0.000
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC MẶT CẮT (2-2) KHI XẾP 2 LÀN XE
Hướng dọc
Hướng ngang
Tổ hợp nội lực V (KN)
Hx (KN) My (KNm) Hy (KN) Mx (KNm)
TTGH CĐ I
8436.087 714.796 3496.804 0.000
8720.950
TTGH CĐ II
6375.019 545.740 3029.761 407.352 10306.707
TTGH CĐ III 4592.944 714.796 946.414 116.386 453.073
TTGH SD
6249.471 289.541 3029.761 87.290 5323.205
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC MẶT CẮT (3-3)
Hướng dọc
Hướng ngang
Tổ hợp nội lực V (KN)
Hx (KN) My (KNm) Hy (KN) Mz (KNm)
TTGH CĐ I
147.579 0.000
-292.114 139.425 178.464
TTGH CĐ II
106.257 0.000
-210.322 83.655
107.078
TTGH CĐ III 106.257 0.000
-210.322 139.425 178.464
TTGH SD
118.064 0.000
-233.691 92.950
118.976
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC MẶT CẮT (4-4)
Hướng dọc
Hướng ngang
Tổ hợp nội lực V (KN)
Hx (KN) My (KNm) Hy (KN) Mz (KNm)
TTGH CĐ I
56.653 0.000
-53.176
36.479
32.102
TTGH CĐ II
40.790 0.000
-38.287
21.887
19.261
TTGH CĐ III
40.790 0.000
-38.287
36.479
32.102
TTGH SD
45.322 0.000
-42.541
24.319
21.401
BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC MẶT CẮT (5-5) KHI XẾP 2 LÀN XE
Hướng dọc
Hướng ngang
Tổ hợp nội lực V (KN)
Hx (KN) My (KNm) Hy (KN) Mx (KNm)
TTGH CĐ I
13435.509 1323.644 7213.484 0.000 8720.950
TTGH CĐ II
9633.523 910.911 6186.271 407.352 11039.942
TTGH CĐ III 8703.947 1039.269 2056.706 116.386 662.569
TTGH SD
9903.892 857.825 4943.714 87.290 5480.327
SVTH: HOÀNG PHÚ TUỆ
MSSV: CD03151
TRANG: 27
