Hướng dẫn TKMH mố trụ cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (289.8 KB, 20 trang )
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
Phụ lục
Phần 1: giới thiệu chung
1. Tiêu chuẩn thiết kế
1.1 Tiêu chuẩn thiết kế. ........................................................................................... 4
1.2 Phơng pháp tính toán thiết kế......................................................................... 4
1.3 Phơng trình tổng quát của TTGH. .................................................................. 4
1.4 Các TTGH theo 22TCN 272 05..................................................................... 6
1.4.1 Các TTGH theo tiêu chuẩn 22TCN 272 05................................................ 6
1.4.2 Trạng thái giới hạn cờng độ. ....................................................................... 6
1.4.3 Trạng thái giới hạn sử dụng........................................................................... 6
1.4.4 Trạng thái giới hạn mỏi và đứt g y. .............................................................. 7
1.4.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt........................................................................... 7
2 Nội dung tính toán thiết kế.
2.1 Trình tự tính toán thiết kế mố trụ. .................................................................... 8
2.2 Sơ đồ khối......................................................................................................... 8
2.3 Nội dung tính toán thiết kế Mố cầu.................................................................. 9
Phần 2: Ví dụ tính toán thiết kế mố chữ U BTCT
1 Số liệu tính toán thiết kế.
1.1 Số liệu chung .................................................................................................. 10
1.2 vật liệu chế tạo mố.......................................................................................... 10
1.3 Các hệ số tính toán. ........................................................................................ 11
1.4 Đất đắp sau mố............................................................................................... 11
1.5 Số liệu về các lớp đất nền. .............................................................................. 11
2 cấu tạo kết cấu nhịp
2.1 Quy mô mặt cắt ngang cầu............................................................................. 12
2.2 Cấu tạo dầm chủ. ............................................................................................ 12
3 Kích thớc cấu tạo mố.
3.1 Nguyên tắc xác định các kích thớc của mố.................................................. 14
3.2 Xác định các kích thớc cơ bản của mố......................................................... 15
4 Xác định tải trọng tác dụng lên mố.
4.1 Các tải trọng tác dụng lên mố. ....................................................................... 18
4.2 Các mặt cắt kiểm toán. ................................................................................... 18
4.3 Xác định trọng lợng các bộ phận mố. .......................................................... 19
4.4 Xác định áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp................................................... 21
- Nguyễn Văn Vĩnh -
1
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
4.5 Xác định áp lực thẳng đứng do hoạt tải trên bản quá độ................................ 22
4.6 Xác định áp lực đất tác dụng lên mố.............................................................. 23
4.7 Lực h m do hoạt tải trên KCN (BR) .............................................................. 29
4.8 Lực ma sát gối cầu.......................................................................................... 29
4.9 áp lực gió tác dụng lên mố. ............................................................................ 30
4.9.1 áp lực gió ngang. ......................................................................................... 30
4.9.2 áp lực gió dọc. ............................................................................................. 30
4.9.3 áp lực gió thẳng đứng. ................................................................................. 31
4.9.4 áp lực gió tác dụng lên xe cộ....................................................................... 31
4.10 áp lực nớc tác dụng lên mố......................................................................... 32
5 Tổ hợp tải trọng
5.1 Hệ số tải trọng. ............................................................................................... 33
- Hệ số tải trọng dùng cho các tải trọng thờng xuyên. .......................................... 34
5.2 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt đáy móng (mặt cắt I I)................................... 34
5.3 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt chân tờng thân (mặt cắt II II). ..................... 35
5.4 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt chân tờng đỉnh (mặt cắt III III). .................. 35
5.5 Tổng hợp nội lực tại mặt cắt tờng cánh (mặt cắt IV IV). .......................... 36
6 tổ hợp tải trọng bất lợi
6.1 Nguyên tắc thành lập tổ hợp tải trọng bất lợi. ................................................ 37
6.1.1 Nguyên tắc chung........................................................................................ 37
6.1.2 Tổ hợp tải trọng Ia: Bất lợi ra phía sông...................................................... 37
6.1.3 Tổ hợp tải trọng Ib: Bất lợi vào bờ. ............................................................. 37
6.2 Tổ hợp tải trọng đối với mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I)..................................... 39
6.3 Tổ hợp tải trọng đối với mặt cắt chân tờng thân (MC II-II) ......................... 41
6.4 Tổ hợp tải trọng đối với mặt cắt chân tờng đỉnh (MC III-III) ...................... 43
7 Tính toán và bố trí cốt thép
7.1 Nguyên tắc tính toán và bố trí cốt thép. ......................................................... 44
7.2 Tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt đáy móng (Mặt cắt I - I)........................ 48
7.3 Tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt chân tờng thân (MC II - II).................. 50
7.4 Tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt chân tờng đỉnh (MC III - III)............... 52
7.5 Tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt tờng cánh (MC IV - IV) ...................... 54
8 Tính toán và bố trí cọc
8.1 Tính sức chịu tải của cọc. ............................................................................... 56
8.3 Sơ bộ kiểm toán nội lực dọc trục cọc trong móng.......................................... 60
- Nguyễn Văn Vĩnh -
2
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
9 Kiểm toán móng.
9.1 Xác định điều kiện kiểm toán móng cọc........................................................ 61
9.2 Kiểm toán bệ cọc theo các TTGH cờng độ .................................................. 61
9.3 Kiểm toán bệ cọc theo các TTGH sử dụng. ................................................... 64
9.4 Kiểm toán nền móng theo các TTGH cờng độ............................................. 64
9.5 Kiểm toán nền móng theo các TTGH sử dụng............................................... 67
10 Tính toán thi công.
10.1 Xác định khối lợng bêtông chế tạo mô. ..................................................... 68
10.2 Chọn búa đóng cọc....................................................................................... 68
10.3 Tính độ chối lý thuyết của cọc ..................................................................... 69
10.4 Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy hố móng................................................. 69
- Nguyễn Văn Vĩnh -
3
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
Hớng dẫn thiết kế môn học
Thiết kế Mố cầu dầm
Phần 1: giới thiệu chung
1 tiêu chuẩn thiết kế
1.1 Tiêu chuẩn thiết kế.
- Quy trình tính toán thiết kế cầu cống theo các trạng thái giới hạn do Bộ GTVT
ban hành:
22TCN 272 - 05
1.2 Phơng pháp tính toán thiết kế
- Tuỳ vào quan điểm tính toán thiết kế mà có các phơng pháp tính toán khác nhau
nh tính theo ứng suất cho phép, tính theo nội lực giới hạn và tính theo các TTGH.
ở đây chúng ta tính toán thiết kế theo 22TCN 272 05 nên phơng pháp tính toán
đợc áp dụng là tính toán theo các TTGH:
[ ]
S S gh
Trong đó:
+ S: Nội lực lớn nhất xuất hiện trong bộ phận kết cấu có xét tới tất cả các yếu
tố làm gia tăng tác động của tải trọng.
+ [Sgh]: Khả năng chịu lực giới hạn của bộ phận kết cấu có xét đến tất cả các
yếu tố làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu.
1.3 Phơng trình tổng quát của TTGH.
- Phơng trình cơ bản:
. .Q
i
i
i
.Rn = Rr
Trong đó :
+ i: Hệ số điều chỉnh tải trọng liên quan đến tính dẻo và tính d cũng nh
tầm quan trọng trong khai thác.
+ i: Hệ số tải trọng
+ Qi: ứng lực do tải trọng
+ Rn: Sức kháng danh định.
+ Rr : Sức kháng tính toán.
+ : Hệ số sức kháng
- Nguyễn Văn Vĩnh -
4
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
- Hệ số sức kháng : Đối với một TTGH nào đó thì hệ số sức kháng đợc sử dụng
để xét đến tính thất thờng trong tính chất của kết cấu, của vật liệu và độ chính xác
của các phơng trình thiết kế đánh giá khả năng chịu tải, tình huống h hỏng của
công trình.
- Hệ số điều chỉnh tải trọng: i
+ i = D. R. I 0,95 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng imax.
+ i =
1
D . R . I
1,0 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng imin.
Trong đó:
+ D: Độ dẻo: Độ dẻo của vật liệu rất quan trọng cho độ an toàn của cầu. Nếu
vật liệu dẻo, khi một bộ phận chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang bộ
phận khác.
1 - D 1,05 cho các cấu kiện và liên kết không dẻo.
2 - D =1,0 cho các thiết kế thông thờng, theo đúng yêu cầu của tiêu
chuẩn thiết kế.
3 - D 0,95 cho các cấu kiện có dùng các biện pháp để tăng thêm tính
dẻo.
+ R: Độ d thừa: Độ d thừa có ý nghĩa đối với giới hạn an toàn của cầu. Một
số kết cấu siêu tĩnh đợc cọi là d thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu
cầu cân bằng tĩnh định. Hệ cầu có một đợc tiếp đất đợc coi là không d thừa
(không nên dùng loại này).
Trong trạng thái giới hạn cờng độ (TTGH cờng độ).
1 - R 1,05 cho các bộ phận không d thừa.
2 - R=1,0 cho các mức d thừa thông thờng.
3 - R 0,95 cho các mức d thừa đặc biệt.
+ I: Độ quan trọng:
Dung trong các TTGH cờng độ và TTGH đặc biệt.
1 - I 1,05 cho các cầu quan trọng.
2 - I=1,0 cho các cầu điển hình.
3 - I 0,95 cho các cầu tơng đối ít quan trọng.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
5
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
1.4 Các TTGH theo 22TCN 272 05.
1.4.1 Các TTGH theo tiêu chuẩn 22TCN 272 05.
Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 05 (AASHTO 98) phân thành các TTGH:
+ Trạng thái giới hạn cờng độ.
+ Trạng thái giới hạn sử dụng.
+ Trạng thái giới hạn đặc biệt.
+ Trạng thái giới hạn mỏi và đứt g y.
1.4.2 Trạng thái giới hạn cờng độ.
- Là TTGH đảm bảo về cờng độ và ổn định của các bộ phận kết cấu khi chịu tác
dụng của các tổ hợp tải trọng tính toán theo kinh nghiệm có thể xảy ra trong thời
gian sử dụng. Các tải trọng này có thể dẫn đến tình trạng nguy hiểm và h hỏng kết
cấu nhng toàn bộ kết cấu vẫn còn.
+ TTGH cờng độ I: Là tổ hợp tải trọng cơ tính toán khi có xe chạy bình
thờng và trên cầu không có gió.
+ TTGH cờng độ II: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi trên cầu có gió với vận
tốc gió V > 25m/s và với vận tốc gió nh vậy thì trên cầu không cho phép có
xe chạy.
+ TTGH cờng độ III: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi có xe chạy bình
thờng và trên cầu có gió với vận tốc V = 25m/s.
- Tính toán theo TTGH cờng độ bao gồm việc kiểm toán về độ bền chịu uốn, chịu
cắt, chịu xoắn và chịu lực dọc trục. Hệ số sức kháng đợc xác định theo thống kê
và thờng lấy nhỏ hơn 1 và có giá trị khác nhau đối với các vật liệu và TTGH
cờng độ khác nhau.
- Tải trọng khi tính theo TTGH cờng độ là tải trọng tính toán, tức là có xét đến hệ
số vợt tải và hệ số xung kích, các hệ số này đợc quy định cụ thể trong bảng.
1.4.3 Trạng thái giới hạn sử dụng.
- Là TTGH nhằm hạn chế ứng suất, biến dạng và độ mở rộng vết nứt trong điều
kiện sử dụng bình thờng. Mục đích của TTGH này để đảm bảo thực hiện chức
năng của cầu trớc tuổi thọ sử dụng.
- TTGH sử dụng: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi có xe chạy bình thờng và trên
cầu có gió với vận tốc V = 25m/s.
- Tải trọng khi tính theo TTGH sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn, tức là không xét đến
hệ số vợt tải và hệ số xung kích.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
6
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
1.4.4 Trạng thái giới hạn mỏi và đứt g y.
- Là TTGH nhằm hạn chế sự phát triển vết nứt và tránh hiện tợng đứt g y do xe tải
thiết kế. Xe tải thiết kế để tính mõi là một xe tải đơn, có khoảng cách các trục xe cố
định.
- Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải đợc xét đến nh một số yêu cầu về tính
bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu.
1.4.5 Trạng thái giới hạn đặc biệt.
- Là TTGH đảm bảo cầu vẫn tồn tại sau những dới tác dụng của các tải trọng bình
thờng phát sinh cùng với các tải trọng đặc biệt nh: lực động đất, lực va xô tàu
thuyền, tải trọng thi công...
- Tải trọng khi tính theo TTGH cờng độ là tải trọng tính toán, tức là có xét đến hệ
số vợt tải và hệ số xung kích, các hệ số này đợc quy định cụ thể trong bảng.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
7
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
2 Nội dung tính toán thiết kế.
2.1 Trình tự tính toán thiết kế mố trụ.
- Quá trình thiết kế kết cấu là một tập hợp các giai đoạn:
+ Phân tích các điều kiện thiết kế.
+ Sơ bộ đề xuất các giải pháp kết cấu.
+ Phân tích kết cấu dới tác dụng của tải trọng.
+ Tính duyệt và kiểm toán kết cấu theo các điều kiện giới hạn.
+ Xuất kết quả.
+ Thực hiện các bản vẽ cấu tạo chi tiết và bản vẽ thi công.
2.2 Sơ đồ khối.
Bắt đầu
Phân tích các điều kiện
thiết kế.
Sơ bộ đề xuất các giải
pháp kết cấu.
Không
đạt
Phân tích kết cấu dới
tác dụng của tải trọng.
Xác định nội lực
Tính toán kiểm tra theo
các điều kiện khống chế
S [Sgh]
Đạt
Xuất kết quả
Kết thúc
- Nguyễn Văn Vĩnh -
8
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
2.3 Nội dung tính toán thiết kế Mố cầu.
Bớc 1: Phân tích các số liệu của bài toán nh: Khổ cầu, quy mô tải trọng, chiều
dài nhịp, quy mô mặt cắt ngang cầu và vật liệu chế tạo mố.
Bớc 2: Căn cứ vào phơng án cầu cụ thể đ đợc thành lập để xác định các kích
thớc cơ bản của mố.
Bớc 3: Tính toán các tải trọng tác dụng lên mố:
+ Trọng lợng các bộ phận mố.
+ áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp truyền xuống mố.
+ áp lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên bản quá độ.
+ áp lực đất tĩnh và áp lực đất do hoạt tải.
+ Các tải trọng khác tác dụng lên mố nh: lực ly tâm (chỉ tính với cầu nằm
trên đờng cong bằng), lực h m, lực ma sát gối cầu, áp lực gió, lực thuỷ tĩnh...
Bớc 4: Tổng hợp nội lực do tải trọng tác dụng lên từng mặt cắt theo các TTGH.
Bớc 5: Tổ hợp tải trọng bất lợi nhất tác dụng lên từng mặt cắt.
Bớc 6: Căn cứ vào phơng án cầu cụ thể đ đợc thành lập để xác định các kích
thớc cơ bản của mố, trụ.
Bớc 7: Tính toán bố trí cốt thép và kiểm toán khả năng chịu mômen, chịu cắt và
khả năng chống nứt của từng mặt cắt.
Bớc 8: Tính toán bố trí cọc trong bệ móng. Kiểm toán đất nền dới đáy móng
theo điều kiện về cờng độ, khả năng chống lật và chống trợt...
Bớc 9: Tính toán các công trình phụ trợ phục vụ cho việc thi công mố.
- Tính khối lợng bêtông thi công.
- Tính ván khuôn.
- Tính vòng vây cọc ván thi công.
- Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy...
Bớc 10: Hoàn thiện các bản vẽ thiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công
- Nguyễn Văn Vĩnh -
9
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
Phần 2: Thiết kế mố chữ U BTCT
1 Số liệu tính toán thiết kế.
1.1 Số liệu chung
- Quy mô thiết kế: Cầu đợc thiết kế vĩnh cửu.
- Tần suất thiết kế: P = 1%.
- Quy trình thiết kế: 22TCN 272 05.
- Chiều dài nhịp : L = 33 (m).
- Điều kiện thông thuyền: Sông thông thuyền cấp V.
+ Bề rộng thông thuyền :
Btt = 25 (m)
+ Tĩnh không thông thuyền : Htt = 3,5 (m)
- Khổ cầu : G8 + 2x1,5 + 2x0,5 (m)
+ Bê rộng phần xe chạy: Bxe = 8 (m)
+ Lề ngời đi bộ: 2x1,5 (m).
+ Bề rộng toàn cầu: B = 8 + 2x1,5 + 2x0,5 = 12,00 m.
- Tải trọng thiết kế: Hoạt tải tiêu chuẩn HL93.
+ Trọng lợng xe tải thiết kế: 32,5T.
+ Trọng lợng xe 2 trục thiết kế: 22T.
+ Tải trọng làn: 0,948 T/m
35 kN
2
4300 mm
+ Tải trọng Ngời: 300 (kG/m ).
145 kN
145 kN
4300 mm tới 900mm
Hình 1: Xe tải thiết kế
600 mm Nói chung
300mm Mút thừa của mặt cầu
Làn thiết kế 3600 mm
1.2 vật liệu chế tạo mố.
- Bê tông cấu tạo Mố
Tên gọi các đại lợng
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Cờng độ chịu nén
fc
30
MPa
Cờng độ chịu cắt khi uốn
Rc
53
kG/cm2
Trọng lợng riêng của bê tông
b
2.5
T/m3
Mô đun đàn hồi của bê tông
Eb
294000
kG/cm2
- Nguyễn Văn Vĩnh -
10
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
1.3 Các hệ số tính toán.
- Hệ số tải trọng:
+ Tĩnh tải giai đoạn I:
+ Tĩnh tải giai đoạn II:
+ Hoạt tải và đoàn Ngời:
- Hệ số xung kích:
ntt1 = 1,25 và 0,9
ntt2 = 1,5 và 0,65
nht3 = 1,75.
1 + IM = 1,25
- Hệ số làn: Cầu đợc thiết kế 2 làn nên ta lấy hệ số làn: m = 1,0.
1.4 Đất đắp sau mố.
- Trọng lợng riêng của đất: = 1,8 T/m3.
- Góc nội ma sát của đất: tc = 35o.
- Hệ số vợt tải: n = 1,2.
1.5 Số liệu về các lớp đất nền.
STT
Loại đất
H
m
e
B
T/m
C
kG/cm2
độ
R'
kG/cm2
3
Lớp 1
Sét pha cát
8.5
0.7
0.4
1.8
0.14
22
1.2
Lớp 2
Cát pha sét
7.5
0.5
0.2
1.7
0.12
25
2.5
Lớp 3
Cát hạt vừa
9.6
1.7
0.06
38
2.5
Lớp 4
Cát hạt thô
vô hạn
2.1
0
40
3.3
Trong đó:
+ H: Chiều dày lớp đất.
+ : Trọng lợng riêng lớp đất.
+ C: Cờng độ lực dính.
+ : Góc nội ma sát của đất.
+ R: Cờng độ tiêu chuẩn của đất nền.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
11
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
2 cấu tạo kết cấu nhịp
2.1 Quy mô mặt cắt ngang cầu.
- Cấu tạo mặt cắt ngang cầu:
Hình 2: Mặt cắt ngang cầu.
- Bảng các kích thớc cơ bản của mặt cắt ngang cầu:
các kích thớc
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Chiều rộng phần xe chạy
Bxe
800
cm
Lề ngời đi bộ
ble
300
cm
Chiều rộng lan can
blcn
100
cm
Chiều cao lan can
hlcn
45
cm
Chiều rộng gờ chắn bánh
bgc
0
cm
Chiều cao gờ chắn bánh
hgc
0
cm
Chiều rộng toàn cầu
Bcau
1200
cm
2.2 Cấu tạo dầm chủ.
- Kết cấu nhịp cầu dẫn đợc sử dụng kết
cấu định hình dầm giản đơn L = 33 m với
các kích thớc thiết kế cơ bản nh sau :
- Cấu tạo dầm chủ:
Hình 3: Mặt cắt ngang dầm chủ
- Nguyễn Văn Vĩnh -
12
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
- Bảng các kích thớc thiết kế KCN:
các kích thớc
Kí hiệu
Giá trị
Đơn vị
Chiều dài nhịp thiết kế
L
33
m
Chiều dài nhịp tính toán
Ltt
32.4
m
Chiều cao dầm chủ
Hdc
170
cm
Chiều rộng bản cánh
Bc
180
cm
Chiều dày bản cánh
hc
15
cm
Chiều rộng bản bụng
B
20
cm
Chiều cao bầu dầm
hd
26
cm
Chiều rộng bầu dầm
bd
62
cm
Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ
Fdc
6892
cm2
Số dầm chủ
ndc
65
dầm
Khoảng cách giữa các dầm chủ
adc
220
cm
Chiều dài mối nối dầm
an
40
cm
Diện tích mặt cắt dầm chủ kể cả mối nối
Fdc
7487
cm2
Trọng lợng 1 dầm chủ
Pdc
60.00
T
Chiều dày lớp phủ mặt cầu
hmc
12
cm
Tổng trọng lợng KCN
PN
300.00
T
Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn
DCtc
9,091
T/m
Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn
DWtc
4,418
T/m
- Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn: DCTC = 9,091 T/m
- Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn: DWTC = 4,418 T/m
- Tĩnh tải tiêu chuẩn toàn bộ: gTT = 13,51 T/m
- Tĩnh tải giai đoạn I tính toán:
DCTT = 11,36 T/m
- Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn: DWTC = 6,627 T/m
- Tĩnh tải tính toán toàn bộ: gTT = 17,99 T/m
- Nguyễn Văn Vĩnh -
13
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
3 Kích thớc cấu tạo mố.
3.1 Nguyên tắc xác định các kích thớc của mố.
- Mố gồm 4 bộ phận: tờng đỉnh, thân mố, bệ móng mố và tờng cánh đợc cấu tạo
bằng BTCT.
- Tờng đỉnh: có tác dụng chắn đất cho đầu dầm.
+ Chiều dày: = 40 ữ 50cm.
+ Chiều cao : htd = Hd + hg + hdk
Trong đó :
+ htd : Chiều cao tờng đỉnh.
+ hg : Chiều cao gối cầu, phụ thuộc vào loại gối ứng với loại kết cấu nhịp.
+ hdk : Chiều cao của đá kê gối: hdk 20cm.
- Tờng thân:
+ Chiều cao tờng thân phụ thuộc vào chiều cao mố :
htt = Hmo - htd.
+ Chiều dày: tờng thân thờng đợc cấu tạo có chiều dày không đổi >150cm.
- Tờng cánh đợc đổ bêtông thẳng góc và liền khối với tờng thân, chiều dày của
tờng cánh khoảng 40 ữ 50cm để đảm bảo bố trí các lớp cốt thép chịu lực.
Chiều dài tờng cánh đợc xác định theo công thức:
Lc = n.H + S
Trong đó:
+ 1: n: Độ dốc của taluy nón mố
1 Có gia cố bằng đá xây hoặc bản bêtông: 1: n = 1: 1
2 Không gia cố (trồng cỏ): 1: n = 1: 1,25
3 Phần taluy ngập nớc: 1: n = 1: 1,5
+ H: Chiều cao mố: H 6m.
+ S: Chiều dài phần đuôi tờng cánh ăn sâu vào nền đờng.
1 Nếu H 6m thì lấy S 0,65m
2 Nếu H >6m thì lấy S 1,0m
- Bề rộng của mố thờng đợc lấy bằng bề rộng của cầu, tuy nhiên trong một số
trờng hợp ta có thể cấu tạo bề rộng của mố bằng với bề rộng phần xe chạy khi đó
đờng ngời đi bộ sẽ bố trí trên bản công xon BTCT trên tờng cánh dọc.
- Bệ móng mố có thể đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên nếu lớp đất tốt nằm ở độ sâu
3m. Trong trờng hợp lớp đất tốt nằm sâu >3m thì ta có thể đặt bệ móng trên kết
cấu móng cọc đóng, cọc khoan nhồi hoặc móng giếng chìm.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
14
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
- Trong mố chữ U BTCT thờng có cấu tạo bản quá độ đợc đổ bêtông tại chỗ hoặc
Bản quá độ
lắp ghép, đặt với độ dốc i =
Chốt thép
16 - 24
Dầm kê
10%
10% ữ 15% về phía nền
Gờ kê
đờng. Một đầu bản kê lên gờ
Đá dăm đệm
Tờng đỉnh
kê tại tờng đỉnh mố và một
đầu đợc kê trên dầm kê tại
nền đờng sau mố.
Hình 4: Cấu tạo bản quá độ
Tác dụng của bản quá độ:
+ Bản quá độ đợc bố trí nhằm tăng dần độ cứng từ đờng vào cầu do đó đảm
bảo êm thuận cho xe chạy.
+ Khi có hoạt tải trên bản, áp lực của bản sẽ truyền xuống 2 gối tự do nh một
dầm giản đơn. Phần đất dới đáy bản do lún và yếu nên coi nh không dính
vào đáy bản. Do đó việc cấu tạo và bố trí bản quá độ hợp lý không những làm
giảm mà còn có thể triệt tiêu hoàn toàn áp lực đất do hoạt tải tác dụng lên
tờng mố.
Kích thớc của bản quá độ :
+ Bqd: Bề rộng bản quá độ theo phơng ngang cầu, phụ thuộc vào bề rộng của
lòng mố, thờng Bqd = 10 ữ 12m.
+ Lqd: Chiều dài bản quá độ, Lqd = 2 ữ 6m.
+ qd: Chiều dày bản quá độ, qd= 16 ữ 25 cm
3.2 Xác định các kích thớc cơ bản của mố
- Căn cứ vào phơng án cầu, điều kiện địa chất kỹ thuật tại vị trí đặt mố ta chọn mố
chữ U BTCT với các kích thớc nh hình vẽ.
1:1
Hình 5: Cấu tạo mố UBTCT
- Nguyễn Văn Vĩnh -
15
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
- Bảng các kích thớc cấu tạo mố.
các kích thớc
Kí hiệu
Số làn xếp tải
nl
Chiều cao mố
Giá trị
Đơn vị
2
làn
Hmo
650
cm
Chiều rộng mố
Bmo
1200
cm
Góc nghiêng taluy nón mố
1:n
Loại gối
Gối
1:1
Cao su
+ Hệ số ma sát gối với bê tông
f
0.3
+ Bố trí gối cố định hay di động trên mố?
Gối
+ Chiều cao gối
hgo
5.6
cm
+ Bề rộng gối cầu
bg
31
cm
+ Chiều dài gối
Lg
46
cm
+ Khoảng cách giữa các gối cầu
ag
250
cm
+ Chiều cao đá kê gối
hdk
20
cm
+ Chiều cao toàn bộ gối
hg
25.6
cm
+ Bề rộng đá kê gối
bdk
100
cm
+ Chiều dài đá kê gối
Ldk
100
cm
Chiều cao tờng đỉnh
htd
190.6
cm
Bề dầy tờng đỉnh
td
50
cm
Chiều cao tờng thân
htt
459.4
cm
Bề dầy tờng thân
tt
170
cm
+ Phần tờng cánh ngậm vào nền đờng
S
100
cm
+ Chiều dài tờng cánh
Ltc
550
cm
+ Chiều cao đuôi tờng cánh
h1c
150
cm
+ Chiều dài tiết diện chân tờng cánh
lc
170
cm
+ Bề rộng vát tờng cánh
bvc
380
cm
+ Chiều cao vát tờng cánh
H2c
356
cm
+ Bề dầy tờng cánh
tc
50
cm
kc
50
cm
+ Chiều dài bản quá độ
lqd
400
cm
+ Chiều dày bản quá độ
qd
20
cm
Cố định
Kích thớc đá kê gối
Kích thớc cấu tạo tờng cánh
Khoảng cách từ mép mố đến mép móng
Kích thớc cấu tạo bản quá độ
- Nguyễn Văn Vĩnh -
16
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
+ Chiều rộng bản quá độ
bqd
1000
cm
+ Chiều dài gờ kê bản quá độ
lgk
1000
cm
+ Chiều rộng gờ kê bản quá độ
bgk
30
cm
+ Chiều cao gờ kê bản quá độ
hgk1
30
cm
+ Chiều cao gờ kê bản quá độ
hgk2
60
cm
+ Chiều cao bệ móng
hm
200
cm
+ Chiều dài bệ móng
Lm
440
cm
+ Bề rộng bê móng
Bm
1300
cm
Kích thớc gờ kê bản quá độ
Kích thớc cấu tạo bệ móng mố
- Nguyễn Văn Vĩnh -
17
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
4 Xác định tải trọng tác dụng lên mố.
4.1 Các tải trọng tác dụng lên mố.
- Mố ở trên mực nớc thông thuyền và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải
trọng va xô tầu bè. Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt có = 1.8 T/m3, = 350 và
đợc đầm chặt với độ chặt k = 0,95 ữ 0,98.
- Các tải trọng tác dụng lên mố gồm:
STT
Tải trọng tác dụng
1
2
3
4
5
Trọng lợng bản thân mố
Phản lực thẳng đứng do trọng lợng KCN
Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN
Phản lực truyền xuống từ bản quá độ
6
7
8
Lực h m dọc cầu.
Ma sát gối cầu.
áp lực đất tĩnh và áp lực đất do hoạt tải.
áp lực gió.
4.2 Các mặt cắt kiểm toán.
IV
- Mặt cắt I-I: Mặt cắt đáy bệ móng mố
- Mặt cắt II-II: Mặt cắt chân tờng đỉnh
- Mặt cắt III-III: Mặt cắt chân tờng thân
- Mặt cắt IV-IV: Mặt cắt chân tờng cánh
Hình 6: Các mặt cắt kiểm toán mố
III
III
II
II
IV
I
I
- Để đơn giản và thuận tiện trong tính toán gần đúng thì tờng cánh mố đợc chia
thành 3 phần nh hình vẽ:
+ Phần 1: Có tiết diện hình chữ nhật, đợc tính
2
toán theo sơ đồ bản ngàm 2 cạnh. Tuy nhiên để đơn
3
giản có thể tính theo sơ đồ bản ngàm 1 cạnh.
1
+ Phần 2: Có tiết diện hình chữ nhật, đợc tính
theo sơ đồ bản ngàm 1 cạnh.
+ Phần 3: Có tiết diện hình tam giác, tuy nhiên
trong tính toán ta có thể tính đổi về tiết diện hình
chữ nhật nh hình vẽ và đợc tính toán theo sơ đồ
bản ngàm 1 cạnh.
Hình 7: Chia tờng cánh
- Nguyễn Văn Vĩnh -
18
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
4.3 Xác định trọng lợng các bộ phận mố.
- Công thức tính trọng lợng các bộ phận mố:
G = V.
Trong đó:
+ V: Thể tích của bộ phận mố trụ.
+ : Trọng lợng riêng của bêtông, = 2,2 ữ 2,5 T/m3.
+ Đối với bộ phận mố trụ nằm dới nớc (kể cả mực nớc ngầm) khi tính toán
ta phải xét thêm cả áp lực thuỷ tĩnh. Khi đó ta có trọng lợng riêng của bêtông là:
= - 1 T/m3.
+ Đối với mố trụ đặt trong đất cát, á sét hoặc phù xa thì áp lực thuỷ tĩnh phải
tính trong mọi trờng hợp cho dù ảnh hởng của có là nhỏ hay lớn.
- Công thức tính trọng lợng đất đắp trong lòng mố:
G = V. đ
Trong đó:
+ V: Thể tích của khối đất đắp trong lòng mố.
+ : Trọng lợng riêng của đất đắp, đ = 1,8 T/m3.
- Đối với phần đất đắp nằm dới mực nớc thì phải xét đến áp lực đẩy nối của
nớc. Khi đó trọng lợng riêng của đất đợc tính theo công thức:
d' =
1
( o )
1+
Trong đó:
+ : Hệ số độ rỗng của đất.
+ : Trọng lợng riêng khô của đất đắp, đ = 2,7 T/m3.
+ : Trọng lợng của nớc, o = 1,0 T/m3.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
19
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
Bài giảng Mố trụ cầu
- HD TKMH Mố trụ cầu -
- Bảng kết quả tính toán trọng lợng các bộ phận mố:
Gtc
Tên các
T
bộ phận
Mặt cắt I - I
Mặt cắt II - II
e1
m
M1
T.m
e2
m
M2
T.m
Mặt cắt III - III
e3
m
M3
T.m
Mặt cắt IV - IV
e4
m
M4
T.m
Tờng thân
234.2
0.85
199.1
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Tờng đỉnh
28.59
0.25
7.15
-0.60
-17.1
0.00
0.00
0.00
0.00
+ Khối 1
27.63
-0.85
-23.4
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
+ Khối 2
16.91
-3.60
-60.8
0.00
0.00
0.00
0.00
2.75
46.50
+ Khối 3
14.25
-3.60
-51.3
0.00
0.00
0.00
0.00
2.75
39.19
+ Tổng
58.79
Bệ móng mố
286.0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Bản quá độ
20.00
-0.15
-3.00
-1.00
-20.0
-0.4
-8.00
0.00
0.00
Gờ kê BQĐ
1.35
-0.15
-0.20
-1.00
-1.35
-0.4
-0.54
0.00
0.00
+ Khối 1
283.1
-1.10
-311.4
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
+ Khối 2
116.3
-3.85
-447.7
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
+ Khối 3
98.01
-3.85
-377.3
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
+ Tổng
497.4
Tờng cánh
-135.6
0.00
0.00
85.69
Đất đắp
- Nguyễn Văn Vĩnh -
-1136
0.00
20
0.00
0.00
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
