Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
PHẦN
I: THIẾT KẾ MỐ CẦU
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH:
Thuyết minh nhiệm vụ thiết kế kĩ thuật và thiết kế thi công cầu được bao gồm các
số liệu sau:
- Cầu bắc qua con kênh thuộc địa phận tỉnh Quảng Trị. Công trình cầu Thủy Lợi
với chiều dài L = 16m nằm trên tuyến đường tỉnh lộ 74 thuộc huyện Gio Linh. Nối liền
các xã phía tây huyện Gio Linh và các xã vùng đông Gio Linh. Cây cầu giúp giao thông
của người dân đi lại trên tuyến được thuận lợi hơn. Giúp người phát triển kinh tế, ổn định
cuộc sống góp phần vào sự phát triển chung của tỉnh.
- Kết cấu nhịp:
+ Loại cầu: Cầu Giản đơn, dầm bản rổng DƯL
+ Chiều dài nhịp: 16m.
+ Số lượng nhịp: 1 nhịp.
+ Mặt cắt ngang: Tiết diện rỗng.
+ Sử dụng BTCT ứng suất trước.
- Kết cấu hạ bộ:
+ Kiểu Mố: Mố tường.
+ Kiểu Móng: Móng cọc đổ tại chổ - cọc khoan nhồi D800
- Địa chất:
+ Lớp 1: Cát hạt trung dày 2m.
+ Lớp 2: Cuội sỏi
- Thủy văn:
+ Các loại mực nước: MNCN 1m; MNTT= -1m; MNTN= -2.5m; MNTC:
-2m
+ Thời gian thi công: ........
- Điều kiện dân cư, văn hóa, xã hội:
Công trình cầu gần trung tâm thị xã nên dân tới đây sinh sống tăng đáng kể trong
một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều.Dân cư sống
bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du lịch.Bên
cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp.
- Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu, nhân công:
SVTH:
Trang 1
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
+ Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu.
Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện.Đá ở đây đảm
bảo cường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
+ Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm
bảo độ sạch, cường độ và số lượng.
+ Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,…
hoặc các loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các
đại lý lớn ở các khu vực lân cận.
+ Xi măng: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh
thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng.Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các
công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công
trình đặt ra.
+ Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội
cũng như sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công
trình giao thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị
và công nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu.
+ Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây
dựng cầu đường có kinh nghiệm trong thi công. Về biên chế tổ chức thi công các đội xây
dựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về
kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao. Các đội thi công được
trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ.
Kết luận: Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công,
tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra.
SVTH:
Trang 2
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
CHƯƠNG 2:TÍNG TOÁN THIẾT KẾ MỐ CẦU
2.1. Nguyên lý tính toán thiết kế mố cầu.
-Mố là kết cấu làm việc dạng tường chắn đất và kê đở kết cấu nhịp, do đó khi tính toán
thiết kế mố cầu cần thiết phải đảm bảo được khả năng kê đở kết cấu nhịp dầm bên trên
đồng thời đảm bảo ổn định trong suốt quá trình khai thác sử dụng
2.2. Tiêu chuẩn và tải trọng thiết kế
-Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông 22TCN 272-05
2.3. các số liệu ban đầu
+ Số làn xe thiết kế:
n = 2 làn
+ Hệ số làn xe
m =1
+ Hệ số xung kích
IM = 0,25
+ Hệ số điều chỉnh tải trọng
f=1,0
+ Cường độ của bê tông mố
fc’=30 MPa
+ Dung trọng của bê tông
c = 25 KN/m3
+ Trọng lượng riêng của lớp phủ
p =22,5 KN/m3
+ Trọng lượng riêng của đất đắp
D =18 KN/m3
+ Góc nội ma sát của đất đắp
D =350
+ Cao độ đáy móng mố
-0.7
-
Các số liệu về kết cấu nhịp
+ Chiều dài dầm
16 m
+ khổ cầu
9 + 2x1m
+ Số lượng dầm chủ
12 dầm
+ Chiều dày lớp bê tông nhựa
7 cm
+ Bề rộng lề lan can
0,5 m
+ Bề rộng phần xe chạy
9,0 m
+ Tải trọng thiết kế
HL93
-
Các số liệu của mố cầu
+ Loại mố: mố tường bằng BTCT có f’c = 30Mpa, bản quá độ đầu cầu bằng BTCT có f’c
= 25Mpa .Móng mố sử dụng móng cọc khoan nhồi.
SVTH:
Trang 3
ỏn m v tr cu
GVHD: T.S
2.4. Xỏc nh tnh ti tỏc dng lờn m cu.
2.4.1. Tnh ti do kt cu nhp :
MặT CắT NGANG CầU DầM BảN L=16M
( TL 1:100 )
25100 25
1200
450
Ng ời đi bộ
450
20
65 90
Bê tông đổtạ i chỗ dày 7 cm
2510025
Ng ời đi bộ
2%
12x100 = 1200
2.1. Mt ct ngang cu
-Kt cu nhp: gm 1 nhp n gin cú chiu di nhp : 16 (m).
-Mt ct ngang dm ch dng dm bn BTCT
* Chiu rng bn mt cu:
B = B1 + B2 +B3 + B12 = 12m
Trong ú:
B1: chiu rng phn xe chy, B1=9 m
B2: chiu rng g chn bỏnh xe, B2 =0.25m
B3: chiu rng phn ngi i b, B3=1m
B4: chiu rng lan can, B4=0.25m
* Chn tit din dm ch:
Theo 22TCN272-05 chiu cao ca dm ch bao gm c bn mt cu, vi dm bn ỳc
sn bờ tụng ct thộp c ly ti thiu nh sau:
d = (1/15 ữ 1/25)xL
Chn d = 1/20ì16 = 0.8 (m).
Chn chiu cao dm ch : d = 0.8 (m).
2.4.1.1 Trng lng cỏc lp mt cu:
- Dung trng ca bờtụng atphan l: 2.25 (T/m3)
- Dung trng ca lp phũng nc l: 1.5 (T/m3)
- Dung trng ca lp mui luyn l: 2.4 (T/m3)
- Th tớch ca lp BT atphan : Vas=Abmc .L=0.07x12x16 = 16.84 (m3)`
- Khi lng lp BT atphan Gas=Vas x 2,25 =16.84 x2.25 = 37.89 (T)
- Khi lng lp phũng nc dy 0,4(cm): 0.004 x 12 x16 x 1,5 = 1.152 (T).
SVTH:
Trang 4
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
- Khối lượng của lớp mui luyện là : 0.04 x 12 x16 x 2.4 =18.43 (T)
=> Khối lượng lớp phủ mặt cầu: DW1= 37.89+1.15+18.43 = 57.47(T)= 574.7(KN)
2.4.1.2 Tĩnh tải phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh .
200
900
1300
200
200
300
250
2000
Hình 4: Mặt cắt ngang can lan can – tay vịn nhịp 16m
+ Phần bệ làm bằng BTCT với diện tích mặt cắt ngang
Ab =0.2×0.25=0.05 (m2 )
Trọng lượng của phần lan can bêtông trên một mét dài cầu là :
DClcbt = 2×0.05×1×2.5= 0.25 (T/m).
-
Trọng lượng của phần gờ chắn bánh xe trên 1 mét dài cầu là:
bt
DC gcbx
= 2×2.5×1×((0.2+0.25)×0.3/2)=0.3375 (T/m)
-Trọng lượng của phần trụ lan can và tay vịn bằng thép ống trên nhịp, các trụ cách nhau
1.3m, tổng số lượng 1 bên nhịp là 13 trụ:
DCtcinox [(0.15 �0.2 �0.9 3.14 �0.12 �0.2 �2) �13 �2.5
0.12 0.09 2
2 �3.14 �
�16 �7.85] �2 1.69 T .
4
-
Trọng lượng của phần lan can tay vịn bằng thép ống trên một mét dài cầu là :
DC
-
inox
DC tcinox
=
= 1.69 /16 = 0.11 (T/m).
Lnhip
Trọng lượng của toàn bộ phần lan can tay vịn trên một mét dài cầu là :
bt
bt
DC lc = DClc + DC inox + DC gcbx
= 0.25+ 0.11 + 0.3375 =0.6975 (T/m) = 6.975(kN/m).
2.4.1.3 Dầm chủ
Kết cấu nhịp : Gồm 1 nhịp dầm bản BTCT :
SVTH:
Trang 5
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
1 �16 = 16 (m).
+ Thể tích bêtông của 12 dầm bản BTCT :L = 16 m.
Vdam S dam �Ldam �n (0.8 �1 �0.152 �2) �16 �12 126.46(m3 )
+ Trọng lượng bêtông của dầm chủ trong một nhịp L = 18 m của cầu là:
DCbtdc = V x Gc = 126.46 x 2.5 = 316.15 (T) = 3161.5 (KN).
► Tải trọng bản thân kết cấu nhịp:
DC1=Gd /12 = 3161.5/12 = 263.46(KN/m)
DC2 =( Ggc+Glc) = 6.975 KN/m
DC = DC1+DC2 = (263.46+7.875) =270.44 KN/m
DW = 270.44/12=22.54 (KN/m)
2.4.2. Tỉnh tải của mố:
b4
a7
a6
a9
b3
b7
0.35
b8
a8
b11b10b9
2.4.2.1 Trọng lượng riêng của vật liệu:
-Trọng lượng riêng của bê tông : = 2500KG/m3
c = 25.00 (KN/m3)
- Trọng lượng riêng của đất: = 1800 (KG/m3)
s = 180 (KN/m3)
- Góc ma sát của đất: s =30.00 (độ)
- Góc ma sát của đất và tường: s = 0.00 (độ)
2.4.2.2 Nội lực do trọng lượng bản thân mố:
- Tỉnh tải tiêu chuẩn gây ra bởi trọng lượng bản than mố được tính như sau:
P= V.g
Trong đó : V: Thể tích các bộ phận
g: Trọng lượng riêng của bê tông cốt thép:
b6
b12
20
a3
a2
b1
b5
a4
b2
a5
25
a1
kích thước hình học của mố
SVTH:
Trang 6
GVHD: T.S
65
130
400
25
190
65
0.35
70
40
203020
Đồ án mố và trụ cầu
230
435
20
250
40
25
40
70
50 20
80
140
190
425
Bảng 1.4: Số liệu kích thước hình học theo phương dọc cầu
STT
Tên kích thước
1
2
3
Chiều rộng bệ mố (dọc cầu)
Bề rộng tường cánh (phần dưới)
Bề dày tường thân
Khoảng cách từ mếp ngoài thân đến mép ngoài bệ
(Phía trước)
Bề rộng tường cánh (phần đuôi )
Bề rộng tường cánh (toàn bộ)
Bề rộng xà mũ
Bề dày tường đỉnh
Kích thước phần đỡ bản giảm tải
Chiều cao bệ mố (Phần dưới)
Chiều cao tường cánh ( Phần dưới )
Chiều cao tường cánh ( Phần giữa )
Chiều cao tường cánh ( Phần trên )
Chiều cao bệ mố (Phần trên)
Chiều cao tường thân
Chiều cao tường đỉnh
Chiều cao xà mũ
Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ bản giảm tải đến đỉnh tường
cánh
Kích thước mấu đỡ bản quá độ
Kích thước vác mấu đỡ bản giảm tải theo phương đứng
Chiều cao mố (từ đáy bệ đến đỉnh tường đỉnh )
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
SVTH:
Ký Đơn
hiệu vị
a1
m
a2
m
a3
m
Giá
trị
4.25
1.90
0.70
a4
m
0.80
a5
a6
a7
a8
a9
b1
b2
b3
b4
b5
b6
b7
b8
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
2.50
4.00
1.30
0.4
0.25
0.4
1.4
1.9
0.65
0.3
2.3
0.65
0.7
b9
m
0.4
b10
b11
B12
m
m
m
0.3
0.2
4.35
Trang 7
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
+ Bảng tính toán tĩnh tải do trọng lượng bản thân mố:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TÊN KÉT CẤU
Bệ mố
Xà mũ mố
Tường đỉnh
Mấu đỡ bản quá độ
Tường thân
Tường chống
Tường cánh phần
thân
Tường cánh phần
đuôi
Gối cầu (12 gối)
CÔNG THỨC TÍNH
Gối cao su bản thép GCS 60-47
khối lượng 8.34 kg
Tổng cộng
THỂ
TÍCH
(m3)
29.31
10.92
3.12
1.16
19.32
5.08
KHỐI
LƯỢNG
(KN)
732.75
273.00
78.00
2.90
483.00
127.00
7.58
189.5
2.44
61
1.00
1936.9
Nội lực do trọng lượng bản thân mố:
Các lực tác dụng lên mố gây ra bởi trọng lượng bản thân sẽ sinh ra mô men, lực dọc,
lực cắt tại tiết diện tính toán .
- Mô men tại tiết diện tính toán:
Mi = Pi.ei
Trong đó :
Pi: Các lực gây ra mô men tại tiết diện tính toán (kN).
ei: Độ lệch tâm của điểm đặt lực so với trục trung hòa của mặt cắt cần tính toán.
Qui ước dấu mô men: Mô men dương khi hướng ngược chiều kim đồng hồ.
SVTH:
Trang 8
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
C
C
D
B
B
A
A
D
Hình 1.2: Mặt cắt đặc trưng.
Ta tính toán tại các mặt cắt có sự thay đổi đột ngột về tiết diện và bất lợi nhất về
năng chịu lực.
Xét mặt cắt A-A (Mặt cắt đáy bệ mố)
khả
- Độ lệch tâm ei của Pi so với trục trung hòa của mặt cắt A - A
+ Bệ mố:
ebm = 0 (m)
+ Tường thân:
�
a �
0.7 �
�
etth = 2010 �a4 3 � 2.01 �0.8
� 0.86 (m).
2�
2 �
�
�
+ Xà mũ:
�
�
exm= 2.01 �a4 300
a7 �
1.3 �
�
2.01 �
0.8 0.2
� 0.76 (m).
�
2�
2 �
�
+ Mấu đỡ bản quá độ:
�
�
emđ = 2.01 �a4 a11 a8
a9 �
0.25 �
�
2.01 �
0.8 0.7 0.4
� -0.015 (m).
�
2�
2 �
�
+ Tường đỉnh:
�
a �
0.4 �
�
etđ = 2.01 �a4 a3 8 � 2.01 �0.8 0.7
� 0.31 (m).
2�
2 �
�
�
+ Tường cánh :
+ Tường chống:
+ Gối cầu:
etc = - 1.31 (m).
etch = - 0.34 (m).
�
a �
�
0.7 �
eg = 2010 �a4 3 � 2.01 �0.8
� 0.86 (m).
2�
2 �
�
�
Bảng 1.7: Nội lực cho tiết diện A-A do trọng lượng bản thân
SVTH:
Trang 9
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
( xét đến dấu mô men )
STT
Kết cấu
1
2
3
4
5
6
7
8
Tường thân P1
Xà mũ P2
Mấu đỡ bản quá độ P3
Tường đỉnh P4
Tường cánh P5
Tường chống
Bệ mố P8
Gối cầu P9
Tổng cộng
Xét mặt cắt B - B :
Tiết diện A-A
P(KN )
e(m) M(KN.m)
483.00
0.86
415.38
273.00
0.76
207.48
2.90
-0.02
-0.04
78.00
0.31
24.18
239.25
-1.31
-313.42
127.00
-0.34
-43.18
732.75
0.00
0.00
1.00
0.86
0.86
1936.90
291.26
- Độ lệch tâm ei của Pi so với trục trung hòa của mặt cắt B - B
+ Tường thân:
etth = 0 (m).
+ Xà mũ:
Exm=
a7
a
1.3
0.7
(0.2 3 )
(0.2
) 0.1 (m).
2
2
2
2
+ Mấu đỡ bản quá độ:
a3
a
0.7
0.25
a8 9
0.4
0.875 (m).
2
2
2
2
emđ =
+ Tường đỉnh:
a a
0.7 0.4
0.25 (m).
etđ = 3 8
2 2
2
2
+ Gối cầu:
eg = 0
Bảng 1.8: Nội lực cho tiết diện B - B do trọng lượng bản thân
( xét đến dấu mô men )
STT
Kết cấu
1
2
4
5
6
Tường thân P1
Xà mũ P2
Mấu đỡ bản quá độ P5
Tường đỉnh P4
Gối cầu P9
Tổng cộng
SVTH:
Tiết diện B-B
P(KN )
e(m) M(KN.m)
483.00
0.00
0.00
273.00
-0.10
-27.30
2.90
-0.88
-2.54
78.00
-0.25
-19.50
1.00
0.00
0.00
837.90
-49.34
Trang 10
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
Xét mặt cắt C - C :
- Độ lệch tâm ei của Pi so với trục trung hòa của mặt cắt C – C:
+ Xà mũ:
Exm= 0 (m).
+ Mấu đỡ bản quá độ:
a7 a9 1.3 0.25
0.775 (m).
2 2
2
2
a a 1.3 0.4
0.45 (m).
+ Tường đỉnh: etđ = 7 8
2 2
2
2
emđ =
+ Gối cầu: eg = 0.1 (m)
Bảng 1.9: Nội lực cho tiết diện C-C do trọng lượng bản thân
( xét đến dấu mô men )
STT
Kết cấu
1
2
3
4
Xà mũ P2
Mấu đỡ bản quá độ P5
Tường đỉnh P4
Gối cầu P9
Tổng cộng
Tiết diện B-B
P(KN ) e(m) M(KN.m)
273.00
0.00
0.00
2.90 -0.78
-2.25
78.00 -0.45
-35.10
1.00
0.10
0.10
354.90
-37.25
I.2.2: Hoạt tải xe ô-tô (LL) và tải trọng người (PL):
( kN )
1 IM .�Pi . yi 9,3. �
RLL= m.n . �
�
�
RPL= 2.T .PL. (kN)
1.2 m
110 KN 110 KN
4.3 m
4.3 m
145 KN
0.922
1
145 KN
0.721
35 KN
PL
LL
Ð.a.h. Mo
0.442
W = 7.7 m2
15.4 m
Hình 1.3: Đường ảnh hưởng phản lực tại mố cầu:
1
1 15.4 7.7( m 2 )
Diện tích đường ảnh hưởng ��
2
Phản lực do LL gây ra được tính cho trường hợp xếp xe trên cả 2 làn. (gây bất lợi
cho R)
Bảng 1.10 Kết quả tính toán phản lực do hoạt tải xe TH1.
Loại xe
L
SVTH:
Tải
trọng
yi
Pi.yi
∑Pi.yi
max∑Pi.y
i
Trang 11
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
trục
Đơn vị
m
kN
(m)
(kN.m)
145
1.000
145.00
xe 3
145
0.721
104.55
trục
15.4
35
0.442
15.47
110
1.000
110.00
xe 2
trục
110
0.922
101.42
- Tổ hợp xe 3 trục và tải trọng làn:
RLL 1�2 � 1.25 �265.02 9.3 �7.7 805.77 (kN)
(kN.m)
(kN.m)
265.02
265.02
211.42
Hoạt tải chỉ tác dụng lên mặt cắt A-A
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt A-A: eA,y= +0.86; eA,x=0.
A A
M LL
RLL �eA, y 805.77 �0.86 692.96 (kN.m)
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt B-B: eB,y= +0; eB,x=0.
B B
M LL
RLL �eA, y 805.77 �0 0 (kN.m)
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt C-C: eC,y= +0.1; eC,x=0.
C C
M LL
RLL �eA, y 805.77 �0.1 80.58 (kN.m)
Vậy hoạt tải lớn nhất gây ra:
A A
BB
C C
RLL=805.77 (kN); M LL 692.96 (kN.m) , M LL 0 (kN.m) và M LL 80.577 (kN.m)
Phản lực do LL gây ra được tính cho trường hợp xếp xe trên 1 làn. (gây bất lợi
cho Mx)
Bảng 1.11 Kết quả tính toán phản lực do hoạt tải xe TH2.
Tải
trọng
trục
Đơn vị
m
kN
145
xe 3
145
trục
15.4
35
110
xe 2
trục
110
- Tổ hợp xe 3 trục và tải trọng làn:
Loại xe
L
yi
Pi.yi
∑Pi.yi
max∑Pi.y
i
(m)
1.000
0.721
0.442
1.000
0.922
(kN.m)
145.00
104.55
15.47
110.00
101.42
(kN.m)
(kN.m)
265.02
265.02
211.42
RHL 1.2 ��
1 1.25 �265.02 9.3 �7.7 483.46
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt A-A: eA,y = +0.86m; eA,x = 3.49m
[eA,x=6-(0.25+1+0.25+0.3+1.8/2+(1.8+1.2)/2)=1.8 m)]
A A
M HL
eA, y 483.46 �0.86 415.78 (kN.m)
, y RHL �
SVTH:
Trang 12
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
A A
M HL
eA,x 483.46 �1.8 870.23 (kN.m)
, x RHL �
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt B-B: eB,y = +0 m; eA,x = 1.8 m
BB
M HL
eB, y 483.46 �0 0 (kN.m)
,y RHL �
BB
M HL
eB,x 483.46 �1.8 870.23 (kN.m)
,x RHL �
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt C-C: eC,y= +0.1; eC,x=1.8.
C C
M LL
RLL �eA, y 483.46 �0.1 48.35 (kN.m)
C C
M LL
RLL �eA, x 483.46 �1.8 870.23 (kN.m)
Bảng 1.12: Nội lực do hoạt tải LL gây ra tại các mặt cắt:
Tải
trọng
Mặt cắt A-A
MA,y
MA,x
RA,z
(kN)
(Nm)
(Nm)
LL
805.77
(2 làn)
LL
483.46
(1 làn)
Mặt cắt B-B
MB,y
MA,x
RB,z
(kN) (kN.m) (Nm)
692.96
0
805.77
0
0
415.78
870.23
483.46
0
870.2
3
Mặt cắt C-C
MC,y
MC,x
RC,z
(kN) (kN.m) (kN.m)
80.58
0
805.77
483.46
48.35
870.23
Phản lực do PL gây ra trên hai lề:
RPL= 2.T .PL.WL (kN)
Trong đó: T: Bề rộng lề bộ hành T=1 m
PL: Tải trọng người PL=4kN/m2
RPL 2 ��
1 4 �7.7 61.6 kN
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt A-A: eA,y= +0.86; eA,x=0.
A A
M PL
RPL �eA, y 61.6 �0.86 52.98(kN.m)
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt B-B: eB,y= +0; eB,x=0.
BB
M PL
RPL �eB, y 61.6 �0 0 (kN.m)
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt C-C: eC,y= +0.1; eC,x=0.
C C
M PL
RPL �eB, y 61.6 �0.1 6.16 (kN.m)
Phản lực do PL gây ra trên một lề:
RPL= 1.T .PL.WL (kN)
Trong đó: T: Bề rộng lề bộ hành T= 1 m
PL: Tải trọng người PL=4kN/m2
RPL 1��
1 4 �7.7 30.8 kN
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt A-A: eA,y = +0.86m; eA,x = 1.8m
SVTH:
Trang 13
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
[eA,x=6-(0.25+1+0.25+0.3+1.8/2+(1.8+1.2)/2)=1.8 m)]
A A
M PL
eA, y 30.8 �0.86 26.49 (kN.m)
, y RPL �
A A
M PL,
eA,x 30.8 �1.8 55.44 (kN.m)
x RPL �
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt B-B: eB,y = +0m; eA,x = 1.8 m
BB
M PL
eB, y 30.8 �0 0 (kN.m)
,y RPL �
BB
M PL
eB,x 30.8 �1.8 55.44 (kN.m)
,x RPL �
- Cánh tay đòn đối với mặt cắt C-C: eB,y = +0.1m; eA,x = 1.8m
C C
M PL
eC , y 30.8 �0.1 3.08 (kN.m)
,y RPL �
C C
M PL
eC ,x 30.8 �1.8 55.44 (kN.m)
,x RPL �
- Tĩnh tải truyền xuống:
PKCN= ( DC+ DW ) *W
Trong đó:
+W : diện tích đường ảnh hưởng Rg(MA).
+ DC , DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng.
DC
DW
Ð.a.h. Rg
1
W = 7.7 m2
15.4 m
Đường ảnh hưởng mố A
W= 7.7 m
2
- Trọng lượng do kết cấu nhịp 16m truyền xuống:
PKCN= ( DC+ DW ) �W
= (270.44 + 22.54) �7.7
= 2255.95 (KN)
Bảng kết quả tính toán nội lực do tỉnh tải nhịp 16m :
Tiết diện
Nội lực do tỉnh tải DCnhịp
E (m)
M(KNm)
A-A
P(KN)
2255.95
0.86
1940.12
B-B
2255.95
0.00
0.00
2255.95
C-C
2.5. Xác định hoạt tải tác dụng lên mố cầu:
0.10
225.60
SVTH:
Trang 14
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
1.2 m
110 KN 110 KN
4.3 m
4.3 m
145 KN
0.922
1
145 KN
0.721
35 KN
PL
LL
Ð.a.h. Mo
0.442
W = 7.7 m2
15.4 m
Hình 1.2: Đường ảnh hưởng phản lực tại mố cầu:
Rg =m.n.(max pi yi ).(1 + IM) +m.n.PL.w+PL.2.Tn.w
-Phản lực tại gối do trục bánh xe: R= ∑Pi.yi
-Phản lực tại gối do tải trọng làn: R= PL.ωR
1
2
Bảng 1.9 kết quả tính toán phản lực do hoạt tải xe.
Diện tích đường ảnh hưởng W= �15.4 �1 7.7( m 2 )
Loại xe
L
Đơn vị
m
xe 3
trục
15.4
xe 2
trục
Tải
trọng
trục
kN
145
145
35
110
110
yi
Pi.yi
∑Pi.yi
max∑Pi.y
i
(m)
1.000
0.721
0.442
1.000
0.922
(kN.m)
145.00
104.55
15.47
110.00
101.42
(kN.m)
(kN.m)
265.02
265.02
211.42
Phản lực truyền lên gối do hoạt tải xe:
Rg =m.n.(max pi yi ).(1 + IM) +m.n.PL.W+PL.2.Tn.W
1�2 �265.02 �1.25 1�2 �9.3 �7.7 4 �2 ��
1 7.7 867.37 KN
Trong đó: n=2 là số làn thiết kế
Bảng kết quả tính toán nội lực do hoạt tải:
Tiết diện
Nội lực do hoạt tải LL
P(KN)
867.37
E (m)
M(KNm)
A-A
0.86
745.94
I.2.3: Lực hãm xe BR
- Lực hãm xe được lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế
trên tất cả các làn xe chạy cùng một chiều.
- Lực hãm xe đặt theo phương dọc cầu, điểm đặt cách mặt đường xe chạy 1,8m
-Do thiết kế trên mố đặt gối di động nên lực hãm xe theo phương dọc cầu BR=0.
I.2.4: Lực ma sát (FR)
- Lực ma sát gối cầu phải được xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của hệ số ma sát
giữa các mặt trượt. Lực ma sát FR được xác định theo công thức sau:
SVTH:
Trang 15
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
FR=fmax.N
Trong đó:
+ fmax: là hệ số ma sát giữa bê tông với gối cao su di động: fmax=0,3
+ N: Tổng áp lực lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải trên KCN truyền xuống mố
(không xét xung kích)
Ta có N = 0.5(DC+DW) + LL + PL
N = 1757.88 + 805.77 + 61.6 = 2625.25 (kN)
Vậy ta có FR= 0.3 x 2625.25 = 787.575 (kN)
-Cánh tay đòn đối với các mặt cắt:
+ Với mặt cắt A-A: eAy = 0.5+b5+b6+b8+0.047
= 0.5+0.2+2.3+0.7+0.047 = 3.747 (m)
=> MA,y=787.575 x 3.747 = 2951.04 (kN.m)
+ Với mặt cắt B-B: eBy= b6+b8+0.047 = 2.3+0.7+0.047 = 3.047(m)
=> MB,y=787.575 x 3.047 = 2399.74 (kN.m)
I.2.5: Lực li tâm (CE)
- Lực li tâm được lấy bằng tích số của các trọng lượng trục của xe tải hay xe hai trục
CE=CW
với hệ số C lấy như sau.
4
v2
C �
3 g �R
Trong đó : v là tốc độ thiết kế
+ g: gia tốc trọng trường
+ W: trọng lượng xe
+ R: bán kính cong làn xe
Đặt cách mặt xe chạy 1,8m. Vì R �nên CE=0
I.2.6: Tải trọng gió (WS, WL)
I.2.6.1: Tải trọng gió tác dụng lên công trình WS
a)Áp lực gió theo phương ngang cầu:
- Lực gió PD nằm ngang đặt tại trọng tâm diện tích hứng gió At
PD 0.0006 �V 2 At �Cd
Với PB= áp lực gió cơ bản (MPa) tra bảng.
Các thông số cơ bản:
- Địa điểm xây dựng cầu: Vùng thoáng-> V0=45m/s; Z0=70mm
Xét cho mặt cắt B-B và A-A
* Áp lực gió lên KCN:
+ Chiều cao lan can:1.1m; chiều cao dầm chủ: 0.65 m, chiều dài dầm: 16 m
Diện tích chắn gió của KCN: At=16 �1.75=28(m2)
Z=3+1.1+0.65=4.75 (m)<10m
SVTH:
Trang 16
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
PD 0.0006 �502 �28 �1 42 KN
MD,1,x= PD1.ePD1,x=42 �.( 3+1.75/2)= 273 kN.m
MD,1,y=0
Xét cho mặt cắt C-C xem như không có lực gió tác dụng
Bảng 1.11: Áp lực gió theo phương ngang tác dụng lên các mặt cắt.
Mặt cắt B-B
Mặt cắt C-C
Tải
trọng P1,y(kN)
M1,y(Nm)
M1,x(Nm)
P2,y(kN) M2,y(kN.m) M2,x(kN.m)
Pv
42
0
273
0
0
0
b)Áp lực gió theo phương dọc cầu:
- Đối với mố trụ có kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu có bề chắn gió đáng kể
thì ta sẽ xét đến lực gió dọc. Tuy nhiên do ở đây thiết kế mố cho kết cấu nhịp cầu giản
đơn L=16 m do đó diện tích chắn gió không đáng kể. Vì vậy trường hợp này ta có lực gió
bằng 0.
c)Áp lực gió thẳng đứng( theo tiêu chuẩn LRFD 2012)
-Pv tác dụng tại ¼ bề rộng ngang cầu B về phía đón gió:
Pv=(9,6.10-4MPa).B.L
Với L: chiều dài chắn gió
-Pv=9,6.10-4.12.16.103= 149.76(kN)
Xét cho mặt cắt B-B
MPV,x=Pv.ePD,x=149.76 �1.8=269.57 (kN.m)
MPV,y=Pv.ePD,y=0 (kN.m)
Mặt cắt C-C; không gây tác dụng
Bảng 1.12: Áp lực gió theo phương thẳng đứng
Mặt cắt B-B
Tải
trọng
P1,z(kN)
M1,y(Nm)
M1,x(Nm)
P2,z(kN)
Pv
149.76
0
269.57
0
3
I.2.6.2: Áp lực gió lên hoạt tải: (tiêu chuẩn LRFD 2012)
-Chỉ tính theo phương ngang cầu
- Lực phân bố 1,46kN/m, đặt trên mặt cầu 1,8m.
- Chiều dài chắn gió: 16m
=> WLy=1.46 �16=23.36 (kN)
Chỉ xét cho mặt cắt C-C
MWL,y=WL.eWL,x=23.36.(0.7+0.65+1.8)C=73.584 (KN.m)
Mặt cắt C-C
M2,y(kN.m) M2,x(kN.m)
0
0
Bảng 1.13: Áp lực gió lên hoạt tải
Tải
trọng
WL
P1,y(kN)
23.36
Mặt cắt C-C
M1,x(Nm)
M1,y(Nm)
0
73.584
SVTH:
P2,y(kN)
0
Mặt cắt A-A
M2,y(kN.m) M2,x(kN.m)
0
0
Trang 17
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
I.2.7: Áp lực đất.
I.2.7.1: Tính áp lực đất tại mặt cắt đáy bệ mố: (mặt cắt A-A)
C
C
LS
D
1
3H
B
B
1
2H
EH
A
A
D
Hình: 1.4 Sơ đồ tính áp lực đất lên mặt cắt A-A
Áp lực ngang của đất đắp tác dụng lên tường mố tính theo công thức:
.H 2
.K .B (kN/m)
2
Trong đó:
+ EH: hợp lực của áp lực đất tĩnh.
+ : Trọng lượng riêng của đất đắp, 18( KN / m3 )
EH=
+ H: chiều cao tường chắn (m), H= 4.35 m
+ K: hệ số áp lực đất
- Tường trọng lực: K=K0
- Tường công xon: K=Ka
Hệ số áp lực đất chủ động Ka:
Ka
sin 2 ( ' )
.sin 2 .sin( )
2
� sin( ' ) �sin( ' ) �
�
1
�
sin( ) sin( ) �
�
�
�
Trong đó:
+ : Góc ma sát giữa đất đắp và tường: =240
+ : Góc giữa phương đắp đất với phương ngang: 00
+ : Góc giữa phương đắp đất với phương thẳng đứng: 900
+ ' : Góc nội ma sát của đất đắp: =350
Ta có:
SVTH:
Trang 18
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
2
� sin(35 24) �sin(35 0) �
�
1
�=2,27
� sin(90 24) sin(90 0) �
=> Ka
sin 2 (90 35)
=0,32
2, 27.sin 2 90.sin(90 24)
Áp lực chủ động:
.H 2
18 �4.352
.K a .B
�0.32 �12 = 653.96 (kN)
2
2
MEH,yA-A= EH �eEH,yA-A=653.96 x 4.35/3 = 948.24 (kN.m)
- Áp lực ngang do hoạt tải:
EH
Với chiều cao mố: 4.35 m => heq= 1.002m
- Áp lực do hoạt tải chất thêm: P = ka. .heq=0.32 x 18 x 1.002= 5.77 (kN/m2)
LS= p.H.B=5.77 x 4.35 x 12= 301.19 (kN)
MLS,y=LS.eLS,y=301.19 x 4.35/2=655.09 (kN.m)
I.2.7.2: Tính áp lực đất tại mặt cắt đỉnh bệ mố: (mặt cắt B-B)
C
C
LS
D
1
2H
1
3H
EH
B
B
A
A
D
Hình:1.5 Sơ đồ tính áp lực đất lên mặt cắt B-B
Áp lực chủ động:
.H 2
18 �3.652
.K a .B
�0.32 �12 =460.43 (kN)
2
2
MEH,yB-B=EH.eEH,yB-B=460.43 �3.65/3 = 560.19 (kN.m)
- EH=
- Áp lực ngang do hoạt tải:
Với chiều cao tường thân và tường đỉnh: 3.65m => heq=1.105 m
- Áp lực do hoạt tải chất thêm: P = ka. .heq=0.32 x 18 x 1.105=6.36 (kN/m2)
LS= p.H.B=6.36 x 3.65 x 12=278.57 (kN)
MLS,y=LS.eLS,y=278.57x 3.65/2= 508.39 (kN.m)
I.2.7.3: Tính áp lực đất tại mặt cắt chân tường đỉnh: (mặt cắt C-C)
SVTH:
Trang 19
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
LS
1
3H
C
C
1
2H
EH
Hình:1.6 Sơ đồ tính áp lực đất lên mặt cắt C-C
Áp lực chủ động:
.H 2
.K a .B =18 x 1.352/2 x 0.32 x 12=62.99 (kN)
2
MEH,yC-C=EH.eEH,yC-C=62.99 x 1.35/3 = 28.35 (kN.m)
- EH=
- Áp lực ngang do hoạt tải:
Với chiều cao tường đỉnh: 1.35 m => heq=1.7 m
- Áp lực do hoạt tải chất thêm: P = ka. .heq=0.32 x 18 x 1.7= 9.79 (kN/m2)
LS= p.H.B=9.79 x 1.35 x 12=158.60 (kN)
MLS,y=LS.eLS,y=158.60 x 1.35/2=107.06 (kN.m)
I.2.7.3: Xét áp lực đất lên tường cánh:
I.2.7.3.1: Xét mặt cắt D – D:
Bảng 1.16: Tổng hợp các hệ số áp lực đất đắp.
Kí
(0)
hiệu
Giá
24
trị
0
(0)
' (0)
Ka
0
90
35
0.32
()
Bảng 1.17: Áp lực đất tác dụng lên mặt cắt D-D
Kí
hiệu
Khối
Giá trị
1
2
H
(m)
3.65
1.35
B
(m)
2.1
1.9
SVTH:
Heq
(m)
1.11
1.7
EH
(kN)
80.57
9.97
eEH
(m)
1.22
0.45
MEH
(kN.m)
98.295
4.487
LS
(kN)
49.01
25.11
eLS
(m)
2
0.675
MLS
(kN.m)
89.443
16.949
Trang 20
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
KHOÁ
I1
LS
1
2H
EH
1
3H
C
C
190
160
210
KHOÁ
I2
LS
D
1
3H
1
2H
EH
B
B
A
A
D
Hình:1.7: Sơ đồ tính áp lực đất lên mặt cắt D-D
I.2.9: Áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp EV
255
C
380
C
G
D
B
B
A
A
D
Hình:1.9: Sơ đồ tính áp lực thẳng đứng đất lên mặt cắt A-A
Gđ = Vđ x = (2.55 x 3.8 x 12) x 18 = 2093.04 (kN)
EV =Gđ x eđA-A = 2093.04 x (4.25/2 – 2.55/2) = 1779.08 (kN.
I.3: TỔNG HỢP TẢI TRỌNG LÊN CÁC MẶT CẮT
Bảng: 1.1 Tải trọng xét đến mặt cắt A-A
Tên tải trọng
Kí hiệu
Tĩnh tải nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
DCKCN
DWKCN
DC
LL2 làn
Hoạt tải vả tải
trọng làn
Tải trọng người
LL1 làn
PL2 làn
SVTH:
�V
�H
x
(kN)
1580.75
135.22
1936.9
805.77
483.46
61.6
�H
y
�M
x
�M
y
(kN.m)
1541.23
131.84
291.26
692.96
870.23
415.78
52.98
Trang 21
Đồ án mố và trụ cầu
Lực ma sát
Tải trọng gió
ngang cầu
Tải trọng gió
thẳng đứng
Tải trọng gió
lên hoạt tải
Áp lực ngang
của đất đắp
Áp lực thẳng
đứng của đất
đắp
Áp lực ngang
do hoạt tải
GVHD: T.S
PL1làn
FR
30.8
55.44
787.575
WS
Pv
42
269.57
23.36
EH
EV
273
149.76
WL
0
73.584
653.96
948.24
2093.04
LS
26.49
2951.04
-1779.08
301.19
655.09
Bảng: 1.2 Tải trọng xét đến mặt cắt B-B
Tên tải trọng
Kí hiệu
Tĩnh tải nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
Hoạt tải vả tải
trọng làn
DCKCN
DWKCN
DC
LL2 làn
LL1 làn
PL2 làn
PL1làn
FR
Tải trọng người
Lực ma sát
Tải trọng gió
ngang cầu
Tải trọng gió
thẳng đứng
Tải trọng gió
lên hoạt tải
Áp lực ngang
của đất đắp
Áp lực ngang
do hoạt tải
�V
�H
x
y
(kN)
�M
x
787.575
42
149.76
y
273
269.57
WL
�M
(kN.m)
1541.23
131.84
-49.34
0
870.23
0
0
55.44
0
2399.74
1580.75
135.22
1936.9
805.77
483.46
61.6
30.8
WS
Pv
�H
23.36
0
73.584
EH
460.43
560.19
LS
278.57
508.39
SVTH:
Trang 22
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
Bảng: 1.3 Tải trọng xét đến mặt cắt C-C
Tên tải trọng
Kí hiệu
Tĩnh tải nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
Hoạt tải vả tải
trọng làn
DCKCN
DWKCN
DC
LL2 làn
LL1 làn
PL2 làn
PL1làn
Tải trọng người
Áp lực ngang
của đất đắp
Áp lực ngang do
hoạt tải
�V
�H
�H
x
�M
y
�M
x
y
(kN)
(kN.m)
151.75
12.98
-37.25
80.58
870.23
48.35
6.16
55.44
3.08
EH
62.99
28.35
LS
158.60
107.06
1580.75
135.22
354.90
805.77
483.46
61.6
30.8
Bảng: 1.4 Tải trọng xét đến mặt cắt D-D
Tên tải trọng
Tĩnh tải tường
cánh
Áp lực ngang
của đất đắp lên
tường cánh
Áp lực ngang do
hoạt tải lên
tường cánh
Kí hiệu
Khối 1:
DCtc1
Khối 2:
DCtc2
Khối1:EH1
�V
�H
x
�H
y
�M
�M
z
(kN)
(kN.m)
189.5
-236.875
61
-210.45
80.57
98.295
Khối 2: EH2
9.97
4.487
Khối 1: LS1
49.01
89.443
Khối 2: LS2
25.11
16.949
164.66
209.174
Tổng
y
250.5
-447.325
I.4: TỔ HỢP TẢI TRỌNG.
I.4.1: Xét mặt cắt A-A:
I.4.1.1: Tổ hợp tải trọng theo TTGH CĐ1:
- Là tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan xe cộ khai thác thông thường
Bảng 1.1: hệ số tải trọng TTGH CĐ 1
DC
DD
DW
EH
SVTH:
LL
IM
BR
PL
WS
WL
FR TU
TG
Trang 23
Đồ án mố và trụ cầu
GVHD: T.S
Strengh 1
ES
LS
1.75 -
1,0
-
0.5/1.2
T
G
1,25/0,9DCKCN + 1,5/0,65 DWKCN +1,5/0,9EH+ 1,25/0,9 DC +1,75 HL93
+1,75PL+1,75LS +1FR
Bảng 1.2: Tổ hợp tải trọng TTGH CĐ1, xếp 2 làn xe
Tên tải
trọng
Tĩnh tải
nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
Hoạt tải và
tải trọng làn
Tải trọng
người
Kí hiệu
Hx
Hy
Mx
(kN)
Hệ số
tải
trọng
My
(kN.m)
DCKCN
1580.75
1541.2
1.250
DWKCN
135.22
131.84
1.500
DC
1936.9
291.26
1.250
LL2 làn
805.77
692.96
1.750
61.6
52.98
1.750
2951
1.000
0
0.000
0.000
0.000
PL
Lực ma sát
FR
Tải trọng
gió
WS
Pv
WL
Áp lực
ngang của
đất đắp
Áp lực
ngang do
hoạt tải
Tổng
V
787.575
42
149.76
23.36
273
269.57
73.584
EH
653.96
948.24
1.500
LS
301.19
655.09
1.750
6117.790 2295.598
0.000
0.000
9313.498
Bảng 1.3: Tổ hợp tải trọng TTGH CĐ1, xếp 1 làn xe
Tên tải
trọng
Tĩnh tải
nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
V
Kí hiệu
Hx
(kN)
Hy
Mx
My
(kN.m)
Hệ số
tải
trọng
DCKCN
1580.75
1541.2
0.900
DWKCN
DC
135.22
1936.9
131.84
291.26
0.650
0.900
SVTH:
Trang 24
Đồ án mố và trụ cầu
Hoạt tải và
tải trọng làn
Tải trọng
người
Lực ma sát
Tải trọng
gió
Áp lực
ngang của
đất đắp
Áp lực
ngang do
hoạt tải
Tổng
GVHD: T.S
LL1 làn
483.46
PL
30.8
FR
WS
Pv
WL
870.23
415.78
1.750
55.44
26.49
1.750
2951
1.000
0
0
0
787.575
42
149.76
23.36
273
269.57
73.584
0
EH
653.96
948.24
0.900
LS
301.19
655.09
1.750
4153.733 1903.222
0.000 1619.923
7459.706
I.4.1.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH CĐ3:
- Là tổ hợp liên quan đến vận tốc gió ≥25m/s và trên cầu không có hoạt tải.
Bảng 1.4: Hệ số tải trọng TTGH CĐ 3
DC
DD
DW
EH
ES
LL
IM
BR
PL
LS
WS WL FR TU
1,0
1.4 0.5/1.2
TG
T
Strengh 3
G
1,25/0,9DCKCN + 1,5/0,65 DWKCN +1,5/0,9EH+ 1,25/0,9 DC+1,4WS+1,4Pv +1FR
Bảng 1.5: Tổ hợp tải trọng TTGH CĐ3
Tên tải
trọng
Tĩnh tải
nhịp
Lớp phủ
Tĩnh tải mố
Hoạt tải và
tải trọng làn
V
Kí hiệu
(kN)
Hy
Mx
My
(kN.m)
Hệ số
tải
trọng
DCKCN
1580.75
1541.2
0.900
DWKCN
DC
135.22
1936.9
131.84
291.26
0.650
0.900
415.78
0.000
692.96
0.000
LL1 làn
LL2 làn
Tải trọng
người
Lực ma sát
Hx
PL
483.46
870.23
805.77
61.6
FR
787.575
SVTH:
52.98
0.000
2951.04
1.000
Trang 25