BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo BÀI TẬP LỚN MỐ TRỤ CẦU CHƯƠNG I CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN STT Số liệu Kí hiệu Giá trò Đơn vò 1 Loại kết cấu nhịp Dầm đơn giản 2 Loại gối cầu CĐ 3 chiều dài kết cấu nhòp L 25 m 4 Trọng lượng kết cấu nhòp W 2,5 T/m 2 5 Lớp phủ, lan can W 1 0,175 T/m 2 6 Bề rộng phần xe chạy B 12 m 7 Bề rộng lề bộ hành B1 2 x 1 m 8 Hoạt tải tính toán HL93 9 Chiều cao mố H m +4 m 10 Bề rộng mố B m 14 m 11 Chiều cao đất đắp H +5 m 12 Chiều dày KCAĐ 0.45m 13 Kết cấu móng Móng cọc 14 Mực nước tính toán cách mặt đất -3m 15 Bêtông chọn f’ c 30 Mpa 16 Thép chọn cấp f y 280 MPa Và các thơng số sau: + Đất đắp nón mố là đất cát hạt thơ có 0 3, 1,98 28 T m γ ϕ = = + Địa chất vị trí đặt mố: - lớp trên: dày 3m,đất sét pha cát trạng thái dẻo mềm.đột sệt B = 0.55 - lớp dưới:đất sét pha cát trạng thái dẻo cứng.đột sẹt B = 0.2, 0 12 ϕ = + Giới hạn ứng suất nén: ' 0.45 0.45 30 13.5 c xf x MPa= = + Giới hạn ứng suất kéo: ' 0.5 0.5 30 2.74 c f MPa= = Mố được chọn để tính toán là mố côngxol BTCT-tường cánh xiên SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 1 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Các kích thước được chọn như hình vẽ. 5000 1500 4000 113 700 100 750 400 300 1100 1500 2400 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ. II.1. Tải trọng bản thân. - Tường đỉnh: 5 600 1400 600 1400 2,45 10 20.58 d c DC x x N x x x mm γ − = = = - Thân mố: 5 3000 1100 3000 1100 2.45 10 80.85 t DC x x N x x x mm γ − = = = - Phần móng: 5 5000 1500 5000 1500 2.45 10 183.75 m DC x x N x x x mm γ − = = = SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 2 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo II.2. Hoạt tải II.2.1. xe tải thiết kế II.2.2.hoạt tải tác dụng lên tường đỉnh 145KN q=9.3(N/mm) 300 400 Từ bề rộng nền đường đã cho suy ra đường có 4 làn xe tính toán. Xếp cả 4 xe lên tường đỉnh, đặt trục bánh xe 145KN tại vò trí tường đỉnh ta có, lực tác dụng lên tường đỉnh là: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4. . 145000. 1 . 4 0.65 145000 1 0,25 9,3 700 34.87 14000 m m IM q x LL B x x x x N mm + + = + + = = SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 3 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo II.2.3. Hoạt tải tác dụng lên thân mố. Để có hoạt tải trên mố, ta xếp xe trên kết cấu nhòp để được giá trò lớn nhất. 145KN 145KN 35KN 110KN 110KN 9.3N/mm 25000 đ.a.h.phản lực gối 1 Phản lực tại gối do: - Xe tải ba trục: ( ) 3 25000 4300 25000 8600 145000 145000. 35000 25000 25000 294040 T R N − − = + + = - Xe tải hai trục: ( ) 2 25000 1200 110000 110000 25000 214720 T R x N − = + = - Tải trọng làn: ( ) 25000 9,3. 116250 2 L R N= = -tổ hợp 1(xe 2 trục + tải trọng làn) chưa nhân hệ số 1 (1 0.25) 214720 116250 384650R x N= + + = -tổ hợp 2(xe 3 trục + tải trọng làn) chưa nhân hệ số 2 (1 0.25) 294040 116250 483800R x N= + + = Tổ hợp cho ta phản lực cực đại tại mố là: ( ) 1 2 max( , ) 483800 M R R R N= = Phân ra tải phân bố đều tác dụng lên mố: ( ) 4. . 4 0.65 483800 89.85 14000 M M M m R x x N LL mm B = = = Trường hợp tính toán cho phần đáy móng, phải bỏ đi phần tải xung kích do đó hoạt tải tính toán là: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 4 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo ( ) ( ) 4 0.65 294040 116250 4. . 76.2 14000 M DM M x x m R N LL mm B + = = = II.2.4. Tính tải trọng người. Tải trọng người có giá trò là 0,003MPa. Bề rộng lề bộ hành là 2.1 = 2(m). Tải trọng người tác dụng lên mố là: ( ) 2000 25000 0,003. . 5.36 14000 2 N PL mm = = II.2.5. Áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên bệ móng. 5 2400.5450. . 2400 5450 1.98 10 14000 3625776 d m EV B x x x x N γ − = = = II.2.6. Tónh tải từ kết cấu nhòp truyền xuống. - Tónh tải của kết cấu nhòp: 2 25000 2,5 10 312.5 2 KCN N DC x x mm − = = - Tónh tải do phần lớp phủ: 7 7 312.5 21.87 100 100 KCN xDC x N DW mm = = = II.2.7. Tải trọng hãm xe. Do gối cố đònh đặt tại mố nên phải truyền lực hãm xe vào mố. Theo qui đònh tại điều 3.6.4 ta có: 25% . . 25% (145000 145000 35000) 4 0.65 211250 TR BR P m n x x x N= = + + = - Khoảng cách từ mặt trên của mố đến điểm đặt lực: 1800 1450 3250h mm= + = → tạo ra một mômen: 211250 3250 686562500 BR M x Nmm= = II.2.8.Lực ly tâm Ta thiết kế mố cầu thẳng nên không có lực ly tâm(CE) II.2.9.Lực ma sát âm SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 5 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Vì móng cọc trên nên đất sét pha cát nên không xét đến ảnh hưởng của lực ma sát âm (DD) Nếu xét đến lực DD sẽ được công vào với tónh tải thẳng đứng ở trạng thái giới hạn cường độ và tính lún ở trạng thái giới hạn sử dụng II.2.10.Lực ma sát (FR) Vì chỉ tính kết cấu một nhòp không có liên tục nhòp nên không có lực FR II.2.11.Áp lực đẩy nổi Vì là móng cọc và mực nước tính toán (MNTT = -3m) nên không có áp lực đẩy nổi tác dụng lên móng II.2.12. Áp lực đất đắp lên mố. p lực đất cơ bản được giả thuyết là phân bố tuyến tính và tỉ lệ với chiều sâu đất, được lấy 3.11.5.1 như sau: 9 . . . .10 h s p k g z γ − = Với: P – áp lực đất cơ bản(MPa) K h - hệ số áp lực ngang của đất s γ - tỷ trọng của đất (kg/m 3 ); 1980 s γ = (kg/m 3 ) z- chiều sâu dưới mặt đất(mm) g- hằng số trọng lực (m/s 2 ) Trong đó h k là hệ số áp lực dất và được lấy như sau: ( ) ( ) 2 2 sin .sin .sin h a k k θ ϕ θ θ δ ′ + = = Γ − ( ) ( ) ( ) ( ) 2 sin .sin 1 sin .sin ϕ δ ϕ β θ δ θ β   ′ ′ + − Γ = +   + +     SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 6 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Với : 0 30 δ = : góc ma sát tại mặt tiếp giáp của bêtông và đất đắp. 0 28 ϕ ′ = : góc nội ma sát hữu hiệu. 0 0 β = : góc của đất đắp với phương nằm ngang. 0 90 θ = : góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng. Suy ra: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 sin 28 30 .sin 28 0 1 2.816 sin 90 30 .sin 90 0   + − Γ = + =   + +     ( ) ( ) 2 2 sin 90 28 0,32 2,816.sin 90.sin 90 30 h a k k + = = = − Tuỳ theo giá trò của z mà sẽ có áp lực đất và vò trí điểm đặt của hợp lực là khác nhau. Tại vò trí mặt cắt ngang đi qua đáy tường đỉnh: Chiều cao tường đỉnh: z = 1450(mm). Áp lực đấùt tại vò trí này là: 9 9 3 . . . .10 0,32.1980.9,81.1450.10 9,01.10 h s p k g z MPa γ − − − = = = Hợp lực của áp lực đất này là: 3 1 1 . .9,01.10 .1450 6.53 2 2 E R p z N mm − = = = Vò trí của điểm đặt lực cách mặt cắt tính toán: 1 1 1450 483 3 3 h z mm= = = Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta lập bảng tính toán như sau: Vò Trí z (mm) p lực MPa Lực N/mm Điểm đặt cách mặt cắt (mm) Tường đỉnh 1450 9.17E-03 6.53 483 Tường thân 5450 3.39E-02 92.38 1817 Đáy móng 6950 4.32E-02 150.12 2317 II.2.12. Hoạt tải chất thêm (LS) Hoạt tải chất thêm phải được xét đến khi tải trọng xe tác động lên mặt đất trong phạm vi một đoạn bằng chiều cao tường ở phía sau mặt sau tường. Sự tăng áp lực ngang do hoạt tải chất thêm: 9 . . . .10 a s eq p k g h γ − ∆ = Trong đó: eq h : chiều cao đất đắp tương đương, nội suy tuyến tính theo bảng 3.11.6.2 - 1. SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 7 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Tại vò trí mặt cắt ngang đi qua đáy tường đỉnh: Chiều cao tường đỉnh: z = 1450(mm). Chiều cao lớp đất tương đương. Lấy tương ứng với chiều cao ≤ 1500mm. ta có ( ) 1700 eq h mm= Áp lực đấùt tại vò trí này là: 9 9 3 . . . .10 0,32.1980.9,81.1700.10 10.57.10 a s eq p k g h MPa γ − − − ∆ = = = Hợp lực của áp lực đất này là: 3 1 1 . 10.57 10 1450 7.66 2 2 p R p z x x x N mm − ∆ = = = Vò trí của điểm đặt lực cách mặt cắt tính toán: 1 1 1450 725 2 2 h z mm= = = Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại ta lập bảng tính toán như sau: Vò Trí z (mm) h eq (mm) p lực MPa Lực ( ) N mm Điểm đặt cách mặt cắt (mm) Tường đỉnh 1450 1700 10.57E-03 7.66 725 Tường thân 5450 841 5.23E-03 14.25 2725 Đáy móng 6950 712 4.43E-03 15.39 3475 II.2.13.Áp lực đất thẳng đứng do lớp đất tương đương(h eq = 712mm) tác dụng lên đáy móng ' 5 712 1.98 10 14000 2400 473679.36EV x x x x N − = = CHƯƠNG III TỔ HP TẢI TRỌNG Ta lập các tổ hợp tải trọng để kiểm tra lực nén và mômen với 4 trạng thái giới hạn THGHCĐ(I,II,III) và THGHSD. Bảng hệ số tổ hợp tải trọng THGH Tĩnh tải (γ DC ) Hoạt tải (γ LL ) Lớp phủ (γ DW ) Lực hãm (γ BR ) γ PL γ EV γ EH CĐI 1.25 1.75 1.5 1.75 1.75 1.35 1.5 CĐII 1.25 0 1.5 0 0 1.35 1.5 CĐIII 1.25 1.35 1.5 1.35 1.35 1.35 1.5 SD 1 1 1 1 1 1 1 III.1. Tại đáy tường đỉnh. - Trạng thái GHCĐ I : SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 8 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo 20.58N/mm R E = 6.53N/mm 483 R ? p = 7.66N/mm 725 LL = 34.87N/mm 400 + Lực thẳng đứng: . . 1,25 20.58 1,75 34.87 86.75 u V DC d LL R DC LL x x N mm γ γ = + = + = + Lực ngang: . . 1,5 6.53 1,75 7.66 23.2 u H EH E LL p R R R x x N mm γ γ ∆ = + = + = + Mômen: . . . . . . 1,75 34.87 400 1,5 6.53 483 1,75 7.66 725 38858.61 u LL LL EH E E LL p p M LL x R x R x x x x x x x Nmm mm γ γ γ ∆ ∆ = + + = + + = - Trạng thái giới hạn sử dụng: + Lực thẳng đứng: 20.58 34.87 55.45 s V d N R DC LL mm = + = + = + Lực ngang: 6.53 7.66 14.19 s H E p N R R R mm ∆ = + = + = + Mômen: . . . 34.87 400 6.53 483 7.66 725 22655.49 s LL E E p p M LL x R x R x x x x Nmm mm ∆ ∆ = + + = + + = SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 9 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo III.2. Tại đáy tường thân. R ? p = 14.25N/mm R E = 92.38N/mm 80.85N/mm DC+DW+LL 50 1817 2725 20.58N/mm 300 325 M BR BR 175 - Trạng thái GHCĐ I : + Lực thẳng đứng: ( ) ( ) ( ) ( ) . . . 1,25 20.58 80.85 1,75 89.85 5.36 1,5 21.87 1,25 312.5 716.84 u V DC d t LL M DW DC KCN R DC DC LL PL DW DC x x x x N mm γ γ γ γ = + + + + + = + + + + + = + Lực ngang: . . . 211250 1,5 92.38 1,75 14.25 1.75 14000 189.91 u H EH E LL p LL m BR R R R B x x x N mm γ γ γ ∆ = + + = + + = + Mômen: ( ) 686562500 1,75 14.25 2725 1,5 92.38 1817 1,25 20.58 300 1,75. 14000 211250 1,25 312.5 1,5 21.87 1,75 89.85 5.36 1,75 325 14000 598186.66 u M x x x x x x x x x x x Nmm mm = + − +   + + + + +  ÷   = - Trạng thái GHSD: + Lực thẳng đứng: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 10 [...]... các thanh là a = 60mm CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TƯỜNG CÁNH VI.I Lựa chọn sơ bộ kích thước tường cánh Cũng như mố, tường cánh ta cũng chọn loại tường cánh hẫng BTCT Tường cánh được tạo góc nghiêng 450 so với mặt phẳng tường thân Các kích thước của tường cánh chọn sơ bộ như trên hình 5087 400 600 950 1500 1650 3200 II Tính toán tải trọng tác dụng lên tường cánh II.1 Tải trọng bản thân Đối với tường... xE + R∆p x∆p Bảng tổng hợp nội lực tác dụng lên tường cánh TTGH CĐI CĐII CĐIII V N 181.81 165.95 178.18 R ( ) mm R (N H ) mm M ( Nmm ) mm SD 130.08 285.53 241.95 275.57 186.2 558292.4 439550.6 531151.4 360886.2 SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 30 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH Nội dung tính toán: Tính toán theo dầm hẫng chòu uốn Tiết diện làm việc là hình chữ... Chiều cao phần cột:4000(mm) V.1 Thiết kế cốt thép Kiểm tra độ mảnh của cột: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 19 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Bán kính quán tính của tiết diện: I 1x11003 r= = = 317,5 ( mm ) A 12 x1x1100 k lu 2.1x 4000 = = 26,45 > 22 → Phải xét đến ảnh hưởng của độ mảnh khi thiết r 317,5 kế cột Theo tính toán ở trên lực tác dụng vào mặt cắt tại đáy tường đỉnh theo trạng thái giới hạn cường độ... MPa ) > f s = 89.1( MPa ) → điều kiện khống chế nứt được thoả mãn V.3 Thiết kế cốt đai SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 23 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Cốt đai được sử dụng để tạo khả năng chống cắt cho, khoảng cách của cốt đai phải đảm bảo và được tính toán như sau Hệ số sức kháng nén: φv = 0,9 Theo tính toán ở trên ta có: Chiều cao vùng chòu nén của tiết dện: a = 39,968 ( mm ) Khoảng cách từ thớ chòu nén... cốt thép Kiểm tra độ mảnh của cột: Bán kính quán tính của tiết diện: I 1x6003 r= = = 173.21( mm ) A 12 x1x600 k lu 2.1x1450 = = 17.6 < 22 → Không xét đến ảnh hưởng của độ mảnh khi thiết r 173.21 kế cột Trong đó: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 13 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo + K : là hệ số phụ thuộc vào điều kiện liên kết 2 đầu cột ( K = 2,1 ) +L : chiều dài thân trụ Ta thiết kế như một cột ngắn có:... tường cánh Do tường cánh được mở ra một góc 45 độ nên sẽ không chòu tác dụng của hoạt tải II.3 Áp lực đất thẳng đứng tác dụng lên bệ móng ( EV = 1650.5450.γ d = 1650 x5450 x1.98 x10−5 = 178.1 N mm ) II.4 Áp lực đất đắp lên tường cánh p lực đất cơ bản được giả thuyết là phân bố tuyến tính và tỉ lệ với chiều sâu đất, được lấy như sau: p = kh γ s g z.10 −9 ( 3.11.5.1 − 1) SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 27 BTL Mố Trụ. .. ) Ta thấy f sa = 168 ( MPa ) > f s = 24.15( MPa ) → thoả mãn IV.3 Thiết kế cốt đai SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 16 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Cốt đai được sử dụng để tạo khả năng chống cắt cho, khoảng cách của cốt đai phải đảm bảo và được tính toán như sau Hệ số sức kháng nén: φv = 0,9 Theo tính toán ở trên ta có: Chiều cao vùng chòu nén của tiết dện: a = 5.34 ( mm ) Khoảng cách từ thớ chòu nén... bằng mômen tónh đối với trục trung hoà ta được: 0,5.b.x 2 = nAs ( d s − x ) Với ( 2 As = ρ min b.d s = 0,38% x1x1020 = 3.876 mm mm ) Thay vào phương trình trên ta có: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 22 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo 0,5.( 1) ( x ) = 7,2.3,876.( 1020 − x ) 2  x1 = 212.3  x2 = −268.1 Giải hệ phương trình trên cho hai nghiệm là:  chọn x = 212.3 ( mm ) Mômen quán tính của tiết diện nứt... toán là mặt cắt tại vò trí cách mặt cắt ngang lớn nhất, gần nhất một đoạn bằng 1/4 đoạn kích thước phần tường có mặt cắt ngang thay đổi Do đó, theo hình vẽ vò trí này cách mặt cắt tại vò trí bắt đầu thay đổi chiều cao là: 6000mm = 1500mm 4 Chiều cao tường tại vò trí này là: SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 26 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo 6000 − 1500 ( 5450 − 4000 ) + 4000 = 5087 ( mm ) 6000 - Tường cánh:... làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng SVTH: Nguyễn Ngọc Cam 31 BTL Mố Trụ Cầu GVHD: ThS Võ Vónh Bảo Theo tính toán ở trên ta có mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng là:  N mm  M s = 360886.2  ÷  mm  Xác đònh dặc trưng tiết diện khi nứt của cấu kiện Gọi x là là chiều cao vùng bêtông chòu nén Bỏ qua vùng bêtông bò nứt Cân bằng mômen tónh đối với trục trung hoà ta được: 0,5.b.x 2 = nAs ( d s − x