THIẾT KẾ MƠN HỌC Họ tên : Hồng Đức Trọng Lớp : Cầu Hầm K47 PHẦN I CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ Thiết kế mố vùi BTCT số liệu sau : -Chiều cao kết cấu bên + Lớp phủ trung bình mặt cầu : 10 cm + Chiều dày mặt mặt cầu hf = 20 cm + Kích thước gối cầu : hg= cm ag= 46 cm bg= 41 cm + Khẩu độ nhịp cầu Lnhip = 28 m + Chiều dài tính tốn Ltt = 27.4m + Cường độ bê tơng 28 ngày f’c= 30 Mpa + Cường độ thép fy= 420 Mpa + Loại mố thiết kế : mố vùi + Chiều cao thiết kế Hm = 8m +Tải trọng thiết kế Hl 93 +Khổ cầu K 8+ 2*1.5 m +Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272 – 05 + Chiều cao dầm chủ hd = 140 cm - Từ số liệu ta có : Bề rộng mặt cầu : Bbmc = + 2*1.5 +2*0.5 + 2*0.2 = 12.4 m Vậy khoảng cách dầm chủ : S = Bbmc/n = 2.48 m Chon S = 2.5 m Tính toán mố trụ cầu I>Xác định kích thớc mố: 1>Kích thớc mũ mố theo phơng dọc cầu: Hình vẽ: Với : khe hở đầu dầm đầu mố b2 : khoảng cách từ tim gối đến đầu dầm bo : kÝch thíc thít díi gèi theo ph¬ng däc cầu b1 : khoảng cách từ mép đá kê gối đến mép tờng mố 20 cm : khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê gối Vậy: B = ∆ + b2 + ∆ = 6.5 cm b2= 30 cm b0 = 41cm b1 =25 cm b0 + b1 + 20 =6.5+30+41/2+25+20=102 cm 2>KÝch thíc mị mè theo phơng ngang cầu: Hình vẽ : A = 2* a1 + a0 + ( n − 1)* a2 + 2*(15 ữ 20) với: a1 :khoảng cách từ mép đá kê gèi ®Õn mÐp têng mè a1 =90 cm n: sè lợng dầm chủ(n=số lợng gối cầu) n= dầm a2:khoảng cách dầm chủ a2= 220 cm a0:kích thớc cđa thít díi theo phong däc cÇu a0= 41 cm Vậy A= 1146 cm 3>Xác định kích thớc khác: -Xác định chiều cao tờng đỉnh: h1 = hdam + hdake + hgoi + hlp h1 = 160+20+5+10 h1 = 195 cm=1.95 m -KÝch thíc tng th©n: h2 = H mo − h1 h2 = − 1.95 = 3.05m -KÝch thíc têng c¸nh: + h3 = h1 = 1.95m +Chiều dài tờng cánh: lc = S + ( H mo − 0.25 − H A )* n Víi S: độ chôn sâu tờng cánh vào đờng Đối với cầu đờng ôtô: S= 75 cm Ha: khoảng cách từ điểm A đến đỉnh móng,dợc lựa chọn cao MNCN tối thiểu 0.5 m để đảm bảo ổn ®Þnh cđa nỊn ®Êt Chän Ha = 195 cm= 1.95 m -> lc = 4.25 m ta cã h×nh vÏ mố nh sau: MặT ĐứNG 3230 400 300 200 300 410 250 400 800 1600 2000 1950 250 500 MỈT ĐứNG 1/2 MặT CắT B-B 1/2 MặT CắT A-A 3230 11460 400 300 200 1950 250 500 300 2500 3120 410 1200 5000 250 400 400 800 2000 1600 MỈT B»NG I>T¶i träng: 1.1> TÜnh t¶i(DC): 460 a>Ph¶n lùc tõ kết cấu tầng trên: Lnhip = 28 -chiều dài nhịp: Ltt = 28 -2*0.3=27.4 m -chiều dài nhịp tính toán: -khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: =0.3 m -trọng lợng cuả dầm chủ: =2175.306 kN -trọng lợng dầm ngang: =225.086 kN -trọng lợng lan can: =51.083 kN -trọng lợng gờ chắn: =45.019 kN -trọng lợng lớp bê tông mặt cầu: =7534.338 kN -trọng lợng cuả đỡ BTCT: =150.528 kN ->Tổng cộng: Tải trọng thẳng đứng: =5090.680 kN Độ lệch tâm: e=0.8 m M y = 4072.544 kN Mômen dọc cầu: b> Trọng lợng thân mố: -Trọng lợng đơn vị bê tông: =2.5 T/m3=24.5 kN/m3 -Trọng lợng đơn vị đất: =1.8 T/m3=17.658 kN/m3 -Trọng lợng đẩy đất: =1.1 T/m3=10.791 kN/m3 KÝch thíc mè: -chiỊu cao mè: =8 m -chiỊu réng mãng: =3.2 m -chiỊu réng têng th©n: =1.6 m -chiỊu cao mãng: =2 m -chiỊu cao têng ®Ønh: =1.95 m -chiều dày tờng đỉnh: =0.58 m -chiều dài tờng cánh: =4.25 m -khonảg cách phản lực gối: =0.655 m -chiều dài đặt gối: =1.02 m -chiều dài mố theo phơng ngang: =12.4 m MặT ĐứNG 3230 400 300 200 1950 250 580 300 410 250 400 800 2000 1600 mô tả mặt cắt A mặt cắt B mặt cắt C mặt cắt D mặt cắt E đá kê gèi thít kª Tỉng diƯn tÝch 6.4 3.111 2.9 2.340833 5.1675 0.1886 0.082 chiÒu ngang mè 11.46 m 11.46 m 11.46 m 1.2 m 1.2 m 2.3 m 2.3 m Lực(KN) tay đòn 1798.76 874.367 0.29 815.064 -0.51 68.8907 -1.6833 152.08 -2.125 10.6385 0.8 4.62542 0.8 3709.16 1.2>TÜnh t¶i lớp mặt cầu(DW): -Chiều dày lớp phủ: =0.1 m -trọng lợng riêng lớp phủ: =22.5 kN/m3 -Trọng lợng lớp phủ : =386.775 kN -độ lệch tâm: e=0.145 m -mômen dọc cầu: =56.082 kN.m 1.3>áp lực thẳng đứng đất đắp mố(EV): Mô tả mặt cắt F mặt cắt G Tỉng diƯn tÝch 1.56 ChiỊu ngang 11.46 11.46 m«men däc 253.566 -415.683 -115.966 -323.169 8.51076 3.70033 -589.04 Lùc tay đòn momen 809.4427 315.6827 1125.125 -1.2 1.2 -971.33126 378.81919 -592.51207 1.4>áp lực đất theo phơng ngang cầu(EH): a>áp lực đát chủ động sau mố: -chiều cao chắn đất : H= m -chiều rộng dải đất: W=11.46 m -trọng lợng đơn vị đất: g s = 17.658kN / m3 -góc ma sát đất: s = 300 -hệ số áp lực đất chủ động tính theo công thøc cña Coulumb: Ka = sin (θ + φ ' ) r *sin θ *sin(θ − δ )  sin(φ ' + δ )*sin(φ ' − β )  r = 1 +  sin(θ − δ )*sin(θ + β )     Trong ®ã : :góc ma sát đất tờng =00 :góc ma sát đất so với phong ngang β =00 θ :gãc cđa lng têng ch¾n so víi phơng nằm ngang =900 :góc ma sát có hiệu đất đắp =260 Rút gọn công thøc trªn,ta cã: k = ka = tg (450 − φ / 2) = 0.333 Tõ ®ã ta cã: -áp lực đất theo phơng ngang: EH= 0.5* ka * g s * H *W = 1650.59 kN -m« men theo phơng ngang cầu tác dung chiều cao 0.4H( Điều 3.11.5.1): M=EH*0.4H=4621.644 kN.m b>áp lực đất bị động tríc mè: -chiỊu cao: H’=3.95 m -hƯ sè ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng: k p = tg (450 + / 2) = 3.0 ->coi mái đất trớc mố phẳng tính áp lực đất thoả mÃn giả thiết áp lực đất Rankine.Khi đó: EH’= 0.5* k p * g c * H '2 * w =4724.404 kN Vậy tổng áp lực đất: Lực ngang: H=-3073.82 kN Mô men: M=-2842.91 kN.m 1.5> áp lực đất mố hoạt tải phụ thêm(EL): -Chiều cao lớp đất tơng đơng lấy từ bảng 3.11.6.2.1 Bằng phơng ph¸p néi suy ta cã: Víi H=7m=7000 mm => heq=710 mm=0.71 m -chiều rộng dải đất hteo phơng ngang cầu: 7.2 m(bằng chiều rộng xe) -áp lực đất theo phong thẳng đứng: ELv: ELv = 383.638kN +độ lệch tâm:ev=3.45 m +momen dọc cầu: My=1323.53 kN.m -áp lực đất theo ph¬ng n»m ngang: ELH = ka * heq * H *W * g s ELH=334.833 kN +độ lệch tâm: eH=0.5*H=0.5*7=3.5 m +momen dọc cầu: MY=1323.55 kN.m 1.6>Hoạt tải(LL): Xe trục+tải trọng làn: -tín toán tải trọng ®iĨm: §iĨm Tỉng Tung ®é §AH 0.959 T¶i träng(kN) 110 110 Ph¶n lùc (kN) 110 105.510 215.510 -tính toán tải trọng làn: RWL = 0.5* 29.4*9.3 = 136.71kN +số làn:n=2 +hệ số triết giảm xe làn: = (Điều A.3.6.1.1.2) -Tổng lc thẳng đứng hoạt tải: P=(215.510+136.71)*1*2=704.44 kN 1.7>tải trọng ngời bộ(PL): -Tải trọng tính toán cho ngời bộ: RPL=0.5*29.4*1*3*1=44.1 kN Do cầu có ngời bộ: =>PL= 44.1*2=88.2 kN -độ lệch tâm theo phơng dọc cầu: eL = 0.8 m -độ lệch tâm theo phơng ngang cầu: eH = m Vậy tổng hợp lực hoạt tải+ngời là: +lực thẳng đứng :792.64 kN +My :634.112 kN.m +Mx :792.64 kN.m 1.8>lực hÃm xe(BR): -Cầu đợc thiết kế với xe,lực hÃm tính cho xe chạy chiều -lùc h·m tÝnh b»ng 25% träng lỵng xe thiÕt kÕ -Gối cố định chịu 100% lực hÃm -hệ số xe: = 1.2 (Điều A.3.6.1.1.2) -Trọng lợng trục: 220 kN Do đó: +BR=0.25*1.2*220 BR=66 kN +Độ lệch tâm: e=7+1.8=8.8 m (Lực đặt cách mặt cầu 1.8 m nằm ngang theo phong dọc cầu (Điều A.2.6.2.8)) -mô men theo phong dọc cầu: My=66*8.8=580.88 kN.m 1.9>Lực ly tâm(CE): Do cầu thẳng nên CE=0 1.10>Tải trọng nớc(WA): Vì mố thiết kế mố vùi nên WA=0 1.11> Tải trọng gió lên kết cấu phần trên(WS): -Tốc độ gió thiết kế: V=VB*S Trong đó: +VB:tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm +S:hệ số điều chỉnh Tra bảng với vùng gió cấp II, khu vùc lé thiªn VB=45 m/s S=1.09 =>V=49.05m/s -ChiỊu cao dầm chủ: 1.6m -chiều cao lan can: 1.1 m Để đơn giản thiên an toàn, ta coi toàn diện tích chắn gió đặc =>diện tích chắn giã: At= 81 m2 -HƯ sè c¶n Cd: víi b/d=4.2=>tra bảng ta đợc : cd=1.4 Vậy lực gió kết cấu theo phơng ngang cầu là: Pd = 0.0006*V * At * cd > 1.8* At Pd=163.70 kN -®é lệch tâm e: e=6.65 m -mô men theo phơng ngang cầu: MX=1088.589 kN.m -lực gió lên kết cấu theo phơng dọc cầu: Pd=0.25* Pd=0.25*163.7=40.925 kN -mô men theo phơng dọc cầu: MY=272.15 kN.m 1.12> Tải trọng gió lên hoạt tải(WL): Chỉ xét theo phơng ngang cầu: +WL=1.5*30/2=22.5 kN +Độ lệch tâm: e=8.8 m +mô men theo phơng ngang cầu: MX=198 kN.m 1.13> Tải trọng gió thẳng đứng(Py): coi gió thổi thẳng đứng hớng lên trên,đặt lệch tâm theo phơng ngang cầu khoảng cách 1/4 bề rộng măt cầu: Chiều rộng mặt cầu: B=11.46m diện tích mặt cầu: AV=343.8 m2 -Tải trọng gió hớng lên: PV=-0.00045*V2*AV=-186.109 kN -độ lệch tâm theo phơng ngang cầu:e=-2.865m -mô men ngang cầu: MY=533.201 kN.m -độ lẹch tâm theo phơng dọc cầu: -mômen dọc cầu: 1.14> Lực ngang nhiệt độ thay đổi(UT): Xét theo phơng dọc cầu: -biến thiên nhiệt độ: t = 300 -hệ số co giÃn bê tông: α = 10-5(1/0C) -lùc ngang tÝnh theo c«ng thøc: UT=Hv=n*G*A* V / hr Trong đó: G:modun đàn hồi chịu cắt cđa cao su: G=1000 kPa A: diƯn tÝch gèi : A=0.1426m2 hr :chiỊu cao gèi: hr= 0.05m ∆V : chun vị ngang nhiệt độ:0.0045 m -số gối cầu bên: gối Thay vào ta đợc: UT=64.17 kN -độ lệch tâm:5.3m -mômen dọc cầu: My=340.101 kN.m 1.15> Tải trọng gió tác dụng lên thân mố(WS): C B A -Cờng ®é giã: Pd=0.0006*V2*cd VíÝ V=49.05 m/s Cd=1.8766 =>Pd=2.709 kN/m2 -chØ xét gió theo phơng ngang cầu: mô tả A B C tỉng Cêng ®é giã 2.709 2.709 2.709 diƯn tÝch(m) 0.336 2.995 1.063 WS(kN) 0.911 8.114 2.878 11.903 tay đòn(m) 4.6 6.59 9.075 Mx 4.189 53.471 26.121 83.780 ρ = AS 0.04308 =0.0018 = A 2*11.46 As: diÖn tÝch cốt thép A: diện tích mặt cắt [ ] f c, = 0.03* =0.03*28/420=0.002 fy ->Đạt c> kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa: Công thức kiểm tra: c 0.42 de Trong đó: c:khoảng cánh từ trục trung hoà tới thớ chịu nén xa c= a =0.066/0.85=0.0776 de: chiều cao có hiệu mặt cắt de=1.925 m ->c/de=0.0776/1.925=0.04Đạt d>kiểm tra nứt: ứng suất cốt thép chịu kéo tai TTGHSD Công thức kiểm tra: f sa = z ≤ 0.6* f y (d c * A)1/3 đó: dc:khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép cùng(mm) dc=0.075 m A: diện tích phần bê tông có trọng tâm với cốt thép chịu kéo đợc bao đờng thẳng song song với trục trung hoà chia cho sè lỵng cèt thÐp(mm2) A=2455.7 mm2 z: th«ng sè bỊ réng vÕt nøt z=17500 N/mm2 VËy: f sa =142.835 MpaĐạt e> kiểm tra lực cắt:(tại mặt cắt I-I): Công thức kiểm tra: VV VR đó: Vv:lực cắt cực hạn mặt cắt theo TTGHCĐ Vr:sức kháng mặt cắt tính toán với =0.9 hệ số sức kháng Vc: sức kháng cắt bê tông kéo.4 với :hệ số biểu thị khả bê tông bị nứt chéo truyền lực =2 +bv: chiều rông bụng có hiệu,lấy chiều rộng nhá nhÊt ph¹m vi chiỊu cao dv(mm) bv=11460 mm +dv:chiều cao chịu cắt có hiệu, lấy khoảng cách hợp lực kéo lực nén uốn(mm) dv=2-2*dc=1850 mm sức kháng cắt cuả bê tông: Vc=18623 KN Vì Vs=0 ->VR=0.9*Vc=16760.46 KN Ta có: Lực cắt cực hạn mặt cắt là: Vv=4304.92 KN ->Đạt Mặt cắt tờng đỉnh: 1> tải träng: 300 1950 300 500 1.1> tÜnh t¶i(DC): Do träng lợng thân mố: Hình vẽ: mô tả mặt cắt C vai kê tổng diện chiều lực tay đòn My tÝch ngang 1.0625 11.46 298.6225 0.103 10.26 25.91753 324.5401 -0.465 -12.052 -12.052 1.2>áp lực đất theo phong ngang cầu(EH): a> áp lực đất chủ động sau mố: -chiều cao: H=1.95m - chiều rộng: W=11.46m -trọng lợng đơn vị đất: gs=17.658 kN/m3 s =300 -góc ma sát đất: -hệ số áp lực đất chủ động: k=ka= 0.333 -áp lực đất theo phơng ngang: EH=0.5*ka*gsH2*W EH=128.089 kN -momen theo phơng ngang cầu áp lực đất nằm ngang tác dụng mặt cắt II: M=EH*0.4H M=99.909 kN.m 1.3> áp lực đất mố hoạt tải phụ thêm(EL): -Chiều cao lớp đất tong đơng đợc lấy từ bảng 3.11.6.2.1 với:H=1.95 m=>heq=1.55m (nội suy) -áp lực đất theo phơng nằm ngang: ELH=203.629 kN +độ lệch tâm: eH=0.5*H=0.5*1.95=0.975m +momen dọc cầu: MY=198.538 kN.m 1.4> tải trọng gió tác dụng lên tờng đỉnh(WS): mô tả cờng độ diện WS tay đòn Mx gió tích mặt cắt C 2.709 1.0625 2.8783 0.975 2.80635 Bảng 1: tải trọng mặt cắt tờng đỉnh: tải trọng tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang hoạt tải thêm ngang gió lên mố kí hiệu N tay đòn Hx X DC 324.54 EH 128.089 Elh 203.629 WS My Hy Y Mx -12.0517 99.90936 198.5378 2.8783 2.8064 2> tổ hợp tải trọng hệ số tải trọng tính trọng tâm mặt cắt I-I: -các tổ hợp tải trọng hệ số tải trọng đợc lấy theo điều 3.4.1 bảng 3.4.1-1 22TCN 272-05 -tuờng đỉnh không chôn đất nên hoạt tải có tính đến hệ số xung kích IM -lùc nhiƯt ®é ®Ĩ tÝnh øng st díi đáy móng có hệ số tải trọng : UT = 0.5 (Điều 3.4.1) STT Bảng 2:các trạng thái giói hạn cờng độ hệ số tải trọng: tổ hợp t¶i träng hƯ sè tt N (KN) 3 STT hoạt tải thêm ngang TTGHCD2 tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang gió lên mố TTGHCD3 tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang hoạt tải thêm ngang giã lªn mè Tỉng max 1.25 1.5 0.9 0.9 405.68 292.1 1.75 1.75 Tæng 405.68 292.1 1.25 0.9 1.5 0.9 1.4 1.4 Tæng 405.68 292.1 1.25 1.5 1.35 0.9 0.9 1.35 405.68 192.13 115 -15.0646 149.864 -10.846 89.9184 445 434.301 434.301 637.57 561 569.101 513.373 115 -15.0646 149.864 -10.846 89.9184 292.1 0.4 292.1 405.68 My max 445.44 max TTGHCD1 tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang dọc cầu Hx max 0.4 192.13 192.13 115 405.68 292.1 535.76 79.0719 115 344 192.13 343.62 134.799 -15.0646 149.864 335.033 ngang cÇu Hy max Mx max 0 0 4.03 4.03 4.02964 4.02964 3.9289 3.9289 3.9 3.9 1.151 1.151 1.15133 1.15133 1.1225 1.1225 1.1 1.1 -10.846 89.9184 335.033 459 469.832 414.105 B¶ng 3: tổ hợp tải trọng mặt cắt tờng đỉnh TTGHSD: tổ hợp tải trọng TTGHSD I tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang hoạt tải thêm ngang gió lên mố tổng TTGHSD II tĩnh tải thân mố áp lực đát ngang hoạt tải thêm ngang tổng hệ số N 1 0.3 324.5401 1 My 128.0889 254.5357 324.5401 Hx -12.0517 99.90936 248.1723 382.6246 336.03 128.0889 254.5357 382.6246 -12.0517 99.90936 248.1723 336.03 324.5401 324.5401 Hy Mx 0.8634938 0.8634938 0.8419064 0.8419064 0 B¶ng 4:kÕt qu¶ tỉ hợp tai trọng mặt cắt tờng đỉnh: Tổ hợp tải trọng TTGHCD1A TTGHCD1B TTGHCD2A TTGHCD2B TTGHCD3A TTGHCD3B Tổ hợp t¶i träng TTGHSD1 TTGHSD2 Hx My 637.5708 560.7175 192.1334 115.28 535.7565 458.9032 Hy 569.101 513.373 134.799 79.0719 469.832 414.105 Mx 0 4.02964 4.02964 1.15133 1.15133 0 3.9289 3.9289 1.12254 1.12254 Bảng 5: kết tổ hợp tải trọng mc tờng đỉnh TTGHSD Hx My Hy Mx 382.6246 336.03 0.86349 0.84191 382.6246 336.03 0 3> tÝnh duyệt theo TTGHCĐ: 3.1> tính hiệu ứng độ mảnh: xác định tỷ số độ mảnh: K * LV r đó: -K:Hệ số điều chiều dài hữu hiệu thanh: K=1 -Lv: chiều dài chịu nén: LV=1.95m -r: bán kính quán tính r= I A Với: I: mômen quán tính Ag: diện tích mặt cắt ngang Vậy: r =0.167 I=0.186 m3 Ag =6.647m2 K * LV =11.647cã thể bỏ qua hiệu ứng độ mảnh 3.2> cấu kiện chịu uốn phơng: My = N = Hx = 569.101 405.6751 637.5708 =>bè trÝ cèt thÐp têng ®Ønh nh sau: tờng đỉnh BTCT, bê tông có cờng độ f c' = 28Mpa ,thÐp cã cêng ®é f y = 420Mpa Thí chÞu kÐo gåm 73 φ 20 As =0.023m2 chọn khoảng cách từ tim cốt thÐp ®Õn mÐp kÐo =0.075m  ds =0.505 m chiỊu cao khu vùc chÞu nÐn: a=0.0353 m tÝnh trÞ sè: 0.1*φ * f c' * Ag ®ã: φ:hƯ sè søc kh¸ng: 0.75 => 0.1*φ * f c' * Ag =13958.3 kN>N=405.6571 kN => M Vy M ry ≤ (theo ®iỊu 5.7.4.5) M Vy =569.101 a M ry = φ * As* * f y *(d s − ) =4222.66 kN.m =>Đạt 3.3>kiểm tra cờng độ chịu cắt: công thức kiểm tra: VV VR VV :lực cắt cực hạn mặt cắt theo TTGHCĐ VV=HX=637.5708 kN Vr:sức kháng cắt mặt cắt tính toán VR=3895.675 kN dv: chiều cao có hiệu cuả mặt cắt, khoảng cách ứng suất kéo ứng suất nén:0.43 m bv:chiều rộng hữu hiệu tơng ứng với chiều cao dv:11.46 m => Đạt 3.4 kiểm tra hàm lợng cốt thÐp tèi thiĨu: c«ng thøc kiĨm tra: ρ ≥ 0.03* f c' fy hàm lợng thép tối thiểu =0.002 hàm lợng thép chọn =0.00345 =>Đạt 3.5> kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa: công thức kiểm tra: c 0.42 de c=0.03 c/de=0.509 =>Đạt 3.6>kiểm tra nứt theo TTGHSD: ứng suất cốt thép chịu kéo TTGHSD không đợc vợt 0.6 công thức kiểm tra: f sa = z ≤ 0.6* f y (d c * A)1/3 : A: diện tích phần bêtông trọng tâm với cốt thép chịu kéo đợc bao đờng thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lợng thép chịu kéo(mm2) A=0.02355 m2 z: thông sè bÒ réng vÕt nøt z=30000N/mm2 vËy: fsa=248.1894 Mpa øng suất cho phép: 252 Mpa =>Đạt Mặt cắt tờng thân: 1> Tải trọng: 1.1> tÜnh t¶i: 1950 300 500 300 655 C B a> phản lực từ kết cấu phần trên: tơng tự nh mặt cắt đáy móng tải trọng thẳng đứng nhng khác độ lệch tâm e tổng tải trọng thẳng đứng: =5090.68 kN độ lệch tâm: =0.8 m momen dọc cầu: =4072.54 kN.m b> trọng lợng thân mố: mô tả diện ngang lực tay đòn My tích mỗ mặt cắt B 3.111 11.46 874.367 0.29 253.566 mặt cắt C 2.9 11.46 815.064 -0.51 -415.68 vai kª 0.103 11.46 28.948 0.95 27.5014 đá kê gối tổng 2.3 10.6385 1729.02 0.1886 0.8 8.51076 -126.1 1.2> tÜnh t¶i líp phủ mặt cầu(DW): -trọng lợng lớp phủ: DW=386.775 kN(tơng tự nh mặt cắt đáy móng) -độ lệch tâm: e=0.8 m -momen dọc cầu: MY=309.42 kN.m 1.3> áp lực đất theo phơng nằm ngang: a> áp lực đất chủ động : -áp lực đất theo phơng ngang: EH=842.136 kN -momen ngang cầu tác dụng chiều cao 0.4H: M=1684.27 kN.m b> áp lực đất bị động trớc mố: -áp lực đất bị động theo phơng ngang: EH=-1151.4 kN giả thiết tính áp lực đất coi mái đất nằm ngang bỏ qua ma sát thân tờng đất đắp trớc mố(thoả mÃn giả thiết áp lực đất Rankine): -momen ngang cầu tác dụng chiỊu cao 0.4H : M=-898.08 kN.m VËy tỉng céng ¸p lực đất chủ động bị động: EH=-309.25 kN M=786.189 kN.m 1.4>áp lực đất mố hoạt tải phụ thêm: -chiều cao lớp đất tơng đơng từ bảng 3.11.6.2.1: heq=0.71(nội suy) -áp lực đất theo phơng nằm ngang: ELH=239.167 kN -momen dọc cầu: M=597.917 kN.m 1.5> hoạt tải(LLTPL): -Tổng lực thẳng đứng hoạt tải(tơng tự mặt cắt đáy móng): P=792.64 kN -độ lệch tâm theo phong dọc cầu: e=0.8 m -momen víi phong däc cÇu: MY =634.122 kN.m -momen theo phong ngang cÇu: MX=792.64 kN.m 1.6> lùc h·m xe(BR): Tơng tự nh mặt cắt đáy móng: BR=66 kN -Độ lệch tâm: e=6.8 m -momen theo phong dọc cầu: MY=448.8 kN.m 1.7> tải trọng gió lên kết cấu phần trên: xét gió theo phơng ngang cầu: -lực gió tác dụng lên cầu: WS=163.698 kN -cánh tay đòn: hs=4.65 m -momen theo phong ngang cÇu: MX=761.194 kN.m 1.8> tải trọng gió lên thân mố: -cờng độ tính gió: pd=2.0.21 kN/m2 mô tả A B tổng diện tích 0.336 2.995 WS 0.679 6.053 6.732 tay đòn 4.6 6.59 1.9>tải trọng gió lên hoạt tải(WL): Chỉ xét gió theo phơng ngang cÇu: My 3.124 39.888 43.011 -lùc giã: WL=22.5 kN -độ lệch tâm: e=6.8 m -momen theo phơng ngang cầu: Mx=153 kN.m 1.10> tải trọng gió theo phơng thẳng đứng: -lực gió: N=-186.189 kN -momen theo phơng ngang cầu MX=533.201 kN.m 1.11> lùc ngang nhiƯt ®é thay ®ỉi: UT=64.17 kN -độ lệch tâm: e=3.3 m -momen theo phơng ngang cầu: MY=211.761 kN 2> tổ hợp tải trọng hệ số tải trọng tĩnh trọng tâm mặt cắt tờng thân: Bảng 2: trạng thái giới hạn cờng độ tải trọng hệ số tải trọng: thích: TTGHCĐII : không xét gió thẳng đứng,vì theo điề 3.8.1.2 quy định: tính tải trọng cho trạng thái giới hạn không liên quan tới gió lên hoạt tải tổ hợp tải trọng hệ sô N Hx max max max tÜnh t¶i mè 1.25 0.9 2161.27 tĩnh tải nhịp 1.25 0.9 lớp phủ 1.5 0.65 áp lực đất 1.5 0.9 -463.88 hoạt tải chất thêm 1.75 1.75 418.54 1.75 1.75 lùc h·m 1.75 1.75 nhiÖt ®é 0.5 0.5 My Hy max 1556.1 -157.63 -113.49 6363.35 4581.6 5090.68 3665.3 580.163 251.4 464.13 201.12 -278.33 1179.28 707.57 418.542 1046.35 1046.4 1109.7 max Mx 1109.7 max 1387.12 1387.12 1387.12 1387.12 1065.67 1065.6714 TTGHCD1 Tæng 1387.12 1387.1 115.5 7776.3 785.4 785.4 32.085 10491.9 115.5 32.085 105.881 105.88 102.25 287.799 9623.79 7507.8 TTGHCD2 tÜnh t¶i mè 1.25 0.9 2161.27 1556.1 -157.63 -113.49 tĩnh tải nhịp 1.25 0.9 6363.35 4581.6 5090.68 3665.3 líp phđ 1.5 0.65 580.163 251.4 464.13 309.42 áp lực đất 1.5 0.9 1179.28 707.57 giã lªn kÕt cÊu 1.4 1.4 -463.88 -278.33 229.177 229.2 gió lên thân mố 1.4 1.4 gió thẳng đứng 1.4 1.4 nhiƯt ®é 0.5 0.5 Tỉng 9.42454 -260.55 9.425 32.085 8844.23 6128.6 32.085 105.881 -246.24 6682.34 4674.7 746.48155 1872.37 1872.3688 1070.06 1070.064 105.88 -431.79 60.215881 746.482 -260.6 60.2159 238.601 238.6 TTGHCD3 tÜnh t¶i mè 1.25 0.9 2161.27 1556.1 -157.63 -113.49 tĩnh tải nhịp 1.25 0.9 6363.35 4581.6 5090.68 3665.3 lớp phủ 1.5 0.65 580.163 251.4 464.13 201.12 áp lực đất 1.5 0.9 hoạt tải phụ thêm 1.35 1.35 hoạt tải nhịp 1.35 1.35 lực hÃm 1.35 1.35 gió lên kết cấu 0.4 0.4 65.479 65.48 304.478 304.47755 gió lên thân mố 0.4 0.4 2.69272 2.693 17.2045 17.204538 gió lên hoạt tải 0.4 0.4 9 61.2 61.2 gió thẳng đứng 0 nhiƯt ®é 0.5 0.5 77.1718 77.17 1452.95 1452.9461 Tæng -463.88 1179.28 707.57 322.88 1070.06 -278.33 322.875 807.188 807.19 856.051 856.05 605.88 605.88 1070.1 89.1 89.1 32.085 10174.8 7459.2 32.085 105.881 105.88 -19.819 165.733 8951.46 6835.5 B¶ng 3: tỉ hợp tai trọng tai mặt cắt tờng thân TTGHSD: tổ hợp tải trọng TTGHSD1 tĩnh tải mố tĩnh tải nhịp lớp phủ áp lực đất hệ số N 1 1 Hx My 1729.018 5090.68 386.775 -309.253 -126.104 4072.544 309.42 786.1891 Hy Mx hoạt tải phụ thêm hoạt tải nhịp lực hÃm gió lên kết cấu gió lên thân mố gió lên hoạt tải gió thẳng đứng nhiệt độ tổng TTGHSD2 tĩnh tải mố tĩnh tải nhịp lớp phủ áp lực đất hoạt tải phụ thêm hoạt tải nhịp lực hÃm nhiệt độ tổng 1 0.3 0.3 0.3 239.1667 792.64 66 792.64 49.10928 2.019543 22.5 228.3582 12.9034 153 159.9603 73.62883 1346.862 -55.8326 7943.28 1 1 1.3 1.3 1.3 597.9167 634.112 448.8 64.17 60.08405 211.761 6934.639 1729.018 5090.68 386.775 -126.104 4072.544 309.42 786.1891 777.2917 824.3456 583.44 211.761 7438.887 -309.253 310.9167 1030.432 8236.905 85.8 64.17 151.6341 1030.432 1030.432 B¶ng 4: kÕt qu¶ tỉ hợp tải trọng mặt cắt tờng thân: tổ hợp t¶i träng N Hx My Hy Mx TTGHCD1A 10491.905 102.248 9623.79 1387.12 TTGHCD1B 7776.2517 287.799 7507.82 1387.12 TTGHCD2A 8844.2326 -431.79 6682.34 238.601 1872.37 TTGHCD2B 6128.5797 -246.24 4674.67 238.601 1872.37 TTGHCD3A 10174.849 -19.819 8951.46 77.1718 1452.95 TTGHCD3B 7459.1957 165.733 6835.49 77.1718 1452.95 TTGHSD1 7943.2801 60.084 6934.64 73.6288 1346.86 TTGHSD2 8236.9047 151.634 7438.89 1030.43 3> tÝnh dut theo TTGHC§: TÝnh dut víi tỉ hỵp néi lùc bÊt lỵi nhất(bao gồm giá trị nội lực lớn nhất): 3.1>tính hiệu ứng độ mảnh: xác định hệ số độ mảnh: k * LV r ®ã: k: hƯ sè chiỊu dài hữu hiệu k=1 Lv: chiều dài chịu nén: LV=5 m r: bán kính quán tính: ta có: mô men quán tính mặt cắt ngang: IY=3.912 m4 ry=0.462 IX=200.675 m4 rx=3.308 =>tỷ số độ mảnh theo phơng x:1.511 cấu kiện chịu uốn theo phơng: bố trí cốt thép tờng thân: tờng thân BTCT, bê tông có cuờng đô thép có cờng độ f c' = 28Mpa ,thÐp cã cêng ®é f y = 420Mpa ,đờng kính 28 Tính: 0.1*fi*fc'*Ag =38505.6 N=10492 kN bảng tính sức kháng uốn tính toán theo phơng nh sau: Phơng Dọc cầu(X) Ngang cầu(Y) Số (n) 10 75 As ds b a (m2) (m) (m) (m) 0.00615 11.385 1.6 0.06788 0.04614 1.525 11.46 0.07108 Mr (kN.m) 26406.7 25987.7 3.3> kiĨm tra nøt: c«ng thøc kiÓm tra: f sa = z ≤ 0.6* f y (d c * A)1/3 đó: dc:khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo cùng: dc=0.075 m A: diên tích phần bê tông trọng tâm với cốt thép chịu kéo đợc bao đờng thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lợng cốt thép chịu kÐo(mm2) A=F/n z:th«ng sè bỊ réng vÕt nøt: z=17500 n/mm2 ta có bảng sau: Phơng Dọc cầu(X) Ngang cầu(Y) 1>Tải träng: Sè (n) 10 75 As dc A fsa KÕt luËn (m2) 0.00615 0.04616 (m) 0.075 0.075 (mm2) 24000 22920 (Mpa) 143.862 146.087 đạt đạt -Mặt cắt tờng cánh(mặt cắt III-III) Sơ đồ tính cánh mố vùi ngàm cạnh vào tờng thân: 3720 1950 2650 1.1>xác định áp lực đất theo phơng nằm ngang(EH): với phần chiều cao tờng cách h=1.95 m: EH1=11.177 kN/m điểm đặt lực: 0.78 m với phần chiều cao tờng cách h =3.72 m EH2=40.604 kN/m điểm đặt lực:1.487 m 1.2> áp lực đất hoạt tải chất thêm(ELH): với phần chiều cao tờng cách h =1.95 m,tra bảng nội suy ta đợc: heq=1.583 EL1=18.469 kN/m điểm đặt lực:0.975m với phần chiỊu cao têng c¸ch h =3.72m heq=1.094m EL2=23.903 kN/m 2> Tổ hợp tải trọng: với phần chiều cao tờng cách h =1.95 m TTGHCD1A H = 48.523 KN/m TTGHCD1B H = 41.816 KN/m với phần chiều cao tờng cách h =3.72 TTGHCD1A TTGHCD1B H = H = TTGHSD H = 29.324 KN/m TTGHSD H = 64.507 KN/m m 102.736 KN/m 78.3741 KN/m Vậy ta l sơ đồ ứng suất mặt cắt III-III tờng cánh gây ra: +lực cắt: Q=200.418 kN +momen:M=297.28 kN.m 3> tÝnh kÕt cÊu têng c¸nh: Tờng cánh BTCT, bê tông có cờng độ f c, =28 Mpa, thÐp cã cêng ®é f y =420 Mpa.cốt thép đợc bố trí thành lớp(thớ chịu kéo thớ chịu nén) -đờng kính cốt thép 32 -tờng cánh đợc tính nh công son ngàm vào mặt cắt tờng thân(mặt cắt III-III) đợc bố trí nh sau: -momen: M=297.28 kN.m -lùc c¾t: Q=200.418 kN -b=3.72 m,cã 24 thép thớ chịu kéo -chiều cao mặt cắt: h=0.6 m k/c từ tâm cốt thép chịu kéo đến mép bê tông chịu kéo: dc=0.05 m -chiều cao có hiệu mặt cắt: ds=0.6-0.05=0.55 m 3.1> tính theo chịu momen: a> momen kháng: công thức kiêm tra: MV ≤ M R M V : momen cùc h¹n mặt cắt tờng cánh M R = .M n :momen kháng tính toán mặt cắt tờng cánh = 0.9 :hƯ sè søc kh¸ng M n = AS * f y *( d s − a / 2) :momen kháng danh định mặt cắt tờng cánh As:diện tích côt thép As= 0.02512 m2 fy:cờng độ chịu kéo cốt thép ds:chiều cao có hiệu mặt cắt a:chiều cao vùng chịu nén a=0.11927 m momen kháng tính toán mặt cắt tờng cánh: Mr =4656.18 kN.m momen cực hạn mặt cắt tờng cánh: Mv =297.28 kN.m b> kiểm tra hàm lợng cốt thép tối thiểu: ≥ 0.03* [ ρ ] =0.002 ρ = ->Đạt As =0.1556 AY f c, = [ ] fy c> kiểm tra hàm lợng cốt thép tối đa: công thøc kiÓm tra: c < 0.42 de c=0.140 de=ds=0.55 m ->c/de=0.255Đạt d> kiểm tra nứt: công thức kiểm tra: f sa = z ≤ 0.6* f y (d c * A)1/3 đó: dc: khoảng cách từ thớ bê tông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo cùng: dc=0.05 m=50 mm A: diện tích phần bê tông trọng tâm với cốt thép chịu kéo đợc bao đờng thẳng song song với trục trung hoà chia cho số lợng cốt thép chịu kÐo: A= F = 2b * dc *10 n n z: th«ng sè bỊ réng vÕt nøt z=22000 N/mm2 ta cã: A=15204.242 (mm2) f sa = 241.051 Mpa 0.6 f y = 252 Mpa ->Đạt e> kiểm tra cờng độ chịu cắt: công thức kiêm tra: VV VR đó: Vv=200.418 kN:lực cắt cực hạn mặt cắt tờng cánh theo TTGHCĐ VR = *Vn = (VC + VS ) :Sức kháng cắt mặt cắt tính toán VC =0.083* β * f c, * bc * d v : hệ số sức kháng bêtông dv:chiều cao có hiệu mặt cắt,bằng khoảng cách ứng st kÐo vµ øng st nÐn dv=0.6-2*0.05= 0.5 m bv:bỊ rộng hữu hiệu tơng ứng với chiều cao,bv=3.72 m Vs=0:sức kh¸ng cđa cèt thÐp ngang VËy: Vc=1633.804 kN ->VR=0.9*1633.804=1470.424 KN Ta thÊy : ... phong dọc cầu (Điều A.2.6.2.8)) -mô men theo phong dọc cầu: My=66*8.8=580.88 kN.m 1.9>Lực ly tâm(CE): Do cầu thẳng nên CE=0 1.10>Tải trọng nớc(WA): Vì mố thiết kế mố vùi nên WA=0 1.11> Tải trọng. .. ->Tổng cộng: Tải trọng thẳng đứng: =5090.680 kN Độ lệch tâm: e=0.8 m M y = 4072.544 kN Mômen dọc cầu: b> Trọng lợng thân mố: -Trọng lợng đơn vị bê tông: =2.5 T/m3=24.5 kN/m3 -Trọng lợng đơn vị... dầm chủ: =2175.306 kN -trọng lợng dầm ngang: =225.086 kN -trọng lợng lan can: =51.083 kN -trọng lợng gờ chắn: =45.019 kN -trọng lợng lớp bê tông mặt cầu: =7534.338 kN -trọng lợng cuả đỡ BTCT: