TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Phần I Số liệu thiết kế I Giới thiệu chung Loại hình kết cấu: Loại hình móng: Tiêu chuẩn thiết kế Nhịp dầm: Vật liệu bê tông Trụ đặc bê tông cốt thép T5 Khối Tiêu chuẩn 22TCN272 - 05 Đỡ hai nhịp dầm giản đơn fc = 35Mpa II Kết cấu phần Số lượng dầm Chiều dài dầm Chiều dài nhịp tính toán Trọng lượng phiến dầm chủ Khổ cầu Chiều rộng toàn cầu Chiều dày mặt cầu Số xe Số lề người Bề rộng lề người Trọng lượng riêng bê tông Số lượng dầm ngang Diện tích trung bình dầm ngang Chiều rộng dầm ngang dọc cầu Diện tích gờ lan can Chiều dày lớp bê tông phủ mặt cầu Trọng lượng riêng lớp phủ mặt cầu Chiều cao gối dầm đá kê gối Chiều cao dầm tính đến lớp phủ N L Ls WG B W hf n nng bng w ng Fng b Flc tap ap hg hdầm = = = = = = = = = = = = = = = = = = = dầm 26,0 25,5 550 7,00 8,0 0.2 0 24,5 15 0.50 0.30 0.23 0.07 22,5 0,23 1,94 m m KN m m m làn m KN/m3 dầm m2 m m2 m KN/m3 m m III Số liệu trụ Loại trụ Loại móng Số cọc móng Chiều dài cọc dự kiến Cao độ mực nước cao Trần Quang Thắng Trụ đặc BTCT T5 Móng khối Nc = cọc Lc = 26 MNCN = 102,404 m 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Cao độ mực nước thấp Cao độ mực nước thông thuyền Cao độ mặt đất Chiều sâu xói chung + xói cục Cao độ mặt đất sau xói chung + xói cục Cao độ đỉnh móng Cao độ đáy móng Cao độ đỉnh trụ MNTN MNTT MĐTN hxc+b MĐSX CĐIM CĐAM CĐĐT = = = = = = = = 91,804 m 99,634 m 90,804 m 1,5 m 89,304 m 89,304 m 87,304 m 102,904 m IV Vật liệu kết cấu Bê tông trụ: Trọng lượng riêng c = 24,5 KN/m3 Cường độ bê tông fc' = 35 Mpa Mô đun đàn hồi bê tông Cốt thép thường Theo tiêu chuẩn ASTM A615 Ec = 30850 Mpa Cường độ cốt thép fy' = 420 Mpa Mô đun đàn hồi cốt thép thường Es = 200000 MPa V Tải trọng thiết kế Tải trọng thiết kế theo 22TCN272 - 05 bao gồm tải trọng sau: Xe tải thiết kế Xe hai trục thiết kế Tải trọng Trần Quang Thắng 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Kích thước trụ Kích thước (m) bh b1 dh db h1 h2 bc1 dc1 hc hd hn b d h b2 h4 h3 b3 Trần Quang Thắng 8,000 1,500 2,100 1,5 1,000 0,500 4,500 1,600 9,260 8,000 5,200 2,000 0,000 0,000 0,220 0,330 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Phần II Tính toán tải trọng 2.1 Tĩnh tải 2.1.1 Tĩnh tải kết cấu phần + thiết bị phụ trợ (DC) - Trọng lượng thân dầm = 2200 - Trọng lượng cột đèn - Trọng lượng dầm ngang + mối nối = 55,1 - Trọng lượng gờ chắn lan can = 318,5 - Trọn lượng lan can Tổng = 2582,05 KN KN KN KN KN KN 2.1.2 Tĩnh tải lớp phủ + tiện ích (DW) - Trọng lượng lớp phủ KN = 286,65 2.1.3 Tĩnh tải kết cấu phần - Tĩnh tải tiêu chuẩn thân trụ theo công thức P =V. V : Thể tích phận Dung trọng riêng bê tông 24,5 KN/m3 Bảng tính toán tĩnh tải phận trụ STT Tên kết cấu Bệ trụ Thân trụ Xà mũ Đá ke gối Tường che Tổng Thể tích (m3) 83,20 80,20 23,63 0,10 0,00 187,37 Trọng lượng (KN/m3) 2038,40 1964,98 578,81 2,35 0,00 4590,66 Bảng tổng hợp nội lực trọng lượng thân trụ mặt cắt STT Trần Quang Thắng Tên kết cấu Bệ trụ Thân trụ Xà mũ Đá ke gối Tường che Tổng Mặt cắt đỉnh bệ N (KN) 1964,98 578,81 2,35 0,00 2552,26 Mặt cắt đáy bệ N (KN) 2038,40 1964,98 578,81 2,35 0,00 4590,66 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH 2.2 Hoạt tải Hiệu ứng xe hai tải trục: xét xe 110KN 110KN 1.2m Tung độ Đ.a.h 1.000 0.953 Tổng Trục xe (KN) 110 110 Tổng (KN) 209,65 220,00 429,65 Hiệu ứng xe ba trục: xét xe 145KN 35KN 4.3m 145KN 4.3m Tung độ Đ.a.h 1,00 0.831 0.663 Tổng Trục xe (KN) 145 145 35 Tổng (KN) 290,00 241,10 46,39 577,49 Tải trọng thiết kế: xét xe 9.3 KN/m Diện tích đường ảnh hưởng: S = 25,5 m2 Trần Quang Thắng 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH q = 9.3 KN/m2 Phản lực gối Ri Gối trái Gối phải Tổng N (KN) 237,15 237,15 474,3 WL = 9.3 KN/m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN 4.3 m 35 KN 145 KN 145 KN 110 KN 4.3 m 15.0 m 4.3 m 4.3 m 1.2 Tính toán giá trị hoạt tải Tải trọng Điểm Xe tải Tung độ ĐAH 0,663 0,831 1,000 0,412 0,243 0,075 Tải trọng trục 35 145 145 35 145 145 Phản lực gối trái Phản lực gối phải 2.3 Tải trọng người (PL) Cầu không bố trí người Phản lực gối Ri 46,39 241,10 290,00 28,82 70,51 21,61 577,49 120,94 Đơn vị kN kN kN kN kN kN kN kN 2.4 Lực hãm xe (BR) Lực hãm xe 25% tổng trọng lượng xe tất nằm ngang cách phía mặt đường khoảng cách hBR hBR = 1.8 m Trần Quang Thắng 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH BR = 162.5 KN 2.5 Lực ly tâm (CE) Lực ly tâm nằm ngang cách phía mặt đường khoảng cách hCE = 1.8 CE = P C Với P: Tải trọng trục xe V: Vận tốc thiết kế đường ô tô g: Gia tốc trọng trường R: Bán kính cong xe C = 4V 3gR V g R C CE = = = = = 16.67 9.81 0 hCE m m/s m/s2 m m KN/m 2.6 Tải trọng gió Gió hoạt tải LL lực lắc ngang Gió lan can 1.8 m hlc Gió kết cấu nhịp hs hg hb hcb Lực ngang hp Gió trụ z1 Mực nứơc tính toán hc z2 áp lực dòng chảy Mặt đất thiên nhiên hsf hso h h Kích thước kết cấu hứng gió Bề rộng mặt cầu Chiều cao dầm bề dầy lớp phủ Chiều cao toàn kết cấu Chiều cao gối cầu đá kê gối Chiều cao xà mũ Trần Quang Thắng W hg hs hb hcb 8.000 1.940 2.240 0.230 1.500 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Chiều cao lan can Khoảng cách từ đáy dầm đến trọng tâm chắn gió Chiều cao thân trụ Chiều cao thân trụ Chiều cao bệ trụ Bề rộng xà mũ Bề rộng thân trụ Chiều sâu dòng chảy Chiều dày lớp phủ bệ trụ hlc hcg hc1 hc2 h bh bc hSF hso 0.400 0,610 1,220 9,260 2,000 8,000 4,500 2,600 1,500 Tốc độ gió thiết kế theo công thức V = VB S VB: Vận tốc gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm VB = 38 S = V = 38 S: Hệ số điều chỉnh m/s m/s 2.6.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình (WS) 2.6.1.1 Tải trọng gió ngang (PD) PD = 0.0006V2AtCd > 1.8At KN Với: V: Tốc độ gió thiết kế V = 38 m/s2 At: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trường hợp hoạt tải tác dụng Cd: Hệ số cản Z1: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt xà mũ Z2: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đỉnh bệ Z3: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đáy bệ Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp (2 nhịp) Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 208 m2 Cd 1.8At 374,40 kN 0.0006V2AtCd 180,21 kN PD 374,40 kN Z1 2,95 m Z2 12,21 m Trần Quang Thắng 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH 14,21 Z3 m Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd PD Z1 Z2 Z3 Giá trị Đơn vị 3,150 m2 1.00 5,670 2,729 5,670 0,75 10,01 12,01 kN kN kN m m m Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd PD Z1 Z2 Z3 Giá trị 8,256 1.00 14,861 7,153 14,861 0.00 6,68 8,68 Đơn vị m2 kN kN kN m m m 2.6.1.2 Tải trọng gió dọc (PD) Vì bề mặt cản gió nhỏ nên bỏ qua tải trọng gió dọc 2.6.1.3 Tải trọng gió ngang (PD) PD = 0.0006V2AtCd > 1.8At Với: V: Tốc độ gió thiết kế Trần Quang Thắng V = 25 KN m/s2 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH At: Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính gió ngang trường hợp hoạt tải tác dụng Cd: Hệ số cản Z1: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt xà mũ Z2: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đỉnh bệ Z3: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt đáy bệ Z4: Cánh tay đòn tính đến mặt cắt thay đổi Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu nhịp (2 nhịp) Kí hiệu Giá trị Đơn vị At 208 m2 Cd 1.8At 374,40 kN 0.0006V AtCd 78 kN PD 374,40 kN Z1 2,95 m Z2 12,21 m Z3 14,21 m Tải trọng gió tác dụng lên xà mũ Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd PD Z1 Z2 Z3 Giá trị Đơn vị 3,150 m2 1.00 5,670 1,181 5,670 0,75 10,01 12,01 kN kN kN m m m Tải trọng gió tác dụng lên thân trụ Trần Quang Thắng 10 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd PD Z1 Z2 Z3 Giá trị 8,256 1.00 14,861 3,096 14,861 0.00 6,68 8,68 Đơn vị m2 kN kN kN m m m 2.6.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL) 2.6.2.1 Tải trọng gió ngang Phải biểu thị tải trọng ngang gió lên xe cộ tải trọng phân bố 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu đặt cao độ 1800 mm so với mặt đường WL = 19,5 kN 2.6.2.1 Tải trọng gió dọc Phải biểu thị tải trọng gió dọc lên xe cộ tải trọng phân bố 0.75 kN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu đặt cao độ 1800mm so với mặt đường Phải truyền tải trọng cho kết cấu trường hợp WL = 19,5 kN 2.7 tải trọng nước 2.7.1 p lực nước tĩnh (WA) p lực nước tính tính theo công thức sau : w h2 WA Trong đó: h chiều sâu (lực tự cân không ảnh hưởng đến tính toán tổ hợp tải trọng đỉnh bệ đáy bệ (không cần thiết tính cho mực nước MNCN, MNTN) ta tính cho MNTT : Ký Đơn Hạng mục Giá trị hiệu vị Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều cao cột nước từ MNTT đến đáy trụ 4,1 m WA p lực nước tĩnh 84,05 kN/m Trần Quang Thắng 11 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Vị trí đặt lực so với đỉnh bệ Tại mặt cắt đáy bệ Chiều cao cột nước từ MNTT đến đáy trụ p lực nước tĩnh Vị trí đặt lực so với đỉnh bệ 1,37 m 6,1 m 186,05 kN/m 2,03 m 2.7.2 Lực đẩy B Lực đẩy tính theo công thức: B = 9.81.Vo ng với MNTT: Hạng mục Tính mặt cắt đỉnh bệ Chiều ngập nước thân trụ Diện tích mặt cắt thân trụ Chiều ngập nước thân trụ Diện tích mặt cắt thân trụ Thể tích ngập nước Lực đẩy Tại mặt cắt đáy bệ Chiều ngập nước thân trụ Diện tích mặt cắt thân trụ Chiều ngập nước thân trụ Diện tích mặt cắt thân trụ Thể tích trụ ngập nước Thể tích bệ móng ngập nước Tổng thể tích ngập nước Lực đẩy Ký hiệu Giá trị Đơn vị B 4,1 4.73 10.00 7.94 81.00 272,63 m m2 m m2 m3 kN 0.33 4.73 10.00 7.94 81.00 58.00 139.00 1363.54 m m2 m m2 m3 m3 m3 kN B ng với MNCN: Trụ ngập nước Xà mũ ngập nước Bệ ngập nước Tổ hợp tải trọng: Vtr Vx Vb = 86.94 = 7.18 = 58.00 m3 m3 m3 ng với MNTN: Trụ ngập nước Bệ ngập nước Tổ hợp tải trọng: Vtr Vb = 3.97 = 58.00 m3 m3 Lực đẩy Trần Quang Thắng MNCN MNTT 12 MNTN Đơn vị 66dlcd32 TKMH THIT K CU Bộ môn CÔNG TRìNH Tại mặt cắt đỉnh bệ 923.38 794.56 Tại mặt cắt đáy bệ 1492.36 1363.54 38.97 607.95 kN kN 2.7.3 p lực dòng chảy p 2.7.3.1 p lực dòng chảy theo phương dọc p = 5.14.10-4CDV2 Trong đó: p: p lực nước chảy (MPa) CD: Hệ số cản theo phương dọc cầu, CD = V: Vận tốc nước thiết kế tính theo lũ thiết kế, V = 8m/s Hạng mục Trụ tròn Bệ móng hình vuông p lực dòng chảy Mặt cắt đỉnh trụ Mặt cắt đỉnh bệ Mặt cắt đáy bệ Ký hiệu Giá trị CD V 5.14.10-4CDV2 p CD V 5.14.10-4CDV2 p 1.00 8.00 23.03 23.03 1.00 8.00 32.90 32.90 Đơn vị m/s kN/m2 kN/m2 m/s kN/m2 kN/m2 MNCN MNTT MNTN Hy Mx Hy Mx Hy Mx kN kNm kN kNm kN kNm 20.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 484.95 2916.35 373.87 1686.65 13.82 3.45 813.91 4215.21 702.83 2763.35 342.78 360.05 Phần tổ hợp tải trọng kiểm toán mặt cắt bảng tính excel sau: Trần Quang Thắng 13 66dlcd32 TKMH THIT K CU Trần Quang Thắng Bộ môn CÔNG TRìNH 14 66dlcd32