ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo CHƯƠNG XI THIẾT KẾ TRỤ CẦU 11.1 GIỚI THIỆU CHUNG Cầu gồm có bốn trụ chính, phạm vi đồ án ta thiết kế trụ điển hình, trụ T2, trụ bêtông cốt thép đặc dự ứng lực 11.1.1 Kích thước hình học trụ b3 b b4 b3 b2 b1 c1 c2 c c3 c2 c1 h2 h h3 h4 h4 h3 h h2 h1 b2 h1 b1 Hình 11.1: Các kích thước trụ cầu Các kích thước bản: Ký hiệu h1 h2 h3 h4 h b1 b2 b3 b4 b c1 c2 c3 c SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Giá trò 1000 8100 500 2000 11600 500 3250 1500 6000 16500 500 4000 3000 12000 Đơn vò mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Trang : 84 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng 2100 2100 2400 MNCN +7.30 MNTT +5.50 3250 500 1500 4500 1500 4500 16500 16500 MNTN +1.00 200 4500 12000 3000 4000 1500 1500 1500 4000 1500 4500 500 1500 12000 4500 1500 8250 12000 1500 500 4000 4500 12000 3000 4500 4000 1500 500 8250 1500 200 1500 200 200 1500 500 CĐĐB +3.77 200 1500 200 1500 2000 500 3250 16500 6000 200 2000 500 500 1000 1000 2400 3000 100010001000 CĐĐT +12.91 11600 8100 12602701500 8100 9000 2970 1500 3001200 GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 500 7750 16500 2250 4500 1500 Hình 11.2: Kích thước hình học trụ T2 Bảng thông số trụ T2 Tên Giá trò - Số cọc mómg 12.00 - Đường kính cọc 1.50 - Chiều cao trụ 9.10 - Chiều rộng trụ theo phương ngang cầu 9.00 - Chiều rộng trụ theo phương dọc cầu 3.00 - Chiều rộng ngang cầu đỉnh trụ 6.00 - Bán kính cong thân Trụ 1.50 - Chiều cao bệ cọc 2.50 - Chiều rộng bệï cọc theo phương dọc 12.00 - Chiều rộng bệï cọc theo phương ngang 16.50 Đơn vò cọc m m m m m m m m m Mặt cắt cần kiểm toán SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 85 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo I I II II Hình 11.3: Mặt cắt tính toán trụ cầu 11.1.2 Các thông số thủy văn − Cao độ mực nước thông thuyền: MNTT = +5.5m − Cao độ mực nước thấp nhất: MNTN = +1.0m − Cao độ mực nước cao nhất: MNCN = +7.3m − Cao độ mặt đất tự nhiên: MĐTN = +2.557m − Cao độ đỉnh trụ: CDDT = +12.91m − Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = +3.77m − Cao độ đáy bệ trụ: CĐĐ = +1.27m − Góc chéo trụ so với tim cầu: 900 11.1.3 Vật liệu sử dụng fc' = 35 MPa − Cường độ chòu nén bêtông: − Khối lượng riêng bêtông: − Môđun đàn hồi bêtông: E c = 0.043 × 25001,5 × 35 = 31799 MPa − Cường độ chảy dẻo cốt thép: fy = 400 MPa SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 γ = 2500 KG / m Trang : 86 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 11.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ VÀ NỘI LỰC Chiều dài dầm tác dụng lên tru ï: Vì kết cấu cầu kết cấu đúc hẫng cân nên chiều dài dầm tác dụng lên trụ bằng: 1/2 đốt hợp long kế biên + × 1/2 cánh hẫng + 1/2 đốt hợp long tức: 1.0m + 42m + 42m + 1.0m = 86m Trong tính tóan ta quy đònh: trục x trục theo phương dọc cầu, trục y trục theo phương ngang cầu Tại vò trí gối có lực tồn theo phương vuông góc tác dụng: − Lực theo phương dọc cầu: H x − Lực theo phương ngang cầu: H y − Lực theo phương đứng: V 11.2.1 Tónh tải 11.2.3.1 Kết cấu phần trên: Tónh tải kết cấu phần tác dụng xuống trụ T2 bao gồm:  Trọng lượng thân dầm hộp: 1/2 đốt hợp long kế biên: DC1/ 2b = 181.7 kN 1/2 cánh hẫng: DC hang = 10153 kN 1/2 đốt hợp long giữa: DC1/ 2g = 181.7 kN Vậy tónh tải thân dầm hộp truyền xuống trụ : DC = DC1/2b + × DChang + DC1/ 2g = 181.7 + × 10153 + 181.7 = 20488 kN  Trọng lượng lớp phủ mặt cầu q DW = 22.348 + 0.5 = 22.848 kN m DW = 22.848 × 86 = 1965 kN m  Trọng lượng hệ lan can - mặt cầu - bó vỉa: q DC2 = × ( 4.875 + 1.5 + 3.25 + 0.387 ) = 20.024 kN m DC2 = 20.204 × 86 = 1738 kN m Bảng tổng hợp tải trọng phần STT Tên Trọng lượng thân SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Ký hiệu DC Trọng lượng (kN) 20488 Trang : 87 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Trọng lượng hệ lan can DC2 1738 Trọng lượng lớp phủ DW 1965 11.2.3.2 Kết cấu phần Trọng lượng gối cầu: xét trụ T2 gồm gối (1 gối cố đònh gối di động phương) Khối lượng gối cầu này: Trọng lượng thân trụ: Trọng lượng bệ trụ: DCgc = 30.4 + 31.93 = 62.33 kN DCt = 5703 kN DCb=12203 kN Bảng tổng hợp tải trọng phần STT Tên Gối cầu Ký hiệu DCgc Trọng lượng (kN) 39.04 Trụ DCt 4700.4 Bệ trụ DCb 7783.8 11.2.2 Tải trọng gió Tốc độ gió thiết kế tính công thức: V = VB × S Trong đó: VB : Tốc độ gió giật giây với chu kỳ xuất 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu nghiên cứu, quy đònh bảng 3.8.1.11 Ta chọn vùng tính gió vùng I nên có VB1 = 38m / s , đồng thời ta phải tính tải trọng gió tác dụng vào công trình có VB2 = 25m / s để kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ III sử dụng S : Hệ số điều chỉnh khu đất chòu gió độ cao mặt cầu theo quy đònh bảng 3.8.1.1.2 Ta có độ cao mặt cầu cách mặt nước 10m khu vực thông thoáng nên S = 1.14 Do đó: V1 = VB1 × S = 38 × 1.14 = 43.32m / s V2 = VB2 S = 25 × 1.14 = 28.5m / s SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 88 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo MẶT ĐỨNG TRỤ PHƯƠNG NGANG CẦU TỶ LỆ : 1/100 11000 1.5% 2% 2100 2100 4870 2400 18240 2400 8100 MNCN +7.30 9100 1000270 5000 2% 2001500300 GIÓ THƯNG TẦNG 1.5% 3500 7343 3500 GIÓ HẠ TẦNG 1370 3001500200 1500 200 1500 200 1500 4500 1500 3250 1500 4500 16500 500 CĐĐB +3.77 1500 1757 16500 6000 1500 MNTN +1.00 200 3250 200 2000 500 500 ÁP LỰC NƯỚC MNTT +5.50 4500 1500 Hình 11.4: Sơ đồ tác động tải trọng gió 11.2.2.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình  Đối với tải trọng gió ngang Tải trọng gió ngang PD lấy theo chiều tác dụng nằm ngang đặt trọng tâm phần diện tích thích hợp: PD = 0.0006 × V × A t × Cd ≥ 1.8 × A t Trong đó: At : Diện tích kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang Cd : Hệ số cản quy đònh A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d b : Chiều rộng toàn cầu bề mặt lan can (mm) b=10400mm d : Chiều cao kết cấu phần bao gồm lan can đặc d= 5000 + 2000 + 1370 = 4870 mm SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 89 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng ⇒ GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo b 10400 = = 2.13 d 4870 Tra biểu đồ 3.8.1.2.1.1, ta suy hệ số cản gió C d = 1.5 Gọi Z1, Z2 khoảng cách từ điểm đặt lực PD tải trọng gió đến mặt cắt đỉnh bệ đáy bệ − Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu phần trên: Diện tích hứng gió xác đònh sau: + Lan can: + Dầm hộp: A t = 1370 × 86000 = 117820000mm = 117.82m At = 5000 + 2000 × 86000 = 215000000mm = 215 m 2 ⇒ A t −tren = 117.82 + 215 = 332.82m Bảng tổng hợp tải trọng gió tác động lên kết cấu phần Ứng với V1 (TTGH CDII) 332.82 1.50 Ứng với V2 (TTGH CDIII) 332.82 1.50 599.08 599.08 kN 0.0006 × V × A t × Cd 562.12 243.30 kN PD Z1 599.08 13305.00 599.08 13305.00 kN mm Z2 15805.00 15805.00 mm Kí hiệu At Cd 1.8 × A t − Đơn vò m2 Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu phần Diện tích hứng gió xác đònh sau: + Diện tích chắn gió thân trụ: A t = 7343 × 3000 = 22029000 mm = 23.029 m Bảng tổng hợp tải trọng gió tác động lên kết cấu phần Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd PD Ứng với V1 23.21 1.00 41.78 26.13 41.78 SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Ứng với V2 23.21 1.00 41.78 11.31 41.78 Đơn vò m2 KN KN KN Trang : 90 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Z1 5429.00 5429.00 mm Z2 7929.00 7929.00 mm  Đối với tải trọng gió dọc Tải trọng gió dọc tác dụng lên kết cấu phần dưới: Diện tích chắn gió trụ theo phương dọc: A t = 9000 × 7343 = 66087000 mm = 66.1 m Bảng tổng hợp tải trọng gió dọc tác động lên kết cấu Kí hiệu At Cd 1.8At 0.0006V2AtCd Ứng với V1 66.10 1.00 118.98 74.43 Ứng với V2 66.10 1.00 118.98 32.21 Đơn vò m2 PD Z1 118.98 5429.00 118.98 5429.00 KN mm Z2 7929.00 7929.00 mm KN KN 11.2.2.2 Tải trọng gió tác dụng lên hoạt tải Khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào kết cấu xe cộ Tải trọng ngang gió lên xe cộ tải phân bố 1.5 kN/m, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu đặt 1.8m mặt đường WL ngang = 1.5 × 86 = 129 kN Tải trọng gió dọc lên xe cộ tải trọng phân bố 0.75 KN/m tác dụng nằm ngang, dọc theo kết cấu đặt 1.8m mặt đường WLdoc = 0.75 × 86 = 64.5 kN Bảng tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ Kí hiệu p h WLngang Z1 Giá trò 1.50 1.80 129.00 16350.00 Đơn vò KN/m m KN mm Z2 18850.00 mm SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 91 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Bảng tải trọng gió dọc tác dụng lên xe cộ Kí hiệu p h WLdọc Z1 Giá trò 0.75 1.80 64.50 16350.00 Đơn vò KN/m m KN mm Z2 18850.00 mm 11.2.3 Tải trọng nước 11.2.3.1 p lực nước tónh p lực tónh nước giả thiết tác động thẳng góc với mặt cản nước p lực tính toán tích chiều cao mặt nước phía điểm tính nhân với tỷ trọng nước Xét với MNCN Tại mặt cắt đỉnh bệ: − Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ là: 3.557m − p lực nước tónh: P= − 1 × h × γ n × A = × 3.557 × 10 × 3.557 × = 190 kN 2 Vò trí từ đặt lực P đến mặt cắt xét Z1 = 3.557 = 1.779 m Tại mặt cắt đáy bệ: − Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đáy bệ 6.057 m − p lực nước tónh : P= − 1 × h × γ × A = × 6.057 × 10 × ( 3.557 × + 12 × 2.5 ) = 1232 kN 2 Vò trí từ đặt lực P đến mặt cắt xét Z2 = 6.057 = 3.029 m 11.2.3.2 p lực nước đẩy Ta tính áp lực nước đẩy tác dụng lên phần trụ ngập nước ta tính với mực nước thông thuyền (mực nước thường xuyên) p lực tónh xác đònh theo công thức : B = γ w × Vo SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 92 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Trong đó: V0 : Thể tích phần ngập nước γn : Trọng lượng riêng nước Tại mặt cắt đỉnh bệ: − Chiều cao cột nước từ MNTT đến mặt cắt đỉnh bệ 1.757m − Thể tích chiếm chỗ: ( ) V = 1.52 × π + × × 1.757 = 44.1 m − p lực đẩy nổi: P = V × γ n = 44.1 × 10 = 441 kN Tại mặt cắt đáy bệ: − Chiều cao cột nước từ MNTT đến mặt cắt đáy bệ 4.257m − Thể tích chiếm chỗ : V = ( 16.5 × 12 + 15.5 × 11) × × 0.5 + 16.5 × 12 × 2.0 + 44.1 = 532.2 m − p lực đẩy nổi: P = V × γ = 532.2 × 10 = 5322 kN 11.2.3.3 p lực dòng chảy  Áp lực dòng chảy theo phương ngang cầu: p = 5.14 × 10 −4 × Cd × V Trong đó: p : áp lực dòng chảy (kN/m2) (xét với MNTT) Cd = 0.7m/s: Hệ số cản trụ theo phương dọc, với trụ đầu tròn C d = 0.7 V = 2.5m/s: Vận tốc nước thiết kế p = 5.14 × 10 −4 × CD × V = 5.14 × 10 −4 × 0.7 × 2.52 = 2.43 kN / m Chiều cao cột nước từ MNTT đến mặt cắt đỉnh bệ 1.757m Tính mặt cắt đỉnh bệ: − Diện tích chắn trụ: Vc = 1.757 × 3 = 5.27 m² − Lực cản dòng chảy: P = p × Vc = 5.27 × 2.43 = 12.8 kN SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 93 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo CAO Ð? M?T Ð?T SAU XĨI Góc mở tính theo công thức: α= ϕtb Trong ϕtb góc ma sát đất tính trung bình cho lớp đất: ϕtb = ∑ϕ × l i L tb i ϕi góc ma sát lớp đất li chiều dày lớp đất tương ứng ⇒ ϕtb = 18.468o ⇒ α = 18.468 = 4.617 o Theo phương dọc cầu: A1 = a × ( n − 1) + d + × L c × tgα Theo phương ngang cầu: B1 = b × ( m − 1) + d + × L c × tgα Trong đó: a: khoảng cách tim hai hàng cọc theo phương dọc cầu a = 4.5 m n: số hàng cọc theo phương dọc cầu, n = d đường kính cọc, d = 1.5 m SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 133 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Lc chiều sâu cọc ngàm đất, Lc = 44 m b khoảng cách tim hai hàng cọc theo phương ngang cầu b = 4.5 m m số hàng cọc theo phương ngang cầu m = Thay số vào tính ta đươc: A1 = 4.5 × ( − 1) + 1.5 + × 44 × tg4.617 = 17.6 m B1 = 4.5 × ( − 1) + 1.5 + × 44 × tg4.617 = 22.1 m Diện tích móng khối quy ước tính theo công thức: Fqu = A1 × B1 = 17.6 × 22.1 = 389 m Momen kháng uốn theo phương dọc cầu: A1 × B12 17.6 × 22.12 Wd = = = 1432.7 m 6 Momen kháng uốn theo phương ngang cầu: B1 × A12 22.1 × 17.62 Wn = = = 1141 m 6 Xác đònh khả chòu tải đất mũi cọc Sức chòu tải tính toán đất theo QPXD 45-78 tính sau: R II = m1 × m × A × b × γ II + B × Df × γ 'II + D × cII k tc ( ) Trong đó: - m1, m2 lần lược hệ số làm việc đất hệ số điều kiện làm việc công trình tác động qua lại với đất chọn theo bảng 1.22 (Nền móng, Châu Ngọc Ẩn) m1 = 1.1 m2 = - ktc hệ số độ tin cậy, lấy đặc trưng tính toán lấy từ thí nghiệm - A, B, D giá trò sức chòu tải, lấy ứng với góc ma sát đất 23o10’ : A = 1.447 ; B = 6.318 ; D = 8.983 - Df chiều sâu chôn móng Df = 45 m - γ II trọng lượng đơn vò thể tích đất từ đáy móng trở xuống, SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 134 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo γ II = 21.2 kN / m - γ 'II trọng lượng đơn vò thể tích đáy móng trở lên mặt đất γ 'II = ∑γ ×h ∑h i i = i 7.87 × 21.2 + × 19.9 + 2.5 × 17.4 + 20.1 × 10.5 + 18.5 × 6.4 + 14.8 × 6.73 7.87 + + 2.5 + 10.5 + 6.4 + 6.73 = 19.03 kN / m = - b bề rộng khối móng qui ước b = 17.6 m - c lực dính đơn vò đất đáy móng, c = 33.5 kN/m2 Vậy sức chòu tải đất mũi cọc là: 1.1 × × ( 1.447 × 17.6 × 21.2 + 6.318 × 45 ×19.03 + 8.983 × 33.5 ) = 6876.4 kN / m R II = Xác đònh ứng suất đáy khối móng qui ước Trọng lượng thể tích móng khối qui ước γ qu = γ tb + n c × Fc × L c × γ bt Vqu Trong đó: γ tb trọng lượng đơn vò trung bình đất từ mũi cọc trở lên γ tb = 19.03 kN / m γ bt : trọng lượng riêng bê tông : γ bt = 25 kN / m nc : số lượng cọc, nc = 12 cọc 1.52 = 1.767 m Fc : diện tích tiết diện ngang cọc Fc = π × Lc : chiều dài cọc : Lc = 45 m Vqu : thể tích khối móng qui ước : Vqu = Fqu × Df = 389 × 44 = 17116 m => γ qu = 19.03 + 12 × 1.767 × 45 × 25 = 20.4 kN m 17116 Chuyển tải trọng trọng tâm đáy móng qui ước Tải trọng thẳng đứng tính toán: SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 135 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo N 0tt = Ptt + 1.25 × γ qu × Vqu = 43091 + 1.25 × 20.4 × 17116 = 479549 kN Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu, H oytt = H y = 23328 kN Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu: H oxtt = H x = 81 kN Momen tính toán theo phương dọc cầu M 0ytt = M y + H oxtt × L = 1532 + 81 × 45 = 5177 kNm Momen tính toán theo phương ngang câu: M oxtt = M x + H oytt × Lc = 100595 + 23328 × 45 = 1150355 kNm Ứng suất nén lớn nhất: σmax = N ott Moytt M oxtt 479549 5177 1150355 + + = + + = 2040.2 kN m Fqu Wd Wn 389 1141 1432.7 Ứng suất nén nhỏ nhất: σmin = N ott M oytt Moxtt 479549 5177 1150355 − − = − − = 425.3 kN m Fqu Wd Wn 389 1141 1432.7 Ứng suất nén trung bình: σtb = σmax + σ 2040.2 + 425.3 = = 1233 kN m =1039 kN/m2 2 Kiểm toán ứng suất đáy móng σmax < 1.2 × R II  Điều kiện kiểm toán: σtb < R II σ >  σmax = 2040.2 < 1.2 × 6876.4  Thay vào ta có: σtb = 1233 < 6876.4 thỏa điều kiện kiểm toán σ = 425.3 >  Kiểm tra độ lún cọc Tải trọng thẳng đứng tính toán: N tc = Ptt = 35416 kN Ptt lực thẳng đứng đáy đài tổ hợp trạng thái giới hạn sử dụng SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 136 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Trọng lượng cọc : Qcoc = L c × Fcoc × γ bt = 45 × 1.767 × 25 = 1988 kN Ứng suất tải trọng thẳng đứng gây đáy khối móng qui ước: σ= N tc + Q coc 35416 + 12 × 1988 = = 153 kN m Fqu 389 Ta chia đất mũi cọc thành lớp có chiều dày 1m để tính lún Độ biến dạng lớp tính theo công thức: Si = βi × σ'zi × h i Ei Trong đó: - Si : độ lún lớp đất phân tố - hi : chiều dày lớp phân tố thứ i - σ tb (T/m ) : ứng suất vò trí lớp phân tố tải trọng gây lún gây - Ni (búa/30cm) : Trò số SPT đặc trưng cho lớp phân tố - βi : Hệ số tính từ hệ số poison đất theo công thức sau : β = 1− × µ2 µ ( hệ số Poisson) 1− µ Ta lấy gần đất đáy móng khối đất sét β = 0.43 - E i : Modun biến dạng đất : E i = 766 × Ni 10 Độ lún tổng cộng đất đáy móng xác đònh: S = ∑ Si Độ lún cho phép công trình là: S = 1.5 × L = 1.5 × 84 = 13.7 cm (cm) (L chiều dài nhòp tính toán cảu cầu tính m, L = 84m) Chiều sâu lớp đất tính lún đước xác đònh vò trí ứng suất tải trọng thân lớn 10 lần ứng suất tải trọng gây Vì số liệu thí nghiệm lớp đáy khối móng qui ước không đủ độ dài tính lún nên ta xem lớp cuối sâu vô hạn SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 137 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo σ γ : ứng suất tải trọng thân đất gây (T/m2) σp : ứng suất tải trọng gây lún σ = 153 kN m = 15.3T m gây Zi : độ sâu điểm tính ứng suất tính từ đáy móng khối quy ước (m) B : bề rộng đáy móng khối quy ước (m) K : hệ số phụ thuộc tỷ số Z/B γ : Trọng lượng riêng đẩy lớp phân tố (T/m3) Bảng tính phân bố ứng suất đất STT γ 0.48 0.48 0.85 0.85 1.01 1.01 0.74 0.74 0.99 0.99 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 Bề dày Điểm 9.6 9.6 6.4 6.4 10.5 10.5 2.5 2.5 9 > 14.2 7.87 8.87 9.87 10.87 11.87 12.87 13.87 14.87 15.87 16.87 17.87 18.87 19.87 20.87 21.87 22.87 23.87 hxγ 0.000 4.608 0.000 5.440 0.000 10.605 0.000 1.850 0.000 8.910 0.000 8.814 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 σγ 0.000 4.608 4.608 10.048 10.048 20.653 20.653 22.503 22.503 31.413 10.048 18.862 19.982 21.102 22.222 23.342 24.462 25.582 26.702 27.822 28.942 30.062 31.182 32.302 33.422 34.542 35.662 36.782 SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Zi 10 11 12 13 14 15 16 Zi/B 0.000 0.057 0.114 0.170 0.227 0.284 0.341 0.398 0.455 0.511 0.568 0.625 0.682 0.739 0.795 0.852 0.909 Ki 1.000 0.978 0.955 0.933 0.910 0.874 0.830 0.786 0.742 0.699 0.665 0.632 0.598 0.564 0.530 0.496 0.462 σp σγ σp 15.300 14.956 14.612 14.268 13.924 13.380 12.702 12.025 11.347 10.701 10.182 9.663 9.143 8.624 8.104 7.585 7.065 1.233 1.336 1.444 1.558 1.676 1.828 2.014 2.221 2.452 2.705 2.953 3.227 3.533 3.876 4.262 4.702 5.206 Trang : 138 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 1.12 24.87 25.87 26.87 27.87 28.87 29.87 30.87 31.87 GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 1.120 37.902 39.022 40.142 41.262 42.382 43.502 44.622 45.742 17 18 19 20 21 22 23 24 0.966 1.023 1.080 1.136 1.193 1.250 1.307 1.364 0.428 0.399 0.379 0.358 0.337 0.317 0.296 0.276 6.546 6.108 5.793 5.478 5.163 4.848 4.533 4.217 5.790 6.388 6.929 7.532 8.209 8.974 9.845 10.846 Bảng tính lún Zi(m) Hi(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 1 1 1 1 1 1 1 σP (T/m ) 15.300 14.956 14.956 14.612 14.612 14.268 14.268 13.924 13.924 13.380 13.380 12.702 12.702 12.025 12.025 11.347 11.347 10.701 10.701 10.182 10.182 9.663 9.663 9.143 9.143 8.624 8.624 8.104 σ tb (T/m ) Ni βi Ei ( T / m ) Si ( m ) 15.128 51 0.43 3907 0.00167 14.784 51 0.43 3907 0.00163 14.440 51 0.43 3907 0.00159 14.096 51 0.43 3907 0.00155 13.652 51 0.43 3907 0.00150 13.041 51 0.43 3907 0.00144 12.364 51 0.43 3907 0.00136 11.686 51 0.43 3907 0.00129 11.024 51 0.43 3907 0.00121 10.442 51 0.43 3907 0.00115 9.922 51 0.43 3907 0.00109 9.403 51 0.43 3907 0.00103 8.883 51 0.43 3907 0.00098 8.364 51 0.43 3907 0.00092 SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 139 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 1 1 1 1 1 8.104 7.585 7.585 7.065 7.065 6.546 6.546 6.108 6.108 5.793 5.793 5.478 5.478 5.163 5.163 4.848 4.848 4.533 4.533 4.217 GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 7.845 51 0.43 3907 0.00086 7.325 51 0.43 3907 0.00081 6.806 51 0.43 3907 0.00075 6.327 51 0.43 3907 0.00070 5.951 51 0.43 3907 0.00066 5.636 51 0.43 3907 0.00062 5.320 51 0.43 3907 0.00059 5.005 51 0.43 3907 0.00055 4.690 51 0.43 3907 0.00052 4.375 51 0.43 3907 0.00048 Độ lún tổng cộng Độ lún tổng cộng công trình là: 2.5 cm < S = 1.5 L 0.02493 (cm) Vậy điều kiện chuyển vò thỏa mãn 11.6.11 Thiết kế cốt thép cho đài cọc Xem đài cọc dầm công xôn bò ngàm vào trụ, tiết diện tính toán qua mép cột bò uốn phản lực đầu cọc không nằm chân trụ SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 140 2000 500 GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 2000 500 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng 2250 1500 4500 4500 4500 1500 16500 3000 1500 4500 12000 4500 1500 Các cánh tay đòn dùng để tính mômen lên bệ 11.6.11.1 Thép đặt theo phương ngang cầu: Thiết kế cốt thép Tiết diện tính toán: b × h = 12 × 2.5 m Phản lực đầu cọc giai đoạn khai thác nhóm cọc : N n = ( 8749.5 + 8696.2 + 8642.8 ) = 26088.5 ( kN ) Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ đến mặt cắt xét 2250 mm M = 26088.5 × 2.25 = 58699 kNm Sức kháng uốn cấu kiện: M r = ϕ× M n Sử dụng hai lớp hai lớp thép φ28a150 có fy = 400 MPa Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép chòu nén là: d s = h − a0 = 2500 − 350 = 2150 mm π × 282 = 97289 mm Diện tích cốt thép là: A s = 158 × Chiều cao vùng nén bêtông: a= c= A s × fy 0.85 × f 'c × b = 97289 × 400 = 109 mm 0.85 × 35 ×12000 a 109 = = 136 mm β1 0.8 SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 141 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo c 136 = = 0.063 < 0.45 d s 2150 Mômen kháng uốn danh đònh:   a 109  M n = A s × fy ×  d s − ÷ = 97289 × 400 ×  2150 − ÷ 2    = 8.1548 × 1010 Nmm Sức kháng uốn: M r = ϕ× M n = 0.9 × 8.1548 × 1010 = 7.3393 × 1010 Nmm = 73393 kNm Suy ra: M r > M x Vậy thoả mãn điều kiện chòu uốn Kiểm tra khả chòu nứt tiết diện Điều kiện chòu nứt fs ≤ fsa = Z dc × A (*) 0.6 × fy Tiết diêïn tính toán b × h = 12 × 2.5 m , d s = 2150 mm, A s = 97289 mm Tỷ số mun đàn hồi: n = Es Ec Es = 200 000 MPa E c = 0.043 × γ1,5 × fc′ = 0.043 × 25001.5 × 35 = 31799 MPa c n= Es 200000 = = 6.29 Ec 31799 Chiều dày làm việc bêtông sau bò nứt:  n × As  × ds × b × 1+ − 1÷  ÷ b n × As    6.29 × 97289  × 2150 ×12000 = × 1+ − 1÷ = 420 mm  ÷ 12000 6.29 × 97289   x= Ta tính giá trò biểu thức ( * ) : Tính fs (ứng suất thép tải trọng gây ra): SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 142 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng fs = + GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Ms × ( ds − x ) × n I cr Momen quán tính tiết diện nứt: b × x3 I cr = + n × As × ( ds − x ) 12000 × 4203 = + 6.29 × 97289 × ( 2150 − 420 ) = 2.13 × 1012 mm 3 + Ta kiểm toán nứt bệ cọcï theo phương ngang TTGH sử dụng nên phản lực đầu cọc TTGH N n = 3650.3 +3488.2 + 3326.1 = 10465 ( kN ) Ms = 10465 × 2.25 = 23546 kNm + Do đó: Ms 23546 × 106 fs = × ( ds − x ) × n = × ( 2150 − 420 ) × 6.29 = 120 MPa I cr 2.13 × 1012 Tính fsa fsa = + Z dc × A Thông số vết nứt : Z = 30000 N/mm + dc khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép bê tông chòu kéo không lớn 50 mm + Diện tích trung bình bêtông bao quanh thép: A= A c = 12000 × ( 50 + 50 + 50 + 50 ) Ac ; với n = 2400000 mm ⇒A= fsa = + 2400000 = 20000mm 120 Z dc × A = 30000 50× 20000 = 300 MPa Tính 0.6 × fy 0.6 × fy = 0.6 × 400 = 240MPa SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 143 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng Vậy: fs = 100.3 ≤ GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo fsa Thoả điều kiện chòu nứt 0.6 × fy 11.6.11.2 Thép đặt theo phương dọc cầu: Thiết kế cốt thép Tiết diện tính toán: b × h = 16.5 × 2.5 m Phản lực đầu cọc giai đoạn khai thác nhóm cọc : TTGH Đặc biệt (bỏ qua cọc có phản lực âm.) N DB = ( 8749.5 + 5346.0 + 1942.5 ) = 16038 ( kN ) TTGH Cường độ N CD = ( 4671.6 + 4353.4 + 4035.2 + 3717.1) = 16777 ( kN ) Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc thứ đến mặt cắt xét 2250 mm M = 16777 × = 50331 kNm Sức kháng uốn cấu kiện: M r = ϕ× M n Sử dụng hai lớp hai lớp thép φ28a200 có fy = 400 MPa Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép chòu nén là: d s = h − a0 = 2500 − 350 = 2150 mm Diện tích cốt thép là: A s = 164 × π × 282 = 100983 mm Chiều cao vùng nén bêtông: a= c= A s × fy 0.85 × f 'c × b = 100983 × 400 = 82.3 mm 0.85 × 35 ×16500 a 82.3 = = 102.9 mm β1 0.8 c 103 = = 0.048 < 0.45 d s 2150 Mômen kháng uốn danh đònh: SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 144 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo   a 82.3  M n = A s × fy ×  d s − ÷ = 100983 × 400 ×  2150 − ÷ 2    = 8.5183 × 1010 Nmm Sức kháng uốn: M r = ϕ× M n = 0.9 × 8.5183 × 1010 = 7.6665 × 1010 Nmm = 76665 kNm Suy ra: M r > M x Vậy thoả mãn điều kiện chòu uốn Kiểm tra khả chòu nứt tiết diện Điều kiện chòu nứt fs ≤ fsa = Z dc × A (*) 0.6 × fy Tiết diêïn tính toán b × h = 12 × 2.5 m , d s = 2150 mm, A s = 100983 mm Tỷ số mun đàn hồi: n = Es Ec Es = 200 000 MPa E c = 0.043 × γ1,5 × fc′ = 0.043 × 25001.5 × 35 = 31799 MPa c n= Es 200000 = = 6.29 Ec 31799 Chiều dày làm việc bêtông sau bò nứt:  n × As  × ds × b × 1+ − 1÷  ÷ b n × As    6.29 × 100983  × 2150 ×16500 = × 1+ − 1÷ = 370 mm  ÷ 16500 6.29 × 100983   x= Ta tính giá trò biểu thức ( * ) : Tính fs (ứng suất thép tải trọng gây ra): fs = + Ms × ( ds − x ) × n I cr Momen quán tính tiết diện nứt: SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 145 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo b × x3 + n × As × ( ds − x ) 16500 × 3703 = + 6.29 × 100983 × ( 2150 − 370 ) = 2.29 × 1012 mm 3 I cr = + Ta kiểm toán nứt bệ cọcï theo phương ngang TTGH sử dụng nên phản lực đầu cọc TTGH N n = 3650.3 +3292.4 + 2934.4 + 2576.5 = 12454 ( kN ) Ms = 12454 × = 37362 kNm + Do đó: Ms 37362 × 106 fs = × ( ds − x ) × n = × ( 2150 − 370 ) × 6.29 = 183 MPa I cr 2.29 × 1012 Tính fsa fsa = + Z dc × A Thông số vết nứt : Z = 30000 N/mm + dc khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chòu kéo đến mép bê tông chòu kéo không lớn 50 mm + Diện tích trung bình bêtông bao quanh thép: A= A c = 12000 × ( 50 + 50 + 50 + 50 ) Ac ; với n = 2400000 mm ⇒A= fsa = + 2400000 = 20000mm 120 Z dc × A = 30000 50× 20000 = 300 MPa Tính 0.6 × fy 0.6 × fy = 0.6 × 400 = 240MPa Vậy: fs = 183 ≤ fsa 0.6 × fy Thoả điều kiện chòu nứt SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 146 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo 11.6.12 Kiểm tra chọc thủng đài cọc Tháp xuyên thủng bệ cọc Khả chòu cắt bê tông đài cọc VC = 1.06 × fc' × b0 × d kips (hình 12.6 mục 11.3 - ACI 318-2002) Trong b0 chu vi dọc theo tiết diện giới hạn b0 = 1740 cm = 685 in d chiều cao tính toán móng d= 230 cm = 90.6 in ' Vậy khả chòu cắt bê tông đài cọc là: f c = 35 MPa = 5076 psi VC = 1.06 × fc' × b0 × d = 1.06 × 5076 × 685 × 90.6 1000 = 4686.7 kips = 20848 kN Lực cắt lớn cọc tác dụng lên bệ: Vu = 8749.5 kN Điều kiện kiểm tra chọc thủng bệ cọc: ϕVC > Vu 0.75 × 20848 = 15636 kN > Vu = 8749.5 kN Vậy bệ cọc đảm bảo khả chòu chọc thủng SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 Trang : 147 [...]... 38 45 48 50 50 50 51 51 23 .867 23 .867 23 .867 23 .867 23 .867 26 .650 26 .650 26 .650 26 .650 Tổng 23 1.1 25 0.9 27 0.7 29 0.5 300.4 322 .8 345 .2 367.6 388.5 - 84.00 9. 42 791.68 - 106.40 9. 42 10 02. 80 - 126 .00 9. 42 118 7. 52 - 134.40 9. 42 126 6.69 - 140.00 4.71 659.73 195.480.50 97.74 9. 42 921 .16 20 6. 720 .50103.36 9. 42 974.13 21 7.960.50108.98 9. 42 1 027 .11 22 8.470.5 0114 .23 8.81 1006.66 125 57 11. 6.6 Tính sức kháng đơn... 10.817 21 .467 21 .467 21 .467 21 .467 21 .467 21 .467 7.167 7.167 SVTH : Nguyễn Duy Tuấn_Cd06145 9.6 19 .2 28.8 32. 3 49.3 66.3 83.3 86.7 106.9 127 .1 147.3 167.5 187.7 1 92. 8 20 7.6 21 1.3 9 .22 1.00 10 .24 1.00 11 .26 1.00 11. 63 1.00 23 . 42 1.00 26 .67 0. 52 29. 92 0.55 30.57 0.56 73.34 0.98 81 .28 0.50 89 .23 0.50 97.17 0.50 105 .110 .50 107.100.50 38.60 0.64 39.06 0.64 9 .22 10 .24 11 .26 11. 63 23 . 42 13.78 16.43 16.98 72. 12. .. 13.78 16.43 16.98 72. 12 40.64 44.61 48.58 52. 56 53.55 24 .55 25 . 02 9. 42 9. 42 9. 42 3.44 9. 42 9. 42 9. 42 1.88 9. 42 9. 42 9. 42 9. 42 9. 42 2.36 9. 42 2.36 86.90 96. 52 106.13 40. 02 220 .73 129 .86 154.84 32. 01 679. 72 383.03 420 .47 457.90 495.33 126 .17 23 1.35 58.96 Trang : 117 ĐATN : TK Cầu Đúc Hẫng 5 6 -28 .86 2 -30.86 2 - 32. 86 2 -34.86 2 -35.86 1 -37.86 2 -39.86 2 -41.86 2 -43.73 1.87 cát cát cát cát cát Sét Sét... tự nhiên 1m Lớp Cao độ li đất phân lớp (m) 1 2 3 4 -0.73 -2. 73 2 -4.73 2 -6.73 2 -7.46 0.73 -9.46 2 -11. 46 2 -13.46 2 -13.86 0.4 -15.86 2 -17.86 2 -19.86 2 -21 .86 2 -23 .86 2 -24 .36 0.5 -26 .36 2 -26 .86 0.5 Loại đất N (búa/ 30cm) Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét Sét 0 0 0 0 5 12 19 21 22 23 24 25 25 24 26 28 ϕ δ Sui qs As Qs α 2 2 (độ) (kN/m ) ( kPa) ( kPa) (m ) (KN) 6.067... θ ) × sin ( α ) S 4 02 × 28 0 × 825 4 × cot g ( 45 ) × sin ( 90 ) = 20 0 = 4645351 N Vậy: V = 0 .25 × f'c × b v × d v Vn = min  n1 Vn2 = Vc + Vs V = 0 .25 × 35 × 3000 × 825 4 = 21 6667500 N = min  n1 Vn2 = 24 309160 + 4645351 = 28 954 511 N = 28 954 511 N Sức kháng cắt tính toán: Vr = ϕ× Vn = 0.9 × 28 954 511 = 26 059060 N Với ϕ = 0.9 : Hệ số sức kháng Kiểm tra điều kiện: Vu = 22 212kN < 26 059 kN Vậy thoả... Hẫng GVHD : Th.S Võ Vónh Bảo Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt đỉnh bệ trụ Sử dụng I II III Đặc biệt 325 13 4 324 3 3 624 2 41643 3 824 2 Cường độ TTGH P (kN) Ngang cầu Qy (kN) 524 20 3 110 0 588 22 2 12 Dọc cầu Mx (kN.m) 10886 10794 11 826 13795 420 04 Qx (kN) 26 3 28 4 167 331 81 My (kN.m) 3905 4650 904 4900 1 328 11. 3 .2 Đối với mặt cắt đáy bệ Bảng tổng hợp nội lực do các tải trọng tác dụng tại mặt cắt đáy bệ Ngang... phủ DW Lan can DC2 (DC) Hoạt tải LL, IM Tải trọng người PL Dọc cầu 20 488 1 làn 2 làn 1 bên 2 bên 1965 1738 1858 3097 591 903 -5 322 4343 1 625 Lực đẩy nổi (WA) p lực tónh của nước (WA) Ngang 123 2 3 029 37 32 Ngang 87 21 30 185 p lực dòng chảy (WA) Dọc 0 0 Lưc va tàu thuyền (CV) Ngang 22 010 425 7 93694 Ngang 129 18850 24 32 Gió tác động lên hoạt tải WL Dọc 65 18850 121 6 Trọng lượng KCPD (DC) 126 47 Vtk 599 15805... 13305 7971 Gió ngang tác động lên KCPT (WS) V25 599 13305 7971 Vtk 42 5 429 22 7 Gió ngang tác động lên KCPD (WS) V25 42 5 429 22 7 Vtk 119 5 429 646 Gió dọc tác động lên KCPD (WS) V25 119 5 429 646 Lực hãm xe dọc cầu (BR) 163 16350 26 57 Bảng hệ số tải trọng Hệ số tải trọng TTGH Cường độ Sử dụng I II III Đặc biệt DC DW LL, BR, PL WS WL WA CV 1.00 1 .25 1 .25 1 .25 1 .25 1.00 1.50 1.50 1.50 1.50 1.00 1.75 1.35... Bảo 4400 G2 G1 27 50 1.000 0.373 5500 0 .20 9 27 50 1.500 G1 -0.173 -0 .118 1800 0. 627 0.791 1.000 1.173 1 .118 1.500 1800 300 1800 900 G2 27 50 5500 27 50 Hình 11. 9: Đường ảnh hưởng phản lực gối và sơ đồ xếp tải do tải trọng xe Phản lực tại gối G1: R G1 = 0.9 × m × (1 + IM) × Ptr × (y1 + y 2 ) + Plane × Ωlane    1.173 + 0. 627 = 0.9 × 1 .2 × 1 .25 × 315035 × ( 1 .118 + 0.791) + 311 × × 3000  2   = 1718768... lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm Hình 11. 5: Xe 3 trục thiết kế 11 .2. 5 .2 Xe hai trục thiết kế Xe hai trục gồm một cặp trục 110 000N cách nhau 120 0mm Cự ly chiều ngang của bánh xe lấy bằng 1800mm DỌC CẦU 110 kN NGANG CẦU 110 kN 120 0 1800 Hình 11. 6: Xe 2 trục thiết kế theo tiêu chuẩn 22 TCN 27 2-05 11 .2. 5.3 Tải trọng làn: Tải trọng làn bao gồm tải trọng rải đều q lane=9.3N/mm