Tính toán sơ bộ phương án 3 cầu dàn thép giản đơn nhịp dẫn dầm thép I

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 1.1. Kết cấu nhịp - Cầu gồm có 07 nhịp với 01 nhịp cầu dàn giản đơn ở giữa và 3 nhịp dầm thép tiết diện chữ I ở mỗi bên. - Chiều dài toàn cầu L = 269.7 m - Cầu có sơ đồ nhịp như sau: 3x33+65+3x33m. - Toàn cầu bao gồm có 06 trụ và 2 mố. - Mặt cắt ngang nhịp giữa cầu là dàn thép có biên song song và không có thanh đứng. hệ liên kết ngang trên và dưới được nối đối dầu với biên trên và biên dưới,dầm thép dọc được kê trên dầm ngang. - Mặt cắt ngang nhịp biên bao gồm có 7 dầm thép tiết diện I cao 1.5m. S = 1900 mm CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 CẦU DÀN THÉP GIẢN ĐƠN NHỊP DẪN DẦM THÉP I 70 0 17001000 1700 1700 MẶT CẮT NGANG TẠI TRỤ P2 TỶ LỆ 1/200 90 00 4500 1500250 13000 81 0 18 0 4000 4000 18 0 81 0 2501500 1700 1700 10001700 70 0 4500 13000 4750 150047501500250 50 0 15 00 2% 2% 250 18 0 81 0 1900 80019001900190019001900800 MẶT CẮT NGANG KCN BIÊN TỶ LỆ 1/200 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 50 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI 1.2.Mố - 2 mố chữ U được đổ tại chỗ bằng bê tông cấp 30 Mpa,được đặt trên nền móng cọc khoan nhồi có đường kính D = 1000 mm. 1.3.Trụ - 6 trụ dạng khung Pi ,dùng móng cọc khoan nhồi đường kính D= 1000 mm và 1500mm. 1.4.Các đặc trưng vật liệu - Bê tông bản mặt cầu ở 28 này tuổi (Cấp 30) Cường độ chịu nén f'c = 30 MPa = Trọng lượng riêng của bêtông γc = 2500 = 25 Modun đàn hồi = - Bêtông nhựa Trọng lượng riêng của bêtông nhựa γf = 2250 = - Thép nhịp biên, liên kết dọc , liên kết ngang (M270M cấp 345W) - Thép cấu tạo dùng ASTM A 706M thép hợp kim thấp. Cường độ chảy fy = 345 Mpa = Modul đàn hồi ES = Mpa = - Thép bản mặt cầu, neo chống cắt. Cường độ chảy fy = 420 Mpa = Modul đàn hồi ES = Mpa = 1.5. Tính toán sơ bộ kết cấu dàn giản đơn - Xác định chiều cao dàn giản đơn. Chiều cao dàn được chọn theo các yêu cầu sau: Trọng lượng thép của dàn nhỏ. Bảo đảm tĩnh không thông thuyền. Chiều cao kiến trúc nhỏ đối với cầu dầm chạy trên. Đảm bảo mỹ quan và phù hợp với cảnh quan quanh khu vực xây cầu. Như vậy chọn chiều cao dàn H = L/7.2= 9 m (đối với cầu dàn giản đơn có biên song song thì H/L = 1/10-1/7) - Tiết diện các thanh dàn chủ Các thanh có tiết diện chữ H riêng thanh cổng cầu có tiết diện hộp. 30000 KN/m2 Kg/m3 KN/m3 29440.087 Kg/m3 22.5 KN/m3 MPa 345000 KN/m2 420000 KN/m2 200000 200000000 KN/m2 200000000 KN/m2200000 1.5 ' b c cE = 0.043 y f× × b hc h t b ht hc SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 51 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Cấu tạo hệ dầm mặt cầu. Hệ dầm mặt cầu bao gồm dầm dọc và dầm ngang để đỡ mặt cầu và truyền tải trọng từ mặt cầu xuống dàn. Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn thì dầm ngang được bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tực trên dầm ngang.Dầm dọc và dầm ngang phải được liên kết một cách chắc chắn để tạo thành một hệ dầm mặt cầu. - Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là cánh dầm dọc và dầm ngang bằng nhau. - Cấu tạo dầm ngang. Cấu tạo dầm ngang và các kích thước chọn: h = 0.7 m b = 0.32 m hc = 0.03 m t = 0.02 m - Cấu tạo dầm dọc. Cấu tạo dầm dọc và các kích thước chọn: h = 0.7 m b = 0.32 m hc = 0.03 m t = 0.02 m 1.5.1 Tính sơ lược trọng lượng bản thân của từng kết cấu trên dàn giản đơn Trọng lượng bản thân dàn Diện tích các thanh dàn chủ: Trọng lượng của từng loại thanh Dci = AixLix γthép (γthép = 78.5 KN/m 3) A biên trên = m 2 DCBiên trên = 0.04272x8x78.5 = 26.8 KN A biên dưới = m 2 DCBiên dưới = 0.0504x8x78.5 = 31.7 KN Axtrong = m 2 DCx trong = 0.03776x78.5 = 27.8 KN AT.cổng cầu = m 2 DCcổng cầu = 0.023424x78.5 = 17.3 KN Liên kết dọc có L= 12 m ta lấy tải trọng là 1 KN/m ==> DClkd = 12 KN ( Trọng lượng bản thân trên đây là đều tính cho 1 thanh từng loại chưa tổng hợp.) - Trọng lượng các dầm ngang Ta bố trí các dầm ngang tại các nút dàn vậy toàn chiều dài nhịp dàn giản đơn có 9 dầm ngang như hình vẽ. Adngang = 0.03 m 2 => DCdngang= 0.0332x8.5x78.5 = 22.2 KN Chiều dày bản Diện tích bụng ts (m) cánh hc(m) thanh As(m 2) Thanh biên trên Thanh biên dưới Thanh xiên trong Bề dày bản 0.5 0.5 0.48 0.02 Thanh cổng TD hộp Tên thanh Chiều cao Chiều rộng h (m) b(m) 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.012 0.02 0.02 0.032 0.04 0.028 0.012 BẢNG SỐ LIỆU CÁC THANH CẦN CHỌN 0.023424 0.03776 0.0504 0.04272 0.04272 0.0504 0.03776 0.023424 22 5.84 + 22 5.84 + 320 20 32 320 70 0 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 52 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Trọng lượng các dầm dọc Khẩu độ dầm dọc bằng khoảng cách giữa 2 dầm ngang.Toàn nhịp có:9*8= 72 dầm Adầm dọc = 0.03 m 2 => DCdầm dọc= 0.0332x8x78.5 = 20.8 KN (Tính cho 1 dầm dọc) - Khối lượng bê tông bản mặt cầu cho nhịp dàn giản đơn Vbt = 0.18x(8.5+2x1.5)x65 = 135 m 3 - Khối lượng lớp phủ bê tông nhựa Vbtn= 0.075x(8.5+2x1.5)x65= 56.1 m 3 - Khối lượng bê tông gờ chán lan can và lề bộ hành Vlc+lbh= 44.5 m 3 2. CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM THÉP NHỊP BIÊN 2.1.Kích thước dầm chủ Chiều dày cánh trên tt = 20 mm Bề rộng bản hữu hiệu be = 1900 mm Chiều rộng cánh trên bt = 400 mm Kích thước cánh dầm 1900 x 180 mm Chiều dày sườn dầm tw = 20 mm Kích thước vút bản 450 x 100 mm Chiều cao sườn dầm Dw = 1450 mm Chiều dày cánh dưới tb = 30 mm Chiều rộng cánh dưới bb = 480 mm Chiều cao dầm thép h = 1500 mm BẢNG TỔNG HỢP TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN KẾT CẤU DÙNG CHO NHỊP GIỮA Tên kết cấu Trọng lượng 1 thanh, dầm (KN) Số lượng 14 16 32 4 16 Tên kết cấu bản mặt cầu Lớp phủ Gờ lan can,lề bộ hành Thanh biên trên Thanh biên dưới Thanh xiên trong Thanh cổng cầu 26.83 31.65 27.85 17.27 891.2 69.08 199.35Dầm ngang 22.15 9 Tổng trọng lượng (KN) 375.62 506.4 1501.2 192 3734.85 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG CẦN DÙNG CHO NHỊP Tổng khối lượng thép Dầm dọc Liên kết dọc 20.85 12 72 Tổng(m3) 235.1375 44.52556.0625134.55Khối lượng(m3) 320 20 32 320 70 0 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 53 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI di : là khoảng cách từ đáy dầm thép đến trọng tâm các tiết diện đang tính yi : là khoảng cách từ trục trung hoà đến tim các tiết diện tính toán yb , yt , yts : là khoảng cách từ trục trung hoà đến mép dưới , mép trên dầm thép và mép trên bản mặt cầu Sb , St , Sts : là mômen chống uốn tính ở mép dưới , mép trên dầm thép và mép trên bản mặt cầu 0.044327495 0.067844098 --- 0.042987204 0.036932998 0.025443764 0.020104407 0.122520194 0.065140675 0.029211386 0.662081712 1.152565773 0.903661607 0.596338393 0.347434227 0.837918288 --- 0.627434227 0.876338393 0.021959998 0.038845886 0.000784850.000783287 0.06101975 0.016885888 1.5625E-06 Sb=I/yb Si=I/yi 0.00290625 0.00884965 0.016845851 0.012365535 0.0088111750.000038475 0.042567709 0.000893179 0.012463145 0.0292113860.012365535 0.01234772 0.000888491 0.0256017460.016965963 4.6875E-06 0.000115425 0.0168458510.034031 0.0722475 0.00871875 0.114997251.152565773 1.55 1.69 0.662081712 Dầm liên hợp(3n) 0.0514 0.04275 0.005625 0.099775 0.0514 0.01425 0.001875 0.067525 yb (m3) Dầm thép Dầm liên hợp(n) (m) (m) (m) (m3) Sts=I/yts Dầm thép và bản bê tông(tiết diện liên hợp - giai đoạn II) Hệ số chuyển đổi bê tông sang thép 3n = 24 0.903661607 1.55 1.69 0.662081712 0.034031 0.0240825 Dầm thép Cánh dầm Vút bản Tổng cộng yi yts (m3) Dầm thép Cánh dầm Vút bản Tổng cộng 0.006029492 0.00025038 0.00548359 0.005483856 0.006030572 0.005331422 0.000216 0.021895 0.01192 2.66667E-07 0.005081042 0.00000108 Tổng cộng Dầm thép và bản bê tông(tiết diện liên hợp - giai đoạn II) Hệ số chuyển đổi bê tông sang thép n = 8 0.0514 0.662081712 0.034031 0.005082388 0.011763462 0.016845851 I0=bh 3/12 (m4) Mặt cắt Diện tích A (m2) Khoảng cách di(m) 1.49 0.755 0.015 BẢNG TỔNG HỢP CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM Ii=Aiyi 2 (m4) I=I0+Ii (m4) Aidi (m3) Cánh dưới 0.008 0.029 0.0144 Dầm thép (tiết diện giai đoạn I) Cánh trên Sườn dầm 30 20 20 400 480 15 00 14 50 400 10 0 20 1900 14 50 15 00 480 20 30 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 54 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI 3.TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG 3.1.Các thông số ban đầu. - Khoảng cách giữa các dầm S = - Chiều dài nhịp tính toán Ltt = - Chiều dày trung bình BMC ts = - Modun đàn hồi BT mặt cầu Ec = - Modun đàn hồi dầm thép Es = - Tỉ số modun đàn hồi n = - Diện tích MCN dầm thép As = - Momen quán tính dầm thép Is = - Độ lệch tâm của dầm eg = - Tham số độ cứng Kg = Kg LttxtS 3 3.2.Hệ số phân bố moment 3.2.1.Dầm trong - Một làn thiết kế gin-M-1 = = 0.39 - Hai làn thiết kế gin-M-2 = = 0.55 Đối với lực cắt - Một làn thiết kế gin-V-1 = = 0.61 - Hai làn thiết kế gin-V-2 = = 0.7 3.2.2.Dầm biên Hệ số phân bố cho dầm biên Đối với mômen - Một làn thiết kế ( dùng quy tắc đòn bẩy ) Tính phản lực tại A Thiết lập phương trình cân bằng momen tại (1) RA x 1900 - P/2x 350 = 0 => RA = 0.092 P Khi có 1 làn xe , hệ số làn là 1.2 gex-M-1 = 0.11 => Được chọn khi tính toán => Được chọn khi tính toán 4.2298E+11 mm4 29440087.470 200000000 1.6846E+10 mm4 940 mm KN/m2 6.79345808 51400 mm2 180 mm KN/m2 = = 2.24 32400x180^3 4.2298E+11 1900 mm 32400 mm 1.0 3 3.04.0 4300 06,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ S g Lt K L SS 1.0 3 2.06.0 2900 075,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ S g Lt K L SS ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ 7600 36,0 S 2 107003600 2.0 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−+ SS RA (0) (1) P/2 P/2 1800600 350 1900 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 55 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Hai làn thiết kế gex-M-2 = e xgin-M-2 với e = 0.77 + = 0.66 de = khoảng cách tim dầm biên đến gờ chắn -300 ≤ de ≤ 1700 de = mm lấy de = -300 => gex-M-2 = 0.37 Đối với lực cắt - Một làn thiết kế ( dùng quy tắc đòn bẩy ) Tương tự như tính một làn trong trường hợp moment RA = P Khi có 1 làn xe , hệ số làn là 1.2 gex-V-1 = 0.11 - Hai làn thiết kế Vậy chọn: mgmoment= 0.55 gex-V-2 = e xgin-V-2 với e = 0.6 + = 0.500 mgcắt = 0.7 => gex-V-2 = 0.35 Để tính toán 4.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DẦM 4.1.Tĩnh tải - Dầm chủ (Trọng lượng riêng của thép γthép = 78.5 KN/m 3) Abxγc = = - Dầm ngang(dùng thép định hình S510) Trọng lượng trên 1m dài Số lượng dầm ngang trong 1 khoang Số lượng dầm ngang toàn nhịp = Chiều dài dầm ngang - Sườn tăng cường đứng Số lượng sườn tăng cường đứng trên 1 dầm 9x2+(9-1)x2 = 34 - Liên kết dọc (dùng thép định hình L127x127x22.2) Trọng lượng trên 1m dài của thép L Số lượng liên kết dọc toàn nhịp (7-1)x16 = Chiều dài liên kết dọc 0.092 -950 KN/m V = 9x6 9 dầm dầm 1.78x1.43x54 7x33 0.02x1.4x0.19 m3 0.4382 KN/m cái 0.0053 0.405 96 2.64 KN/m KN/m 1.78 m KN/m 4.03 1.43 =DCdn= DCg= 32.4 0.00532x78.5x34 =DCstc= 0.0514x78.5 54 0.59502857 = KN/m cái m 2800 ed 3000 ed ⇒ SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 56 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Bản mặt cầu - Lớp phủ mặt cầu - Lề bộ hành,gờ chắn Diện tích S - Lan can tay vịn Trọng lượng trên 1m dài 4.2Hoạt tải - Xe tải thiết kế là xe 3 trục 35 KN 145 KN 145 KN - Xe 2 trục thiết kế 110 KN 110 KN - Tải làn w = 9.3 KN/m - Tải người đi bộ PL = 3 KN/m2 LBH rộng 1.5 m wp = KN/m 5.TÍNH TOÁN NỘI LỰC TẠI MẶT CẮT KIỂM TOÁN 5.1.Do tĩnh tải gây ra 131 - Đường ảnh hưởng momen tại MC giữa nhịp: - Đường ảnh hưởng lực cắt tại MC gối dầm: 16.2 DWgc.lbh= 0.3425 m2 2x0.3425x25 7 2.446 KN/m DCbmc= DWlp= (13x0.18+7x0.1x0.45)x25 7 7 0.186 KN/m 8x0.075x22.5 7 KN/m 9.482 1.92857143 = 0.65 KN/m KN/m =DWlc.tv= 0.65x2 4.5 = = = DClkd= 0.405x96x2.64 7x32.4 0.453= KN/m M 8.1 16.2 ==Ω 1.84.32 2 1 xx Q 1 ==Ω 14.32 2 1 xx SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 57 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI Bảng tổng hợp giá trị momen và lực cắt do tĩnh tải gây ra Bảng tổ hợp nội lực 2 giai đoạn: GĐ1 gồm dầm chủ, sườn tăng cường, dầm ngang, liên kết dọc, BMC GĐ2 gồm lan can, LBH, lớp phủ mặt cầu 5.2.Do hoạt tải gây ra y1 y2 y3 y4 w wp mgmo 5.95 8.1 5.95 0.55 8.1 7.5 0.55 9.3 0.55 4.5 0.55 Dầm chủ, ngang, liên kết dọc, 5.5207 724.4319 89.4360 sườn tăng cường Tải trọng kết cấu Giá trị(KN/m) M1/2(KNm) Qg(KN) BMC 9.4821 1244.2468 153.6107 Lớp phủ MC 1.9286 253.0671 31.2429 Lan can, LBH 2.6321 345.3898 42.6407 Giai đoạn M1/2(KNm) Qg(KN) I 1968.6800 243.0500 II 598.4600 73.8800 M1/2(KNm) MTT(KNm) Xe tải 3 trục 2245.500 1239.350 Tải trọng kết cấu Xe tải 2 trục 1716.000 947.100 Tải trọng làn 1220.346 673.540 Tải trọng người 590.490 325.910 Bảng tổng hợp giá trị momen do hoạt tải gây ra y1 M y2 M y4 M y3 M 4.3 4.3 1.2 110KN 35KN145KN145KN9.3N/mm M 8.1 1 Q 9.3N/mm145KN 145KN 35KN 110KN 1.2 4.34.3 y2 Q y3 Q y4 Q y1 Q SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 58 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI Tải trọng kết cấu y1 y2 y3 y4 w wp mgcắt Xe tải 3 trục 1 0.85 0.7 0.7 Xe tải 2 trục 1 0.96 0.7 Tải trọng làn 9.3 0.7 Tải trọng người 4.5 0.7 Vậy,dùng tổ hợp tải trọng xe 3 trục + tải trọng làn + tải trọng người đi bộ để tính toán 5.3.Tổ hợp nội lực tại MC kiểm toán 5.3.1.Hệ số dùng trong tổ hợp Hệ số tải trọng trong các tổ hợp (Bản thân KC) (Lớp phủ, khác) (Hoạt tải xe) (Xung kích) 5.3.2.Tổ hợp tải trọng - Trạng thái giới hạn cường độ Moment M = 1.25xMDC+1.5MDW+1.75xMLL = 1.25x1968.68+1.5x598.46+1.75x2548.638 = KNm Lực cắt Q = 1.25xQDC+1.5xQDW+1.75xQLL = 1.25x+1.5x+1.75x410.448 = KN - Trạng thái giới hạn sử dụng Momen Q(gối) Qtt 292.75 203.830 215.6 150.110 150.66 104.900 72.9 50.760 M=1.25Mxe + Ml + Mp Q=1.25Qxe + Ql + Qp Tổ hợp tải trọng M(KNm) Q (KN) Xe 3 trục + Làn + Người 2548.638 410.448 Xe 2 trục + Làn + Người 2183.325 343.298 Tổ hợp tải trọng M(KNm) Q (KN) Xe 3 trục + Làn + Người 2548.638 410.448 TTGH Hệ số tải trọng DC DW LL IM 1.25 Sử dụng 1 1 1 1 Cường độ 1 1.25 1.5 1.75 7818.657 1132.917 Bảng tổng hợp giá trị lực cắt do hoạt tải gây ra Bảng tổ hợp nội lực do hoạt tải gây ra M (Tm) SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 59 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI M = 1xMDC+1MDW+1xMLL = 1x1968.68+1x598.46+1x2548.638 = KNm Lực cắt Q = 1xQDC+1xQDW+1xQLL = 1x243.05+1x73.88+1x410.448 = KN 5.4.Tính toán ứng suất tại các vị trí khác nhau trên mặt cắt. Ta kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ 5.4.1.Tính toán lực dọc - Lực dọc cho cánh chịu kéo = = = = - Lực dọc cho sườn dầm = = = = - Lực dọc cho cánh chịu nén = = = = - Lực dọc cho vút bản (5.7.2.2) = = = = 1071 - Lực dọc cho bản (5.7.2.2) = = = = 8140 5.4.2.Xác định vị trí trục trung hòa dẻo. Pb+Pw = Pb+Pw+Pt = Pt+Ps1+Ps2 = Ps1+Ps2 = - Ta thấy Pb+Pw>Pt+Ps1+Ps2 nên trục trung hòa dẻo nằm trong cánh nén 5115.778 727.378 345000 KN/m2 0.48 m 0.03 m 4968 KN 345000 KN/m2 0.02 m 1.45 m 10005 KN 345000 KN/m2 0.4 m 0.02 m 2760 KN 28000 KN/m2 0.45 m 0.1 m KN 28000 KN/m2 1.9 m 0.18 m KN 14973 KN 17733 KN 11970.6 KN 9210.6 KN ybf bb bt b yb b bP = f b t× × ywf wt wD w yw w wP = f t D× × ytf tb tt t yt t tP = f b t× × ' cf vb vt ' s2 c v vP = 0.85 f b t× × × cb st ' s1 c c sP = 0.85 f b t× × × ' cf SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 60 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Vị trí trục trung hòa dẻo = - Xác định cánh tay đòn từ trục trung hòa dẻo đến các lực dọc BMC ds1 = = Vút BMC ds2 = = Cánh trên thép dt = = Sườn thép dw = = Cánh dưới thép db = = 5.4.3.Xác định momen dẻo và sức kháng uốn - Momen dẻo đối với trục trung hòa dẻo = - Sức kháng uốn danh định Mf = Φf x Mp = KNm - Ta có > → OK 6.TÍNH TOÁN NỀN MÓNG 6.1.Tĩnh tải 6.1.1.Trụ - Phản lực do tĩnh tải kết cấu bên trên gây ra trên 1 gối dầm N'=NDC+NDW = KN 0.3752 m Y-ts/2 0.2852 Y-ts-tv/2 0.1452 Y-ts-tv-tt/2 0.0852 ts+tv+tt+Dw/2-Y 0.6498 ts+tv+tt+Dw+tb/2-Y 1.3898 16798.078 KNm 16798.078 16798.0783 7818.657 316.930 Phương dọc cầu b w v s t t s1 s2 P + PY = (t + t + t ) P + P + P p t t s1 s1 s2 s2 b b w w s v t YM = (Pd +P d +P d ) + P d +P d t + t + t 5000 1500 1750 22 0 375 600 50 15 00 42 00 25 00 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 61 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI Phương ngang cầu - Trọng lượng bản thân trụ Xà mũ trụ Thân trụ Bệ móng Đá kê 6.1.2.Mố - Phản lực do tĩnh tải kết cấu bên trên gây ra trên 1 gối dầm N'=NDC+NDW = KN Phương dọc cầu 162.500 37.7 25 1 7.418 25 2 370.913 0.1056 25 14 36.96 KL(KN) Tổng(N'') 316.930 25 1 5412.870 4062.500 942.5 V(m3) (KN/m3) SLγ 2500 10 00 50 0 42 00 25 00 1300 1200 1200 1300 400 800 1100 800 1100 800 1100 800 1100 800 1100 25 00 2500 1500 5000 1500 800 1100 800 400 13000 19 02 20 00 1596 70 300 22 0 30 0 30052 04 00 400 1200 12003963600 21 77 13 56 5000 36 35 19 61 16001804 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 62 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI 1/2 hình chiếu bằng mố - Trọng lượng bản thân mố Tường hậu Thân mố Bệ cọc Đá kê Tường cánh 6.2.Hoạt tải - Phản lực do hoạt tải gây ra trên 1 gối dầm N = 1.25xNTr+Nl+Nn = 1.25x203.83+104.9+50.76 KN 6.3.Tổng tải trọng tác dụng lên hệ cọc - Trụ NT = 12N +12N' + N'' = 12x410.4475+12x316.93+5412.87 KN - Mố NM = 6N + 6N' +N''' = 6x410.4475+6x316.93+5712.51 KN 6.4. Sức chịu tải của cọc tại mố A1. 6.4.1. Số liệu chung. - Loại cọc khoan nhồi D - Chiều dài cọc trong đất L - Cao độ đỉnh cọc Lev1 - Cao độ mũi cọc Lev2 - Cao độ MNTT MNTT - Cao độ mặt đất tự nhiên MĐTN - Diện tích mặt cắt ngang cọc Ap 0.785 m 2 m = 1.99 m m = -36.121 m m = 35 m = 28.81 25 1 720.205 56.706 25 1 1417.650 135.0 25 1 3375.0 Tổng(N''') 0.106 25 6 3.676 25 2 5712.510 1 = -1.121 = 1.05 = 183.810 15.84 410.448 = 10076.780 V(m3) (KN/m3) SL KL(KN) = = 14141.400 γ 36 00 30 0 460 800 60 0 16 00 15 96 30 0 300 5750 100020002000750 SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 63 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI - Chu vi mặt cắt ngang cọc P - Số lượng cọc n - Bê tông lót móng dày hlm - Diện tích đáy móng Ađm - Trọng lượng bê tông lót móng Wlm - Cường độ bê tông thân cọc f'c - Trọng lượng riêng của bê tông γc - Modul đàn hồi của bê tông cọc Ec - Trọng lượng bản thân cọc W 6.4.2. Khả năng chịu tải của cọc Sức kháng tính toán của cọc theo đất nền QR ΦqpxQp+ΦqsxQs Qp - Sức kháng mũi cọc Qp qpxAp Qs - Sưc kháng thân cọc Qs qsxAs qp - Sức kháng đơn vị mũi cọc qs - Sức kháng đơn vị thân cọc As - Diện tích bề mặt thân cọc As PxLi Φqp - Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc Φqs - Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc Hệ số sức kháng mũi cọc trong sét Φqp (10.5.5-3 ) Hệ số sức kháng thân cọc trong sét Φqs Hệ số sức kháng của mũi cọc η Sức kháng đơn vị bề mặt danh định qs được tính như sau Đất rời qs Đất dính qs α - là hệ số dính bám phụ thuộc vào giá trị của Su (Su<0.2 thì α =0.55) Ntb - Số búa đếm SPT trung bình dọc thân cọc Su - Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình Z - Độ xuyên của cọc khoan nhồi Li N (m) 2 Sét - - 2 Sét 1.72 8 1 Cát 3.9 20 2 Sét 28.8 42 2 Sét 0.58 42 Sức kháng thân cọc ΦqsxQs = 3487.11 KN 210.71127-36.121 35 0.21 115.5 -35.54 34.419 0.21 115.5 -6.74 5.619 0 56 -2.84 1.719 0.04 22 -1.121 - - - m Loại đất Cao độ Độ sâu Su qs Qs (m) (m) (Mpa) = = = = = = = = = 26875 KN/m2 = 686.875 KN = 25 Mpa = 25 KN/m3 = 105 m2 = 393.75 KN = 8 cọc = 0.15 m = 3.14 m α x Su - 118.74852 35 685.776 (KN/m2) = (KN) 10444.896 0.55 0.65 0.7 0.0028xNtb = SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 64 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI Sức kháng mũi cọc qp = NcxSu < 4.0 Với: Nc= 6x(1+0.2(Z/D)) ≤ 9 48 qp qp = 0.064 xN Với: N< 60 Mpa qp Sức kháng mũi cọc Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền QR = η(ΦqpQp +ΦqsQs) -γnxW 6.4.3. Tính duyệt khả năng chịu lực của cọc Giá trị nội lực lớn nhất trên 1 đầu cọc: N Duyệt khả năng chịu tải của cọc đơn QR > N 6.5. Tính sức chịu tải của cọc tại trụ P1. 6.5.1. Số liệu chung. - Loại cọc khoan nhồi D - Chiều dài cọc trong đất L - Cao độ đỉnh cọc Lev1 - Cao độ mũi cọc Lev2 - Cao độ MNTT MNTT - Cao độ mặt đất tự nhiên MĐTN - Diện tích mặt cắt ngang cọc Ap - Chu vi mặt cắt ngang cọc P - Số lượng cọc n - Bê tông bịt đáy dày hbđ - Diện tích đáy móng Ađm - Trọng lượng bê tông bịt đáy Wlm - Cường độ bê tông thân cọc f'c - Trọng lượng riêng của bê tông γc - Modul đàn hồi của bê tông cọc Ec - Trọng lượng bản thân cọc W 6.5.2. Khả năng chịu tải của cọc Sức kháng tính toán của cọc theo đất nền QR ΦqpxQp+ΦqsxQs Qp - Sức kháng mũi cọc Qp qpxAp Qs - Sức kháng thân cọc Qs qsxAs qp - Sức kháng đơn vị mũi cọc qs - Sức kháng đơn vị thân cọc As - Diện tích bề mặt thân cọc As PxLi Φqp - Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc = = = = 667.25 KN = = 25 KN/m3 = 26875 KN/m2 = 3937.5 KN = 25 Mpa = 1.5 m = 105 m2 = 3.14 m = 8 cọc = 1.99 m = 0.785 m2 = -36.711 m = 1.05 m = 34 m = -2.711 m = 1259.60 KN OK = 1 m ΦqpxQp = 4352.04 KN = 4628.81 KN Sét = 10080.00 Cát - SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 65 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THIẾT KẾ CẦU BÌNH ĐA PHẦN 1-BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI Φqs - Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc Hệ số sức kháng mũi cọc trong sét Φqp (10.5.5-3 ) Hệ số sức kháng thân cọc trong sét Φqs Hệ số sức kháng của mũi cọc η Sức kháng đơn vị bề mặt danh định qs được tính như sau Đất rời qs Đất dính qs α - là hệ số dính bám phụ thuộc vào giá trị của Su (Su<0.2 thì α =0.55) Ntb - Số búa đếm SPT trung bình dọc thân cọc Su - Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình Z - Độ xuyên của cọc khoan nhồi Li N (m) 2 Sét - - 2 Sét 0.13 8 1 Cát 3.9 20 2 Sét 28.8 42 2 Sét 1.17 42 Sức kháng thân cọc Sức kháng mũi cọc qp = NcxSu < 4.0 Với: Nc= 6x(1+0.2(Z/D)) ≤ 9 46.8 qp qp = 0.064 xN Với: N< 60 Mpa qp Sức kháng mũi cọc Khả năng chịu tải của cọc theo đất nền QR = η(ΦqpQp +ΦqsQs) -γnxW 6.5.3. Tính duyệt khả năng chịu lực của cọc Giá trị nội lực lớn nhất trên 1 đầu cọc: N Duyệt khả năng chịu tải của cọc đơn QR > N = 1767.68 KN OK -2.84 0.129 0.04 22 8.911 ΦqpxQp = 4243.24 KN = 4596.13 KN Sét = 9828.00 Cát - ΦqsxQs = 3514.18 KN 424.687-36.711 34 0.21 115.5 685.776 -35.54 32.829 0.21 115.5 10444.896 -6.74 4.029 0 56 (Mpa) (KN/m2) (KN) -2.711 - - - - = m Loại đất Cao độ Độ sâu Su qs Qs (m) (m) = = = = = α x Su 0.55 0.65 34 0.7 0.0028xNtb SVTH: BÙI ĐĂNG THUẦN 66 CHƯƠNG 4-TÍNH TOÁN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3