Thiết kế mố trụ chữ U bê tông cốt thép có chiều cao mố H=5m,kết cấu nhịp L=30m,h=1.7m

Bộ môn Cầu Hầm 1 Tổ hợp phụ I Tổ hợp phụ II 1 Tĩnh tải kết cấu nhịp 2 Hoạt tải kết cấu nhịp áp lực tĩnh đất sau mố áp lực đất do hoạt tải Trọng lợng đất sau mố Hoạt tải trên lăng thể trợt Bản quá độ Tổng cộng Thiết kế môn học Mố Trụ cầu 1105.89 473.9 1279.5 4 5 6 7 8 400.545 207.7 571.18 241.84 1099.16 290.21 1319 36.76 87.4888 51.87 124.54 404.94 -242.96 445.43 -267.3 30 -18 33 -19.8 20.625 -12.375 22.688 -13.61 1781.9 278.6 2319.24 2027.9 342.08 2883 Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666 Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5 Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4 Bệ mố 455 500.5 Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5 Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18 áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319 áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3 Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8 Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61 Lực hãm hớng ra phía sông 27 245.43 29.7 269.97 Tổng cộng 1781.9 305.6 2564.67 2027.9 371.78 3153 Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666 Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5 Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4 Bệ mố 455 500.5 Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5 Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18 áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67 áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 24.3 36.839 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3 Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8 Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61 Lực hãm hớng vào mố 27 -245.43 29.7 -270 1781.9 305.6 2073.81 2027.9 271.66 1720 Tổng cộng 2 3 4 5 6 7 8 Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666 Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5 Đậu Minh Đức 409.59 3 148.35 11 Lớp Cầu HầmA -K39 Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4 Bệ mố 455 500.5 Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5 Tổ Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18 hợp áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 290.21 1319 phụ áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 51.87 124.54 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3 III Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8 Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61 Lực ma sát về phía sông 31.08 124.32 34.188 136.75 Tổng cộng 1781.9 309.68 2443.56 2027.9 376.27 3019.8 Tờng đỉnh 4.33 -1.5155 4.76 -1.666 Tờng thân 239.4 107.73 263.34 118.5 Tổ Tờng cánh 69.65 -206.72 76.615 -227.4 Bệ mố 455 500.5 hợp Tĩnh tải kết cấu nhịp 409.59 1105.89 473.9 1279.5 phụ Hoạt tải kết cấu nhịp 148.35 400.545 207.7 571.18 IV áp lực tĩnh đất sau mố 241.84 1099.16 217.66 513.67 áp lực đất do hoạt tải 36.76 87.4888 24.3 36.839 Trọng lợng đất sau mố 404.94 -242.96 445.43 -267.3 Hoạt tải trên lăng thể trợt 30 -18 33 -19.8 Bản quá độ 20.625 -12.375 22.688 -13.61 Lực ma sát vào mố 31.08 -124.32 34.188 -136.8 Tổng cộng 1781.9 309.68 2194.92 2027.9 276.14 1853.2 Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả Mặt cắt Ntc(T) Htc(T) I-I 54.955 29.97 II-II 921.95 200.98 34.825 48.75 III-III IV-IV 1782 309.7 3.Tính duyệt các mặt cắt mố . Mtc(Tm) Ntt(T) Htt(T) Mtt(Tm) 31.97 432.47 156.14 2564.7 61.0475 1082 38.31 2028 35.96 243.13 58.55 376.3 38.364 539.29 187.37 3153 3.1.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn 1 về cờng độ. 3.1.1.Mặt cắt I-I ( Tờng đỉnh) Tính cho 1 m dài mặt cắt theo phơng ngang cầu Các giá trị nội lực cho 1m dài mặt cắt : Ntt = 5.08 T Htt = 3 T Mtt = 3.197 Tm Đậu Minh Đức 12 Lớp Cầu HầmA -K39 Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu n m 320 h I i 16 12 3.197 M tt 5 5 = 0.629 = 5.08 N tt Lo 2 * 3.2 = = 0.0008 m < e0 800 800 L0 =2* 3.2 m với l là chiều cao tờng đỉnh cần tính duyệt Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là: Nhận thấy e0 = Ntt*e m2''*Ru*b*x*(h0 0.5*x) + Ra*Fa*(h0 a) (*) Bố trí cốt thép theo cấu tạo nh hình vẽ, bớc cốt thép 20 cm. Bê tông sử dụng #300 có Ru = 140 kG/cm2 Chiều cao có hiệu của tiết diện h0 = h a = 50 5 = 45 cm Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức: N tt + R a * Fa R a ''*Fa '' x= Ru * b 5080 + 2400 * 10.055 2400 * 5.655 = 1.117 cm 140 * 100 x = 1.117 cm < a = 5 cm => không tính đến cốt thép chịu nén Khi đó x đợc xác định lại theo công thức: = N tt + R a * Fa 5080 + 2400 * 10.055 x= = = 2.087 cm Ru * b 140 * 100 Độ lệch tâm của lực Ntt so với trọng tâm cốt thép chịu kéo: 50 e = e0 + 0.5h- a = 0.629 + - 5 = 20.629 cm 2 Ntt*e = 5080*20.87 = 105997.83 KG.cm Đậu Minh Đức 13 Lớp Cầu HầmA -K39 Bộ môn Cầu Hầm Thiết kế môn học Mố Trụ cầu Hệ số điều kiện làm việc của tiết diện: m2'' = 1 0.2*N xN N tt 5080 N = và xN = = = 0.363 cm ho R u * b 140 * 100 0.363 = 0.9985 45 Vế phải của (*) khi không xét cốt thép chịu nén là: m2''*Ru*b*x*(h0 0.5*x) = 0.9985*140*100*2.065*(450.5*2.065) = 1269193.77 KG.cm Ta có: 1269193.77 KG.cm > 105997.83 KG.cm => Đạt yêu cầu => m2'' = 1 0.2* 3.1.1.Mặt cắt III-III ( Tờng cánh) Thực tế tờng cánh làm việc nh bản hai cạnh một phía ngàm vào tờng trớc và tờng đỉnh, phía kia ngàm vào bệ móng nhng trong tính toán để cho đơn giản nhng vẫn đảm bảo an toàn cho mố cho phép tính theo từng phơng riêng biệt và xem lực thẳng đứng phân bố đều theo chiều dài ngàm , còn lực ngang và mômen do áp lực đất do mặt cắt tiếp giáp với bệ chịu .Ta tính duyệt cho mặt cắt này Nội lực tính toán mặt cắt cho mỗi mét dài mặt cắt của mỗi tờng : Ntt = 3.793 T ; Htt = 10.84 T ; Mtt = 34.7 Tm . Dự định bố trí cốt thép loại 16 , bớc 20cm . Tờng chịu nén uốn đồng thời, công thức tính duyệt: b = N M + Rn = 135 Ftd Wtd KG/cm2 Ea 2.1 * 10 6 *Fa = 100*50 10*2.01 + 10*2.01 = 5113.9 cm2 5 Eb 3.15 * 10 3 3 Ea b*h 100 * 50 Jtđ = - Fa*ya2 + *Fa*ya2 = -20.1*202 + 6.66*20.1*202 Eb 12 12 4 = 1087173.1 cm J td 10871731 Wtđ = = = 43487 cm3 y 25 3793 3470000 = + = 80.5 kG/cm2 < Rn = 135 kG/cm2 => Đạt yêu cầu 5113.9 43487 3.1.3.Mặt cắt II-II ( Thân trụ) Ftđ = b*h - Fa + 3.1.3.1.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng chính . Tính duyệt cho toàn bộ mặt cắt II-II , các giá trị tải trọng dùng cho tính toán : Ntt = 1082 T ; Htt = 208.94 T ; Mtt = 328.71 Tm Đậu Minh Đức 14 Lớp Cầu HầmA -K39 Bộ môn Cầu Hầm Nhận thấy e0 = Thiết kế môn học Mố Trụ cầu M tt 328.71 = = 0.304 m N tt 1082 > Lo = = 0.0175 m 800 L0 =2*l = 2*7 m/ với l là chiều cao tờng trớc cần tính duyệt Vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm => điều kiện tính duyệt là: Ntt*e m2''*Ru*b*x*(h0 0.5*x) + Ra*Fa*(h0 a) n (*) m Bố trí cốt thép nh trong bản vẽ cấu tạo mố ( bản vẽ 08 ) , sơ bộ nh sau : Lới phía II Ii sông dùng loại thép CT5 18 , còn lới phía trong đùng loại thép CT525 , cả 2 lới đều có bớc 20cm , mỗi lới có 60 thanh theo phơng thẳng đứng . Chiều cao có hiệu của tiết diện h0 = h a = 210 5 = 205 cm Chiều cao vùng bê tông chịu nén xác định theo công thức: N tt + R a * Fa R a ''*Fa '' x= Ru * b 1082000 + 2400 * 294.375 2400 * 152.604 = 8.466 cm 140 * 1200 x = 8.466 cm > a = 5 cm => Xét đến cốt thép chịu nén Fa Độ lệch tâm của lực Ntt so với trọng tâm cốt thép chịu kéo: e = eo +0.5h- a = 30.4+ 0.5*210- 5 = 130.4 cm Ntt*e = 1082000*130.4 = 141092800 kG.cm = 1411 T.m = Hệ số điều kiện làm việc của tiết diện: m2'' = 1 0.2*N xN N tt 1082000 N = và xN = = = 6.44 cm ho R u * b 140 * 1200 6.44 = 0.9937 205 Vế phải của (*) khi xét cốt thép chịu nén là: m2''*Ru*b*x*(h0 0.5*x) + Ra*Fa*(h0 a) = = 0.9937*140*1200*8.47*(205 0.5*8.47) + 2400*152.604*(205 5) = 3.571*108 kG.cm = 3571 T.m => m2'' = 1 0.2* Đậu Minh Đức 15 Lớp Cầu HầmA -K39 Bộ môn Cầu Hầm Ta có: 3571 T.m > 1411 T.m Thiết kế môn học Mố Trụ cầu => Đạt yêu cầu 3.1.3.2.Tính duyệt theo tổ hợp tải trọng phụ . Tải trọng dùng cho tính duyệt là : Ntt = 1082 T ; Htt = 243.13 T ; Mtt = 539.29 Tm Tính duyệt hoàn tòa tơng tự nh đối với tổ hợp tải trọng chính , với các đặc trng hình học của mặt cắt nh trên . Ta tính đợc eo = 0.4984 m => cấu kiện chịu nén lệch tâm e= 149.84 cm =>Ntt*e = 1082000*149.84 = 162126880 kG.cm = 1621.3 T.m m2''*Ru*b*x*(h0 0.5*x) + Ra*Fa*(h0 a) = 3571 Tm => Đạt yêu cầu 3.2.Tính duyệt theo trạng thái giới hạn II về độ mở rộng vết nứt . Tính duyệt theo nội lực tiêu chuẩn . 3.2.1.Mặt cắt I-I . Ntc = 4.78 T ; Htc = 2.5 T ; Mtc = 2.66Tm Mố sử dụng cốt thép có gờ nên độ mở rộng vết nứt tính theo công thức a *2* R r < [an] Ea 2 = 0.5 a + 6d an = 3* Fr Rr : bán kính ảnh hởng của cốt thép Rr = Fr 1460 = = 182.5 cm * n i * d i 1 * 5 * 1.6 16 100 Trong đó: Fr là diện tích vùng ảnh hởng và ni là số thanh cốt thép có đờng kính di = 1 hệ số xét đến sự bố trí cốt thép trong bó ứng với trờng hợp cốt thép bố trí rời từng thanh. Ea : Môdul đàn hồi của cốt thép, thép A-II Ea = 2.1*106 kg/cm2 . a : ứng súât trong cốt thép dọc chịu kéo Tiết diện chịu nén lệch tâm nên a xác định theo công thức: a = Z = h0 - N * ( Z e) 4780 * ( 43.968 20.629) = = 252.343 kg/cm2 . Fa * Z 10.055 * 43.968 x = 45 - 0.5*2.065 = 43.968 cm , chiều cao có hiệu của tiết diện 2 Đậu Minh Đức 16 Lớp Cầu HầmA -K39