Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế cầu dây văng
Chơng XTính toán Thiết kế mố cầu* * *I kích th ớc hình học của kết cấu I.1 Kích thớc thiết kế mố10%I.1.1 Cấu tạo mố M1I.1.2 Các kích thớc cơ bản của mốTên gọi các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vịChiều cao mố hmo 460 cmChiều rộng mố bmo 2400 cmLoại gối GốiCao su Hệ số ma sát gối với bê tông f 0.30 Chiều cao tờng đỉnh htd 211 cmBề dầy tờng đỉnh dtd 50 cmChiều cao tờng thân htt 249 cmBề dầy tờng thân dtt 170 cmChiều dài tờng cánh ltc 270 cmBề dầy cánh dtc 50.0 cmChiều dài bản quá độ lqd 400 cmChiều dày bản quá độ dqd 20.0 cmChiều rộng bản quá độ bqd 2200 cmChiều cao bệ móng hm 250 cmChiều dài bệ móng lm 630 cmBề rộng bệ móng bm 2600 cm I.2Kích thớc thiết kế kết cấu nhịp cầu dẫnI.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang KCn cầu dẫn+5.24 I.2.2 Các kích thớc cơ bản của KCN cầu dẫn- Kết cấu nhịp cầu dẫn đợc sử dụng kết cấu định hình dầm giản đơn L = 33 m với các kích thớc thiết kế cơ bản nh sau :- Bảng các kích thớc thiết kế KCN cầu dẫn :Tên gọi các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vịChiều dài nhịp thiết kế L 33 mChiều dài nhịp tính toán Ltt 32.4 mChiều cao dầm chủ hdc 160 cmChiều rộng cánh trênbct240 cmChiều cao cánh trênhcd15 cmChiều rộng sờn dầm b 20 cmChiều cao bầu dớihd35 cmChiều rộng bầu dớibd60 cmDiện tích mặt cắt ngang dầm chủFdc8560 cm2Số dầm chủndc10 dầmKhoảng cách giữa các dầm chủadc240 cmTrọng lợng mỗi dầm chủPdc706.2 kN/mDiện tích dầm ngangAdn150 cm2Tổng trọng lợng dầm ngang Pdn297kNTổng trọng lợng KCNPKCN7359kNTĩnh tải giai đoạn I DC223kN /mI.2.3 Tĩnh tải kết cấu nhịp cầu dẫn trên mố- Tĩnh tải giai đoạn I: DC = 223KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II: DWTC = 36,4 KN /m- Tĩnh tải tính toán toàn bộ : gTT = 259,4 KN /mII Xác định tải trọng tác dụng lên mốII.1. Nguyên tác chung khi tính toán mố1 - Các tải trọng tác dụng lên mố- Mố ở trên mực nớc thông thuyền và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tầu bè và cũng không tính tải trọng gió. Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có = 1.8 T/m3 . = 350.- Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm :1 Trọng lợng bản thân mố2 Phản lực thẳng đứng do trọng lợng KCN3 Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN4 Lực hãm dọc cầu5 Ma sát gối cầu6áp lực của đất sau mố7 Phản lực truyền xuống từ bản quá độ 2 - Các mặt cắt cần kiểm toán với mố 1 12 23 3 44- Mặt cắt I-I : Mặt cắt bệ móng mố- Mặt cắt II-II : mặt cắt chân tờng đỉnh- Mặt cắt III-III : mặt cắt chân tờng thân- Mặt cắt IV-IV : mặt cắt chân tờng cánh II.2 Xác định các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố 1 Xác định tải trọng do trọng l ơng bản thân của mố- Bảng tổng hợp tải trọng do trọng lợng bản thân mốMặt cắt I - IMặt cắt II - IIMặt cắt III - IIIMặt cắt IV - IVe1mM1KN.me2mM2KN.me3mM3KN.me4(m)M4KN.mTờng thân 169.32 0.4 677.3 0 0 0 0 0 0Tờng đỉnh 422 -0.2 -84.4 -0.6 -253.2 0 0 0 0Tờng cánh 310.5 -1.8 -558.9 00.0 0.00 0Bệ móng mố 7087.5 0 00.0 0 0 0 0 0 0Bản quá độ 280.0 -0.6 -168 -1 -280 -0.4 -112 0 0Gờ kê 13.5 -0.6 -8.1 -1 -13.5 -0.4 -5.4 0 0Đất đắp sau mố 3353.4 -1.8 -6036.1 0.0 0.00 0.002 Xác định tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải trên kết cấu nhịp- Chiều dài nhịp tính toán : L = 33 m- Sơ đồ xếp tải trên nhịp dẫn nh sau :+) Tổng diện tích ĐAH : S = 16,2+) Diện tích ĐAH dơng: S+ = 16,2+) Diện tích ĐAH âm: S- = 0- Tĩnh tải kết cấu nhịp đợc tính cho toàn bộ cầu+) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTC = 183,04 (KN /m)+) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I : DCTT = 1,25.183,04 = 228,8 (KN /m)+) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTC = 47,94 (KN /m)+) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn II : DWTT = 1,5. 47,94 = 71,9 (KN /m) - Hoạt tải trên kết cấu nhịp đợc tính cho cả 3 làn+) Tải trọng Ngời : qNG = 2.4,5 = 9 (KN /m)+) Tải trọng làn : qLan = 3.9,3 = 27,9 (KN /m)+) Xe tải thiết kế : PXT = 3. 325 = 975 (KN)+) Xe 2 trục thiết kế : PXT = 3. 22O = 660 (KN)- Nội lực do hoạt tải đợc lấy với hiệu ứng lớn nhất trong số các hiệu ứng sau :+) Hiệu ứng 1 : Xe tải thiết kế (với cự ly trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9 m ) tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng đoàn Ngời.+) Hiệu ứng của 1 xe 2 trục tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng Ngời.- Xếp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có+) Tung độ ĐAH khi xếp xe tảiP (KN) 145 145 35 Pi.YiY 1.00 0.867 0.735 296.47+) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trụcP (KN) 110 110 Pi.YiY 1.000.963215.93Bảng tính toán áp lực từ KCN truyền xuống mốGiá trịTC TTáp lực do tải trọng làn Plan 153.6 268.8 KNáp lực do tải trọng Ngời PNg 72.9 127.6 KNáp lực do xe tải PXT 252.0 551.2 KN áp lực do xe 2 trục P2T 183.5 401.5 KNTổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời P1 1435.4 2842.7 KNTổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Ngời P2 1230.0 2393.5 KNTổng áp lực do hoạt tải max Pht 1435.4 2842.7 KNáp lực do tĩnh tải giai đoạn I PttI 2965.3 3706.6 KNáp lực do tĩnh tải giai đoạn II PttII 776.6 1164.9 KNTổng áp lực từ KCN PKCN 5177.4 7586.7 KN3 Xác định tải trọng do hoạt tải trên bản qúa độ- Chiều dài bản quá độ : Lqd = 4,0 (m)- Bề rộng bản quá độ : Bqd = 14 (m)- Vẽ ĐAH phản lực gối trên bản quá độ tại vị trí vai kêXe tảiXe 2 trục1,2m4.3 m 4.3 m4.00 m1.00Sơ đồ xếp tải trên bản quá độ+) Tổng diện tích ĐAH : S = 2 +) Diện tích ĐAH dơng : S+ = 2+) Diện tích ĐAH âm : S- = 0- Xếp xe tải và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải P (KN) 145 145 35 Pi.YiY 0.00 1.00 0.00 145.0+) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trụcP (KN) 110 110 Pi.YiY 0.70 1 187.0Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê khi hoạt tải trên bản quá độGiá trịTC TTáp lực do tải trọng làn Plan 19.0 33.2 KNáp lực do tải trọng Ngời PNg 9.0 15.8 KNáp lực thẳng đứng do xe tải PXT 123.3 269.6 KNáp lực thẳng đứng do xe 2 trục P2T 159.0 347.7 KNTổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời P1 453.6 955.6 KNTổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Ngời P2 560.7 1189.9 KNTổng áp lực từ bản qúa độ Pht bqd560.7 1189.9KNII.3 Xác định các tải trọng nằm ngang tác dụng lên mốII.3.1 Tính áp lực đất tác dụng lên mố1 Các công thức tính toán áp lực đấtBKHEH 2.2=- Công thức tính áp lực đất tĩnhTrong đó : +) K = Ka (hệ số áp lực đất chủ động ) nếu là tờng chắn công xon+) K = KO (hệ số áp lực đất tĩnh ) nếu là tờng chắn trọng lực.- Công thức tính hệ số áp lực đất :sin1=OK+) Tính hệ số áp lực đất tĩnh KO+) Tính hệ số áp lực đất chủ động Ka2)sin().sin()sin().sin(1+++=r)sin(.sin.)(sin22+=rKaTrong đó : +) : Góc ma sát giữa đất đắp và tờng : = 24o+) : Góc giữa phơng đất đắp với phơng ngang : = 0o+) : Gócgiữa phơng đất đắp với phơng thẳng đứng : = 90o+) : Góc nội ma sát của đất đắp : = 35oCông thức tính áp lực đất do hoạt tải sau mốBHhKLSeqa =Trong đó :+) H : Chiều cao tờng chắn chịu áp lực đất.+) B : Bề rộng tờng chắn chịu áp lực đất.+) K : Hệ số áp lực đất chủ động+) : Trọng lợng riêng của đất.+) heq : Chiều cao lớp đất tơng đơng của hoạt tải .- Chiều cao lớp đất tơng đơng của hoạt tải xác định theo chiều cao tờng chắn :Chiều cao tờng chắnH (mm)Chiều cao lớp đất tơng đơngheq (mm)1500 17001500 ữ3000 12003000 ữ6000 7609000 6102 Bảng các hệ số tính toán áp lực đất.Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vịGóc ma sát giữa đất và tờng 24 độGóc giữa mặt đất với phơng ngang 0 độGóc giữa lng tờng với phơng ngang 90 độGóc ma sát có hiệu của đất đắp 35 độHệ số r 3.005Hệ số áp lực đất chủ động (=35 độ) Ka 0.2443 Tính áp lực đất tại mặt cắt đáy móng (mặt cắt I-I)- Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt đáy móng : LSEH -Bảng tính áp lực đất tại mặt cắt đáy móng :Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vịChiều cao lớp đất đắp H 7.1 mBề rộng tính toán áp lực đất B 15 mChiều cao lớp đất tơng đơng của hoạt tải heq 0.705 máp lực đất ngang chủ động EH 1663.2 KNCánh tay đòn eEH 3.195 mGiá trị mô men MEH 5113.9KN.máp lực đất ngang do hoạt tải sau mố LS 330.3 KNCánh tay đòn eLS 3.55 mGiá trị mô men MLS 1172.6 KN.m4 Tính áp lực đất tại mặt cắt chân t ờng thân (mặt cắt II-II) EHLS- Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tờng thân : - Bảng kết quả tính áp lực đất mặt cắt chân tờng thân .Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vịChiều cao lớp đất đắp H 4.6 mBề rộng tính toán áp lực đất B 15 mChiều cao lớp đất tơng đơng của hoạt tải heq 0.76 máp lực đất ngang chủ động EH 698.1 KNCánh tay đòn eEH 2.07 mGiá trị mô men MEH1445.1KN.máp lực đất ngang do hoạt tải sau mố LS 230.7 KNCánh tay đòn eLS 2.3 mGiá trị mô men MLS 530.6 KN.m5 Bảng tính toán áp lực đất tại mặt cắt chân t ờng đỉnh (mặt cắt III-III)Sơ đồ tính áp lực đất mặt cắt chân tờng đỉnh : [...]... xe đợc lấy bằng 25% trọng lợng các trục xe tải hay xe 2 trục thiết kế trên tất cả các làn xe chạy cùng một chiều - Lực hãm xe đặt theo phơng dọc cầu , điểm đặt cách mặt đờng xe chạy 1,8 m - Do thiết kế trên mố đặt gối di động nên lực hãm xe theo phơng dọc cầu là : BR = 0.0 KN II.3.3 Tính tải trọng do lực ma sát gối cầu - Lực ma sát gối cầu phải đợc xác định trên cơ sở của giá trị cực đại của hệ số... áp lực gió ngang : Trong đó : +) V : Tốc độ gió thiết kế V = VB.S +) VB : Tốc độ gió cơ bản trong 3 giây với chu kì xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đang nghiên cứu xây dựng Ta giả thiết công trình đợc xây dựng tại khu vực I (tra bảng) ta có : VB = 38 m/s +) S : Hệ số điều chỉnh áp lực gió : S = 0,81 (ứng với độ cao mặt cầu là 4,61 m) +) At : Diện tích cấu kiện chắn gió... cắt III-III Mx3 0 KN.m Giá trị mô men với mặt cắt IV-IV Mx4 0 KN.m II.3.4.2 Tính áp lực gió dọc - Đối với mố trụ có kết cấu phần trên là giàn hay các dạng kết cấu có bề mặt chắn gió là đáng kể thì ta sẽ phải xét đến áp lực gió dọc Tuy nhiên do ở đây ta thiết kế mố cho kết cấu nhịp cầu dẫn giản đơn L = 33 m do đó diện tích chắn gió là không đáng kể vì vậy trong trờng hợp này ta có áp lực gió dọc bằng... ma sát gối cầu FR 1.00 0.00 Lực hãm BR 1.75 0.00 Tổng 25683.7 0.00 0.00 3021.5 0.00 0.00 0.00 0.00 875.1 0.00 -117.9 1553.2 0.00 5331.8 -7.3 -8148.8 9653.6 2038.6 640.7 1727.0 -736.0 3106 .5 -30.2 -51.5 8185.4 0.00 16494.6 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 My KN.m 609.6 -105 .5 -698.6 0.00 - 210. 0 -10. 1 -8148.8... thép chịu kéo fsa > 0,6.fy , tuy nhiên không lớn hơn nhiều lắm do đó ta vẫn có thể chấp nhận đợc - Kết luận : Mặt cắt đợc coi nh đảm bảo khả năng chịu chống nứt VI Thiết kế móng cọc VI.1 Tính toán và bố trí cốt Cọc trong móng mố 1 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu - Móng bệ tháp đợc thiết kế với móng cọckhoan nhồi D=120 cm Qcoc = (0,85 f c Ac + f y As ) ' - Công thức tính toán sức chịu... tiết diện cọc +) : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy = 0,75 - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị M300 Mác bê tông chế tạo cọc Đơn vị AII Thép chế tạo cọc Hệ số điều kiện làm việc m 0.9 Hệ số đồng nhất vật liệu cọc k 0.7 Đờng kính cọc thiết kế d 1.2 Đờng kính cốt thép 28 Số thanh thép thiết kế nthanh 24 Thanh Diện tích phần bê tông Ac... mũi cọc Loại đất Cát hạt trung Sức kháng mũi cọc Q cọc theo đất nền Q cọc theo vật liệu Qi tính toán của cọc Chiều dài cọc D m Li m As m2 N Su KN / m2 qs KN / m2 Qs KN 1.2 10. 44 39.36 10 110. 60 0.55 60.83 2394.23 1.2 10. 54 39.73 15 104 .40 0.55 57.42 2281.52 1.2 3.87 14.59 25 197.32 0.5 98.66 1439.42 3458.8 Qthan D m 1.2 qp KN Qp Ap m2 N m2 KN 1.131 25 1600 1809.56 Qmui 1176.22 Qr 4635.04 Qvl 24290 Qcoc... 230.7 530.6 Gió ngang tác dụng lên KCN 0.00 21.5 Gió tác dụng lên xe dọc cầu 0.00 0.00 Gió tác dụng lên xe ngang cầu 0.00 54.4 áp lực gió thẳng đứng 105 .5 15.8 áp lực nớc ngang lớn nhất -124.8 -64.8 áp lực nớc ngang nhỏ nhất 0.00 0.00 Lực đẩy nổi của nớc lớn nhất -424.3 0.00 Lực đẩy nổi của nớc nhỏ nhất 0.00 0.00 Lực ma sát gối cầu FR 1553.2 4302.4 Lực hãm BR 0.00 0.00 Tổng 7828 2357.2 5898.2 75.8 2... 0.00 0.00 0.00 279.3 203.9 188.5 137.7 Cờng độ II 388.1 279.5 0.00 0.00 0.00 0.00 170.9 95.5 86.7 35.8 Cờng độ III 388.1 279.5 0.00 0.00 0.00 0.00 253.5 178.1 163.0 112.1 Sử dụng 310. 5 310. 5 0.00 0.00 0.00 0.00 163.4 163.4 104 .2 104 .2 IV Tổng hợp tải trọng bất lợi theo TTGHCĐ I IV.1 Nguyên tắc tổng hợp tải trọng bất lợi - Khi tổ hợp tải trọng bất lợi ra phía sông thì các tải trọng đợc tính nh sau : +)... Trong đó : +) V : Tốc độ gió thiết kế ứng với vùng xây dựng công trình +) AV : Diện tích bề mặt chắn gió - Do áp lực gió tác dụng thẳng đứng lên bề mặt mố là không đáng kể do đó ở đây ta chỉ tính áp lực gió tác dụng thẳng đứng lên KCN và truyền xuống mố - Bảng tính toán áp lực gió thẳng đứng tác dụng lên KCN : Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tốc độ gió thiết kế V 30.78 m/s Diện tích KCN . cm I.2Kích thớc thiết kế kết cấu nhịp cầu dẫnI.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang KCn cầu dẫn+5.24 I.2.2 Các kích thớc cơ bản của KCN cầu dẫn- Kết cấu nhịp cầu dẫn đợc. Chơng XTính toán Thiết kế mố cầu* * *I kích th ớc hình học của kết cấu I.1 Kích thớc thiết kế m 10% I.1.1 Cấu tạo mố M1I.1.2 Các