Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, nhịp giản đơn tiết diện T căng sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN T CĂNG SAU

GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH SVTH: PHẠM VIẾT LẬP

TP. Hồ Chí Minh, năm 2017

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

LỜI CẢM ƠN



Sau 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn

là TS. Nguyễn Tuấn Anh, quý thầy cô trong tổ bộ môn và bạn bè, … cùng với việc vận

dụng những kiến thức đã được học từ trước đến nay, em đã hoàn thành đồ án tốt

nghiệp của mình.

Trong quá trình làm đồ án, em nhận thấy các kiến thức thầy cô đã truyền đạt là hết sức

cần thiết và quý báu. Đó chính là hành trang cho em vững bước vào cuộc sống và chắp

cánh cho em thực hiện những ước mơ của mình.

Để vững chắc hơn trong bước đường kế tiếp của mình thì em cần phải khẳng định

mình thông qua lần bảo vệ này. Chính vì thế em rất mong nhận được sự ủng hộ và

giúp đỡ cua quý thầy cô, bạn bè… để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện. Trong

quá trình làm đề tài, mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng hạn chế về kiến thức bản

thân cũng như về thời gian nên không tránh khỏi có những sai sót.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo ân cần của TS Nguyễn Tuấn Anh,

cùng toàn thể quý thầy cô trong bộ môn và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn

em trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.

Về phần mình em xin hứa sẽ hết sức cố gắng mang những kiến thức đã được học để

vận dụng vào thực tế góp phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng và

đổi mới của ngành giao thông vận tải nước nhà.

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017.

Sinh viên

Phạm Viết Lập

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa: Công Trình Giao Thông Bộ môn: Cầu Hầm ------ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2016 Giáo viên hướng dẫn

TS. Nguyễn Tuấn Anh

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa: Công Trình Giao Thông Bộ môn: Cầu Hầm ------ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2017 Giáo viên chấm phản biện

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:4

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

MỤC LỤC

PHẦN I : TỔNG QUAN

Chương I : Đặc điểm vị trí thiết kế ............................................................................. 11 Chương II : Các số liệu thiết kế.................................................................................. 12 Chương III : Các tiêu chuẩn kĩ thuật liên quan ........................................................... 14 PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN Chương I : Thiết kế sơ bộ phương án I .................................................................. 17 1.1. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: ..................................................................................... 17

1.2. Mố cầu: ............................................................................................................... 17

1.3. Trụ cầu: .............................................................................................................. 17

1.4. Các đặc trưng vật liệu sử dụng: ........................................................................... 17

1.5. Thiết kế sơ bộ ..................................................................................................... 19

Chương II : Thiết kế sơ bộ phương án II ............................................................... 24 2.1. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: ..................................................................................... 24

2.2. Mố cầu: ............................................................................................................... 24

2.3. Trụ cầu: .............................................................................................................. 24

2.4. Các đặc trưng vật liệu sử dụng: ........................................................................... 24

Chương III : So sánh lựa chọn phương án ............................................................. 64 3.1. Về kỹ thuật ......................................................................................................... 26

3.2. Về mỹ quan......................................................................................................... 26

3.3. Về duy tu bảo dưỡng ........................................................................................... 27

3.4. Kết luận .............................................................................................................. 28

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương I : Lan can, lề bộ hành .............................................................................. 30 1.1. Lan can ............................................................................................................... 30

1.2. Lề bộ hành .......................................................................................................... 37

Bố trí cốt thép ............................................................................................................ 48

Chương II : Bản mặt cầu ......................................................................................... 49

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:5

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 2.1. Khái niệm ........................................................................................................... 49

2.2. Cấu tạo bản mặt cầu ............................................................................................ 49

2.3. Ngoại lực tác dụng .............................................................................................. 49

2.4. Nội lực bản giữa ................................................................................................. 51

2.5. Nội lực bản biên .................................................................................................. 54

2.6. Tính toán cốt thép ............................................................................................... 56

2.7. Kiểm tra điều kiện chịu nứt ................................................................................. 59

Chương III : Dầm ngang ......................................................................................... 62 3.1. Khái quát chung .................................................................................................. 62

3.2. Nội lực do tĩnh tải tác dụng ................................................................................. 62

3.3. Nội lực do hoạt tải tác dụng ................................................................................ 64

3.4. Tổ hợp nội lực.................................................................................................... 67

3.5. Tính toán cốt thép chịu momen âm ..................................................................... 68

3.6. Tính toán cốt thép chịu momen dương ................................................................ 69

3.7. Kiểm tra điều kiện chịu nứt ................................................................................. 70

3.8. Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai. ............................................................................. 73

Chương IV : Dầm chủ ............................................................................................. 77 4.1 Số liệu thiết kế .................................................................................................... 77

4.2 Thiết kế cấu tạo ................................................................................................... 77

4.3 Đặc trưng hình học của tiết diện .......................................................................... 80

4.4 Xác định hệ số phân bố ngang ............................................................................. 82

4.5 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ ............................................................. 86

4.5.1. Xác định tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm ...................................................... 86

4.5.2. Xác định tĩnh tải mối nối ướt tác dụng lên mỗi dầm chính ...................... 86

4.5.3. Xác định tĩnh tải mối nối ước tác dụng lên mỗi dầm chính ..................... 86

4.6 Xác định mômen do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm.................................... 89

4.6.6. Xét mặt cắt IV-IV x=12200mm ............................................................... 90

4.6.7. Xét mặt cắt I-I x=0mm............................................................................ 93

4.6.8. Xét mặt cắt II-II x=2150mm ................................................................... 93

4.6.9. Xét mặt cắt I-I x=0mm............................................................................ 94

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:6

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 4.7.Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt đặc trưng theo các TTGH ...................................... 96

4.8.Tính toán và bố trí cáp ....................................................................................... 114

4.8.1 Bố trí thép dự ứng lực ............................................................................ 114

4.11.2 Đặc trưng hình học tại các mặt cắt dầm ................................................ 118

4.9. Tính toán mất mát ứng suất ............................................................................... 121

4.9.1 Mất mát ứng suất do ma sát .................................................................... 121

4.9.2 Mất mát ứng suất do ép sít neo ............................................................... 122

4.9.3 Mất mát ứng suất do nén đàn hồi của bê tông ......................................... 123

4.9.4 Mất mát ứng suất do co ngót ................................................................... 125

4.9.5 Mất mát ứng suất do từ biến ................................................................... 125

4.9.6 Mất mát ứng suất do tự chùng của dul sau khi truyền lực ........................ 126

4.10 Kiểm toán dầm chính ....................................................................................... 127

4.10.1 Kiểm toán dầm trong giai đoạn truyền lực ............................................ 127

4.10.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn trong giai đoạn sử dụng .......................... 129

4.10.3 tính toán chịu uốn ở trạng thái cường độ .............................................. 131

4.14 Thiết kế và bố trí cốt thép thường..................................................................... 134

Chương V : Tính toán mố cầu ............................................................................... 138 5.1 Các kích thước hình học mố ............................................................................... 138 5.2 Số liệu kết kết cấu phần trên .............................................................................. 139 5.3 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu............................................................... 140 5.3.1. Tĩnh tải ................................................................................................. 140

5.3.2. Hoạt tải ................................................................................................ 146

5.3.3. Tổ hợp tải trọng ................................................................................... 159

5.4 Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt ....................................................................... 164

5.4.1. Thiết kế cốt thép cho tường thân ........................................................... 164

5.4.2. Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh ........................................................... 171

5.4.3. Tính toán thiết kế tường cánh ............................................................... 208

5.5 Thiết kế móng mố .............................................................................................. 179

Chương VI : Tính toán trụ cầu ............................................................................. 203

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:7

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 6.1. Các kích thước cơ bản ....................................................................................... 203

6.2. Các điều kiện cơ bản ......................................................................................... 203

6.3. Sô liệu kết cấu phần trên ................................................................................... 203

6.4. Vật liệu sử dụng ................................................................................................ 204

6.5. Tải trọng tác dụng lên kết cấu ........................................................................... 204

6.5.1Tĩnh tải .................................................................................................... 205

6.5.2Hoạt tải ................................................................................................... 210

6.6. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên xà mũ .................................................................. 223

6.7. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ trụ ........................................................... 224

6.8. Thiết kế cốt thép ............................................................................................... 232

6.8.1. Thiết kế cốt thép cho xà mũ .................................................................. 232

6.8.2. Thiết kế cốt thép thân trụ ...................................................................... 236

6.9. Thiết kế móng trụ .............................................................................................. 242

Chương VII : Khe co dãn ...................................................................................... 272

7.1 Tính toán lựa chọn khe co dãn ........................................................................... 272

Chương VII : Thiết kế gối cầu .............................................................................. 273

8.1 Giới thiệu chung ................................................................................................ 273

8.2 Các thông số thiết kế gối cầu.............................................................................. 273

8.3 Chọn kích thước sơ bộ cho gối cầu .................................................................... 274

8.4 Kiểm tra ứng suất nén của cao su ....................................................................... 274

8.5 Giới thiệu chung ................................................................................................ 275 8.6 Kiểm tra ổn định trượt của gối cầu ..................................................................... 276

PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

Chương I : Thi công kết cấu phần dưới ................................................................ 278

1.1. Trình tự thi công cọc khoan nhồi ....................................................................... 278

1.2. Trình tự thi công mố ......................................................................................... 282

1.3. Trình tự thi công trụ .......................................................................................... 282

Chương II : Thi công kết cấu phần trên ............................................................... 285

2.1 Trình tự lao lắp dầm bằng giá ba chân ................................................................ 286

2.2 Trình tự thi công kết cấu phần trên ..................................................................... 287

Chương III : Các tính toán phụ trợ cho thi công ................................................. 288

3.1. Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy............................................................. 288

3.2. Tính toán vòng vây cọc ván thép ....................................................................... 289

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:8

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T

GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 3.2.1. Xác định độ chôn sâu ........................................................................... 289

3.2.2. Tính toán cọc ván thép ......................................................................... 291

3.2.3. Tính toán khung vành đai ..................................................................... 292

3.2.4. Tính toán thanh chống .......................................................................... 296

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 300

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:9

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

PHẦN I TỔNG QUAN

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 10

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ THIẾT KẾ

1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH: Nói chung địa hình thuận lợi cho việc xây dựng và bố trí công trường

1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN: 1.2.1. Thuỷ văn Sông Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống kinh tiêu thoát lũ của khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An. Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông Nghiệp của vùng này. Hằng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều.

Sông Vàm Cỏ Tây là sông cấp VI.

Theo tài liệu từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh hưởng bởi thủy triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm. Các tháng có mực nước giao động theo thủy triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm. Những năm có lũ lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng của thủy triều sẽ kéo dài thêm.

Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại vị trí trạm vào ngày 23/9/2007. Cao độ mực nước thiết kế:

Mực nước thấp nhất : + 21.28 m

Mực nước cao nhất : + 27.72 m

Mực nước thông thuyền : + 24.65 m

1.2.2. Khí tượng Theo số liệu thống kê của trạm Vĩnh Hưng, đặc trưng khí tượng của khu vực xây dựng cầu Cái Môn như sau:

Bảng thống kê nhiệt độ đặc trưng các tháng từ 1978 đến năm 2000

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tmax 31,8 32,7 34,9 36,5 35,8 32,6 32,0 31,1 31,5 31,2 30,7 30,2

Tmin 19,3 20,5 20,8 21,0 21,5 22,3 21,9 21,3 22,7 23,2 23,0 22,4

Ttb 25,9 26,1 27,3 28,7 28,5 27,7 27,1 27,4 27,7 27,5 27,1 268

Bảng thống kê lượng mưa tháng trung bình nhiều năm từ năm 1978 đến năm 2000

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

R(mm) 3 8 18 71 118 202 250 204 269 308 82,2 7 1540

Lượng mưa ngày lớn nhất: 300mm. Tháng 10/1995

Lượng mưa tháng lớn nhất: 734,5mm. Tháng 10/1995

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 11

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Bảng thông kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến năm 2000( m/s)

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm

Vbq 1,7 2,3 2,7 3,2 1,8 2,2 2,1 2,4 2,6 2,1 2,0 2,3 2,2

Vmax 13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17

1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc địa tầng của khu vực xây dựng cầu gồm các lớp sau:

- Lớp A: Đất mặt, sét màu nâu loang xám đen dẻo mềm. Chiều dày trung bình

0.8m.

- Lớp 1: Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen. Trạng thái chảy. Chiều dày từ 15.5 –

20.0m.

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.102 Kg/cm² + Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 1.67g/cm³

- Lớp 1A: Sét pha, xám xanh – xám đen. Trạng thái dẻo chảy (lẫn nhiều vỏ sò ốc

lẫn sỏi sạn). Chiều dày khoảng 2.2m.

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.129 Kg/cm² + Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 1.85g/cm³

- Lớp 2: Sét pha nâu vàng loang xám xanh. Trạng thái dẻo cứng - nửa cứng.

Chiều dày từ 1.7 – 3.2m.

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.307 Kg/cm² + Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 2.04g/cm³

- Lớp 3: Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng. Trạng thái nửa cứng. Chiều

dày từ 0.8m.

- Lớp 4: Sét pha nâu vàng loang xám trắng. Trạng thái dẻo cứng. Chiều dày 1.9

m

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.24 Kg/cm² + Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 1.96g/cm³ Lớp 5: Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ. Trạng thái nửa cứng. Chiều dày tối thiểu 10.0m (chưa xác định hết chiều dày của lớp này).

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.55 Kg/cm²

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 12

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

+ Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 1.94g/cm

Lớp 5A: Sét pha, xám trắng. Trạng thái dẻo cứng Chiều dày tối thiểu 1.0m (chưa

xác định hết chiều dày lớp này).

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau:

+ Lực dính: C= 0.741 Kg/cm² + Góc nội ma sát: ’ + Dung trọng: 2.01g/cm³.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 13

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG II

CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ

1.1 Qui mô công trình.

Cầu được thiết kế dành cho đường ô tô là 1 công trình vĩnh cửu

1.2 Các thông số kỹ thuật thiết kế:

Bề rộng cầu: 10 m

+ Bề rộng làn xe: 8 m ( 2làn).

+ Lề bộ hành: 2 x 0,75m = 1.5 m

+ Lan can: 2 x 0,25 m = 0,5 m

Chiều dài nhịp : 25m

- Tải trọng thiết kế:

+ HL93, tải trọng người, theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

+ Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s

Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất.

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

H f Lớp đất Loại đất (m) C kN/m2 (độ) g T/m3

Lớp A Đất mặt, sét màu nâu loang xám đen dẻo mềm 0.8 0 0 0

Lớp 1 Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen. Trạng thái chảy 18 10.2 ’ 1.67

Lớp 1A Sét pha, xám xanh – xám đen. Trạng thái dẻo chảy 2.2 12.9 ’ 1.85

Lớp 2 Sét pha nâu vàng loang xám xanh. 2.6 30.7 ’ 2.04

Lớp 3 Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng. 0.8 41 14 1.9

Lớp 4 Sét pha nâu vàng loang xám trắng. Trạng thái dẻo cứng 2.5 24 ’ 1.96

Lớp 5 Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ. Trạng thái nửa cứng. 13 55 ’ 1.94

Lớp 5A Sét pha xám trắng, trạng thái dẻo cứng. 2.541 47.1 ’ 2.01

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 14

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG III

CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT LIÊN QUAN

 Quy định khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259-2000.  Quy phạm đo vẽ địa hình 96 TCN 43-900.  Tính toán dòng chảy lũ 22 TCN 220-95.  Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06.  Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05.  Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05.  Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa – Yêu cầu kỹ thuật 22TCN 249 - 98

 Công tác đất - Thi công và nghiệm thu TCVN 4447-87  Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô 22 TCN 251-98

 Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực 22 TCN

247-98

 Quy trình thi công và nghiệm thu cọc khoan nhồi 22 TCN 257-2000 và TCXDVN 326-2004

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 15

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

PHẦN BA THIẾT KẾ KỸ THUẬT

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 29

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG I

LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH

1.1. LAN CAN

1.1.1. Thanh lan can

- Chọn thanh lan can thép ống đường kính ngoài D =100 mfm và kính trong d =

92 mm

- Khoảng cách 2 cột lan can là: L = 2000 mm

- Khối lượng riêng thép lan can:

- Thép CII cấp 250:

1.1.1.1. Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

Hình 1.1. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Theo phương thẳng đứng (y):

+ Tĩnh tải: Trọng lượng tính toán của bản thân lan can

+ Hoạt tải:

Tải phân bố: w = 0.37 N/mm

- Theo phương ngang (x):

+ Hoạt tải:

Tải phân bố: w = 0.37 N/mm

- Tải trọng tập trung P hợp với các lực theo phương x và phương y gây nguy hiểm

nhất, P = 890 N.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 30

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

1.1.1.2. Nội lực của thanh lan can

* Theo phương y:

- Mômen do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:

- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải phân bố:

* Theo phương x:

- Mômen do hoạt tải tại mặt cắt giữa nhịp:

+ Tải phân bố:

* Tải tập trung:

* Tổ hợp nội lực tác dụng lên thanh lan can:

- Trong đó:

+ : là hệ số điều chỉnh tải trọng:

Với:

: hệ số dẻo.

: hệ số dư thừa.

: hệ số quan trọng.

+ : hệ số tải trọng cho tĩnh tải

+ : hệ số tải trọng cho hoạt tải

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 31

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

1.1.1.3. Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can

Trong đó:

+ : là hệ số sức kháng: = 1

+ M: là mômen lớn nhất do tĩnh và hoạt tải

+ Mn: sức kháng của tiết diện

S là mômen kháng uốn của tiết diện:

Vậy thanh lan can đảm bảo khả năng chịu lực.

2.1.2. Cột lan can

Ta tính toán với cột lan can ở giữa, với sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan (hình 2.2)

Hình 1.2. Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 32

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Trong đó: P = 890N, lực tập trung tác dụng trên đỉnh trụ lan can, theo phương

bất kỳ.

w = 0,37 N/mm, lực phân bố tác dụng trên thanh tay vịn theo cả 2 phương.

Để đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra khả năng chịu lực lực xô ngang vào cột và kiểm

tra độ mảnh, bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân.

Chọn ống thép liên kết giữa thanh lan can vào trụ có tiết diện như sau:

- Có đường kính ngoài: D1 = 110 mm.

- Có đường kính trong: d1 = 102 mm.

* Tải trọng tác dụng lên trụ lan can:

- Tĩnh tải:

Hình 1.3. Cấu tạo trụ lan can

+ Trọng lượng bản thân trụ:

V1: Thể tích tấm thép T1

.

V2: Thể tích tấm thép T2

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 33

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Plk: Trọng lượng ống liên kết.

+ Trọng lượng 2 thanh tay vịn tính trên 2000 mm chiều dài:

- Hoạt tải:

+ P = 890 N

+

* Nội lực tại chân trụ lan can:

- Lực nén dọc trục:

- Momen uốn:

- Lực cắt:

* Kiểm tra khả năng chịu lực của cột lan can:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 34

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.4. Mặt cắt A-A

- Các đặc trưng tiết diện:

+ Diện tích:

+ Mômen quán tính lấy đối với trục x-x:

+ Mômen quán tính lấy đối với trục y-y:

+ Mômen kháng uốn đối với trục x-x:

+ Mômen kháng uốn đối với trục y-y:

+ Bán kính quán tính đối với trục x-x:

+ Bán kính quán tính đối với trục y-y:

- Kiểm tra sức kháng uốn:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 35

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Sức kháng uốn được tính theo công thức:

* Kiểm tra độ mảnh của cột lan can [6.3.9]:

Trong đó:

+ K = 0.875: hệ số chiều dài hữu hiệu [22TCN 272-05;4.6.2.5].

+ : chiều dài không được giằng ( ).

+ r : bán kính hồi chuyển nhỏ nhất (ta tính cho tiết diện tại mặt cắt B - B vì tiết diện

nhỏ nhất).

Hình 1.5. Mặt cắt B-B

°Mômen quán tính lấy đối với trục x-x:

° Mômen quán tính lấy đối với trục y-y:

° Diện tích tiết diện:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 36

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

° Bán kính quán tính đối với trục x-x:

° Bán kính quán tính đối với trục y-y:

.

=>Vậy thỏa mãn điều kiện độ mảnh.

1.2. LỀ BỘ HÀNH:

1.2.1 Chọn kích thước lề bộ hành:

 Bề dày lớp BTCT hb =100 mm

 Chiều cao lề Ho = 300 mm

 Bê tông f’c =35 MPa , thép AII fy =280 MPa

 Bề rộng lề bộ hành 750 mm

1.2.2 Tính nội lực cho bản lề bộ hành (tính trên 1m dài):

Lề bộ hành làm việc theo bản kê 2 cạnh vì vậy khi tính nội lực cho bản ta xem là dầm đơn giản được kê lên gối là bó vỉa:

Tĩnh tải : tải trọng phân bố bản thân lề bộ hành:

g PL =3N/mm q=2.5N/mm

Hoạt tải : tính toán của người đi bộ:

775

Hình 1.6. Cấu tạo lề bộ hành

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 37

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Tổ hợp tải trọng

* TTGHCĐ

* TTGHSD

Chuyển về sơ đồ ngàm.

* TTGHCĐ

* TTGHSD

1.2.3 Tính cốt thép cho lề bộ hành

a)Tại mặt cắt giữa nhịp(tính toán cốt thép cho momen dương) :

Tiết diện chịu lực b x h = 1000 mm x 100 mm

 Chọn sơ bộ đường kính cốt thép 10 mm

 Hệ số sức kháng: 0,9

 Khoảng cách trọng tâm cốt thép đến mép trên của bản là:

 Chiều cao vùng nén:

 Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén:

 Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trục trung hoà là:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 38

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép lớn nhất, tương đương với điều kiện sau:

thoả mãn điều kiện cốt thép lớn nhất

Ta bố trí thép 10 mm khoảng cách a =200 mm, trong 1000 mm ta bố trí được 5

thanh

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép nhỏ nhất :

Ta có diện tích cốt thép bố trí trên 1m dài là:

Do vậy thoả mãn hàm lượng cốt thép nhỏ nhất

Vậy phương ngang cầu ta bố trí thép thép 10 mm khoảng cách a =200 mm chịu

momen dương.

b) Tại mặt cắt gối (tính toán cốt thép cho momen âm) :

Tiết diện chịu lực b x h = 1000 mm x 100 mm

 Chọn sơ bộ đường kính cốt thép 10 mm

 Hệ số sức kháng: 0,9

 Khoảng cách trọng tâm cốt thép đến mép dưới của bản là:

 Chiều cao vùng nén:

 Hệ số quy đổi biểu đồ ứng suất vùng nén:

 Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trục trung hoà là:

 Kiểm tra hàm lượng cốt thép lớn nhất, tương đương với điều kiện sau:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 39

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

thoả mãn điều kiện cốt thép lớn nhất

Ta bố trí thép Þ10 mm khoảng cách a =200 mm, trong 1000 mm ta bố trí được 5 thanh

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép nhỏ nhất :

Ta có diện tích cốt thép bố trí trên 1m dài là:

Do vậy thoả mãn hàm lượng cốt thép nhỏ nhất

Vậy phương ngang cầu ta bố trí thép 10 mm khoảng cách a =200 mm chịu momen

âm.

Ta bố trí cốt thép chịu lực trên lề bộ hành cho 1m như hình vẽ:

Hình 1.7. thép lề bộ hành

1.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng

 Tiết diện kiểm toán: tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 mm x 100 mm

 Bê tông có môđun đàn hồi:

MPa

 Cốt thép AII : có

 Cốt thép có môđun đàn hồi:

Es = 200000 MPa

* Kiểm tra điều kiện nứt :

Với giá trị mômen tác dụng là

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu nén của bê tông là :

Diện tích cốt thép đặt trong 1000 mm là:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 40

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là :

Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép:

Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông:

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chịu nén của bêtông là:

Mômen quán tính của tiết diện:

Ứng suất của thép khi chịu mômen là:

Ứng suất cho phép trong cốt thép :

Thông số bề rộng vết nứt :trong điều kiện khắc nghiệt và bản làm việc theo phương ngang, lấy: Z = 23000 (N/mm)

Ứng suất cho phép trong cốt thép là :

Mặt khác ta lại có :

:

Lấy

Theo điều kiện khả năng chịu nứt :

Vậy thoả điều kiện chống nứt

1.2.5 Kiểm toán bó vỉa chịu tải trọng va xe

Giả thiết ta bố trí cốt thép cho bó vỉa như hình 5.1 và 5.2:

Ta tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của bó vỉa dạng tường như sau:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 41

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Sơ đồ tính toán của lan can dạng tường là sơ đồ dẻo

Theo 22TCN 272_05 ta chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải

Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng(mm)

Lt = 1070 Phương nằm ngang Ft = 240

LV = 5500 Phương thẳng đứng FV = 80

LL = 1070 Phương dọc cầu FL = 80

Khi xe va vào giữa tường

Theo 22TCN 272_05 Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng

Với:

:là sức kháng của lan can

:sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục thẳng đứng

:sức kháng mômen trên một đơn vị chiều dài đối với trục nằm ngang

: là sức kháng của dầm đỉnh

H : là chiều cao tường( chiều cao bó vỉa)

: là chiều dài đường chảy

: là chiều dài phân bố của lực va

1.2.5.1 Xác định : (Tính trên 1m dài)

Tiết diện tính toán và bố trí cốt thép : bxh = 1000 mm x 200 mm

Hình 1.8. Tiết diện và bố trí cốt thép bó vỉa theo phương đứng

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 42

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Cốt thép dùng mm, 1m dài có 5 thanh

Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự:

Diện tích cốt thép As:

Xác định chiều cao vùng nén a:

Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép lớn nhất, tương đương với điều kiện sau:

Sức kháng uốn cốt thép đứng trên 1mm

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu ta có:

Vậy thoả mản điều kiện cốt thép nhỏ nhất:

1.2.5.2 Xác định

: là sức kháng mômen trên toàn chiều cao tường đối với trục đứng:

Tiết diện tính toán và bố trí cốt thép: bxh = 300 mm x 200 mm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 43

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.9. Tiết diện và bố trí cốt thép theo phương dọc cầu

Cốt thép dùng 2 mm

Tính toán với bài toán cốt đơn, tính cốt thép cho 1 bên rồi bên còn lại bố trí tương tự.

Diện tích cốt thép As:

Xác định chiều cao vùng nén a:

Khoảng cách từ thớ chịu nén đến trục trung hoà

Kiểm tra hàm lượng cốt thép lớn nhất, tương đương với điều kiện sau:

Sức kháng uốn cốt thép ngang trên toàn bộ chiều cao bó vỉa:

Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 44

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Vậy thoả mản điều kiện cốt thép min

1.2.5.3 Chiều dài đường chảy

Chiều cao bó vỉa: H =300 mm

Vì không bố trí dầm đỉnh nên:

Với trường hợp xe va vào giữa tường

+ Chiều dài đường chảy:

mm

+ Sức kháng của tường:

thoả mãn điều kiện

Với trường hợp xe va vào đầu tường

mm

Sức kháng của tường:

N

thoả mãn điều kiện

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 45

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

1.2.6 Kiểm tra trượt của lan can và bản mặt cầu:

Sức kháng cắt danh định Rw phải truyền qua mối nối bởi ma sát cắt.

Biểu đồ phân tích lực truyền từ lan can xuống bản mặt cầu :

Hình 1.10. Biểu đồ phân tích lực truyền

Giả thiết Rw phát triển theo góc nghiêng 1:1 bắt đầu từ Lc. Lực cắt tại chân tường do va xe VCT trở thành lực kéo T trên 1 đơn vị chiều dài trên bản mặt cầu :

Sức kháng cắt danh định Vn của mặt tiếp xúc (22TCN 272-05:5.8.4.1-1)

không vượt quá:

Trong đó :

ACV :diện tích tiếp xúc chịu cắt. ACV = 200x1=200 mm2/mm

AVf :diện tích cốt thép neo của mặt chịu cắt.

(cường độ chảy của cốt thép)

Pc :lực nén do tĩnh tải (bó vỉa + ½ lề bộ hành)

c = 0,52 (22TCN272-05:5.8.4.2)

= 0,6 (22TCN272-05:5.8.4.2)

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 46

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hai hệ số c, dùng cho bê tông đổ trên lớp bêtông đã đông cứng được rửa sạch vữa

bẩn nhưng không làm nhám mặt.

Đối với 1mm chiều rộng bản thiết kế :

Không lớn hơn :

Diện tích tiết diện ngang tối thiểu của chốt trong mặt chịu cắt :

(thoả)

Chiều dài đoạn neo : lneo = 360 mm

Chọn: ldh = 180 mm

Đoạn uốn cong còn lại: luốn = 180 mm

Kết luận : bố trí thép từ bó vỉa âm vào bản mặt cầu để đảm bảo lan can không bị trượt ra khỏi bản mặt cầu khi va xe : 2Þ14 a200

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 47

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 1.11.Bố trí cốt thép cho lề bộ hành

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 48

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU

2.1. Khái niệm

Mặt cầu là bộ phận trực tiếp chịu tải trọng giao thông và chủ yếu quyết định chất lượng khai thác của cầu, vì vậy mặt cầu cần phải bằng phẳng, đủ đô nhám, đảm bảo thoát nước, khai thác thuận tiện, ít hư hỏng nhất và an toàn tối đa cho các phương tiện tham gia giao thông

Bản mặt cầu là kết cấu có dạng bản kê trên hệ dầm mặt cầu gồm các dầm chủ, dầm ngang và dầm dọc phụ, vì vậy bản mặt cầu chủ yếu làm việc chịu uốn cục bộ như một bản kê trên hệ dầm mặt cầu. Trong cầu bê tông cốt thép bản mặt cầu thường làm bằng bê tông, bê tông dự ứng lực, đúc tại chỗ hoặc lắp ghép.

2.2. Cấu tạo bản mặt cầu

- Chiều dày bản mặt cầu: hf = 180 mm.

- Chọn lớp phủ mặt cầu gồm các lớp sau:

+ Lớp phòng nước dày 2 mm.

+ Lớp nhựa dính bám dày 2 mm.

+ Lớp bêtông asphalt tương lai dày 70 mm.

Sơ đồ tính

 Bản của cầu không dầm ngang được tính theo hai bước

+ Tính toán bản chịu lực theo sơ đồ bản hai cạnh

+ Tính toán bản chịu lực theo sơ đồ console

 Sau đó các kết quả tính toán sẽ được so sánh với nhau làm căn cứ tính duyệt mặt

cắt và chọn cốt thép.

2.3. Ngoại lực tác dụng lên bản mặt cầu :

2.3.1. Tĩnh tải :

Tĩnh tải tác dụng lên 1 m bề rộng bản được xem là phân bố đều trên mặt tấm, bao gồm

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :

Trọng lượng lớp phủ mặt cầu

Lớp phủ bê tông nhựa :

Trọng lượng lớp nhựa dính bám:

Lớp phòng nước :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 49

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy:

Tải trọng lan can truyền xuống bản mặt cầu được qui về thành hai lực tập trung đặt ở chân của bó vỉa :

Qui ước :

Bó vỉa trong : gồm trọng lượng bó vỉa và ½ lề bộ hành

Tải trọng lan can truyền xuống bản hẩng : thực chất lực tập trung qui đổi của lan can không đặt ở mép bản nhưng ta qui ước như vậy để đơn giản tính toán và thiên về an toàn.

Trọng lượng tường bê tông :

Trọng lượng thanh lan can :

Trên 1 nhịp cầu có 13 nhịp lan can:

-Trọng lượng toàn bộ thanh lan can:

- Trọng lượng cột lan can: Một cột lan can được tạo bởi 3 tấm thép

T1; T2; T3 và 2 ống thép liên kết Ơ 110 dày 8mm, dài 120 mm.

+ Trọng lượng bản thân của 1 trụ lan can:

+ Trọng lượng bản thân của 1 đế trụ lan can:

Khoảng cách giữa hai cột lan can là 2000 mm, trên chiều dài nhịp tính toán

25000 mm có 14 cột.

+ Trọng lượng toàn bộ cột lan can:

- Trọng lượng toàn bộ thanh lan can và cột lan can là:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 50

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Ta sẽ quy một cách gần đúng toàn bộ trọng lượng này thành lực phân bố dọc cầu

có giá trị:

Suy ra: trọng lượng lan can phần thép trên 1000 mm chiều dài bản:

Hệ số :

: hệ số liên quan đến tính dẻo: = 0.95 (1.3.3)

: hệ số liên quan đến tính dư: = 0,95 (1.3.4 )

: hệ số liên quan đến tính quan trọng khai thác: = 1,05 (1.3.5)

Hệ số tải trọng: Bảng: III.2.3: Bảng hệ số tải trọng:.

Trạng thái DC Cường độ I 1,25 TG GHSD Đặc biệt 1 1,25 DW 1,5 1 1,75 PL,LL 1,75 1 0,5 IM 0,25 0,25 0,75

Hoạt tải:

Hoạt tải HL – 93 : vì S < 4600 nên ta chỉ cần tính nội lực do xe 3 truc tác dụng và không xét tải trọng làn (3.6.1.3.3)

2.4. Tính nội lực bản chịu lực theo sơ đồ bản hai cạnh:

Sơ đồ tính:

1700

Hình 2.1. Sơ đồ tính

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 51

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Ta xem bản mặt cầu như dầm liên tục được tựa trên các gối tựa

Để đơn giản trong tính toán, khi tính toán cho bản mặt cầu ở phía trong, ta xem như một dầm giản đơn tựa trên 2 gối tựa, sau đó để xét đến tính liên tục ta nhân thêm hệ số xét đến ảnh hưởng liên tục.

2.4.1. Do tĩnh tải:

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng

2.4.2. Do hoạt tải:

Xét trường hợp đặt một làn xe:

Ta xét trường hợp đặt 1 làn xe : hệ số làn m = 1.2

Bề rộng tác dụng của bánh xe lên bản mặt cầu

.

b 1 =658

p

1700

Hình 2.2. Sơ đồ tính cho 1 làn xe

Hoạt tải thiết kế:

=

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 52

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng

Xét trường hợp đặt hai làn xe:

Ta xét trường hợp đặt 2 làn xe : hệ số làn m = 1

b1 = b2 + 2.hDW b”1 =b1 + 1200 = 810 +1200 = 2010mm > 2000 mm

b"

1 =1858

p=P/b" 1

1700

Hình 2.3. Trường hợp đặt 2 làn xe

Hệ số làn m = 1

Qui tải trọng tác dụng của xe thành lực phân bố với độ lớn p

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng

Nhận xét : vì khi đặt một làn xe nội lực trong bản lớn hơn khi đặt hai làn xe do đó ta xét trường hợp xếp 1 làn xe .

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 53

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Xét tính liên tục của bản

Bề rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe:

Chiều rộng của dải bản ảnh hưởng của bánh xe được gọi là chiều rộng dải bản tương đương được lấy như trong bảng 22 TCN 272-05 mục 4.6.2.1.3

Nội lực trong bản dầm trong:

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng :

2.5. Tính bản chịu lực như dầm congxon đối với bản hẫng:

2.5.1. Do tĩnh tải:

L 2 =625

L 1 =750

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 54

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Sơ đồ tính :

750

Hình 2.4. Sơ đồ tính

Trạng thái giới hạn cường độ:

Trạng thái giới hạn sử dụng

2.5.2. Do hoạt tải:

750

Hình 2.5. Sơ đồ tính do hoạt tải

Ta xét trường hợp đặt một làn xe : hệ số làn m = 1,2 (3.4.1-1)

Tải trọng người đi xét trên 1m chiều dài theo phương dọc cầu, là 3 N/mm, phân bố đều trên bề rộng 750 mm của lề bộ hành, được chia đều cho bó vỉa và tường chắn

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 55

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng

2.5.3. Nội lực trong bản hẫng:

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng :

2.6. Tính toán thép cho bản mặt cầu:

2.6.1. Tính toán thép chịu mômen dương cho bản trong:

Xét : tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu.

Tiết diện tính toán : b x h = 1000 x 180 mm

Momen tính toán :

Chọn a = 25 mm , ds = h - a = 180– 70 = 140 mm

Từ phương trình cân bằng momen :

Giả thiết thuộc trường hợp phá hoại dẻo

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5 .7.3.3.1 )

Diện tích cốt thép :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 56

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :

(5.7.3.3.2-1)

Do đó : ta lấy lượng cốt thép sau để tính cho bản chịu momen dương :

Dùng thép 14 có :

Số thanh thép cần chọn chọn n = 6 thanh

Vậy ta chon thép

2.6.2. Tính toán thép chịu mômen âm cho bản trong:

Xét: tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu .

Tiết diện tính toán : b x h = 1000 x 200 mm

Momen tính toán :

Chọn a = 40 mm , = h - a = 180 –40 = 140 mm

Từ phương trình cân bằng momen :

Giả thiết thuộc trường hợp phá hoại dẻo

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 57

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Xảy ra trường hợp phá hoại dẻo ( 5.7.3.3.1 )

Diện tích cốt thép :

Kiểm tra hàm lượng cốt thép trên một mét chiều dài :

(5.7.3.3.2-1)

Do đó : ta lấy lượng cốt thép sau để tính cho bản chịu momen dương :

Dùng thép 14 có :

Số thanh thép cần chọn chọn n = 6 thanh

Vậy ta chon thép

2.6.3. Tính toán thép chịu mômen âm cho bản hẫng:

Để thuận lợi cho việc thi công ta bố trí thép phần hẫng giống như đối với cốt thép phần bản dầm cho đáy trên . Ta chỉ tiến hành kiểm toán. và đáy dưới

Momen tính toán âm của phần hẫng : =

Do momen tính toán cho phần bản trong là nên chắc chắn kiểm toán về

cường độ thoả mãn.

2.6.4. Tính toán thép phân bố dọc cầu:

Vì bản làm việc theo phương ngang cầu nên ta đặt cốt thép cấu tạo theo phương dọc cầu cả đáy trên và đáy dưới của bản mặt cầu để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lưc theo phương ngang. Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chính lực. Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy.

( 9.7.3.2 )

Sc chiều dài có hiệu của nhịp, ở đây ta lấy bằng khoảng cách giữa hai mép vách dầm chủ = 1820 mm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 58

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy ta dùng 67 % diện tích cốt thép dọc

Trên 1m dài dọc cầu ta có thể bố trí

Ta chọn thép có để bố trí ngang cầu

Số thanh thép cần bố trí , ta chọn n = 5 thanh

Vậy ta chọn thép :

2.7. Kiểm tra điều kiện chịu nứt của bản:

2.7.1. Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen dương:

Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1 mm chiều dài

( * )

Tiết diện b x h = 1000 x 180 mm , = 140 mm .

Trong đó:

Z=23000 N/mm (tham số chiều rộng vết nứt) cho điều kiện môi trường khắc nghiệt.

: chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim thanh gần nhất

: diện tích có hiệu của bêtông chịu kéo trên

thanh có cùng trọng tâm với cốt thép.

Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt của bêtông cốt thép thường. Trong và hệ số tải trọng cho tĩnh và trạng thái giới hạn sử dụng hệ số thay đổi tải trọng

hoạt tải là 1.

Việc tính ứng suất kéo trong cốt thép do tải trọng sử dụng dựa trên đặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi.

Tỷ số mođun đàn hồi :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 59

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó :

Do đó:

Chiều dày làm của bêtông sau khi bị nứt :

Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

Momen quán tính của tiết diện nứt :

Do đó:

Vậy: => thoả điều kiện chịu nứt phần bản chịu momen dương

2.7.2. Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen âm :

Điều kiện chịu nứt của bản , ta xét trên 1 mm chiều dài

( * )

Tiết diện b x h = 1000 x 200 mm , = 175 mm .

Trong đó:

Z=23000 N/mm (tham số chiều rộng vết nứt) cho điều kiện môi trường khắc nghiệt.

: chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim thanh gần nhất

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 60

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

: diện tích có hiệu của bêtông chịu kéo trên

thanh có cùng trọng tâm với cốt thép.

Dùng trạng thái giới hạn sử dụng để xét vết nứt của bêtông cốt thép thường. Trong và hệ số tải trọng cho tĩnh và trạng thái giới hạn sử dụng hệ số thay đổi tải trọng

hoạt tải là 1.

Việc tính ứng suất kéo trong cốt thép do tải trọng sử dụng dựa trên đặc trưng tiết diện nứt chuyển sang đàn hồi.

Tỷ số mođun đàn hồi :

Trong đó :

Do đó:

Chiều dày làm của bêtông sau khi bị nứt :

Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

Momen quán tính của tiết diện nứt :

Do đó:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 61

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy: => thoả điều kiện chịu nứt phần bản chịu momen dương.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 62

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN DẦM NGANG

3.1 Khái quát chung

Kích thước dầm ngang:

Cao: hDN = H – h1 - hf –h3 = 1450 – 300 – 180 - 200= 770 (mm)

Rộng: dDN = 200 (mm)

Số lượng dầm ngang: ta bố trí 5 (dầm).

Khoảng cách 2 dầm ngang:

Hình 3.1.Kích thước hình học dầm ngang

Bêtông dầm ngang sử dụng có cường độ: 35MPa

Cốt thép đầm ngang: fy = 280 MPa

Tính toán theo phương ngang cầu theo sơ đồ dầm giản đơn rồi xét đến tính liên tục thông qua các hệ số điều chỉnh

3.2 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:

Lớp phủ: phần lớp phủ tác dụng lên dầm ngang l phần rộng L1 = 6100 (mm) về 2 phía của dầm ngang.

Trọng lượng lớp phủ tính trên 1 mét chiều dài là:

DW(1) = 1.694 (KN/m/1 m )

Trọng lượng lớp phủ tác dụng lên dầm ngang là:

Bản mặt cầu: phần bản mặt cầu tác dụng lên dầm ngang là phần rộng L1 = 6100 (mm) về 2 phía của dầm ngang. Gọi phần trọng lượng này là DC2’

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 62

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trọng lượng bản thân:

Nội lực do tĩnh tải

DW=10.33 N/mm DC2'=27.45N/mm DC2''=3.85N/mm

Sơ đồ tính như sau:

Hình 3.2.Sơ đồ tải trọng do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang

Momen lớn nhất tại giữa dầm tính do tĩnh tải:

Lực cắt tại gối do tĩnh tải gây ra :

Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn cường độ :

( )

Lực cắt tại gối do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn cường độ :

Momen ở giữa nhịp do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn sử dụng :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 63

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Lực cắt tại gối do tĩnh tải ở trạng thái giới hạn sử dụng :

Xét đến tính liên tục của dầm ngang

Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng :

3.3 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang

Hệ số xung kích :

Hệ số làn :

2.3.1. Theo phương dọc cầu :

Ta có: L1 = S1 = 6100mm L2 = S2 = 1700mm

Hình 3.3. ĐAH theo phương dọc cầu

- Đối với xe tải thiết kế: khoảng cách các trục xe 4300mm Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng khi xếp xe bất lợi nhất:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 64

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 3.4. ĐAH theo phương dọc cầu do xe 3 trục 35kN 145kN 145kN y1 = 0.0063 y2 = 1 y3 = 0.0063 Trục:

- Đối với xe 2 trục: khoảng cách các trục xe 1200mm Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng khi xếp xe bất lợi nhất:

Hình 3.5. ĐAH theo phương dọc cầu do xe 2 trục

Trục:110kN y1 =

y2 = 1

Diện tích đường ảnh hường:

- Đối với tải trọng làn:

2.3.2. Theo phương ngang cầu :

Xếp 1 bánh của 1 xe :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 65

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

2000 2000

425 1

Hình 3.6.Đường ảnh hưởng Momen và lực cắt

Xếp 2 bánh của 2 xe : (do khoảng cách giữa 2 bánh của 2 xe là 1200 mm ngắn hơn khoảng cách giữa 2 bánh của 1 xe là 1800 mm và hình dạng đường ảnh hưởng nên ta chỉ xét trường hợp xếp 2 bánh của 2 xe để được hiệu ứng lực lớn hơn)

1200 1200

1700 1700

0.294 125 125 425 1

Hình 3.7.Đường ảnh hưởng Momen và lực cắt

1700

1700

425

1

2.3.3. Tải trọng làn :

Hình 3.8.Đường ảnh hưởng momen và lực cắt

2.3.4. Tổ hợp nội lực do hoạt tải gây ra :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 66

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trạng thái giới hạn cường độ: Momen giữa nhịp:

Lực cắt tại gối:

Trạng thái giới hạn sử dụng: Momen giữa nhịp:

Lực cắt tại gối:

Xét tính liên tục của dầm ngang: Trạng thái giới hạn cường độ :

Trạng thái giới hạn sử dụng :

3.4 Tổ hợp nội lực:

Trạng thái giới hạn cường độ:

Trạng thái giới hạn sử dụng:

3.5 Tính toán cốt thép cho momen âm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 67

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Sau khi đổ bản mặt cầu, dầm ngang làm việc chung với bản mặt cầu

Tiết diện có h’ = 770+180 = 950 mm

Tính với chiều cao tiết diện : h’ = 950 mm

Chiều rộng tiết diện : b = 200 mm

Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo của tiết diện la 50 mm

Khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép trên của tiết diện :

Giả thiết xảy ra phá hoại dẻo

Từ phương trình cân bằng moment

Vì 28 MPa < = 35 Mpa < 56MPa nên

Tính giá trị :

< 0,42

Diện tích cốt thép :

Hàm lượng cốt thép tối thiểu trên một mét chiều dài :

Lấy lượng cốt thép tối thiểu để bố trí cho bản chịu momen dương :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 68

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Chọn 25 có .

Số thanh thép cần chọn :

Vậy chọn cốt thép để chịu mômen âm là: 2 thanh, đường kính 25mm Diện tích cốt thép: As = 2x490.625 = 981.25mm2 Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo:

Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ ngoài cùng chịu nén:

Vậy thỏa hàm lượng thép tối đa.

3.6 Tính toán cốt thép cho momen dương

Tính với chiều cao tiết diện : h’ = 950 mm

Chiều rộng tiết diện : b = 200 mm

Chọn khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu kéo của tiết diện la 50 mm

Khoảng cách từ trọng tâm thép đến mép trên của tiết diện :

Giả thiết xảy ra phá hoại dẻo

Từ phương trình cân bằng moment

Vì 28 MPa < = 35 Mpa < 56MPa nn

Tính giá trị :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 69

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

< 0,42

Diện tích cốt thép

Hàm lượng cốt thép tối thiểu

Lấy lượng cốt thép tối thiểu để bố trí cho bản chịu momen dương :

. Chọn 25 có

Số thanh thép cần chọn :

Vậy chọn cốt thép để chịu mômen dương là: 2 thanh, đường kính 25mm Diện tích cốt thép: As = 2x490.625 = 981.25mm2 Kiểm tra điều kiện tiết diện bị phá hoại dẻo:

Khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ ngoài cùng chịu nén:

Vậy thỏa hàm lượng thép tối đa.

3.7 Kiểm tra ở trạng thái giới hạn sử dụng

Kiểm tra nứt với momen âm

Momen tác dụng ở trạng thái giới hạn sử dụng là :

Điều kiện chịu nứt :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 70

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Tiết diện b x h = 200 x 950, ds = 900 mm

Tính fsa :

Trong đó :

Z = 23000 N/mm : tham số chiều rộng vết nứt, xét cho điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Dc = 50 mm : chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim gần nhất ( 50 mm).

: diện tích có hiệu của bê tông chịu

kéo bao quanh một thanh cốt thép.

Tính ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ở trạng thái giới hạn sử dụng :

Tỷ số modun đàn hồi :

Trong đó : Es = 200000 Mpa

Do đó :

Chiều dày làm việc của bê tông sau khi nứt :

Momen quán tính của tiết diện nứt :

Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 71

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy: => thoả điều kiện chịu nứt

Kiểm tra nứt với momen dương

Momen tác dụng ở trạng thái giới hạn sử dụng là :

Điều kiện chịu nứt :

Tiết diện b x h = 200 x 950, ds = 900 mm

Tính fsa :

Trong đó :

Z = 23000 N/mm : tham số chiều rộng vết nứt, xét cho điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Dc = 50 mm : chiều cao tính từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim gần nhất ( 50 mm).

: diện tích có hiệu của bê tông chịu

kéo bao quanh một thanh cốt thép.

Tính ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ở trạng thái giới hạn sử dụng :

Tỷ số modun đàn hồi :

Trong đó : Es = 200000 Mpa

Do đó :

Chiều dày làm việc của bê tông sau khi nứt :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 72

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Momen quán tính của tiết diện nứt :

Tính fs ( ứng suất trong thép do tải trọng gây ra ) :

Do đó:

Vậy: => thoả điều kiện chịu nứt

3.8 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai.

Khả năng chịu cắt của dầm phải thoả mãn :

Trong đó:

: lực cắt do ngoại lực tác dụng.

: hệ số sức kháng.

: sức kháng cắt của dầm:

: sức kháng cắt của bêtông :

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo .

cường độ chịu nén của bêtông .

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất

trong chiều cao dv

chiều cao chịu cắt hữu hiệu.

: khả năng chịu cắt của cốt đai :

diện tích cốt thép đai chịu cắt trong cự ly S.

cường độ chịu cắt của cốt đai .

chiều cao chịu cắt hữu hiệu.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 73

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

cự ly cốt thép đai .

Ta tiến hành thiết kế cốt đai tại mặt cắt giao giữa dầm ngang và dầm chính vì tại mặt cắt này có lực cắt là lớn nhất, để đạt được tính an toàn nhất thì ta bỏ qua tác dụng của momen ( momen âm).

Bước 1: Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu :

Bước 2: Xác định ứng suất cắt và kiểm tra tỷ số ứng suất cắt:

Lập tỷ số :

Trong đó :

: ứng suất cắt trong bêtông

N/mm2

ứng suất nén của bêtông dầm ngang :

Không cần chọn lại tiết diện ngang.

Neân:

Bước 3: Xác định :

Ta tìm theo phương pháp tối ưu tức là ta chọn trước giá trị sau đó lặp đi lặp

lại đến khi nào tính được lệch với giả thiết 5%

Ta có:

Ứng suất cắt trong bêtông được xác định theo công thức :

MPa

Lập tỉ số: < 0,05

Giả sử = 430, bến dạng theo phương dọc của trục dầm được xác định như sau:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 74

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó :

momen tại mặt cắt tính toán ở TTGH cường độ I, vì ta xét tại gối tồn

tại momen âm nên ta bỏ qua sự tác dụng của momen.

lực dọc tại mặt cắt tính toán ở TTGH cường độ I:

lực cắt do ngoại lực tác dụng ở TTGH cường độ I:

diện tích cốt thép dọc :

= 1.72

Tra bảng 5.8.3.4.2-1 (22TCN 272-05)=> = 430, Bước 4: Xác định khả năng chịu cắt của bê tông:

Bước 5: Khả năng chịu cắt yêu cầu của thép đai:

Ta chọn đai 2 nhánh đường kính 16mm có

Bước 6: Tính toán cốt đai theo điều kiện cấu tạo:

Choïn coát theùp ñai: Soá nhaùnh coát ñai: n = 2 nhaùnh Ñöôøng kính coát ñai:  = 16mm Dieän tích coát ñai: Av = 2x = 401.92mm2 Coát ñai duøng theùp coù cöôøng ñoä: fvy = 280Mpa

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 75

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Ta chọn bước cốt đai .

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 76

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG IV:

THIẾT KẾ DẦM CHỦ

4.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ

 Chiều dài toàn dầm

 Khoảng cách đầu dầm đến tim gối

 Khẩu độ tính toán

 Tải trọng thiết kế

 Hoạt tải HL93

 Tải trọng người 3 KPa

 Mặt xe chạy

 Lề người đi

 Lan can

 Tổng bề rộng cầu

 Dạng kết cấu nhịp Cầu dầm

 Dạng mặt cắt Chữ T

 Vật liệu kết cấu BTCT dự ứng lực

 Công nghệ chế tạo Căng sau

 Cấp bêtông:

 Dầm chủ

 Bản mặt cầu

 Tỷ trọng bêtông

 Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn:

 Thép thường G60 ,

 Loại cốt thép DUL tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps =12.7 mm

 Quy trình thiết kế 22TCN 272 - 05

4.2 THIẾT KẾ CẤU TẠO

4.2.1. Kích thước mặt cắt ngang cầu

 Số lượng dầm chủ Nb = 6

 Khoảng cách giữa 2 dầm chủ S = 1700 mm

 Lề người đi khác mức với mặt cầu phần xe chạy

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 77

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu : 2 mặt cắt

 Số lượng dầm ngang

 Chiều dày trung bình của bản:

 Lớp BT atphan:

 Tầng phòng nước

Hình 4.1. Mặt cắt ngang đầu dầm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 78

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.2.2. Cấu tạo dầm chủ

Hình4.2. Mặt cắt giữa dầm

Đối với dầm T căng sau, ta chia thành 2 giai đoạn để tính toán: Giai đoạn 1: Thiết diện có lỗ rỗng, chịu lực căng cáp và trọng lượng bản thân Giai đoạn 2: Thiết diện đã được bơm BT trám lổ, chịu thêm trọng lượng mối nối ướt của dầm ngang, bản mặt cầu, tải trọng lan can, lớp phủ và hoạt tải. Thiết diện giai đoạn 1 và giai đoạn 2: Thiết diện tại mặt cắt giữa dầm: h = 1450mm Chiều cao dầm: Bề rộng cánh: bf = 1500mm Bề dày cánh dầm: hf = 180mmm Bề rộng bầu dầm: b1 = 620mm Chiều cao bầu dầm: h1 = 320mm Bề rộng sườn dầm: bw = 330mm Chiều cao vút dưới: h3 = 200mm Bề rộng vút dưới: b3 = 200mm Chiều cao vút trên: h2 = 200mm b2 = 200mm Bề rộng vút trên: Thiết diện tại mặt cắt đầu dầm: h = 1450mm Chiều cao dầm: bf = 1500mm Bề rộng cánh: Bề dày cánh dầm: hf = 180mm Bề rộng sườn dầm: bw = 625mm Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu: * Dầm giữa:

Tiết diện tính đổi: - Đối với phần bản cánh: + Diên tích phần vút

+ Chiều cao bản:

Hình 4.3 .Mặt cắt đầu dầm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 79

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Đối với phần bầu: + Diên tích phần vút

+ Chiều cao phần bầu

Hình 4.4. Tiết diện giai đoạn 3 sau quy đổi.

4.3 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN - Chọn sơ bộ cáp dul :

Chọn bó 7 tao, tao loại 12.7 mm , diện tích 1 tao 100.1mm2, Fpu = 1838.16 kN. Bố trí 5 bó => Aps = 100,1.7.5 = 3503.5 mm2, loại ống gen đường kính 51 mm. Modul đàn hồi cáp dul : Eps = 180000 MPa. Modul đàn hồi của bê tông :

Hệ số quy đổi từ cáp dul sang bê tông :

Giai đoạn 1: Dầm khoét lỗ -Diện tích lỗ rỗng chiếm :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 80

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Diện tích rỗng:

- Momen tĩnh của tiết diện :

- Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt tiết diện:

- Khoảng cách từ mép trên của cánh dầm đến trọng tâm mặt cắt tiết diện:

- Momen quán tính của tiết diện là:

Giai đoạn 2: Dầm đặt -Diện tích nguyên:

-Momen trục 0-0

-Tọa độ trọng tâm( vị trí trục trung hòa)

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 81

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Khoảng cách từ mép dưới của bầu dầm đến trọng tâm mặt cắt tiết diện:

- Khoảng cách từ mép trên của cánh dầm đến trọng tâm mặt cắt tiết diện:

-Momen quán tính

4.4 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NANG c = 2500 kg/cm3

Cường độ chịu nén của bêtông làm dầm: f'c1 = 50 MPa

Modul đàn hồi của dầm:

Cường độ chịu nén của bêtông bản: f'c2 = 35 MPa

Modul đàn hồi của bản:

31799 MPa

Tỷ số modun đàn hồi :

(vì dầm được đúc nguyên khối)

Thỏa điều kiện tính theo phương pháp dầm đơn, nên ta được: Dầm giữa : -Phương pháp dầm đơn -Hệ số phân bố ngang của momen đối với dầm giữa: +Hệ số phân bố cho mômen dầm trong khi 1 làn xe chất tải(tính cho xe và làn):

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 82

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

+Hệ số phân bố cho mômen dầm trong khi 2 làn xe chất tải(tính cho xe và làn):

-Hệ số phân bố ngang của lực cắt đối với dầm giữa: +Hệ số phân bố cho lực cắt dầm trong khi 1 làn xe chất tải(tính cho xe và làn):

+Hệ số phân bố cho lực cắt dầm trong khi 2 làn xe chất tải(tính cho xe và làn):

-Một làn chất tải: phương pháp đòn bẩy -Hai hay nhiều làn chất tải: phương pháp dầm đơn

Dầm biên: -Phương pháp: -Một làn chất tải:

Hình 4.5. Sơ đồ theo phương pháp đòn bẩy

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 83

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

+ Hoạt tải xe 3 trục và xe 2 trục :

+Hoạt tải làn:

+Hoạt tải người đi bộ PL:

-Hai hay nhiều làn: Phương pháp dầm đơn

Khoảng cách giữa tim dầm biên và mép trong lan can:

= 0.526

+ Điều kiện sử dụng phương pháp dầm biên: => thỏa phương pháp dầm đơn. +Hệ số phân bố cho momen:

Chọn em = 1 ME = (m.g)M

= 0.647

+Hệ số phân bố cho lực cắt:

Chọn em = 1 ME = (m.g)M

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 84

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

BẢNG TỔNG HỢP HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG

DC2 DC3 DW TRUCK LANE PL

0.526 0.526 Momen 0.526 - - - Dầm giữa Lực cắt 0.647 0.647 0.647

0.526 1.072 Momen 0.526 - - - Dầm biên 1.072 Lực cắt 0.647 0.647

BẢNG TỔNG HỢP HỆ SỐ TẢI TRỌNG CHO HOẠT TẢI

Hệ số tải trọng Hệ số xung kích IM 1,75

Trạng thái Cường Độ I TT GH Sử Dụng 1 0,25 0,25

HỆ SỐ ĐIỀU KHIỂN TẢI TRỌNG:

Kí hiệu

Loại hệ số Hệ số dẻo Hệ số dư thừa Hệ số quan trọng Hệ số đk tải trọng 1 1 Không sử dụng 1

Hệ số chất tải Hệ số làn TTGH cường độ TTGH sử dụng 1 0,95 1,05 1 HỆ SỐ LÀN: 1 1,20 3 0,85 2 1,00 >3 0,65

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 85

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.5 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ:

4.5.1 Xác định tĩnh tải tác dụng lên 1 dầm chủ :

4.5.2. Dầm chủ:

- Phần đầu dầm tới tiết diện thu hẹp:

- Phần dầm còn lại (tính luôn phần chuyển tiếp tiết diện 0.5H) :

+ Kích thước 1 phần dầm ngang

Chiều cao (không kể bản mặt cầu):

Chiều rộng:

Chiều dài:

+ Diện tích mỗi phần dầm ngang:

+ Trọng lượng dầm ngang rải đều lên chiều dài dầm chính:

4.5.3. Xác định tĩnh tải mối nối ướt tác dụng lên mỗi dầm chính:

Mối nối ướt chia ra làm 2 phần mối nối cánh trên của dầm chính và mối nối của dầm ngang (khồng kể bản mặt cầu)

Trong đó:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 86

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

: tĩnh tải phần mối nối bản cánh.

: : tĩnh tải phần mối nối dầm ngang không kể bản cánh

- Phần mối nối cánh trên dầm chính: (bản mặt cầu).

+ Kích thước mối nối:

Chiều rộng

Chiều dày bằng chiều dày bản cánh trên: hf =200mm

+ Trọng lượng mối nối cánh trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên= Dầm giữa:

- Phần mối nối dầm ngang:

+ Kích thước mối nối:

Chiều dày: b= tn=200mm

Chiều cao: h = h'dn=1080mm

Chiều dài (chiều rộng mối nối): b’ =750

Có 7 dầm ngang

+ Trọng lượng mối nối dầm ngang trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên:

Dầm giữa:

- Trọng lượng mối nối:

Dầm biên:

Dầm giữa:

Tải trọng lớp phủ (DW)

Tải trọng lan can và lề bộ hành

- Ta giả thiết tải trọng lan can, lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống dầm

biên và dầm giữa là khác nhau, phần nằm ngoài bản hẩng sẽ do dầm biên chịu, còn

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 87

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

phần nằm trong sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chịu theo tỉ lệ khoảng cách từ diểm

đặt lực đến mỗi dầm.

- Tĩnh tải do thanh lan can (đã tính ở phần lan can, tay vịn): glc = 0.105 N/mm

Trọng lượng của cột lan can: gclc = 226.98 N, mỗi cột lan can cách nhau 2000 mm,

phân bố trên chiều dài toàn cầu (28700 mm), nên có tổng cộng 15 cột.

Suy ra trọng lượng toàn bộ phần thép của thanh lan can(Chương 3)

-Tĩnh tải bó vỉa và ½ lề bộ hành đã tính ở phần tải trọng tác dụng vào bản mặt cầu:

-Tĩnh tải lan can tay vịn và một nửa lề bộ hành:

-Khoảng cách từ tim biên đến mép trong bó vỉa là de = -250 mm.

-Dầm giữa:

-Dầm biên:

Vậy:

-Dầm biên:

-Dầm giữa:

Tổ hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên và dầm giữa:

- Dầm biên:

+ Tải trọng bản thân dầm:

0.977N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ: + Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

- Dầm giữa:

+ Tải trọng bản thân dầm:

1.054N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ: + Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 88

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.6. Xác định nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm Ta xét trên 4 mặt cắt:

 Mặt cắt I-I(đầu dầm):  Mặt cắt II-II(thay đổi tiết diện):  Mặt cắt II-II(Ltt/4):  Mặt cắt IV-IV(giữa dầm): x=0mm x=2150mm x=6100mm x=12200mm

Hình 4.6. Sơ đồ tính diện tích đường ảnh hưởng

Tung độ đường ảnh hưởng a – Khoảng cách từ gối đến mặt cắt đang xét: y – Tung độ đường ảnh hưởng tại mắt cắt đang xét:

4.6.1. Xe tải thiết kế

 Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trục nặng 145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm.

Hình 4.6. Đặc trưng xe tải thiết kế

4.6.2. Xe hai trục thiết kế

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 89

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

Hình 4.7. Đặc trưng xe 2 trục thiết kế

4.6.3. Tải trọng làn

 Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm. xếp tho phương dọc cầu, theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xe dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất.

Hình 4.18. Đặc trưng tải trọng làn thiết kế

4.6.4. Tải trọng người đi bộ

 Là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 2.25x10-3 Mpa.

4.6.5. Tải trọng xung kích

 Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng 25% tại

trọng của mỗi xe

4.6.6. Mặt cắt IV-IV(giữa dầm) : x=12200mm

Hình 4.9. Đường ảnh hưởng momen giữa nhịp

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 90

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 4.10. Đường ảnh hưởng lực cắt giữa nhịp

Dầm biên: - Giai đoạn 1: sau khi căng cáp dầm chịu trọng lượng bản thân + lực căng cáp + trọng lượng bản thân dầm ngang ( chưa có mối nối ):

- Giai đoạn 2: sau khi đỗ mối nối nhưng mối nối còn ướt chưa hoạt động, khi đó tĩnh tải tác dụng lên dầm chỉ có TLBT mối nối:

- Giai đoạn 3: dầm chủ chịu tải trọng của TLBT lan can, bó vỉa, lề bộ hành, lớp phủ và hoạt tải:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 91

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Dầm giữa: - Giai đoạn 1: sau khi căng cáp dầm chịu trọng lượng bản thân + lực căng cáp + trọng lượng bản thân dầm ngang ( chưa có mối nối ):

- Giai đoạn 2: sau khi đỗ mối nối nhưng mối nối còn ướt chưa hoạt động, khi đó tĩnh tải tác dụng lên dầm chỉ có TLBT mối nối:

- Giai đoạn 3: dầm chủ chịu tải trọng của TLBT lan can, bó vỉa, lề bộ hành, lớp phủ và hoạt tải:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 92

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.6.7. Mặt cắt I-I (đầu dầm): x=0mm

Hình 4.11. Đường ảnh hưởng momen đầu dầm

Hình4.12. Đường ảnh hưởng lực cắt đầu dầm

4.6.8. Mặt cắt II-II (thay đổi tiết diện) : x=2150mm

Hình 4.13. Đường ảnh hưởng momen mặt cắt thay đổi tiết diện

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 93

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Hình4.14. Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt thay đổi tiết diện

4.6.9. Mặt cắt IV-IV(Ltt/4): x=6100mm

Hình 4.15. Đường ảnh hưởng mặt cắt mặt cắt Ltt/4

Hình 4.16. Đường ảnh hưởng lực cắt mặt cắt Ltt/4 Tính toán tương tự cho các mặt cắt ta được kết quả ở bảng sau:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 94

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp momen

giai đoạn 1 Giai đoạn 3 giai đoạn2

dầm MDC1 MDC2 MDC3 MDW MLL MPL

Biên 0 0 0 0 0 0 Mặt cắt I-I

giữa 0 0 0 0 0 0

II-II Biên 502934532 23373943 166273190 54044768 778335060 71772600

giữa 502934532 25216107 7655744 54044768 778335060 71772600

III-III Biên 1173342930 54531255 387914250 126086085 1774829500 167445000

giữa 1173342930 58829010 17860800 126086085 1774829500 167445000

IV-IV Biên 1564457240 72708340 517219000 168114780 2287606000 167445000

giữa 1564457240 78438680 23814400 168114780 2287606000 167445000

Bảng tổng hợp lực cắt

Mặt cắt

I-I

II-II

III-III

IV-IV dầm Biên giữa Biên giữa Biên giữa Biên giữa giai đoạn 1 VDC1 256468 256468 211301 211301 128234 128234 0 0 giai đoạn2 VDC2 11919 12859 9820 10594 5960 6429 0 0 VDC3 VDW 27560 84790 27560 3904 22706 69857 22706 3216 13780 42395 13780 1952 0 0 0 0 Giai đoạn 3 VLL 400620 400620 352003 352003 262640 262640 153025 153025 VPL 36600 36600 30154 30154 18300 18300 6862.5 6862.5

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 95

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.7. Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt đặc trưng theo các TTGH  Hệ số điều chỉnh tải trọng:

hệ số dẻo đối với các bộ phận và liên kết thông thường

hệ số dư thừa đối với mức dư thừa thông thường

hệ số quan trọng cầu thiết kế là quan trọng

 Hệ số điều chỉnh của tải trọng

4.7.1. TTGH cường độ I

Dầm biên :

Dầm giữa :

4.7.2. TTGH Sử dụng

Dầm biên :

Dầm giữa :

Lập bảng tổng hợp nội lực tính toán dầm giữa và dầm biên

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 96

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 114

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 115

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Căn cứ trên các giá trị nội lực tính toán thì ta sẽ chọn những giá trị nội lực bất lợi nhất để tính toán.

4.8. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT CÁP

Hình 4.17. Sơ đồ bố trí cáp

4.8.1. Bố trí thép dự ứng lực

 Tính toán sơ bộ số lượng cốt thép

MPa

Đặc trưng vật liệu cho dầm chủ. -Bêtông cấp 50: -Môđun đàn hồi: -Thép DƯL cường độ cao:

(MPa) (5.4.4.2)

+Loại tao 12.7 có diện tích thiết diện: 100.1mm2 +Môđun đàn hồi: +Cường độ kéo quy định của cáp DƯL: fpu = 1838.16 Mpa (5.4.4.1-1)

- Giá trị nội lực lớn nhất trong TTGH Cường độ đối với dầm biên là: - Diện tích cáp sơ bộ đặt vào dầm:

- Số cáp=

- Chọn 45 tao 12.7 mm; Aps = 45 x 100.1= 4504.5 mm2. - Bố trí thành 5 bó cáp, Mỗi bó 9 tao cáp.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 114

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 4.18. Sơ đồ bố trí cáp

Gọi h: là vị trí neo cáp ở đầu dầm. h0: là khoản cách từ trọng tâm ống gen đến mép dưới của dầm ở khu vực giữa dầm. L1: là khoảng cách từ góc toạ độ đến vị trí đầu tiên của đường cong. L2: là khoảng cách từ góc toạ độ đến điểm cuối của đường cong. L: là khoảng cách từ góc toạ độ đến điểm gãy của cáp. R: là bán kính cung dùng để ướn cáp. : là góc hợp bởi đường chuẩn với đường thẳng nằm ngang. x: là khoảng cách từ góc toạ độ đến vị trí cần xác định toạ độ. y: là khoảng cách từ tâm ống gen đến mép dưới của dầm. : là góc hợp bởi phương của đường chuẩn với phương của đường thẳng tại vị trí x. Khi tính toạ độ ta có : L, h, h0 , R, x. Theo kinh nghiệm người ta bố trí cách đầu dầm khoảng (0.3 ->0.4)L ta bố trí một điểm uốn Tính các giá trị còn lại.

Xác định góc  và hx TH1: Nếu 0< x  L1

y = ho + (L –x ).tg 

TH2: Nếu L1 < x  L2

TH3: Nếu x > L2  =  y = h0

Độ lệch tâm của bó cáp so với trọng tâm của ống bọc lúc căng cáp: 11 mm. Tính toán tọa độ cáp của bó 1 làm ví dụ:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 115

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Áp dụng tính tiêu biểu cho bó cáp số 1. Ta có: L = 4000 (mm). h = 250(mm). h0 = 130 (mm). R = 60000 (mm).

Mặt cắt tại gối:

tg(1.72) = 241.00 (mm) x = 300 < L1 = 3100.61 (mm) =>  = 0 y = 130+ (4000 – 300 ) Mặt cắt tiết diện thay đổi :

tg1.72 = 205.00(mm) x = 1500 < L1 = 3100.60 (mm) =>  = 0 y = 130 + (4000 – 1500 ) Mặt cắt ¼ nhịp :

L2 =4899.8 (mm) < x = 6100 =>  =  = 1.72 y=130.00(mm)

Mặt cắt giữa nhịp

x = 12200(mm) > L2 =4899.8(mm) =>  =  = 1.72 y = 130

Bảng tọa độ của cáp:

h0 Bó cáp L( từ đầu dầm) giá trị chọn từng bó cáp h( điểm neo) L2 ( từ đầu dầm)

R(bán kính cong ) L1 ( từ đầu dầm) β ( góc chuyển hướng) độ β ( góc chuyển ướng) radian

1 2 3 4 5 4000.00 4000.00 6000.00 7000.00 8000.00 60000.00 60000.00 70000.00 75000.00 90000.00 250.00 250.00 500.00 750.00 1000.00 130.00 130.00 130.00 260.00 390.00 1.72 1.72 3.53 4.00 4.36 0.03 0.03 0.06 0.07 0.08 3100.61 4899.80 3100.61 4899.80 3847.80 8156.29 4384.61 9621.79 4583.64 11426.28

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 116

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

BẢNG TÍNH GÓC α VÀ CAO ĐỘ Y BÓ CÁP

MẶT CẮT TỌA ĐỘ Y góc γ X( TÍNH TỪ NEO) a GOC NGIÊNG TRỌNG TÂM BÓ CÁP

I

544.925

II

445.796

III

273.137

IV

219.000

1.0 300 3.0 300 2.0 300 4.0 300 5.0 300 1.0 2150 3.0 2150 2.0 2150 4.0 2150 5.0 2150 1.0 6,100 3.0 6,100 2.0 6,100 4.0 6,100 5.0 6,100 1.0 12,200 3.0 12,200 2.0 12,200 4.0 12,200 5.0 12,200 0.00 0.08 0.00 0.08 0.00 0.11 0.00 0.12 0.12 0.00 0.046 0.00 0.046 0.00 0.086 0.00 0.100 0.00 0.103 0.00 -0.02 0.03 -0.02 0.03 0.03 0.03 0.05 0.02 0.02 0.06 -0.12 0.03 -0.12 0.03 -0.06 0.06 -0.03 0.07 -0.01 0.08 241.00 241.00 481.50 729.00 977.13 185.50 185.50 367.42 599.50 836.06 130.00 130.00 160.21 342.73 547.75 130.00 130.00 130.00 260.00 390.00

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 117

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.8.2. ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT CỦA DẦM

Thông số tính toán:

 Modun đàn hồi của bê tông dầm chủ

 Modun đàn hồi của bản mặt cầu:

 Modun đàn hồi của cáp DUL Ep=180,000 Mpa.  Hệ số qui đổi bản mặt cầu sang dầm:

 Hệ số qui đổi thép DUL sang dầm:

Đặc trưng hình học của các thiết diện chính: Tính đặc trưng hình học bằng cách không quy đổi thiết diện mà tính chính xác. Để đơn giản cho tính toán, ta không xét đến sự tham gia làm việc của mối nối ướt với bản cánh trong giai đoạn II. Vì bề rộng mối nối ướt không quá lớn: Wb = 600 mm – như vậy là không đáng kể. Vậy ta chia đặc trưng hình học theo 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Tiết diện có lỗ ống Gen, chịu tải trọng bản thân (gồm bản thân dầm chính và dầm ngang) và lực căng cáp + Giai đoạn 2: Thiết diện có cáp DƯL và đã bơm vữa bêtông bịt lỗ rỗng, chịu thêm trọng lượng mối nối ướt, trọng lượng lan can, lớp phủ BMC và hoạt tải.

 Ta tính toán cho một mặt cắt điển hình, mặt cắt IV-IV:

 Diện tích lỗ rỗng:

 Diện tích cáp:

 Giai đoạn 1: Tiết diện chưa bít lỗ, chưa có mối nối:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 118

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Momen tĩnh:

Tọa độ trọng tâm:

Momen quán tính:

 Giai đoạn 2: Tiết diện bít lỗ, chưa có mối nối:

Diện tích:

Momen tĩnh đối với trục 0-0:

Tọa độ trọng tâm( vị trí trục trung hòa):

Momen quán tính tiết diện:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 119

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Giai đoạn 3: Tiết diện bít lỗ, có mỗi nối( tiết diện hoàn chỉnh)

Diện tích: Momen quán tính đối với trục I‘-I‘

Tọa độ trọng tâm( vị trí trục trung hòa)

Momen quán tính tiết diện:

Tính toán tương tự cho các mặt cắt còn lại, ta có: Bảng tổng hợp các đặc trưng hình học tại các mặt cắt của dầm

Mặt cắt III-III Mặt cắt IV-IV giai đoạn đặc trưng hình học Mặt cắt I-I Mặt cắt II-II

giai đoạn 1 810713 600.61 810713 599.36 AO Yto 810713 606.87 810713 604.59

849.39 850.64 Ybo 843.13 845.41

Io 2.0793E+11 2.06638E+11 2.03489E+11 2.02267E+11

giai đoạn 2 832046 615.38 832046 615.55 Ag Ytg 832046 614.52 832046 614.84

834.62 834.45 Ybg 835.48 835.16

Ig 2.07984E+11 2.09233E+11 2.03678E+11 2.02493E+11

giai đoạn 3 850046 604.25 850046 604.42 A'g Y'tg 850046 603.41 850046 603.73

845.75 845.58 Y'bg 846.59 846.27

I'g 2.10483E+11 2.09233E+11 2.06185E+11 2.05002E+11

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 120

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.9. TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT:

Tổng mất mát ứng suất của dầm căng sau:

 Mất mát tức thời:

4.9.1. Mất mát do ma sát (∆fpF)

Mpa

Trong đó: + fpj: Ứng suất trong thép DƯL khi kích (Mpa) + k= 6.67.10-7: Hệ số ma sát lắc + μ= 0.25: Hệ số ma sát + x: Độ dài bó thép DƯL từ đầu kích đến điểm bất kì đang xét (mm) + α: Tổng giá trị tuyệt đối của thay đổi đường cáp DƯL từ đầu kích đến điểm đang xét (rad).  Tính đại diện cho mặt cắt giữa nhịp:

+ Bó 1,3:

Trong đó:

+Bó 2:

+Bó 4:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 121

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

+Bó 5:

Vậy mất mát ứng suất tại mặt cắt L/2 là:

Bảng tổng hợp tính toán mất mát ứng suất do ma sát:

Mặt cắt Bó 1 Bó 2 Bó 3 Bó 5 Bó 4

Tổng cộng

0.25

0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 I-I

2.08

2.08 2.08 2.08 2.08 2.08 II-II

13.726

14.87 15.57 14.87 10.7 12.62 III-III

27.512

30.07 34.62 32.67

IV-IV 4.9.2. 20.1 20.1 Mất mát ứng suất do ép sít neo:

 Trong đó:

- ∆=6mm: độ tụt neo của cáp. - L= 24403.33mm .Chiều dài của cáp DƯL.(lấy bó có chiều dài nhỏ nhất) - Ep=180000Mpa: Môđun đàn hồi của cáp DƯL.

- Vậy:

Bảng tổng hợp tính toán mất mát ứng suất do ép sít neo

Bó 1 2 3 4 5 BÓ CÁP ĐẠI DIỆN L 24403.33 24420.05 24403.33 24430 24439.82 24420.05 DfpA 44.26 44.23 44.26 44.210 44.19 44.23

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 122

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

4.9.3. Mất mát ứng suất do nén đàn hồi của bê tông:

 Trong đó:

- N: số bó cáp (số lần căng cáp) - : ứng suất trong bê tông tại trọng tâm cáp dự ứng lực do dự

ứng lực khi truyền và trọng lượng bản thân dầm gây ra. - Ep: modun đàn hồi của thép dự ứng lực. Ep = 180000Mpa - Eci: modun dàn hồi của bê tông lúc truyền lực. - Cường độ của bê tông lúc truyền lực:

- Độ lệch tâm của ống bọc cáp DUL tại mặt cắt giữa nhịp:

e = dps – yto =1231-631.64=mm.

-

t=5 ngày.  Cường độ chịu nén theo thời gian:

Ta tiến hành giải lặp để tìm mất mát ứng suất trên.

LẶP LẦN 1: Giả sử: .

Ứng suất trong cáp dự ứng lực khi kích:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực ở cuối giai đoạn căng:

(chứng tỏ bê tông chịu nén)

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 123

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

LẶP LẦN 2:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực khi kích:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực ở cuối giai đoạn căng:

(chứng tỏ bê tông chịu nén)

LẶP LẦN 3:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực khi kích:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực ở cuối giai đoạn căng:

(chứng tỏ bê tông chịu nén)

Ta thấy giá trị lặp lần 3 gần bằng lần 1, Vậy giá trị mất mát ứng suất tức thời sau khi giải lặp là:

Tương tự ta tính được mất mát ứng suất cho các mặt cắt còn lại

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 124

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp mất mát ứng suất do nén đàn hồi của bê tông

III-III 5.00 5.08 5534931.40 4504.50 810713.00 576.25

IV-IV 5.00 5.08 5472832.37 4504.50 810713.00 631.64

Mặt cắt N Ep/Eci Pi ApS A E Mdc1 I

N cm2 cm2 cm KG.cm cm4

Mpa

I-I 5.00 5.08 5595634.04 4504.50 810713.00 298.21 0.00 207930303924. 55 44.48

II-II 5.00 5.08 5587390.81 4504.50 810713.00 399.61 502934532.00 206637638040. 92 46.31

1173342930.00 1564457240.00 202267017891. 203489005076. 55 66 71.74 57.96

Mpa Mpa KG Mpa Mpa KG Mpa Mpa

tổng mất mát trước Fcgp Δfpes lặp lần 2 Pi Fcgp Δfpes so sánh lặp lần 3 Pi Fcgp Δfpes so sánh

-9.30 18.89 5510553.58 -9.15 18.60 1.52 5511847.21 -9.16 18.61 -0.02

-10.24 20.80 5493687.19 -10.05 20.42 1.84 5495407.95 -10.05 20.43 -0.03

-12.54 25.47 5420180.53 -12.21 24.81 2.62 5423190.09 -12.22 24.82 -0.07

-12.66 25.73 5356951.36 -12.29 24.97 2.93 5360351.85 -12.30 24.99 -0.09

4.9.4. Mất mát ứng suất do co ngót:

Với dầm căng sau:

Độ ẩm tương đối của môi trường: H = 80%

Vậy mất mát ứng suất do co ngót:

4.9.5. Mất mát ứng suất do từ biến:

Trong đó:

: ứng suất trên bê tông tại trọng tâm cáp khi truyền lực

: độ thay đổi ứng suất trên bê tông tại trọng tâm cáp DUL do tải

trọng thường xuyên, trừ tải trọng tác động vào lúc thực hiện lực DUL.  Các giá trị dùng để tính toán:

MDC2 72708340 I0 (mm4) 202267017891.55 MDC3 517219000 dps(mm) 1231 MDW 168114780 ytg (mm) 615.55

(Mpa) (Mpa) (Mpa)

MDC1 1564457240.00 Ao (mm2) 810713 Ig (mm4) 202492648408.2 24.99 44.23 27.512

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 125

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Ứng suất trong cáp dự ứng lực khi kích:

Ứng suất trong cáp dự ứng lực ở cuối giai đoạn căng

Mất mát ứng suất do từ biến:

4.9.6. Mất mát ứng suất do tự chùng của cốt thép dự ứng lực sau khi

truyền lực:

Đối với tao cáp căng sau, độ chùng thấp:

Bảng tổng hợp ứng suất:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 126

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

loại mất mát ứng suất ma sát ép sít neo nén đàn hồi

BẢNG TỔNG HỢP MẤT MÁT ỨNG SUẤT II-II 2.08 44.230 20.43

I-I 0.25 44.230 18.61 III-III 13.726 44.230 24.82 IV-IV 27.512 44.230 24.99 kí hiệu Δfpf ΔfpA ΔfpES

tổng mất mát ứng suất tức thời ΔfpT1 63.09 66.74 82.78 96.73

co ngót từ biến chùng nhão 25 131.36 25.9 25 131.36 25.9 25 131.36 25.9 25 131.36 25.9 ΔfpSR ΔfpCR ΔfpR2

tỏng mất mát ứng suất dài hạn ΔfpT2 182.26 182.26 182.26 182.26

tổng mất mát ứng suất ΔfpT1+ΔfpT2 245.35 249 265.04 278.99

KIỂM TOÁN DẦM CHÍNH

4.10. 4.10.1. Kiểm toán dầm trong giai đoạn truyền lực căng

a) Giới hạn ứng suất của bê tông:  ứng suất nén cho phép:

 ứng suất kéo cho phép:

b) Kiểm toán tại các mặt cắt tính toán:

Tải trọng tác dụng: Lực căng cáp: xét đến các mất mát ứng suất tức thời:

Ứng suất thớ trên dầm:

→ thỏa mãn ứng suất nén cho phép

Ứng suất thớ dưới dầm:

→ thỏa mãn ứng suất nén cho phép.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 127

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

c) Tại mặt cắt gối:

<0  chịu nén

Mà ứng suất nén trong bêtông là 0,6 fci’ = 26.088 MPa

Chịu được lực trong giai đoạn truyền lực căng.

<0  chịu nén

Mà ứng suất nén trong bêtông là 0,6 fci’ = 26.088 MPa

Chịu được lực trong giai đoạn truyền lực

căng.

d) Tại mặt cắt giữa nhịp:

Mà ứng suất nén trong bêtông là 0,6 fci’ = 26.088 MPa

Chịu được lực trong giai đoạn truyền lực căng.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 128

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Chịu được lực trong giai đoạn truyền lực căng.

Tương tự cho các mặt cắt còn lại ta tổng hợp được bảng sau:

KẾT LUẬN

Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV ft -2 -1.82 -0.93 -1.21 fb -13.46 -11.73 -14.83 -14.27 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

4.10.2. Kiểm tra khả năng chịu uốn ở trạng thái giới hạn sử dụng.

Ta tiến hành kiểm tra bằng 2 phương pháp trên 1 thiết diện giữa nhịp. + Phương pháp thông thường: (theo 22- TCN 272 - 05) + Phuơng pháp chính xác: khi xét một cách chính xác ảnh hưởng của mất mát ứng suất tức thời lên thiết diện ngắn hạn và mất mát ứng suất theo thời gian lên thiết diện dài hạn. Nghĩa là: lúc căng cáp, các mất mát ứng suất tức thời (DfpF, DfpES, DfpA ) xuất hiện trong một thời gian ngắn nên chỉ ảnh hưởng đến thiết diện A0 của dầm ngay thời diểm. Còn các mất mát ứng suất theo thời gian (DfpSR, DfpR2 DfpCR ) xem như là một tải dài hạn sẽ ảnh hưởng đến thiết diện dài hạn Ag. Phương pháp thông thường: Giới hạn ứng suất của bêtông: - Ứng suất kéo cho phép của bêtông:

- Ứng suất nén cho phép của bêtông: a) Tại mặt cắt giữa nhịp: Ứng suất sau mất mát dài hạn:

Lực căng cáp sau mất mát dài hạn: Thớ trên tiết diện:

Với:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 129

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

thỏa

Thới dưới tiết diện

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 130

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

IV-IV 12200.00 4539281.50

thỏa Tương tự ta tính được các mặt cắt trong bảng sau : Mặt cắt X Pf MDC1 MDC2 MDC3 MDW MLL

II-II 2150.00 4674373.70 502934532.00 23373943.00 166273190.00 54044768.00 778335060.00 71772600.00 810713.00 I-I 300.00 4690815.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 810713.00 III-III 6100.00 4602121.52 1173342930.00 54531255.00 387914250.00 126086085.00 1774829500.00 167445000.00 810713.00 1564457240.00 72708340.00 517219000.00 168114780.00 2287606000.00 167445000.00 810713.00

207930303924.55 206637638040.92 203489005076.66 202267017891.55

606.87 843.13 614.52 604.59 845.41 614.84 600.61 849.39 615.38 599.36 850.64 615.55 MPL A0 I0 yt0 yb0 Ig

614.52 614.84 615.38 615.55 ytg

835.48 835.16 834.62 834.45 ybg

-1.7 -4.93 -8.68 -11.22 ft

đạt đạt đạt đạt

-11.46 -6.93 -1.55 2.175 fb

đạt đạt đạt đạt

4.10.3. Tính toán chịu uốn ở trạng thái giới hạn cường độ

4.10.3.1 Xác định sức kháng danh định

Trong đó:

= 1: Hệ số sức kháng.

: Sức kháng uốn danh định của bản thân tiết diện.

: Mômen ngoại lực tác dụng.

- Cường độ kéo dứt của thép DƯL là:

a) Mặt cắt giữa nhịp: - Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép trên :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 131

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó: Aps = 4504.5(mm2)

Ta quy đổi chiều cao mối nối về chiều cao của bản mặt cầu:

bf là bề rộng cánh sau khi qui đổi cánh trên của dầm và bản mặt cầu với nguyên tắc không làm thay đổi chiều cao.

(mm)

fc’ = 50 Mpa dps = 1231 (mm)

- Suy ra: c = -1.72 mm < hf = 207 mm. Lúc này trục trung hòa đi qua cánh, ta phải tính tiết diện hình chữ nhật

- Chiều cao vùng nén là: - Cường độ chịu kéo của thép DƯL:

- Cốt thép thường 4Ф16 (thớ dưới) có diện tích :

A's

- Sức kháng uốn danh định của tiết diện:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 132

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Kiểm tra: - Theo bảng tổng hợp mômen tác dụng vào dầm chính ta có:

Thoả điều kiện sức kháng uốn danh định.

Các mặt cắt khác tính toán tương tự, ta có bảng tổng hợp như sau:

III-III IV-IV I-I II-II

1177 163.58 112.87 8836900008 8836900008 4667986591 1231 164.16 113.27 9279341333 9279341333 6018794749 905 159.71 110.2 6625168099 6625168099 0 1004 161.34 111.32 7429741915 7429741915 690779873

Đạt Đạt Đạt Đạt

Mặt cắt dps c a Mn Mr Mu kiểm tra 4.10.3.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa.

- Điều kiện kiểm tra:

Với giá trị c, dps tính ở bảng trên

Tại mặt cắt giữa dầm MC IV - IV: => ĐẠT.

C/dps dps C Các mặt cắt còn lại tính toán tương tự, kết quả thể hiện trong bảng trên: MẶT CẮT

Đạt Đạt Đạt Đạt I-I II-II III-III IV-IV 905 1004 1177 1231 164.16 159.71 161.34 163.58 0.18 0.16 0.14 0.13

4.10.3. Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu. - Điều kiện kiểm tra:

Kiểm toán cho mặt cắt giữa nhịp của dầm biên:

* Xác định

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 133

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

- Cường độ chịu kéo khi uốn:

- Giá trị tĩnh tải giai đoạn 1: - Giá trị mômen giai đoạn 2 gồm có:

- Giá trị mômen giai đoạn 3 gồm có:

- Để xác định được mômen tác dụng lên thớ dưới của dầm gây nứt thì ta cần tính thêm một mômen phụ thêm:

- Mômen tác dụng lên thớ dưới dầm đạt ứng suất lớn nhất:

- Sức kháng uốn tính toán:

Suy ra:

Vậy dầm chủ tại giữa nhịp thoả mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu.

THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP THƯỜNG

4.14. 4.14.1. Thiết kế lực cắt Lượng cốt thép dọc bằng cốt thép thường được lựa chọn như sau:

Với b = 620mm là bề rộng bầu dầm. h = 1450 chiều cao dầm.

Chọn 1216 với diện tích là As = 2412.7(mm2).

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 134

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp giá trị lực cắt ở các TTGH của các mặt cắt:

Tổ hợp Lực cắt ở các mặt cắt theo các TTGH:

giai đoạn 1 giai đoạn 3 giai đoạn 2 TỔNG

dầm Vu1 Vs1 Vu3 Vs3 Vu2 Vs2 Mu Ms mặt cắt

I-I 11919 1140677 963653 12859

II- II III- III IV- IV 725621 biên 336614 256468 788419 457234 15644 giữa 336614 256468 610162 337113 16877 606440 biên 277333 211301 682167 394450 682167 394450 1641667 1000201 565327 giữa 295387 225057 596366 328986 14810 biên giữa biên giữa 906563 11284

Nhận xét: Trong dầm bêtông cốt thép dự ứng lực ta có hai phần lực cắt. Một là do ngoại lực tác dụng bao gồm tĩnh tải giai đoạn 1, giai đoạn 2,giai đoạn 3, hoạt tải và lực cắt do cáp dự ứng lực tạo ra có xu thế chống lại lực cắt trên. Với giá trị lực cắt do ngoại lực ta dã tổng hợp phần trên.

Mặt cắt tại gối Xác định dv.

Ở đây ta không kể cốt thép thường tham gia vào chịu lực cắt. Vì nếu kể cốt thép thường vào thì chiều cao vùng nén sẽ thay đổi không giống với ở trạng thái giới hạn cường độ mà ta tính ở trên

905= 814.5675 (mm).

dv = dps – 0,5a = 905-0,5 110.2=684.68mm So sánh với : 0,9.dps = 0,9 Và 0,72h = 0,72 1450 = 1015 (mm). Chọn dv=115mm

Tìm ứng suất cắt trung bình

 Tiết diện hợp lý để chịu lực cắt.

Tính x không kể cốt thép thường chịu lực.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 135

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Giả sử  = 400

Mu=0 Nu=0 Vu=1140677 N Vp=250847N Aps=4504.5 mm2 Ep=180.103 As=0 do bỏ qua cốt thép thường

=-7.79

fpf=1041.362

Do x < 0.002 nên hiệu chỉnh x bằng cách nhân với hệ số F

với Ac=1450.0,5.620=449500mm2

=0.045.(-0.006)= -0.00027<-0.002 nên lấy bằng -0.002 và Và tỉ số

=>

bằng với giá trị trước nên chọn  = 270.

Nên tra biểu đồ ta được  =270. Lặp lần 1 với  = 270  x = -0.005chọn x = -0,002   = 270

Với và x = -0,002 ta có  = 6,78

Xác định khả năng chịu cắt của bê tông

Khả năng chịu cắt của thép đai

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 136

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

N

Do Vs<0 nên đặt cốt đai theo cấu tạo

Gỉa sử chọn thép đai 4 nhánh d14 có

Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo sau: ta có

Vậy chọn S = 100 mm. Mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt L/4 ta bố trí theo cấu tạo với bước thép là a=200mm

4.14.2. BỐ TRÍ CỐT THÉP DỌC.

Bố trí thép dọc theo cấu tạo:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 137

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN MỐ CẦU

5.1. Các kích thước hình học của mố. L = 25 m

n = 6 Chiều dài nhịp: Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = 24.4 m Số lượng dầm dọc: Trọng lượng riêng đất đắp: 18 kN/m3

Hình 5.1 Mố cầu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 138

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Các kích thước cơ bản của mố cầu

Tn Bộ Phận Gi Trị Đơn Vị

chiều cao bệ chiều cao tường cánh (phần dưới) chiều cao tường cánh (phần vát) chiều cao tường cánh (phần trên) kích thước vai kê bản quá độ kích thước vai kê bản quá độ K/C từ vai kê BQĐ đến tường đỉnh chiều cao tường thân chiều cao tường đỉnh K/C từ tường đỉnh đến đỉnh tường cánh bề rộng bệ mố (dọc cầu) bề rộng tường cánh (phần đuôi) bề rộng tường cánh (phần dưới) bề dày tường thân K/C mép tường thân đến mép bệ K/C mép tường đỉnh đến mép tường thân bề rộng tường cnh (phần trn) bề dày tường đỉnh K/C tim gối đến mép tường thân bề dày vai kê bản quá độ chiều di mố (ngang cầu) bề dày tường cánh bề rộng tường đỉnh giữ 2 tường cánh kích thước đá kê gối kích thước gối Kí Hiệu 2000 h 830 h1 1260 h2 1815 h3 300 h4 300 h5 800 h6 1830 h7 1470 h8 725 h9 5000 a 2470 a1 2030 a2 1500 a3 1470 a4 1000 a5 5000 a6 500 a7 650 a8 300 a9 10000 b 350 b1 b2 9300 800x600x150 300x300x50 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

- 5.2. Số liệu kết cấu phần trên: Số lượng dầm: N = 6 dầm

- Khoảng cách các dầm: S = 1.7 m

- Chiều dài thực tế: L = 25 m

- Chiều dài tính toán : Ltt = 24.4 m

- Tổng bề rộng cầu: B = 10 m

- Bề rộng mặt đường xe chạy: Bxc= 8.5 m

- Bề rộng lề người đi: BPL = 2x0.75 m

- Chiều cao gờ đỡ lan can: Blc = 0.65 m

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 139

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

- Chiều cao lan can: Hlc = 0.72 m

- Chiều cao dầm T: h = 1.45 m

- Chiều dày bản mặt cầu: hf = 0.18 m

- Lớp phủ mặt cầu : hw = 0.074 m

- Kích thước đá kê gối: 800x600x150 mm

- Gối cầu: 300x300x50 mm

- Số làn xe thiết kế: n = 2 ln

IM = 0.25 Hệ số xung kích:

5.3. Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu.

5.3.1. Tĩnh tải:

a) Dầm chủ:

- Phần đầu dầm tới tiết diện thu hẹp:

- Phần dầm còn lại (tính luôn phần chuyển tiếp tiết diện 0.5H) :

+ Kích thước 1 phần dầm ngang

Chiều cao (không kể bản mặt cầu):

Chiều rộng:

Chiều dài:

+ Diện tích mỗi phần dầm ngang:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 140

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

+ Trọng lượng dầm ngang rải đều lên chiều dài dầm chính:

Mối nối ướt chia ra làm 2 phần mối nối cánh trên của dầm chính và mối nối của dầm ngang (khồng kể bản mặt cầu)

Trong đó:

: tĩnh tải phần mối nối bản cánh.

: : tĩnh tải phần mối nối dầm ngang không kể bản cánh

- Phần mối nối cánh trên dầm chính: (bản mặt cầu).

+ Kích thước mối nối:

Chiều rộng

Chiều dày bằng chiều dày bản cánh trên: hf =200mm

+ Trọng lượng mối nối cánh trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên= Dầm giữa:

- Phần mối nối dầm ngang:

+ Kích thước mối nối:

Chiều dày: b= tn=200mm

Chiều cao: h = h'dn=1080mm

Chiều dài (chiều rộng mối nối): b’ =750

Có 7 dầm ngang

+ Trọng lượng mối nối dầm ngang trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 141

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Dầm giữa:

- Trọng lượng mối nối:

Dầm biên:

Dầm giữa:

b) Tải trọng lớp phủ (DW)

c) Tải trọng lan can và lề bộ hành

- Ta giả thiết tải trọng lan can, lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống dầm biên và

dầm giữa là khác nhau, phần nằm ngoài bản hẩng sẽ do dầm biên chịu, còn phần nằm trong

sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chịu theo tỉ lệ khoảng cách từ diểm đặt lực đến mỗi dầm.

- Tĩnh tải do thanh lan can (đã tính ở phần lan can, tay vịn): glc = 0.105 N/mm

Trọng lượng của cột lan can: gclc = 226.98 N, mỗi cột lan can cách nhau 2000 mm, phân bố

trên chiều dài toàn cầu (28700 mm), nên có tổng cộng 15 cột.

Suy ra trọng lượng toàn bộ phần thép của thanh lan can(Chương 3)

-Tĩnh tải bó vỉa và ½ lề bộ hành đã tính ở phần tải trọng tác dụng vào bản mặt cầu:

-Tĩnh tải lan can tay vịn và một nửa lề bộ hành:

-Khoảng cách từ tim biên đến mép trong bó vỉa là de = -250 mm.

-Dầm giữa:

-Dầm biên:

Vậy:

-Dầm biên:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 142

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

-Dầm giữa:

d) Tổ hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên và dầm giữa:

- Dầm biên:

+ Tải trọng bản thân dầm:

0.977N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ: + Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

- Dầm giữa:

+ Tải trọng bản thân dầm:

1.054N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ: + Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

e) Phản lực gối không có hệ số do một dầm chủ tác dụng lên xà mũ Dầm biên

Dầm giữa:



f) Tĩnh tải do kết cấu phần dưới

a) Bệ mố:

b) Tường thân :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 143

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

c) Tường đầu (trên) :

d) Mấu đỡ bản quá độ :

e) Tường cánh (phần đuôi):

f) Tường cánh (phần thân):

g) Đá kê gối và gối kê:

h) Tổng cộng :

 Quy tĩnh tải về tim dọc của mố

Tỉnh tải do kết cấu phần trên truyền xuống kết cấu mố sẽ gây ra nội lực thẳng đứng Pi, mô men quay quanh trục ngang cầu My (trường hợp này bằng 0 vì cc dầm đối xứng), và mômen quay quanh trục dọc cầu Mx, tùy theo khoảng cách giữa vị trí tim gối và trọng tâm của các bộ phận tính toán nội lực.

- Những mặt cắt cần tính toán thân mố là: mặt cắt G-G (đáy bệ) ; D-D (đáy tường thân) ; C- C (tường đỉnh) ; B-B (tường cánh phần thân) và H-H (tường cánh phần đuôi)

Quy ước moment hướng ra sông mang dấu âm, hướng vào bờ mang dấu dương

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 144

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tính nội lực cho tiết diện G-G bởi tĩnh tải phần trên

x (mm) 0 0 0 0 0 0 0 MyDC MyDW (Nmm) (Nmm) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tĩnh tải phần trên Dầm 1 Dầm 2 Dầm 3 Dầm 4 Dầm 5 Dầm 6 Tổng DC (N) 361862.5 279950 279950 279950 279950 361862.5 1843525 DW (N) 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 169425

Bảng tính nội lực cho tiết diện D-D bởi tĩnh tải phần trên

x (mm) 0 0 0 0 0 0 0 MyDC MyDW (Nmm) (Nmm) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tĩnh tải phần trên Dầm 1 Dầm 2 Dầm 3 Dầm 4 Dầm 5 Dầm 6 Tổng DC (N) 361862.5 279950 279950 279950 279950 361862.5 1843525 DW (N) 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 28237.5 169425

Bảng tính nội lực cho tiết diện G-G bởi trọng lượng bản thân

e (mm) M(N.mm) Tiết diện G-G P(N)

2500000 686250 183750 33750 105685.125 0 280 220 650 3735 0 192150000 40425000 21937500 394733941.9

1485 380

Kết cấu Bệ mố Tường thân Tường đầu Mấu đỡ bản quá độ Tường cánh (đuôi) Tường cánh (phần thân) Đá kê gối Tổng cộng 138725.125 12919.5 3661080 206006810.6 4909410 860162663

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 145

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tính nội lực cho tiết diện D-D bởi trọng lượng bản thân

Tiết diện D-D Kết cấu

P(N) e (mm) M(N.m)

Tường thân 686250 0 0

Tường đầu 183750 500 91875000

Mấu đỡ bản quá độ 33750 930 31387500

Đá kê gối 12919.5 -100 -1291950

Tổng cộng 916669.5 1.22E+08

Bảng tính nội lực cho tiết diện C-C bởi trọng lượng bản thân

Kết cấu Tiết diện C-C

P(N) e (mm) M(N.m)

Tường đầu 183750 0 0

Mấu đỡ bản quá độ 33750 400 13500000

Tổng cộng 217500 1.35E+07

5.3.2. Hoạt tải (LL)

a) Xếp tải dọc cầu

Hình 5.2. Xếp hoạt tải theo phương dọc cầu

Theo phương dọc cầu xếp xe trên tất cả các làn xe trên 1 nhịp để gây ra phản lực gối V và mômen My lớn nhất.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 146

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Phản lực gối do xe 3 trục:

Phản lực tại gối do xe tandem:

Phản lực tại gối do tải trọng lane gây ra

Phản lực tại gối do tải trọng người bộ hành gây ra

So sánh các tổ hợp do hoạt tải gây ra:

Tổ hợp 1:

Tổ hợp 2:

a) Chọn tổ hợp 2 để tính toán, lực nén lớn nhất không hệ số được tính như sau :

Bảng kết quả tính tóan hoạt tải

Truck 287,160

Tandem 214,610

y1 y2 y3 y1 y4 lan (mm2) PL (mm2) 1 0.824 0.648 1 0.951 12200 12200 145000 145000 35000 110000 110000 9.3 2.25 Lane People 113,460 27,450

Tổ hơp 1 (1 làn chất tải) 322,713

Tổ hơp 2 (1 làn chất tải) 388,008

Tổng (n làn chất tải) 750,237

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 147

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

 b) Xếp tải theo phương ngang cầu Sơ đồ xếp 1 làn chất tải

Hình 5.3. Xếp hoạt tải theo ngang dọc cầu 1 làn chất tải

Tính toán nội lực chưa nhân hệ số tải trọng : Gối 1: (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 148

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Gối 2: (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 3 : (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Bảng tổng hợp phản lực gối khi xét 1 làn chất tải

2 1674.775 18.375 0.941 76008 807 162131 251612 2550

1 618.425 805.125 0.5 28067 35361 86148 157538 4250 669536500.00

3 706.8 0 0.559 32077 0 96313 137221 850 641610600.00 116637850.00

4 0 0 0 0 0 0 0 -850 0

5 0 0 0 0 0 0 0 -2550 0

6 0 0 0 0 0 0 0 -4250 0

Gối Lane PL ∑yi Lane PL TR Tổng E Mxi Mx

1427784950.00

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 149

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

 Sơ đồ xếp 2 làn chất tải

Hình 5.4. Xếp hoạt tải theo ngang dọc cầu 2 làn chất tải

Gối 1: (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 150

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Gối 2: (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 3 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 4 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 5 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 151

1 618.425 805.125 0.5 23389 29468 71790 233096 4250 990658000

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp phản lực gối khi xét 2 làn chất tải 4 1662.975 0 0.941 62894 0 135109 417204 -850 -354623400

2 1674.775 18.375 0.941 63340 673 135109 418680 2550 1067634000

3 1242.75 0 1 47001 0 143580 407657 850 346508450

5 801.075 0 0.618 30297 0 88732 254182 -2550 -648164100

6 0 0 0 0 0 0 0 -4250 0

1402012950

Gối lane PL ∑yi Lane PL TR Tổng e Mxi Mx

Xét sơ bộ ta thấy trường hợp xếp 1 làn chất tải tạo ra momen uốn quanh trục ngang cầu Mx lớn hơn nên ta dùng trường hợp này để tính toán.

c) Lực hãm xe (BR)

Lực hãm xe đựơc truyền từ kết cấu trên xuống mố qua gối đỡ. Tuỳ theo từng loại gối cầu và dạng liên kết mà tỉ lệ truyền của lực ngang xuống trụ khác nhau. Do ở mố cầu ta dùng gối di động do đó lực ngang không ảnh hưởng đến mố cầu.

d) Lực ma sát (FR)

Lực ma sát gối cầu được xác định dựa trên cơ sở giá trị cực đại của hệ số ma sát giữa các mặt trượt. FR được xác định như sau:

Trong đó:

fmax : Hệ số ma sát giữa bê tông và gối cầu (di động), fmax=0,3

N : phản lực gối do tĩnh tải và hoạt tải (không kể xung kích gây ra)

Ntt: Tổng phản lực gối do tĩnh tải

Nht: Tổng phản lực gối do hoạt tải

Vậy

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 152

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Điểm đặt lực ma sát so với mặt cắt D-D:

Điểm đặt lực ma sát so với mặt cắt G-G:

Bảng nội lực do lực ma sát gây ra tại các mặt cắt

Mặt cắt G-G Mặt cắt D-D

Tải trọng Hx (N)

e (mm) Mô men My (N.mm) e (mm) Mô men My (N.mm)

837191 6,025 4025 5044075775 3369693775

Lực ma sát FR

e) Lực li tâm (CE)

Do ở đây ta thiết kế mố của cầu thẳng nên không có lực li tâm

f) Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu (WS)

Tải trọng gió ngang

Diện tích hứng gió của kết cấu thượng tầng bxh được xác định như sau:

và

Diện tích hứng gió của kết cấu mố được xác định bao gồm diện tích cánh mố và thân mố

Tải trọng gió ngang PB phải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, được tính như sau:

Trong đó :

Tốc độ gió giả sử được lấy trong vùng 4 do đó tốc độ gió

Đối với sức gió tiêu chuẩn

Trong đó:

VB - Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy định trong bảng 3.8.1.1- 1.

S : hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu theo quy định trong bảng 3.8.1.1.2

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 153

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Cd : Hệ số cản được quy định trong A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d.

b = 10000 Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)

d = 2820 Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, nếu có (mm). Trong bài, ta lấy hệ số cản gió

Tương tự với sức gió tiêu chuẩn là 25 m/s thì ta có

Giả sử mặt hứng gió vuông góc phương gió, khi đó gió ngang là:

Lực gió:

Lực gió theo phương dọc bằng 0

Bảng tải trọng gió ngang WS xét tới mặt cắt G-G

Kết cấu ez (mm) Aw.sup (mm2) WS (N) Mx (Nmm) Mx25 (Nmm) WS25 (N)

Mố 11340 2820 18173864 63136 178043520 31978800

KCPT 21996 35250000 122459 649032700 116578800

5,300 Tổng 827076220 33336 148557600

185595 Bảng tải trọng gió ngang WS xét tới mặt cắt D-D

ez (mm) Aw.sup (mm2) WS (N) Mx (Nmm) WS25 (N) Mx25 (Nmm)

Kết cấu Mố 820 18173864 63136 51771520 11340 9298800

KCPT 35250000 122459 21996 72586800

3,300 Tổng 404114700 455886220 185595 33336 81885600

g) Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL)

Tải trọng gió ngang

Theo A3.8.1.3, khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ.

Tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải phân bố 1,5 N/mm, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1,8m trên mặt đường.

Chiều dài tham gia tải trọng gió tác dụng lên xe được lấy bằng chiều dài dầm tác dụng

lên mố

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 154

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tải trọng gió dọc

Tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 N/mm tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800 mm so với mặt đường. Lấy trường hợp xếp xe hết toàn bộ mặt cầu.

Chiều cao đến mặt cắt G-G:

h) Nội lực do trọng lượng đất đắp

Chiều cao đất đắp sau mố = 3300 mm

Chiều rộng mố chịu tác dụng của các lớp (không kể tường cánh) = 9300 m

Diện tích tác dụng của các lớp =30690000 mm2

Trọng lượng riêng của đất đắp sau mố = 18 KN/m3

Chiều cao đất đắp trước mố = 0

Diện tích chịu tác dụng = 38300000 mm2

Bảng tính nội lực cho tiết diện G-G bởi trọng lượng đất đắp

Tiết diện G-G Kết cấu P (N) e (mm) M (Nmm)

Đất sau mố 1822986 1485 2707134210

Đất trước mố 0 0 0

Tổng cộng 1822986 2707134210

i) Nội lực do áp lực đất EH , LS tác dụng lên thân mố

Áp lực ngang đất EH

Ap lực ngang của đất đắp lên mố tính theo công thức

Trong đó

b = 9300mm

H : chiều cao áp lực đất

H1 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện G-G = 5905mm

H2 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện D-D = 3905mm

H3 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện C-C = 2195mm

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 155

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

K : Hệ số áp lực ngang của đất. Đối với tường có dịch chuyển K được lấy bằng Ka là hệ số áp lực chủ động của đất.

Trong đó:

Góc ma sát giữa đất đắp và tường

Góc của đất đắp với tường nằm ngang

Góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng

Góc nội ma sát có hiệu

Ta co

Độ cao đặt lực tác dụng : trừ khi có quy định khác, tổng tải trọng ngang của đất do trọng lượng bản thân đất lấp phải giả định tác dụng ở độ cao 0,4 H.

H là tổng chiều cao tường tính từ mặt đất đắp đến đáy móng.

Ap lực ngang của đất đắp lên tường (EH) Tiết diện

H P(N) e(mm) M(Nmm)

G-G D-D C-C 5,905 3,905 2,195 945606.115 413535.259 130659.056 -2362 -1562 -878 -2233521644 -645942075 -114718651

Áp lực ngang do hoạt tải chất thêm LS

Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn ,tác dụng của hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao hcq

Ap lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo công thức :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 156

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Vị trí đặt hợp lực là 0.5H

Trong đó :

K = 0.324

Hcq Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m)

Ap lục ngang do hoạt tải sau mố (Ls) Tiết diện H(mm) hcq(mm) LS(N) M(Nmm)

G-G D-D C-C 5,905 3,905 2,195 773.93 1067.27 1468.33 247869 226045 174807 -731833223 -441352863 -191850683

j) Nội lực do áp lực đất EH , LS tác dụng lên tường cánh

Áp lực ngang đất EH

Ap lực ngang của đất đắp lên mố tính theo công thức

Trong đó

L: Chiều rộng tường cánh chịu tải trọng đất đắp sau mố

L1 :Chiều rộng tường cánh tác dụng tại tiết diện B-B:

L2: Chiều rộng tường cánh tác dụng tại tiết diện H-H:

H : chiều cao áp lực đất

H1 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện B-B

H2 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện H-H

K : Hệ số áp lực ngang của đất. Đối với tường có dịch chuyển K được lấy bằng Ka là hệ số áp lực chủ động của đất.

Trong đó:

Góc ma sát giữa đất đắp và tường

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 157

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Góc của đất đắp với tường nằm ngang

Góc của đất đắp sau tường với phương thẳng đứng

Góc nội ma sát có hiệu

Ta co

Độ cao đặt lực tác dụng : trừ khi có quy định khác, tổng tải trọng ngang của đất do trọng lượng bản thân đất lấp phải giả định tác dụng ở độ cao 0,4 H.

H là tổng chiều cao tường tính từ mặt đất đắp đến đáy móng.

Tiết diện H (mm) Ap lực ngang của đất đắp lên tường cánh (EH) P(N) L (mm) e(mm) M(Nmm)

B-B 3905 2030 90266 1562 140995492

H-H 3075 2470 68104 1230 83767920

Áp lực ngang do hoạt tải chất thêm LS

Khi hoạt tải đứng sau mố trong phạm vi bằng chiều cao tường chắn ,tác dụng của hoạt tải có thể thay bằng lớp đất tương đương có chiều cao hcq

Ap lực ngang do hoạt tải sau mố tính theo công thức :

Vị trí đặt hợp lực là 0,5H

Trong đó :

K = 0,324

Hcq Chiều cao lớp đất tương đương phụ thuộc vào chiều cao tường chắn (m)

L: Chiều rộng tường cánh chịu tải trọng đất đắp sau mố

L1 :Chiều rộng tường cánh tác dụng tại tiết diện B-B:

L2: Chiều rộng tường cánh tác dụng tại tiết diện H-H:

H : chiều cao áp lực đất

H1 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện B-B

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 158

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

H2 chiều cao áp lực đất tác dụng tại tiết diện H-H

Áp lực ngang do hoạt tải sau mố lên tường cánh(LS) Tiết diện H(mm) hcq(mm) L (mm) LS(N) M(Nmm)

B-B H-H 3,905 3,075 1067.27 1175 2,030 2,470 49341 52047 96338303 80022263

Ngoài áp lực ngang LS nói trên, còn phải tính đến áp lực thẳng đứng (VS) do lớp đất tương đương tác dụng tới mặt cắt G-G khi thiết kế mố. Trị số VS được tính như sau:

là chiều dài cốt đất tương đương hcq gây ra áp lực thẳng - - Với

đứng xét tứi mặt cắt G-G

- Ta có: =2030mm

-

N

 VS =  MS = VS.e = 390552030 Nmm

5.3.3. Tổ hợp tải trọng

a) Mặt cắt G-G

Bảng hệ số tải trọng

Tên tải trọng CĐ I CĐ II CĐ III SD

Tĩnh tải nhịp và mố DC 1.25 1.25 1.25 1

Lớp phủ DW

Áp lực ngang của đất Tĩnh tải đất đắp 1.5 1.5 1.35 1.5 1.5 1.35 1.5 1.5 1.35 1 1 1 EH EV

Hoạt tải xe ô tô LL

Áp lực ngang do hoạt tải sau mố 1.75 1.75 0 0 1.35 1.35 1 1 LS

Gió lên công trình WS

Gió lên xe cộ 0 0 1.4 0 0.4 1 0.3 1 WL

Lực hãm xe Hệ số điều chỉnh tải trọng BR Ç 1 1.05 1 1.05 1 1.05 1 1

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 159

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt cắt G-G

V Hx My Hy Mx Tên tải trọng

(N) (N) (Nmm) (N) (Nmm)

0 860162663 Tĩnh tải nhịp và mố DC 5504605 0 0

Lớp phủ

DW Áp lực ngang của đất EH EV Tĩnh tải đất đắp 169425 0 1822986 0 945606.115 0 0 -2233521644 2707134210 0 0 0 0 0 0

LL 750237 1427784950 0 0 0

LS 0 247869 -731833223 0 0

LS 262998 390552030 0 0 0 Hoạt tải xe ô tô Áp lực ngang do hoạt tải sau mố Áp lực thẳng đứng do hoạt tải sau mố

0 0 0 0 185595 827076220

Gió lên công trình 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 18750 113043750

Gió lên xe cộ 0 0 1350 10461150 0 0 Ngang cầu Dọc cầu Ngang cầu Dọc cầu

0 Lực ma sát FR 837191 -5044075775 0 0

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt G-G

Hướng dọc Hướng ngang Tổ hợp tải trọng N(N) Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm)

TTGH CĐI 11937540.4 3483127.4 -8447063780.1 0.0 2623554845.6

TTGH CĐII 10075721.1 1489329.6 1448529648.6 272824.7 1215802043.4

TTGH CĐIII 11511981.7 3028819.7 -6185213853.6 97637.4 1965163398.8

TTGH SD 8510251.0 2032016.1 -4051581739.0 74428.5 1788876566.0

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 160

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

b) Mặt cắt D-D

Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt cắt D-D

` V (N)

My (Nmm) 121970550

DC 2760945 169425 DW 0 EH 0 EV 750237 LL Hx (N) 0 0 413535 0 0 0 -645942075 0 0 Hy (N) 0 0 0 0 0 Mx (Nmm) 0 0 0 0 1427784950

LS 0 226045 -441352863 0 0

LS 0 0 0 0 0 Tĩnh tải nhịp và mố Lớp phủ Áp lực ngang của đất Tĩnh tải đất đắp Hoạt tải xe ô tô Ap lực ngang do hoạt tải sau mố Ap lực thẳng đứng do hoạt tải sau mố

0 0 0 0 185595 81929592

Gió lên công trình 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 18750 75543750

Gió lên xe cộ

0 0 0 0 1350 7766550 Ngang cầu Dọc cầu Ngang cầu Dọc cầu

0 0 0 Lực ma sát FR 837191 -3369693775

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt D-D

Hướng dọc Hướng ngang Tổ hợp tải trọng N(N) Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm)

TTGH CĐI 5268160 2605014 -7860070619 0 2623554846

TTGH CĐII 3889600 651318 -857272421 272825 120371832

TTGH CĐIII 4953061 2159873 -6251281823 97637 2137519306

TTGH SD 3679857 1478121 -4327257013 74429 1527819380

c) Mặt cắt C-C

Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt cắt C-C

Tên tải trọng

DC EH V (N) 217500 0 Hx (N) 0 130897.27 My (Nmm) 13500000 -115032519 Hy (N) 0 0 Mx (Nmm) 0 0

LS 0 174807 -191850683 0 0 Tĩnh tải nhịp và mố Áp lực ngang của đất Áp lực ngang do hoạt tải sau mố

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 161

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt C-C

Hướng dọc Tổ hợp tải trọng N(N) Hx(N) My(N.mm)

TTGH CĐI 285469 526996 -515488755

TTGH CĐII 285469 205788 -162963125

TTGH CĐIII 285469 453577 -434911468

TTGH SD 217500 305466 -293069334

d) Mặt cắt B-B

Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt cắt B-B

Tên tải trọng

Áp lực ngang của đất EH Hy (N) 90266 Mz (Nmm) 140995492

Áp lực ngang do hoạt tải sau mố LS 49341 96338303

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt B-B

Hướng ngang Tổ hợp tải trọng

TTGH CĐI Hy(N) 232833.038 Mx(N.mm) 399089532

TTGH CĐII 142168.95 222067900

TTGH CĐIII 212109.818 358627444

TTGH SD 139607 237333795

e) Mặt cắt H-H

Bảng tóm tắt tải trọng xét tới mặt cắt H-H

Tên tải trọng

Áp lực ngang của đất EH Hy (N) 68104 Mz (Nmm) 83767920

Áp lực ngang do hoạt tải sau mố LS 52047 80022263

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 162

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt H-H

Hướng ngang Tổ hợp tải trọng

TTGH CĐI Hy(N) 202900.1625 Mx(N.mm) 278975382.3

TTGH CĐII 107263.8 131934474

TTGH CĐIII 181040.4225 245366031.8

TTGH SD 120151 163790183

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 163

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

5.4. THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO CÁC MẶT CẮT

5.4.1. Kiểm toán mặt cắt đáy tường thân (mặt cắt D-D)

Cường độ chịu nén của bê tông

Hướng dọc Hướng ngang Tổ hợp tải trọng N(N) Hx(N) My(N.mm) Hy(N) Mx(N.mm)

5268160 2605014 -7860070619 0 2623554846 TTGH CĐI

3889600 651318 -857272421 272825 120371832 TTGH CĐII

4953061 2159873 -6251281823 97637 2137519306 TTGH CĐIII

3679857 1478121 -4327257013 74429 1527819380 TTGH SD

5.4.1.1. Thiết kế cốt thép cho mặt cắt D-D( đáy tường thân)

Kích thước mặt cắt kiểm toán:

+ Chiều rộng mặt cắt: b,bw=1500 mm

+ Chiều rộng mặt cắt theo phương ngang cầu: bn=10000 mm

+ Cường độ chịu nén của bê tông: fc=35 Mpa

 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo hai phương.

Dùng tổ hợp nội lực ở THGH CĐI. Trị số tải trọng dọc trục tính toán: Ntt = 5268160 + Nếu lực dọc trục tính toán nhỏ hơn:

(1)

+ Nếu lực dọc trục tính toán không nhỏ hơn:

(2)

Trong đó:

là hệ số sức kháng của cấu kiện nén dọc trục tính toán =0.75

là hệ số sức kháng nén dọc trục theo hai phương

là sức kháng nén dọc trục có độ lệch tâm

là sức kháng nén dọc trục có độ lệch tâm

Kiểm tra:

1500×10000=15000000 mm2=15m2

0.1×0.75×35×15000000=39375000>Ntt

Kiểm toán theo công thức (1)

+ sức kháng uốn tính toán theo dọc trục x:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 164

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

+ Sức kháng uốn tính toán theo dọc trục y :

Trong đó: hệ số sức kháng uốn

40996 mm2diện tích cốt thép theo phương dọc, thép 51-D32a200.

6430.72 mm2 diện tích cốt thép theo phương ngang, thép 8-D32a200.

Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép phương ngang: 50mm

Chiều dày bảo vệ cốt thép phương dọc: 50mm

Chiều cao có hiệu của mặt cắt tính toán phương dọc: 1450 mm

Chiều cao có hiệu của mặt cắt tính toán phương ngang: 9950 mm

Chiều cao vùng nén ở trạng thái phá hoại cân bằng

Xác định vị trí của trục trung hòa theo phương ngang và dọc cầu:

Chiều cao khối ứng suất quy đổi

Xét theo phương dọc cầu: c=72.34, a=57.872

Xét theo phương ngang cầu: c=75.66, a=60.528

Trị số sức kháng tính toán theo hai phương: Mrx= 22021501220N.mm + Phương dọc cầu: + Phương ngang cầu: Mry= 24113014890N.mm Mux = 2623554846 N.mm Muy = -7860070619N.mm Kiểm tra:

Kiểm toán mặt cắt:

 Thỏa

5.4.1.2. Thiết kế cốt đai cho thân mố

Khả năng chịu cắt của dầm phải thoả mãn:

Trong đó

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 165

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

lực cắt do ngoại lực tác dụng

hệ số sức kháng

sức kháng cắt của dầm

Sức kháng cắt của dầm

Trong đó

sức kháng cắt của bêtông

(5.8.3.3-3)

Trong đó

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

cường độ chịu nén của bêtông

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

khả năng chịu cắt của cốt đai

(5.8.3.3-4)

Trong đó

diện tích cốt thép đai chịu cắt trong cự ly S

cường độ chịu cắt của cốt đai

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

cự ly cốt thép đai

Khả năng chịu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng của vết nứt và , do đó để đơn giản trong thiết kế lực cắt, bước thép đai sẽ tính trong trường hợp

này

Chiều cao vùng nén:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 166

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu

Khả năng chịu cắt của bê tông:

(5.8.3.3-3)

Trong đó :

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

cường độ chịu nén của bêtông

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong chiều

cao chịu cắt hữu hiệu

Yêu cầu khả năng chịu cắt của thép đai:

- Ta thấy chỉ riêng bê tông đã đủ khả năng chịu cắt

Vậy ta bố trí cốt đai theo cấu tạo 20 nhánh 16

Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 167

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó ta có

Vậy:

Vậy chọn khoảng cách cốt đai là 200 mm

5.4.1.3. Kiểm tra điều kiện chống nứt thân mố :

Mômen ở trạng thái giới hạn sử dụng

Theo phương dọc cầu :

Theo phương ngang cầu :

a) Kiểm tra nứt theo phương dọc cầu

Công thức kiểm tra:

(22TCN-272-05 Điều 5.7.3.4-1)

Trong đó:

: chiều cao bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần

nhất, .

A : Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo, và được bao bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa.

Z: thông số bề rộng vết nứt, đối với khí hậu khắc nghiệt thì Z = 23000.

.

Do đó ta dùng giá trị 233 MPa để so sánh với .

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 168

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tính theo công thức:

Modun đàn hồi của bê tông

Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông

Chiều cao vùng nén của bê tông khi nứt

Momen quán tính tiết diện khi nứt

=>

Ta thấy:

nên đảm bảo điều kiện về nứt.

b) Kiểm tra nứt theo phương ngang cầu

Công thức kiểm tra:

(22TCN-272-05 Điều 5.7.3.4-1)

Trong đó:

: chiều cao bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần

nhất, .

A : Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo, và được bao bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa. Chọn 8 20

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 169

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Z: thông số bề rộng vết nứt, đối với khí hậu khắc nghiệt thì Z = 23000.

.

Do đó ta dùng giá trị 241 MPa để so sánh với .

Tính theo công thức:

Trong đó:

Modun đàn hồi của bê tông

Tỷ số tính đổi từ thép sang bê tông

Chiều cao vùng nén khi bê tông nứt

Momen quán tính tiết diện nứt

=>

Ta thấy:

nên đảm bảo điều kiện về nứt.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 170

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

5.4.2. Thiết kế cốt thép tường đỉnh (mặt cắt C –C) 5.4.2.1. Thiết kế cốt thép dọc tường đỉnh

Sức kháng danh định

Chiều cao vùng nén:

Kiểm tra điều kiện phá hoại dẻo

vậy thoả điều kiện

Diện tích cốt thép:

Kiểm tra điều kiện cốt thép tối thiểu:

Vậy chọn

Ta chọn

5.4.2.2. Thiết kế cốt đai cho tường đỉnh mố

Khả năng chịu cắt của dầm phải thoả mãn:

Trong đó

lực cắt do ngoại lực tác dụng

hệ số sức kháng

sức kháng cắt của dầm

Sức kháng cắt của dầm

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 171

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó

sức kháng cắt của bêtông

(5.8.3.3-3)

Trong đó

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

cường độ chịu nén của bêtông

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong

chiều cao

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

khả năng chịu cắt của cốt đai

(5.8.3.3-4)

Trong đó

diện tích cốt thép đai chịu cắt trong cự ly S

cường độ chịu cắt của cốt đai

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

cự ly cốt thép đai

Khả năng chịu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng của vết nứt và , do đó để đơn giản trong thiết kế lực cắt, bước thép đai sẽ tính trong trường hợp

này

Chiều cao vùng nén:

Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 172

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Yêu cầu khả năng chịu cắt của thép đai:

Ta thấy chỉ riêng bê tông đã đủ khả năng chịu cắt

Vậy ta bố trí cốt đai theo cấu tạo cốt đai 2 nhánh 16a200

5.4.2.3. Kiểm tra khả năng chịu nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng: Công thức kiểm tra:

(22TCN-272-05 Điều 5.7.3.4-1)

Trong đó:

: chiều cao bê tông tính từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép gần

.

A

nhất, : Diện tích bê tông có cùng trọng tâm với cốt thép chủ chịu kéo, và được bao bởi các mặt của mặt cắt ngang và đường thẳng song song với trục trung hòa.

Z: thông số bề rộng vết nứt, đối với khí hậu khắc nghiệt thì Z=23000. Ta có :

.

.

Do đó ta dùng giá trị 233 MPa để so sánh với Tính theo công thức:

Modun đàn hồi của bê tông

Hệ số tính đổi từ thép sang bê tông

Chiều cao vùng nén của bê tông khi nứt

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 173

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Momen quán tính tiết diện khi nứt

=>

Ta thấy: nên đảm bảo điều kiện về nứt.

5.4.3. Tính toán thiết kế phần tường cánh

5.4.3.1. Tính toán cốt thép cho mặt cắt B-B (tường cánh phần thân)

Tiết diện tính toán :

Cường độ thép: fy = 420 MPa.

Momen tính toán

Sức kháng danh định:

Chiều cao có hiệu của tiết diện

Chiều cao vùng nén :

Kiểm tra điều kiện

vậy thoả điều kiện

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 174

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Diện tích cốt thép:

Kiểm tra điều kiện cốt thép tối thiểu:

Ta chọn

5.4.3.2. Thiết kế cốt đai cho tường cánh

Lực cắt cánh mố theo:

Khả năng chịu cắt của dầm phải thoả mãn:

Trong đó

: Lực cắt do ngoại lực tác dụng

: Hệ số sức kháng

: Sức kháng cắt của dầm

Trong đó

: Sức kháng cắt của bêtông

(5.8.3.3-3)

Trong đó

: Hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

: Cường độ chịu nén của bêtông ,

: Bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất trong chiều

cao ,

: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu

: Khả năng chịu cắt của cốt đai

(5.8.3.3-4)

Trong đó

: Diện tích cốt thép đai chịu cắt trong cự ly S

: Cường độ chịu cắt của cốt đai

: Chiều cao chịu cắt hữu hiệu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 175

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

: Cự ly cốt thép đai

, do đó để đơn giản trong thiết kế lực cắt, bước thép đai sẽ tính trong trường hợp

Khả năng chịu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng của vết nứt và này

Chiều cao vùng nén:

a = 12.53 mm

Kiểm tra điều kiện

Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu

Vậy khả năng chịu cắt của bê tông:

Yêu cầu khả năng chịu cắt của thép đai:

Ta thấy chỉ riêng bê tông đã đủ khả năng chịu cắt

Vậy ta bố trí cốt đai theo cấu tạo 2 nhánh 16

Vậy không cần cốt thép, bê tông vẫn đủ khả năng chịu cắt, ta chỉ cần bố trí cốt đai

theo yêu cầu cấu tạo. Ta bố trí 16@200.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 176

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

5.4.3.3. Kiểm tra điều kiện chống nứt

Ta sẽ kiểm tra nứt cánh mố ở trạng thái giới hạn sử dụng:

Tiết diện tính toán:

Các giá trị của đã có ở trên.

Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo gần nhất:

Diện tích của vùng bêtông bọc quanh 1 nhóm thép

Diện tích trung bình của bêtông bọc quanh 1 thanh thép:

Khối lượng riêng của bêtông:

Modul đàn hồi của bêtông:

Modul đàn hồi của thép:

Hệ số tính đổi từ thép sang bêtông:

Chiều cao vùng nén của bêtông khi tiết diện nứt:

Moment quán tính của tiết diện bêtông khi đã nứt:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 177

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Ứng suất trong cốt thép do ngoại lực gây ra:

Dựa vào điều kiện môi trường tra ra Z,:

Ứng suất cho phép trong cốt thép:

So sánh: nên chọn để kiểm tra

Vậy => Vậy tiết diện thoả điều kiện chịu nứt

5.4.3.4. Kiểm toán mặt cắt B-B

Để thuận tiện cho việc bố trí và thi công cốt thép tường cánh, ta sẽ bố trí cốt thép tường cánh(phần đuôi) giống với cốt thép tường cánh(phần thân) đã được tính toán ở trên. Do các giá trị lực cắt và momen đều thấp hơn tại mặt cắt B-B nên ta không cần kiểm toán.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 178

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

5.5 THIẾT KẾ MÓNG MỐ

5.5.1. Địa chất khu vực

Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất

g H C f Lớp đất Loại đất (m) kN/m2 (độ) T/m3

Lớp A Đất mặt, sét màu nâu loang xám đen dẻo mềm 0.8 0 0 0

Lớp 1 Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen. Trạng thái chảy 18 10.2 ’ 1.67

Lớp 1A Sét pha, xám xanh – xám đen. Trạng thái dẻo chảy 2.2 12.9 ’ 1.85

Lớp 2 Sét pha nâu vàng loang xám xanh. 2.6 30.7 ’ 2.04

Lớp 3 Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng. 0.8 41 14 1.9

Lớp 4 Sét pha nâu vàng loang xám trắng. Trạng thái dẻo cứng 2.5 24 ’ 1.96

Lớp 5 Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ. Trạng thái nửa cứng. 13 55 ’ 1.94

Lớp 5A Sét pha xám trắng, trạng thái dẻo cứng. 2.741 47.1 ’ 2.01

5.5.2. Lựa chọn các thông số cơ bản của cọc

 Đường kính D = 1 m

 Chiều dài cọc L = 42 m tính từ đáy đài cọc, chiều dài cọc ngàm trong đài cọc là 200

mm.

 Chu vi mặt cắt ngang cọc: 3,142 m

 Diện tích mặt cắt ngang cọc: 0,785 m2

 Đường kính cốt thép dọc: 20 mm

 Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc phương dọc cầu : d = 3 m

 Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc phương ngang cầu : d = 3.5 m

 Trọng lượng riêng của vật liệu làm cọc: = 25 KN/m3.

 Cường độ bêtông: fc’ = 30 MPa.

5.5.3. Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu cho bởi công thức sau (sử dụng cốt đai xoắn):

 Trong đó:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 179

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

-  = 0,75 : Hệ số uốn dọc.

- fc’= 30 MPa : Cường độ chịu nén của bêtông.

- Ac = 1,745 m2 : Diện tích của phần bêtông.

- fy = 400 MPa : Cường độ chịu nén của cốt thép.

- : Diện tích của thép. (20Þ28)

5.5.4. Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

Sức chịu tải của cọc theo đất nền được cho bởi công thức sau đây:

Trong đó:

-  : hệ số nhóm cọc, theo 10.7.3.10.2 :  = 0,73

- Qp : Sức kháng mũi cọc (N)

- Ap : Diện tích mũi cọc (m2)

- Qs : Sức kháng thân cọc (N)

- As : Diện tích bề mặt thân cọc (m2)

- : hệ số sức kháng mũi trong đất sét

= 0,55 (Bảng 10.5.5-3)

- : hệ số sức kháng thành bên trong đất sét:

= 0,65 (Bảng 10.5.5-3)

5.5.5. Tính sức kháng đơn vị của thân cọc qs (MPa)

 Đất cát : (Tính theo Reese và Wright) (điều 10.8.3.4.2)

(với N  53)

(với 53

N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.

 Đất dính : (Tính theo phương pháp ) (điều 10.7.3.3.2)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 180

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

− Tính Qs: thành phần ma sát bên.

Asi=3.14xdxli: Diện tích mũi cọc

li: chiều dày phân lớp thứ i.

fsi: ma sát thành bên do lớp đất thứ i tác dụng lên thành cọc.

: lực dính và góc ma sát trong của đất nền

ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên

của cọc tại điểm giữa lớp đang xét.

.

 : Hệ số dính bám. (10.5.5-3)

 Tính toán theo các quy tắc trên ta có kết quả sức kháng thân cọc như sau:

 Bỏ qua sức kháng thành bên tại 1m đầu cọc và tại một đoạn bằng đường kính cọc ở

đầu cọc

Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1m

σ

alpha

fsi

Qs

Ap Qsi(kN)

Lớp

ϕ(độ)

Ks

Lực dính C(kN/m2)

Bề dày li(m)

(kN/m2)

kN/m2

(m2)

14 19.75

18 2.2 2.6 0.8 2.5 13 2.741

Dung trọng tự nhiên (kN/m3) 16.7 18.5 20.4 19 19.6 19.4 20.1

1 1A 2 3 4 5 5A

10.2 12.9 30.7 41 24 55 47.1

5.0833 0.9114 9.5333 0.8344 19.3333 0.6689 0.7581 0.6621 19.0333 0.6739 16.5833 0.7146

273.97 307.93 343.41 354.93 387.37 557.33 596.7

0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55

34.571 64.614 151.185 129.494 163.08 247.267 224.795 123.64

19.01 56.55 6.91 35.54 8.17 83.15 2.51 71.22 7.85 89.69 40.84 136 8.61

Tổng thành phần ma sát:Qs=Qsi

1075.02 245.58 679.34 178.76 704.07 5554.24 1064.54 9501.55

5.5.6. Tính sức kháng đơn vị của mũi cọc qp (MPa)

 Đất cát: (Tính theo Reese và Wright) (điều 10.8.3.4.3)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 181

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

(với N  60)

(với N > 60)

N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.

 Đất dính: (điều 10.8.3.3.2)

Với:

Trong đó:

D: đường kính cọc khoan nhồi (mm)

Z: Độ xuyên của cọc khoan nhồi (mm)

. Vậy chọn Nc = 9

 Loại đất tại mũi cọc là sét, vậy sức kháng mũi cọc là:

5.5.7. Tổng hợp sức chịu tải của cọc (N)

Xét đẩy nổi của cọc:

Trọng lượng của phần cọc ngập trong nước

Vậy sức chịu tải theo đất nền của cọc:

So sánh với sức kháng của cọc theo vật liệu ta chọn sức chịu tải của cọc theo đất nền để thiết kế cọc.

5.5.8. Tính toán số lượng cọc.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 182

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó:

- n : Số lượng cọc trong móng

- V: Tổng lực đứng tính tại đáy bệ ở TTGH CDI

- Q: Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền

- : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen,  = 1,1  1,5 chọn  =

1,5

 Chọn 6 cọc và được bố trí như sau.

Hình 5.5. Mặt bằng bố trí cọc.

5.5.9. Xác định nội lực đầu cọc và chuyển vị đài cọc

Xác định chiều dài chịu uốn LM và chịu nén LN của cọc:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 183

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó:

- Lo : Khoảng cách từ đáy bệ đến mặt đất sau khi xói L0 = 0 m

- D : Đường kính cọc.

- L : Chiều dài cọc .

- : Góc ngiêng của cọc

Mô đun đàn hồi của bêtông : (fc’ = 30 MPa)

Diện tích tiết diện ngang :

Momen quán tính :

Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt đáy bệ G-G

Hướng dọc Hướng ngang Tổ hợp tải trọng N(kN) Hx(kN) My(kN.m) Hy(kN) Mx(kN.m)

11,941.59 3,485.11 8,456.09 0.00 2,623.55 TTGH CĐI

10,080.14 1,491.35 1,447.00 272.82 1,216.16 TTGH CĐII

11,516.12 3,030.81 6,192.53 97.64 1,965.35 TTGH CĐIII

8,513.24 2,033.28 4,056.18 74.43 1,789.03 TTGH SD

Kiểm tra cọc ở trạng thái giới hạn cường độ

Đánh số thứ tự cọc:

Hình 5.6.Kí hiệu cọc trong đài

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 184

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Đài cọc được xem như cứng tuyệt đối.

Ta tính toán trong hai mặt phẳng như hình vẽ, và nội lực lớn nhất trong cọc được tính bằng cách cộng hai trường hợp lại với nhau.

Hình 5.7. Tính toán theo 2 phương

 Tính cho trường hợp ngang cầu

Tải trọng tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ 1 có lực nén max

Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

u,v, : chuyển vị ngang, chuyển vị thẳng đứng, góc quay của bệ quang điểm O (trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 185

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

rik : phản lực trong liên kết i do chuyển vị đơn vị tại liên kết k gây ra

Tính các hệ số rik :

.

rvw = rwv = 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên xi = 0)

Trong đó:

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

Bảng tính các hệ số của hệ phương trình chính tắc.

Vị trí cọc P1 P2 P3 P4 P5 P6 Bảng tính các hệ số phương trình chính tắc Cos2 β 1 1 1 1 1 1 LN (m) 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Fi 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785

Tổng rvv Fi/LNI cos2 β 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 3,320,832.00

MI cos2 β

12E*Ji/L3

ruu P1 P2 P3 P4 Fi/Lni 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 Sin2 β 0 0 0 0 Fi/Lni *sin2β 0 0 0 0 Cos2 β 1 1 1 1 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 186

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

P5 P6 0.0188 0.0188 0 0 1 1

0 0 Tổng ruu 50,571.57 50,571.57 303,429.41

E*yi

2 yi 12.25 0 12.25 12.25 0 12.25

Sin2 β 0 0 0 0 0 0 4E*Ji/LMI 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 r ww P1 P2 P3 P4 P5 P6

Cos2 β 1 1 1 1 1 1 Tổng rww

2*Fi/Lni *cos2 β 6,780,032.00 0.00 6,780,032.00 6,780,032.00 0.00 6,780,032.00 32,076,141.71

2

6ECos βi *Ji/LMi 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 yi 3.5 0 -3.5 3.5 0 -3.5 ruw = rwu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Cos βi 1 1 1 1 1 1

Sin βi 0 0 0 0 0 0 Tổng yi *sinβ*cosβ*Ai/Lni 0 0 0 0 0 0 -1,062,002.94

Thay vào hệ phương trình và giải hệ ta có :

Tính nội lực từng cọc

Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

Momen uốn tại đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 187

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

MDi =

Momen uốn tại vị trí ngàm của cọc thứ (i) tính theo công thức :

MNi =

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

STT Xi Ni Qi M Ni M Di Ni xXi

1 2 3 4 5 6 3.5 0 -3.5 3.5 0 -3.5

Tổng 2,169.47 1,990.26 1,811.05 2,169.47 1,990.26 1,811.05 11,941.59 0 0 0 0 0 0 0.00 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 -114.62 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 -19.104 --114.62 7,593.15 0.00 -6,338.69 7,593.15 0.00 -6,338.69 2,508.93

Kiểm tra lại theo điều kiện cân bằng lực theo các phương và cân bằng momen :

Ta có :

 Tính cho trường hợp dọc cầu

Tải trọng tính toán:

Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 188

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

u,v, : chuyển vị ngang , chuyển vị thẳng đứng , góc quay của bệ quang điểm O (trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

rik : phản lực trong liên kết i do chuyển vị đơn vị tại liên kết k gây ra

Tính các hệ số rik :

.

rvw = rwv = 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên xi = 0)

Trong đó:

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

Bảng tính các hệ số của hệ phương trình chính tắc.

Vị trí cọc P1 P2 P3 P4 P5 P6 Bảng tính các hệ số phương trình chính tắc Cos2 β 1 1 1 1 1 1 LN (m) 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Fi 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785

Tổng rvv Fi/LNI cos2 β 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 3,320,832.00

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 189

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

MI cos2 β

12E*Ji/L3

ruu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Fi/Lni 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 Fi/Lni *sin2β 0 0 0 0 0 0 Cos2 β 1 1 1 1 1 1

Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Tổng ruu 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 303,429.41

E*yi

2 yi 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25

r ww P1 P2 P3 P4 P5 P6 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 4E*Ji/LMI 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857

Cos2 β 1 1 1 1 1 1 Tổng rww

2*Fi/Lni *cos2 β 1,245,312.00 1,245,312.00 1,245,312.00 1,245,312.00 1,245,312.00 1,245,312.00 12,427,885.71

2

12,427,885.71

ruw = rwu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Cos βi 1 1 1 1 1 1 6ECos βi *Ji/LMi 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 yi 3.5 0 -3.5 3.5 0 -3.5

Sin βi 0 0 0 0 0 0 Tổng yi *sinβ*cosβ*Ai/Lni 0 0 0 0 0 0 -1,062,002.94

Thay vào hệ phương trình và giải hệ ta có :

Tính nội lực từng cọc

Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 190

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Momen uốn tại đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :

MDi =

Momen uốn tại vị trí ngàm của cọc thứ (i) tính theo công thức :

MNi =

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

STT Xi Ni Qi M Ni M Di Ni xXi

1 2 3 4 5 6 -1.5 -1.5 -1.5 1.5 1.5 1.5

Tổng 21.83 21.83 21.83 3,958.69 3,958.69 3,958.69 11,941.58 580.83 580.83 580.83 580.83 580.83 580.83 3,484.98 -2522.53 -2522.53 -2522.53 -2522.53 -2522.53 -2522.53 -15,135.18 1543.3 1543.3 1543.3 1543.3 1543.3 1543.3 9,259.80 -32.75 -32.75 -32.75 5,938.04 5,938.04 5,938.04 17,715.88

Kiểm tra lại theo điều kiện cân bằng lực theo các phương và cân bằng momen :

Ta có :

Tương tự ta tính toán cho TTGH SD,CDII,CDIII. Ta có :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 191

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổ hợp nội lực theo các tổ hợp tải trọng.

Tổ hợp tải trọng STT Yi 3.5 3.5 3.5 3.5 Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử Dụng P4 P4 P4 P4 Qi 0 45.50 16.27 12.41 M Di -19.10 143.43 40.16 28.49 M Ni -19.10 -175.06 -73.76 -58.34 Ngang cầu Ni 2169.47 1828.36 2076.94 1558.87

Tổ hợp tải trọng STT P4 P4 P4 P4 P4 Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử Dụng Đặc biệt Yi 1.5 1.5 1.5 1.5 0 Qi 580.83 248.50 505.27 338.87 0.00 M Di 1,543.30 711.74 1,370.11 921.20 0.00 M Ni -2,522.53 -1,027.76 -2,166.81 -1,450.92 0.00 Dọc cầu Ni 3,958.69 2,315.29 3,520.88 2,483.71 0.00

5.5.10. Kiểm toán cọc

5.3.10.1. Kiểm tra sức chịu tải của cọc.

So sánh ta thấy ở trạng thái giới hạn cường độ

Do đó cọc đảm bảo khả năng chịu lực.

5.3.10.2. Kiểm toán cường độ nền đất tại vị trí mũi cọc

Xác định kích thước khối móng qui ước

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 192

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 5.8. Sơ đồ tính khối móng quy ước

Góc mở được tính theo công thức:

Trong đó

là góc ma sát trong của đất nền được tính trung bình cho các lớp đất:

là góc ma sát trong của các lớp đất

li chiều dày của các lớp đất tương ứng

Theo phương dọc cầu:

Theo phương ngang cầu:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 193

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó:

a: khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương dọc cầu a = 3 m

n: số hàng cọc theo phương dọc cầu, n = 2

d đường kính cọc, d = 1 m

Lc chiều sâu cọc ngàm trong đất, Lc = 41.841m

b khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương ngang cầu b = 3.5 m

m số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 3

Thay số vào tính ta đươc:

Diện tích móng khối quy ước được tính theo công thức:

Momen kháng uốn theo phương ngang cầu:

Momen kháng uốn theo phương dọc cầu:

Xác định khả năng chịu tải của đất nền dưới mũi cọc

Sức chịu tải tính toán của đất nền theo QPXD 45-78 được tính như sau:

Trong đó:

- m1, m2 lần lược là hệ số làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất được chọn theo bảng 1.22 (Nền móng, Châu Ngọc Ẩn)

m1 = 1,1 m2 = 1

- ktc hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1 đối với các đặc trưng tính toán lấy từ thí nghiệm.

- A, B, D giá trị sức chịu tải, lấy ứng với góc ma sát trong của đất nền là 25o :

- A = 0.3792 ; B = 2.5166 ; D = 5.0828

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 194

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

- Df chiều sâu chôn móng Df = 41.841 m

- trọng lượng đơn vị thể tích của đất từ đáy móng trở xuống,

- trọng lượng đơn vị thể tích của đáy móng trở lên mặt đất

- b bề rộng khối móng qui ước b = 12.51 m

- c lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng, c = 47.1 kN/m2

Vậy sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc là:

Xác định ứng suất dưới đáy khối móng qui ước.

Trọng lượng thể tích của móng khối qui ước

Trong đó:

trọng lượng đơn vị trung bình của đất từ mũi cọc trở lên

: trọng lượng riêng của bê tông :

nc : số lượng cọc, nc = 6 cọc

Fc : diện tích tiết diện ngang của cọc

Lc : chiều dài cọc : Lc = 41.841 m

Vqu : thể tích khối móng qui ước :

=>

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 195

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng qui ước.

Tải trọng thẳng đứng tính toán:

Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu,

Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu:

Momen tính toán theo phương dọc cầu

Momen tính toán theo phương ngang câu:

Ứng suất nén lớn nhất:

Ứng suất nén nhỏ nhất:

Ứng suất nén trung bình:

Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng.

Điều kiện kiểm toán:

Thay vào ta có:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 196

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy thỏa điều kiện kiểm toán.

Kiểm tra độ lún của cọc.

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố, tiến hành chia các lớp đất thành các phân lớp nhỏ hơn (hi < b/4), độ lún của mỗi phân lớp đất tỷ lệ với môđun biến dạng của phân lớp đó, độ lún ổn định của khối móng quy ước bằng tổng độ lún các phân lớp đất.

Vì số liệu thí nghiệm lớp dưới đáy khối móng qui ước không đủ độ dài tính lún nên

ta xem như lớp cuối cùng sâu vô hạn.

Tải trọng thẳng đứng tính toán :

Trọng lượng cọc :

Tải trọng gây lún :

Chia các lớp đất thành các phân lớp nhỏ với chiều dày mỗi phân lớp:

- hi = 1.5m <2.1275m = 8.51/4 = A1/4  Thỏa mãn

- Chiều sâu tính lún: σbt ≥ 10σgl

Trong đó: σbt - ứng suất do trọng lượng bản thân các lớp đất.

i = Σγ’i×hi

σbt

σgl - ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.

i = koi×pgl

σgl

Chiều dày

Chiều sâu

STT

B1/A1

σbt/σgl

koi

2zi/B1

Tên lớp

Ứng suất do trọng lượng bản thân σbt

zi

phân lớp hi(m)

(kN/m2)

1.5

Lớp 5A

0 1.5 3 4.5 6

596.7 626.85 657 687.15 717.3

1.47 1.47 1.47 1.47 1.47

4.727 5.109 6.135 7.974 10.666

1 2 3 4 5

Ứng suất do tải trọng ngoài σgl (kN/m2) 126.24 1 0 0.353 122.705 0.972 0.705 0.8483 107.089 86.171 1.058 0.6826 1.41 0.5327 67.248

Với: ko – hệ số tính lún tại tâm, phụ thuộc vào (B1/A1, z/A1).

Bảng IV.40. Bảng tính ứng suất dưới móng khối qui ước.

Độ lún ổn định của khối móng quy ước:

-

Trong đó:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 197

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Si : độ lún lớp đất phân tố.

hi : chiều dày lớp phân tố thứ i.

: ứng suất tại vị trí giữa lớp phân tố do tải trọng gây lún gây ra

: Hệ số tính từ hệ số poison của đất theo : (tra bảng 10.6.2.2.3b-1):

là hệ số Poisson của đất cát :

là hệ số Poisson của đất sét :

Ta có thể lấy gần đúng đối với đất dưới đáy móng là đất cát,

Ta có thể lấy gần đúng đối với đất dưới đáy móng là đất sét,

: Modun biến dạng của đất cát , lấy bằng 50MPa

: Modun biến dạng của đất cát , lấy bằng 35MPa

Bảng IV.41. Bảng tính lún ổn định S.

Bảng tính lún ổn định S.

611.775

124.4725

35000

0.00141

σbt (kN/m2) σgl (kN/m2) Ei (kN/m2) Si (m)

641.925

114.897

35000

0.0013

1.5

672.075

96.63

35000

0.00109

1.5

702.225

9.4615

35000

0.00011

1.5

1.5 Zi Hi (m) (m) 0 1.5 1.5 3 3 4.5 4.5 6 σbti (kN/m2) 596.7 626.85 626.85 657 657 687.15 687.15 717.3 σgli (kN/m2) 126.24 122.705 122.705 107.089 107.089 86.171 86.171 67.248

Tổng 0.00391

Vậy điều kiện về chuyển vị thỏa mãn.

5.5.11. Thiết kế cốt thép cho đài cọc

Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm vào trụ, tiết diện tính toán đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc không nằm dưới chân trụ.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 198

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

5.5.12. Thép đặt theo phương dọc cầu:

 Thiết kế cốt thép

Tiết diện tính toán:

Phản lực đầu cọc trong giai đoạn khai thác đối với nhóm cọc ngoài cùng :

Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc đến mặt cắt xét là 900 mm

Sức kháng uốn của cấu kiện:

Sử dụng hai lớp thép có fy = 420 MPa.

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là:

Diện tích cốt thép là:

Chiều cao vùng nén của bêtông:

< 0,42

Mômen kháng uốn danh định:

Sức kháng uốn:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 199

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Suy ra: .Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn

 Kiểm tra khả năng chịu nứt của tiết diện

Điều kiện chịu nứt

( * )

Tiết diên tính toán , = 1750 mm,

Tỷ số mođun đàn hồi:

Chiều dày làm việc của bêtông sau khi bị nứt:

Ta lần lượt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

Tính fs (ứng suất trong thép do tải trọng gây ra):

 Momen quán tính của tiết diện nứt:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 200

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

 Ta kiểm toán nứt của bệ cọc theo phương ngang ở TTGH sử dụng nên phản lực đầu

cọc ở TTGH này

 Do đó:

Tính

 Thông số vết nứt :

Z = 30000 N/mm

 dc khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài của bê tông

chịu kéo và không được lớn hơn 50 mm

 Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:

; với

 Tính

Vậy: Thoả điều kiện chịu nứt

5.5.13. Thép đặt theo phương ngang cầu:

Được đặt giống thép bệ dọc cầu để tiện thi công và gia công cốt thép.

5.5.14. Kiểm tra chọc thủng đài cọc

Lực chống xuyên thủng được xác định như sau:

-

Trong đó Rk: Cường độ chịu kéo của bê tông bệ, Rk = 1050kN/m2

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 201

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T

GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH Sxq(tháp xuyên thủng): Diện tích xung quanh tháp xuyên thủng, Sxq = 12.778m2

Thay số, ta có:

- Lực xuyên thủng lớn nhất của cọc:

- Điều kiện kiểm tra chọc thủng bệ cọc: Ta thấy:

Vậy bệ cọc đảm bảo khả năng chịu chọc thủng.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 202

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG VI:

THIẾT KẾ TRỤ CẦU

6.1. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

Hình 6.1. Mặt đứng và mặt bên trụ

KÍ HIỆU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ

h Mm 1400

h1 Mm 700

h'1 Mm 700

h2 Mm 5840

h3 Mm 2000

c1 Mm 1700

c2 Mm 1200

c3 mm 5000

b1 mm 10000

b2 mm 4900

b3 mm 3700

b'3 mm 600

b4 mm 2050

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 203

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 6.2. Kích thước hình học trụ

6.2. CÁC ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN

- Cao độ mực nước cao nhất : MNCN = +27.72 m

- Cao độ mực nước thông thuyền : MNTT = +24.65 m

- Cao độ mực nước thấp nhất : MNTN = +21.28 m

- Cao độ đỉnh trụ : CĐĐT = +29.102 m

- Cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = +21.282 m

- Cao độ đáy bệ trụ

- Góc chéo của trụ so với tim cầu : CĐĐ = +19.282 m : 900

- Loại trụ: trụ đặc thân hẹp

6.3. SỐ LIỆU KẾT CẤU PHẦN TRÊN.

N = 6 dầm - Số lượng dầm

S = 1.7 m - Khoảng cách các dầm

L = 25 m - Chiều dài thực tế

Ltt = 24.4 m - Chiều dài tính toán

B = 10 m - Tổng bề rộng cầu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 204

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

- Bề rộng mặt đường xe chạy Bs= 8 m

- Bề rộng lề người đi Bbh = 0.75 m

- Chiều cao gờ đỡ lan can Hg = 0.65 m

- Chiều cao lan can Hlc = 0.72 m

- Chiều cao dầm T h = 1.45 m

- Chiều dày bản mặt cầu hf = 180 m

- Lớp bê tông nhựa h1 = 70mm

- Lớp phòng nước h2 = 2mm

- Lớp phòng nước h2 = 2mm

- Khoảng cách từ tim gối đến tim trụ Lc = 0.85 m

- Kích thước đá kê gối a x b x c = 0.8 x 0.6 x 0.15

- Gối cầu: a’ x b’ x c’ = 0.3 x 0.3 x 0.005

- Số làn xe thiết kế n = 2làn

- Hệ số xung kích IM = 0.25

6.4. VẬT LIỆU SỬ DỤNG

Cường độ chịu nén của bêtông

Khối lượng riêng của bêtông

Môđun đàn hồi của bêtông

Cường độ chảy dẻo của cốt thép

Giới hạn ứng suất ở trạng thái sử dụng :

Giới hạn ứng suất nén:

Giới hạn ứng suất kéo:

6.5. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU

Tại mỗi vị trí gối có các lực tồn tại theo 3 phương vuông góc tác dụng

 Lực theo phương dọc cầu:

 Lực theo phương ngang cầu:

 Lực theo phương đứng:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 205

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.5.1 Tĩnh tải

6.5.1.1. Kết cấu phần trên:

1. Dầm chủ:

Phần đầu dầm tới tiết diện thu hẹp:

- Phần dầm còn lại (tính luôn phần chuyển tiếp tiết diện 0.5H) :

+ Kích thước 1 phần dầm ngang

Chiều cao (không kể bản mặt cầu):

Chiều rộng:

Chiều dài:

+ Diện tích mỗi phần dầm ngang:

+ Trọng lượng dầm ngang rải đều lên chiều dài dầm chính:

Mối nối ướt chia ra làm 2 phần mối nối cánh trên của dầm chính và mối nối của dầm ngang (khồng kể bản mặt cầu)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 206

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó:

: tĩnh tải phần mối nối bản cánh.

: : tĩnh tải phần mối nối dầm ngang không kể bản cánh

- Phần mối nối cánh trên dầm chính: (bản mặt cầu).

+ Kích thước mối nối:

Chiều rộng

Chiều dày bằng chiều dày bản cánh trên: hf =200mm

+ Trọng lượng mối nối cánh trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên= Dầm giữa:

- Phần mối nối dầm ngang:

+ Kích thước mối nối:

Chiều dày: b= tn=200mm

Chiều cao: h = h'dn=1080mm

Chiều dài (chiều rộng mối nối): b’ =750

Có 7 dầm ngang

+ Trọng lượng mối nối dầm ngang trên một đơn vị chiều dài dầm chính:

Dầm biên:

Dầm giữa:

- Trọng lượng mối nối:

Dầm biên:

Dầm giữa:

2. Tải trọng lớp phủ (DW)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 207

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

3. Tải trọng lan can và lề bộ hnh

- Ta giả thiết tải trọng lan can, lề bộ hành được qui về bó vỉa và truyền xuống dầm biên và

dầm giữa là khác nhau, phần nằm ngoài bản hẩng sẽ do dầm biên chịu, còn phần nằm trong

sẽ chia cho dầm biên và dầm trong chịu theo tỉ lệ khoảng cách từ diểm đặt lực đến mỗi dầm.

- Tĩnh tải do thanh lan can (đã tính ở phần lan can, tay vịn): glc = 0.105 N/mm

Trọng lượng của cột lan can: gclc = 226.98 N, mỗi cột lan can cách nhau 2000 mm, phân bố

trên chiều dài toàn cầu (28700 mm), nên có tổng cộng 15 cột.

Suy ra trọng lượng toàn bộ phần thép của thanh lan can(Chương 3)

-Tĩnh tải bó vỉa và ½ lề bộ hành đã tính ở phần tải trọng tác dụng vào bản mặt cầu:

-Tĩnh tải lan can tay vịn và một nửa lề bộ hành:

-Khoảng cách từ tim biên đến mép trong bó vỉa là de = -250 mm.

-Dầm giữa:

-Dầm biên:

Vậy:

-Dầm biên:

-Dầm giữa:

4. Tổ hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên và dầm giữa:

- Dầm biên:

+ Tải trọng bản thân dầm:

0.977N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 208

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

+ Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

- Dầm giữa:

+ Tải trọng bản thân dầm:

1.054N/mm

+ Tải trọng mối nối: + Tải trọng lớp phủ: + Tải trọng lan can, lề bộ hành, bó vỉa:

5. Phản lực gối không có hệ số do một dầm chủ tác dụng lên xà mũ Dầm biên

Dầm giữa:

6.5.1.2. Kết cấu phần dưới:

1. Phần tĩnh tải do trọng lượng bản thân xà mũ:

2. Phần tĩnh tải do đá kê gối:

3. Phần tĩnh tải do gối kê:

4. Phần tĩnh tải do trọng lượng bản thân trụ được xem là lực thẳng:

5. Phần tĩnh tải do trọng lượng bản thân bệ trụ được xem là lực thẳng:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 209

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.5.2. Hoạt tải HL93:

Xe tải thiết kế:

Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35000 N, hai trục sau mỗi trục nặng 145000N, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300 mm, khoảng cách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nội lực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800 mm

Theo phương dọc Theo phương ngang

Hình 6.3. Xe 3 trục

Xe hai trục thiết kế:

Xe hai trục: gồm có hai trục, mỗi trục nặng 110KN, khoảng cách giữa hai trục không đổi là 1200mm, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xe là 1800mm

Theo phương dọc theo phương ngang

Hình 6.4. Xe 2 trục

Tải trọng làn:

Tải trọng làn: bao gồm tải trọng rải đều 9,3N/mm. xếp tho phương dọc cầu, theo phương ngang cầu tải trọng này phân bố theo chiều rộng 3000mm, tải trọng làn có thể xe dịch theo phương ngang để gây ra nội lực lớn nhất.

Hình 6.5. Tải trọng làn

- Tải trọng làn là tải trọng phân bố dọc dầm với độ lớn: = 9,3 N/mm

Tải trọng người bộ hành

Tải trọng người bộ hành phân bố đều trên toàn bộ bề rộng 750 mm của lề bộ hành và kéo dài đến hết chiều dài nhịp dầm. Ta chuyển từ tải trọng phân bố trên diện tích thành tải trọng phân bố theo phương dọc cầu, bằng cách nhân giá trị độ lớn với 1500 mm. Được giá trị độ lớn phân bố trên chiều dài.

6.5.2.1. Sơ đồ xếp tải dọc cầu xác định lực nén lớn nhất:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 210

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 6.6. ĐAH của xe tác dụng lên trụ

Phản lực gối do 2 xe tải 3 trục:

Phản lực tại gối do xe tandem:

Phản lực tại gối do tải trọng làn gây ra trên 2 nhịp :

Phản lực tại gối do tải trọng người bộ hành gây ra trên 2 nhịp :

So sánh các tổ hợp do hoạt tải gây ra:

Tổ hợp 1:

Tổ hợp 2:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 211

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổ hợp 3:

Chọn tổ hợp 1 để tính toán do tổ hợp 1 có phản lực tại gối lớn nhất và tổ hợp 3 vì có thể tạo momen uốn với trụ lớn nhất.

Bảng tổng hợp phản lực gối của từng thành phần hoạt tải

0.6117 35000 21409.5 y1

0.7879 145000 114245.5 y2 Phải 282583.5

1.0133 145000 146928.5 y3 Truck 0.3986 35000 13951 y4

Trái 0.2223 145000 32233.5 52869 y5

0.0461 145000 668405 y6

lan (mm2) 12514.255

lan (mm2) 12514.255

Phải 9.3 116382.5715 Lane 232765.143 Trái 9.3 116382.5715

PL (mm2) 12514.255

PL (mm2) 12514.255

Phải 2.25 28157.07375 People 56314.1475 Trái 2.25 28157.07375

1.0133 110000 111463 y3 Tandem 217514 0.9641 110000 106151 y7

6.5.2.2. Xếp hoạt tải theo phương ngang cầu để xác định momen lớn nhất.

a)Sơ đồ xếp 1 làn chất tải

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 212

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 6.7. ĐAH của hoạt tải tác dụng lên trụ theo phương ngang 1 làn

Tính toán nội lực chưa nhân hệ số tải trọng : Gối 1: (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 213

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Gối 2: (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 3 : (1 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối Lan (mm2) PL (mm2) ∑yi

Lane

PL

TR Phải Trái Phải Trái Phải Trái

Bảng tổng hợp phản lực gối khi xét 1 làn chất tải 1 68.425 805.125 0.50 28790.00 28790.00 36272.00 36272.00 84775.05 15860.70 237581.22 4250 1009720180 3 706.8 0 0.56 32904.00 32904.00 0.00 0.00 94779.00 17732.00 185802.08 850 157931763.8 2 1674.775 18.375 0.94 77966.00 77966.00 828.00 828.00 159547.00 29850.00 355066.43 2550 905419384 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00 -850 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00 -2550 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00 -4250 0

Tổng E Mxi Mx 2073071327

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 214

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

b) Sơ đồ xếp 2 làn chất tải

Hình 6.8. ĐAH của hoạt tải tác dụng lên trụ theo phương ngang 2 làn

Gối 1: (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 215

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Gối 2: (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 3 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 4 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

Gối 5 : (2 làn chất tải) Ta có

Vậy :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 216

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp phản lực gối khi xét 2 làn chất tải

Gối Lan (mm2) PL (mm2) ∑yi

Lane

PL

TR Phải Trái Phải Trái Phải Trái

3 1242.75 0 1.00 48211.00 48211.00 0.00 0.00 141292.00 26435.00 275472.68 850 2 1674.775 18.375 0.94 64972.00 64972.00 690.00 690.00 132956.00 24875.00 295889.48 2550

1 618.425 805.125 0.50 23991.00 23991.00 30227.00 30227.00 70646.00 13217.00 197983.68 4250 841430618.8 754518161 234151773.8 4 1662.975 0 0.941 64514 64514 0 0 132956 24875 293685.08 -850 -249632314 5 801.075 0 0.618 31077 31077 0 0 87318 16337 172550.48 -2550 -440003711 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.00 -4250 0

Tổng e Mxi Mx 1140464528.75

Xét sơ bộ ta thấy trường hợp xếp 1 làn chất tải tạo ra momen uốn quanh trục ngang cầu M x lớn hơn nên ta dùng trường hợp này để tính toán.

Xét sơ bộ ta thấy trường hợp xếp 1 làn chất tải tạo ra momen uốn quanh trục ngang cầu M x lớn hơn nên ta dùng trường hợp này để tính toán.

Ta không cần tính cho trường hợp xếp tải 3 xe nữa vì rõ ràng khi đó xe được xếp tràn qua ½ cầu nên chỉ tạo thêm momen ngược hướng làm giảm momen của tải trọng trên ½ cầu bên còn lại thôi. Do đó : Xét sơ bộ ta thấy trường hợp xếp 1 làn chất tải tạo ra momen uốn quanh trục ngang

cầu Mx lớn hơn nên ta dùng trường hợp này để tính toán.

6.5.3. Lực hãm xe (BR):

Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng của các trục xe tải hay xe hai trục thiết kế cho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo quy trình và coi như đi cùng một chiều. Các lực này được coi như tác dụng theo chiều nằm ngang cách phía trên mặt đường 1800 mm theo cả hai chiều dọc để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất. Tất cả các làn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trong tương lai.

Phải áp dụng hệ số làn quy định trong điều 3.6.1.1.2.

Lực hãm do 2 làn xe tác dụng được phân bố đều cho 6 gối.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 217

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Khoảng cách từ mặt cầu đến đỉnh bệ cọc : 11194 mm

Khoảng cách từ mặt cầu đến đáy bệ : 13194 mm

6.5.4. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu :

6.5.4.1. Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu thượng tầng ( )

Diện tích hứng gió của kết cấu thượng tầng bxh được tính trên 2 nhịp như sau:

và

Tải trọng gió ngang PD phải được lấy theo chiều tác dụng nằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tích thích hợp, được tính như sau:

Trong đó :

Tốc độ gió giả sử được lấy trong vùng 4 do đó tốc độ gió

Đối với sức gió tiêu chuẩn

Trong đó:

VB - Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu đang nghiên cứu, như quy định trong bảng 3.8.1.1- 1.

S : hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và độ cao mặt cầu theo quy định trong bảng 3.8.1.1.2

Cd : Hệ số cản được quy định trong A3.8.1.2.1.1, phụ thuộc vào tỉ số b/d.

b = 10000 Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)

d = 2820 Chiều cao kết cấu phần trên bao gồm cả lan can đặc, nếu có (mm).

Tra biểu đồ ta có:

>1.8At=126.9KN

Tương tự với sức gió tiêu chuẩn là 25 m/s thì ta có

KN

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đỉnh bệ: ez = 9280mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đáy bệ: ez = 11280mm.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 218

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tải trọng gió ngang tác dụng lên kết cấu hạ tầng

a) Theo phương ngang cầu

Ứng với tốc độ gió tính toán V=64.31 m/s

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đỉnh bệ: ez = 6970 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đáy bệ: ez = 8970 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đỉnh bệ: ez = 3135 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đáy bệ: ez = 5135 mm.

Ứng với tốc độ gió tiêu chuẩn V= 27.25 m/s

b) Theo phương dọc cầu

Ứng với tốc độ gió tính toán V=64.31 m/s

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đỉnh bệ: ez = 6970 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đáy bệ: ez = 8970 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đỉnh bệ: ez = 3135 mm.

+ khoảng cách từ trọng tâm đặt lực đến mặt cắt đáy bệ: ez = 5135 mm.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 219

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.5.5. Tải trọng gió tác dụng lên hoạt tải (WL)

Tải trọng gió ngang

Theo A3.8.1.3, khi xét tổ hợp tải trọng cường độ III, phải xét tải trọng gió tác dụng vào cả kết cấu và xe cộ.

Tải trọng ngang của gió lên xe cộ bằng tải phân bố 1.5 N/mm, tác dụng theo hướng nằm ngang, ngang với tim dọc kết cấu và đặt ở 1.8m trên mặt đường.

Chiều dài tham gia tải trọng gió tác dụng lên xe được lấy bằng chiều dài dầm tác dụng lên trụ

Khoảng cách từ điểm đặt lực đến đỉnh bệ cọc : 11194 mm Khoảng cách từ mặt điểm đặt lực đến đáy bệ : 13194 mm

Tải trọng gió dọc

Tải trọng gió dọc lên xe cộ bằng tải trọng phân bố 0.75 N/mm tác dụng nằm ngang, song song với tim dọc kết cấu và đặt ở cao độ 1800 mm so với mặt đường. Lấy trường hợp xếp xe hết toàn bộ mặt cầu.

Khoảng cách từ điểm đặt lực đến đỉnh bệ cọc : 11194 mm Khoảng cách từ mặt điểm đặt lực đến đáy bệ : 13194 mm

6.5.6. Tải trọng nước tác dụng lên trụ:

Lực đẩy nổi

Theo như bố trí cấu tạo thì đáy bệ trụ được đặt dưới mực nước thấp nhất , do đó ta tính áp lực nước đẩy nổi tác dụng lên phần trụ ngập trong nước và ta tính với mực nước thông thuyền.

Lực đẩy nổi của nước là một lực đẩy hướng lên trên, được lấy bằng tổng của các thành phần thẳng đứng của áp lực tĩnh tác dụng lên tất cả các bộ phận nằm dưới mực nước thiết kế.

Áp lực đẩy nổi được xác định theo công thức :

Trong đó: V0 : Thể tích phần ngập nước.

: Trọng lượng riêng của nước.

Thể tích trụ chiếm chỗ tính đến mặt cắt đỉnh bệ :

Áp lực đẩy nổi tại mặt cắt đỉnh bệ:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 220

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Thể tích trụ chiếm chỗ tính đến mặt cắt đáy bệ

Áp lực đẩy nổi tại mặt cắt đáy bệ:

Áp lực nước tĩnh

− Giả thiết áp lực nước tĩnh tác dụng thẳng góc với mặt cản nước:

Với: ɣn= 10 KN/m3 : trọng lượng riêng của nước. h: chiều cao ngập nước của cấu kiện điểm đặt của WA là h/3, tính từ đáy áp lực nước. Tính toán với cao độ mực nước thông thuyền: MNTT= 24.65 m. + cao độ đỉnh bệ : CĐĐB = +21.282m. + cao độ đáy bệ: CĐĐM= +19.282m. Áp lực nước tĩnh theo phương dọc cầu: + tại mặt cắt đỉnh bệ: Chiều cao ngập nước: h=24.65-21.282=3.368m. Bề rộng ngập nước: b=b2+2r = 4.9m −

Điểm đặt cách mặt cắt đỉnh bệ: d = h/3= 3.37/3 =1.123 m

+ tại mặt cắt đáy bệ: Chiều cao ngập nước: h=5.368 m Bề rộng ngập nước: b=4.9m.

Điểm đặt cách mặt cắt đáy bệ: d = h/3= 5.368/3 =1.789 m. − Áp lực nước tĩnh theo phương ngang cầu:

+ tại mặt cắt đỉnh bệ: Chiều cao ngập nước: h=3.368 m. Bề rộng ngập nước: b=a1= 1.2 m

Điểm đặt cách mặt cắt đỉnh bệ: d = h/3= 3.37/3 =1.123 m

+ tại mặt cắt đáy bệ: Chiều cao ngập nước: h= 5.368 m Bề rộng ngập nước: b=1.2m.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 221

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Điểm đặt cách mặt cắt đáy bệ: d = h/3= 5.37/3 =1.789 m.

Áp lực dòng chảy p : (A3.7.3.1)

Áp Lực dòng chảy theo chiều ngang cầu:

Trong đó :

p : áp lực dòng chảy (MPa)

CD: Hệ số cản của trụ . Với trụ đầu tròn CD = 0.7

V : Vận tốc nước thiết kế , V = 2.5 m/s

Diện tích chắn của trụ (tính đến mặt cắt đỉnh bệ)

Chiều cao ngập nước: h=3368mm.

Bề rộng ngập nước: b=1200m .

Diện tích chắn nước

Vậy áp lực dòng chảy theo phương ngang cầu :

Điểm đặt của lực :

Khoảng cách từ điểm đặt lực đến đỉnh bệ :1684 mm.

Diện tích chắn của trụ (tính đến mặt cắt đáy bệ)

Chiều cao ngập nước: h=5368mm.

Bề rộng ngập nước: b=1200m .

Diện tích chắn nước

Vậy áp lực dòng chảy theo phương ngang :

Điểm đặt của lực :

Khoảng cách từ mặt điểm đặt lực đến đáy bệ :2684 mm

Áp Lực dòng chảy theo phương dọc:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 222

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

CL=0 - hệ số cản của trụ theo phương dọc cầu

6.5.7. Tính va tàu (CV).

Cầu được thiết kế với cấp đường sông cấp V, nên theo điều 3.14.2 ta có :

Tải trọng va tàu đối với tàu tự hành : là 100 Tấn

Vận tốc va tàu thiết kế : (điều 3.14.3.1)

Vs - Vận tốc bình quân năm của dòng chảy liền kề bộ phận được xem xét

Vs = 1,3 m/s (lấy ở phần số liệu thuỷ văn)

Lực va tàu vào trụ :

Cao độ mực nước thông thuyền MNTT +24.65 m

Cao độ đỉnh bệ : +21.282 m

Cao độ đáy bệ : +19.282 m

Điểm đặt của lực : Cách mặt cắt đỉnh bệ : h5 = 3368 mm

Điểm đặt của lực : Cách mặt cắt đáy bệ : h6 = 5368 mm

Ta có 100% lực va thiết kế trong phương song song với đường tim luồng vận tải

50% của lực va thiết kế trong phương thẳng góc với đường tim luồng vận tải

6.6. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN XÀ MŨ:

6.6.1. Tĩnh tải:

Kết cấu phần trên: (tính cho gối biên trên phần hẫng của xà mũ)

Phản lực (N) Tổng phản lực

Thành phần Xà mũ Mômen My

Gối trái Rt 361862.5 Gối phải Rf 279950 DC 390100 0

28237.5 28,237.5 DW 308187.5 0

Kết cấu phần dưới (Trọng lượng phần hẫng của xà mũ) : P = 121219 N

Hoạt tải:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 223

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tải trọng Rt(N) Rp(N) RLL(N)

TR

V1 15882.3 87472.95 103355.25

lane

V1 28790 28790 57580

PL

72544 36272 36282

V1 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt:

Trạng thái giới hạn 1+IM

TTGHCĐ I 1,25 1,25 1,5 1,75 1,05

TTGHSD 1,25 1 1 1 1

Mặt cắt A-A:

Lực cắt:

Mô men:

y: là khoản cách cánh tay đòn của xà mũ

(chiều sâu ngàm với trụ vát tròn R = 700 mm)

Bảng tổng hợp nội lực tính toán phần hẫng của xà mũ trụ

Trạng thái giới hạn V(N) y(mm) M(N.mm)

1115074.02 2750 3066453556.93 TTGHCĐ I

748900.22 2750 2059475601.56 TTGHSD

6.7. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐỈNH BỆ TRỤ:

Ta sẽ đưa tất cả tải trọng về trọng tâm đỉnh bệ tru :

6.7.1. Tĩnh tải:

Tĩnh tải của kết cấu:

+ Kết cấu phần trên (KCPT) :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 224

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tĩnh tải của kết cấu

DC (KCPT)

DC (KCPD)

Nhịp trái Nhịp phải Xá mũ Thân trụ Đá kê gối+gối kê Bệ trụ

Xét đến mặt cắt đỉnh bệ Xét đến mặt cắt đáy bệ Tĩnh tải của lớp phủ

DW (KCPT) Gối trái Gối phải

Tổng V (N) 1,843,525.00 1,843,525.00 387,975.00 1,163,238.00 77,520.00 1,800,000.00 5,315,783.00 7,115,783.00 V (N) 169,425.00 169,425.00 338,850.00

6.7.2. Hoạt tải:

6.7.2.1. Theo phương dọc cầu:

là khoảng cách tim trụ tới tim gối theo phương dọc cầu

m = 0.85 : hệ số làn trong trường hợp xếp xe trên cả 2 làn trên cả 2 nhịp tạo lực

nén lớn nhất

n = 2 : số làn chất tải

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 225

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Lực nén và momen dọc cầu Trường hợp xếp tải trên toàn bộ cầu (tất cả các làn)

Rt Rp V x Hx My

Tải trọng

(N) 282584 (N) 52869 (mm) (N) 325 (N.mm) 272555156.3 (N) 838631 2 nhịp (TR)

52869 132173 325 42956062.5 0 1 nhịp (TR)

116382.5715 116382.5715 465530 325 151297343 2 nhịp (Lane)

116382.5715 232765 325 75648671.48 0 1 nhịp (Lane)

28157.07375 28157.07375 112628 325 36604195.88 2 nhịp (PL)

28157.07375 56314 325 18302097.94 0 1 nhịp (PL)

Giá trị thiết kế 1416790 460456695

Lực nén và momen dọc cầu Trường hợp xếp tải trên 1/2 cầu (một nửa số làn)

Rt Rp V x Hx My

Tải trọng

(N) 282584 (N) 52869 (N) 503179 (mm) 325 (N) (N.mm) 163533094 2 nhịp (TR)

52869 79304 325 25773638 0 1 nhịp (TR)

116383 116383 279318 325 90778406 2 nhịp (Lane)

116383 139659 325 45389203 0 1 nhịp (Lane)

28157 28157 112628 325 36604196 2 nhịp (PL)

28157 56314 325 18302098 0 1 nhịp (PL)

Giá trị thiết kế 895125 290915695

Theo phương ngang cầu :

Ta đặt tải sao cho lệch tâm nhiều nhất để Mx lớn nhất

Với y: là khoảng cách gối đến trọng tâm trụ

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 226

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Momen ngang cầu – trường hợp xếp tải trên toàn bộ cầu.

Tải trọng

V(N) 197984 y(mm) 4250 Mx(N.mm) 841430618.8 Gối 1

295889 2550 754518161.3 Gối 2

275473 850 234151773.8 Gối 3

293685 -850 -249632313.8 Gối 4

172550 -2550 -440003711.3 Gối 5

0 -4250 0 Gối 6

Giá trị thiết kế 1235581 1140464529

Momen ngang cầu – trường hợp xếp tải trên ½ cầu.

Tải trọng

V(N) 237581 y(mm) 4250 Mx(N.mm) 1009720180 Gối 1

355066 2550 905419384 Gối 2

185802 850 157931764 Gối 3

0 -850 0 Gối 4

0 -2550 0

0 -4250 0 Gối 5 Gối 6

Giá trị thiết kế 778450 2073071327

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 227

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổng hợp các loại tải trọng tác dụng lên trụ

Tổng hợp các tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ

338,850

Tên tải trọng Ký hiệu V (N) 5,315,783 Hx (N) 0 My (Nmm) 0 Hy (N) 0 Mx (Nmm) 0 DC

895,125

0 0 0 DW 0 Tĩnh tải Tĩnh tải chất thêm

1,416,790

290,915,695 0.00 2,073,071,327 0

460,456,695 0.00 1,140,464,529 LL+IM 0

0 162,500.00 1,819,025,000 0 BR 0

7,500.00 83,955,000 37,500 419,775,000 WL 0

0 244,921 2,272,866,880 59 m/s 0 0

150,384.76 638,859,580 34,420 139,590,800 59 m/s 0

0 9,094 15,313,622 P 0 0

-187,668 0 0 0 WA 0

0 4,560,000 15,358,080,000 CV 0 0 Hoạt tải + 1 làn LL+IM Hoạt tải + (2) làn Lực hãm xe Tải trọng gió tác dụng lên họat tải Tải trọng gió tác dụng lênKCPT Tải trọng gió tác dụng lên KCPD Áp lực dòng chảy Lực đẩy nổi, áp lực nước tĩnh Tải trọng va tàu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 228

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổng hợp các tải trọng tác dụng lên đáy bệ

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ

Tên tải trọng V (N) Hx (N) My (Nmm) Hy (N) Mx (Nmm)

Tĩnh tải

Ký hiệu DC Tĩnh tải chất thêm DW

7115783 338850 LL+IM 895125 LL+IM 1416790 0 0 0 0

0 0 290915695 460456695 162500 2144025000 0 0 0 0 0 0 0 2073071327 1140464529 0 BR 0

7500 98955000 37500 494775000 WL 0

59 m/s 0 0 0 244921 2762708880

59 m/s 0 150385 939629099 34410 176695350

p 0 0 14494 38900822

WA 0 0 0 0

Hoạt tải (1 làn) Hoạt tải (2 làn) Lực hãm xe Tải trọng gió tác dụng lên ht Tải trọng gió tác dụng lên KCPT Tải trọng gió tác dụng lên KCPD Áp lực dòng chảy Lực đẩy nổi, áp lực nước tĩnh Tải trọng va tàu CV 0 - 1080500 0 0 0 4560000 24478080000

Bảng hệ số tải trọng và hệ số điều chỉnh tải trọng

DC DW LL+IM LL+IM BR WL WL WA CV ç

1

Ký hiệu CĐI 1,25 1,5 CĐII 1,25 1,5 CĐIII 1,25 1,5 1 SD 1,25 1,5 ĐB 1,75 0 1,35 1 0,5 1,75 0 1,35 1 0,5 1,75 0 0 0 1,35 1 1 1 0 0,5 0 0 1 1 0 WS (59m/s) 0 1,4 0 0 0 WS (25m/s) 0 0 0,4 0,3 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1,05 1,05 1,05 1 1,05

- Trạng thái giới hạn cường độ I

- Trạng thái giới hạn cường độ II

- Trạng thái giới hạn cường III độ

- Trạng thái giới hạn sử dụng (dùng để kiểm tra nứt):

-Trạng thái giới hạn đặc biệt

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 229

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ - Trường hợp xếp xe tất cả các làn

N (N) Hướng dọc cầu Hx (N) Hướng ngang cầu H y (N) My (Nmm)

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ - Trường hợp xếp 2 lane xe Tổ hợp tải trọng 10,114,005.25 298,593.75 4,188,547,614.56 0.00 THGH CĐI THGH CĐII 7,313,602.47 THGH CĐIII 9,321,902.06 6,883,754.77 THGH SD 8,057,417.14 THGH ĐB 221,065.60 939,123,582.62 420,164.85 238,218.75 3,319,318,052.66 48,923.28 170,000.00 2,363,436,695.00 46,593.60 85,312.50 Mx (Nmm) 2,095,603,571.58 3,562,392,093.12 2,073,451,523.02 1,575,553,151.15 1,196,727,889.88 4,797,548.28 16,740,807,181.11

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ - Trường hợp xếp xe trên ½ số làn

N (N) Hướng dọc cầu Hx (N) Hướng ngang cầu H y (N) My (Nmm)

9,155,446.52 298,593.75 3,877,016,027.06 0.00

Mx (Nmm) 3,809,268,563.71 3,562,392,093.12 3,379,342,356.29 2,508,159,949.59 1,107,718,864.88 4,797,548.28 17,230,425,750.29

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ - Trường hợp xếp 1 lane xe Tổ hợp tải trọng THGH CĐI THGH CĐII 7,313,602.47 221,065.60 939,123,582.62 420,164.85 THGH CĐIII 8,582,442.47 238,218.75 3,078,993,685.16 39,375.00 6,362,090.16 170,000.00 2,193,895,695.00 46,593.60 THGH SD 7,783,543.21 85,312.50 THGH ĐB

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 230

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ - Trường hợp xếp xe tất cả các làn

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ - Trường hợp xếp 2 lane xe

Tổ hợp N (N) Hướng ngang cầu H y (N)

Hướng dọc cầu Hx (N) My (Nmm) 298,593.75 4,785,735,114.56 0.00 221,065.60 1,381,254,776.10 425,834.85 238,218.75 3,795,755,552.66 54,593.28 170,000.00 2,703,436,695.00 51,993.60 85,312.50 Mx (Nmm) 2,095,603,571.58 4,361,770,081.62 2,176,968,083.02 1,674,140,351.15 1,367,352,889.88 4,803,218.28 26,341,573,741.11 7,790,922.83 9,482,443.60

12,476,505.25 THGH CĐI THGH CĐII 8,738,628.94 THGH CĐIII 10,746,928.52 THGH SD THGH ĐB

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ - Trường hợp xếp xe trên ½ số làn

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ - Trường hợp xếp 1/2 lane xe

Tổ hợp N (N) Hướng ngang cầu H y (N)

Mx (Nmm) 3,809,268,563.71 4,361,770,081.62 3,498,938,219.81 2,606,747,149.59

Hướng dọc cầu My (Nmm) Hx (N) 298,593.75 4,474,203,527.06 0.00 221,065.60 1,381,254,776.10 425,834.85 238,218.75 3,555,431,185.16 54,593.28 170,000.00 2,533,895,695.00 51,993.60 85,312.50 1,278,343,864.88 4,803,218.28 26,831,192,310.29

11,517,946.52 THGH CĐI THGH CĐII 8,738,628.94 THGH CĐIII 10,007,468.93 7,269,258.22 THGH SD THGH ĐB 9,208,569.68

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 231

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.8. THIẾT KẾ CỐT THÉP :

6.8.1. Thiết kế cốt thép xà mũ

Tiết diện: h = 1400 mm, b = 1700 mm

Kiểm tra theo TTGH CĐ:

Dùng thép CIII có fy = 420 MPa để thiết kế thép chịu lực

Dùng thép AII có fy = 280 MPa để thiết kế thép đai

Thép chịu mômen âm :

Sức kháng danh định:

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép ngoài bê tông chịu kéo:

Chiều cao vùng nén:

Kiểm tra điều kiện:

Khoảng cách từ trục trung hòa đến mép ngoài cùng chịu nén:

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa:

Thỏa hàm lượng cốt thép tối đa.

Diện tích cốt thép:

Diện tích cốt thép tối thiểu:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 232

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Ta chọn

Bố trí thành 2 lớp, mỗi lớp

Sức kháng dạnh định của tiết diện:

6.8.1.1. Kiểm tra nứt theo TTGH SD:

Tiết diện kiểm toán: tiết diện có = 1700 mm 1400 mm

Bê tông có môđun đàn hồi:

Cốt thép có môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa

Giá trị momen tác dụng:

* Kiểm tra điều kiện nứt :

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép chịu nén của bê tông là :

Diện tích cốt thép là:

Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là:

Diện tích trung bình phần bêtông bọc quanh 1 cây thép:

Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông:

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chịu nén của bêtông là:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 233

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Mômen quán tính của tiết diện:

Ứng suất của thép khi chịu mômen là:

Ứng suất cho phép trong cốt thép :

Thông số bề rộng vết nứt: trong điều kiện khắc nghiệt

Lấy: Z = 23000 (N/mm)

Ứng suất cho phép trong cốt thép là :

Mặt khác ta lại có :

Lấy để kiểm tra khả năng chịu nứt. (5.7.3.4-1)

Theo điều kiện khả năng chịu nứt :

* Vậy thoả điều kiện chống nứt.

6.8.1.2. Thiết kế cốt đai chịu cắt:

Khả năng chịu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng của vết nứt

và , do đó để đơn giản trong thiết kế lực cắt, bước thép đai sẽ tính trong

trường hợp này.

Chiều cao vùng nén a đã được xác định trong bài toán thiết kế thép dọc

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 234

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Trong đó:

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

cường độ chịu nén của bêtông

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất

trong chiều cao dv

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

Yêu cầu khả năng chịu cắt của thép đai:

Với Vu là tổng lực cắt mà gối 1 và gối 2 tác dụng lên xà mũ.

Dùng đai có đường kính và 4 nhánh, diện tích thép đai

Khoảng cách yêu cầu của thép đai theo tính toán:

Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 235

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó ta có:

Vậy:

Ta chọn cốt đai

6.8.2. Thiết kế cốt thép cho thân trụ:

Ta sẽ đưa tất cả tải trọng về trọng tâm đỉnh bệ trụ.

Tiết diện trụ chọn được bo tròn cạnh theo một bán kính bằng một nửa chiều rộng thân trụ, khi tính toán quy đổi tiết diện về hình chữ nhật để gần với mô hình tính toán theo lý thuyết.

Cách quy đổi ra một hình chữ nhật có chiều rộng bằng chiều rộng của trụ, chiều dài lấy giá trị sao cho có mômen quán tính tương đương.

Ta có: diện tích trụ

Ta quy đổi theo chiều rộng trụ:

Tiết diện quy đổi như hình vẽ:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 236

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 6.9. Quy đổi tiết diện tính toán thân trụ

6.8.2.1. Thiết kế cốt thép theo trạng thái gới hạn cường độ I:

Dùng thép CIII có fy = 420 MPa để thiết kế thép chịu lực

Dùng thép AII có fy = 280 MPa để thiết kế thép đai

Kết cấu chịu nén lệch tâm và momen uốn theo hai phương nên ta tiến hành kiểm toán theo công thức sau:

- Giá trị tải trọng dọc trục có hệ số:

- Nếu lực tính toán dọc trục có hệ số nhỏ hơn thì tính theo công thức:

- Nếu lực tính toán dọc trục có hệ số lớn hơn thì tính theo công thức:

Kiểm tra: .

Vậy

Sức kháng uốn danh định theo phương ngang cầu:

(Nmm)

Sức kháng uốn dọc trục theo phương dọc cầu:

(Nmm)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 237

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó: Là hệ số kháng uốn với cấu kiện chịu uốn

Số thanh cốt thép và diện tích theo phương dọc cầu:

Số thanh cốt thép theo và diện tích phương ngang cầu:

Chiều cao có hiệu của mặt cắt tính toán là:

- Theo phương ngang cầu:

- Theo phương dọc cầu:

Xác định vị trí trục trung hòa của tiết diện theo phương ngang và dọc cầu:

Chiều cao khối ứng suất quy đổi: ,

- Theo phương dọc cầu: c = 166.589 mm, a = 133.271 mm - Theo phương ngang cầu: c = 187.11 mm, a = 149.688 mm Trị số sức kháng tính toán theo hai phương:

Mô men quán tính theo phương trục x:

Mô men quán tính theo phương trục y:

Bán kính quán tính theo phương trục x:

Bán kính quán tính theo phương trục y:

Tỷ số độ mảnh theo phương ngang cầu:

Tỷ số độ mảnh theo phương dọc cầu:

Nên ta không cần xét thêm hệ số độ mảnh.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 238

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Kiểm toán tại mặt cắt chân trụ cho từng tổ hợp tải trọng:

tải KL Tổ hợp trọng Mux (kNm) Mry (kNm) Mrx (kNm) Mux/ Mrx Muy/Mr y Mux/Mrx+ Muy/Mry Muy (kNm )

THGH CĐI 3865.48 4,203 17,119 21,487 0.18 0.25 0.43

ĐẠT

THGH CĐII 940 17,119 21,487 0.17 0.05 0.22

ĐẠT

3,330 17,119 21,487 0.16 0.19 0.35

ĐẠT

3563.24 THGH CĐIII 3422.78 THGH SD 2538.84 2,371 17,119 21,487 0.12 0.14 0.26

ĐẠT

THGH ĐB 21,487 0.8 0.07 0.87

ĐẠT

17256.08 1,201 17,119 6.8.2.2. Thiết kế cốt thép đai thân trụ theo TTGH ĐB:

Thiết kế cốt đai cho thân trụ theo phương ngang cầu vì có

Khả năng chịu cắt của thép đai được xem là nhỏ nhất khi góc nghiêng của vết nứt và , do đó để đơn giản trong thiết kế lực cắt, bước thép đai sẽ tính trong trường hợp

này.

Thép chịu mômen ,

Sức kháng danh định :

Chiều cao vùng nén:

Kiểm tra điều kiện:

Xác định chiều cao chịu cắt hữu hiệu

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 239

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Khả năng chịu cắt của bê tông:

Trong đó:

hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo

cường độ chịu nén của bêtông

bề rộng bản bụng hữu hiệu lấy bằng bề rộng bản bụng nhỏ nhất

trong chiều cao dv

chiều cao chịu cắt hữu hiệu

Yêu cầu khả năng chịu cắt của thép đai:

Vậy ta bố trí cốt thép theo cấu tạo:

Bố trí cốt đai theo cấu tạo đai 2 nhánh ,

Kiểm tra theo điều kiện cấu tạo:

Trong đó:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 240

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Vậy:

Ta chọn bước cốt đai .

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 241

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.9. THIẾT KẾ MÓNG TRỤ

6.9.1. Số liệu địa chất – thủy văn

Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất

g H C f Lớp đất Loại đất (m) kN/m2 (độ) T/m3

Lớp A Đất mặt, sét màu nâu loang xám đen dẻo mềm 0.8 0 0 0

Lớp 1 Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen. Trạng thái chảy 18 10.2 ’ 1.67

Lớp 1A Sét pha, xám xanh – xám đen. Trạng thái dẻo chảy 2.2 12.9 ’ 1.85

Lớp 2 Sét pha nâu vàng loang xám xanh. 2.6 30.7 ’ 2.04

Lớp 3 Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng. 0.8 41 14 1.9

Lớp 4 Sét pha nâu vàng loang xám trắng. Trạng thái dẻo cứng 2.5 24 ’ 1.96

Lớp 5 Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ. Trạng thái nửa cứng. 13 55 ’ 1.94

Lớp 5A Sét pha xám trắng, trạng thái dẻo cứng. 2.541 47.1 ’ 2.01

Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ

Hướng dọc cầu Hướng ngang cầu Tổ hợp N (N) Hx (N) My (Nmm) H y (N) Mx (Nmm)

0.00 425.83 54.59 51.99 4,803.22 3,809.00 4,362.00 3,499.00 2,607.00 26,831.00 THGH CĐI THGH CĐII THGH CĐIII THGH SD THGH ĐB 12,477.00 298.59 8,739.00 221.07 10,747.00 238.22 170.00 7,791.00 85.31 9,482.00 4,786.00 1,381.00 3,796.00 2,703.00 1,367.00

6.9.2. Lựa chọn các thông số cơ bản của cọc

 Đường kính D = 1 m

 Chiều dài cọc L = 42m tính từ đáy đài cọc,

 Chu vi mặt cắt ngang cọc: 3.142 m

 Diện tích mặt cắt ngang cọc: m2

 Đường kính cốt thép dọc: 20 mm

 Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc phương dọc cầu : d = 3 m

 Khoảng cách tim đến tim giữa các cọc phương ngang cầu : d =3 m

 Trọng lượng riêng của vật liệu làm cọc: = 25 KN/m3.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 242

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

 Cường độ bêtông: fc’ = 30 MPa.

6.9.3. Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

− Sức chịu tải của cọc theo vật liệu cho bởi công thức sau (sử dụng cốt đai xoắn):

− Trong đó:

: Cường độ chịu nén của bêtông.

+  = 0.75 : Hệ số uốn dọc. + fc’= 30 MPa + Ac = 0.769 m2 : Diện tích của phần bêtông. + fy = 280 MPa : Cường độ chịu nén của cốt thép.

: Diện tích của thép. ( ) +

+

6.9.4. Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

Sức chịu tải của cọc theo đất nền được cho bởi công thức sau đây:

Trong đó:

- Qp : Sức kháng mũi cọc (N)

- Ap : Diện tích mũi cọc (m2)

- Qs : Sức kháng thân cọc (N)

- As : Diện tích bề mặt thân cọc (m2)

- : hệ số sức kháng mũi trong đất sét

= 0,55 (Bảng 10.5.5-3)

- : hệ số sức kháng thành bên trong đất sét:

= 0,65 (Bảng 10.5.5-3)

6.9.5. Tính sức kháng đơn vị của thân cọc qs (MPa)

 Đất cát : (Tính theo Reese và Wright) (điều 10.8.3.4.2)

(với N  53)

(với 53

N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.

 Đất dính : (Tính theo phương pháp ) (điều 10.7.3.3.2)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 243

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

− Tính Qs: thành phần ma sát bên.

Asi=3.14xdxli: Diện tích mũi cọc

li: chiều dày phân lớp thứ i.

fsi: ma sát thành bên do lớp đất thứ i tác dụng lên thành cọc.

: lực dính và góc ma sát trong của đất nền

ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên

của cọc tại điểm giữa lớp đang xét.

.

 : Hệ số dính bám. (10.5.5-3)

 Tính toán theo các quy tắc trên ta có kết quả sức kháng thân cọc như sau:

 Bỏ qua sức kháng thành bên tại 1m đầu cọc và tại một đoạn bằng đường kính cọc ở

đầu cọc

 Đáy đài cọc nằm dưới mặt đất tự nhiên 1m

σ

alpha

fsi

Qs

Ap

Qsi(kN)

Lớp

ϕ(độ)

Ks

Lực dính C(kN/m2)

Bề dày li(m)

(kN/m2)

kN/m2

(m2)

245.58 679.34 178.76 704.07

Dung trọng tự nhiên (kN/m3) 18 16.7 2.2 18.5 2.6 20.4 0.8 19 2.5 19.6 19.4 13 2.741 20.1

10.2 12.9 30.7 41 24 55 47.1

5.0833 0.9114 273.97 0.8344 307.93 9.5333 19.3333 0.6689 343.41 0.7581 354.93 14 19.75 0.6621 387.37 19.0333 0.6739 557.33 16.5833 0.7146 596.7

0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55

34.571 19.01 35.54 64.614 151.185 83.15 129.494 71.22 163.08 89.69 247.267 136 224.795 123.64 8.61

56.55 1075.02 6.91 8.17 2.51 7.85 40.84 5554.24 1064.54 9501.55

1 1A 2 3 4 5 5A Tổng thành phần ma sát:Qs=Qsi

6.9.6. Tính sức kháng đơn vị của mũi cọc qp (MPa)

 Đất cát: (Tính theo Reese và Wright) (điều 10.8.3.4.3)

(với N  60)

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 244

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

(với N > 60)

N: Số búa SPT chưa hiệu chỉnh, lấy N theo từng loại đất.

 Đất dính: (điều 10.8.3.3.2)

Với:

Trong đó:

D: đường kính cọc khoan nhồi (mm)

Z: Độ xuyên của cọc khoan nhồi (mm)

. Vậy chọn Nc = 9

 Loại đất tại mũi cọc là sét, vậy sức kháng mũi cọc là:

6.9.7. Tổng hợp sức chịu tải của cọc (N)

Xét đẩy nổi của cọc:

Trọng lượng của phần cọc ngập trong nước

Vậy sức chịu tải theo đất nền của cọc:

So sánh với sức kháng của cọc theo vật liệu ta chọn sức chịu tải của cọc theo đất nền để thiết kế cọc.

Tính toán số lượng cọc.

Trong đó:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 245

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

- n : Số lượng cọc trong móng

- V: Tổng lực đứng tính tại đáy bệ ở TTGH CDI

- Q: Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền

- : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng ngang và momen,  = 1,1  1,5 chọn  =

1,5

 Chọn 6 cọc.

6.9.8. Xác định nội lực đầu cọc và chuyển vị đài cọc

Xác định chiều dài chịu uốn LM và chịu nén LN của cọc:

Trong đó:

- Lo : Khoảng cách từ đáy bệ đến mặt đất sau khi xói L0 = 0 m

- D : Đường kính cọc.

- L : Chiều dài cọc .

- : Góc ngiêng của cọc

Mô đun đàn hồi của bêtông : (fc’ = 30 MPa)

Diện tích tiết diện ngang :

Momen quán tính :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 246

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Kiểm tra cọc ở trạng thái giới hạn cường độ

Bảng tổng hợp nội lực tại mặt cắt đáy bệ

Hướng dọc cầu Hướng ngang cầu

Tổ hợp N (KN) Hx (kN) H y (kN) Mx (kNm)

THGH CĐI THGH CĐII THGH CĐIII THGH SD THGH ĐB 12,477.00 8,739.00 10,747.00 7,791.00 9,482.00 298.59 221.07 238.22 170.00 85.31 My (kNm) 4,786.00 1,381.00 3,796.00 2,703.00 1,367.00 0.00 425.83 54.59 51.99 4,803.22 3,809.00 4,362.00 3,499.00 2,607.00 26,831.00

Đánh số thứ tự cọc:

Hình 6.10.Kí hiệu cọc trong đài

Đài cọc được xem như cứng tuyệt đối.

Ta tính toán trong hai mặt phẳng như hình vẽ.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 247

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Hình 6.11. Sơ đồ tính theo phương ngang dọc cầu

 Tính cho trường hợp ngang cầu

Tải trọng tính toán ở trạng thái giới hạn cường độ 1 có lực nén max

Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

u,v, : chuyển vị ngang, chuyển vị thẳng đứng, góc quay của bệ quang điểm O (trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

rik : phản lực trong liên kết i do chuyển vị đơn vị tại liên kết k gây ra

Tính các hệ số rik :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 248

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

.

rvw = rwv = 0 (do cọc bố trí đối xứng nên xi = 0)

Trong đó:

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

Bảng tính các hệ số của hệ phương trình chính tắc.

Vị trí cọc P1 P2 P3 P4 P5 P6 Bảng tính các hệ số phương trình chính tắc Cos2 β 1 1 1 1 1 1 LN (m) 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Fi 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785

Tổng rvv Fi/LNI cos2 β 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 3,320,832.00

MI cos2 β

12E*Ji/L3

ruu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Fi/Lni 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 Fi/Lni *sin2β 0 0 0 0 0 0 Cos2 β 1 1 1 1 1 1

Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Tổng ruu 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 303,429.41

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 249

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

2 yi 9 0 9 9 0 9

E*yi

r ww P1 P2 P3 P4 P5 P6 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 4E*Ji/LMI 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857 826002.2857

Cos2 β 1 1 1 1 1 1 Tổng rww

2*Fi/Lni *cos2 β 4,981,248.00 0.00 4,981,248.00 4,981,248.00 0.00 4,981,248.00 24,881,005.71

2

Cos βi 1 1 1 1 1 1 ruw = rwu P1 P2 P3 P4 P5 P6 6ECos βi *Ji/LMi 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 yi 3.5 0 -3.5 3.5 0 -3.5

Sin βi 0 0 0 0 0 0 Tổng yi *sinβ*cosβ*Ai/Lni 0 0 0 0 0 0 -1,062,002.94

Thay vào hệ phương trình và giải hệ ta có :

Tính nội lực từng cọc

Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

Momen uốn tại đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :

MDi =

Momen uốn tại vị trí ngàm của cọc thứ (i) tính theo công thức :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 250

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

MNi =

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

Qi M Ni M Di Ni xXi STT Xi Ni

3 0 -3 3 0 -3

2,378.33 2,079.50 1,780.67 2,378.33 2,079.50 1,780.67 12,477.00 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 0.00 -37.164 -37.164 -37.164 -37.164 -37.164 -37.16 -222.98 -37.165 -37.165 -37.165 -37.165 -37.165 -37.165 -222.99 7,135.00 0.00 -5,342.00 7,135.00 0.00 -5,342.00 3,586.00 1 2 3 4 5 6 Tổng

Kiểm tra lại theo điều kiện cân bằng lực theo các phương và cân bằng momen :

Ta có :

 Tính cho trường hợp dọc cầu

Tải trọng tính toán:

Hệ phương trình chính tắc để xác định chuyển vị tại đáy bệ là:

u,v, : chuyển vị ngang , chuyển vị thẳng đứng , góc quay của bệ quang điểm O (trọng tâm hệ toạ độ tính toán tại đáy bệ)

rik : phản lực trong liên kết i do chuyển vị đơn vị tại liên kết k gây ra

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 251

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Tính các hệ số rik :

.

rvw = rwv = 0 ( do cọc bố trí đối xứng nên xi = 0)

Trong đó:

E modun đàn hồi của cọc lấy gần đúng bằng modun đàn hồi của bê tông làm cọc

Sau khi giải hệ phương trình trên ta được kết quả sau:

Bảng tính các hệ số của hệ phương trình chính tắc.

LN (m) 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 41.841 Fi 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785 0.785 Cos2 β 1 1 1 1 1 1 Sin2 β 0 0 0 0 0 0

Bảng tính các hệ số phương trình chính tắc Vị trí cọc P1 P2 P3 P4 P5 P6 Tổng rvv Fi/LNI cos2 β 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 3,320,832.00

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 252

MI cos2 β

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Fi/Lni 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 0.0188 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 Fi/Lni *sin2β Cos2 β 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

2*Fi/Lni *cos2 β

ruu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Tổng ruu 12E*Ji/L3 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 50,571.57 303,429.41

2 yi 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25

E*yi

Cos2 β 1 1 1 1 1 1 Sin2 β 0 0 0 0 0 0 4E*Ji/LMI 826002.2857 1,245,312.00 826002.2857 1,245,312.00 826002.2857 1,245,312.00 826002.2857 1,245,312.00 826002.2857 1,245,312.00 826002.2857 1,245,312.00

2 yi

r ww P1 P2 P3 P4 P5 P6 Tổng rww 12,427,885.71 12,427,885.71

Sin βi 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 6ECos βi *Ji/LMi 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 177,000.49 3.5 0 -3.5 3.5 0 -3.5

yi *sinβ*cosβ*Ai/Lni 0 0 0 0 0 0 -1,062,002.94

ruw = rwu Cos βi P1 P2 P3 P4 P5 P6 Tổng Thay vào hệ phương trình và giải hệ ta có :

Tính nội lực từng cọc

Lực dọc trục hàng thứ (i) tính theo công thức :

Lực cắt của hàng thứ (i) tính theo công thức :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 253

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Momen uốn tại đầu cọc thứ (i) tính theo công thức :

MDi =

Momen uốn tại vị trí ngàm của cọc thứ (i) tính theo công thức :

MNi =

Kết quả tính toán lực dọc trục trong móng

STT Xi Ni Qi M Ni M Di Ni xXi

-1.5 -1.5 -1.5 1.5 1.5 1.5

1 2 3 4 5 6 Tổng 1,523.62 1,523.62 1,523.62 2,635.38 2,635.38 2,635.38 12477 49.83 49.83 49.83 49.83 49.83 49.83 298.98 -312.68 -312.68 -312.68 -312.68 -312.68 -312.68 1876.08 36.15 36.15 36.15 36.15 36.15 36.15 216.90 -2,285.43 -2,285.43 -2,285.43 3,953.07 3,953.07 3,953.07 5002.9

Kiểm tra lại theo điều kiện cân bằng lực theo các phương và cân bằng momen :

Ta có :

Tương tự ta tính toán cho TTGH SD,CDII,CDIII. Ta có :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 254

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Ngang cầu

STT Yi Ni Qi M Di M Ni

2,378.33 1,915.69 P4 P4 3 3 0.00 71.00 -37.17 191.39 -37.16 -305.61

2,080.78 P4 3 9.17 -3.94 -68.10

8.67 3.12

Tổ hợp tải trọng Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử Dụng Đặc biệt 1,517.31 4,624.81 P4 P4 3 3 741.11 2,198.22 -57.55 -2,989.53

DỌC

STT Yi Ni Qi M Di M Ni

Tổ hợp tải trọng Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử Dụng Đặc biệt P4 P4 P4 P4 P4 1.5 2,635.38 1.5 1,661.84 1.5 2,232.34 1.5 1,612.82 1.5 1,738.97 36.15 77.84 29.10 20.98 10.12 -312.68 -179.99 -248.57 -177.35 -89.04

49.83 36.83 39.67 28.33 14.17

Bảng tổ hợp nội lực theo 2 phương

Qi 49.83 79.98 4082 29.63 741.24 M Di 51.85 206.61 29.36 21.21 2198.24 M Ni 314.88 354.67 257.73 186.45 2990.85 Tổ hợp tải trọng Cường độ I Cường độ II Cường độ III Sử Dụng Đặc biệt STT P4 P4 P4 P4 P4 Ni 3549.88 2536.06 3051.72 2214.36 4940.94

6.9.9. Kiểm toán cọc

6.9.10.1. Kiểm tra sức chịu tải của cọc.

So sánh ta thấy ở trạng thái giới hạn cường độ

Do đó cọc đảm bảo khả năng chịu lực.

6.9.10.2. Kiểm toán cọc chịu ngang:

Điều kiện: chuyển vị ngang đầu cọc không vượt quá 38 mm(22TCN 272-05 mục 10.7.2.2) và thân cọc chịu được mômen uốn lớn nhất do tổ hợp ngoại lực gây ra (dùng để thiết kế cốt thép dọc cho thân cọc).

a. Tính chuyển vị ngang, góc xoay của cọc do ứng lực đơn vị gây ra:

Tính hệ số biến dạng:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 255

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Trong đó:

K – hệ số tỉ lệ, K = 160 T/m4(tra bảng G1, TCXD 205:1998)

bc – bề rộng qui ước của cọc, bc = 2m

Ec – modul đàn hồi ban đầu của bêtông cọc khi nén và kéo, T/m2

Eb = 2,944,000 T/m2

I – momen quán tính tiết diện ngang của cọc,

HH : chuyển vị ngang do H0 = 1 gây ra

HM : chuyển vị ngang do M0 = 1 gây ra MH : chuyển vị xoay do H0 = 1 gây ra MM : chuyển vị xoay do M0 = 1 gây ra

b. Các chuyển vị của cọc tại cao trình đáy bệ do ứng lực đơn vị gây ra:

o o o o

Chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất:

= 0.294 41.841 = 12.3m

Trong đó: L – chiều sâu hạ cọc thực tế trong đất (m), L = 41.841 m Tra bảng G2, TCXD205:1998

A0 = 2.441 B0 = 1.621 C0 = 1.751

Chuyển vị ngang, góc xoay tại cao trình đáy bệ:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 256

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

H(kN) M(kNm) Δ(m) Ψ(rad)

49.83 51.85 0.03984 0.0086

79.98 40.72 29.63 206.61 29.36 21.21 0.07995 0.03087 0.02244 0.01889 0.00649 0.00472

741.24 2,198.24 0.77776 0.18674 TTGH Sử dụng CĐI CĐII CĐIII Đặc biệt

Bảng tổng hợp chuyển vị và góc xoay đầu cọc.

Nhận xét: Ở tất cả các trạng thái giới hạn, chuyển vị ngang đầu cọc đều thỏa mãn

điều kiện Δ<38 mm (22TCN 272-05 điều 10.7.2.2), trừ trường hợp đặc biệt có lực va tàu.

c. Tính toán nội lực thân cọc và bố trí cốt thép cho cọc khoan nhồi:

 Ứng suất trong thân cọc:



ze = αbd×z : chiều sâu tính đổi.  Trong đó:   Ai, Bi, Ci, Di: các hệ số phụ thuộc vào ze tra bảng G3 – TCXD205.

MÔ MEN THÂN CỌC

79.98 206.61 Yo Ψo

0.294 αbd Eb*I 144,550 0.07995 Ho 0.01889 Mo

Z 0 0.34 0.68 1.02 1.361 1.701 2.041 2.381 2.721 3.061 3.401 3.741 4.082 Ze 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 A3 0 0 -0.001 -0.005 -0.011 -0.021 -0.036 -0.057 -0.085 -0.121 -0.167 -0.222 -0.287 B3 0 0 0 -0.001 -0.002 -0.005 -0.011 -0.02 -0.034 -0.055 -0.083 -0.122 -0.173 C3 1 1 1 1 1 0.999 0.998 0.996 0.992 0.985 0.975 0.96 0.938 D3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.699 0.799 0.897 0.994 1.09 1.183 Mz(kN.m) 206.61 233.81 260.02 284.03 306.04 325.46 342.29 355.06 364.7 370.81 371.66 371.05 367.81

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 257

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

4.422 4.762 5.102 5.442 5.782 6.122 6.463 6.803 7.143 7.483 7.823 8.163 8.503 8.844 9.184 9.524 9.864 10.204 10.544 10.884 11.224 11.565 11.905 12.245 12.585 12.925 13.265 13.605 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 -0.365 -0.455 -0.559 -0.676 -0.808 -0.956 -1.118 -1.295 -1.487 -1.693 -1.912 -2.141 -2.379 -2.621 -2.865 -3.103 -3.331 -3.54 -3.722 -3.864 -3.955 -3.979 -3.919 -3.757 -3.471 -3.036 -2.427 -1.614 -0.238 -0.319 -0.42 -0.543 -0.691 -0.867 -1.074 -1.314 -1.59 -1.906 -2.263 -2.663 -3.109 -3.6 -4.137 -4.718 -5.34 -6 -6.69 -7.403 -8.127 -8.847 -9.544 -10.196 -10.776 -11.252 -11.585 -11.731 0.907 0.866 0.811 0.739 0.646 0.53 0.385 0.207 -0.01 -0.27 -0.58 -0.95 -1.38 -1.88 -2.45 -3.11 -3.85 -4.69 -5.62 -6.65 -7.79 -9.02 -10.3 -11.8 -13.2 -14.8 -16.3 -17.9 1.273 1.358 1.437 1.507 1.566 1.612 1.64 1.646 1.627 1.575 1.486 1.352 1.165 0.917 0.598 0.197 -0.295 -0.891 -1.603 -2.443 -3.424 -4.557 -5.854 -7.325 -8.979 -10.82 -12.85 -15.08 360.16 349.93 337.25 323.29 307.08 289.08 271.08 251.8 231.57 211.61 191.18 170.64 151.22 132.88 115.69 98.91 83.75 69.12 55.4 44.61 32.52 24.2 26.38 1.53 13.63 -1.12 12.39 4.5

Bảng tổng hợp momen thân cọc.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 258

79.98 206.61

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

LỰC CẮT THÂN CỌC 0.07995 Ho 0.01889 Mo

Yo Ψo

αbd Eb*I

0.294 144550.4

Z 0 0.34 0.68 1.02 1.36 1.7 2.04 2.38 2.72 3.06 3.4 3.74 4.07 4.41 4.75 5.09 5.43 5.77 6.11 6.45 6.79 7.13 7.47 7.81 8.15 8.49 8.83 9.17 9.51 9.85 10.19 10.53 10.87 11.21 11.54 11.88 12.22

Ze 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

A4 0 -0.005 -0.02 -0.045 -0.08 -0.125 -0.18 -0.245 -0.32 -0.404 -0.499 -0.603 -0.716 -0.838 -0.967 -1.105 -1.248 -1.396 -1.547 -1.699 -1.848 -1.992 -2.125 -2.243 -2.339 -2.407 -2.437 -2.42 -2.346 -2.2 -1.969 -1.638 -1.187 -0.599 0.147 1.074 2.205

B4 0 0 -0.003 -0.009 -0.021 -0.042 -0.072 -0.114 -0.171 -0.243 -0.333 -0.443 -0.575 -0.73 -0.91 -1.116 -1.35 -1.613 -1.906 -2.227 -2.578 -2.956 -3.36 -3.785 -4.228 -4.683 -5.14 -5.591 -6.023 -6.42 -6.765 -7.034 -7.204 -7.243 -7.118 -6.789 -6.212

C4 0 0 0 -0.001 -0.003 -0.008 -0.016 -0.03 -0.051 -0.082 -0.125 -0.183 -0.259 -0.356 -0.479 -0.63 -0.815 -1.036 -1.299 -1.608 -1.966 -2.379 -2.849 -3.379 -3.973 -4.632 -5.355 -6.143 -6.99 -7.892 -8.84 -9.822 -10.82 -11.82 -12.79 -13.69 -14.5

D4 1 1 1 1 1 0.999 0.997 0.994 0.989 0.98 0.967 0.946 0.917 0.876 0.821 0.747 0.652 0.529 0.374 0.181 -0.057 -0.345 -0.692 -1.104 -1.592 -2.161 -2.821 -3.58 -4.445 -5.423 -6.52 -7.739 -9.082 -10.549 -12.133 -13.826 -15.613

Qy(z)(kN) 79.98 78.51 74.81 68.83 61.26 52.62 42.9 32.63 22.38 12.1 1.79 -7.99 -16.96 -25.38 -32.65 -39.65 -45.25 -49.91 -53.47 -56.55 -58.25 -59.45 -59.46 -58.95 -57.7 -55.82 -53.48 -50.61 -47.55 -43.98 -40.04 -36.49 -31.95 -28.13 -24.15 -19.63 -15.79

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 259

12.56 12.9 13.24 13.58

3.7 3.8 3.9 4

3.563 5.173 7.059 9.244

-5.338 -4.111 -2.473 -0.358

-15.15 -15.6 -15.78 -15.61

-17.472 -19.374 -21.279 -23.14

-11.41 -7.63 -3.64 0.37

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tổng hợp lực cắt thân cọc

 Tính toán thép cho cọc khoan nhồi:

Nội lực lớn nhất trong thân cọc: Mmax = 371.66kNm

Chọn thép CII có: Rs = 280000kN/m2

Bêtông cấp B30 có: Rb = 17000kN/m2

Hình 6.12.Bố trí cốt thép cho cọc khoan nhồi

Chọn lớp bêtêng bảo vệ: a = 75mm = 0.075m  ho = D-a = 1.0-0.075 =

0.93m

Ta có:

Diện tích cốt thép cần thiết:

Trên mặt cắt ngang cọc khoan nhồi bố trí 24φ32 thì có 12φ28 chịu uốn nên

diện tích cốt thép đã bố

trí :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 260

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.9.10.3. Kiểm toán cường độ nền đất tại vị trí mũi cọc

Xác định kích thước khối móng qui ước

Hình 6.13. Sơ đồ tính khối móng quy ước

Góc mở được tính theo công thức:

Trong đó

là góc ma sát trong của đất nền được tính trung bình cho các lớp đất:

là góc ma sát trong của các lớp đất

li chiều dày của các lớp đất tương ứng

Theo phương dọc cầu:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 261

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Theo phương ngang cầu:

Trong đó:

a: khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương dọc cầu a = 3 m

n: số hàng cọc theo phương dọc cầu, n = 2

d đường kính cọc, d = 1 m

Lc chiều sâu cọc ngàm trong đất, Lc = 40 m

b khoảng cách tim giữa hai hàng cọc theo phương ngang cầu b = 3 m

m số hàng cọc theo phương ngang cầu m = 3

Thay số vào tính ta đươc:

Diện tích móng khối quy ước được tính theo công thức:

Momen kháng uốn theo phương ngang cầu:

Momen kháng uốn theo phương dọc cầu:

Xác định khả năng chịu tải của đất nền dưới mũi cọc

Sức chịu tải tính toán của đất nền theo QPXD 45-78 được tính như sau:

Trong đó:

- m1, m2 lần lược là hệ số làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với nền đất được chọn theo bảng 1.22 (Nền móng, Châu Ngọc Ẩn)

m1 = 1,1 m2 = 1

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 262

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

- ktc hệ số độ tin cậy, lấy bằng 1 đối với các đặc trưng tính toán lấy từ thí nghiệm. - A, B, D giá trị sức chịu tải, lấy ứng với góc ma sát trong của đất nền là 25O : A =

1.447 ; B = 6.318 ;D = 8.983

- Df chiều sâu chôn móng Df = 41.841m

- trọng lượng đơn vị thể tích của đất từ đáy móng trở xuống,

- trọng lượng đơn vị thể tích của đáy móng trở lên mặt đất

- b bề rộng khối móng qui ước b = 11.51 m

- c lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng, c = 0 kN/m2

Vậy sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc là:

Xác định ứng suất dưới đáy khối móng qui ước.

Trọng lượng thể tích của móng khối qui ước

Trong đó:

trọng lượng đơn vị trung bình của đất từ mũi cọc trở lên

: trọng lượng riêng của bê tông :

nc : số lượng cọc, nc = 6 cọc

Fc : diện tích tiết diện ngang của cọc

Lc : chiều dài cọc : Lc = 41.841 m

Vqu : thể tích khối móng qui ước :

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 263

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

=>

6.9.10.4. Chuyển tải trọng về trọng tâm đáy móng qui ước và kiểm toán

Tải trọng thẳng đứng tính toán:

Tải trọng ngang tính toán theo phương ngang cầu,

Tải trọng ngang tính toán theo phương dọc cầu:

Momen tính toán theo phương dọc cầu

Momen tính toán theo phương ngang câu:

Ứng suất nén lớn nhất:

Ứng suất nén nhỏ nhất:

Ứng suất nén trung bình:

Kiểm toán ứng suất dưới đáy móng.

Điều kiện kiểm toán:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 264

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Thay vào ta có:

Vậy thỏa điều kiện kiểm toán.

6.9.10. Kiểm tra độ lún của cọc.

Hình.6.14 . Tải trọng gây lún móng khối quy ước.

Tính lún theo phương pháp tổng phân tố, tiến hành chia các lớp đất thành các phân lớp nhỏ hơn (hi < b/4), độ lún của mỗi phân lớp đất tỷ lệ với môđun biến dạng của phân lớp đó, độ lún ổn định của khối móng quy ước bằng tổng độ lún các phân lớp đất.

Vì số liệu thí nghiệm lớp dưới đáy khối móng qui ước không đủ độ dài tính lún nên

ta xem như lớp cuối cùng sâu vô hạn.

Tải trọng thẳng đứng tính toán :

Trọng lượng cọc :

Tải trọng gây lún :

Chia các lớp đất thành các phân lớp nhỏ với chiều dày mỗi phân lớp:

 hi = 1.5m <2.1275m = 8.51/4 = A1/4  Thỏa mãn

 Chiều sâu tính lún: σbt ≥ 10σgl

Trong đó: σbt - ứng suất do trọng lượng bản thân các lớp đất.

i = Σγ’i×hi

σbt

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 265

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

σgl - ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.

i = koi×pgl

σgl

Chiều dày

Chiều sâu

STT

B1/A1

2zi/B1 koi

Ứng suất do tải trọng ngoài σgl σbt/σgl

Tên lớp

zi

phân lớp hi(m)

1

1.5

Lớp 5A

0 1.5 3 4.5 6

Ứng suất do trọng lượng bản thân σbt (kN/m2) 596.7 626.85 657 687.15 717.3

1.47 1.47 1.47 1.47 1.47

1 2 3 4 5

(kN/m2) 4.596 129.84 0 126.204 4.967 0.353 0.972 0.705 0.8483 110.143 5.965 7.753 1.058 0.6826 88.629 10.371 0.5327 69.166 1.41

Với: ko – hệ số tính lún tại tâm, phụ thuộc vào (B1/A1, z/A1).

Bảng tính ứng suất dưới móng khối qui ước.

Độ lún ổn định của khối móng quy ước:



Trong đó:

Si : độ lún lớp đất phân tố.

hi : chiều dày lớp phân tố thứ i.

: ứng suất tại vị trí giữa lớp phân tố do tải trọng gây lún gây ra

: Hệ số tính từ hệ số poison của đất theo : (tra bảng 10.6.2.2.3b-1):

là hệ số Poisson của đất cát :

là hệ số Poisson của đất sét :

Ta có thể lấy gần đúng đối với đất dưới đáy móng là đất cát,

Ta có thể lấy gần đúng đối với đất dưới đáy móng là đất sét,

: Modun biến dạng của đất cát , lấy bằng 50MPa

: Modun biến dạng của đất cát , lấy bằng 35Mpa

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 266

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Bảng tính lún ổn định S.

611.775

σbt (kN/m2) σgl (kN/m2) Ei (kN/m2) Si (m)

641.925

1.5 128.022 35000 0.00145

672.075

1.5 118.1735 35000 0.00134

702.225

1.5 99.386 35000 0.00112

1.5 78.8975 35000 0.00089 Zi Hi (m) (m) 0 1.5 1.5 3 3 4.5 4.5 6 σbti (kN/m2) 596.7 626.85 626.85 657 657 687.15 687.15 717.3 σgli (kN/m2) 129.84 126.204 126.204 110.143 110.143 88.629 88.629 69.166

Tổng 0.0048

Vậy điều kiện về chuyển vị thỏa mãn.

6.9.11. Thiết kế cốt thép cho đài cọc

Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm vào trụ, tiết diện tính toán đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc không nằm dưới chân trụ.

Hình6.16. Các cánh tay đòn dùng để tính mômen lên bệ.

6.9.12.1. Thép đặt theo phương dọc cầu:

 Thiết kế cốt thép

Tiết diện tính toán: Phản lực đầu cọc ở ttgh cường độ đối với nhóm cọc ngoài cùng :

Phản lực đầu cọc trong giai đoạn khai thác đối với cọc 5, 6, 7, 8:

Ta có khoảng cách từ trọng tâm nhóm cọc đến mặt cắt xét là 900 mm

Sức kháng uốn của cấu kiện:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 267

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Sử dụng thép có fy = 420 MPa. vậy có n = 53 thanh.

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu nén là:

Diện tích cốt thép là:

Chiều cao vùng nén của bêtông:

< 0,42

Mômen kháng uốn danh định:

Sức kháng uốn:

. Vậy thoả mãn điều kiện chịu uốn Suy ra:

 Kiểm tra khả năng chịu nứt của tiết diện

Điều kiện chịu nứt

( * )

Tiết diên tính toán , = 1,750mm,

Tỷ số mođun đàn hồi:

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 268

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

Chiều dày làm việc của bêtông sau khi bị nứt:

Ta lần lượt tính các giá trị trong biểu thức ( * ) :

Tính fs (ứng suất trong thép do tải trọng gây ra):

 Momen quán tính của tiết diện nứt:

 Ta kiểm toán nứt của bệ cọc theo phương ngang ở TTGH sử dụng nên phản lực

đầu cọc ở TTGH này

Do đó

Tính

 Thông số vết nứt ở điều kiện khắc nghiệt

Z = 23000 N/mm

 dc khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo ngoài cùng đến mép ngoài của bê tông

chịu kéo và không được lớn hơn 50 mm

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 269

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

 Diện tích trung bình của bêtông bao quanh một thanh thép:

; với

 Tính

Vậy: Thoả điều kiện chịu nứt

6.9.12.2. Thép đặt theo phương ngang cầu:

Do nội lực tại mặt cắt ngàm tính toán nhỏ hơn so với phương dọc cầu nên ta đặt giống thép bệ dọc cầu để tiện thi công và gia công cốt thép.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 270

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH

6.9.12. Kiểm tra chọc thủng đài cọc

Hình 6.17.Tháp xuyên thủng bệ cọc theo phương dọc và ngang cầu

Do cọc nằm trong vùng tháp xuyên của thân trụ nên bệ cọc không bị chọc thủng.

SVTH: Phạm Viết Lập TRANG: 271

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG VII

THIẾT KẾ KHE CO DÃN

7.1 Tính toán lựa chọn khe co giãn

Độ giãn dài vì nhiệt của vật rắn được tính như sau

Trong đó :

: là hệ số giãn nở nhiệt. Với bêtông thường

L : là chiều dài cấu kiện (vật rắn)

: là biên độ nhiệt của môi trường xung quanh vật rắn.

Theo bảng thống kê nhiệt độ đặc trưng của khu vực thi công công trình (đã được liệt kê ở chương tổng quan) thì vào tháng 4 biên độ dao động nhiệt độ trong bêtông vào khoảng +210C 36.50C, nhiệt độ trung bình vào khoảng 28,70C. Đây là tháng có biên độ nhiệt lớn nhất trong năm.

Chênh lệch nhiệt độ lớn nhất

Chiều dài nhịp của cầu dầm super T Nhịp giản đơn là 36 m. Một đầu dầm đặt gối cố định, một đầu dầm đặt gối di động nên dầm sẽ chuyển vị về một phía khi bị giãn nở

nhiệt.Độ giãn nở vì nhiệt của dầm :

Chuyển vị khá nhỏ nhưng để dễ dàng trong thi công lắp đặt ta cần khoảng hở lớn hơn. Do đó ta chọn khoảng hở giữa 2 đầu dầm và giữa đầu dầm với tường đỉnh mố là 50mm. Và sử dụng khe co giãn cao su cốt bản thép làm kết cấu mặt trên khe co giãn để tạo sự êm thuận cho phương tiện giao thông.

Hình 7.1. dáng tổng thể và cấu tạo khe co giãn

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 272

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG VIII

THIẾT KẾ GỐI CAO SU KÊ DẦM

8.1 Giới thiệu chung

Gối cầu làm nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ và đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do dưới tác dụng của hoạt tải và nhiệt độ thay đổi.

Hiện nay trong cầu BTCT đường ô tô,gối cao su được áp dụng rất rộng rãi do có nhiều ưu điểm:

-Tiết kiệm thép

-Chiều cao nhỏ.

-Chế tạo và bảo dưỡng đơn giản.

-Giảm chấn động giữa các mặt tiếp xúc và các gối cầu hiện đại hầu như không can bảo dưỡng.

Gối cao su đang sử dụng ở nước ta thường có hai loại chính:gối cao su phẳng và gối cao su hình chậu.

Trong đồ án này ta sử dụng gối cao su phẳng.

Gối cao su phẳng được áp dụng rộng rãi trong cầu ô tô có chiều dài nhịp dưới 30- 40m,có các chuyển vị không lớn từ (0,5-2,5)cm.

Gối cao su có các bản thép dày 5mm nằm giữa các lớp cao su. Các bản thép có tác dụng

như các cốt thép ngăn cản và tăng độ cứng của gối khi chịu phản lực thẳng đứng. Nhờ

tính chất đàn hồi của cao su, tiết diện đđầu dầm có thể chuyển vị trượt và chuyển vị

xoay. Gối có thể chịu được tải trọng ngang do hãm xe. Gối có dạng hình tròn hoặc hình

chữ nhật, có thể chịu được tải trọng thẳng đứng từ 15 đến 200T. Hệ số ma sát của gối

với bê tông khoảng 0,3

8.2 Các thông số thiết kê gối cầu

a) Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp Ltt =24.4m

b) Tải trọng tác dụng lên dầm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 273

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

8.3 Chọn kích thước sơ bộ cho gối cầu: Chọn gối PM -1 có kích thước 300x300x50mm, gồm có 2 lớp cao su 13 mm, 3 lớp

cao su dày 11 mm,3 lớp thép dày 5cm.

8.4 Kiểm tra ứng suất nén của cao su:

Trong đó: A-diện tích gối cao su

V-phản lực gối = N = kG

-cường độ tính toán trung bình của cao su; đối với gối cao su bản thép

m-hệ số điều kiện làm việc; m=0,9

Xác định chiều dày toàn bộ của cao su theo điều kiện chịu lực trượt

Điều kiện kiểm tra : tg =

Trong đó :n: chuyển vị lớn nhất của đầu kết cấu nhịp do nhiệt độ thay đổi gây ra.

=0,00001 hệ số giãn nở vì nhiệt của bê tông.

C

n =   L x = 0,0000132306,5 = 0,21 (cm).

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 274

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

[tg] : tang của góc trượt ma sát trong cao su khi có biến dạng nhiệt

Với miền nóng [tg] = 0,35 .

 Thỏa mãn

Xác định góc trượt do lực hãm xe: tgT = ≤ 0,6

Trong đó:

G : mođun trượt của cao su , chọn bằng 10 kG/cm2.

BR : lực hãm xe trên một dầm lấy bằng 25% trọng lượng các trục xe tải.

 T = 0,73 (rad)

Mà  = arctg(0,038) = 0,038(rad)

 tg( + T) = tg(0,038+0,73) = 0,0134 < 0,6

 Thỏa mãn

8.5 Kiểm tra độ lún thẳng đứng của gối Độ nén đó không được lớn lớn quá 5% chiều dày cao su của gối:

Trong đó : hi = 21,3 +41,1 = 7 (cm) .

 : hệ số tăng cường độ cứng do ảnh hưởng của cốt thép tấm, nó phụ

thuộc vào hệ số hình dạng  của tiết diện.

 Chọn  = 450 .

0,015 < 0,055 = 0,48

 Thỏa mãn

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 275

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

8.6 Kiểm tra ổn định trượt của gối cầu Lực ngang BR truyền lên gối cao su không được lớn hơn lực ma sát giữa gối và bê tông

T  f.V

Trong đđó: f : hệ số ma sát , chọn 0,25

Thỏa mãn.

s

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 276

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

PHẦN TƯ THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:277

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

CHƯƠNG I

THI CÔNG KẾT CẤU PHẦN DƯỚI

1.1. TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI MỐ TRỤ

1.1.1. Thiết bị phục vụ khoan :

 Trước khi khoan máy khoan phải được bảo dưỡng và vận hành thử để đảm bảo không bị trục trặc trong quá trình khoan (phải có phụ tùng dự phòng : mũi khoan, cần nối …).

 Cần khoan phải được điều chỉnh cho thẳng đứng, độ nghiêng của cần khoan không

được vượt quá 1,5%.

 Độ văng ngang của cần khoan cũng như của gầu khoan trong khi khoan không được

vượt quá 2,5cm.

1.1.2. Trình tự thi công cọc khoan nhồi :

 Khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế: để giữ ổn định thành vách lỗ khoan cần sử dụng Bentonite. Riêng đối với các trụ ngập trong nước, cần sử dụng một đoạn ống vách thép dài 30m cao trên mực nước thi công khoảng 80cm và xuyên vào lớp đất mặt lòng sông khoảng 8m để ngăn nước.

 Làm sạch lỗ khoan bằng xói hút.

 Hạ khung cốt thép cọc vào bên trong ống vách.

 Kiểm tra cao độ mũi cọc, mức độ sạch bùn và tạp chất ở đáy lỗ khoan.

 Bơm vữa bê tông lắp lòng cọc bằng phương pháp ống rút thẳng đứng.

1.1.3. Công tác ống vách :

 Ống vách được chế tạo trong xưởng hoặc nhà máy theo đúng bản vẽ thiết kế.

 Ống vách trước khi đưa vào rung hạ không bị móp méo, sai số đường kính ở tất cả các mặt cắt không được vượt quá 1cm (phải được TVGS, Phòng KT-DA kiểm tra tại hiện trường).

 Việc hạ ống vách phải được đảm bảo khi ống vách hạ đến cao độ yêu cầu độ

nghiêng <0,1%. Ống vách bằng tole bản 10mm.

 Tổ hợp mũi 18 mét, đỉnh 12 mét. Các tổ hợp cần ráp thử và đánh dấu các tổ hợp

bằng sơn vàng.

 Dùng cần cẩu và khóa chữ thập cẩu đưa đốt 1 vào vị trí. Khi cẩu lưu ý giữ ổn định thẳng đứng và hạ ống vách từ từ, tránh va làm mất ổn định khung định vị và sai lệch vị trí đã xác định trên khung định vị.

 Treo đốt số 1 của ống vách dài 18 mét trên khung định vị. Ống vách tự lún hoặc run hạ để cao độ đỉnh ống vách cao hơn 1 mét so với thanh giằng ngang trên khung định

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:278

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

vị. Sử dụng các tai hàn trên thành ống, giữ đốt 1 của ống vách cho thật ổn định, thẳng đứng.

 Tiếp tục cẩu đốt 2 dài 12 mét, lắp ráp và chỉnh 2 đốt thẳng đứng, hàn liên kết.

 Chỉnh đúng vị trí, kiểm tra độ thẳng đứng.

 Rung hạ ống vách bằng búa rung có công suất 90 đến 160 tấn.

 Có thể hạ 4 ống vách của 4 cọc sát nhau xong, mới tiến hành khoan lấy đất và thi công bê tông theo trình tự quy định để giảm thiểu sự chấn động cho các cọc bên khi đã đổ bê tông.

 Khoan tạo lỗ giữ thành bằng phương pháp đóng vách ống thép qua tầng bùn tới cao độ – 28,00 mét, kết hợp vữa Bentonite khi qua tầng địa chất sét dẻo cứng và cát hạt thô chặt vừa.

 Trong quá trình khoan tạo lỗ phải thường xuyên theo dõi các lớp địa chất mà mũi

khoan đi qua vàđối chứng với tài liệu khảo sát địa chất.

 Trong quá trình khoan tạo lỗ phải thường xuyên bổ sung vữa Bentonite vào trong hố khoan sao cho mặt vữa trong hố khoan phải luôn luôn cao hơn mực nước ngoài ống vách tối thiểu là 1 mét.

 Phải thường xuyên kiểm tra độ thẳng đứng của cần khoan, độ sai lệch tọa độ trên

mặt bằng và độ mở rộng hố khoan để kịp thời xử lý.

 Để đảm bảo cho hố khoan ổn định không bị sụt lở cần hạn chế đến mức tối đa các

lực xung kích tác dụng vào hố khoan.

 Công tác khoan phải tiến hành liên tục và không được phép nghỉ nếu không có sự

cố gì về máy móc và thiết bị khoan.

1.1.4. Vữa khoan (Bentonite).

 Bentonite phải được tính toán đủ số lượng và phải được tập kết tại công trường đủ

số lượng mới bắt đầu công tác khoan.

 Bentonite phải được giữ ở trong kho khô ráo không ẩm thấp.

 Vữa Bentonite phải được trộn bằng thiết bị trộn chuyên dùng và chứa trong bể chứa

có máy khuấy.

 Trong quá trình khoan vữa Bentonite phải được cấp bổ sung liên tục vào hố khoan.

 Chuẩn bị vữa Bentonite, trộn vữa Bentonite bằng thiết bị trộn chuyên dùng, kiểm tra các chỉ tiêu pH, độ nhớt, trọng lượng của Bentonite phải được khống chế như sau :

 Hàm lượng cát : < 5%.  Dung trọng : 1,01-1,05 (T/m3).

 Độ nhớt: ± 35 sec.

 Độ PH: 9,5-12

 Bơm vữa Bentonite vào lỗ khoan cao hơn mực nước 1m.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:279

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

1.1.5. Công tác làm sạch đáy lỗ khoan trước hạ lồng thép và đổ bê tông:

 Công tác rửa và vệ sinh hố khoan bằng cách thay và bổ sung vữa Bentonite mới theo phương pháp tuần hoàn nghịch cho đến khi hàm lượng cát trong vữa Bentonite < 6% và độ nhớt cũng như tỷ trọng của vữa Bentonite đạt đến yêu cầu trong bảng 1 (Mẫu Bentonite lấy tại ống hút và trước khi qua máy tách cát).

 Lượng chất bồi lắng đáy hố khoan sau khi đã vệ sinh hố khoan không được dày quá

4 cm.

 Kiểm tra độ lắng đọng của các chất bồi lắng bằng cách đặt hộp thép không có nắp xuống đáy hố khoan ngay sau khi đã vệ sinh xong, sao đó trước khi đổ bê tông lấy hộp thép lên kiểm tra độ dày của lớp lắng đọng.

 Nếu độ dày của lớp lắng đọng lớn quá quy định, phải tiến hành vệ sinh lại.

 Sau khi nghiệm thu lỗ khoan đã rửa đạt yêu cầu kỹ thuật, tiến hành hạ lồng thép

ngay.

1.1.6. Công tác cốt thép

 Cốt thép đưa vào sử dụng phải đúng kích thước và chủng loại theo đúng yêu cầu

của thiết kế.

 Cốt thép phải được thí nghiệm để xác nhận các chỉ tiêu cơ lý theo đúng quy định.

 Khung cốt thép cọc được chế tạo sẵn thành các khung theo đúng hồ sơ thiết kế sau

đó đưa ra vị trí thi công tổ hợp và hạ xuống độ cao thiết kế.

 Công tác hạ lồng cốt thép phải được làm khẩn trương để giảm tối đa lượng chất lắng

đọng xuống đáy hố khoan cũng như khả năng sụt lở thành vách.

 Do cọc khoan nhồi chịu tải trọng nén, các mối nối dùng dây thép 2mm buộc hoặc

dùng cóc thép để bắt : phải tuân thủ quy trình về mối nối buộc của TCXD-VN.

 Toàn bộ thời gian cho công tác hạ lồng cốt thép không nên vượt quá 4 giờ.

 Việc hạ lồng cốt thép phải làm hết sức nhẹ nhàng tránh va đập mạnh vào thành hố

khoan làm sụt lở vách.

 Lồng thép được chế tạo đúng bản vẽ thiết kế. 50% số thanh cốt thép chủ (bố trí cách khoảng) được sản xuất dài liên tục và được nối đưa lên cao độ miệng lỗ khoan và cố định vào thanh thép hình đặt trên miệng lỗ .

 Chi tiết ống thép phục vụ công tác siêu âm kiểm tra chất lượng cọc, khoan lấy lõi gồm 4 ống đk 60mm và 1 ống đk 106mm dày 5mm được cố định vào lồng thép bằng các cóc thép. Các mối nối phải có Colie ren và được xiết hết ren, trong ống chứa đầy nước, 2 đầu đậy nắp kín. Bảo đảm ống thép thẳng đứng, không bị vặn cong, nghiêng v.v…Cao độ đỉnh ống cao hơn cao độ đáy bệ 2,00 mét.

 Đối với cọc đầu tiên phải đưa ống lên khỏi mực nước thi công để kiểm tra thông

cống, rút kinh nghiệm cho các cọc sau.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:280

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Để cho khung cốt thép được đặt đúng vào tâm hố khoan, trên khung cốt thép phải đặt sẵn các con kê có kích thước phù hợp và có khoảng cách giữa các tầng con kê từ 2–3m.

 Chồng nối cốt thép chủ bằng dây thép buộc, đầu nối cốt thép phải chịu được trọng

lượng bản thân cuả các khung thép thả trước đó.

 Mối hàn cấu tạo giữa cốt thép đai và cốt thép chủ cần đảm bảo để không gây ra

cháy cốt thép.

 Khung cốt thép cọc phải luôn duy trì được khe hở với thành bên theo thiết kế, do đó cần làm các dụng cụ định vị cốt thép, để tránh lệch tâm, số lượng định vị cốt thép trên một mặt cắt là từ 4-6 cái, cự ly tương đối thích hợp giữa các mặt cắt định vị nên lấy từ 3-6 m.

 Sau khi lắp khung cốt thép xong nhất thiết phải kiểm tra cao độ đầu của cốt thép

chủ.

1.1.7. Công tác bê tông

 Cường độ chịu nén của mẩu bê tông sau 28 ngày cần được tăng thêm 10% so với

cường độ tiêu chuẩn.

 Nhất thiết phải đổ hết bê tông trong thời gian 1 giờ sau khi trộn xong nhằm tránh

hiện tượng tắc ống dẫn do tính lưu động của bê tông giảm dần .

 Tốc độ đổ bê tông thích hợp vào khoảng 0,6m³/phút. Trong 1 giờ tối thiểu phải đổ

xong 4m dài cọc.

 Trong quá trình đổ bê tông đáy ống dẫn cần được cắm sâu vào trong bê tông không dưới 2m để đề phòng bê tông chảy từ đáy ống dẫn ra không bị trộn lẫn đất bùn trên bề mặt bê tông cọc. Tuy nhiên tránh cắm sâu quá làm bê tông khó thoát khỏi ống dẫn.

 Trong quá trình đổ bê tông cần thường xuyên thực hiện các công việc kiểm tra :

 Đo cao độ dâng lên của mặt bê tông trong lỗ sau mỗi lần đổ xong 1 xe bê tông. Từ

đó xem xét để quyết định mức độ nhấc ống dẫn lên.

 Thường xuyên kiểm tra dây đo mặt dâng lên của bê tông tránh trường hợp dây bị

giãn dài ra trong quá trình đo.

1.1.8. Đập sửa đầu cọc trước khi thi công bệ móng.

Phần bê tông cuối cùng trên đầu cọc thường có lẫn tạp chất và bùn nên thường cần được đổ cao hơn tối thiểu khoảng 1m so với cao độ đáy bệ. Sau khi bê tông đã đạt được đủ cường độ thiết kế, lớp bê tông xấu bên trên và phần thừa được đục bỏ hết đến cao độ thiết kế, sau đó dùng nước rửa sạch mạt đá và cát bụi trên đầu cọc, phần ống vách thép được cắt đến mép bê tông đập bỏ.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:281

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

1.2. TRÌNH TỰ THI CÔNG MỐ

Mố cầu có cấu tạo là mố chữ U, bệ mố là bệ BTCT có chiều dày 1,8 m nằm trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính 1 m, hệ móng cọc này có cấu tạo gồm 10 cọc chia thành 2 hàng theo mặt cắt dọc tim cầu.

Trình tự thi công mố bao gồm các bước sau:

 Sau khi đổ bê tông xong toàn bộ số cọc của trụ và khi bê tông đủ cường độ, đập đầu cọc, uốn cốt thép, vệ sinh hố móng, lắp dựng ván khuôn cốt thép bệ móng, Tiến hành đổ bê tông bệ bằng gầu.

 Đổ bê tông bệ mố, dùng bê tông M350 đổ theo từng đợt. Bê tông được sản xuất tại trạm trộn, sau đó được chuyển bằng xe chuyên dụng đến bệ mố. Trong quá trình đổ phải kiểm tra (chiều cao rơi tự do, công tác đầm . . . ) chặt chẽ.

 Thi công bệ mố xong, lắp đặt đà giáo thi công các bộ phận của mố. Công tác lắp đặt

ván khuôn cốt thép, đổ bê tông cũng tiến hành tương tự như thi công bệ mố.

 Lắp dựng ván khuôn đổ bê tông tường đỉnh và tường cánh.

 Gia cố đất đắp ở hai bên đầu cầu, trước khi đắp nền tiến hành hút nước, vét bùn và lớp đất hữu cơ ở trên (khoảng 1,5 m), sau đó tiến hành đắp đất theo từng lớp kết hợp với lu lèn chặt.

 Sau khi đắp đất xong, đổ bê tông bản quá độ và hoàn thiện mố.

1.3. TRÌNH TỰ THI CÔNG TRỤ

Trụ cầu có cấu tạo là trụ đặc BTCT thân hẹp, bệ trụ là bệ BTCT có chiều dày là 2(m) nằm trên nền móng cọc khoan nhồi 1m, hệ móng cọc này có cấu tạo gồm 2 hàng theo mặt cắt dọc cầu. Trụ này đỡ phần dầm thông qua các gối cao su có cấu tạo đặc biệt.

1.3.1. Công tác thi công bệ trụ

 Sau khi thi công hết các cọc trong móng tiến hành rung hạ cọc ván thép. Lắp đặt hệ

thanh giằng

 Đổ lớp cát đệm đến cao độ. Đổ bêtông bị đáy dầy 1,5m.

 Bêtông đạt cường độ, hút nước hố móng. Lắp đặt tầng khung chống.

 Trắc đạc để lấy cao độ đập đầu cọc. Đặp đầu cọc, đến gần vị trí thiết kế thì tỉa, vệ

sinh hố móng, đổ bêtông tạo phẳng dầy 10cm.

 Lắp dựng đà giáo, cốp pha, bệ móng.

 Tiến hành đổ bêtông (bêtông được vận chuyển từ trạm trộn đến vị trí thi công bằng xe Mix và dùng máy bơm bơm vào vị trí) kết hợp với việc đầm. Sau khi đổ bêtông xong, tiến hành làm mặt, tạo nhám tại khớp chân trụ để chờ đổ bêtông thân trụ.

 Cắm sắt chờ để chống cốp pha thân.

 Tiến hành bảo dưỡng bằng cách phủ các lớp vải bố có tưới ẩm.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:282

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Theo qui định thì khoảng 3 ngày có thể tháo cốp pha.

 Chú ý luôn đảm bảo có tấm che trong lúc đổ bêtông (phòng khi trời mưa).

1.3.2. Công tác thi công thân trụ

 Thân trụ được chia thành từng đốt tương ứng với khả năng thi công.

 Vệ sinh cốp pha thân, tra dầu chống dính.

 Tiến hành cắt, uốn, bo cốt thép, làm lồng thép định hình ở mặt đất, làm các thanh

giằng để lồng thép ổn định.

 Dùng xe cẩu cẩu lồng thép vào vị trí chân bệ, tiến hành nối buộc.

 Dùng cẩu lắp đặt cốp pha thân, lắp xong cốp pha nào thì tháo thanh giằng ở đó.

 Lắp đặt các thanh chống; các ống nhựa và các ti bulông để cố định khuôn và thuận Trắc đạc, kiểm tra hướng, cự ly, điều chỉnh cho đúng thiết kế bằng cách điều chỉnh các thanh chống.

 Dùng keo silicon trét bít các khe hở của khuôn, lắp các kê bêtông.

 Gắn các nẹp chỉ (chỗ dừng của bêtông)

 Tưới nước vào bêtông thân trụ đã làm nhám.

 Dùng máy bơm bêtông bơm vào vị trí, bêtông được đổ đến vị trí nẹp chỉ, kết hợp

với việc đầm.

 Chú ý luôn đảm bảo có tấm che khi trời mưa.

 Tạo nhám bề mặt trụ, sau đó bảo dưỡng.

 Khoảng 3 ngày có thể tháo cốp pha thân, bảo dưỡng (tưới nước lên thân trụ).

 Vệ sinh cốp pha, tra dầu để chống dính với bêtông để chuẩn bị cho đợt đổ kế tiếp.

1.3.3. Thi công xà mũ

 Tiến hành cắt uốn, bo cốt thép, bố trí các thành giằng.

 Lắp đặt conxon chữ A vào ti thép đã chờ ở phần thân trụ.

 Lắp đặt các thép chữ I lên conxon.

 Vệ sinh các cốp pha, tra dầu lên cốp pha để không dính với bêtông.

 Lắp đặt cốp pha đáy đã định hình từ trước ở mặt đất, dùng cẩu cẩu lên, sau đó hàn

cố định lại.

 Trắc dọc, lấy hướng, cự li, cao độ.

 Dùng đội cân chỉnh chỗ I với conxon.

 Lồng thép được lắp đặt ở mặt đất như thiết kế. Dùng cẩu trên xà lan cẩu lồng thép,

bẫy vào đúng vị trí thiết kế.

 Lắp đặt các cốp pha bên còn lại. Dùng thước thủy cân chỉnh cốp pha thẳng đứng.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:283

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. NGUYỄN TUẤN ANH

 Sau đó hàn các cốp pha lại, dùng các thanh thép chống cốp pha nhằm cố định cốp

pha và cũng hàn lại.

 Trắc đạc lấy vị trí tim gối và tim xà mũ, dùng dây kéo thẳng để xác định vị trí

đường tim gối. Xác định cao độ đổ bêtông.

 Dùng silicon trét bịt kín các khe hở của cốp pha, lắp các cục kê bêtông.

 Dùng máy bơm bêtông bêtông bơm vào vị trí.

 Quy tắc đổ là đổ từ giữa ra,kết hợp với việc đầm. Việc đổ bêtông xà mũ chia làm 2

giai đoạn.

 Sau khi đổ xong đợt 1 (có cắm sắt chờ để dựng cốp pha đổ đợt 2), tạo nhám phần

tiếp xúc giữa 2 giai đoạn đổ, song song đó làm mặt, bảo dưỡng phần còn lại.

 Theo qui định thì cốp pha bên của giai đoạn 1 có thể tháo sau 3 ngày kể từ lúc đổ

(trừ cốp pha đáy)

 Tiến hành tháo cốp pha, vệ sinh khuôn, tra dầu.

 Trắc đạc lấy chân khuôn đợt 2, tim dọc, ngang, cao độ đổ bêtông.

 Lắp đặt khuôn, hàn các thanh chống để cố định khuôn, dùng thước thủy để chỉnh

cốp pha cho thẳng đứng, lắp các kê bêtông.

 Kiểm tra toàn diện.

 Tiến hành bơm bêtông, làm mặt xà mũ.

 Cắm sắt chờ để chống trượt đầu dầm về phía thấp. (1)

 Sau 3 ngày có thể tháo cốp pha và tiến hành bảo dưỡng.

 Còn cốp pha đáy thì sau 7 ngày kể từ ngày đổ mới được tháo.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG:284

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG II

THI CÔNG KẾT CẤU PHẦN TRÊN

2.1. TRÌNH TỰ LAO LẮP DẦM BẰNG GIÁ BA CHÂN

Bước 1 : Bắt đầu cho 1 nhịp :

 Hệ thống lao lắp đặt trên 1 nhịp mới.

 Các dầm thép ngang phía trước và phía sau của hệ thống lao được lắp đặt an toàn

chính xác trên đỉnh các xà mũ.

 Dàn lao được lắp đặt chính xác trên các dầm ngang này, lắp đặt thiết bị David ở 2 đầu dàn lao để nâng dầm và kích để sang ngang. Các chốt an toàn được hạ xuống.

 Dầm chữ T đầu tiên được vận chuyển tới vị trí lao, dưới dàn lao trên các xe chở

dầm.

 Hệ thống lao sẵn sàng nâng dầm lên.

Bước 2 : Lắp đặt các dầm - Giai đoạn nâng.

 Nối kết hệ thống cáp của dàn lao với dầm Super T tại vị trí móc đúc sẵn ở 2 dầu

dầm Super T.

 Nâng đầu dầm ở phía các trụ tới các độ cao phù hợp để đảm bảo độ nghiêng dọc của

dầm đạt 4,5% theo thiết kế. Điều chỉnh nếu cần thiết.

 Tiếp tục nâng dầm cho tới khi dầm cao hơn vị trí mặt trên của gối 10mm.

Bước 3 : Lắp đặt dầm – Giai đoạn sàng ngang.

 Khóa hệ thống dây cáp nâng- khởi động hệ thống kích cho sàng ngang.

 Vận chuyển dầm theo phương ngang tới vị trí yêu cầu.

 Thay đổi hệ thống kích (thay kích sàng ngang bằng kích nâng) hạ dầm lên trên 2 gối

ở 2 đầu.

 Cố định dầm nhờ vào các thanh gỗ tạm, tháo rời hệ thống nâng. Hoàn thành lao 1

dầm trong 1 nhịp.

Bước 4 : Lắp đặt dầm – Giai đoạn di chuyển dàn lao về vị trí ban đầu.

Di chuyển dàn lao lùi về phía trước, nhờ hệ thống kích sàng ngang tới vị trí nâng dầm ban đầu.

Bước 5 : Hoàn thành 1 nhịp.

Thực hiện các bước 1 tới 4 cho tới khi đủ số dầm trong nhịp.

Bước 6 : Di dời dàn lao – Sử dụng thiết bị nâng David.

Sử dụng 2 cần cẩu 70T hạ dàn lao xuống xe đầu kéo để chuyển tới nhịp kế tiếp.

Bước 7 : Di dời dầm thép ngang của hệ thống lao của nhịp kế tiếp.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 285

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

 Tháo bu lông dầm ngang đảm bảo trọng tâm của thanh không vượt quá cạnh ngoài

của xà mũ.

 Dùng cẩu 70T dời dầm ngang từ trụ đã lao phóng hoàn chỉnh về lắp đặt trên đỉnh trụ

mới kế tiếp.

Bước 8 : Lắp đặt dầm thép ngang lên xà mũ nhịp kế tiếp.

Lắp đặt dầm thép ngang và liên kết với đỉnh trụ bằng bulông chôn sẵn.

Bước 9 : Lắp đặt dàn lao.

Xe đầu kéo vận chuyển dàn lao tới nhịp kế cận, cẩu 70T nâng dàn lao đặt trên hệ dầm ngang đã lắp sẵn trên các đỉnh trụ. Một chu trình lao dầm mới lại bắt đầu.

2.2. TRÌNH TỰ THI CÔNG BÊ TÔNG KẾT CẤU BÊN TRÊN

Thi công bê tông thượng bộ gồm có thi công bê tông giữa các khe dọc dầm để liên kết giữa các dầm, bản mặt cầu, bệ và cột lan can. Lưu ý trước khi đổ BT bản mặt cầu cần trải 1 lớp bao tải tẩm nhựa dày 1cm để chống thấm.

Sau khi lao dầm hoàn tất, tiến hành công tác lắp dựng ván khuôn đổ bê tông bản mặt cầu. Bê tông liên kết dầm bản.

Lắp dựng ván khuôn bệ và trụ lan can bằng thép. Cốt thép bệ và trụ lan can đã được gia công trước tại công trường và tiến hành lắp đặt rồi đổ bê tông. Lắp thanh lan can ống thép .

2.2.1. Thi Công Bê Tông Mặt Cầu Và Lắp Đặt Hệ Lan Can.

 Công tác đúc bê tông mặt cầu được thực hiện ngay sau khi từng nhịp cầu lao phóng xong, mặt cầu được thi công từng nhịp một và từ hai đầu cầu vào. Công việc gia công cốt thép được thực hiện tại xưởng gia công cốt thép và vận chuyển đến mặt cầu lắp đặt vào vị trí, công tác định vị các cốt thép mặt cầu nhờ các mẫu kê bê tông đúc sãn và các mẫu thép Þ14 hàn định vị khoảng cách hai lớp cốt thép mặt cầu.

 Bê tông được trộn tại trạm trộn bê tông và vận chuyển đến mặt cầu bằng xe chuyên dùng, sau khi kiểm tra độ sụt bê tông đạt yêu cầu, bê tông được bơm bằng máy bơm có cần hướng dẫn theo đường ống từ vị trí máy bơm đến vị trí mặt sàn cần đổ với chiều dày sàn 200 mm.

 Bê tông được rải đều bằng vòi xả bê tông và thủ công, đầm nén bằng đầm dùi, tạo phẳng bằng đầm thước, bê tông mặt cầu được tạo nhám để tạo dính bám bê tông xi măng với bê tông nhựa.

 Sau khi bê tông ninh kết công tác bảo dưỡng bê tông được tiến hành bằng cách phủ kín mặt một lớp vải bố có tưới nước thường xuyên và không để tình trạng khô mặt bê tông. Công tác bảo dưỡng tiến hành đến khi bê tông đạt 100% cường độ thiết kế.

 Công tác thi công hệ lan can và gờ chắn được thực hiện sau khi bê tông mặt cầu đạt cường độ thiết kế, lắp ráp hệ lan can sử dụng cần cẩu 40 tấn. Công tác thảm bê tông nhựa mặt cầu được thực hiện sau cùng.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 286

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

2.2.2. Thi Công Lớp Bê Tông Nhựa Hạt Mịn Mặt Cầu.

Trình Tự Thi Công:

Lớp BTNN dày 8Cm được thi công sau khi thi công đổ BT bản mặt cầu.

 Vệ sinh bản mặt cầu trước khi rải BTNN.

 Rải nhựa bằng máy.

 Lu lèn lớp BTNN hạt mịn.

Biện Pháp Tổ Chức Thi Công:

 Chọn chiều dài thi công và bề rộng của 1 dãy hợp lý.

 Tưới nhựa dính bám khi bản mặt cầu đã hoàn toàn sạch sẽ và khô ráo.

 Vận chuyển BT nhựa nóng từ trạm trộn đến công trường (phải đảm bảo khi rải nhiệt

độ của BTNN không nhỏ hơn 1200C.

 Dùng máy rải chuyên dùng để rải hỗn hợp BTNN.

 Tiến hành lu lèn : Máy rải chạy đến đâu thì máy lu phải tiến theo đến đó để lu. Đầu tiên dùng lu bánh nhẵn nặng từ 5–8 tấn đi qua 4-6 lần/1 điểm, tốc độ lu từ 1,5–2 km/h. Máy lu phải đi dần từ mép mặt đường vào tim đường, vệt bánh xe chồng lên nhau từ 20–30cm. Trong quá trình lu cần phải bôi dầu thường xuyên nhằm tránh việc nhựa dính vào bánh xe lu. Tiếp theo dùng lu bánh hơi nặng từ 10–15 tấn lu từ 8–10 lần/1 điểm. Dùng lu bánh nhẵn nặng từ 10–15 tấn lu từ 2–4 lần/1 điểm. Tiếp theo dùng lu bánh hơi lu từ 10–12 lần/1 điểm và cuối cùng dùng lu bánh nhẵn nặng lu từ 2–3 lần/1 điểm.

 Trong quá trình lu lèn, sau 2–3 lượt đầu của máy lu nhẹ cần kiểm tra lại độ dốc ngang và độ bằng phẳng của mặt đường bằng thước mẫu và thước dài 3 mét. Phải bổ sung nhựa ngay những chỗ lõm và cào bỏ những chổ lồi.

2.2.3. Công tác hoàn thiện.

 Lắp đặt hệ đèn chiếu sáng, tường phòng vệ.

 Khi thi công xong công trình, Công tác nghiệm thu bàn giao chỉ được thực hiện khi

mặt bằng đã được vệ sinh sạch sẽ, khu vực nhà văn phòng đã được thu dọn.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 287

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

CHƯƠNG III CÁC TÍNH TOÁN PHỤ TRỢ CHO THI CÔNG

3.1. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY LỚP BÊ TÔNG BỊT ĐÁY

Ta sử dụng mực nước thông thuyền dùng làm mực nước thi công.

Điều kiện tính toán: áp lực đẩy nổi của nước phải nhỏ hơn lực ma sát giữa bêtông và cọc cộng với trọng lượng của lớp bêtông bịt đáy.

Công thức tính:

Trong đó :

K : Hệ số an toàn lấy bằng 1,3

: Trọng lượng riêng của bêtông,

: Trọng lượng riêng của nước,

: Chiều dày lớp bêtông bịt đáy (m)

: Diện tích mặt bằng vòng vây cọc ván

: Số lượng cọc trong móng,

: Lực ma sát đơn vị giữa cọc và bêtông bịt đáy,

U : Chu vi cọc,

h: Chiều cao mực nước thi công đến đáy đài:

: Hệ số vượt tải,

: Hệ số điều kiện làm việc,

Vậy ta có :

Ta chọn: x=1.8m

 Kiểm tra cường độ bêtông bịt đáy chịu mômen uốn tác dụng áp lực nước đẩy lên và trọng lượng bêtông đè xuống:

Tách 1 dải BTBD rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có chiều dài nhịp bằng khoảng cách giữa 2 cọc ván thép.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 288

10000

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 3.1 Sơ đồ tính BTBD

+ Trọng lượng bản thân của lớp BTBD :

Trong đó : = 23 kN/m3 :Dung trọng của lớp BTBD.

Hb = 1.8 m : Bề dầy của lớp BTBD

1m : Bề rộng của dải BTBD đang xét.

+ Áp lực đẩy của nước :

Trong đó : = 10 kN/m3 :Dung trọng của nước.

H = m

: Chiều sâu cột nước,từ lớp đáy BTBĐ đến mực nước thi công.1m: Bề rộng của dải BTBD đang xét

1m: Bề rộng của dải BTBD đang xét.

Nội lực phát sinh trong dầm :

=> căng thớ trên.

Momen kháng uốn của dầm :

Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh trong BTBD phải nhỏ hơn US kéo cho phép của BT.

Sử dụng BT f’c = 30 MPa

=>

Vậy lớp BTBD thỏa mãn điều kiện cường độ .

3.2. TÍNH TOÁN CỌC VÁN THÉP

3.2.1. Xác định độ chôn sâu

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 289

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

MNTT +24.65

1500

Khung choáng

O

3968

1800

A

Lôùp1A

t

Khi đào đất trong vòng vây cọc ván bằng gầu ngoạm. Vì mực nước trong vòng vây cọc và bên ngoài là như nhau nên áp lực nước hai bên cân bằng nhau.

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán vòng vây cọc ván

H



Lớp đất

Loại đất

SPT

(m)

C kN/m2

(độ)

 T/m3

Lớp 1 Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen

18,8 10,2 05005’ 1,67

0-3

Lớp 1A Sét pha, xám xanh – xám đen

2,2 12,9 09032’ 1,85

3-16

Lớp 2

Sét pha nâu vàng loang xám xanh

2,6 30,7 19020’ 2,04

16

Lớp 3

Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng

2

0

0

0

15

Lớp 4

Sét pha nâu vàng loang xám trắng

1,9

24 19045’ 1,96

15

Lớp 5

Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ

12,8 55 19002’ 1,94 14-18

Lớp 5B Sét pha, xám trắng. Trạng thái dẻo cứng

1,5 29,3 20024’ 2,01 18-22

Lớp 6 Cát nhỏ xám trắng, rất chặt, Trạng thái bão hòa

>50

Áp lực chủ động của đất:

Trong đó:

h1: Chiều sâu của cọc trong lớp 1 so với mặt đất tự nhiên,

: Trọng lượng riêng đẩy nổi

: Hệ số áp lực chủ động:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 290

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Vậy

Áp lực đất bị động

.Trong đó:

h2: Chiều sâu cọc ván trong lớp 1 so với đáy bệ,

: Hệ số áp lực bị động

Vậy

Lấy mômen cân bằng tại điểm O ta có phương trình:

Rút gọn ta được phương trình bậc 3 theo t ta có:

Chọn t = 4.732m.

3.2.2. Tính toán cọc ván thép

Hình 3.3. Kích thước cọc ván thép.

- Kiểm tra về mặt cường độ của tường cọc ván, hay đi thiết kế tường cọc ván có

cường độ để chịu lực do các áp lực gây ra.

- Cọc ván sử dụng là cọc cừ ván thép Larsen. Sơ đồ tính là dầm đơn giản hai gối tựa, một gối tại vị trí tầng chống ngang, gối kia cách đáy lớp bêtông bịt đáy 1m. Sơ đồ như hình dưới.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 291

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 3.4. Sơ đồ tính lực tại gối.

Momen uốn lớn nhất tại điểm đặt lực P1: M = 99.33 KN.m. Mômen kháng uốn của tiết diện là: W = 2,200 cm3. Ứng suất lớn nhất trong cọc cừ thép là:

Ứng suất cho phép của thép là:

. Vậy sử dụng loại cọc trên để làm

hố móng. Tổng chiều dài của cọc là: L=0.7+1.5+3.97+1.8+4.03=12m. Chọn 12 m. Chu vi vòng vây là: (7+10)×2= 34 m. Vậy ta đóng như sau: Phương ngang cầu ta đóng 25×2 = 50cây. Phương dọc cầu ta đóng 17×2 = 34 cây. Tổng cộng đóng 84 cây.

3.2.3. Tính toán khung vành đai

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 292

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 3.5. Nội lực tác dụng lên khung vành đai.

- Dưới tác dụng của áp lực thủy tĩnh thì cọc ván thép sẽ truyền lên hệ khung vành

đai 1 lực bằng với phản lực tại gối A : q = RA = 33.33 KN/m

- Sơ đồ tính của vành đai cọc ván thép như hình vẽ dưới:

Hình 3.6. Sơ đồ tính vành đai.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 293

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

 Tính toán khung vành đai dài:

- Sơ đồ tính:

Hình 3.7. Sơ đồ tính vành đai dài.

- Biểu đồ nội lực được giải bằng SAP 2000 V.14 như sau:

Hình 3.8. Biểu đồ nội lực của vành đai dài.

 Tính toán khung vành đai ngắn:

- Sơ đồ tính:

Hình 3.9. Sơ đồ tính vành đai ngắn.

- Biểu đồ nội lực được giải bằng SAP2000 V.14 như sau:

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 294

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 3.10. Biểu đồ nội lực của vành đai ngắn.

- Để đơn giản cho quá trình thi công ta chọn cùng loại tiết diện dầm cho khung vành đai dài và ngắn. Vì vậy ta thiết kế cho khung nào có nội lực lớn hơn. Từ biểu đồ nội lực ta lấy thanh vành đai dài để thiết kế.

Hình 3.11. Biểu đồ nội lực của vành đai dài.

M = 119.68 (KN.m) N = 222.83 (KN)

+ Mômen lớn nhất (tại gối tựa): + Lực dọc (do thanh ngắn truyền qua):

+ Thép sử dụng để làm vành đai là thép theo tiêu chuẩn AISC, N036.

 Kiểm toán khung vành đai

Hình 3.12. Mặt cắt hình học thép I

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 295

Bảng Kích thước cơ bản của dầm I

d, mm 300

bf, mm 150

tf, mm 18.5

tw, mm 10

Ix =12700 cm4 F = 83.47 cm2.

+ Mômen quán tính : + Diện tích tiết diện: + Momen kháng uốn: W = 849 cm3

+ Ứng suất lớn nhất:

Kết luận: Vậy chọn thép chữ I N030 dùng làm khung vành đai dài và ngắn.

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

3.2.4. Tính toán thanh chống

3.2.4.1.THIẾT KẾ VÁN KHUÔN ĐỔ BÊ TÔNG BỆ TRỤ:

3.2.4.1.1 Xác định áp lực ngang của bê tông tươi tác dụng lên ván khuôn:

Hình 3.13. Sơ đồ lực tác dụng của vữa

- Dùng đầm rung có các thông số sau:

+ Bán kính ảnh hưởng của đầm dùi : R = 0.75m. + Bước di chuyển của dùi không quá 1.5R=1.125m.

- Chọn máy trộn bê tông:

+ Năng suất của máy trộn:

N = Vsx . f . nck . Ktg Trong đó:

Vsx: dung tích sản xuất của thùng trộn, V = 1m3 f : hệ số xuất liệu, f = 0,7.

Ktg = 0,8 : hệ số sử dụng thời gian.

nck = : số mẻ trộn được trong một giờ

tck = t1 + t2 + t3 Trong đó: t1: thời gian đổ vật liệu vào thùng, t1 = 60(s) t2: thời gian trộn vật liệu, t2 = 150(s) t3: thời gian đổ bê tông ra, t3 = 20(s)

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 296

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

 nck = 15 (mẻ trộn/h).  N = 1x0,7x15x0,8 = 8.4 (m3/h)

=>

btR)=1.3(600 + 2350 x 0.75)=3071 Kg/m2

- Chiều cao tác dụng của vữa sau 4h : H =4x h= 4 x 0.32 = 1.28m - Áp lực ngang của vữa Pmax = n(q +

bt =23.5KN/ m3.

Với: n – hệ số tải trọng 1,3 R – bán kính tác dụng của đầm dùi R=0.75m. q– lực xung động do đổ bê tông gây ra. q=600 Kg/ m2=6 kN/m2 (Do đổ bê tông trực tiếp bằng thùng dung tích V>0.8 m3 )

3.2.4.1.2 Thiết kế ván khuôn bệ móng trụ:

Cấu tạo của mỗi tấm ván bao gồm một tấm tôn lát, xung quanh dùng thép góc L để đóng khung viền bao kín các mép ván, trên cánh đứng của thép góc khoan sẵn các lỗ khoan đường kính φ20 có khoảng cách thống nhất để liên kết các tấm ván lại với nhau bằng bulông. Do tôn lát mỏng nên phải tăng cường ở phía sau tấm ván các sườn tăng cường đứng và ngang, trong đó sườn đứng bố trí theo cạnh ngắn và liền suốt theo cạnh này, còn sườn ngang chia ra thành từng đoạn lọt giữa khoảng cách của hai sườn đứng và hàn vào sườn đứng. Các tấm ván liên kết với nhau bằng cách bắt bulông theo cạnh của thép góc viền mép, có gioăng cao su đệm ở giữa để giữ kín nước. Ngoài ra có thể liên kết bằng then và chốt hình nêm. Trên tấm ván khoan sẵn hai lỗ khoan ở hai góc để lắp thanh giằng sau này. Ở đây chọn loại tấm có kích thước:

Hình 3.14. Ván khuôn bệ mố.

3.2.4.1.3 Kiểm toán tôn lát:

Bản thép của ván khuôn được tính theo bản kê bốn cạnh ngàm cứng vào momen uốn lớn nhất tại giữa nhịp và được xác định theo công thức :

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 297

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

Hình 3.15. Tôn lát.

- Chiều cao đổ bê tông: H = 1.28 (m).

.R).

- Xc định p lực bê tông tươi: Pmax = n.(q +  Pmax = 1,3.(600 + 2350x0.75) = 3071 (kG/m2) - Áp lực trung bình của bê tông lên ván khuôn:

Hình 3.16. Sơ đồ lực tác dụng của vữa. - Thép bản của ván khuôn được tính như bản kê bốn cạnh ngàm cứng và

mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp được xác định theo công thức:

Mmax = α.Pqđ.b2

Trong đó:

+ α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b. Có a/b =50/50 =1

=> tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP

Ta có: α = 0,0513

 (kG.m)

- Mômen kháng uốn của 1m bề rộng tấm thép bản:

Wx =

- Kiểm tra cường độ của thép bản:

Trong đó :

+ Ru: là cường độ tính toán của thép khi chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2)

=> Vậy điều kiện về cường độ của thép bản được thoả mãn.

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 298

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

3.2.4.1.4 Kiểm tra độ võng của thép bản:

(đối với mặt bên)

+ : áp lực quy đổi không tính lực xung kích

+ là hệ số phụ thuộc tỷ số a/b = 0,5/0,5 =1 => tra bảng 2.1/62 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1) Ta có: β = 0,0138 + a =50cm =0,5m + = 0,4cm l chiều dy của thp bản. + E là môđun đàn hồi của ván thép E = 2,1.106(kG/cm2)

=> f =

[f] =

f = 0,151cm < [f] = 0,2cm => Vậy điều kiện về độ võng giữa nhịp của bản thép được đảm bảo.

3.2.4.1.5 Kiểm tra khả năng chịu lực của thép dầm ngang:

- Các thép sườn ngang được xem như là dầm liên tục kê trên các gối là các

thép sườn đứng

- Thép sườn ngang chiệu áp lực của bê tông lớn nhất cả chiều dài thanh thép.Vì vậy momen uốn ở các tiết diện của nó (trên 1m bề rộng) được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

+ a: Khoảng cách giữa các thép sườn đứng a=500mm = 0.5m + b: Khoảng cách giữa các thép sườn ngang b=500mm = 0,5m + Pmax: Ap lực lớp nhất của bê tông tác dụng lên sườn ngang.

+

- Momen lớn nhất tại giữa nhịp là:

(kG.m)

Ta chọn ván khuôn hình bán nguyệt bằng thép sàn ngang, còn chịu tác dụng của lực dọc N lên vòng ván khuôn.

+ F = 12.69cm2 + Jx = 64.4cm4 + ix = 2,25cm + Wx = 12.1cm3

+ z = 2.17 cm

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 299

ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh

- Kiểm tra điều kiện về cường độ:

+ Ru: là cường độ tính tĩan của thp khi chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2)

=>

=> Vậy điều kiện cường độ của thép sườn ngang được thỏa mãn.

3.2.4.1.6 Kiểm toán khả năng chịu lực của thép đứng:

Thép sườn đứng chịu tải trọng :

Trong đó : Pmax là áp lực ngang lớn nhất của bê tông tươi. => Pmax = 1,3.(600 + 2350.0.75) = 3071 (kG/m2)

Momem lớn nhất của sườn đứng :

Chọn thép sườn đứng là loại thép góc L75x75x9 có các thông số sau đây:

Suy ra :

Thỏa mãn điều kiện.

Tài liệu tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05

SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118

TRANG: 300