Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
Bài tập xây dựng cầu.
Bài tập 1.
Cọc BTCT 30ì30(cm) dài 15m đóng qua các lớp đát nh sau:
+Lớp 1 cát nhỏ chặt : h
1
=4m ,
1
=2.3(T/m
2
)
+Lớp 2 á sét : h
2
=8m ,
2
=1.5(T/m
2
)
+ Lớp 3 sét : h
3
=3.5m , R
3
=560(T/m
2
)
Yêu cầu:
1.Chọn búa đóng cọc.
2.Tính độ chối lý thuyết.
Bài làm.
1.Chọn búa đóng cọc.

y
=30.7 KN
+ Chiều cao đập H = 3.66 m
+ Số lần đập /phút là 4060 lần .
+ Năng lợng xung kích W = 101.7 KNm
+ Chiều cao quả búa h = 4,6 m
* Kiểm tra hệ số hiệu dụng của búa .
Theo công thức :
max
n
W
qQ
n
<
+
=
Trong đó :
+ Q : trọng lợng toàn bộ của búa Q = 73.4 KN
+ q : trọng lợng của cọc, đệm cọc, đệm búa và cọc dẫn.
q =1.1ì0.3ì0.3ì15ì25=37.125 KN
+ W : năng lực xung kích của búa. W = 101.7 KNm
+ Hệ só hiệu dụng lớn nhất ; với búa điêzen và cọc BTCT n
max
= 6
608.1
7.101
125.374.73
<=
+
=n

7,0
7,0
Trong đó :
+ n : hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cọc , cọc BTCT có n = 150T/m
2

+ F : diện tích tiết diện cọc F = 0.3ì0.3=0.09 m
2

+ Q : trọng lợng toàn bộ của búa Q = 73.4 (T)
+ q : trọng lợng của cọc, đệm cọc, đệm búa và cọc dẫn. q = 3.7125 (T)
+ P
gh
: sức chụ tải giới hạn của cọc . P
gh
= 126.34 T/m
2
+ K : hệ số phục hồi khi va chạm, cọc BTCT có đệm gỗ K = 0.2
+ W : năng lực xung kích tính toán của búa.
W = 0.9ì9.81ìQ
y
H = 0.9ì9.81ì30.7ì3.66=992.04(KNm) = 99.204(Tm)
Thay số ta đợc :
)(8.2)(028.0
7.334.7
7.32.034.7
)09.0150
7.0
34.126
(34.126

Tr ờng hợp 1: không có thanh chống.
1.1.Tính độ chôn sâu của cọc ván.
Xét cho TH nguy hiểm nhất là khi đã hút cạn nớc trong vòng vây. Trong TH này đợc tính nh
dầm conson ngàm đàn hồi tại 1 điểm O trong đất .Khi bị mất ổn định thì tờng cọc ván sẽ bị
xoay quanh O do áp lực nớc và áp lực đất .Sơ đồ tính toán nh sau:
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 2
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2

(h +t )

n
đn đ 0 a 1

H
n

t

n
đn
0
p
2
h
H
t
o
đ
Tải trọng tác dụng lên tờng cọc ván bao gồm:áp lực nớc,tải trọng chủ động và tải trọng bị

n
đn
đ
1
a

t

n
đn
0
p
2
b
Trong đó :
q
o
=
đn
ìh
đ
ìn
1
là trọng lợng phần đất chênh.
)(
2
1
2
1
2

M
a
o
=M
o
+Q
o
ìt
o
+0.5t
o
(E
a
+E
n
)
M
p
o
=
p
o
E
t
3
E
a
=
đn
h

o
Bài tập xây dựng cầu. Trang3
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
Với : m=0.9 hệ số.
a
=tg
2
(45-/2)=tg
2
(45-30/2)=1/3

đn
=0.9(T/m
3
)
p
=tg
2
(45+/2)=tg
2
(45+30/2)=3
n
1
=1.2 ; n
2
=0.8 h
đ
=3m ; H=6m
Nh vậy ta có:
q

M
b
(O)
=1/6ìt
o
3
ì0.9ì(3ì0.8-1/3ì1.2)=0.3t
o
3
Nh vậy ta có: 3.54t
o
2
+19.62t
o
+37.62-0.9ì0.3 t
o
3
=0 hay 0.27 t
o
3
-3.54t
o
2
-19.62t
o
-37.62=0
Giải ra ta có t
o
=17.6 m.Chiều sâu chôn thực tế là t=1.15t
0

đn
đ
a
1

t

n
đn
p
2
+
á
p lực do nớc:
E
1
=0.5
ì
1
ì
1=0.5(T) E
3
=0.5(H-1)
2
=0.5
ì
5
2
=12.5(T)
E

0.9
ì
(3+t)
2
=0.18
ì
(3+t)
2
(T)
+Do áp lực đất bị động:
E
6
=0.5
ì
n
2
ì
p
ì
đn
ì
t
2
=0.5
ì
0.8
ì
3
ì
0.9

2
(
3
1
523461
=+

+++
d
htHE
H
EHE
t
HEtHEE
Thay số ta có:
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 4
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
0)
3
2
3
3
1
6()3(18.0
2
5
55
3
2

á
p lực nớc:
E
1
=0.5
ì
4
ì
4=8(T)
E
2
=4
ì
2=8(T)
E
3
=0.5
ì
2
ì
2=2(T)
E
4
=6
ì
t(T)

á
p lực đất:
+Bị động

ì

ì
t
ì
t
ì
0.5=0.8
ì
3
ì
0.9
ì
t
ì
t
ì
0.5=1.08t
2
(T)
+Chủ động
E
6
=n
a
ì
a
ì

ì

0.5=0.18(2+t)
2
(T)
Viết phơng trình cân bằng mômen với điểm O ta có:

Ma=0.9

Mp hay:
)2(
3
2
2
2
23
22
1(9.0
3
2
3
1.1
3
41
76432851
tE
t
E
t
EEE
t
EEE ++

32
t
t
t
t
t
t
t +ìì+
+
ì+ì+ì+
ì
+ì=
ì
ì+
ì
+
ì
Hay:
))2(12.0)2(18.0366.10(9.072.002.11
3223
tttt +ì++ì++=+
Rút gọn ta đợc:
0.68t
3
-4.38t
2
-3.84t-0.1=0
Giải ra ta đợc t=7.2(m)

chiều sâu đóng cọc thực tế là t=1.15

đơn vị dài
(kg/m)
Môđun
quán tính
Ix(cm4)
Môđun kháng
Wx(cm3)
Nơi
sản xuất
B H d t
Lacxen 400 204.5 14.8 12 94.3 74 4640/39600 405/2200 SNG
Môđun kháng của 1m tờng cọc ván là
Wx=2200(cm3)

=M/W=11.02.10
5
/2200=500.9(kg/cm
2
)<[

]
II.Có bêtông bịt đáy.
1.Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy.
Ma sát giữa bê tông và cọc ván =1(T/m
2
),đáy mong có kích thớc 5ì10m , chu vi cọc ván
U=30m
Chiều dày lớp BT bịt đáy,lực ma sát của bêtông với tờng cọc ván phải thắng đợc lực đẩy nổi của
nớc.
n(

Khi đó cờng độ của lớp BT luôn đợc đảm bảo.
2.Tính độ chôn sâu t ờng cọc ván khi có lớp T bịt đáy và không có thanh chống.
2.1.Tính chiều sâu chôn cọc.
Tính cho trờng hợp nguy hiểm nhất là đã hút cạn nớc trong hố móng,khi đó tờng cọc ván sẽ có
xu hớng quay quanh điểm O cách mặt trên lớp bêtông bịt đáy một đoạn bằng 0.5 m.Tính toán
xét 1m tờng cọc ván.Các lực tác dụng vào tờng cọc ván bao gồm:
-Do nớc:
+P
1
=0.5H
n
2
với H
n
=6-1.7=4.3(m) P
1
=0.5ì4.3
2
=9.245(T)
+P
2
=H
n
h=4.3h
-Do đất chủ động:
+P
3
=0.5H
2
K

6
=hHK
p
n
2
=0.9ì1.3ì3ì0.8ìh=2.808(T)
+P
7
=0.5h
2
K
p
n
2
=0.5ì3ì0.8ìh
2
=1.2h
2
Phơng trình ổn định chống lật là:M
lật
(O)
=mM
)(O)
giữ
cụ thể là:
)
3
'2
2
'

)
3
'2
'2.1
2
'728.1
2
'8.3
(9.0
3
7.1'2
)7.1'(18.0
2
7.1'
)7.1'(62.1
3
8.0
1152.0
3
3.4
22.7
2
22
2
h
h
hh
h
h
h

q
Trong đó :
+H là chiều cao tác dụng áp lực ngang của bêtông tơi H = 4h
0
= 4ì0,2 = 0,8(m)
+q là áp lực ngang do đầm bêtông q
tc
= 400 kg/m
2
q
tt
= 400ì1,3 = 520 kg/m
2
P
tc
max
= q +
bt
.R = 400 + 2500ì0.4 = 1400 kg/m
2

P
tt
max
= P
tc
max
.n = 1400ì1,3 = 1820 kg/m
2


kg/cm
2
Ta thiết kế ván khuôn theo điều kiện bền :
u
R
b
M
W
M
==
2
maxmax
.
6



)(2)(02.0
10.1052.0
1.156
6
4
max
cmm
bR
M
u
==
ì
ì


0.2

giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
[ ]
)(6.0120
200
1
200
1
cmlf =ì==
Vậy với ván khuôn đã thiết kế có :
max
f

[ ]
f
.
2.Tính nẹp ngang :
Sơ đồ tính nh hình vẽ:
1
0.80.8
q
qđ
sơ đồ tính thanh nẹp ngang.
q

Lực phân bố đều tác dụng lên nẹp ngang là:q=q
qđ
ìS

122.1188
127
2
39
44
max
cmm
EJ
ql
f ==
ììì
ìì
==

<[f]
3.Tính thanh căng :
Lực căng : T = P
qđ
.S = 1180ì0.8ì1.2=1132.8(kg)
Ta chọn thép AII có R
a
= 2800kg/cm
2
diện tích cốt thép cần thiết F
a
= 0.404cm
2
.
Vậy ta chọn thép 18 có F
a


+






+++=
cdncnadcddna
hh
t
tHhHHHnthhthM
2
.
3
2
3
2
2
1
2
1
2

18
3
52
30
3

2
22
5
3
2
3
2


+=






++=
Địa chất đồng nhất : á sét - Lấy số liệu 39 trong số liệu địa chất cơ đất và nền móng .
Ta có : = 18,5 KN/m
3
= 1,85 T/m
3
, W = 30% ,
tt
= 12
0
, = 2,69.
Độ rỗng :
( )
( )


=
+

=




Hệ số áp lực chủ động :
a
= tg
2
(45
0
-/2) = tg
2
(45
0
- 6
0
) = 0,65575
Hệ số áp lực bị động :
p
= tg
2
(45
0
+/2) = tg
2

11
55
66
Tính toán và vẽ biểu đồ mô men trong dầm cho từng tải trọng , theo nguyên tắc cộng tác
dụng ta có đợc biểu đồ mômen cuối cùng.
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 10
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
5
1
5
1
6 T/m
5
1
5
1
6 T/m
13.82696T/m
Ta có mômen lớn nhất tại vị trí giữa dầm M
max
= 99 + 13,8296 = 112,8296 Tm
Theo điều kiện bền ta có :
R
W
M
=

=>
33

Bài làm
1./ Thiết kế đ ờng lăn , con lăn
a./ Trên nền đờng đầu cầu :
Bài tập xây dựng cầu. Trang11
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
thanh biên dàn
Gỗ đệm
Con lăn
Gỗ ngang
Đ ờng lăn d ới
Đ ờng lăn trên
Tà vẹt
đinh vỉa
b./ Trên trụ tạm và trên trụ chính :
2./ Tính lực kéo cầu :
- Lực kéo tiêu chuẩn đợc xác định theo công thức :
i
K
tc
P
r
Pf
KT
=
.
.
2
Trong đó :
+ i = 0 => P
i

max

Cos
WT
T
p
+
=
Trong đó :
+ T : là lực kéo cầu T = 5,76 (T)
+ W : lực gió dọc cầu tác dụng lên kết cấu nhịp trong giai đoạn kéo cầu
TkgwWW
ingang
128,771282511884,0
100
60
.%.60%.60
==ììì===

+
max
: Góc nghiêng lớn nhất giữa trục hệ đẩy với phơng chuyển đọng.
max
= 0
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 12
Trờng đh xây dựng hà nội bộ môn cầu hầm
Khoa cầu đờng lớp 47 cđ2
)(888,12
1
128,776,5

i
KSSKSQ
1
1
1
1
1
+ n : là số nhánh dây làm việc n =3
+ K : hệ số có ảnh hởng của puli, khi trục puli trợt với bạc bằng đồng.
Vậy điều kiện để keo cầu là :
p
TQ

Từ điều kiện trên ta suy ra đợc
)(4725,4
96,0
888,12
3
1
1
1
1
T
K
T
S
i
i
n
i

.
+ K :hệ số an toàn của dây cáp, K = 4
=>
2
6264,1
11
4725,4
4 cm
R
S
KF
T
C
=ì=
Vậy ta chọn cáp có đờng kính là : d = 1,5 cm .
4./ Tính số con lăn trên 1m dài đ ờng lăn.
a./ áp lực do trọng lợng cầu xuống đờng đầu cầu :
Xét cho trờng hợp bất lợi nhất khi đầu hẫng vơn đến trụ tạm số 1.
Bài tập xây dựng cầu. Trang13
giáo viên hd :ts. phạm duy hoà.
36
181836
áp lực lên đ ờng lăn
tại vị trí các con lăn
Ta có :
+ Độ lệch tâm e = 18m
+ kích thớc còn lại của dàn trên đờng đầu cầu là C = 72m
+ Bề rông bàn lăn trên bố trí tại nút dàn với chiều dài là 2,4 m
+ Trọng tâm của dàn cách mép mố là a = 18m
=> C > 3a vùng truyền áp lực có xuất hiện ứng suất kéo.

2
0
m
C
llCI
i
ii
=ì+++++ì=






+=


)/(76,236
4,11674
18300
4,29
300
2min
mTP
x
=ì
ì

ì
=

I
eP
C
P
P
i
x
=ì
ì
+=+=

* Tính số con lăn trên 1m đờng lăn.(ta tính trong trờng hợp áp lực ở vị trí nút ứng với vị trí đầu
mố).

Rm
P
Kn
.
0
=
Trong đó :
+ Đờng ray trên dùng 3ray
+ Đờng lăn dới dùng 4 ray
+ Con lăn thép đờng kính 100mm, có R = 5T
+ K
0
: hệ số phân bố áp lực không đều,K
0
= 1,25
+ m : số con lăn của đờng lăn trên hoặc dới, m = 3

l
i
ii
=+++++
ì
==


+ Độ lệch tâm: e = 26,8 (m) ,C
i
= 14,4 (m
2
) ,x = 27,2 (m)
( )
)(2,7630
12
4
3
0
m
C
llCI
i
ii
=






0
= 26,68(m) , e = 33,8 (m), I =4262 (m
4
).

)(36,12
.
m
Ce
I
x
i
macx
==

Thay vào biểu thức trên ta đợc P
min
= 0,005 0
Vậy
)/(82,5836,12
4262
8,33300
2,10
300
2
max
mTP =ì
ì
+=
Số con lăn trên 1m đờng lăn trên trụ tạm 1 là:

=
+ Độ lệch tâm : e = 54 42 = 12 (m)
=> C
i
= 32,4 = 7,2 (m
2
)
( )
)(46,650490014464,16644,2
12
4,23
4
3
mI =+++
ì
=
áp lực tại cuối mút dàn :
2maxmin
/424,1842
46,6540
12300
2,7
300
.
.
mTx
I
eP
C
P

P
Kn
, lấy n = 5 con.
Sinh viên: Trần Minh Điệp 11806.47 CĐ2 Trang 16