BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP _ TRƯỞNG BỘ MÔN: TS KHÚC ĐĂNG TÙNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN MINH HÙNG GIẢNG VIÊN CHẤM: TS KHÚC ĐĂNG TÙNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VĂN ĐIỆP LỚP: 60CD6 MSSV: 2160 Hà Nội, 13/08/2020 BỘ MÔN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp tổng hợp kiến thức môn học trang bị suốt thời gian học tập trường đại học, kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận q trình nghiên cứu làm đồ án Nó thể kiến thức trình độ, khả thực thi ý tưởng trước công việc, bước ngoặt cho việc áp dụng lý thuyết học vào công việc thực tế sau Đồng thời lần sinh viên xem xét, tổng hợp lại tồn kiến thức học hướng dẫn, bảo giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy trình học tập, nghiên cứu Là sinh viên khoá 60 - Khoa Cầu Đường - Trường Đại học Xây dựng, sau thời gian tham gia học tập nghiên cứu trường, đạt yêu cầu cần thiết nhà trường đề ra, em nhận đồ án tốt nghiệp chun ngành: “Cầu Cơng trình ngầm” hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Minh Hùng Nhiệm vụ đồ án đặt bao gồm: Lập dự án khả thi thiết kế cầu Z Thiết kế kỹ thuật cầu Z Thiết kế thi cơng cầu Z Đồ án hồn thành với cố gắng thân giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo hướng dẫn Song hạn chế trình độ, chun mơn kinh nghiệm thực tế nên tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý, bảo thầy, cô để đồ án hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện kiến thức chuyên môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình PGS.TS Nguyễn Minh Hùng tồn thể thầy, giúp đỡ em trình học tập trường Hà Nội, ngày 04 tháng 09 năm 2020 Sinh viên Trần Văn Điệp i BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đê: THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU VƯỢT SÔNG Họ tên sinh viên: Lớp: Khổ cầu: + 2x1.5+2x0.5 Tải trọng: HL93 MNCN (m): 13.1 MNTT (m): 9.9 MNTN (m): 2.6 Khẩu độ thoát nước (m): Cấp sông: 430 II ĐỊA CHẤT Hố khoan số: Lý trình (m): 20 130 230 330 430 Lớp Á cát 5.2 3.6 3.2 4.1 4.8 Lớp Sét dẻo mềm Lớp Cát vừa Lớp Á sét Lớp Cát nhỏ Lớp đất 11.3 15.4 16.8 13.7 12.1 6.4 4.8 5.2 5.9 7.7 10.9 11.5 11.4 11.8 11.3 20 MẶT CẮT SƠNG Cầu KHƠNG CĨ LÀN NGƯỜI ĐI BỘ ii 20 20 20 20 02 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ 18 CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG 19 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU 19 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 19 Địa hình 19 Địa chất 20 Thủy văn 20 Khí hậu 21 Lượng mưa 21 Độ ẩm khơng khí 21 Nhiệt độ khơng khí 21 Gió 21 CHƯƠNG QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 22 2.3.1 2.3.2 2.3.3 QUY MƠ CƠNG TRÌNH 22 QUY MÔ MẶT CẮT NGANG CẦU 22 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22 Quy phạm thiết kế 22 Tải trọng thiết kế 23 Tĩnh không vị trí khoang thơng thuyền 23 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU 24 3.2.1 3.2.2 3.2.3 QUY PHẠM THIẾT KẾ 24 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 24 Tĩnh tải 24 Hoạt tải 24 Tổ hợp tải trọng 25 iii BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ 19 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU Cầu Z vượt qua sông X thuộc quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh A Cầu xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu giao thông khu đô thị lớn tỉnh A, giúp lưu thông hàng hóa, phát triển kinh tế vùng an ninh quốc phịng Sơng X tuyến đường giao thơng thủy qua khu vực Cấp hạng đường thủy sông X GTVT xác định sông cấp I Lưu thông thủy diễn quanh năm với mật độ cao nhiều phương tiện thủy có trọng tải lớn  Vì việc xây dựng cầu Z cần thiết ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.1 Địa hình Cầu Z bắc qua sông X thuộc tỉnh A nằm khu vực hạ lưu sơng, hai bên cơng trình khu thị Do vị trí xây dựng cầu nằm vùng đồng nên hai bờ sơng có bãi rộng, mùa khơ khơng có nước, mùa lũ bị ngập nước Lịng sơng tương đối thoải khơng sâu, địa chất phân bố bồi đắp sơng Hình dạng mặt cắt sông tương đối đối xứng Với đặc điểm địa nêu số nhận xét có liên quan đến việc lựa chọn vị trí, kết cấu cơng trình biện pháp tổ chức thi công: Việc vận chuyển vật tư, thiết bị thi cơng cơng trình sử dụng đường kết hợp với đường thuỷ đến tận cơng trình Tuy nhiên để tiếp cận đến vị trí thi cơng phải tổ chức bố trí đường phục vụ thi cơng chạy dọc tuyến nối từ đường hữu tới khu vực xây dựng 20 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Việc bố trí mặt thi cơng thuận lợi địa hình khu vực xây dựng dọc tuyến phẳng 1.2.2 Địa chất Bảng 1-1 Số liệu địa chất Hố khoan số: Lý trình (m): 20 130 230 330 430 Lớp Á cát 5.2 3.6 3.2 4.1 4.8 Lớp Sét dẻo mềm Lớp Cát vừa Lớp Á sét Lớp Cát nhỏ Lớp đất - 11.3 15.4 16.8 13.7 12.1 6.4 4.8 5.2 5.9 7.7 10.9 11.5 11.4 11.8 11.3 20 20 20 20 20 Từ kết khoan thăm dò cho thấy: + Địa tầng ổn định, phân thành lớp rõ rệt + Địa chất phân bố đồng lỗ khoan Do trụ mố cầu sử dụng hệ móng cọc Cọc khoan nhồi cọc đóng lựa chọn vào giải pháp kết cấu móng 1.2.3 Thủy văn - Tình hình mưa lũ: Mùa mưa lũ hàng năm xảy vào trung tuần tháng đến tháng 11, ngập lũ chủ yếu mưa thượng nguồn sông X, lịng sơng thoải khả lũ khu vực thấp - Các số liệu tính tốn thuỷ văn dùng thiết kế: + Mực nước cao ứng với P=1%: + Mực nước thông thuyền ứng với P=5%: + Mực nước thấp nhất: 21 +13.1 m +9.9 m +2.6 m BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Khẩu độ nước tĩnh cần thiết: + Cấp sơng: II + Ghi chú: Tọa độ tương đối so với lịng sơng 430 m 1.2.4 Khí hậu Thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đơng lạnh khơ, mùa hè nóng mưa nhiều, thể tương phản rõ rệt hai mùa Mùa đơng trùng gió mùa đông bắc kéo dài từ tháng 10 tới tháng năm sau, có thời tiết lạnh mưa khơ Mùa hè trùng với gió Tây Nam kéo dài từ tháng tới tháng 9, có thời tiết nóng ẩm mưa nhiều Nhiệt độ bình quân hàng năm 27.5oC Nhiệt độ thấp 10oC Nhiệt độ cao 40.5oC 1.2.5 Lượng mưa - Lượng mưa trung bình năm : 1800 mm - Lượng mưa ngày lớn : 520 mm - Lượng mưa trung bình tháng lớn : 360 mm (tháng 6) - Lượng mưa trung bình tháng thấp : 47mm ( tháng 12) 1.2.6 Độ ẩm khơng khí - Độ ẩm tương đối hàng năm : 80% - Độ ẩm hàng tháng cao : 91% - Độ ẩm tương đối hàng năm thấp : 65% 1.2.7 Nhiệt độ khơng khí - Nhiệt độ khơng khí trung bình hàng năm : 230C - Nhiệt độ trung bình mùa đơng : 170C - Nhiệt độ trung bình mùa hè : 350C 1.2.8 Gió Hướng gió chính: Mùa đơng có gió mùa Đơng Bắc thời tiết lạnh mưa khơ hanh, mùa hè có gió Tây Nam thời tiết nóng mua.Vận tốc gió trung bình hàng năm 22 m/s 22 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG QUY MƠ CƠNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ QUY MƠ CƠNG TRÌNH - Quy mơ xây dựng: Cầu thiết kế vĩnh cửu - Tần suất lũ thiết kế: P=1% QUY MÔ MẶT CẮT NGANG CẦU - Mặt cắt ngang cầu Z dự kiến xây dựng phải xem xét khía cạnh: - Thoả mãn lưu lượng phương tiện qua cầu chu trình dự án - Phù hợp với quy hoạch tuyến đường đầu cầu Bảng 2-1 Mặt cắt ngang điển hình cầu Chiều rộng (m) 8+2 x1.5=11 Nội dung Làn xe hỗn hợp Lan can Tổng chiều rộng cầu bao gồm xe + lan can x 0.5=1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 2.3.1 Quy phạm thiết kế - Quy trình khảo sát: + Quy trình khảo sát đường ơtơ 22TCN 263-2000 + Quy trình khoan thăm dị địa chất 22TCN 259-2000 23 12m BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - + Quy trình đo vẽ đồ địa hình theo tiêu chuẩn nghành 96TCN43-90 + Quy trình khảo sát thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu 22TCN262-2000 Quy trình thiết kế: + Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 - 2005 + Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823-2017 + Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211 - 06 + Điều lệ báo hiệu đường 22TCN 237 - 01 + Tính tốn dịng chảy tính lũ 22TCN 220 - 95 + Cơng trình giao thơng vùng có động đất-Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-95 + Thiết kế cơng trình chịu động đất TCXDVN 375-2006 + Quy trình thiết kế cơng trình thiết bị phụ trợ thi công cầu + Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường phố + quảng trường TCVN 333 - 2005 + Tham khảo quy trình, quy phạm khác nước ngồi có Việt Nam 2.3.2 Tải trọng thiết kế Tĩnh tải: theo TCVN 11823-2017 Hoạt tải: HL93 2.3.3 Tĩnh khơng vị trí khoang thơng thuyền - Mực nước thơng thuyền ứng với mực nước cao có tần suất 1%: Hp1% = 13.1 m - Tĩnh không: + Theo chiều cao: m (tính từ mực nước HP1%) + Theo chiều ngang: 60 m - Vị trí khoang thơng thuyền: Dự kiến vị trí khoang thơng thuyền bố trí khu vực sơng nơi có mực nước sâu 24 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 0.9de dv  max 0.72h (5.8.2.7) với a = 1.c  = 0.73 - Bề rộng chịu cắt có hiệu tiết diện bv Tại tiết diện bề rộng có hiệu lấy bề rộng sườn thực tế tiết diện dầm MC So-So' S1-S1' S2-S2' S3-S3' S4-S4' S5-S5' S6-S6' S7-S7' S8-S8' S9-S9' S10-S10' S11-S11' S12-S12' S13-S13' S14-S14' S15-S15' S16-S16' a Xác định giá trị β 0.9de (mm) 4680 4247 4021 3807 3603 3411 3229 3058 2867 2692 2533 2389 2261 2148 2023 1925 1856 θ : 0.72h (mm) 5630 5099 4828 4574 4328 4098 3884 3687 3449 3230 3031 2851 2691 2551 2394 2272 2185 dv (mm) 5630 5099 4828 4574 4328 4098 3884 3687 3449 3230 3031 2851 2691 2551 2394 2272 2185 bv (mm) 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 - Để xác định   ta phải thông qua giá trị sau v/fc’ , x v: Ứng suất cắt bê tông v Vu  Vp  b vdv  v v  f'c 40 Mu  0,5Vu cot g  Apsfpo dv εx   0.002 EsAs  EpAps F  EP A PS Ec A c  EP A PS (5.8.3.4.2-3) AC – diện tích bê tơng phía chịu kéo uốn cấu kiện phía chịu kéo uốn 102 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP f po - ứng suất thép ứng suất trước ứng suất bê tơng Có thể lấy gần ứng suất có hiệu cốt thép DƯL sau tồn mát, ta có fpo =0,8.fpy =0,8.1674=1339,2 MPa Ep = 197000 Mpa, Ec = 36056,60 Mpa - Xác định v v/fc’: MC S16 S15 S14 S13 S12 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 S0’ S1’ S2’ S3’ S4’ S5’ S6’ S7’ S8’ S9’ S10’ S11’ S12’ S13’ S14’ S15’ dv (mm) 2079 2115 2178 2208 2323 2457 2611 2786 2982 3166 3367 3571 3793 4031 4287 4522 4753 5012 5624 5624 5012 4753 4522 4287 4031 3793 3571 3367 3166 2982 2786 2611 2457 bv (mm) 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 Vu (KN) 3699 5241 6799 8378 9986 11627 13306 15031 16807 18373 19985 21646 23359 25128 26956 28527 30144 31809 38120 37919 31629 29982 28375 26814 24996 23238 21534 19882 18278 16719 14950 13232 11559 103 v (Mpa) 1.797 2.503 3.153 3.833 4.342 4.780 5.148 5.451 5.694 5.862 5.996 6.122 6.221 6.296 6.352 6.373 6.406 6.411 6.846 6.810 6.374 6.372 6.339 6.318 6.264 6.189 6.091 5.965 5.831 5.664 5.421 5.119 4.752 v/f'c 0.040 0.056 0.070 0.085 0.096 0.106 0.114 0.121 0.127 0.130 0.133 0.136 0.138 0.140 0.141 0.142 0.142 0.142 0.152 0.151 0.142 0.142 0.141 0.140 0.139 0.138 0.135 0.133 0.130 0.126 0.120 0.114 0.106 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP S16’ 2323 1100 9924 4.315 0.096 - Xác định   : MC S16 S15 S14 S13 S12 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 Mu (KNm) 71622 65469 53428 54214 83634 118143 157861 202932 253520 301413 353625 410320 472139 539359 612150 677215 746428 Vu (KN) 3699 5241 6799 8378 9986 11627 13306 15031 16807 18373 19985 21646 23359 25128 26956 28527 30144 Aps (mm2) 36960 36960 36960 30240 37800 45360 52920 60480 68040 75600 83160 90720 98280 105840 113400 120960 128520 dv (mm) 2079 2115 2178 2208 2323 2457 2611 2786 2982 3166 3367 3571 3793 4031 4287 4522 4753 fpo (Mpa) 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 1339.20 Ep (Mpa) 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 197000 Fc εx.103 v/f'c 0.054 0.053 0.051 0.023 0.028 0.034 0.039 0.043 0.048 0.052 0.056 0.060 0.063 0.067 0.070 0.073 0.076 -0.08424 -0.09675 -0.12782 -0.02787 -0.01301 0.07920 0.25413 0.42703 0.58671 0.55189 0.56651 0.57426 0.57204 0.56134 0.54207 0.45162 0.41754 0.040 0.056 0.070 0.085 0.096 0.106 0.114 0.121 0.127 0.130 0.133 0.136 0.138 0.140 0.141 0.142 0.142 θ độ 27 27 27 25.57 23.97 24.13 27.42 29.26 32.39 32.44 32.29 32.4 32.41 32.34 32.19 31.22 30.78 β 5.51 5.63 5.93 4.46 3.73 2.77 2.5 2.45 2.29 2.28 2.29 2.27 2.27 2.27 2.27 2.34 2.36 b Tính tốn Vc, Vs, kiểm tốn điều kiện chịu cắt: - Lựa chọn cốt thép đai chống cắt: Tại vị trí u cầu có cốt thép ngang chịu cắt, lượng cốt thép ngang không nhỏ giá trị quy định sau: A v  0.083  fc' bvs fy AV – diện tích cốt thép ngang cự ly s , mm2 S – cự ly cốt thép đai  Để thuận tiện thi công, cốt thép ngang lựa chọn loại đường kính, thay đổi khoảng cách cốt đai theo phương dọc cầu phù hợp với đường bao lực cắt tính tốn.Khoảng cách cốt đai lựa chọn sau: Tại vùng có lực cắt lớn s= 150mm; Tại vùng có lực cắt nhỏ s= 200mm Từ tính Av: với s=150 mm: Av= 218,7 mm2 ; với s=150 mm: Av= 218,7 mm2 104 BỘ MÔN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Từ kết chọn cốt thép đai có số hiệu D25, có thơng số sau:  Đường kính danh định thanh: D= 25,4 mm  Diện tích mặt cắt ngang thanh: As= 510 mm2  Vậy diện tích cốt thép chịu cắt phạm vi s:  Av= 4.As = 4x510 = 2040 mm2 d Kiểm toán khả chịu cắt mặt cắt tính tốn: MC S16 S15 S14 S13 S12 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 θ độ 27 27 27 25.57 23.97 24.13 27.42 29.26 32.39 32.44 32.29 32.4 32.41 32.34 32.19 31.22 30.78 β 5.51 5.63 5.93 4.46 3.73 2.77 2.5 2.45 2.29 2.28 2.29 2.27 2.27 2.27 2.27 2.34 2.36 bv mm 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 dv mm 2079 2115 2178 2271 2376 2502 2651 2821 3013 3195 3393 3594 3813 4050 4304 4538 4782 s mm 200 200 200 200 200 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Vc KN 7015.90 7292.83 7910.24 6202.57 5427.91 4244.67 4058.31 4232.38 4226.11 4461.52 4758.79 4996.26 5301.56 5630.64 5983.50 6503.37 6911.48 Vs 0,25.f'c.bv.dv Vn Vr Vu KT KN KN KN KN KN 17479.86 25727.63 24495.76 22046.18 3699 Đạt 17782.55 26173.13 25075.37 22567.83 5241 Đạt 18312.24 26952.75 26222.48 23600.23 6799 Đạt 20330.54 28099.91 26533.11 23879.80 8378 Đạt 22894.18 29403.00 28322.08 25489.87 9986 Đạt 31904.05 30962.25 30962.25 27866.03 11627 Đạt 29182.42 32799.94 32799.94 29519.94 13306 Đạt 28756.96 34904.93 32989.34 29690.41 15031 Đạt 27131.29 37288.35 31357.40 28221.66 16807 Đạt 28712.82 39538.13 33174.34 29856.90 18373 Đạt 30669.27 41988.38 35428.06 31885.25 19985 Đạt 32345.71 44472.04 37341.97 33607.77 21646 Đạt 34309.02 47189.59 39610.59 35649.53 23359 Đạt 36537.24 50118.75 42167.88 37951.09 25128 Đạt 39052.74 53259.53 45036.24 40532.61 26956 Đạt 42765.17 56155.28 49268.53 44341.68 28527 Đạt 45854.49 59173.54 52765.97 47489.37 30144 Đạt 2.7KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN 2.7.1 Kiểm toán theo trang thái giới hạn sử dụng - Nội dung kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng quy định điều 5.5.2 Trong đồ án kiểm toán nội dung sau:  Kiểm tra ứng suất bê tông theo điều 5.9.4 - Các ứng suất tính thớ chịu kéo nén tiết diện cần thoả mãn khả chịu lực sau bê tơng: 105 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Trước xảy mát ứng suất: + Khả chịu nén: Đối với cầu xây dựng phân đoạn fn =0.6f'ci =0.6×0.9×40=21.6MPa=21600KN/m2 + Khả chịu kéo: f k =0.5 f'ci =0.5 0.9×40=3MPa=3000KN/m - Sau xảy mát ứng suất (ở trạng thái giới hạn sử dụng) + Khả chịu nén:  Khi chịu tác dụng tải trọng thường xuyên fn =0.45f'c =0.45×40=18MPa=18000KN/m2  Khi chịu tác dụng tất loại tải trọng: fn =0.6f'c =0.6×40=24MPa=24000KN/m2 + Khả chịu kéo: f k =0.5 f'c =0.5 40=3.162MPa=3162KN/m - Quá trình kiểm toán cần kiểm toán giai đoạn sau Giai đoạn 1: Quá trình đúc hẫng cân - Trong giai đoạn mát tức thời gồm mát ma sát, thiết bị neo co ngắn đàn hồi Do việc thi công đốt đúc căng cáp tiến hành theo nhiều bước, thi công xong đốt dầm căng cáp phun vữa lấp lỗ cáp Tương ứng với giai đoạn ta lại phải kiểm tốn lại tiết diện Việc kiểm toán tiết diện giai đoạn lấy thời điểm thi công xong đốt dầm từ trụ nhịp, chưa hợp long, chưa căng cáp dương cáp âm đốt hợp long Lực cáp mô men tác dụng vào tiết diện thời điểm lấy đặc trưng hình học tiết diện tương ứng thời điểm - Các đặc trưng hình học có xét đến giảm yếu tiết diện giai đoạn chương trình MIDAS CIVIL tính tốn xác với bước thi cơng - Cường độ giới hạn bê tông kiểm tra: fn 21.6MPa, fk  3.0MPa 106 BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Cơng thức kiểm toán cho thớ chịu nén tiết diện nhịp có cáp âm dương: f n  f1 =- - FT ' FT ' e ' M F F e y1 - bt y1 - T + T y 2a A1 I1 I1 A 2a I 2a Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện gối có cáp âm: f n  f1 =- - FT ' FT ' e ' M + y1 - bt y1 A1 I1 I1 Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tiết diện gối có cáp âm: FT ' FT ' e ' M f1 =y1 + bt y1  f k A1 I1 I1 - Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu kéo tiết diện nhịp có cáp âm cáp dương: f1 =- FT ' FT ' e ' M F F e + y1 + bt y1 - T - T y 2a  f k A1 I1 I1 A 2a I 2a Giai đoạn 2: Q trình hồn thiện cầu, kiểm tra thời điểm: - Khi thi cơng xong tồn cầu, cáp âm đốt hợp long thi công xong bơm vữa, tiến hành căng cáp dương Tiết diện làm việc tiết diện có cáp âm quy đổi tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2a Mất mát ứng suất mát tức thời (∆fPT1) Cường độ giới hạn bê tông giai đoạn - Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện gối có cáp âm: f n  f 2a =- - FT ' FT ' e ' M + y1 - tt1 y1 A1 I1 I1 Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện nhịp có cáp âm dương: f n  f 2a =- - FT ' FT ' e ' M F F e y1 - tt1 y1 - T + T y 2a A1 I1 I1 A 2a I 2a Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu kéo tiết diện gối có cáp âm: f 2a =- FT ' FT ' e ' M y1 + tt1 y1  f k A I1 I1 107 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tiết diện nhịp có cáp âm cáp dương: FT ' FT ' e ' M F F e f 2a =+ y1 + tt1 y1 - T - T y 2a  f k A1 I1 I1 A 2a I 2a - Thời điểm cáp âm dương thi công xong, thi công xong lớp mặt cầu + lan can Tiết diện làm việc tiết diện quy đổi tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2b Mất mát ứng suất coi gồm toàn mát (∆fPT) Cường độ giới hạn bê tông dùng để kiểm tra: - Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện gối có cáp âm: f n  f 2b =- - fn =-18 MPa , fk =3.162 MPa FT ' FT ' e ' M M + y1 - tt1 y1 - tt2 y 2b A1 I1 I1 I 2b Công thức kiểm toán cho thớ chịu nén tiết diện nhịp có cáp âm dương: f n  f 2b =- - FT ' FT ' e ' M F F e M y1 - tt1 y1 - T + T y 2a - tt2 y 2b A1 I1 I1 A 2a I 2a I 2b Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tiết diện gối có cáp âm: FT ' FT ' e ' M M f 2b =y1 + tt1 y1 + tt2 y 2b  f k A I1 I1 I 2b - Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu kéo tiết diện nhịp có cáp âm cáp dương: FT ' FT ' e ' M F F e M f 2b =+ y1 + tt1 y1 - T - T y 2a + tt2 y 2b  f k A1 I1 I1 A 2a I 2a I 2b Giai đoạn 3: Quá trình sử dụng chịu tác dụng thêm hoạt tải lấy theo tổ hợp TTGHSD - Tiết diện làm việc tiết diện quy đổi (giai đoạn 2b) Cường độ giới hạn bê tơng dùng kiểm tốn: - fn =-24MPa,fk =3.162MPa Khi kiểm tốn ứng suất bê tơng chịu mơ men max: Lấy mát cho cáp dương lớn (∆fPT), mát cho cáp âm nhỏ (mất mát tức thời ∆fPT1) cáp dương bố trí nhằm gây ứng suất trước bê tông ngược dấu với ứng suất bêtông ngoại lực gây 108 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - - Khi kiểm toán ứng suất bê tông chịu mô men min: Lấy mát cho cáp dương nhỏ (∆fPT1), mát cho cáp âm lớn (toàn mát ∆fPT1) cáp âm gây ứng suất trước bê tông ngược dấu với ứng suất bê tông ngoại lực gây Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện gối có cáp âm: f n  f3 =- - M (LL+IM) M M FT ' FT ' e' + y1 - tt1 y1 - tt2 y 2b y 2b A1 I1 I1 I2b I 2b Cơng thức kiểm tốn cho thớ chịu nén tiết diện nhịp có cáp âm dương: f n  f3 =- - M (LL+IM) M M FT ' FT ' e' F F e y1 - tt1 y1 - T + T y 2a - tt2 y 2b y 2b A1 I1 I1 A 2a I 2a I 2b I 2b Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tiết diện gối có cáp âm: f3 =- - M (LL+IM) M M FT ' FT ' e' y1 + tt1 y1 + tt2 y 2b + y 2b  f k A1 I1 I1 I 2b I 2b Công thức kiểm toán cho thớ chịu kéo tiết diện nhịp có cáp âm cáp dương: f3 =- M (LL+IM) M M FT ' FT ' e' F F e + y1 + tt1 y1 - T - T y 2a + tt2 y 2b + y 2b  f k A1 I1 I1 A 2a I 2a I 2b I 2b Trong đó: + FT, FT’: Lực nén cáp dương âm gây cho dầm, có tính đến mát tuỳ theo giai đoạn tương ứng + A1, I1: Diện tích mơmen quán tính tiết diện giảm yếu + A2a, I2a: Diện tích mơmen qn tính tiết diện có cáp âm quy đổi tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2a + A2b, I2b: Diện tích mơmen qn tính tiết diện quy đổi tương ứng với tiết diện quy đổi giai đoạn 2b + e, e’: Độ lệch tâm trọng tâm thép ứng suất trước dương, âm so với trục trung hoà tiết diện giảm yếu tiết diện có cáp âm quy đổi, mang dấu dương nằm trục trung hoà ngược lại 109 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + y1, y2a, y2b: Khoảng cách từ thớ xét đến trục trung hồ tiết diện giảm yếu, tiết diện có cáp âm quy đổi, tiết diện quy đổi tương ứng, mang dấu dương nằm trục trung hoà ngược lại + Mbt: Mô men tải trọng thân, xe đúc, giàn giáo giai đoạn đúc hẫng tiết diện kiểm tốn + Mtt1: Mơ men tĩnh tải sau đúc xong toàn cầu (do thi công tổng cộng) + Mtt2: Mô men tĩnh tải + M(LL+IM): Mô men hoạt tải thiết kế (có xét đến hệ số xung kích)  Kiểm tốn nứt bê tơng theo điều 5.7.3.4 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Đối với kết cấu bê tông cốt thép ƯST điều kiện kiểm tra ứng suất thoả mãn việc kiểm tra nứt đảm bảo Mặt khác theo quy định điều 5.7.3.4: “Chỉ khống chế nứt kéo mặt cắt ngang vượt 80% cường độ chịu kéo uốn quy định điều 5.4.2.6 (lấy bê tơng 0.8×0.63 f'c =0.5 f'c ), tổ hợp tải trọng trạng thái giới hạn sử dụng quy định bảng 3.4.1.1’’  Biểu đồ ứng suất Với hỗ trợ phần mềm MIDAS CIVIL, ứng suất thớ ứng suất thớ tiết diện tính tốn cho giai đoạn thể dạng biểu đồ có kèm mơ tả vùng giới hạn ứng suất kéo - nén bê tơng Việc kiểm tốn thực với tất giai đoạn thi công khai thác Trong giai đoạn ta xem xét ứng suất thớ ứng suất thớ xem chúng có đạt giá trị riêng cho phép không Sau kiểm toán dựa vào biểu đồ ứng suất xuất từ phần mềm MIDAS CIVIL ta thấy giá trị ứng suất thớ thớ suốt dọc cầu qua giai đoạn thỏa mãn nằm giới hạn ứng suất kéo, nén cho phép thỏa mãn trạng thái giới hạn sử dụng Các ký hiệu là: 110 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + CS: Giai đoạn xây dựng xét + Summation: Tổng tải trọng thi công + US: Tổ hợp sử dụng để kiểm toán + Stress: Giá trị ứng suất theo chiều dài + Dist: Khoảng cách + From node: Khoảng cách lấy nút + Summary: Ghi có tính tổng kết kết + Max/at: Giá trị lớn ứng suất vị trí theo chiều dài cầu Min/at: Giá trị nhỏ ứng suất vị trí theo chiều dài cầu  Giai đoạn 1: Kiểm tra giai đoạn thi cơng, đúc hẫng cân Hình 2.20 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn đúc đốt K1 111 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.21 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn đúc đốt K1 Hình 2.22 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn đúc đốt K15 112 BỘ MÔN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.23 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn đúc đốt K15  Giai đoạn 2: Kiểm tra giai đoạn hoàn thiện cầu + Giai đoạn 2a: Cáp âm thi công xong tiến hành căng cáp dương Hình 2.24 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn chuẩn bị HL 113 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.25 Biểu đồ ứng suất thớ cuối giai đoạn chuẩn bị HL + Giai đoạn 2b: Cáp âm cáp dương thi công xong, thi công xong lan can lớp phủ mặt cầu Hình 2.26 Biểu đồ ứng suất thớ sau thi công xong lan can lớp phủ 114 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.27 Biểu đồ ứng suất thớ sau thi công xong lan can lớp phủ  Giai đoạn 3: Kiểm tra ứng suất giai đoạn sử dụng Hình 2.28 Biểu đồ ứng suất thớ giai đoạn sử dụng 115 BỘ MƠN CẦU VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.29 Biểu đồ ứng suất thớ giai đoạn sử dụng  Kiểm tra biến dạng - Theo điều 5.7.3.6 giới hạn độ võng: Tải trọng xe nói chung L/800 = 13.75 cm - Sử dụng chương trình MIDAS CIVIL sau phân tích kết cầu tổ hợp tải trọng ta có: Độ võng cầu mặt cắt nhịp với tải trọng xe Δ = 6.00 cm  Ta thấy : Δ < L/800 → Thoả mãn 2.5.1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ - Các nội dung cần kiểm toán: + Kiểm tra sức kháng uốn tính tốn + Kiểm tra giới hạn cốt thép + Kiểm tra sức kháng cắt tính tốn Q trình kiểm tra thực phần mềm Midas Civil 116