Đồ án tốt nghiệp chuyên nghành cầu pdf

Công trình cầu LTC06 nằm trên tuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ qua

PHẦN 1 THIẾT KẾ SƠ BỘ

PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG LTC06

1.1 Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Quảng Bình

1.1.1 Vị trí địa lý chính trị

Cầu qua sông LTC06 thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình Công trình cầu LTC06 nằm trên tuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, chính trị

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương đối đông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất kém

1.1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 4 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiều trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều Dân

cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du lịch Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp

Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe phục vụ du lịch rất lớn Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công nghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

1.2 Thực trạng và xu hướng phát triển mạng lưới giao thông

1.2.1 Thực trạng giao thông

Một là cầu qua sông LTC06 đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường, do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày càng tăng

Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể

1.2.2 Xu hướng phát triển

Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ

sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông

1.3 Nhu cầu vận tải qua sông LTC06

Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể

1.4 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông LTC06

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông LTC06 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông ngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch

Cầu LTC06 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh Quảng Bình Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh.

Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

1.5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu

1.5.1 Địa hình

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức xây dựng cầu

1.5.2 Khí hậu

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao

do gần cửa biển

1.5.3 Thủy văn

Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mực nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được:

Lớp 3: Cát hạt thô dày vô cùng

1.5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảo cường

độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở các khu vực lân cận.

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra

1.6 Các chỉ tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu và giải pháp kết cấu

1.6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật

Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu

- Tải trọng: đoàn xe 0.5HL -93 và đoàn người 300 daN/m2

Phương án 3: Cầu giàn thép 3 nhịp: 3 x 70=210m

1.6.2.1 Phương án 1: Cầu BTCT ƯST dầm chữ I nhịp: 7 x 32m = 224m

),max( 0 0

0 0

≤

−

L L

L

L

yc tt

yc tt

Trong đó :

L0tt=∑ 0 i=∑ i−∑ i− tr− ph

Σloi : Tổng chiều dài tĩnh không của các nhịp ứng với mực nước cao nhất

Σli : Tổng chiều dài các nhịp tính theo tim trụ

Σbi: Tổng chiều dài tĩnh không ứng với mực nước cao nhất do trụ chiếm chỗ

btr,bph: Phần ăn sâu của công trình (mố, mô đất hình nón trước mố, ) vào tĩnh không tại mực nước cao nhất ở mố trái và mố phải tính tới đầu kết cấu nhịp

%1000

0 0

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp: 7 x 32(m)

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện chữ I có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ 1,6m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,3 m

- Lan can tay vịn bằng BTCT và dãy phân làn, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 125×300×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết diện

70×50cm.

-Kết cấu trụ:

Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (trụ T1, T2, T3,T4,T5,T6).

1.6.2.2 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp 5 nhịp: 5x42m= 210m

%1000

0 0

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 5 x 42(m)

- Dầm thép liên hợp chiều cao dầm chủ 1,57m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,3 m

- Lan can tay vịn bằng BTCT và dãy phân làn, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 125×300×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết diện

70×50cm.

-Kết cấu trụ:

Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (trụ T1, T2,T3,T4)

1.6.2.3 Phương án 3: Cầu giàn thép nhịp: 3 x 70m = 210m

Khẩu độ cầu :

tt

L0 = 3x70=210+(4x0,1) –(2x2)-(2x1)= 204.4m

Ta có: ( ) 100% 2.6% 5%

210

2104.204

%100,

0 0

L L

L L

yc tt

yc tt

Vậy đạt yêu cầu

Kết cấu nhịp:

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 3 nhịp giàn thép: 3 x 70(m)

- Dàn thép gồm 10 khoan với d = 6,5m, chiều cao dàn chủ h = 8,0m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm dọc phụ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,6 m

- Bản mặt cầu bằng BTCT f’c = 30Mpa dày 20cm

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 114×300×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết diện

70×50cm.

-Kết cấu trụ:

Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (trụ T1,T2)

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÂN 1 CẦU DẦM BTCT ƯST NHỊP GIẢN ĐƠN 7x32M 2.1 Bố trí chung phương ân 1

Kết cấu nhịp : Gồm 7 nhịp giản đơn có sơ đồ như sau :

90 120 20 20

21 CỌC BTCT 35X35 cm f'c =30MPa, L = 15m

90 120 20 20

21 CỌC BTCT 35X35 cm f'c =30MPa, L = 15m

90 120 20 20

21 CỌC BTCT 35X35 cm f'c =30MPa, L = 15m

90 120 20 20

90 120 20 20

21 CỌC BTCT 35X35 cm f'c =30MPa, L = 15m

MNTT:3.20

0.00 MNTC:1.50 MNTN:1.50

MNCN:7.1

0.00

CĐDD = 10.05m +8.59m

+8.08m

LỚP 1 : SÉT 4m

LỚP 2 : CÁT HẠT MỊN DÀY 4m

LỚP 3 : CÁT HẠT THÔ DÀY VÔ CÙNG

Hình 1.1:Theo phương dọc cầu

2.1.1 Tính toân khối lượng sơ bộ cho câc hạng mục công trình.

2.1.2 Tính toân khối lượng kết cấu nhịp:

Dầm BTCT DƯL dăi 32m Mặt cắt ngang gồm 6 dầm chử I đặt câch nhau 230cm Bố trí như hình vẽ :

1 : 1.25

-10.92m

230 230

230

100

150 170

85 230

125 125

230 230

BẢN MẶ T CẦ U DÀY 20CM LỚP BÊ TÔNG NHỰ A CHẶ T DÀY 7.0CM LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 0.4CM

100 60

10 60

1050

25 150 20

0.05 m

1450

125 52

-15.80m

-1.31m

Hình 1.2:Cấu tạo mặt cắt ngang cầu

Hình 1.3: Mặt cắt ngang đoạn giữa dầm chủ và đoạn đầu dầm

140245

- Bản mặt cầu:Fmc =0.2*32*14.5+0,08*0,28*32 = 93,5m3

- Trong lượng bản mặt cầu:Gmc=93,5*25=2337,5(kN)=73 (kN/m)

-Trọng lượng tấm đan:

Gtd=2*1,7*0.08*80*25=54,4(kN)=1,7 (kN/m)

DCtd = 54,4

- Dầm ngang: Gồm 6 dầm ngang bố trí theo cấu tạo.

+ 2 dầm ngang tại gối, 3 dầm giữa nhịp có :

Chiều cao dầm ngang hdn=1.52(m)

Hình 1.5: Mặt cắt dầm ngang đoạn giữa nhịp và dầm ngang đoạn đầu dầm

* Diện tích các đoạn trên dầm chủ:

1 2 08 0 1 0 2

- Tại giữa nhịp :

2

1212.03.022.02.02

127

Bảng1.1: Tổng hợp khối lượng dầm 32 m

TT Hạng mụctính toán Đơn vị Công thức tính lượngKhối

1.3 Bê tông đoạn giữa dầm KN 0.39*[(32-(2x1.7)+(2*0.75)]*25 264.22

2.2 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu

2.2.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu:

- Lớp bê tông nhựa dày 7,0cm : DWbtn = 0.07x14.5x22.5 = 22.83 (KN/m)

- Lớp phòng nước dày 0,4cm : DWpn = 0.004x14.5x18 = 1.04 (KN/m)

⇒ DWmc = 23.87 (KN/m).

2.2.2 Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)

2.2.3 Trọng lượng phần lan can, tay vịn :

- Cấu tạo lan can tay vịn như sau:

180

25

Hình 2.1: Cấu tạo và kích thước lan can tay vịn

20

25

Hình 2.2: Cấu tạo và kích thước gờ chắn bánh

Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 32 m với khoảng cách 2,0 m, Vậy toàn nhịp có 2.17=34 cột

- Khối lượng các cấu kiện như bảng dưới đây:

Bảng 1.2: Khối lượng các cấu kiện

STT Hạng mục tính toán Đơn vị Cách tính lượngKhối

1 Bê tông trụ Lan can KN

(0,2*1*0.2-2*0.1*0.15*0.2)*2*17*25 28.9

DC DC

06,6470544

)84,111,296()

2

=++

++

+

=+

++

DW = 763.84 kN

*Tổng tĩnh tải phân bố đều trên toàn nhịp 32m:

m kN

DC

28

06,647028

2

28

m kN

2.3 Tính toán khối lượng mố, trụ:

2.3.1 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố:

- Dùng 2 mố chữ U cải tiến bằng bê tông cốt thép có f c′=30MPa Móng mố dùng cọc đóng bằng bê tông cốt thép có f c′=30MPa , chiều dài dự kiến là 16m

- Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng bê tông cốt thép 125x300x20 (cm) Gia

cố 1/4 mô đất bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm , đệm đá 4x6 dày 10cm

Tính toán khối lượng:

Bảng 1.3: Tổng hợp khối lượng cho mố A và B

1 Bê tông bệ

5 Bê tông đá tảng KN 0,25*0,6*1*6*25 22,5

* Khối lượng cốt thép trong mố: Ta lấy sơ bộ cốt thép trong mố bằng 100Kg/m3

Gtm= 1 x 169,8= 169,8 (KN)

2.3.2 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho trụ:

- Kết cấu trụ: Sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30MPa Móng trụ

dùng móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 15m

2 Bê tông thân trụ KN [7,2*7*1,2+(3,14*0,62 )/4*7]*25 1561,5

3 Bê tông xà mũ KN [((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25 617,8

6 KL BT trụ 1 và 6 m3 3326,8/25 133,1

7 Khối lượng cốt thép trụ 1 và 6 KN 0,9*133,1 119,79

* Trụ 2,5

2 Bê tông thân trụ KN [7,2*8*1,2+(3,14*0,62 )/4*8]*25 1784,5

3 Bê tông xà mũ KN [((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25 617,8

* Trụ 3,4

2 Bê tông thân trụ KN [7,2*9*1,2+(3,14*0,62 )/4*9]*25 2007,6

3 Bê tông xà mũ KN [((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25 617,8

7 Khối lượng cốt thép trụ 3 và 4 KN 0,9*150,9 135,8

2.4 Tính toán khối lượng bản dẫn và gối kê bản đầu cầu.

2.4.1 Tính toán khối lượng bản dẫn đầu cầu:

- Bản dẫn đầu cầu được thi công lắp ghép có kích thước và cấu tạo như hình vẽ:

- Khối lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 1,25 x 3 x 0.2 x 10 x 2 = 150 (m3)

- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 150 x 25 = 3750 (KN)

- Khối lượng cốt thép trong bản dẫn đầu cầu: 3750/25*1 = 150 (KN)

2.4.2 Tính toán khối lượng gối kê của bản dẫn đầu cầu:

- Kích thước và cấu tạo gối kê bản quá độ như sau:

Hình 2.8: Gối kê bản quá độ

- Khối lượng gối kê bản dẫn đầu cầu: (0,6+0,3)/2*0,3*13,3 *2= 3,51 (m3)

- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 3,51 * 25 = 7,75 (KN)

- Khối lượng cốt thép gối kê bản dẫn đầu cầu:7,75 *1/25 = 3,51 (KN)

2.5 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu.

2.5.1 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc của mố và trụ cầu :

Pal =PKCN + PMỐ/TRỤ +Pht

Trong đó : PKCN :trọng lượng kết cấu nhịp và các lớp phủ mặt cầu

PMỐ/TRỤ : trọng lượng bản thân mố hoặc trụ

Pht : tải trọng của hoạt tải

ω : diện tích đah của mố

DC , DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng

d.a.h.Rg(MA)

DW DC

31.4

=15,7

Hình 2.9: Đường ảnh hưởng áp lực lên mố do tĩnh tải

- Trọng lượng do kết cấu nhịp 28m truyền xuống :

PKCN=(γdc.DC + γdw.DW).ω

30

1330

60 30

PKCN =[ 202,28x1,25 + 23,85.1,5]x15,7 = 4531,4 kN

- Trọng lượng do bản thân mố truyền xuống :

P mố = 1,25 (4582,2) = 5727,75 (kN)

* Hoạt tải:

+ Hoạt tải do đoàn người +xe 3 trục + tải trọng làn:

P1 = 0, 5γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω Trong đó:

+ Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:

P2 = 0,5 γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω

- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa và các lớp mặt cầu truyền xuống:(tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truyền xuống)

- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống:

PKCN = (γdc.DC + γdw.DW).Ω

Trong đó:

γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25

γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5

Ω : diện tích đah của trụ 1,6

DC, DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng

d.a.h.Rg(T1) PL

- Hoạt tải do đoàn người +xe tải + tải trọng làn:

P1 = 0, 5 γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω Trong đó:

d.a.h.Rg(T1) PL

- Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:

P2 = 0, 5 γ.m n.(110.y1 + 110.y2 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+γ.2.Tn.PL.Ω

= 0, 5.1,75.0,85.3.(110.1 + 110.0,95).(1 + 0,25)

+ 1,75.0,85.3.9,3.31,4 +1,75.2.1,5.3,0.31,4 = 2395,94 (kN)

- Trường hợp 2 xe tải thiết kế cách nhau 15m:

=15,7 =15,7

1.2 110KN

Hình 2.13: Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ trường hợp 2 xe cách nhau 15m

- Tải trọng do hoạt tải truyền xuống :

2.5.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố,trụ

2.5.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc:

Cọc dùng cho phương án này ,chon cọc bêtông cốt thép tiết diện (35 x35) bêtông làm cọc M300 có Rn =130(kg/cm2)

2.5.2.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : [mục 5.7.4.4, trang 37, 22TCN272- 05]:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức :

Pn- Sức kháng lực dọc trục danh định (N)

f'

c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f'

c= 30MPa

Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 122500mm2

fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa

Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8φ16, Ast= 1608mm2.

2.5.2.3 Sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Cấu tạo các lớp địa chất gồm:

+ lớp1: Sét dày 4m giả sử lớp này có độ sệt bằng B= 0.5

+ lớp 2: Cát hạt mịn dày 4m trạng thái dẻo có độ sệt bằng B= 0.4

+ lớp 3 : Cát hạt thô có chiều dày vô cùng.trạng thái dẻo có độ sệt bằng B= 0.4

* Tính toán cọc cho mố :

Mố A và B

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Lớp địa chất

Chiều dày(mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

q = 0,038 ≤ (10.7.3.4.2a-1)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

σ :

Diện tích xung quanh cọc: As=2(350+350)x14000=19,6.106 mm2.

* Tính toán cọc cho trụ T1,T6 :

Có trụ T1 và T6 bằng nhau nên ta chỉ chọn trụ ở vị trí bất lợi nhất để tính:

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Lớp địa chất Chiều dày(mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Cát hạt thô 6500 19,6.10-6 27Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức kháng mũi:

s qs p

q = 0,038 ≤ (10.7.3.4.2a-1)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

Diện tích xung quanh cọc: As=2(350+350)x15000=21.106 mm2

* Tính toán cọc cho trụ T2,5 :

Có trụ T2 và T5 bằng nhau nên ta chỉ chọn trụ ở vị trí bất lợi nhất để tính:

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Lớp địa chất Chiều dày(mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

q = 0,038 ≤ (10.7.3.4.2a-1)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

σ :

3 2 1

3 3 2 2 1

15000

1049806,1974204,1926005,18)(

mm N x

x x

x h

h h

h h h

++

++

γ

29,0)49807420

2600(1093,1)

3 2 1

Diện tích xung quanh cọc: As=2(350+350)x15000=21.106 mm2.

* Tính toán cọc cho trụ T3,4 :

Vì phương án I có trụ T3 và T4 bằng nhau nên ta chỉ chọn trụ ở vị trí bất lợi nhất để tính:

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Lớp địa chất

Chiều dày(mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

q = 0,038 ≤ (10.7.3.4.2a-1)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,4N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

σ :

3 2 1

3 3 2 2 1

15000

1049806,1974204,1926005,18)(

mm N x

x x

x h

h h

h h h

++

++

γ

29,0)49807420

2600(1093,1)

3 2 1

Diện tích xung quanh cọc: As=2(350+350)x15000=21.106 mm2

2.5.2.4 Xác định số lượng cọc trong các móng mố trụ cầu:

- Số lượng cọc cần thiết trong mố, trụ cầu :

Pn

N

n=β

N : là tổng tải trọng thẳng đứng tại bệ mố,trụ

β : hệ số kinh nghiệm.

Lấy β = 1,6 Khi tính số cọc cho mố, β = 1,5 Khi tính số cọc cho trụ

Bảng 1.5: tổng hợp số lượng cọc bố trí trong mố trụ cầu.

Cấu kiện Tải trọng sức chịu tải ntt nchọn

2.6 Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp:

2.6.1 Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm trong và dầm ngoài:

0,1

g (1Lan)

dam

Mô đun đàn hồi của bản mặt cầu: E c ban =0,043.y c1 , 5 f c' = 29440MPa

Trong đó: yc=2500kg/m3 là tỷ trọng bê tông

Suy ra n=1,15

Tham số độ cứng dọc: Kg=n.(Id+A.eg)= 1

42,01.32000

2300.4300

230006

,0

3 , 0 4

, 0 )

1 (

=

Lan M LL

mg

M(1Lan)

LLmg

2300.2900

2300075

,0

2 , 0 6

, 0 )

=

Lan M LL

mg

) 2

( lan M LL

mg

2.6.1.3 Người đi bộ:

5,06

5,1.2

=

b

M PL

0.45 0.88

=1.69 + Taíi troüng laìn

PL M LL M

g mg

58.0

PL M LL M

g mg

2.6.2 Xác định nội lưc tác dụng lên dầm giữa và dầm biên:

Hình 2.17: Đường ảnh hưởng áp lực lên dầm giữa và dầm biên do tĩnh tải

-Tĩnh tải dầm chủ và dầm ngang chia đều cho các dầm:

DCdầm = 19,53

32.6

62,

-Tĩnh tải tấm đan: DCtđan = 0,29

32.6

7,14,

-Tĩnh tải bản mặt cầu: DCmc = 12,55

32.6

735,

-Tĩnh tải lan can tay vịn: DClc+gc = 1,6

32.6

84,111,296

-Tổ hợp mô men do tĩnh tải gây ra theo TTGH cường độ 1:

Đối với dầm giữa:

Hình 2.18: Đường ảnh hưởng áp lực lên dầm giữa và dầm biên do hoạt tải

i i

P

5,0

;5

,0max

2.6.2.2 Tổ hợp nội lưc do tĩnh tải và hoạt tải gây ra tại vị trí ½ nhịp:

Đối với dầm giữa:

76,285949

,57201

1

PL LL

CD

DW DC

=+

= 1+ +1 6578,55 3629,71

PL LL

CD

DW DC

CD

=>dầm biên là dầm bất lợi nhất.

2.6.3 Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn:

2.6.3.1 Tính toán diện tích cốt thép:

Để thỏa mãn cường độ ta tính theo công thức sau:φ(A ps.0,85f pu +A s.f y).0,9h≥M u

Mu- mô men uốn theo trạng thái giới hạn cường độ 1

mm d

f

M A

u

u ps

2

6

4,51241400

.9,0.1860.85,0.1

10.26,102089

,0 85,0

≥ϕVới bó cáp tao Dps=12,7mỗi tao 98,71mm2,

)(91,5171,98

4,5124

51 = (bó) chọn 7 bó

Diện tích thép dự ứng lực trong dầm: 49x 98,71= 4837mm2

Bố trí trong mặt phẳng thẳng đứng:

Các bó cáp được bó trí trong mặt phẳng thẳng đứng theo đường gãy khúc

Chọn đường cong trục bó cáp dạng đường cong gãy khúc có vuốt tròn

Toạ độ trọng tâm các bó cáp tại tiết diện giữa nhịp tính từ đáy dầm:

2.6.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của dầm:

Công thức kiểm toán đối với trạng thái giới hạn cường độ 1:

Mr ≤φ.Mn (5.7.3.2.1-1)Mômen tính toán Mu trạng thái giới hạn cường độ 1:

Phân bố ứng suất theo hình chử nhật (22TCN272-05 mục 5.7.2.2)

Hệ số β1 lấy bằng 0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 MPa với bê tông

có cường độ lớn hơn 28 MPa, β1 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, với BT có cường độ

> 28Mpa, hệ số giảm theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28 MPa, nhưng không

nhỏ hơn trị số 0,65 Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn /

C

f = 45 ( MPa ) >

28(MPa) thì hệ số:

284005,085,07

2805

,085,0

khi đó bề rộng có hiệu bản cánh chịu nén sẽ là b=0,87x2000=1740mm

Sức kháng uốn danh định:( đối với mặt cắt chữ I theo 22TCN272-05 mục 5.7.3.2.2.1)

)22(.)(

.85,0)2'('.')2(.)2(

f w c

s y s s

y s p

ps

ps

n

h a h b b f

a d f A

a d f A

a d f

.02

f w c

p ps

ps

h a h b b f

a d f

Trong đó :

+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực, Aps = 4837( mm2 )

+ fpu : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép dự ứng lực, fpu = 1860 MPa

+ β1 = 0,764

+ b: Bề rộng cánh chịu nén là bề rộng quy đổi của dầm, b = 1914 mm

+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứng lực,

dp = h- at = 1600 – 210 = 1390 mm+ fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định

PS

d

c k f

c

f w c

y s s s pu ps

d

f A k b f

h b b f f

A f A f A c

85,0

85,0

' 1

' 1 '

=

β

β

≥ hf (*)

+ Xét tại mặt cắt giữa nhịp:

Thay số:

1390

1860.4837.28,0200.40.764,0.85,0

200)

2001740.(

764,0.85,01860.4837

Công thức xác định được viết lại:

p

pu ps f

c

y s s s pu ps

d

f A k b f

f A f A f A

c

85

,

0

.' 1

' '

+

−+

=

1390

1860.4837.28,02000.40.764,0.85,0

1860.4837

0 ) = 1798,54 ( MPa)

a = β1.c = 0,764 152,23 = 116,3mm

610)

2

3,1161390(1860.4737)

2.(

7 Thu nhập chịu thuế tính trước TL (T+C)*6% 338797,09

CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÍN HỢP BÍ TÔNG CỐT THĨP

Kết cấu gồm 5 nhịp 42m 3.1 Bố trí chung phương ân 2:

Kết cấu nhịp : Gồm 5 nhịp giản đơn có sơ đồ như sau :

5 x 42m = 210(m)

Theo phương dọc cầu :

0.00 MNTC:1.50 MNTN:1.50

0.00

LỚP 1 : SÉT 4m

LỚP 2 : CÁT HẠT MỊN DÀY 4m

LỚP 3 : CÁT HẠT THÔ DÀY VÔ CÙNG

MNTT:3.20 MNCN:7.1

180 20 20

80 80

180 20 20

80 80

180 20 20

80 80

45 105 300

180 20 20

80 80

- LỚP CẤP PHỐI ĐÁ DĂM DÀY 30CM

- LỚP CẤP PHỐI ĐẤT ĐỒI DỘ CHẶT K 98

Hình 3.1:Theo phương dọc cầu

3.2 Tính toân khối lượng sơ bộ cho câc hạng mục công trình.

3.2.1 Tính toân khối lượng kết cấu nhịp:

Dầm thĩp dăi 42m Mặt cắt ngang gồm 6 dầm đặt câch nhau 230cm Bố trí như hình vẽ :

2 %

1050/2 150

980/2 50

150 50

50 1550/2

Hình 3.2:Cấu tạo mặt cắt ngang cầu

3.2.1.2 Trọng lượng dầm thép 1 nhịp:

Theo kinh nghiệm chọn sơ bộ kích thướt mặt cắt ngang dầm:

Đối với cầu dầm thép liên hợp bản BTCT kết cấu nhịp đơn giản gồm các dầm chủ đặt song song nhau cùng đở bản mặt cầu thì có thể chọn chiều cao dầm nhu sau:

18 18 350

b

mm d

b

t t

t

w

w

38416.24

24

2851800.95,0.6

1

,1514.1

+Lựa chọn bản biên dưới:

mm t

b

mm d

b

mm t

t t

43218.24.24

2851800.95,0.6

1.95,0.61

186

,1716.1,1.1,1

2 1

1

2 1

mm t

350

183

γ: trọng lượng riêng của thép, γ=78,5 kN/m3

Ag: diện tích mặt cắt ngang

92,152

72,132

⇒DC

3.2.1.4 Khối lượng bản mặt cầu :

- Trọng lượng bản mặt cầu trên 1m dài cầu: gmc = γ.Ag

γ: trọng lượng riêng của bản mặt cầu, γ =25 kN/m3

Ag: diện tích mặt cắt ngang

3.2.1.6 Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)

Trọng lượng phần lan can, tay vịn :

- Cấu tạo lan can tay vịn như sau:

Hình 3.5: Cấu tạo và kích thước gờ chắn bánh

Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 42 m với khoảng cách 2,0 m, Vậy toàn nhịp có 2.22=44cột

Bảng 1.7: Khối lượng các cấu kiện như bảng dưới đây:

tính toán

Đơn vị Cách tính

Khối lượng

1 Bê tông trụ Lan can KN (0,2*1*0.2-2*0.1*0.15*0.2)*2*22*25 37,4

2 Bê tông Tay vịn KN (0,1*0.15*2.2)*2*2*42*25 138,6

3 Bê tông đế lan can KN (0,2*0,25*0.2)*2*22*25 11,0

3.3 Tính toán khối lượng mố, trụ:

3.3.1 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố:

- Dùng 2 mố chữ U cải tiến bằng bê tông cốt thép có f c′=30MPa Móng mố dùng cọc đóng bằng bê tông cốt thép có f c′=30MPa , chiều dài dự kiến là 16m