Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu đường đạt giải nhất giải thưởng Loa Thành 2022, được thực hiển bởi sinh viên Nguyễn Tấn Đạt trường đai học GTVT TP.HCM. Dưới sự hướng dẫn của TS. Mai Lựu, đồ án đã đạt được điểm tuyệt đối 9.810 trước hội đồng bảo vệ DATN (10 giảng viên phản biện + 1 đại diện doanh nghiệp) năm 2022. Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ địa chỉ email: tandatjr147gmail.com xin chân thành cam ơn
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM VIỆN XÂY DỰNG - - THUYẾT MINH CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP KỸ SƯ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU VƯỢT NÚT GIAO CAO TỐC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-LONG THÀNH- DẦU GIÂY Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành: Xây dựng cầu đường Giáo viên hướng dẫn : TS Mai Lựu Sinh viên thực : Nguyễn Tấn Đạt Mã số sinh viên : 17H1090004 Lớp : CD17CLCA TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 i LỜI NĨI ĐẦU Việc sử dụng cơng nghệ thơng tin dạng tích hợp việc thiết kế, thi công quản lý dự án cơng trình xây dựng phát triển mạnh Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ tự động hóa thiết kế ngành Cầu cịn hạn chế phức tạp kết cấu công trình kỹ thuật thi cơng Vì vậy, cơng việc trở thành thách thức lớn cho sinh viên học ngành mà cho kỹ sư thực dự án thực tế Chuyên đề tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế kỹ thuật kết cấu cầu cong bê tông cốt thép dự ứng lực căng sau thi công phân đoạn đà giáo với ứng dụng công nghệ thông tin từ việc tính tốn thiết tạo vẽ mơ hình 3D xuất vẽ 2D, cụ thể sau: Mô thiết kế cầu cong bê tông cốt thép dự ứng lực công nghệ căng sau thi công phân đoạn đà giáo mô phần tử hữu hạn thông qua phần mềm RM Bridge; số kết từ phần mềm đánh giá so sánh cách tính thủ cơng để kiểm chứng Mô Revit cho cấu kiện dầm hộp, trụ cầu, bố trí bán tự động thơng qua lập trình Dynamo tích hợp Revit Bố trí cáp dự ứng lực 3D tự động thông qua tọa độ, có thay đổi linh hoạt tọa độ, hình dạng Tìm hiểu mơ hình Mohr-Coulomb, soft-soil, … ứng dụng Plaxis để mô môi trường đất yếu khu vực đầu cầu có gia cố cọc đất xi măng đất tải trọng khối đất đắp Một số kết từ phần mềm đánh giá so sánh cách tính thủ cơng để kiểm chứng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG DỰ ÁN 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Địa chất khu vực xây dựng cầu 1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật 1.4 Vật liệu sử dụng 1.5 Bố trí chung nhánh cầu thiết kế CHƯƠNG 2: KẾT CẤU PHẦN TRÊN 2.1 Thiết kế lan can mặt cầu (xem phụ lục mục 1.1; 1.2) 2.2 Thiết kế dầm chủ 2.2.1 Kích thước chung nhánh 2.2.2 Đặt trưng hình học (Xem phụ lục mục 1.3) 2.2.3 Phân chia giai đoạn thi công 2.3 Tải trọng thiết kế tổ hợp tải trọng (xem phụ lục mục 1.3.2) 2.4 Tính tốn nội lực qua giai đoạn 2.4.1 Tính tay cho giai đoạn (thi công nhịp 1) 2.4.2 Kết phân tích cho giai đoạn cịn lại (sử dụng chương trình RM Bridge) 2.5 Xếp xe đường ảnh hưởng 13 2.6 Tính tốn mát ứng suất 14 2.6.1 Phương pháp tính tay 14 2.6.2 Mất mát ứng suất qua phân tích chương trình RM bridge 22 2.6.3 Tổng hợp so sánh kết tính 24 2.7 Kiểm toán ứng suất giai đoạn 25 2.7.1 Giai đoạn truyền lực (thi công) 25 2.7.2 Kiểm toán ứng suất trạng thái giới hạn sử dụng 29 2.8 Kiểm toán xoắn cầu cong (xem phụ lục mục Error! Bookmark not defined iii 2.9 Ứng dụng Revit + Dynamo 33 CHƯƠNG 3: KẾT CẤU PHẦN DƯỚI 37 3.1 Thiết kế mố M1 37 3.1.1 Kích thước chung mố 37 3.1.2 Tải trọng tổ hợp tải trọng (xem phụ lục mục 2.1) 38 3.1.3 Tổng hợp nội lực 38 3.1.4 Thiết kế cốt thép mố 39 3.2 Thiết kế móng mố M1 41 3.2.1 Thông số đầu vào 41 3.2.2 Sức chịu tải cọc khoan nhồi 43 3.2.3 Bố trí cọc 47 3.2.4 Tính tốn nội lực đầu cọc 47 3.2.5 Kiểm tra sức chịu tải cọc 51 3.2.6 Thiết kế cốt thép cọc khoan nhồi 53 3.3 Thiết kế trụ T4 65 3.3.1 Kích thước chung trụ 65 3.3.2 Tải trọng tổ hợp tải (Xem phụ lục mục 2.4) 67 3.3.3 Tổng hợp nội lực 67 3.3.4 Kiểm toán thân trụ 68 3.3.5 Kiểm tra khả chịu cắt trụ 76 3.3.6 Kiểm toán mặt cắt xà mũ 78 3.3.7 Thiết kế móng cọc trụ T4 82 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ ĐÀ GIÁO TRỤ TẠM 84 4.1 Bố trí chung đà giáo 84 4.2 Tính đại diện cho dầm ngang H150x150 84 4.2.1 Sơ đồ tính 84 4.3 Tổ hợp tải trọng nội lực 85 4.3.1 Tải trọng tác dụng 85 4.3.2 Nội lực 85 4.4 Kiểm toán kết cấu thép theo AISC 86 iv 4.4.1 Kiểm toán uốn 87 4.4.2 Kiểm toán cắt 88 4.4.3 Kiểm tra khả nén sườn tăng cứng 88 4.4.4 Kiểm tra cho dầm lại 89 4.5 Kiểm toán hệ trụ H250x250 theo AISC 90 4.5.1 Kiểm tra cấu kiện chịu nén 90 4.5.2 Kiểm toán nén uốn kết hợp 91 CHƯƠNG 5: XỬ LÝ ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU 94 5.1 Phân tích trạng đất yếu đưa phương án thiết kế 94 5.1.1 Phương án đắp toàn 94 5.1.2 Phương án đắp theo giai đoạn 95 5.1.3 So sánh kết tính đề xuất phương án thiết kế 100 5.2 Phương án xử lý đất yếu cọc xi măng đất 101 5.2.1 Các thông số chung 101 5.2.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 102 5.2.3 Tính tốn biến dạng 105 5.3 Thiết kế kết cấu áo đường cho 500m đường dẫn vào cầu 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số địa chất Bảng 2.1 Mát mát ứng suất mat sát 15 Bảng 2.2 Mát mát ứng suất ép sít neo 17 Bảng 2.3 Mất mát ứng suất nén đàn hồi 19 Bảng 2.4 Mất mát ứng suất co ngót 20 Bảng 2.5 Mất mát ứng suất từ biến 21 Bảng 2.6 Mất mát ứng suất theo phương pháp tính tay 24 Bảng 2.7 So sánh kết tính tay chương trình RM giai đoạn thi công nhịp 24 Bảng 2.8 So sánh kết phân tích ứng suất 27 Bảng 2.10 Ứng suất trạng thái giới hạn sử dụng 32 Bảng 2.11 So sánh kết tính 33 Bảng 3.1 Nội lực mặt cắt 1-1 TTGH 38 Bảng 3.2 Nội lực mặt cắt 2-2 TTGH 38 Bảng 3.3 Tổng hợp nội lực TTGH CD1 cho mặt cắt lại 38 Bảng 3.4 Thông số đầu vào 39 Bảng 3.5 Kiểm tra sức kháng uống 39 Bảng 3.6 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 40 Bảng 3.7 Kiểm tra nứt 41 Bảng 3.8 Phân lớp đất phục vụ tính tốn 42 Bảng 3.9 Kích thước chung cọc 43 Bảng 3.10 Hệ số áp lực ngang 45 Bảng 3.11 Sức kháng thành bên đơn vị đất dính 46 Bảng 3.12 Bảng tính rww; ruw 49 Bảng 3.13 Nội lực đầu cọc TTGH CD 50 Bảng 3.14 Chuyển vị đầu cọc 53 Bảng 3.15 Lực cắt thân cọc 53 Bảng 3.16 Mô men thân cọc 54 Bảng 3.17 Tính tốn tham số 58 Bảng 3.18 Biến dạng hàng thép 59 vi Bảng 3.19 Ứng suất hàng thép fsi (Mpa) 60 Bảng 3.20 Lực dọc hàng thép Asixfsi 61 Bảng 3.21 Momen so với trọng tâm nhóm thép Asixfsixzi(N) 61 Bảng 3.22 As.fs 63 Bảng 3.23 Bảng thông số trụ 66 Bảng 3.24 Nội lực nhân hệ số mặt cắt 1-1 67 Bảng 3.25 Nội lực nhân hệ số mặt cắt 2-2 67 Bảng 3.26 Phân loại điều kiện kiểm toám 70 Bảng 3.27 Kết tính Pry 73 Bảng 3.28 Kết kiểm toám sức kháng trụ cầu 74 Bảng 3.29 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu phương dọc cầu 74 Bảng 3.30 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu phương ngang cầu 74 Bảng 5.1 Bảng tính lún theo kêt thí nghiệm nén lún e_p 98 Bảng 5.2 Tính lún theo kết biểu đồ e_logp 100 Bảng 5.3 Phân tầng cộng lún theo e_p 106 Bảng 5.4 Phân tầng cộng lún theo e_log(p) 106 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mặt bố trí cầu Hình 1.2 Phố cảnh dự án phần mềm Revit + Lumion + Photoshop Hình 1.3 Hình trụ hố khoan Hình 1.4 Trắc dọc, mặt bằng, mơ hình 3D bố trí chung nhánh Hình 2.1 Mặt căt ngang dầm Hình 2.2 Giai đoạn (thi cơng kết cấu phần dưới) Hình 2.3 Giai đoạn (thi cơng nhịp 1) Hình 2.4 Giai đoạn (thi cơng nhịp 2) Hình 2.5 Giai đoạn (thi cơng nhịp 3) Hình 2.6 Giai đoạn (thi cơng nhịp 4) Hình 2.7 Giai đoạn (thi công nhịp 5) Hình 2.8 Sơ đồ tính giai đoạn (dầm giản đơn có múc thừa) Hình 2.9 Mơ men tải thân DC1 giai đoạn thi công nhịp Hình 2.10 Mơ men tải thân DC lực cáp PT giai đoạn thi cơng nhịp 10 Hình 2.11 Mô men tải thân DC lực cáp PT giai đoạn thi công nhịp 10 Hình 2.12 Mơ men tải thân DC lực cáp PT giai đoạn thi công nhịp 11 Hình 2.13 Mơ men tải thân DC lực cáp PT giai đoạn thi cơng nhịp 11 Hình 2.14 Mơ men tải thân DC lực cáp PT giai đoạn thi cơng nhịp 12 Hình 2.15 Mơ men tải thân DC lực cáp PT tổng hợp giai đoạn 12 Hình 2.16 Xếp xe trục DAH mặt cắt đại diện (S13-13) 13 Hình 2.17 Xếp xe trục ĐAH mặt cắt đại diện (S13-13) 13 Hình 2.18 Xếp xe cách 15m trục ĐAH mặt cắt đại diện (S13-13) 13 Hình 2.19 Xếp tải trọng ĐAH mặt cắt đại diện (S13-13) 14 Hình 2.20 Phân chia nhóm cáp mặt cắt đầu dầm 22 Hình 2.21 Mơ hình bó cáp A1 biểu đồ lực cáp chương trình RM bridge 23 Hình 2.22 Ứng suất thớ sau cáp DUL nhịp (KN/m2) 27 Hình 2.23 Ứng suất thớ qua giai đoạn thi công 28 Hình 2.24 Ứng suất thớ qua giai đoạn thi công 29 Hình 2.25 Ứng suất max, thớ dầm chủ TTGH SD1 (KN/m2) 33 viii Hình 2.26 Ứng suất max, thớ dầm chủ TTGH SD1 (KN/m2) 33 Hình 2.27 Một số node lấy tọa độ Dynamo 34 Hình 2.28 Mơ hình hóa kết cấu 35 Hình 2.29 Mơ hình hóa cáp dự ứng lực 36 Hình 3.1 Các kích thước chung mố 37 Hình 3.2 Mặt cắt ngang cọc 43 Hình 3.3 Bố trí chung cọc mố M1 47 Hình 3.4 Sơ đồ tính cọc chịu tải ngang L0 = 51 Hình 3.5 Phân bố lực cắt thân cọc 54 Hình 3.6 Biểu đồ phân bố mơ men thân cọc 55 Hình 3.7 Chiều cao vùng nén cọc 57 Hình 3.8 Phân bố ứng suất thép cọc phá hoại cân 58 Hình 3.9 Ứng suất hàng thép ứng với chiều cao c giả định 60 Hình 3.10 Biểu đồ phân bố ứng suất hàng thép cọc chịu uống túy 63 Hình 3.11 Biểu đồ đường cong tương tác M_P 64 Hình 3.12 Kích thước chung trụ 65 Hình 3.13 Mặt cắt kiểm tốn 67 Hình 4.1 Phân bố tải trọng dầm ngang H150x150 85 Hình 5.1 Cung trượt hệ số ổn đinh đắp đất giai đoạn 97 Hình 5.2 Biểu đị nén lún e_logp mẫu 99 Hình 5.3 Bố trí cọc xi măng đất 102 Hình 5.4 Phân bố độ lún tim đường theo phương đứng 108 Hình 5.5 Phân bố độ lún tim đường theo phương ngang 109 Hình 5.6 Cung trượt hệ số ổn định 111 Hình 5.7 Phân bố độ lún mặt cắt tim đường 112 Hình 5.8 Cấu tạo mặt đường 112 ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG DỰ ÁN 1.1 Vị trí địa lý Cầu vượt nút giao nằm đường 319 trục giao thông chạy xuyên qua KCN huyện Nhơn Trạch Do đó, hồn thành tồn tuyến rút ngắn thời gian di chuyển đến TP.HCM cịn khoảng 20 phút góp phần chia tải lưu lượng cho đường cao tốc TP.HCM - Long Thành - Dầu Giây Quốc lộ 51 vốn bị q tải Mặt khác, huyện Nhơn Trạch có vị trí địa lý thuận lợi tâm điểm tam giác TPHCM - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu nên quy hoạch thành đô thị loại II Đầu năm 2020, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch chung đô thị Nhơn Trạch đến năm 2035 tầm nhìn đến năm 2050 Hình 1.1 Mặt bố trí cầu SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Trong đó: - H = 2m bề dày lớp đất tính lún thứ i; - eoi hệ số rỗng trạng thái tự nhiên ban đầu; - Cc số nén lún phạm vi ivz ipz - Cr số nén lún phạm vi ivz ipz , Cr = đất cố kết thường ivz = ipz Hình 5.2 Biểu đị nén lún e_logp mẫu - ivz ; ipz ; zi áp lực trọng lượng thân lớp đất tự nhiên nằm lớp i, áp lực tiền cố kết lớp i áp lực tải trọng đắp gây lớp i.và xác định sau: + ivz = i h i + ipz xác đinh thơng qua thí nghiệm nén khơng nở hơng, đất trạng thái cố kết thường nên ipz = vi = i h i ; + z.i xác định theo toán đồ Osterberg phụ lục II 22TCN 262-2000 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Bảng 5.2 Tính lún theo kết biểu đồ e_logp Lớp zi iv ip (KN/m2) (KN/m2) (KN/m2) Sci (m) 0.9 159.5 15.9 15.9 0.160 1.833 0.8 141.8 47.7 47.7 0.156 1.200 1.100 0.6 106.3 59.5 59.5 0.137 0.637 0.857 0.786 0.42 74.4 71.3 71.3 0.109 2.71 0.688 0.667 0.611 0.38 67.3 83.1 83.1 0.096 2.512 0.679 0.545 0.500 0.34 60.2 94.9 94.9 0.083 2.314 0.629 0.462 0.423 0.32 56.7 106.7 106.7 0.070 1.971 0.490 0.400 0.367 0.28 49.6 118.5 118.5 0.050 1.628 0.322 0.353 0.324 0.25 44.3 130.3 130.3 0.031 10 1.615 0.348 0.316 0.289 0.220 39.0 142.1 142.1 0.028 11 1.592 0.388 0.300 0.275 31.9 148 148 0.013 1.005 0.199 0.273 0.250 0.180 0.165 29.2 164.9 164.9 0.014 2 0.913 0.161 0.250 0.229 0.151 26.8 181.8 181.8 0.010 0.897 0.196 0.240 0.220 0.143 25.3 190.25 190.3 0.006 0.596 0.125 0.222 0.204 0.134 23.7 209.99 210 0.007 2 0.592 0.139 0.207 0.190 0.128 22.7 229.73 229.7 0.007 0.579 0.147 0.194 0.177 0.122 21.6 249.47 249.5 0.007 Phân lớp Hi (M) e0 1.946 0.226 6.000 5.500 2 2.234 0.420 2.000 2.521 0.540 2.616 Cc a/z b/z It TỔNG ĐỘ LÚN 0.982 5.1.3 So sánh kết tính đề xuất phương án thiết kế ❖ So sánh kết tính lún Giữa phương pháp tính tay: = 1.117 − 0.982 = 0.12 = 12% 1.117 Giữa phương pháp e_p plaxis: = 1.117 − 1.04 = 0.07 = 7% 1.117 Giữa phương pháp e_logp plaxis: = 1.04 − 0.982 = 0.055 = 5.5% 1.04 ❖ Nhận xét đề xuất phương án thiết kế SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Kết cho thấy phương án đắp theo giai đoạn chấp nhận được, giai đoạn cuối hệ số ỗn định gần để an tồn ta chia lại chiều cao đất đăp thêm giai đoạn đắp thứ Ngồi ta xem xét biện pháp gia cố khác như: bệ phản áp, bất thấm, cọc cát kết hợp với gia tải, cọc tràm, vãi địa kỹ thuật… Nhìn chung phương án cần phải tốn khoảng thời gian chờ cố kết lâu độ cứng thấp không phù hợp thi công khu vực đầu cầu nơi mà thường xuyên xuất lún lệch cầu đường ta chọn phương án cọc xi măng đất để đảm bảo chuyển tiếp êm thuận đảm bảo tiến độ thi công cho công trình 5.2 Phương án xử lý đất yếu cọc xi măng đất 5.2.1 Các thông số chung Mặt bằng: - Bề rộng gia cố: 22m; - Chiều dài gia cố: cao độ đất đắp thay đổi nên ta chia đoạn nhỏ để thiết kế, đoạn dài 25m chênh lệch cao độ đất đắp hai đầu đoạn đắp 1m Mặt đứng: - Chiều cao đất đắp hd = 4m - Chiều dày lớp đất yếu hdy = 21m Thông số cọc: - Đường kính d = 0.6m; - Chiều dài cọc L = 22m, gia cố hết chiều dày đất yếu cấm vào lớp đất tốt 1m; - Bố trí cọc theo dạng lưới vuông; - Khoảng cách cọc: S = 2d = 2x0.6 = 1.2m; - Hàm lượng xi măng 300kg/m3 cọc; - Tỉ lệ phần trăm diện tích gia cố: 2 d 3.14 0.6 ap = = x = 0.196 = 19.6% S 1.2 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Hình 5.3 Bố trí cọc xi măng đất Đất đắp: - Trọng lượng riêng: dd = 18KN / m ; - Góc ma sát trong: dd = 300 5.2.2 Tính tốn sức chịu tải cọc 5.2.2.1 Phân bố tải trọng vào cọc đơn Do có sử dụng vãi địa kỹ thuật nên tải trọng phân bố vào cọc đơn sau: Tải trọng phân bố vào cọc tính sau: PTTN = P.Apb = 88.64x1.2x1.2 = 128KN 5.2.2.2 Sức chịu tải vật liệu cọc theo TCVN 9906-2014 Sức chịu tải theo vật liệu tính sau: Pvl = hs q ul A c = x1500x0.283 = 142KN > PTTN = 128KN (Thỏa) SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Trong đó: - hs = 1/3 hệ giảm cường độ cọc; - qul = 1500KN/m2 cường độ chịu nén trung bình cọc phịng thí nghiệm - Ac = 0.62 = 0.283m diện tích cọc 5.2.2.3 Sức chịu tải theo đất ❖ Theo tiêu chuẩn 9906_2014 Theo sức kháng cắt đất sét yếu bao quanh (đất bị phá hoại): Pdn = U p qsi l i + A c q p Trong đó: Ac = 0.283 m2 diện tích cọc; = 0.5 hệ số triết giảm cường độ mũi cọc; Up = 1.885m chu vi cọc; l = 22m chiều dày lớp đất bao quanh cọc; qsi = KN/m2 lực ma sát cho phép lớp đất thứ i xung quanh cọc đất dính; qp = 1000 KN/M2 sức chịu tải đất móng thiên nhiên mũi cọc; Pdn = U p qsi l i + A c q p Pdn = 1.885x.8x22 + 0.5x0.283x1000 = 472KN = (2.25x3.14 x 0.62 + 30 14x0.6x22)x23.3 = 519KN ❖ Theo cách tính viện Kỹ thuật châu Á A.I.T (tham khảo thêm) Pgh = Pm + Pxq = 2.25.D2 Cu + .D.H i Ciu = (2.25x3.14 x 0.62 + 3.14x0.6x22)x23.3 = 519KN Trong đó: D = 0.6m đường kính cọc; Hc = 22m chiều dài cọc XMĐ; Cu = 23.3 KN/m2 độ bền cắt khơng nước trung bình đất sét bao quanh, xác định bàng thí nghiệm cắt cánh xun SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Lớp P= Pgh Fs = GVHD: TS MAI LỰU Phân lớp Bề dày (m) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 Pgh (KN) Cu (Kn/m2) D (m) Pm (KN) Pxq (KN) 0.6 21.78 1080.83 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 25.6 1102 1102 = 440KN 2.5 ❖ Theo cách tính Nhật (tham khảo thêm) R u1 = R pu + L di h i Trong đó: - Ru sức chịu tải cự hạn cọc xi măng đất; - Rpu sức kháng mũi: R pu = 6.c.A p = 6x25.6x0.283 = 43.46KN với c lực cắt đất nền; - di ma sát thành cực hạn: di = c = 8.3KN / m đất dính - hi = 2m chiều dày phân tố; - L = 1.885m chu vi cọc gia cố; R u1 = 43.46 + 1.885x ( 8.3x21 + 25.6x1) = 420KN ❖ Kiểm tra sức kháng cọc đơn: Để cho thiên an toàn sức kháng cọc đơn phải lớn tải trọng truyền vào cọc lấy giá trị nhỏ phương pháp tính: Pcd PTTN min(Pdn ; P ; R ul ) = 420 128KN SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT (Thỏa) MSSV: 17H1090004 104 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU 5.2.2.4 Sức chịu tải theo quan điểm tương đương Lực dính tương đương: ( ) Ctd = ap Cc + − ap Cnen = 0.196x750 + (1 − 0.196)x8.3 = 154KN / m Mô đul đàn hồi tương đương: ( ) E td = ap E c + − ap E nen = 0.196x525000 + (1 − 0.196)x1406 = 104030KN / m Góc ma sát tương đương: td = a p c + (1 − a p )nen = 0.196x23 + (1 − 0.196)x9.5 = 12 Sức chịu tải hỗn hợp XMĐ theo Tezaghi với kích thước móng l, b: b Pgh = 0.4b td N + q.N q + (1 + 0.3 ).C td N c l Trong đó: - N = 1.43 N q = 2.97 ứng với = 12 theo bảng tra Tezaghi; N c = 9.29 - q ứng suất thân đáy khối móng: q = dn H m = 5.9x22 = 130KN / m ; - b = 22m bề rộng móng; - l = 25m chiều dài móng Pgh = 0.4x22x16.3x1.43 + 130x2.97 + (1 + 0.3x 22 ) x 79x9.29 = 1404KN / m 25 Sức chịu tải giới hạn P 1404 Pgh = gh = = 468KN / m > P = 88.64 KN/m2 (Thỏa) Fs 5.2.3 Tính tốn biến dạng 5.2.3.1 Phương pháp tính tay Độ lún xác định sau: S = S1 + S2 Trong đó: - S1 độ lún phạm vi khối gia cố; - S2 độ lún đất đáy móng ❖ Tính độ lún S1 theo tiêu mơ đun đàn hồi E phụ lục C.1 TCVN 9403-2012 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ S1 = = GVHD: TS MAI LỰU q.H c ap E c + (1 − ap ).E nen 88.65x22 = 0.05 = 5cm 0.196x187500 + (1 − 0.196)x1406 Trong đó: - Ec mơ đun đàn hồi cọc lấy bằng: E c = 125q u = 125x1500 = 187500KN / m - Enen = 1406KN/m2 mô đun đàn hồi đất nền, xác định thông qua thí nghiệm trường ❖ Tính độ lún S2 theo phương pháp phân tầng cộng lún Độ lún S2 tính theo phương pháp phân tầng cộng lún trình bày mục 5.1.2.2 Bảng 5.3 Phân tầng cộng lún theo e_p Lớp Phân lớp 2z/b k0 TTN bt Đầu 0.55 47.66 152.98 Cuối 1.818 2.000 0.48 41.59 169.88 Đầu 2.000 0.48 41.59 169.88 Cuối 2.182 0.41 35.53 186.78 Đầu 2.182 0.41 35.53 203.68 Cuối 2.273 0.398 34.49 212.13 Đầu 2.273 0.395 34.23 220.58 Cuối 2.455 0.321 27.81 240.54 Đầu 2.455 0.321 27.81 260.50 Cuối 2.636 0.267 23.14 280.46 Đầu 2.636 0.267 23.14 300.42 Cuối 2.818 0.21 18.20 320.38 2 3 1i 2i e1i e2i Si (m) 161.43 206.05 0.850 0.830 0.022 178.33 216.89 0.845 0.829 0.017 207.91 242.91 0.848 0.835 0.007 230.56 261.58 0.515 0.508 0.009 270.48 295.96 0.450 0.444 0.008 310.40 331.07 0.430 0.425 0.007 TỔNG ĐỘ LÚN 0.071 Bảng 5.4 Phân tầng cộng lún theo e_log(p) Lớp zi iv ip 0.165 (KN/m2) 29.24 (KN/m2) 164.9 (KN/m2) 164.9 0.014 0.229 0.151 26.76 181.8 181.8 0.010 0.220 0.143 25.34 190.3 190.3 0.006 Phân lớp Hi (M) e0 1.005 0.199 0.273 0.250 2 0.913 0.161 0.250 0.897 0.196 0.240 Cc SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT a/z b/z It MSSV: 17H1090004 106 Sci (m) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU 0.596 0.125 0.222 0.204 0.134 23.74 210.0 210.0 0.007 2 0.592 0.139 0.207 0.190 0.128 22.68 229.7 229.7 0.007 0.579 0.147 0.194 0.177 0.122 21.62 249.5 249.5 0.007 TỔNG ĐỘ LÚN 0.051 ❖ Nhận xét: kết tính tốn hai phương pháp có chênh lệch đơi chút, để an tồn ta lấy kết từ độ lún lớn hai phương pháp kết hợp với phân tích plaxis so sanh với độ lún cho phép khu vực đầu đâu Vậy độ lún cố kết tính sau: S = S1 + S2 = 0.05 + max(0.051;0.071) = 0.121 = 12.1cm 5.2.3.2 Phân tích chương trình Plaxis Thơng số đầu vào: Vật liệu Mơ hình tính Loại ứng xử Cọc XMĐ Đất đắp (Cát) Đất yếu (lớp 1) Đất sét (lớp 2) Đất sét (lớp 3) Đất sét (lớp 4) đơn vị Mohr columb Mohr columb Soft soid Mohr columb Mohr columb Mohr columb - Undrained Drained Undrained Undrained unsat 14 18 15.9 18.45 19.87 18.97 KN/m2 unsat 14 20 17 20.5 22 21 KN/m2 kh 1x10-6 0.1 0.1 0.1 0.1 m/day kv 1x10-6 0.1 0.1 0.1 0.1 m/day E 187500 15000 - 4743 6118 4052 KN/m2 - - 0.166 - - - - k - - 0.07 - - - - v 0.25 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 - c 750 8.3 13.7 25.6 13.8 KN/m2 25.6 30 9.5 26 21 27 độ Undrained Undrained - Phân chia giai đoạn thi công: - Giai đoạn 1: Đất trường - Giai đoạn 2: Thi công cọc - Giai đoạn 3: Đắp đất - Giai đoạn 4: Đưa vào sử dụng SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Độ lún cố kết phần gia cố: S = 0.125m = 12.5cm Hình 5.4 Phân bố độ lún tim đường theo phương đứng SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Hình 5.5 Phân bố độ lún tim đường theo phương ngang Trong đó: - x, y tọa độ theo phương ngang đứng U_ y độ lún vị trí xét Nhận xét: - Phương pháp tính tay cho kết độ lún có kết: S = 12.1cm,phân tích plaxis cho kết quả: S = 12.5 cm - Sự chênh lệch nhỏ hai phương pháp tính dựa kết thí nghiệm nén lún Để so sánh với độ lún cho phép ta cần tính độ lún phần đất đắp (Sđắp) 5.2.3.3 Kiểm tra khối đất đắp ❖ Xét ổn đinh trượt Trong trường hợp áp lực đất chủ động lên khối gia cố vượt khả chống đỡ Vì cần phải kiểm tra ỗn định trượt phẳng: Fs = PPS + ( WE + WC ) tan ' PAE + PAS 1.2 Trong đó: - Fs hệ số an toàn ổn định trượt phẳng; - PAE áp lực chủ động khối đất đắp; SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU - PAS áp lực đất chủ động đất yếu lên gia cố quy ước; - PPS áp lực đất bị động khối đất yếu lên vùng gia cố quy ước; - WE trọng lượng khối đắp tác dụng lên khối gia cố; - WC trọng lượng khối gia cố quy ước; - ' góc ma sát khối móng quy ước đất yếu ❖ Áp lực đất chủ động: Xét lớp khối đất đắp: - Áp lực đáy lớp đất đắp: P1 = k a1 dd h dd − 2c k a1 = 0.23x18x4 − = 16.8KN / m - Tổng áp lực khối đất đắp PAE = P1 h dd B = 16.8x4 = 33.6KN 2 Xét lớp đất yếu: - Áp lực đầu lớp (đất tự nhiên): P21 = k a2 dd h dd − 2c2 k a2 = 0.61x18x4 − 2x8.3x 0.61 = 31.67KN / m - Áp lực cuối lớp (đất tự nhiên): P22 = P21 + h k a2 = 31.67 + 5.93x21x0.61 = 110.6KN / m - Áp lực đất tự nhiên tác dụng lên khối gia cố: PAS = P21 + P22 21.67 + 110.6 H c B = x21x1 = 1389KN 2 ❖ Áp lực đất bị động: Xét lớp (đất tự nhiên): - Áp lực bị động cuối lớp (đất tự nhiên): P22' = k b2 h = 1.2x21x5.93 = 149.4 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ - GVHD: TS MAI LỰU Tổng áp lực đất bị động tác dụng lên cọc: 1 PPS = P22' H c Bc = x149x21x1 = 1569KN 2 ❖ Các tải trọng thân: Khối đắp tác dụng lên khối gia cố: WE = dd Staluy B = 18x4x x1 = 216KN Khối gia cố quy ước: WC = S.B = 15.93x22x6x1 = 2007KN / m Thay vào phương trình kiểm tốn ta được: Fs = 1569 + ( 216 + 2007 ) x tan12.8 1389 + 336 = 1.202 1.2 Hệ số ổn định phân tích plaxis: Hình 5.6 Cung trượt hệ số ổn định ❖ Kiểm tra lún khối đất đắp Độ lún khối đất đắp: S = 0.151 – 0.125 = 0.026 = 2.6cm SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Hình 5.7 Phân bố độ lún mặt cắt tim đường Nhận xét: Độ lún khối đất đắp có thay đổi sử dụng vải địa kỹ thuật Đối với trường hợp bố trí khoảng cách cọc xa thay đổi rõ ràng vải địa có tác dụng ngăn cách lớp đất đắp đất yếu tránh tượng đất đắp chìm vào đất yếu gây lún đắp 5.2.3.4 Kiểm tra độ lún khu vực đầu cầu Tổng độ lún cố kết: S = S1 + S2 + Sdap = 12.5 + 2.6 = 15.1cm Độ lún cố kết cho phép theo bảng II.1 TCN 262-2000: [S] = 20cm Nhận thấy tổng độ lún cố kết S < độ lún cố kết cho phép [S] cơng trình đảm bảo u cầu độ lún 5.3 Thiết kế kết cấu áo đường cho 500m đường dẫn vào cầu Chi tiết tính tốn xem phụ lục mục 2.8 Hình 5.8 Cấu tạo mặt đường SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình cầu bê tơng cốt thép theo TCVN 11823: 2017- TS Mai Lựu, ThS Lê Hồng Lam [2] Hướng dẫn tính tốn cầu bê tơng cốt thép theo TCVN 11823: 2017- TS Mai Lựu, ThS Lê Hồng Lam [3] Kết cấu bê tông cốt thép theo quy phạm Hoa Kỳ - TS Nguyễn Trung Hòa [4] Thiết kế mố trụ cầu – TS Phan Quốc Bảo [5] Nền móng cơng trình cầu đường - GS TSKH Bùi Anh Định, PGS TS Nguyễn Anh Ngọc [6] Phân tích tính tốn móng cọc – PGS TS Võ Phán, Th.S Hồng Thế Thao [7] Thi cơng cầu – ThS Nguyễn Đình Mậu [8] Thiết kế kết cấu thép theo quy phạm Hoa Kỳ AISC 360-210 – TS Đoàn Định Kiến [9] Phương pháp gia cố đất yếu cọc xi măng đất – GS TS Nguyễn Viết Trung, KS Vũ Minh Tuấn [10] Bài giảng thiết kế đường ô tô – đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh [11] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11823-2017 [12] ASSHTO LRFD Bridge design specifications 2014 [13] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054-2005 Đường ô tô – Yêu cầu thiết kế [14] Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 211: 2006 áo đường mềm [15] Tiêu chuẩn Việt Nam 9906 – 2014 [16] Tiêu chuẩn Việt Nam 9034 – 2014 [17] Tiêu chuẩn ngành 22 262 200 SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 113 ... 17H1090004 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU 1.5 Bố trí chung nhánh cầu thiết kế Hình 1.4 Trắc dọc, mặt bằng, mơ hình 3D bố trí chung nhánh SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... 112 Hình 5.8 Cấu tạo mặt đường 112 ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG DỰ ÁN 1.1 Vị trí địa lý Cầu vượt nút giao nằm đường 319 trục giao thông chạy... Revit, Lập bảng tổng hợp tọa độ tim cầu thành file Excel, sau sử dụng số toán tử sau để lấy tọa độ đường bao cầu SVTH: NGUYỄN TẤN ĐẠT MSSV: 17H1090004 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ GVHD: TS MAI LỰU Hình