đồ án :Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng ,Cầu dàn thép và cầu dây văng

Trang 1

Mục lục Phần 1: Thiết kế sơ bộ

GI I THIệU CHUNGÍ 10

CHơNG 1: PHơNG áN Sơ Bẫ 1 11

CầU DầM BTCT DL đểC HẫNG CâN BằNG 11

1.1 tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân bằng 11

1.1.1 Lịch sử phát triển 11

1.1.2 Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng 11

1.2 giới thiệu chung về phơng án 11

1.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 11

1.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu 11

1.2.2 Sơ đồ kết cấu 12

1.3 số liệu tính toán 12

1.3.1 Khổ cầu 12

1.3.2 Khổ thông thuyền 12

1.3.3 Tải trọng thiết kế 12

1.3.4 Các yếu tố hình học của cầu 13

1.3.5 Vật liệu thiết kế 13

1.4 các hệ số tính toán 13

1.4.1 Hệ số tải trọng 13

1.4.2 Hệ số xung kích 13

1.4.3 Hệ số làn xe 13

1.5 kích thớc cấu tạo dầm chủ 14

1.5.1 Cấu tạo dầm chủ 14

1.5.2 Cấu tạo dầm ngang 18

1.5.3 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu 19

1.5.4 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 19

1.6 xác định tĩnh tảI tác dụng lên dầm chủ 19

1.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I 19

1.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II 20

1.7 tính toán nội lực 22

1.7.1 Nguyên tắc tính toán 22

1.7.2 Tính toán nội lực 22

1.8 tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 30

1.8.1 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt giữa nhịp 30

1.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt nhịp biên 33

Trang 2

1.8.3 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt trên đỉnh trụ 37

1.9 tính toán mố cầu 40

1.9.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 40

1.9.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố 44

1.9.4 Bố trí cọc trong móng mố 49

1.10 tính toán trụ cầu 54

1.10.1 Kích thớc cấu tạo của Trụ T4 54

1.10.2 Các mặt cắt kiểm toán trụ 55

1.10.2 Tính trọng lợng các bộ phận trụ 56

1.10.3 Tính trọng lợng áp lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp 56

1.10.4 Tính áp lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN 57

1.10.5 Tính áp lực nớc 57

1.10.6 Tổng hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 58

1.10.7 Bố trí cọc trong móng trụ 58

CầU DΜN THéP LIêN TễC 64

2.1 giới thiệu chung phơng án 64

2.1.1 Bố trí chung cầu 64

2.1.2 Kết cấu phần trên 64

2.1.3 Kết cấu phần dới 64

2.1.4 Tính toán phơng án sơ bộ: 64

2.2 Tính toán kết cấu nhịp chính 65

2.2.1 Xác định kích thớc hình học dàn 65

2.2.2 Tĩnh tải của cầu dàn 67

2.2.4 Hệ số phân bố ngang 70

2.2.5 Tính toán dàn: 70

2.3 Tính mố M1: 74

2.3.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 74

2.3.2 Kích thớc cấu tạo mố 75

2.3.4 Bố trí cọc trong móng 83

2.4 tính toán trụ cầu T4 87

2.4.1 Cấu tạo trụ cầu 87

2.4.2 Xác định tổ hợp tải trọng chính tại mặt cắt đáy bệ 88

2.4.3 Bố trí cọc trong móng 90

Trang 3

2.5 phơng án thi công chỉ đạo 95

2.5.1 Thi công mố 95

2.5.2 Thi công trụ cầu 96

2.5.3 Thi công kết cấu nhịp chính 97

CầU DâY VăNG 100

3.1 tổng quan về cầu treo dây văng 100

3.3.1 Khổ cầu 101

3.3.3 Tải trọng thiết kế: 102

3.3.4 Các yếu tố hình học của cầu: 102

3.3.5 Vật liệu thiết kế: 102

3.5.1 Cấu tạo chung: 103

3.5.2 Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính 104

3.6 xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 104

3.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II: 105

3.7 tính toán nội lực và chọn tiết diện dây văng 106

3.7.1 Chọn loại cáp làm dây văng: 106

3.7.2 Tính góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang: 106

3.7.3 Tính toán nội lực trong các dây văng do tĩnh tải giai đoạn I: 106

3.7.4 Tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và Hoạt tải: 108

3.7.5 Tính toán nội lực trong dây văng do Tĩnh tải, Lực căng và Hoạt tải: 110

3.8 tính toán mố cầu 113

3.8.1 Kích thớc cấu tạo mố 113

Trang 4

3.8.4 Bố trí cọc trong móng mố 118

3.9 tính toán tháp cầu 123

3.9.1 Kích thớc cấu tạo của Tháp T1 123

3.9.2 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng trụ 125

3.9.3.Bố trí cọc trong móng trụ 127

131 CHơNG 4 132 SO SáNH V L A CH N PHΜ Ù Ä ơNG áN CầU 132

4.1 nguyên tắc lựa chọn phơng án cầu 132

4.2 so sánh u nhợc điểm của từng phơng án 132

4.2.1 Phơng án 1: Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 132

4.2.2 Phơng án 2: Cầu dàn thép 133

4.2.3 Phơng án 3: Cầu dây văng 133

4.3 Lựa chọn Phơng án 134

CHơNG 5 135 TíNH TOáN DầM CHẹ 135

5.2.1 Khổ cầu 136

5.2.4 Các yếu tố hình học của cầu 137

5.2.5 Vật liệu thiết kế 137

5.4.1 Cấu tạo dầm chủ 139

5.4.2 Tính toán đặc trng hình học tiết diện dầm chủ 142

5.4.3 Cấu tạo dầm ngang 144

5.4.4 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu 144

Trang 5

5.5 xác định tảI trọng tác dụng lên dầm chủ 144

5.5.3 Tải trọng thi công 146

5.5.4 Hoạt tải 146

5.6 các tổ hợp tải trọng 146

5.6.1 Tổ hợp theo TTGH Cờng độ I 146

5.6.2 Tổ hợp theo TTGH Sử dụng 147

5.7 tính toán nội lực 147

5.7.1 Nguyên tắc tính toán 147

5.7.2 Các sơ đồ tính toán nội lực 148

5.7.3 Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki 148

5.7.4 Sơ đồ 2: Thi công hợp long nhịp giữa 151

5.7.5 Sơ đồ 3: Dỡ bỏ tải trọng thi công: 154

5.7.6 Sơ đồ 4: Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 156

5.7.7 Sơ đồ 5: Sơ đồ chịu hoạt tải tải khai thác 158

5.7.8 Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt tính toán qua các giai đoạn 161

5.8 tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 164

5.8.1 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 164

5.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen âm 165

5.8.3 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen dơng 169

5.8.4 Tính toán Đặc trng hình học tại các mặt cắt tính toán 170

5.8.5 Tính toán mất mát ứng suất 173

5.8.5.2 Tính toán mất mát ứng suất 175

5.9 kiểm toán dầm chủ theo ttgh cờng độ I 177

5.9.1 Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen âm qua các giai đoạn: .177

5.9.2 Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen dơng: 188

5.9.3 Kiểm tra các giới hạn cốt thép 188

5.9.4 Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu lực cắt của dầm chủ 191

5.10 kiểm toán dầm chủ theo ttgh sử dụng 197

5.10.1 Tính duyệt mặt cắt theo điều kiện chống nứt: 197

CHơNG 6 213 TíNH TOáN BảN MặT CầU 213

6.1 sơ đồ tính toán bản mặt cầu 213

6.1.1 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu: 213

Trang 6

6.1.2 Nguyên tắc tính toán: 213

6.2 tính toán nội lực bản mặt cầu 214

6.2.1 Nội lực bản chịu mô men dơng 214

6.2.2 Xác định nội lực bản hẫng 216

6.3 tính toán bố trí cốt thép bản mặt cầu 219

6.3.1 Đặc trng cơ lý của vật liệu: 219

6.3.2 Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen âm tại mặt cắt trên gối 1 219

6.3.3 Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen dơng tại mặt cắt giữa nhịp: 221

6.3.4 Kiểm tra điều kiện giới hạn cốt thép: 222

6.3.5 Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu cắt: 223

CHơNG 7 226 TíNH TOáN Mẩ CầU 226

7.1 số liệu tính toán thiết kế mố cầu 226

7.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp thiết kế 226

7.1.5 Vật liệu Bê tông mố 226

7.1.6 Vật liệu Bê tông dầm 227

7.1.7 Vật liệu Bê tông dầm ngang + bản 227

7.1.8 Cốt thép thờng 227

7.1.9 Bê tông atphan+ nớc 227

7.1.10 Đất đắp sau mố 227

7.2 cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 228

7.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang 228

7.2.3 Kích thớc bản bê tông (Slab) 229

7.2.4 Dầm ngang (Transerve beam) 229

7.2.7 Cấu tạo lan can 230

7.3 Cấu tạo mố cầu 230

7.3.1 Kích thớc cơ bản của mố 230

7.4 tính toán tải trọng tác dụng lên mố 232

7.4.1 Các mặt cắt kiểm toán mố 232

7.4.2 Các tải trọng tác dụng lên mố 233

7.4.3 Trọng lợng các bộ phận của mố 234

7.4.4 áp lực thẳng đứng lên mố do trọng lợng KCN 234

7.4.5 áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp 235

Trang 7

7.4.6 áp lực thẳng đứng khi hoạt tải đứng trên bản quá độ 236

7.4.7 Tính áp lực ngang của đất 237

7.4.8 Tính lực hãm xe tác dụng mố 244

7.4.9 Tính lực hãm xe tác dụng mố 244

7.4.10 Lực ly tâm (CE): 244

7.4.11 Nội lực do tải trọng nớc WA: 244

7.5 tính toán mặt cắt đáy bệ i-i 245

7.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 245

7.5.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ (mặt cắt I-I) 246

7.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng thân (mặt cắt II-II) 256

7.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng đỉnh (mặt cắt III-III) 266

7.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm tờng cánh (mặt cắt IV-IV) 271

276

7.6 tính toán bản quá độ 277

7.6.1 Sơ đồ tính toán: 277

7.6.2 Tĩnh toán nội lực lên bản quá độ: 277

7.7 Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi 279

7.7.1 Bố trí cọc trong móng của Mố M0: 279

7.7.2 Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: 280

7.7.3 Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: 280

7.7.4 Tính toán nội lực dọc trục trong các cọc: 283

7.7.5 Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: 284

CHơNG 8 32 TíNH TOáN TRễ CầU 32

8.1 số liệu thiết kế 32

8.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp 32

8.1.5 Bêtông trụ 32

8.1.6 Bêtông dầm 32

8.1.7 Bêtông dầm ngang + Bản 33

8.1.8 Bêtông cọc 33

8.1.9 Bêtông atphan + Nớc 33

8.1.10 Cốt thép thờng 33

Trang 8

8.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang cầu 33

34

8.2.2 Kích thớc cấu tạo của dầm chủ (Beam) 34

8.2.4 Cấu tạo lan can 35

8.3 Cấu tạo kết cấu nhịp 35

8.3.1 Kích thớc cơ bản của trụ 35

8.4 tính toán tải trọng tác dụng lên trụ 38

8.4.1 Các mặt cắt kiểm toán trụ 38

8.4.2 Tính trọng lợng các bộ phận trụ 38

8.4.3 Tính áp lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp 39

8.4.4 Tính áp lực thẳng đứng do hoạt tải trên kết cấu nhịp 39

8.4.4 Tính lực hãm xe tác dụng lên trụ 40

8.4.5 Lực ly tâm (CE): 41

8.4.6 Tính lực ma sát gối cầu 41

8.4.7 Tính áp lực nớc 41

8.4.8 Tính áp lực gió tác dụng lên trụ cầu 43

8.5 tính toán mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I): 44

8.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 44

8.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 46

8.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân thân trụ (Mặt cắt II-II) 53

8.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt III-III) 62

8.5.5 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt IV-IV) 65

8.6 Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi 69

8.6.1 Bố trí cọc trong móng của Trụ T4: 69

8.6.2 Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: 70

8.6.3 Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: 70

8.6.4 Tổ hợp tải trọng bất lợi xét tới mặt cắt đáy móng: 73

8.6.5 Kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc: 73

8.6.6 Tính toán nội lực trong các cọc của móng: 74

8.6.7 Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: 78

CHơNG 9 82 THIếT Kế THI CôNG CHI TIếT 82

9.1 Tính toán ổn định chống lật khi thi công đúc hẫng 82

9.1.1 Nguyên tắc chung 82

9.1.2 Các thông số tính toán: 82

Trang 9

9.1.4 Mômen lật do các tổ hợp tải trọng bất lợi trong thi công: 83

9.1.5 Tính toán số lợng thanh Cờng độ cao cần thiết: 85

9.2 tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 89

9.3 tính toán thiết kế tờng vây cọc ván thép 90

9.3.1 Tính toán theo điều kiện ổn định của vòng vây cọc ván 90

9.3.2 Chọn vòng vây cọc ván thép 90

9.3.3 Tính hệ số áp lực ngang của đất 91

9.3.4 Xác định chiều sâu chôn cọc ván thép 91

9.3.5 Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 1 93

96

9.4 Tính toán thiết kế đà giáo mở rộng trụ 98

9.4.1 Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ T4: 98

9.4.2 Các tải trọng tác dụng lên đà giáo: 98

9.4.3 Tính toán nội lực 99

Trang 10

Giới thiệu CHUNG

1 Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Tiêu chuẩn 22TCN - 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải

- Tải trọng thiết kế : HL93

2 Quy mô công trình

Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm

3 Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I

5 Đặc điểm địa chất, thuỷ văn

Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNCN: + 7,00 m

- MNTT : + 4,50 m

- MNTN: + 2,30 m

Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn

Trang 11

Chơng 1: phơng án sơ bộ 1 Cầu dầm btct dl đúc hẫng cân bằng 1.1 tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân bằng

1.1.1 Lịch sử phát triển.

Trong số rất nhiều công nghệ thi công cầu BTCT, công nghệ thi công hẫng nổi lênvới nhiều u điểm và đã đợc áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới cũng nh ở Việt Nam.Từnăm 1977 phơng pháp đúc hẫng và lắp hẫng đã đợc áp dụng để thi công một số câycầu ở Việt Nam nh: cầu Rào, Niệm, An Dơng ở Hải Phòng (lắp hẫng), cầu khung T-dầm

đeo theo sơ đồ tĩnh định nhiều nhịp ở công trờng cầu Bình ở Quảng Ninh, cầu NôngTiến ở Tuyên Quang, cầu Phú Lơng trên QL5, gần đây có cầu Thanh Trì và cầu VĩnhTuy bắc qua sông Hồng ở Hà Nội v.v

1.1.2 Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng

Phơng pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồhẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đốixứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công hẫng dần từ bờ ra Ưu điểm nổibật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo giảm đợc chi phí đàgiáo Mặt khác đối với các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao

độ ván khuôn Phơng pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nớc và

và không gian dới cầu Loại cầu này thờng sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m vàlớn hơn nữa

ở nớc ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã xây dựng nh cầu Phù Đổng, cầuNon Nớc, cầu Hoà Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh

Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phơng án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi côngtheo công nghệ đúc hẫng cân bằng

1.2 giới thiệu chung về phơng án

1.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế

- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế ờng ô tô TCVN 4054 - 05

đ-1.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu

a Đặc điểm về kinh tế xã - hội

Trang 12

b Đặc điểm về thủy lực – thủy văn

Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNCN: + 7,00 m

- MNTT: + 4,50 m

- MNTN: + 2,30 m

c Đặc điểm về địa hình - địa chất

Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn

- Trụ phần cầu chính dùng trụ thân rộng bằng BTCT

- Trụ cầu dẫn dùng trụ thân hẹp bằng BTCT

Trang 13

- Hoạt tải thiết kế : HL93

1.3.4 Các yếu tố hình học của cầu

b Bê tông chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu

- Bê tông chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu của KCN cầu dẫn dùng bê tông có cờng

độ chịu nén ở 28 ngày tuổi là '

c

f = 35 MPa

c Bê tông chế tạo Mố - Trụ - Cọc khoan nhồi

- Bê tông chế tạo Mố - Trụ - Cọc khoan nhồi dùng bê tông có cờng độ chịu nén ở 28ngày tuổi là '

STT Loại tải trọng hiệu Giá trịKí

1 Tĩnh tải giai đoạn I DC γDC 1.250

2 Tĩnh tải giai đoạn II DW γDW 1.500

Trang 14

1.5 kích thớc cấu tạo dầm chủ.

1.5.1 Cấu tạo dầm chủ

a Cấu tạo chung

- Dầm chủ của KCN cầu chính có dạng MCN hình hộp kín, có 3 sờn

Cấu tạo mặt cắt ngang cầu

b Phơng trình đờng cong đáy dầm

- Phơng trình đờng cong đáy dầm :

Trang 15

Đờng cong đáy dầm thay đổi theo quy luật đờng cong Parabol bậc 2 có phơng trình tổngquát y=ax +bx+c ,các tham số a,b,c đợc xác định nh sau :2

Chọn hệ trụ tọa độ tại điểm trên đỉnh trụ chính :

Hệ tọa độ tính toán đờng cong đáy dầm

Đờng cong đi qua 3 điểm A,B,C,dựa vào tọa độ của 3 điểm này ta sẽ xác định đợc cáctham số a,b,c của phơng trình

+ Điểm A trùng với gốc tọa độ,do đó tọa độ điểm A(0 ; 0) => c=0

c Phơng trình đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy

- Phơng trình đờng cong là đờng Parabol bậc 2 có dạng: y = ax2 + bx + c

- Gốc tọa độ tại điểm nằm ngang cách tim gối 1.5m

- Phơng trình đi qua 2 điểm: C(58,5; 3.3), B(117,0) với c = 1,0

d Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính

- Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào năng lực của xe đúc Ta chia nh sau:

+ Đốt K0 có chiều dài 12m

+ Các đốt K1ữK6 có chiều dài 2,5m

+ Các đốt K7ữK12có chiều dài 3,0m

Trang 16

+ Đốt hợp long nhịp nhịp biên, nhip giữa có chiều dài 2.0m.

+ Đốt đúc trên đà giáo nhịp biên có chiều dài 14m

yc = 1/6.F.∑ (xi - xi+1)(yi2 + yi.yi+1+ yi+12)

+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

Sx = 1/6.∑ (xi - xi+1)(yi3 + yi2.yi+1 + yi.yi+12 + yi+13)

+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa:

+ x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt đang xét

+ y1: Khoảng cách từ đáy dầm đến trục y

+ y2: Khoảng cách từ đáy dầm (mép trong) đến trục y

+ y3: Khoảng cách từ đỉnh dầm đến trục y

+ hdam: Chiều cao mặt cắt đang xét, hdam = y3 - y1

+t: Chiều dày bản đáy, t = y2 - y1

- Tính toán chiều cao dầm tại các mặt cắt:

Trang 17

+ d0: Chiều cao của kết cấu nhịp, d0 = 6500mm.

+ li: Chiều dài nhịp quy ớc

- Đối với dầm liên tục, li = 0.8l đối với nhịp cuối; li = 0.6l đối với nhịp giữa

- Đối với mặt cắt trên trụ, ta có li = 0,8.75000 = 60000mm

+ b: Chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là b1, b2,b3 trong hình vẽ (mm):

- Với mặt cắt đỉnh trụ ta có:

b1 = 3500 mm b2 = 3490 mm b3 = 2950 mm

Trang 18

- Nguyên tắc quy đổi:

+ Chiều cao mặt cắt không đổi

- Quy đổi mặt cắt giữa nhịp:

+ Bề rộng bản cánh trên: bs= 15100 mm

+ Chiều cao bản cánh trên: ts=457 mm

1.5.2 Cấu tạo dầm ngang

- Trong kết cấu nhịp cầu chính dầm ngang đợc đặt tại các vị trí trên gối để chịu lựctập trung.Tại vị trí trên đỉnh trụ chính dầm ngang dày d=3,00 (m) ; tại vị đầu hai nhịpbiên dày d=1,00 (m)

Trang 19

1.5.3 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu

- Bản bê tông mặt cầu bằng BTCT thờng,có chiều dày trung bình 300 (mm)

- Khẩu độ tình toán phần bản hẫng phía ngoài Lh = 3,50 (m)

- Khẩu độ tình toán phần bản phía trong Lt = 3,489 (m)

1.5.4 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu

- Lớp phủ mặt cầu cấu tạo gồm 3 lớp:

Trang 20

Bảng tính toán tĩnh tảI giai đoạn I :

Tên

đốt (m)x

Chiềudài(m)

Chiềucao(m)

(m2) (m2) (m2) (m3) (kN) (kN/m) (kN/m)K0

-1.50 3.00 6.50 43.31 43.31 43.31 129.92 3247.95

836.39 1045.480.00

4.50 6.50 20.85 19.53 20.19 90.86 2271.54

K1 7.00 2.50 5.60 19.53 19.53 19.53 48.83 1220.68 488.27 610.34K2 9.50 2.50 5.31 19.53 18.84 19.18 47.96 1198.97 479.59 599.49K3 12.00 2.50 5.03 18.84 18.17 18.50 46.26 1156.46 462.59 578.23K4 14.50 2.50 4.76 18.17 17.53 17.85 44.63 1115.78 446.31 557.89K5 17.00 2.50 4.51 17.53 16.93 17.23 43.08 1076.94 430.78 538.47K6 19.50 2.50 4.28 16.93 16.35 16.64 41.60 1039.98 415.99 519.99K7 22.50 3.00 4.01 16.35 15.81 16.08 48.24 1205.93 401.98 502.47K8 25.50 3.00 3.77 15.81 15.19 15.50 46.50 1162.50 387.50 484.38K9 28.50 3.00 3.55 15.19 14.63 14.91 44.73 1118.26 372.75 465.94K10 31.50 3.00 3.35 14.63 14.11 14.37 43.10 1077.50 359.17 448.96K11 34.50 3.00 3.17 14.11 13.63 13.87 41.61 1040.29 346.76 433.45K12 37.50 3.00 3.02 13.63 13.21 13.42 40.27 1006.69 335.56 419.45K13 41.50 4.00 2.84 13.21 12.84 13.02 52.09 1302.35 325.59 406.98K14 45.50 4.00 2.70 12.84 12.42 12.63 50.50 1262.59 315.65 394.56K15 49.50 4.00 2.59 12.42 12.09 12.25 49.00 1225.09 306.27 382.84K16 53.50 4.00 2.53 12.09 11.85 11.97 47.87 1196.83 299.21 374.01K17 57.50 4.00 2.50 11.85 11.71 11.78 47.12 1178.02 294.50 368.13

HL 58.50 4.00 2.50 11.71 11.67 11.69 46.75 1168.85 292.21 365.27

Giá trị tĩnh tải trung bình 399.85 499.81

1.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II

a Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông:

- Chiều cao chân lan can bê tông hlc = 0,60 m

- Bề rộng chân lan can bê tông blc = 0,50 m

- Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông : qclc = 2.blcc.hlcc.gc.0,75= 11.25 kN/m

- Tĩnh tải dải đều của tay vịn lan can có thể lấy sơ bộ: qtvlc = 0,1 kN/m

- Trọng lợng dải đều lan can: qlc= qclc+qtvlc= 11,35 kN/m

b Tĩnh tải rải đều lớp phủ mặt cầu :

STT Cấu tạo Chiều dày (m) γa (kN/m3) P (kN/m2)

Trang 21

qxe = P.Bxe= 39.762 kN/m

c Tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ

Trọng lợng dải đều của chân lan can qclc 11.25 kN/mTrọng lợng dải đều của cột lan can và tay vịn qlc 0.10 kN/mTrọng lợng dải đều của lớp phủ mặt cầu qmc 39.76 kN/m

Trang 22

điểm hạ KCN xuống gối chính.

- Mỗi loại tải trọng tác dụng lên KCN theo các sơ đồ tính toán riêng và thời điểm tácdụng cũng khác,vì vậy cần thiết phảI lập sơ đồ tính của kết cấu nhịp căn cứ theo trạngthái và thời điểm tác dụng của từng loại tải trọng và xác định nội lực trong từng sơ đồ

riêng theo nguyên lý độc lập tác dụng, sau đó tổ hợp các giá trị nội lực theo nguyên lý

cộng tác dụng.

b Phơng pháp tính toán :

- Đối với các sơ đồ tĩnh đĩnh, từ các sơ đồ tính toán đã lập và tải trọng tác dụng tính toánnội lực và chuyển vị theo các phơng pháp của Cơ học kết cấu

- Đối với sơ đồ siêu tĩnh,thực hiện theo hai bớc sau :

+ Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu nh SAP, Midas để tính toán và vẽ đờng

ảnh hởng nội lực tại các mặt cắt tính toán

+ Chất tĩnh tải và hoạt tải lên đờng ảnh hởng để tính toán nội lực tại các mặt cắt tínhtoán

1.7.2 Tính toán nội lực

Các sơ đồ tính toán nội lực qua các giai đoạn thi công :

 Giai đoạn 1:

+ Sơ đồ 1a : Thi công hẫng tối đa

+ Sơ đồ 1a : Thi công hợp long nhịp biên

 Giai đoạn 2 :

+ Sơ đồ 2 : Thi công hợp long nhịp giữa

+ Sơ đồ 3 : Dỡ bỏ tải trọng thi công

+ Sơ đồ 4 : Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích

+ Sơ đồ 5 : Sơ đồ chịu hoạt tải khai thác

1.7.2.1 Sơ đồ thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki :

a Sơ đồ 1a: Thi công hẫng tối đa

• Sơ đồ tính : Khung T

Trang 23

+ Tải trọng thi công rải đều(TC).

+ Tải trọng xe đúc và bộ ván khuôn treo(XD)

+ Tải trọng bê tông ớt của đốt đúc cuối cùng K17

Tải trọng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

b.Sơ đồ 1b: Thi công hợp long nhịp biên

Sau khi thi công đúc hẫng đốt cuối cùng tiến hành HL nhịp biên, xe đúc nhịp biên di

chuyển ra đốt K17, tại nhịp giữa xe đúc vẫn đứng yên trên K16

• Sơ đồ tính : Khung T

Trang 24

+ Tải trọng thi công rải đều(TC).

+ Tải trọng xe đúc và bộ ván khuôn treo(XD)

c.Tổng hợp nội lực giai đoạn 1:

Nội lực lớn nhất trong giai đoạn thi công đợc lấy với giá trị M = max(M1a− ,M1b− )

1_SD

M− = -712430.5 (KN.m)

1_CD

M− = -890538.1 (KN.m)

1.7.2.2 Giai đoạn khai thác

- Nội lực tại các mặt cắt dầm trong giai đoạn khai thác đợc cộng tác dụng từ các sơ

đồ 2 , 3 , 4 , 5 để tìm ra nội lực cuối cùng trong giai đoạn khai thác

a Sơ đồ 2: thi công hợp long nhịp giữa :

Trang 25

Sau khi đã hợp long nhịp biên,tháo dỡ hệ đà giáo cố định và xe đúc hợp long thi tiếnhành hạ phá bỏ gối tạm,hạ kết cấu nhịp xuống gối chính.

• Sơ đồ tính : Dầm giản đơn mút thừa

Sơ đồ tính giai đoạn thi công hợp long nhịp giữa.

• Tải trọng :

+ Trọng lợng bản thân các đốt đúc

+ Tải trọng thi công rải đều

+ 1/2 Tải trọng xe đúc và bộ ván khuôn treo

Trang 26

Sơ đồ tính giai đoạn dỡ bỏ tải trọng thi công.

• Tải trọng :

+ Tải trọng thi công rải đều

+ Tải trọng xe đúc và bộ ván khuôn treo

- Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Midas Civil 7.01 để tính toán nội lực lớnnhất tại mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp trong quá trình thi công Hợp longnhịp giữa

Biểu đồ Momen trong giai đoạn dỡ bỏ tải trọng thi công.

Trang 27

- Sử dụng phần mềm phân tích kết cấu Midas Civil 7.01 để tính toán nội lực lớnnhất tại mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp trong quá trình thi công lớp phủ mặtcầu.

Biểu đồ Momen trong giai đoạn thi công lớp phủ mặt cầu.

• Các tổ hợp tải trọng do hoạt tải :

+ Tổ hợp 1 : Xe tải thiết kế (Truck) + Tải trọng làn (Lane)

+ Tổ hợp 2 : Xe hai trục (Tandem) + Tải trọng làn (Lane)

+ Tổ hợp 3 : 90% ( 2 xe tải thiết kế + tải trọng làn)

- Mômen âm tại mặt cắt đỉnh trụ do hoạt tải gây đợc lấy bằng 90% hiệu ứng do 2 xetải thiết kế đặt cách nhau 15m và tải trọng làn gây ra

Mặt cắt Nội lực TC Nội lực TT Đơn vị

Trang 28

Sơ đồ xếp tải bất lợi lên ĐAH để tính M−tại mặt cắt đỉnh trụ

Đờng ảnh hởng M+tại mặt cắt giữa nhịp

Sơ đồ xếp xe tải thiết kế lên DAH

Sơ đồ xếp xe hai trục lên DAH

Mặt cắt Nội lực TC Nội lực TT Đơn vị

Trang 30

1.8 tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ

1.8.1 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt giữa nhịp

a Xác định ĐTHH của mặt cắt

 Kích thớc quy đổi từ mặt cắt hộp sang mặt cắt chữ T :

Tên đại lợng Kí hiệu Giá trị đơn vị

Bề rộng bản cánh trên bt 15100 mmChiều dày bản cánh trên tt 457 mm

b Lựa chọn loại cỏp DƯL.

- Dựng thép DƯL loại tự chùng thấp theo tiêu chuẩn ASTM A416M grade 270,có cácthông số kĩ thuật nh sau:

• Đờng kính danh định của tao cáp D = 15,2 mm

• Diện tích một tao cáp As1 = 140 mm2

• Cờng độ kéo chảy fpy = 0,9 fpu = 1674 MPa

- Số tao cáp trong 1 bó cáp : n = 19 tao

c Xác định số bó cốt thép DƯL cần thiết .

 Xác định sơ bộ số lợng cốt thép DƯL tại mặt cắt giữa nhịp :

Trang 31

- Xác định vị trí Trục trung hòa (TTH) của mặt cắt :

+ Giả thiết ban đầu TTH đi qua mép dới của bản cánh trên, khi đó chiều cao vùng bêtông chịu nén sẽ bằng chiều dày bản cánh trên c = htf , khi đó sức kháng uốn danh địnhcủa mặt cắt đợc tính theo công thức:

• Mtt ≤Mn ⇒ TTH đi qua bản cánh trên, mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ nhật

• M >Mtt n ⇒ TTH đi qua sờn dầm, mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ T

• β : hệ số quy đổi chiều cao khối ứng suất tơng đơng.1

• f : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL.ps

+ Lập bảng tính toán :

Mômen tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 36751.1 KN.m

Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trọng tâm

Trang 32

Mômen quán tính bản cánh (tính theo (*) ) Mc 404377.63 KN.m

Tính toán cốt thép DƯL

ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 1848.23 MpaDiện tích cốt thép DƯL cần thiết (Aps)ct 8603.89 mm2

Số tao cáp trong 1 bó cáp đã lựa chọn ntao 19.0 taoDiện tích mặt cắt ngang 1 bó cáp đã chọn Aps1 2679 mm2

Hng = 2,50 m : Chiều cao mặt cắt ngang giữa nhịp

de = 0,170 m : Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến mép dới bản đáy dầm

=> d = 2,50 - 0,17 = 2,330 (m)p

- Tính duyệt mặt cắt theo TTGHCD I :

+ Tính toán với mặt cắt quy đổi chữ T,ban đầu giả thiết rằng TTH đi qua mép dới bảncánh trên,khi đó ta có c = htf ,khi đó mặt cắt dầm làm việc nh mặt cắt hình chữ nhật + Xác định chiều cao vùng chịu nén c :

d + Xác định mômen kháng uốn danh định của mặt cắt :

Trang 33

Chiều cao vùng chịu nén của mặt cắt c 118.41 mm

Chiều cao vùng chịu nén của mặt cắt a 86.27 mm

Giới hạn cốt thép tối đa c/dp 0.051 < 0,42

ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 1833.13 Mpa

Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 112306.56 KN.m

Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt Mr 101075.90 KN.m

1.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt nhịp biên.

Tên đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Trang 34

b Lựa chọn loại cỏp DƯL .

• Cờng độ kéo đứt fpu = 1860 MPa

• Môđun đàn hồi Es = 195000 MPa

c Xác định số bó cốt thép DƯL cần thiết .

+ Giả thiết ban đầu TTH đi qua mép dới của bản cánh trên,khi đó chiều cao vùng bêtông chịu nén sẽ bằng chiều dày bản cánh trên c = htf , khi đó sức kháng uốn danh địnhcủa mặt cắt đợc tính theo công thức:

• Mtt ≤Mn⇒ TTH đi qua bản cánh trên,mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ nhật.

• M >Mtt n ⇒ TTH đi qua sờn dầm,mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ T

Trang 35

• β : hệ số quy đổi chiều cao khối ứng suất tơng đơng.1

+ Lập bảng tính toán :

Mômen phần bê tông bản cánh trên Mbt 404377.63 kN.m

de = 0,170 m : khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến mép dới bản

đáy dầm

=> d = 2,50 - 0,17= p 2,33 (m)

Trang 36

+ Tính toán với mặt cắt quy đổi chữ T,ban đầu giả thiết rằng TTH đi qua mép dới bảncánh trên,khi đó ta có c = htf ,khi đó mặt cắt dầm làm việc nh mặt cắt hình chữ nhật + Xác định chiều cao vùng chịu nén c :

c 1 tf ps

p

A f +A f -A fc=

f0,85.f b +k.A

Giới hạn cốt thép tối đa c/dp 0.051 < 0,42

ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 1833.13 Mpa

Trang 37

1.8.3 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt trên đỉnh trụ

Tên đại lợng Kí hiệu Giá trị đơn vị

Mặt cắt dầm hộp quy đổi về mặt cắt T.

b Lựa chọn loại cỏp DƯL .

c.Xác định số bó cốt thép DƯL cần thiết .

Trang 38

+ Giả thiết ban đầu TTH đi qua mép dới của bản cánh trên,khi đó chiều cao vùng bêtông chịu nén sẽ bằng chiều dày bản cánh trên c = htf ,khi đó sức kháng uốn danh địnhcủa mặt cắt đợc tính theo công thức:

• Mtt ≤Mn⇒ TTH đi qua bản cánh dới,mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ nhật

• M >Mtt n ⇒ TTH đi qua sờn dầm,mặt cắt tính toán là mặt cắt chữ T.

• β1: hệ số quy đổi chiều cao khối ứng suất tơng đơng

+ Lập bảng tính toán:

Mômen tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 1012554.30 KN.m

Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trọng tâm

Trang 39

Vị trí TTH TTH Qua cánh

Tính toán cốt thép DƯL

ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 1735.02 MpaDiện tích cốt thép DƯL cần thiết (Aps)ct 110244 mm2

Diện tích mặt cắt ngang 1 bó cáp đã chọn Aps1 3525 mm2

de = 0,2444 m : khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến mép trên bảnnắp hộp

=> d = 6,50 - 0,2444 = 6,256 (m)p

Trang 40

+ Tính toán với mặt cắt quy đổi chữ T,ban đầu giả thiết rằng TTH đi qua mép dớibản cánh trên,khi đó ta có c = htf ,khi đó mặt cắt dầm làm việc nh mặt cắt hình chữ nhật.+ Xác định chiều cao vùng chịu nén c :

c 1 b ps

p

A f +A f -A fc=

f0,85.f b +k.A

Giới hạn cốt thép tối đa c/dp 0.287 < 0,42ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL fps 1708.31 MPa

Kiểm toán theo TTGH CĐ I Mr/Mtt 1.36 Đạt