Ảnh hưởng của cường độ bê tông đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của dầm bê tông dự ứng lực mặt cắt chữ u

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ PHẠM MỸ LINH ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC MẶT CẮT CHỮ U LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TPHCM – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI  - PHẠM MỸ LINH ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC MẶT CẮT CHỮA U Ngành Chuyên sâu Mã số : Kỹ thuật xây dựng Cơng trình Giao thơng : Kỹ thuật xây dựng cầu hầm : 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGÔ CHÂU PHƯƠNG TP Hồ Chí Minh - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ PHẠM MỸ LINH ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC MẶT CẮT CHỮ U NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG CHUYÊN SÂU: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CẦU HẦM MÃ SỐ : 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ CHÂU PHƯƠNG Năm 2017 i LỜI CẢM ƠN Với tất trân trọng lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn TS Ngô Châu Phương, người Thầy, người hướng dẫn khoa học, tận tình bảo giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy (cơ) giáo thuộc Bộ mơn Cầu Hầm, Trường Đại học Giao Thông Vận Tải đồng nghiệp tận tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu tham khảo, khích lệ q trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn tới lãnh đạo Nhà trường, phòng đào tạo đại học sau đại học, khoa cơng trình Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Dù có nhiều cố gắng q trình thực khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn./ Tác giả: Phạm Mỹ Linh i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận văn trung thực, không chép Tôi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc, giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Tác giả Phạm Mỹ Linh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ x PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Kết cấu luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CƯỜNG ĐỘ BÊ TƠNG CHO DẦM DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN 1.1 Tình hình sử dụng cường độ bê tông cho dầm giản đơn BTCT DƯL Việt Nam 1.2 Tình nghiên cứu ứng dụng dầm bê tông dự ứng lực mặt cắt chữ U 1.2.1 Lịch sử đời dầm U 1.2.2 Lịch sử đời phát triển dầm U-Bean 1.2.3 Đặc điểm kết cấu dầm U-Beam TxDOT 1.2.4 Đặc điểm kết cấu dầm U-Beam FDOT 1.3 Tình hình sử dụng cường độ bê tơng ngồi nước 1.4 Kết luận chương CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT 2.1 Cơ sở tính tốn, phân tích dầm U theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 2.1.1 Triết lý thiết kế dầm U 2.1.1.1 Mục đích tính tốn thiết kế dầm U 2.1.1.2 Triết lý thiết kế tổng quát 2.1.1.3 Sơ đồ khối tính tốn thiết kế 2.1.2 Lựa chọn loại dầm U – Beam cường độ bê tông làm dầm để phân tích 10 2.1.3 Cấu tạo dầm U – Beam 11 2.1.3.1 Cấu tạo dầm U – beam 30m, chiều cao 1.2m sử dụng bê tông 45 Mpa 11 iii 2.1.3.2 Cấu tạo dầm U – beam 30m, chiều cao 1.1m sử dụng bê tông 55 Mpa 12 2.1.3.3 Cấu tạo dầm U – beam 30m, chiều cao 1.0m sử dụng bê tông 60 Mpa 13 2.1.3.4 Cấu tạo dầm U – beam 30m, chiều cao 0.9m sử dụng bê tông 65 Mpa 14 2.1.3.5 Cấu tạo dầm U – beam 35m, chiều cao 1.40m sử dụng bê tông 50 Mpa 15 2.1.3.6 Cấu tạo dầm U – beam 35m, chiều cao 1.30m sử dụng bê tông 60 Mpa 16 2.1.3.7 Cấu tạo dầm U – beam 35m, chiều cao 1.20m sử dụng bê tông 65 Mpa 18 2.1.3.8 Cấu tạo dầm U – beam 35m, chiều cao 1.10m sử dụng bê tông 70 Mpa 19 2.1.3.9 Cấu tạo dầm U – beam 40m, chiều cao 1.55m sử dụng bê tông 60 Mpa 20 2.1.3.10 Cấu tạo dầm U – beam 40m, chiều cao 1.45m sử dụng bê tông 65 Mpa 21 2.1.3.11 Cấu tạo dầm U – beam 40m, chiều cao 1.35m sử dụng bê tông 75 Mpa 22 2.1.3.12 Cấu tạo dầm U – beam 40m, chiều cao 1.25m sử dụng bê tông 80 Mpa 23 2.1.4 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U30 sử dụng cáp 15.24mm 24 2.1.5 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U35 sử dụng cáp 15.24mm 25 2.1.6 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U40 sử dụng cáp 15.24mm 26 2.2 Phương pháp phân tích kết cấu theo lý thuyết phần tử hữu hạn 27 2.2.1 Tính tốn nội lực dầm chủ với mặt cắt cầu Bc = 16m (khổ cầu xe) 28 2.2.1.1 Tính tốn nội lực dầm U30 28 2.2.1.2 Tính tốn nội lực dầm U35 31 2.2.1.3 Tính tốn nội lực dầm U40 33 2.3 Phương pháp thống kê vẽ biểu đồ để so sánh, đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật 34 2.3.1 Chỉ tiêu kinh tế 34 2.3.1.1 So sánh khối lượng vật liệu cho dầm U30 34 2.3.1.2 So sánh khối lượng vật liệu cho dầm U35 36 2.3.1.3 So sánh khối lượng vật liệu cho dầm U40 38 2.3.1.4 So sánh khối lượng vật liệu cho nhịp 40 2.3.1.5 So sánh khối lượng vật liệu cho nhịp dầm U30 sử dụng cường độ bê tông khác 40 2.3.1.6 So sánh khối lượng vật liệu cho nhịp dầm U35 sử dụng cường độ bê tông khác 44 2.3.1.7 So sánh khối lượng vật liệu cho nhịp dầm U40 sử dụng cường độ bê tông khác 48 2.3.2 Chỉ tiêu kỹ thuật 53 2.3.2.1 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U30 theo chiều cao dầm, số lượng tao cáp 15.24mm cường độ bê tông dầm 53 2.3.2.2 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U35 theo chiều cao dầm, số lượng tao cáp 15.24mm cường độ bê tông dầm 53 2.3.2.3 Kết tính tốn khả chịu lực dầm U40 theo chiều cao dầm, số lượng tao cáp 15.24mm cường độ bê tông dầm 54 2.4 Kết luận chương 55 CHƯƠNG ÁP DỤNG PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO MỘT SỐ KẾT CẤU NHỊP DẦM U KHI SỬ DỤNG CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG KHÁC NHAU 57 iv 3.1 Phân tích đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp dầm U dài 30m với cường độ bê tông khác 57 3.1.1 Phân tích tốn kinh tế dầm U30m với chiều cao dầm 1.2m, sử dụng cường độ bê tông 45 Mpa 57 3.1.1.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.2m, sử dụng cường độ bê tông 45 Mpa 57 3.1.1.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.2m, sử dụng cường độ bê tông 45 Mpa 58 3.1.2 Phân tích toán kinh tế dầm U30m với chiều cao dầm 1.1m, sử dụng cường độ bê tông 55 Mpa 58 3.1.2.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.1m, sử dụng cường độ bê tông 55 Mpa 58 3.1.2.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.1m, sử dụng cường độ bê tông 55 Mpa 59 3.1.3 Phân tích tốn kinh tế dầm U30m với chiều cao dầm 1.0m, sử dụng cường độ bê tông 60 Mpa 60 3.1.3.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.0m, sử dụng cường độ bê tông 60 Mpa 60 3.1.3.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 1.0m, sử dụng cường độ bê tông 60 Mpa 61 3.1.4 Phân tích tốn kinh tế dầm U30m với chiều cao dầm 0.9m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 61 3.1.4.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 0.9m, sử dụng cường độ bê tông 65 Mpa 61 3.1.4.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U30 chiều cao dầm 0.9m, sử dụng cường độ bê tông 65 Mpa 62 3.2 Phân tích đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp dầm U dài 35m, với cường độ bê tông khác 63 3.2.1 Phân tích toán kinh tế dầm U35m với chiều cao dầm 1.4m, sử dụng cường độ bê tông 50Mpa 63 3.2.1.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.4m, sử dụng cường độ bê tông 50Mpa 63 3.2.1.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.40m, sử dụng cường độ bê tông 50Mpa 64 3.2.2 Phân tích tốn kinh tế dầm U35m với chiều cao dầm 1.3m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 64 3.2.2.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.3m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 64 3.2.2.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.30m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 65 3.2.3 Phân tích tốn kinh tế dầm U35m với chiều cao dầm 1.2m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 66 3.2.3.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.2m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 66 v 3.2.3.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.30m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 67 3.2.4 Phân tích tốn kinh tế dầm U35m với chiều cao dầm 1.1m, sử dụng cường độ bê tông 70Mpa 67 3.2.4.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.1m, sử dụng cường độ bê tông 70Mpa 67 3.2.4.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.10m, sử dụng cường độ bê tông 70Mpa 68 3.3 Phân tích đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật kết cấu nhịp dầm U dài 40m, với cường độ bê tông khác 69 3.3.1 Phân tích tốn kinh tế dầm U40m với chiều cao dầm 1.55m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 69 3.3.1.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.55m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 69 3.3.1.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.55m, sử dụng cường độ bê tông 60Mpa 70 3.3.2 Phân tích tốn kinh tế dầm U40m với chiều cao dầm 1.45m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 70 3.3.2.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.45m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 70 3.3.2.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.45m, sử dụng cường độ bê tông 65Mpa 71 3.3.3 Phân tích toán kinh tế dầm U40m với chiều cao dầm 1.35m, sử dụng cường độ bê tông 75Mpa 72 3.3.3.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.35m, sử dụng cường độ bê tông 75Mpa 72 3.3.3.2 Bảng dự toán tính cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.35m, sử dụng cường độ bê tông 75Mpa 73 3.3.4 Phân tích tốn kinh tế dầm U40m với chiều cao dầm 1.25m, sử dụng cường độ bê tông 80Mpa 73 3.3.4.1 Bảng tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.25m, sử dụng cường độ bê tông 80Mpa 73 3.3.4.2 Bảng dự tốn tính cho nhịp dầm U40m chiều cao dầm 1.25m, sử dụng cường độ bê tông 80Mpa 74 3.4 Kết luận chương 75 3.4.1 Đối với nhịp dầm U30m: 75 3.4.2 Đối với nhịp dầm U35m: 75 3.4.3 Đối với nhịp dầm U40m: 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 Kết luận 77 Kiến nghị 77 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Kích thước dầm U30 chiều cao dầm 1.20 m 11 Hình 2.2 Bố trí cáp DƯL dầm U30 chiều cao dầm 1.20 m 12 Hình 2.3 Kích thước dầm U30 chiều cao dầm 1.10 m 12 Hình 2.4 Bố trí cáp DƯL dầm U30 chiều cao dầm 1.10 m 13 Hình 2.5 Kích thước dầm U30 chiều cao 1.0m 13 Hình 2.6 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U30 chiều cao 1.0m 14 Hình 2.7 Kích thước dầm U30 chiều cao 0.9m 14 Hình 2.8 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U30 chiều cao 0.9m 15 Hình 2.9 Kích thước dầm U35 chiều cao 1.4m 15 Hình 2.10 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U35 chiều cao 1.4m 16 Hình 2.11 Kích thước dầm U35 chiều cao 1.3m 17 Hình 2.12 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U35 chiều cao 1.3m 17 Hình 2.13 Kích thước dầm U35 chiều cao 1.2m 18 Hình 2.14 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U35 chiều cao 1.2m 18 Hình 2.15 Kích thước dầm U35 chiều cao 1.1m 19 Hình 2.16 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U35 chiều cao 1.1m 19 Hình 2.17 Kích thước dầm U40 chiều cao dầm 1.55m 20 Hình 2.18 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U40 chiều cao 1.55m 20 Hình 2.19 Kích thước dầm U40 chiều cao dầm 1.45m 21 Hình 2.20 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U40 chiều cao 1.45m 21 Hình 2.21 Kích thước dầm U40 chiều cao dầm 1.35m 22 Hình 2.22 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U40 chiều cao 1.35m 22 Hình 2.23 Kích thước dầm U40 chiều cao dầm 1.25m 23 Hình 2.24 Bố trí cáp dự ứng lực dầm U40 chiều cao 1.25m 24 Hình 2.25 Mơ hình dầm U30 chiều cao dầm 1.2m với Bc = 16m 28 Hình 2.26 Kết tính tốn dầm U30 chiều cao dầm 1.2m với Bc = 16m 29 Hình 2.27 Mơ hình dầm U30 chiều cao dầm 1.1m với Bc = 16m 29 Hình 2.28 Kết tính tốn dầm U30 chiều cao dầm 1.1m với Bc = 16m 29 Hình 2.29 Mơ hình dầm U30 chiều cao dầm 1.0m với Bc = 16m 30 Hình 2.30 Mơ hình dầm U30 chiều cao dầm 0.9m với Bc = 16m 30 Hình 2.31 Mơ hình dầm U35 chiều cao dầm 1.4m với Bc = 16m 31 Hình 2.32 Kết tính tốn dầm U35 chiều cao dầm 1.4m với Bc = 16m 31 Hình 2.33 Mơ hình dầm U35 chiều cao dầm 1.3m với Bc = 16m 32 Hình 2.34 Kết tính tốn dầm U35 chiều cao dầm 1.3m với Bc = 16m 32 Hình 2.35 Mơ hình dầm U35 chiều cao dầm 1.2m với Bc = 16m 32 Hình 2.36 Mơ hình dầm U35 chiều cao dầm 1.1m với Bc = 16m 33 vii Bảng 3.6 Tổng hợp khối lượng cho nhịp dầm U35m chiều cao dầm 1.3m STT I 10 11 II 12 13 14 15 16 III 17 18 19 20 21 HẠNG MỤC Dầm Chủ Bê tông dầm chủ đá 1x2, 60Mpa Cốt thép dầm chủ ĐK