Ch¬ngI: Ph¬ng ¸n s¬ bé I CÇu dÇm BTCT Dù øng lùc 1.1. Giíi thiÖu ph¬ng ¸n 1.1.1. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ: 22TCN 272 – 05. 1.1.2.§iÒu kiÖn tù nhiªn t¹i vÞ trÝ x©y dùng c©u. a. §iÒu kiÖn vÒ ®Þa chÊt. Qua sè liÖu th¨m dß t¹ lç khoan ë khu vùc x©y dùng cÇu ®Þa chÊt cã cÊu t¹o nh sau: + Líp 1: SÐt h¹t võa. + Líp 2: SÐt ch¶y dÎo. + Líp 3: SÐt c¸t pha. + Líp 4: C¸t h¹t võa. + Líp 5: C¸t pha sái s¹n. b. §iÒu kiÖn vÒ thñy v¨n. Theo sè liÖu kh¶o s¸t ®iÒu tra nhiÒu n¨m cho thÊy : + MNCN: 7.0m + MNTT: 4.0m + MNTN: 2.15m Dßng ch¶y æn ®Þnh, tèc ®é ch¶y kh«ng lín do ®ã h¹n chÕ g©y ra hiÖn tîng xãi lë, båi l¾ng t¹i gi÷a s«ng vµ 2 bªn bê. 1.1.3. S¬ ®å kÕt cÊu a. KÕt cÊu phÇn trªn. CÇu gåm 6 nhÞp gi¶n ®¬n Lnh = 33m b»ng BTCT D¦L, mÆt c¾t ngang gåm 6 dÇm BTCT víi chiÒu cao dÇm h = 1,65m, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm chñ S = 2,0m. §é dèc däc cÇu nhÞp gi÷a lµ 0% c¸c nhÞp biªn lµ 1.0% vµ 2.0%. §é dèc ngang cÇu 2,0 %. ChiÒu dµi toµn cÇu Lc = 173.6m. b. KÕt cÊu phÇn díi. Gåm mè ch÷ U vµ ®Æt trªn mãng cäc khoan nhåi. cäc cã ®êng kÝnh D = 100 cm. Trô gåm 4 trô ®Æc th©n hÑp BTCT ®Æt trªn mãng cäc khoan nhåi, cäc cã ®êng kÝnh D = 100 cm. 1.2. sè liÖu tÝnh to¸n. 1.2.1. Khæ cÇu. Khæ cÇu: G8 + 2x1,5 +2x0,5 (m).
ChơngI: Phơng án sơ I Cầu dầm BTCT Dự ứng lực 1.1 Giới thiệu phơng án 1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 05 1.1.2.Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng câu a Điều kiện địa chất - Qua số liệu thăm dò tạ lỗ khoan khu vực xây dựng cầu địa chất có cÊu t¹o nh sau: + Líp 1: SÐt h¹t võa + Lớp 2: Sét chảy dẻo + Lớp 3: Sét cát pha + Lớp 4: Cát hạt vừa + Lớp 5: Cát pha sỏi sạn b Điều kiện thủy văn - Theo số liệu khảo sát điều tra nhiều năm cho thấy : + MNCN: 7.0m + MNTT: 4.0m + MNTN: 2.15m - Dòng chảy ổn định, tốc độ chảy không lớn hạn chế gây tợng xói lở, bồi lắng sông bên bờ 1.1.3 Sơ đồ kết cấu a Kết cấu phần - Cầu gồm nhịp giản đơn Lnh = 33m BTCT DƯL, mặt cắt ngang gồm dầm BTCT với chiều cao dầm h = 1,65m, khoảng cách dầm chủ S = 2,0m - Độ dốc dọc cầu nhịp 0% nhịp biên 1.0% 2.0% Độ dốc ngang cầu 2,0 % - Chiều dài toàn cầu Lc = 173.6m b Kết cấu phần dới - Gồm mố chữ U đặt móng cọc khoan nhồi cọc có đờng kính D = 100 cm - Trụ gồm trụ đặc thân hẹp BTCT đặt móng cọc khoan nhồi, cọc có ®êng kÝnh D = 100 cm 1.2 sè liÖu tÝnh toán 1.2.1 Khổ cầu - Khổ cầu: G8 + 2x1,5 +2x0,5 (m) + Bề rộng phần xe chạy: Bxe = (m) + LỊ ngêi ®i bé: 2x1,5 (m) blỊ = 1,5 (m) + Ch©n lan can: 2x0,5 (m) bcLc = 0,5 (m) + Bề rộng toàn cầu: Bcau = 8+ 2x1,5 +2x0,5 = 12 (m) 1.2.2 Khỉ th«ng thuyền - Sông thông thuyền cấp V: Tra bảng cấp th«ng thun cđa s«ng ta cã: + BỊ r«ng th«ng thun Btt = 25 (m) + TÜnh kh«ng th«ng thun: Htt = 3,5 (m) 1.2.3 T¶i träng thiÕt kÕ - Tải trọng HL93: + Tổ hợp HL93K: Tổ hợp xe tải thiết kế (truck) + Tải trọng (lane) + Tỉ hỵp HL93M: Tỉ hỵp cđa xe trơc thiết kế (Tandem) + Tải trọng (Lane) - Tải trọng ngời bộ:3.10-3 daN/m2 1.2.4 Quy mô thiết kế - Cầu đợc thiết kế vĩnh cửu dầm BTCT DUL 1.2.5 TÇn st lị thiÕt kÕ: P = 1% 1.2.6 Vật liệu sử dụng a Bê tông - Phần bê tông dầm + Tỷ bê tông =2450 kG/m3 = 24.5kN/m3 + Cờng độ chịu nén quy định tuổi 28 ngày f'c= 40Mpa + Ec Mô đun + Hệ số poison đàn hồi = = 0.2 - Phần bê tông kết cấu đổ chỗ mặt cầu + Cờng độ chịu nén quy định 28 ngày tuổi +Mô đun đàn hồi: f'c= 28Mpa b Cèt thÐp - ThÐp cêng ®é cao: Tao thÐp sợi DƯL không phủ sơn ,có phu ứng suất cho bê tông dự ứng lực + Cờng độ chịu kÐo fpu = 1860 Mpa + CÊp cña thÐp M270 + Giới hạn chảy cốt thép DƯL fpy = 1674 Mpa + Mô đun đàn hồi cáp Eps = 197000 Mpa + Đờng kính danh định: 15,2 mm + DiƯn tÝch mét tao c¸p 140 mm2 - Cèt thÐp thờng + Giới hạn chảy fpy = 420 Mpa + Mô dun đàn hồi Es = 2.105 Mpa 1.3 hệ số tính toán 1.3.1 Hệ số tải trọng +Tĩnh tải giai đoạn I: 1.25 0.9 + Tĩnh tải giai đoạn II: 1,5 0,65 + Hoạt tải HL93 đoàn ngời: 1,75 1,0 1.3.2 Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25 (Chỉ tính với xe tải xe trơc thiÕt kÕ ) 1.3.3 HƯ sè lµn: - Trong trờng hợp tải trọng chiều dài nhịp L tt > 25m phải xét thêm hệ số xe m ( Giá trị mặc định 1) Bảng hệ số xe Số n HƯ sè lµn m 1.2 1.0 0.85 >3 0.65 1.4 kích thớc cấu tạo dầm chủ 1.4.1 Chiều dài nhịp: L = 33 (m) 1.4.2 Chiều dài nhịp tính toán: 1.4.3 Chọn số dầm chủ: nd = dầm 1.4.4 Khoảng cách dầm chủ: S = 2000 (mm) 1.4.5 Cấu tạo dầm chủ: - Dầm chủ dầm chữ I bê tông cốt thÐp dù øng lùc cã c¸c kÝch th íc nh sau: mặt c d ầm c hủ tht tt bt bht Hb Dw tw thb tb thb bhb bb + Chiều cao dầm chủ: Lựa chọn theo công thức kinh nghiÖm ta cã + Chän: h = 1,65 (m) = 1650 (mm) + Chiều rộng cánh: bt = 800 (mm) + Chiều dày cánh : tt = 200 (mm) + Chiều dày sờn dầm: + Chiều cao bÇu : tb = 250 (mm) + ChiỊu réng bÇu: bb = 600 (mm) + ChiỊu réng bÇu phÇn më réng bb = 600 (mm) + ChiỊu cao vót bÇu dầm : tht = 100 mm +Chiều rộng vút cánh dÇm : bht=300 mm + ChiỊu cao vót bÇu dÇm thb = 200 mm + ChiỊu réng vót bÇu dÇm bhb= 200 mm - VËy ta cã dÇm chđ nh sau: 1.4.6.Xác địnhbề rộng cánh có hiệu a Đối với dầm giữa: - Bề rộng cánh hữu hiệu lấy giá trị nhỏ + 1/8 chiều dài nhịp = mm + lần độ dày trung bình cộng với số lớn bề dày bụng dầm 1/2 bề rộng cánh dầm b1 =6x200 + max = 1400mm + Khoảng cách trung bình dầm kề S/2: S/2= 1000 b1 = 1000mm b §èi víi dầm biên: 10 - Bề rộng cánh dầm hữu hiệu đợc lấy số nhỏ + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu = mm + lần chiều dày trung bình cộng với số lớn 1/2 độ dày bụng 1/4 bề rộng cánh dầm b2 = 6x200 + max =1400 mm + BỊ réng phÇn hÉng de =1000 mm b2 = 1000 mm KÕt luËn: BÒ rộng cánh dầm hữu hiệu Dầm (bi) 2000 mm Dầm biên (be) 2000 mm 1.4.7 Cấu tạo dầm ngang - Dầm ngang BTCT thờng có thớc nh sau: + Chiều rộng dầm ngang: bdn = 1800 mm + ChiỊu cao dÇm ngang: hdn = 1320 (mm) + Khoảng cách dầm ngang: 8100 (mm) +Chiều dày dầm ngang: tdn = 200 mm +Diện tÝch dÇm ngang : A = 1800x200 = 360000 mm2 +ThĨ tÝch dÇm ngang : V = Axh = 360000x1320x10-3 = 47,52 cm3 1.4.8 Cấu tạo chân lan can - Chân lan can có kích thớc nh sau: 11 + ChiỊu cao ch©n lan can: hclc = 500 (mm) + ChiỊu réng ch©n lan can: bclc = 500 (mm) 1.4.9 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 1.4.10 Cấu tạo bê tông mặt cầu - Cầu dầm liên hợp, bê tông mặt cầu đợc đổ sau liền khối - Cấu tạo bê tông mặt cầu nh sau: - Chiều rộng mặt cầu : Btt= 12000mm - Chiều dày mặt cầu : ts = 200mm - Chiều dài mặt cầu : L = 33000mm 1.4.11 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu - Mặt cắt ngang cầu: 1.5 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 1.5.1 Tĩnh tải giai đoạn I 1.5.1.1 Tĩnh tải trọng lợng thân dầm chủ 1.5.1.1.1 Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ 12 + ĐTHH mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I giai đoạn sau đổ bêtông dầm, bêtông đà đạt cờng độ nhng cha luồn kéo bó cốt thép DƯL - Mặt cắt tính toán giai đoạn I mặt cắt dầm chữ I có lỗ èng As' tt' Ao' Ao' I tw Ao tb' Ao As as bb atp as atp tb thb bhb tw bhb I Hb dp Hb dp yt I bht yb I=Y1 tht tt As' bt as' aps' bt as' aps' ghen bb As - Quy đổi mặt cắt dầm: Để thuận tiện cho trình tính toán ta phải quy đổi từ mặt cắt dầm theo nh cấu tạo dạng mặt cắt chữ I với kích thớc quy đổi xác định nh sau: + Chiều dày quy đổi cánh trên: + Chiều dày quy đổi cánh dới: - Diện tích mặt cắt tính đổi giai đoạn I: - Coi nh cốt thÐp thêng vµ cha cã cèt thÐp DUL 1.5.1.1.2 TÜnh tải trọng lợng dầm dọc chủ 13 - Trọng lợng dầm chủ (trên 1m dài): DCdc = 24,5x0.64083 = 15.70 (KN/m) 1.5.1.2 Tĩnh tải trọng lợng thân dầm ngang gây - Tĩnh tải rải đề mét dài dầm chủ - Trong +c = 24.5kN/m3: trọng lợng riêng bê tông dầm ngang +An= 2640 cm2 Diện tích mặt cắt ngang dầm ngang (=20X132) +n = số dầm ngang mặt cắt ngang +n = 25 tỉng sè dÇm ngang +l1=180cm chiỊu dài dầm ngang 1.5.1.3 Trọng lợng phần ván khuôn mặt cầu Ván khuôn mặt cầu có kích thớc nh sau: +n =5 Số ván khuôn mặt cắt ngang +G = =24.5 x33 x0.08 x1.40 =90.5 kN/m3 +N = Sè dÇm chđ +L =33m ChiỊu dài dầm chủ 1.5.1.4 Trọng lợng phần bê tông mặt cầu - Cấu tạo bê tông mặt cầu nh sau: - Trong +c: trọng lợng riêng bê tông mặt cầu +ts: Chiều dày mặt cầu +Bc : Chiều rộng toàn cầu +L: Chiều dài cầu +n: Số dầm chủ 14 Vậy => 1.5.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW) 1.5.2.1 Tải trọng lan can tay vịn chân lan can 1.5.2.2 Trọng lợng lớp phđ lỊ ngêi ®i bé: DWlỊ= 2*1.5*0.07*22.0/6 = 0.77 kN/m 1.5.2.3 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu: DWlp= =0.10*8*22.0/6 =2.93 kN/m - Trong +a = 22 kN/m3 trọng lợng riêng lớp bê tông asphalt +h = 10cm Chiều dày lớp bêtông asphalt ( tính trung bình) +Bxe = m Chiều rộng phần xe chạy 1.5.2.4 Trọng lợng phần chân lan can : 1.5.2.5 Trọng lợng lan can, tay vịn tính toán lấy sơ : DWlc = 0.1 kN/m => VËy DWtc = = 1.53 +0.1 +2.93+0.77 = 5.33 kN/m => DWtt = 1.5 x 5.33 = 8.0 kN/m 1.5.3 Các hệ số cho tĩnh tải p Loại tải trọng TTGH Cờng độ1 TTGH Sử dụng DC: Cấu kiện thiết bị phụ 1,25/0,9 DW: Lớp phủ mặt cầu tiện 1,5/0,65 ích 1.6 xác định hệ số phân bố ngang 1.6.1 Tớnh hệ số phân bố ngang dầm biên - Điều kiện tính tốn : + Tính hệ số phân bố ngang tải trọng Người + Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên tải trọng HL93 trường hợp xếp tải 15