Thiết kế cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực, nhịp giản đơn tiết diện t căng sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC, NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN T CĂNG SAU GVHD: TS NGUYỄN TUẤN ANH SVTH: PHẠM VIẾT LẬP TP Hồ Chí Minh, năm 2017 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN  Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Tuấn Anh, quý thầy cô tổ môn bạn bè, … với việc vận dụng kiến thức học từ trước đến nay, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án, em nhận thấy kiến thức thầy cô truyền đạt cần thiết q báu Đó hành trang cho em vững bước vào sống chắp cánh cho em thực ước mơ Để vững bước đường em cần phải khẳng định thơng qua lần bảo vệ Chính em mong nhận ủng hộ giúp đỡ cua quý thầy cô, bạn bè… để đồ án tốt nghiệp em hồn thiện Trong q trình làm đề tài, em cố gắng hạn chế kiến thức thân thời gian nên khơng tránh khỏi có sai sót Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn bảo ân cần TS Nguyễn Tuấn Anh, tồn thể q thầy mơn bạn bè nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn em thời gian làm đồ án tốt nghiệp Về phần em xin hứa cố gắng mang kiến thức học để vận dụng vào thực tế góp phần cơng sức nhỏ bé vào công xây dựng đổi ngành giao thơng vận tải nước nhà Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên Phạm Viết Lập SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:2 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa: Cơng Trình Giao Thơng Bộ mơn: Cầu Hầm - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2016 Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Tuấn Anh SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:3 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa: Cơng Trình Giao Thơng Bộ mơn: Cầu Hầm - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2017 Giáo viên chấm phản biện SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:4 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC PHẦN I : TỔNG QUAN Chương I : Đặc điểm vị trí thiết kế 11 Chương II : Các số liệu thiết kế 12 Chương III : Các tiêu chuẩn kĩ thuật liên quan 14 PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN Chương I : Thiết kế sơ phương án I 17 1.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 17 1.2 Mố cầu: 17 1.3 Trụ cầu: 17 1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 17 1.5 Thiết kế sơ 19 Chương II : Thiết kế sơ phương án II 24 2.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 24 2.2 Mố cầu: 24 2.3 Trụ cầu: 24 2.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 24 Chương III : So sánh lựa chọn phương án 64 3.1 Về kỹ thuật 26 3.2 Về mỹ quan 26 3.3 Về tu bảo dưỡng 27 3.4 Kết luận 28 PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT Chương I : Lan can, lề hành 30 1.1 Lan can 30 1.2 Lề hành 37 Bố trí cốt thép 48 Chương II : Bản mặt cầu 49 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:5 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 2.1 Khái niệm 49 2.2 Cấu tạo mặt cầu 49 2.3 Ngoại lực tác dụng 49 2.4 Nội lực 51 2.5 Nội lực biên 54 2.6 Tính tốn cốt thép 56 2.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 59 Chương III : Dầm ngang 62 3.1 Khái quát chung 62 3.2 Nội lực tĩnh tải tác dụng 62 3.3 Nội lực hoạt tải tác dụng 64 3.4 Tổ hợp nội lực 67 3.5 Tính tốn cốt thép chịu momen âm 68 3.6 Tính tốn cốt thép chịu momen dương 69 3.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 70 3.8 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai 73 Chương IV : Dầm chủ 77 4.1 Số liệu thiết kế 77 4.2 Thiết kế cấu tạo 77 4.3 Đặc trưng hình học tiết diện 80 4.4 Xác định hệ số phân bố ngang 82 4.5 Nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 86 4.5.1 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm 86 4.5.2 Xác định tĩnh tải mối nối ướt tác dụng lên dầm 86 4.5.3 Xác định tĩnh tải mối nối ước tác dụng lên dầm 86 4.6 Xác định mơmen tĩnh tải hoạt tải tác dụng lên dầm 89 4.6.6 Xét mặt cắt IV-IV x=12200mm 90 4.6.7 Xét mặt cắt I-I x=0mm 93 4.6.8 Xét mặt cắt II-II x=2150mm 93 4.6.9 Xét mặt cắt I-I x=0mm 94 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:6 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 4.7.Tổ hợp nội lực mặt cắt đặc trưng theo TTGH 96 4.8.Tính tốn bố trí cáp 114 4.8.1 Bố trí thép dự ứng lực 114 4.11.2 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm 118 4.9 Tính tốn mát ứng suất 121 4.9.1 Mất mát ứng suất ma sát 121 4.9.2 Mất mát ứng suất ép sít neo 122 4.9.3 Mất mát ứng suất nén đàn hồi bê tông 123 4.9.4 Mất mát ứng suất co ngót 125 4.9.5 Mất mát ứng suất từ biến 125 4.9.6 Mất mát ứng suất tự chùng dul sau truyền lực 126 4.10 Kiểm tốn dầm 127 4.10.1 Kiểm toán dầm giai đoạn truyền lực 127 4.10.2 Kiểm toán khả chịu uốn giai đoạn sử dụng 129 4.10.3 tính tốn chịu uốn trạng thái cường độ 131 4.14 Thiết kế bố trí cốt thép thường 134 Chương V : Tính tốn mố cầu 138 5.1 Các kích thước hình học mố 138 5.2 Số liệu kết kết cấu phần 139 5.3 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu 140 5.3.1 Tĩnh tải 140 5.3.2 Hoạt tải 146 5.3.3 Tổ hợp tải trọng 159 5.4 Thiết kế cốt thép cho mặt cắt 164 5.4.1 Thiết kế cốt thép cho tường thân 164 5.4.2 Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh 171 5.4.3 Tính tốn thiết kế tường cánh 208 5.5 Thiết kế móng mố 179 Chương VI : Tính tốn trụ cầu 203 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:7 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 6.1 Các kích thước 203 6.2 Các điều kiện 203 6.3 Sô liệu kết cấu phần 203 6.4 Vật liệu sử dụng 204 6.5 Tải trọng tác dụng lên kết cấu 204 6.5.1Tĩnh tải 205 6.5.2Hoạt tải 210 6.6 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên xà mũ 223 6.7 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ trụ 224 6.8 Thiết kế cốt thép 232 6.8.1 Thiết kế cốt thép cho xà mũ 232 6.8.2 Thiết kế cốt thép thân trụ 236 6.9 Thiết kế móng trụ 242 Chương VII : Khe co dãn 272 7.1 Tính tốn lựa chọn khe co dãn 272 Chương VII : Thiết kế gối cầu 273 8.1 Giới thiệu chung 273 8.2 Các thông số thiết kế gối cầu 273 8.3 Chọn kích thước sơ cho gối cầu 274 8.4 Kiểm tra ứng suất nén cao su 274 8.5 Giới thiệu chung 275 8.6 Kiểm tra ổn định trượt gối cầu 276 PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CƠNG Chương I : Thi cơng kết cấu phần 278 1.1 Trình tự thi cơng cọc khoan nhồi 278 1.2 Trình tự thi cơng mố 282 1.3 Trình tự thi công trụ 282 Chương II : Thi công kết cấu phần 285 2.1 Trình tự lao lắp dầm giá ba chân 286 2.2 Trình tự thi cơng kết cấu phần 287 Chương III : Các tính tốn phụ trợ cho thi công 288 3.1 Tính tốn chiều dày lớp bê tơng bịt đáy 288 3.2 Tính tốn vịng vây cọc ván thép 289 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:8 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 3.2.1 Xác định độ chôn sâu 289 3.2.2 Tính tốn cọc ván thép 291 3.2.3 Tính tốn khung vành đai 292 3.2.4 Tính toán chống 296 TÀI LIỆU THAM KHẢO 300 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG:9 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh PHẦN I TỔNG QUAN SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 10 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh  Tháo bu lông dầm ngang đảm bảo trọng tâm không vượt cạnh xà mũ  Dùng cẩu 70T dời dầm ngang từ trụ lao phóng hồn chỉnh lắp đặt đỉnh trụ Bước : Lắp đặt dầm thép ngang lên xà mũ nhịp Lắp đặt dầm thép ngang liên kết với đỉnh trụ bulông chôn sẵn Bước : Lắp đặt dàn lao Xe đầu kéo vận chuyển dàn lao tới nhịp kế cận, cẩu 70T nâng dàn lao đặt hệ dầm ngang lắp sẵn đỉnh trụ Một chu trình lao dầm lại bắt đầu 2.2 TRÌNH TỰ THI CƠNG BÊ TƠNG KẾT CẤU BÊN TRÊN Thi cơng bê tơng thượng gồm có thi công bê tông khe dọc dầm để liên kết dầm, mặt cầu, bệ cột lan can Lưu ý trước đổ BT mặt cầu cần trải lớp bao tải tẩm nhựa dày 1cm để chống thấm Sau lao dầm hoàn tất, tiến hành công tác lắp dựng ván khuôn đổ bê tông mặt cầu Bê tông liên kết dầm Lắp dựng ván khuôn bệ trụ lan can thép Cốt thép bệ trụ lan can gia công trước công trường tiến hành lắp đặt đổ bê tông Lắp lan can ống thép 2.2.1 Thi Công Bê Tông Mặt Cầu Và Lắp Đặt Hệ Lan Can  Công tác đúc bê tông mặt cầu thực sau nhịp cầu lao phóng xong, mặt cầu thi cơng nhịp từ hai đầu cầu vào Công việc gia công cốt thép thực xưởng gia công cốt thép vận chuyển đến mặt cầu lắp đặt vào vị trí, cơng tác định vị cốt thép mặt cầu nhờ mẫu kê bê tông đúc sãn mẫu thép Þ14 hàn định vị khoảng cách hai lớp cốt thép mặt cầu  Bê tông trộn trạm trộn bê tông vận chuyển đến mặt cầu xe chuyên dùng, sau kiểm tra độ sụt bê tông đạt yêu cầu, bê tơng bơm máy bơm có cần hướng dẫn theo đường ống từ vị trí máy bơm đến vị trí mặt sàn cần đổ với chiều dày sàn 200 mm  Bê tơng rải vịi xả bê tông thủ công, đầm nén đầm dùi, tạo phẳng đầm thước, bê tông mặt cầu tạo nhám để tạo dính bám bê tơng xi măng với bê tông nhựa  Sau bê tông ninh kết công tác bảo dưỡng bê tông tiến hành cách phủ kín mặt lớp vải bố có tưới nước thường xun khơng để tình trạng khơ mặt bê tông Công tác bảo dưỡng tiến hành đến bê tông đạt 100% cường độ thiết kế  Công tác thi công hệ lan can gờ chắn thực sau bê tông mặt cầu đạt cường độ thiết kế, lắp ráp hệ lan can sử dụng cần cẩu 40 Công tác thảm bê tông nhựa mặt cầu thực sau SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 286 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 2.2.2 Thi Công Lớp Bê Tông Nhựa Hạt Mịn Mặt Cầu Trình Tự Thi Cơng: Lớp BTNN dày 8Cm thi công sau thi công đổ BT mặt cầu  Vệ sinh mặt cầu trước rải BTNN  Rải nhựa máy  Lu lèn lớp BTNN hạt mịn Biện Pháp Tổ Chức Thi Công:  Chọn chiều dài thi công bề rộng dãy hợp lý  Tưới nhựa dính bám mặt cầu hồn tồn khơ  Vận chuyển BT nhựa nóng từ trạm trộn đến cơng trường (phải đảm bảo rải nhiệt độ BTNN không nhỏ 1200C  Dùng máy rải chuyên dùng để rải hỗn hợp BTNN  Tiến hành lu lèn : Máy rải chạy đến đâu máy lu phải tiến theo đến để lu Đầu tiên dùng lu bánh nhẵn nặng từ 5–8 qua 4-6 lần/1 điểm, tốc độ lu từ 1,5–2 km/h Máy lu phải dần từ mép mặt đường vào tim đường, vệt bánh xe chồng lên từ 20–30cm Trong trình lu cần phải bôi dầu thường xuyên nhằm tránh việc nhựa dính vào bánh xe lu Tiếp theo dùng lu bánh nặng từ 10–15 lu từ 8–10 lần/1 điểm Dùng lu bánh nhẵn nặng từ 10–15 lu từ 2–4 lần/1 điểm Tiếp theo dùng lu bánh lu từ 10–12 lần/1 điểm cuối dùng lu bánh nhẵn nặng lu từ 2–3 lần/1 điểm  Trong trình lu lèn, sau 2–3 lượt đầu máy lu nhẹ cần kiểm tra lại độ dốc ngang độ phẳng mặt đường thước mẫu thước dài mét Phải bổ sung nhựa chỗ lõm cào bỏ chổ lồi 2.2.3 Công tác hoàn thiện  Lắp đặt hệ đèn chiếu sáng, tường phịng vệ  Khi thi cơng xong cơng trình, Công tác nghiệm thu bàn giao thực mặt vệ sinh sẽ, khu vực nhà văn phòng thu dọn SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 287 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG III CÁC TÍNH TỐN PHỤ TRỢ CHO THI CƠNG 3.1 TÍNH TỐN CHIỀU DÀY LỚP BÊ TƠNG BỊT ĐÁY Ta sử dụng mực nước thông thuyền dùng làm mực nước thi cơng Điều kiện tính tốn: áp lực đẩy nước phải nhỏ lực ma sát bêtông cọc cộng với trọng lượng lớp bêtông bịt đáy Cơng thức tính: h  H.F. n m  (F  Fc n). c  n.U.f1  Trong : K : Hệ số an toàn lấy 1,3  bt : Trọng lượng riêng bêtông,  c  2.3 T / m3  n : Trọng lượng riêng nước,  n  10KN / m3 x : Chiều dày lớp bêtông bịt đáy (m) F : Diện tích mặt vịng vây cọc ván F=(5+2)  (8+2)=70 m2 n : Số lượng cọc móng, n  m : Lực ma sát đơn vị cọc bêtông bịt đáy,   100 kN / m2 U : Chu vi cọc, U    D    1,0  3,14 m h: Chiều cao mực nước thi công đến đáy đài: H  h  5.47 m n1 : Hệ số vượt tải, n1  0,9 m : Hệ số điều kiện làm việc, m  0,9 Vậy ta có : h  5.47  h   70 1 0.9 (70  0.785  6)  2.3   3.14  10  1.64 m Ta chọn: x=1.8m  Kiểm tra cường độ bêtông bịt đáy chịu mômen uốn tác dụng áp lực nước đẩy lên trọng lượng bêtông đè xuống: Tách dải BTBD rộng 1m dọc theo đường tim trụ theo hướng thượng-hạ lưu có chiều dài nhịp khoảng cách cọc ván thép SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 288 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 10000 Hình 3.1 Sơ đồ tính BTBD + Trọng lượng thân lớp BTBD : q1   b  h   23  1.8   41.4 kN / m Trong : +  b = 23 kN/m3 :Dung trọng lớp BTBD Hb = 1.8 m : Bề dầy lớp BTBD 1m : Bề rộng dải BTBD xét Áp lực đẩy nước : q     H  h  1  10  7.27 1  72.7 kN / m Trong :  = 10 kN/m3 :Dung trọng nước H=m : Chiều sâu cột nước,từ lớp đáy BTBĐ đến mực nước thi công.1m: Bề rộng dải BTBD xét 1m: Bề rộng dải BTBD xét Nội lực phát sinh dầm : M max  q1  q 2 41.4  72.7 l    3.9125  kNm  => căng thớ 8 Momen kháng uốn dầm : b  h 11.82 W   0.54(m3 ) 6 Yêu cầu ứng suất kéo phát sinh BTBD phải nhỏ US kéo cho phép BT Sử dụng BT f’c = 30 MPa => f k  0.5  f 'c  0.5  30  2.74 MPa  2740 kN / m2 fk  M max 3.9125 k   7.245 kN / m  f   2740 kN / m W 0.54 Vậy lớp BTBD thỏa mãn điều kiện cường độ 3.2 TÍNH TỐN CỌC VÁN THÉP 3.2.1 Xác định độ chôn sâu SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 289 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Khi đào đất vịng vây cọc ván gầu ngoạm Vì mực nước vịng vây cọc bên ngồi nên áp lực nước hai bên cân MNTT +24.65 1500 Khung choáng O 3968 1800 A Lớp1A t Hình 3.2: Sơ đồ tính tốn vịng vây cọc ván Lớp đất Loại đất H  C (m) kN/m  (độ) T/m3 SPT 18,8 10,2 05005’ 1,67 0-3 Lớp 1A Sét pha, xám xanh – xám đen 2,2 12,9 09032’ 1,85 3-16 Lớp Sét pha nâu vàng loang xám xanh 2,6 30,7 19020’ 2,04 16 Lớp Sét nâu vàng loang xám xanh – xám trắng Lớp Lớp Lớp Bùn sét lẫn cát bụi, màu xám đen Sét pha nâu vàng loang xám trắng 1,9 24 19045’ 1,96 15 Sét, nâu vàng, xám trắng loang nâu đỏ 12,8 55 19002’ 1,94 14-18 1,5 29,3 20024’ 2,01 18-22 Lớp 5B Sét pha, xám trắng Trạng thái dẻo cứng Lớp Cát nhỏ xám trắng, chặt, Trạng thái bão hòa 15 >50 Áp lực chủ động đất: Ea   dn  h12  ka Trong đó: h1: Chiều sâu cọc lớp so với mặt đất tự nhiên, h1 =t+1.739  dn : Trọng lượng riêng đẩy γdn =γd -γ n =16.7-10=6.7kN/m3 k a : Hệ số áp lực chủ động: SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 290 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh  505' k a  tg (45  )  tg (45  )  0.837 2 Vậy Ea   dn  h12 6.7  (t  1.739)2  ka   0.837  2.804  (t  1.739)2 Áp lực đất bị động  dn  h 22 Eb   kp Trong đó: h2: Chiều sâu cọc ván lớp so với đáy bệ, h =t+1.8 k p : Hệ số áp lực bị động  505' k p  tg (45  )  tg (45  )  1.194 2 Vậy Eb   dn  h22  kb  6.7  (t  1.8)2 1.194   (t  1.8)2 Lấy mômen cân điểm O ta có phương trình: 2  2     t  1.739   4.024   t  1.8  1.2   (t  1.8)   t  5.768  0.8  0.95 Rút gọn ta phương trình bậc theo t ta có: 0.214t  0.46t  2.07t  10.24  t  3.7 Chọn t = 4.732m 3.2.2 Tính tốn cọc ván thép Hình 3.3 Kích thước cọc ván thép - Kiểm tra mặt cường độ tường cọc ván, hay thiết kế tường cọc ván có cường độ để chịu lực áp lực gây - Cọc ván sử dụng cọc cừ ván thép Larsen Sơ đồ tính dầm đơn giản hai gối tựa, gối vị trí tầng chống ngang, gối cách đáy lớp bêtông bịt đáy 1m Sơ đồ hình SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 291 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 3.4 Sơ đồ tính lực gối 1 P1   n h12   10  4.47  99.9 (kN / m) 2 1 P2   '1 h12 K a1.n a   6.7  0.52  0.837  1.2  0.84 (kN / m) 2 Momen uốn lớn điểm đặt lực P1: M = 99.33 KN.m Mômen kháng uốn tiết diện là: W = 2,200 cm3 Ứng suất lớn cọc cừ thép là: M 99.33 104  max    451.5( Kg / cm2 ) W 2, 200   Ứng suất cho phép thép là:    2100 KG / cm Vậy sử dụng loại cọc để làm hố móng Tổng chiều dài cọc là: L=0.7+1.5+3.97+1.8+4.03=12m Chọn 12 m Chu vi vòng vây là: (7+10)×2= 34 m Vậy ta đóng sau: Phương ngang cầu ta đóng 25×2 = 50cây Phương dọc cầu ta đóng 17×2 = 34 Tổng cộng đóng 84 3.2.3 Tính tốn khung vành đai SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 292 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 3.5 Nội lực tác dụng lên khung vành đai - Dưới tác dụng áp lực thủy tĩnh cọc ván thép truyền lên hệ khung vành đai lực với phản lực gối A : q = RA = 33.33 KN/m - Sơ đồ tính vành đai cọc ván thép hình vẽ dưới: Hình 3.6 Sơ đồ tính vành đai SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 293 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh  Tính tốn khung vành đai dài: - Sơ đồ tính: Hình 3.7 Sơ đồ tính vành đai dài - Biểu đồ nội lực giải SAP 2000 V.14 sau: Hình 3.8 Biểu đồ nội lực vành đai dài  Tính tốn khung vành đai ngắn: - Sơ đồ tính: Hình 3.9 Sơ đồ tính vành đai ngắn - Biểu đồ nội lực giải SAP2000 V.14 sau: SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 294 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 3.10 Biểu đồ nội lực vành đai ngắn - Để đơn giản cho q trình thi cơng ta chọn loại tiết diện dầm cho khung vành đai dài ngắn Vì ta thiết kế cho khung có nội lực lớn Từ biểu đồ nội lực ta lấy vành đai dài để thiết kế Hình 3.11 Biểu đồ nội lực vành đai dài + Mômen lớn (tại gối tựa): M = 119.68 (KN.m) + Lực dọc (do ngắn truyền qua): N = 222.83 (KN)  Kiểm toán khung vành đai d tf + Thép sử dụng để làm vành đai thép theo tiêu chuẩn AISC, N 036 Y X tw X Y bf Hình 3.12 Mặt cắt hình học thép I SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 295 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Bảng Kích thước dầm I d, mm bf, mm tf, mm tw, mm 300 150 18.5 10 + Mơmen qn tính : Ix =12700 cm + Diện tích tiết diện: F = 83.47 cm2 + Momen kháng uốn: W = 849 cm3 + Ứng suất lớn nhất: M N 119.68 104 222.83 102 kG kG  max      1, 676  [ ]  2,100 W F 849 83.47 cm cm Kết luận: Vậy chọn thép chữ I N030 dùng làm khung vành đai dài ngắn 3.2.4 Tính tốn chống 3.2.4.1.THIẾT KẾ VÁN KHN ĐỔ BÊ TÔNG BỆ TRỤ: 3.2.4.1.1 Xác định áp lực ngang bê tông tươi tác dụng lên ván khuôn: q R H Pmax Hình 3.13 Sơ đồ lực tác dụng vữa - Dùng đầm rung có thơng số sau: + Bán kính ảnh hưởng đầm dùi : R = 0.75m + Bước di chuyển dùi không 1.5R=1.125m - Chọn máy trộn bê tông: + Năng suất máy trộn: N = Vsx f nck Ktg Trong đó: Vsx: dung tích sản xuất thùng trộn, V = 1m3 f : hệ số xuất liệu, f = 0,7 Ktg = 0,8 : hệ số sử dụng thời gian 3600 nck = : số mẻ trộn t ck tck = t1 + t2 + t3 Trong đó: t1: thời gian đổ vật liệu vào thùng, t1 = 60(s) t2: thời gian trộn vật liệu, t2 = 150(s) t3: thời gian đổ bê tông ra, t3 = 20(s) nck  3600  15.652 60  20  150 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 296 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh  nck = 15 (mẻ trộn/h)  N = 1x0,7x15x0,8 = 8.4 (m3/h) N 10.64   0.32 m => h  Smong 7.2  3.6 - Chiều cao tác dụng vữa sau 4h : H =4x h= x 0.32 = 1.28m Áp lực ngang vữa Pmax = n(q +  btR)=1.3(600 + 2350 x 0.75)=3071 Kg/m2 Với: n – hệ số tải trọng 1,3 R – bán kính tác dụng đầm dùi R=0.75m q– lực xung động đổ bê tông gây q=600 Kg/ m2=6 kN/m2 (Do đổ bê tơng trực tiếp thùng dung tích V>0.8 m3 )  bt =23.5KN/ m3 3.2.4.1.2 Thiết kế ván khn bệ móng trụ: Cấu tạo ván bao gồm tôn lát, xung quanh dùng thép góc L để đóng khung viền bao kín mép ván, cánh đứng thép góc khoan sẵn lỗ khoan đường kính φ20 có khoảng cách thống để liên kết ván lại với bulông Do tôn lát mỏng nên phải tăng cường phía sau ván sườn tăng cường đứng ngang, sườn đứng bố trí theo cạnh ngắn liền suốt theo cạnh này, sườn ngang chia thành đoạn lọt khoảng cách hai sườn đứng hàn vào sườn đứng Các ván liên kết với cách bắt bulông theo cạnh thép góc viền mép, có gioăng cao su đệm để giữ kín nước Ngồi liên kết then chốt hình nêm Trên ván khoan sẵn hai lỗ khoan hai góc để lắp giằng sau Ở chọn loại có kích thước: THÉP GÓC L75x75x9 THÉP BẢN DÀY 4mm Hình 3.14 Ván khn bệ mố 3.2.4.1.3 Kiểm tốn tơn lát: Bản thép ván khn tính theo kê bốn cạnh ngàm cứng vào momen uốn lớn nhịp xác định theo công thức : SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 297 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh Hình 3.15 Tơn lát - Chiều cao đổ bê tông: H = 1.28 (m) - Xc định p lực bê tông tươi: Pmax = n.(q +  bt R)  Pmax = 1,3.(600 + 2350x0.75) = 3071 (kG/m2) - Áp lực trung bình bê tơng lên ván khuôn: Ftd Pmax  H  R    q  Pmax  R Pqđ   H H 3071 1.28  0.75     600  3071  0.75   2347.074 KG / m 1.28   Hình 3.16 Sơ đồ lực tác dụng vữa - Thép ván khn tính kê bốn cạnh ngàm cứng mômen uốn lớn nhịp xác định theo công thức: Mmax = α.Pqđ.b2 Trong đó: + α: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b Có a/b =50/50 =1 => tra bảng 2.1/62 sách THI CÔNG CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP Ta có: α = 0,0513 2  M max    pqd  a  0,0513  2347.074  0,5  30.101 (kG.m) - Mômen kháng uốn 1m bề rộng thép bản: Wx = 100.0,4  2,667(cm ) - Kiểm tra cường độ thép bản:  max  M max  Ru Wx Trong : + Ru: cường độ tính tốn thép chịu uốn, Ru = 2100(kG/cm2)  max 30.101102   1128.646(kG / cm2 )  Ru  2100(kG / cm2 ) 2,667 => Vậy điều kiện cường độ thép thoả mãn SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 298 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh 3.2.4.1.4 Kiểm tra độ võng thép bản: f  Ptđ  a l (đối với mặt bên) [ f ] E. 250 + Ptd : áp lực quy đổi khơng tính lực xung kích + hệ số phụ thuộc tỷ số a/b = 0,5/0,5 =1 => tra bảng 2.1/62 sách thi công cầu với hệ số (a/b=1) Ta có: β = 0,0138 + a =50cm =0,5m + = 0,4cm l chiều dy thp + E môđun đàn hồi ván thép E = 2,1.106(kG/cm2) 0, 0138  0, 2347  504  0,151cm => f = 2,1106  0, 43 [f] = l 50   0,2cm 250 250 f = 0,151cm < [f] = 0,2cm => Vậy điều kiện độ võng nhịp thép đảm bảo 3.2.4.1.5 Kiểm tra khả chịu lực thép dầm ngang: - Các thép sườn ngang xem dầm liên tục kê gối thép sườn đứng - Thép sườn ngang chiệu áp lực bê tông lớn chiều dài thép.Vì momen uốn tiết diện (trên 1m bề rộng) xác định theo công thức sau:  a  b2   3a  b  b2 M tt max  nq1   nq  nP b   max  12    24  Trong đó: + a: Khoảng cách thép sườn đứng a=500mm = 0.5m + b: Khoảng cách thép sườn ngang b=500mm = 0,5m + Pmax: Ap lực lớp bê tông tác dụng lên sườn ngang + q1  Pmax  b - Momen lớn nhịp là:  3a  b    0,52  0,52  M tt max  Pmaxb   3071  0,5      31.99 (kG.m) 24 24     Ta chọn ván khn hình bán nguyệt thép sàn ngang, chịu tác dụng lực dọc N lên vịng ván khn + F = 12.69cm2 + Jx = 64.4cm4 + ix = 2,25cm + Wx = 12.1cm3 + z = 2.17 cm SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 299 ĐATN: TK CẦU DẦM BTDUL CHỮ T GVHD: TS Nguyễn Tuấn Anh - Kiểm tra điều kiện cường độ:  max M max  Ru Wx + Ru: cường độ tính tĩan thp chịu uốn: Ru = 2100(kG/cm2) 31.99 102 =>  max   264.38(kG / cm2 )  R u  2100(kG / cm2 ) 12.1 => Vậy điều kiện cường độ thép sườn ngang thỏa mãn 3.2.4.1.6 Kiểm toán khả chịu lực thép đứng: Thép sườn đứng chịu tải trọng : Ptt  Pmax  a  3071 0.5  1535.5kG / m Trong : Pmax áp lực ngang lớn bê tông tươi => Pmax = 1,3.(600 + 2350.0.75) = 3071 (kG/m2) Momem lớn sườn đứng : Mttmax  P tt  l2 1535.5  12   153.55kG.m 10 10 Chọn thép sườn đứng loại thép góc L75x75x9 có thơng số sau đây: Suy :   max M max 153.55 102   1269.01(kG / cm )  R u  2100(kG / cm ) Wx 12.1 Thỏa mãn điều kiện Tài liệu tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 SVTH : Phạm Viết Lập MSSV: 1251090118 TRANG: 300