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 VIỆN XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC NHỊP GIẢN ĐƠN, TIẾT DIỆN T CĂNG SAU Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành: XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG Giáo viên hướng dẫn : TS NGUYỄN VĂN HIỂN Giáo viên phản biện : TS LÊ HỒNG LAM Sinh viên thực : LÂM NGỌC DIỆP Mã số sinh viên : 1751090297 Lớp : CD17 TP Hồ Chí Minh, Ngày 19 Tháng 05 Năm 2023 ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN LỜI CẢM ƠN  Trong năm năm qua em hân hạnh học trường Đại Học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh, trường tạo điều kiện cho em học hỏi nhiều kiến thức quan trọng kinh nghiệm quý báu, rèn luyện tác phong phong cách làm người, vốn kiến thức quý báu để em hành trang vào đời Sau tháng làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Thầy TS Nguyễn Văn Hiển quý thầy cô tổ môn bạn bè, … với việc vận dụng kiến thức học từ trước đến nay, em hồn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án, em nhận thấy kiến thức thầy cô truyền đạt cần thiết quý báu Đó hành lý tảng để bọn em tự tin vững bước chặng đường tới Để vững bước đường đời 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 Về phần em xin hứa cố gắng mang kiến thức học để vận dụng vào thực tế góp phần cơng sức nhỏ bé vào cơng xây dựng đất nước chỗ dựa đáng tin cậy cho gia đình em Lời cuối em xin chúc tồn thể Quý thầy cô lời chúc sức khỏe hạnh phúc Tp.HCM, ngày 19 tháng 05 năm 2023 Sinh viên thực Lâm Ngọc Diệp SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 i ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 05 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Hiển SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 ii ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 05 năm 2023 Giáo viên phản biện TS Lê Hồng Lam SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 iii ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ Hình 2.1 Mặt cắt ngang cầu Hình 3.1 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lan can Hình 3.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng vào cột lan can 11 Hình 3.3 Mặt cắt A-A 12 Hình 3.4 Bố trí bu lơng trụ lan can 13 Hình 3.5 Sơ đồ tính nội lực lề hành 14 Hình 3.6 Tương tác lan can mặt cầu 20 Hình 4.1 Tĩnh tải tác dụng lên mặt cầu phần hẫng 23 Hình 4.2 Chi tiết cột lan can 24 Hình 4.3 Sơ đồ tính nội lực hẫng 25 Hình 4.4 Sơ đồ tải trọng đường ảnh hưởng nhịp cho dầm biên 26 Hình 4.5 Sơ đồ tác dụng tĩnh tải 29 Hình 4.6 Sơ đồ tính đường ảnh hưởng xếp xe 30 Hình 4.7 Sơ đồ tính xếp xe 31 Hình 5.1 Xếp xe đah áp lực theo phương dọc cầu 38 Hình 5.2 Sơ đồ xếp tải đường ảnh hưởng tính momen dương lớn nhịp 42 Hình 5.3 Sơ đồ xếp tải đường ảnh hưởng tính momen âm lớn gối 44 Hình 5.4 Sơ đồ xếp tải đường ảnh hưởng lực cắt gối phải 46 Hình 6.1 Tiết diện dầm chủ 56 Hình 6.2 Tiết diện mở rộng dầm chủ 57 Hình 6.3 Tiết diện dầm chủ quy đổi 58 Hình 6.4 Sơ đồ xếp tải tính nội lực mặt cắt I-I 61 Hình 6.5 Sơ đồ xếp tải tính nội lực mặt cắt II-II 62 Hình 6.6 Sơ đồ xếp tải tính nội lực mặt cắt III-III 64 Hình 6.7 Đường ảnh hưởng M mặt cắt IV-IV 67 Hình 6.8 Đường ảnh hưởng V mặt cắt IV-IV 68 Hình 6.9 Đường ảnh hưởng dầm biên phương pháp địn bẩy 73 Hình 6.10 Đường ảnh hưởng dầm biên phương pháp nén lệch tâm 74 Hình 6.11 Sơ đồ bố trí cáp DUL 81 Hình 6.12 Mặt cắt ngang bố trí cáp DUL 81 Hình 6.13 Sơ đồ tính tọa độ cáp DUL 82 Hình 6.14 Tiết diện dầm bị khoét lỗ 86 Hình 6.15 Tiết diện dầm bơm vữa 87 Hình 6.16 Tiết diện dầm ngun khối có thêm mối nối ướt 88 Hình 6.17 Tiết diện đầu dầm bị khoét lỗ 89 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 iv ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Hình 6.18 Tiết diện đầu dầm bơm vữa 90 Hình 6.19 Tiết diện đầu dầm nguyên khối có thêm mối nối ướt 91 Hình 6.20 Tiết diện dầm nguyên khối có thêm 1/2 mối nối ướt 93 Hình 6.21 Tiết diện đầu dầm ngun khối có thêm 1/2 mối nối ướt 94 Hình 7.1 Cấu tạo mặt chiếu đứng chiếu cạnh mố M1 110 Hình 7.2 Các mặt cắt kiểm toán mố 111 Hình 7.3 Sơ đồ xếp tải theo phương dọc cầu 112 Hình 7.4 Sơ đồ xếp tải lên ĐAH dầm số theo phương pháp đòn bẩy 118 Hình 7.5 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên mố cầu theo phương dọc 125 Hình 7.6 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên mố theo phương ngang cầu 147 Hình 7.7 Mặt cắt ngang cọc khoan nhồi D1200 156 Hình 7.8 Mặt bố trí cọc cho mố M1 161 Hình 7.9 Sơ đồ tính móng cọc bệ mố 161 Hình 7.10 Xác định kích thước khối móng quy ước 171 Hình 7.11 Phân bố ứng suất đáy khối móng quy ước 173 Hình 7.12 Tháp xuyên thủng bệ cọc 176 Hình 7.13 Sơ đồ tính thép cho bệ mố 177 Hình 7.14 Bố trí cốt thép bệ mố 179 Hình 7.15 Mặt cắt ngang tiết diện thiết kế cốt thép tường thân 181 Hình 7.16 Bố trí cốt thép cho tường thân 186 Hình 7.17 Bố trí cốt thép cho tường cánh mố 192 Hình 10.1 Xác định tim trụ cầu phương pháp tam giác 304 Hình 10.2 Biểu đồ áp lực tác dụng lên ống vách 309 Hình 10.3 Mặt cắt ngang lồng thép 313 Hình 10.4 Mặt cắt ngang đáy lồng thép 313 Hình 10.5 Chi tiết đoạn L1 314 Hình 10.6 Chi tiết đoạn L2 314 Hình 10.7 Chi tiết đoạn L3 314 Hình 11.1 Kích thước vòng vây cọc ván thép 325 Hình 11.2 Mặt cắt cọc ván thép 326 Hình 11.3 Sơ đồ áp lực đất bị động, áp lực đất chủ động áp lực thủy tĩnh 330 Hình 11.4 Sơ đồ tính tốn 337 Hình 11.5 Biểu đồ nội lực 337 Hình 11.6 Sơ đồ tính tốn 341 Hình 11.7 Tải trọng tác dụng lên khung chống số 343 Hình 11.8 Biểu đồ moment 343 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 v ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Hình 11.9 Biểu đồ lực dọc 344 Hình 12.1 Chi tiết ván khuôn T1 345 Hình 12.2 Chi tiết ván khn T2 346 Hình 12.3 Chi tiết ván khn T3 346 Hình 12.4 Chi tiết ván khuôn T4 347 Hình 12.5 Tơn lát ván khuôn số TC1 349 Hình 12.6 Áp lực tác dụng lên ván khuôn thân trụ 357 Hình 13.1 Cơng trình hồn thiện đưa vào khai thác sử dụng 367 Hình 15.1 Hai đường cong nối trực tiếp với 391 Hình 15.2 Hai đường cong nối với có đoạn thẳng chêm 391 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 vi ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN DANH MỤC BẢN BIỂU Bảng Các thơng số bó vỉa 17 Bảng Tổng hợp nội lực mặt cầu 33 Bảng Giá trị đường ảnh hưởng Ri 40 Bảng Tung độ đường ảnh hưởng moment 40 Bảng Tung độ đường ảnh hưởng lực cắt 41 Bảng Tổng hợp tải trọng tác dụng lên dầm 60 Bảng Tổng hợp momen dầm tĩnh tải (chưa nhân hệ số) 69 Bảng Tổng hợp momen dầm hoạt tải (chưa nhân hệ số) 70 Bảng Tổng hợp lực cắt dầm tĩnh tải (chưa nhân hệ số) 70 Bảng Tổng hợp lực cắt dầm hoạt tải (chưa nhân hệ số) 71 Bảng 6 Tổng hợp hệ số phân bố ngang 75 Bảng Tổng hợp hệ số điều chỉnh tải trọng, hệ số tải trọng hệ số xung kích 75 Bảng Tổng hợp momen dầm (đã nhân hệ số) 77 Bảng Tổng hợp momen dầm (đã nhân hệ số) 77 Bảng 10 Tổng hợp lực cắt dầm (đã nhân hệ số) 78 Bảng 11 Tổng hợp lực cắt dầm (đã nhân hệ số) 78 Bảng 12 Tọa độ cáp DUL mặt cắt (Oxy tim gối) 84 Bảng 13 Trọng tâm nhóm cáp DUL 85 Bảng 14 Tổng hợp đặc trưng hình học dầm biên 96 Bảng 15 Tổng hợp mát ứng suất ma sát 97 Bảng 16 Tổng hợp ứng suất thớ thớ dầm giai đoạn truyền lực 102 Bảng 17 Bảng tổng hợp nội lực 103 Bảng 18 Tổng hợp ứng suất thớ thớ dầm TTGHSD 104 Bảng 19 Tổng hợp sức kháng uốn thân tiết diện 106 Bảng 20 Tổng hợp momen nứt 107 Bảng Kích thước hình học mố M1 110 Bảng Trường hợp xếp lệch trái 119 Bảng Trường hợp xếp xe lệch trái 120 Bảng Tổng hợp tải trọng tác dụng lên mố theo phương dọc cầu 121 Bảng Tổng hợp tải trọng tác dụng lên mố theo phương ngang cầu 122 Bảng Hệ số tải trọng () ứng với TTGH 124 Bảng 7 Tổ hợp 1: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (TC) 125 Bảng Tổ hợp 2: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (TC) 126 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 vii ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Bảng Tổ hợp 2: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 1-1 (TC) 126 Bảng 10 Tổ hợp 4: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (KT1) 127 Bảng 11 Tổ hợp 5: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (KT1) 127 Bảng 12 Tổ hợp 6: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 1-1 (KT1) 128 Bảng 13 Tổ hợp 7: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 1-1 (KT1) 128 Bảng 14 Tổ hợp 8: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 1-1 (KT1) 129 Bảng 15 Tổ hợp 9: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT1) 130 Bảng 16 Tổ hợp 10: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT1) 130 Bảng 17 Tổ hợp 11: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 2-2 (KT1) 131 Bảng 18 Tổ hợp 12: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 2-2 (KT1) 131 Bảng 19 Tổ hợp13: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 2-2 (KT1) 132 Bảng 20 Tổ hợp 15: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (KT2) 133 Bảng 21 Tổ hợp 16: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 1-1 (KT2) 134 Bảng 22 Tổ hợp 17: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 1-1 (KT2) 134 Bảng 23 Tổ hợp 18: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 1-1 (KT2) 135 Bảng 24 Tổ hợp 19: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT2) 136 Bảng 25 Tổ hợp 20: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT2) 136 Bảng 26 Tổ hợp 21: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 2-2 (KT2) 137 Bảng 27 Tổ hợp 22: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 2-2 (KT2) 137 Bảng 28 Tổ hợp 23: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 2-2 (KT2) 138 Bảng 29 Tổ hợp 24: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 3-3 (KT2) 139 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 viii ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Bảng 30 Tổ hợp 25: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 3-3 (KT2) 139 Bảng 31 Tổ hợp 26: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 3-3 (KT2) 139 Bảng 32 Tổ hợp 27: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (KT3) 140 Bảng 33 Tổ hợp 28: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 (KT3) 141 Bảng 34 Tổ hợp 29: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 1-1 (KT3) 141 Bảng 35 Tổ hợp 30: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 1-1 (KT3) 142 Bảng 36 Tổ hợp 31: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 1-1 (KT3) 143 Bảng 37 Tổ hợp 32: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương thẳng đứng TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT3) 143 Bảng 38 Tổ hợp 33: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 2-2 (KT3) 144 Bảng 39 Tổ hợp 34: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương dọc cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 2-2 (KT3) 145 Bảng 40 Tổ hợp 37: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 1-1 147 Bảng 41 Tổ hợp 38: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Cường độ III mặt cắt 1-1 148 Bảng 42 Tổ hợp 39: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Cường độ V mặt cắt 1-1 149 Bảng 43 Tổ hợp 40: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Sử dụng I mặt cắt 1-1 150 Bảng 44 Tổ hợp 41: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Đặc biệt I mặt cắt 1-1 151 Bảng 45 Tổ hợp 42: Tổ hợp nội lực bất lợi theo phương ngang cầu TTGH Cường độ I mặt cắt 4-4 152 Bảng 46 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 1-1 (TC) 152 Bảng 47 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 1-1 (KT1) 152 Bảng 48 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 2-2 (KT1) 152 Bảng 49 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 1-1 (KT2) 153 Bảng 50 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 2-2 (KT2) 153 Bảng 51 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 3-3 (KT2) 153 Bảng 52 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 1-1 (KT3) 153 Bảng 53 Các tổ hợp nội lực mặt cắt 2-2 (KT3) 154 SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 ix ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL 15.3.11.3 GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Xác định chiều dài đoạn dốc lớn nhất, nhỏ nhất: + Chiều dài tối thiểu đổi dốc: Theo điều 5.7.6 TCVN 4054-05 chiều dài tối thiểu đổi dốc ứng với cấp kỹ thuật 80 km/h là: Lmin = 200 m + Chiều dài đoạn dốc lớn nhất: Theo điều 5.7.5 TCVN 4054-05 chiều dài đoạn dốc dọc lớn ứng với cấp kỹ thuật 80 km/h, độ dốc dọc id = 5% , Lmax = 700m id= 4% , Lmax = 900m Tính tốn cao độ khống chế Đối với cống: Giả định đường kính cống 1.8m tk1 p% Điều kiện 1: H  H d  0.5 (mét) =1.5+0.5=2(mét) + Hdp% :mực nước ngập trước cơng trình(kể chiều cao nước dềnh sóng vỗ vào mặt mái dốc đường)ứng với lũ có tần suất tích lũy p%(B30 TCVN 4054-05) +p%: tần suất tích lũy lũ chọn theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô (B30): Đường cao tốc tần suất tính tốn 1% Đường cấp I,II tần suất tính tốn 2% tk    2*   max(0.5,  had ) Điều kiện 2: H =1.8+2*0.15+max (0.5; 0.45) =2.6 (m) Với giả định kết cấu áo đường lớp: +Lớp 1: BTNC Loại I 5cm +Lớp 2: BTNC Loại II 7cm +Lớp 3: CPĐD Loại I 15cm +Lớp 4: CPĐD Loại II 18cm +  : đường kính cống (mét) +  :chiều dày thành cống(mét) + h ad  :tổng chiều dài kết cấu áo đường + 0.5m: chiều dài lớp đất tối thiểu đỉnh cống đảm bảo xe vận chuyển vật liệu thiết bị cống không làm vỡ cống Trường hợp cao độ đường đỏ bị khống chế, chiều dày lớp đất cống khơng đủ theo qui định phải giảm khổ độ cống tăng số cửa cống thay đổi cống tròn cống chịu áp lực trực tiếp *Chiều cao đắp nhỏ chọn giá trị lớn hai giá trị tính theo điều kiện trên: SVTH: LÂM NGỌC DIỆP MSSV: 1751090297 396 ĐATN: THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL GVHD: TS NGUYỄN VĂN HIỂN Hđắp  max ( H ; H ) = (2; 2.6) = 2.6 (m) tk1 tk Đối với cầu: Sơ đồ xác định cao độ đường đỏ vị trí cầu: cau H  0.88H dp %  H tinh khong  H ketcau Trong đó: Hdp % (H): có ý nghĩa tính cống, p% quy định sau: +Đối với cầu lớn (Lc  100m) cầu trung (25  Lc