ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Cầu Đường Bộ AK52 SVTH:Đỗ Văn Đạt

THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ TẢ CHUNG * Tiêu chuẩn thiết kế - Cầu thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-05 * Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu + Điều kiện kinh tế xã hội - Cầu nằm đường Tỉnh lộ nối liền trung tâm kinh tế vùng + Đặc điểm thủy lực thủy văn - Điều kiện thủy văn thay đổi: + MNCN : +1.17 m + MNTT: -0.8 m + MNTN: -2.8 m * Đặc điểm địa hình-địa chất Đặc điểm địa chất: - Lớp 1: cát bụi màu xám đen, lẫn vỏ sò xốp đến chặt vừa bề dày trung bình 21.8 m - Lớp 2: Sét nửa cứng,màu xám nâu, xám vàng loang xanh bề dày trung bình 9.8 m - Lớp 3: sét pha nửa cứng màu xám nâu bề dày trung bình 10.9m - Lớp 4: Cát hạt nhỏ, màu xám trắng xám vàng, chặt đến vừa chặt, chiều dày vô hạn - Lớp 5: cát hạt nhỏ * Số liệu tính tốn + Khổ cầu - Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 2x3,75 m - Bề rộng người hành: bng = 2x1,75m + Khổ thông thuyền Sông thông thuyền cấp II: - Chiều cao thông thuyền H = 9m - Chiều rộng thông thuyền Btt = 60m SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ N TT NGHIP Phần I: Thiết kế sơ SVTH: Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Phương án Cầu dầm liên tục đúc hẫng cân 1.1 TỔNG QUAN VỀ CẦU DẦM LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG - Phương pháp đúc hẫng trình xây dựng kết cấu nhịp dần đốt theo sơ đồ hẫng nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh Có thể thi cơng hẫng từ trụ đối xứng phía (gọi đúc hẫng cân bằng) thi công hẫng dần từ bờ Ưu điểm bật loại cầu việc đúc hẫng đốt dầm đà giáo giảm chi phí đà giáo Mặt khác dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi việc điều chỉnh cao độ ván khuôn Phương pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nước và không gian cầu Loại cầu thường sử dụng cho loại nhịp từ 60 - 150m lớn - Ở nước ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng xây dựng cầu Phù Đổng, cầu Non Nước, cầu Hồ Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh, cầu Hạ Hòa, cầu Ngọc Tháp… - Từ phân tích trên, ta lựa chọn phương án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi công theo công nghệ đúc hẫng cân 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 1.2.1 Số liệu tính tốn 1.2.1.1 Khổ cầu - Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 2x3,75 m - Bề rộng người hành: bng = 2x1,75m - Bề rộng chân lan can: b lc = 2x0,5 m - > Bề rộng toàn cầu: B = 2x3,75 + 2x1,75 + 2x0,5 = 12m 1.2.1.2 Khổ thông thuyền Sông thông thuyền cấp II: - Chiều cao thông thuyền H = 9m - Chiều rộng thông thuyền Btt = 60m 1.2.1.3 Các yếu tố hình học Cầu - Trên mặt cầu nằm đường thẳng SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Trên mặt đứng cầu nằm đường cong trịn, bán kính cong R = 5000 m, độ dốc dọc cầu dẫn id = % - Độ dốc dọc theo phương ngang cầu in = 2% 1.2.2 Bố trí chung cơng trình 1.2.2.1 Kết cấu phần - Nhịp chính: + Dầm liên tục nhịp 70 +110 +70m thi công đúc hẫng cân + Chiều cao hộp đỉnh trụ, h = 6.0m + Chiều cao hộp mặt cắt nhịp, h = 2.5m + Cao độ đáy dầm thay đổi theo đường công Parabol - Nhịp dẫn: + Nhịp dẫn dầm bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trước, mặt cắt super T với chiều dài nhịp L = 40m + Chiều cao mặt cắt h = 1.75m - Bê tơng dầm: + Bê tơng có cường độ chịu nén: f c' = 45MPa + Trọng lượng riêng bê tông: c = 25kN/m3 - Cốt thép cường độ cao: + Theo tiêu chuẩn ASTM A416M – Grade 270 hãng VSL + Đường kính danh định tao: 15.2mm + Mặt cắt danh định: Aps = 1,41cm2 + Cường độ chịu kéo: fpu = 1860MPa + Cường độ chảy: fpy = 1670MPa + Mô đun đàn hồi: Eps= 197000MPa + Hệ số ma sát:  = 0.2 + Hệ số ma sắt lắc 1mm chiều dài bó cáp: K = 6.6x10 -7 (mm-1) - Cốt thép thường: + Theo tiêu chuẩn ASTM 706M + Giới hạn chảy fy = 420MPa + Mô đun đàn hồi Es= 2x105MPa SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.3 Kết cấu phần - Trụ cầu: + Dùng loại trụ thân đặc BTCT thường đổ chỗ + Dùng móng cọc khoan nhồi đổ chỗ, đường kính ÷1,5m - Mố cầu: + Mố chữ U bê tông cốt thép + Dùng móng cọc khoan nhồi đổ chỗ, đường kính 1m - Bê tơng: + Bê tơng có cường độ chịu nén: f c' = 30MPa + Trọng lượng riêng bê tông: c = 25kN/m3 - Cốt thép thường: + Theo tiêu chuẩn ASTM 706M + Giới hạn chảy fy = 420MPa + Mô đun đàn hồi Es = 2x105MPa 1.2.3 Mặt cầu cơng trình phụ trợ - Lớp phủ mặt cầu dày 7,4cm, bao gồm: + Lớp phịng nước dày 0,4cm + Lớp bê tơng Asphalt dày 7cm - Tồn cầu bố trí khe co giãn - Trên trụ T3, T4 bố trí gối chậu thép CHIỀU DÀI TOÀN CẦU L=343.25 PHẠM VI ĐƯỜNG CONG TRÒN R=5000m 70000 100 1.8% 11.01 70000 110000 0.62% 12.19 0.62% 1.8% 12.19 50 14000 11.01 9000 25 1:1 MNCN 1.17 -2.07 MNTT -0.8 -4.06 60000 -5.64 C?c khoan nh?i D = 1.0 m, L = 40m C?c khoan nh?i D = 1.5 m, L = 45m 5.21 MNTN -2.8 C?c khoan nh?i D = 1.5 m, L = 45m C?c khoan nh?i D = 1.5 m, L = 45m -36.79 -50.07 SVTH:Đỗ Văn Đạt -52.12 -53.64 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC 1.3.1 Chọn kết cấu nhịp - Chiều dài kết cấu nhịp: + Chiều dài nhịp giữa: Lg = 110m + Chiều dài nhịp biên: Lb = (0.6 ÷ 0.7)Lg = 70m - Mặt cắt ngang: Dựa vào kinh nghiệm mối quan hệ chiều cao hộp, chiều dày nắp, đáy với Lg khổ cầu ta sơ chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp hình vẽ: 1/2 MẶT CẮT TẠI GỐI 500 1750 1/2 MẶT CẮT GIỮA NHỊP 3750 3750 1750 500 500 250 Vạch sơn 1200 1850 1200 500 3200 485 800 1800 5750 300 2000 1850 2500 1.3.2 Phương trình đường cong đáy dầm đường cong mặt cầu nhịp * Xác định phương trình đường cong mặt cầu nhịp: - Chọn hệ trục tọa độ hình vẽ - Xuất phát từ phương trình đường cong trịn: Y = √𝑅 − 𝑋 = √50002 − 𝑋 m , R: bán kính đường cong trịn, gốc tọa độ O’ SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ta chuyển trục tọa độ : gốc O’ tới vị trí O (chọn vị trí gốc tọa độ O điểm cách gối 1,5 m theo phương dọc cầu) Với : X1 = X - AO = X 𝑂𝐵 =X– 𝐿𝑔 −3 Y1 = Y + O’A = Y + (√ (𝑅 − ( = X – 53,5 𝑂𝐵 2 ) ) − 𝐻𝑂 ) = Y + 4993,71 Trong Ho: chiều cao mặt dầm tai gối Lg : Chiều dài nhịp Vậy phương trình đường cong mặt cầu : Y1 = √50002 − (𝑋 − 53,5)2 − 4993,71 * Xác định phương trình đường cong đáy dầm nhịp: - Tại vị trí nhịp : x1 = 53.5 m => y = 6.29m - Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo đường cong Parabol bậc mặt cắt nhịp: y = ax2 + bx + c SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Y A B (0,0) X - Gốc tọa độ điểm nằm ngang cách tim gối 1.5m - Vì phương trình qua điểm có tọa độ (0,0) nên phương trình Parabol có dạng Y2 = ax2 + bx - Ta có hai cặp tọa độ sau: A(53.5; 3.79), B(107,0) - Thay số, giải hệ phương trình ta có: a = -0.00132 b = 0.14168 - Vậy phương trình đường cong đáy dầm có dạng: Y2 = -0.00132x2 + 0.14168x 1.3.3 Phương trình đường cong thay đổi chiều dày đáy - Phương trình đường cong đường Parabol bậc có dạng: y = ax + bx + c - Gốc tọa độ điểm nằm ngang cách tim gối 1.5m - Phương trình qua điểm: A(53.5; 4.09), B(107;0.8) C (0; 0.8) - Thay số, giải hệ phương trình ta có: a = -0.001045 b = 0.111776 - Vậy phương trình đường cong thay đổi chiều dày đáy có dạng: Y3 = -0.001045x2 + 0.111776x + 0.8 1.3.4 Phân chia đốt dầm - Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào lực xe đúc Ta chia sau: + Đốt K0 có chiều dài 12m + Các đốt K1÷ K4 có chiều dài 3.0m + Các đốt K5÷ K13 có chiều dài 4m + Đốt hợp long nhịp nhịp biên, nhip có chiều dài 2.0m + Đốt đúc đà giáo nhịp biên có chiều dài 14m SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phân chia đốt đúc: 4@3000 12000 9@4000 2000 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K0 1.3.5 Đặc trưng hình học - Để tính tốn đặc trưng hình học ta sử dụng cơng thức tổng qt sau để tính: + Diện tích mặt cắt: F = 1/2. ( xi - xi+1)(yi +yi+1) + Tọa độ trọng tâm mặt cắt (so với trọng tâm đáy dầm): yc = 1/6.Fx (xi - xi+1)(yi2 + yi.yi+1+ yi+12) + Mômen tĩnh mặt cắt trục x : Sx = 1/6. (xi - xi+1)(yi3 + yi2.yi+1 + yi.yi+12 + yi+13) + Mơmen qn tính trục trung hịa: Jth = Jx - yc2.F - Trên sơ phương trình đường cong đáy dầm đường cong thay đổi chiều dày đáy lập ta xác định kích thước mặt cắt dầm - Bảng tính cao độ đáy dầm, chiều dày đáy, chiều cao dầm: Trong đó: + x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt xét + y1: Cao độ đường cong mặt cầu + y2: Cao độ đáy dầm + y3: Cao độ đường cong thay đổi chiều dày đáy dầm + hdam: Chiều cao mặt cắt xét, h dam = y1 – y2 +t: Chiều dày đáy, t = y – y2 SVTH:Đỗ Văn Đạt Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng tính cao độ đáy dầm, chiều dày đáy, chiều cao dầm: Tên x y1 y2 y3 hdam t mặt cắt (m) (m) (m) (m) (m) (m) 0.00 0.00 0.80 6.00 6.00 0.80 4.50 0.70 1.42 6.14 5.44 0.72 7.50 1.14 1.81 6.23 5.09 0.67 10.50 1.55 2.18 6.32 4.76 0.62 13.50 1.95 2.53 6.41 4.46 0.58 16.50 2.32 2.86 6.50 4.17 0.54 20.50 2.78 3.27 6.62 3.83 0.49 24.50 3.21 3.65 6.74 3.53 0.45 28.50 3.59 4.00 6.86 3.26 0.41 32.50 3.94 4.31 6.98 3.04 0.38 10 36.50 4.24 4.59 7.10 2.85 0.35 11 40.50 4.51 4.84 7.22 2.71 0.33 12 44.50 4.74 5.05 7.34 2.60 0.31 13 48.50 4.92 5.23 7.46 2.53 0.30 14 52.50 5.07 5.37 7.58 2.50 0.30 - Đặc trưng hình học mặt cắt sau: Tên x Tên hdam F Yo Ix Iy mặt cắt (m) đốt (m) (m2) (m) (m4) (m4) 6.00 14.516 3.300 94.792 77.066 6.00 37.170 3.418 180.609 116.613 5.44 14.516 3.300 94.792 77.066 -1.50 Đốt K0 0.00 4.50 7.50 Đốt K1 5.09 13.188 3.034 81.377 59.293 10.50 Đốt K2 4.76 12.704 2.867 72.798 49.682 13.50 Đốt K3 4.46 12.250 2.709 65.016 41.590 16.50 Đốt K4 4.17 11.824 2.561 57.913 34.812 20.50 Đốt K5 3.83 11.304 2.421 51.587 29.166 24.50 Đốt K6 3.53 10.838 2.249 43.871 23.120 28.50 Đốt K7 3.26 10.429 2.095 37.217 18.469 32.50 Đốt K8 3.04 10.079 1.958 31.710 14.936 10 36.50 Đốt K9 2.85 9.789 1.840 27.394 12.294 11 40.50 Đốt K10 2.71 9.561 1.742 23.934 10.364 SVTH:Đỗ Văn Đạt 10 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP     p1 = tg  450 +  = 2      p2 = tg  450 +  = 2.19 2  Sơ đồ tính tốn: Sơ đồ 1: Trước đào đất hố móng Khi đó, giả thiết tâm quay vị trí tầng chống ngang Sơ đồ tải trọng sau: Gọi Hv khoảng cách từ tâm quay đến mặt đất tự nhiên Ta có Hv= Hđ - 1= 5.66-1 = 4.66m ▪ Tải trọng tác dụng lên tường cọc: - Áp lực đất chủ động: pa1 =  a1. dn1.H d = 0,33.9, 44.5,66 = 17.6(kN / m ) pa =  a  dn1.H d = 0, 45.9, 44.5, 66 = 24.04(kN / m ) pa3 =  a  dn X = 0, 45.8,95.X = 4,03.X(kN / m ) - Áp lực đất bị động p p =  p2  dn X = 2,19.8,95.X = 19, 6.X(kN / m ) - Áp lực thuỷ tĩnh p n =  n H n = 10.3, 005 = 30, 05(kN / m ) - Áp lực thiết bị khoan: p q = 4,5.0,33 = 1,5(kN / m ) SVTH:Đỗ Văn Đạt 261 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ▪ Tính duyệt điều kiện ổn định tường cọc: - Lập phương trình cân mơmen theo điều kiện ổn định chống lật cọc ván so với tâm (vị trí tầng chống ngang): Ml m Mg Trong đó: + Ml: Mơmen gây lật tâm O + Mg: Mômen giữ tâm O + m: Hệ số an toàn, m = 0,8 Ta có: H H2 X 2.X M l = pa1.H d (H v − d ) + pa X.(H v + ) + pa3 X.(H v + ) + pq v 2 ( H − Hv ) 2X M g = p p3 X.(H v + ) + pq d 2 Thay số vào ta có: Ml= 1,343.X3 + 14,52.X2 + 50,83.X+41,35 Mg=6,53.X3 + 29,351.X2 + 0,75 Lập phương trình: Ml – 0,8.Mg=0, rút gọn phương trình ta có: 3,881.X3 + 8,96.X2 – 50,83.X – 40,75 = Giải phương trình ta X = 3,1(m) Vậy tổng chiều dài cọc ván là: Lc = Hd + X + 0,5 = 3,995 + 3,1+ 0,5 = 7,595 (m) Chọn cọc ván có chiều dài L =10m Sơ đồ 2: Sau đào đất hố móng, hút nước đổ xong lớp BT bịt đáy - Giả thiết tâm quay nằm cách mặt lớp bêtông bịt đ áy khoảng 0,5m SVTH:Đỗ Văn Đạt 262 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Cao độ đáy bệ: -6.46 m - Cao độ mặt đất tự nhiên: -6.46m - Chiều sâu từ đỉnh vòng vây đất đến mặt lớp bêtông bịt đáy: H = Hd + 12,54 – 11,41 = 6.79m - Chiều dày lớp bêtông bịt đáy: t = m (Theo tính tốn trên) ▪ Tải trọng tác dụng: - Áp lực đất chủ động đất nền: pa =  a  dn t = 0, 45.8,95.t = 4,03.3 = 12.09(kN / m ) - Áp lực đất chủ động đất nền: p p =  p2  dn X = 2,19.8,95.X = 19,6.X(kN / m ) - Áp lực nước bên ngồi vịng vây: p n =  n (H + t) = 10.(6.79 + 2) = 87.9(kN / m ) - Áp lực trọng lượng lớp bê tông bịt đáy: pq =  a q bt =  a 1.h bt  c = 0, 45.1.3.25 = 33.75(kN / m ) ▪ Tính duyệt điều kiện ổn định tường cọc ván: - Lập phương trình cân mômen theo điều kiện ổn định chống lật cọc ván so với tâm (tâm quay cách mặt lớp bêtơng bịt đáy 0.5 m phía dưới): Ml m Mg Trong đó: + Ml: mơmen gây lật tâm O + Mg: mômen giữ tâm O + m: hệ số an toàn, m= 0,5 Ta có: H + h bt hx X2 M l = p n + pa bt + p q 2 = 11,25.X2 + 101,81 Mg = p a X2 X2 X2 + p b + p n 2 = 9,8.X3 + 41,53X2 SVTH:Đỗ Văn Đạt 263 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Thay vào phương trình Ml - 0.5.Mg = 0, ta phương trình: 4,9X3 – 9,515X2 – 101,81 = Giải ta X = 2,23m Vậy tổng chiều dài cọc ván là: Lc = Hd + X + 0,5 = 3,995 + 2,3 + 0,5 = 6,795 (m) Chọn cọc ván có chiều dài L =8m Vậy ta chọn cọc ván dài 10m ▪ Tính duyệt điều kiện cường độ: - Sơ đồ tính cọc ván dầm giản đơn đầu gối văng chống đầu gối độ sâu 0,5 m so với bề mặt lớp bê tông bịt đáy: Trên sơ đồ tải trọng ta tính mơmen lớn cọc ván: MMax = 381,88 kN.m Phản lực tác dụng lên 1m vành đai khung chống: RA = 17.82 kN Kiểm tra điều kiện cường độ cọc sau = M 38,188.105 = = 1736kG / cm2  R = 1900 kG/cm2 W 2200  Đạt yêu cầu độ bền 9.5.3 Tính đà giáo mở rộng trụ 9.5.3.1 Tải trọng tác dụng lên đà giáo - Đà giáo mở rộng trụ có tác dụng thi cơng đốt K0, chịu tác dụng tải trọng thân đốt K0 tải trọng thi công 9.5.3.1.1 Tải trọng đốt K0 - Chiều dài đốt K0: 15m - Chiều cao mặt cắt không đổi, h = 2,3 m - Sử dụng chương trình Midas 7.0.1 ta tính diện tích mặt cắt dầm sau: A = 6.37m2 - Trọng lượng khối K0 tác dụng lên bên trụ tạm: P = c.A.L = 1,25.25.6.37.15= 2985.9kN - Trọng lượng dải khối K0: qdc = P/L = 2985.9/15 = 199kN/m - Trọng lượng dải khối K0 tác dụng lên mặt đà giáo: DC = qdc/2 = 199/2 = 100kN/m SVTH:Đỗ Văn Đạt 264 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9.5.3.1.2 Tải trọng thi công - Tải trọng thi công dải đều: qtc = 1,25.2,4.18,1= 54,3kN/m - Tải trọng thi công tác dụng lên mặt phẳng đà giáo: TC = qtc /2 = 54,3/2 = 27,15kN/m Vậy: Tải trọng tác dụng lên mặt phẳng dàn: q = DC + TC = 187,14 + 27,15= 258,09kN/m 9.5.3.2 Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ - Đà giáo phải đủ kích thước bố trí ván khuân đủ chỗ để bố trí giá cho người máy móc thi cơng, phục vụ cho q trình thi cơng, ta định lấy kích thước thiết kế mặt đà giáo sau : + Chiều dài đà giáo: L = 16 m + Chiều rộng đà giáo: B = 18 m + Diện tích bề mặt: A = 16.18 = 288 m2 - Đà giáo lấy theo hình vẽ công nghệ, vẽ tổ chức thi công nên đà giáo cấu tạo gồm phần phần có vách nằm hai mặt phẳng song song với - Trong mặt phẳng đà giáo liên kết bu lông với liên kết với thân trụ qua bu lơng nối vào thép góc hàn hay bắt bu lông vào neo nằm chờ sẵn bên thân trụ, với liên kết với bu lông nối qua tiếp điểm, có kích thước theo tính tốn đủ để chịu lực bố trí chỗ cho bulơng liên kết - Trong q trình tính tốn coi đà giáo làm việc theo sơ đồ phẳng độc lập với nhau, tải trọng bê tông kết cấu phần tác dụng lên đà giáo chia cho mặt phẳng, ta cần xác định khả chịu lực thiết kết chịu lực đà giáo lên kết chúng theo sơ đồ phẳng Còn liên kết mặt phẳng dà giáo theo phương ngang lấy theo quy định thơng thường 9.5.3.3 Sơ đồ tính tốn - Sơ đồ tính tốn đà giáo hình vẽ: - Liên kết liên kết chốt SVTH:Đỗ Văn Đạt 265 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Sử dụng chương trình Midas 7.0.1 ta tính nội lực ứng với tổ hợp tải trọng sau: q 12 13 15 16 17 10 3000 11 14 3000 19 18 22 23 3000 21 20 24 3000 25 26 3000 Tên L (m) 4.0 3000 3000 Nội lực Tên L (kN) (m) I300 1593.3 14 4.0 I300 525.5 4.0 I300 1593.3 15 5.7 I500 -1643.0 4.0 I300 603.5 16 4.0 I300 -234.0 4.0 I300 603.5 17 5.7 I300 811.0 5.7 I300 1480.3 18 4.0 I300 -916.6 4.0 I300 -1205.7 19 5.7 I500 -2037.4 5.7 I300 -913.4 20 4.0 I300 -216.5 4.0 I300 -910.4 21 4.0 I300 -216.5 SVTH:Đỗ Văn Đạt Thép 3000 266 Thép Nội lực (kN) Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT Tên L (m) 4.0 10 Thép ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nội lực Tên L Thép Nội lực (kN) (m) I300 489.5 22 5.7 I300 837.4 4.0 I300 -1205.7 23 4.0 I300 -240.4 11 5.7 I300 -855 24 5.7 I500 -2590.7 12 4.0 I300 567.2 25 4.0 I300 -647.2 13 4.0 I300 525.5 26 5.7 I500 -2311.3 (kN) 9.5.3.4 Lựa chọn tiết diện kiểm toán 9.5.3.4.1 Kiểm toán chịu nén a.Kiểm toán điều kiện cấu tạo mặt cắt - Độ mảnh phải thỏa mãn: b E k t Fy (6.9.4.2.1) - Trong đó: + k = Hệ số oằn theo quy định Bảng +b = Chiều rộng quy định Bảng (mm) +t = Chiều dày (mm) Đối với cấu kiện thiết kế có dùng phương trình Điều 6.9.2.2, Fy sử dụng đây, thay ứng suất nén tính tốn lớn tải trọng dọc trục tính tốn mơmen uốn xảy đồng thời SVTH:Đỗ Văn Đạt 267 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 6.9.4.2.1 - Các tỷ số chiều rộng - chiều dày giới hạn Các đỡ dọc K b mép Chiều rộng nửa cánh mặt cắt I Chiều rộng toàn cánh thép  Các cánh cạnh nhô 0,56 Khoảng cách mép tự hàng bulông thứ đường hàn Tồn chiều rộng cạnh bên nhơ đơi thép góc tiếp xúc liên tục Các thân thép T cán 0,75 Toàn chiều cao T Tồn chiều rộng cạnh bên nhơ Các cấu kiện nhô khác 0,45 chống thép góc đơn chống thép góc đơi với ngăn Tồn chiều rộng nhơ cấu kiện khác Các đỡ dọc hai mép b k Khoảng cách tĩnh bụng Các cánh hộp trừ bán kính góc táp 1,40 bên cánh hộp Khoảng cách đường hàn bulông phủ cánh SVTH:Đỗ Văn Đạt 268 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các đỡ dọc K b mép Khoảng cách tĩnh cánh Các bụng cấu kiện khác trừ bán kính đường hàn 1,49 bụng dầm cán Khoảng cách tĩnh đỡ mép tất cấu kiện khác Khoảng cách tĩnh đỡ Các táp có khoét lỗ 1,86 mép Bảng kiểm toán theo điều kiện cấu tạo E fy k b t 25 0.56 13.5 Đạt 100 25 0.56 13.5 Đạt 100 25 0.56 13.5 Đạt 10 100 25 0.56 13.5 Đạt 11 100 25 0.56 13.5 Đạt 15 100 25 0.56 13.5 Đạt 16 100 25 0.56 13.5 Đạt 18 100 25 0.56 13.5 Đạt 19 100 25 0.56 13.5 Đạt 20 80 20 0.56 13.5 Đạt 21 80 20 0.56 13.5 Đạt 23 100 25 0.56 13.5 Đạt 24 100 25 0.56 13.5 Đạt 25 80 20 0.56 13.5 Đạt 26 100 25 0.56 13.5 Đạt Tên b t (mm) (mm) 100 SVTH:Đỗ Văn Đạt 269 k Kết luận Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b.Kiểm toán độ mảnh chịu nén - Các cấu kiện chịu nén phải thỏa mãn yêu cầu độ mảnh đây: + Đối với phận chính: K  120 r + Đối với phận liên kết: K  140 r - Trong đó: + K = Hệ số chiều dài hiệu dụng quy định Điều 4.6.2.5 + l = Chiều dài khơng giằng (mm) + r = Bán kính qn tính nhỏ (mm) Bảng kiểm toán độ mảnh Tên L (m) 4.0 rx ry (cm2) (cm) (cm) I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 5.7 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 10 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 11 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt 15 5.7 I500 190.0 19.4 4.2 100.8 Đạt 16 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 18 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 19 5.7 I500 190.0 19.4 4.2 100.8 Đạt 20 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 21 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 23 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 24 5.7 I500 190.0 19.4 4.2 100.8 Đạt 25 4.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 26 5.7 I500 190.0 19.4 4.2 100.8 Đạt 270 L/r Kết A SVTH:Đỗ Văn Đạt Thép luận Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP c Kiểm tốn sức kháng nén -Sức kháng tính tốn cấu kiện chịu nén, Pr, phải lấy sau: Pr = c Pn (6.9.2.1.-1) - Trong đó: + Pn = Sức kháng nén danh định theo quy định Điều 6.9.4 6.9.5 (N) + c = Hệ số sức kháng nén theo quy định Điều 6.5.4.2 c =0,9 - Đối với cấu kiện thỏa mãn yêu cầu chiều rộng/chiều dày định Điều 6.9.4.2, sức kháng nén danh định, Pn, phải lấy sau: + Nếu   2,25 Pn = 0,66 FyAs + Nếu  > 2,25 Pn = (6.9.4.1-1) 0,88 f y As (6.9.4.1-2)   Kl  f y  =    r  E - Với: (6.9.4.1-3) Trong đó: + As = Diện tích mặt cắt ngang nguyên (mm2) + fy = Cường độ chảy (MPa) +E = Môđun đàn hồi (MPa) + K = Hệ số chiều dài hiệu dụng quy định Điều 4.6.2.5 + = Chiều dài khơng giằng (mm) + rs = Bán kính qn tính trục vng góc với mặt phẳng uốn, hệ số K mặt phẳng dàn mặt phẳng dàn r s bán kính quán tính nhỏ (mm) SVTH:Đỗ Văn Đạt 271 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng kiểm toán sức kháng nén Tên L rmin (m) (m) 4.0 0.036 5.7  Kết Pn Pr Pu (kN) (kN) (kN) 1.209 2204.7 1984.2 -1205.7 Đạt 0.036 2.418 1326.1 1193.5 -913.4 Đạt 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -910.4 Đạt 10 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -1205.7 Đạt 11 4.0 0.036 2.418 1326.1 1193.5 -855.0 Đạt 15 5.7 0.042 1.777 3132.3 2819.0 -1643.0 Đạt 16 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -234.0 Đạt 18 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -916.6 Đạt 19 5.7 0.042 1.777 3132.3 2819.0 -2037.4 Đạt 20 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -216.5 Đạt 21 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -216.5 Đạt 23 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -240.4 Đạt 24 5.7 0.042 1.777 3132.3 2819.0 -2590.7 Đạt 25 4.0 0.036 1.209 2204.7 1984.2 -647.2 Đạt 26 5.7 0.042 1.777 3132.3 2819.0 -2311.3 Đạt luận 9.5.3.4.2 Kiểm toán chịu kéo a.Kiểm toán độ mảnh Các phận chịu kéo khác với kéo, có tai treo, dây cáp phải thỏa mãn yêu cầu độ mảnh quy định đây: + Đối với cấu kiện chịu ứng suất đổi dấu / r  140 + Đối với cấu kiện không chịu ứng suất đổi dấu /r  200 + Đối với cấu kiện giằng / r  240 Trong : SVTH:Đỗ Văn Đạt 272 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT + ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP = Chiều dài khơng giằng (mm) + r = Bán kính hồi chuyển nhỏ (mm) Tên L (m) 3.0 Thép A rx ry L/r Kết luận (cm2) (cm) (cm) I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 4.2 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt 4.2 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt 12 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 13 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 14 3.0 I300 105.6 11.9 3.6 83.2 Đạt 17 4.2 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt 22 4.2 I300 105.6 11.9 3.6 117.6 Đạt b.Kiểm toán sức kháng kéo Sức kháng kéo tính tốn, Pr, phải lấy nhỏ hai giá trị mà phương trình cho: Pr = y Pny = y Fy Ag (6.8.2.1-1) Pr = u Pnu = u Fu An U (6.8.2.1-2) Trong đó: + Pny = Sức kháng kéo danh định chảy mặt cắt nguyên (N) + Fy = Cường độ chảy (MPa) + Ag = Diện tích mặt cắt ngang nguyên phận (mm2) + Pnu = Sức kháng kéo danh định đứt gãy mặt cắt thực (N) + Fu = cường độ chịu kéo (MPa) + An = Diện tích thực phận theo quy định Điều 6.8.3 (mm2) SVTH:Đỗ Văn Đạt 273 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + U = Hệ số triết giảm để tính bù cho trễ trượt, 1,0 thành phần tác dụng lực truyền tới tất cấu kiện, theo quy định Điều 6.8.2.2 trường hợp khác + y = Hệ số sức kháng chảy dẻo phận chịu kéo theo quy định Điều 6.5.4.2 y=0,95 + u = Hệ số sức kháng đứt gãy phận chịu kéo theo quy định Điều 6.5.4.2u = 0,85 Tên Ag An yPny uPnu Pr Pu (cm2) (mm2) (kN) (kN) (kN) (kN) 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 1593.3 Đạt 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 1593.3 Đạt 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 603.5 Đạt 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 603.5 Đạt 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 1480.3 Đạt 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 489.5 Đạt 12 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 567.2 Đạt 13 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 525.5 Đạt 14 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 525.5 Đạt 17 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 811.0 Đạt 22 105.6 105.6 3461.0 3801.6 3461.0 837.4 Đạt Kết luận Vậy: Kết cấu đà giáo chọn đảm bảo khả chịu lực SVTH:Đỗ Văn Đạt 274 Cầu Đường Bộ A-K52 THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Bộ Giao thông Vận tải PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hoàng Hà, Th.S Đào Duy Lâm Các ví dụ tính tốn cầu bêtơng cốt thép theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01 NXB Xây dựng 2004 GS.TS Nguyễn Viết Trung, PGS.TS Hoàng Hà, Th.S Đào Duy Lâm Các ví dụ tính tốn dầm cầu chữ I, T, Super-T bêtông cốt thép dự ứng lực theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 NXB Xây dựng 2005 PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hồng Hà Cầu bêtơng cốt thép nhịp giản đơn – Tập NXB Giao thông Vận tải 2003 PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hoàng Hà, TS Nguyễn Ngọc Long Cầu bêtông cốt thép – Tập NXB Giao thông Vận tải 2000 TS Nguyễn Minh Nghĩa, Th.S Dương Minh Thu Mố trụ cầu NXB Giao thông Vận tải 2002 PGS.TS Nguyễn Viết Trung Ví dụ tính tốn mố trụ cầu theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 NXB Giao thông Vận tải 2005 PGS.TS Nguyễn Viết Trung Công nghệ đại xây dựng cầu bêtông cốt thép NXB Xây dựng 2004 GS.TS Lê Đình Tâm Cầu bêtơng cốt thép đường ôtô - Tập 1, NXB Xây dựng , Hà Nội, 2005 10 PGS.TS Nguyễn Viết Trung, TS Hồng Hà Cơng nghệ đúc hẫng cầu bêtơng cốt thép, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội, 2004 11 GS.TS Lê Đình Tâm, TS, Phạm Duy Hịa Cầu dây văng, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 12 Final and Forward Construction Stage Analysis for a Cable-Staged Bridge, Bridge Engineering Handbook SVTH:Đỗ Văn Đạt 275 Cầu Đường Bộ A-K52