(Khoá luận tốt nghiệp) thiết kế cầu và tuyến đường

Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Lời nói đầu Sau năm đ-ợc học tập nghiên cứu tr-ờng ĐHDL Hải Phòng, em đà hoàn thành ch-ơng trình học sinh viên ngành Xây Dựng Cầu Đ-ờng em đ-ợc giao nhiệm vụ tốt nghiệp đồ án tốt nghiệp với đề tài thiết kế cầu qua sông Nhiệm vụ em thiết kế công trình cầu thuộc sông A nối liền trung tâm kinh tế có khu công nghiệp trọng điểm tỉnh Thỏi Bỡnh Nơi tập chung khu công nghiệp thu hút đ-ợc ý doanh nhân Sau gần tháng làm đồ án em đà nhận đ-ợc giúp đỡ nhiệt từ phía thầy cô bạn bè, đặc biệt bảo thầy TH.S PHẠM VĂN THÁI,TH.S.BÙI NGỌC DUNG , TH.S PHẠM VĂN TỒN , KS TRẦN ANH TUẤN, ®· gióp ®ì em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đà cố gắng tìm tòi tài liệu, sách, Nh-ng thời gian có hạn, phạm vi kiến thức phục vụ làm đồ án cầu rộng, khó tránh khỏi nhữnh thiếu sót Em mong nhận đ-ợc đóng góp ý kiến từ phía thầy cô bạn bè, để đồ án em đ-ợc hoàn chỉnh Nhân dịp em xin chân thành cám ơn thầy, cô bạn đà nhiệt tình, bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em mong tiếp tục nhận đ-ợc giúp đỡ để sau em hoàn thành tốt công việc kỹ scầu đ-ờng Em xin chân thành cám ơn ! Hải Phòng, Ngày Tháng 10 Năm 2009 Sinh Viên: HONG VN VIấN GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Phần I Thiết kế sơ *********** GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Ch-ơng I:giới thiệu chung I Nghiên cứu khả thi : I.1 Giới thiệu chung: - Cầu A cầu bắc qua sông B lối liền hai huyện C D thuộc tỉnh Thỏi Bỡnh nằm tỉnh lộ E Đây tuyến đ-ờng huyết mạch hai huyện C D, nằm quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh Thỏi Bỡnh Hiện tại, ph-ơng tiện giao thông v-ợt sông qua phà A nằm tỉnh lộ E Để đáp ứng nhu cầu vận tải, giải toả ách tắc giao thông đ-ờng thuỷ khu vực cầu hoàn chỉnh mạng l-ới giao thông tỉnh, cần tiến hành khảo sát nghiên cứu xây dựng cầu A v-ợt qua sông B Các lập dự án Căn định số 1206/2004/QD UBND ngày11 tháng 12 năm 2004 UBND tỉnh E việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l-ới giao thông tỉnh E giai đoạn 1999 - 2010 định h-ớng đến năm 2020 Căn văn số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng năm 2005 UBND tỉnh E cho phép Sở GTVT lập Dự án đầu t- cầu A nghiên cứu đầu t- xây dựng cầu A Căn văn số 260/UB - GTXD ngày 17 tháng năm 2005 UBND tỉnh E việc cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu cầu E phía Tây sông B Căn văn số 1448/CĐS - QLĐS ngày 14 tháng năm 2001 Cục đ-ờng sông Việt Nam Phạm vi dự án: - Trên sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 hai huyện C-D nói riêng tỉnh Thỏi Bỡnh nói chung, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến nối hai huyện C-D I.2 Đặc điểm kinh tế xà hội mạng l-ới giao thông : I.2.1 Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh Thỏi Bỡnh: I.2.1.1 Về nông, lâm, ng- nghiệp -Nông nghiệp tỉnh đà tăng với tốc độ 6% thời kỳ 1999-2000 Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm 70% giá trị sản l-ợng nông nghiệp, lại chăn nuôi chiếm khoảng 30% Tỉnh có diện tích đất lâm ngiệp lớn thuận lợi cho trông chăn nuôi gia súc, gia cầm Với đ-ờng bờ biển kéo dài, nghề nuôi trồng đánh bắt thuỷ hải sản mạnh đ-ợc tỉnh khai thác I.2.1.2 Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp -Trong năm qua, hoạt động th-ơng mại du lịch bát đầu chuyển biến tích cực Tỉnh QuÃng NgÃi có tiềm du lịch lớn với nhiều di tích, danh lam thắng cảnh Nếu đ-ợc đầu tkhai thác mức trở thành nguồn lợi lớn Công nghiệp tỉnh ch-a phát triển cao Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý không đủ sức cạnh tranh Những năm gần tỉnh đà đầu t- xây dựng số nhà máy lớn vật liệu xây dựng, mía, đ-ờng làm đầu tàu thúc đẩy ngành công nghiệp khác phát triển GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở I.2.2 Định h-ớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu I.2.2.1 Về nông, lâm, ng- nghiệp -Về nông nghiệp: Đảm bảo tốc độ tăng tr-ởng ổn định, đặc biệt sản xuất l-ơng thực đủ để đáp ứng nhu cầu xà hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất Tốc độ tăng tr-ởng nông nghiệp giai đoạn 2006-2010 8% giai đoạn 2010-2020 10% Về lâm nghiệp: Đẩy mạnh công tác trồng gây rừng nhằm khôi phục bảo vệ môi tr-ờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi -Về ng- nghiệp: Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt loại đặc sản khai thác biển xa I.2.2.2 Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp Tập trung phát triển số ngành công nghiệp chủ yếu: -Công nghiệp chế biến l-ơng thực thực phẩm, mía đ-ờng -Công nghiệp khí: sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa đóng tàu thuyền -Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản cuất xi măng, sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, lợp, khai thác cát sỏi Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo gái trị kim ngạch vùng triệu USD năm 2010 triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng tr-ởng 7% giai đoạn 2006-2010 8% giai đoạn 2011-2020 I.2.3 Đặc điểm mạng l-ới giao thông: I.2.3.1 Đ-ờng bộ: -Năm 2000 đ-ờng có tổng chiều dài 1000km, có gồm đ-ờng nhựa chiếm 45%, đ-ờng đá đỏ chiếm 35%, lại đ-ờng đất 20% Các huyện tỉnh đà có đ-ờng ôtô tới trung tâm Mạng l-ới đ-ờng phân bố t-ơng đối Hệ thống đ-ờng vành đai biên giới, đ-ờng x-ơng cá đ-ờng vành đai tỉnh thiếu, ch-a liên hoàn I.2.3.2 Đ-ờng thuỷ: -Mạng l-ới đ-ờng thuỷ tỉnh Thỏi Bỡnh khoảng 200 km (ph-ơng tiện trở lên đ-ợc) Hệ thống đ-ờng sông th-ờng ngắn dốc nên khả vận chuyển khó khăn I.2.3.3 Đ-ờng sắt: - Hiện tỉnh Thỏi Bỡnh có hệ thống vấn tỉa đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua I.2.3.4 Đ-ờng không: - Có sân bay V nh-ng mét s©n bay nhá, thùc hiƯn mét sè chun bay nội địa I.2.4 Quy hoạch phát triển sở hạ tầng: -Tỉnh lộ E nối từ huyện C qua sông B đến huyện D Hiện tuyến đ-ờng tuyến đ-ờng huyết mạch quan trộng tỉnh Tuy nhiên tuyến lại qua trung tâm thị xà C điều không hợp lý Do quy hoạch nắn đoạn qua thị xà C theo vành đai thị xà I.2.5 Các quy hoạch khác có liên quan: -Trong định h-ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thị xà C tất yếu Mở rộng khu đô thị h-ớng vùng ngoại vi Dự báo nhu cầu giao thông vận tải Viện chiến l-ợc GTVT lập, tỷ lệ tăng tr-ởng xe nh- sau: GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tèt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së  Theo dự báo cao: Ô tô: 2005-2010: 10% 2010-2015: 9% 2015-2020: 7% Xe máy: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm Theo dự báo thấp: Ô tô: 2005-2010: 8% 2010-2015: 7% 2015-2020: 5% Xe máy: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm I.3 đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu: I.3.1 Vị trí địa lý - Cầu A v-ợt qua sông B nằm tuyến E ®i qua hai hun C vµ D thc tØnh Thái Bỡnh Dự án đ-ợc xây dựng sở nhu cầu thực tế cầu nối giao thông tỉnh với tỉnh lân cận nút giao thông trọng yếu việc phát triển kinh tế vùng Địa hình tỉnh Thỏi Bỡnh hình thành vùng đặc thù: vùng đồng ven biển vùng núi phía Tây Địa hình khu vực tuyến tránh qua thuộc vùng đồng bằng, khu vực đ-ờng bao thị xà C Tuyến cắt qua khu dân c- Lòng sông vị trí dự kiến xây dựng cầu t-ơng đối ổn định, t-ợng xói lở lòng s«ng Thành Thái Bình thành thc tØnh lỵ, trung tâm trị, kinh tế, văn hoá, khoa học kỹ thuật an ninh- quốc phòng tỉnh QuÃng NgÃi; thnh phố Qung NgÃi nằm vị trí gần trung độ tỉnh (cách địa giới phía Bắc 28 Km, phÝa Nam 58 Km, phÝa T©y 57 Km, cách bờ biển 10 Km); cách thnh phố Đà Nẵng 123 km; cách thnh phố Quy Nhơn 170 km; cách thành Hå ChÝ Minh 821 Km c¸ch thđ đô Hà Nội 889 Km Có toạ độ địa lý từ 15005 đến 15008 vĩ độ Bắc v từ 108034 đến 108055 kinh độ Đông Địa giới hnh thnh phố QuÃng NgÃi - Phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh,Nam giáp huyện T- Nghĩa Số liệu đ-ợc tính đến cuối năm 2004 Dân số l 133.843 ng-ời, mật đô dân c- néi thµnh 10677 ng-êi /Km2 Thµnh Thái Bình có 10 đơn vị hành chính,08 ph-ờng,2 xà - Về điều kiện tự nhiên: Diện tích tự nhiên 37,12 Km2.Thành phố Thỏi Bỡnh nằm ven sông Trà Khúc, địa hình bẵng phẳng, tròng vùng nội thị có núi Thiên Bút,núi Ông,sông Trà khúc, sông Bàu Giang tạo nên môi tr-ờng sinh thái tốt,cảnh quan đẹp,mực n-ớc ngầm cao, địa chất ổn định.Nhiệt độ trung bình hàng năm 270C, l-ợng m-a trung bình 2.000 mm, tổng nắng 2.000-2.200 giờ/năm, độ ẩm t-ơng đối trung bình troang năm khoảng 85%,thuộc chế độ gió mùa thịnh hành:Mùa hạ gió Đông Nam, mùa Đông gió Đông Bắc I.3.2 Điều kiện khí hậu thuỷ văn I.3.2.1 Khí t-ợng Về khí hậu: Tỉnh hoá nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có đặc điểm khí hậu nh- sau: - Nhiệt độ bình quân hàng năm: 270 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cá së - NhiƯt ®é thÊp nhÊt : 120 - Nhiệt độ cao nhất: 380 Khí hậu chia làm mùa rõ rệt, mùa m-a từ tháng 10 đến tháng 12 Về gió: Về mùa chịu ảnh h-ởng trực tiếp gió Tây Nam hanh khô Mùa đông chịu ảnh h-ởng gió mùa Đông Bắc kéo theo m-a rét I.3.2.2 Thuỷ văn Mức n-ớc cao nhÊt HCN = 7.95m Mùc n-íc thÊp nhÊt HTN = - 0.25m Mùc n-íc th«ng thun HTT = 4.7m  Sông thông thuyền trôi Khổ thông thuyền cấp IV(40x6m ) Khẩu độ thoát n-ớc L = 285m  L-u l-ỵng Q , L-u tèc v = 1.52m3/s I.3.3 Điều kiện địa chất Lp s 1: Cỏt Lớp số 2: Sét nhão Lớp số 3: Cát mịn Lớp số : Sét pha Lớp số : Cát mịn Với hố khoan theo đề Ch-¬ng II:thiết kế cầu tuyến II.đề xuất ph-ơng án cầu: II.1.Các thông số kỹ thuật bản: Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật: Cầu vĩnh cửu BTCT ƯST BTCT th-ờng Khổ thông thuyền ứng với sông cấp V là: B = 40m; H =6m  Khỉ cÇu: B= + 2x1+2x0.5 =12m  TÇn st lị thiÕt kÕ: P=1%  Quy ph¹m thiÕt kÕ: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN-272.05 Bộ GTVT Tải trọng: xe HL93 ng-ời 300 kg/m2 II.2 Vị trí xây dựng: Vị trí xây dựng cầu A lựa chọn đoạn sông thẳng độ hẹp Chiều rộng thoát n-ớc 285 m GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở II.3 Ph-ơng án kết cấu: Việc lựa chọn ph-ơng án kết cấu phải dựa nguyên tắc sau: Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thoát, phù hợp với quy mô tuyến vận tải điều kiện địa hình, địa chất khu vực Đảm bảo an toàn cho khai thác đ-ờng thuỷ sông với quy mô sông thông thuyền cấp V Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công n-ớc Giá thành xây dựng hợp lý Căn vào nguyên tắc có ph-ơng án kết cấu sau đ-ợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh A Ph-ơng án 1: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp đơn giản nhịp 31 m, thi công theo ph-ơng pháp bắc cầu tổ hơp lao cầu Sơ đồ nhịp: 42+42+42+42+42+42+42=294 m Chiều dài toàn cầu: Ltc = 229 m  KÕt cÊu phÇn d-íi: + Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m + Trô: Dïng trô thân đặc mút thừa BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m B Ph-ơng án 2: Kết cấu cầu giàn thép ,vi gin , mi gin 73m, thi công theo ph-ơng pháp lao kéo dọc Sơ đồ nhịp: 73+73+73+73=292 m Chiều dài toàn cầu: Ltc = 309.6 m KÕt cÊu phÇn d-íi: + Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m + Trơ: Dïng trơ th©n ®Ỉc mót thõa,mãng cäc khoan nhåi D=1m cäc khoan nhåi D= 1m Bảng tổng hợp bố trí ph-ơng án P.An Thông thuyền (m) Khổ cầu (m) Sơ đồ (m) I 40*6 9+2*1 42+42+42+42+42+42+ 42 294 II 40*6 9+2*1 73+73+73+73 292 L ( m) Kết cấu nhịp Cầu dầm đơn giản BTCT DƯL Kết cấu cầu giàn thép Ch-ơng Iii Tính toán sơ khối l-ợng ph-ơng án lập tổng mức đầu t- GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Ph-ơng án 1: Cầu dầm đơn giản I Mặt cắt ngang sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho xe ng-ời K = 9+ 2*1=11m - Tổng bề rộng cầu kể lan can B =9+ 2*1+ 2x0,5 = 12m - Sơ đồ nhịp: : 42+42+42+42+42+42+42=294 m (Hình vẽ : Trắc dọc cầu ) 580 50 4200 +10.8 50 +10.8 4200 50 4200 +10.8 MNTT=+4.70 +5.3 MNCN=+ 7.95 50 4200 +10.8 50 4200 50 +10.8 4200 50 4200 +10.8 +10.8 50 580 +10.8 MNTT=+4.70 MNTT=+4.70 B= 40m , H= 6m +4.8 +5.3 +2.4 +4 MNTN=-0.25 +2.1 +0.5 -1.7 -2.7 -3.5 c?c khoan nh?i dài 40m d=100cm -5.5 -8 c?c khoan nh?i dài 40m d=100cm -9.5 c?c khoan nh?i dài 40m d=100cm c?c khoan nh?i dài 40m d=100cm -12 -27 -27.8 -32 M1 T1 T2 -14.5 -26.5 T3 T4 M2 T5 - Cầu đ-ợc thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së KÕt cÊu phÇn d-ới: a.Kích th-ớc dầm chủ:Chiều cao dầm chủ h = (1/15 1/20)l = (2,0 1,5) (m), chän h = 2.1(m) S-ên dÇm b = 20(cm) Theo kinh nghiƯm khoảng cách dầm chủ d = (m), chọn d = 2.4(m) Các kích th-ớc khác đựơc chọn dựa vào kinh nghiệm đ-ợc thể hình GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cá së dÇm chđ tl :1/25 15 20 240 25 210 15 30 20 20 65 H×nh TiÕt diƯn dầm chủ GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 10 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở a Tính độ chôn sâu cọc ván: - Khi đà đổ bê tông bịt đáy xong, cọc ván đ-ợc tựa lên thành bê tông chống (có liên kết) nên cọc ván lật xoay quanh điểm O Đất d-ới đáy móng: Cát mịn : 0=1.6 (T/m2); tt =350 Hệ số v-ợt tải n1=1.2 áp lực chủ động Hệ số v-ợt tải n2=0.8 áp lực bị động Hệ số v-ợt tải n3=1.0 áp lực n-ớc Sơ đồ tính độ chôn sâu cọc ván: 0.5m hn=5.45m mntc= -0.25m P7 P4 -8.2m t P1 0.5m d P6 1.5 P3 c®tn=-5.2m h=3m P1 P5 Hệ số áp lực đất chủ động bị động xác định theo công thức sau: Chủ động: Ka = tg2(450- /2) = tg2(450-350/2) = 0.27 Kb = tg2(450+ /2) = tg2(450 + 350/2) = 1.92 Bị động: - Trọng l-ợng đơn vị , , đất d-ới mùc n-íc sÏ tÝnh to¸n nh- sau: n = 2-1.0 =1 (T/m2) - ¸p lùc n-íc: P1 = 0,5* n*H 2n =0,5*5.45 = 14.85 (T) P2 = n* Hn*t =5.45 *t (T) - áp lực đát chủ động: P3 = Ka*n1.* 0,5*H2 , = 0.27*1, 2* 0,5*32 *1 =1.458 (T) GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 157 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng ' b P4 = (d+0.5)(t d) P5 = 0.5( t d )2 ' đồ án tèt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së Ka n1 =( + 0.5)( t – 1)x 0.27x 1.2 = 0.486( t-1) ( T ) Ka n1 = 0.5 ( t – 1)x 0.27 x 1.2 = 0.162(t – 1) (T) - áp lực đất bị động P6=H.t ,.Kb.n2 = 5.45 x t x x 1.92 x 0.8 = 8.371 t (T) P7 = 0,5.t2 Kb.n2 = 0.5xt2x1x1.92x0.8 = 0.768 t2 (T) Ph-ơng trình ổn định lật b»ng : P1 Hn H 2t t d + 2t d = ( t + t + + P3 + P4 P5 P7 )x 0.95 P2 P6 3 2 (1) thay số liệu vào ph-ơng trình (1) ta có ph-ơng trình : 26.977+1.458+0.364*t2- 0.364+0.108t2- 0.054t - 0.054=3.237t3 +4.185t2- 6.442 3.237t3 + 3.713t2 + 0.054 - 34.458 = 0.43t3 + 2.742t2 + 0.141t 6.442 = Giải ph-ơng trình bậc ta có: t = 1.87 m Để an toàn chọn : t = m Chiều dài cọc ván chọn: LCäC V¸N = 5.45 + + 0.5 = 7.95m Chọn L =8 m Chọn cọc ván thoả mÃn yêu cầu c-ờng độ: Sơ đồ tính toán cọc ván coi nh- dầm giản đơn với gối điểm điểm neo chống: GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 158 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ ¸n tèt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së 0.5m hn=5.45m mntc= -0.25m 1.5 -8.2m t=2m qn d qd h=3m 0.5m cđtn= -5.2m * Tính toán áp lực ngang: ¸p lùc ngang cđa n-íc : Pn = n H1 = 1x5.45= 5.45(t/m) áp lực đất bị động : Pb = H1 tg2 (450 - /2) ®n => Pd = 1,5x5.45xtg2(450 17.50) =4.25(t/m) a.Tại vị trí có Q=0 mômen M lớn nhất: Tìm Mmax : Pn Pd B A RA RB 5.45m Theo sơ đồ : MB 5.45R A Pn * 5.45 * 5.45 5.45 * 5.45 * Pd * * 3 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 159 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu ®-êng RA MA ( Pd 5.45RB RB Pn ) ( Pn 5.452 Pd ) * đồ án tốt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së (4.25 5.45) 5.45 17.6(T ) 5.45 * 5.45 * 5.45 4.25 5.45 5.45 * 5.45 * * 5.45 5.45 8.81(T ) Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối đoạn < x < 5.45m Ta cã: MX RB ( H Víi : q x (1) q.( H x) ,q H1 RB ( H (q q x ) x 2 x) R A x pn x ) R A x q pd q x (h x) 2.( H x) (1) 5.45 4.25 9.7(T / m) q ( H H1 x) x2 H1 q.( H x) ( H x) H1 (2) Thay số vào (2 )ta có ph-ơng tr×nh bËc 3: M X =0.59x3+ 2.87x2 -8.49x + 35.24(1) d MX dx 1.77 x 5.74x 8.49 Giải ph-ơng trình ta có: x1= 1.1 ; x2= - 4.3 Chọn x = làm trị số để tÝnh, ta cã: MMax= 30.05Tm KiÓm tra: M max W yc C«ng thøc : Ru = 2000 kG/cm2 + Với cọc ván thép laxsen IV dài L = m, cã W = 2200 cm3 Do ®ã 30.105 2200 1363.6(kG / cm ) Ru = 2000 (kG/cm2 ) I.4.1.11 5.5 Tính toán nẹp ngang : Nẹp ngang đ-ợc coi nh- dầm liên tục kê gối chịu tải trọng phân bố đều: + Các gối chống với khoảng cách chống là: l = - 3m : Theo chiÒu ngang l1 = m : Theo chiỊu däc + T¶i träng tác dụng lên nẹp phản lực gối RB tÝnh cho 1m bỊ réng RB = 8.8 T S¬ đồ tính : GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 160 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: ThiÕt kÕ cá së 2000 2000 3000 2000 q=R=8.8T 3000 3000 2000 2000 3000 3000 2000 3000 2000 2000 M«men lớn Mmax đ-ợc tính theo công thức gần sau : q.l 10 Mmax = 88x32 10 7.92 (Tm) Chän tiÕt diƯn nĐp theo c«ng thøc : M max W yc max Ru = 2000 (kg/cm2 ) M max 7.92x105 = = 396 cm3 Ru 2000 W yc Chọn nẹp ngang định thép chữ I cã: Wx > Wyc = 396 cm3 I.4.1.12 5.6 TÝnh toán chống: Thanh chống chịu nén lực tập trung Lực phân bố tam giác: q pn pd 5.45 4.25 9.7 (T) + Phản lực A lấy mô men ®èi víi ®iĨm B: MA R B L2 q H H (L2 = H =5.45m) RB qH H L2 q.h 2*3 9.7 * 5.45 2*3 8.8(T ) RB= B = 8.8 (T) + Dut chÞu nÐn: A Fng Víi lo = 2.l1 = 6m (chiều dài chịu nén) GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 161 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng I Fng Ta có: i 7080 46,6 đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở 12,34 Chọn nẹp đứng cã: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm2 l0 i 600 12,34 48.62 0,8 100 A Fng Víi : 0,8 8.8 *103 0.81* 46.5 233(kG / cm ) nen 48.62 100 0,81 233(kG / cm ) 1700(kG / cm ) Thanh chống đạt yêu cầu Bơm hút n-ớc: Do có cọc ván thép bê tông bịt đáy nên n-ớc không thấm vào hố móng trình thi công, cần bố trí máy bơm để hút hết n-ớc lại hố móng Dùng máy bơm loại C203 hút n-ớc từ giếng tụ tạo khô cho bề mặt hố móng Thi công đài cọc: - Tr-ớc thi công đài cọc cần thực công việc có tính bắt buộc nghiệm thu cọc, xem xét nhật ký chế tạo cọc, nghiệm thu vị trí cọc, chất l-ợng bê tông cốt thép cọc - Tiến hành đập đầu cọc - Dọn dẹp vệ sinh hố móng - Lắp dựng ván khuôn bố trí l-ới cốt thép - Tiến hành đổ bê tông ống đổ - Bảo dưỡng bê tông đủ fC tháo dỡ ván khuôn IV Thi công trụ: - Các kích th-ớc trụ đài nh- sau: GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 162 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng 240 240 Phần 1: ThiÕt kÕ cá së 240 240 120 300 75 75 120 đồ án tốt nghiệp 400 280 800 25 440 50 50 250 100 800 600 100 200 100 300 200 100 500 100 300 500 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 163 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Yêu cầu thi công: - Theo thiết kế kỹ thuật trụ thiết kế trụ đặc bê tông toàn khối, công tác chủ yếu thi công trụ công tác bê tông cốt thép ván khuôn - Để thuận tiện cho việc lắp dựng ván khuôn ta dự kiến sử dụng ván khuôn lắp ghép Ván khuôn đ-ợc chế tạo khối nhỏ nhà máy đ-ợc vận chuyển vị trí thi công, tiến hành lắp dựng thành ván khuôn - Công tác bê tông đ-ợc thực máy trộn C284-A công suất 40 m3/h, sử dụng đầm dùi bê tông bán kính tác dụng R = 0.75m Trình tự thi công nh- sau: - Chuyển khối ván khuôn vị trí trụ,lắp dựng ván khuôn theo thiết kế - Đổ bê tông vào ống đổ, tr-ớc đổ bê tông phải kiểm tra ván khuôn lại lần nữa, bôi dầu lên thành ván khuôn tránh t-ợng dính kết bê tông vào thành ván khuôn sau - Đổ bê tông thành lớp dầy 40cm, đầm vị trí cách không 1.75R, thời gian đầm 50 giây vị trí, thấy n-ớc ximăng lên đ-ợc.Yêu cầu đầm phải cắm sâu vào lớp cũ -5cm, đổ đầm liên tục thời gian lớn 4h phải đảm bảo độ toàn khối cho bê tông tránh t-ợng phân tầng - Bảo d-ỡng bê tông :Sau 12h từ đổ bê tông t-ới n-ớc, trời mát t-ới 3-4 lần/ngày, trời nóng t-ới nhiều Khi thi công gặp trời m-a phải có biện pháp che chắn - Khi cường độ đạt 55%fc cho phép tháo dỡ ván khuôn Quá trình tháo dỡ ng-ợc với trình lắp dựng Tính ván khuôn trụ: I.4.2 3.1 Tính ván khuôn đài trụ - Đài có kích th-íc : a b h = x x (m) - áp lực tác dụng lên ván khuôn gồm có: + áp lực bê tông t-ơi + Lực xung kích đầm Chọn máy trộn bê tông loại C284-A có công suất đổ Q= 40m3/h Và đầm dùi có bán kính tác dụng 0,75m q1 Sau 4h bê tông lên cao đ-ợc: z 4Q F 40 40 4(m) 0.75(m) 325 h Gi¶ sư dïng èng vòi voi để đổ lực xung kích 0,4T/m2 400cm 75 Diện tích đài: x = 40 m2 áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn là: + Do áp lực ngang bê tông t-ơi: q2 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 164 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ ¸n tèt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së q1 = 400 (Kg/m ) = 0.4 (T/m ) ,n = 1.3 + Lực xung kích đầm bê tông: h > 0,75 m nên q2 2.4 0.75 103 1800Kg / m Biểu đồ áp lực thay đổi theo chiều cao đài nh-ng để đơn giản hóa tính toán thi công ta coi áp lực phân bố ®Òu: 1800 0.75 1800 2.45 400 qtc= qtt =1.3 1671.25(kg / m ) 1671.25=2172.62 (kg/m2 ) Chọn ván khuôn trụ nh- sau: 80 16 80 16 NĐp ®øng 16x16cm 20 20 14 NĐp ngang 12x14cm 20 20 Thanh căng Ván khuôn đứng 20x4cm 16 16 150 16 150 I.4.3 3.2 Tính ván đứng: Tính to¸n víi 1m bỊ réng cđa v¸n q 1m 80 0.04m Sơ đồ tính toán: 80 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 165 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở Mômen uốn lớn nhÊt: Mmax= ql 10 2172,62 0.8 10 139 kgm Kiểm tra theo điều kiện nén uốn ván : M max W Víi W => b = Ru 0.042 =0,000267 (m3) 139 10 = 52.06 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm2) 0.000267 => Thoả mÃn điều kiện chịu lực Kiểm tra độ võng : f= 5ql 384EJ l 250 Trong ®ã : - E - l - J : môđun đàn hồi gỗ Edh= 90.000 (kg/cm2) : chiều dài nhịp tính toán l = 80 cm : mômen quán tính 1m rộng ván khuôn J b 12 0.043 = 5.33x10-6 (m4) = 533 (cm4) 12 - q tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván khuôn q = 16.71 (kg/cm) => f = 80 5x16.71 804 =0.185cm < = 0.32cm 250 384 x10 533 =>Vậy đảm bảo yêu cầu độ võng I.4.4 3.3 Tính nẹp ngang: - Nẹp ngang đ-ợc tính toán nh- dầm liên tục kê gối nẹp đứng - Tải trọng tác dụng lên ván đứng truyền sang nẹp ngang - Với khoảng cách nẹp ngang lớn 1.5m ta quy đổi tải trọng từ ván đứng sang nẹp ngang qnẹp ngang = qtt l1 = 2172.62 x 0.8 = 1738.1 (Kg/m) Sơ đồ tính: + Mômen lớn nẹp ngang: GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 166 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng ql 10 M max 1738.1 1.52 10 + Chän nÑp ngang kÝch th-íc (12 h W 12 142 đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở 391.07kgm 14cm) 392cm + KiÓm tra øng suÊt: M W 39107 99.76kg / cm 392 130kg / cm + Dut ®é vâng: f q.l 23 48 E.J J b.h 12 q tc l1 qvong f 12 143 12 q.l 23 48 E.J 2744cm 1671 0.8 1336.8kG / m 13.368 1503 48 x104 2744 0,0038cm 150 250 0,6cm KÕt luận : nẹp ngang đủ khả chịu lực I.4.5 3.4 Tính nẹp đứng: - Nẹp đứng đ-ợc tính toán nh- dầm đơn giản kê gối, chịu lực tập trung đặt nhịp tải trọng tõ nĐp ngang trun xng Ptt= q l 1738.1 1.5 2607.15 (kg) + Sơ đồ tính toán: 16 p 80 80 16 + M«men: P.l M max 2607.15 1.6 695.24Kgm + Chän nĐp ®øng kÝch th-íc (16x16) cm: W h 16 162 6 682.7cm + KiÓm tra øng suÊt: M W 69524 101kg / cm 682.7 130kg / cm GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 167 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tèt nghiƯp PhÇn 1: ThiÕt kÕ cá së + Dut ®é vâng: f q.l 48.E.J J b.h 12 16 163 12 q tc xl2 qvong q.l 48.E.J f 5461cm 1336.8 x1.5 2005.2kG / m 20.05 1603 0,00348cm 48 x104 5461 160 400 0,4cm KÕt luËn : nẹp đứng đủ khả chịu lực I.4.6 3.5 Tính căng: - Lực dây căng : R = ( p + q )l2 x l1 = (200+1800)x0.8x1.5 = 2400Kg - Khoảng cách thang căng: c = 1.5m - Dùng thăng căng thép CT3 có R = 1900kg/cm2 Diện tích yêu cầu S R F 2400 1.263cm 1900 14 cã F = 1.54 cm2 Dïng căng I.4.7 3.6 Tính toán gỗ vành l-ợc: - áp lực phân bố bê tông lên thành ván: pbt = 2.4 0.75=1.8(T/m2) - áp lực ngang đầm bê tông: pđ = 0.2T/m2 - Tải trọng tổng hợp tính toán tác dụng lên ván: qv ( ptx (1.8 0.2) 1.3 0.5 1300 Kg/m2 p d ) 1.3 0.5 - Lực xé đầu tròn : qvtt T D 1300 1950 (Kg) - Tính toán vành l-ợc chịu lực kéo T: + Kiểm tra theo công thức: T F Rk Trong đó: F: diện tích đà giảm yếu tiết diện vành l-ợc Rk : c-ờng độ chịu kéo gỗ vành l-ợc Rk = 100kg/cm2 => F= b T Rk 1950 19.50cm 100 Tõ ®ã chọn tiết diện gỗ vành l-ợc : 4cm ,b=12cm Có F= 4x12=48cm2 I.5 GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 168 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cỏ sở I.6 CHƯƠNG : THI CÔNG KếT CấU NHịP I.7 I Yêu cầu Chung: - Sơ đồ cầu gồm nhịp :(7*42)m - Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm -Với nội dung đồ án thi công nhịp 42m , mặt cắt ngang cầu gồm dầm T chiều cao dầm H = 1.65m, khoảng cách dầm S = 2.4m I.8 II Tính toán sơ giá lao nút thừa: Các tổ hợp tải trọng đ-ợc tính toán xem xét tới cho giá lao nút thừa đảm bảo ổn định, không bị lật trình di chuyển thi công lao lắp, đồng thời đảm bảo khả chiu lực - Tr-ờng hợp 1: Tổ hợp tải trọng bao gồm trọng l-ợng thân giá lao nút thừa.Trong trình di chuyển giá nút thừa bị hẫng vị trí bất lợi Phải kiểm tra tính toán ổn định tr-ờng hợp - Tr-ờng hợp 2: Tổ hợp tải trọng tác dụng bao gồm trọng l-ợng thân gía lao nút thừa trọng l-ợng phiến dầm Trong trình lao lắp cần tính toán ổn định biên dàn Xác định thông số giá lao nút thừa: - Chiều dài giá lao nút thừa : L1 = 2/3 LdÇm = 28 m L2 = 1.1 LdÇm = 1.1x42 = 33m chän L2 =46.2 m - ChiÒu cao chän h1 = m, h2 = m S¬ ®å gi¸ lao nót thõa L2=46.2 L1=28 ®èi träng 2m X e lao dÇm ? 2m ? h1=4m 0.3 A h2=6m B C - Trọng l-ợng giá lao nút thừa m dài = 1.25T/m - Trọng l-ợng thân trụ tính từ trái sang phảI : G1 = 0.5 T ; G2 = 0.6 T - Träng l-ợng thân trụ phụ đầu nút thừa : G3 = 0.5 T tổ hợp giá lao cầu di chuyển từ nhịp sang nhịp khác trụ phụ giá lao cầu chuẩn bị hạ xuống mũ trụ Khi dầm tự hẫng Sơ đồ xác định đối trọng P nh- sau: GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 169 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng P+G1=P+0,5(T) Phần 1: Thiết kế cỏ sở G2=0,6(T) q=1,25(T/m) A đồ án tốt nghiệp G3=0,5(T) C B L2 =46.2 L1=28m KiĨm tra ®iỊu kiƯn ổn định giá lao nút thừa quay quanh điểm B: Ta cã M1 ≤ 0.8 Mcl (1) + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x42.6 + 1.25x42.62/2 =909.8(T.m) + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL21/2 = (P+0.5)x28 + 1.25x 282/2 =28P+504(T.m) Thay kiện vào ph-ơng trình (1) ta có : 1155.5 0.8 x (28P + 504) P 33.58 T chän P = 34 T - Xét mômen lớn gối B : MB = 909.8 (T.m) - Lùc däc t¸c dơng biên : Nmax = B M max h 909.8 = 454.9 T (h=2 chiỊu cao dµn) * Kiểm tra điều kiện ổn định biên: N *F R0 1900(kg / cm2 ) Trong ®ã : N lực dọc biên N = 454.9 T : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh víi = l0 / r : l0 chiỊu dµI tính toán theo hai ph-ơng làm việc = m Chọn biên dàn đ-ợc gép từ thÐp gãc (250x160x18) (M201) DiÖn tÝch : F = x 71.1= 284.4 cm2 B¸n kÝnh qu¸n tÝnh rx = 7.99, ry = 4.56 chän rmin = ry = 4.56 cm GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 170 Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng max l0 rmin Thay vào công thức : VËy 200 = 43.86 : Tra b¶ng cã 4.56 max max = đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế cá së = 0.868 N 454900 = = 1842.7 (kG/cm2) * F 0,868* 284,4 R = 1900 Kg/cm2 đảm bảo I.9 III Trình tự thi công kết cấu nhịp: - Lắp dựng tổ hợp giá lao nút thừa, lắp dựng hệ thống đ-ờng ray tổ hợp giá lao nút thừa xe goòng vận chuyển - Di chuyển tổ hợp giá lao nút thừa đến vị trí trụ T1 - Đánh dấu tim dầm, sau vận chuyển dầm BTCT xe goòng vị trí sau mố để thực lao lắp dầm nhịp - Vận chuyển dầm đến tổ hợp giá lao nút thừa dùng balăng , kích nâng dầm kéo phía tr-ớc ( vận chuyển dầm theo ph-ơng dọc cầu) - Khi dầm đến vị trí cần lắp đặt dùng hệ thống bánh xe balăng xích đặt lên dầm ngang tổ hợp giá lao nút thừa, di chuyển dầm theo ph-ơng ngang cầu đặt vào vị trí gối cầ - Trong trình đặt dầm xuống gối cầu phải th-ờng xuyên kiểm tra hệ thống tim tuyến dầm gối càu Công việc lao lắp dầm đ-ợc thùc hiƯn thø tù tõ ngoµi vµo - Sau lắp xong toàn số dầm nhịp tiến hành liên kết tạm chúng với di chuyển giá lao để lao lắp nhịp Trình tự thi công lao lắp tiến hành nh- nhịp - Sau lao lắp xong toàn cầu tiến hành lắp đặt ván khuôn,côt thép đổ bêtông mối nối dầm ngang - Lắp đặt ván khuôn , cốt thép thi công gờ chắn xe , làm khe co giÃn lớp mặt đ-ờng lan can GVHD:Th.s phạm văn thái SV : HONG VN VIấN_100891 trang: 171