đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng Phần I Thiết kế sở **************** GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 67 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật 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 Ninh Bình nằm tỉnh lộ X Đây tuyến đ-ờng huyết mạch hai huyện C D, nằm quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh Ninh Bình Hiện tại, ph-ơng tiện giao thông v-ợt sông qua phà A nằm tỉnh lộ X 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 I.1.1 Các lập dự án Căn định số 1206/2004/QD - UB ngày11 tháng 12 năm 2004 UBND tỉnh Quảng Bình việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l-ới giao thông tỉnh đồng Nai giai đoạn 1999 - 2010 định h-ớng đến năm 2020 Căn văn số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng năm 2005 cđa UBND tØnh Ninh B×nh cho phÐp Së 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 tØnh Ninh B×nh vỊ viƯc cho phÐp më réng 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 I.1.2 Phạm vi dự án: *Trên sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 hai huyện C-D nói riêng tỉnh đồng Nai 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 Ninh Bình 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 hoá có tiềm du lịch lớn với nhiều di tích, danh lam thắng cảnh Nếu đ-ợc đầu t- khai thác mức trở thành nguồn lợi lớn GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 68 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật 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 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 xuất 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 Ninh Bình khoảng 400 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 Ninh Bình có hệ thống vấn tải đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 69 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật I.2.3.4 Đ-ờng không: - Có sân bay V nh-ng sân bay nhỏ, thực số chuyến bay nội địa I.2.4 Quy hoạch phát triển sở hạ tầng: -Tỉnh lộ X nối từ huyện C qua sông B đến huyện D Hiện tuyến đ-ờng tuyến đ-ờng huyết mạch quan trộng tỉnh 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, 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: 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 X qua hai huyện C D thuộc tỉnh Ninh Bình 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 Ninh Bình 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 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 sông I.3.2 Điều kiện khí hậu thuỷ văn I.3.2.1 Khí t-ợng Về khí hậu: Tỉnh Ninh Bình nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có đặc điểm khí hậu nh- sau: - Nhiệt độ bình quân hàng năm: 290 - Nhiệt độ thấp : 120 GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 70 - đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng 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 - Nhiệt độ cao nhất: I.3.2.2 Thuỷ văn Mực n-ớc cao Mực n-ớc thấp Mực n-ớc thông thuyền Khẩu độ thoát n-ớc MNCN = +7,80m MNTN = +2,0m MNTT = +3,0m L = 340m L-u l-ỵng Q =…… L-u tèc v = 1.52m3/s I.3.3 Điều kiện địa chất Theo số liệu thiết kế có hố khoan với đặc điểm địa chất nh- sau: Đặc điểm địa chất Lớp 1:Cát thô sạn Lớp 2:Sét cát nâu Lớp 3:Cuội sỏi + cát Lớp 4:Đá vôi x¸m Hè khoan Hè khoan Hè khoan Hè khoan Hè khoan 4.0 3.0 3.5 4.0 5.0 6.0 5.0 5.0 6.0 8.0 12.0 10.0 11.0 12.0 14.0 12.0 10.0 11.0 12.0 14.0 GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 71 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật ch-ơng 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 IV là: B = 40m, H = 6m Khỉ cÇu: B=8 + 2x1.5+ 2x0.5 +2x0.25=12.5m TÇn st lị thiÕt kÕ: P=1% Quy ph¹m thiÕt kÕ: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN272.05 Bộ GTVT Tải trọng: xe HL93 ng-ời 300 kg/m2 II.2.Các ph-ơng án kiến nghị II.2.1.Lựa chọn ph-ơng án móng Căn vào đặc điểm lớp địa chất đ-ợc nghiên cứu, ta đề ph-ơng án móng nh- sau: a.Ph-ơng án móng cọc chế tạo sẵn: Ưu điểm: - Cọc đ-ợc chế tạo sẵn nên thời gian chế tạo cọc đ-ợc rút ngắn, thời gian thi công công trình mà giảm xuống - Cọc đ-ợc thi công cạn, giảm độ phức tạp công tác thi công, giảm sức lao động mệt nhọc - Chất l-ợng chế tạo cọc đ-ợc đảm bảo tốt *Nh-ợc điểm: - Chiều dài cọc bị giới hạn khoản từ 5-10m, chiều sâu chôn cọc yêu cầu lớn phải ghép nối cọc với Tại vị trí mối nối chất l-ợng cọc không đảm bảo, dễ bị môi tr-ờng xâm nhập - Thời gian thi công mối nối lâu cần phải đảm bảo độ phức tạp cao - Vị trí cọc khó đảm bảo xác theo yêu cầu - Quá trình thi công gây chấn động ồn, ảnh h-ởng đến công trình xung quanh b.Ph-ơng án móng cọc khoan nhồi: Ưu điểm: - Rút bớt đ-ợc công đoạn đúc sẵn cọc, không cần phải xây dựng bÃi đúc, lắp dựng ván khuôn Đặc biệt không cần đóng hạ cọc, vận chuyển cọc từ kho, x-ởng đến công tr-ờng - Có khả thay đổi kích th-ớc hình học cọc để phù hợp với điều kiện thực trạng đất mà đ-ợc phát trình thi công GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 72 - đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng - Đ-ợc sử dụng loại địa tầng khác nhau, dễ dàng v-ợt qua ch-ớng ngại vật - Tính toàn khối cao, khả chịu lực lớn với sơ đồ khác nhau: cọc ma sát, cọc chống, hỗn hợp - Tận dụng hết khả chịu lực theo vật liệu, giảm đ-ợc số l-ợng cọc Cốt thép bố trí theo yêu cầu chịu lực khai thác nên khong cần bố trí nhiều để phục vụ trình thi công - Không gây tiếng ồn chấn động mạnh làm ảnh h-ởng môi tr-ờng sinh ho¹t chung quanh - Cho phÐp cã thĨ trùc tiếp kiểm tra lớp địa tầng mẫu đất lấy lên từ hố đào Nh-ợc điểm: - Sản phẩm suốt trình thi công nằm sâu d-ới lòng đất, khuyết tật dễ xảy không thĨ kiĨm tra trùc tiÕp b»ng m¾t th-êng, vËy khó kiểm tra chất l-ợng sản phẩm - Th-ờng đỉnh cọc phải kết thúc mặt đất, khó kéo dài thân cọc lên phía trên, buộc phải làm bệ móng ngập sâu d-ới mặt đất đáy sông, phải làm vòng vây cọc ván tốn - Quá trình thi công cọc phụ thuộc nhiều vào thời tiết, phải có ph-ơng án khắc phục - Hiện tr-ờng thi công cọc dễ bị lầy lội, đặc biệt sử dụng vữa sét Căn vào -u nh-ợc điểm ph-ơng án, ta thấy móng cọc khoan nhồi có nhiều đăc điểm phù hợp với công trình khả đơn vị thi công, định chọn cọc khoan nhồi cho tất ph-ơng án với yếu tố kỹ thuật nh- sau: Đ-ờng kính cọc: D=1000mm Chiều dài cọc mố 20m Chiều dài cọc vị trí trụ 30m Bảng tổng hợp bố trí ph-ơng án P.An Thông thuyền (m) Khổ cầu (m) Sơ đồ (m) I 40 (8 + 2x1) (33+48+70+48+2x33) 265 II 40 (8+ 2x1) (3x88) 264 GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : ph¹m tuÊn anh - 100065 L ( m) Kết cấu nhịp Cầu dầm liên tục + đơn giản Cầu dàn thép Trang - 73 - đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng II.2.2.Lựa chọn kích th-ớc sơ PA cầu II.2.2.1 Ph-ơng án cầu đơn giản Lựa chọn kết cấu phần trên: Kêt cấu : Dầm giản đơn super-T, BTCTDUL Sơ đồ kết cấu : 9x40 Mặt cắt ngang: gồm dầm Super T Khảng cách dầm 2.3 m, dèc ngang 2% vỊ phÝa Tỉng bỊ réng cầu B=12.5m (mép lan can) Hình 3.1 Mặt cắt dÇm dÉn 1250 800 25 150 2% 2% 20 145 50 4x240.0 145 165 20 130 50 150 40 145 Kết cấu phần d-ới Cấu tạo Trụ: Trụ đặc thân thu hẹp, BTCT, đặt móng cọc khoan nhồi đ-ờng kÝnh D = 1m Th©n trơ réng 1.8m theo ph-ơng dọc cầu 7.2 m theo ph-ơng ngang cầu đ-ợc vuốt tròn theo đ-ờng tròn bán kính R = 0.75m TRụ sông T6 T7 có thân trụ rộng 1.8 m theo ph-ơng dọc cầu rộng 7.2 m theo ph-ơng ngang cầu, cao 15,5 m Bệ móng cao 2m, rộng 5.0m theo ph-ơng ngang cầu, 9.1m đến 11.2m theo ph-ơng dọc cầu đặt d-ới lớp đất phủ (dự đoán đ-ờng xói chung) Dùng cọc khoan nhồi D100cm, cọc đặt vào lớp sét pha dự kiến dài 30 m Cấu tạo Mố: Dạng mố có t-ờng cánh ng-ợc bê tông cốt thép Bệ móng mố dày 2m, rộng m, dài 12 m đ-ợc đặt d-íi líp ®Êt phđ Dïng cäc khoan nhåi D100cm, cäc đặt vào lớp sét pha dự kiến dài 20 m Mặt cầu công trình phụ khác Độ dốc ngang cầu 2% hai phía GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 74 - đồ án tốt nghiệp Phần II: Thiết Kế Kỹ Thuật Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng Bản mặt cầu đổ chỗ dy 15 cm, liên tục nhiệt đổ chỗ Lớp phủ mặt cầu gồm lớp: Lớp bê tông atfan : 5cm Lớp bảo vệ : 4cm Lớp phòng n-ớc : 1cm Đệm xi măng : 1cm Lớp tạo độ dèc ngang : 1.0 - 12 cm Khe co gi·n b»ng cao su Gèi cÇu b»ng cao su Lan can cầu bê tông Vật liệu a) Bê tông Bê tông dầm chủ dùng Mac 500 Bê tông trụ dùng Mac300 Bê tông mố dùng Mac 300 Vữa xi măng phun èng gen Mark150 b) Cèt thÐp LÊy theo tiêu chuẩn VSL dùng cho dầm liên tục Thép c-ờng ®é cao dïng lo¹i tao thÐp ®-êng kÝnh 15.2mm Modul ®µn håi E = 195000 MPa Cèt thÐp th-êng dïng thép tròn AI thép có gờ AIII.2 Chọn kích th-ớc hình học Chiều cao dầm nhịp :1750mm Chiều cao dầm 0.8 m đầu gối :800mm S-ờn dày :120mm - VËt liƯu dïng cho kÕt cÊu + Bª tông M300 + Cốt thép c-ờng độ cao dùng loại S-31, S-32 cđa h·ng VSL-Thơy SÜ thÐp cÊu t¹o dïng loại CT3 CT5 GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 75 - đồ ¸n tèt nghiƯp PhÇn II: ThiÕt KÕ Kü Tht Tr-êng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng Kết cấu phần d-ới: + Trụ cầu: - Dùng loại trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ chỗ - Bê tông M300 Ph-ơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính 100cm + Mố cầu: - Dùng mố chữ U bê tông cốt thép - Bê tông mác 300; Cốt thép th-ờng loại CT3 CT5 - Ph-ơng án mãng: : Dïng mãng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh 100cm Ph-ơng án I :Cầu liên tục Sơ đồ kết cấu: 33+48+70+48 + 2x33m Chiều cao dầm: - Tại vị trí trụ đ-ợc chọn theo H =( 1/15 1/20 )lnhịp, = (4.6 3.5) m VËy ta lÊy H = 4m - Tại vị trí nhịp đ-ợc chọn theo công thức kinh nghiệm h=( 1 )lnhịp h 40 60 1.8m Chọn h = 2m - Phần đáy dầm có dạng đ-ờng cong parabol: y = ( H h) x L2 h với L chiều dài cánh hẫng cong - Phần mặt cầu cong theo đ-ờng tròn bán kính R = 4000m Lựa chọn mặt cắt ngang: - Dầm liên tục có mặt cắt ngang hộp đơn thành nghiêng so với ph-ơng thẳng đứng 1/5, tiết diện dầm thay đổi chiều dài nhịp - Chiều dày mặt cầu cuối cánh vút: 20 cm - Chiều dày mặt cầu đầu cánh vút: 60 cm - Chiều dày mặt cầu vị trí nhịp: 25 cm, có đoạn vát s-ờn 150 cm - Chiều dày s-ờn dầm: 45cm GVHD: ths.phạm văn thái SVTh : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 76 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng 10 = 130 m2 = 13 : Lực ma sát cọc ván với lớp bê tông = 3T/m2 u1: Chu vi t-êng cäc v¸n =(13+10) hb = 46 m 1x10.05x130 2.45 m> m (0,9 x130x2,4 46x3 12x3,14x4) x0,9 130x1 x VËy ta chän hb= 2.45 m b.b.2 KiÓm tra c-ờng độ lớp bê tông bịt đáy: Xác định hb theo điều kiện lớp bê tông chịu uốn Ta cắt dải có bề rộng 1m theo chiều ngang hố móng để kiểm tra Lớp bê tông bịt đáy đ-ợc xem nh- dầm đơn giản kê mép t-ờng vây cọc ván - Nhịp dầm l=10 m Sử dụng bê tông mác 200 có Ru = 65 T/m2 Tải trọng tác dụng vào dầm lµ q (t/m) q = qn – qbt = n.(H+hb ) – hb bt q = 1.(10.05 + hb) - 2,4.hb = 10.05 - 1,4.hb + M« men lín nhÊt tiết diện nhịp : Mmax = (10.05 1,4.hb ).102 q.l 125.63 17.5.hb + M«men chèng uèn : W= b.h 1.hb2 hb2 + KiÓm tra øng suÊt : max = M max W 6.(125.63 17.5hb ) hb2 65 T/m2 Ta cã ph-ơng trình bậc hai: 65.hb2 105hb 540 Giải ta cã: hb = 2.19 m > 1m VËy chän chiều dày lớp bê tông bịt đáy hb = hbtk k 2.45 1.6 3m làm số liệu tính toán 1.5 K hệ số giảm bề dày k=1.5 GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 71 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng XVIII.1.1.10 III.5.4 Tính toán cọc ván thép: a) Tính độ chôn sâu cọc ván thép Sơ ®å : MNTC = +2.0 h=7.2 10.05m A -9.68 h1 O 1.63 -8.05 0.5 h=4.48 -5.2 Eb t Ea Các thông số đất: -Trọng l-ợng riêng ®Êt: g® = 2.7 T/m3 =300 - Gãc ma s¸t: -áp lực chủ động đất: Ea = 0.5 - dn dn - a a d h12 a =0.5x2.7x(4.48+t)2x1/3=0.45x(4.48+t)2 : Dung träng ®Èy nỉi cđa ®Êt = d - n = 2.7-1 = 1.7 T/m3 : HƯ sè ¸p lùc chủ động tg (45 / 2) 1/3 -áp lực bị động đất: Eb = 0.5 b b dn tg (45 t2 b =0.5x1.7x3x t2=2.55 t2 / 2) :Hệ số áp lực áp lực bị động GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 72 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng -Lấy mô men cân ®iĨm A ta ®-ỵc: MA = Ea[ 2 (t+h2)+h3 ] - Eb( t+ h2+h3) =0 3 3 0.45x(4.48+t)2x[ (t+4.48) +7.2]- 2.55 t2x( t+4.48+10.05) =0 Rót gọn ta đ-ợc ph-ơng trình bậc t có dạng: -1.4 t3 -22.017 t2 +42.813 t +78.524= Giải ph-ơơng trình ta đơ-ợc: t =2.75m Chọn t = 2.80 m Vậy chiều dài cọc ván :L =2.8+1.63+9.75+0.5=14.68m=> chọn L=15 m b) tính toán c-ờng độ cọc ván : Thời điểm tính sau đà đổ bê tông bịt đáy hút hết n-ớc hố móng Lúc ta tính cọc ván coi nh- dầm đơn giản kê gối O, A, tải trọng tác dụng nhhình vẽ, tính cho 1m chiều rộng (vị trí điểm O nằm cách mặt lớp bê tông bịt đáy 0,5m phía d-ới) q 2=1.9 q 1=10.55 o A L=3.05 L1=10.55 Ta cã: -¸p lùc ngang cđa n-ớc : -áp lực đất chủ động : Pn = n l1 = 1x10.55= 10.55 (T/m) qd = dn l a =1.7x3.35x1/3=1.9(T/m) Mmax =74.22 Tm (dïng phÇn mỊm Sap 2000 v10.01) Tõ ®iỊu kiƯn W M max Trong ®ã: - [ ] lµ øng st cho phÐp cđa thÐp cäc ván: [ ]=1900 kg/cm2 GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 73 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng W 74.22x105 =3906.32 cm3 1900 Ta chọn cọc ván hình máng SNG s¶n xuÊt cã : W > 3096.32 cm3 86.5 60 51 74 Tra bảng chọn cọc ván số hiệu : PZ 40 400 III.6 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 hai máy bơm loại C203 hút n-ớc từ giếng tụ tạo khô cho bề mặt hố móng III.7 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 GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 74 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng iv Thi công trụ Các kích th-ớc trụ đài nh- sau: 125 250 520 160 100 80 1500 80 100 125 225 50 115 250 50 300 100 1100 100 300 800 25 R1 100 300 150 385 iv.1 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 IV.2 Trình tự thi công nh- sau: Chuyển khối ván khuôn vị trí trụ,lắp dựng ván khuôn theo thiết kế GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 75 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở 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 ngược với trình lắp dựng IV.3 tính ván khuôn trụ: XVIII.1.2 IV.3.1 Tính ván khuôn đài trụ a Kiểm tra ván khuôn - Kích th-ớc ván khuôn L= 2m ; h= 0.5-1.5m ; 6mm - Chóng đ-ợc liên kết với bu lông: - DiƯn tÝch bƯ mãng: F= 8*11=88 (m2) - ThĨ tÝch cần đổ là: V= 88*2.5= 220 (m3) - Chọn máy trộn bê tông loại C284-A có công suất đổ 80m3 (tđông= giờ) - Vậy Chiều cao đổ bê tông t-ơi cần h= 2.5 m để đổ xong V bệtông cần thời gian là: t Vtt Vmay 220 80 2.75(h) - Để nâng cao chất l-ợng bê tông nên sử dụng Đầm có R= 0.75 m Ta thÊy h> R ¸p lùc ngang bê tông (khi không đầm) Pb= x R= 2,4*0.75= 1,8 (T/m2) - Khi có đầm áp lực ngang xung kích bê tông rơi tự Pmax= (q+ R)*n - q: lực xung động đổ bê tông ống vòi voi gây q= 0,4 (T/m2) n: hệ số v-ợt tải = 1.3 Vậy áp lực tác dụng lên ván khuôn : Ptc= (q+ R)*n= (0,4+1,8)*1.3= 2,86 (T/m2) GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 76 - Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Trang - 77 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng - Biểu đồ áp lực bê tông: 1,75m 2.5m 0.75m q = 0.4(T/m2) Fqd= 2.492T/m2 Fal= 6.23T/m - DiƯn tÝch ¸p lùc: Fal = (H-R).Ptc + R (q+ Ptc) (2,5 0.75) x2.86 0.75 x(0.4 2.86) 6.23 (T/m) - Diện tích qui đổi áp lực Fqd Fal h 6.23 2.5 - Chọn ván khuôn thép 50x50 cm 2.492 (T/m2) 6mm Tính toán ván khuôn theo kê cạnh: =0.046(phụ thuộc tỉ số a/b) Mmax= .Pqd.a = 0.046x2.492x0.5=0.057 T.m = 5700 kg.cm - KiÓm tra theo c-êng ®é: Dïng thÐp than CT3 cã [ ]=2100kg/cm2 σ= w M W a* 5700 1900(kg / cm ) < [ ] = 2100 kg/cm2 50 * 0.62 = 3(cm ) Pqd xa4 - Kiểm tra theo độ võng: f - Độ võng cho phÐp [ f ] = 0.2 cm x EJ 0.046x 0.2492x504 2.1x106 x0.9 0.0379cm VËy f < [ f ] tho· m·n b TÝnh to¸n s-ên gia c-êng: q= pqd*ltt=2.492*0.5= 1.246 (T/m) = 1246 kg/m Thanh nẹp đứng ngang kiểm toán sơ đồ: GVHD:ths.phạm văn thái SV : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 78 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu ®-êng q=1246 kg/m 50cm M max qxl 10 1246x0.52 10 50cm 31.15 kg.m - Chän tiÕt diƯn cđa cã kÝch th-íc: bxh=5x50 mm W= 2.08 (cm3) J = 5.21 (cm4) ** KiĨm tra - §iỊu kiƯn bỊn: σ = M W 3115 1497.59(kg / cm2) < [ ] = 2100 kg/cm2 đạt 2.08 - Kiểm tra độ vâng: f qxa4 127xEJ 1246x10 x504 0.056cm 127x2.1x106 x5.21 - §é cho phÐp [ f ] = 0.2 cm VËy f < [ f ] tho· m·n KL : chọn ván khuôn thép l=2 (m); có s-ờn tăng c-ờng đứng ngang Bxh=5x50 mm Thể hình vẽ sau ( ván khuôn bệ móng) Ván khuôn thép dày 5mm nẹp đứng:0.05x0.005 0.5 m nẹp ngang:0.05x0.005 XVIII.1.3 XVIII.1.4 IV.3.2 Tính ván khuôn thân trụ 2.3 Kiểm nghiệm ván khuôn thép trụ: a S b trớ vỏn khuụn thõn tru : GVHD:ths.phạm văn thái SV : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 79 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng 2500 1250 1500 2200 1500 1250 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 15x1000=15000 15x1000=15000 tØ lÖ : 1:100 4 3x1000=3000 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 2000 2000 2000 2000 2000 2000 1500 1500 2000 2000 II.5.2 Tính chiều cao đổ bê tơng sau : - Diện tích đổ BT : F = 5.2x2.5+2.52/4x3.14= 17.909 m2 - Thể tích BT cho lớp dày 0,3m : 5.373m3 - - Chọn máy trộn bê tông loại C284-A có công suất đổ 40m3/h (tđông= giê) - Thời gian đầm lớp BT 10’ (phút) - Thời gian đổ đầm lớp dày 30cm : T = - Sau 4h đổ chiều dày : H = 5.373 x60 10 18' 40 x60x0.3 18 4(m) b.Tính tốn ván khn : - Tính tốn thép ván khn số - Tính tốn thép sườn ván khn số - Tính tốn giằng b.1) Kiểm tra khả chịu lực thép : * Kiểm tra cng thộp : GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 80 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng - Áp lực lớp BT tác dụng lên ván khuôn : Ptc = (q + xR)xn + q= 400 (kg/m2) : lực xung động đổ bê tông gây + = 2400 (Kg/m3) : dung trọng bê tơng + R= 0.75 (m) : bán kính tác dụng đầm dùi +n:hệ số siêu tải n=1.3 Ptc = (400 + 2400x0.75)x1.3 = 2860 (Kg/m2) - Biểu đồ áp lực : 3.25m 4m 0.75m q = 0.4(T/m2) Fal= 10.52T/m + Fal = (H-R).Ptc + R (q+ Ptc) = = (4-0.75) x2860 + + Pqd = Fqd= 2.629T/m2 Fal 10517.5 = H 0.75 x(2860+400)=10517.5 (Kg/m2) 2629.4 (Kg/m2) - Thép ván khn dày 0,6cm tính có cạnh ngàm cứng với mơ men uốn lớn nhịp tính theo cơng thức: M= Trong : + xPqđ x a2 = 0.046 : hệ số phụ thuộc tỷ số a/b ván thép, tra bảng 2.1 sách Thi công cầu BTCT với a/b=1 - Mô men uốn lớn : M= 0.046x2629.4x0.52 =30.24(Kg.m) = 3024(Kg.cm) - Mô men kháng uốn thép ván khn : 50 x0.62 = (cm3) GVHD:ths.ph¹m văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 81 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng max max M =1008 (Kg/cm2) W = 1008 (Kg/cm2) < Ru = 2100 (Kg/cm2) => Thép đảm bảo điều kiện cường độ qxa4 127xEJ - Kiểm tra theo độ võng: f - Độ võng cho phÐp [ f ] = 0.2 cm 2629.4 x10 x504 0.118cm 127x2.1x106 x5.21 VËy f < [ f ] tho· m·n b.2 TÝnh to¸n s-ên gia c-êng: q= pqd*ltt=2629.4*0.5= 1314.7 (kg/m) - Thanh nẹp đứng ngang kiểm toán sơ đồ: q=1314.7 kg/m 50cm M max qxl2 10 50cm 1314.7 x0.52 10 32.87 kg.m - Chän tiÕt diƯn cđa cã kÝch th-íc: bxh=5x50 mm W= 2.08 (cm3) J = 5.21 (cm4) ** KiĨm tra - §iỊu kiƯn bỊn: σ = M W 3287 1580.3(kg / cm2) < [ ] = 2100 kg/cm2 đạt 2.08 - KiĨm tra ®é vâng: f qxa4 127xEJ 1314.7 x10 x504 0.059cm 127x2.1x106 x5.21 - §é cho phÐp [ f ] = 0.2 cm VËy f < [ f ] thoà mÃn KL : chọn ván khuôn thép l=1.6(m); có s-ờn tăng c-ờng đứng ngang Bxh=5x50 mm GVHD:ths.phạm văn thái SV : phạm tuấn anh - 100065 Trang - 82 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng Ván khuôn thép dày 5mm nẹp đứng:0.05x0.005 nẹp ngang:0.05x0.005 0.5 m Đoạn uốn cong v Thi công kết cấu nhịp Ph-ơng pháp thi công: đúc hẫng cân đối xứng 14000 2000 hl 4x4000 k8 k7 k6 4x3000 k5 trô T3 k4 k3 6000 k2 k1 k0 6000 k0 4x3000 k1 k2 k3 1000 4x4000 k4 k5 k6 k7 k8 trô T4 v.1 Nguyên lý ph-ơng pháp thi công hẫng Thi công hẫng thi công kết cấu nhịp đốt đối xứng qua trụ Các đốt dầm đ-ợc đúc theo sơ đồ mút thừa đối xứng qua trụ làm xong đốt căng cốt thép đốt đấy.Các đốt đúc dàn giáo di động đảm bảo tính toàn khối kết cấu tốt.Việc căng cốt thép đ-ợc tiến hành sớm bê tông non nên dễ gây cố ảnh h-ởng từ biến co ngót lớn Công nghệ thi công hẫng có -u điểm sử dụng dàn giáo, có thĨ thiÕt kÕ kÕt cÊu nhÞp cã chiÕu cao thay đổi với sơ đồ đa dạng, tiết diên hình hộp, chữ nhật v.2 Tính toán ổn định cánh hẫng trình thi công Trong trình thi công đúc hẫng khối đúc đỉnh trụ, tải trọng tác động lên bên cánh hẫng không đ-ợc đặt đối xứng gây ổn ®Þnh, kÕt cÊu cã xu h-íng lËp quanh tim trơ theo ph-ơng dọc cầu Chính thế, yêu cầu phải đảm bảo giữ ổn định cánh hẫng, chống lật cánh hẫng suốt trình thi công d-ới tổ hợp tải trọng bất lợi xảy Biện pháp thực neo tạm cánh hẫng vào thân trụ đà thi công PC bar, cốt thép c-ờng độ cao, đà đ-ợc đặt sẵn thân trụ Cần phải tính toán GVHD:ths.phạm văn thái SV : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 83 - hl đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng neo tạm sở cân mômen điểm tất lực tác dụng lên cánh hẫng Điều kiện tổng mômen giữ neo phải lớn tổng mômen lật tải trọng gây Khi thi công đốt đúc K0 trụ, đồng thời thi công neo tạm cánh hẫng vào trụ Các neo tạm đ-ợc cắt bỏ sau thi công hợp long Sơ đồ tải trọng: Sơ đồ tính sơ đồ cánh hẫng thi công đúc đốt K8 đầu cánh hẫng bên phải, phía cánh hẫng bên ch-a di chuyển xe đúc để chuẩn bị đúc đốt K8 Đối với tr-ờng hợp tải trọng tác dụng gồm có: Tĩnh tải xe đúc ván khuôn 600KN, xe đúc bên phải đặt khối 8, xe bên trái đặt khối Trọng l-ợng thân cánh hẫng, cánh bên phải tăng 2%, cánh bên trái giảm 2% Một khối đúc đặt lệch (khối bên phải đổ tr-ớc) Mô men tập trung đầu mút cánh hẫng xe đúc sinh 200KN.m Lực tập trung thiết bị 200KN đặt đầu mút cánh hẫng phải Tải trọng thi công rải tác dụng lên cánh hẫng bên phải 0.48KN/m2 , cánh hẫng bên trái 0.24KN/m2, với cầu có bề rộng mặt cầu 11.5m tải trọng thi công rải bên phải 5.52 KN/m dài cầu bên trái 2.76 KN/m dài cầu Gió ng-ợc tác dụng lên cánh hẫng bên trái (lực nâng) w = 0.24KN/m2, với cầu có bề rộng mặt cầu 11.5 m tải trọng gió ng-ợc 2.76 KN/m dài cầu Mô hình hoá sơ đồ kết cấu ch-ơng trình SAP2000, gán tải trọng lên sơ đồ ta có kết sau: Momen gây lật : Mlật = 243617.2 192161 = 51456.2KNm sơ đồ bố trí tải trọng Xe đúc P=600KN M=200KNm Tải trọng thi công rải đều=0.24KN/m2 tải trọng tập trung thiết bị P= 200KN Xe ®óc P=600KN k7 k6 k5 k4 k3 k2 Khối l-ợng giảm 2% k1 k0 k0 k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 M=200KNm Khối l-ợng tăng 2% tải trọng gió = 0.24KN/m2 Sơ đồ tính ổn định cánh hẫng trình thi công GVHD:ths.phạm văn thái SV : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 84 - đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa xd cầu đ-ờng V.3 Tính toán thép neo khối đỉnh trụ Mômen gây lật Mlật = 51456.2 KNm Nh- momen chống lật phải Mcl > 51456.2 KNm Ta bố trí thép DUL từ d-ới trụ lên xuyên qua dầm lên tới mặt cầu, thép với khối bê tông kê có tác dụng giữ ổn định chống lật cánh hẫng quanh điểm mép gối tạm trình thi công, khả giữ ổn định thép Mcl = PDULy Trong : PDUL: Khả chịu kéo thép DƯL Ta chọn thép DƯL loại thép trơn có đ-ờng kính danh định 32 (Thanh 32 mm) Do c-ờng độ chịu kéo fpu = 1084 (MPa) Tøc lµ: PDUL D2 f pu 3.1416 322 1084 10 872( KN ) Ta chän 32 bên so với tim ngang trụ Bố trí bên 16 PC 32 thành hàng cách 25cm, hàng cách mép trụ 15cm Khoảng cách từ trọng tâm neo tới mép đỉnh trụ là: 0.15 + 0.2/2 = 0.25m y : Khoảng cách từ trọng tâm thép phía bên trái trụ tới điểm lật bên phải: y = 2.5 - 2x0.25 = m Do vËy momen chèng lËt sÏ lµ MCL = 32 872 = 55808 KNm Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật : MCL = 55808 > 51456.2 (KNm) = MlËt VËy ®iỊu kiện ổn định đ-ợc thoả mÃn GVHD:ths.phạm văn thái SV : ph¹m tuÊn anh - 100065 Trang - 85 -