(Khoá luận tốt nghiệp) thiết kế cầu, xây dựng cầu đường

§å ¸n Tèt NghiƯp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung Thut Minh ThiÕt kÕ c¬ së LỜI NOI ĐẦU Trong xu phát triển chung giới, phát triển kinh tế kèm với phát triển cở sở hạ tầng GTVT Hay nói cách khác, GTVT luôn nghành phải trước bước Đối với nước có kinh tế đà phát triển nước ta, việc phát triển sơ hạ tầng GTVT lúc hết có ý nghĩa vô to lớn Những cầu xây, tuyến đường mở khơng hồn thiện thêm mạng lưới giao thông quốc gia tạo tảng vững cho giao lưu, thông thương vùng miền mà cịn thu hút vốn đầu tư nước ngồi góp phần đẩy nhanh tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhận thức điều đó, sau năm học tập nghiên cứu chuyên ngành “Thiết kế cầu” môn “Xây dựng cầu đường” trường đại học dân lập Hải Phòng, em có kiến thức kinh nghiệm thực tế quý báu chuyên ngành thiết kế cầu đường Kết học tập qua trình năm học phần phản ánh đồ án tốt nghiệp mà em xin trình bày Để có kết ngày hơm nay, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo thuộc mơn Xây Dựng trường ĐHDL Hải Phịng, giúp đỡ em suốt năm học qua Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo môn Xây Dựng trường ĐH Xây Dựng Hà Nội, đặc biệt thầy: Th.S.Phạm Văn Thái Th.S.Bùi Ngọc Dung Th.S Trần Anh Tuấn Th.S Phạm Văn Toàn trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế, đồ án em khơng tránh khỏi có sai sót Rất mong thơng cảm giúp đỡ thầy Hải Phịng, ngày 04 tháng 01 năm 2012 Sinh viên Phạm Ngọc Thanh SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -1Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tèt NghiÖp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kế sở Phần I Thiết Kế Sơ Bộ **************** SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -2Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tèt NghiÖp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kế sở Ch-ơng I Giới thiệu chung 1.1 Vị trí xây dựng cầu : Cầu A bắc qua sông Thao thuộc tỉnh Phú Thọ.Cầu dự kiến đ-ợc xây dựng Căn định số 538/CP-CN ngày 19/4/2004 Thủ T-ớng Chính phủ, cho phép đầu tdự án đ-ờng kéo dài sở pháp lý có liên quan, UBND thành phố Hải Phòng, Ban QLDA hạ tầng tả ngạn đà giao nhiệm vụ cho tổng công ty T- vÊn thiÕt kÕ GTVT lËp thiÕt kÕ kü thuËt, tæng dự toán dự án 1.2 Căn lập thiết kế - Nghị định số NĐ-CP Chính phủ quản lý dự án đầu t- xây dựng công trình - Nghị định số NĐ-CP ngày Chính phủ quản lý chất l-ợng công trình xây dựng - Quyết định số QĐ-TT ngàythángnămg Thủ t-ớng Chính phủ việc phê duyệt quy hoạch chung - Văn số/CP-CN Thủ t-ớng phủ việc thông qua mặt công tác nghiên cứu khả thi dự án - Hợp đồng kinh tế số Ngàythángnămgiữa ban quản lý dự án hạ tầng tả ngạn với Tỉng c«ng ty T- vÊn thiÕt kÕ GTVT vỊ viƯc lập thiết kế kỹ thuật tổng dự toán Dự án xây dựng đ-ờng kéo dài Một số văn liên quan khác 1.3 hệ thống quy trình quy phạm áp dụng - Quy trình khảo sát đ-ờng « t« 22TCN 263- 2000 - Quy tr×nh khoan tham dò địa chất 22TCN 259- 2000 - Quy định nội dung tiến hành lập hồ sơ Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi khả thi dự án xây dựng dự án kết cấu hạ tầng GTVT 22TCN268-2000 - Quy phạm thiết kế kỹ thuật đ-ờng phố, đ-ờng quảng tr-ờng đô thị 20 TCN104-83 - Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng TCVN 4054- 98 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 - Quy phạm thiết kế áo đ-ờng mỊm 22TCN211-93 - Quy chn x©y dùng ViƯt Nam 2000 - Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bê công trình xây dựng dân dụng 20 TCN9583 Ch-ơng II Đặc điểm vị trí xây dựng cầu 2.1 Điều kiện địa hình Vị trí xây dựng cầu A thuộc tỉnh Phú Thọ phía th-ợng l-u sông T SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -3Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kế sở Do vị trí xây dựng cầu nằm vúng đồng nên hai bờ sông có bÃi rộng mức n-ớc thấp,lòng sông t-ơng đối phẳng ,địa chất ổn định có t-ợng xói lở.Hình dạng chung mặt cắt sông không đối xứng, mà có xu h-ớng sâu dần bờ bên trái 2.2 Điều kiện địa chất 2.2.1 Điều kiện địa chất công trình Căn tài liệu đo vẽ, khoan địa chất công trình kết thí nghiệm phòng, địa tầng khu vực tuyến qua theo thứ tự từ xuống d-ới bao gồm lớp nh- sau Lớp số Cát hạt mịn Lớp số Sét pha dẻo chảy Líp sè SÐt dỴo Líp sè Cát nhỏ chặt 2.2.2 Điều kiện địa chất thủy văn Møc n-íc cao nhÊt HCN= +12.0m Mùc n-íc thÊp nhÊt HTN =+9.0m Mùc n-íc th«ng thun HTT = +10.0m S«ng thông thuyền trôi Khổ thông thuyền cấp V(30x3.5m) Vào mùa khô mực n-ớc thấp thuận lợi cho việc triển khai thi công công trình SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -4Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së Ch-¬ng III Thiết kế cầu tuyến 3.1.Lựa chọn tiêu chuẩn kỹ thuật quy mô công trình 3.1.1 Quy mô công trình Cầu đ-ợc thiết kế vĩnh cửu bê tông cốt thép 3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế 3.1.2.1 Quy trình thiết kế Công tác thiết kế dựa tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 Bộ GTVT ban hành năm 2005 Ngoài tham khảo quy trình, tài liệu: - Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN18-79 - AASHTO LRFD (1998) Quy trình thiết kế cầu Hiệp hội đ-ờng ô tô liên bang quan giao thông Hoa kỳ Các quy trình tiêu chuẩn liên quan 3.1.2.2 Tiêu chuẩn kü thuËt - CÊp kü thuËt V > 80Km/h - Tải trọng thiết kế: Hoạt tải HL93, ng-ời 0,3T/m2 - Khổ cầu đ-ợc thiết kế cho xe ô tô ng-ời K = 11 + 1.5 =14m Tổng bề rộng mặt cầu kể lan can giải phân cách: B = 14 + 2x0.5+2x0.25 = 15.5m - Khỉ th«ng thun cÊp V, B = 30m H = 3.5m 3.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu 3.2.1 Lựa chọn kết cấu 3.2.1.1 Nguyên tắc lựa chọn - Thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật - Phù hợp với công nghệ thi công có - Phù hợp với cảnh quan khu vực - Không gây ảnh h-ởng tới đê sông - Thuận tiện thi công thời gian thi công nhanh - Hỵp lý vỊ kinh tÕ - Thn tiƯn khai thác, tu bảo d-ỡng SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -5Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngọc Dung 3.2.1.2 Lựa chọn nhịp cầu Thuyết Minh Thiết kế sở Các sơ đồ nhịp đ-a nghiên cứu gồm: Ph-ơng án cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DUL+nhịp dẫn Ph-ơng án cầu dầm đơn giản Bê Tông cốt thép ứng Suất Tr-ớc Ph-ơng án kết cấu cầu giàn thép 3.2.1.3 Lựa chọn nhịp cầu dẫn Kiến nghị sử dụng kết cấu dầm đơn giản : Chiều dài nhịp 30.0m, MCN cÇu réng 15,5m bao gåm dÇm tiÕt diƯn chữ I chiều cao dầm 2.0 m, khoảng cách dầm 2,7m Bản mặt cầu đổ chỗ dày 20cm Loại kết cầu có nhiều -u đỉêm nh-: Công nghệ thi công đơn giản, dễ đảm bảo chất l-ợng, tận dụng đ-ợc công nghệ thi công thiết bị có n-ớc, giá thành rẻ, thời gian thi công nhanh 3.2.1.4 Giải pháp móng Căn vào cấu tạo địa chất khu vực cầu, chiều dài nhịp quy mô mặt cắt ngang cầu, kiến nghị dùng ph-ơng án móng cho phần cầu cÇu dÉn nh- sau: PhÇn cÇu chÝnh: Dïng mãng cäc khoan nhåi D1,0m PhÇn cÇu dÉn: Dïng mãng cäc khoang nhồi D1,0m 3.3 Ph-ơng án I Ph-ơng án cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DUL+nhịp dẫn 3.3.1 Ph-ơng án kết cấu Sơ đồ nhịp: (25+40+60+40+25)m; Tổng chiều dài cầu tính đến đuôi hai mố 218m Nhịp gồm nhịp dầm BTCTDƯL liên tục đúc hẫng có sơ đồ (40+60+40) chiều dài nhịp 60 m Các kích th-ớc dầm liên tục đ-ợc chọn nh- sau: -Dầm liên tục có mặt cắt ngang hộp ngăn, thành xiên có chiều cao thay đổi L2 L1 Lv t1 t3 t2 B L1 Hình 3.1.Các kích th-ớc mặt cắt ngang dầm + Chiều cao dầm vÞ trÝ trơ Hp = (1/16-1/ 20)L = (3.75 – 3.0), chän Hp = 4.0(m) + ChiỊu cao dÇm ë vị trí nhịp mố h = (1/30-1/40)L =(2.0 -1.5), SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -6Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng §å ¸n Tèt NghiƯp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung chän h =2.0(m) Thuyết Minh Thiết kế sở + Khoảng cách tim hai s-ờn dầm L2 = (1/1,9 - 1/2)B,trong B=15.5m bề rộng mặt cầu.chọn khoảng cách tim hai s-ờn dầm L2 = 15.5/2 =7.75 (m).chọn L2=7.75 m + Chiều dài cánh hẫng L1 = (0,45 - 0,5)L2 = (3.4- 3.8), chän L1 = 2.80 (m) + Chiều dầy nhịp chọn t1 = 250(mm) + Chiều dầy mép cánh hẫng (t2) chọn t2 = 250(mm) + Chiều dầy điểm giao với s-ên hép t3 = (2 - 3)t2 = 500-750(mm), chän t3 = 500(mm) + ChiỊu dµi vót thng lÊy Lv = 1,5(m) + ChiỊu dÇy cđa s-ên dÇm chän 500 (mm) + Bản biên d-ới gối (1/75 - 1/200)74 = 0.98 - 0.37(m), chọn 900 mm + Bản biên d-ới nhịp lấy 300(mm) -Với kích th-ớc đo chọn khổ cầu ta sơ chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp nhhình vẽ: mặt cắt ngang cầu TL 1:100 150 25 550 550 150 50 2% 155 155 150 280 280 90 30 50 400 25 2% 25 150 200 50 250 Hình 3.2.Tiết diện dầm hộp Kết cấu cầu đối xứng bên gồm 1cầu dẫn nhịp 25m -Chiều rộng cánh dầm 2.7m -Chiều dày mặt cầu 20 cm -Chiều cao dầm 2.0 m -Chiều dày s-ờn dầm 20 cm -Khoảng vát 20x20 cm SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -7Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tèt NghiÖp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kế sở 1/2 mặt cắt trụ 1/2 mặt cắt nhịp TL 1:100 50 1550 1100 150 25 2% 25 150 50 2% Hình 3.3 Mặt cắt dầm dẫn Cấu tạo trụ: Thân trụ rộng 2.0m-1.6m t-ơng ứng theo ph-ơng dọc cầu 6m theo ph-ơng ngang cầu đ-ợc vuốt tròn theo đ-ờng tròn bán kính R = 1.75m BƯ mãng cao 3.3m, réng 9.6m theo ph-¬ng dọc cầu, 13.2m theo ph-ơng ngang cầu Dùng cọc khoan nhồi D100cm Cấu tạo mố Dạng mố có t-ờng cánh ng-ợc bê tông cốt thép Bệ móng mố cao 2m, réng 5.0m, dµi 14.5m Dïng cäc khoan nhåi D100cm 3.4.Ph-ơng án II Ph-ơng án cầu dầm đơn giản Bê Tông cốt thép ứng Suất Tr-ớc I Mặt cắt ngang sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho xe ng-ời K = 11+2x1,5=14 m - Tỉng bỊ réng cÇu kĨ lan can gờ chắn bánh : B =11 + 2x1,5+ 2x0,5 + 2x0.25 = 15,5 m SVTH: Ph¹m Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -8Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngọc Dung - Sơ đồ nhịp: 38+38+38+38+38m =190 m Thuyết Minh Thiết kế sở - Cầu đ-ợc thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép Kết cấu phần d-ới: Hình Tiết diện dầm chủ a.Kích th-ớc dầm chủ: Chiều cao dầm chủ : h = (1/15 1,9) 100 1900 110 200 50 800 1/20)L = (2,5 300 250 250 650 chän h = 1,9 (m) b.KÝch th-íc dÇm ngang : ChiỊu cao hn = 2/3h = 1,3 (m) -Trên nhịp 38 m bố trí dầm ngang cách 7,6 m Khoảng cách dầm ngang: 4m(8m) - Chiều rộng s-ờn bn = 12 16cm 20cm, chän bn = 25(cm) c.KÝch th-íc mặt cắt ngang cầu: -Xác định kích th-ớc mặt cắt ngang: Dùa vµo kinh nghiƯm mèi quan hƯ chiỊu cao dầm, chiều cao dầm ngang, chiều dày mặt cắt ngang kết cấu nhịp, chiều dày đổ chỗ nh- hình vẽ MặT CắT NGANG CầU SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng -9Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së 1/2 mặt cắt trụ 1/2 mặt cắt nhịp TL 1:100 50 1550 1100 150 25 2% 25 150 50 2% - 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 Kết cấu phần d-ới: + Trụ cầu: - Dùng loại trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ chỗ - Bê tông M300 Ph-ơng án móng: Dïng mãng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh D100cm + Mè cầu: - Dùng mố chữ U bê tông cốt thép - Bê tông mác 300; Cốt thép th-ờng loại CT3 CT5 - Ph-ơng án móng: : Dùng móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D100cm A Chọn kích th-ớc sơ mố cầu Mố cầu M1,M2 chọn mố trữ U, móng cọc với kích th-ớc sơ nh- hình vẽ B Chọn kích th-ớc sơ trụ cầu: Trụ cầu chọn trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ chỗ,kích th-ớc sơ hình vẽ SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-10Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp Thuyết Minh GVHD :TH.S: Bùi ngọc Dung Thiết kế sở *Điều kiện tính toán: áp lực đẩy n-ớc phải nhỏ ma sát bê tông cọc + trọng l-ợng lớp bê tông bịt đáy n b hb u1 hb k.u hb m hb ) n ( H hb n n u1 b H k u m 1m n Trong ®ã : H : Khoảng cách MNTC tới đáy đài = 9.92 m hb : Chiều dầy lớp bê tông bịt đáy m = 0,9 hệ số điều kiện làm việc n = 0,9 hệ số v-ợt tải b : Trọng l-ợng riêng bê tông bịt đáy b = 2,4T/m2 n : Trọng l-ợng riêng n-ớc n =1 T/m2 u2: Chu vi cäc = 3,14x1 = 3,14 m 2 : Lùc ma sát bê tông bịt đáy cọc = 4T/m k: Sè cäc mãng k =6 (cäc) : DiƯn tÝch hè mãng (Më réng thªm 1m hai bên thành để thuận lợi cho thicông) = 13 x = 91m2 : Lùc ma sát cọc ván với lớp bê tông: = 3T/m u1: Chu vi t-êng cäc v¸n =(13 + 7) x = 40 m 1x9.92 x91 1.4m 1m hb (0,9 x91x2, 40 x3 x3,14 x 4).0,9 91x1 VËy ta chän hb=1.4 m * 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 chiỊu ngang cđa hè mãng ®Ĩ kiĨm tra - Coi nh- dầm đơn giản nhịp l = 7m - Sử dụng bê tông mác 200 có Ru = 65 T/m2 - Tải trọng tác dụng vào dầm q (t/m) q = Pn – qbt = n.(H+hb ) – hb bt q = 1.(9.92 + hb) - 2,4.hb = 9.92 - 1,4.hb + Mô men lớn tiết diện nhịp : q.l + Mômen chèng uèn : Mmax = b.h + KiÓm tra øng suÊt : W= (9.92 1,4.hb ).7 1.hb2 SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh MSSV: 110901 60.76 8.575 hb hb2 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-163Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung M max 6.(30 32 8.575 hb ) max = W hb2 ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së 65 T/m2 Ta có ph-ơng trình bậc hai: 65.hb2 51.45hb 181 92 Gi¶i ta cã: hb = 1.34 m > 1m Vậy chọn chiều dày lớp bê tông bịt đáy hb = 1.4m làm số liệu tính toán 5.4 Tính toán cọc ván thép: 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: Sét chảy dẻo : 0=1.8 (T/m2); tt=150 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 n=5.42m mntc= +0.5m cđtn= -4.92m 0.5m t d -9.42m Hệ số áp lực đất chủ động bị động xác định theo công thøc sau: Chđ ®éng: Ka = tg2(450- /2) = tg2(450-150/2) = 0.588 Bị động: Kb = tg2(450+ /2) = tg2(450 + 150/2) = 1.7 - Trọng l-ợng đơn vị , , đất d-ới mực n-ớc tính toán nh- sau: n = 2-1.0 =1 (T/m2) - ¸p lùc n-íc: P1 = 0,5* n*H 2n =0,5*5.42 = 14.69 (T) P2 = n* Hn*t =5.42 *t (T) - ¸p lực đát chủ động: SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-164Khoa Xây Dựng Cầu §-êng §å ¸n Tèt NghiƯp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung P3 = Ka*n1.* 0,5*H2 , = 0.588*1, 2* 0,5*4.52 *1 =7.42 (T) ' b P4 = (d+0.5)(t – d) P5 = 0.5( t – d )2 ' ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së Ka n1 =( 2.9 + 0.5)( t - 2.9)x 0.588x 1.2 = 2.39( t-2.9) ( T ) Ka n1 = 0.5 ( t – 2.9)x 0.588 x 1.2 = 0.35(t 2.9) (T) - áp lực đất bị động P6=H.t ,.Kb.n2 = 5.42 x t x x 1.7 x 0.8 = 7.3 t (T) P7 = 0,5.t2 Kb.n2 = 0.5xt2x1x1.7x0.8 = 0.68 t2 (T) Ph-¬ng trình ổn định lật : P1 Hn H 2t d t d t t 2t + P3 + P4 + P5 = ( P2 + P6 + P7 )x 0.95 2 3 (1) thay số liệu vào ph-ơng trình (1) ta có ph-ơng trình : 26.54+11.13+1.195*t2- 10.05+0.23t2- 0.34t - 0.98=0.43t3 +6.034t2 0.43t3 + 4.609t2 + 0.34t –2 6.64 = Gi¶i ph-ơng trình bậc ta có: t = 2.1 m Để an toàn chọn : t = 2.5 m Chiều dài cọc ván chọn: LCọC VáN = 5.42 + 2.2 + 0.5 = 8.42m Chän L =8.5 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 chèng: 0.5m n=5.42m mntc= +0.5m c®tn= -4.92m 0.5m t=2m d -9.42m * TÝnh to¸n ¸p lùc ngang: ¸p lực ngang n-ớc : áp lực đất bị động : Pn = n H1 = 1x5.42= 5.42(t/m) Pb = ®n.H1 tg2 (450 - /2) => Pd = 1,5x5.42xtg2(450 – 7.50) =4.79(t/m) Tại vị trí có Q=0 mômen M lớn nhất: Tìm Mmax : SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-165Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngọc Dung Thuyết Minh Thiết kế sở Theo sơ đồ : MB 5.42 R A RA MA ( Pd 5.42 RB RB Pn * 5.42 * 5.42 * Pd * 5.42 * 5.42 * 5.42 5.42 (4.79 5.42) 18.44(T ) 3 5.42 * 5.42 Pd ) * * 5.42 Pn ) ( Pn 4.79 5.42 5.42 * * 5.42 5.42 2 * 5.42 9.22 (T ) Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối ®o¹n < x < 5.42m Ta cã: MX R B ( H Víi : q x (1) x ) R A x q.( H x) ,q H1 RB ( H x ) R A x (q q x ) x 2 pn pd q q ( H H1 q x (h x) 2.( H x) (1) 5.42 4.79 10.21(T / m) x2 x) H1 q.( H x) ( H x) H1 (2) Thay số vào (2 )ta có ph-ơng trình bậc 3: M X =0.59x3+ 2.87x2 -8.49x + 35.24(1) d MX 1.77 x 5.74 x 8.49 dx Giải ph-ơng trình trªn ta cã: x1= 1.1 ; x2= - 4.3 Chän x = làm trị số để tính, ta có: MMax= 30.05Tm SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh MSSV: 110901 Tr-êng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-166Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng §å ¸n Tèt NghiƯp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung KiĨm tra: M max W yc C«ng thøc : ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së Ru = 2000 kG/cm2 + Với cọc ván thép laxsen IV dài L = 8.5 m, cã W = 2200 cm3 2000 2000 3000 2000 2000 3000 2000 3000 3000 2000 3000 3000 2000 2000 q=R=2.9T 30.10 Do ®ã 1363 6(kG / cm ) Ru = 2000 (kG/cm2 ) 2200 5.5 TÝnh to¸n 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 chiều dọc + Tải trọng tác dụng lên nẹp phản lực gối RB tính cho 1m bề rộng RB = 9.2 T Sơ đồ tính : Mômen lớn Mmax đ-ợc tính theo công thức gần sau : q.l 9.2 x32 8.28 (Tm) 10 10 Chän tiÕt diƯn nĐp theo c«ng thøc : M max Ru = 2000 (kg/cm2 ) max W yc Mmax = W yc M max 8.28 x10 = = 414 cm3 Ru 2000 Chọn nẹp ngang định thÐp ch÷ I cã: Wx > Wyc = 414 cm3 5.6 Tính toán chống: Thanh chống chịu nén lực tập trung Lực phân bố tam giác: q pn pd 5.42 4.79 10.21 (T) + Phản lực A lấy mô men điểm B: SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-167Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung MA R B L2 (L2 = H =5.45m) qH H RB L2 ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së q H H q.h 2*3 10 21 * 5.42 2*3 9.2(T ) RB= B = 8.8 (T) + Dut chÞu nÐn: A Fng Víi lo = 2.l1 = 6m (chiỊu dµi chÞu nÐn) Ta cã: i I Fng 7080 46,5 12,34 Chän nĐp ®øng cã: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm2 l0 600 48 62 i 12,34 0,8 100 A Fng Víi : 48 62 0,8 100 9.2 *10 0.81 * 46.5 244 (kG / cm ) 0,81 244 (kG / cm ) nen 1700 (kG / cm ) Thanh chèng 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 - Dän dĐp vƯ sinh hè mãng - L¾p dùng 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: SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-168Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së 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, nÕu trêi nãng cã thĨ t-íi nhiỊu h¬n 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 Tính ván khuôn trụ: 3.1 Tính ván khuôn đài trụ - Đài có kích th-íc : a b h = 11x x 2.5 (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 SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-169Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngọc Dung Và đầm dùi có bán kính tác dụng 0,75m Diện tích đài: 11 x = 55 m2 Sau 4h bê tông lên cao đ-ợc: z 4Q 40 h 2.9(m) 0.75(m) F 55 ThuyÕt Minh Thiết kế sở Giả sử dùng ống vòi voi ®Ĩ ®ỉ lùc xung kÝch 0,4T/m2 ¸p lùc ngang t¸c dụng lên ván khuôn là: + Do áp lực ngang bê tông t-ơi: q1 = 219 (Kg/m ) = 0.219 (T/m ) ,n = 1.3 + Lùc xung kích đầm bê tông: h > 0,75 m nªn q2 2.4 0.75 10 1800 Kg / 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 đều: 1800 0.75 1800 2.45 219 tc 1490 25(kg / m ) q = tt q =1.3 149.25 =1937.325 (kg/m2 ) Chọn ván khuôn trụ nh- sau: SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-170Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së 80 16 80 16 NĐp ®øng 16x16cm 20 20 14 Nẹp ngang 12x14cm 20 20 Thanh căng Ván khuôn đứng 20x4cm 16 16 150 16 150 3.2 Tính ván đứng: Tính toán với 1m bề rộng ván Sơ đồ tính toán: q P Mômen uốn lớn nhất: ql 1937 325 0.8 123 kgm 10 10 Kiểm tra theo điều kiện nén uốn ván : M max Ru W Mmax= Víi W b 0.03 =0,00015 (m3) SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-171Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung 139 10 => = = 92.67 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm2) 0.00015 => Tho¶ m·n ®iỊu kiƯn chÞu lùc KiĨm tra ®é : f= 5ql 384 EJ ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së l 250 Trong : - E : môđun đàn hồi gỗ Edh= 90.000 (kg/cm2) - l : chiều dài nhịp tính toán l = 80 cm - J : mômen quán tính 1m rộng ván khuôn b 0.03 = 5.33x10-6 (m4) = 533 (cm4) 12 12 - q tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván khuôn q = 16.71 (kg/cm) J 80 x18 80 =0.235cm < = 0.32cm 250 384 x10 533 =>Vậy đảm bảo yêu cầu độ võng 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 = 1937.325x 0.8 = 1549.86 (Kg/m) Sơ đồ tính: => f = q + Mômen lớn nhÊt nÑp ngang: M max ql 10 1549 86 1.5 10 SVTH: Ph¹m Ngäc Thanh MSSV: 110901 348 71kgm Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-172Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bùi ngäc Dung + Chän nĐp ngang kÝch th-íc (12 ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së 12cm) h 12 12 288 cm3 6 + KiÓm tra øng suÊt: M 34871 121kg / cm 130 kg / cm W 288 + Dut ®é vâng: W f q.l 23 48 E.J b.h 12 12 1728 cm4 12 12 tc qvong q l1 1490 25 0.8 1192 2kG / m J q.l23 11.922 150 150 0,0053 cm 0,6cm 48 E.J 48 x10 1728 250 KÕt luËn : nÑp ngang đủ khả chịu lực 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 từ nẹp ngang truyền xuèng Ptt= q l2 1549.86 1.5 2324.79 (kg) f + Sơ đồ tính toán: 16 p 80 80 16 + M«men: P.l 2324 79 1.6 620 Kgm 6 + Chän nĐp ®øng kÝch th-íc (16x16) cm: M max 16 16 682 7cm 6 + KiÓm tra øng suÊt: M 62000 90 81kg / cm 130 kg / cm W 682 + Dut ®é vâng: W f h q.l 48.E.J b.h 16 16 5461cm 12 12 qvong q tc xl2 1192 x1.5 1788 3kG / m J SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-173Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung q.l 17.88 160 160 f 0,00313 cm 0,4cm 48.E.J 48 x10 5461 400 Kết luận : nẹp đứng đủ khả chịu lực 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 2400 F 1.263 cm R 1900 Dùng căng 14 có F = 1.54 cm2 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 pd ) 1.3 0.5 (1.8 0.2) 1.3 0.5 1300 Kg/m2 ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së qvtt D 1300 - Lực xé đầu tròn : T 1950 (Kg) 2 - Tính toán vành l-ợc chịu lực kÐo T: T Rk + KiĨm tra theo c«ng thøc: F 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 T 1950 19 50 cm => F= b Rk 100 Tõ ®ã chọn tiết diện gỗ vành l-ợc : SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 3cm ,b=12cm Có F= 3x12=36cm2 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-174Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ ¸n Tèt NghiÖp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung Thiết kế sở CHƯƠNG : THI CÔNG KếT CấU NHịP I Yêu cầu Chung: - Sơ đồ cầu gồm nhịp :(5*38)m - Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm -Với nội dung đồ án thi công nhịp 38m , mặt cắt ngang cÇu gåm dÇm I chiỊu cao dÇm H = 1.9m, khoảng cách dầm S = 2.2m 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 Ldầm = 26 m L2 = 1.1 LdÇm = 1.1x38 = 38m chän L2 = 38 m - ChiÒu cao chän h1 = m, h2 = m Sơ đồ giá lao nút thừa đối trọng X e lao dầm ? ? - 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 - Trọng 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 Kiểm tra điều kiện ổn định giá lao nút thừa quay quanh ®iĨm B: Ta cã M1 ≤ 0.8 Mcl (1) SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-175Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tèt NghiÖp GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x38 + 1.25x382/2 = 1123.5(T.m) ThuyÕt Minh ThiÕt kÕ c¬ së + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL21/2 = (P+0.5)x26 + 1.25x 262/2 =26P+504(T.m) Thay kiện vào ph-ơng trình (1) ta cã : 1123.5 ≤ 0.8 x (28P + 504) P 32.16 T chän P = 33 T - XÐt m«men lín nhÊt t¹i gèi B : MB = 1123.5 (T.m) - Lực dọc tác dụng biên : B M max h Nmax = 1123 = 561.75 T (h=2 chiều cao dàn) * Kiểm tra điều kiện ổn định biên: N *F R0 1900(kg / cm ) Trong : N lực däc biªn N = 348.5 T : hƯ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh với = l0 / r : l0 chiều dàI tính toán theo hai ph-ơng làm việc = m Chọn biên dàn đ-ợc gép từ thép góc (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 max l0 rmin 200 = 43.86 : Tra b¶ng cã 4.56 = 0.868 N 348500 = = 1411.7 (kG/cm2) , 868 * 284 , *F Thay vào công thức : max = VËy max ≤ R = 1900 Kg/cm2 đảm bảo 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) SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-176Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng Đồ án Tốt Nghiệp ThuyÕt Minh GVHD :TH.S: Bïi ngäc Dung ThiÕt kÕ c¬ sở - 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 thực thứ tự từ vào - 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 SVTH: Phạm Ngọc Thanh MSSV: 110901 Tr-ờng Đại Học Dân Lập Hải Phòng-177Khoa Xây Dựng Cầu Đ-ờng