(Khoá luận tốt nghiệp) đặc điểm điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu

Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu Lời nói đầu Trong xu phát triển chung giới ,sự phát triển kinh tế kèm với phát triển cở sở hạ tầng GTVT nói cách khác GTVT luôn phải tr-ớc mét b-íc §èi víi mét n-íc cã nỊn kinh tế đà phát triển mạnh nh- n-ớc ta ,việc phát triển sơ hạ tầng GTVT lúc hết có ý nghĩa vô to lớn Những cầu xây ,những tuyến đ-ờng mở hoàn thiện thêm mạng l-ới giao thông quốc gia tạo tảng vững cho giao l-u ,thông th-ơng vùng miền mà thu hút vốn đầu t- n-ớc góp phần đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hóa đại hóa đất n-ớc Nhận thức đ-ợc điều đó, sau năm học tập nghiên cứu chuyên ngành Thiết kế cầu môn Xây dựng cầu đường tr-ờng đại học dân lập Hải Phòng, em đà có đ-ợc kiến thức kinh nghiệm thực tế quý báu chuyên ngành thiết kế cầu đ-ờng Kết học tập qua trình năm học đà phần đ-ợc phản ánh đồ án tốt nghiệp mà em xin trình bày d-ới Để có đ-ợc kết này, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo thuộc môn xây dựng tr-ờng ĐHDL Hải Phòng, đà giúp đỡ em suốt năm học qua Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo môn xây dựng tr-ờng ĐH DL Hải Phòng, đặc biệt thầy : Th.S: Phạm Văn Thái K.S: Trần Anh Tuấn đà trực tiếp h-ớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian kinh nghiệm hạn chế, đồ án em không tránh khỏi sai sót Rất mong đ-ợc thông cảm giúp đỡ thầy Hải Phòng, ngày 19 tháng 07năm 2010 Sinh viên Nguyễn Ngọc Minh Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu Phần i: Thiết kế sở ******* Ch-ơng i:giới thiệu chung I- Hiện trạng kinh tế-xà hội GTVT khu vực nghiên cứu 1-Hiện trạng kinh tế xà hội khu vực xây dựng cầu Quảng Bình tỉnh thuộc vùng duyên hải miền trung có vị trí địa lý thuận lợi để mở rộng phát triển vµ giao l-u kinh tÕ DiƯn tÝch 1247 km 2, dân số 1.15 triệu ng-ời Trong thời kỳ đổi chung n-ớc, gần kinh tế tỉnh Quảng Bình có h-ớng chuyển biến theo h-ớng giảm t-ơng đối tỷ trọng nghành nông lâm nghiệp, tăng tỷ trọng ngành công nghiệp, dịch vụ để phù hợp với xu chung Theo số liệu thống kê nhịp độ tăng tr-ởng kinh tế GDP bình quân năm gần tỉnh đạt 8.9% có cao nh-ng ch-a ổn định - Công nghiệp: Chủ yếu nghành sản xuất máy móc thiết bị, dệt, da, may, xi măng vật liệu xây dựng, chế biến nông sản thực phẩm Giá trị tăng bình quân hàng năm 10.5% Sản phẩm GDP năm 1996 550 tỷ đồng Tuy nhiên quy mô công nghiệp nhỏ bé, súât lao động thấp - Nông lâm ng- nghiệp: Giá trị gia tăng bình quân 2.9% GDP năm 1996 229.5 tỷ đồng Tỷ trọng nông nghiệp giảm Thuỷ sản suất ch-a cao, năm 1996 đánh bắt 20.3 ngàn Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu - Dịch vụ du lịch: Với tiềm phong phú, ngành dịch vụ du lịch năm qua phát triển mạnh mẽ Giá trị GDP năm 1996 là 916 tỷ đồng, nhịp độ tăng GDP bình quân năm đạt 9.5% - Xuất nhập khẩu: Quảng Bình có cảng biển cảng lớn n-ớc tạo điều kiện phát triển nghành xuất nhập cuả tỉnh n-ớc bạn lào Xuất chủ yếu nông, hải sản, đồ thủ công mỹ nghệ, nhập chủ yếu vật t- nông nghiệp, vật t- xây dựng, máy móc thiết bị Tóm lại với vai trò trung tâm ph¸t triĨn kinh tÕ x· héi cđa miỊn trung, mét cực cân cấu lÃnh thổ toàn quốc Quảng Bình quy mô thua thành phố lớn khác, sở vật chất kỹ thuật kinh tế sở hạ tầng lạc hậu ch-a đồng bộ, sức lao động dồi nh-ng chiến l-ợc ch-a cao 2-Hiện trạng giao thông đ-ờng khu vực Mạng l-ới l-ới giao thông đ-ờng có chiều dài t-ơng đối lớn, cụ thể nhsau: Tổng chiều dài: 3729 km, Quốc lộ 390 km, tỉnh lộ 814 km, đ-ờng đô thị 814 km, đ-ờng liên huyện 1339 km, đ-ờng liên xà 1000 km Phân bố hợp lý có hai trục quốc lé chÝnh lµ quèc lé 1A vµ quèc lé 14B vµ nhiỊu tun tØnh lé, hun lé nèi hai trơc Tuy nhiên chất l-ợng đ-ờng , đ-ờng xấu xấu chiếm 75% - Quốc lộ 1A: Là trục quan trọng qua địa phận tỉnh đóng vai trò hàng đầu giao l-u liên tỉnh, nội tỉnh Trên tuyến có số đoạn bị ngập mùa m-a số đoạn th-ờng bị ùn tắc cục - Hệ thống tỉnh lộ huyện lộ với trục quốc lộ tạo thành mạng l-ới giao thông, phân bố hợp lý, tuyến vùng núi th-ờng chạy song song với địa hình tự nhiên xuyên qua khu vực dân c- khu công nghiệp Chất l-ợng hệ thống tỉnh lộ huyện lộ xấu, xuống cấp mạnh II- định h-ớng kinh tế xà hội dự báo nhu cầu vận tải - cần thiết phải đầu tGvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 1-Những định h-ớng phát triển kinh tế - xà hội Quảng Bình tỉnh thuộc vùng kinh tế duyên hải miền trung Định h-ớng phát triển kinh tế từ đến năm 2009 khai thác hiệu trục xuyên suốt Bắc Nam, cảng biển, tiềm du lịch nguồn lợi biển để hình thành cấu kinh tế đa dạng theo h-ớng sản xuất hàng hoá Phát triển cảng biển Các khu công nghiệp, khu đô thị với phát triển du lịch th-ơng mại để hình thành khu kinh tế trọng điểm Phát triển thành phố thành trung tâm kinh tế, th-ơng mại, du lịch toàn khu vực, đầu mối giao thông quan trọng đ-ờng cảng biển, hàng không.cụ thể: - Về công nghiệp: Coi trọng đầu t- chiều sâu, -u tiên phát triển quy mô vừa nhỏ với công nghiệp tiên tiến đại Đồng thời xây dựng nhiều khu công nghiệp mới, tập trung, liên kết liên doanh với n-ớc để phát triển công nghiệp xuất khẩu, h-ớng vào nghành công nghiệp chế biến nông lâm hải sản chế biến gia công xuất Sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dựng, phấn đấu GDP đến năm 2010 4500 tỷ đồng Quy hoạch khu công nghiệp kỹ thuật cao với ngành công nghiệp để không ảnh hưởng tới cảnh quan du lịch khu vực - Về du lịch: Nghành dịch vụ du lịch giữ vai trò quan trọng có tiềm lín lµ nghµnh mịi nhän nỊn kinh tÕ cđa tỉnh Phấn đấu GDP năm 2001 đạt 1600 tỷ đồng mức tăng tr-ởng bình quân hàng năm đạt 12% Đầu t- xây dựng khu du lịch - Về nông lâm, ng- nghiệp phát triển nông thôn Phấn đấu gía trị GDP nghành nông lâm ng- nghiệp năm 2001 đạt 300 tỷ đồng, phát triển nông nghiệp theo h-ớng đa dạng hoá, xây dựng vùng công nghiệp, tái tạo bảo vệ khoanh nuôi rừng khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, lấy khai thác xuất làm mũi nhọn, chuyển đổi Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu cấu khai thác nuôi trồng hải sản có giá trị, mở rộng diện tích nuôi trồng thuỷ hải sản kết hợp đẩy mạnh đánh bắt xa bờ 2-Định h-ớng phát triển giao thông-dự báo nhu cầu vận tải Trên sở định h-ớng quy hoạch phát triển vùng trọng điểm miền trung đồng thời với việc hình thành xa lộ Bắc-Nam, cần thiết phải xây dựng hệ thống sở hạ tầng kỹ thuật miền trung mà đặc biệt mạng l-ới giao thông vận tải Với phát triển chuỗi khu công nghiệp kéo dài miền trung dự báo năm tới nhu cầu vận tải tăng mạnh, phải xét tới dự án đ-ờng xuyên đ-ợc xây dựng vào năm tiếp theo, l-ợng hàng hoá thông qua lớn 3- Sự cần thiết phải đầu t- xây dựng Nh- nội dung đà phân tích trên, việc xây dựng cầu A có ý nghĩa to lớn mặt kinh tế, xà hội trị, văn hoá du lịch, an ninh quốc phòng với Quảng Bình nói riêng n-ớc nói chung Việc đầu t- xây dựng cầu Kiên Giang cần thiết lý sau đây: - Đồng với việc xây dựng xa lộ Bắc-Nam theo chủ tr-ơng nhà n-ớc phù hợp với nguyện vọng đáng nhân dân n-ớc địa ph-ơng có đ-ờng xa lộ qua - Đảm bảo giao thông thông suốt toàn tuyến xa lộ Bắc-Nam - Thu hút bớt ph-ơng tiện vận tải, giảm bớt l-u l-ợng xe ách tắc quốc lộ 1A mùa lũ - Đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông vận tải góp phần phát huy tốt tiềm sẵn có, phục vụ chiến l-ợc quy hoạch phát triển kinh tế xà hội Quảng Bình t-ơng lai - Việc đầu t- xây dựng tuyến đ-ờng có cầu iên Giang với hệ thống đ-ờng quốc lộ tỉnh lộ khác tạo nên mạng l-ới giao thông vận tải liên hoàn miền, nối khu trung tâm kinh tế, trị, công nghiệp, văn hoá góp phần chuyển dịch cấu lao động, dân c-, sử dụng hết Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu đất đai, đưa công nghiệp lên miền núi, phát triển vốn rừng bước xây dựng kinh tế đại hoá, công nghiệp hoá, củng cố an ninh quốc phòng tăng c-ờng hợp tác quốc tế III- đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu 1-Đặc điểm địa hình Cầu bắc qua sông Gianh đoạn sông thẳng, dòng sông hẹp hơn, hai bên bờ bị xói lở Hai bờ ruộng hoa mầu t-ơng đối phẳng 2-Đặc điểm địa chất a.Địa chất thuỷ văn Địa chất thuỷ văn gồm hai nguồn n-íc chÝnh: - N-íc mỈt: Gåm n-íc ao hå, n-íc sông L-ợng n-ớc mặt thay đổi theo mùa, mùa m-a n-ớc lớn, mùa khô l-ợng n-ớc giảm n-ớc mặt phong phú trữ l-ợng - N-ớc ngầm: Chủ yếu tầng cát, động thái, thành phần hoá học phụ thuộc vào điều kiện khí t-ợng thuỷ văn Kết tính toán thuỷ văn cầu nh- sau: - Mực n-ớc lị thiÕt kÕ: MNCN = +10.70 m - Mùc n-íc th«ng thun: MNTT = +6.00 m - Mùc n-íc thÊp nhÊt: MNTN = +0.00 m - Khỉ th«ng thun: B =40 m, H =6.0 m b Điều kiện địa chất công trình Kết khoan thăm dò địa chất vị trí xây dựng cầu cho thấy cấu tạo địa tầng nh- sau: - Lớp 1: Sét pha c¸t - Líp 2: C¸t ci sái - Líp 3: Đá vôi 3-Đặc điểm khí t-ợng Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu Khí hậu mang tÝnh chÊt chung cđa khÝ hËu n-íc ta lµ nhiƯt đới gió mùa mang tính chất riêng khí hậu vùng trung tây nguyên, Mùa m-a tháng tháng đến tháng năm sau lại mùa khô Nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam, tháng nóng tháng 5-7 nhiệt độ tới 400C , tháng thấp tháng vào khoảng 10.20C , nhìn chung nhiệt độ trung bình 250C IV- ph-ơng án v-ợt sông giải pháp kỹ thuật 1- Quy trình thiết kế Quy phạm thiết kế cầu: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 năm 1979 Bộ GTVT Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ôtô 22TCN 4054-98 2- Các thông số kỹ thuật Quy mô xây dựng: Cầu thiết kế vĩnh cửu Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải : Đoàn xe HL93 + Tải trọng ng-ời đi: 300 kg/m2  Khỉ cÇu: + 2*1.5+2*0.5+2*025 m ChiỊu réng tỉng céng B = 12.5 m  Khỉ th«ng thun: S«ng th«ng thun cÊp IV, khỉ th«ng thun 40*6 m 3- Vị trí xây dựng Vị trí xây dựng cầu lựa chọn đoạn sông thẳng độ hẹp Chiều rộng thoát n-ớc 225 m 4- 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 IV 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 4.2 Ph-ơng án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT DƯL nhịp 42 m +2 nhip dẫn 36m thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép.Chiều dài toàn cầu: Ltc = 242.7 m + Mè: Dïng mè ch÷ U BTCT, móng cọc khoan nhồi d=1m Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu + Trụ: Dùng trụ thân đặc mút thừa BTCT, móng cọc khoan nhồi d=1m 4.1 Ph-ơng án 2: Cầu dầm đơn giản thép bê tông liên hợp thi công theo ph-ơng pháp bán lắp ghép Sơ đồ nhịp 36+42+42+42+42+36 m Chiều dài toàn cầu: Ltc = 242.7 m Kết cấu phÇn d-íi: + Mè: Mè nhĐ BTCT mãng cäckhoan nhåi d=1m + Trụ đặc, BTCT móng cọc khoan nhồi d=1m Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 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 +2*0.5+2*0.25m TÇn st lũ thiết kế: P=1% Quy phạm thiết kế: 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.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 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, Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 10 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 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 - 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 hoạt chung quanh - Cho phép trực 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 kiểm tra trực tiếp mắt th-ờng, 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 25 m Chiều dài cọc vị trí trụ 20m Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 11 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng max = M max W Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cÇu 6.( 27.5625 8.575hb ) b h 65 T/m2 Ta có ph-ơng trình bậc hai: 65.hb2 51.45hb 165.375 Gi¶i ta cã: hb = 1,24 m > 1m Vậy chọn chiều dày lớp bê tông bịt đáy hb = m làm số liệu tính toán III.5.4 Tính toán cọc ván thép: 1.Tính độ chôn sâu cọc ván En H 0.5m - 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 : 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 a) Tính độ chôn sâu cọc ván thép Sơ đồ : hb Edc t En Edc Pdc Theo sơ đồ ta cã: Pbd Pn Sư dơng cäc v¸n víi mét chống tính hợp lực mô men điểm O: Ta cã: M dcd,n M dbd (1) + Hỵp lùc ¸p lùc ®Êt chđ ®éng: E®c® = Pdc ( H hn hb t ) Pdc ( H hb t ) (hn= ®ỉ ®Êt lÊn tới cao độ mực n-ớc thi công dể tiến hành thi công cọc ván) Với: Pđc = =180 dn ( H hb t ).tg (450 P®c = 0,795.( H hb ) t) Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 132 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng M dcd 0,795.( H Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu t ) 2.( H hb hb t) 0,795 (H hb t)3 + Hợp lực áp lực ®Êt bÞ ®éng: E®b® = Pdb M dcd 0,3975t ( H t hb 0,795.t t 0,3975t 2t ) + Hợp lực áp lực n-ớc chđ ®éng: ( H 0,5) ( H 0,5) n 2 2( H 0,5) ( H 0,5) 2( H 0,5) En1 n 3 Pn2= n ( H 0,5) En1 Pn1 (t hb 0,5) n ( H 0,5).(t hb 0,5) Pn1= n ( H 0,5) M n1 M n2 n En1 Pn1 .( H 0,5).(t hb 0,5) H 0,5 t hb 0,5 Thay c¸c biểu thức vào ta có ph-ơng trình bậc 3, triệt tiêu giá trị thu đ-ợc ph-ơng trình bËc sau: 0,747t 21,746t 188,16t 680,606 Giải ta có: t = 2,69m Để an toàn ta chọn độ chôn sâu t = 3,0m Chiều dài cọc ván Laxen IV L = 8m b) tính toán c-ờng độ cọc ván : Cọc ván coi nh- dầm chịu uốn kê hai đầu: + đầu nẹp + đầu kê lên điểm cách đỉnh lớp bê tông bịt đáy khoảng 0,5m + cọc ván sử dụng cọc ván thÐp laxsen dµi: L = 8m W = 2200 cm3 T-ờng cọc ván có tâng chống (nẹp gồm 2I400, chống ngang gồm 2I400) Biểu đồ chịu tải : Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 133 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: H 3000 t 1500 En hb Edc 0.5m §å án tốt nghiệp Thiết kế cầu 5100 Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Pdc Pn TÝnh to¸n ¸p lùc ngang: ¸p lùc ngang cđa n-íc : Pn = n H1 = 1.5,1 = 5,1 (t/m) áp lực đất bị động : Pb = ®n.H1 tg2 (450 - /2) => Pb = 1,5.5,1.tg2(450 - 90) =4,038(t/m) T×m Mmax ? Pn Pd A B Ra Rb 5.1 Theo sơ đồ : MB 5.1R A RA MA 5,1RB RB Pn ( Pd ( Pn 5.1 2.5,1 5,1 2.5,1 Pd 3 5,12 5,1 (2.73 5.1) 13.31(T ) * 5.1 5,1 * 5,1 Pd ) 5,1 Pn ) 2.73 5.1 5,1 * 5,1 5,1 5,1 6.65(T ) Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối đoạn < x < 5.1m Ta có: Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 134 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng MX RB ( H Víi : q x x) R A x q.( H x) ,q H1 RB ( H x ) R A x (q q x ) x 2 pn q Đồ án tèt nghiƯp ThiÕt kÕ cÇu pd q ( H H1 q x (h x) 2.( H x) (1’) 5.1 2.73 7.83(t / m) x) x2 H1 q.( H x) ( H x) H1 Thay sè vµo (1’ )ta cã phương trình bậc 3: M X = 0.12x3 1.09x2 + 3.01x + 25.9(1) d MX dx 0.34x 2.13x 3.01 Giải ph-ơng trình ta có: x = vµ x = Chän x = làm trị số để tính, thay vào (1) ta có: MMax=28.18Tm KiĨm tra: C«ng thøc : M max W yc Ru = 2000 kG/cm2 + Víi cäc v¸n thÐp laxsen IV dµi L = m, cã W = 2200 cm3 Do ®ã 28.18.105 2200 1280.9(kG / cm ) Ru = 2000 (kG/cm2 ) III.5.5 TÝnh to¸n nĐp ngang : Nẹp ngang đ-ợc coi nh- dầm liên tục kê gối chịu tải trọng phân bố + Các gối chống với khoảng cách chống là: l = 2-3m (theo chiều ngang) l1 = m (theo chiỊu däc) + T¶i trọng tác dụng lên nẹp phản lực gối RB tÝnh cho 1m bÒ réng RB = 6.65 T Sơ đồ tính : Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 135 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tèt nghiƯp ThiÕt kÕ cÇu 2000 2000 3000 2000 q=R=6.65T 3000 3000 2000 2000 3000 3000 2000 3000 2000 2000 Mômen lớn Mmax đ-ợc tính theo công thức gần ®óng sau : Mmax = q.l 10 6.65x32 10 5.98 (Tm) Chän tiÕt diƯn nĐp theo c«ng thøc : M max W yc max Ru = 2000 (kg/cm2 ) M max 5.98x105 = = 299 cm3 Ru 2000 W yc Chọn nẹp ngang định thép chữ I cã: Wx > Wyc = 299 cm3 III.5.6 tÝnh toán chống: Thanh chống chịu nén lực tập trung Lực phân bố tam giác: q p n p d 5.1 4.038 9.138 (T) + Phản lực A lấy mô men điểm B: MA R B L2 q H H (L2 = H =3,1m) RB qH H L2 q.h 2*3 9.138 * 5,1 2*3 7.7(T ) RB= B = 7.7 (T) + Dut chÞu nÐn: A Fng Víi lo = 2.l1 = 6m (chiều dài chịu nén) Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 136 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng I Fng Ta có: i 7080 46,6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 12,34 Chọn nĐp ®øng cã: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm2 l0 i 600 12,34 48.62 0,8 100 A Fng Víi : 0,8 7.7.103 0,81.46,5 204.43(kG / cm ) 48.62 100 0,81 204.43(kG / cm ) nen 1700(kG / cm ) Thanh chống đạt yêu cầu 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 IV Thi công trụ: Các kích th-ớc trụ đài nh- sau: Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 137 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 1160 260 90 240 150 75 100 600 280 1000 25 440 100 250 200 100 100 800 300 100 100 200 300 100 100 300 IV.1 Yêu cầu thi c«ng: Theo thiÕt kÕ kü tht trơ thiÕt kÕ 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 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 Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 138 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 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: IV.3.1 Tính ván khuôn đài trụ Đài có kích th-ớc a b h = x x 2.5 (m) ¸p 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 40m3/h Và đầm dùi có bán kính tác dụng 0,75m Diện tích đài: x = 40 m2 Sau 4h bê tông lên cao đ-ợc: z h 4Q F 40 40 4(m) 0.75(m) Gi¶ sư dùng ống vòi voi để đổ lực xung kích 0,4T/m2 áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn là: + Do áp lực ngang bê tông t-ơi: q1 = 400 (Kg/m ) = 0.4 (T/m ) ,n = 1.3 + Lực xung kích đầm bê tông: h > 0,75 m nªn 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 đều: 1800 0.75 1800 2.45 400 tc q = qtt =1.3 1671.25(kg / m ) 1671.25=2172.62 kg/m2 Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 139 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 3250 4000 750 q1 q2 Chọn ván khuôn nh- sau: 80 16 80 16 NĐp ®øng 16x16cm 14 20 Nẹp ngang 12x14cm 20 20 Thanh căng 20 Ván khuôn đứng 20x4cm 16 16 150 16 150 IV.3.2 Tính ván đứng: q 1m 80 0.04m Tính toán với 1m bề rộng ván Sơ đồ tính toán: 80 M«men n lín nhÊt: Mmax= ql 10 2172,62 0.8 10 139 kgm KiĨm tra theo ®iỊu kiƯn nÐn uốn ván : Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 140 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng M max W Víi Ru b W 0.042 =0,000267 (m3) 6 => = Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cÇu 139 10 = 52.06 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm2) 0.000267 => Thoả mÃn điều kiện chịu lực KiĨm tra ®é : f= 5ql 384EJ 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 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 IV.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: M«men lín nhÊt nĐp ngang: M max ql 10 1738.1 1.52 10 Chän nĐp ngang kÝch th-íc (12 W h 12 142 391.07kgm 14cm) 392cm Kiểm tra ứng suất: Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 141 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng M W +Dut ®é vâng: 39107 99.76kg / cm 392 f q.l 23 48 E.J J b.h 12 f 12 143 12 q tc l1 qvong §å ¸n tèt nghiƯp ThiÕt kÕ cÇu q.l 23 48 E.J 130kg / cm 2744cm 1671 0.8 1336.8kG / m 13.368 1503 48 x104 2744 0,0038cm 150 250 0,6cm KÕt ln: nĐp ngang ®đ khả chịu lực IV.3.4 Tính nẹp đứng: Nẹp đứng đ-ợc tính toán nh- dầm đơn giản kê gối, chịu lực tập trung đặt nhịp t¶i träng 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 Dut ®é vâng: f q.l 48.E.J b.h 16 163 5461cm 12 12 qvong q tc xl2 1336.8 x1.5 2005.2kG / m J f q.l 48.E.J 20.05 1603 0,00348cm 48 x104 5461 160 400 0,4cm KÕt ln: nĐp ®øng ®đ khả chịu lực Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 142 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu IV.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 F S R 2400 1.263cm 1900 Dùng căng 14 có F = 1.54 cm2 IV.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 Lùc xÐ đầu tròn: T qvtt D 1300 1950 (Kg) Tính toán vành l-ợc chịu lực kéo T: KiĨm tr a theo c«ng thøc: T F Rk Trong ®ã: F: diƯn tÝch ®· gi¶m u cđa tiÕt diƯn vành l-ợc Rk : c-ờng độ chịu kéo gỗ vành l-ợc Rk = 100kg/cm2 => F= b T Rk 1950 19.50cm 100 Từ chọn tiết diện gỗ vành l-ợc : 4cm ,b=12cm Có F= 12=48cm2 Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 143 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu CHƯƠNG :THI CÔNG KếT CấU NHịP I Yêu cầu Chung: -Sơ đồ cầu gồm nhịp có nhịp 42m nhịp biên 36m -Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm -Với nội dung đồ án thi công nhịp 30m , mặt cắt ngang cầu gồm dầm T chiều cao dầm H = 1.8m, khoảng cách dầm = 2.4m 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 1.Xác định thông số giá lao nút thừa: - Chiều dài giá lao nút thừa : L1 = 2/3 LdÇm = 24.0 m L2 = 1.1 LdÇm = 1.1x36 = 39.6m chän L2 = 39 m - ChiÒu cao chän h1 = m, h2 = m Sơ đồ giá lao nút thừa L1=32m 2m L2=46m 2m h1=4m h2=6m - 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 Khi dầm tự hẫng Sơ đồ xác định đối trọng P nh- sau: Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 144 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ cÇu P+G1=P+0.5 q=1.25T/m G3=0.5T G2=0.6T 24 39 2.KiĨm tra điều kiện ổn định giá lao nút thừa quay quanh ®iĨm B: Ta cã M1 ≤ 0.8 Mcl (1) + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x39 + 1.25x392/2 = 970.125(T.m) + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL21/2 = (P+0.5)x24 + 1.25x 242/2 =24P+288(T.m) Thay kiện vào ph-ơng trình (1) ta có : 970.125 ≤ 0.8 x (24P + 288) P 38.53T chän P = 39 T - Xét mômen lớn gèi B : MB = 970.125 (T.m) - Lùc däc tác dụng biên : Nmax = B M max h 970.125 = 400.06 T (h=2 chiÒu cao dàn) *Kiểm tra điều kiện ổn định biên: N *F R0 1900(kg / cm2 ) Trong : N lực dọc biên N = 400.06 T : hƯ sè n däc phơ thc vµo ®é m¶nh víi = l0 / r : l0 chiều dài 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 max l0 rmin 200 = 43.86 : Tra b¶ng cã 4.56 = 0.868 N 400600 = = 1622.79 (kG/cm2) * F 0,868* 284,4 Thay vào công thức : max = VËy max ≤ R = 1900 Kg/cm2 đảm bảo Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 145 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: Tr-ờng:ĐHDL Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu 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 cầu 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 - Sauk hi 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 Gvhd1:Th.s:Phạm Văn Thái-Gvhd2:Th.s:Trần Anh Tuấn 146 Svth: Nguyễn Ngọc Minh Trang: