(Khoá luận tốt nghiệp) thiết kế cầu qua sông

Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 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 Hà tĩnh 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 Trần Anh Tuấn, đà giúp đỡ 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 nhịp 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 28 Tháng Năm 2013 Sinh Viên: Nguyễn Đức Quang SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Phần I Thiết kế sơ SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Ch-ơng I:giới thiệu chung I Nghiên cứu khả thi : Giới thiệu chung: - Cầu A cầu bắc qua sông B lối liền hai huyện C nằm tỉnh lộ E Đây tuyến đ-ờng huyết mạch hai huyện C D, nằm quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh Hà Tĩnh 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 Quang NgÃi 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 : Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh Hà Tĩnh: 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 Định h-ớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu I.2.1.3 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 2006-2012 8% giai đoạn 2010-2020 10% SVTH: Nguyễn §øc Quang Page §å ¸n tèt nghiƯp : ThiÕt kế cầu qua sông 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.2.1.4 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 Đặc điểm mạng l-ới giao thông: I.2.1.5 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.2.1.6 Đ-ờng thuỷ: -Mạng l-ới đ-ờng thuỷ 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.2.1.7 Đ-ờng sắt: - Hiện có hệ thống vấn tỉa đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua I.2.1.8 Đ-ờng không: - Có sân bay V nh-ng sân bay nhỏ, thực số chuyến bay nội địa 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 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: 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 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 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 qua hai huyện C 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 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 sông Thnh phố l thuộc tỉnh lỵ, trung tâm trị, kinh tế, văn hoá, khoa học kỹ thuật an ninh- quốc phòng tỉnh Hà Tĩnh; thành phố Hà Tĩnh i nằm vị trí gần trung độ tỉnh (cách địa giới phía Bắc 28 Km, phía Nam 58 Km, phía Tây 57 Km, cách bờ biển 10 Km); cách thnh phố Đà Nẵng 123 km; cách thnh phố Quy Nhơn 170 km; cách thnh phố Hồ Chí Minh 821 Km v cách thủ đô Hà Nội 889 Km Có toạ độ địa lý từ 15005 ®Õn 15008’ vÜ ®é B¾c tõ 108034’ ®Õn 108055’ kinh độ Đông Địa giới hanh thành phố Hà Tĩnh - 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- nội thµnh 10677 ng-êi /Km2 Thµnh Qu·ng Ng·i cã 10 đơn vị hành chính,08 ph-ờng,2 xà - Về điều kiện tự nhiên: Diện tích tự nhiên 37,12 Km2.Thành phố Hà Tĩnh nằm ven sông Sảo Phong , địa hình bẵng phẳng, tròng vùng nội thị có núi Thiên Bút,núi Ông , 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 Điều kiện khí hậu thuỷ văn I.3.1.1 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 - Nhiệt ®é thÊp nhÊt : 120 - NhiÖt ®é cao nhÊt: 380 KhÝ hËu chia lµm mïa râ rƯt, mïa 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.3.1.2 Thuỷ văn Mực n-ớc cao MNCN = +9.8 m  Mùc n-íc thÊp nhÊt MNTN = +7.0 m  Mùc n-íc th«ng thun MNTT = 5.0 m Khẩu độ thoát n-ớc L = 200m L-u l-ỵng Q , L-u tèc v = 1.52m3/s SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông I.3.2 Điều kiện địa chất Theo sè liƯu thiÕt kÕ cã hè khoan víi đặc điểm địa chất nh- sau: Hố khoan II I Lý trình 70 20 Địa chất Cát pha sét Cát chặt vừa Cát pha sét 10 Cát thô lẫn sỏi III IV 130 170 11 2.5 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 V là: B = 25m; H =3,5m  Khỉ cÇu: B= 8,0 + 2x0.5 = 9.0 m  TÇn st lị thiÕt kÕ: 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 II.2 Vị trí xây dựng: Vị trí xây dựng cầu A lựa chọn đoạn sông thẳng độ hẹp Chiều rộng thoát n-ớc 200 m 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 s«ng víi quy m« s«ng th«ng thun cÊp 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 29 m, thi công theo ph-ơng pháp bắc cầu tổ hơp lao cầu Sơ đồ nhịp: 29+29+29+29+29+29 m Chiều dài toàn cầu: Ltc =174 m Kết cấu phÇn d-íi: + Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhồi D=1m + Trụ: Dùng trụ thân đặc mút thõa BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m SVTH: Ngun §øc Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông B Ph-ơng án 2: Cầu dầm đơn giản BTƯST bắn lắp ghép Sơ đồ nhịp: 35+35+35+35+35 m Chiều dài toàn cầu: Ltc = 175 m KÕt cÊu phÇn d-íi: + Mè: Dïng mè U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m + Trơ: Dïng trơ th©n đặc mút thừa,móng cọc khoan nhồi D=1m C Ph-ơng án 3: Cầu gin thộp nhịp 58 * Sơ ®å nhÞp: 58 + 58 + 58 m  ChiỊu dài toàn cầu: Ltc = 174 m Kết cấu phÇn d-íi: + Mè: Mè U BTCT, mãng cäc khoan nhồi D= 1m + Trụ đặc, BTCT móng cọc khoan nhồi D= 1m Bảng tổng hợp bố trí ph-ơng án P.An Thông thuyền (m) Khổ cầu (m) Sơ đồ (m) I 25*3.5 8.0+2*0.5 29+29+29+29+29+29 174 II 25*3.5 8.0+2*0.5 35+35+35+35+35 175 III 25*3.5 8.0+2*0.5 58 + 58 + 58 174 L ( m) Kết cấu nhịp Cầu dầm nhịp đơn giản BTCT DƯL lắp ghép Cầu dầm nhịp đơn giản BTCT DƯL bán lắp ghép Cầu giàn thép Ch-ơng III Tính toán sơ khối l-ợng ph-ơng án lập tổng mức đầu tPh-ơng án 1: Cầu dầm đơn giản I Mặt cắt ngang sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho lµn xe K = 8.0 + 2*0.5 = m - Tổng bề rộng cầu kể lan can gờ chắn bánh : B =8.0 + 2*0.5= m - Sơ đồ nhịp: 29+29+29+29+29+29 = 174 m (Hình vẽ : Trắc dọc cầu ) - Cầu đ-ợc thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép Kết cấu phần d-ới: a.Kích th-ớc dầm chủ:Chiều cao dầm chủ h = (1/15 1/20)l = (1.93 1.45) (m), chän h = 1,65(m) S-ờn dầm b = 20(cm) Theo kinh nghiệm khoảng cách dầm chủ d = (m), chọn d = (m) Các kích th-ớc khác đựơc chọn dựa vào kinh nghiệm đ-ợc thể hình SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 20 180 25 15 20 25 20 165 10 60 H×nh TiÕt diƯn dÇm chđ 130 15 20 85 10 b.KÝch th-íc dÇm ngang : ChiỊu cao hn = 2/3h = 1,1 (m) -Trên nhịp 29 m bố trí dầm ngang cách 7.1 m Khoảng cách dầm ngang: 2,5 4m(8m) - ChiÒu réng s-ên bn = 12 16cm (20cm), chän bn = 20(cm) 160 SVTH: Ngun §øc Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Hình Kích th-ớc dầm ngang c.Kích th-ớc mặt cắt ngang cầu: -Xác định kích th-ớc mặt cắt ngang: Dựa vào kinh nghiệm mối quan hệ chiều 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 1/2 mặt cắt nhịp 1/2 mặt cắt gối - Vật liệu dùng cho kết cấu + Bê tông M300 + Cốt thép c-ờng độ cao dïng lo¹i S-31, S-32 cđa h·ng VSL-Thơy SÜ thÐp cấu tạo dùng 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: 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 móng: : Dïng mãng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh 100cm A Chän kích th-ớc sơ mố cầu Mố cầu M1,M2 chọn mố trữ U, móng cọc với kích th-ớc sơ nh- hình B Chọn kích th-ớc sơ trụ cầu: Trụ cầu chọn trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ chỗ,kích th-ớc sơ hình SVTH: Nguyễn Đức Quang Page Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 40 180 180 70 70 180 180 70 70 180 90 70 100 500 40 850 125 100 50 460 800 300 70 180 140 500 300 300 100 500 180 300 300 800 500 140 300 140 100 400 100 800 300 100 300 300 100 100 100 100 50 50 100 50 100 50 450 180 180 50 70 200 300 50 100 200 50 50 140 850 400 260 200 50 20 20 50 90 20 150 400 7575 165 150 20 60 30 580 100 100 H×nh KÝch th-íc mè M1,M2 100 300 H×nh KÝch th-íc trơ T3 II Tính toán sơ khối l-ợng ph-ơng án kết cấu nhịp: -Cầu đ-ợc xây dựng với nhịp 29 m , với dầm T thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép Tính tải trọng tác dụng: a) Tĩnh tải giai đoạn (DC): * Diện tích tiết diện dầm chủ T đ-ợc xác định: 180 Ad = Fc¸nh+ Fbơng+ Fs-ên Ad =1,8x0,2 + 1/2x0,1x0,15x2 + 1,0x0,2 + 0,25x0,6+ 1/2x0,2x0,2x2= 0,785 (m2) - ThĨ tÝch mét dÇm T 29 (m) 165 10 V1dÇm31 =29* F = 29*0.785 = 22.765 (m3) 25 15 20 ` 25 20 ThÓ tÝch nhịp 29* (m), (có dầm T) Vdcnhịp31 = 5*22.765 = 113.825(m3) * DiƯn tÝch dÇm ngang: Adn = 1.1*1.2 = 1.32 m2 60 -ThĨ tÝch mét dÇm ngang : V1dn = Fn*bn=1.32x0.2= 0.264 m3 ThĨ tÝch dÇm ngang cđa mét nhÞp 29m : Vdn = 4*5*0.264 = 5.28 (m3) Vậy tổng khối l-ợng bê tông nhịp 29 m là: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 10 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông giải ph-ơng trình bậc ta có t = 3.5 m Để an toàn chọn t =4 m Chiều dài cäc v¸n chän: L cäc v¸n = 4.5 + + 0.5 = 9m chän L =9 m *Chän cäc 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: MNTC +5.0 t = 2000 Bêtông bịt đáy 1400 H=4500 500 qn qd Hn=7000 C§TN +2.5 -2.9 *TÝnh to¸n ¸p lùc ngang: ¸p lùc ngang cđa n-íc : Pn = n H1 = 1x4.5 = 4.5 (t/m) ¸p lực đất bị động : Pb = đn H1 tg2 (450 - /2) => Pd = 1,5x4.5xtg2(450 - 7.50) =3.974(t/m) a.Tại vị trí có Q=0 mômen M lớn T×m Mmax ? Pn Pd B A RA RB 4.5m SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 147 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Theo sơ đồ : MB RA MA 4.5R A ( Pd Pn ) 4.5 3.97 4.5 3.4.5 Pd (3.97 4.5) Pd ) 4.5 4.5 3.97 4.5 4.5 4.5 4.5 2.4.5 3,1R B RB Pn ( Pn 4.5 3.97 4.5 12.705(T ) 2.4.5 6.35(T ) Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối đoạn < x Wyc = 1140 cm3 SVTH: Ngun §øc Quang Page 149 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông I.3.3.8 III.5.6 tính toán chống: Thanh chống chịu nén lực tập trung Lực phân bố tam gi¸c: q p n p d 4.5 3.97 8.47 (T) + Phản lực A lấy mô men ®iÓm B: H H MA R B L2 q (L2 = H =4.5m) qH H q.h 8.47 x 4.51 RB 6.35(T ) L2 2.3 2.3 RB= B = 6.35 (T) + DuyÖt chÞu nÐn: A Fng Víi lo = 2.l1 = 6m (chiều dài chịu nén) I Fng Ta có: i 7080 46,6 12,34 Chän nĐp ®øng cã: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm2 l0 i 600 12,34 0,8 100 A Fng Víi : 48.62 48.62 0,8 100 3.01.103 0,810.46,5 0,810 79.915(kG / cm ) 79.915(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 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 150 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Bảo d-ỡng bê tông đủ fC tháo dỡ ván khuôn IV Thi công trụ: Các kích th-ớc trụ đài nh- sau: 150 75 75 1800 20 850 992 20 100 I 50 80 Bm=800 II 170 140 200 440 250 80 170 50 I Am=500 II 300 300 100 100 300 300 100 100 300 100 500 100 300 100 100 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 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 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 151 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 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 c-ờng độ đạt 55%fc cho phép tháo dỡ ván khuôn Quá trình tháo dỡ ng-ợc 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 lùc t¸c 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 dïng èng 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 qtc= qtt =1.3 1689(kg / m ) 1689=2195.62 kg/m2 Chọn ván khuôn nh- sau: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 152 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 80 16 80 16 NĐp ®øng 16x16cm 14 20 NĐp ngang 12x14cm 20 20 Thanh căng 20 Ván khuôn đứng 20x4cm 16 16 150 16 150 IV.3.1.1 Tính ván đứng: Tính to¸n víi 1m bỊ réng cđa v¸n q 1m 80 80 M«men n lín nhÊt: Mmax= ql 10 2195,62 0.8 10 141 kgm KiĨm tra theo ®iỊu kiƯn nÐn n cđa v¸n : M max W Víi W => = Ru b 0.042 =0,000267 (m3) 141 10 = 52.36 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm2) 0.000267 => Thoả mÃn điều kiện chịu lực KiĨm tra ®é : f= 5ql 384EJ l 250 Trong : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 153 0.04m Sơ đồ tính toán: Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông : môđun đàn hồi gỗ Edh= 90.000 (kg/cm2) : chiều dài nhịp tính toán l = 80 cm : mômen quán tính 1m rộng ván khuôn - E - l - J 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 = 5x16.71 804 80 =0.185cm < = 0.32cm 250 384 x10 533 =>Vậy đảm bảo yêu cầu độ võng I.3.4 IV.3.1.2 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 = 2195.62 x 0.8 = 1756.1 (Kg/m) S¬ ®å tÝnh: M«men lín nhÊt nĐp ngang: ql 10 M max 1756.1 1.5 10 Chän nÑp ngang kÝch th-íc (12 W h 12 142 395.07kgm 14cm) 392cm KiÓm tra øng suÊt: M W 39507 100.783kg / cm 392 130kg / cm +Dut ®é vâng: f q.l 23 48 E.J J b.h 12 qvong f 12 143 12 q tc l1 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 luËn: nÑp ngang đủ khả chịu lực SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 154 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông IV.3.1.3 Tính nẹp đứng: Nẹp đứng đ-ợc tính toán nh- dầm đơn giản kê gối, chịu lực tập trung đặt nhịp tải träng tõ nĐp ngang trun xng Ptt= q l 1756.1 1.5 2635.15 (kg) Sơ đồ tính toán: 16 p 80 80 16 M«men P.l M max 2635.15 1.6 702.24Kgm Chän nĐp ®øng kÝch th-íc (16x16) cm h W 16 162 682.7cm KiÓm tra øng suÊt: M W 70224 102.9kg / cm 682.7 130kg / cm Dut ®é vâng: f q.l 48.E.J J b.h 12 qvong 16 163 12 q tc xl2 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 Kết luận: nẹp đứng đủ khả chịu lực IV.3.1.4 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.3.2 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 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 155 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Tải trọng tổng hợp tính toán tác dụng lên ván: qv ( ptx p d ) 1.3 0.5 (1.8 0.2) 1.3 0.5 1300 Kg/m2 Lực xé đầu tròn: T qvtt D 1300 1950 (Kg) Tính toán vành l-ợc chịu lùc kÐo T: KiĨm tr a theo c«ng thøc: 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 chän tiết diện gỗ vành l-ợc : SVTH: Nguyễn Đức Quang 4cm ,b=12cm Có F= 12=48cm2 Page 156 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông CHƯƠNG :THI CÔNG NHIP I Yêu cầu Chung: -Sơ đồ cầu gồm nhịp có nhịp29 m -Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm 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 = 20.0 m L2 = 1.1 LdÇm = 1.1x29 = 29.3m chän L2 = 29.5m - ChiÒu cao chän h1 = m, h2 = m S¬ ®å gi¸ lao nót thõa 2m L2=34m L1=20m h2=6m 2m ? A ? h1=4m 0,3m Đối trọng 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 -Trọng l-ợng thân trụ phụ đầu nót thõa : G3 = 0.5 T tỉ hỵp 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: SVTH: Nguyễn §øc Quang Page 157 §å ¸n tèt nghiƯp : ThiÕt kế cầu qua sông L2 =29.5m L1=20m 2.Kiểm tra điều kiện ổn định giá lao nút thừa quay quanh ®iÓm B: Ta cã M1 ≤ 0.8 Mcl (1) + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x29 + 1.25x292/2 =540(T.m) + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL21/2 = (P+0.5)x20 + 1.25x 202/2 =20P+260(T.m) Thay kiện vào ph-ơng trình (1) ta có : 540 0.8 x (20P + 260) P 21 T chän P = 21 T - Xét mômen lớn gối B : MB = 540 (T.m) - Lùc däc t¸c dơng biên : B M max Nmax = h 540 = 270 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 = 270 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 max l0 rmin Thay vào công thức : 200 = 43.86 : Tra b¶ng cã 4.56 max SVTH: Ngun §øc Quang = = 0.868 N 270000 = = 1093.7 (kG/cm2) , 868 * 284 , *F Page 158 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Vậy 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) - 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 thực thứ tự từ vào - 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 MụC LụC Phần i: thiết kế sơ Ch-ơng i: giới thiệu chung.-2SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 159 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông I Nghiên cứu khả thi - I.1 Giíi thiƯu chung - I.2 Đặc điểm kinh tế xà hội mạng l-ới giao thông - I.3 Đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu -4Ch-ơng ii: thiết kế cầu tuyến-6II đề xuất ph-ơng án cầu - II.1 Các thông số kỹ thuật - II.2 Các ph-ơng án kiến nghị - Ch-ơngIII tính toán sơ khối l-ợng công tác lập tổng mức đầu t- -15 III.1 Ph-ơng án cầu dầm đơn giản l¾p ghÐp - 15 III.2 Ph-ơng án dầm đơn giản bắn lắp ghÐp …- 25 III.3 Ph-ơng án cầu giàn thép …- 41 - PhÇn ii : thiÕt kÕ kü thuËt ThiÕt kÕ cÊu t¹o mặt cầu Error! Bookmark not defined I Cấu tạo mặt cầu Error! Bookmark not defined I.1 CÊu tạo lớp mặt cầu Error! Bookmark not defined II Ph-ơng pháp tính toán nội lùc Error! Bookmark not defined II.1 TÝnh to¸n néi lùc Error! Bookmark not defined III Tỉ hỵp néi lùc Error! Bookmark not defined III.1 Thiết kế cốt thép mặt cÇu Error! Bookmark not defined III.2 TÝnh to¸n diƯn tÝch cèt thÐp Error! Bookmark not defined III TÝnh to¸n mÊt m¸t Error! Bookmark not defined iii.5 Trạng thái giới hạn sử dụng Error! Bookmark not defined ch-¬ng II: ThiÕt KÕ kÕt cÊu DÇm Chđ………………………………………… Error! Bookmark not defined TÝnh toán nội lực dầm Error! Bookmark not defined .1 Sơ đồ chia đốt thi công kÕt cÊu nhÞp Error! Bookmark not defined .2 Tỉ hỵp néi lùc Error! Bookmark not defined .3 ThiÕt kÕ cèt thÐp Error! Bookmark not defined .4 KiĨm tra søc kh¸ng n Error! Bookmark not defined ch-¬ng TÝnh toán trụ cầu Error! Bookmark not defined 3.1 KÝch th-íc h×nh häc cđa trơ Error! Bookmark not defined 3.2 T¶i trọng tổ hợp tải trọng Error! Bookmark not defined SVTH: Ngun §øc Quang Page 160 Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 3.3 Xác định tải thẳng đứng Error! Bookmark not defined 3.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ: Error! Bookmark not defined 3.6 TÝnh to¸n mị trơ Error! Bookmark not defined V.7 TÝnh to¸n mãng cäc khoan nhåi Error! Bookmark not defined PHầN III: THIếT Kế THI CÔNG I Yêu cầu thiết kế - 139 I.1 Các b-ớc thi công trụ .- 139 I.2 Thi công kết cấu nhịp - 139 I.3 C«ng tác hoàn thiện - 139 I.4 Thi c«ng mãng - 140I.5 Thi c«ng trơ .- 145 Ch-ơng : Thi công nhịp .- 161 Yêu cầu thiết kế chung .- 161 Tính toán sơ giá lao nút thừa - 161 Trình tự thi công kết cấu nhÞp - 161 SVTH: Ngun §øc Quang Page 161