đề tài thiết kế cầu vòm ống thép nhồi bê tông

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN P/s e có cả bản vẽ cad ai tải xong thi để lại mail hoặc gửi về mail:tvh2801.k53@gmail.com rồi e gửi cho ạ Lời nói đầu * * * Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT TP HCM bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT TP HCM nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bò cho công việc của một kỹ sư tương lai. Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu - Đường , đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy : Bùi Đức Tân. Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN TP Hồ Chí Minh 6 tháng 5 năm 2008 Sinh viên: Phan Đăng Khoa Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN T.S BÙI ĐỨC TÂN Nhận xét của giáo viên đọc duyệt Giáo viên đọc duyệt SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN TỔNG QUAN * * * 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU 1.1. Đặc điểm về đòa hình- thủy văn -Chế độ thủy văn ít thay đổi + MNCN : +7 m + MNTT : +4 m + MNTN : +2.5 m 1.2. Đặc điểm về đòa chất Lớp 1 : Bùn sét hữu cơ màu xám xanh , đôi chỗ lẫn cát và hữu cơ : Chiều dày lớp : h 1 = 12.8 m Các chỉ tiêu cơ lý : +Trọng lượng thể tích : γ w = 1.48 T/m 3 . +Độ sệt : B = 1.24. +Lực dính : c = 0.082 (KG/cm 2 ) Góc ma sát trong : ϕ = 6 0 04’ . Lớp 2 : Cát hạt mòn đến trung ,đôi chỗ lẩn sỏi sạn ,màu xám xanh xám trắng ,kết cấu chặt vừa, trạng thái dẻo cứng : Chiều dày lớp : h 2 = 4 m Các chỉ tiêu cơ lý : +Trọng lượng thể tích : γ w = 1.85 T/m 3 . +Tỷ trọng : G = 2.69 +Lực dính : c = 0.14 (KG/cm 2 ) +Góc ma sát trong : ϕ = 10 0 49’. Lớp 3 : Sét cát màu xám vàng ,màu xanh ,trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng mặt lẩn nhiều đá dăm sạn : Chiều dày lớp : h 3 = 10.2 m . Các chỉ tiêu cơ lý : +Tỷ trọng : G = 2.73 SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN +Trọng lượng thể tích : γ w = 2.01 T/m 3 . +Lực dính : c = 0.313 (KG/cm 2 ) , +Góc ma sát trong : ϕ = 21 0 28’ . Lớp 4 : Sét màu nâu vàng ,đầu tầng đôi chỗ lẫn nhiều sỏi sạn ,trạng thái cứng : Chiều dày lớp : h 4 = 4.1 m . Các chỉ tiêu cơ lý : +Trọng lượng thễ tích : γ w = 1.74 T/m 3 . +Tỷ trọng : G =2.73 +Lực dính : c = 0.125 (KG/cm 2 ) +Góc ma sát trong : ϕ = 7 0. 10’. Lớp 5 : Sét màu nâu vàng ,đầu tầng đôi chỗ lẫn nhiều sỏi sạn ,trạng thái cứng : Chiều dày lớp : h 4 = 19.9 m . Các chỉ tiêu cơ lý : +Trọng lượng thễ tích : γ w = 1.983 T/m 3 . +Tỷ trọng : G =2.73 +Lực dính : c = 0 (KG/cm 2 ) +Góc ma sát trong : ϕ = 23 0. 52’. Lớp 6 : Sét màu nâu vàng ,đầu tầng đôi chỗ lẫn nhiều sỏi sạn ,trạng thái cứng : Chiều dày lớp : h 6 Các chỉ tiêu cơ lý : +Trọng lượng thễ tích : γ w = 2.12 T/m 3 . +Tỷ trọng : G =2.73 +Lực dính : c = 0.355 (KG/cm 2 ) +Góc ma sát trong : ϕ = 26 0. 39’. 2. QUY TRÌNH QUY PHẠM VÀ CÁC NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ 2.1. Quy trình thiết kế và nguyên tắc chung 2.1.1. Quy trình thiết kế -Quy trình thiết kế cầu cống : 22 TCN 272 – 05 -Quy trình Thiết kế và thi công kết cấu bêtông ống thép CECS 28-90 -Quy phạm thiết kế cầu dây văng trên đường ôtô JTJ 027-86 của Trung Quốc 2.1.2.Các nguyên tắc thiết kế SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN - Công trình được thiết kế vónh cửu , có kết cấu thanh thót phù hợp với quy mô của tuyến đường. - Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch , phân tích tương lai của tuyến đường. - Thời gian thi công ngắn. - Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng - Giá thành xây dựng thấp. 2.2. Các thông số kó thuật cơ bản 2.2.1. Quy mô xây dựng -Cầu được thiết kế vónh cửu với tuổi thọ > 100 năm 2.2.2.Tải trọng thiết kế -Sử dụng cấp tải trọng thiết kế cầu theo quy trình 22 TCN 272 – 05 +Hoạt tải thiết kế HL 93 - Xe 3 trục thiết ke á: P 1 =35KN, P 2 =145KN, P 3 =145KN - Xe 2 trục thiết kế : P 1 =110KN, P 2 =110KN +Tải trọng người : 3 KN/m 2 -Hệ số tải trọng : +Tónh tải giai đoạn 1 : 1.25 +Tónh tải giai đoạn 2 : 1.5 +Hoạt tải : 1.75 -Hệ số động(hệ số xung kích) : IM=1+25/100=1.25 2.2.3.Khổ cầu thiết kế -Mặt cắt ngang thiết kế cho 4 làn xe chạy vận tốc thiết kế là 80 Km/h +Mặt căt ngang khổ : K=14+2@0.5 +Phần xe chạy: B xe =4x3.5m +Phần lan can:B lc =2x0.5m 2.2.4.Khổ thông thuyền -Sông thông thuyền là sông cấp II : +Tónh cao: 9m +Tónh ngang: 60m 2.2.5.Trắc dọc cầu -Độ dốc dọc cầu là 1.6 % -Cầu nằm trên đường cong tròn bán kính R=4500m 3. CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu: - Đáp ứng yêu cầu thông thuyền SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN - Giảm tối thiểu các trụ giữa sông - Sơ đồ nhòp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bò công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước. - Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công. -Đạt hiệu quả kinh tế cao, giá thành rẻ SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN PHẦN I THIẾT KẾ CƠ SỞ SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN CHƯƠNG 1 PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 1.1. Tiêu chuẩn thiết kế -Quy trình thiết kế cầu cống 22 TCN 272 – 05 Bộ giao thông vận tải -Tải trọng thiết kế: HL 93, tải trọng người 3KN/m 2 1.2.Sơ đồ kết cấu 1.2.1.Kết cấu phần trên -Sơ đồ bố trí chung toàn cầu: -Nhòp chính là dầm liên tục 3 nhòp BT ƯST thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng với khẩu độ nhòp chính là 59+90+59 -Kết cấu nhòp chính có tiết diện hình hộp có chiều cao thay đổi, đáy dầm có dạng đường cong bậc 2. -Hộp dầm có dạng thành xiên và bố trí một vách ngăn giữa hộp. Kích thước hộp dầm như sau: +) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ H = 4.5 m. +) Chiều cao dầm tại giữa nhòp h = 2 m. +) Chiều dày bản nắp : tb = 25 cm +) Chiều dày bản đáy : Mặt cắt gối là 80 cm , tại mặt cắt giữa nhòp là 25 cm +) Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm +) Chiều dày bản mặt cầu tại ngàm : tn = 110 cm +) Chiều dày sườn bên của hộp : 50 cm +) Chiều dày sườn giữa của hộp : 40 cm -Tiêu chuẩn vật liệu 1- Bê tông cấp A có: SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN +) ' c f = 40 (MPa). +) c γ = 25 (kN/m3). +) Ec = 0.043 1.5 ' c c fγ = 35000 (MPa). 2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau: +) Diện tích một tao A str = 1680 mm 2 +) Cường độ cực hạn: f pu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo VSL 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu: +) f s = 300 (MPa). +) E s = 200000 (MPa). +) f y = 400 (MPa). -Nhòp dẫn: cầu không làm nhòp dẫn, đốt biên của dầm hộp sẽ được đặt trực tiếp lên mố cầu tiếp tiếp giáp với đường dẫn vào cầu 1.2.2. Kết cấu phần dưới 1- Cấu tạo trụ cầu : - Trụ chính dùng loại trụ đặc 2 đầu tròn đặt trên móng cọc đài thấp , cọc khoan nhồi D=1.2m đổ bê tông tại chỗ mác M300 2 - Cấu tạo mố cầu: - Mố cầu dùng loại mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi D=1m, đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo M300. 2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP 2.1. Xác đònh các kích thước cơ bản của cầu - Chiều dài kết cấu nhòp: đối với kết cấu nhòp liên tục chiều dài nhòp biên L nb = (0,6 ÷ 0,7) chiều dài nhòp giữa L ng . +) Trong phương án này chọn L = 90m. +) Lấy : L nb = 59 m 2.1.1.Phân chia các đốt dầm - Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bò hiện có của đơn vò thi công ta phân chia các đốt dầm như sau : SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 10 [...]... σ r lên b tông không cho phép b tông tự do phát triển biến dạng theo phương ngang và tạo ra trạng thái ứng suất ba chiều trong b tông trạng thái chòu lực 3 chiều, khả năng chòu lực dọc trục của b tông tăng lên đáng kể Đây chính là đặc điểm chòu lực quan trọng nhất của kết cấu ống thép nhồi b tông 2.4 Ưu điểm của ống thép nhồi b tông Cầu vòm bằng ống thép nhồi b tông Kết cấu ống thép nhồi bê tông (CFT-... gỉ phía trong của ống thép, giảm độ mảnh của vòm, tăng độ ổn đònh của vách ống thép Nói chung ống tròn có độ cứng chống xoắn cao hơn các tiết diện hở khác + Lựơng thép khi dùng ống tròn nhồi bê tông ít hơn so với kết cấu BTCT thường (tỷ lệ tiết kiệm thép khoảng 40%) và giá thành của kết cấu ống nhồi bê tông so với kết cấu bê tông cốt thép thấp hơn Mặt ngoài ống tròn thép dễ bảo vệ chống gỉ hơn các cấu... steel) là một kết cấu hỗn hợp gồm ống thép và lõi bê tông cùng làm việc Khi chòu cùng ứng suất như nhau thì kết cấu bê tông nhồi trong ống thép có những ưu điểm chính như sau: SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN * Khi so sánh với kết cấu bê tông có tiếp xúc với môi trường bên ngoài bê tông trong ống thép có đặc điểm: - Độ bền của lõi bê tông tăng khoảng 2 lần - Bê tông không... khoan nhồi đường kính 1.2m − Mố : Dùng mố chữ U bê tông cốt thép đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính 1m SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU NHỊP CHÍNH 2.1 Tổng quan về cầu ống thép nhồi b tông Nhiều công trình cầu trên thế giới đã được thiết kế với kết cấu ống thép nhồi bê tông cho những cấu kiện chòu nén Vào năm 1931, một trong những kết... Ưu điểm: + Kết cấu vòm luôn làm việc chòu nén nên nó rất phù hợp với loại vật liệu là bê tông, cầu vòm tiết kiệm vật liệu hơn kết cầu cầu dầm có cùng khẩu độ và tải trọng + Bê tông trong ống thép không những không bò co ngót mà trái lại nó còn nở thể tích, tạo điều kiện cho bê tông và ống thép cùng nhau làm việc dưới tác dụng của tải trọng khai thác + Việc nhồi bê tông đã tăng khả năng chống gỉ phía... GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN Cột thép b tông liên hợp được đònh nghóa như là kết cấu chòu nén hoặc có thể thép được bọc trong b tông hoặc b tông nhồi trong ống thép Tùy thuộc các chủng loại và hình dạng có thể chia ra làm 3 loại cột liên hợp thường dùng trong xây dựng như sau [13] : - Loại 1 : thép kết cấu (cốt cứng ) được bọc bằng b tông (hình a, b,c) - Loại 2 : b tông nhồi trong hộp, ống thép (hình f, g, i) -... thép nhồi bê tông trong xây dựng công trình Ở Trung Quốc, cầu dạng vòm ứng dụng công nghệ CFT được bắt đầu thiết kế vào năm 1990 Với cầu có nhòp không lớn hơn 80m, kết cấu vòm được thiết kế với một ống đơn Cầu Yiwu Yuanhuang ở tỉnh Zhejiang được thiết kế dạng vòm với một ống đơn đường kính 800, dày 18mm theo công nghệ CFT đã vượt được nhòp 80m Khi cần vượt nhòp lớn hơn và yêu cầu tải trọng lớn hơn, cầu. .. vấn đề này đã được khắc phục triệt để SVTH: PHAN ĐĂNG KHOA Trang 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:T.S BÙI ĐỨC TÂN + Chiều cao dầm cầu lớn , do đó cao độ mặt đường phần xe chạy lớn , kéo theo chi phí lớn cho việc đắp đất đường dẫn vào cầu + Qui mô xây dựng cầu là lớn kết cấu nặng nề , tính toán phức tạp 2.2 Phương án 2 : Cầu vòm ống thép nhồi b tông Cầu dầm vòm liên hợp ống thép nhồi bê tông là loại kết cấu... dạng kết cấu ống thép nhồi b tông Loại 1 : đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về phòng cháy, đơn giản khi cần tăng cường độ bằng cách thêm cốt thép ở lớp b tông ngoài Tuy nhiên việc kiểm tra và xử lý kết cấu thép bên trong không thể thực hiện Chủng loại kết cấu này phù hợp cho các công trình chòu động đất lớn với các tải trọng ngang lặp Loại 2 : ống thép nhồi b tông được sử dụng nhiều trong các trụ cầu. .. đến vò trí thiết kế Nửa vòm của nhòp phía bờ Bắc được xoay theo phương ngang một góc 117,10độ và 92,2dộ cho nửa vòm phía bờ Nam Ống thép được nhồi bê tông C60 có phụ gia trương nở Phụ gia chậm ninh kết được trộn vào bê tông đế tăng khả năng làm việc của bê tông Tỉ lệ nước xi măng là 0,35 với độ sụt 18-20cm Cường độ chòu nén sau 3 ngày tuổi đạt 58,5 MPa 2.2 Các loại kết cấu ống thép nhồi b tông SVTH: . b tông tăng lên đáng kể. Đây chính là đặc điểm chòu lực quan trọng nhất của kết cấu ống thép nhồi b tông 2.4. Ưu điểm của ống thép nhồi b tông Cầu vòm bằng ống thép nhồi b tông Kết cấu ống thép. 2 PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ CẦU VÒM ỐNGTHÉP NHỒI BÊTÔNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 1.1. Tiêu chuẩn thiết kế - Hiện nay chưa có quy trình thiết kế riêng cho cầu vòm thép nhồi b tông, vì vậy trong. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ 2.1. Quy trình thiết kế và nguyên tắc chung 2.1.1. Quy trình thiết kế -Quy trình thiết kế cầu cống : 22 TCN 272 – 05 -Quy trình Thiết kế và thi công kết cấu b tông ống thép CECS