Công trình cầu cẩm lĩnh – nghi sơn – thanh hóa

Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN I : THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH CẦU CẨM LĨNH –NGHI SƠN – THANH HÓA 1.1 Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Thanh Hóa: 1.1.1 Vị trí địa lý trị : 1.1.2 Dân số đất đai định hƣớng phát triển : 1.2 Thực trạng xu hƣớng phát triển mạng lƣới giao thông : 1.2.1 Thực trạng giao thông : 1.2.2 Xu hƣớng phát triển : 1.3 Nhu cầu vận tải qua sông Cẩm Lĩnh: 10 1.4 Sự cần thiết phải đầu tƣ xây dựng cầu Cẩm Lĩnh : 10 1.5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu : 10 1.5.1 Địa hình : 10 1.5.2 Khí hậu : 10 1.5.3 Thủy văn : 10 1.5.4 Địa chất : 11 1.5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu : 11 1.6 Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu : 12 1.6.1 Các tiêu kỹ thuật : 12 1.6.2 Giải pháp kết cấu : 12 1.7.Đề xuất phƣơng án sơ bộ: 13 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN CẦU DẦM LIÊN HỢP BẢN BTCT NHỊP (44x4)m 17 2.1 Bố trí chung phƣơng án 17 2.2 Tính tốn khối lƣợng sơ cho hạng mục cơng trình 18 2.2.1 Tính tốn khối lƣợng kết cấu nhịp: 18 2.2.2 Trọng lƣợng lan can, tay vịn 19 2.2.3 Trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: 20 2.2.4 Khối lƣợng mố cầu: 20 2.2.5 Khối lƣợng trụ: 21 2.3 TÍNH TOÁN SỐ LƢỢNG CỌC TRONG BỆ MỐ, TRỤ: 23 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 2.3.1 Xác định sức chịu tải tính tốn cọc: 23 2.3.2 Tính tốn áp lực thẳng đứng tác dụng lên mố trụ: 26 2.4 Khối lƣợng kết kấu khác: 30 2.4.1 KHốI LƢợNG BảN QUÁ Độ HAI ĐầU CầU 31 2.5 Dự kiến phƣơng án thi công: 31 2.5.1.Thi công mố: 31 2.5.2 Thi công trụ cầu: 32 2.5.3.Thi công kết cấu nhịp: 33 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN CẦU BTCT ƢST DẦM I BÁN LẮP GHÉP NHỊP 35m 35 3.1 Bố trí chung phƣơng án 1: 35 3.2 Tính tốn khối lƣợng sơ cho hạng mục cơng trình 36 3.2.1 Xác định trọng lƣợng thân kết cấu nhịp: 36 3.2.2 Khối lƣợng mố cầu: 38 3.2.3 Khối lƣợng trụ: 39 3.3 Tính tốn số lƣợng cọc bệ mố,trụ: 41 3.3.1 Xác định sức chịu tải tính tốn cọc: 41 3.3.2 Tính tốn áp lực thẳng đứng tác dụng lên mố trụ: 44 3.3.3 Xác định số lƣợng cọc bố trí cọc cho mố, trụ cầu: 47 3.4 Khối lƣợng kết kấu khác: 48 3.5 Dự kiến phƣơng án thi công: 49 3.5.1.Thi công mố: 49 3.5.2 Thi công trụ cầu: 50 3.5.3.Thi công kết cấu nhịp: 50 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN CẦU DẦM LIÊN TỤC NHỊP (50+80+50)m 53 4.1.Tính tốn khối lƣợng hạng mục cơng trình: 53 4.1.1 Tính tốn khối lƣợng kết cấu nhịp: 53 4.2 Tính tốn khối lƣợng mố: 56 4.3 Tính khối lƣợng trụ: 57 4.4 TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU : 58 4.4.1 Trọng lƣợng lan can, tay vịn 58 4.4.2 Trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: 58 4.5 Tính tốn số lƣợnng cọc bệ mố, trụ: 59 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 4.5.1 Xác định sức chịu tải tính tốn cọc: 59 4.5.2 Tính tốn áp lực thẳng đứng tác dụng lên mố trụ: 62 4.5.3 Xác định số lƣợng cọc bố trí cọc cho mố, trụ cầu: 66 4.6 Khối lƣợng kết kấu khác: 67 4.7 Dự kiến phƣơng án thi công: 67 4.7.1.Thi công mố: 67 4.7.2 Thi công trụ cầu: 68 CHƢƠNG 5: SO SÁNH CHỌN PHƢƠNG ÁN 71 5.1 SO SÁNH Về GIÁ THÀNH CƠNG TRÌNH: 71 5.2 SO SÁNH Về ĐIềU KIệN THI CÔNG: 71 5.2.1 Phƣơng án 1: Cầu dầm thép liên hợp BTCT 71 5.2.2 Phƣơng án 2: Cầu dầm BTCT DƢL, Dầm I nhịp giản đơn 72 5.2.3 Phƣơng án 3: Cầu dầm BTCT liên tục (50+70+50)m 72 5.3 SO SÁNH PHƢƠNG ÁN THEO ĐIềU KIệN KHAI THÁC Sử DụNG : 73 5.3.1 Phƣơng án 1: 73 5.3.2 Phƣơng án 2: 73 5.3.3 Phƣơng án 3: 73 5.4 So sánh yếu tố mỹ quan 73 5.5 So sánh yếu tố trị - kinh tế - văn hoá - xã hội, du lịch: 74 5.6 Kết luận kiến nghị : 74 PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT 75 CHƢƠNG I : TÍNH TỐN BẢN MẶT CẦU 76 1.1.Cấu tạo mặt cầu 76 1.2 xác địnnh tĩnh tải 76 1.2.3.Trọng lƣợng lớp phủ : 76 1.2.4 Trọng lƣợng lan can: 77 1.3.Tính nội lực mặt cầu: 77 1.3.1.Nội lực tĩnh tải 78 1.3.2.Nội lực hoạt tải 80 1.3.3 Tổ hợp nội lực bản: 82 1.4.Tính tốn cốt thép kiểm tra tiết diện 83 1.4.1 Tính cốt thép: 83 2- Kiểm tra cốt thép 84 2.1- Kiểm tra điều kiện hàm lƣợng cốt thép: 84 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường CHƢƠNG II : TÍNH TỐN NỘI LỰC DẦM CHỦ 91 2.1.Tính nội lực dầm chủ: 91 2.1.1.Tĩnh tải cho dầm: 92 2.1.2.Vẽ đƣờng ảnh hƣởng M V: 94 2.1.3 Lập bảng tính nội lực tĩnh tải (khơng có hệ số): 97 2.2 Tính hệ số phân phối mômen hệ số phân phối lực cắt: 98 2.2.1-Đặc trƣng hình học tác dụng phần đúc sẵn : 98 2.2.2.Tính hệ số phân phối mơ men: 99 2.2.3.Tính hệ số phân phối lực cắt: 101 2.3.Tính mơ men lực cắt hoạt tải:(có hệ số PPN): 102 2.3.1.Tiết diện 100 (Chỉ có lực cắt): 103 2.3.2 Tiết diện 101 ( Có M&V) L/10 = 3,44m 104 2.3.3 Tiết diện 102 L/5 = 6,88m 106 2.3.4.Tiết diện 103 vị trí 3L/10 = 10,32 m 108 2.3.5 Tiết diện 104 vị trí 2L/5 = 13,76m 110 2.3.6 Tiết diện 105 vị trí L/2 = 17,2m 112 2.4.Tổ hợp nội lực theo TTGH: 114 2.4.1.Mô men: 114 2.4.2.Lực cắt: 116 2.5 Tính tốn bố trí cốt thép dƣl: 119 2.5.1.Sơ bộ: 119 2.6.Tính đặc trƣng hình học tiết diện: 126 2.7.Tính ứng suất mát cốt thép DƢL: 139 2.7.1.Mất ma sát : 139 2.7.2.Mất trƣợt neo : 144 2.7.3.Mất nén đàn hồi bêtông (mỗi lần căng bó ) 144 2.7.3.1.Lực căng pi mặt cắt : 145 2.7.4.Mất us co ngót bêtơng (kéo sau): 146 2.7.5.Mất us từ biến bêtông, 146 2.7.6.Mất ứng suất chùng cthép : 147 2.8 Kiểm toán theo ttgh cƣờng độ : 149 2.8.1.Kiểm tra sức kháng uốn : 149 2.8.2Kiểm tra hàm lƣợng cthép tối đa : 150 2.8.3.Kiểm tra hàm lƣợng cthép tối thiểu : 150 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 2.8.4.Kiểm tra sức kháng cắt tiết diện : 151 2.9.kiểm toán theo ttgh sử dụng : 155 2.9.1.Kiểm tra ứng suất MC 105 (giữa nhịp ): 155 2.9.2.Kiểm tra us mặt cắt gối 100 : 157 2.10.Tính độ võng kết cấu nhịp : 158 2.10.1.Kiểm tra độ võng hoạt tải : 158 2.10.2.Tính độ võng tĩnh tải –lực căng trƣớc độ vồng (MC 105): 159 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ P1 160 3.1.Số liệu chung: 160 3.1.1.Kết cầu phần trên: 160 3.1.2.Số liệu trụ: 160 3.1.3.Các lớp địa chất : 161 3.2.Tải trọng tác dụng : 162 3.2.1 Tĩnh tải tác dụng (không hệ số): 162 3.2.2 Tĩnh tải Theo phƣơng dọc cầu : 162 3.3 Hoạt tải thẳng đứng : 164 3.3.1 Dọc cầu : 164 3.3.2 Phƣơng ngang cầu (gồm dầm I đặt cách 2.3m) : 167 3.4 Lực hãm xe (lực nằm ngang theo phƣơng dọc cầu): WL (có hệ số) 167 3.5 Lực gió (gió ngang ): 168 3.5.1 Dọc cầu : 168 3.5.2 Theo phƣơng ngang cầu : 170 3.8 Tính nội lực: 172 3.8.1 Theo phƣơng dọc cầu : mặt cắt II-II III-III 172 3.8.2 Theo phƣơng ngang cầu : mặt cắt II-II III-III 174 3.9 Kiểm tra tiết diện thân trụ theo TTGH: 176 3.9.1 Kiểm tra sức kháng tiết diện trụ MC II-II (TTGH CĐ1): 176 3.9.5 Kiểm tra sức kháng uốn theo phƣơng MC II-II: 179 3.9.6 Tính Tốn Mũ Trụ: 181 3.10 Tính tốn móng cọc khoan nhồi: 183 PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 189 CHƢƠNG I: THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T2 190 1.1 Đặc điểm cấu tạo trụ T2: 190 1.2 Điều kiện địa chất thuỷ văn: 190 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 1.3 Chọn thời gian thi công: 190 1.3.1 Đề xuất phƣơng án thi công trụ T2: 191 1.4 Trình tự thi chung cơng trụ T2: 191 1.5 Các cơng tác q trình thi cơng trụ: 192 1.5.1 Công tác chuẩn bị: 192 1.5.2 Công tác định vị tim trụ: 192 1.5.3 Thi công cọc khoan nhồi: 194 1.5.4 Thi cơng vịng vây cọc ván thép: 198 1.5.6 Đổ bê tông bịt đáy : 198 1.6 Tính tốn chiều dày lớp bê tơng bịt đáy: 199 1.7.1 Thiết kế độ chơn sâu “t” trƣờng hợp có chống có bê tơng bịt đáy: 203 7.2 TÍNH TỐN VÀ THIếT Kế CọC VÁN 203 1.7.3.Tính tốn thiết kế nẹp ngang: 206 1.8 Đổ bê tông bịt đáy 208 1.8.1 Nguyên tắc yêu cầu đổ bê tông 208 1.8.2 Phƣơng pháp trình tự thi công 209 1.8.3 Bơm hút nƣớc: 210 1.9 Thi công bệ cọc, thân trụ: 210 1.9.1 Thi công bệ cọc: 210 1.9.2 Thi công thân trụ: 220 1.10.Thi công xà mũ: 221 1.10.1.Trình tự thi công: 221 CHƢƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG NHỊP 226 2.1 Giới thiệu 226 2.2 Công tác chế tạo dầm : 227 Điều kiện thi công : 227 Công tác lao lắp dầm 227 Tính tốn đối trọng : 227 Tính tốn kiểm tra tiết diện cho giàn 229 Tính tốn sơ đồ kiểm tra dầm ngang mút thừa 231 2.7.1 Tính tốn kiểm tra chống lật ngang tổ hợp mút thừa lao dầm biên :232 2.7.2.Tính tốn lao kéo để đƣa dầm vị trí : 232 2.8 Trình tự thi công kết cấu nhịp 234 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường LỜI CẢM ƠN  Trong giai đoạn phát triển nay, nhu cầu xây dựng hạ tầng sở trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho tăng trƣởng nhanh chóng vững đất nƣớc, bật lên nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lƣới giao thông vận tải Với nhận thức tầm quan trọng vấn đề trên, sinh viên ngành Xây dựng Cầu đƣờng thuộc trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng, năm qua với dạy dỗ tận tâm thầy cô giáo khoa, em cố gắng học hỏi trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho cơng việc sau này, mong góp phần cơng sức nhỏ bé vào cơng xây dựng đất nƣớc Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài thiết kế cầu Cẩm Lĩnh-Nghi Sơn-Thanh Hóa, phần giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế cơng trình giao thơng để sau tốt nghiệp trƣờng bớt bỡ ngỡ công việc Đƣợc hƣớng dẫn kịp thời nhiệt tình giáo Th.s Bùi Ngọc Dung , đến em hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao Tuy nhiên thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế lần vận dụng kiến thức để thực tổng hợp đồ án lớn nên chắn em không tránh khỏi thiếu sót Vậy kính mong q thầy cô thông cảm dẫn thêm cho em Cuối cho phép em đƣợc kính gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo Th.s Bùi Ngọc Dung tận tình hƣớng dẫn em hồn thành đồ án Hải Phòng, tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Văn Quân SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường PHẦN I : THIẾT KẾ SƠ BỘ SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH CẦU CẨM LĨNH – NGHI SƠN – THANH HÓA 1.1 Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Thanh Hóa: 1.1.1 Vị trí địa lý trị : Cầu qua sơng Cẩm Lĩnh thuộc địa phận tỉnh Thanh Hóa Cơng trình cầu Cẩm Lĩnh nằm tuyến đƣờng nối trung tâm thị xã với vùng có nhiều tìm chiến lƣợc phát triển kinh tế tỉnh, tuyến đƣờng cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, trị Khu vực xây dựng cầu vùng đồng bằng, bờ sông rộng phẳng, dân cƣ tƣơng đối đông Cầu nối Quốc Lộ 1A trung tâm thị xã Cẩm Lĩnh,thuận lợi để phát triển kinh tế văn hóa – trị vùng 1.1.2 Dân số đất đai định hướng phát triển : Cơng trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cƣ sinh sống tăng nhiều vài năm gần đây, mật độ dân số tƣơng đối cao, phân bố dân cƣ đồng Dân cƣ sống nhiều nghề nghiệp đa dạng nhƣ buôn bán, kinh doanh dịch vụ du lịch nhƣng chủ yếu công nghiệp nặng công nghiệp hóa dầu Vùng có cửa biển đẹp, nơi lý tƣởng thu hút khách tham quan nên lƣợng xe phục vụ du lịch lớn Mặt khác vài năm tới nơi trở thành khu công nghiệp tận dụng vận chuyển đƣờng thủy tiềm sẵn có 1.2 Thực trạng xu hƣớng phát triển mạng lƣới giao thông : 1.2.1 Thực trạng giao thông : Một cầu qua sông Cẩm Lĩnh đƣợc xây dựng từ lâu dƣới tác động mơi trƣờng, đáp ứng đƣợc yêu cầu cho giao thông với lƣu lƣợng xe cộ ngày tăng Hai tuyến đƣờng hai bên cầu đƣợc nâng cấp, lƣu lƣợng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể 1.2.2 Xu hướng phát triển : Trong chiến lƣợc phát triển kinh tế tỉnh vấn đề đặt xây dựng sở hạ tầng vững ƣu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 1.3 Nhu cầu vận tải qua sông Cẩm Lĩnh: Theo định hƣớng phát triển kinh tế tỉnh vài năm tới lƣu lƣợng xe chạy qua vùng tăng đáng kể 1.4 Sự cần thiết phải đầu tƣ xây dựng cầu Cẩm Lĩnh : Qua quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh nhu cầu vận tải qua sông Cẩm Lĩnh nên việc xây dựng cầu cần thiết Cầu đáp ứng đƣợc nhu cầu giao thơng ngày cao địa phƣơng Từ tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế phát triển đặc biệt ngành dịch vụ du lịch Cầu Cẩm Lĩnh nằm tuyến quy hoạch mạng lƣới giao thơng quan trọng tỉnh Thanh Hóa Nó cửa ngõ, mạch máu giao thông quan trọng trung tâm thị xã vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lƣu phát triển kinh tế, văn hóa xã hội tỉnh Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tƣ qua lại hai khu vực, nơi giao thơng hàng hóa tỉnh đặc biệt cảng biển đƣợc mở tuyến quan trọng q trình vận chuyển hàng hóa từ cảng đến vùng khác tỉnh nhƣ toàn đất nƣớc Do tầm quan trọng nhƣ trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung tỉnh 1.5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu : 1.5.1 Địa hình : Khu vực xây dựng cầu nằm vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tƣơng đối phẳng thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi cơng nhƣ việc tổ chức xây dựng cầu 1.5.2 Khí hậu : Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lƣợng mƣa tập trung từ tháng đến tháng năm sau Ngồi cịn chịu ảnh hƣởng trực tiếp gió mùa đơng bắc vào tháng mƣa, độ ẩm tƣơng đối cao gần cửa biển 1.5.3 Thủy văn : Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn khu vực ổn định, mực nƣớc chênh lệch hai mùa: mùa mƣa mùa khô tƣơng đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định đƣợc: SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường T Fa 1,27.103 1,1304 => 1900(kG / cm ) R0 1123,5(kg / cm ) R0 Vậy căng đủ khả chịu lực 1.9.2 Thi công thân trụ: 1.9.2.1 Trình tự thi cơng: -Sau bêtơng bệ cọc đạt 70% cƣờng độ ta tiến hành thi công thân trụ theo trình tự sau: - Lắp dựng cốt thép cho thân trụ - Lắp dựng ván khuôn thân trụ - Tiến hành đổ bê tơng 1.9.2.2 Tính tốn ván khuôn: 1.9.2.2.1 Cấu tạo ván khuôn thân trụ: - Sử dụng ván khn lắp ghép thép có chiều dày 5mm - Diện tích mặt cắt ngang thân trụ: F = 24,109m2 - Các nẹp đứng ngang thép hình L75x75x5, sƣờn tăng cƣờng thép 5x75 - Các căng thép = 12 đặt ví trí giao nẹp đứng nẹp ngang III I IV I III III III III I IV I III III III III I IV I III 800 200 160 200 M? T BÊN 650 200 M? T CHÍNH DI? N III I IV 200 130 60 I 200 60 III III III 490 200 200 200 R80 160 III III 800 500 Sơ đồ bố trí ván khn mặt diện mặt bên thân trụ SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 220 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 200 50 R60 50 50 200 50 50 200 50 50 45 50 45 90° Ván khuôn số IV Ván khuôn số III 1.9.2.2.2.Tính tốn ván khn thân trụ Ta chọn ván khn số I ván khn để kiểm tra ván khuôn số I ván khuôn bất lợi nhất.Ván khuôn đƣợc kiểm tra phần thi công bệ trụ 1.10.Thi cơng xà mũ: 1.10.1.Trình tự thi cơng: -Khi bêtông thân trụ đạt 70% cƣờng độ thiết kế ta tiến hành thi công xà mũ +Lắp đặt cốt thép thiết kế +Lắp dựng ván khuôn +Đổ bêtông xà mũ 1.10.1.2.Tính tốn ván khn: 1.10.1.2.1.Sơ đồ bố trí ván khuôn xà mũ: 200 200 200 200 200 200 200 200 200 I I I I I I I V 200 200 V 800 500 Sơ đồ bố trí ván khn mặt diện mặt bên xà mũ SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 221 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 1.10.1.2.2.Tính tốn ván khn: *Ta dùng ván khn số I bố trí cho xà mũ khơng cần phải tính tốn ván khn *Tính tốn ván khn số V (ván khn đáy) 75 75 100 50 50 100 50 75 50 75 260 8x75 Cấu tạo ván khuôn số V -Dùng ván khn đáy ván khn thép có chiều dày 5mm -Thép sƣờn thép góc L75x75x8, sƣờn tăng cƣờng thép 75x8 a.Các tải trọng tác dụng lên ván khuôn đáy: +Trọng lƣợng bêtông tƣơi q1=2,5 T/m³ +Trọng lƣợng thiết bị công nhân q2=0,25 T/m² +Lực xung kích đổ bêtơng q3=0,1 T/m² +Ván khn đáy đƣợc tính nhƣ kê cạnh ngàm cứng +Khi tính ván thép đáy ta tính cho 1m rộng ván b.Xác định chiều dày bêtông tươi tác dụng lên ván khn H=4h: -Do góc nghiêng ván khn đáy nhỏ nên tính tốn ta xem nhƣ ván khn đáy nằm ngang -Diện tích đổ bêtơng trung bình là: F = 2.12 = 24m2 -Năng xuất máy trộn bêtơng có dung tích thùng trộn 1m3; N =12,64 m3/h -Chiều cao đổ bêtông : h N F 12,64 24 0,53m -Chiều cao đổ bêtông H = 4h H = 4.h = 4.0,53 = 2,12 (m) -Có chiều cao đỗ bê tơng trung bình xà mũ htb= 1,5m < H =2,292m nên phải lấy chiều cao trung bình xà mũ để tính tốn => => q 1tc = 2,5×1,5 = 3,75 (T/m2) q 1tt = 1,1.q 1tc = 1,1×3,75 = 4,125 (T/m2) SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 222 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Vậy tổng trọng lƣợng tác dụng lên ván khuôn đáy: qtt =qtt1+q2+q3 = 4,125 + 0,25 + 0,1 = 4,475 (T/m2) Vì xét cho 1m rộng nên: qtt = 4,475 (T/m) c.Tính tốn ván khn: -Thép ván khn đƣợc tính nhƣ kê bốn cạnh ngàm cứng (Tính với ván khn số có: a=0,75m ; b = 0,5m) mômen uốn lớn theo công thức M ttmax = q.b2 hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có + a b 0,75 =1,5 => =0,07 0,5 Mmax = 0,07×4,475 ×0,52 = 0,07 (T.m) => +Mơmen kháng uốn ván thép Wx = 100.0,5 4,167cm Kiểm tra điều kiện ổn định ván thép: M max Wx max Ru Trong : + Ru cƣờng độ tính tốn thép chịu uốn, có : Ru = 2100kg/cm2 max 0,07 105 = 1676,25(Kg/cm2) < Ru 4,167 Điều kiện ổn định đƣợc thỏa mãn Kiểm tra điều kiện độ võng ván thép: f= tc qmax b E [f] l 400 Trong : + qtc = q 1tc +q2 = 3,75+ 0,25 = 4,0 (T/m2): áp lực tiêu chuẩn lớn bê tông tƣơi Xét cho 1m rộng ván thép => + qtc = 4,0 (T/m) hệ số phụ thuộc tỷ số a/b có : SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C a b 0,75 1,5 => 0,55 =0,019 Trang 223 Đồ án tốt nghiệp + Khoa xây dựng cầu đường b = 50cm = 0,5 m =0,5 cm chiều dày ván thép + E mô đun đàn hồi ván thép; E = 2,1.106kg/cm2 + =>f = 4.10 50 2,1 10 0,5 [f] = l 400 0,019 = 0,095 (cm) 50 =0,125 (cm) 400 có f = 0,095 < [f] = 0,125cm Vậy độ võng ván thép đƣợc đảm bảo d.Kiểm toán khả chịu lực thép sườn: -Kiểm tra khả chịu lực thép góc chịu lực bất lợi thép sƣờn đứng với chiều dài nhịp: l=1 (m) -Các thép sƣờn đứng đƣợc xem nhƣ dầm liên tục kê gối chống -Chiều dài nhịp tính tốn ltt = 0,9 m tt -Các thép sƣờn đứng chịu tải trọng phân bố : Ptt= qmax a Với tt = 4,475(T/m ) qmax => Ptt = 4,475×0,75 =3,36 (T/m) -Mơmen lớn nhịp : Mttmax = Ptt l 10 3,36 12 =0,336 (T.m) 10 Kiểm tra điều kiện cƣờng độ : max M max Wx Ru Ru cƣờng độ tính tốn thép chịu uốn : Ru=2100KG/cm2 -Thép góc L75x75x8 có: + F = 11,5cm2 + Jx = 59,8 cm4 + Z = 2,15 (cm) + Wx = 27,81 cm3 => max 0,336 105 =1208,2 (kG/cm2) 27,81 Vậy điều kiện cƣờng độ thép sƣờn đứng đƣợc đảm bảo Kiểm tra độ võng thép sƣờn đứng : SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 224 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Ptc l f= [f ] 127.EJ l 400 Trong : Ptc = q tcmax a q tcmax = 3,75(T/m2) ; E = 2,1×106KG/cm2 ; Jx= 59,8cm4 Ptc = 3,75×0,75 = 2,81 (T/m) => => f = 2,81.10 1004 =0,018 (cm) 127 2,1 10 59,8 [f]= 100 400 0,25 (cm) Vậy điều kiện độ võng đƣợc thỏa mãn e.Tính tốn khả chịu lực chống: -Để đỡ phần ván khn đáy xà mũ ta dùng thép góc L75×75×8 làm chống -Thanh chống chịu lực tập trung P với diện tích chịu F đƣợc tính nhƣ sau: F’ = 2a.b = 2×0,75×0, = 0,75 (m2) tt -Tính lực tập trung : P = qmax F’ = 4,475×0,75 = 3,36 (T) -Diện tích chịu lực thép F = 11,5 (cm2) Kiểm tra điều kiện ổn định chống : P tt max + + hệ số uốn dọc F R0 = 0,85 R0 cƣờng độ tính tốn chịu nén dọc trục : R0 = 1900KG/cm2 => max 3,36 103 =343,73 (Kg/cm2)< R0 0,85 11,5 Vậy điều kiện ổn định chống đƣợc đảm bảo Sau thi công xong trụ ta tiến hành thi công kết cấu nhịp SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 225 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường CHƢƠNG II : THIẾT KẾ THI CƠNG NHỊP Cầu gồm nhịp bêtơng cốt thép ứng suất trƣớc dầm I, nhịp dài 36m 175300/2 50 35000 50 35000 50 35000/2 +7.77 - Sơ đồ cầu gồm nhịp 5x35m - Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm - Mặt cắt ngang cầu gồm dầm I chiều cao dầm H = 1.75m, khoảng cách dầm S = 2.4m 2.1 Giới thiệu - Kết cấu nhịp dầm BTCT ƢST nhịp giản đơn, tiết diện chữ I Cầu gồm có nhịp giản đơn.Mặt cắt ngang cầu nhịp chữ T, có chiều dài dầm 35m Tình hình địa chất bãi sơng tƣơng đối phẳng, tốc độ nƣớc chảy tƣơng đối êm thuận - Do sơng có thơng thuyền, mực nƣớc thi cơng sâu nên khó thi cơng phƣơng pháp đà giáo phƣơng pháp khác có liên quan đến việc đóng cọc dƣới sơng.Mặt khác, khối lƣợng lao lắp dầm tƣơng đối lớn nên phù hợp với kiểu lao lắp dầm dùng lao cẩu giá chân ( dầm mút thừa ) Đặc điểm sử dung tổ hợp dầm mút thừa : + Giàn liên tục nhịp gối lên trụ, chân trụ đƣợc gắn hệ bánh xe trục Chân trụ đƣợc đặt goòng trục động điện điều khiển di chuyển Chân trụ thứ đƣợc gắn kích vào để điều chỉnh độ võng giàn lao sang nhịp khác + Hai dầm ngang mút thừa dùng để vận chuyển phiến dầm dọc theo chiều dọc giàn + Hệ thống bánh xe palăng sang ngang để di chuyển dầm theo phƣơng ngang hạ dầm xuống gối + Đối trọng dùng để ổn định giàn kéo giàn sang nhịp khác SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 226 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường + Hệ thống xe goòng dùng để vận chuyển dầm vị trí - Những ƣu điểm bật thiết bị cẩu lắp đƣợc cấu kiện có trọng lƣợng lớn Vì thƣờng đƣợc dùng rộng rãi xây dựng cầu Tuy nhiên nhƣợc điểm thời gian lao lắp lâu - Yêu cầu sử dụng tổ hợp kiểu mút thừa : Quá trình lao lắp phải nhe nhàng Không đƣợc nâng tải vận chuyển dầm, không đƣợc để đƣợc dầm bê tông va chạm mạnh 2.2 Công tác chế tạo dầm : - Các dầm bê tông ƢST đƣợc chế tạo nhà máy xƣởng đặt công trƣờng, sau đƣợc vận chuyển vị trí cơng trình thi công dầm, sử dụng hệ ván khuôn lắp ghép định hình - Tạo ứng suất trƣớc dầm phƣơng pháp căng sau, dầm đƣợc chế tạo nhà máy xƣởng chuyên nghiệp, đảm bảo đƣợc chất lƣợng Điều kiện thi công : - Để tiến hành thi cơng lao lắp nhịp cơng việc sau phải đƣợc tiến hành hồn chỉnh - Mố, trụ cầu đƣợc xây dựng xong - Dầm đúc sẵn bãi - Cƣờng độ cấu kiện bêtông đạt Công tác lao lắp dầm - Nội dung tính tốn :  Tính toán đối trọng ứng vào trƣờng hợp độ hẫng giàn lớn  Tính tốn giàn với trƣờng hợp cẩu đầu dầm vị trí giàn  Tính tốn chọn tời cáp lao kéo để đƣa dầm vị trí Tính tốn đối trọng : Để đơn giản cho cơng tác tháo lắp, giàn đƣợc cấu tạo từ vạn Đặc điểm giàn : Chiều dài giàn : L = 64 m Chiều dài nhịp : L1 = 24 m Chiều dài nhịp : L2 = 40 m Chiều rộng giàn : B = m SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 227 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Chiều cao giàn : H = 2.5 m Ta giả thiết trọng lƣợng thiết bị đặt giàn trình lao kéo trọng lƣợng thân giàn phân bố với giá tri qtt = 0.8 ( T/m ) Trong trình lao kéo dọc giàn vị trí ta thấy xuất giá trị bất lợi cho giàn vị trí có độ hẫng lớn nhất, trụ thứ giàn chuẩn bị kê lên trụ ĐỐI TRỌNG GIÁ BA CHÂN ĐỐI TRỌNG GIÁ BA CHÂN XE GÒONG XE GÒONG XE GÒONG XE GÒONG ĐƯỜNG VẬN CHUYỂN DẦM (RAY+ TÀ VẸT) ĐƯỜNG CÔNG VỤ Mơmen chống lật : Mcl = qtt L12 + G x L1 = 230,4 + 24G Mômen gây lật : Mgl = qtt L22 + x qtt x L2 + W x f x F2 L2 + W x f x F1 L1 Trong : W = 0.025 ( T/ m2 ) f = 0.15 ( Hệ số chắn gió giàn ) F = Diện tích giàn Thay số : Mgl= 0,8 402 6.0,8.40 0,025.0,15.40.6 40 24 0,025.0,15.24.6 = ( T.m 2 ) Để tổ hợp làm việc ổn định : Mgl ≤ 0.95 Mcl Mgl = 875,56 < 0.95 x ( 360 + 30 G ) SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 228 Đồ án tốt nghiệp →G Khoa xây dựng cầu đường 18,72 T Vậy chọn đối trọng có trọng lƣợng G = 30 T Tính toán kiểm tra tiết diện cho giàn - Trƣờng hợp mơmen lực cắt lớn xuất vị trí ngàm Tại vị trí biên trên, biên dƣới xiên xuất nội lực lớn Ta tính gần biên biên dƣới chịu nội lực mơmen cịn xiên chịu nội lực lực cắt tt M 1max = q L22 = 640 ( T.m ) - Nội lực biên biên dƣới : N nén M max H N kéo 256 T Trọng lƣợng thân -Chọn tiết diện biên biên dƣới tiết diện đƣợc ghép từ thép góc : L130 x 130 x 12, có F = 199,04 cm2 Liên kết thành hộp 280 x 280 gbttt = 1.1 x 199.04 x 10-4 x 7,85 = 0,172 ( T/m ) -Mômen xuất trọng lƣợng thân: g bttt L2 10 M bt 0,175 3,752 = 0,242 ( T ) 10 -Mômen chống uốn tiết diện Mơmen qn tính tiết diện Jx = Jy = 23991.2 cm4 Bán kính quán tính : rx = ry = rx ry J = 11 ( cm ) F 375 11 34,1 100 Độ mảnh : x Jx h Wx lx rx 23991,2 14 1713,7 ( cm3 ) -Kiểm tra bền : = N Fgy M bt = 256 103 199.08 0.8 SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C 0.242 105 = 16218 ( kg/ cm2 ) 1713.7 Trang 229 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường = 16218 < R = 1900 ( kg/ cm2 ) → Thanh biên thỏa mãn yêu cầu độ bền - Độ lệch tâm tính toán mặt phẳng uốn : M bt 0.242 x 100 = 100 = 0.095 ( cm ) 256 N Eo = -Bán kính lõi : = x Fng = 1713.7 = 8.6 ( cm ) 199.04 -Độ lệch tâm tƣơng đối : I= -Với eo = 0.095 = 0.011 8.6 = 34.1 ; i = 0.011 tra bảng ta có : = 0.854 Từ ta kiểm tra ổn định cho biên chịu nén : = N = 1506 ( kg/ cm2 ) < R = 1900 ( kg/ cm2 ) → T/M Fng Nội lực xiên : -Lực cắt tiết diện ngàm : Q = q tt x l = 0.8 x 40 = 32 ( T ) -Nội lực xiên chịu kéo : = N xiên Fxiên 38641.5 = 646.2 ( kG/cm2 ) < R = 1900 ( kG/cm2 ) 29.76 -Tổ hợp : Khi lao dầm nhịp giàn : = Mgiữanhịp = M max qtt L22 P L2 + 12 Lấy trọng lƣợng dầm BTCT DƢL có L = 35 m, Gdầm = 60 T →p= 1.25 60 = 33 ( T ) → M max = 271.7 ( T.m ) < M max = 640 ( T.m ) Kết luận : Ta bố trí cho đốt dầm nhƣ sau : Do M max = 271.7 ( T.m ) < M max = 640 ( T.m ) nên đốt giàn nhịp thỏa mãn điều kiện bền ổn định nên ta không cần kiểm tra SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 230 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Tính tốn sơ đồ kiểm tra dầm ngang mút thừa Sơ đồ tính dầm ngang mút thừa M1 max M2 max = M max PL1 33 6.0 = = 49.5 ( T.m ) 4 = PL2 = 33 x 1.25 = 41.25 ( T.m ) M max → Ta lấy M max để thiết kế tiết diện - Dầm ngang đƣợc tạo dầm I giống : Wx = 49.5 105 M max = = 2605.3 ( cm3 ) 1900 R W1x = x = 1302.6 ( cm3 ) Chọn I 450 có Wx = 1490 ( cm3 ) → T/M SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 231 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường 2.7.1 Tính tốn kiểm tra chống lật ngang tổ hợp mút thừa lao dầm biên : 2400 2000 2400 3715 2600 Xe lao dầm Dầm lao Chồng nề trụ Tời hÃm ( kéo ) 925 Tời hÃm ( kéo ) Đà giáo mở rộng Đ-ờng sàng ngang dầm Mụmen gõy lt : Mgâylật = Gdầm x 1.25 + Qw x 8.75 Trong : Gdầm = 60 T Qw = W x f x F = 0.025 x 0.15 x ( 70 x 2.5 ) = 0.656 Thay số ta có Mgl = 65.74 ( T.m ) Mômen chống lật : Mcl = G x 30 = 0.8 x ( 30 + 40 ) x 3.0 = 168 2.7.2.Tính tốn lao kéo để đưa dầm vị trí : 2.7.2.1 Tính toán lực kéo dọc - Lực kéo dọc đƣợc xác định nhƣ sau: Tktt K p tt 2R f P sin Trong : = 0.02 = sin : Độ dốc dọc dầm f = 0.07 : hệ số ma sát lăn K = : hệ số kể đến làm việc không phẳng đƣờng ray Ptt = 60 T : trọng lƣợng tính tốn dầm R = 15 cm : bán kính xe gng SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 232 Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Thay số ta đƣợc : Tktt = 1.11 T 2.7.2.2 Tính tời cáp Sơ đồ kéo dầm nhƣ hình vẽ S DAM -Lực kéo dầm vào hệ puly : Tp = Tktt Qw cos -Trong : cos = cos ( 0.02 ) Tktt = 1.11 T Qw : lực cản gió → Tp = 1.776 T cos = cos ( 0.02 ) -Gọi S lực kéo tác dụng vào tời Tp Với S = Kn o n Ki i -Trong : K : hệ số sử dụng puly = 0.96 n : hệ số đƣờng dây làm việc no : số puly chuyển hƣớng Thay số ta đƣợc S = 0.48 ( T ) SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 233 Đồ án tốt nghiệp - Điều kiện : R F S Khoa xây dựng cầu đường Ko Trong : R = 1900 kG/cm2 Ko = : hệ số an tồn F : diện tích tiết diện cáp →F Ko S = 0.98 ( cm2 ) R → chọn tiết diện cáp D14 có diện tích F = 1.54 cm2 2.8 Trình tự thi cơng kết cấu nhịp - Lắp dựng tổ hợp giá lao nút thừa, lắp dựng hệ thống đƣờng 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 gng 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 trƣớc ( vận chuyển dầm theo phƣơng 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 phƣơng ngang cầu đặt vào vị trí gối cầ - Trong trình đặt dầm xuống gối cầu phải thƣờng xuyên kiểm tra hệ thống tim tuyến dầm gối càu Công việc lao lắp dầm đƣợc 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 nhƣ nhịp1 - Sau lao lắp xong tồn 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 đƣờng lan can - Hoàn thiện cầu SVTH : Nguyễn Văn Quân – Lớp XD1301C Trang 234