Công trình cầu sông cấm – hải phòng

THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG Lêi C¶m ơn Đồ án tốt nghiệp tổng hợp kiến thức môn học đ-ợc trang bị nhà tr-ờng nh- kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận đ-ợc suốt trình nghiên cứu học tập, thực tập làm đồ án Nó thể kiến thức nhkhả thực thi ý t-ởng tr-ớc công việc thực tế, b-ớc ngoặt vô quan trọng sinh viên áp dụng cách khoa học tất lý thuyết đ-ợc học vào thực tế công việc sau Đồng thời lần sinh viên đ-ợc xem xét, tổng hợp lại toàn kiến thức lĩnh hội đ-ợc, thông qua h-ớng dẫn, bảo giảng viên đà trực tiếp tham gia giảng dạy trình học tập nghiên cứu suốt khóa học 2009 2015 cá nhân em, nh- toàn thể sinh viên khoa xây dựng Tr-ờng Đại học Dân Lập Hải Phòng Đồ án tốt nghiệp đ-ợc hoàn thành với nỗ lực thân giúp đỡ, bảo tận tình giáo viên tham gia h-ớng dẫn, đặc biệt thầy giáo TH.S Phạm Văn Toàn đà trực tiếp tham gia đạo, theo dõi suốt trình thực đồ án Tuy nhiên hạn chế kiến thức chuyên môn nh- kinh nghiệm thực tế thân nên tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận đ-ợc quan tâm, xem xét bảo thầy cô giáo để đồ án tốt nghiệp đ-ợc hoàn chỉnh hơn, giúp chúng em hoàn thiện kiến thức chuyên môn để hoàn thành tốt công việc khó khăn sau tr-ờng Em xin chân thành cảm ơn h-ớng dẫn tận tình thầy cô giáo : Th.S Phạm Văn Toàn, Th.S Trần Anh Tuấn nh- toàn thể Thầy cô giáo khoa xây dựng Tr-ờng Đại học Dân Lập Hải Phòng đà giúp đỡ em trình học tập thực đồ án tốt nghiệp Một lần kính gửi đến Thầy cô lời chúc sức khỏe! Hải Phòng ngày 16 tháng 01 năm 2015 Sinh viên Đào Văn Bền Sinh Viờn: o Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHÒNG PHẦN I : THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH CẦU SƠNG CẤM– HẢI PHÒNG 1.1 Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển Hải Phịng: 1.1.1 Vị trí địa lý trị : Cầu qua sông Cấm thuộc địa phận thành phố Hải Phịng Cơng trình cầu sơng Cấm nằm tuyến quốc lộ 18 nối từ tỉnhQuảng Ninh qua Huyện Thủy Nguyên vào thành phố Hải Phòng, tuyến đường cửa ngõ quan trọng nối liền trung tâm kinh tế, trị Cầu nối tỉnh, thuận lợi để phát triển kinh tế văn hóa – trị thành phố Khu vực xây dựng cầu vùng đồng bằng, bờ sông rộng phẳng, dân cư tương đối đông 1.1.2 Dân số, đất đai định hướng phát triển : Cơng trình cầu nằm cách trung tâm huyện3km nên dân cư sinh sống tăng nhiều vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng Dân cư sống nhiều nghề nghiệp đa dạng buôn bán, kinh doanh dịch vụ du lịch 1.2 Thực trạng xu hƣớng phát triển mạng lƣới giao thông : 1.2.1 Thực trạng giao thông : Cầu qua sông Cấm xây dựng từ lâu tác động mơi trường, đáp ứng yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày tăng Tuyến đường hai bên cầu nâng cấp, lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể 1.2.2 Xu hướng phát triển : Trong chiến lược phát triển kinh tế thành phố vấn đề đặt xây dựng sở hạ tầng vững ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông 1.3 Nhu cầu vận tải qua sông Cấm: Theo định hướng phát triển kinh tế thành phố vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng tăng đáng kể Nhu cầu cung cấp vận chuyển hàng hóa từ Quảng Ninh thành phốHải Phòng ngày tăng 1.4 Sự cần thiết phải đầu tƣ xây dựng cầu vƣợt sông Cấm: Qua quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh nhu cầu vận tải qua sông Cấm nên việc xây dựng cầu cần thiết Cầu đáp ứng nhu Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHỊNG cầu giao thơng ngày cao địa phương Từ tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế phát triển đặc biệt ngành công nghiệp dịch vụ du lịch Cầu Cấm nằm tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng thành phố Hải Phịng Nó cửa ngõ, mạch máu giao thông quan trọng tỉnh Quảng Ninh, Hải Dươngvà thành phố Hải Phịng, góp phần vào việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa xã hội thành phố Về kinh tế: Phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại hai khu vực, nơi giao thơng hàng hóa thành phố Do tầm quan trọng trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung thành phố 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 tương đối phẳng thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi cơng 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, lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng năm sau Ngồi cịn chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa đơng bắc vào tháng mưa, độ ẩm tương đối cao gần biển 1.5.3 Thủy văn : Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn khu vực ổn định, mực nước chênh lệch hai mùa: mùa mưa mùa khô tương đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được: MNCN: 18,60m MNTT: 16,50m MNTN: 14,30m 1.5.4 Địa chất : Trong q trình khảo sát tiến hành khoan thăm dị địa chất xác định lớp địa chất sau: Lớp 1: Sét có độ sệt Lớp 2: Cát pha sét hạt nhỏ Lớp 3: Cát hạt nhỏ chặt Với địa chất khu vực trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi ma sát chống vào lớp cát nhỏ chặt Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHÒNG 1.5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu : Vật liệu đá: Đá vận chuyển đến vị trí thi công đường cách thuận tiện Đá đảm bảo cường độ kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng khai thác gần vị trí thi cơng, đảm bảo độ sạch, cường độ số lượng Vật liệu thép: sử dụng loại thép nước thép Thái Nguyên,… loại thép liên doanh thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép lấy đại lý lớn khu vực lân cận Xi măng: nhà máy xi măng xây dựng tỉnh thành đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho cơng trình xây dựng thuận lợi, đảm bảo chất lượng số lượng mà u cầu cơng trình đặt Thiết bị cơng nghệ thi cơng: để hịa nhập với phát triển xã hội cạnh tranh theo chế thị trường thời mở cửa, cơng ty xây dựng cơng trình giao thơng mạnh dạn giới hóa thi cơng, trang bị cho máy móc thiết bị cơng nghệ thi cơng đại đáp ứng yêu cầu xây dựng công trình cầu Nhân lực máy móc thi cơng: thành phố có nhiều cơng ty xây dựng cầu đường có kinh nghiệm thi cơng Về biên chế tổ chức thi công đội xây dựng cầu hồn chỉnh đồng Cán có trình độ tổ chức quản lí, nắm vững kỹ thuật, cơng nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi cơng, tình hình an ninh địa phương thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đề 1.6 Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu : 1.6.1 Các tiêu kỹ thuật : - Việc tính toán thiết kế cầu dựa tiêu kỹ thuật sau: - Tiêu chuẩn thiết kế : TCN 272-05 - Quy mô xây dựng: vĩnh cửu - Tải trọng : đoàn xe HL-93 đoàn người 300daN/m2 - Khổ cầu : B = + + 2x0,5 (m) - Khẩu độ cầu : L0=144 (m) - Độ dốc ngang : 2% - Sông thông thuyền cấp : V Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG 1.6.2 Giải pháp kết cấu : - Với điều kiện trình bày đưa giãi pháp kết cấu sau: Nguyên tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi công - Ưu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình, tăng tính thẩm mỹ Q trình khai thác an toàn thuận tiện kinh tế Giải pháp kết cấu cơng trình:  Kết cấu phần trên: Đưa giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dầm thép nhằm tạo mỹ quan cho cơng trình giảm số lượng trụ, bên cạnh đưa giải pháp giản đơn kết cấu ƯST để so sánh chọn phương án  - Kết cấu phần dưới: Móng cọc khoan nhồi Kết cấu mố chọn loại mố chữ U tường mỏng Kết cấu trụ dùng trụ đặc thân hẹp Đề xuất phƣơng án sơ bộ: Từ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, vào độ cầu Như ta đề xuất loại kết cấu sau: Phƣơng án 1: Cầu giản đơn chữ I Phƣơng án 2: Cầu giản đơn Super T Phƣơng án 3: Cầu dầm thép bê tông liên hợp BTCT 1.7 1.8  Kết cấu nhịp cầu giản đơn cầu dm ch I Sơ đồ kết cấu nhịp : 3x38+33 (m) Nhịp dầm thiết kế : 38 (m) Nhịp dầm tính toán : 37,40 (m) Lựa chọn kết cấu phần : Kết cấu : Dầm giản đơn chữ I, BTCT dự ứng lực Mặt cắt ngang : Gồm dầm chữ I đúc sẵn, căng tr-ớc Chiều cao dầm thiết kế 1,75m, đúc tr-ớc Khoảng cách dầm 2,4m, dốc ngang mặt đ-ờng 2% vỊ phÝa Tỉng bỊ réng cÇu : B = + 2x1,0 + 2x0,5 = 12 (m) Lùa chọn kết cấu phần d-ới : - Cấu tạo Trụ : Trụ đặc thân hẹp vật liệu BTCT th-ờng đặt móng cọc khoan nhồi có đ-ờng kính cäc = 1m Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG Th©n trơ rộng 1,6m theo ph-ơng dọc cầu 6,5m theo ph-ơng ngang cầu đ-ợc vuốt tròn đầu theo đ-ờng tròn bán kính R = 0,8m Bệ móng cao 2m, rộng 5m theo ph-ơng dọc cầu 8m theo ph-ơng ngang cầu dự kiến sử dụng móng cọc đài thấp Mãng cäc sư dơng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh cäc chôn cọc khoảng 25m Cấu tạo Mố : = 1m dự kiến chiều sâu Dạng mố nặng chữ U có t-ờng cánh ng-ợc vật liệu BTCT Bệ móng mố dày 2m, rộng 5m theo ph-ơng dọc cầu 13m theo ph-ơng ngang cầu Bệ móng đ-ợc đặt d-ới líp ®Êt phđ Mãng cäc sư dơng cäc khoan nhåi đ-ờng kính cọc = 1m dự kiến chiều dài chôn cọc khoảng 20m Hệ mặt cầu kết cấu khác : Độ dốc ngang cầu 2% phía Bản mặt cầu đổ chỗ dày 20 cm, liên tục đổ chỗ Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : Lớp bê tông Asfan : 75mm Líp phßng n-íc : 4mm  Mui lun : 35mm Khe co gi·n b»ng cao su Gèi cÇu b»ng cao su lõi thép chế tạo sẵn Lan can cầu BTCT Cột đèn chiếu sáng hệ thống thoát n-íc sư dơng b»ng vËt liƯu gang VËt liƯu sư dụng cho kết cấu : Bê tông - Bê tông dầm chủ mác M500 Bê tông mố, trụ mác M300 Vữa xi măng phun ống gen mác M150 Cèt thÐp LÊy theo tiªu chuÈn TCN 272 - 05 cđa bé GTVT ThÐp c-êng ®é cao sư dơng loại tao thép có đ-ờng kính D = 15,2 cm Gồm sợi mm A = 140 (mm2) Môđun ®µn håi E = 197000 (MPA) Cèt thÐp th-êng dïng chọn AI thép có gờ AIII Kích th-ớc hình học dầm - Đà bố trí vẽ ph-ơng án chọn sơ Vật liệu Bê tông mác dÇm chđ M500 Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG Cèt thÐp c-ờng độ cao dùng loại S - 31, S - 32 cđa h·ng VSL - Thơy Sü, thÐp cÊu t¹o dùng loại CT3 CT5 1.9 Kt cu nhp cu gin n cu dm Super T Sơ đồ kết cấu nhịp : 3x38+33 (m) Nhịp dầm thiết kế : 38 (m) Nhịp dầm tính toán : 37,40 (m) Lựa chọn kết cấu phần : Kết cấu : Dầm giản đơn Super T, BTCT dự ứng lực Mặt cắt ngang : Gồm dầm đúc sẵn, căng tr-ớc Chiều cao dầm thiết kế 1,6m, đúc tr-ớc Khoảng cách dầm 2,4m, dốc ngang mặt đ-ờng 2% phía Tổng bề rộng cầu : B = + 2x1,0 + 2x0,5 = 12 (m) Lùa chän kÕt cÊu phÇn d-íi :  - Cấu tạo Trụ Trụ đặc thân hẹp vật liệu BTCT th-ờng đặt móng cọc khoan nhồi có đ-ờng kính cọc = 1m Thân trụ rộng 1,6m theo ph-ơng dọc cầu 6,5m theo ph-ơng ngang cầu đ-ợc vuốt tròn đầu theo đ-ờng tròn bán kính R = 0,8m BƯ mãng cao 2m, réng 5m theo ph-¬ng dọc cầu 8m theo ph-ơng ngang cầu dự kiến sử dụng móng cọc đài thấp Móng cọc sử dụng cäc khoan nhåi ®-êng kÝnh cäc = 1m dù kiÕn chiều sâu chôn cọc khoảng 25m Cấu tạo Mố Dạng mố nặng chữ U có t-ờng cánh ng-ợc vËt liƯu BTCT BƯ mãng mè dµy 2m, réng 5m theo ph-ơng dọc cầu 13m theo ph-ơng ngang cầu Bệ móng đ-ợc đặt d-ới lớp đất phủ Móng cọc sử dụng cọc khoan nhồi đ-ờng kính cọc chôn cọc khoảng 20m Hệ mặt cầu kết cấu khác : Độ dốc ngang cầu 2% phía Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : = 1m dự kiến chiều dài Lớp bê tông Asfan : 75mm Líp phßng n-íc - : 4mm Mui lun : 35mm Khe co gi·n b»ng cao su Gèi cÇu b»ng cao su lõi thép chế tạo sẵn Lan can cầu b»ng BTCT Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG  Cét ®Ìn chiếu sáng hệ thống thoát n-ớc sử dụng vËt liƯu gang VËt liƯu sư dơng cho kÕt cÊu : Bê tông Bê tông dầm chủ mác M500 Bê tông mố, trụ mác M300 Vữa xi măng phun èng gen m¸c M150 Cèt thÐp - LÊy theo tiªu chn TCN 272 - 05 cđa bé GTVT Thép c-ờng độ cao sử dụng loại tao thép có ®-êng kÝnh D = 15,2 cm  Gåm sỵi mm A = 140 mm2 Môđun đàn hồi E = 197000 (MPA) Cèt thÐp th-êng dïng chän AI vµ thÐp có gờ AIII Kích th-ớc hình học dầm Đà bố trí vẽ ph-ơng án chọn sơ Vật liệu Bê tông mác dầm chủ M500 Cốt thép c-ờng độ cao dùng loại S - 31, S - 32 cđa h·ng VSL - Thơy Sü, thÐp cÊu t¹o dùng loại CT3 CT5 1.10 Kt cu nhp cu dm thộp bờ tụng liờn hp Sơ đồ kết cấu nhịp : 3x38+33 (m) Nhịp dầm thiết kế : 38 (m) Nhịp dầm tính toán : 37,40 (m) Lựa chọn kết cấu phần : Kết cấu : Dầm thép bê tông liên hợp Mặt cắt ngang : Gồm dầm thép Chiều cao dầm thiết kế 1,8m Khoảng cách dầm 2,4m, dốc ngang mặt đ-ờng 2% phía Tổng bề rộng cầu : B = + 2x1,0 + 2x0,5 = 12 (m)  Lùa chän kÕt cÊu phÇn d-íi :  - Cấu tạo Trụ Trụ đặc thân hẹp vật liệu BTCT th-ờng đặt móng cọc khoan nhồi có ®-êng kÝnh cäc = 1m Th©n trơ réng 1,6m theo ph-ơng dọc cầu 6,5m theo ph-ơng ngang cầu đ-ợc vuốt tròn đầu theo đ-ờng tròn bán kính R = 0,8m BÖ mãng cao 2m, réng 5m theo ph-ơng dọc cầu 8m theo ph-ơng ngang cầu dự kiến sử dụng móng cọc đài thấp Móng cọc sử dụng cọc khoan nhồi đ-ờng kính cọc chôn cọc khoảng 20m Sinh Viên: Đào Văn Bền = 1m dù kiÕn chiỊu s©u Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HI PHềNG Cấu tạo Mố Dạng mố nặng chữ U có t-ờng cánh ng-ợc vật liệu BTCT Bệ móng mố dày 2m, rộng 5m theo ph-ơng dọc cầu 13m theo ph-ơng ngang cầu Bệ móng đ-ợc đặt d-íi líp ®Êt phđ Mãng cäc sư dơng cäc khoan nhồi đ-ờng kính cọc chôn cọc khoảng 25m Hệ mặt cầu kết cấu khác : Độ dốc ngang cầu 2% phía Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : = 1m dự kiến chiều dài Lớp bê tông Asfan : 75mm Lớp phòng n-ớc : 4mm  Mui luyÖn : 35mm Khe co gi·n b»ng cao su Gèi cÇu b»ng cao su lâi thÐp chế tạo sẵn Lan can cầu BTCT Cột đèn chiếu sáng hệ thống thoát n-ớc sử dụng vËt liƯu gang VËt liƯu sư dơng cho kÕt cÊu : - Bê tông Bê tông mố, trụ mác M300 Cốt thép Lấy theo tiêu chuẩn TCN 272 - 05 cđa bé GTVT KÝch th-íc h×nh häc dầm Đà bố trí vẽ ph-ơng án chän s¬ bé Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG Ch-¬ng II : tính toán sơ khối l-ợng ph-ơng án lập tổng mức đầu tA ph-ơng án I : Cầu dầm giản đơn chữ I I mặt cắt ngang sơ đồ nhịp Khổ cầu : Cầu đ-ợc thiết kế cho xe chạy : K = (m) Tổng bề rộng cầu kể lan can, lề hành giải phân cách B = + 2x1,0 + 2x0,5 = 12 (m) Sơ đồ nhịp dầm : 3x38+33 (m) Tải trọng thiết kế HL93 Khổ thông thuyÒn : B = 25 (m) ; h = 3,5 (m) Khẩu độ thoát n-ớc : 144 (m) II tính toán sơ khối l-ợng kết cấu nhịp tính toán kết cấu nhịp giản đơn Tổ hợp nội lực theo TTGH : Theo TTGH c-ờng độ ta cã : Q = Trong ®ã : Qi : Tải trọng tiêu chuẩn : Hệ số tải trọng i = : Hệ số điều chỉnh Bảng hệ số tải trọng dùng trình thiết kế Hệ số tải trọng Loại tải trọng Lớn Nhỏ DC : Cấu kiện thiết bị phụ 1,25 0,90 DW : Lớp phủ mặt cầu tiện ích 1,50 0,65 LL : Hệ số m = 0,85 HÖ sè xung kÝch (1 + IM) = 1,25 1,75 1,00 Tải trọng th-ờng xuyên Tĩnh tải : Gồm trọng l-ợng thân mố trọng l-ợng kết cấu nhịp : Trọng l-ợng thân kết cấu dầm I đúc tr-ớc : Chiu cao dm ch H = 175cm Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 10 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG - Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố đều: Ptt = Pqđ.w =Pqđ.a => Ptt = 0,9483.0,5 = 0,4742(T/m) - Mômen lớn nhịp: P l M max = tt tt 10 tt 0,4742.0,5 10 0,012(T m) (ltt = b = 0,5m: chiều dài nhịp tính toán) - Chọn sườn tăng cường đứng thép 5x75 có: + F = 3,75cm2 + Jx = 17,58cm4 + Wx = 4,69cm3 - Kiểm tra điều kiện ổn định: M max Wx max Ru + Ru cường độ tính tốn thép chịu uốn: Ru = 2100(kg/cm2) => max 0,012.105 4,69 255,86(kg / cm ) R u Vậy điều kiện cường độ thép sườn đứng đảm bảo - Kiểm tra độ võng thép sườn đứng: f= P * tt ltt 127.EJ [f] l 250 Trong : + P*tt = P*qđ.w= P*qđ.a=1,27.0,6=0,762 T/m + Jx = 17,58 (cm4) + E = 2,1.106(kG/cm2) => f = 0,762.10 1.50 127.2,1.106.17,58 0,0001cm [f] l 250 50 250 0,2cm Vậy điều kiện độ võng thép sườn đứng thỏa mãn 1.9.1.4.7 Kiểm toán khả chịu lực căng: - Thanh căng bố trí vị trí giao sườn đứng ngang (Bố trí theo dạng hoa mai) Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 175 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG 200 50 200 100 Sơ đồ bố trí giằng -Diện tích chịu áp lực ngang bê tông tươi căng: F = 1.0,5 = 0,5(m2) - Lực kéo tác dụng lên căng: T = Pmax.F = 2,535.0,5 = 1,27(T) - Chọn căng Ø12 có Fa = 1,1304(cm2); Ro=1900(kG/cm2) - Điều kiện bền căng: T Fa => R0 1900(kG / cm ) 1,27.103 1,1304 1123,5(kg / cm ) R0 Vậy căng đủ khả chịu lực 1.9.2 Thi cơng thân trụ: 1.9.2.1 Trình tự thi cơng: -Sau bêtông bệ cọc đạt 70% cường độ ta tiến hành thi cơng thân trụ theo trình tự sau: - Lắp dựng cốt thép cho thân trụ - Lắp dựng ván khuôn thân trụ - Tiến hành đổ bê tông 1.9.2.2 Tính tốn ván khn: 1.9.2.2.1 Cấu tạo ván khn thân trụ: - Sử dụng ván khuôn lắp ghép thép có chiều dày 5mm - Diện tích mặt cắt ngang thân trụ: F = 24,109m2 - Các nẹp đứng ngang thép hình L75x75x5, sườn tăng cường thép 5x75 - Các căng thép Sinh Viên: Đào Văn Bền = 12 đặt ví trí giao nẹp đứng nẹp ngang Trang: 176 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG M? T CHÍNH DI? N M? T BÊN III I IV I III III III III I IV I III III III III I IV I III III III III I IV I III III III Sơ đồ bố trí ván khn mặt diện mặt bên thân trụ 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 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% cường độ thiết kế ta tiến hành thi công xà mũ +Lắp đặt cốt thép thiết kế Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 177 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG +Lắp dựng ván khn +Đổ bêtơng xà mũ 1.10.1.2.Tính tốn ván khn: 1.10.1.2.1.Sơ đồ bố trí ván khn xà mũ: 200 200 200 200 200 I I I I I I 200 200 200 200 I V 200 200 V 800 500 Sơ đồ bố trí ván khn mặt diện mặt bên xà mũ 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 khuôn số V (ván khuôn đáy) 75 75 100 50 50 100 50 75 50 75 260 8x75 Cấu tạo ván khuôn số V -Dùng ván khuôn đáy ván khn thép có chiều dày 5mm -Thép sườn thép góc L75x75x8, sườn tăng cường thép 75x8 a.Các tải trọng tác dụng lên ván khuôn đáy: +Trọng lượng bêtông tươi q1=2,5 T/m³ +Trọng lượng thiết bị cơng nhân q2=0,25 T/m² +Lực xung kích đổ bêtơng q3=0,1 T/m² +Ván khn đáy tính kê cạnh ngàm cứng +Khi tính ván thép đáy ta tính cho 1m rộng ván Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 178 THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHỊNG b.Xác định chiều dày bêtơng tươi tác dụng lên ván khn H=4h: -Do góc nghiêng ván khn đáy nhỏ nên tính tốn ta xem 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 : N F h 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) Vậy tổng trọng lượng 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 tính 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 làhệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có a b 0,75 =1,5 => 0,5 =0,07 => Mmax = 0,07×4,475 ×0,52 = 0,07 (T.m) +Mômen kháng uốn ván thép Wx = 100.0,5 4,167cm Kiểm tra điều kiện ổn định ván thép: max M max Wx Ru Trong : + Ru cường độ tính tốn thép chịu uốn, có : Ru = 2100kg/cm2 max 0,07 105 = 1676,25(Kg/cm2) hệ số phụ thuộc tỷ số a/b có : + + a b 0,75 1,5 => 0,55 =0,019 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 đảm bảo d.Kiểm toán khả chịu lực thép sườn: -Kiểm tra khả chịu lực thép góc chịu lực bất lợi thép sườn đứng với chiều dài nhịp: l=1 (m) -Các thép sườn đứng xem dầm liên tục kê gối chống -Chiều dài nhịp tính tốn ltt = 0,9 m tt -Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố : Ptt= qmax a tt = 4,475(T/m ) qmax Với => Ptt = 4,475×0,75 =3,36 (T/m) -Mômen lớn nhịp : Ptt l M max= 10 tt 3,36 12 =0,336 (T.m) 10 Kiểm tra điều kiện cường độ : max M max Wx Ru Ru cường độ tính tốn thép chịu uốn : Ru=2100KG/cm2 -Thép góc L75x75x8 có: + F = 11,5cm2 + Jx = 59,8 cm4 + Z = 2,15 (cm) Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 180 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG Wx = 27,81 cm3 + => 0,336 105 =1208,2 (kG/cm2) 27,81 max Vậy điều kiện cường độ thép sườn đứng đảm bảo Kiểm tra độ võng thép sườn đứng : tc f= P l l 400 [f ] 127.EJ 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 [f]= = 100 400 2,81.10 1004 =0,018 (cm) 127 2,1 10 59,8 0,25 (cm) Vậy điều kiện độ võng thỏa mãn e.Tính tốn khả chịu lực chống: -Để đỡ phần ván khuôn đáy xà mũ ta dùng thép góc L75×75×8 làm chống -Thanh chống chịu lực tập trung P với diện tích chịu F tính 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 F + + => R0 hệ số uốn dọc = 0,85 R0 cường 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 đảm bảo Sau thi công xong trụ ta tiến hành thi công kết cấu nhịp Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 181 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG CHƢƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG NHỊP Cầu gồm nhịp dài 38m nhịp dài 33m bêtông cốt thép ng sut trc dm I sơ đồ thiết kế trắc däc cÇu (tû lƯ : 1/500) 14740 10 10 3800 3800 MNtt khổ thông thuyền 19.00 350 Các lớp ®Þa chÊt 800 2500 cäc khoan nhåi d = 1m, L = 20m cäc khoan nhåi d = 1m, L = 25m Sét có độ sệt 9.00 Cát pha sÐt h¹t nhá cäc khoan nhåi d = 1m, L = 25m Cát hạt nhỏ chặt M1 T1 - Sơ đồ cầu gồm nhịp 3x38+1x33m - Chọn tổ hợp giá lao ba chân 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 ƯST nhịp giản đơn, tiết diện chữ I Cầu gồm có nhịp giản đơn Mặt cắt ngang cầu nhịp chữ I, có chiều dài dầm 38(33)m Tình hình địa chất bãi sông tương đối phẳng, tốc độ nước chảy tương đối êm thuận - Do sơng có thơng thuyền, mực nước thi cơng sâu nên khó thi công phương pháp đà giáo phương pháp khác có liên quan đến việc đóng cọc sơng.Mặt khác, khối lượng lao lắp dầm tương 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 gắn hệ bánh xe trục Chân trụ đặt goòng trục động điện điều khiển di chuyển Chân trụ thứ 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 phương ngang hạ dầm xuống gối + Đối trọng dùng để ổn định giàn kéo giàn sang nhịp khác + Hệ thống xe goòng dùng để vận chuyển dầm vị trí - Những ưu điểm bật thiết bị cẩu lắp cấu kiện có trọng lượng lớn Vì thường dùng rộng rãi xây dựng cầu Tuy nhiên nhược điểm thời gian lao lắp lâu Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 182 THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHÒNG - Yêu cầu sử dụng tổ hợp kiểu mút thừa : Quá trình lao lắp phải nhe nhàng Không nâng tải vận chuyển dầm, không để dầm bê tông va chạm mạnh 2.2 Công tác chế tạo dầm : - Các dầm bê tông ƯST chế tạo nhà máy xưởng đặt cơng trường, sau vận chuyển vị trí cơng trình thi công dầm, sử dụng hệ ván khuôn lắp ghép định hình - Tạo ứng suất trước dầm phương pháp căng sau, dầm chế tạo nhà máy xưởng chuyên nghiệp, đảm bảo chất lượng Điều kiện thi công : - Để tiến hành thi cơng lao lắp nhịp cơng việc sau phải tiến hành hoàn chỉnh - Mố, trụ cầu xây dựng xong - Dầm đúc sẵn bãi - Cường độ cấu kiện bêtông đạt Công tác lao lắp dầm - Nội dung tính tốn :  Tính tốn đối trọng ứng vào trường hợp độ hẫng giàn lớn  giàn  Tính tốn giàn với trường hợp cẩu đầu dầm vị trí Tính tốn chọn tời cáp lao kéo để đưa dầm vị trí Tính tốn đối trọng : Để đơn giản cho công tác tháo lắp, giàn 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 Chiều cao giàn : H = 2.5 m Ta giả thiết trọng lượng thiết bị đặt giàn trình lao kéo trọng lượng 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 Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 183 THIẾT KẾ CẦU SÔNG CẤM – HẢI PHỊNG 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 Mômen chống lật : Mcl = qtt L12 + G x L1 = 230,4 + 24G Mômen gây lật : Mgl = qtt L22 L L + x qtt x L2 + W x f x F2 + W x f x F1 2 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 = 858,56 ( 2 T.m ) Để tổ hợp làm việc ổn định : Mgl ≤ 0.95 Mcl Mgl = 858,56 < 0,95 x ( 360 + 30 G ) →G 18,72 T Vậy chọn đối trọng có trọng lượng G = 30 T Tính tốn kiểm tra tiết diện cho giàn - Trường hợp mơmen lực cắt lớn xuất vị trí ngàm Tại vị trí biên trên, biên xiên xuất nội lực lớn Ta tính gần biên biên chịu nội lực mơmen cịn xiên chịu nội lực lực cắt Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 184 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG tt M 1max = q L22 = 640 ( T.m ) - Nội lực biên biên : N nén M max H N kéo 256 T Trọng lượng thân -Chọn tiết diện biên biên tiết diện ghép từ thép góc: L130 x 130 x 12, có F = 199,04 cm2 Liên kết thành hộp 280 x 280 g bttt = 1.1 x 199.04 x 10-4 x 7,85 = 0,172 ( T/m ) -Mômen xuất trọng lượng 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 Độ mảnh : lx rx x 375 11 Jx h Wx 34,1 100 23991,2 14 1713,7 ( cm3 ) -Kiểm tra bền : N Fgy = M bt = 256 103 199.08 0.8 0.242 105 = 16218 ( kg/ cm2 ) 1713.7 = 16218 < R = 1900 ( kg/ cm2 ) → Thanh biên thỏa mãn yêu cầu độ bền - Độ lệch tâm tính tốn mặt phẳng uốn : Eo = M bt 0.242 x 100 = 100 = 0.095 ( cm ) 256 N -Bán kính lõi : = x Fng = 1713.7 = 8.6 ( cm ) 199.04 -Độ lệch tâm tương đối : I= eo = 0.095 = 0.011 8.6 Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 185 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG -Với = 34.1 ; i = 0.011 tra bảng ta có : = 0.854 Từ ta kiểm tra ổn định cho biên chịu nén : N Fng = = 1506 ( kg/ cm2 ) < R = 1900 ( kg/ cm2 ) → T/M 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 lượng dầm BTCT DƯL có L = 38 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 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 khơng cần kiểm tra 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 Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 186 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG = PL2 = 33 x 1.25 = 41.25 ( T.m ) M max → Ta lấy M max để thiết kế tiết diện Dầm ngang tạo dầm I giống : - 49.5 105 M max = = 2605.3 ( cm3 ) 1900 R Wx = W1x = x = 1302.6 ( cm3 ) Chọn I 450 có Wx = 1490 ( cm3 ) → T/M 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 Chång nỊ trªn trơ 925 Têi h·m ( kÐo ) Tời hÃm ( kéo ) Đà giáo mở rộng Đ-ờng sàng ngang dầm Mụmen gõy lt : Mgõylt = 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 tốn lực kéo dọc - Lực kéo dọc xác định sau: Tktt K p tt 2R f P sin Trong : = 0.02 = sin : Độ dốc dọc dầm Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 187 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG f = 0.07 : hệ số ma sát lăn K = : hệ số kể đến làm việc không phẳng đường ray Ptt = 60 T : trọng lượng tính tốn dầm R = 15 cm : bán kính xe goòng Thay số ta : Tktt = 1.11 T 2.7.2.2 Tính tời cáp Sơ đồ kéo dầm hình vẽ S DAM -Lực kéo dầm vào hệ puly : Tktt Qw Tp = cos -Trong : cos tt k T = cos ( 0.02 ) = 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 = n Kn Ki 1 o i -Trong : K : hệ số sử dụng puly = 0.96 n : hệ số đường dây làm việc no : số puly chuyển hướng Thay số ta S = 0.48 ( T ) - Điều kiện : R F S Ko Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 188 THIẾT KẾ CẦU SƠNG CẤM – HẢI PHỊNG 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 đường 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 trước ( vận chuyển dầm theo phương 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 phương ngang cầu đặt vào vị trí gối cầ - Trong trình đặt dầm xuống gối cầu phải thường xuyên kiểm tra hệ thống tim tuyến dầm gối càu Công việc lao lắp dầm 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 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 đường lan can - Hoàn thiện cầu Sinh Viên: Đào Văn Bền Trang: 189