Đồ án tốt nghiệp giả định thiết kế công trình cầu V29 docx

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy

Trang 1

Luận văn tốt nghiệp:

Giả định là thiết kế cầu qua

sông V29

Trang 2

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN 5

LỜI CÁM ƠN 6

CHƯƠNG II : CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH 7

II.1 Điều kiện địa hình 7

II.2 Điều kiện địa chất 7

II.3 Điều kiện khí hậu thủy văn 7

II.4 Điều kiện cung ứng vật liệu 7

II.5 Năng lực và máy móc thi công 8

II.6 Điều kiện kinh tế xã hội 8

II.7 Hiện trạng giao thông 8

PHẦN I : 9

THIẾT KẾ SƠ BỘ (30%) 9

CHƯƠNG I : ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU 10

I.1 Đánh gia điều kiện địa hình 10

I.2 Đánh giá điều kiện địa chất 10

I.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn, thông thuyền 10

I.4 Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực, thiết bị 10

I.5 Các giải pháp kết cấu 11

CHƯƠNG II : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 12

II.1 Phương án 1 : Cầu liên tục BTCT 12

II.2 Phương án 2 : Cầu dây văng 13

II.3 Phương án 3 : Cầu giản đơn Super T 14

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 16

I Tính toán các hạng mục công trình 16

II Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu 20

Trang 3

III Tính toán số lượng cọc trong bệ mố 21

IV Tính toán số lượng cọc cho trụ 23

V Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 26

VI Tính toán số cọc cho mố 33

VII Tính toán số cọc cho trụ 33

VIII Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 34

IX Tổng hợp khố lượng 40

X Tính khái toán phương án 1 41

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÂY VĂNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG CÂN BẰNG 43

I Tính toán khối lượng các hạng mục công trình trên cầu 43

II Tính toán khối lượng các bộ phận công trình 46

III Chi tiết cấu tạo và tính toán khối lượng dây văng 47

IV Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố 48

V Tính toán và xác định số lượng cọc cho tháp 50

VI Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 52

VII Tính toán số cọc cho mố 61

VIII Tính toán số cọc cho tháp 61

IX Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 62

X Tổng hợp khối lượng phương án 2 68

XI Tính khái toán phương án 2 69

CHƯƠNG V : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU SUPER T 71

I Tính toán các hạng mục công trình 71

II Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố 77

III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ 82

IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 86

V Tính toán và bố trí cốt thép 89

VI Tổng hợp khối lượng phương án 3 92

VII Tính khái toán phương án 3 93

CHƯƠNG VI : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN 95

I Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật 95

Trang 4

II So sánh các phương án theo giá thành dự toán 95

III So sánh các phương án theo điều kiện thi công, chế tạo 95

IV So sánh các phương án theo điều kiện khai thác sử dụng 97

V kết luận và kiến nghi 97

PHẦN II 99

THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU LIÊN TỤC BTCT ĐÚC HẪNG (50%) 99

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 100

I Tính toán dầm theo phương ngang cầu 100

I.1 Cấu tạo dầm 100

I.2 Nguyên lý tính toán 100

I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu 101

I.4 Xác định cốt thép tại các tiết diện tính toán 120

II Tính toán dầm theo phương dọc cầu 132

II.1 Đặc điểm cấu tạo 132

II.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực 132

II.3 Kết cấu nhịp trong giai đoạn thi công 136

II.4 Kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác, sử dụng 145

II.5 Mất mát ứng suất 147

II.6 kiểm tra các tiết diện trong giai đoạn thi công theo TTGH CĐ1 149

II.7 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHCĐ

152

II.8 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHSD

160

PHẦN III 162

THIẾT KẾ THI CÔNG (20%) 162

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 163

I Đặc điểm cấu tạo của trụ T1 163

II Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu 163

III Đề xuất phương án thi công trụ T1 164

IV Trình tự thi công trụ T1 165

V Các công tác chính trong quá trình thi công trụ 165

Trang 5

VI Thi công bê cọc, thân trụ 181

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 190

I Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu 190

II Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công 191

III Xác định trình tự thi công kết cấu nhịp 193

IV Một số yêu cầu về vật liệu 215

V Nguyên lý cấu tạo và chọn loại xe đúc 222

VI An toàn lao động 222

TÀI LIỆU THAM KHẢO 224

Trang 6

Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG V29

Các số liệu ban đầu

I.1.Địa hình: Sông V29 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải thuộc tỉnh Quảng Nam

I.2.Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

- Lớp cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m

- Lớp á cát có chiều dày trung bình 3,0m

- Lớp cát hạt thô có chiều dày vô cùng

I.3.Thuỷ văn:

- Mực nước cao nhất : 14,0 m

- Mực nước thông thuyền: 11,5 m

- Mực nước thấp nhất: 5,0 m

I.4.Khí hậu - Thời tiết:

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết không phân

chia rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này

đến tháng 1 năm sau

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa

- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển )

I.5.Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

- Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu

I.6.Phạm vi nghiên cứu của đồ án:

- Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 30 %

- Thiết kế kỹ thuật : 50 %

- Thiết kế thi công : 20 %

Trang 7

LỜI CẢM ƠN

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã

trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của

đất nước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông

vận tải

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành

Xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm

qua, với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học

hỏi và trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp

một phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua

sông V29 đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao

thông để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên

vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em

không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn

thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo

Th.S Nguyễn Hoàng Vĩnh và các thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây Dựng

Cầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng ngày 05 tháng 06 năm 2007

Trần Thành Nhân

Trang 8

Chương II : CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH

II.1.Điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp

đối xứng

Sông cấp V (chiều rộng khổ gầm cầu 25m ) và khẩu độ cầu Lo=190 m

II.2.Điều kiện địa chất:

Địa chất lòng sông chia làm lớp rõ rệch :

- Lớp cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m

II.3.Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:

II.3.1 Điều kiện khí hậu:

Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình

quanh năm khoảng 27oC Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38oC Giai

đọan từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công

cầu

Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có

mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-20oC Độ ẩm : 90%

Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều

đến việc xây dựng cầu

II.3.2 Điều kiện thuỷ văn:

Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa

Các số liệu thuỷ văn :

- Mực nước cao nhất : 14,0 m

- Mực nước thông thuyền : 11,5m

- Mực nước thấp nhất : 5,0m

Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển

hàng hoá nhỏ trong vùng Cấp thông thuyền của sông V29 là cấp V

II.4.Điều kiện cung ứng vật liệu:

II.4.1.Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:

Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt

đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu

II.4.2.Vật liệu thép:

Trang 9

Sử dung các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái

Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh như Việt_Nhật, Việt _Úc

II.4.3 Xi măng :

Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp

ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vây, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình

xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công

trình đặt ra

II.5.Năng lực và máy móc thi công:

Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết bị

phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh

nghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai

thác đúng tiến độ Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những

công nghệ mới về xây dựng cầu Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công

thì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế về

nhân lực Còn đối với máy móc thiết bị cũng có thể thuê nếu cần

II.6.Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu:

Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có

mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ

công nghiệp, bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa

trong vùng Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần thiết trong quá trình xây

dựng công trình cầu

II.7.Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:

Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình

này bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi

công trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa

các vùng ở hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi

buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địa phương Từ đó sẽ phát triển

được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế _

văn hóa của người dân địa phương nói chung

Trang 10

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ



* PHƯƠNG ÁN I : CẦU LIÊN TỤC BTCT

* PHƯƠNG ÁN II : CẦU DÂY VĂNG

* PHƯƠNG ÁN III : CẦU SUPER TEE

30%

Trang 11

Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

I.1.Đánh giá điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp

đối xứng

Sông cấp V, chiều rộng khổ gầm cầu 25 m và khẩu độ cầu L0=190 m nên chọn

những giải pháp kết cấu phù hờp với điều kiện thi công

I.2.Đánh giá điều kiện địa chất:

Địa chất lòng sông chia làm 3 lớp rõ rệch:

- Lớp cát hạt mịn có chiều dày trung bình 6,0m

Nhận xét:

Nói chung với địa chất lòng sông lòng sông như vậy ta thấy rất thuận lợi cho

việc thi công ma sát, tuy giá thành củng như việc thi công cọc khoan nhồi đắt tiền

và phức tạp hơn nhiều so với cọc đóng, nhưng khi dùng cọc khoan nhồi thì sẽ giảm

bớt số lượng cọc và khả năng chịu tải lớn hơn so với cọc đóng, do đó trong hai

phương án cầu liên tục và cầu dây văng ta sử dụng cọc khoan nhồi, phương án cầu

Super T dùng cọc đóng

I.3.Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền:

Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình

xói lở hầu như không xảy ra

Ở những chổ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước từ 0,3÷ 0,5m,

còn ở những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở

Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên

loại vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có

điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời

I.4.Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực thiết bị:

Nguồn vật liệu cát, sỏi có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở

đây có chất lượng tốt, đá được lấy từ mỏ đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây

dựng cầu

I.4.1 Vật liệu thép:

Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái

Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh của Việt Nam và các nước như

Trang 12

Công ty LDSX thép Việt -Úc ( VINASTEEL) Neo các loại do nhà máy cơ khí xây

dựng Liễu Châu (OVM) Trung Quốc sản xuất, ngoài ra có thể dùng loại neo của

hãng VSL - Thụy Sỹ.Nguồn thép được lấy từ các đại lý lớn ở gần công trình

I.4.2 Xi măng:

Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp

ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Dùng ximăng PCB 50 của nhà máy xi măng Hải

Vân Phụ gia Sikament 520 do công ty Sika Việt Nam sản xuất Nói chung vấn đề

cung cấp xi măng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu

cầu công trình đặt ra

I.4.3 Thiết bị và công nghệ thi công:

Để hoà nhập với sự phát triển của xã hội cũng như đáp ứng nhu cầu nhiều về số

lượng tốt về chất lượng, công ty xây dựng công trình giao thông đã mạnh dạn cơ

giới hoá thi công, trang bị cho mình những loại máy móc thiết bị với công nghệ thi

công hiện đại, đủ sức thi công các công trình lớn đòi hỏi trình độ công nghệ cao thời

gian hoàn thành là sớm nhất và chất lượng tốt nhất

I.5.Các giải pháp kết cấu:

I.5.1.Nguyên tắc chung:

- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt

- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công

- Ưu tiên sử dụng các công nghệ mới tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình,

tăng tính thẩm mỹ

- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện và kinh tế

I.5.2.Giải pháp kết cấu công trình:

*Kết cấu thượng bộ:

Đưa ra giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dây văng nhằm tạo mỹ quan

cho công trình và giảm số lượng trụ, bên cạnh đó cũng đưa ra giải pháp giản đơn kết

cấu ƯST để so sánh chọn phương án

*Kết cấu hạ bộ:

- Dùng móng cọc khoan nhồi, hoặc cọc đóng

- Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến

- Dùng trụ cầu liên tục cho kết cấu cầu liên tục

- Dung trụ cầu toàn khối cho kết cấu cầu dơn giản

Trang 13

Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ

Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt

sông như sau:

II.1.Phương án I:

- Loại cầu : cầu liên tục BTCT

- Mô tả kết cấu phần trên:

+ Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu liên tục 3 nhịp: 60+80+60 (m)

+ Tiết diện hình hộp BTCT Mác500, chiều cao thay đổi từ 2,2m đến 4,4m

+ Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác250

+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95

- Kiểm tra khẩu độ cầu :

Khẩu độ cầu : Ltko  LCbi  Ln(tr) Ln(ph) 2 1 ( m ) Trong đó :

Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m)

bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m)

Ln(tr) và Ln(ph) : Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m)

1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu cầu

tk o

L = 200 – 2.2,0 – 2.1 = 194m

194

190194)

yc o tk

o

L L

 thoả mãn yêu cầu

Trang 14

- Phương pháp thi công chỉ đạo :

+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng

qua tim trụ

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống khoang, dựng ống vách,

khoan tạo lỗ, lắp các lồng thép, phun bêtông

+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu

có), đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép,

đổ bêtông

+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông thân trụ

II.2.Phương án II:

- Loại cầu: Cầu dây văng

- Mô tả kết cấu phần trên :

+ Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu 3 nhịp: 46+98+46 (m)

+ Chiều cao dầm sơ bộ chọn 2m, chiều cao tháp 34m

Khẩu độ cầu : L tk  LCbi  Ln(tr)  Ln(ph) 2 1 ( m )

o

Trong đó : Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m)

Trang 15

o tk o

yc o tk

o

L L

3,15% <5%  thoả mãn yêu cầu

-Phương pháp thi công chỉ đạo:

+ Dầm BTCT được thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống khoang, dựng ống vách,

khoan tạo lỗ, lắp các lồng thép, phun bêtông

+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu

đổ bêtông

+ Thi công tháp: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông

thân tháp

II.3.Phương án III:

- Loại cầu: Cầu đơn giản super T

- Mô tả kết cấu phần trên :

+ Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu 5 nhịp: 5x40 (m)

+ Chiều cao dầm sơ bộ chọn 1,75m, chiều dày bản sơ bộ chọn 16cm

Khẩu độ cầu : Ltko  LCbi  Ln(tr)  Ln(ph) 2 1 ( m )

Trang 16

Trong đó : Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m)

Lotk= 200,2 – 4.1,8 – 2.1 = 191m

   100

191

190191)

,max( tk o yc o

yc o tk

o L L

L L

0,5% <5%  thoả mãn yêu cầu

-Phương pháp thi công chỉ đạo:

+Thi công nhịp: lao lắp bằng tổ hợp mút thừa

+Thi công cọc: tạo mặt bằng thi công, hệ thống đóng cọc

+Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu

đổ bêtông

+Thi công trụ: Sử dụng vòng vây cọc ván thép, đóng vòng vây cọc ván thép,

tiến hành đào đất, sau đó đóng cọc rồi đổ bê tông bịt đáy, hút nước Tiếp theo lắp

dựng ván khuôn đổ bê tông bệ cọc, bê tông thân trụ, bê tông xà mũ

Trang 17

Chương III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG LỰC

I.Tính toán các hạng mục công trình

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

Kết cấu nhịp : Gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau :

60 + 80 + 60 = 200 (m)

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, vách xiên

Mặt cắt ngang có cấu tạo như sau :

1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ 1/2 Mặt cắt tại gối trên mố

350 350 350

S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11

7,10

y x

7 , 1

2 1

1

a c

Trang 18

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên của bản đáy như sau :

7 , 1 1521

65 ,

95,10

y x

95 , 1

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới của bản đáy như sau :

95 , 1 1521

2 ,



y d

Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được

chiều cao dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau:

25 , 0 1521

55 ,

h  (m) Diện tích tại các mặt cắt :

2

06 4 06 5 14

cos

1 3 , 0 5

, 0 2 19 , 0 25 , 0 75 0 25 , 0 2 25

Thể Tích Đốt(m3)

Trọng lượng Đốt(KN)

Trang 19

54 90

50 50

Trang 20

50 50

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG MỐ TRÁI

(m3)

Hàm lượng

Trọng Lượng Thép(KN)

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG MỐ PHẢI

(m3)

Hàm lượng

I.3 Tính khối lượng trụ

Trụ T1,T2 có kích thước giống nhau như hình vẽ:

Trang 21

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 1 TRỤ

(m3)

Hàm lượng thép(KN/m3)

II.2 Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)

II.2.1 Trọng lượng phần lan can, tay vịn :

Trang 22

200 20020

- Bệ đáy cột lan can : 15x25x25 cm

Kết quả tính toán cột lan can, tay vịn cho toàn cầu:

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN

Thể tích (m3)

Hàm lượng thép(KN/m3)

=2,64 (KN/m)

Tổng tĩnh tải giai đoạn 2 :

DW = DWmc+ DWlc+tv+bc + DWgcb = 22,13 +3,17 + 2,64 = 27,94 (KN/m)

III.Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố

Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc

Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt= min{Qr, Pr}

* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Trang 23

- Sức kháng dọc trục danh định:

Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN Trong đó:

f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa

Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=785398,16 mm2

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 2220 : Ast = 6908mm2

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

- Thay vào ta được:

i si si N

1 i

i si si i

i

hafhafD8

L

;(N) (10.7.3.4.3c-1)

Trong đó:

Ks,c: Các hệ số hiệu chỉnh: Kc cho các đất sét và Ks cho đất cát

Li:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm)

D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm)

fsi: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét

(MPa)

asi : Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm)

hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)

N1 : Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D

N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc

BẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC

Trang 24

5 , 1

hi (mm) Qsi(N) 1.1 4 0.86 3430 0.42 0.036 3141 1140 157420.8

φqp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

φqs : hệ số sức kháng đối với sức kháng than cọc

= 2 , 5

1 6 0

5 , 1

Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{14,49:2,1898)=2,1898MN=2189,8KN

IV.Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ

Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc

Trang 25

Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt= min{Qr, Pr}

* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- Sức kháng dọc trục danh định:

Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN Trong đó:

f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa

Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=785398,16 mm2

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 2220 : Ast = 6908mm2

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

- Thay vào ta được:

i si si N

1

i

i si si i

i

hafhafD8

L

;(N) (10.7.3.4.3c-1)

Trong đó:

Ks,c: Các hệ số hiệu chỉnh: Kc cho các đất sét và Ks cho đất cát

Li:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm)

D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm)

fsi: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét

(MPa)

asi : Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm)

hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm)

N1 : Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D

N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc

Trang 26

hi (mm) Qsi(N)

Trang 27

5 , 1

Qp : sức kháng mũi cọc (N) Qp = qp.Ap

Ap : diện tích mũi cọc (mm2)

qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

Qs : sức kháng thân cọc (N)

φqp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

φqs : hệ số sức kháng đối với sức kháng than cọc

= 2 , 5

1 6 0

5 , 1

V.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:

1_Mô hình hóa kết cấu;

2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu;

3_Khai báo các làn xe;

4_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế +

tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;

5_Khai báo các lớp xe;

6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;

7_Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải trọng và

hệ số xung kích;

8_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;

9_Khai báo các tổ hợp tải trọng;

10_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết

Trang 28

1_Mô hình hóa kết cấu:

Kết cấu cầu liên tục đúc hẫng được mô hình hóa trong chương trình gần

giống như kết cấu thật bên ngoài thực tế

Dầm chủ là dầm hộp liên tục được mô hình là phần tử Beam Mặt cắt ngang

dầm chủ là loại 1 hộp 2 sườn, thành xiên; các thông số về mặt cắt ngang dầm chủ

được thể hiện bên dưới

Khai báo các dữ liệu đầu vào

Khai báo mặt cắt

Trang 29

Khai báo cáp

Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian

2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu:

- Vật liệu dùng cho kết cấu được khai báo trong hộp thoại MSS Brigde Wizard khi

ta mô hình hóa kết cấu Trong bước này ta chỉ khai báo các thuộc tính của vật liệu

Khai báo các thuộc tính của vật liệu thay đổi theo thời gian: Model>Property>

Time Depent Material(Creep/Shrinkage) Chương trình xuất hiện hôp thoại: Time

Depent Material(Creep/Shrinkage) Nhấn nút Add để khai báo các thông số liên

quan đến đặc trưng vật liệu thay đổi theo thời gian của bê tông:

Khai báo các thông số VL thay đổi theo thời gian

Trang 30

Kết quả khai báo VL thay đổi theo thời gian

Khai báo sự thay đổi của cường độ vật liệu theo thời gian: Model>Property>

Time Depent Material(Comp,Strength) Chương trình xuất hiện hôp thoại Time

Depent Material(Comp,Strength), kích nút Add… Sau đó khai báo các thông số như

hình bên dưới:

Kết quả khai báo cường độ VL theo thời gian

Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho bê tông: Model>Property> Time

Depent Material Link; việc gán được minh họa như hình bên dưới:

Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho VL

3_Khai báo các làn xe:

Trang 31

Việc khai báo tiêu chuẩn được thực hiện như sau: Gọi menu Load>Moving

Load Analysis Data, trong giao diện Select Moving Load Code chọn ASSHTO

LRFD

Khai báo các làn xe: Gọi menu Load>Moving Load Analysis Data>Traffic

Lane, sau khi xuất hiện hộp thoại ta ấn nút Add để nhập các thông số liên quan như

Khai báo các làn xe

4_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng

làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn:

Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:

+ HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

+ HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn

Trang 32

Khai báo các trường hợp của hoạt tải

5_Khai báo các lớp xe:

Khai báo các lớp xe

6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động:

Khai báo các trường hợp tải trọng di động

7_Khai báo các trường hợp tải trọng:

Việc khai báo các trường hợp tải trọng được tiến hành như sau: Gọi menu

Load>Static Load Cases => Chương trình xuất hiện hộp thoại Static Load Cases

Do việc khai báo được tiến hành từ hộp thoại MSS Brigde Wizard nên chương trình

tự động đưa các trường hợp tải trọng gồm: trọng lượng bản thân, tải trọng do căng

kéo cáp, trọng lượng của bê tông tươi và tự động gán tương ứng với từng giai đoạn

thi công Do vậy, chỉ khai báo thêm tỉnh tải trong giai đoạn 2 gồm trọng lượng lớp

phủ, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách

Trang 33

Khai báo các trường hợp tải trọng

8_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu:

Các loại tải trọng như: Trọng lượng bản thân, trọng lượng của BT tươi, lực

căng kéo cáp chương trình sẽ tự động gán cho kết cấu; ở đây ta chỉ gán tỉnh tải

trong giai đoạn 2 như: Trọng lượng các lớp phủ BMC, trọng lượng lan can tay vịn,

trọng lượng dải phân cách Việc gán được thực hiện như sau:

Chọn các phần tử cần gán tải trọng, gọi menu Load>Element Beam Load…

=> Xuất hiện hôp thoại; trong hộp thoại này ta khai báo các thông số cần thiết như

hình bên dưới: Tỉnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt

chiều dài dầm chủ, riêng tỉnh tải lan can tay vịn và tỉnh tải dải phân cách được quy

về một lực phân bố và một mômen phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ

Sau khi khai báo xong nhấn nút Add để chấp nhận việc gán tải trọng

Trang 34

Gán lực phân bố Gán mômen phân bố

9_Khai báo các tổ hợp tải trọng:

Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo

các tổ hợp tải trọng; cách khai báo như sau:

Gọi menu Load>Create load Cases Using Load Combination => Xuất hiện hộp

thoại Load Combination; trong hộp thoại này ta khai báo các loại tổ hợp tải trọng:

Khai báo các tổ hợp tải trọng

Trang 35

1 Tổ hợp 1 Add Xe tải + tải trọng làn + người 1,75

2 Tổ hợp 2 Add Xe hai trục + tải trọng làn người 1,75

5 Tổ hợp 5 Add Tổng tĩnh tải + max(hoạt tải) 1

10_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:

Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 5 gây ra

VI.Tính toán số cọc cho mố

3,6699

79,6713

38,33767

Trang 36

= 6,9 cọc

Chọn 8 cọc

VIII Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp:

Giá trị momen trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 5 gây ra:

Giá trị momen min lớn nhất trong giai đoạn thi công

M+max = 55568 KNm

M-min = 173925 KNm

VIII.1 Tính toán số bó cáp

Cáp DƯL được sử dụng là loại theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 (Normal) với các

chỉ tiêu như sau:

Loại Cáp DƯL 19 tao 12,7mmDiện tích 1 tao 140mm2 Diện tích 1 bó 1875,3mm2Giới hạn bền fpu 1860 Mpa Giới hạn chảy fpy 1670 Mpa

Trang 37

Môđun đàn hồi 197000 Mpa Ống ghen sử dụng là loại đường kính D = 100/107mm

Mmintruû c trung hoìa

+ Ứng suất thớ trên:

0W

MW

eNA

Nf

tr min

tr

' T ' T ' T

min '

T

eAW

M

' T tr

min '

b

AfAeW

AMn





+ Ứng suất thớ dưới:

0W

MW

eNA

Nf

d min

d

' T ' T ' T

MN

d ' T

min '

' T

min '

b

AfWAe

AMn





- Với bó chịu mô men dương: (Tại giữa nhịp)

truû c trung hoìa Mmax

MW

eNA

Nf

tr max

tr

T T T

MN

tr T

max

 T tr  TK bó

max b

AfWAe

AMn





+ Ứng suất thớ dưới:

Trang 38

MW

eNA

Nf

d min

d

T T T

max T

eAW

M

max b

AfAeW

AMn

A: Diện tích tiết diện bêtông

M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán

W: Mômen kháng uốn tiết diện

n’b, nb : Số bó cốt thép cần tính

fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép; fKT = 0.8fpy = 1336 Mpa

Abó: Diện tích một bó cáp; Abó =1875,3mm2.Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến thớ ngoài cùng chịu kéo

(nén) là a = 250mm

Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình:

Mặt cắt giữa nhịp Mặt cắt trên trụ

Trang 39

Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình

Dự kiến bố trí cốt thép trên trụ

Trang 40

120

1100 10x20

180

VIII.2 Tính duyệt theo TTGH cường độ:

- Sức kháng uốn tính toán Mr được tính như sau

Mr = ψ.Mn

- Trong đó: Mn sức kháng uốn danh định

Ψ hệ số sức kháng

- Coi thớ dưới chỉ có cốt thép DUL chịu lực Với mặt cắt hình chữ T thì quy đổi sức

kháng danh định Mn được xác định như sau: (TCn 5.7.3.2.2.1)

2

.

1

f d w f

c

s y s s

y s td

p ps

ps

n

h at b b h f

a d f A

a d f

.2

- Bỏ qua diện tích cốt thép thường : As = 0, A’s = 0

dp : khoảng cách từ thớ nén mép trên dầm liên hợp đến trọng tâm cốt thép DƯL

b : bề rộng mặt cắt chịu nén của cấu kiện

bw : bề dày bản bụng

hf = chiều dày cánh nén

β1 : hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy định trong điều 5.7.2.2

β1 = 0,85 – 0,05(f’c1 – 28 MPa)/7 MPa = 0,693

fpu cường độ chịu kéo quy định của thép = 1860 MPa

fpy giới hạn chảy của thép DƯL fpy = 1581 MPa

Định dạng
Số trang	237
Dung lượng	4,48 MB