Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu vòm ống thép nhồi bê tông vượt sông cái bé tỉnh Kiên Giang

Trang 1

KHOA XÂY DỰNG BỘ MÔN CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 8 NĂM 2021 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

THIẾT KẾ CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VƯỢT SÔNG

CÁI BÉ TỈNH KIÊN GIANG

CFST ARCH BRIDGE

MSSV : 18127025 KHÓA : K18

NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG GVHD : TS NGUYỄN DUY LIÊM

GVPB : TS ĐỖ TIẾN THỌ

Trang 2

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ tên sinh viên:Tên đề tài:

Thuyết minh

Trình bày thuyết minh không theo format chuẩn, không thống nhất giữa các phần

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi như các đề mục không rõ ràng, các bảng biểu, hình vẽ, công thức không được đánh số

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, rõ ràng

Bản vẽ

Trình bày bản vẽ không theo format chuẩn, không thống nhất giữa các bản vẽ

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi về đường nét, font chữ, bố trí lộn xộn

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn, rõ ràng, phân bố bản vẽ hợp lý, đẹp

Bản vẽ có song ngữ Anh-Việt

Chỉ có tiếng Việt Chỉ có tiếng Anh

Có song ngữ Anh – Việt nhưng còn nhiều sai sót từ vựng, ngữ pháp (sai sót trên 30% số lượng bản vẽ)

Có song ngữ Anh – Việt nhưng ít hay không sai sót từ vựng, ngữ pháp (sai sót dưới 30% số lượng bản vẽ)

Thiết kế bản vẽ

phối cảnh màu sắc

Không có phối cảnh Có phối cảnh công trình nhưng không có chèn cảnh quan xung quanh

Có phối cảnh công trình và cảnh quan xung quanh nhưng ở mức độ trung bình

Có phối cảnh công trình và cảnh quan xung quanh nhưng ở mức độ khá trở lên

Nhận xét – ý kiến khác: (GV nêu những nhận xét chung (nếu có), những sai sót trong thuyết minh, bản vẽ hoặc những góp ý cho sinh viên):

Giảng viên hướng dẫn

Trang 3

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Họ tên sinh viên:Tên đề tài:

Thuyết minh

Trình bày thuyết minh không theo format chuẩn, không thống nhất giữa các phần

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi như các đề mục không rõ ràng, các bảng biểu, hình vẽ, công thức không được đánh số

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ

Trình bày thuyết minh theo format chuẩn, rõ ràng

Bản vẽ

Trình bày bản vẽ không theo format chuẩn, không thống nhất giữa các bản vẽ

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn, nhưng còn nhiều lỗi về đường nét, font chữ, bố trí lộn xộn

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn nhưng còn một vài lỗi nhỏ

Trình bày bản vẽ theo format chuẩn, rõ ràng, phân bố bản vẽ hợp lý, đẹp

Bản vẽ có song ngữ Anh-Việt

Chỉ có tiếng Việt Chỉ có tiếng Anh

Có song ngữ Anh – Việt nhưng còn nhiều sai sót từ vựng, ngữ pháp (sai sót trên 30% số lượng bản vẽ)

Có song ngữ Anh – Việt nhưng ít hay không sai sót từ vựng, ngữ pháp (sai sót dưới 30% số lượng bản vẽ)

Thiết kế bản vẽ

phối cảnh màu sắc

Không có phối cảnh Có phối cảnh công trình nhưng không

có chèn cảnh quan xung quanh

Có phối cảnh công trình và cảnh quan xung quanh nhưng ở mức độ trung bình

Có phối cảnh công trình và cảnh quan xung quanh nhưng ở mức độ khá trở lên

Kết luận:  Cho bảo vệ □ Không cho bảo vệ Điểm tổng /10

Nhận xét – ý kiến khác: (GV nêu những nhận xét chung (nếu có), những sai sót trong thuyết minh, bản vẽ hoặc những góp ý cho sinh viên): ………

Trang 4

KHOA XÂY DỰNG_ NGHÀNH CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

BẢNG THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌC KỲ II – NĂM HỌC: 2021 – 2022

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN : LÂM KHẢ KỲ MSSV: 18127025 TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẦU VƯỢT SỐNG CÁI BÉ TỈNH KIÊN GIANG SỬ DỤNG KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

Trang 6

PART 1 ( PHẦN 1 )

(THUYẾT MINH THIẾT KẾ KỸ THUẬT )

GRADUATION PROJECT : DESIGN OF CFST ARCH BRIDGE

Trang 7

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy TS Nguyễn Duy Liêm đã giúp đỡ, dẫn dắt em trong suốt 4 năm đại học Trong quá trình học cũng như quá trình giảng dạy của thầy đã truyền một phần động lực, nhiệt huyết của thầy đến với em Qua đó có niềm tin vững chắc trong học tập về tương lai, cũng như niềm say mê học hỏi những kiến thức chuyên nghành cũng như các kiến thức thực tiễn Một lần nữa em xin cảm ơn thầy Chúc thầy và gia đình có nhiều sức khỏe, thành công trong công việc cũng như giữ lửa nhiệt huyết của mình để truyền cảm hứng cho các em khóa dưới Em xin cảm ơn chân thành đến các thầy cô Khoa Xây Dựng Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện học tập cũng như hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình học tập và cũng như là nơi em trưởng thành hơn khi bước vào đời

Đồ án này chắn chắc sẽ không tránh nhưng thiếu sót Em xin kính mong quý thầy cô trong bộ môn chỉ bảo góp phần làm hoàn thiện hơn luận văn của mình, qua đó cũng cố kiến thức cho con đường tiếp theo sau này

………

Đồng ý / Không đồng ý cho bảo vệ đề tài : Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 08 năm 2022 GVHD TS Nguyễn Duy Liêm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên : Giảng viên phản biện TS Đỗ Tiến Thọ Tóm tắt nội dung của đồ án : ………

………

Đồng ý / Không đồng ý cho bảo vệ đề tài : Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2022 GVPB

TS Đỗ Tiến Thọ

Trang 8

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 6

1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 6

CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG 7

1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO 7

1.1 Địa chất công trình 7

2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 8

2.1 Khí hậu 8

2.2 Nhiệt độ 8

2.3 Các thông số về thủy văn 8

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 9

1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 9

2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN 9

3 SƠ LƯỢC VỀ CẦU VÒM NHỒI ỐNG THÉP 9

3.1 Giới thiệu cầu vòm ống thép nhồi bê tông : 9

4 CÁC LOẠI KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 10

6 ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHỊU NÉN 12

6 ƯU ĐIỂM CỦA ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 12

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 13

1, LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO KẾT CẤU NHỊP CHÍNH 13

1.1 Bố trí chung cầu : 13

1.2 Trình tự tính toán và thiết kế kết cấu nhịp : 13

1.3 Mặt cắt ngang cầu 13

1.4 Sơ đồ bố trí tim vòm 14

2 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN VÒM VÀ TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA VÒM 14

2.1 Mặt cắt ngang cấu kiện 14

2.2 Vành vòm 14

2.3 Chiều dày ống thép 15

2.4 Liên kết ngang vòm chính loại 1 16

2.5 Liên kết ngang vòm chính loại 2 : 16

2.21 Chi tiết phụ hàn sau : 20

CHƯƠNG 5 : MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU 21

1 TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG 21

1.1 Tiêu chuẩn thiết kế 21

1.2 Quy mô xây dựng 21

1.3 Cấp đường thiết kế 21

1.4 Vật liệu thiết kế : 21

1.5 Hệ thống chống gỉ 22

2 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU : 22

2.1 Khai báo vật liệu 22

2.2 Khai báo mặt cắt : 23

2.3 Tạo sơ đồ kết cấu : 23

2.4 Mô hình hóa kết cấu : 23

CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ SƠ BỘ NỘI LỰC CỦA KẾT CẤU 24

1 KẾT CẤU ĐƯỢC MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀN MIDAS CIVIL 2019 24

Trang 9

1.1 Lực dọc vòm chính 24

1.2 Moment vòm chính 24

1.3 Moment dầm ngang 25

1.4 Lực căng trong thanh cáp treo 25

1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng 25

2 MÔ HÌNH TỪNG CẤU KIỆN TRONG MIDAS 25

3.4 Dầm đầu nhịp : Số hiệu TL2 ( Chiều dài 7800 mm ) 36

3.5 Dầm nhịp biên: Số hiệu TL3 ( Chiều dài 5900 mm ) 37

3.6 Tính toán hoạt tải người đi bộ : ( Dầm PL1,PL2,PL3) 37

4 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO TĨNH TẢI : 38

4.1 Tổ hợp nội lực theo TTGH cường độ và sử dụng : 39

5 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM T BẢN MẶT CẦU 40

5.1 Dầm T bản mặt cầu giữa nhịp : 40

5.2 Kiểm tra nứt ở TTGH sử dụng cho mặt cắt giữa nhịp 42

CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG GIỮA HL1 46

1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : 46

2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN 46

2.1 Nội lực do tĩnh tải gây ra : 46

3 NỘI LỰC DO HOẠT TẢI GÂY RA: 48

3.1 Hoạt tải thiết kế là hoạt tải HL 93 : 48

6 KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 56

7 KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG (GIAI ĐOẠN 2)………56

CHƯƠNG 9 : TÍNH TOÁN DẦM NGANG NGÀM HL2 62

1 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : 62

2 NỘI LỰC TÍNH TOÁN : 62

2.1 NỘI LỰC DO TĨNH TẢI GÂY RA 63

2.3 NỘI LỰC HOẠT TẢI GÂY RA 67

3 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 71

3.1 TÍNH TOÁN SƠ BỘ 71

3.2 TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN 71

3.3 KIỂM TOÁN DẦM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 76

3.5 KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ 77

4 KIỂM TOÁN DẦM Ở THGH CƯỜNG ĐỘ 77

4.1 Tính sức kháng uốn 77

4.2 Tính sức kháng cắt 79

5 TÍNH TOÁN CONSOLE ( NGÀM VÀO DẦM NGANG HL1,HL2 ) : 81

5.1 Số liệu đầu vào : 81

Trang 10

1 CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 85

1.1 Đường cong trục vòm : 85

1.2 Đường tên vòm : 85

1.3 Mặt cắt ngang vòm : 86

1.5 Sự làm việc của ống thép nhồi bê tông chịu nén : 87

1.6 Tính lực chịu tải của kết cấu ống thép nhồi bê tông 89

1.1 Lực dọc vòm chính 96

1.2 Moment vòm chính 96

1.3 Moment dầm ngang 97

1.4 Lực căng trong thanh cáp treo 97

1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng 97

2 SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BT KHI CHỊU NÉN 100

2.1 Độ cứng của ống thép nhồi bê tông khi chịu tải trọng dọc : 100

3 TÍNH LỰC CHỊU TẢI CỦA KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG 100

3.1 Tính toán sử chịu của cột nhánh đơn 100

3.2 Tính toán sức chịu tải của cột tổ hợp 101

4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ KẾT CẤU VÀNH VÒM 102

4.1 Tính sức chịu tải của cột đơn 102

4.2 Tính toán ổn định kết cấu vành vòm 103

4.3 Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm 105

4.2 Tính toán ổn định kết cấu vành vòm 107

4.3 Tính tóan ổn định tổng thể ngoài mặt phằng vành vòm 109

5 SỬ DỤNG PHẦN MỀN SP COUMLUMN KIỂM TRA TỔ HỢP NỘI LỰC : 110

6 PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG DAO ĐỘNG CỦA CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG NHỊP VÒM 75M : 113

CHƯƠNG 11 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÁP THANH TREO VÀ KIỂM TOÁN THANH CÁP GIẰNG 117

1 NỘI LỰC 117

2 KIỂM TOÁN CÁP GIẰNG 117

CHƯƠNG 12: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHÂN VÒM BẰNG PHẦN MỀM ANSYS 118

CHƯƠNG 13 : PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN KIẾM TRA THÂN TRỤ 125

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO : 125

2.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 127

CHƯƠNG 14 : THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG 133

1.Chiếu sáng : 133

2.Chiếu sáng trang trí cầu 133

3.Thiết kế hệ thống bơm nước : 134

CHƯƠNG 15 : TỔ CHỨC THI CÔNG 135

16.1 Thi công kết cấu phần dưới 135

16.1.1 Thi công mố M1, M2 trên cạn 135

11.1.2 Thi công mố M2 trên cạn 135

11.1.3.Thi công các trụ P1, P7 trên cạn 135

11.1.3 Thi công các trụ P2, P5 trên cạn 135

11.1.4 Thi công các trụ P6, P8 trên cạn 136

11.1.4.Thi trụ cầu chính P3 136

11.1.5.Thi trụ cầu chính P4 136

11.2 Thi công kết cấu phần trên 137

11.2.1.Thi công vòm giữa nhịp 75m 137

11.1.2.Thi công vòm giữa biên 50 m 137

11.1.3.Thi công dầm bản rỗng BTCT DƯL 137

11.1.4.Hoàn thiện cầu 138

11.3 Thi công tuyến đường hai đầu cầu 138

11.4 Thi công tường chắn đường cầu 138

11.5 Một số lưu ý trong quá trình thi công cầu: 138

11.5.1 Lưu ý chung 138

11.5.2.Các quy định về sản xuất vòm thép 138

11.6 Tiến độ thi công 138

Trang 11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4 1 Các thông số về mặt cắt ngang cầu chinh 13

Bảng 5 1 Bảng cấp bê tông sử dụng cầu vòm ống thép 21

Bảng 7 1 Tổng hợp lực cắt và momen do hoạt tải HL93 gây ra cho dầm bản 37

Bảng 8 1 Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra 48

Bảng 8 2 Tổng hợp nội lực do hoạt tải HL93 gây ra dầm ngang HL1 51

Bảng 8 3 Đặc trưng hình học các mặt cắt của dầm ngang giữa HL1 52

Bảng 9 1 Tổng hợp nội lực do tĩnh tải gây ra 66

Bảng 9 2 Bảng mất mát ứng suất do ma sát cho từng mặt cắt 73

Bảng 9 3 Tổng hợp mất mát ứng suất tổng cộng tại các mặt cắt 76

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang 7

Hình 3 1 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu vòm ống thép nhồi bê tông 9

Hình 3 2 Hình ảnh các dạng kết cấu vòm 10

Hình 3 3 Hình ảnh các loại tiết diện vòm chủ 11

Hình 4 2 Hình cảnh mặt cắt ngang, cắt dạng tiết diện cầu vòm 13

Hình 4 3 Hình ảnh mặt cắt ngang nhịp dẫn ( Dầm bản rỗng dự ứng lực ) 14

Hình 4 4 Hình ảnh sơ đồ bố trí tim vòm 14

Hình 4 5 Mặt cắt ngang vòm chính 15

Hình 5 2 Khai báo vật liệu bê tông vành vòm 22

Hình 5 3 Hình ảnh khai báo vật liệu bê tông dầm ngang 23

Hình 5 4 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu trong phần mền midas civil 2019 23

Hình 6 2 Mô hình làm việc của cầu vòm 24

Hình 6 3 Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m 24

Hình 6 4 Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m 24

Hình 6 5 Biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m 24

Hình 6 6 Biểu đồ moment của dầm ngang ở trạng thái giới hạn cường độ 1 25

Hình 6 7 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1 25

Hình 6 8 Hình chuyển vị thẳng đứng 25

Hình 6 9 Hình ảnh lực căng cáp giằng chân 25

Hình 6 10 Mô hình 3D Dầm dọc TL1 L=4.2 m trong Midas Civil 25

Hình 6 11 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu dầm TL2 26

Hình 6 12 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu TL3 27

Hình 6 13 Mô hình hóa kết cấu dầm DL1 28

Hình 6 14 Mô hình hóa dầm DL2 28

Hình 6 15 Mô hình hóa dầm DL3 29

Hình 6 16 Mô hình hóa dầm HL1 30

Hình 6 17 Mô hình hóa dầm HL2 30

Hình 7 2 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 1 làn xe 32

Hình 7 3 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 1 làn xe 33

Hình 7 4 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL1 33

Hình 7 7 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại L/4 dầm TL1 34

Hình 9 2 Bố trí chung dầm ngang HL2 62

Hình 9 3 Bố trí cáp dự ứng lực dầm ngang HL2 71

Hình 9 4 Tiết diện kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ 78

Hình 9 5 Hình ảnh 3D view ngàm lề bộ hành 82

Hình 9 6 Sơ đồ tính toán ngàm dành cho người đi bộ 83

Hình 10 1 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm ngàm 2 đầu không thanh kéo 85

Trang 12

Hình 10 2 Sơ đồ phẳng tính toán kết cấu vòm 2 đầu ngàm có thanh treo 85

Hình 10 3 Mô hình cầu vòm bằng chương trình Midas Civil 2019 87

Hình 10 4 Hình ảnh khai báo gia đoạn thi công vành vòm nhịp 75m 92

Hình 10 5 Khai báo chuyển vị tại nút trong civil midas 2019 92

Hình 10 6 Hình Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m 96

Hình 10 7 Hình Biểu đồ lực dọc của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường I nhịp vòm 75m 96

Hình 10 8 Hình biểu đồ Moment của vòm chính ở trạng thái giới hạn cường độ 1 nhịp vòm 75m 96

Hình 10 9 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1 97

Hình 10 10 Hình chuyển vị thẳng đứng 97

Hình 10 11 Sơ độ ứng xử của cột khi chịu tải dọc trục và moment 101

Hình 10 12 Sơ đồ tính toán cột tổ hợp 103

Hình 12 1 Hình ảnh bố trí chung tiết diện chân vòm 118

Hình 12 2 Giao diện mô phỏng chân vòm 119

Hình 12 3 Hình ảnh khai báo vật liệu trong phần mền ansys 2022 119

+ Trụ cầu

Trang 13

CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG 1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO

- Địa hình khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, độ chênh cao không lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khảo sát và xây dựng

Hình 1 1 Hình ảnh vị trí địa lý tỉnh Kiên Giang

1.1 Địa chất công trình

- Trên cơ sở tài liệu khảo sát địa chất công trình ngoài thực địa và kết quả thí nghiệm mẫu đất có

thể phân địa tầng từ trên xuống dưới như sau :

Chiều sâu (m)

C (kN/m2) ϕ (độ) γw (kN/m3) 1 Sét pha màu xám vàng nâu đỏ lẫn dăm sạn

5b Đá sỏi, cuội dăm kết màu nâu tím,xám

trắng phong hóa trung bình nứt nẻ 3.21

+ Lớp 1 : Sét pha màu xám vàng nâu đỏ lẫn dăm sạn trạng thái dẻo mềm, có độ dày trung bình từ

+ Lớp 3a : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa

cứng, một số chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 như sau :

+ Lớp 3b : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa

Trang 14

Giá trị N của SPT(búa/30cm) 40-50

+ Lớp 4a : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa

+ Lớp 5 a: Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa

+ Lớp 5b : Sét pha lẫn cuội tảng tàn tích đá phong hóa màu xám ghi, xám xanh trạng thái nửa

2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 2.1 Khí hậu

Kiên Giang có đủ các dạng địa hình từ đồng bằng, núi rừng và biển đảo Trong đó, phần đất liền có địa hình tương đối bằng phẳng, thấp dần từ đông bắc xuống tây nam Do nằm ở vĩ độ thấp và giáp biển nên Kiên Giang có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm nhiệt độ trung bình hàng tháng từ 27 – 27,50C Kiên Giang không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão nhưng lượng nước mưa do bão chiếm một tỷ trọng đáng kể, nhất là vào cuối mùa mưa Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1.600 – 2.000 mm ở đất liền và 2.400 – 2.800 mm ở vùng đảo Phú Quốc Khí hậu Kiên Giang rất ít thiên tai, không rét, không có bão đổ bộ trực tiếp, ánh sáng và nhiệt lượng dồi dào, nên rất thuận lợi cho nhiều loại cây trồng và vật nuôi sinh trưởng

Trang 15

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

- Thiết kế một cầu vĩnh cửu vượt sông trên đường ô tô với các số liệu như sau: + Mặt cắt ngang sông và số liệu địa chất như trên hình vẽ, chiều rộng lòng sông khoảng 125 (m) + Khổ cầu: G = 22.8 (m)

+ Quy trình thiết kế: TCVN 11823-2017 + Tải trọng thiết kế: HL93 + Người bộ hành (3 kN/m2) + Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

+ Vận tốc thiết kế: V = 60 (km/h) + Sông thông thuyền cấp III: 1 Bề rộng thông thuyền: Btt = 40 (m) 2 Chiều cao thông thuyền: Htt = 50 (m)

2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN

Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu: - Đáp ứng yêu cầu thông thuyền, giảm tối đa các trụ giữa sông - Sơ đồ nhịp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công

nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước - Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công Phương án kết cấu 1 : Kết cấu phần trên sử dụng toàn bộ dầm BTCT UST giản đơn dạng super T dài L=40 m

Phương án kết cấu 2 : Kết cấu ống thép nhồi bê tông 4x30m + 50 (m) + 75 (m)+ 50 (m) +4x30m Nhịp dẫn sử dụng dầm hộp bản rỗng thi công đúc tại chỗ

 Sau khi so sánh các phương án về các mặt kiến trúc – mỹ thuật, công nghệ thi công, kinh phí,… Thiết kế phương án 2 : Kết cấu ống thép nhồi bê tông 4x30m + 50 (m) + 75 (m)+ 50 (m) +4x30m Đây là phương án được đánh giá là phù hợp đặc điểm của dự án về khía cạnh kinh tế- Kỹ thuật – Mỹ thuật

4x30m

Hình 3 1 Hình ảnh kết cấu nhịp cầu vòm ống thép nhồi bê tông

3 SƠ LƯỢC VỀ CẦU VÒM NHỒI ỐNG THÉP 3.1 Giới thiệu cầu vòm ống thép nhồi bê tông :

Hiện nay các công trình cầu đường phục vụ cho nhu cầu đi lại cũng như phát triển kinh tế Trên thực tế để việc xây dựng cầu đáp ứng nhu cầu trên cần có chiều dài vượt nhịp lớn và là nhưng khu vực sâu, với chiều dài khẩu độ nhịp lớn các kết cấu chịu nén chính như vòm được ra đời Kết cấu ống thép nhồi bê tông đã được nghiên cứu phát triển và đáp ứng được nhu cầu về khả năng chịu lực cao, độ cứng lớn, và giảm được trọng lượng bản thân cấu kiện

Trên thế giới cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã được xây dựng ở Thập niên 30 tại Liên Xô đã xây dựng được cầu dầm vòm tổ hợp ống thép nhồi bê tông vượt qua sông NeVa ở Leningrad và cầu vòm thép nhồi bê tông dài 140m ở Sibêri Cuối những năm 50 Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu kết cấu tổ hợp bê tông – thép Cầu vòm ống thép nhồi bê tông càng được phát triển nhanh chóng, theo thống kê tới cuối năm 1998, các cầu đã và đang xây dựng lên đến 80 chiếc Những năm gần đây , một số quy trình thiết kế kết cấu ống thép nhồi bê tông được tiếp tục ban hành và áp dụng Trong đó “ Quy trình thiết kế và thi công kết cấu ống thép nhồi bê tông ( CECS-28-09), Hiện nay các nước khác trên thế giới vẫn sử dụng kết cấu này trong lĩnh vực này

Ở Việt Nam cũng đã xây dựng nhiều công trình sử dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông Một số công trình như : Cầu Nguyễn Văn Linh – Thành Phố Hồ Chí Minh do nước ngoài tư vấn thiết kế, Cầu Hoàng Văn Thụ, Cầu Đông Trù,… do các chuyên gia và kỹ sư Tổng công ty tư vấn thiết kế Giao Thông Vận Tải chủ trì

Các dạng kết cấu chính ống thép nhồi bê tông :

Trang 16

Deck ( true ) arch brigde

Cầu vòm xe chạy trên

Half-through true arch bridge

Cầu vòm đường xe chạy dưới

Fly-bird-type arch bridge (Half-through tied rigid-frame arch bridge)

Cầu vòm đường xe chạy giữa

Through rigid-frame tied arch bridge

Cầu vòm xe chạy dưới

Through deck-stiffened arch bridge

Cầu vòm xe chạy dưới

Hình 3 2 Hình ảnh các dạng kết cấu vòm

Chú thích/ notes : 1 bridge deck ( Bản mặt cầu ) 2 arch rib ( Vành vòm )

3 tied girder ( Dầm ) 4 tied bar ( Thanh căng ) 5 pier ( Trụ )

6 main arch rib ( Vành vòm chính ) 7 side arch rib ( Vành vòm biên ) 8 main pier ( Trụ chính )

9 side pier ( Trụ biên )

4 CÁC LOẠI KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

Cột thép bê tông liên hợp được định nghĩa như là kết cấu chịu nén hoặc có thể thép được bao bọc trong bê tông hoặc bê tông nhồi trong ống thép Tùy thuộc các chủng loại và hình dạng có thể chia ra làm 3 loại cột liên hợp thường dung trong xây dựng như sau :

Loại 1 : thép kết cấu ( cốt cứng ) được bọc bằng bê tông ( hình a,b,c) Loại 2 : bê tông nhồi trong hộp, ống thép ( hình f, g, i)

Loại 3 : Hỗn hợp 2 loại trên ( hình d, e)

Loại 1 : đáp ứng nhu cầu đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về phòng cháy, đơn giản khi cần tang cường

độ bằng cách thêm cốt thép ở lớp bê 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 chịu động đất lớn với các tải trọng ngang lặp

Trang 17

Loại 2 : ống thép nhồi bê tông được sử dụng nhiều trong các trụ cầu mà ở đó phải chịu tải trọng

xe va, các vành cầu vòm,cột nhà cao tầng… không nhất thiết có cốt thép bên trong

Loại 3 : có tính năng chống cháy cao và được các ưu điểm của hai chủng loại kết cấu trên

5 CÁC HÌNH DẠNG ĐẶC TRỰNG CỦA ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG :

Single tube

Concrete core

Steel tube

Tiết diện ống đơn :

+ Bên trong được nhồi bê tông + Bên ngoài ống thép

Tiết diện quả tạ ( vòng số 8 )

Three – tube trussFour – tube full truss

Concrete core

Steel tube

Steel tubeConcrete core

Tiết diện 3 ống thép ( Hình tam giác ), 4 ống thép

Concrete core

Gusset plateWeb bar

Concrete core

Web bar

Tiết diện 4 ống thép, tiết diện 4 thép hình thang

Hình 3 3 Hình ảnh các loại tiết diện vòm chủ

Trang 18

6 ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHỊU NÉN

Trong các bộ phận của kết cấu ống thép nhồi bêtông khi chịu lực dọc trục có các thành phần ứng suất

Trong bê tông : ứng suất nén dọc trọc BC

c

 , ứng lực ngang  rTrong ống thép : ứng suất dọc trục BC

c

 và ứng suất tiếp  sNguyên nhân gây xuất hiện áp lực ngang lên bêtông và ứng suất tiếp trong ống thép là do hệ số nở ngang của hai loại vật liệu này khác nhau, trong đó hệ số nở ngang của bêtông luôn lớn hơn của thép ở mọi giai đoạn làm việc Áp lực ngang lên bêtông không cho phép bê tông tự do phát triển biến dạng theo phương ngang và tạo ra trạng thái ứng suất ba chiều trong bê tông Ở trạng thái chịu lực 3 chiều, khả năng chịu lực dọc trục của bê tông tăng lên đáng kể Đây chính là đặc điểm chịu lực quan trọng nhất của kết cấu ống thép nhồi bê tông

6 ƯU ĐIỂM CỦA ỔNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

Cầu vòm ống thép nhồi bê tông (CFT- Concrete filled tube steel) có một số điểm lợi thế vượt trội so với kết cấu thép và bê tông cốt thép Sự làm việc đồng thời và ứng suất phân bố theo các hướng trong mặt cắt đạt tới mức tối ưu Vỏ thép bên ngoài chịu kéo và chịu uốn tốt, đồng thời độ cứng của kết cấu ống thép nhồi bê tông cũng tăng do modun đàn hồi của vỏ thép lớn hơn bên tông nhiều, cường độ chịu nén của bê tông cũng tăng đáng kể do hiện tượng bó chống nở hông của ống thép, bê tông bên trong làm giảm khả năng mất ổn định cục bộ của vỏ thép Hiệu ứng bó bê tông của

tiết diện tròn lớn hơn rất nhiều so với vỏ thép dạng hộp chữ nhật chính vì vậy dạng hình tròn thông thường hay được áp dụng nhiều hơn

ống thép nhồi bê tông cùng làm việc và thiết kế như là một tiết diện liên hợp gồm ống thép và lõi bê tông cùng làm việc Khi cùng chịu cùng ứng suất như nhau thì vật liệu bê tông nhồi trong ống thép có những ưu điểm như sau(1) :

- 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 bị co ngót mà bị trương nở vì không có sự trao đổi độ ẩm giữa bê tông và môi trường bên ngoài

+ Sau 2-3 ngày tuổi thì không xuất hiện thêm vết nứt + Tính phi tuyến của công

* Khi so sánh với kết cấu biến dạng từ biến sẽ mất đi sau 2-7 ngày tuổi: - Khối lượng của các cấu kiện ống nhồi bê tông nhỏ hơn so với cấu kiện bê tông cốt thép, - Không cần copfa trong thi thép dạng ống

- Tăng khả năng chống biến dạng của ống thép - Độ bền ăn mòn và chống gỉ của mặt trong ống thép cao hơn - Giảm độ mảnh của cấu kiện

* Khi so sánh với kết cấu sử dụng thép hình có mặt cắt hở: - Mặt ngoài của kết cấu ống thép nhồi bê tông nhỏ hơn do đó chi phí sơn phủ và bảo dưỡng thấp hơn

- Độ bền chống gỉ cao hơn - Khả năng ổn định đều hơn - Giảm được ảnh hưởng của tải trọng gió - Tăng độ cứng chống xoắn

Chính vì vậy, nhiều công trình cầu trên thế giới đã được thiết kế với kết cấu ống thép nhồi bê tông cho những cấu kiện chịu nén Ống thép được nhồi bê tông có phụ gia trương nở Phụ gia được ninh kết được trộn vào bê tông để tăng khả năng làm việc của bê tông

Trang 19

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP

1, LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CHO KẾT CẤU NHỊP CHÍNH 1.1 Bố trí chung cầu :

Cầu được thiết kế theo phương án cầu vòm xe chạy dưới Sơ đồ bố trí chung toàn cầu : 4x30m + 50 (m) + 75 (m)+ 50 (m) +4x30m - Chiều dài toàn cầu L = 482.6 (m)

- Trắc dọc cầu cầu : cầu dẫn nằm trên đường có độ dốc 0 % , đoạn nhịp vòm 75m có độ dốc 0%, 2 nhịp vòm 50m có độ dốc 0%

- Cầu gồm 3 nhịp, với nhịp giữa có chiều dài 175 (m), 2 nhịp biên chiều dài 120 (m) cầu dẫn

1.2 Trình tự tính toán và thiết kế kết cấu nhịp :

- Thiết kế kết cấu nhịp - Thiết kế cáp treo - Thiết kế dầm dọc - Thiết kế dầm ngang - Thiết kế bản mặt cầu

1.3 Mặt cắt ngang cầu

Bảng 4 1 Các thông số về mặt cắt ngang cầu chinh

Các thông số Giá trị Đơn vị

Trang 20

2 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN VÒM VÀ TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA VÒM 2.1 Mặt cắt ngang cấu kiện

Có nhiều loại tiết diện mặt cánh vành vòm như hình chủ nhật, hình tròn, Mỗi vành vòm có thể tổ hợp từ 2, 3 hay nhiều hơn các ổng thép nhồi bê tông để đơn giản trong quá trình thi công và chế tạo, mặt cắt ngang vành vòm được lựa chọn có hình dạng số 8, gồm 2 có đường kính D=900mm liên kết với nhau qua bản thép

Ta lần lượt tính các đặc trưng hình học của các cấu kiện, từ đó lấy các số liệu đặc trưng hình học để tính toán

2.2 Vành vòm

Do khẩu độ cầu trong đồ án không quá lớn (75 m), để đơn giản trong quá trình thi công và chế tạo, mặt cắt ngang vành vòm có dạng số 8 (chiều cao h=2,2m với nhịp L=75m, h=2,4m với nhịp

Trang 21

L= 100m và h=1,8m với nhịp L= 50m ) bằng ống thép nhồi bê tông, hai ống thép được liên kết với nhau thông qua bản thép, khoảng cách hai tim vòm là 16.3 m

c

W = 2354.5 (kg / m )s

A,I : Diện tích và mô men quán tính của mặt cắt vòm quy đổi Diện tích ống thép D900×16 mm :

A = 2× 0.4× 0.016 = 0.0128 mQuy đổi thép sang bê tông bằng hệ số :

Trang 22

2.4 Liên kết ngang vòm chính loại 1

2.5 Liên kết ngang vòm chính loại 2 :

7mm có độ chùng thấp phù hợp tiêu chuẩn

ASTM A421/A421M-98a loại BA

Mặt cắt dầm ngang giữa nhịp Diện tích mặt cắt: A= 1.139 m2

Mômen quán tính đối với trục x:

Ix= 0.1425 m4

Mômen quán tính đối với trục y:

Iy=0.0904 m4

Trang 23

3D dầm ngang HL1

2.8 Dầm ngang dự ứng lực loại 2 (HL2)

Mặt cắt dầm ngang giữa nhịp

Diện tích mặt cắt: A= 1.139 m2 Mômen quán tính đối với trục x: Ix= 0.1425 m4

Mômen quán tính đối với trục y: Iy=0.0904 m4

Mặt cắt ngang Dầm TL1

3D Dầm TL1 Mặt cắt ngang đầu dầm Dầm TL1

Trang 24

2.10 Dầm bản mặt cầu TL2 Mặt cắt ngang Dầm TL2

3D Dầm TL2

Mặt cắt ngang Dầm TL2

Diện tích mặt cắt:A= 0.1612 m2 Mômen quán tính đối với trục x: Ix= 0.007022 m4

Mômen quán tính đối với trục y: Iy=0.028135 m4

2.11 Dầm dọc bản mặt cầu TL3 Mặt cắt ngang Dầm TL3

3D Dầm TL3

Mặt cắt ngang Dầm TL3

Diện tích mặt cắt:A= 0.2301m2 Mômen quán tính đối với trục x:

3D Dầm DL2

Diện tích mặt cắt:A= 0.2301m2 Mômen quán tính đối với trục x: Ix= 0.001209m4

Mômen quán tính đối với trục y: Iy= 0.01638 m4

Trang 25

2.14 Dầm bản mặt cầu dọc biên DL3

Mặt cắt ngang Dầm DL3

2.15 Dầm lề bộ hành PL1 Mặt cắt ngang dầm PL1

3D Dầm PL1

2.16 Dầm lề bộ hành PL2 Mặt cắt ngang dầm PL2 3D Dầm PL2

2.17 Dầm lề bộ hành PL3

Trang 26

2.18 Dầm lề bộ hành PL4 Mặt cắt ngang dầm PL4

3D Dầm PL4

Mặt cắt ngang Dầm PL4

2.19 Hộp che cáp :

Mặt cắt ngang hộp che cáp

2.20 Giằng chân : Mặt cắt giằng chân :

+ Đối với cáp giằng chân 75m, cáp giằng chân gồm 8 bó mỗi bên thượng/hạ lưu cầu Mỗi bó gồm 22 tao 15.2mm loại bó xoắn 7 sợi phủ Epoxy và được bọc 2 lớp HDPE

+ Đối với nhịp 50m, cáp giằng chân vòm gồm 8 bó Mỗi bó rồi gồm 15 tao 15.2 mm loại bó xoắn 7 sợi phủ Epoxy

3D View cáp giằng chân

Các bó cáp được đặt trong ống HDPE Sau khi căn chỉnh lần cuối các bó cáp này được đặt trong hộp bằng BTCT bảo vệ

2.21 Chi tiết phụ hàn sau :

Mặt cắt vành vòm

Ống thép dày 16mm343mm

375mm

3D vành vòm hàn sau

Mặt mặt cắt vành vòm : + Đối với ống thép sử dụng ống thép dày 16mm , với đường kính 375mm

+ Sử dụng cẩu để tiến hành lắp dựng hàn trực tiếp vào vành vòm

Trang 27

CHƯƠNG 5 : MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU

1 TẢI TRỌNG – TỔ HỢP TẢI TRỌNG 1.1 Tiêu chuẩn thiết kế

-Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 11823-2017 Thiết kế cầu đường bộ mới -Tiêu chuẩn quốc gia: TCVN 4054-2005 Đường ô tô- Yêu cầu thiết kế -Tiêu chuẩn quốc gia: TCXDVN 104-2007

-Tiêu chuẩn nghành: TCN 272-05 Ghi chú :

- Tham khảo Quy trình Thiết kế và thi công kết cấu bê tông ống thép CECS 28-90 - Quy phạm thiết kế cầu dây văng trên đường ôtô JTJ 027-86 của Trung Quốc

1.2 Quy mô xây dựng

- Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm

1.3 Cấp đường thiết kế

- Cấp đường thiết kế: Đường cấp IV đồng bằng với vận tốc v=60km/h

1.4 Vật liệu thiết kế : a Thép kết cấu :

Thép kết cấu phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A709M Grade 345W, hoặc tương đương có các đặc trưng như sau :

+ Hệ số giãn nở nhiệt 11.7x10-6 mm / oC + Giới hạn bền fu = 485 MPa + Giới hạn chảy fy = 345 MPa + Hệ số pisson: 0.3

b Bêtông

Cường độ chịu nén trụ tròn 28 ngày tuổi đối với :

Bêtông nhồi vành vòm f’c = 50 Mpa

+ Hệ số poisson: 0.2

c22402.29 fc22402.29 502354.5(kg / m ) Cường độ chịu nén ( '

1.08e 1/oC

c22402.29 fc22402.29402331.6(kg /m) Do cường độ chịu nén ( '

Loại Grade

Cường độ bê tông Stength of concrete ( Mpa)

c Cáp treo và cáp giằng chân vòm

Cáp treo phù hợp tiêu chuẩn ASTM A421 / ASTM A421M, có các đặc trưng sau: + Môđun đàn hồi E = 200 000 MPa  5%

+ Giới hạn bền fs = 1655 MPa + Giới hạn chảy fy = 0.9fs (cáp có độ tự chùng thấp) Cáp giằng chân vòm phù hợp tiêu chuẩn ASTM A822 / ASTM A822M, có các đặc trưng sau:

+ Sử dụng hệ thống bó cáp chế tạo sẵn gồm các tao đường kính 15.2mm + Môđun đàn hồi E = 197 000 MPa  5%

+ Giới hạn bền fs = 1860 MPa + Giới hạn chảy fy = 0.9fs (cáp có độ tự chùng thấp) + Số lượng tao cáp và lực căng kéo bó cáp như sau :

+ Bó cáp giằng chân vòm nhịp L=75m : Gồm 22 tao 15.2mm + Bó cáp giằng chân vòm nhịp L=50m : Gồm 15 tao 15.2mm

Trang 28

+ Lực căng kéo các bó cáp tuân thủ theo từng giai đoạn thi công

b Chống gỉ cho cáp treo và cáp giằng

Hệ thống chống gỉ cho các bó cáp treo được thực hiện tại công xưởng khi chế tạo cáp và neo bao gồm mạ kẽm các sợi thép cường độ cao 7 mm sau đó các sợi cáp này được quấn chặt và tạo thành bó cáp được bọc trong hai lớp nhựa HDPE bảo vệ, ngoài ra từ mặt cầu lên cao 2.5m được bảo vệ các tác động cơ học khác có thể làm hỏng bó cáp treo [*]

Hệ thống bảo vệ chống gỉ cáp giằng chân vòm : các tao cáp gồm 7 sợi đường kính danh định 15.2 nn được duỗi ra và phun bọc một lớp keo Epoxy sau đó đựơc bọc một lớp nhựa HDPE chế tạo theo phương pháp ép đùn Các tao cáp này sẽ tạo thành các bó cáp và tất cả được đặt trong ống HDPE bảo vệ Về nguyên tắc có cấu tạo như cáp dự ứng lực ngoài [*]

1.6 TỔ HỢP TẢI TRỌNG a Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu: TCVN11823 - 2017

- Hoạt tải thiết kế: Xe tải thiết kế HL93, gồm xe 3 trục (HL93K) và xe 2 trục HL93M Xe tải HL93S (2 xe tải cách nhau 15m) trong trường hợp cầu liên tục nhịp Ở trường hợp này chỉ lấy 90% giá trị hoạt tải

- Tải trọng người: 3 KN/m2

b Hệ số tải trọng

- Tĩnh tải DC: DC1.25 ;

- Tĩnh tải DW: DW1.5; - Hoạt tải LL:  LL1.75;

d Hệ số xung kích

- IM = 1+33/100 = 1.33

e Tổ hợp tải trọng

Thiết kế và kiểm toán dầm theo 2 TTGH

Tổ hợp tải trọng theo TTGHCD1 : U1.25DC1.5DW1.75(LLIM)

Tổ hợp tải trọng theo TTGHSD: U1DC1DW1(LLIM)

2 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU : 2.1 Khai báo vật liệu

Hình 5 1 Khai báo vật liệu bê tông vành vòm

Trang 29

Hình 5 2 Hình ảnh khai báo vật liệu bê tông dầm ngang

2.2 Khai báo mặt cắt : - Có 2 cách khai báo mặt cắt trong midas :

+ Tạo mặt cắt trực tiếp từ các mặt cắt có sẵn trong midas + Khai báo mặt cắt bằng SPC

 ở đây do cấu tạo mặt cắt phức tạp nên ta sử dụng SPC Những mặt cắt cầu khai báo :

+ Mặt cắt dầm TL1 + Mặt cắt dầm TL2 + Mặt cắt dầm TL3 + Mặt cắt dầm DL1 + Mặt cắt dầm DL2 + Mặt cắt dầm DL3 + Mặt cắt dầm PL1 + Mặt cắt dầm PL2 + Mặt cắt dầm PL3 + Mặt cắt dầm PL4 + Các mặt cắt khác của trụ cầu,

2.3 Tạo sơ đồ kết cấu :

- Tạo các node và các element theo kết cấu đã định trước - Dựa vào vị trí các đốt dầm, các trụ tháp và dây văng ta xác định được tọa độ các điểm (node) cần thiết để

mô hình hóa kết cấu - Khi tạo điểm và phần tử, cần chú ý đánh số nhóm và phần tử theo những nhóm nhất định để

thuận tiện cho việc quản lí - Ở đây ta chia các nhóm điểm như sau:

2.4 Mô hình hóa kết cấu :

- Sau khi tạo sơ đồ kết cấu, gán các mặt cắt tương ứng với các phần tử, cần chú ý khi gán mặt cắt phải

chọn đúng dạng kết cấu và loại vật liệu của phần tử + Các phần tử dầm, trụ và tháp thuộc nhóm Beam

+ Các phần tử dây cáp giằng chân vòm, cáp treo thuộc nhóm Tension

Hình 5 3 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu trong phần mền midas civil 2019

Chi tiết Chương 10 thiết kế sườn vòm chủ trang

Trang 30

CHƯƠNG 6 : KẾT QUẢ SƠ BỘ NỘI LỰC CỦA KẾT CẤU

1 KẾT CẤU ĐƯỢC MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀN MIDAS CIVIL 2019

Hình 6 1 Mô hình làm việc của cầu vòm

Hình 6 2 Mô hình làm việc của cầu vòm nhịp 75m

Trang 31

1.3 Moment dầm ngang

Hình 6 5 Biểu đồ moment của dầm ngang ở trạng thái giới hạn cường độ 1

1.4 Lực căng trong thanh cáp treo

Hình 6 6 Biểu đồ lực căng trong cáp thanh cáp treo ở trạng thái giới hạn cường độ 1

1.5 Chuyển vị thep phương thẳng đứng

Hình 6 7 Hình chuyển vị thẳng đứng

1.6 Lực căng cáp giằng trên :

Hình 6 8 Hình ảnh lực căng cáp giằng chân

2 MÔ HÌNH TỪNG CẤU KIỆN TRONG MIDAS 2.1 Mô hình dầm dọc TL1

Hình 6 9 Mô hình 3D Dầm dọc TL1 L=4.2 m trong Midas Civil

Kết quả nội lực:

Trang 32

Biểu đồ Moment do TTGHCD1 gây ra

Biểu đồ Lực cắt do TTGHCD1 gây ra

Biểu đồ Moment do TTGHSD gây ra

Biểu đồ Lực cắt do TTGHSD gây ra

Hình 2.8 Chuyển vị Dầm TL1

2.2 Mô hình dầm dọc TL2

Hình 6 10 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu dầm TL2

Trang 33

2.3 Mô hình dầm dọc TL3

Hình 6 11 Hình ảnh mô hình hóa kết cấu TL3

Trang 34

Hình 2.8 Chuyển vị Dầm TL1

2.4 Mô hình dầm dọc DL1

Hình 6 12 Mô hình hóa kết cấu dầm DL1

Trang 35

2.6 Mô hình dầm dọc DL3

Kết quả nội lực :

Hình 6 14 Mô hình hóa dầm DL3

Trang 36

2.7 Mô hình dầm ngang HL1

Hình 6 15 Mô hình hóa dầm HL1

2.8 Mô hình dầm ngang HL2

Hình 6 16 Mô hình hóa dầm HL2

Trang 37

Độ võng nhỏ nhất L/200 = (87mm) , có thể đáp ứng yêu cầu quy định Tiêu chuẩn của Trung Quốc là JTJ 023-85 ( dầm TL,PL,DL, HL1,HL2 )

Giá trị đáp ứng yêu cầu của L / 800 (93.75mm), được quy định trong Tiêu chuẩn của Trung Quốc là JTJ 023-85 ( biến dạng toàn cầu )

Trang 38

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN DẦM T BẢN MẶT CẦU

1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 1.1 Tĩnh tải :

Tải phân bố đều do TLBT dầm : Dầm dọc bản giữa nhịp ( Dầm TL1, Chiều dài L=4200 mm):

DC= A=0.1612 102331.6 103.77 N / mmDầm dọc bản đầu nhịp (Dầm TL2, Chiều dài L=7800 mm ) :

DC= A=0.1612 102331.6 103.77 N / mmDầm dọc bản đầu nhịp (Dầm TL3, Chiều dài L=5900 mm ) :

DC= A=0.1612 102331.6 103.77 N / mmDầm dọc biên dầm DL1 ( Dầm DL1 chiều dài L=4200mm)

DC= A=0.264 102331.6 106.16 N / mmDàm dọc biên dầm DL2 nhịp vòm 75m ( Dầm DL2 chiều dài L= 7800 mm)

DC= A=0.264 102331.6 106.16 N / mmDầm dọc bản đầu cầu nhịp vòm 50m ( Dầm PL3 chiều dài L=6000mm)

DC= A=0.264 102331.6 106.16 N / mmDầm dọc biên ( XL1,XL2,XL3)

DC= A=0.8525 102331.6 1019.88 N / mmTLBT lớp BTCT tăng cường :

DC= A=1002331.5 102.5 10N / mm Lan can, gờ chắn bánh, lớp phủ :

Trọng lượng lan can : - Trọng lượng dải đều của lan can, tay vịn có thể lấy sơ bộ, qlc = 0.1kN/m

Trọng lượng dải đều của chân lan can được tính như sau: qclc 7.79 N / mm

Tải trong lan can dùng cho làn đi bộ : qclc 1.324 N / mm

Trọng lượng lớp phủ :

DW50 2300 10  1.15 10  N / mmVậy tỉnh tải phân bố theo phương ngang cầu là :

h

W(2.5 1.15) 10  3.65 10  N / mmTLBT mối nối:

Mặt cắt tại gối, mặt cắt cách gối 1/4 nhịp, mặt cắt giữa nhịp

500600

0.55

b-1lan

mg = 1.2 1 0.5 0.55 = 0.33  

Hình 7 1 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 1 làn xe

Đối với trong 1 làn xe : Đối dầm trong 1 làn xe:

Trang 39

10001000

b-1lan

Hình 7 2 Tính toán hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 1 làn xe

3 XÁC ĐỊNH LỰC CẮT VÀ MÔMEN DO HOẠT TẢI : 3.1 Mặt cắt tại gối

Dầm giữa nhịp (TL1) ( Chiều dài 4200 mm)

4200

Đah Moment tại gối

Đah lực cắt tại gối1200

4300110KN 110KN

Hình 7 3 Đường ảnh hưởng mặt cắt tại gối dầm TL1

Xe tải 3 trục ( Truck) Xe 2 trục ( Xe Tandem) Làn



lan

Trang 40

Dầm đầu nhịp ( TL3 ) Chiều dài 5900 mm vòm nhip 50m :

5900

Đah Moment tại gối

Đah lực cắt tại gối

``1200

Xe tải 3 trục ( Truck) Xe 2 trục ( Xe Tandem) Làn

4200

Đah Moment tại L/4=1050

Đah lực cắt tại L/4=10501200

4300

0.250.75

0.460.79

