Chng 7: Ph-ơng án kết cấu 3: cầu extradosed 3 nhịp 1.1.1. Giới thiệu ph-ơng án thiết kế: Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp cầu dẫn dầm giản đơn mỗi bên 1 nhịp Sơ đồ cầu : 90 + 180 + 90 Khổ cầu : 11 + 2 0.5 m Tải trọng thiết kế: Hoạt tải thiết kế : HL93. Ng-ời đi bộ : 3 KN/m 2 . Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7m (Sông cấp III) Trắc dọc cầu: Toàn bộ cầu nằm trên đ-ờng cong bán kính 6000m (t-ơng ứng với độ dốc dọc cầu là 1.5%) Ph-ơng án kết cấu: Kết cấu phần trên: + Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp (90 + 180 + 180). Dầm chủ tiết diện hộp có s-ờn nghiêng với chiều cao dầm thay đổi từ h = 5.5m trên gối đến h = 3.5m giữa nhịp. Kết cấu phần d-ới: + Mố: Sử dụng loại mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D = 1m. + Trụ: - Phần cầu chính trụ tháp BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D = 1.5 m. Kết cấu khác: + Khe co giãn bằng cao su. + Gối cầu bằng cao su. + Lan can cầu bằng bê tông và thép ống + Lớp phủ mặt cầu: - Bêtông nhựa hạt vừa 7cm - Lớp phòng n-ớc 0.4cm 1.1.2. Vật liệu: Bê tông: + 50 Mpa dùng cho kết cấu nhịp. + 50 Mpa dùng cho tháp cầu. + 30 Mpa dùng cho kết cấu mố, trụ, cọc khoan nhồi. Thép: Thép th-ờng : AI có R a = 1900 kG/cm 2 AII có R a = 2600 kG/cm 2 E s = 2x10 6 kG/cm 2 (5.4.3.2 22 TCN 272 - 05) Thép c-ờng độ cao : C-ờng độ chịu kéo : f pu = 18600 kG/cm 2 Giới hạn chảy : f py = 16000 kG/cm 2 (= 0,85f pu ) E s = 1,95x10 6 kG/cm 2 (5.4.3.2 22 TCN 272 - 05) 1.1.3. Chọn tiết diện: - Cầu Extradosed (cầu BTCT DƯL căng ngoài), hay còn gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp, là dạng kết hợp giữa kết cấu của cầu dầm và cầu dây văng. Do vậy cầu dầm cáp hỗn hợp phát huy đ-ợc các -u điểm của cả hai loại kết cấu trên. - Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp là một dạng kết cấu đặc biệt của cầu dầm cứng nhịp lớn đ-ợc bố trí thêm cáp văng làm việc chịu kéo dọc theo chiều dài dầm để tăng c-ờng khả năng chịu lực của toàn cầu cũng nh- v-ợt đ-ợc khẩu độ lớn hơn. Do đó cầu dầm cáp hỗn hợp có một số đặc điểm sau: + Chiều cao dầm chủ nhỏ hơn chiều cao cầu dầm cứng có cùng khẩu độ, có thể tham khảo số liệu h/l = 1/30 1/35, với h là chiều cao của dầm chủ trên trụ tháp, l là chiều dài nhịp lớn nhất. + Chiều cao cột tháp thấp hơn nhiều so với cầu dây văng có cùng khẩu độ, tham khảo số liệu H/l = 1/8 1/10, với H là chiều cao của tháp. + Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu kéo cho phép đối với cáp văng có thể lấy bằng hoặc nhỏ hơn c-ờng độ giới hạn của cáp CĐC. + Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt trên đỉnh cột tháp để đặt cáp văng, do đó việc lắp đặt cáp văng rất đơn giản, cấu tạo của hệ thống neo cũng không cần phức tạp, có thể sử dụng hệ thống neo nh- trong cầu dầm cứng. Qua tham khảo một số cầu đã thiết kế ở Nhật Bản và các n-ớc khác ta chọn sơ bộ các kích th-ớc nh- sau: 1.1.3.1. Dầm hộp phần cầu chính: + Với L nhịp = 180m, chọn H = 5.5m tại trụ tháp (H/L nhịp = 1/32.7), h = 3.5m tại giữa nhịp. + Chiều dày s-ờn dầm không đổi 40cm. + Chiều dày bản mặt cầu 25cm + Chiều dày bản đáy thay đổi từ 30cm tại giữa nhịp tới 60cm tại gần trụ + Cấu tạo chi tiết mặt cắt ngang dầm hộp tại trụ tháp và ở giữa nhịp đ-ợc thể hiện nh- hình vẽ d-ới đây. + Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc 1.5% (toàn bộ cầu bố trí trên đ-ờng cong đứng R = 6000 m) + Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông có kích th-ớc 2x1.4m + Lớp phủ mặt cầu dày gồm các lớp: - Bêtông nhựa dày 7cm - Lớp phòng n-ớc dày 0.4cm - Tĩnh tải phân bố của lớp phủ mặt cầu: g lp = 0.0723 + 0.00415 = 1.67 KN/m 2 . 1.1.3.2. Tháp cầu - Tháp cầu Extradosed là kết cấu làm việc chịu nén, chiều cao cột tháp thấp, do vậy ta chọn cột tháp có các tham số nh- sau: + Chiều cao cột tháp H tháp = 18.0m tính từ bản mặt cầu tới đỉnh của cột tháp (H tháp /L nhịp = 1/10 ) + Tiết diện cột tháp dạng hình chữ nhật đặc, tiết diện không đổi. Có 2 loại tiết diện, ở chân tháp có kích th-ớc lớn 3.0 3.4m và phần bên trên là tiết diện hình chữ nhật có kích th-ớc 1.03.0m. + Các vị trí neo dây đ-ợc bố trí cách nhau 1m trên cột tháp và sử dụng kết cấu neo dạng yên ngựa Cấu tạo chi tiết của tháp cầu thể hiện trong hình vẽ sau: Tû LÖ : 1/100 1/2 MÆT C¾T B-B 2%2% L?p phòng nu ? c dày 0.4cm L?p BT asphant dày 7cm Tû LÖ : 1/100 1/2 MÆT C¾T A-A 50 550 550 50 1200 50 70 320 520 140 30 50 60 30 25 30 25 360 360 60 30 2555 4 0 60 25 4 0 II - II IV IV - IV 1400 520 1650 340 720 340 100 100 9 x 1 = 9m 1200 650 300 300 100400 100 200 300 200 500 1009 x 1 = 9m6505201400100 IV II Tû LÖ : 1/100 1/2 A-A 50 550 550 50 1200 II 100 340 300 300 300 Tû LÖ : 1/100 1/2 B-B 2% 2% L?p phòng nu ?c dày 0.4cm L?p BT asphant dày 7cm Hệ cáp văng - Dùng các tao cáp đ-ờng kính 15.2mm. Cáp văng đ-ợc mạ và bọc nhựa để chống gỉ. Các tao cáp đ-ợc đặt trong ống HDPE bảo vệ. Khoảng cách điển hình giữa các cáp văng tại vị trí mặt cầu là 5m. 1.1.3.3. Cấu tạo mố trụ cầu: + Mố, trụ BTCT đặt trên nền móng cọc khoan nhồi D = 1-1.5m T? L? : 1/100 CấU TạO Mố CầU Tỷ lệ : 1/100 Mặt bằng mố I I Tỷ lệ : 1/100 1/2 I - I 125 350 125 600 650 650 5050 245 110 245 395 50 100 90 30 30 125 350 175 D = 100cm 200 475 225 90 30 520 640 3 0 100 100 -44.53 150315410 50 110 20 +1.57 . Chng 7: Ph-ơng án kết cấu 3: cầu extradosed 3 nhịp 1.1.1. Giới thiệu ph-ơng án thiết kế: Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp cầu dẫn dầm giản đơn mỗi bên 1 nhịp Sơ đồ cầu : 90 + 180 + 90 Khổ cầu. trọng thiết kế: Hoạt tải thiết kế : HL93. Ng-ời đi bộ : 3 KN/m 2 . Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7m (Sông cấp III) Trắc dọc cầu: . 05) 1.1.3. Chọn tiết diện: - Cầu Extradosed (cầu BTCT DƯL căng ngoài), hay còn gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp, là dạng kết hợp giữa kết cấu của cầu dầm và cầu dây văng. Do vậy cầu dầm cáp hỗn hợp phát