ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU DẦM BTCT DỰ ỨNG LỰC VÀ CẦU DẦM THÉP BTCT LIÊN HỢP L=33M

- Đồ áN TốT NGHIệP - Thiết kế kỹ thuậtLời nói đầu * * * Sau thời gian học tập tại trờng ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sựchỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trờng

Trang 1

- §å ¸N TèT NGHIÖP - ThiÕt kÕ kü thuËt

Trêng §¹i häc giao th«ng vËn t¶i

GI¸O VIªN Híng DÉN : NGUYÔN V¨N VÜNH

Trang 2

- Đồ áN TốT NGHIệP - Thiết kế kỹ thuật

Lời nói đầu

*

* *

Sau thời gian học tập tại trờng ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sựchỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trờng ĐHGTVT nói chung và các thầy côtrong Khoa Công trình nói riêng, em đã tích luỹ đợc nhiều kiến thức bổ ích, trang bị chobản thân trở thành một kỹ s

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt thời gian học tập và tìmhiểu kiến thức tại trờng, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập, tìm tòi và sáng tạotrong suốt thời gian học tập của mỗi sinh viên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em

đã đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn Cầu – Hầm, đặc biệt là

sự giúp đỡ trực tiếp của thầy :

Thầy – Nguyễn Văn Vĩnh

Với thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng nh các kinh nghiệmthực tế còn hạn chế nên trong Đồ án tốt nghiệp này chắc chắn sẽ không tránh khỏinhững thiếu sót Em xin kính mong các thầy cô trong Bộ môn chỉ bảo để em có thểhoàn thiện hơn Đồ án cũng nh kiến thức chuyên môn của mình

Trang 3

NHËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn.

Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m 2010

Gi¸o viªn híng dÉn

NguyÔn V¨n VÜnh

Trang 4

NHận xét của giáo viên đọc duyệt

Hà Nội , ngày tháng năm 2010 Giáo viên đọc duyệt Nguyễn Hữu Thuấn Mục lục Phần I 13

Thiết kế sơ bộ 13

1.1 giới thiệu phơng án 14

1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 – 05 14

1.1.2.Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng câu 14

a Điều kiện về địa chất 14

b Điều kiện về thủy văn 14

1.1.3 Sơ đồ kết cấu 14

a Kết cấu phần trên 14

b Kết cấu phần dới 14

1.2 số liệu tính toán 14

1.2.1 Khổ cầu 14

1.2.1 Khổ thông thuyền 15

1.2.2 Tải trọng thiết kế 15

1.2.3 Quy mô thiết kế 15

1.2.4 Tần suất lũ thiết kế: P = 1% 15

- phạm việt phơng - Lớp cầu đờng bộ b k41 -tc4

Trang 5

1.2.5 Vật liệu sử dụng 15

a Bê tông 15

b Cốt thép 15

1.3 các hệ số tính toán 16

1.3.1 Hệ số tải trọng 16

1.3.2 Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25 (Chỉ tính với xe tải và xe 2 trục thiết kế ) 16

1.3.3 Hệ số làn: 16

1.4 kích thớc cấu tạo dầm chủ 16

1.4.1 Chiều dài nhịp: 16

1.4.2 Chiều dài nhịp tính toán : 16

1.4.3 Chọn số dầm chủ: 16

1.4.4 Khoảng cách giữa các dầm chủ: 16

1.4.5 Cấu tạo dầm chủ: 17

1.4.6.Xác địnhbề rộng bản cánh có hiệu 18

a Đối với dầm giữa: 18

b Đối với dầm biên: 18

1.4.7 Cấu tạo dầm ngang 19

1.4.8 Cấu tạo chân lan can 19

1.4.9 Quy mô thiết kế của mặt cắt ngang cầu 19

1.5 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 20

1.5.1 Tĩnh tải giai đoạn I 20

a Tĩnh tải do trọng lợng bản thân dầm chủ 20

b.Tĩnh tải do trọng lợng bản thân dầm ngang gây ra 20

c Trọng lợng mối nối phần cánh T : 20

d.Tĩnh tải do chân lan can: 20

1.5.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW) 20

1.6 xác định hệ số phân bố ngang 21

1.6.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 21

1.6.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 22

1.6.3 Tính hệ số phân bô ngang đối với tảI trọng HL_93 22

a Tính tham số độ cứng dọc 22

b Hệ số phân bố ngang tính cho mô men: 23

c tính hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt: 23

1.6.4 Tổng hợp hệ số phân bố ngang tai các mặt cắt 24

a Hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 24

b.Hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 24

1.6.5 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán 24

1.7 T NH TO N Nội lựcÍNH TOÁN Nội lực ÁN Nội lực 25

1.7.1 Mặt cắt tính toán 25

1.7.2 Vẽ đờng ảnh hởng nội lực 25

a.Vẽ đờng ảnh hởng momen: 25

b Đờng ảnh hởng lực cắt 25

cTính diện tích đờng ảnh hởng 25

1.7.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt 26

a Tính nội lực do tĩnh tải 26

b Tính nội lực do tảI trọng làn và tảI trọng ngời 26

c Tính nội lực do xe tải và xe hai trục thiết kế 27

1.7.4 Tổng hợp nôị lực 30

1.8 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 30

1.8.1 Xác định đặc trng hình học mặt cắt giữa nhịp 30

1.8.2 Tính số bõ cốt thép cần bố trí 32

Vậy chọn số bó cáp n = 5 bó  Aps = 4900 mm2 33

1.8.3 Bố trí cốpt thép trên mặt cắt dầm 33

a Bố trí trong mặt phẳng đứng 33

b bố trí cáp trên mặt phẳng đứng của dầm: 33

c Bố trí cốt thép DƯL trên mặt bằng của dầm 35

1.9 kiểm toán sức kháng uốn của dầm theo TTGH cờng độ 38

1.9.1 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt 38

1.9.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn 39

1.10.Tính toán mố 40

1.10.1 Cấu tạo mố: 40

1.10.2 Các tải trọng tác dụng: 41

a Tĩnh tải kết cấu nhịp 42

b Tĩnh tải mố 42

c Hoạt tải (LL,IM) 43

Trang 6

d.Tải trọng ngời(PL) 43

e.áp lực đất thẳng đứng 43

f Tổ hợp tải trọng mặt cắt đáy móng 44

1.10.3 Tính toán sức chịu tải của cọc 44

a Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 44

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền: 45

c Tính toán số cọc trong móng 46

2.1 giới thiệu phơng án 47

2.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 – 05 47

2.1.2.Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng câu 47

a Điều kiện về địa chất 47

b Điều kiện về thủy văn 47

2.1.3 Sơ đồ kết cấu 47

a Kết cấu phần trên 47

b Kết cấu phần dới 47

2.2 số liệu tính toán 47

2.2.1 Khổ cầu 47

2.2.2 Khổ thông thuyền 48

2.2.3 Tải trọng thiết kế 48

2.2.4 Quy mô thiết kế 48

2.2.5 Tần suất lũ thiết kế: P = 1% 48

2.2.6 Vật liệu sử dụng 48

a Bê tông 48

b Thép 48

c Tính chất vật liệu chế tạo dầm 49

2.3 các hệ số tính toán 49

2.3.1 Hệ số tải trọng 49

2.3.2 Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25 (Chỉ tính với xe tải và xe 2 trục thiết kế ) 49

2.3.3 Hệ số làn: 49

2.4 Kích thớc cơ bản của dầm chủ 50

2.4.1.Chiều dài tính toán KCN 50

2.4.2 Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang 50

2.4.3 Cấu tạo dầm chủ 50

2.4.4 Cấu tạo hệ liên kết 51

a Cấu tạo hệ liên kết ngang tại gối 51

b Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian 51

2.4.5.Cấu tạo sờn tăng cờng 52

2.4.6 Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu 52

2.4.6 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu 52

2.4.3.Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu 53

2.5 xác định đặc trng hình học mặt cắt giai đoạn I 54

2.6 xác định đặc trng hình học mặt cắtgiai đoạn II 56

2.6.2 Xác định bề rộng tính toán của bản bê tông 56

2.6.3 Xác định hệ số quy đổi từ bê tông sang thép 57

2.6.4 Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn 58

3.3.5 Xác định ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn (Long-term section) 60

3.3.6 Kết quả ĐTHH của mặt cắt dầm chủ giai đoạn II 60

2.7 Xác định tỉnh t i tác dụng lên KCNãi tác dụng lên KCN 62

2.7.1 Xác định tỉnh tãi Giai đoạn I 62

2.8.1 Tính hệ số phân bố ngang với dầm biên 64

2.8.2 Tính hệ số phân bố ngang với dầm trong 65

2.8.3 Tính hệ số PBN đối với tảI trọng HL_ 66

a.Tính tham số độ cứng dọc : 66

b Tính hệ số phân bố ngang momen 66

c Tính hệ số phân bố ngang lực cắt:: 67

2.8.4 Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắ 67

a.Hệ số phân bố ngang tại các dầm biên 67

b Hệ số phân bố ngang đối với dầm giữa.( dầm trong) 68

2.8.5 Hệ số phân bố ngang tính toán 68

2.9 Tính toán nội lực 68

2.9.1 Các mặt cắt tính toán nội lực 68

2.9.2.Vẽ đờng ảnh hởng nội lực 69

a Vẽ đờng ảnh hởng momen: 69

Trang 7

c Tính diện tích đờng ảnh hởng 69

a Tính nội lực do tĩnh tảI 70

b Tính nội lực do tảI trọng làn và tảI trọng ngời 70

2.9.4 Tính nội lực do xe tảI thiết kế (Truck) và xe 2 trục thiết kế ( Tandem) 71

2.9.5 Tổng hợp nội lực 74

2.10 Kiểm toán dầm chủ theo trạng tháI giới hạn 74

2.10.1 Kiểm toán dầm chủ theo trạng tháI giới hạn cờng độ I 74

a.Kiểm toán khả năng chịu uốn của dầm 74

b Xác định momen dẻo Mp 76

2.10.2 Sức kháng uốn của mặt cắt liên hợp đặc chắc 78

a Xác định sức kháng uốn danh định 78

b Xác định sức kháng uốn tính toán 78

c Kiểm toán khả năng chịu lực của dầm 79

2.10.3 Kiểm toán sức kháng cắt của dầm chủ 79

a Xác định hệ số C 79

b Tớnh hệ số K 79

2.10.4 Sức kháng cắt của dầm chủ 79

a.Điều kiện tính toán 79

b Sức kháng cắt của mảnh sờn dầm phía trong 80

2.10.5 Kiểm toán khả năng chịu cắt của dầm 81

3.1.Phơng án I: Cầu dầm BTCT DƯL L = 33m 82

3.1.1.Ưu điểm 82

3.1.2.Nhợc điểm 82

3.2.Phơng án II: Cầu dầm liên hợp thép - BTCT L = 33m 82

3.2.1.Ưu điểm 82

3.2.2.Nhợc điểm 82

3.3 Kết luận - lựa chọn phơng án 82

Phần II 83

Thiết kế kỹ thuật 83

4.1 kích thớc cấu tạo dầm chủ 84

4.1.1 Chiều dài nhịp: 84

4.1.2 Chiều dài nhịp tính toán: 84

4.1.3 Chọn số dầm chủ: 84

4.1.4 Khoảng cách giữa các dầm chủ: 84

4.1.5 Cấu tạo dầm chủ: 84

4.1.6 Cấu tạo bản bê tông mặt cầu: 86

4.1.7 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 86

4.1.8 Xác địnhbề rộng bản cánh có hiệu 86

a.Xác định b1: Lấy nhỏ nhất trong các giá trị sau 86

b.Xác định b2 :Lấy nhỏ nhất trong các giá trị 87

4.1.9 Cấu tạo dầm ngang 87

4.1.10 Cấu tạo chân lan can 87

4.1.10 Quy mô thiết kế của mặt cắt ngang cầu 88

4.2 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 88

4.2.1 Tĩnh tải giai đoạn I 88

a Tĩnh tải do trọng lợng bản thân dầm chủ 88

b.Tĩnh tải do trọng lợng bản thân dầm ngang gây ra 88

c Trọng lợng mối nối phần cánh T : 89

d.Tĩnh tải do chân lan can: 89

4.2.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW) 89

4.3.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên 89

4.3.2 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm trong 90

4.3.3.Tính hệ số phân bố ngang đối với tảI trọng HL_93 90

a Tính tham số độ cứng dọc 90

b Tính hệ số phân bố ngang mô men 91

c Tính hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt 91

4.3.4 Tổng hợp hệ số phân bố ngang tại các mặt cắt 92

a Hệ số phân bố ngang tính cho dầm biên 92

b Hệ số phân bố ngang tính cho dầm giữa 92

4.3.5 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán 92

4.4 T nh toán nội lựcÍNH TOÁN Nội lực 93

Trang 8

4.4.2 Vẽ đờng ảnh hởng nội lực 93

a.Vẽ đờng ảnh hởng mô men : 93

c Tính diện tích đuờng ảnh hởng 94

a Tính nội lực do tĩnh tải 95

b Tính nội lực do tảI trọng làn và tải trọng ngời 95

c tính nội lực do xe tảI thiết kế và xe hai trục thiết kế 96

4.4.4 Tổng hợp nội lực 101

4.5 Tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 102

4.5.1 Xác định đặc trng hình học của mặt cắt giữa nhịp 102

4.5.2 Tính số bó cốt thép cần bố trí 104

4.5.3 Bố trí cốt thép trên mặt cắt dầm 105

a Bố trí trong mặt phẳng đứng 105

b bố trí cáp trên mặt phẳng đứng của dầm: 105

c Bố trí cốt thép DƯL trên mặt bằng của dầm 107

4.6 kiểm toán sức kháng uốn của dầm theo TTGH cờng độ 109

4.6.1 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt 109

4.6.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn 111

4.7 ĐTHH của mặt cắt 111

4.7.1 ĐTHH của mặt cắt giai đoạn I 111

4.7.2 ĐTHH của mặt cắt giai đoạn II 113

4.8 Tính các mất mát ứng suất trong cốt thép DƯL 114

4.8.1.Tổng mất mát ứng suất 114

4.8.2 Mất mát do ma sát (Theo 5.9.5.2.2b) 115

a Tại mặt cắt gối 115

b Tại mặt cắt cách gối một đoạn x = 1.2m 116

c Tại mặt cắt L/4 116

d Tại mặt cắt L/3 116

e Tại mặt cắt giữa nhịp 116

4.8.3 Mất mát do thiết bị neo (Theo 5.9.5.2) 117

4.8.4 Mất mát do co ngắn đàn hồi của thép (Theo 5.9.5.2.3b) 117

4.8.5 Mất mát do co ngót (Shrinkage) (5.9.5.4.2) 118

4.8.6 Mất mát do từ biến (Creep) (5.9.5.4.3) 118

4.8.7 Mất mát do tự trùng của cốt thép DƯL (5.9.5.4.4) 119

4.9 Xác định ứng suất trong dầm Bêtông do DƯL gây ra 120

4.9.1.Giả thiết tính toán 120

4.9.2 Tính ứng suất trong bêtông do DƯL gây ra 120

a Công thức tính toán 120

b ứng suất do DƯL gây ra trong dầm 121

4.10.Kiểm tra Độ bền chống nứt dầm theo điều kiện ứng suất pháp 123

4.10.1 Giả thiết tính toán 123

4.10.2 Kiểm toán 1 124

(Kiểm toán ứng suất bêtông thớ dới trong giai đoạn khai thác) 124

a Nguyên tắc kiểm toán 124

b Nội dung kiểm toán 124

4.10.3 Kiểm toán 2 125

(Kiểm toán ứng suất bêtông thớ trên trong giai đoạn khai thác) 125

4.10.4 Kiểm toán 3 126

(Kiểm toán ứng suất bêtông thớ trên trong giai đoạn chế tạo) 126

4.10.5 Kiểm toán 4 127

(Kiểm toán ứng suất bêtông thớ dới trong giai đoạn chế tạo) 127

4.11 Kiểm tra độ võng theo TTGH sử dụng (Điều 6.10.5) 128

4.11.1 Nguyên tắc kiểm tra 128

4.11.2 Công thức kiểm toán 128

4.11.3 Xác định độ võng do hoạt tải 129

5.1 Cấu tạo bản mặt cầu 131

5.2 Xác định nội lực bản mặt cầu 131

5.2.1.Diện tích tiếp xúc của bánh xe 131

Trang 9

5.2.2 Chiều dài tính toán của bản 131

5.2.3 Bề rộng tính toán của dảI bản 132

5.3 Tính tóan nội lực phần cánh hẫng 132

5.3.1 Sơ đồ tính toán 132

5.3.2 TảI trọng tác dụng : 132

a Tĩnh tảI bản thân 132

b Tĩnh tảI lớp phủ mặt cầu 133

c Tĩnh tảI phần chân lan can 133

5.4 Xác định nội lực dâm trong 133

5.4.1 Nội lực bản chịu mômen dơng 133

b Khi tính mô men âm 135

5.4.2 Lực cắt tại đầu ngàm 135

5.5 kiểm toán bản mặt cầu 136

5.5.1 Bố trí cốt thép và kiểm toán bản 136

5.5.2 Kiểm toán theo điều kiện kháng uốn 136

5.5.3 Kiểm toán bản theo điều kiện giới hạn cốt thép 136

5.5.4 Kiểm toán theo điều kiện sức kháng cắt 137

6.1.cấu tạo mố cầu 139

6.2 xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu 140

6.2.1.Tĩnh tải DC 140

6.2.2 Hoạt tải xe ô tô (LL) và tải trọng ngời đi (PL) 142

a Hoạt tải xe ô tô trên kết cấu nhịp (LL) 142

b Tải trong bộ hành (PL) 143

c Lực h m xe (BR)ã 143

d Lực ma sát (FR) 143

e Lực ly tâm (CE) 143

6.2.3 Tải trọng gió (WS,WL) 143

a Tải trọng gió tác động lên công trình (WS) 143

6.2.4 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL) 144

a Tải trọng gió ngang: 144

b Tải trọng gió dọc: 144

6.2.5 Tải trọng gió thẳng đứng 145

6.2.6 Nội lực do trọng lợng đất đắp 145

a Nội lực do áp lực đất EH, LS 146

b Ap lực ngang đất EH 146

c.Ap lực ngang do hoạt tải sau mố LS 147

6.3 Tổng hợp tảI trọng tại các mặt cắt 147

6.3.1 Mặt cắt đáy móng 147

6.3.2 Mặt cắt tờng thân 149

6.3.3 Mặt cắt tờng đỉnh 150

6.3.4 Mặt cắt bệ mố 151

6.3.5 Các mặt cắt tính cho tờng cánh 152

6.4.Kiểm toán mặt cắt 156

6.4.1 Kiểm toán mặt cắt B - B 156

a Kích thớc mặt cắt kiểm toán 156

b.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo 2 phơng 156

6.4.2 Kiểm toán mặt cắt tờng đỉnh 158

a Dữ liệu ban đầu 159

b.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 159

c.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 159

6.4.3 Kiểm toán mặt cắt d-d 160

a Dữ liệu ban đầu 160

b.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 160

c.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 160

6.4.4 Kiểm toán mặt cắt khác 161

a.Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt g1 161

b Kiểm toán mặt cắt g2 162

c Kiểm toán mặt cắt h3 163

Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt h3 163

7.1 Cấu tạo và kích thớc hình học của trụ cầu 165

7.2 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 166

7.2.1 Tĩnh tải 166

7.2.2 Hoạt tảI (LL) 167

7.2.3 Tải trọng ngời đi (PL) 167

7.2.4 Lực hãm xe (BR) 168

Trang 10

7.2.5 Lực ly tâm (ce) 168

7.2.6 Tải trọng của gió 168

7.2.7 Tải trọng của gió tác động lên công trình (WS) 168

a Tải trọng gió ngang PD 168

b Tải trọng gió dọc PD 170

c Tải trọng gió ngang PD 170

d Tải trọng gió dọc P D 171

7.2.8 Tải trọng tác dụng lên xe cộ (WL) 172

a Tải trọng gió ngang 172

b Tải trọng gió dọc 172

a Ap lực nớc tĩnh (WA) 172

b lực đẩy nổi B 172

7.2.9 Ap lực dòng chảy P 172

a Ap lực dòng chảy theo phơng dọc 172

b Ap lực dòng chảy theo phơng ngang 173

7.3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt 173

7.3.1 Mặt cắt xà mũ trụ 173

7.3.2 Mặt cắt đỉnh móng 174

7.3.3 Mặt cắt đáy móng 175

7.4 Kiểm toán các mặt cắt 178

7.4.1 Kiểm toán các mặt cắt xà mũ (a-a) 178

a Kiểm toán sức kháng uốn theo TTGH cờng độ 178

b Kiểm toán sức kháng cắt theo TTGH cờng độ 180

c Kiểm toán khả năng chống nứt theo TTGH sử dụng 182

7.4.2 Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng 183

a.Dữ liệu ban đầu 183

b.Tính khả năng chịu lực của cấu kiện chịu uốn, nén đồng thời: 184

c.Xác định khả năng làm việc của tiết diện theo các hớng : 184

d.Xác định khả năng kháng uốn của thân trụ theo các hớng 186

e.kiểm tra cấu kiện chịu cắt của thân trụ 187

f Kiểm toán khả năng chống nứt theo TTGH sử dụng 188

7.4.3 Kiểm toán mặt cắt đáy bệ 190

a D liệu ban đầu: 190

b Kiểm toán sức kháng uốn theo TTGH cờng độ 193

c Kiểm toán sức kháng cắt theo TTGH cờng độ 195

d Kiểm toán khả năng chống nứt theo TTGH sử dụng 196

7.4.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 199

a Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 199

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền: 199

c Tính toán số cọc trong móng 200

Chơng 8 : đề xuất và lựa chọn phơng án thicông 201

8.1.Các số liệu: 201

8.2 Đề xuất và lựa chọn phơng án thi công: 201

9.2.1 Phơng án thi công mố, trụ: 201

9.2.2 Phơng án thi công kết cấu nhịp: 201

9.3 công tác chuẩn bị: 201

9.4 thi công mố: 202

9.4.1 Trình tự thi công mố: 202

9.4.2 Chọn búa đóng cọc: 203

9.4.5.Tính độ chối của cọc : 204

9.4.5 Chọn máy trộn bêtông: 204

9.4.6 Tính toán ván khuôn: 204

9.5 Thi công trụ: 205

9.5.1 Trình tự thi công trụ: 205

9.5.2 Chọn búa đóng cọc: 207

9.5.3 Tính độ chối của cọc : 207

9.5.4 Chọn máy trộn bêtông: 208

9.5.5 Tính toán ván khuôn: 208

9.5.7 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy 209

9.5.8 Tính toán vòng vây ngăn nớc bằng cọc ván thép 210

9.6 Thi công kết cấu nhịp: 210

Trang 11

1.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272 – 05

1.1.2.Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng câu.

a Điều kiện về địa chất.

- Qua số liệu thăm dò tạ lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo nh sau:

+ Lớp 1: Sét màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng

+ Lớp 2: Sét cát màu nâu vàng, trạng thái nử cứng

+ Lớp 3: Cuội sỏi sạn lẫn hạt sét, xám trắng chặt

+ Lớp 4: Cát hạt vừa trạng thái chặt

+ Lớp 5: Cát lẫn sỏi sạn

b Điều kiện về thủy văn.

- Theo số liệu khảo sát điều tra nhiều năm cho thấy :

Trang 12

1.1.3 Sơ đồ kết cấu

a Kết cấu phần trên.

- Cầu gồm 5 nhịp giản đơn Lnh = 30m bằng BTCT DƯL, mặt cắt ngang gồm 6 dầmBTCT với chiều cao dầm h = 1,65m, khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2,0m

- Độ dốc dọc cầu nhịp giữa là 0% và các nhịp biên là 1.0%, độ dốc ngang cầu 1,5%

- Chiều dài toàn cầu Lc = 157.6m

+ Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế (truck) + Tải trọng làn (lane)

+ Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế (Tandem) + Tải trọng làn (Lane)

- Tải trọng ngời đi bộ:3.10-3 daN/m2

Trang 13

1,50,043.2500 30 29944

+ Giới hạn chảy của cốt thép DƯL fpy = 1674 Mpa

+ Mô đun đàn hồi cáp Eps = 197000 Mpa

- Cốt thép thờng

1.3 các hệ số tính toán.

1.3.1 Hệ số tải trọng.

1.3.2 Hệ số xung kích: 1+IM = 1,25 (Chỉ tính với xe tải và xe 2 trục thiết kế ).

Trang 14

Trang 15

1.4.6.Xác địnhbề rộng bản cánh có hiệu

a Đối với dầm giữa:

- Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của

b Đối với dầm biên:

- Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể đợc lấy bằng

+1/2 bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong =2000/2=1000 cộng trị số nhỏ nhất của

1.4.7 Cấu tạo dầm ngang.

- Dầm ngang bằng BTCT thờng có các thớc cơ bản nh sau:

+ Chiều rộng dầm ngang: bdn = 1800 mm

+ Chiều cao dầm ngang: hdn = 1200 (mm)

+ Khoảng cách giữa các dầm ngang: 7350 (mm)

Trang 16

+ChiÒu dµy dÇm ngang: tdn = 200 mm

1.4.8 CÊu t¹o ch©n lan can.

- Ch©n lan can cã c¸c kÝch thíc c¬ b¶n nh sau:

+ ChiÒu cao ch©n lan can: hclc = 500 (mm)

+ ChiÒu réng ch©n lan can: bclc = 500 (mm)

1.4.9 Quy m« thiÕt kÕ cña mÆt c¾t ngang cÇu.

V¹ch s¬n V¹ch s¬n

Trang 17

DCdc = 25x0.83 = 20.75 (KN/m)

b.Tĩnh tải do trọng l ợng bản thân dầm ngang gây ra.

- Các thông số về số lợng dầm

+ Số lợng dầm ngang trên một mặt cắt: n = 4

1.5.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II (DW).

- Tĩnh tải giai đoạn 2 bao gồm

+ Chiều dày trung bình lớp phủ tính bằng 12 cm.

1.6.1 Tính hệ số phân bố ngang đối với dầm biên.

- Điều kiện tớnh toỏn :

+ Tớnh hệ số phõn bố ngang do tải trọng Người

+ Tớnh hệ số phõn bố ngang cho dầm biờn do tải trọng HL93 trong trường hợp xếp tải trờn một làn

Trang 18

0.05

145/2 145/2

3KN/m

1

So do xep tai len duong anh huong

Tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên

- Xếp tải trọng bất lợi lên ĐAH phản lực gối

- Tính hệ số phân ngang đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế :

2 1

+ Hệ số phân bố ngang của xe tải và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp trên 1 làn :

Trong đó :

+ ble : Là bề rộng của lề đi bộ

+ y1 : Là tung độ ĐAH tại vị trí mép ngoài của tải trọng Người

+ y2 ; Là tung độ ĐAH tại vị trí mép trong của tải trọng Người

+ Hệ số phân bố ngang của tải trọng Người đối với dầm biên :

gNg =

2

1

(1,25+ 0,5).1,5= 1,313-K t qu tính h s phân b ngang cho d m biên:ết quả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ệ số phân bố ngang cho dầm biên: ố phân bố ngang cho dầm biên: ố phân bố ngang cho dầm biên: ầm biên:

Trang 19

1.6.3 Tính hệ số phân bô ngang đối với tảI trọng HL_93

Cỏc trị số I và A phải được lấy theo mặt cặt dầm liờn hợp

B ng k t qu tính tham s ả tính hợ̀ sụ́ phõn bụ́ ngang cho dõ̀m biờn: ờ́t quả tính hợ̀ sụ́ phõn bụ́ ngang cho dõ̀m biờn: ả tính hợ̀ sụ́ phõn bụ́ ngang cho dõ̀m biờn: ụ́ phõn bụ́ ngang cho dõ̀m biờn: đụ̣ cứng dọc : ứng dọc : c ng d c :ọc :

TấN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG Kớ hiệu Giỏ trị Đơn vị

Mụđun đàn hụ̀i của vọ̃t liệu chế tạo dầm E b 33994 Mpa

Mụđun đàn hụ̀i của vọ̃t liệu chế tạo bản E s 29944 Mpa

Tỉ số mụđun đàn hụ̀i dầm và mụđun đàn hụ̀i bản n dc 1,13

Diện tớch mặt cắt ngang dầm thộp A t 830 mm2

KC từ trọng tõm dầm thộp đến trọng tõm bản e g 1320 mm

b Hệ số phân bố ngang tính cho mô men:

-Điều kiện ỏp dụng cụng thức :

3

0.006

4300

g g

g 3 S

Trang 20

+Trường hợp 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy:

- Hệ số phân bố ngang lực cắt cho dầm biên :

+ Trường hợp có 1 làn xếp tải: Tính theo nguyên tắc đòn bẩy

Trang 21

1.6.5 Xác định hệ số phân bố ngang tính toán

- So sỏnh hệ số phõn bố ngang giữa dầm biờn và dầm trong thỡ hệ số PBN đối với dầm biờn là lớn hơn tức là dầm biờn chịu lực bất lợi hơn dầm giữa nờn ta tớnh toỏn thiết kế cho dầm biờn

- So sỏnh hai trường hợp là xếp tải trờn 1 làn và xếp tải trờn cả 2 làn ta thấy trường hợp xếp tải trờn cả 2 làn bất lợi hơn nờn ta tớnh toỏn xếp tải trờn cả 2 làn

- Kết hợp 2 điều kiện trờn thỡ ta sử dụng hệ số PBN tại cỏc mặt cắt cho trường hợp: dầm thiết kế là dầm biờn và số làn xếp tải là 2 làn

+ Mặt cắt cú mụ men lớn nhất: mặt cắt giữa nhịp: L/2

+ Mặt cắt cú lực cắt lớn nhất: mặt cắt gối

Cỏc mặt cắt tớnh toỏn nội lực

- Bảng toạ độ cỏc mặt cắt tớnh toỏn nội lực

1.7.2 Vẽ đờng ảnh hởng nội lực

a.Vẽ đ ờng ảnh h ởng momen:

DAH momen mc l/2

Trang 22

b Đ ờng ảnh h ởng lực cắt

DAH luc cat mc goi

DAH luc cat mc l/2

2

) (  2

+ qtc ,qtt: Tĩnh tải tiờu chuõ̉n và tĩnh tải tớnh toỏn

+ M1tc , M1 : Mụmen uốn tiờu chuõ̉n và tớnh toỏn do tĩnh tải

+ V1tc , V1: Lực cắt tiờu chuõ̉n và tớnh toỏn do tĩnh tải

Nội lực tiờu chuõ̉n(TTGH sử dụng)

Nội lực tớnh toỏn(TTGH cường độ I)

Đơn vị

Trang 23

b TÝnh néi lùc do t¶I träng lµn vµ t¶I träng ng êi

- Để tính nội lực do tải trọng làn (lane) và tải trọng người (people) thì ta xếp tải trọng dảiđều bất lợi lên ĐAH và tính toán nội lực

- Công thức tính nội lực do tải trọng làn:

+ q1 , gng: Tải trọng làn va tải trọng người dải đều

+ Mhtc , Mh, Mh’: Mômen uốn tiêu chuẩn, tính toán và mômen uốn khi tính mổi

+ Tải trọng làn và tải trọng người không xét đến hệ số xung kích

B ng t ng h p n i l c do t i trong l n (Lane) v t i tr ng ngả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ổng hợp do tĩnh tải: ợp do tĩnh tải: ộ cứng dọc : ực tại cắt mặt cắt: ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: àn (Lane) và tải trọng người : àn (Lane) và tải trọng người : ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ọc : ười :i :

Nội lực tiêuchuẩn(TTGH sử dụng)

Nội lực tính toán(TTGH cường độ

I)

Đơn vị

ω+ qlàn qng glàn gng g.qlàn.ω+ g.qng.ω+ gh.qlàn.ω+gh.qng.ω+

c TÝnh néi lùc do xe t¶i vµ xe hai trôc thiÕt kÕ

- Để tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế ta xếp tải trọng lên đường ảnh hưởng theo sơ đồ bất lợi nhất và tính nội lực.Ví dụ ta có thể xếp như sau :

Trang 24

- §å ¸N TèT NGHIƯP - ThiÕt kÕ kü thuËt

xe 2 trục thiết kế

xe tải thiết kế

ĐAH M L/4 1

ĐAH V

xe tải thiết kế

xe 2 trục thiết kế

- Cơng thức tính nội lực do xe tải và xe 2 trục thiết kế

+ yiM, yiV : l à tung độ Đah mơ men và lực cắt tại vị trí trục thứ i

+ gh : hệ số phân bố ngang của hoạt tải ,tải trọng làn và tải trọng người

+ 1+IM : hệ số xung kích của hoạt tải

+ :Hệ số tải trọng của hoạt tải

-Tính mơ men tại mặt cắt IV-IV(mặt cắt L/2)

+Xếp tải lên ĐAH:

DAH momen mc l/2

+B ng tính k t qu n i l c :ả tính hệ sớ phân bớ ngang cho dầm biên: ết quả tính hệ sớ phân bớ ngang cho dầm biên: ả tính hệ sớ phân bớ ngang cho dầm biên: ợ cứng dọc : ực tại cắt mặt cắt:

Trang 25

Tính lực cẳt tại mặt căt 0-0(mặt cắt gối)

29400 DAH luc cat mc goiĐAH mômen tại mặt cắt gối (0-0)

+B ng k t qu tính n i l c:ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ết quả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ộ cứng dọc : ực tại cắt mặt cắt:

- Lực cắt tại mặt cắt IV – IV (mặt cắt L/2)

DAH luc cat mc l/2

: +B ng k t qu tính n i l cả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ết quả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ả tính hệ số phân bố ngang cho dầm biên: ộ cứng dọc : ực tại cắt mặt cắt:

Trang 26

+ TH1: Tĩnh tải + Xe tải thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người

+ TH2: Tĩnh tải + Xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn + Đoàn người

- Bảng tổng hợp nội lực tiờu chuẩn ( thep TTGH sử dụng)

Nội

lực

+Làn+Người

TT+Xe 2trục+Làn+Người

Nội lực maxTĩnh tải 1Tĩnh tải 2 Xe tải Xe 2 trục Làn Người

- Mặt cắt tính toán trong giai đoạn I là mặt cắt dầm chữ T có các lỗ ống ghen

Trang 27

Vát 20x20 Chamfer 20x20

Ao

As

Ao' As'

bb tw

' t

t

1

2t

b



' t

11600.200 200.200 2 .200.200

b

1

2t

b



' b

1600.250 200.200 2 .200.200

- Xác định vị trí trục trung hoà I - I:

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dới mặt cắt:

Trang 28

- Xác định mômen quán tính của mặt cắt đối với trục trung hoà I-I:

+ Mômen quán tính của phần sờn dầm:

Trang 29

u ps

pu

M A

Các bó cáp đợc bố trí trong mặt phẳng đứng theo đờng gấp khúc

Ta bố trí các bó cáp tại mặt cắt đầu dầm và giữa dầm nh sau:

1800

5 4 3 2 1

Mặt cắt L/2

b bố trí cáp trên mặt phẳng đứng của dầm:

- Bố trí các bó cáp DƯL theo đờng thẳng và vuốt bằng đờng cong tròn

- Sơ đồ bố trí:

Trang 30

O'

- Mỗi bó cáp DƯL gồm 3 đoạn:

+ Đoạn 1: Đoạn xiên tại đầu dầm

+ Đoạn 2: Đoạn cong tròn nối tiếp giữa 2 đoạn thẳng

+ Đoạn 3: Đoạng thẳng nằm ngang

- Các yếu tố hình học của phơng trình đờng cáp:

+ Góc uốn:

u

d neo

x

y y

x

y y arctg



+ Chiều dài đoạn tiếp tuyến:

2 tgR

T 

+ Chiều dài đờng cáp tính từ mặt cắt L/2 đến đầu dầm:

T K x L x

2cos  

T x

x TD  u 

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối:

T x

x

y y

- Phơng trình đoạn 2: yR R2 (x TC x)2 y d

Trong đó:

+ R: Bán kính đờng cong tròn vuốt nối

Trang 31

+ T: Chiều dài đoạn tiếp tuyến

+  : Góc uốn

+ x: Khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt bất kì

+ y: Khoảng cách từ đáy dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt bất kì

- Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp DƯL đến đáy dầm tại mặt cắt bất kì:

. i o

d

y a y

0 12 3 4 5 6 7 8 9

1/2 mặt đứng bố trí cáp DƯL 300

1200 1500 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

c Bố trí cốt thép DƯL trên mặt bằng của dầm.

- Để có thể uốn xiên đợc các bó cáp DƯL trên mặt đứng thì các bó cáp DƯL phải đợcuốn xiên về tim dầm trên mặt bằng Hình thức uốn cáp chủ yếu là bằng các đ ờng thẳngnối tiếp bằng đờng cong tròn

5 4

3 2

1

R

Trang 32

- Mỗi bó cáp DƯL gồm 5 đoạn:

+ Đoạn 1: Đoạn thẳng nằm nằm đúng tim dầm

+ Đoạn 3: Đoạng thẳng xiên chuyển hớng

+ Đoạn 5: Đoạng thẳng nằm lệch tim dầm

- Các yếu tố hình học của phơng trình đờng cáp:

+ Góc uốn:

1

2 u u

d

x x

z tg

d

x x

z arctg



+ Chiều dài đoạn tiếp tuyến:

2 tgR

T 

+ Chiều dài đờng cáp tính từ mặt cắt L/2 đến đầu dầm:

T K x

L x x x

x TD1 u1

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối 1:

 cos

d

x x

z a





+ Hệ số b:

1 2

1

u u

d u

x x

z x b

u u

x x

Trang 33

+ R: Bán kính đờng cong tròn vuốt nối

+ T: Chiều dài đoạn tiếp tuyến

+  : Góc uốn

+ x: Khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt bất kì

+ z: Khoảng cách từ trục tim dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt bất kì

- Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp DƯL đến đáy dầm tại mặt cắt bất kì:

. i o

d

z a z

1.9 kiểm toán sức kháng uốn của dầm theo TTGH cờng độ.

1.9.1 Xác định vị trí trục trung hoà của mặt cắt.

- Giả thiết trục trung hoà đi qua mép dới của bản bêtông mặt cầu

- Kiểm tra vị trí trục trung hoà của mặt cắt:

+ Vì N1 > N2 => Kết luận: Trục trung hoà đi qua bản cánh trên của dầm

- Sơ đồ tính:

Trang 34

Bê tông chịu nén bs

Aps.fps

As' Aps'

As Aps

Aps'.fps 0.85.fc'.bs.a

' '

85,0

c s

ps ps y s y s ps ps

f b

f A f A f A f A a

150.780,8.0,85.2000.40

c s

85 , 0

+ Aps, Aps’: Diện tích cốt thép DƯL chịu kéo và chịu nén

+ As, As’: Diện tích cốt thép thờng chịu kéo và chịu nén

dầm bêtông

+ a: Chiều cao vùng chịu nén tính toán của mặt cắt

+ c: Chiều cao vùng chịu nén lý thuyết của mặt cắt

+ bb: Bề rộng bản cánh dới

+ tb: Chiều dày bản cánh dới

+ tw: Chiều dày sờn dầm

+ 1: Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, 1 = 0.8 theo 5.7.2.2

+ f’c: Cờng độ của bê tông ở tuổi 28 ngày

+ fpu: Cờng độ kéo đứt của thép DUL, fpu = 1860 MPa

Trang 35

+ fpy: Giới hạn chảy của thép DUL, fpy = 1670 MPa

+ fps: ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL, fps = 0,8.fpu MPa

+ fy: Giới hạn chảy của thép thờng, fy = 420 MPa

1.9.2 Kiểm toán khả năng chịu uốn.

- Sức kháng uốn tính toán của mặt cắt:

+ Hàm lợng thép: Hàm lợng thép DƯL và thép thờng phải đợc giới hạn sao cho:

+ Mttmax: Mômen tính toán lớn nhất do tải trọng

+ : Hệ số sức kháng,lấy bằng 1,0 đối với cấu kiện chịu uốn

lực kéo của cốt thép chịu kéo

+Hy +Mx

Trang 36

7 Khoảng cách từ tờng đầu đến mép ngoài bệ a 7 m 1.2

10 Khoảng cách từ tim gối đến mép ngoài tờng thân a 10 m 0.8

11 Kích thớc đá kê gối theo phơng dọc cầu a 11 m 0.7

17 Chiều cao mố ( từ đáy bệ đến đỉnh tờng đầu) b 5 m 5.1

22 Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ bản quá độ tới đỉnh gờ lan can b 10 m 0.75

Trang 37

450 2000

3500 3000

2000 1000

1.10.2 Các tải trọng tác dụng:

Mố ở trên MNTT và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tàu bè và áp

- áp lực ngang do hoạt tải chất thêm

- Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên kết cấu

Trang 38

Xếp tải theo phơng dọc cầu

Tải trọng Vị trí Tung độ đờng

Trang 39

áp lực thẳng đứng do hoạt tải sau mố (VS) 388.6

a Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu.

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

)

.85,0.( c' c y s

Trang 40

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền:

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

Giá trị Su phải đợc xác định từ kết quả thí ngiệm hiện trờng hoặc kết quả trong phòng thí nghiệm của các mẫu nguyên dạng lấy trong khoảng độ sâu 2D ở dới chân cọc

Giá trị Su còn đợc tính theo công thức :

Su =  tg + C

c Tính toán số cọc trong móng

Trong đó :

+) : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men

với móng cọc đài cao ta lấy  = 1,5

+) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền :