ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU DẦM BTCT DUL VÀ CẦU DÂY VĂNG

Khái quát Mục đích của thiết kế sơ bộ là đưa ra các phương án về kết cấu cũng như giải pháp thi công trên cơ sở một mặt cắt sông đã được khảo sát.. - Sơ bộ bố trí cốt thép dự ứng lực hoặ

Giới thiệu CHUNG

1 Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Tiêu chuẩn 22TCN - 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải

- Tải trọng thiết kế : HL93 , tải trọng người 3 KN/m2

2 Quy mô công trình

Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm

3 Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I

5 Đặc điểm địa chất, thuỷ văn

Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- Lớp 1 : Cát hạt min lẫn ít bụi hữu cơ, xốp đến chặt vừa

- Lớp 2 : Cát hạt mịn đến trung, lẫn ít sỏi nhỏ; màu xám xanh đen; bão hoà nước; chặt vừa đến chặt Trong tầng đôi chỗ lẫn thấu kính sét dẻo

- Lớp 3 : Sét pha nhẹ lẫn nhiều bụi và tạp chất hữu cơ, xám đến xám đen; ẩm, kém dính Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng

- Lớp 4: Sét nhẹ, chứa tạp chất hữu cơ đang phân huỷ, xám vàng, xám đen; ẩm; kém dính Trạng thái dẻo cứng đến cứng

- Lớp 5 : Cát hạt mịn, lẫn bụi mầu nâu sẫm, chặt đến rất chặt

Từ 44 m xuống đáy hố chứa sỏi và ít cuội nhỏ, kết cấu rất chặt

Mục lục

1.1 Khái quát 4

1.2 Ph-ơng án sơ bộ 1 – Cầu dầm liên tục BTCT DƯL thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 5

1.2.1 Tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng 5

1.2.2 Bố trí chung 5

1.2.3. Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 6

1.2.4 Tính toán mố cầu 17

1.2.5 Tính toán trụ 22

1.2.6 Phương án thi công chỉ đạo 25

1.3 Ph-ơng án sơ bộ 2 – Cầu extradosed 27

1.3.1 Tổng quan 27

1.3.2 Bố trí chung 27

1.3.3. Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 28

1.3.4 Tính toán mố cầu 35

1.3.5 Tính toán trụ tháp 40

1.3.6 Phương án thi công chỉ đạo 43

1.4 Ph-ơng án sơ bộ 3: Cầu dây văng 46

1.4.1 Tổng quan về cầu dây văng 46

1.4.2 Bố trí chung 46

1.4.3 Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 47

1.4.4 Tính toán thiết kế mố cầu 51

1.4.5 Tính toán thiết kế sơ bộ trụ tháp: 55

1.4.6 Phương án thi công chỉ đạo 59

1.5 so sánh và Lựa chọn ph-ơng án 61

1.5.1 Nguyên tắc lựa chọn phương án 61

1.5.2 ưu nhược điểm của từng phương án 61

1.5.3 Lựa chọn phương án 62

2.1 Giới thiệu ph-ơng án kỹ thuật 64

2.1.1 Bố trí chung 64

2.1.2 Mặt cắt ngang điển hình 64

2.1.3 Nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật 64

2.2 Thiết kế kỹ thuật Kết cấu nhịp 65

2.2.1 Tính toán thiết kế bản mặt cầu 65

2.2.2 Điều chỉnh nội lực cầu dây văng 87

2.2.3 Tính toán thiết kế dầm chủ 110

2.2.4 Thiết kế dây văng 147

2.3 Thiết kế mố cầu 155

2.3.1 Cấu tạo chung 155

2.3.4 Phân tích kết cấu 157

2.3.5 Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt 164

2.3.6 Chọn và tính duyệt mặt cắt 166

2.3.7 Tính toán móng 174

2.4 Thiết kế tháp cầu 184

2.4.1 Các kích thước cơ bản: 184

2.4.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu làm trụ 184

2.4.3 Yêu cầu tính toán: 185

2.4.4 Phân tích kết cấu 185

2.4.5 Tổ hợp tải trọng 193

2.4.6 Chọn và Tính duyệt mặt cắt trụ tháp 205

2.4.7 Tính toán móng 218

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Phần 1 Thiết kế sơ bộ

1.1 Khái quát

Mục đích của thiết kế sơ bộ là đưa ra các phương án về kết cấu cũng như giải pháp thi công trên cơ sở một mặt cắt sông đã được khảo sát Công việc này đòi hỏi người kỹ sư phải tìm hiểu, phân tích và đánh giá được những đặc

điểm của khu vực xây dựng cầu để từ đó đề ra một số giải pháp phù hợp Việc quyết định phương án kỹ thuật sẽ phải căn cứ vào thiết kế sơ bộ để lựa chọn một phương án tối ưu

Yêu cầu tính toán cho phương án sơ bộ

Tính toán KCN:

- Lựa chọn mặt cắt ngang đặc trưng

- Xác định hiệu ứng tải tác dụng lên KCN theo công nghệ thi công và giai

đoạn khai thác Tổ hợp tải trọng theo TTGH Cường độ I

- Sơ bộ bố trí cốt thép dự ứng lực hoặc số tao cáp trong các dây văng (cáp văng) Kiểm toán sức kháng uốn của dầm tại 2 mặt cắt giữa nhịp

và đỉnh trụ

Tính toán kết cấu phần dưới: Tính toán một mố, một trụ

- Sơ bộ lựa chọn các kích thước cơ bản của mố, trụ

- Xác định các hiệu ứng tải, tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ móng theo TTGH Cường độ I Sơ bộ xác định số cọc trong móng

sơ bộ lụa chọn các kích thuớc chủ yếu (Chiều dài nhịp, mặt cắt ngang đặc trung, vị trí và kích thuớc mố, trụ, cọc)

Tính duyệt súc kháng uốn

tại mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giũa nhịp trong giai đoạn thi công và khai thác (Mục 5.7- 22TCn 272-05)

Tính toán các hiệu ứng tải tác dụng lên KCPD tại mặt cắt đỉnh bệ móng

1.2

1.2.1 Tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng

Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công hẫng dần từ bờ ra Ưu điểm nổi bật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo giảm được chi phí đà giáo Mặt khác đối với các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao độ ván khuôn Phương pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nước và và không gian dưới cầu Loại cầu này thường sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m

Dầm hộp liên tục 3 nhịp có chiều cao thay đổi, bằng bêtông Grade 4500

CTDƯL loại tao cáp 7 sợi xoắn có đường kính danh định 15,2 mm

ỉ Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 6 m

ỉ Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m

• Cốt thép DƯL kéo trước là loại tao 7 sợi xoắn, đường kính tao là 12.7 mm

1.2.2.3 Cấu tạo trụ cầu

- Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ tại chỗ, BT cấp A có fc’= 30 Mpa

- Các trụ được dựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 1,5m

- Phương án móng : Móng cọc đài cao

1.2.2.4 Cấu tạo mố cầu

- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ, BT cấp A có fC’ = 30 MPa

-Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi D=1 m

1.2.3 Tính toán thiết kế sơ bộ KCN

1.2.3.1 Xác định tĩnh tải giai đoạn 1 (DC) và tĩnh tải giai đoạn 2 (DW)

Tính tĩnh tải giai đoạn I:

Tĩnh tải giai đoạn 1 chính là trọng lượng bản thân của các đốt dầm

K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 HL

Tính tĩnh tải giai đoạn II

- Diện tích mặt cắt ngang gờ: 0.045 m2

Trọng lượng rải đều của gờ chắn bánh : gcb= 2,21 kN/m

Trọng lượng rải đều của lớp phủ mặt cầu: glp= 26,5 kN/m

Trọng lượng lan can và tay vịn

- Gờ chân lan can có trọng lượng : 2,21 kN/m

- Tay vịn bằng thép có trọng lượng: 2,65 kN/m

Trọng lượng rải đều của tay vịn, lan can: glc= 4,86 kN/m Trọng lượng của lớp bêtông lề người đi

- Chiều dày lớp bêtông lề đi bộ: 0.1 m

Trọng lượng rải đều của lề người đi bộ: gle= 14,72 kN/m Vậy tổng tĩnh tải phần II là gDW = 48,28 kN/m

1.2.3.2 Tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công

1.2.3.2.1 Các giai đoạn và tải trọng thi công

Tải trọng thi công bao gồm :

+) Trọng lượng bản thân các đốt dầm

+) Trọng lượng bêtông ướt của đốt dầm

Các giai đoạn thi công bất lợi nhất :

Sơ đồ 1 : Giai đoạn đúc hẫng đối xứng đốt dầm cuối cùng trước khi hợp long

P M

Hình 5

Sơ đồ 2: Giai đoạn hợp long nhịp biên bên trái và bên phải

HL

P M

Hình 6

Sơ đồ 3 : Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp

HL

P M

Hình 7 1.2.3.2.2 Kết quả nội lực của từng giai đoạn thi công:

Sử dụng chương trình Midas/Civil 6.30 để tính toán và phân tích nội lực

ta được kết quả nội lực mômen âm trên đỉnh trụ ứng với từng sơ đồ như sau:

1.2.3.2.3 Tổ hợp tải trọng giai đoạn thi công:

Theo quy định Điều 3.4.2- Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thi công:

Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng kết cấu và các phụ kiện không được lấy nhỏ

hơn 1.25

Vậy ứng lực tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công là:

M = 1.25*M=1.25* 506 5896 = 633 236 (kNm)

1.2.3.2.4.1 Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu (be ) Điều 4.6.2.6.2

Các dầm hộp và dầm bêtông phần đoạn và các dầm hộp đúc tại chỗ: Có thể giả thiết bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu bằng bề rộng bản cánh thực nếu như:

i

l

b≤ 0 1 0

3d

b≤

Trong đó:

d0 : Chiều cao của kết cấu nhịp, d0=6000 mm

li : chiều dài nhịp quy ước

Đối với dầm liên tục, li = 0.8l đối với nhịp cuối

li = 0.6l đối với nhịp giữa

Đối với mặt cắt trên trụ, ta có li = 0,8*75 000=60 000 (m)

b: Chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là b1,

b3=2767

Ta có: b1= 3172 (mm); b2=3572 (mm); b3= 2767 (mm)

Kiểm tra điều kiện ta thấy:

b1, b2, b3 < 0,1 * 60 000 =6000 mm b1, b2, b3 < 3* d0 = 3 * 6000 =18000 mm Vậy bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu (be)=bề rộng thực của bản cánh chịu nén 1.2.3.2.4.2 Quy đổi mặt cắt hộp trên đỉnh trụ về mặt cắt chữ T ta được:

Nguyên tắc quy đổi:

- Giữ nguyên chiều cao dầm chủ

- Giữ nguyên diện tích mặt cắt dầm chủ

bw H

28 56 (

) 45 56 (

* ) 65 0 85 0 ( 65

Gi¶ sö TTH ®i qua sõ¬n, theo 5.7.3.1.1-3 ta cã:

f f w c y

s y s

pu

ps

h f

h b b f f

A f

370 5850

1860

* 63840

* 28 0 246 , 937

* 729 , 0

* 45

* 85 , 0

288 , 857

* ) 246 , 937 6400 (

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

* 63840

−

= +

y s y s

pu

ps

d

f kA

b

f

f A f

1860

* 63840

* 28 0 6400

* 729 0

* 45

* 85

,

0

1860

* 63840

207 , 645

* 28 0 1

−

=

2 2

) 2

f A

) ( 646144 10

* 2

079 , 470 5850

* 56 , 1802

Số bó cáp bố trí ở mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công là 24 bó (19 tao 15ly2)

1.2.3.3 Bố trí cốt thép DƯL giai đoạn khai thác

1.2.3.3.1 Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ ở giai đoạn khai thác

1.2.3.3.1.1 Xác định các hiệu ứng tải:

Sơ đồ chịu lực: Dầm liên tục 3 nhịp Sử dụng chương trình Midas/Civil 6.03 để phân tích kết cấu

Các tải trọng:

- Tải trọng do tĩnh tải phần 2 (DW)

- Tải trọng do hoạt tải (Xe tải thiết (hoặc xe 2 trục thiết kế) + tải trọng làn)

- Tải trọng người đi bộ

Đối với hoạt tải xe, hiệu ứng tính toán phải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trường hợp:

- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn

- 90% Hiệu ứng của hai xe tải + 90% hiệu ứng của tải trọng làn, mỗi xe cách nhau 15 m và khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m

- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn

Kết quả như sau:

Mômen uốn Loại tải trọng

69 552 81341.3 1.2.3.3.1.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH Cường độ I: theo Điều 3.4.1

Giá trị mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn khai thác là:

Mu = 1,5 * 56197,7 + 1,75 * 81341,3= 246675,3 (kNm)

Giả sử TTH đi qua sườn, khi đó theo 5.7.3.1.1-3, ta có:

2844 5850

1860

* 26600

* 28 0 246 , 937

* 729 , 0

* 45

* 85

,

0

288 , 857

* ) 246 , 937 6400 (

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

*

26600

−

= +

1860

* 26600

* 28 0 6400

* 729 0

77 , 273

* 28 0 1

* 2

58 , 199 5850

* 63 , 1835

1.2.3.3.2.1 Xác định các hiệu ứng tải

Sử dụng Chương trình Midas/ Civil 6.03 để phân tích kết cấu, ta thu được kết quả nội lực do các tải trọng gây ra tại mặt cắt giữa nhịp như sau:

Mômen uốn Loại tải trọng

Ta có bảng tổng hợp các hiệu ứng lực do các loại tải trọng gây ra là:

M(DW) M(LL+IM+PL) (kNm) (kNm)

17352 30992.3 1.2.3.3.2.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH Cường độ I

Theo điều 3.4.1, ứng lực tính toán tác dụng lên mặt cắt giữa nhịp trong giai

Gi¶ sö TTH ®i qua sõ¬n, theo 5.7.3.1.1-3 ta cã:

3637 2350

1860

* 21280

* 28 0 942 , 815

* 729 , 0

* 45

* 85 , 0

626 , 365

* ) 912 , 815 14500 (

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

* 21280

−

= +

1860

* 21280

* 28 0 14500

* 729 0

* 45

* 85

,

0

1860

* 21280

822 , 96

* 28 0 1

* 2

542 , 70 2350

* 54 , 1838

GĐTC GĐKT bố trí Mặt cắt đỉnh trụ 24 10 24 (bó 19tao 15.2)

1900

3000 1000 1000

250 1750

Hình 9 : Cấu tạo mố cầu

1.2.4.2.2 Trọng lượng lan can, gờ chắn và lớp phủ mặt cầu:

P (DW) 965.561 (kN) 1.2.4.2.3 Hoạt tải xe và người

Phản lực gối P*số làn*hệ số làn Tải trọng (chưa có hệ số) (kN)

Các bộ phận của mố P(kN) Trọng lượng của tường đầu 322.567 Trọng lượng của tường cánh 528.664 Trọng lượng của tường trước 2189.477 Trọng lượng của tường che 23.52 Trọng lượng đá kê gối 13.72 Trọng lượng bệ móng 3401.512

85 , 0

Fy: Giới hạn chảy của cốt thép cọc

As : diện tích cốt thép của tiết diện cọc

1.2.4.3.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền

Sức kháng đỡ tính toán của cọc theo đất nền được xác định theo Điều

10.7.2.3-2 như sau:

p qp s

2 2

Su : cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa) Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất rời được ước tính theo chỉ số SPT (N) như sau:

qs = 0,0025 N < 0,19 (Mpa) (theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1)

STT Loại đất Chiều dày SPT Su α qs

(Mpa) Qs(N) ϕ qs ϕ qs.Q s

1 Cát 3 8 - - 0.02 188495.6 0.45 84823.002 (N) 6.3 17 - - 0.043 841161.4 0.45 378522.645 (N)

2 Cát 4 27 - - 0.068 848230.0 0.45 381703.507

3 Sét 4 6 0.225 0.49 0.11 1385442.4 0.7 969809.652 (N) 1.2 6 0.225 0.49 0.11 415632.7 0.7 290942.896 (N)

Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát, theo 10.8.3.4.3-1, ta có:

Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đối với chỉ số SPT (N) <60

Vậy, mũi cọc đặt vào tầng đất cát có SPT = 50, nên:

* 5

1.2.5.1 Cấu tạo trụ:

12325

1200 6400

3600 2500

Hình 12: Cấu tạo trụ

1.2.5.2 Tổ hợp tải trọng lực chính tại mặt cắt I-I

Tải trọng bao gồm:

- Trọng lượng bản thân KCN

- Tĩnh tải phần II: lớp phủ, gờ chắn, lan can

- Hoạt tải HL 93 và tải trọng người

Sử dụng chương trình Midas/Civil 6.03 để xác định nội lực do các tải trọng gây

Theo điều 3.6.1.3.1- Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế: Phản lực tại chân cột tháp do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trường hợp sau:

- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn

- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m

- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn

Kết quả như sau:

Tải trọng P (KN) Hệ số tải trọng Pu (kN) Trọng lượng trụ + bệ(DC) 25265.343 1.25 31581.679 Trọng lượng bản thân của KCN(DC) 33472.27 1.25 41840.338

Móng được thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1,5 m

Chiều dài cọc ngập trong đất L=25,3 m

STT Loại

đất dày(m) Chiều SPT

Su (Mpa) α qs(Mpa) Qs(N) ϕ qs ϕ qs Q s

1 Cát 2.5 8 - - 0.02 235619.45 0.45 106028.752 (N) 2.3 17 - - 0.0425 460636.02 0.45 207286.210 (N)

2 Cát 2.5 25 - - 0.0625 736310.78 0.45 331339.850 (N)

2 29 - - 0.0725 683296.40 0.45 307483.381 (N)

3 Sét 2 6 0.225 0.49 0.11025 1039081.8 0.7 727357.239 (N)

3 6 0.225 0.49 0.11025 1558622.7 0.7 1091035.86 (N) 4.5 9 0.225 0.49 0.11025 2337934.0 0.7 1636553.79 (N)

4 Sét 3.5 23 0.225 0.49 0.11025 1818393.1 0.7 1272875.17 (N)

5 Cát 1.5 49 - - 0.1225 865901.48 0.45 389655.664 (N) 1.5 50 - - 0.125 883572.93 0.45 397607.820 (N)

5 , 85581

* 5 , 1 ]

- Lấp đất đến cao độ đỉnh móng, lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép,

đổ bêtông phần tường thân mố, xà mũ, tường đầu, tường cánh mố

- Tháo dỡ ván khuôn, đà giáo

- Đắp đất nền đường, xây tứ nón, chân khay, hoàn thiện mố

1.2.6.2 Thi công trụ

- Đóng cọc định vị và vòng vây cọc ván thép

- Thi công đảo nhân tạo

- Khoan cọc, trong qúa trình khoan có sử dụng dung dịch Bentonite để ổn

định thành vách Hạ lồng cốt thép, đổ bêtông cọc

- Đào đất tới cao độ thiết kế, đổ bêtông bịt đáy dày 1m

- Hút nước ra khỏi hố móng và đổ bêtông bệ móng

- Lắp dựng ván khuôn, đà giáo, cốt thép, đổ bêtông thân trụ

- Khi bêtông đạt cường độ, tiến hành tháo dỡ cọc ván thép, ván khuôn, thanh thải dòng chảy

1.2.6.3 Thi công KCN

1.2.6.3.1 Thi công KCN cầu dẫn

Thi công nhịp dẫn bằng giá long môn

- Chế tạo dầm trong bãi đúc

- Làm đường di chuyển cho giá long môn trên vị trí bãi sông gần bờ

- Hai xe con di chuyển theo phương ngang đưa dầm vào vị trí Hạ dầm xuống gối

- Lặp lại trình tự thi công trên cho tới khi hoàn thành nhịp 2 Sau khi căng kéo CT DƯL của nhịp dầm liên tục thì tiến hành lắp đặt nhịp dầm số 3

1.2.6.3.2 Thi công KCN cầu chính bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng

- Lắp dựng trụ tạm, đà giáo thi công đoạn dầm trên đà giáo

- Thi công đốt K0 trên đà giáo mở rộng trụ

- Neo đốt K0 xuống trụ bằng các thanh thép CĐC Lắp 2 xe đúc trên đốt K0 Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bêtông đốt dầm Khi bêtông đạt cường độ tiến hành căng CT DƯL trong và CT DƯL ngang

- Hoàn thành công tác đúc hẫng cân bằng các đốt dầm

- Thi công đốt hợp long với nhịp biên

- Thi công đốt hợp long giữa nhịp

- Hoàn thiện cầu

1.3 –

1.3.1 Tổng quan

Cầu Extradosed đã và đang phát triển mạnh trên thế giới trong những năm gần đây, nhất là ở Nhật Bản ở Việt Nam, cây cầu Extradosed đầu tiên hiện đang được xây dựng là cầu vựơt Ngã Tư Sở

Cầu Extradosed được coi là một loại kết cấu kết hợp hai loại kết cấu sử dụng trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực khẩu độ lớn và cầu dây văng Về mặt kết cấu, cầu có 2 bộ phận chính là dầm cứng và các cáp văng Hệ dầm cứng chịu nén uốn và xoắn, còn cáp văng làm việc chịu kéo Các cáp văng

được neo vào cột tháp đặt ở trên trụ và liên kết với hệ dầm cứng tại một số

điểm dọc theo chiều dài cầu và chia hệ dầm cứng thành nhiều khoang nhỏ Với cấu tạo đó, hệ dầm cứng được coi như là kê trên các gối cứng ở trên mố, trụ và các gối đàn hồi ở các điểm neo cáp văng vào dầm cứng

Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phương án cầu Extradosed

- KCN cầu Extradosed 3 nhịp, mặt cắt hộp có chiều cao thay đổi từ H=4m

đến 2,5 m trong khoảng từ đỉnh trụ đến trước điểm neo cáp văng đầu

tiên Các mặt cắt khác có chiều cao không đổi bằng 2,5m

- CTDƯL trong sử dụng bó gồm các tao cáp 7 sợi xoắn có đường kính

danh định 15,2 mm

- Cáp văng có cấu tạo từ các tao cáp 7 sợi, đường kính 15,2 mm Chọn số tao trong mỗi cáp văng là 27 tao 15,2 mm

450

3429 571 4000

2500 300

- Vật liệu: BTCT cấp A có fC’= 40 Mpa

- Thân trụ được dựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 1,5m

1.3.2.4 Cấu tạo mố cầu

- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ, BT cấp A có fC’ = 30 MPa

- Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi D=1 m

1.3.3 Tính toán thiết kế sơ bộ KCN

1.3.3.1 Tính toán sơ bộ KCN trong giai đoạn thi công

Tải trọng thi công bao gồm :

+) Trọng lượng bản thân các đốt dầm

+) Trọng lượng bêtông ướt của đốt dầm

+) Tải trọng của các thiết bị thi công, vật tư

+) Trọng lượng 1 xe đúc : PXD = 800 KN, MXD = 1600 kNm

Các giai đoạn thi công bất lợi nhất :

Sơ đồ 1: Giai đoạn đúc hẫng đối xứng đốt dầm cuối cùng trước khi hợp long

Hình 17

Sơ đồ 3 : Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp

P M

Hình 18 1.3.3.1.1 Kết quả nội lực của từng giai đoạn thi công:

Sử dụng chương trình Midas/Civil 6.30 để tính toán và phân tích nội lực

ta được kết quả nội lực mômen âm trên đỉnh trụ ứng với từng sơ đồ như sau:

Hợp long nhịp biên bên trái:

1.3.3.1.2 Tổ hợp tải trọng giai đoạn thi công:

Theo quy định Điều 3.4.2- Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thi công:

Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng kết cấu và các phụ kiện không được lấy nhỏ

hơn 1.25

Vậy ứng lực tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công là:

Mu = 1.25*M=1.25* 172 681 = 215 851 (kNm)

1.3.3.1.3 Bố trí cốt thép

1.3.3.1.3.1 Quy đổi mặt cắt hộp trên đỉnh trụ về mặt cắt chữ T ta được:

Nguyên tắc quy đổi: Giữ nguyên chiều cao dầm và diện tích mặt cắt ngang

* 37240

* 28 , 0 1145

* 729 , 0

* 45

* 85 , 0

886

* ) 1145 6000 (

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

* 37240

−

= +

1860

* 37240

* 28 , 0 6000

* 729 , 0

* 45

* 85

,

0

1860

* 37240

18 , 402

* 28 , 0 1

* 2

293 3850

* 6 , 1805

1.3.3.2 Bố trí cốt thép DƯL giai đoạn khai thác

1.3.3.2.1 Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ ở giai đoạn khai thác

1.3.3.2.1.1 Xác định các hiệu ứng tải:

Sử dụng Chương trình Midas/ Civil 6.03 để phân tích kết cấu

Sơ đồ chịu lực:

Các tải trọng:

- Tải trọng do tĩnh tải phần 2 (DW)

- Tải trọng do hoạt tải (Xe tải thiết (hoặc xe 2 trục thiết kế) + tải trọng làn)

- Tải trọng người đi bộ

Kết quả mômen uốn tại mặt cắt đỉnh trụ do các tải trọng gây ra như sau:

Mômen uốn Loại tải trọng

Giá trị mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn khai thác là:

dp= 4000-150=3850 (mm) b) Xác định vị trí trục trung hoà:

Giả sử TTH đi qua sườn, khi đó theo 5.7.3.1.1-3, ta có:

1080 3850

1860

* 42560

* 28 0 1145

* 729 , 0

* 45

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

*

42560

−

= +

1860

* 42560

* 28 , 0 6000

* 729 , 0

68 , 457

* 28 , 0 1

* 2

45 , 333 3850

* , 1798

Tải trọng làn 10960

Ta có bảng tổng hợp các hiệu ứng lực do các loại tải trọng gây ra là:

M(DW) M(LL+IM+PL)

25627.6 32369.2 1.3.3.2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH Cường độ I

Theo điều 3.4.1, ứng lực tính toán tác dụng lên mặt cắt giữa nhịp giai

Giả sử TTH đi qua sừơn, theo 5.7.3.1.1-3 ta có:

1981 2350

1860

* 26600

* 28 , 0 1312

* 729 , 0

* 45

* 85 , 0

3 , 326

* ) 1312 16000 (

* 45

* 729 , 0

* 85 , 0 1860

* 26600

−

= +

1860

* 26600

* 28 0 16000

* 729 , 0

* 45

* 85

,

0

1860

* 26600

øng suÊt trung b×nh trong cèt thÐp D¦L lµ :

) ( 73 , 1835 2350

5 , 109

* 28 , 0 1

* 2

8 , 79 2350

* 73 , 1835

1.3.4.2.3 TÜnh t¶i phÇn II

gII= 48.278 (kN/m)

P (DW) 796.587 (kN) 1.3.4.2.4 Ho¹t t¶i t¸c dông lªn KCN

Ph¶n lùc gèi P*sè lµn*hÖ sè lµn T¶i träng

85 , 0

As= 0.00985 (m2)

1.3.4.3.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền

Sức kháng đỡ tính toán của cọc theo đất nền được xác định theo Điều

10.7.2.3-2 như sau:

p qp s

qs = 0,0025 N < 0,19 (Mpa) (theo Quiros và Reese – 10.8.3.4.2-1)

STT Loại đất Chiều dày SPT Su α qs

(Mpa) Qs(N) ϕ qs ϕ qs.Q s

1 Cát 3 8 - - 0.02 188495.6 0.45 84823.002 (N) 6.3 17 - - 0.043 841161.4 0.45 378522.645 (N)

2 Cát 4 27 - - 0.068 848230.0 0.45 381703.507

3 Sét 4 6 0.225 0.49 0.11 1385442.4 0.7 969809.652 (N) 1.2 6 0.225 0.49 0.11 415632.7 0.7 290942.896 (N)

Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát, theo 10.8.3.4.3-1, ta có:

Theo Reese và Wright, qp = 0.064 N đối với chỉ số SPT (N) <60

Vậy, mũi cọc đặt vào tầng đất cát có SPT = 50, nên:

Qp = φqp *AP * qp=0,45* 3,2*106*0,785=1,1309 106 (N)=1130.9 (KN) Như vậy, sức kháng tính toán của cọc theo đất nền là :

743 , 13965

* 5 , 1 ]

Hình 22: Cấu tạo trụ tháp

1.3.5.2 Xác định tổ hợp tải trọng chính tại mặt cắt I-I

Sử dụng Chương trình Midas/Civil 6.03 để xác định các thành phần phản lực tại chân cột tháp do trọng lượng bản thân của KCN, trụ tháp, tĩnh tải phần II và hoạt tải

1.3.5.2.1 Phản lực do hoạt tải

Theo Điều 3.6.1.3.1, phản lực tại chân cột tháp do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trường hợp sau:

- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn

- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và