ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

®å ¸n tèt nghiÖp 1 PhÇn I Giíi thiÖu chung đồ án tốt nghiệp 2 Ch/ơng i Đánh giá các đặc điểm địa hình, địa chất 1.1. Địa hình Mặt cắt ngang sông đối xứng, hai bên bờ sông khá bằng phẳng. 1.2. Địa chất Căn cứ vào kết quả khảo sát tại các hố khoan dọc theo mặt cắt ngang sông ta thấy địa chất tại nơi xây dựng cầu gồm 6 lớp. - Lớp 1a: Bùn sét màu xanh, xuất hiện ở hai phía bờ sông còn ở giữa dòng sông xuất hiện ít hơn, do bị dòng n-ớc sói mòn. Đây là lớp đất yếu khả năng chịu lực kém , và dễ bị cuốn trôi do sự l-u thông của dòng n-ớc. - Lớp 1: Cát hạt trung kết cấu chặt vừa lớp này xuất hiện khá đồng đều dọc mặt cắt ngang sông chiều dài t-ơng đối 4 m - Lớp 2: Sét màu xám xanh trạng thái dẻo mềm, lớp này xuất hiện khá đồng đều dọc mặt cắt ngang sông có chiều dày trung bình 3 m - Lớp 3: Sét cát vàng xám,trạng thái dẻo mềm. lớp này xuất hiện đồng đều dọc mặt cắt sông và có độ dày 3 m. - Lớp 4: Cát hạt thô kết cấu chặt vừa. lớp này xuất hiện đồng đều dọc mặt cắt sông và có độ dày 4m. Lớp này có khả năng chịu lực tốt, phù hợp với việc xây dựng móng cọc,tuy nhiên chiều dầy quá nhỏ. - Lớp 5: Sét màu nâu đỏ, trạng thái cứng. lớp này xuất hiện đồng đều dọc mặt cắt sông và có độ dày lớn ch-a xác định . Lớp này có khả năng chịu lực tốt, phù hợp với việc xây dựng móng cọc. 1.3. Nhận xét: Với cấu tạo địa chất nh- trên phù hợp với việc xây dựng móng cọc, mũi cọc đ-ợc đặt ở lớp địa chất thứ 5. đồ án tốt nghiệp 3 Ch/ơng ii Đánh giá các đặc điểm thuỷ văn 2.1. Đặc điểm thuỷ văn : Mức n-ớc cao nhất Hcn = +66,3 m. Mực n-ớc thấp nhất Htn = +58.58 m. Sông thông thuyền cây trôi. Khổ thông thuyền cấp I m (80x10) Vào mùa khô mực n-ớc thấp thuận lợi cho việc triển khai thi công công trình. ®å ¸n tèt nghiÖp 4 PhÇn Ii ThiÕt kÕ s¬ bé đồ án tốt nghiệp 5 Ch/ơng i Ph-ơng án sơ bộ 1 Cầu liên tục đúc hẫng 5 nhịp có nhịp dẫn 1.1. căn cứ đầu t- và thiết kế 1.2. Giới thiệu chung về ph-ơng án 1.2.1. Kết cấu phần trên : Sơ đồ kết cấu nhịp nh- sau: 2x33 + 45+ 58 + 102 + 58 + 45 + 2x33 m = 440 m Trong đó Có 4 nhịp dầm định hình I33m, 5 nhịp liên tục là dầm bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo ph-ơng pháp đúc hẫng cân bằng. Chiều cao dầm thay đổi dạng parabol tại vị trí giữa trụ T4 và T5 dầm cao 6.5 m tại vị trí đỉnh trụ T3 và T6 dầm cao 4.5m chỗ đỉnh trụ và cao 2,5m tại giữa nhịp. Mặt cắt ngang gồm một hộp có cấu tạo vách thẳng. Bản đáy hộp rộng 7m có chiều dày thay đổi từ 0.8 ữ 0.25 m tại đỉnh trụ đến giữa nhịp, bản trên rộng 14.5 m có chiều dày không thay đổi 0.25m, s-ờn dầm dày 0.3 m. Theo dọc cầu, dầm đ-ợc chia thành các đốt đúc hẫng chiều dài đốt từ 3 ữ 4.5 m, đúc bằng xe treo, riêng hai đầu trụ T2 và T7 có hai đoạn dầm 15m đúc trên đà giáo. 1.2.2. Kết cấu phần d;ới Toàn cầu có 8 trụ và hai mố Các trụ T1,T8 và mố đều dùng 6 cọc khoan nhồi đ-ờng kính 1m. Các trụ T2, T3, T6, T7, dùng 8 cọc khoan nhồi D = 1.0m . Còn lại trụ T4, T5 dùng 8 cọc khoan đ-ờng kính 1.5m . Chọn sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép. 1.2.3. Mặt cầu và các công trình phụ khác đồ án tốt nghiệp 6 Lớp phủ mặt cầu xe chạy dày 100 mm. Bao gồm phòng n-ớc 10 mm lớp bê tông nhựa 50 mm, lớp bê tông bảo vệ 30mm, lớp tạo dốc dày trung bình 10mm Mặt cầu có độ dốc ngang 2.0 % Hệ thống thoát n-ớc dùng ống bố trí dọc cầu để thoát xuống gầm cầu Toàn cầu có 6 khe co giãn tại các mố, trụ dẫn và cuối nhịp liên tục Gối cầu dùng gối chậu cao su Trên trụ T4 bố trí gối cố định Lan can trên cầu dùng lan can thép. Hệ thống cột đèn bố trí theo hai thành biên cầu cự ly dự kiến 30 m/cột đèn. 1.3. Vật liệu 1.3.1. Bê tông Bê tông dầm chủ dùng BT cấp A * C-ờng độ chiệu nén của bê tông f , c = 50 MPa * Mô đun đàn hồi Eb = 3800 KN/cm2 * bt = 24 KN/m3 Bê tông trụ dùng BT cấp A * C-ờng độ chiệu nén của bê tông f , c = 40 MPa * Mô đun đàn hồi Eb = 3500 KN/cm2 * bt = 24 KN/m3 Bê tông cùng loại với trụ. Vữa xi măng phun trong ống gene Mark150 1.3.2. Cốt thép lấy theo tiêu chuẩn VSL dùng cho dầm liên tục. Bó thép dự ứng lực, neo và phụ kiện dùng loại 19T13 (VSL) c-ờng độ cực hạn 1860 KN/m2 Modul đàn hồi E = 195000 Kn/m2 Thanh neo dự ứng lực đ-ờng kính 38mm Cốt thép th-ờng dùng thép tròn AI và thép có gờ AIII. đồ án tốt nghiệp 7 1.4. Nội dung tính toán nhịp chính Trong b-ớc thiết kế ph-ơng án sơ bộ, yêu cầu tính toán kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác với hai mặt cắt. Mặt cắt giữa nhịp. Mặt cắt đỉnh trụ. Tính một mố, một trụ, kiểm toán tại mặt cắt đỉnh bệ và mặt cắt đáy bệ, sơ bộ tính và bố trí cọc. 1.4.1. Chọn các kích th;ớc hình học Trong cầu dầm hộp BTCT liên tục chiều dài nhịp biên th-ờng lấy khoảng (0.6 0.8) chiều dài nhịp chính, để đảm bảo đ-ờng bao mô men đ-ợc hài hoà. Với chiều dài nhịp chính 102 m, Lc = 102 m ta chọn chiều dài nhịp biên Lb = 61.2 ữ 81.6 m là hợp lý với cầu liên tục 3 nhịp đúc hẫng. Trong ph-ơng án cầu này là 5 nhịp liên tục đúc hẫng để đảm bảo đ-ờng bao mô men đ-ợc hài hoà ta chọn các nhịp nh- sau Chọn Lb1 = 58 (m). Chọn Lb2 = 45 (m). Dựa vào các công thức kinh nghiệm mối quan hệ giữa các thông số nh- chiều dài nhịp, chiều cao hộp, chiều dày nắp hộp, bản đáy ta chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp nh- hình vẽ: 20 L 15 L H box ữ= đồ án tốt nghiệp 8 Hình 3.1. Mặt cắt ngang đặc tr;ng của dầm hộp 1.4.2 - Tính các đặc tr;ng hình học của tiết diện 1.4.2.1. Ph;ơng trình đ;ờng cong cao độ đáy dầm. Cao độ đáy dầm thay đổi theo ph-ơng trình Parabolla: y =x 2 + bx + c h l xhH y h + = 2 2 ).( Trong đó y : là chiều cao dầm tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng x. H : là chiều cao dầm tại mặt cắt trên gối. h : là chiều cao dầm tại mặt cắt giữa nhịp. lh : là chiều dài đoạn cánh hẫng có chiều cao thay đổi. 1.4.2.2. Ph;ơng trình thay đổi chiều dày bản đáy Thay đổi theo ph-ơng trình Parabolla: y = x 2 + bx + c h l ).xh-(H y 2 d 2 dd += đồ án tốt nghiệp 9 Trong đó: y : là chiều dày bản đáy tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng x. H d : là chiều dày bản đáy tại mặt cắt trên gối. h d : là chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp. l d : là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhịp. 1.4.2.3. Phân chia đốt đúc Ta chọn chiều dài mỗi khối đúc nh- sau: Riêng khối K0 trên đỉnh trụ đ-ợc đúc trực tiếp trên đà giáo mở rộng trụ có chiều dài: ( 4.50 + 1.50 + 1.50 + 4.50 ) = 12 (m). Sơ đồ khối đúc nh- sau: nhịp 45m (1.50 +4.50 + 2x3.0 +4x4.0 +15.0) trong đó 15,0m là đốt đúc trên đà giáo nhịp 58m (1.50 +4.50 + 2x3.0 +4x4.0 +1.0)x2 nhịp 102m (1.50 + 4.50 + 2x3 + 5x4 + 4x4.50+ 1.00)x2 - Toàn cầu có 5 đốt hợp long đánh số thứ tự từ mố Mo sang M9 là HL1 ,HL2, HL3, HL4, HL5 - Toàn cầu có 64 đốt đúc hẫng, kể cả 2 đốt đúc trên đà giáo và các đốt trên đỉnh trụ đ-ợc đánh số thứ tự nh- hình vẽ trụ T3,T6 trên đà giáo K01K7K6K5K4K3K2K8 K9 K10K11K12K13 HL2 hl1 K1 đồ án tốt nghiệp 10 trụ T4,T5 K20 K21 K23K22 K24 K25 K26K27K28K29K30 HL3 K02K19 1.4.2.4. Đặc tr;ng hình học tiết diện: Sơ đồ cầu liên tục 5 nhịp đúc hẫng đối xứng qua tim cầu, các đốt đúc đối xứng, ta đánh số thứ tự các đốt đúc nh- hình vẽ , tính cho 1/2 cầu ta có đặc tr-ng hình học các mặt cắt Bảng: Các đặc tr;ng hình học của tiết diện Tên đốt Chiều dài đốt (m) Chiều cao MC (m) Fo (m2) Yc (m) Jx (m4) K1 15.00 2.50 9.28 0.21 11.83 K2 4.00 2.53 9.50 0.23 13.16 K3 4.00 2.58 10.0 0.26 16.42 K4 4.00 2.76 10.77 0.32 22.42 K5 4.00 3.08 11.82 0.41 32.35 K6 3.00 3.75 12.77 0.49 43.42 K7 3.00 4.24 13.86 0.63 58.63 Ko1 12.00 4.8 15.74 0.81 91.75 Ko2 12.0 5.50 17.81 1.15 164.5 K20 3.00 5.42 16.39 0.95 122.8 K21 3.00 5.38 15.50 0.84 100.6 K22 4.00 4.98 14.67 0.732 82.08 [...]... dựng ván khuôn và đổ bê tông phần còn lại - Đắp đất món mố và hoàn thiện 1.7.2 Thi công trụ cầu : Bước 1 : - Đo đạc xác định tim trụ, tim cọc ván thép, khung định vị - Hạ khung định vị đóng cọc ván thép Bước 2 : 31 đồ án tốt nghiệp - Bơm cát vào vòng vây cọc ván thép kết hợp neo vòng dầm chặt - Đặt sân bê tông trên đảo để máy khoan tiến hành khoan tạo lỗ tạo ống vách thép - Khoan đến cao đọ thiết kế, ... dầm xuống gối, hoàn thiện, lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn 33 đồ án tốt nghiệp Ch-ơng 2 Thiết kế ph-ơng án sơ bộ 2 Cầu treo dây văng 2.1 những tham số cơ bản khi thiết kế cầu dây văng Trong thiết kế cầu treo dây văng công tác chọn các tham số cơ bản có một vai trò rất quan trọng, nó mang tính quyết định đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ph-ơng án Tuy nhiên việc chọn các trị số tối -u khi thiết kế cầu. .. 7260.652 KN Chọn 1.5.2.3 Tính toán sơ bộ số cọc trong móng Số cọc trong móng đ-ợc tính theo công thức n = Ptt/ Qa n = 54454.89/7260.652 = 7.500 (cọc ) Chọn n = 8 cọc 26 đồ án tốt nghiệp 1.6 Tính toán mố cầu 1.6.1 Cấu tạo mố Do điều kiện địa hình địa, địa chất hai đầu cầu giống nhau cũng nh- kết cấu nhịp đ-ợc thiết kế đối xứng có các chỉ tiêu kỹ thuật nh- nhau nên ta thiết kế mố hai bên nh- nhau Vật liệu... cốt thép, đổ bê tông cọc Bước 3 : - Đào đất ra khỏi vòng vây đến cao độ thiết kế - Đổ bê tông bịt đáy theo ph-ơng pháp vữa dâng - Hút n-ớc ra khỏi hố móng - Đập đầu cọc, sửa sang hố móng - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bệ trụ - Sau khi bê tông trụ đủ c-ờng độ dao phép lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông thân trụ - Hoàn thiện trụ, tháo dỡ đà giáo ván khuôn,dùng búa dung nhổ cọc ván thép. .. hạ ống vách thép - Tiếp tục khoan đến cao độ thiết kế - Hạ lồng cốt thép đổ bê tông cọc Bước 3 : - Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế - Đập đầu cọc vệ sinh hố móng - Rải đá đổ bê tông lớp lát Bước 4 : - Bố trí cốt thép dựng ván khuôn bệ mố - Đổ bê tông bệ mố Bước 5 : - Bố trí cốt thép dựng ván khuôn thân mố - Đổ bê tông thân mố đến cao độ đá kê gối Bước 6: - Bố trí cốt thép. .. Mặt cắt giữa nhịp Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 124793.79 KNm Mặt cắt đỉnh trụ Mômen tính toán trong giai đoạn khai thác 170472.57 KNm Mômen tính toán trong giai đoạn thi công 570180.195 KNm 17 đồ án tốt nghiệp 1.4.4 Xác định lượng cốt thép dự ứng lực và tính duyệt mô men mặt cắt 1.4.4.1 Cốt thép mặt cắt đỉnh trụ Mặt cắt đỉnh trụ quy đổi * Xác định l-ợng cốt thép cần thiết cho mặt cắt đỉnh... Fa 7840.5 KN Chọn 1812.31 KN 29 đồ án tốt nghiệp 1.6.3.3 Tính toán sơ bộ số cọc trong móng Số cọc trong móng đ-ợc tính theo công thức n = Ptt/ Qa n = 5994.0303/1712.58 = 3.520 (cọc ) Chọn n =6 cọc 30 đồ án tốt nghiệp 1.7 Dự kiến phương án Thi công chủ đạo: 1.7.1 Thi công mố : Bước 1: - San ủi mặt bằng (dùng máy ủi) Định vị các tim cọc khoan nhồi - Tập hợp máy móc thiết bị vật liệu chuẩn bị thi công... 2.2 Giới thiệu chung về ph-ơng án 2.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế theo 22TCN272 01 Quy trình than khảo 22TCN18 79 (QT79) 2.2.2 Kết cấu phần trên - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 3@33 + 60.75 + 135 + 60.75 + 3@33 m - Kết cấu là hệ cầu dây văng liên tục 3 nhịp và 3 nhịp dẫn định hình I 33m đ-ợc nối liên tục nhiệt - Kết cấu cầu đối xứng - Chiều cao cột tháp dự tính : 35 m tính từ cao độ xe chạy đến đỉnh... pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng 1.7.4 Thi công kết cấu nhịp chính : - Mở rộng thân trụ, lắp dựng đà giáo ván khuôn - Đổ khối K0 ở trụ T4 và tiến hành neo khối K01 tạm xuống trụ bằng thanh c-ờng độ cao 38 32 đồ án tốt nghiệp - Lắp xe đúc hẫng lên hai bên khối K01 đã đúc xong và đã kéo cáp DƯL Tiến hành neo giữ xe đúc - Đổ bê tông khối tiếp theo - Khi bê tông đủ c-ờng đọ cho phép tiến hành kéo căng các... trung bình trong thép DƯL Fps 160.379 KN/cm2 Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 523.596 cm2 Số bó 12 tao 12.7 cần thiết n cần 43.63 bó - Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công +) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 45 bó +) Diện tích cốt thép bố trí : A PS = 540 (cm2) 19 đồ án tốt nghiệp * Xác định l-ợng cốt thép cần thiết cho mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn khai thác Cách tính t-ơng tự