ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM SUPER T

15 PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CẦU.. KHÁI NIỆM CHUNG Thiết kế sơ đồ cấu tạo cầu là một nhiệm vụ kỹ thuật tổng hợp, gồm: xác định các kích thước tổng thể củ

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

?

Sau thời gian học tập tại trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh, với các qui định của nhà trường đề ra, em đủ điều kiện để tham gia làm đồ án tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã được TS Bùi Đức Tân hướng dẫn tận tình về kiến thức chuyên môn và cung cấp các tài liệu tham khảo cần thiết để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo của giáo viên hướng dẫn Song do sự hạn chế về trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tế của bản thân nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô giáo để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS Bùi Đức Tân cũng như toàn thể các thầy, cô giáo đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường

Tp.HCM, ngày 27 tháng 05 năm 2007 Sinh viên

Trần Tân Tiến

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

˜&™

Giáo viên hướng dẫn

TS Bùi Đức Tân

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT

˜&™

Giáo viên đọc duyệt

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp 1

Lời cảm ơn 2

Mục lục 5

PHẦN I: SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU Chương I: SỐ LIỆU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ I Đặc điểm điều kiện tự nhiên 8

II Khí tượng thủy văn 9

Chương II: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN CẦU I Khái niệm chung 12

II Các định hướng đối với giải pháp kỹ thuật 12

III Giải pháp kỹ thuật cơ bản 12

IV Bảng khái toán kinh phí cho hai phương án nhịp dẫn 13

V Quy mô – Tiêu chuẩn kĩ thuật của phương án thiết kế 15

VI Giải pháp thiết kế 15

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CẦU Chương I: THIẾT KẾ LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH I Thiết kế lan can tay vịn 18

II Thiết kế lề bộ hành 22

Chương II: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU I Cấu tạo và sơ đồ tính bản mặt cầu 31

II Tính toán nội lực bản kiểu dầm 31

III Kiểm toán bản mặt cầu 34

Chương III: THIẾT KẾ DẦM SUPER TEE I Giới thiệu chung 40

II Số liệu thiết kế 40

III Thiết kế cấu tạo 40

IV Tính toán đặc trưng hình học và hệ số phân bố tải trọng 42

V Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 53

VI Tổ hợp tải trọng theo các trạng thái giới hạn 70

VII Tính toán và bố trí cốt thép 79

VIII Đặc trưng hình học của các mặt cắt dầm 82

IX Tính toán các mất mát dự ứng suất 87

X Tính duyệt theo mômen 92

XI Tính duyệt theo lực cắt và xoắn 110

Trang 5

Chương IV: THIẾT KẾ MỐ CẦU VÀ MÓNG MỐ M1

A THIẾT KẾ MỐ CẦU 115

I Số liệu chung 115

II Số liệu kết cấu phần trên 115

III Xác định các tải trọng tác dụng lên mố 116

IV Tổ hợp tải trọng 128

V Phân tích tường cánh 134

VI Kiểm toán tại các mặt cắt 136

B THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 159

I Số liệu địa chất – thủy văn 159

II Số liệu về móng thiết kế 160

III Thiết kế móng cọc 161

Chương V: THIẾT KẾ TRỤ CẦU VÀ MÓNG TRỤ T1 A THIẾT KẾ TRỤ CẦU 181

I Số liệu chung 181

II Số liệu thiết kế trụ T1 181

III Xác định các tải trọng tác dụng lên trụ 182

IV Tổ hợp tải trọng 197

V Kiểm toán tại các mặt cắt 212

B THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 224

I Số liệu địa chất – thủy văn 224

II Số liệu về móng thiết kế 225

III Thiết kế móng cọc 226

Chương VI: THIẾT KẾ GỐI CẦU I Giới thiệu chung 247

II Tải trọng tác dụng lên gối cầu 247

III Tính toán gối cầu 247

Chương VII: THIẾT KẾ BẢN LIÊN TỤC NHIỆT I Giới thiệu về bản liên tục nhiệt 251

II Xác định nội lực trong bản liên tục nhiệt 251

III Tổ hợp nội lực 259

IV Kiểm toán bản liên tục nhiệt 260

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH CẦU Chương I: THIẾT KẾ KHUNG VÂY CỌC VÁN THÉP I Giới thiệu chung 265

II Thiết kế vòng vây ngăn nước 265

Trang 6

III Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy thi công trụ T4 267

Chương II: BIỆN PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH CẦU I Tổ chức thi công 269

II Biện pháp thi công một số hạng mục chủ yếu 271

III Trình tự thi công 281

IV Một số vấn đề cần lưu ý khi thi công 285

V Tiến độ thi công 286

VI Thiết bị thi công chủ yếu 286

VII Tổ chức khai thác 286

TÀI LIỆU THAM KHẢO 287

Trang 7

PHẦN I:

SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN CẦU

Trang 8

CHƯƠNG I

SỐ LIỆU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ

I ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1 Địa hình

- Khu vực dự kiến xây dựng cầu là khu vực chuyển tiếp từ vùng đất thấp của châu thổ hạ lưu lên vùng đồi Cao độ tăng dần từ +2.00 lên đến +8.50 Nhìn chung địa hình khu vực xây dựng công trình tương đối bằng phẳng, cao độ trung bình khoảng +7.00 so với mực nước biển

- Việc vận chuyển vật tư, thiết bị thi công tới công trình có thể thực hiện bằng đường bộ kết hợp với đường sông

2 Địa chất

Địa chất tại khu vực phân lớp khá rõ ràng Địa tầng chủ yếu tương ứng với chiều sâu khoan 10 – 25m bao gồm các lớp như sau :

- Lớp 1(lớp bề mặt): Sét cát, màu xám đen, kết cấu rời rạc Bề dày lớp 0.4m – 2.5m

- Lớp 2a: Sét cát, màu xám vàng, trạng thái nửa cứng đến cứng Bề dày lớp là 6.5m, cao độ đáy lớp là +2.30 Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 17.2%

+ Hệ số rỗng tự nhiên ε0 : 0.673

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.90 g/cm3

của lớp đất này như sau:

+ Chỉ số dẻo Ip : 21.0

+ Độ sệt B : 0.93

+ Góc ma sát trong ϕ : 7011’

Trang 9

+ Lực dính c : 0.079 kG/cm2

+ Giá trị SPT : 2 ÷5

- Lớp 3b: Sét, màu xám xanh, xám đen lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo mềm – dẻo cứng Bề dày lớp biến đổi từ 0.9m đến 1.8m, cao độ đáy lớp từ -1.50 đến -2.40 Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.97g/cm3

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.89g/cm3

+ Cường độ kháng nén trung bình ở trạng thái khô từ 474kG/cm2 - 529kG/cm2

+ Cường độ kháng nén trung bình ở trạng thái bão hoà từ 258kG/cm2 - 303kG/cm2 + Hệ số hoá mềm trung bình Km = 0.56

II KHÍ TƯỢNG – THỦY VĂN

1 Các yếu tố khí tượng đặc trưng

Kết quả các yếu tố khí tượng được thống kê như sau:

1.1 Nắng

Khu vực có rất nhiều nắng Trong các thánh mùa khô từ tháng XI đến tháng V số giờ nắng vượt quá 200 giờ/tháng Các tháng ít nắng là tháng VI và tháng IX ứng với 2 cực đại

Trang 10

của lượng mưa và lượng mây

Số giờ nắng trung bình trên khu vực:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Số giờ 244 246 272 239 195 171 180 172 162 182 200 223

1.2 Chế độ ẩm

Biến trình độ ẩm trong năm tương ứng với biến trình mưa và ngược lại với biến trình nhiệt độ Thời kì mưa nhiều, độ ẩm lớn và ngược lại vào thời kì mùa khô độ ẩm nhỏ

Độ ẩm tương đối (%) tháng và năm trên khu vực:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm T.bình 71 68 68 70 78 82 84 84 84 84 82 75 78 Min 29 21 23 22 32 34 47 49 47 49 42 38 21

1.3 Chế độ nhiệt

Đặc điểm nổi bật trong chế độ nhiệt của khu vực là nền nhiệt độ khá cao, nhiệt độ trung bình năm khoảng 27oC, nhiệt độ trung bình cao nhất tuyệt đối là 38.3oC và nhỏ nhất tuyệt đối là 13.2oC, chênh lệch trung bình tháng nóng nhất là 3 – 4oC, tháng lạnh nhất là 7 -8oC Nhiệt độ không khí (oC) tháng vào năm trên khu vực:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm T.bình 25.2 26.9 28.4 29.0 28.6 27.2 26.9 26.8 26.8 26.7 26.4 25.2 27.0 Max 35.0 36.8 37.4 38.3 37.5 36.4 34.7 33.9 33.8 33.7 34.0 33.5 38.3 Min 13.6 14.5 16.5 20.9 21.5 21.5 20.0 21.7 21.9 21.2 18.0 13.2 13.2

1.4 Chế độ mưa

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng mưa XVIII Phân bố mưa trong năm tập trung vào thời kì từ tháng V đến tháng XI – thời kì thịnh hành của gió mùa Tây Nam Tổng lượng mưa của thời kì này chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa năm Ngược lại, trong thời kì từ tháng XII đến tháng IV năm sau – thời kì thịnh hành của gió Đông, lượng mưa tương đối ít, chỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng mưa năm

Biến trình mưa trong khu vực thuộc loại biến trình của vùng nhiệt đới gió mùa: lượng mưa tập trung vào mùa hè, chênh lệch lượng mưa giữa mùa mưa và mùa khô rất lớn Trong biến trình có một cực đại chính và một cực tiểu chính Cực đại chính thường xuất hiện vào tháng IX, X với lượng mưa tháng trên 300mm Cực tiểu chính xảy ra vào tháng I hoặc tháng II với lượng mưa tháng cực tiểu chỉ dưới 10mm

Biến trình của số ngày mưa trong tháng tương đối phù hợp với biến trình lượng mưa tháng, theo đó tháng có nhiều ngày mưa nhất là tháng IX và tháng có ít ngày mưa nhất là tháng II

Lượng mưa (mm) và số ngày có mưa trên khu vực:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm T.bình 8 4 13 46 159 235 268 282 298 212 89 28 1642

Lượng mưa ngày trong khu vực không lớn, lượng mưa một ngày lớn nhất theo các tần suất thiết kế tại một số trạm chính trong khu vực

Trang 11

Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo các tần suất thiết kế trên khu vực:

1.5 Chế độ gió

Trên toàn khu vực gió tương đối đồng nhất về hướng và tốc độ Vào mùa đông hướng gió thịnh hành là Đông với tần suất từ 30% đến 70%, tốc độ trung bình thay đổi từ 1.8 đến 2.2 m/s Vào mùa hè, hướng gió thịnh hành là Tây Nam với tần suất từ 30 đến 55%, tốc độ gió trung bình thay đổi từ 1.4 đến 1.8m/s Hoa tốc độ gió trung bình trong khu vực lấy theo trạm Tân Sơn Nhất

Tốc độ gió trung bình và lớn nhất tại trạm Biên Hòa (m/s):

2 Các yếu tố thủy văn

Theo hồ sơ Báo cáo thủy văn, số liệu mực nước tại khu vực cầu như sau:

2.1 Số liệu điều tra:

- Mức nước lớn nhất năm 1978, H 1978 : +7.26

Trong dãy số liệu điều tra nêu trên, nhìn chung mực nước lớn nhất điều tra vào các năm

1978 và năm 2001 đều thấp hơn cao độ tự nhiên tại khu vực; còn với cao độ mực nước lớn nhất vào năm 1952 đã làm cho khu vực này bị ngập rất nghiêm trọng, với chiều cao ngập khoảng 2m đến 3m, thời gian ngập khoảng 24 giờ

2.2 Cao độ mực nước thiết kế:

- Mức nước tần suất p=1% : +11.38

- Mức nước trung bình năm : +2.00

- Mức nước tần suất p=99% : -1.34

Trang 12

CHƯƠNG II

GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN CẦU

I KHÁI NIỆM CHUNG

Thiết kế sơ đồ cấu tạo cầu là một nhiệm vụ kỹ thuật tổng hợp, gồm: xác định các kích thước tổng thể của công trình, chiều dài nhịp hợp lý, chọn các loại vật liệu phù hợp với nền móng, mố trụ, và các hệ thống kết cấu nhịp Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu là giá thành xây dựng, độ bền vững của công trình, khả năng sử dụng và hình dạng bên ngoài sẽ phụ thuộc vào giải pháp lựa chọn đúng đắn

II CÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐỐI VỚI GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

1 Lựa chọn khẩu độ nhịp và chủng loại dầm

Việc lựa chọn khẩu độ nhịp dựa trên những định hướng sau:

- Đối với các nhịp dẫn: Dùng các loại dầm BTCT tiền áp đúc sẵn mặt cắt chữ “I”, chữ

“T” với các khẩu độ L=33.00m, L = 40.00m đang được sử dụng phổ biến và có hiệu qủa

ở khu vực phía Nam

- Đối với các nhịp chính: Nhịp thông thuyền đòi hỏi khẩu độ lớn, ưu tiên xem xét sử dụng kết cấu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng (đang phát triển mạnh ở Việt Nam) Điều này giúp giải quyết tốt một số vấn đề cốt lõi sau:

+ Tạo được hiệu quả kiến cao, hạn chế tính đơn điệu trong kết cấu nhờ việc sử dụng kết cấu nhịp liên tục có tiết diện thay đổi phù hợp đặc điểm sông nước bao la trên khu vực + Đưa các trụ đỡ nhịp thông thuyền vào gần bờ tối đa, tăng tĩnh ngang thông thuyền, tránh cản trở và thắt hẹp dòng chảy vì vậy giảm được đáng kể nguy cơ va đập của các phương tiện giao thông thủy vào trụ cũng như giảm mức độ xói lở cục bộ đáy lòng sông quanh trụ

+ Đưa các trụ lên bờ, nhờ đó giúp giảm được phức tạp trong thi công, khối lượng phụ trợ thi công (khung vây cọc ván thép, bêtông bịt đáy,.v.v.) và thời gian thi công

2 Tổng chiều dài cầu

Tổng chiều dài cầu được xác định phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Đặc điểm loại hình kết cấu nhịp ở nhịp thông thuyền

- Bán kính cong lồi mặt cầu R= 4000m, cùng các tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến

- Độ dốc dọc tối đa của nền đường đầu cầu khống chế bằng 4%

- Không thắt hẹp dòng chảy nhằm tránh làm cho hiện tượng xói lở lòng sông thêm nghiêm trọng

- Chiều cao đất đắp sau mố

- Tổng thể cảnh quan kiến trúc công trình

3 Chủng loại móng mố trụ cầu

Với đặc điểm địa chất và địa hình như đã trình bày tại chương I, cũng như loại hình kết

cấu nhịp dự kiến chọn dùng như đã nêu ở trên, chỉ có giải pháp móng cọc cho kết cấu mố trụ là thích hợp, các loại cọc có thể là loại cọc đóng BTCT tiết diện nhỏ hay cọc tròn đường kính lớn thi công theo phương pháp khoan nhồi Việc thi công các loại cọc này hiện nay khá phổ biến, không gặp trở ngại gì về công nghệ, thiết bị cũng như trình độ tay nghề của đội ngũ xây dựng cầu

III GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CƠ BẢN

Với các định hướng đã nêu tại mục II, mục này sẽ đưa ra giải pháp kỹ thuật cho các

Trang 13

phương án kết cấu Bao gồm các nội dung sau:

1 Hai phương án kết cấu nhịp

a Phương án I:

+ Gồm 9 nhịp bố trí theo sơ đồ: (3x40m) + (75m+120m+75m) + (3x40m)

+ Tổng chiều dài cầu là 511.1m (tính đến mép sau tường mố)

+ Trắc dọc mặt cầu tạo theo đường cong lồi bán kính R= 4000m

- Nhịp chính:

+ Sơ đồ bố trí nhịp chính : Gồm 3 nhịp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m + Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng trên xe treo, trong đó nhịp thông thuyền rộng 120m Mặt cắt ngang dạng kết cấu nhịp có dạng hình hộp, chiều cao thay đổi

- Nhịp biên:

+ Mỗi bờ gồm 3 nhịp giản đơn 3x40m

+ Dầm super-T, bằng BTCT M500 UST căng trước

+ Mặt cắt ngang mỗi nhịp gồm 8 phiến dầm

b Phương án II:

+ Gồm 11 nhịp bố trí theo sơ đồ: (4x33m) + (75m+120m+75m) + (4x33m)

+ Tổng chiều dài cầu là L= 535.1m (tính đến mép sau tường mố)

+ Trắc dọc mặt cầu tạo theo đường cong lồi bán kính R= 4000m

- Nhịp chính:

+ Sơ đồ bố trí nhịp chính : Gồm 3 nhịp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m + Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng trên xe treo, trong đó nhịp thông thuyền rộng 120m Mặt cắt ngang dạng kết cấu nhịp có dạng hình hộp, chiều cao thay đổi

- Nhịp biên:

+ Dầm chữ “I”, bằng BTCT M500 UST căng sau

+ Mặt cắt ngang mỗi nhịp gồm 8 phiến dầm

2 Kết cấu mố - trụ cầu cho cả hai phương án

Mố - trụ cầu bằng bêtông cốt thép đổ tại chỗ nằm trên hệ móng cọc khoan nhồi

Þ150cm

3 Các kết cấu khác

- Mặt cầu phủ bêtông nhựa

- Bố trí hệ thống chiếu sáng cho cầu

- Bố trí hệ lan can tay vịn bằng thép nhúng mạ kẽm trên lề bộ hành khác mức bằng bằng bêtông cốt thép đổ tại chổ

- Xây dựng kè chống xói bờ sông bằng bêtông cốt thép đổ tại chỗ nằm trên hệ móng cọc bêtông cốt thép

IV BẢNG KHÁI TOÁN KINH PHÍ CHO HAI PHƯƠNG ÁN NHỊP DẪN

1 Lập bảng khái toán cho hai phương án kết cấu nhịp dẫn

Căn cứ để lập khái toán công trình chúng ta dựa vào đơn giá vật liệu của sở tài chính vật giá của địa phương nơi xây dựng công trình Và những quyết định khác của những đơn vị có liên quan

Theo thống kê từ nhiều công trình thì suất đầu tư cho hai loại hình kết cấu này là có chênh lệch, tuy nhiên mức chênh lệch này là không nhiều và chấp nhận được so với

Trang 14

hiệu quả mà nó mang lại

Trên cơ sở tham khảo khối lượng một số dầm “I” (L = 33m) và dầm Super – T (L = 40m) đã được sản xuất và thi công, Lập bảng so sánh sơ bộ điều kiện giá thành vật tư xây dựng cho 2 phương án kết cấu nhịp dẫn như sau:

PHƯƠNG ÁN I - DẦM GIẢN ĐƠN SUPER – T, L = 40m STT Hạng Mục Đơn Vị lượng Khối Đơn Giá (Triệu đồng) Thành Tiền

(Triệu đồng)

I Kết cấu phần trên

Cốt thép dầm Super-T 40m T 205.98 8.00 1,648

PHƯƠNG ÁN II - DẦM GIẢN ĐƠN CHỮ “I”, L = 33m STT Hạng Mục Đơn Vị lượng Khối Đơn Giá (Triệu đồng) Thành Tiền

(Triệu đồng)

I Kết cấu phần trên

Gối cao su dầm đơn giản Cái 128.00 3.50 448

GHI CHÚ: Bảng khối lượng trên chỉ nêu các hạng mục cơ bản của kết cấu phần trên,

không nêu các hạng mục của kết cấu phần dưới và các hạng mục có khối lượng tương đương nhau ở cả 2 phương án (kết cấu mố – trụ, phần nhịp chính,…)

2 So sánh lựa chọn phương án thiết kế

Thông qua bảng khái toán kinh phí sơ bộ, ta thấy phương án II có mức đầu tư lớn hơn phương án I Chênh lệch giữa hai phương án là khoảng 8 tỷ, tuy nhiên phần chênh này không hoàn toàn là do chênh lệch của suất đầu tư giữa hai dạng kết cấu nhịp mà nó còn

do phần lớn bởi chênh lệch diện tích mặt cầu xây dựng

Thông qua giáo viên hướng dẫn, em lựa chọn phương án kết cấu I để thiết kế chi tiết trong đồ án tốt nghiệp

Trang 15

V QUY MÔ – TIÊU CHUẨN KĨ THUẬT CỦA PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1 Quy mô

Quy mô công trình :Vĩnh cửu

2 Tiêu chuẩn kĩ thuật

2.1 Khổ cầu

Bề rộng mặt cầu là 17m được bố trí như sau :

- Phần xe ô tô : 2x3.5m = 7.00m

- Phần xe thô sơ : 2x3.5m = 7.00m

- Lề bộ hành : 2x1.20m = 2.40m

- Dải lan can : 2x0.30m = 0.60m

2.2 Tải trọng thiết kế

- Tải trọng xe thiết kế : Xe HL – 93

- Người trên lề bộ hành : 300 kG/m2

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu : 22 TCN 272 – 05

2.3 Tĩnh không thông thuyền

- Cấp sông : cấp III

- Chiều cao thông thuyền : 7.0m, tính từ mực nước ứng với tần suất 5%

- Chiều rộng thông thuyền : 50m

2.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản được áp dụng khi thiết kế

- Vận tốc thiết kế : Vtk=80km/h

- Bán kính đường cong đứng lồi tối thiểu : R = 4000m

- Độ dốc dọc lớn nhất : imax = 4%

VI GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

1 Kết cấu nhịp

a Sơ đồ nhịp: Gồm 9 nhịp bố trí theo sơ đồ : 3x40m+(75m+120m+75m)+3x40m, tổng

chiều dài cầu là 511.1m (tính đến mép sau tường mố)

b Nhịp chính:

+ Sơ đồ bố trí nhịp chính : Gồm 3 nhịp liên tục, bố trí theo sơ đồ 75m+120m+75m

+ Dầm hộp BTCT M500 dự ứng lực hậu áp đổ tại chỗ bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng trên xe treo, trong đó nhịp thông thuyền rộng 120m Mặt cắt ngang dạng 1 hộp có vách ngăn ở giữa, thành hộp đứng với các thông số chính như sau:

• Chiều rộng đáy hộp mặt ngoài: 10.0m

• Chiều cao hộp thay đổi từ 7.0m tại trụ đến 3.0m tại giữa nhịp

• Cáp dự ứng lực dọc dùng 3 loại: bó 22 tao 15.2mm, bó 19 tao 15.2mm và bó 12 tao 15.2mm

• Ống ghen dùng cho từng loại tao cáp: bó cáp 22 tao và 19 tao dùng ống ghen Þ100/107mm, bó cáp 12 tao dùng ống ghen Þ80/87mm

• Mặt trên hộp được căng cáp dự ứng lực ngang với khoảng cách 1.0m/1 sợi Cáp ngang dùng bó 4 tao 12.7mm, ống ghen dùng ống dẹt kích thước 19x70mm

• Sơ đồ phân đốt như sau : Khối đúc trên đà giáo tại đỉnh trụ gồm: K0 dài 4.0m, khối K1 dài 4.0m Các khối đúc trên xe treo gồm : K2 đến K6 mỗi khối dài 3.0m, khối K7 đến K11 mỗi khối dài 3.5m, khối K12 đến K16 mỗi khối dài 4.0m, khối đúc trên đà giáo trong bờ K17 dài 3.5m, khối hợp long K18 dài 3.0m

• Gối cầu dùng loại gối cao su chậu thép mua của nước ngoài, Có thể tham khảo các loại gối GPZ do hãng OVM chế tạo với quy cách như sau :

Trang 16

Vị trí đặt gối

Khả năng chịu Nén tối thiểu (T)

Khả năng dịch chuyển tối thiểu Dọc cầu/ngang cầu (mm)

Kích thước ngoài của gối (mm)

- Tại 2 trụ nhịp biên T3, T6:

+ Di động song hướng GPZ8SX

+ Di động hướng dọc GPZ8DX 800 800 100/40 100/0 820x1140x170 925x1140x170

+ Di động song hướng GPZ60SX

+ Di động hướng dọc GPZ60DX 6000 6000 200/50 200/0 2300x2580x360 2620x2360x360 Có thể sử dụng gối do các hãng khác chế tạo có kích thước và tính năng tương đương Gối của bất kỳ hãng nào cũng phải có chứng nhận chất lượng sản phẩm

c Nhịp dẫn:

+ Dầm super-T, bằng BTCT M500 UST căng trước, gồm 2 loại :

• Loại 1 : dùng cho nhịp số 1, 3, 7, 9 có chiều dài L = 39.18m

• Loại 2 : dùng cho nhịp số 2, 8 có chiều dài L = 38.33m

+ Mặt cắt ngang dầm dạng hộp hở, thành mỏng xiên, chiều cao không đổi H=1.75m; đoạn kê trên mũ trụ ở 2 đầu dầm được cắt khấc bậc để giảm chiều cao kết cấu và đảm bảo mỹ quan do tạo đáy dầm bằng đáy mũ trụ Khoảng hở 1.70m giữa 2 đầu dầm của 2 nhịp cạnh nhau được giải quyết bằng chiều rộng mũ trụ kết hợp đổ bản BTCT mặt cầu lên trên Ở đáy dầm tại vị trí đầu dầm và các vách ngăn bố trí ống PVC Þ25/30 để thoát nước + Liên kết các dầm chủ bằng 2 dầm ngang BTCT M350 tại vị trí đầu dầm

+ Bản mặt cầu bằng BTCT M300 dày 20 cm đổ tại chỗ sau khi lao lắp xong dầm chủ, liên kết giữa dầm chủ với bản mặt cầu bằng thép neo Þ16 Bản mặt cầu phủ qua đỉnh mũ trụ và làm việc theo sơ đồ liên tục nhiệt

+ Gối cầu dùng loại gối cao su cốt bản thép Có thể tham khảo các loại gối do hãng Liểu Châu Trung Quốc chế tạo với quy cách như sau :

Vị trí đặt gối Kích thước Sức chịu nén min(KN)

Khả năng biến vị ngang tối thiểu (mm)

Khả năng biến

vị góc tối thiểu

Trang 17

+ Gờ lan can bằng BTCT M300 đổ tại chỗ kết hợp lắp ghép

+ Lề bộ hành : gờ lề bộ hành bằng BTCT M300 đổ tại chỗ liên kết với mặt cầu có cốt thép chờ liên kết Mặt lề bộ hành gồm các tấm BTCT M300 đúc sẵn phía trên có phủ 1 lớp vữa xi măng M100 dày 2cm, tại khe giữa các tấm được tạo chỉ rộng 1m lõm vào trong

+ Hệ thống lan can: cột, lan can, tay vịn bằng thép mạ kẽm dày 150µm

+ Hệ thống thoát nước mặt cầu gồm các ống nhựa PVC Þ160mm phân bố dọc theo chiều dài cầu ở sát mép 2 bên gờ lan can Phần ống xuống trên phần nhịp sẽ được trôn sẵn trong thân trụ, mố để thoát nước ra mặt đất tự nhiên Riêng phần thoát nước nhịp chính được đổ trực tiếp xuống sông

2 Kết cấu mố-trụ

a Kết cấu mố:

- Dạng mố tường chắn bằng BTCT M300 đổ tại chỗ

- Móng : móng cọc khoan nhồi BTCT M350, mỗi mố gồm 8 cọc, chiều dài dự kiến mỗi cọc L=15m, mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng 5m Lớp lót đáy móng bằng bê tông đá 4x6cm M100 dày 10cm

- Trong phạm vi đường 2 đầu cầu mái taluy, tứ nón được lát gạch trồng cỏ dày 8cm Chân khay bằng đá hộc xây vữa xi măng M100 đặt trên nền thiên nhiên Để tăng độ ổn định, phía trước mố được đắp bệ phản áp rộng 4m

- Sau mố đặt bản quá độ bằng BTCT M300 dày 30cm, dài 5m, rộng 16.0m

b Kết cấu trụ:

- Trụ T1, T2, T7, T8:

+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 1.4m và ở 2 đầu dày 1.8m bằng BTCT M300 đổ tại chỗ Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang Mũ trụ bằng BTCT M300 dạng chữ “T “ ngược

+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 6 cọc, chiều dài cọc dự kiến L=14m đối với trụ T1, T8 và L=17m đối với trụ T2, T7 Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng từ 4m đến 5m Lớp lót đáy móng bằng bê tông đá 4x6cm M100 dày 10cm

- Trụ T3, T6:

+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 1.4m và ở 2 đầu dày 1.8m bằng BTCT M300 đổ tại chỗ Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang Mũ trụ bằng BTCT M300 dạng chữ “T “ ngược

+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 8 cọc, chiều dài cọc dự kiến

L=19m Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng từ 4,5m Lớp lót đáy móng bằng bê tông đá 4x6cm M100 dày 10cm

- Trụ T4, T5:

+ Trụ thân đặc dạng chữ “I”, ở giữa dày 3.6m và ở 2 đầu dày 4.0m bằng BTCT M400 đổ

tại chỗ Mặt ngoài thân trụ tạo chỉ lõm vào trong theo phương ngang

Trang 18

+ Móng cọc khoan nhồi BTCT M350 Þ150cm, mỗi trụ gồm 24 cọc, chiều dài cọc dự kiến

L=15m Mũi cọc hạ vào tầng đá dạng sét kết khoảng từ 7,5m đến 10m Dưới đáy móng là lớp bê tông bịt đáy M200 dày 300cm

Trang 19

PHẦN II:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CẦU

Trang 20

CHƯƠNG I

THIẾT KẾ LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH

I THIẾT KẾ LAN CAN TAY VỊN

1 Vật liệu và kích thước hình học

Thanh lan can và trụ lan can được làm bằng thép CCT34 có các chỉ tiêu cơ lý như sau: (theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005)

- Cường độ tính toán của thép chịu nén, uốn, kéo lấy theo giới hạn chảy: f = 210 N/mm2

- Cường độ chịu cắt của thép: fv = 220 N/mm2

- Modul đàn hồi: E = 2.1x105 N/mm2

Thông số hình học của hệ thống lan can - tay vịn:

- Trụ lan can N1: được cấu tạo bởi các tấm thép bản hàn lại với nhau và có mặt cắt ngang thân trụ hình chữ T Trụ lan can gồm các chi tiết sau:

+ Thép N3 dùng để nối 2 thanh lan can N2: Thép ống 63x38x5 mm

+ Thanh lan can thẳng đứng N4: Thép lá 20x10 mm

+ Thanh lan can tay vịn N5: Thép ống 150x50x5 mm

+ Thép N6 dùng để nối thanh lan can tay vịn: Thép ống 138x38x5 mm

2 Thanh lan can

- Chọn khoảng cách giữa các tim trụ lan can dt = 2.2m để tính toán

a Thanh lan can N5:

• Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Tĩnh tải: Do trọng lượng bản thân thanh lan can

DC F 19 10 4 7.85 0.015T/m 0.15kN/m

5 N 5

mm/N188.0m/kN188.025.115.0DCn

Trang 21

3

7.85 /T m

γ = : trọng lượng riêng của thép

n = 1.25 là hệ số vượt tải của thanh lan can

- Hoạt tải: Tải trọng người tác dụng lên thanh lan can phân bố đều cường độ: w = 0.37N/mm, theo cả hai phương đứng vàphương ngang.Và tải tập trung P = 890N

Sơ đồ tính như sau:

• Nội lực trong thanh lan can:

Moment do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:(do tải trọng đứng tác dụng)

mm.N1137408

2200188

.08

dg

8

220037

.04

dP8

dw

• Kiểm tra tiết diện thanh

Thanh lan can đủ khả năng chịu lực khi: φMn ≥ η γ∑ iMi

- φ là hệ số sức kháng φ = 1

- η là hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0.95

- γ là hệ số tải trọng (

γ = với hoạt tải người)

- M là mômen lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải

- Mn sức kháng của tiết diện

Ta có:

=

×+

×

=γ

+γ

η

=γ

η∑ i.Mi ( DC.MDC PL.MPL) 0.95 (1.25 113740 1.75 1008829)

mm.N1812244M

2 2

1 1

2

mm251676

40

1406

50

1506

hb6

Trang 22

b Thanh lan can N2:

• Tải trọng tác dụng lên thanh lan can

- Tĩnh tải: Do trọng lượng bản thân thanh lan can

DC F 11.5 10 4 7.85 0.00903T/m 0.0903kN/m

2 N 2

mm/N113.0m/kN113.025.10903.0DCn

γ = : trọng lượng riêng của thép

n = 1.25 là hệ số vượt tải của thanh lan can

- Hoạt tải: Tải trọng người tác dụng lên thanh lan can phân bố đều cường độ: w =

0.37N/mm, theo cả hai phương đứng và phương ngang Và tải trọng tập trung P = 890N

Sơ đồ tính như sau:

• Nội lực trong thanh lan can:

Moment do tĩnh tải tại mặt cắt giữa nhịp:(do tải trọng đứng tác dụng)

mm.N683658

2200113

.08

dg

8

220037

.04

dP8

dw

• Kiểm tra tiết diện thanh

Thanh lan can đủ khả năng chịu lực khi: φMn ≥ η γ∑ iMi

- φ là hệ số sức kháng φ = 1

Trang 23

- η là hệ số điều chỉnh tải trọng η = 0.95

- γ là hệ số tải trọng (

γ = với hoạt tải người)

- M là mômen lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải

- Mn sức kháng của tiết diện

Ta có:

=

×+

×

=γ

+γ

η

=γ

2 2

1 1

2

mm139176

40

656

50

756

hb6

Vậy thanh lan can N2 đảm bảo khả năng chịu lực

3 Trụ lan can:

Đễ đơn giản tính toán ta chỉ kiểm tra lực xô ngang vào trụ (bỏ qua lực thẳng đứng và trọng lượng bản thân của trụ và thanh lan can) Sơ đồ tải trọng tác dụng vào trụ lan can:

Kiểm toán tại mặt cắt chân trụ

Mômen tại mặt cắt chân trụ:

2

82537.08258902

825w825P

Mặt cắt đảm bảo khả năng chịu lực khi φMn ≥ η γ∑ iMi

Sức kháng của tiết diện: φMn = ×fy S

S: mômen kháng uốn của tiết diện

y

J

S= x

Trang 24

Ta có:

16946016

01694)2

942

16(16

60

×+

×

×++

Mặt cắt tại chân trụ đảm bảo khả năng chịu lực

II THIẾT KẾ LỀ BỘ HÀNH

1 Tính nội lực lề bộ hành

- Chiều dày của lề bộ hành: 8cm

- Bê tông có: '

c

f =30MPa; γ =c 2.5T / m3

- Thép AII: fy =280MPa; γ =s 7.85 T / m3

Sơ đồ tính toán:

Lề bộ hành làm việc theo bản kê 2 cạnh (vì chiều dài nhịp lớn hơn 2 lần chiều rộng của bản) Vì vậy khi tính nội lực cho bản ta xem là dầm đơn giản kê lên gối là 2 bó vỉa Có chiều dài nhịp là l = 1.2m và được cắt theo phương dọc cầu 1 dải có bề rộng là b = 1 m.

- Tải trọng tác dụng lên lề bộ hành:

+ Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân của lề bộ hành

qDC =γc×bb×hb =2.5×1×0.08=0.2T/m= 2 kN/m

+ Hoạt tải người đi bộ: 3x10-3Mpa

Tính cho 1m bề rộng theo phương dọc cầu:

Xác định nội lực trong lề bộ hành:

- Theo trạng thái giới hạn cường độ:

+ Mômen tại giữa nhịp:

8

lq8

lq(γ1 DC 2 +γ2 PL 2

8

²2

lq

(γ1 DC +γ2 PL

2

Trang 25

η η η η

Do tính chất ngàm nên :

Momen tại mặt cắt giữa nhịp là :

+ = =

0 2

2 Tính toán cốt thép và kiểm toán lề bộ hành

- Chọn cốt thép cho lề bộ hành :

+ Cốt thép chịu moment dương: φ12a150

+ Cốt thép chịu moment âm: φ12a150

+ Giới hạn chảy của thép AII: fy = 280MPa

- Bêtông: f’c = 30MPa

- Chọn lớp bê tông bảo vệ 25mm

Kiểm tra khả năng chịu uốn của bản tại mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt tại gối, kiểm tra khả năng chịu cắt của bản ở mặt cắt tại gối

a Kiểm toán bản tại mặt cắt giữa nhịp chịu moment dương và momen âm

Kiểm toán bản theo điều kiện moment kháng uốn

Diện tích cốt thép chịu kéo:

φ 12a150 => Trong 1m bề rộng bản có 7 thanh

Diện tích cốt thép:

As = 7×113.1 = 791.7mm2

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép chịu nén:

835.010003085.0

2807.791b

f85.0

fAc

1 w

' c

= Trong đó:

As là diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2)

fy là giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo (MPa)

fy = 280MPa

f’c là cường độ bê tông (MPa), f’c = 30MPa

β1 là hệ số quy đổi hình khối ứng suất:

bw bề rộng tính toán, bw = 1000mm

Chiều dày của khối ứng suất tương đương:

Mn s y s

Trang 26

M = 0.67 kNm

= > − =

gối

Mm.kN91.8

Vậy bản đủ sức kháng moment dương và mômen âm

b Kiểm tra bản theo giới hạn cốt thép:

- Lượng cốt thép tối đa:

Hàm lượng thép dự ứng lực và không dự ứng lực phải được giới hạn sao cho:

c là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trục trung hoà: c = 10.4mm

de làkhoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo, de = ds = 49mm

Ta có 0.21

49

4

10d

c

e

=

= < 0.42 Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn

- Lượng cốt thép tối thiểu :

Đối với cấu kiện không cốt thép dự ứng lực thì lượng cốt thép tối thiểu quy định ở đây có thể coi là thỏa mãn nếu:

min 0.03 'c

y

f P

f

≥ Trong đó:

Pmin là tỷ lệ giữa cốt thép chịu kéo với diện tích nguyên

f’c là cường độ của bê tông(MPa)

fy giới hạn chảy của thép (MPa)

7.791A

AP

f03.0

f

>

Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn

c Kiểm toán sức kháng cắt

Kiểm toán theo công thức:

V =φVn

Trong đó:

Trang 27

V là lực cắt tính toán: V = 4.43kN

φ là hệ số kháng cắt, lấy φ = 0.9

Vn là sức kháng danh định

Sức kháng danh định Vn phải được lấy trị số nhỏ hơn của:

dv chiều cao chịu cắt hữu hiệu được xác định trong điều 5.8.2.7(mm)

s cự ly cốt thép đai

β hệ số chỉ khả năng của bêtông bị nứt chéo truyền lực kéo quy định trong điều 5.8.3.4

φ góc nghiêng của ứng suất nén chéo được xác định trong điều 5.8.3.4 (độ)

α góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ)

Vì bản không bố trí cốt thép dự ứng lực nên ta bỏ qua thành phần Vp

Chọn dv max từ 2 giá trị sau:

Vc = 0.083×2× 30×1000×58 = 52735N = 52.735 (KN)

Ta thấy: Vc = 52.735kN > V = 4.43kN: Đã đủ sức kháng cắt

d Kiễm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng

Tiết diện kiểm toán

Tiết diện chữ nhật có b x h = 1000 x 80 (mm)

Bê tông có môđun đàn hồi

1.5 ' 1.5

c c c

E =0.043γ f =0.043 2500× × 30 29440= MPa

Cốt thép AII : cóφ12a150

Cốt thép có môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa

MS = 0.09 T.m

Lớp bảo vệ: a=25mm

Khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép :

Trang 28

25 6 31mm

2

12a

Diện tích phần bêtông bọc quanh thép là:

2 1

620007

100049211000

7.79179.62An

bd21b

×

s s

3

cr 6.79 791.7 (49 12.82)

3

82.121000)

xd(An3

Mn

cr

s

s = × × − = × × × − =

Ứng suất cho phép trong cốt thép :

Thông số bề rộng vết nứt : Z=23000 N/mm

⇒ Ứng suất cho phép trong cốt thép là:

MPa87.353885731

23000A

Vậy thoả điểu kiện chống nứt

3 Tính toán cốt thép cho bó vỉa:

Bó vỉa lề bộ hành được thiết kế chống va xe:

Thông số thiết kế bó vỉa:

- Chiều cao bó vỉa: HW = 390mm

- Cường độ bêtông: '

C

f = 30MPa

- Cường độ chảy của thép: f y = 280MPa

Trang 29

Đều kiện kiểm toán: R > Ft

Trong đó :

R : tổng sức kháng cực hạn của hệ lan can

Ft : lực va ngang của xe vào lan can

Ta thiết kế lan can cấp L-3 số liệu thiết kế ta tra trong tiêu chuẩn 22TCN 272-05:

Ft = 240 KN

Lt = LL = 1070 mm : Chiều dài phân bố của lực va theo hướng dọc Ft (mm)

Chọn thép 12φ làm thép dọc và 14φ ø làm thép đứng

Bước thanh cốt đứng là a= 150mm

Tính toán với:

Chiều rộng: b = 250 mm

Chiều cao: h = 390 mm

Lớp bê tông bảo vệ: a = 3cm

Tính toán với bài toán cốt đơn

a Sức kháng uốn của thép dọc:Mw (Trên một đơn vị chiều dài 1mm )

- Diện tích cốt thép:

2 2

2

4390

1214.344h

14.34

121430250

28016.1bf85

0

fA

2

73.12200(28016.1)2

ad(fA

mm.N5660367440

9.0M

73

12d

ad

c

s 1 s

=

Thỏa mãn điều kiện cốt thép max

- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu: ρ > ρmin

Trong đó:

3 y

' c min

3 s

s

1021.3280

3003.0f

f03.0

108.52001

16.1db

Trang 30

b Sức kháng uốn của cốt thép đứng: Mc(Trên một đơn vị chiều dài 1mm )

- Diện tích cốt thép:

2 2

2

4250

1414.324b

14.32

1430250

28023.1bf85

0

fA

c

y s

2

51.13213(28023.1)2

ad(fA

mm.N6392871030

9.0M

51.13d

ad

c

s 1 s

=

Thỏa mãn điều kiện cốt thép max

- Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu:

min

ρ > ρ

Trong đó:

3 y

' c min

3 s

s

1021.3280

3003.0f

f03.0

1077.52131

23

1db

=>ρ > ρmin: Thoả mãn điều kiện cốt thép min

c Kiểm toán bó vỉa đối với các va xe trong một phần đoạn tường

- Chiều cao bó vỉa: H = 390mm

- Chiều dài tường tới hạn trên đó xảy ra cơ cấu đường chảyLc:

c

W b

2 t t

)HMM.(

H.82

L2

82

10702

=

⇒

- Khả năng của bó vỉa khi chịu lực va xe:

Trang 31

N558217390

17036392856603

390810701703

2

H

L.MM.H.8M.8.LL.2

2R

2

2 c c W b

t c W

kN217.558

⇒

=> Bó vỉa chịu được va xe trong một phần đoạn tường

d Kiểm toán bó vỉa đối với các va chạm tại đầu tường

- Chiều dài đoạn tường tới hạn:

=

++

=

c

W b

2 t t

)HMM(H2

L2

L

mm118463928

56603390

2

10702

=

×+

=

- Khả năng của bó vỉa khi chịu lực va xe:

kN917.425N425917390

17036392856603

3901070

2R

2

2 c c W b

t c W

=> Bó vỉa chịu được va xe ở đầu tường

e Tính toán bó vỉa theo điều kiện chống trượt khi va xe

- Như đã tính ở trên ta có sức kháng uốn của tường biểu thị quaRw min, và đây

cũng là giá trị dùng tính cho sức kháng cắt của bó vỉa Với giả thiết Rw phát triển theo góc nghiêng 45o, Ta có lực cắt tại chân tường do va xe là:

H2L

RV

T

c

W CT

10217.558V

×+

5.5A5.5V

1500250

302.0Af2.0V

cv n

cv

' c n

Trong đó ta có :

c = × ×γ = × × × × − =

Trang 32

Hê số dính kết c = 0.52

Hệ số ma sát: μ = 0.6

Từ đây ta tính được:

mm/N07.338)391.228023.1(6.025052.0)PfA(A

c

Thực hiện kiểm toán , ta thấy:

mm/N82.224V

mm/N07.338V

A5.5V

Af2.0V

CT n

cv n

cv

' c n

=> Bó vỉa đủ khả năng chống trượt theo điều kiện lực cắt

f Kiểm toán theo điều kiện diện tích tiết diện ngang tối thiểu của chốt trong mặt chịu cắt

2 y

bv

280

15025035.0f

Sb35.0

So sánh ta thấy Lhb >8.db =112mm vàlhb >150mm

Tính lại chiều dài lhbcó nhân thêm hệ số quy đổi, lấy 0.7 cho lớp phủ phù hợp và1.2 cho thép bọc êpócxy: lhb =0.7 1.2 255.604× × =214.707mm

Lấy lớp bê tông bảo vệ thớ dưới bản mặt cầu: abv =30mm

Chiều dài đoạn neo thực có thể đạt được là:

mm707.214mm22030250

lthuc

hb = − = >

Kết luận: Bó vỉa đủ khả năng chịu lực va xe

Trang 33

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU

I CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ TÍNH BẢN MẶT CẦU

1 Cấu tạo

- Chiều dày bản mặt cầu: 20cm

- Độ dốc ngang cầu: i = 1%: được tạo dốc bằng cách tạo dốc ngang trên xà mũ trụ

- Lớp bê tông nhựa hạt mịn dày: 5cm; 3

1 2400kG / m

γ =

- Lớp phòng nước: Dùng lớp phòng nước ngoại nhập Radcom#7

2 Sơ đồ tính

Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích một dải bản rộng 1m theo chiều ngang

cầu Các cấu kiện kê được coi là cứng tuyệt đối Ta có 2 sơ đồ tính:

+ Phần cánh hẫng ở dầm biên được tính theo sơ đồ dầm công xon

+ Các bản mặt cầu phía trong tính theo sơ đồ bản ngàm tại 2 sườn dầm chủ với đường

lối phân tích gần đúng như sơ đồ bản giản đơn kê 2 cạnh được tính như dầm giản đơn sau

đó xét hệ số điều chỉnh cho ngàm

II TÍNH TOÁN NỘI LỰC BẢN KIỂU DẦM

Chiều dài nhịp tính toán là: S = 1.24m

1 Tải trọng tác dụng lên bản

- Tĩnh tải:

+ Trọng lượng bản thân bản mặt cầu:

m/KN512.025bh

DC=γ× × = × × =

+ Trọng lượng lớp phủ:

m/KN2.112405.0bt

- Hoạt tải:

Vì các dải bản chịu lực chính theo phương ngang cầu có chiều dài nhịp S=1.24m <

4.6m Nên các dải bản phải được thiết kế theo các bánh xe của trục nặng xe tải 145kN

Khi thiết kế, vị trí ngang của xe được bố trí hiệu ứng lực trong dải phân tích đạt giá trị lớn

nhất Tải trọng bánh xe được mô hình hóa như tải trọng tập trung mà chiều dài dọc theo

nhịp sẽ là chiều dài của diện tích tiếp xúc lốp bánh xe với mặt đường

Trang 34

- Diện tích tiếp xúc của lốp xe với mặt đường:

+ Chiều rộng (phương ngang cầu) : b = 510mm

+ Chiều dài (phương dọc cầu) : P

100

IM110

.28,2

Trong đó:

γ : hệ số tải trọng của ôtô lấy theo bảng 3.4.1.1 n

IM : lực xung kích (%) lấy theo bảng 3.6.2.1.1

P : tải trọng bánh xe : P = Ptr =145/2 =72.5kN

- Diện tích phân bố của bánh xe lên bề mặt bản:

+ Chiều rộng (phương ngang cầu): b+hf = 510mm + 200mm = 710mm

+ Chiều dài (phương dọc cầu) : 3 n P hf

100

IM110.28,2

= Theo trạng thái giới hạn cường độ I :

γ n =1.75; IM = 25% => l = 461.59mm

Theo trạng thái giới hạn sử dụng :

γ n =1.0; IM = 25% => l =306.625mm

- Chiều rộng dải tương đương E (mm):

+ Đối với vị trí có momen dương M+:

5

72E

)hb(

=+

=+ Đối với vị trí momen âm M-:

5.72E

)hb(

=+

S: là khoảng cách của trục cấu kiện đỡ

2 Tính nội lực cho bản:

Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích 1 dải bản rộng 1m theo chiều dọc cầu Mô hình có thể phân tích theo mô hình dải bản ngàm 2 đầu và tính gần đúng theo phương pháp momen dương ở mặt cắt giữa nhịp của mô hình giản đơn kê trên 2 gối khớp sau đó điều chỉnh theo hệ số ngàm

- Nội lực do tĩnh tải:

+ Momen do trọng lượng bản thân:

Trang 35

MDC = 0.96kN.m

8

24.158

l

b = × =

× => Mtt DC MDC 1.25 0.96 1.2kN.m

18

lDW

52

lDW

DW = × = × =

=> Vtt DW 0.744 1.5 0.744 1.12kN

DW =γ × = × =

- Nội lực do xe tải thiết kế:

+ Mômen dương tại giữa nhịp:

Mtr = m×γ (1+IM)P n tr ×∑ E y i =

=1.0×1.75(1+ 0.25)

342.1

5

72 ×0.31= 36.63kNm + Lực cắt tại gối:

Trang 36

Vtr = m×γ (1+IM)P n tr ×∑ y E i =

= 1.0×1.75×(1+0.25) 1

342.1

5

+ TTGH sử dụng:

Momen tại mặt cắt giữa nhịp là : + = =

s 2

III KIỂM TOÁN BẢN MẶT CẦU

+ Bê tông bản mặt cầu :

f’c = 30MPa - Cường độ nén quy định ở tuổi 28 ngày

+ Chọn lớp bê tông bảo vệ phía trên là 50mm, phía dưới là 25mm

1 Bố trí thép chịu moment âm của bản mặt cầu (cho 1m dài BMC) và Kiểm toán theo TTGH cường độ 1

- Moment dương tính toán cho BMC: M- = 29.02kN.m

- Bố trí 7 thanh φ 16a150

=> Diện tích cốt thép: As = 7

4

1614,

28072

1406b

f85.0

fAc

1 w

' c

y s

= Trong đó:

fy = 280MPa

7

05.085.0)28f7

05.085

c

1 = − × − = − × − =

Chiều dày của khối ứng suất tương đương:

Trang 37

Mn s y s Trong đó:

ds là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

ds = 200 - 50 -16/2 = 142(mm)

2

45.15142(28072.1406

Vậy mặt cắt thỏa mãn về cường độ

Kiểm tra giới hạn cốt thép:

Ta có 0.13

142

5

18d

c

e

=

= < 0.42 Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn

min 0.03 'c

y

f P

f

≥ Trong đó:

g

s min 5.67 10

2001240

72

1406A

f03

=> min 0.03 'c

y

f P

f

> => Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn

Trang 38

2 Bố trí thép chịu moment dương của bản mặt cầu (cho 1m dài BMC) và Kiểm toán theo TTGH cường độ 1

- Moment dương tính toán cho BMC: M+ = 18.135kN.m

- Bố trí 7 thanh φ 16a150

=> Diện tích cốt thép: As = 7

4

1614,

28072.1406b

f85.0

fAc

1 w

' c

y s

= Trong đó:

fy = 280MPa

7

05.085.0)28f7

05.085

c

1 = − × − = − × − =

Chiều dày của khối ứng suất tương đương: a= β1c = 0.835x18.5 = 15.45mm

Moment kháng uốn danh định của mặt cắt:

Mn s y s Trong đó:

ds là khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

ds = 200 - 25 -16/2 = 167(mm)

2

45.15167(28072.1406

M = 18.135 kNm

Vậy mặt cắt thỏa mãn về cường độ

Kiểm tra giới hạn cốt thép:

Ta có 0.11

167

5.18d

c

e

=

= < 0.42 =>Điều kiện hàm lượng thép tối đa thỏa mãn

Trang 39

min 0.03 'c

y

f P

f

≥ Trong đó:

g

s min 5.67 10

2001240

72

1406A

f03

=> min 0.03 'c

y

f P

f

> : Điều kiện hàm lượng cốt thép tối thiểu thỏa mãn

3 Kiễm toán ở trạng thái giới hạn sữ dụng

Tiết diện kiểm toán : chữ nhật có b x h = 1000 x 200 (mm)

Bê tông có môđun đàn hồi Ec = 29440Mpa

Cốt thép φ16a150

Cốt thép có môđun đàn hồi: Es = 200000 Mpa

a Kiểm toán nứt đối với moment âm

MS = - 17.7 kNm

2

16a

2 1

A

Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông :

79.629440

200000E

1000142211000

72.140679.62An

bd21b

×

=

Trang 40

Mômen quán tính của tiết diện :

=

−

×

×+

×

s s

3

cr 6.79 1406.72 (142 33.85)

3

85.331000)

xd(An3

107.1779.6)xd(I

Ứng suất cho phép trong cốt thép :

Thông số bề rộng vết nứt : Z=23000 N/mm

⇒ Ứng suất cho phép trong cốt thép là:

MPa06.2331657158

23000A

2

16a

2 1

660007

A

Tỷ số môđun đàn hồi thép trên môđun đàn hồi bêtông :

79.629440

200000E

1000167211000

72.140679.62An

bd21b

×

s s

3

18 38 1000 )

x d ( A n 3

x

b

I

Định dạng
Số trang	289
Dung lượng	1,81 MB