ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN CẦU HẦM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG Giáo viên hướng dẫn : THS.NGÔ CHÂU PHƯƠNG Giáo viên đọc duyệt : Sinh viên thực hiện : ĐINH VĂN PHƯƠNG Lớp : Cầu - Đường Bộ 1- K44 Trường : ĐH Giao Thông Vận Tải . TP.Hồ Chí Minh : Tháng 5 – 2008 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 2 LỜI NÓI ĐẦU * * * Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật . Giao thông vận tải là một ngành được quan tâm đầu tư nhiều vì đây là huyết mạch của nền kinh tế đất nước , là nền tảng tạo điều kiện cho các ngành khác phát triển . Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những ký sư có trình độ chuyên môn vững chắc để có thể nắm bắt và cập nhật được những công nghệ tiên tiến hiện đại của thế giới để có thể xây dựng nên những công trình cầu mới , hiện đại , có chất lượng và tính thẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nước trong thời đại mở cửa. Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư tương lai. Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được 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 : ThS.Ngô Châu Phương Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! TP.Hồ Chí Minh tháng 5 năm 2008 Sinh viên : Đinh Văn Phương. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 5 MỤC LỤC STT Tên mục Nội dung thiết kế Trang 1 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 2 Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 4 3 Tổng quan 6 4 Phần I Thiết kế sơ bộ Các phương án 8 5 Chương I Phương án sơ bộ I : Cầu liên tục đúc hẫng 9 6 Chương II Phương án sơ bộ II : Cầu liên tục liên hợp Thép- BTCT 48 7 Chương III Phương án sơ bộ III : Cầu treo dây văng 82 8 Chương IV So sánh lựa chọn PA thiết kế kĩ thuật 118 9 Phần II Thiết kế kĩ thuật 123 10 Chương I Giới thiệu chung 124 11 Chương II Tính đặc trưng hình học 127 12 Chương III Tính toán nội lực trong các giai đoạn 132 13 Chương IV Tính toán và bố trí cốt thép 160 14 Chương V Kiểm toán kết cấu nhịp 174 15 Chương VI Tính toán thiết kế mố cầu 205 16 Chương VII Tính toán thiết kế trụ cầu 237 17 Chương VIII Tính toán thiết kế bản mặt cầu 258 18 Phần III Thiết kế tổ chức thi công 270 19 Chương I Tính toán thi công 271 20 Chương II Thiết kế tổ chức thi công 277 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 6 TỔNG QUAN * * * I – ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU I.1 – ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐỊA HÌNH – THUỶ VĂN. - Chế độ thuỷ văn ít thay đổi +) MNCN : 34.00 m +) MNTT : 33.00 m +) MNTN : 27.50 m I.2 – ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐỊA CHẤT - Đã tiến hành khoan tại 4 lỗ khoan ỏ vị trí xây dựng cầu dự kiến và có kết quả sau : +) Lớp 1 : Lớp sét hạt vừa +) Lớp 2 : Lớp sét chảy dẻo +) Lớp 3 : Lớp sét pha cát +) Lớp 4 : Lớp cát hạt vừa +) Lớp 5:Lớp cát pha sỏi sạn STT Loại đất H(m) N e B g T/m 3 C KG/cm 2 φ (độ) R' KG/cm 2 Lớp 1 Sét hạt vừa 2.0 10 0.7 0.4 1.8 0.16 18 1.2 Lớp 2 Sét chảy dẻo 2.4 10 0.7 0.2 1.7 0.14 22 1.8 Lớp 3 Sét pha cát 8.46 15 0.5 0.2 1.7 0.12 25 2.5 Lớp 4 Cát hạt vừa 8.5 25 2.1 0.06 28 2.5 Lớp 5 Cátphasỏi sạn Vôhạn 35 2.1 30 3.3 II – CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG II.1 – QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG II.1.1 – Quy trình thiết kế - Quy trình thiết kế đường ôtô :4054-05 - Quy trình thiết kế cầu cống : 22TCN272 – 05 (Bộ GTVT) II.1.2 – Các nguyên tắc thiết kế - Công trình được thiết kế vĩnh cửu , có kết cấu thanh thoát phù hợp vơi quy mô của tuyến đường. - Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch , phân tích tương lai của tuyến đường. - Thời gian thi công ngắn. - Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng - Giá thành xây dựng thấp. II.2 – CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN. II.2.1 – Quy mô xây dựng - Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm. II.2.2 – Tải trọng thiết kế - Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu : 22TCN 272-05 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 7 +) Hoạt tải thiết kế : HL93 - Xe tải thiết kế : P = 325 KN - Xe 2 trục thiết kế : P = 220 KN - Tải trọng làn thiết kế : q = 9.3 KN/m +) Tải trọng Người : 3 KN/m 2 - Hệ số tải trọng +) Tĩnh tải giai đoạn 1 : g 1 = 1,25 +) Tĩnh tải giai đoạn 2 : g 2 = 1,5 +) Hoạt tải : g 1 = 1,75 - Hệ số động (hệ số xung kích ) : IM = 1+ 25 / 100 = 1,25 II.2.3 – Khổ cầu thiết kế - Mặt cắt ngang thiết kế cho 2 làn xe . - Mặt cắt ngang khổ : K = 8,0 m+2x1,5 m +) Phần xe chạy : B xe = 2x4,0 m +) Phần lề bộ hành : B le = 2x1,5m +) Phần lan can : 2x0,5 m II.2.4 – Khổ thông thuyền - Sông thông thuyền cấp II : +) Tĩnh cao : H = 9 m +) Tĩnh ngang : B = 60m II.2.5 – Trắc dọc cầu - Cầu nằm trên đường cong tròn R = 10000 m - Độ dốc dọc cầu : i = 2% III – CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN . III.1 – NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU - Đáp ứng yêu cầu thông thuyền - Giảm tối thiểu các trụ giữa sông - Sơ đồ nhịp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước. - Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công. - Đạt hiệu quả kinh tế cao , giá thành rẻ. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 8 PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 9 CHƯƠNG I : PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG * * * I – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCTDƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BĂNG. Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dầm từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu hoàn chỉnh . Có thể thi công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía hoặc hẫng dần từ bờ ra . Phương pháp này có thể áp dụng thích hợp để thi công các kết cấu liên tục, cầu dầm hẫng , cầu khung hoặc cầu dây xiên dầm cứng BTCT . Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng : - Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng , kết cấu nhịp BTCT được đúc trên đà giáo di động theo từng đốt nối liền nhau đối xứng qua trụ cầu . Cốt thép thường của các khối được liên kết với nhau trước khi đúc bê tông để đảm bảo tính liền khối và chịu cắt tốt của kết cầu . Sau khi bê tông đốt dầm đủ cường độ cần thiết thì các đốt dầm này được liên kết với các đốt đã đúc trước đó nhờ cốt thép DƯL - Phần cánh hẫng của kết câu nhịp BTCT đã thi công xong phải đảm bảo đủ khả năng nâng đỡ trọng lượng của các đốt dầm thi công sau đó cùng với trọng lượng giàn giáo ván khuôn đúc dầm và các thiết bị phục vụ thi công - Để đảm bảo ổn định chống lật trong suốt quá trình thi công đúc hẫng phải đảm bảo tính đối xứng của hai cánh hẫng ( Thi công hẫng từ trụ ra ) hoặc nhờ trọng lượng bản thân của nhịp sát bờ đã đúc trên đà giáo làm đối trọng . Đối các sơ đồ cầu khung , đốt dẩm trên đỉnh trụ được liên kết cứng với thân trụ nhờ các cáp thép DƯL chạy suốt trên chiều cao trụ , Với các sơ đồ cầu dầm đốt này cũng được liên kết cứng tạm thời vào trụ cầu nhờ các gối tạm và các cáp thép hoặc các thanh thép DƯL mà sau khi thi công xong sẽ tháo bỏ. - Ở giai đoạn thi công hẫng , kết cấu nhịp chỉ chịu mô men âm do đó chỉ cần bố trí cốt thép DƯL ở phía trên . Sau khi thi công xong 1 cặp đốt dầm đối xứng thì căng kéo cốt thép DƯl từ đầu mút này sang đầu mút kia và bơm vữa bê tông lấp kín khe hở giữa cốt thép và thành ống ngay để bảo vệ cốt thép - Sau khi đúc xong đốt cuối cùng của các cánh hẫng tiến hành nối ghép chúng thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh Việc đúc hẫng từng đốt trên đà giáo di động giảm được chi phí đà giáo . Ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng với 1 thao tác lặp lại sẽ giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động Phương pháp đúc hẫng thích hợp với xây dựng các dạng kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi , khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ đáy ván khuôn cho hợp lý ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG ĐINH VĂN PHƯƠNG LỚP CĐ1-K44 10 Phương pháp thi công đúc hẫng không phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó có thể thi công trong điều kiện sông sâu , thông thuyền hay xây dựng các cầu vượt trong thành phố , các khu công nghiệp mà không cho phép đình trệ sản xuất hay giao thông dưới công trình II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN II.1 – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ - Quy trình thiết kế : 22TCN272 –05 Bộ Giao thông vân tải - Tải trọng thiết kế : +) Hoạt tải HL93 +) Người đi : 3 KN/m2 II.2 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU - Sơ đồ cầu : 4x33 + 75 + 120 + 75 + 3x33 - Chiều dài toàn cầu Lc = 511m , khổ cầu 8+2x1,5 m II.2.1 – Kết cấu phần trên - Một liên dầm liên tục ở giữa , 2 bên là các nhịp dầm giản đơn L=33m - Dầm khung liên tục BTCTDƯL 3 nhịp ( 75 + 120 + 75 ) tiết diện hình hộp , vách nghiêng , chiều cao dầm thay đổi H= 7m trên trụ đến H=3m tại giữa nhịpvà đầu dầm , bề rộng đáy dầm hộp B=5m - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực và mỹ quan kiến trúc. - Mặt cắt hộp dạng thành xiên +) Chiều dày bản nắp : t b = 30 (cm) +) Chiều dày bản đáy : Tại mặt cắt gối là 100 cm , tại mặt cắt giữa nhịp là 30 cm +) Chiều dày phần cánh hẫng : h c = 25 cm +) Chiều dày sườn dầm : Tại trụ t s = 80 cm , Tại mặt cắt giữa nhịp t s = 50 cm - Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp. 1- Bê tông có: +) f’ c = 40 (MPa). +) γ c = 24,5 (kN/m 3 ). +) E c = 32979,77 (MPa). 2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau: +) Diện tích một tao A str = 1,387 cm 2 +) Cường độ cực hạn: f pu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12. 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu: +) f y = 420 (MPa). +) E = 200000(Mpa) - Dầm dẫn : bằng bê tông cốt thép DƯL có chiều dài L = 33m , Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ tiết diện chữ T , chiều cao h = 1,7 m , đặt cách nhau 2,4m [...]... kiểm toán và tổ hợp nội lực tại mắt cắt đỉnh bệ móng, sơ bộ tính cọc - Nhịp dẫn cho phép chọn thiết kế định hình III.2 – TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP - Cần kiểm toán tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 như hình vẽ III.2.1 – SƠ BỘ CHỌN CÁC KÍCH THƯỚCCẦU CHÍNH - Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên Lnb= (0,6 ÷ 0,8) ĐINH VĂN PHƯƠNG 11 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG - Trắc dọc cầu theo bán kính R = 3866 m , trong phạm vi 270m , tiếp theo dốc 3% về phía 2 mố và đường đầu cầu , Độ dốc ngang cầu in = 2% - Mặt cầu BT Asphan 7cm , dưới là lớp phòng nước 4mm - Gối cầu , khe co giãn bằng cao su , lan can bằng thép , Thoát nước và chiếu sáng theo quy định hiện hành - Bản mặt cầu trên nhịp dẫn giản đơn bằng BTCT 11,4 cm... công bất lợi nhất : Sơ đồ 1 : Giai đoạn đúc hẫng đối xứng đốt dầm cuối cùng trước khi hợp long M P P M Hình a Sơ đồ 2: Giai đoạn hợp long nhịp biên bên trái và bên phải M P HL Hình b Sơ đồ 3 : Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp P M HL Hình c - Tính tải trọng bê tông ướt và tải trọng xe đúc : +) Tải trọng xe đúc : ĐINH VĂN PHƯƠNG 17 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG Giả thiết ta đang thi công... Đơn vị cm2 cm cm KN KN cm cm Mtt Kết luận : Mr = 261759 (KN.m) > MTT= 217135 (KN.m) => Đạt => Vậy việc bố trí cốt thép DƯL đảm bảo khả năng chịu lực cho mặt cắt ĐINH VĂN PHƯƠNG 30 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG IV – TÍNH TOÁN TRỤ CẦU IV.1 – TÍNH ÁP LỰC THẲNG ỨNG TÁC DỤNG LÊN BỆ CỌC IV.1.1 – Tính áp lực thẳng ứng do trọng lượng bản thân trụ - Cấu tạo trụ T5 , T6... tính toán của cọc : Qcoc = 10341.048 (KN) +) P : Tổng áp lực thẳng ứng truyền lên bệ cọc : P = 93363 (KN) => Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) Bố trí thành 3 hàng mỗi hàng 9 cọc - Chiều dài cọc bố trí là 35 m 12000 1500 4500 12000 4500 1500 Sơ đồ bố trí cọc trong bệ móng: 2250 1250 8000 8000 ĐINH VĂN PHƯƠNG 4500 34 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG V – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỐ CẦU... Phương án móng : Móng cọc đài thấp b) Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo có f’c = 30Mpa - Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc đóng d= 40 cm III – TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP III.1 – YÊU CẦU TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ - Trong phương án sơ bộ yêu cầu tính toán KCN trong giai đoạn khai thác - Tiết diện tại hai mặt cắt + Mặt cắt gối + Mặt cắt giữa - Tính toán... trị 698739 700 Đơn vị KN.m cm LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG Mc TTH 1001850 KN.m Qua cánh a c c/dp fps Aps n cần nbt Aps Mô men quán trính bản cánh Vị trí trục trung hoà Tính toán cốt thép DƯL Chiều dày khối ƯS tương đương Chiều cao vùng chịu nén Tỉ số c/dp ứng suất trung bình trong thép DƯL Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Số bó thép DƯL cần thiết Số bó chọn bố trí Diện tích cốt thép... cắt - Giả thiết TTH đi qua mép dưới bản cánh khi đó mặt cắt làm việc giống như mặt cắt chữ nhật - Cân bằng phương trình lực theo phương ngang ta có : N1 = β1.0,85.fc’.b.hf + AS’.fy = APS.fPS + AS.fY = N2 +) Nếu N1 > N2 : thì TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật ĐINH VĂN PHƯƠNG 29 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG +) Nếu N1 < N2 : thì TTH đi qua sư n =>... Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWIItt = g DWIITC = 1,5 28,015 = 42,0225 ( KN/m) ĐINH VĂN PHƯƠNG 16 LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG III.2.4 – TÍNH NỘI LỰC VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP MẶT CẮT ĐỈNH TRỤ GIAI ĐOẠN THI CÔNG III.2.4.1 – Tính nội lực (mômen ) - Nội lực mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công do : +) Trọng lượng bản thân các đốt đúc (DC) +) Trọng lượng xe đúc : Pxe = 660 KN +) Tải... hiệu của mặt cắt Lực nén trong bản cánh dầm ĐINH VĂN PHƯƠNG 26 Kí hiệu Aps at dp N1 Giá trị 565.896 20 680 147424 Đơn vị cm2 cm cm KN LỚP CĐ1-K44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TK PASB CẦU ĐÚC HẪNG Lực kéo trong thép DƯL và thép thường N2 119587 KN Vị trí trục trung hoà TTH Qua cánh Chiều cao vùng chịu nén c 79.2699 cm Chiều cao khối ứng suất tương đương a 60.5622 cm Tỉ số c/dp c/dp 0.11657 < 0,42 ứng suất trung bình