đồ án tốt nghiệp phương án cầu dàn thép

Đồ án tốt nghiệp N TT NGHIP PHNG N CU DN THẫP Phơng án cầu dàn thép 1. Tính toán sơ bộ các số liệu về kích thớc cầu. 1/ Phân nhịp cầu. + Qua nghiên cứu thấy không có điều kiện đặc biệt về địa chất- địa hình- thuỷ văn và kiến trúc cảnh quan xung quanh, điều kiện kinh tế- xã hội- chính trị của vùng mà tuyến đi qua. Ta quyết định chọn phơng án thứ 3 là phơng án cầu dàn thép đơn giản ba nhịp mỗi nhịp dài 96 m, gồm 12 khoang 8m, dàn cao 12m + Sơ đồ kết cấu nhịp : 96 + 96 + 96 (m) 2/ Chọn sơ đồ và kích thớc cơ bản của kết cấu nhịp : a. Sơ đồ kết cấu nhịp: Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 40 Đồ án tốt nghiệp Chọn sơ đồ kết cấu nhịp gồm ba giàn đơn giản tĩnh định, giàn tam giác có hai biên song song, kết cấu có đờng xe chạy dới 96 + 96 + 96 (m) b. Số lợng dàn chủ và khoảng cách giữa chúng B: Vì dàn có đờng xe chạy dới nên ta bố trí hai dàn chủ, khoảng cách tim hai dàn chủ là B = 9 m ( Khổ cầu K8 + 2 x 1,5) c. Chiều cao dàn chủ : Cầu có hai biên song song h = ( 7 1 ữ 10 1 ) L nhịp = ( 7 1 ữ 10 1 ). 96 = 12 (m) d. Chiều cao dầm ngang: h dngang = ( 7 1 ữ 12 1 ) B = ( 7 1 ữ 10 1 ). 9 = 1,3 (m) Chiều cao bản mặt cầu và mặt đờng chọn sơ bộ là 30 cm e. Chiều dài khoang dàn Chọn chiều dài khoang d= 8 m => Góc = 56,31 0 f. Cấu tạo hệ mặt cầu : Hệ mặt cầu gồm 6 dầm dọc cách nhau 150 cm, Chiều cao dầm dọc là 75 cm Bản phần xe chạy bằng BTCT kê tự do lên các dầm dọc và dầm ngang Đờng ngời đi bộ bố trí ở hai bên ngoài dàn chủ mỗi bên 1,5 m g. Cấu tạo hệ liên kết : Gồm có hệ liên kết dọc trên, dọc dới và hệ liên kết ngang cấu tạo nh hình vẽ : Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 41 Đồ án tốt nghiệp hệ liên kết dọc d ới sơ đồ dàn chủ hệ liên kết dọc trên 800 150 150 800 CấU TạO kết cấu nhịp 150 15 25 50 50 200 200 150 400 1250 150 bê tông nhựa dày 5 cm lớp bảo vệ dày 4 cm lớp phòng n ớc dày 2 cm đệm vữa xi măng dày 2 cm bản bê tông cốt thép dày 18 cm 150 25 15 50150 50 120130 800800 800 800 800 800 800 800 800 800 800 8000 900 900 800800 800 800 800800 800 9600 800 800 800 800800 1200 800 800 9600 800 800800 800 800 800 800 800 900 5 6 . 3 1 2. Tính toán khối lợng sơ bộ : 1/ Khối lợng mố cầu : Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 42 Đồ án tốt nghiệp 1310 / 2 50 705 50 30 10 % 3030 615 255 710 325 680 1020 180 160 100 100 3 0 270 680 100 225 100255 100 160 180 75 160 50 110 15 1310 / 2 50 705 50 Cấu tạo mố cầu Khối lợng một mố cầu : + Khối lợng tờng cánh 5,0.25,3.7,5 2 1,4.9,2 7,2.15,6.2V tc ++= => V tc = 2. 41,075 . 0,5 = 41,075 (m 3 ) + Khối lợng thân mố V tm = (1,6.0,5 + 1,6.6,8 ).13,1 = 153,008 (m 3 ) + Khối lợng bệ mố : V b = 7,1. 1,8.14,1 = 180,198 (m 3 ) + Vậy khối lợng một mố cầu : V mố = V tc + V tm + V b = 41,075 + 153,008 + 180,198 = 374,281 (m 3 ) + Khối lợng 2 mố : V= 2. 374,281 = 748,562 (m 3 ) Khối lợng hai mố cầu: V mố = 748,562 m 3 Khối lợng cốt thép của mố (Lấy hàm lợng 80 kg/m 3 ) là: m m = 0,08. 748,562 = 59,885 (T) 2/ Khối lợng trụ cầu : Cấu tạo trụ cầu nh hình vẽ : Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 43 Đồ án tốt nghiệp 850 900 850 1100 225 1975 1560 100 300 275 800 800 300 275 250 100 100 100 250 100 125 100 100 100 225 300 15 80 165 70 200 250 95 120 1960 156050200 225 100100 225 100 100 125 7080 95 120 90 90 Cấu tạo trụ cầu Hai trụ giống nhau nên ta chỉ tính cho một trụ T1 Khối lợng mũ trụ : V mt = 3. 0,7. 10,9 + 0,8. 2,75. 9,7 = 44,23 (m 3 ) Khối lợng thân trụ : Tính sơ bộ coi nh tiết diện trụ là hình chữ nhật 2,5x8,5 (m) V tt = 2,5. 8,5. 15,6 = 331,50 (m 3 ) Khối lợng móng trụ : V mt = 8. 2,5. 11 = 220 (m 3 ) Khối lợng 1 trụ cầu : V 1 trụ = 44,23 + 331,50 + 220 = 595,73 (m 3 ) Khối lợng 2 trụ cầu : V = 2. 595,73 = 1191,46 (m 3 ) Khối lợng thép trong hai trụ cầu : Sơ bộ chọn hàm lợng cốt thép mũ trụ và thân trụ cầu là : 150 kg/m 3 , hàm lợng thép trong móng trụ là 80 kg/m 3 Khối lợng thép trong một trụ là : m th = (44,23 + 331,5).0,15 + 220.0,08 = 73,9595 (T) Khối lợng thép trong hai trụ là : 73,9595. 2 = 147,92 (T) 3/ Khối lợng kết cấu nhịp : Kết cấu giàn thép tĩnh định nhịp 96 m (ba nhịp) Trọng lợng trên 1 m 2 của kết cấu áo đờng và phần bộ hành sơ bộ chọn : - Trọng lợng thép hệ dầm mặt cầu có dầm dọc và dầm ngang sơ bộ chọn là 80 ữ120 (kg/cm 2 ) lấy trung bình là 100 (kg/cm 2 ) Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 44 Đồ án tốt nghiệp - Trọng lợng thép của phần đờng ngời đi bộ lấy là 30 ữ 50 (kg/m 2 ) lấy = 0,4 - Trọng lợng hệ liên kết g lk = (0,1 ữ0,2)g với g là trọng lợng dàn chủ - Trọng lợng dàn chủ g tính theo công thức : g = l. l.b.n R b)].gg.(ng.n[k.n.a 2 lkdmc2mc1h +++ Trong đó : - g : Trọng lợng dàn chủ trên 1 m dài - n h : hệ số vợt tải của hoạt tải n h = 1,4 - k : Hệ số tải phân bố đều của hoạt tải có kể đến hệ số xung kích và hệ số phân phối ngang k = (1 + à). . . K tđ + 0,3. n n . b n Với K tđ : tải trọng tơng đơng của một làn xe H30 với đờng ảnh hởng tam giác có đỉnh ở 1/4 nhịp với nhịp 96 m => K tđ H30 = 1,74 - : Hệ số phân phối ngang của ôtô đợc xác định nh sau : = 0,5. i y ta dùng phơng pháp đòn bẩy vẽ các đờng ảnh hởng áp lực của dàn sau đó xếp xe lên đờng ảnh hởng theo phơng ngang cầu theo hình vẽ sau : 65 270 H30 HK80 H30 19011050 190 1.0389 1.2056 1 0.8889 0.8722 0.2056 0.5722 0.6778 0.5556 0.3444 Ta chỉ cần tính cho xe H30 vì theo phơng ngang cầu thì hệ số phân phối ngang do HK80 gây ra nhỏ hơn => = 0,5.(0,8889 + 0,6778 + 0,5556 + 0,3444) = 1,23335 - n : hệ số phân phối ngang của ngời đi bộ n = n = 2 5,1).0389,12056,1( + = 1,683375 Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 45 Đồ án tốt nghiệp - : Hệ số làn xe ứng với hai làn xe => = 0,9 - b n : Bề rộng đờng ngời đi bộ b n = 1,5 m - (1 + à) : Hệ số xung kích (1+à) = 1 + l75 50 + = 1 + 9675 50 + = 1,2924 => k = 1,2924. 1,23335. 0,9. 1,74 + 0,3.1,5. 1,683375 = 3,2537 - g mc : Tải trọng phân bố đều trên 1 m dài của lớp mặt đờng chia đều cho các dàn chủ, ta chọn trọng lợng lớp phủ mặt cầu là 0,32 (T/m 2 ) g mc = 0,32. (9 + 1,5.2)/2 = 1,92 (T/m) - n 1 : Hệ số vợt tải của các lớp mặt cầu n 1 = 1,5 - n 2 : Hệ số vợt tải đối với tĩnh tải còn lại - g dmc : là tải trọng phân bố đều trên 1 m dài do trọng lợng của hệ mặt cầu (dầm dọc, dầm ngang và bản mặt cầu) và kết cấu đờng ngời đi chia đều cho các dàn chủ. Sơ bộ chọn bản mặt cầu phần xe chạy dày 20 cm, phần đờng ngời đi bộ dày 10 cm g dmc = (0,1. 9 + 0,04. 1,5. 2 + 0,2. 8,5.2,5 + 0,1.1,5. 2,5. 2)/2 = 3,01 (T/m) - R : Cờng độ tính toán của vật liệu, R = 2600 kg/cm 2 - : trọng lợng riêng của thép , = 7,85 (kg/m 3 ) - l : nhịp của dàn - a,b : Hệ số đặc trng trọng lợng, với cầu dàn a = b = 3,5 Thay số vào ta có : g = l. l.b.n R b)].gg.(ng.n[k.n.a 2 lkdmc2mc1h +++ = 96. 96.5,3.1,1 85,7 2600 5,3)].g.1,001,3.(1,192,1.5,1[2537,3.4,1.5,3 +++ => g = 1,24 (T/m) Trọng lợng của hệ liên kết là g lk = 0,1. 1,24 = 0,124 (T/m) Hệ số cấu tạo và xây dựng c = 1,8 ữ 2 ta lấy c = 2 Vậy trọng lợng thực tế của dàn trên 1 m dài là : g d = 2. 1,24 = 2,48 (T/m) Trọng lợng thép của một nhịp dàn 96 m là : G = n.(g d + g lk + g dmc ). L = 2.( 2,48 + 0,124 + 3,01). 96 = 1077,888 (T) Vậy cốt thép cho cả kết cấu nhịp 3 dàn là : i G = 3. G = 3. 1308,0192 = 3233.664 (T) Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 46 Đồ án tốt nghiệp 3. Tính toán và bố trí cọc cho mố, trụ : 1/ Tính toán và bố trí cọc cho mố Vì hai mố giống nhau nên ta chỉ tính cho một mố và lấy mố còn lại nh mố đã tính. Ta tính cho mố Mo Số liệu địa chất : Sét dẻo mềm 1,31 m , B = 0,5 Cát cuội sỏi 14,69 m Sét dẻo cứng B = 0,2 Chọn cọc khoan nhồi đờng kính D = 1m , cọc dài 20 m Bêtông mác 300 có R n = 125kg/cm 2 Cốt chịu lực 18 25 AII có F = 88,36 cm 2 , R a = 2400 kg/cm 2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : c VL P = .(m 1 . m 2 . R b . F b + R a . F a ) Trong đó : - : hệ số uốn dọc = 1 - m 1 : hệ số điều kiện làm việc, do cọc đợc nhồi bêtông theo phơng đứng nên m 1 = 0,85 - m 2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công m 2 = 0,7 - F b : Diện tích tiết diện cọc F bt = 0,7850 m 2 - R n : Cờng độ chịu nén của bêtông cọc - R a : Cờng độ của thép chịu lực - F a : Diện tích cốt thép chịu lực 90775,795=36,88.4,2+ 4 100. .125,0.7,0.85,0=P 2 c VL (T) Theo đất nền Chỉ tiêu lớp đất Li (m) Zi (m) Ti (T/m 2 ) Sét dẻo mềm B = 0,5 1,31 3,24 2,048 Cát cuội sỏi 14,69 11,24 6,674 Sét dẻo cứng B = 0,2 4 20,59 7,98 Sức chịu tải của cọc khoan nhồi tính theo công thức: P = k. m ( 1 R i F b + U 2 T i L i ) Trong đó: m - hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất m = 1 Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 47 Đồ án tốt nghiệp k - Hệ số đồng nhất của đất k = 0,7 U Chu vi tiết diện ngang cọc U = 3,14 m T i - Cờng độ tính toán của lớp đất thứ i theo mặt xung quanh cọc L i Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc (m) 1 - hệ số điều kiện làm việc của đất dới mũi cọc 1 = 1 R i - Cờng độ chịu tải của đất dới mũi cọc (dự kiến cọc dài 20m nên độ sâu chân cọc là 22,59 m) đất dới chân cọc là sét dẻo cứng B = 0,2 R i = 2081 Kpa = 208,1 T/m 2 2 - Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc phụ thuộc vào phơng pháp tạo lỗ 2 = 0,6 c dn P = 0,7.[1. 208,1. 0,7850 + 3,14.0,6.( 1,31. 2,048 + 14,69. 6,674 + 4. 7,98 )] = 289,28 (T) Tính toán tải trọng tác dụng lên mố : Đ ờng ảnh h ởng phản lực tại mố M o Trọng lợng bản thân mố : Nh đã tính toán ở trên thì khối lợng một mố là: 374,281 (m 3 ) Trọng lợng bản thân mố là : N bt = 1,1.374,281. 2,5 = 1029,27 (T) Trọng lợng kết cấu nhịp N nh = ( g d + 1,5. g mc + 1,1. g dmc ). 2. = ( 2,48 + 1,92. 1,5 + 3,01.1,1 ). 2. 48 => N nh = 832,416 (T) Trọng lợng do hoạt tải gây ra : - N H30 + ngời : áp lực do xe H30 và ngời đi bộ N H30 + Ngời = 2 . . n h . (1+à). K H30 . + 2. n h . K ng . ngời Với = 0,9 ; n h = 1,4 ; = 96 m => K H30 = 1,946 (T/m) ; K HK80 = 1,95 (T/m) và (1+à) = 1 + l75 50 + = 1 + 9675 50 + = 1,2924 đối với xe H30 (1+à) = 1 đối với xe HK80 : Diện tích đờng ảnh hởng phản lực tại tháp = 96/2 = 48 Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 48 = 48 1 96 Đồ án tốt nghiệp N H30 + ngời = 2. 0,9. 1,4. 1,2924. 1,946. 48 + 2.1,4. 0,3.1,5.48 = 346,69 (T) - N HK80 : phản lực do xe HK80. N HK80 = n h . (1+à) .K HK80 . = 1,1.1,95. 48 = 102,96 () Vậy áp lực truyền xuống đáy móng là : N = N nh + N h + N bt = 832,416 +346,69 +1029,27 = 2208,376 (T) Số cọc cần thiết: 28,289 2208,376 x5,1 P N .5,1n c min == = 11,45 cọc Chọn n = 12 cọc bố trí nh hình vẽ 255 100 100 255 105 400400400 105 710 1410 Sơ đồ bố trí cọc trong móng mố 2/ Tính toán và bố trí cọc cho trụ : Vì hai trụ hoàn toàn giống nhau và bố trí đối xứng nên ta chỉ cần tính cho một trụ Trong mục này ta chỉ cần tính cho trụ T2 áp lực gây ra tại đáy móng trụ là : = tt 1 N N h + N nhip + N bt Trong đó: N h : áp lực do hoạt tải gây ra - N H30 + ngời : áp lực do xe H30 và ngời đi bộ N H30 + Ngời = 2 . . n h . (1+à). K H30 . + 2. n h . K ng . ngời Với = 0,9 ; n h = 1,4 ; = 192 m => K H30 = 1,7 ; K HK80 = 1,94 và (1+à) = 1 : Diện tích đờng ảnh hởng phản lực tại trụ = 96 Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 49 1 96 m 96 m = 96 [...]... Nói chung cầu dây văng có hình dáng đẹp và khi đợc xây dựng sẽ góp phần làm đẹp cảnh quan khu vực Trở ngại lớn nhất hiện nay trong việc áp dụng công nghệ thiết kế và xây dựng cầu dây văng Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 71 Đồ án tốt nghiệp là nó còn rất mới đối với trình độ trong nớc ta, nhng bên cạnh đó nó lại có tác dụng nâng cao trình độ thiết kế, thi công cầu hiện đại Phơng án III: Cầu dàn thép tĩnh... lắp chính Bê tông atfan mặt cầu Bê tông dải phân cách Lan can Bê tông bản mặt cầu Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Đơn vị Khối lợng Đơn giá (đồng) đồng (A+B+C+D) đồng (AI+AII) đồng (I+II) Kết cấu phần trên m3 120.56 1300000 m3 63.29 750000 m 602.8 350000 3 m 593.75 6000000 Thành tiền (đồng) 56994707011 46909223878 42644748980 156728000 47467500 210980000 3562500000 Trang 70 Đồ án tốt nghiệp 5 6 7 8 9 10 II 1... cọc bố trí nh hình vẽ: Pmin 427,47 100 225 225 225 225 100 1100 Sơ đồ bố trí cọc trong móng trụ 4 Tính toán sơ bộ dầm dọc, dầm ngang và dàn chủ : 1/ Dầm dọc : Xem sơ đồ tính toán dàm dọc là dầm đơn giản có nhịp là khoảng cách giữa hai dầm ngang (8m) Tải trọng tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc gồm : Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 51 Đồ án tốt nghiệp - Trọng lợng bản thân dầm dọc : sơ bộ có thể lấy gdd = 0,12... độ dầm ngang Chọn dầm ngang là dầm hàn : Do có xét đến tính chất ngàm của dầm ngang vào dàn chủ nên Mtt = 0,6.M Lực tác dụng lên mỗi cánh S = => Fb = M tt 0,6.205,8.10 5 = = 94984 (kg) h 130 S 94984 = = 47 (cm2) ; (R là cờng độ tính toán khi chịu uốn của cốt thép ) R 2000 Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 57 Đồ án tốt nghiệp => Chọn = 1,4 cm và bc = 35 cm 1.4 + Fb y b = 6386(cm3) 8 Sb = Fb yb = 3150 (cm2)... 42644748980 156728000 47467500 210980000 3562500000 Trang 70 Đồ án tốt nghiệp 5 6 7 8 9 10 II 1 2 3 4 5 6 AII B C D E1 E2 Cốt thép bản mặt cầu Thép chế tạo dàn + dầm mc + hệ lk Gối cầu thép Khe co giãn Lớp phòng nớc Hệ thống thoát nớc Bê tông mố Bê tông trụ Cốt thép mố Cốt thép trụ Cọc khoan nhồi 100 Công trình phụ trợ Xây lắp khác Chi phí khác Dự phòng Trợt giá Chỉ tiêu xây lắp Chỉ tiêu toàn bộ Tấn... lực tốt, công việc đợc lặp lại theo chu kì nhất định nên tốc độ thi công nhanh Phơng án II: Cầu dây văng Khi phải vợt qua các nhịp khẩu độ lớn, cầu treo dây văng với kết cấu nhịp dầm BTCT có u điểm hơn hẳn các loại cầu khác nh dầm BTCT DƯL hay dàn thép ở chỗ trọng lợng kết cấu dầm nhẹ, mô men trong dầm nhỏ và có thể điều chỉnh để phân bố đều trên chiều dài dầm do đó chiều cao dầm có thể giảm đáng kể... hành : p8 = 0,1.1,5 2,5 = 0,375 (T/m) => Tĩnh tải tính toán tác dụng lên 1 dàn chủ đợc coi là tải phân bố đều với giá trị : Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 59 Đồ án tốt nghiệp 8 ptt = 1,5 p1 + 1,1 p i = 8,9872 (T/m) (đã kể đến hệ số vợt tải) 2 Hoạt tải : - Đoàn xe H30 - Xe nặng HK80 - Tải trọng ngời đi bộ 300kg/m2 Tính toán nội lực trong các thanh dàn : Ta có hệ số phân phối ngang : H30 = 1,23335 HK80... kiện ổn định Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 68 Đồ án tốt nghiệp e Thanh đứng chịu kéo lớn nhất N55 : Nội lực tính toán : N = 125,92 T, chiều dài thanh l = 12m, diện tích cần thiết Fng = 59 cm2 => Chọn tiết diện hình chữ H theo độ mảnh với các đặc trng nh bảng sau : Hình dạng tiết diện y x - Thành phần tiết diện 2 BĐ 350 x 12 1 BN 476 x 10 Tổng : Bán kính quán tính : ix = iy = - Độ mảnh : Fng (cm2) 84... (kg/cm2) Hà Mạnh Cờng 42 cđ2 ĐHXD Trang 58 Đồ án tốt nghiệp Vậy điều kiện kiểm tra theo ứng suất tiếp đợc thoả mãn - Kiểm tra ổn định cục bộ : Ta có : s 1,6 1 1,6 1 = = 0,01258 < = 0,02 và s = = 0,01258 > = 0,0125 h s 127,2 50 h 127,2 80 Vậy dầm cần bố trí sờn tăng cờng đứng cách nhau 2m sờn tăng cờng đứng dày 1cm 2/ Tính toán dàn chủ : Đờng ảnh hởng của một số thanh dàn đặc trng nh sau : 1' 3' 4' 1 2 3... bố trí sờn tăng cờng đứng cách nhau 2m sờn tăng cờng đứng dày 1cm Dầm ngang : Ta có : Tĩnh tải : Dầm ngang liên kết với dàn chủ bằng mối thép gốc kết hợp đinh tán nên ta tính toán dầm ngang nh dầm đơn giản với khẩu độ tính toán là khoảng cách tim hai dàn chủ B = 9 m Khi tính toán coi nh tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các dầm ngang thông qua các dầm dọc, coi dầm dọc dặt tơng đối xít nhau do đó tĩnh . Đồ án tốt nghiệp N TT NGHIP PHNG N CU DN THẫP Phơng án cầu dàn thép 1. Tính toán sơ bộ các số liệu về kích thớc cầu. 1/ Phân nhịp cầu. + Qua nghiên cứu thấy không. quyết định chọn phơng án thứ 3 là phơng án cầu dàn thép đơn giản ba nhịp mỗi nhịp dài 96 m, gồm 12 khoang 8m, dàn cao 12m + Sơ đồ kết cấu nhịp : 96 + 96 + 96 (m) 2/ Chọn sơ đồ và kích thớc cơ bản. (m) b. Số lợng dàn chủ và khoảng cách giữa chúng B: Vì dàn có đờng xe chạy dới nên ta bố trí hai dàn chủ, khoảng cách tim hai dàn chủ là B = 9 m ( Khổ cầu K8 + 2 x 1,5) c. Chiều cao dàn chủ : Cầu có