Đồ án thiết kế tổ chức thi công cầu với hoạt tải đoàn xe h30, xe nậng XB80, khổ cầu 11m, chiều rộng b=12m

Với sự phát triển của một chuỗi các khu công nghiệp kéo dài ở miền trung dự báo trong những năm tới nhu cầu vận tải sẽ tăng mạnh, ngoài ra còn phải xét tới dự án đ -ờng xuyên á sẽ đợc xâ

Phần I

Giới thiệu chung

I Hiện trạng kinh tế - xã hội và giao thông khu vực nghiên cứu

I.1 Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực xây dựng cầu

Thành phố A là một tỉnh thuộc vùng duyên hải miền trung có vị trí địa lý thuận lợi

để mở rộng phát triển và giao lu kinh tế Phía bắc giáp tỉnh X, phía nam giáp tỉnh Y.Trong thời kỳ đổi mới chung của cả nớc, gần đây nền kinh tế tỉnh A đang có hớng chuyển biến theo hớng giảm tơng đối tỷ trọng ngành nông lâm nghiệp, tăng tỷ trọng ngành công nghiệp, dịch vụ để phù hợp với xu thế chung

Với vai trò là một trung tâm phát triển kinh tế xã hội của miền trung, một cực cân bằng trong cơ cấu lãnh thổ toàn quốc Thành phố A về quy mô còn thua kém các thành phố lớn khác, cơ sở vật chất kỹ thuật kinh tế và cơ sở hạ tầng còn lạc hậu và ch a

đồng bộ, sức lao động là dồi dào nhng chiến lợc cha cao

I.2 Hiện trạng giao thông đờng bộ trong khu vực

Quốc lộ 1A: Là trục quan trọng nhất qua địa phận tỉnh đóng vai trò hàng đầu trong giao lu liên tỉnh, nội tỉnh Trên tuyến có một số đoạn bị ngập trong mùa ma và một số

đoạn thờng bị ùn tắc cục bộ

Hệ thống tỉnh lộ và huyện lộ cùng với các trục quốc lộ tạo thành mạng lới giao thông, phân bố hợp lý, các tuyến vùng núi thờng chạy song song với địa hình tự nhiên xuyên qua các khu vực dân c và khu công nghiệp Chất lợng hệ thống tỉnh lộ và huyện

lộ xấu, xuống cấp mạnh

II các định hớng kinh tế xã hội dự báo nhu cầu vận tải - sự cần thiết phải đầu t

II.1 Những định hớng phát triển kinh tế - xã hội

Thành phố A là một trong các tỉnh thuộc vùng kinh tế duyên hải miền trung Định hớng phát triển kinh tế từ nay đến năm 2020 là khai thác hiệu quả trục xuyên suốt Bắc Nam, các cảng biển, tiềm năng du lịch và nguồn lợi biển để hình thành cơ cấu kinh tế

đa dạng theo hớng sản xuất hàng hoá

Phát triển cảng biển Các khu công nghiệp, khu đô thị mới với phát triển du lịch th

-ơng mại để hình thành các khu kinh tế trọng điểm

Phát triển thành phố thành một trung tâm kinh tế, thơng mại, du lịch của toàn khu

II.2 Định hớng phát triển giao thông-dự báo nhu cầu vận tải

Trên cơ sở những định hớng quy hoạch phát triển vùng trọng điểm miền trung đồng thời với việc hình thành xa lộ Bắc - Nam, sự cần thiết phải xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật của miền trung mà đặc biệt là mạng lới giao thông vận tải

Với sự phát triển của một chuỗi các khu công nghiệp kéo dài ở miền trung dự báo trong những năm tới nhu cầu vận tải sẽ tăng mạnh, ngoài ra còn phải xét tới dự án đ -ờng xuyên á sẽ đợc xây dựng vào những năm tiếp theo, lợng hàng hoá thông qua sẽ rất lớn

II.3 Sự cần thiết phải đầu t xây dựng

Nh các nội dung đã phân tích trên, việc xây dựng cầu C có ý nghĩa to lớn về mặt kinh tế, xã hội chính trị, văn hoá du lịch, an ninh quốc phòng với tỉnh A nói riêng và cả nớc nói chung

Việc đầu t xây dựng cầu C là cần thiết vì các lý do sau đây:

Đồng bộ với việc xây dựng xa lộ Bắc - Nam theo chủ trơng của nhà nớc phù hợp với nguyện vọng chính đáng của nhân dân cả nớc và địa phơng có đờng xa lộ đi qua

Đảm bảo giao thông thông suốt trên toàn tuyến xa lộ Bắc - Nam

Thu hút bớt phơng tiện vận tải, giảm bớt lu lợng xe và ách tắc trên quốc lộ 1A nhất

là về mùa lũ

Đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông vận tải góp phần phát huy tốt tiềm năng sẵn

có, phục vụ chiến lợc quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh X trong tơng lai

Việc đầu t xây dựng tuyến đờng trong đó có cầu A cùng với hệ thống các đờng quốc

lộ tỉnh lộ khác tạo nên mạng lới giao thông vận tải liên hoàn giữa các miền, nối các khu trung tâm kinh tế, chính trị, công nghiệp, văn hoá góp phần chuyển dịch cơ cấu lao

động, dân c, sử dụng hết đất đai, đa công nghiệp lên miền núi, phát triển vốn rừng…… từng bớc xây dựng nền kinh tế hiện đại hoá, công nghiệp hoá, củng cố an ninh quốc phòng và tăng cờng hợp tác quốc tế

III đặc điểm điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu

III.1 Đặc điểm địa hình

Cầu C bắc qua sông B tại đoạn sông khá thẳng, dòng sông hẹp hơn, cả hai bên bờ ít

bị xói lở Hai bờ đều là ruộng hoa mầu tơng đối bằng phẳng

III.2 Đặc điểm địa chất

III.2.1 Địa chất thuỷ văn

Địa chất thuỷ văn gồm hai nguồn nớc chính:

Nớc mặt: Gồm nớc ao hồ, nớc sông Lợng nớc mặt thay đổi theo mùa, mùa ma

n-ớc lớn, mùa khô lợng nn-ớc giảm nn-ớc mặt rất phong phú về trữ lợng

Nớc ngầm: Chủ yếu trong tầng cát, động thái, thành phần hoá học phụ thuộc vào

điều kiện khí tợng thuỷ văn

III.2.2 Điều kiện địa chất công trình

Kết quả khoan thăm dò địa chất ở vị trí xây dựng cầu cho thấy cấu tạo địa tầng ở

Lớp 4 - Cát hạt thô, lẫn sỏi cuội trạng thái chặt, bão hoà nớc có chiều dày 5,2m

Nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam, tháng nóng nhất là tháng 5 - 7 nhiệt độ có thể tới

400C , tháng thấp nhất là tháng 2 vào khoảng 10,20C, nhìn chung nhiệt độ trung bình là

250C

IV các phơng án vợt sông và giải pháp kỹ thuật

IV.1 Quy trình thiết kế

Quy phạm thiết kế cầu: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN

• Hoạt tải : Đoàn xe H30, xe nặng XB80

• Tải trọng ngời đi: 300 kg/m2

III.4 Phơng án kết cấu

Việc lựa chọn phơng án kết cấu phải dựa trên các nguyên tắc sau:

• Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát, phù hợp với quy mô của tuyến vận tải và điều kiện địa hình, địa chất khu vực

• Đảm bảo sự an toàn cho khai thác đờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông thuyền cấp II

• Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công trong nớc

• Thời gian thi công không phụ thuộc điều kiện thời tiết, có thể thi công ở cả mùa nớc lớn cũng nh không làm ảnh hởng thông thuyền dới cầu, tiết kiệm

đà giáo vàn khuôn vì thi công lặp theo chu kỳ

• Kết cấu nặng độ ổn định cao, xe chạy êm thuận Chi phí duy tu bảo dỡng thấp

• Khẩu độ nhịp 90m là khẩu độ kinh tế đối với cầu BTCT liên tục đúc hẫng (80ữ120 m là khẩu độ khuyến nghị sử dụng của loại cầu này)

Nh

ợc điểm:

• Là loại cầu đòi hỏi các trang thiết bị lớn, hiện đại, trình độ chuyên môn cao, công nhân phải có tay nghề vững mới đảm bảo chất lợng Tuy nhiên với trình độ công nghệ hiện nay các vấn đề này đã đợc khắc phục triệt để

hởng này Thực tế hiện nay mố trụ của cầu dầm liên tục đúc hẫng đều dùng móng sâu, móng cọc đờng kính lớn nên vấn đề lún không phải quan tâm nhiều.

• Không thể rút ngắn thời gian thi công

• Quy trình thi công phức tạp, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, nhiều máy móc thiết bị thi công tiên tiến đắt tiền

IV.4.2 Phơng án 2 : Cầu dàn thép liên tục 3 nhịp thi công theo phơng pháplao kéo dọc

Sơ đồ nhịp: 2.33 + 60 + 84 + 60 + 2.33m

Chiều dài toàn cầu: Ltc = 348,3 m

Kết cấu phần dới:

• Mố: Dùng mố tờng BTCT dạng chữ U, móng cọc khoan nhồi Φ 1,0m

• Trụ: Dùng trụ thân cột, móng cọc khoan nhồi Φ 1,0 m

Ưu điểm:

• Kết cấu chế tạo gần nh hoàn toàn trong công xởng nên thời gian thi công

có thể rút ngắn, chất lợng cấu kiện đợc đảm bảo

• Vật liệu sử dụng - Thép là loại vật liệu có suất chịu lực cao nên vợt đợc khẩu độ lớn trọng lợng kết cấu nhẹ =>giảm khối lợng vật liệu cho mố, trụ cũng nh toàn cầu

• Công nghệ thi công lao kéo dọc cũng là công nghệ quen thuộc với công nhân Việt Nam nên việc thi công có nhiều thuận lợi

• So với phơng án 1 thì phơng án này không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp

Nh

ợc điểm:

• Trọng lợng bản thân cầu nhẹ do đó độ ổn định không cao nh cầu BT, khi

xe nặng qua cầu thờng có hiện tợng rung gây tâm lý không tốt với ngời tham gia giao thông

• Hình dáng kiến trúc của dàn có biên song song cũng không đợc đẹp cho lắm

• Điều kiện Việt Nam khí hậu nóng ẩm là điều kiện lý tởng cho các hiện ợng ăn mòn, gỉ, sét xảy ra Do vậy nếu xây dựng hệ cầu thép thì chi phí duy tu bảo dỡng sẽ rất cao

t-IV.4.3 Phơng án 3 : Cầu dầm liên hợp liên tục Thép _ BTCT, thi công theophơng pháp lao kéo dọc

Sơ đồ nhịp: 2.33 + 50 + 70 + 50 + 2.33m

Chiều dài toàn cầu: Ltc = 314,2 m.

Nh

ợc điểm:

• Vì là sơ đồ liên tục nên chịu ảnh hởng của gối lún và thay đổi nhiệt độ do vậy phải xử lý rất phức tạp Dầm thép tuy dễ chế tạo gia công, gia công sửa chữa nhng chịu ảnh hởng rất lớn của thời tiết đặc biệt là trong điều khí hậu của nớc ta Do vậy công tác duy tu bảo dỡng thờng xuyên và tốn kém

• Vì là kết cấu liên tục cho nên có những đoạn bản bê tông phải chịu kéo Do

đó ta không đợc phép cho bê tông cùng tham gia chịu lực bằng cách không cho liên kết neo nên thi công rất phức tạp

IV.5 Kiến nghị phơng án kết cấu

Theo các phân tích trên thấy rằng về mặt kinh tế kỹ thuật cũng nh thi công thì phơng

án 3 có nhiều u điểm hơn hai phơng án còn lại nên kiến nghị phơng án 3 để xây dựng cầu Phơng án này là thiết kế kỹ thuật của đồ án

Phần II

Thiết kế các phơng án sơ bộ

Chơng I

Phơng án sơ bộ I

Cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng

I Giới thiệu kết cấu

Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng R = 3000 m Trên mặt bằng cầu nằm trên đờng thẳng

Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép Gối cố định bố trí trên trụ T3 còn gối di động

đ-ợc bố trí trên hai trụ T1, T4 và trụ T2

Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố, 4 khe co giãn trên các trụ T1, T2,

T5 và T6 Khe co giãn cao su

Mặt xe chạy: Bê tông atfal (6 cm) + tầng phòng nớc bằng vật liệu farafon (1 cm) Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nớc mặt ra 2 phía lan can qua các ống thoát nớc

Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn

I.2 Kết cấu phần dới

I.3.3 Thép dự ứng lực.

Sử dụng cáp có tiêu chuẩn ASTM A416-85

Cáp dự ứng lực trong dùng loại 19 tao 12.7 mm Và loại 12 tao 12.7 mm

I.4 Đờng đầu cầu

Đờng 2 đầu cầu đợc thiết kế theo 22TCN – 4054 - 98 của Bộ GTVT phù hợp với cấp đờng của tuyến

Mặt cắt ngang kiểu dầm hộp chiều cao thay đổi Chiều cao đáy dầm thay đổi liên tục theo đờng cong parabol : y = 0.0635.x2 Kích thớc mặt cắt trên đỉnh trụ và tại giữa nhịp

Bảng 1_1 - Đặc trng hình học của các mặt cắt dầm

Trên đây là đặc trng hình học của các mặt cắt 0-0 đến 13-13 Các đặc trng hình học của các mặt cắt 1’-1’ đến 13’-13’ đối xứng với các mặt cắt 1-1 đến 13-13 qua đỉnh trụ

Đặc trng hình học của mặt cắt 14’-14’ tơng tự nh mặt cắt 13’-13’

III Tính toán nội lực

Để tiện lợi trong việc tính toán nội lực và tính duyệt ta đa ra sơ đồ phân chia đốt, mặt cắt của 1/2 cầu nh sau

chiều rộng bản đáy b

diện tích trừ rãnh fo

diện tích tính đổi fbt

vị trí trục trung hoà yo

jx cm4

jy cm4

III.1.1.2 T¶i träng t¸c dông:

T¶i träng t¸c dông trong giai ®o¹n nµy lµ t¶i träng giai ®o¹n I gåm c¸c lo¹i t¶i träng sau:

P 3

= 22,1 T

III.1.1.3 Tính toán nội lực

Vì cầu có kết cấu đối xứng nên chỉ cần tính nội lực cho 1/2 cầu Gía trị nội lực tại các mặt cắt nh hình vẽ đợc tính toán bằng cách sử dụng SAP

Sơ đồ 1.

Với sơ đồ này xếp tải nh hình vẽ Tải trọng tác dụng là trọng lợng bản thân các

đốt dầm Pi, tải trọng thi công gồm trọng lợng đờng di chuyển thiết bị, ngời Ptc = 0,24 T/m và xe đúc Pxe = 60 T Các giá trị nội lực đợc xét với hai tổ hợp:

Tổ hợp tiêu chuẩn: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.0 và tải trọng thi công với hệ số tải trọng cũng là 1.0

Tổ hợp tính toán: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.1 và tải trọng thi công với hệ số tải trọng 1.3

Tổ hợp tiêu chuẩn: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng là 1.0

Tổ hợp tính toán: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng 1.3

Hình 1_5 – sơ đồ tính giai đoạn II

Pxe = 60 T

Pxe = 60 T

Ptc = 0.24 T/m

Các tổ hợp này đợc miêu tả trong load combinations của SAP

Với mỗi sơ đồ làm việc ta có gía trị nội ghi trong bảng 3 và bảng 4

III.2 Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác

III.2.1 Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng

III.2.1.1 Sơ đồ tính:

Trong giai đoạn khai thác sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp

III.2.1.2 Tải trọng tác dụng:

Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tải trọng giai đoạn II gồm các loại tải trọng sau:

Tĩnh tải giai đoạn II :

• Trọng lợng lớp phủ mặt cầu

Pmc = 2,3.B

2

B i 5 , 0 07 ,

= 2,3.11

2

11 02 , 0 5 , 0 07 ,

= 2,277 T/m

• Trọng lợng lan can, gờ chắn bánh:

Với cấu tạo nh thiết kế trọng lợng lan can gờ chắn là Plc = 0,582 T/m

Tĩnh tải giai đoạn II là : PII = Pmc = Plc = 2.277 + 0.582 = 2.859 T/m

Hoạt tải trên kết cấu nhịp: H30, XB80, ngời

Hình 1_6 – sơ đồ tính toán giai đoạn III

III.2.2 Tính toán đờng bao nội lực do tĩnh tải II và hoạt tải

III.2.2.1 Tính toán đ ờng bao mô men

Trình tự tính toán nh sau:

• Xây dựng đờng ảnh hởng mô men bằng cách sử dụng phần mềm SAP

• Tính chiều dài của các đoạn đờng ảnh hởng có dấu khác nhau

• Tính diện tích các đoạn đờng ảnh hởng tơng ứng

• Tra tải trọng rải đều tơng đơng qtđ cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau cho hai loại xe H30 và XB80

• Tính hệ số xung kích (1 + à) cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác dấu bằng cách nội suy

λ = 5 (1 + à) = 1.3; λ < 5 (1 + à) = 1.3

λ = 45 (1 + à) = 1.0; λ > 45 (1 + à) = 1.0

5 < λ < 45 thì (1 + à) nội suy tuyến tính

Tính mô men âm và dơng do tính tải giai đoạn II và hoạt tải

Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:

M(+) hoạt = Max{M1(+) , M2(+) }

III.2.2.2 Tính toán đ ờng bao lực cắt

Trình tự tính toán nh sau:

• Xây dựng đờng ảnh hởng lực cắt bằng cách sử dụng phần mềm SAP

• Tính chiều dài của các đoạn đờng ảnh hởng có dấu khác nhau ở trái và phải

• Tra tải trọng rải đều tơng đơng qtđ cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau cho hai loại xe H30 và XB80.

• Tính hệ số xung kích (1 + à) cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác dấu bằng cách nội suy

λ = 5 (1 + à) = 1.3; λ < 5 (1 + à) = 1.3

λ = 45 (1 + à) = 1.0; λ > 45 (1 + à) = 1.0

5 < λ < 45 thì (1 + à) nội suy tuyến tính

Tính lực cắt do tính tải giai đoạn II và hoạt tải ở trái và phải mặt cắt

Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:

Q(+) hoạt = Max{Q1(+) , Q2(+) }Trong đó:

• nh ; nng: hệ số tải trọng của H30 và ngời lấy bằng 1.4

• β : số làn xe H30 xếp theo phơng ngang cầu

• Ωi(-) , Ωi(+) : Diện tích các phần đờng ảnh hởng trái dấu nhau

• qtđH30, qtđXB80 : Tải trọng tơng đơng tơng ứng của H30, XB80

• qng : Tải trọng phân bố đều của đoàn ngời qng = 0,3.2 = 0,6T/m

• (1 + à): Hệ số xung kích của hoạt tải Với XB80 thì (1 + à) luôn bằng 1,0Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng sau

Bảng 1_3 – kết quả tính toán đờng bao momen do tĩnh tải II + hoạt tải

III.2.3 Tổ hợp nội lực

Cộng đại số giá trị nội lực ở 3 sơ đồ làm việc của từng mặt cắt tơng ứng ta đợc nội lực tại từng mặt cắt trong giai đoạn khai thác hay đờng bao nội lực trong giai đoạn này Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng 7 và bảng 8

Bảng 1_5 – kết quả tính toán đờng bao lực cắt trong giai đoạn khai thác

14'-14' 7 -23,46 -184,29 -23,46 -184,29 21,57 -257,91 21,57 -257,9113'-13' 14 144,75 -5,97 144,75 -5,97 210,53 -48,70 210,53 -48,700-0 58 1443,52 1208,46 -1237,47 -1494,44 1714,55 1305,60 -1259,93 -1711,4213-13 103 72,27 -72,27 72,27 -72,27 125,01 -125,01 125,01 -125,01Bảng 1_6 – kết quả tính toán đờng bao momen trong giai đoạn khai thác

Mặt

cắt

Toạ độ(m)

Mô men tiêu chuẩn Mô men tính toánMax (T.m) Min (T.m) Max (T.m) Min (T.m)

Cốt thép dự ứng lực trong kết cấu cầu dầm đúc hẫng đợc chọn lựa theo hai giai đoạn

là giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác Đứng trên quan điểm tiết kiệm tốt đa vật liệu nên việc lựa chọn cốt thép sẽ căn cứ vào giai đoạn khai thác, trong giai đoạn thi công nếu không đủ khả năng chịu lực thì tính toán cốt thép bổ sung

Thép DƯL sử dụng là loại 19 T15.2 và 12 T12,7 có diện tích mặt cắt ngang mỗi bó lần lợt là 26,2 cm2 và 11,844 cm2

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt: Fct =

2 0

tt

R h

• Rd2 : Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL Rd2 = 11600 kg/cm2

• γ: Cánh tay đòn tơng đối của nội ngẫu lực Tra bảng phụ thuộc vào A0 là

hệ số mô men tĩnh của vùng bê tông chịu nén:

A0 =

u 0

tt

R h b M

• b : Bề rộng đáy hộp

• Ru : Cờng độ nén uốn tính toán của bê tông Bê tông #450

Ru = 250 kG/cm2.Thay số vào công thức trên sẽ tính đợc tổng diện tích cáp thép cần thiết Fct , từ đó lựa chọn gần đúng số bó cáp thép cần thiết n = với f0 là diện tích một bó cáp

Kết quả tính toán ghi trong bảng 9

Bảng 1_7 – kết quả tính và bố trí cốt thép

Mặt

cắt Mtt (T.m)

h (cm)

ho (cm) A

o

(cm2)

Số bó cầnthiết n

n chọn

F (cm2) Loại cáp

Đặc

điểm chịu lực14'-14' 2365,46 250 237,5 0,017 0,991 78,88 6,64 8 95,07 12 T12,7 M (+)13'-13' 4491,00 250 237,5 0,033 0,987 110,26 9,31 10 118,84 12 T12,7 M (+)0-0 -34901,22 520,0 505,0 0,100 0,95 627,14 23,58 26 691,60 19 T15,2 M (-)13-13 3120,00 250 237,5 0,023 0,99 91,31 7,71 8 95,07 12 T12,7 M (+)

V Xác định các đặc trng hình học của tiết diện dầm

Các đặc trng hình học dới đây tính cho tiết diện đã quy đổi từ dạng hộp sang dạng chữ T nh hình vẽ

hình 1_5 – Quy đổi mặt cắt tiết diện 0 _ 0

VI Tính duyệt kết cấu nhịp

Về nguyên tắc phải tính duyệt tất cả các mặt cắt nhng trong phạm vi đồ án tốt nghiệp

do hạn chế về thời gian nên chỉ tính duyệt cho hai mặt cắt là mặt cắt trên đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp chính

Theo bảng tính cốt thép tại các mặt cắt trong bảng 9 ta tính duyệt tại hai mặt cắt 0 _ 0

và 13 _ 13 nh sau:

VI.1 Tính duyệt khả năng chịu uốn của tiết diện tại mặt cắt 0 _ 0.

Số bó cáp cần thiết tại mặt cắt này theo tính toán là 26 bó có Fd = 6916cm2

Chiều cao tơng đối của vùng bê tông chịu nén

505 550 250

11600

6916 h

b R

R F

0 u

=> Đảm bảo khả năng chịu lực.

VI.2 Tính duyệt khả năng chịu uốn của tiết diện tại mặt cắt 13 _ 13.

Theo tính toán ở bảng 9 ta chọn 8 bó có Fd = 95,07 cm2 để bố trí Sơ đồ bố trí nh hình vẽ

Chiều cao tơng đối của vùng bê tông chịu nén

5 , 237 1170 250

11600

07 , 95 h

b R

R F

0 u

1:1,5 120

400 400

5500 3500

II III I

Cụ thể các mặt cắt đó là I – I, II – II, III – III, và các mặt cắt thuộc t ờng cánh nh hình vẽ:

Hình 1_7 – sơ đồ các mặt cắt cần kiểm toán.

II.1.1 Các tải trọng tác dụng lên mố

Mố ở trên mực nớc thông thuyền và hầu nh không ngập nớc nên không tính tải trọng va xô tầu bè và cũng không tính tải trọng gió Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt

6 áp lực đất tĩnh, áp lực đất do hoạt tải đứng trên lăng thể trợt

7 Phản lực gối do trọng lợng bản thân và hoạt tải trên bản quá độ

ở phần tính tải trọng dới đây ta chỉ tính lực dọc và lực ngang tiêu chuẩn còn giá trị tính toán cũng nh mômen sẽ đợc tính toán và tổ hợp trong bảng ở phần sau

II.1.1.1 Trọng l ợng bản thân mố

Trọng lợng bản thân mố tính toán với kích thớc hình học nh trên bao gồm trọng lợng thân mố (Tờng đỉnh, tờng trớc, tờng cánh )và trọng lợng bệ móng.Trọng lợng thân mố :

Xác định chiều cao tờng đỉnh

Công thức:

Htđ = Hdc + Hg + Hđ + Hbmc + Hlp

• Hbmc- chiều dày bản mặt cầu 0,2

• Hdc - chiều cao dầm chủ 1,65 m

• Hđk - chiều cao đá kê gối 0,03 m

• Htđ - chiều cao tờng đỉnh 2,021 m

Tay đòn (m)

Mômen (Tm)

Phản lực gối do tĩnh tải I tính toán

Rt = 150,00 T

e = 0,55Mô men do tĩnh tải Mt = 83 Tm

Tĩnh tải II:

Tải trọng rải đều tính toán gII

tt = 3,654 T/mPhản lực gối do tĩnh tải tính toán

Rt = 59,19 T

e = 0,55Mô men do tĩnh tải Mt = 33 Tm

VII.2.1.4 Phản lực gối do hoạt tải đứng trên kết cấu nhịp

VII.2.1.5 Phản lực gối do trọng l ợng bản thân và hoạt tải đứng trên bản quá độ

• f : sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền (T)

• mc : hệ số điều kiện làm việc mc= 0,8

• U : chu vi tiết diện cọc (m) U = 3,14 m

• n : số lớp đất mà cọc đi qua

• mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc mf = 0,6

• F : diện tích tiết diện ngang chân cọc F = 0,785 m2

• Rtc : sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dới chân cọc

Rtc = 2000 (kN/m2)

• mR : hệ số điều kiện làm việc của đất dới mũi cọc mR = 1

Thay các số vào công thức trên ta đợc:

Pd = 438 (T)

III.4.2.3 S¬ bé tÝnh to¸n sè cäc cÇn thiÕt:

46 , 1318 3 , 1

III.4.3 KiÓm to¸n mãng cäc bÖ thÊp:

III.4.3.1 KiÓm to¸n søc chÞu t¶i cña cäc:

y

y M n

N P

P

Víi:

Po = 437,71 T

M = 366,78 T.m

N = 1318,46 T

2 2

N

≤ +

= σ

• Cát pha sét nửa cứng, tra bảng ϕ2 = 250o

• Cát hạt vừa, trạng thái chặt, tra bảng ϕ3 = 380o

h

h

Thay số ta đợc: γ = 1,8 T/m3

Do đó: G = 446230,54 (T)

Suy ra, tải trọng tác dụng móng khối quy ớc là:

N = Nn + G = 446487,0424 TMô men chông uốn của móng khối quy ớc:

6

tg L 2 B tg L 2 A W

2 1

• R' : cờng độ quy ớc của đất nền R' = 2 (kG/cm2)

• b : chiều rộng đáy móng khối quy ớc b = 127,584m

125 300

VIII.2 Tính toán trụ T3

VIII.2.1 Tính toán tải trọng và tổ hợp tải trọng

VIII.2.1.1 Các tải trọng tác dụng lên trụ T3

Tải trọng tác dụng lên trụ gồm

Chú ý: Để tiện cho theo dõi và tính toán quy ớc các ký hiệu sau:

• NiTC , NiTT : Lực thẳng đứng tiêu chuẩn và tính toán của đại lợng i

• NiTC , NiTT : Lực thẳng đứng tiêu chuẩn và tính toán của đại lợng i

• MiTC , MiTT : Mômen tiêu chuẩn và tính toán của đại lợng i

• hj , ej : Cánh tay đòn và độ lệch tâm của thành phần lực j

) + (2,5 - 1).3,5.(3.3 +

4

3 14 ,

VIII.2.1.3 Phản lực gối do trọng l ợng kết cấu nhịp

Với sơ đồ khai thác sử dụng SAP xây dựng đờng ảnh hởng phản lực gối Tiến hành xếp tải trên đờng ảnh hởng phản lực để xác định nội lực

NPIITT = (1,5.Ω(+) + 0,9.Ω(-) ).PII = (1,5.93,74 – 0,9.6,31).2,859 = 385,76 T

VIII.2.1.4 Phản lực gối do hoạt tải đứng trên toàn kết cấu nhịp

Khi xếp 2 làn H30 và đoàn ngời trên 2 lề bộ hành:

N2HTC = ((1+à).qtđH + qng).Ω(+) 2

= (1.1,7 + 0,45).93,74.2 = 402,21 T

N2HTT = ((1+à).qtđH + qng).n.Ω(+).2 = (1.1,7 + 0,45).1,4.93,74.2 = 563,1 TKhi xếp 1 làn H30 và đoàn ngời trên 1 lề về cùng một phía :

Vậy tổng lực nén tính toán tác dụng lên mố, trụ là:

NtrụTT = NdTT + NPIITT + NHTT + Ptrụ

= (203,2 + 483,9 + 591,4 + 309,25) + 2125,4 + 385,76 = 4762,01 T

VII.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nền

VIII.2.2.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Trong hệ thống cầu dầm trụ làm việc nén đúng tâm nên ta xét trờng hợp này Công thức tính toán sức chịu tải theo vật liệu của cọc khoan nhồi có cốt đai xoắn

nh sau:

Ntt = m2.(m.Rtr.Fl + Ra.Fa + 2,5.Rax.Fax )

Trong đó:

• m2 : Hệ số điều kiện chịu lực m2 = 1

• m : Hệ số triết giảm khả năng chịu lực của bê tông do xét đến điều kiện

đổ bê tông theo vị trí thẳng đứng và phơng pháp thi công cọc m = 0,9.0,85

= 0,765

• Rtr : Cờng độ chịu nén tính toán của bê tông làm cọc BT # 300 Rtr = 115 kg/cm2

• Fl : Diện tích tiết diện lõi cọc Fl = 3,14.602 = 11304 cm2

• Ra : Cờng độ tính toán của cốt thép làm cọc Thép A-II

Ra = 2400 kg/cm2

• Fa : Diện tích cốt thép dọc chủ, cọc sử dụng 24φ32 có

Fa = 192,92 cm2

• Rax : Cờng độ tính toán của cốt thép đai xoắn Rax = 2400 kg/cm2

• : Diện tích tính đổi của cốt đai xoắn

=

30

2 120 14 , 3 t

F d 14 , 3

VIII.2.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

Trụ sử dụng cọc khoan nhồi φ 1,5 m khoan sâu 28 m tới lớp cát hạt thô

Công thức chung để xác định sức chịu tải của cọc nh sau:

VII.3 Tính toán lựa chọn – Bố trí cọc trong móng trụ.

Số cọc cần thiết để chịu tải:

n = 1,2

gh

TT Tr

N

N

= 1,2

398 , 1408

01 , 4762

= 3,38 cọcChọn 8 cọc để bố trí Sơ đồ bố trí cọc nh hình vẽ

• San ủi mặt bằng thi công, tập kết thiết bị tới vị trí.

• Lắp dựng máy khoan, khoan tạo lỗ cọc tới cao độ thiết kế

• Hoàn thiện sau khi đã thi công xong kết cấu nhịp

IX.2 Thi công trụ

• Xác định vị trí tim trụ

• Dùng búa rung hạ vòng vây cọc ván thép tới cao độ thiết kế

• Khoan tạo lỗ với ống vách chuyên dụng tới cao độ thiết kế

• Làm sạch đáy lỗ khoan, dùng cẩu hạ lồng cốt thép

• Hoàn thiện.

IX.3 Thi công kết cấu nhịp

IX.3.1 Bớc 1

• Lắp dựng kết cấu mở rộng trụ, lắp đà giáo ván khuôn đổ BT khối K0

• Neo tạm khối K0 xuống đỉnh trụ Lắp xe đúc ở 2 cánh hẫng

• Lắp hệ đà giáo thi công nhịp biên, thử tải hệ đà giáo

• Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ BT khối trên đà giáo

• Hợp long nhịp biên

• Căng cáp DƯL nhóm dới nhịp biên dỡ hệ đà giáo nhịp biên

IX.3.4 Bớc 4

• Lắp đà giáo, ván khuôn, cốt thép khối hợp long nhịp giữa

• Tháo các thanh neo tạm dầm với trụ

• Đổ BT khối hợp long nhịp giữa Căng cáp DƯL nhóm dới

IX.3.5 Bớc5

• Tháo hệ ván khuôn khối hợp long

• Hoàn thiện (mặt cầu, lan can ……)

Chơng II

Thiết kế Phơng án sơ bộ II

Cầu dàn thép liên tục

I giới thiệu kết cấu

Dàn có dạng tam giác không có thanh đứng, thanh treo, có đờng biên song song, các thanh xiên, thanh biên có cùng kích thớc

Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng R = 3000 m Trên mặt bằng cầu nằm trên

đờng thẳng

Chiều cao dàn : h = 8m

Chiều dài khoang dàn: d = 12m

Khoảng cách giữa tim 2 dàn chủ : B = 9m

Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố và 4 khe co giãn tren các trụ T1, T2, T5 và

T6 Khe co giãn cao su nhập ngoại

Mặt xe chạy:

Bê tông atfal (4 cm) + tầng phòng nớc bằng vật liệu farafon (1 cm) + bản bê tông cốt thép mặt cầu (15 cm) Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nớc qua các ống thoát nớc.

Lan can trên cầu dùng lan can thép

I.2 Kết cấu phần dới

I.3.3 Đờng đầu cầu

Đờng 2 đầu cầu đợc thiết kế theo 22TCN-4054-98 của Bộ GTVT phù hợp với cấp

đờng của tuyến

II thiết kế tiết diện các thanh dàn chủ

Các thanh trong dàn chế tạo bằng thép hợp kim thấp có tiết diện chữ H Riêng thanh cổng cầu chọn dạng mặt cắt hộp với kích thớc nh sau:

24 23 22 21 20 19

Liên kết

Dàn chủ liên kết bằng bản nút, kích thớc bản nút phụ thuộc số đinh bảo đảm liên kết cho các thanh đứng, thanh xiên, dầm dọc với dầm ngang liên kết cùng mức có vai kê, hệ liên kết dọc trên, các liên kết khác lấy theo cấu tạo

Lề ng ời đi.

Cấu tạo gồm mặt cắt ngang dạng dầm I chiều cao bản bụng thay đổi từ 30 đến 60cm, đợc liên kết vào bản nút chiều dài dầm ngang l=1.4m

Bản cánh cấu tạo từ hai thép góc loại L100x100x10, dầm dọc lề ngời đi loại

I300 theo định hình, lan can bằng thép

III Tính toán nội lực trong các cấu kiện

III.1 Xác định tĩnh tải của kết cấu nhịp

III.1.1 Tĩnh tải do trọng lợng bản mặt cầu

Bản mặt cầu phần xe chạy rộng 8 m gồm bản BTCT dày 15 cm, 1 cm lớp phòng nớc và 4 cm bê tông atphan Phần lề ngời đi và xe thô sơ rộng 2x1,5 m gồm bản BTCT dày 8 cm, lớp phòng nớc dày 1 cm và 3 cm bê tông át phan

Tĩnh tải tiêu chuẩn cho 1m dài cầu là :

Chiều dài mỗi thanh (m)

Tổng chiều dài (m)

Trọng lợng đơn vị (T/m)

Trọng lợng (T)

Vậy dàn chủ có trọng lợng:

Gd =

204

763 , 57 411 , 47 990 , 31 838 , 116 576 ,

= 0,986 T/m

III.1.4 Trọng lợng phần công xon lề ngời đi và hệ liên kết

Lấy bằng 25% trọng lợng dàn chủ tức : Glk = 0,25.1,141 = 0,285 T/m

III.1.5 Trọng lợng lan can

Trọng lợng lan can lấy sơ bộ gần đúng : Glc = 0,05 T/m

Nh vậy tĩnh tải phân bố cho một mặt phẳng dàn là

Phần bản mặt cầu : gmc = Gmc/2 = 4,708/2 = 2,354 T/m

Phần kết cấu thép: g =

2

G G G

=

2

05 , 0 285 , 0 987 , 0 683 ,

= 1,502 T/m

III.2 Xác định tải trọng rải đều của hoạt tải

Trong tính toán sơ bộ chỉ cần kiểm toán với các thanh dàn chủ yếu và chỉ cần tính sơ

bộ về mố, trụ

Với các thanh dàn đã chọn sử dụng phần mềm SAP2000 xây dựng đờng ảnh hởng phản lực gối, đờng ảnh hởng lực dọc trục của các thanh trong dàn ta đợc kết quả nh sau

Bảng 2_3 - Đah các thanh trong dàn

Kết cấu cần

tính

Tổng diện tích

ĐAH (m 2 )

Diện tích từng phần đặt tải (m 2 )