tính toán thiết kế cầu dầm liên tục bê tông cốt thép dư ứng lực đúc hẫng cân bằng, tiêu chuẩn thiết kế 22TVN272 05, tổng chiều dài 328,4m, bề rộng toàn cầu 11m

Sơ đồ phân chia đốt dầm Nguyên tắc chung khi phân chia các đốt kết cấu nhịp làphải đảm bảo chiều dài của đốt Ko trên đỉnh trụ sao cóđủ diện tích mặt bằng để chúng ta có thể bố trí lắp đặ

Trang 1

LỜI CẢM ƠN !!!



Lời đầu tiên của em trong Đồ án này em xin chânthành cảm ơn Ban Giám Đốc cùng tất cả các thầy côcủa Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minhđã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành chương trìnhhọc

Sau năm năm học tập và hơn 2 tháng làm Đồ ántốt nghiệp, được sự tận tình giúp đỡ của Giáo viênhướng dẫn và sự nổ lực của bản thân em đã hoànthành Đồ án tốt nghiệp này

Em xin được gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầyĐỖ THÀNH CHUNG là người đã trực tiếp hướng dẫn emthục hiện đồ án này, cùng với các thầy cô trong Bộmôn Cầu Đường đã tận tình giúp đỡ em hoàn thànhĐồ án tốt nghiệp trong thời hạn được giao

Cuối cùng em xin cám ơn đến những người thântrong gia đình và Bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ emhoàn thành nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp

Tuy nhiên, kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế,chắc chắn rằng Đồ án tốt nghiệp này không tránhkhỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý, phê bìnhchỉ dẫn của Giáo viên hướng dẫn và Giáo viên phảnbiện để em có thêm kinh nghiệm cho công tác sau này

Em xin kính chúc các thầy giáo ,cô giáo Khoa Công TrìnhGiao Thông, Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP HồChí Minh nhiều sức khoẻ, đạt được nhiều thành côngtrong sự nghiệp cao quý của mình

Em xin chân thành cám ơn !

TP.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2011

Sinh viên : Hoàng Văn Thái

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

HƯỚNG DẪN

TP.Hồ Chí Minh ,ngày ………tháng ………năm ………

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THẦY ĐỖ THÀNH

CHUNG

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

PHẢN BIỆN

TP.Hồ Chí Minh ,ngày ………tháng ………năm ………

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN:

Trang 4

NHIỆM VỤ VÀ SỐ LIỆU ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP

1 Đề tài : THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG

2 Qui mô thiết kế : Vĩnh cửu

Khổ thông thuyền

Thuỷ văn:

MNCN : +10.2mMNTT : +8.5mMNTN : +5.0m

3 Điều kiện địa chất :

Lớp 1 (L1) : Đất sét lẫn hữu cơ :

Chiều dày lớp : h1 = 3 m

Các chỉ tiêu cơ lý :

 Trọng lượng thể tích : gn = 1.738 T/m3

 Dung trọng đẩy nổi : gdn = 0.812 T/m3

 Lực dính : c = 0.175 (KG/cm2)

Trang 5

 SPT trung bình : 3

Lớp 2 (L2) : Đất sét pha màu xâm xanh:

 Lực dính : c = 0.207 (KG/cm2)

 Góc ma sát trong : j = 4 030’

Lớp 3 (L3) : Đất sét màu xám xanh xắm nâu :

 Lực dính : c = 0.493 (KG/cm2)

Lớp 4 (L4): Cát hạt vừa:

 Lực dính : c = 0.032 (KG/cm2)

Lớp 5 (L5) : Lớp cát hạt trung trạng thái cứng :

Chiều dày lớp : h5

 Lực dính : c = 0.015(KG/cm2)

4 Nội dung thiết kế kỹ thuật cho phương án chính

Trang 6

 So sánh để chọn phương án chính để thiết kế chi tiết

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN CHUNG 14

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN 15 1.1 Địa hình 15

1.2 Địa chất 15

1.3 Khí hậu 16

1.4 Thủy văn 17

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ 18

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ HAI PHƯƠNG ÁN 19

2.1 Thiết kế sơ bộ phương án 1 cầu đúc liên tục đúc hẫng cân bằng 19

2.1.1 Yêu cầu thiết kế 19

2.1.2 Lựa chọn kết cấu nhịp 19

2.1.3 Đặc trưng vật liệu sử dụng 22

2.1.4 Tính toán kết cấu 22

2.1.4.1 Sơ đồ phân chia đốt dầm 22

2.1.4.2 Xác dịnh phương trình đường cong đáy dầm 23

2.1.4.3 Đặc trưng hình học mặt cắt 24

2.1.4.4 Sơ lược về phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng 26 2.1.4.5 Giai đoạn 1 thi công đúc hẫng cân bằng 26

2.1.4.6 Giai đoạn 2 đã hợp long biên 32

2.1.4.7 Giai đoạn 3 dỡ tải thi công ra khỏi cầu 35

2.1.4.8 Giai đoạn 4 khai thác 37

2.1.4.9 Tổng hợp giá trị nội lực 39

2.1.5 Tính toán bố trí cáp dự ứng lực 42

2.1.6 Kiểm toán giai đoạn thi công 46

2.1.6.1 Đặc trưng hình học của mặt cắt tính đổi 46

2.1.6.2 Tính toán mất mát ứng suất 53

2.1.6.3 Kiểm toán theo trạng thái GHCĐ 1 61

2.1.6.3.1 Kiểm toán giới hạn chịu uốn 61

2.1.6.3.2 Kiểm toán hàm lượng cốt thép 63

Trang 7

2.2 Thiết kế sơ bộ phương án 2 cầu vòm ống thép nhồi

bê tông 73

2.2.1 Lựa chọn nhịp tính toán 73

2.2.2 Lựa chọn kích thước các cấu kiện 73

2.2.3 Phương trình đường tim vòm 77

2.2.4 Đặc trưng hình học mặt cắt các giai đoạn 79

2.2.5 Tổ hợp nội lực 83

2.2.5.1 Tổ hợp nội lực cho bản mặt cầu 83

2.2.5.2 Tổ hợp nội lực dầm dọc 97

2.2.5.3 Tổ hợp nội lực dầm ngang 100

2.2.5.4 Tính toán nội lực và kiểm toán vòm 103

2.2.5.4.1 Tổ hợp nội lực vòm 104

2.2.5.4.2 Kiểm toán vòm giai đoạn thi công 113

2.2.5.4.3 Kiểm toán cáp treo 114

2.2.5.4.4 Kiểm toán thanh giằng ngang 115

2.3 So sánh lựa chọn 1 trong hai phương án 116

2.3.1 So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật 116

2.3.2 So sánh chỉ tiêu kinh tế 118

2.3.3 Lựa chọn phương án thiết kế kĩ thuật 119

PHẦN 3: THIẾT KẾ KĨ THUẬT 120

CHƯƠNG 3: LAN CAN, LỀ BỘ HÀNH 121

3.1 Lan can 121

3.1.1 Thanh lan can 121

3.1.1.1 Tải trọng tác dụng 121

3.1.1.2 Nội lực lớn nhât 121

3.1.1.3 Kiểm toán thanh lan can 122

3.1.2 Trụ lan can 123

3.2 Lề bộ hành 128

3.2.1 Lựa chọn kích thước lề bộ hành 128

3.2.2 Tính nội lực lề bộ hành 128

3.2.3 Tính toán cốt thép lè bộ hành 129

3.2.4 Kiểm toán giới hạn sử dụng 131

3.2.5 Kiểm toán bó vỉa chịu tải trọng va xe 132

3.2.6 Kiểm tra trượt của lan can và bản mặt cầu 137

CHƯƠNG 4: BẢN MẶT CẦU 140

4.1 Sơ đồ tính 140

4.2 Tải trọng và nội lực 141

4.2.1 Tĩnh tải 141

4.2.2 Hoạt tải 143

4.2.3 Tổ hợp nội lực 145

4.2.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ 145

4.2.3.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 146

4.3 Tính toán cốt thép bản mặt cầu 146

4.3.1 Theo phương ngang cầu 146

4.3.2 Theo phương dọc cầu 148

4.4 Kiểm toán nứt bản mặt cầu 149

4.4.1 Cốt thép chịu mô men âm 149

Trang 8

4.4.2 Cốt thép chịu mô men dương 150

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KĨ THUẬT DẦM CHÍNH 152

5.1 Yêu cầu thiết kế 152

5.2 Lựa chọn kết cấu nhịp 152

5.2.1 Lựa chọn nhịp tính toán 152

5.2.2 Lựa chọn kích thước dầm hộp 153

5.2.3 Xác định yếu tố kĩ thuật trên trắc dọc 154

5.3 Đặc trưng vật liệu sử dụng 155

5.4 Tính toán kết cấu 155

5.4.1 Sơ đồ phân chia đốt dầm 155

5.4.2 Xác dịnh phương trình đường cong đáy dầm 156

5.4.3 Đặc trưng hình học mặt cắt 157

5.4.4 Sơ lược về phương pháp thi công đúc hẫng cân bằng .159 5.4.5 Giai đoạn 1 thi công đúc hẫng cân bằng 159

5.4.5.2 Sơ đồ tính toán 160

5.4.5.3 Xác định mô men tại các mặt cắt 161

5.4.5.4 Tổ hợp nội lực giai đoạn thi công đúc hẫng 164

5.4.6 Giai đoạn 2 đã hợp long biên 165

5.4.6.2 Sơ đồ tải trọng 166

5.4.6.3 Xác định nội lực 166

5.4.7 Giai đoạn 3 dỡ tải thi công ra khỏi cầu 168

5.4.8 Giai đoạn 4 khai thác 170

5.4.9 Tổng hợp giá trị nội lực 173

5.5 Tính toán bố trí cáp dự ứng lực 176

5.5.1 Vật liệu bê tông 176

5.5.2 Vật liệu thép 176

5.5.3 Xác định sơ bộ số bó cáp tại các mặt cắt 177

5.6 Kiểm toán giai đoạn thi công 180

5.6.1 Đặc trưng hình học của mặt cắt tính đổi 181

5.6.2 Tính toán mất mát ứng suất 189

5.6.2.1 Mất mát ứng suất do thiết bị neo 189

5.6.2.2 Mất mát ứng suất do ma sát 191

5.6.2.3 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 193

5.6.3 Kiểm toán theo trạng thái GHCĐ 1 197

5.6.3.1 Kiểm toán giới hạn chịu uốn 197

5.6.3.2 Kiểm toán hàm lượng cốt thép 199

5.6.4 Kiểm toán theo trạng thái GHSD 206

5.7 Kiểm toán trong giai đoạn khai thác 210

5.7.1 Đặc trưng hình học của mặt cắt tính đổi 210

Trang 9

5.7.2.1 Mất mát ứng suất do biến dạng neo 213

5.7.2.2 Mất mát ứng suất do ma sát 214

5.7.2.3 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 215

5.7.2.4 Mất mát ứng suất do co ngót 216

5.7.2.5 Mất mát ứng suất do từ biến 216

5.7.2.6 Mất mát ứng suất do tự chùng của cáp dụ ứng lực217 5.7.2.6.1 Mất mát do dão cáp lúc truyền lực 217

5.7.2.6.2 Mất mát do dão cáp sau truyền lực 217

5.7.2.7 Tổng mất mát ứng suất 218

5.7.3 Kiểm toán theo trạng thái GHCĐ 1 221

5.7.3.1 Kiểm toán cường độ chịu uốn 221

5.7.3.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép 222

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TRỤ CẦU 227

6.1 Giới thiệu chung 227

6.1.1 Kích thước hình học trụ 227

6.1.2 Các thông số thủy văn 228

6.1.3 Vật liệu sử dụng 228

6.2 Các tải trọng tác dụng và nội lực 229

6.2.1 Tĩnh tải 229

6.2.1.1 Kết cấu phần trên 229

6.2.1.2 Kết cấu phần dưới 229

6.2.2 Tải trọng gió 230

6.2.2.1 Tải trọng gió tác dụng lên công trình 230

6.2.2.2 Tải trọng gió tác dụng lên hoạt tải 231

6.2.3 Tải trọng nước 232

6.2.3.1 Aùp lực nước tĩnh 232

6.2.3.2 Áp lực nước đẩy nổi 233

6.2.3.3 Áp lực nước dòng chảy 233

6.2.4 Lực va tàu vào trụ 234

6.2.5 Hoạt tải xe 234

6.2.6 Tải trọng người đi bộ 238

6.2.7 Lực hãm xe 238

6.3 Tổ hợp nội lực các trạng thái 239

6.3.1 Đối với mặt cắt đỉnh bệ 239

6.3.2 Đối với mặt cắt đáy bệ 241

6.4 Thiết kế cốt thép cho thân trụ 244

6.4.1 Thiết kế cốt thép theo trạng thái GHCĐ 1 244

6.4.1.1 Theo phương dọc cầu 244

6.4.1.2 Theo phương ngang cầu 247

6.4.2 Thiết kế cốt thép đai theo trạng thái GHĐB 248

6.5 Tính toán lựa chọn gối cầu 250

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MÓNG TRỤ 251

7.1 Địa chất khu vực 251

7.2 Lựa chọn thông số của cọc 252

7.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 252

7.4 Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền 253

7.4.1 Tính toán sức kháng đơn vị của thân cọc 253

Trang 10

7.4.2 Tính toán sức kháng đơn vị của mũi cọc 254

7.4.3 Tổng hợp sức kháng của cọc 255

7.4.4 Tính toán số lượng cọc 255

7.5 Xác định nội lực đầu cọc và chuyển vị đài cọc 256

7.6 Kiểm toán 266

7.6.1 Kiểm toán sức chịu tải của cọc 266

7.6.2 Kiểm toán chuyển vị đài cọc 266

7.6.3 Kiểm toán cường độ đất nền tại vị trí mũi cọc 267

7.6.3.1 Xác định móng khối qui ước 267

7.6.3.2 Xác định khả năng chịu tải của đất nền dưới mũi cọc 268 7.6.3.3 Xác định ứng suất đươi đáy móng khối qui ước 269

7.6.3.4 Kiểm toán ứng suất ở đáy móng khối qui ước 270

7.6.3.5 Kiểm toán độ lún 270

7.7 Thiết kế cốt thép cho đài cọc 272

7.8 Kiểm tra chọc thủng đài cọc 279

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MỐ CẦU 280

8.1 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu 280

8.1.1 Tĩnh tải 280

8.1.1.1 Tĩnh tải do kết cấu phần trên 280

8.1.1.2 Tĩnh tải do kết cấu phần dưới 283

8.1.1.3 Quy tải trọng về dọc tim mố 284

8.1.2 Hoạt tải 286

8.1.2.1 Xếp tải theo phương dọc cầu 286

8.1.2.2 Xếp tải theo phương ngang cầu 288

8.1.2.3 Lực hãm xe 292

8.1.2.4 Lực ma sát 293

8.1.2.5 Lực ly tâm 293

8.1.2.6 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu 293

8.1.2.7 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ 294

8.1.2.8 Tải trọng đất đắp sau mố 294

8.1.2.9 Áp lực đất 295

8.1.2.10 Tổ hợp nội lực 296

8.2 Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 299

8.2.1 Tính cốt thếp cho mặt cắt đỉnh bệ B-B 299

8.2.1.1 Theo phương dọc cầu 300

8.2.1.2 Theo phương ngang cầu 301

8.2.1.3 Thiết kế cốt đai cho thân mố 302

8.2.1.4 Kiểm toán nứt cho thân mố theo trạng thái GHSD 304

8.2.2 Kiểm toán tường đỉnh mố C-C 305

8.2.2.1 Thiết kế cốt thép ở trạng thái GHCĐ 1 306

8.2.2.2 Thiết kế cốt đai 306

8.2.2.3 Kiểm toán nứt 308

Trang 11

8.3.1 Mặt cắt G1 310

8.3.2 Mặt cắt G2 314

8.3.3 Mặt cắt H 319

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ MÓNG MỐ 324

9.1 Địa chất khu vực 324

9.2 Lựa chọn thông số của cọc 325

9.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 325

9.4 Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền 326

9.4.1 Tính toán sức kháng đơn vị của thân cọc 326

9.4.2 Tính toán sức kháng đơn vị của mũi cọc 328

9.4.3 Tổng hợp sức kháng của cọc 329

9.4.4 Tính toán số lượng cọc 329

9.5 Xác định nội lực đầu cọc và chuyển vị đài cọc 330

9.6 Kiểm toán 337

9.6.1 Kiểm toán sức chịu tải của cọc 337

9.6.2 Kiểm toán chuyển vị đài cọc 338

9.6.3 Kiểm toán cường độ đất nền tại vị trí mũi cọc 338

9.6.3.1 Xác định móng khối qui ước 338

9.6.3.2 Xác định khả năng chịu tải của đất nền dưới mũi cọc 339 9.6.3.3 Xác định ứng suất đươi đáy móng khối qui ước 340

9.6.3.4 Kiểm toán ứng suất ở đáy móng khối qui ước 341

9.6.3.5 Kiểm toán độ lún 341

9.7 Thiết kế cốt thép cho đài cọc 343

CHƯƠNG 10: TỔ CHỨC THI CÔNG CẦU 352

10.1 Tổ chức thi công tông thể 352

10.1.1 Thi công mố 352

10.1.2 Thi công trụ 352

10.1.3 Thi công kết cấu nhịp 352

10.2 Trình tự thi công chi tiết 353

10.2.1 Thi công mố M1 353

10.2.2 Thi công trụ T3 353

10.2.3 Thi công nhịp liên tục 354

10.2.3.1 Thi công khối đỉnh trụ K0 354

10.2.3.2 Đúc hẫng cân bằng các khôi qua đỉnh trụ 355

10.2.3.3 Thi công đoạn đúc trên đà giáo và hợp long biên 356

10.2.3.4 Hợp long giữa 356

10.3 Tính toán thi công mở rộng trụ 358

10.3.1 Tải trọng tác dụng 358

10.3.2 Tính toán nội lực 359

10.3.3 Kiểm toán 360

10.4 Tính toán neo vào trụ 363

Trang 12

CHƯƠNG 11: PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 366 MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL 7.0 366 TÀI LIÊU THAM KHẢO 391

PHẦN 1:

TỔNG QUAN CHUNG

Trang 13

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA

CHẤT, THỦY VĂN

1.1.ĐỊA HÌNH

Mặt cắt ngang sông tương đối đối xứng, hai bên bờ sông địahình khá bằng phẳng, thuận lợi cho việc tạo mặt bằng phục vụthi công

Khu vực cầu bờ có một số nhà dân nằm gần bờ sông vàđường hiện hữu, qui mô nhà chủ yếu là nhà tạm, cấp 4, cómột vài nhà vừa xây dựng

Cần lưu ý lựa chọn loại hình kết cấu nhịp, trụ cũng như biệnpháp tổ chức thi công gây ảnh hưởng bất lợi ít nhất cho giaothông đường thủy tại đây

Có thể bố trí công trường trên bờ, 2 bên đầu cầu

Việc vận chuyển vật tư, thiết bị thi công đến công trường thựchiện bằng đường thủy

1.2.ĐỊA CHẤT

Lớp 1 (L1) : Đất sét lẫn hữu cơ :

 Lực dính : c = 0.175 (KG/cm2)

 Góc ma sát trong : j = 7010’

Lớp 2 (L2) : Đất sét pha màu xâm xanh:

 Lực dính : c = 0.207 (KG/cm2)

Lớp 3 (L3) : Đất sét màu xám xanh xắm nâu :

Trang 14

 Trọng lượng thể tích : gn = 1.959 T/m3.

 Lực dính : c = 0.493 (KG/cm2)

Lớp 4 (L4): Cát hạt vừa:

 Lực dính : c = 0.032 (KG/cm2)

Lớp 5 (L5) : Lớp cát hạt trung trạng thái cứng :

Chiều dày lớp : h5

 Một đặc điểm nữa là sự phân hoá theo mùa rấtsâu sắc trong chế độ mưa ẩm hoàn toàn phù hợpvới mùa gió Hàng năm nửa năm mưa ẩm, trùng vớigió mùa hạ, nửa năm khô hạn, trùng với gió mùađông

 Trong mùa mưa, lượng mưa chiếm 90% lượng mưa toànnăm, lượng mưa mùa khô chỉ bằng 10% lượng mưatoàn năm, số ngày mưa mùa khô có tháng chỉ tới2–3 ngày Lượng mưa các tháng mùa mưa thườngchênh lệch với giá trị trung bình nhiều năm trong phạm

Trang 15

 Đặc biệt ở đây hầu như không có bão to, hàng chụcnăm mới gặp 1÷2 cơn bão yếu Theo số liệu thốngkê, trong suốt thời kì 55 năm quan sát chỉ có 7 cơnbão đổ bộ trực tiếp vào ven biển Nam bộ Đáng chú

ý là nếu có bão thì cũng xảy ra muộn, chủ yếu làtrong tháng XI và XII Ngoài tháng IV, tháng V đầu mùahạ cũng chỉ có gặp bão (2 cơn trong 7 cơn)

 Bão ở vùng châu thổ có sức gió yếu và cũnggây ra mưa nhưng cường độ nhỏ Đối với vùng Châuthổ sông Cửu Long thì một trong những tác hại củabão là nạn nước dâng Nước biển dâng cao khi cóbão, tràn trên khắp vùng đồng bằng, có chỗ trũngsâu tới 2÷3m Hiện tượng thời tiết đang chú ý ở NamBộ nói chung và vùng Châu thổ nói riêng là dông.Nam bộ là vùng nhiều dông nhất so với các vùngDuyên Hải, Trung bộ lẫn vùng Tây Nguyên và cũng

so với các vùng nhiều dông ở Miền Bắc

 Nhiều dông nhất là tháng V, có trên 20 ngày dông.Từ tháng V÷X số ngày dông mỗi tháng đạt tới 15÷20ngày, tháng đầu mùa (tháng IV) và tháng cuối mùa(tháng IX) có khoảng 10÷12 ngày dông

1.3.THỦY VĂN

Mực nước cao nhất (MNCN) : +10.2m

Mực nước thấp nhất (MNTN) : +5.0m

Mực nước thông thuyền (MNTT) : +8.5m

PHẦN 2:

Trang 16

THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ SƠ BỘ HAI PHƯƠNG ÁN

2.1.THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1

THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL ĐÚC HẪNG

CÂN BẰNG

2.1.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ

Trang 17

Tải trọng thiết kế : HL93, Người 300KG/m2

Khổ thông thuyền

2.1.2 LỰA CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU NHỊP

Dạng dầm chọn là dầm hộp dự ứng lực thi công đúc hẫng cân bằng

2.1.2 1.Lựa chọn nhịp tính toán

Tổng chiều dài cầu

Ta xác định các nhịp biên dựa vào kinh nghiệm của cácnước như sau:

33x2+54+78+54+2x33Kết cấu nhịp gồm 3 nhịp liên tục và 4 nhịp giản đơn, mỗinhịp giản đơn dùng dầm I căng trước

2.1.2 2.Lựa chọn kích thước dầm hộp

- Chiều cao dầm trên trụ : L/12 ~ L/17 = 6.5 ~ 4.6 (m)

Trang 18

Hình 2.2: Mặt cắt ngang chi tiết tại đỉnh trụ

Bảng thông số đặc trưng mặt cắt

2.1.2 3 Xác định các yếu tố kĩ thuật trên trắc dọc

Trang 19

Khi lập các sơ đồ cầu để đưa ra các phân tích lựa chọntrước tiên cần phải nghiên cứu về bố trí đường cong trắcdọc của cầu và độ dốc ngang của mặt cầu sao cho đảmbảo các yêu cầu về khai thác.

Việc lựa chọn bán kính cong đường cong đứng phụ thuộcrất nhiều vào yếu tố cao độ đường đầu cầu, cao độmặt cầu ở nhịp thông thuyền, độ dốc dọc tối đa chophép v.v…Nói chung cầu càng dài thì bán kính đường congđứng càng lớn Vấn đề này phải xét nhiều yếu tố sosánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Trong phạm vi đồ án chúng ta chỉ xét trên cơ sở của cấpđường và các thông số đã được giao trong nhiệm vụ luậnvăn

Tốc độ thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường:

V = 60km/h

Độ dốc phần đầu cầu i=3%

Độ dốc ngang mặt cầu i=2%

Bán kính đường cong lồi chọn: R=3500m

Độ dốc dọc theo thiết kế của các nhịp biên: i= 3%

2.1.3 ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG

 Đối với bê tông:

Cấu kiện

Cường độ bêtông

f’c

Dầm ,Bản mặt

 Đối với thép:

Trang 20

2.1.4 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU VỚI CÁC THÔNG SỐ ĐÃ LỰA CHỌN

2.1.4.1 Sơ đồ phân chia đốt dầm

Nguyên tắc chung khi phân chia các đốt kết cấu nhịp làphải đảm bảo chiều dài của đốt Ko trên đỉnh trụ sao cóđủ diện tích mặt bằng để chúng ta có thể bố trí lắp đặthai xe đúc đối xứng nhau để thi công các đốt tiếp theo,ngoài ra các đốt dầm còn phải phù hợp với năng lựccủa xe đúc hẫng, phù hợp với khả năng cung cấpbêtông của các thiết bị chuyên dụng

Trên cơ sở đó chúng ta phân chia các đốt kết cấu nhịpnhư sau:

 Đốt hợp long nhịp giữa: 2m

 Đốt hợp long nhịp biên : 2m

 Đốt thi công trên đỉnh trụ K0 dài: 12m

 Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo nhịp biên : ddg = 14 m

 Số đốt ngắn trung gian : n = 4 đốt , chiều dài mỗi đốt : d

K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9

HL

HLB

S0

Hình 2.3: Sơ đồ phân chia đốt

2.1.4.2 Xác định phuơng trình đường đáy dầm:

 Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol , đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp

 Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và

trục hoành 90

 Gốc tọa độ nằm ở mép trụ

 Phương trình có dạng ax2 + bx +c

 Chiều cao dầm hộp tại vị trí đỉnh trụ là 5m và tại đốt

hợp long là 2.5m

X

Trang 21

Hình 2.4: Đường cong đáy dầm

Xác định đường biên dưới đáy dầm:

Đường cong parabol đi qua gốc tọa độ (0,0)

Và có đỉnh là (36500,2500)

Nên ta có hệ phương trình:

Phương trình đường cong đáy dầm:

Xác định đường biên trên đáy dầm:

Bề dày đáy dưới của dầm hộp tại vị trí đỉnh trụ là

700mm và tại vị trí hợp long là 300mm

Đường cong parabol đi qua điểm (0,700) vậy c =700, và có đỉnh là (36500,2800)

Tương tự như trên nên ta có hệ phương trình:

 Từ đó tính được chiều cao dầm và bề dày bản đáy h tạicác mặt cắt như sau:(mm)

Trang 22

HL 2.500 0.300

2.1.4.3 Tính đặc trưng hình học của các mặt cắt:

Sử dụng công thức tính đặc trưng hình học của PGS.TsNguyễn Viết Trung Để tính đặc trưng hình học của một tiếtdiện bất kỳ nào đó ta phải gắn tiết diện đó vào mộthệ trục toạ độ và tiến hành đánh số một cách liên tụctới các điểm góc của tiết diện đó theo chiều quay từtrục X tới trục Y Giả sử có m điểm góc và điểm thứm+1 =i thì các giá trị đặc trưng hình học dược tính bằng cáccông thức sau đây:

Diện tích mặt cắt ngang:

Moment tĩnh của mc đối với trục X:

Momen quán tính đối với trục X:

Momen quán tính đối với trục trung hoà:

Trong các công thức trên là toạ độ củacác điểm thứ i, i+1

Tính đặc trưng hình học của mặt cắt giữa nhịp, trình tựđánh số như sau:

15 14 2120 8 9 10

19 18 7 Y

12 1322

Hình 2.5: Đánh đâu tọa độ điểm

Trang 23

Tính toán các giá trị trên bằng chương trình excel ta được

bảng kết quả sau:

Diệntích

A (m2)

Momentĩnh

S (m3)

Toạđộ trọngtâmytg (m)

Trọngtâm sođáydầmybg(mm)

2.1.4.4 SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÚC HẪNG

Kết cấu nhịp được thi công theo phương pháp đúchẫng cân bằng từù trụ ra 2 phía đối xứng nhau, khối Kotrên đỉnh trụ là khối lớn nhất của kết cấu nhịp dầmvà được thi công đầu tiên sau khi đã đặt các gối kê tạmvà các thanh cường độ cao 38 thẳng đứng để liên kếtchặt cứng giữa khối đỉnh trụ và thân trụ đồng thời giữổn định trong suốt quá trình thi công các cánh hẫng tiếptheo Khối trên đỉnh trụ được đúc trên đà giáo mở rộngtrụ, đà giáo này được cấu tạo từ thép hình đã gia công

Trang 24

trong công xưởng và được lắp đặt sau khi thi công xongthân trụ.

Các đốt dầm còn lại được đúc đối xứng nhau qua trụnhờ hai bộ ván khuôn treo trên xe đúc, hai bộ ván khuônnày có thể truợt đề thay đổi chiều dài và chiều cao cácđốt dầm

Sau khi thi công xong các đốt dầm trên đà giáo cũngnhư trên các xe đúc ta tiến hành hợp long nhịp biên, hạkết cấu nhịp xuống gối chính rồi tiến hành hợp long nhịpgiữa

Việc xác định nội lực của kết cấu phụ thuộc vào từng giaiđoạn thi công Do đó chúng ta phải xét từng sơ đồ làm việccủa kết cấu trong các giai đoạn thi công , hợp long và giai đoạnkhai thác

Lựa chọn phương pháp thi công hợp long biên trước, sau đó hạgối xuống đỉnh trụ và tiến hành hợp long giữa

2.1.4.5 Giai đoạn I thi công đúc hẫng cân bằng qua đỉnh trụ

Đây là giai đoạn đúc các đốt đối xứng qua trụ Trong giaiđoạn này kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ khung T Sau khihợp long với đoạn đúc trên đà giáo của nhịp biên và hạxuống gối chính thì sơ đồ này không tồn tại, trạng tháicân bằng mới của hệ được xác lập lại và kết cấu nhịplàm việc theo sơ đồ giản đơn mút thừa Vì vậy giá trị nộilực tính ở phần này có giá trị để kiểm tra cường độ củacác mặt cắt dầm trong giai đoạn thi công và tải trọng taibiến, xác định các mất mát ứng suất trong quá trìnhcăng kéo các bó cốt thép DƯL Sơ đồ này còn để xácđịnh các chuyễn vị của đầu hẫng trong mỗi giai đoạn đúc,căn cứ vào đó để điều chỉnh cao độ ván khuôn, tạo độvồng kiến trúc cho nhịp đúc

2.1.4.5.1 Tải trọng tác dụng:

+Tĩnh tải giai đoạn I: Trọng lượng bản thân các khối dầmtính theo công thức : , trong đó là diện tíchtrung bình mặt cắt của khối bê tông đúc, =2500 KG/m3, lilà chiều dài đốt đúc

+Trong lượng xe thao tác (loại xe đúc hẫng -OVM- kiểu dànhình thoi) là 69T Vị trí đặt tải trọng xe đúc lấy lùi 2.0m phíasau đầu mút hẫng của đốt đã đúc

Trang 25

2.1.4.5.2 Sơ đồ tính toán:

Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng

Bảng tính trọng lượng bản thân của các đốt dầm

Trang 26

Gọi là mômen do khối thứ i gây ra tại mặt cắt thứ k,

ta sẽ đi tìm công thức tổng quát như sau:

+ Tại mặt cắt gối:

- Mô men do đốt K0ï gây ra tại mặt cắt 0 – 0 được xácđịnh theo công thức tính tải phân bố đều trên thanh

1 đầu ngàm:

- Do đốt K1:

- Do đốt Kn:

+ Tại mặt cắt thứ K:

Trong đó: PI,i, li la trọng lượng và chiều dài của đốt thứ i

Trang 27

Bảng kết quả mô men (kNm) do trọng lượng bản thân

các khối gây ra

 Do hoạt tải thi công

Như đã phân tích ở trên hoạt tải thi công bao gồm :

- Hoạt tải thi công phân bố: PI,tc= 0.48x11=5.28KN/m + Mô men tại các mặt cắt do tải trọng thi công gây rađược tính theo công thức:

Bảng kết quả mô men (kNm) do tải thi công rãi đều

Trang 28

 Do hoạt tải xe đúc:

- Tải trọng xe đúc P= 690 KN đặt phía sau đầu đoạn đốtđã thi công một đoạn L bằng 2m

+ Mô men tại các mặt cắt do tải trọng xe đúc gây rađược tính theo công thức:

Bảng kết quả mô men (kNm) do trọng lượng xe đúc gây

2.1.4.5.4 Tổ hợp nội lực.

Momen ở trạng thái GHCĐ được xác định theo công thức:

Trong đó:

Trang 29

 : Hệ số liên quan tính đến tính dẻo, tính dư và sựquan trọng trong khai thác

 = i.D.R  0.95+ Hệ số liên quan đến tính dẻo : D = 1.00+ Hệ số liên quan đến tính dư : R = 1.00+ Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác: i = 1.05

.Bảng hệ số tải trọng

Loại tải γmax γminBản thân

29961

42835

57376

78254

102590

129415

15879

17710

27951

4338

-1 -62538-84392

10894

17194

2989

-9 -46468-65835-87-96-9 -112-962

1886

-3 32842-4972-3-6944-3 -92061

1014

Trang 30

54198

73178

100859

132940

168427

207407

250138

11167

21648

3471

108531

140881

177094

10823

2093

113069

146023

1051

118317

2.1.4.6 Giai đoạn 2 đã hợp long biên

Đã hợp long xong nhịp biên, hạ kết cấu nhịp xuống gốichính sau đó tiến hành hợp long giữa nhưng đốt hợp longgiữa chưa đông cứng Kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồdầm giản đơn mút thừa chịu các tải trọng: tĩnh tải giaiđoạn I, tải trọng thi công, ½ trọng lượng xe đúc và ½ trọng

Trang 31

2.1.4.6.1 Tải trọng tác dụng

+ Tải trọng bản thân

+ Hoạt tải thi công phân bố: PI,tc=0.48x12.6=6.048KN/m

+ Hoạt tải xe đúc

2.1.4.6.2 Sơ đồ tải trọng

Sơ đồ 2: Dầm mút thừa

Với các thông số: L1 = 54 m

L = 78 mĐiều kiện biên như sơ đồ thể hiện

2.1.4.6.3 Xác định nội lực

Sừ dụng phần mềm phân tích kêt cầu Midas ta có đượcbảng tổng hợp nội lực trong giai đoạn này

Bảng kết quả nội lực

Trang 32

S3’ Buoc 12 (HLGiua) I[119] -6750.77 -97419.53

Biểu đồ mô men trong giai đoạn này

Trang 33

2.1.4.7 Giai đoạn dỡ tải trọng thi công ra khỏi cầu

Giai đoạn dỡ tải trọng thi công – chuyển xe đúc ra khỏi cầu Saukhi hợp long, chưa tháo dỡ ván khuôn ngoài tiến hành căngkéo cốt thép thớ dưới của nhịp giữa và di chuyển xe đúc rakhỏi cầu, tháo dỡ các tải trọng thi công khác Các tải trọngnày vốn đã nằm ở trên nhịp gây nên biến dạng cho dầm, khidỡ tải ra khỏi nhịp dầm đàn hồi trở lại nhưng do lúc này dầmđã là liên tục, chuyển vị bị khống chế và sẽ gây ra nội lựctrong dầm Chúng ta gọi hiện tượng này là hiệu ứng dỡ tải

+ Trọng lượng xe đúc – lực tập trung tác dụng tại nhịp giữa,

với trọng lực

+ Tải trọng thi công – lực phân bố tác dụng trên kết cấutheo hướng ngược với hướng trọng lực

dụng trong phạm vi chiều dài đốt theo hướng trọng lực

2.1.4.7.2 Sơ đồ tải trọng

Ptc

Qxđ/2Qxđ/2

Po

Sơ đồ 3: Sơ đồ dỡ tải thi công

Với các thông số: L1 = 54 m

L = 78 mĐiều kiện biên như sơ đồ thể hiện

2.1.4.7.3 Xác định nội lực

Sừ dụng phần mềm phân tích kêt cầu Midas ta có đượcbảng tổng hợp nội lực trong giai đoạn này

Bảng kết quả nội lực

Trang 34

Biểu đồ mô men trong giai đoạn này

Trang 35

2.1.4.8 Xác định mô men uốn tại các mặt cắt giai đoạn khai thác ( sơ đồ 4)

Trong giai đoạn này kết cấu chịu các tải trọng như sau:

- Tĩnh tải giai đoạn 2

- Hoạt tải LL và PL

Với hoạt tải xe thì cần chú ý các yếu tố sau:

- Hoạt tải thiết kế là HL93 gồm hai tổ hợp sau:

Xe tải 3 trục và tải trọng làn

Xe tải 2 trục và tải trọng làn

Khi tính momen âm trên đĩnh trụ thì ta xếp thêmtrường hợp 90%(2 xe tải thiết kế cách nhau 15m, 2 trục145kN cách nhau 4.3 m và tải trọng làn)

Sơ đồ giống như giai đoạn trên, dầm liên tục 3 nhịp

2.1.4.8.3 Xác đinh giá trị nội lực

Mô hình hóa trên midas ta được kết quả sau:

Biểu đồ bao moment

Trang 36

Bảng giá trị moment max

Trang 37

S7’ TH1(max) I[123] -31.76 24518.93

Bảng giá trị moment min

2.1.4.9 Tổng hợp giá trị nội lực

Cộng giá trị đại số 3 trướng hợp SƠ ĐỒ 2 (Sơ dồ hợp long giữa) + SƠ ĐỒ 3 (Sơ đồ dỡ tải) + SƠ ĐỒ 4 (Sơ đồ dầm

liên tục 3 nhịp chịụ tĩnh tải II và hoạt tải)

Trang 38

Hình 2.7: Tổng hợp moment

Trang 39

cắt Giá trị M(kNm) tính theo sơ đồ 2 Giá trị M(kNm) tính theo sơ đồ 3

Giá trị đường bao M(kNm)

theo sơ đồ 4

Giá trị M(kNm) tính toán trong giai

đoạn khai thác

Trang 40

2.1.5 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC :

2.1.5.1 Vật liệu bê tông

Bê tông được sử dụng có các đặc trưng sau :

+ Tỉ trọng của bêtông : =25 (kN/m3)

Định dạng
Số trang	416
Dung lượng	18 MB