THIẾT kế cầu QUA SÔNG b103 qui mô xây dựng vĩnh cửu, tải trọng thiết kế HL93, khổ cầu 10m, sông cấp 4 khẩu độ cầu 180m

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xâydựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua,với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy c

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN 3

LỜI CÁM ƠN 5

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU 1 QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH QUẢNG NAM: 7

2 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG 7

3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG B103: 8

4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG B103 : 8

5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU : 8

6 CÁC CHỈ TIÊU KT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 10

CHƯƠNG II: TK SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC 1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 14

2.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU : 20

3 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ 21

4.TÍNH TOÁN CÁP DỰ ỨNG LỰC TRONG DẦM CHỦ 32

5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 39

6.BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I: 43

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT ƯST TIẾT DIỆN SUPER TEE 46

1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH: 46

2.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU : 52

3.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ 53

4 TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP 61

5.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA DẦM CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP: 63

6 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC: 71

7.KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I: 73

8 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU: 75

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÀN THÉP 1 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH: 77

2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU : 83

3 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ 84

4 TÍNH TOÁN KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH DÀN: 92

5 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU:: 95

CHƯƠNG V : SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TUYẾN 97

1.CƠ SỞ ĐỂ CHỌN ĐƯA PHƯƠNG ÁN VÀO THIẾT KẾ KỸ THUẬT 97

2 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO GIÁ THÀNH DỰ TOÁN 97

3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO 97

4 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG 99

5.KẾT LUẬN 100

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ DẦM CHỦ SUPER – T 1.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT NGANG ĐẶC TRƯNG 102

2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM GIỬA VÀ DẦM BIÊN 109

3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM GIỬA VÀ DẦM BIÊN 117

4 TỔ HỢP NỘI LỰC THEO CÁC TTGH TẠI CÁC MẶT CẮT 124

5 TÍNH TOÁN LẠI VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 130

6 ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA CÁC MẶT CẮT DẦM 134

7 TÍNH TOÁN CÁC MẤT MÁT ỨNG SUẤT 139

8 TÍNH DUYỆT THEO MÔMEN 145

9 TÍNH DUYỆT THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 160

10 TÍNH DUYỆT THEO LỰC CẮT VÀ XOẮN 165

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ TRỤ SỐ 1 1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 172

2 TÍNH TOÁN CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 173

3.TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG K.(sử dụng khi tính toán xà mũ) 187

4 TÍNH TOÁN XÀ MỦ TRỤ 188

5 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MẶT CẮT 191

6 KIỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT 194

7 TÍNH TOÁN CỐT THÉP ĐÁ TẢNG 199

8 TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA MẶT CẮT THÂN TRỤ 202

9 KIỂM TOÁN MẶT CẮT TẠI ĐÁY MÓNG II-II 211

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 226

1.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO TRỤ T1 226

1.2 SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM NƠI XÂY DỰNG CẦU 226

1.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TRỤ T1 228

1.4 TRÌNH TỰ THI CÔNG TRỤ T1 228

1.5CÁC CÔNG TÁC CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TRỤ T1 229

1.6 THI CÔNG BỆ CỌC,THÂN TRỤ, XÀ MŨ 247

CHÖÔNG II : THI COÂNG NHÒP. 1.ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH,ĐỊA CHẤT,KHÍ HẬU, THUỶ VĂN 261

2 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG : 261

3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THI CÔNG: 267

4 TRÌNH TỰ THI CÔNG CHI TIẾT KCN BẰNG TỔ HỢP MÚT THỪA LOẠI NHỎ: 269

5 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH LẬT CỦA TỔ HỢP TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG : 269

6.TÍNH CÁP TREO DẦM .271

TÀI LIỆU THAM KHẢO 272

Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG B103.

Các số liệu ban đầu

I.1.Địa hình: Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông

tương đối bằng phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi côngcũng như việc tổ chức xây dựng cầu

I.2.Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

Lớp 1: Cát pha trạng thái rời rạc dày 1,5m

MNCN: 9,0m

MNTT: 6,0m

MNTN: 2,0m

I.4.Khí hậu - Thời tiết:

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết không phânchia rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này đếntháng 1 năm sau

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa

- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển )

I.5.Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

I.6.Phạm vi nghiên cứu của đồ án:

- Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 30 %

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xâydựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua,với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi vàtrau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp mộtphần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước.

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sôngB103 đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông

để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vậndụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em khôngtránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêmcho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáoTh.S Nguyễn Văn Mỹ và các thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây Dựng CầuĐường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng ngày 09 tháng 06 năm 2010

Nguyễn Đình Duy

PHẦN I:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

(30%)

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cưtương đối đông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiếntranh nên tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khuvực còn rất kém.

1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3 km nên dân cư ở đây sinh sống tăngnhiều trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồngđều Dân cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh cácdịch vụ du lịch Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp

Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng

xe phục vụ du lịch rất lớn Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khucông nghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

2 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG :

2.2 Xu hướng phát triển :

Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một

cơ sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông

3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG B103:

Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xechạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể

4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG B103 :

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sôngB103 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giaothông ngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh

5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

5.1 Địa hình :

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằngphẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổchức xây dựng cầu

5.2 Khí hậu :

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theomùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịuảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tươngđối cao do gần cửa biển

5.3 Thủy văn :

Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mựcnước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều nămkhảo sát đo đạc ta xác định được:

Lớp 3: Sét ở tạng thái nữa cứng dày vô cùng.

Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoanxuống dưới lớp cuối cùng khoảng 5m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toán cọcvừa chống vừa ma sát

5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá đượcvận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảocường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độsạch, cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc cácloại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lýlớn ở các khu vực lân cận

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luônđáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các côngtrình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu côngtrình đặt ra

Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như

sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giaothông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và côngnghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầuđường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựngcầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ

thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công đượctrang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhânlực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việcthi công đảm bảo tiến độ đã đề ra.

6 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật :

Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu

- Tải trọng: đoàn xe HL-93 và đoàn người 300daN/m2

- Dùng kết cấu trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa

Theo địa chất tại khu vực xây dựng cầu ta sử dụng móng cọc khoan nhồi tính toántheo cọc chống ngàm vào trong đá 1~1,5m

6.2.2 Kết cấu nhịp:

Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vàokhẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:

Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 3 nhịp: 52.5+75+52.5=180m

Phương án 2: cầu BTCT ƯST dầm Super T 7 nhịp: 5 x 36= 180m

%83,2

%1001809.174

%100

0 0

Vậy đạt yêu cầu.

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC

Kết cấu mố, trụ:

- Kết cấu mố:

Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng mố dùng móng cọc khoannhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1) và 10,3m (mốM2)

1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm;chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 10050cm

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa Móng trụdùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 20m (trụT1; T2)

Phương án 2: cầu dầm BTCT ứng suất trước5 nhịp 36m

%6.4

%100180

1807.171

%100

0

0 0

L TK

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 36 x 5(m).

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầmchủ 1,65m

- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan cantay vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC

1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm;chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 10050cm

-Kết cấu trụ:

Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụdùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụT1, T2, T3, T4, )

%83.2

%100180

1809.174

%100

0

0 0

L TK

- Dàn thép gồm 10 khoan với d = 6m, chiều cao dàn chủ h = 7.5m.

- Mặt cắt ngang có 6 dầm dọc phụ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,5 m

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC

1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm;chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 10050cm

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụdùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 25m (trụT1, T2)

CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC

BTCT DƯL

1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau : 52.5+75+52.5 =180m

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ

28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính15,2mm và 12,7mm

Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:

1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ 1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố

Hình 1.2.1: Mặt cắt ngang dầm tại trụ và mố

L? P BTN DÀY 7CM L? P PHÒNG NU? C DÀY 5mm

1 5

1 5

2%

Hình 1.2.2: Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp.

25 544/2

160 127

25

25 100

2%

L?P PHÒ NG NU?C L?P BTN DÀY 7CM

544/2

160 127

25

25 100 400

25 25

1 5

S12

400 100 300/236.5

S9 S13

S5 S6

75 1 0

y x

y x



75 1 35 2 3 75 1

2 1 1

a c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:

yt =

1225

45 1

2 0

y x

y x



2 35 4 2

2 2 2

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy dầm như sau:

 

19 , 1 25 , 0 5 , 1 2

25 , 0 5 , 0 5 , 0 45 , 0 37 , 1 2

5 , 0 35 , 0 1 2

35 , 0 25 , 0 2

2

m y

y tg

y y

tg

A

t t

56

,

21

25 , 0 25 , 0 75 , 0 2 55 , 3 2

13 , 3 42 , 2 5 , 0 13 , 3 37 , 1 2

5 , 0 35 , 0 5 , 1 2

35 , 0 25 , 0 2

72 , 2 13 , 3 5 , 0 13 , 3 37 , 1 2

5 , 0 35 , 0 5 , 1 2

35 , 0 25

2

Với li : chiều dài đốt tính toán

Trọng lượng mỗi đốt tính toán : DCi = Vi x 25 (KN)

Bảng 1.2.1: Bảng tính toán khối lượng các đốt dầm :

CD tính toán(m)

Thể tích đốt(m³)

KL đốt(KN)

= 33040 (KN)

 Trọng lượng bản thân dầm chủ trên một mét dài cầu là:

DCdc = 33040 /180 = 183.55 (KN/m).

1.2 Tính toán khối lượng mố:

Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:

Hình 1.2.4: Cấu tạo mố chữ U phương án I

Bảng 1.2.2: Tính toán khổi lượng mố

Hình 1.2.5: Cấu tạo trụ liên tục

Bảng 1.3: Tính toán khổi lượng trụ T1

Khối lượng

Kêt cấu lớp phủ mặt cầu dày 75mm gồm:

+ Lớp bê tông nhựa

m KN m

2.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :

Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình vẽ:

Bảng 1.4: Tính toán khổi lượng lan can-tay vịn

Khối lượng

1

Lan can bằng đai thépdày 2mm rộng

50mm,diện tích 0.00517

3 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.

3.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

Thay vào ta được:

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

- Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hện trường CPT có kết quả xuyên như sau:

e g

h f

i

0.05 0.1

L-8.D

SET PHA 5,5m

CAT PHA DAY 1,5m

Hình 1.2.7: Kết quả xuyên CPT

0.05 0.1

6 10.7 9.5 10.2

28.7 30.8 25.5 31.6 29 33.2 35.2 31.6 28.7 29.2

0.050.020.07 0.06 0.159

L-8.D

a b c

d

e g

h f

+ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc

+ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc.

* Tính sức kháng mũi cọc Q p :

pháp tính sức chịu đầu cọc) -Trang 56

Với : qc1 : giá tri trung bình của qctrên toàn bộ chiều sâu 4D dưới mũi cọc

(đoạn a-b-c-d)

) ( 913 , 30 4

425 , 43 9 , 63 575 , 16

913 , 30 7 , 25 2

21,77 33,2

).

( 27 2

68 , 25 331 , 28 2

) ( 1 2

MPa q

q q

N i

i si si i

si Ni

i

si c

s

Di

Li K

Q

Ks,c : các hệ số hiệu chỉnh., tra biểu đồ ta được Ks,c= 0,6

Li : chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

D : chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm), D=1m

fsi : sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét

(MPa)

asi: chu vi cọc tại điểm xem xét (m), asi =3,14m

hi : khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

N1 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D, 8 khoảng

N2 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 2D và mũi cọc, 3 khoảng

*Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo các làn xe.

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tải thiết kế + Tải trọng làn, Xe 2 trục+ tải trọng làn

- Khai báo tải trọng đoàn người

- Khai báo các lớp xe

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn chophù hợp

- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tảitrọng, hệ số xung kích

- Khai báo các trường hợp tải trọng thi công ứng với các giai đoạn thi công đúc hẫng

- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

3.2.1 Mô hình hóa kết cấu:

- Sơ đồ cầu là một dầm hộp trên các trụ và 2 mố

- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng nhưkết cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian

- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình

là phần tử Beam ứng với các mặt cắt ngang tại các vị trí khác nhau Mặt cắt ngang dầmchủ được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)

- Kết cấu trụ gồm mũ trụ, bệ thân trụ, bệ trụ cũng được mô tả bằng phần tử Beam vớicác kích thước theo các phương, sự thay đổi tiết diện của mặt cắt mũ trụ hoàn toàntưong tự như kết cấu thật:

- Trong chương trình không khai báo các phần tử mố, không có liên kết dầm với trụ

mà chỉ tạo các gối cố định và gối di động nên khi tính phản lực tại trụ và mố cần phảicộng thêm phản lực do bản thân trụ và mố

- Để mô tả sự liên kết giữa mũ trụ và dầm chủ ta khai báo bằng các gối đàn hồi với các

độ cứng rất lớn (1000000000)

Khai báo MCN dầm chủ với các số liệu cụ thể như sau:

Hình 1.2.9: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại hợp long và đoạn dầm đúc trên

giàn giáo.

Hình1 2.10: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại trụ.

Hình 1.2.11: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm thay đổi từ trụ ra hợp long.

Hình 1.2.12: Sơ đồ kết cấu hiểu thị dưới dạng không gian.

3.2.2 Khai báo các làn xe:

- Cầu gồm 4 làn xe chạy rộng 11m

2 làn xe ô t ô mỗi làn rộng 4 m

2 làn người đi bộ mỗi làn rộng 1 m

Ta khai báo 4 làn xe với độ lệch tâm như sau:

Bảng 1.2.3: Bảng tính toán độ lệch tâm các làn.

- Làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng: xe hai trục+ tảitrọng làn ( Hoat TademLan) và xe tải + tải trọng làn (Hoat TruckLan), là làn 1 và làn2

- Làn 3, làn 4 được gán cho tải trọng người đi bộ

3.2.3 Khai báo xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05).

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD

- Khai báo 2 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:

o HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TDM)

o HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TRK)

- Khai báo trường hợp tải trọng đoàn người: q = 300daN/m2

Hình 1.2.13: Khai báo các trường hợp hoạt tải.

3.2.4 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đỉnh trụ bao gồm:

o Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu, lan can tay vịn dải phân cách (tỉnh tảigiai đoạn 2)

o Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

- Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:

Bảng 1.2.4: Các hệ số tải trọng tính toán.

Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình:

Bảng 1.2.5: Bảng khai báo các trường hợp tải trọng.

ST

Loai

1,75(HL93-TRK+Doan nguoi)

2 TDM_max Hoạt tải xe 2 trục,tải trọng làn

1,75(HL93-TDM+ Doan nguoi)

Max(TRK_max,TDM_max)

Lấy giá trị bất lợi nhất trong 3 tổhợp(Moving_max, Tinh_max,Tinh+ Moving_max)

ENVE

Max( Moving_max,

Tinh_max,Tinh+Moving_max)Ghi chú: Hệ số xung kích được khai báo cùng với lúc khai báo tải trọng xe hai trục vàtải trọng xe tải: IM = 25%

- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tảitrọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các ĐAH và các phản lực gối,xếp xe lên các ĐAH sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của quitrình thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

3.2.5 Khai thác kết quả:

Sau khi mô phỏng sơ đồ kết cấu và gắn các tải trọng tác dụng lên cầu Tiến hành phântích ta được kết quả như sau:

: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, = 1,6.

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

+ Giai đoạn 1 : Dầm làm việc như 1 dầm mút thừa tĩnh định.

+ Giai đoạn 2 : Dầm liên tục 3 nhịp

Sơ đồ tính:

5 2.5 75 5 2.5

1 80

Hình 1.2.17: Sơ đồ tính toán cáp dự ứng lực.

Khi thi công theo công nghệ hẫng ta xem kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi và

áp dụng nguyên lý cộng tác dụng Từ đó tổng hợp nội lực trong giai đoạn thi công vàkhai thác rồi lấy giá trị Mmax , Mmin để tính toán bố trí cốt thép trong cả hai giai đoạn

4.2 Tải trọng tác dụng:

- Trọng lượng bản thân của các đốt dầm.(DC)

- Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL): 4,48.10-4MPa.B = 5,376(KN/m)

- Trọng lượng xe đúc + ván khuôn:

- Tĩnh tải giai đoạn 2: DW = 27,711KN/m

- Hoạt tải: HL-93, đoàn người tiêu chuẩn qn= 3KN/m

- Hệ số tải trọng lấy bằng (chỉ xét trong giai đoạn thi công)

+ 1,25: cho trọng lượng bản thân dầm

+ 1,5: cho các thiết bị và cho các tác động xung kích

4.3 Sơ đồ bố trí các nhóm cáp:

Hình 1.2.18: Sơ đồ bố trí các nhóm cáp.

- Nhóm 1 ứng với mômen (-) của tiết diện trên trụ

- Nhóm 2 ứng với mômen (+) của nhịp biên

- Nhóm 3 ứng với mômen (+) của tiết diện giữa nhịp

Nhóm 1

4.4 Tính toán nội lực dầm chủ:

4.4.1 Giá trị momen âm lớn nhất của tiết diện trên trụ gây ra: (Tính cáp nhóm 1)

200/2 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 400 100

36.5

K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 S1S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13

S12

S13

y

200/2

Hình 1.2.19: Sơ đồ phân chia các khối đúc.

Trong trường hợp này bất lợi nhất ta tính trong giai đoạn thi công đúc hẩng đối xứngcân bằng ứng với trường hợp cánh hẫng lớn nhất đó là khi đúc xong cánh mút thừa vàtiến hành hợp long nhịp biên (khi bê tông chưa đông cứng)

Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân các đốt đúc hẫng (tức là trọng lượng phân bố đều củacác đốt từ K0 đến K14)

+ ½ trọng lượng bản thân của đốt hợp long: PHL= 382,65(KN)

+ Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL) (KN/m)

+ Lực căng cốt thép chịu momen âm cường độ cao

Tính toán bằng phần mềm MIDAS Civil ta có biểu đồ mômen do tải trọng tính toán

gây ra tại tiết diện trên trụ có dạng như sau (hình 1.2.21)

300 300 300

300 300 300 300 300

1/2P HL

3650

1300

3650 CLL

DC K0

Hình 1.2.21: Biểu đồ mômen âm lớn nhất trong giai đoạn thi công.

4.4.2 Giá trị momen dương lớn nhất của tiết diện giữa nhịp gây ra:

Giá trị mômen dương lớn nhất để tính toán là giá trị mômen lớn nhất tịa tiết diện giữanhịp trong giai đoạn khai thác nhưng trừ đi phần tĩnh tải bản thân vì đã có phần cốtthép trong giai đoạn thi công chịu

Hình 1.2.22: Biểu đồ mômen lớn nhất tại do tĩnh tải và hoạt tải.

Giá trị momen uốn lớn nhất do tỉnh tải và hoạt tải gây ra trong dầm chủ ở các tiết diện:

4.5 Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ngang:

Sử dụng chức năng SECTION PROPERTY trong MIDAS CIVIL ta có được đặc trưng hình học của mặt cắt ngang dầm chủ như sau:

Đại lượng Mặt tai trụ

Sử dụng cáp DƯL với các đặc trưng sau:

Diện tích 1 tao 140 mm2

MW

'e'NA

'Nf

tr

min tr

T T T

1()eAW

MA(ne

AW

MN

bo KT

' T tr

min '

b '

T tr

min '

MW

'e'NA

'Nf

d

min d

T T T

1()WeA

MA(nA

We

MN

bo KT d

' T

min '

b d

' T

min '

0

W

MW

eNA

Nf

d

max d

T T T

max

bo KT T

d b T

d T

A f e A W

M A n

e A W

M N

T T T d

W

M W

e N A

N f

)

1()

max

bo KT tr

T

b tr

T

T

A f W e A

M A n

A

W e

M N

NT = nbfKTAbó

+ e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực + A: Diện tích tiết diện bêtông

+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

+ n'b, nb : Số bó cốt thép cần tính

+ fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép:

fKT = 0.75fpy = 1252.5 Mpa = 1.2525 (KN/mm2) + Abó: Diện tích một bó cáp; Abó = 3080mm2

+Giả thiết aT = 150 (mm), a‘

T = 250(mm)

Bảng 1.2.7:Bảng tính toán số bó cáp tại trụ và giữa nhịp.

Số bó cáp tại các tiết diện có momen lớn

nb 21.18

nb 6.16

nb >=

39,62

nb <=103,89

9*25 88

Hình 1.2.23: Bố trí cáp DƯL tại tiết diện trên trụ 1, 2 chịu momen âm.

13

13 20 13

Hình 1.2.24: Bố trí cáp DƯL tại tiết diện giữa nhịp giữa và biên chịu momen dương.

5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.

Dầm chủ có mặt cắt ngang dạng hộp do đó để tính toán ta quy đổi tiết diện hộp

về tiết diện tiết diện chữ I lệch và sử dụng các công thức kiểm toán như đối với tiếtdiện chữ T trong quy trình