ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CẦU NAM Ô

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:  Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền: Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau: QR = Qn = 

Lời cảm ơn.

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì Giao thông là bộ mặt,

là huyết mạch của một quốc gia Đất nước ta đang trong thời kỳ phát triển nhanh chóng thì nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước Trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng cơ bản, phát triển mạng lưới giao thông vận tải.

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, chúng em là những công dân, những nguời kỹ sư tương lai thì chúng em phải làm sao trang bị cho mình những kiến thức cần thiết để sau này ra trường là một người có ích cho xã hội, góp một phần công sức của mình vào công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc.

Trong học kỳ này em được Khoa giao đồ án tốt nghiệp với đề tài thực tế là “Thiết

kế cầu Nam Ô”; nằm trong Dự án tín dụng nghành GTVT để cải tạo mạng lưới đường quốc gia ( giai đoạn một)

Qua đó phần nào giúp em làm quen thêm 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 Mặt khác, việc thiết kế này là cơ hội để em học hỏi thêm những kiến thức mới đồng thời cũng cố lại kiến thức đã học, đúc kết cho mình những kinh nghiệm cho công việc sau này

Do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô xem xét và chỉ dẫn cho em.

Cuối cùng cho phép em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy giáo Th.S Đỗ Việt Hải cùng các thầy cô giáo trong Khoa Xây dựng Cầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Kính chúc các thầy cô trong Khoa luôn mạnh khỏe, ngày càng cống hiến nhiều hơn nữa cho sự nghiệp giáo dục và xây dựng đất nước.

Đà nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2009

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN 2

1.1 Hiện trạng cầu Nam Ô cũ 2

1.2 Cầu Nam Ô đường bộ mới 2

1.3 Căn cứ thiết kế: 2

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu 2

1.5 Các điều kiện kác (PL1.5) 4

1.6 Qui mô và tiêu chuẩn thiết kế 4

1.7 Đề xuất các phương án vượt sông: 5

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI MSS 6

2.1 Tính toán khối lượng các hạng mục công trình 6

2.2 Tính toán số lượng cọc:: 10

2.2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 13

2.2.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu: 16

2.3 Sơ bộ xác định số bó cáp DƯL bố trí theo phương dọc cầu 18

2.4 Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ ở TTGH cường độ 21

2.5 Tổng hợp khối lượng: 25

2.6 Tính giá thành phương án I 26

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CẦU VÒM 27

3.1 Tiết diện vòm chủ 27

3.2 Tính toán khối lượng phần cầu vòm ống thép nhồi bê tông: 30

3.3 Tính toán khối lượng phần cầu dẫn dạng dầm Supper T giản đơn: 33

3.4 3.4 Tính toán khối lượng phần kết cấu hạ bộ 34

3.5.Tinhs toán số lượng cọc 35

3.6.Dầm super T 39

3.6.3 Xác định số lượng cọc cho mố trụ 40

3.7 Kiểm toán tiết diện sườn vòm 106m 41

3.8 Kiểm toán thanh treo 44

3.9.Tính giá thành phương án II 48

3.10 So sánh chọn phương án 50

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 52

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG NGAG CẦU 52

4.1 Cấu tạo dầm 52

4.2.Nguyên lý tính toán 53

4.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu 53

4.4.Xác định tải trọng tính toán: 53

4.5.Nội lực trong dầm theo phương ngang tại các tiết diện đặc biệt 55

4.6.Nội lực do tỉnh tải gây ra 56

4.7.Nội lực do hoạt tải gây ra 57

4.8 Tính toán cốt thép chịu mômen 60

4.8.4 Tính toán cốt thép phân bố 62

4.8.5.Tính toán cót thép chống co ngót nhiệt độ 63

4.9.Kiểm tra khả năng chịu lực các tiết diện 63

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG DOC CẦU 66

5.1.Tổng quan công nghệ MSS 66

5.2.Quá trình hình thành nội lực cầu theo công nghệ MSS 67

5.3.Tải trọng và hệ số tải trọng: 68

5.4 Mô hình hóa bằng Midas 7.1 73

5.5 Các nguyên tắc tính toán 73

5.6 Xác định nội lực trong dầm 73

5.7 Kết quả nội lực trong giai đoạn thi công 74

5.8 Nội lực trong giai đoạn khai thác 75

5.9 Kết quả nội lực trong giai đoạn khai thác( chưa tính cáp) 76

5.10 Tính toán và bố trí cốt thép 77

5.10.1 Tính toán cáp DƯL: 77

5.10.2 Bố trí cáp DƯL: 80

5.11 Tính toán mất mát ứng suất ở các mặt cắt: 80

5.12 Kiểm toán dầm 81

5.12.1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ 81

5.12.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước: 84

5.12.3 Kiểm toán sức kháng cắt 86

5.10.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng: 90

5.10.5 Chuyển vị trong giai đoạn khai thác 94

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN TRỤ CẦU P4 95

6.1 Tổng quát 95

6.2 Kết cấu phần trên 95

6.3 Số liệu trụ 95

6.4 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 96

6.5 Tổ hợp tải trọng tác dung lên các mặt cắt 101

6.6 Kiểm toán các mặt cắt 103

6.6.1 Các kích thước hình học của mặt cắt than trụ 103

6.6.2 Tổ hộp nội lực tại các mặt cắt: .104

6.6.3 Kiểm tra cấu kiện chiệu nén 105

6.6.4 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 105

6.6.5 Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều 106

6.7 Kiểm tra nứt 110

6.8 Kiểm tra lượng cốt thép 110

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG 112

CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ THI CÔNG TRU P1 112

7.1 Đặc điểm cấu tạo trụ P1 112

7.2 Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu .113

7.3 Đề xuất các phương án thi công trụ P1 113

7.4 Trình tự thi công trụ P1 114

7.5 Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: .114

7.6 Xây dựng vòng vây cọc ván thép 117

7.6.2 Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy 118

7.7 Tính toán cọc ván thép 120

7.7.1 Các nguyên tắc tính toán 120

7.7.2 Xác định chiều sâu ngàm cọc ván: 121

7.7.3 Tính ổn định cọc ván thép và tính toán thanh chống 123

7.8 Hút nước hố móng .127

7.9 Thi công bệ cọc, thân trụ 127

7.9.2 Tính toán ván khuôn 127

7.10 Thi công thân trụ 132

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP MSS 132

8.1 Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công 132

8.2 Mô tả nguyên lí làm việc của công nghệ 134

8.3 Đặc điểm kỹ thuật công nghệ- Giải pháp đẩy dưới đúc trên 134 8.4 Cấu tạo hệ thống thiết bị công nghệ 136

8.5 Công tác chuẩn bị 141

8.6 Các bước thi công chính 141

8.7 Công nghệ đúc BT hịp dầm 141

8.8Một số hướng dẫn chi tiết 142

8.9 Yêu cầu kỹ thuật 142

8.10 Tính toán phần dàn chính 143

8.10.1 Tính toán thiết kế hệ kết cấu ĐGDĐ 143

8.10 2 Kết quả tính toán: 145 8.11 Thiết kế tru phụ : 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN 1

Tổng quan chung 1

1.5 Các điều kiện kác (PL1.5) 1

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI MSS 3

2.1 Tính toán khối lượng các hạng mục công trình 3

2.2 Tính toán số lượng cọc:: 6

2.2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 6

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CẦU VÒM 13

3.3.2Tính toán khối lượng dầm ngang và dầm dọc 13

3.4.1 Tính toán khối lượng phần kết cấu hạ bộ 16

3.5.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ: 18

3.6.Dầm super T 26

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 37

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG NGAG CẦU 37

4.6.Nội lực do tỉnh tải gây ra 37

4.7.Nội lực do hoạt tải gây ra 37

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG DOC CẦU 46

5.6.1 Mô hình hóa trong giai đoạn thi công 46

5.7.Kết quả nội lực trong giai đoạn thi công 50

5.11 Tính toán mất mát ứng suất ở các mặt cắt: 56

5.12 Kiểm toán dầm 61

5.12.3 Kiểm toán sức kháng cắt 61

5.12.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng: 66

5.12.5 Chuyển vị trong giai đoạn khai thác 78

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN TRỤ CẦU P4 81

6.2 Kết cấu phần trên 81

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG 81

CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ THI CÔNG TRU P1 81

7.2 Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu .81

7.5 Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: .82

7.6 Xây dựng vòng vây cọc ván thép 88

7.6.2 Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy 88

7.7 Tính toán cọc ván thép 89

7.8 Hút nước hố móng .89

7.9 Thi công bệ cọc, thân trụ 90

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP MSS 91

8.1.1 Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công 91

8.4 Cấu tạo hệ thống thiết bị công nghệ 92

8.5 Công tác chuẩn bị 99

8.6 Các bước thi công chính 99

8.8 Một số hướng dẫn chi tiết 102

8.9 Yêu cầu kỹ thuật 104

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG.

Cầu Nam Ô bắt qua sông Cu Đê , thuộc địa phận Quận Liên chiểu, TP Đà Nẵng nằm trong Dự án tín dụng nghành GTVT để cải tạo mạng lưới đường quốc gia giai đoạn một

Tổng quan chung ( phục lục C1)

1.1 Hiện trạng cầu Nam Ô cũ:

Cầu Nam ô cũ cho đường bộ có kết cấu 13 nhịp dầm BTCT khẩu độ 24.7m, chiềurộng cầu 1.3+7.6+1.3=10.2m Chiều dài toàn cầu 321.4m Đáy dầm ở cao độ +4.39mKết cấu trụ có xà mũ bằng BTCT đặc trực tiếp lên móng cọc đường kính 0.6m bằngBTCT , mố bằng BTCT Cầu được xây dựng năm 1984 , trình trạng đã xuống cấp Tại

vị trí mố và trụ không có hiện tượng xói lở hay dịch chuyển dòng , thượng lưu và hạ lưudòng sông tương đối ổn định

Phía hạ lưu cầu Nam Ô là cầu đường sắt , có kết cấu nhịp dàn thép , trụ BTCT Cao độ đường sắc tương tự như cao độ đường bộ

1.2 Cầu Nam Ô đường bộ mới :

Cầu Nam Ô mới cho đường bộ tại Km 916+919.88 đến Km 917240.08 trên quốc lộ1A hướng đi Huế vào Đà Nẵng Theo phương ngang tim cầu Nam Ô mới nằm cách cầu

cũ 15.1m về phía thượng lưu

1.4.2 Khí tượng

Cầu nằm trong khu vực TP Đà Nẵng , khí hậu mang đặc trưng khí hậu nam trung

bộ Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt , mùa mưa thường trùng với mùa đông , mùa hạthường trùng với mùa khô

Nhiêt độ trung bình năm là 25.70 C, nhiệt độ cao nhất đạt 40,90C, nhiệt độ thấpnhất đạt 9,20C

Độ ẩm trung bình năm đạt 82%

Khu vực cầu có lượng mưa khá lớn , lượng mưa trung bình nhiều năm đạt2250mm, số ngày mưa 140-150 ngày Tốc độ gió trung bình năm 1.7m/s Tốc độ giómax khi có gió bão là 40m/s

1.4.3 Đặc điểm thủy văn , thủy lực công trình

-Lưu lượng Q1%=4300 m3/s

-Mực nước H1% =+3.17m ; H2% =+3.07m ; H5% =+2.92m ; H10% =+2.81m ;

Hmin =-2.40m

-Khẩu độ cần thiết L0 =290m

-Vận tốc ứng với tần suất thiết kế 1.03m/s

-Sông Cu Đê chị ảnh hưởng của chế độ nhật triều Biên độ trung bình khoản 1.2m , lớn nhất đạt 1.5m

0.8 Lũ có thể kéo dài trong 7-10 ngày Mực nước lũ lớn nhất điều tra Hmax1964 =2.80m ,

Hmax1999 =2.17m , Hmax2001 =1.36m

Kết quả phân tích xói như sau

Điểm tính Chiều xâu xói chung Chiều xâu xói cục bộ Cao độ sau khi xói cục bộ

đá tảng đa khoán, (a,bmQIV) và (mQIII) Đá cát kết, bột kết, sét kết có tuổi beogen(N30) Các thành tạo này được phân chia từ trên xuống dưới như sau :

Lớp 1a : Bùn cát pha màu xám đen, phân bố phía Đà Nẵng , chiều dày lớp 0.8-5.0mLớp 1b : Đất cát lẫn đá hộc san nền đường đang khai thác có bề dày lớp từ 1.6-6mLớp 1c : Cát hạt mịn đến thô lẫn vỏ sò hến, màu xám ,xám trắng , trạng thái xốp đến chặt vừa có bề dày lớn nhất là 15m , chiều dày thay đổi từ 3.15-15m

Lớp 1d : Cát mịn đến thô lẫn sỏi sạn, trạng thái rất chặt Dày từ 3.3-5.3m

Lớp 2: Sét màu xám , xám xanh trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy Chiều dày 6.5m

1.4-Lớp 3: Sét pha lẫn sỏi sạn; trạng thái chặt vừa đến chặt Chiều dày thay đổi từ 14.4m

4.4-Lớp 4: Cuội , đá tảng đa khoán rất chặt, chiều dày thay đổi từ 3.1-9.7m

Lớp 5: Sét kết chặt màu xám xanh, xám vàng Chiều dày vô cùng và lỗ khoan chưakhoan hết lớp này

1.5 Các điều kiện khác (Phục lục CI 1.5 )

1.6 Qui mô và tiêu chuẩn thiết kế

1.6.1 Qui mô

-Cầu được xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và bằng BTCT DƯL

-Tải trọng thiết kế HL93 , người 300 KG/m2

-Tần suất thiết kế : H1%=+3.17m ; H thông thuyền 5% =2.92m

-Động đất cấp 7 ( thang MSK-64) Hệ số gia tốc nền A=0.094

-Khổ thông thuyền B=15m, H=3.5m

-Đường hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đường đô thị cấp II, tốc độ V=80Km/h

(TCXDVN 104-2005) : móng cấp phối đá dăm , mặt cấp cao A1, Eyc=1600daN/cm2

1.6.2 Tiêu chuẩn thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN -272-05, tham khảo AASHTO 1998;

- Công trình giao thông trong vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN221-95;

- Tiêu chuẩn ACI 318-89;

1.7 Đề xuất các phương án vượt sông

1.7.1 Phương án I: Cầu liên tục thi công theo công nghệ đà giáo di động.

%48.4

%100290

290303

%100

0

0 0

L TK

-Kết cấu nhịp: Dầm hộp BTCT DƯL, BT dầm f’c = 50MPa.

-Trụ: Trụ đặc thân hẹp, BT trụ f’c = 30MPa

-Cọc: Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’c = 30MPa

-Lan can tay vịn: Phần đế bằng BTCT f’c = 25MPa, phần trên bằng ống thép

mạ kẽm

-Khe co dãn: Bằng cao su cốt thép bản

-Các lớp mặt cầu: Lớp phòng nước dày 1.0cm;

Lớp BTN dày 6.5cm

-Thoát nước: Các ống thoát nước bằng ống nhựa P.V.C Ø100

1.7.1.2 Giải pháp thi công chủ đạo:

-Kết cấu nhịp: Thi công theo công nghệ đà giáo di động

-Trụ, mố: Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ BT tại chỗ

-Cọc: Thi công theo công nghệ cọc khoan nhồi

1.7.2 Phương án II: Cầu vòm ống thép nhồi BTCT kết hợp dầm SuperT

1.7.2.1 Giải pháp thiết kế:

-Sơ đồ cầu: 40m + 66m + 106m.+ 66m +40m

Khẩu độ cầu :

L TK0  2 ( 40  66 )  106  0 1  4  4  3 5  2  1 5  301 4m

Vậy đạt yêu cầu

-Kết cấu nhịp: Vòm ống thép nhồi bê tông gồm có 3 nhịp là

(66+106+66)m Ống thép được nhồi bằng BTCT cấp C50

Hai nhịp dẫn dầm SuperT nhịp 40m BTCT cấp C50 khoảng cách giữa các dầm là 2.13 m

-Cọc: Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’c = 30MPa

-Lan can tay vịn: Phần đế bằng BTCT f’c = 25MPa, phần trên bằng

%93.3

%100290

2904.301

%100

0

0 0

L TK

1.7.2.2 Giải phâp thi công chủ đạo:

-Kết cấu nhịp vòm: Lao lắp hẫng hệ vòm thĩp bằng giâ treo

Nhồi BT văo ống theo phương phâp đổ bằng bơm âp lực đẩy lín

-Cọc: Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’c = 30MPa

CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÂN I- CẦU LIÍN TỤC THI

CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐĂ GIÂO DI ĐỘNG.

2.1 Tính toân khối lượng câc hạng mục công trình ( chi tiết xem phụ lục C2-2.1):

Với trắc ngang cầu như hình vẽ bín dưới nín để đơn giản ta chỉ tính cho một bíntim cầu rồi nhđn đôi

2.1.1 Tính khối lượng dầm chủ:

Dầm chủ dạng 2 hộp đơn thănh xiín đặt cạnh nhau, bítông dầm có cường độ 28ngăy f’c = 50Mpa (mẫu hình trụ), cốt thĩp DƯL dùng loại tao có đường kính danh định15.2mm

Sơ đồ kết cấu nhịp của cầu dầm liín tục thi công theo công nghệ đă giâo di động

34 +6@42 + 34m Mặt cắt ngang gồm 2 hộp đơn thănh xiín đặt cạnh nhau có kích thướcnhư hình vẽ:

280

LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY 1 cm LỚP BÊ TÔNG NHỰ A HẠ T MỊN DÀY 6.5 cm

Diện tích MCN tính cho một hộp giữa nhịp : 7.76m2.

Diện tích MCN tính cho một hộp trên trụ: 8.52m2

=> Khối lượng BT dầm : 2476.90m3

=> Khối lượng BT dầm trên mét dài: 185 77KN/m.

Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 BT dầm là 2KN/m3

=> Khối lượng cốt thép trong dầm chủ: 4953.8KN

2.1.2 Tính toán khối lượng mố:

2.1.2.1 Mố trái:

150 50

2.1.3 Tính toán khối lượng trụ:

Mặt cắt ngang dạng hộp đôi và trụ đôi , ta tính khối lượng cho trụ đơn

Hình 2.1.3_Cấu tạo trụ.

Bảng tổng hợp khối lượng trụTrụ H(m) Bệ trụ(m3) Thân trụ(m3) KLBT(mTổng 3) KLCT(KN)Tổng

3 5

4

1 3 2

15 15

200 25

Hình 2.1.4_ Cấu tạo lan can tay vịn.

Khối lượng phần thép mạ kẽm, lấy DWlctv = 0.4KN/m

Khối lượng bê tông : 67.2m3

Khối lượng cốt thép trong BT: 67.20KN

Khối lượng lan can tay vịn trên mét dài:DC1  5 68KN / m

2.1.5 Tính toán khối lượng dải phân cách:

Khối lượng cốt thép trong BT :67.20KN

Khối lượng dải phân cách trên mét dài:DC2  5 68KN / m

2.1.6 Tính toán khối lượng các lớp BMC:

Các lớp BMC gồm: - Lớp phòng nước dày 1cm

- Lớp BTN dày 6.5cm.Khối lượng lớp phòng nước: 35.2m3.

Khối lượng lớp BTN : 228.8m3

Khối lượng các lớp BMC trên một mét dài:DW 17 38KN/m.

2.2 Tính toán số lượng cọc:

2.2.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi:

Chọn cọc  = 1.5m, L = 40÷46m trong đó đoạn ngàm vào đài là 1m

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

 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau:

QR = Qn = qpQp+qsQs

qs-Hệ số sức kháng thành bên của cọc khoan đơn

qp- Hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơnTheo bảng 10.5.5.3 ta có:

-19.77

-24.17 -17.97

20.00 22.00 24.00 28.00 30.00 32.00 34.00 36.00 38.00 40.00

26.00

18.00 16.00

- Lớp 2: Sét dẻo mềm đến dẻo chảy.

- Lớp 3Cát pha sét pha xen kẹp.

- Lớp 4: Cuội đa khoán, cuội tảng rất chặt.

-Lớp 5: Sét kết, cát kết cứng chắc

Số đọc SPT hiệu chỉnh theo năng lượng tiêu chuẩn 60%:

N60 = NCE

Với: N Số nhát đập để ống xuyên được 300mm;

CE = 40/60: Năng lượng hữu ích của thí nghiệm SPT là 40%

-Đối với đất rời:

Sức kháng thân cọc cho cọc khoan nhồi được tính như sau:

Qs = qsAs (N)

Trong đó: qs:sức kháng đơn vị thân cọc (MPA)

As:diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng (10.8.3.4.2-1)-272-05 :

Tổng kết các phương pháp đánh giá sức kháng mặt bên, qs, MPA của cọc khoan:Tham khảo Reese và Wright : qs=0.0028N đối với N≤53

qs=0.00021(N-53)+0.15 đối với 53≤N≤100Sức kháng mũi cọc của cọc khoan nhồi được xác định như sau:

Qp = qpAp (N) (Điều 10.7.3.2-3)

Trong đó: qp:sức kháng đơn vị mũi cọc (MPA)

Ap:diện tích mũi cọc (mm2)Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định cho cọc khoan nhồi được xác định:

 ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (MPA)

N số đếm SPT đo được (búa/300mm)

D đường kính cọc (mm)

Db chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)

ql sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0.4Ncorr cho cát và 0.3Ncorr cho bùn khôngdẻo (MPA)

Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng (10.8.3.4.3-1)-272-05 :Tổng kết các phương pháp dùng để ước tính Sức kháng mũi cọc, qp (MPA) của cọckhoan:

Tham khảo Reese và O’Neill: qp=0.057N đối với N≤75

Reese và Wright: qp=0.064N đối với N≤60Bảng kết quả xác định sức chịu tải của cọc tại các vị trí mố tụTrụ ,Mố C dài cọc qp qs Qp Qs Qr

2.2.2.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:

<1>_Mô hình hóa kết cấu ;

<2>_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu;

<3>_Khai báo các làn xe;

<4>_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế +

tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;

<5>_Khai báo các lớp xe;

<6>_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;

<7>_Khai báo các trường hợp tải trọng;

<8>_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;

<9>_Khai báo các tổ hợp tải trọng;

<10>_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết

Hình 2.2.1.1_ Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian.

Vì hai dầm hộp được đặc trên hai mố trụ độc lập nên làm việc như hai cầu độc lậpnhau , để giảm khối lượng tính toán chương trình việc mô hình hóa tính toán chỉ tiếnhành một bên cầu:

Hình 2.2.1.2_ Sơ đồ kết cấu độc lập dưới dạng không gian.

2.2.2.2.Cụ thể các bước thực hiện: ( Xem phục lục C2-2.2.2.2)

Cầu dầm liên tục gồm 8 nhịp , gối cố định được đặc ở giữa tại trụ P4

 Khai báo các tổ hợp tải trọng:

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

Trọng lượng bản thân dầm DC do chương trình tự tính (tĩnh tải giai đoạn 1) Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu phân bố điều DW=17.38 KN/m

Lan can tay vịn DC1 =5.68 KN/m phân bố điều toàn cầu

Dải phân cách DC2 =5.68 KN/m phân bố điều toàn cầu

Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

 Khai báo xe :

Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:

HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn

 Khai báo các làn xe:

Trong tổ chức giao thông thì mỗi chiều (1 hộp) gồm 2 làn xe cơ giới, 1 làn dànhcho xe thô sơ và người đi bộ Với dạng mặt cắt ngang cầu không có gờ chắn bánh bềrộng mặt cầu là 11m được phân làm 3 làn xe kỹ thuât bề rộng làn B=3m và 1 làn chongười đi bộ 1.5m

Hình 2.2.8_ Kết quả làn xe được khai báo

 Khai báo hoạt tải người đi bộ :

Hoạt tải người đi bộ 3KN/m2 phân bố trên bờ rộng 1.5m : P=3×1.5=4.5 KN/m được

mô hình hóa xe đặc biệt có tải trọng trục P=4.5KN/m

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

Bảng Các hệ số tải trọng tính toán.

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

ST

Loai

1 TRK_max Hoạt tải xe tải, tải trọng làn cộng

tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TRK+Doan nguoi)

2 TDM_max Hoạt tải xe 2 trục,tải trọng làn

cộng tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TDM+ Doan nguoi)

3 Moving_max Lấy giá trị bất lợi của TRK_ max

Max(TRK_max,TDM_max)

4 Tinh_max Cộng tác dụng của Tỉnh tải giai

đoạn 1 và tỉnh tải giai đoạn 2 ADD

Hoatmax+Tinhmax

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)

Bảng khai báo các trường hợp tải trọng.

Ghi chú: Hệ số xung kích được khai báo cùng với lúc khai báo tải trọng xe hai trục và tải

trọng xe tải: IM = 25%

Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợptải trọng 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 qui trình thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05) như sau :

- Trọng lượng do hoạt tải:

3 HL93-TDM Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn 1,75

4 HL93-TRK Hoạt tải xe tải và tải trọng làn 1,75

35 145 145

4.3m 4.3m

35 145 145

4.3m 4.3m 15m

Hình 2.2.9 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ số 4

Xếp xe lên đường ảnh hưởng: (3.6.1.3.1)

Đối với phản lực gối giữa của dầm liên tục thì lấy 90% hiệu ứng của xe tải thiết kế

có khoảng cách trục bánh trước xe này cách trục bánh sau xe kia là 15m tổ hợp với 90%hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế ; khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗi xe phảilấy bằng 4.3m

Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:

: Hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng;  = 1.6

Qr Sức chịu tải tính toán của cọc

AP :Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng; được xác định

Pmax: Phản lực lớn nhất do tác dụng của trọng lượng bản thân dầm, tỉnh tải giaiđoạn 2 và hoạt tải

DCMT : trọng lượng bản thân của mố hoặc trụ

Chọnn

2.3 Sơ bộ xác định số bó cáp DƯL bố trí theo phương dọc cầu:

Bó cáp DƯL bố trí theo phương dọc cầu sẽ được xác định trên cơ sở mômen uốntính toán và đặc trưng hình học trên các vị trí bất lợi: Giữa các nhịp và trên các trụ; cácmặt cắt tại vị trí này có giá trị mômen dương và âm lớn nhất

Hình 2.3_Biểu đồ bao mômen trong giai đoạn khai thác.

Từ kết quả xuất ra từ chương trình ta nhận thấy mô men lớn nhất trong giai đoạnkhai thác tại giữa nhịp và trên trụ lần lượt tương ứng là:

+ Trên trụ: Mmin = - 59193.3 KN.m+ Giữa nhịp: Mmax = 42072 KN.mCáp DƯL được sử dụng là loại theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 (Normal) vớicác chỉ tiêu như sau:

+ Ứng suất thớ trên:

0W

MW

eNA

Nf

tr

min tr

' T

' T

' T

min '

T

eAW

MN

=>   TK bó

' T tr

min '

b

AfAeW

AMn



+ Ứng suất thớ dưới:

0W

MW

eNA

Nf

d

min d

' T

' T

' T

MN

d ' T

min '

T

=>  ' d TK bó

T

min '

b

AfWAe

AMn





- Với bó chịu mô men dương: (Tại giữa nhịp).

MW

eNA

Nf

tr

max tr

T T T

MN

tr T

max T

=>

 T tr  TK bó

max b

AfWAe

AMn





+ Ứng suất thớ dưới:

0W

MW

eNA

Nf

d

min d

T T T

max T

eAW

MN

=>  d T TK bó

max b

AfAeW

AMn

e’T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm bó thép DƯL

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 = 0.8fpy = 1336 Mpa

Abó: Diện tích một bó cáp; Abó = 2635.30mm2.Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến thớ ngoài cùng chịu kéo (nén)

Mmax/Mmin (KN.m) 59193 59193 42072 42071

Wtr/Wd (m3) 7.5616979 4.8604061 7.255 3.863

186 204

210

CS2-2 CS1-1 CS1-2 CS1-3 CS2-3

Hình 2.3.21Dự kiến bố trí cốt thép tại giữa nhịp và trên trụ.

2.4 Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ theo mô men ở TTGH cường độ:

Để tính toán ta quy đổi tiết diện hình hộp về tiết diện chữ T và sử dụng công thứctính như trong quy trình

Hình 2.4.2_Quy đổi tiết diện hộp trên trụ về tiết diện chữ T.

Công thức kiểm toán:

: Hệ số sức kháng; theo điều 5.5.4.2 ta lấy  = 0.95.

Với mặt cắt chữ T, cấu kiện có cốt thép DƯL dính bám thì khoảng cách từ trụctrung hòa đến mặt chịu nén được xác định theo công thức:

p

pu ps w

1

' c

f w

' c 1

' y

' s y s pu sp

d

f kA b

f 85 0

h ) b b ( f 85 0 f A f A f A c

c : Khoảng cách từ trung hòa đến mặt chịu nén (mm)

Aps : Diện tích mặt cắt ngang cốt thép DƯL (mm2)

fpu : Cường độ chịu kéo quy định của thép DƯL (MPa)

fpy : Giới hạn chảy của thép DƯL (MPa)

As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2)

A’s : Diện tích cốt thép thường chịu nén (mm2)

fy : Giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo (MPa)

f’y : Giới hạn chảy của cốt thép chịu nén (MPa)

f'c: Cường độ chịu nén quy định của BT ở tuổi 28 ngày (Mpa).f'c=50(Mpa)

b : Chiều rộng bản cánh chịu nén (mm)

bw : Chiều rộng bản của bản bụng (mm)

hf : Chiều dày bản cánh chịu nén (mm)

dp : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm các bó thép

DƯL (mm)

1 : Hệ số quy đổi hình khối ứng suất quy định, với BT có cường độ lớn

hơn 28MPa thì hệ số 1 giảm đi theo tỉ lệ 0.05 cho từng7 MPa vượt quá 28MPa nhưng không lấy nhỏ hơn trị số 0.65

65 0 69 0 ) 7

28 50 ( 05 0 85 0



Để thiên về an toàn và đơn giản trong tính toán ta bỏ qua ảnh hưởng của cốt thépthường

Để tính toán chiều cao vùng nén, trước hết cần xác định trường hợp tính toán làtrục trung hoà qua cánh hoặc qua sườn dầm Muốn vậy giả thuyết trục trung hoà qua mépdưới bản chịu nén và bỏ qua cốt thép thường , tính :

c’=

p

pu ps c

pu ps

d

f kA b f

f A

85

0

/

pu ps f

d

f kA b f

f A h





1 ' 85

0  Vậy trục trung hòa đi qua cánh b=bw, áp dụngcông thức đối với mặt cắt chữ nhật :

p

pu ps w c

pu ps

d

f kA b f

f A c





1 '

85

 TH2 Nếu

p

pu ps w c

pu ps f

d

f kA b f

f A h





1 ' 85

0  Vậy trục trung hòa đi qua sườn dầm áp dụngcông thức mặt cắt chữ T

p

pu ps w c

f w c

pu ps

d

f kA b f

h b b f f

A c

' 1 85

0

) (

85 0

ahbbf85.02

ad'f'A2

adfA2

ad

f

A

f 1 w

' c

' s y s s

y s p

ps

ps

n

(5.7.3.2.2-1)Trong đó:

a = c1: Chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm)

adfA

f 1 w

' c p

ps ps n

Các thông số mặt cắt cần thiết

Trên trụ 2635.3 10 26353 1860 1670 50 1540 4100 2325 0.28 0.69 610

Giữa nhịp 2635.3 6 15812 1860 1670 50 1130 8000 2375 0.28 0.69 550

Kiểm toán sơ bộ tại hai mặt cắt đặt trưng ở giữa nhịp và trên trụ tương ứng với momen Mmax và Mmin

Kiểm toán các tiết diện dầm chủ theo mô men ở TTGH cường độ

Bảng _Tổng hợp khối lương phương án I

3 Lan can tay vịn

BT lan can tay vịn m3 134.4

1 Bản MC AD.23225 BTN chặt hạt trung(dày 6.5cm) 99981 150.631 363.46

2 phân cách Dải AF.14314 BT f'c=25MPa 89.874 153.492 18.276

AD.23225 CT thường 150001 993.862 30.23

3 Lan can tay vịn

AF.14314 BT f'c=25MPa 89.874 153.492 18.276AF.61811 CT thường 150001 993.862 30.23AI.11421 Ống thép mạ kẽm 16217.2 2016.45 733.76

6 Trụ AF.33125 BT trụ f'c=30MPa 1017.63 112.926 157.67

AF.65230 CT thường 16284.6 691.132 392.89

7 khoan nhồi Cọc AF.35225 BT cọc f'c=30MPa 1160.57 61.397 334.83

AF.67220 CT thường 16545.8 637.968 589.428

Bản

giảm tải

AF.31214 BT BGT f'c=25MPa 929.438 31.351 93.547AF.61210 CT thường 150001 709.353 30.23

Loại vật liệu Đ.vị K.L Thành tiền (đv 1000 đ)

BTN chặt hạttrung(dày 6.5cm)

CT CĐC Tấn 119.15 35561130.7 2031831.8 5445041.6

CT thường Tấn 990.76 1948010.8 101240.4 36411.9

BT mố f'c=30MPa m3 1214.7 1236076.9 137166.7 191513.0

3 Chi phí nhđn công NC 8137766.6

7 Thu nhập chịu thuế tính trước TL (T+C)*6% 7904472.0

1 MẶ T CHÍNH DIỆ N CẦ U 1 MẶ T CẮ T DỌ C CẦ U

3.1 Tiết diện vòm chủ

Việc lựa chọn tiết diện dầm chủ và vòm phải đảm bảo tương quan về độ cứng giữadầm chủ và vòm như sau:

v v d

Tiết diện vòm chọn sơ bộ như sau:

+Mặt cắt ngang gồm 2 ống thép nhồi bê tông

+Ống thép có đường kính 1.0m, thép dày 12mm

Vòm làm việc theo hai giai đoạn:

+Giai đoạn I, giai đọan thi công trứơc khi bêtông vòm đạt cường độ mặt cắtvòm chỉ có thép làm việc

+Giai đọan II, mặt cắt liên hợp ống thép nhồi bêtông làm việc

Ta chọn đường tên của vòm là f = 20m

Vòm nhịp L=66m:

Hình3.3 Vòm nhịp 66m Đường tên vòm

Tham số quan trọng nhất là tỷ số giữa đường tên vòm f với nhịp vòm là l Tỷ số nàycàng nhỏ tức là vòm càng thoải thì lực đẩy ngang càng lớn và ngược lại, thường dùng tỷlệ:

l f = 41 -16

Ta chọn đường tên của vòm sẽ là f = 12m

3.2.Tính toán khối lượng phần cầu vòm ống thép nhồi bê tông:

3.2.1 Tính toán khối lượng vòm chủ

3.2.2 Tính toán khối lượng dầm ngang và dầm dọc (chi tiết xem PL 3.2.2)

Bảng tính toán khối lượng dầm ngang và dầm dọc

L phân đoạn V BT (m 3 ) V BT (tổng) P cốt

thép (T) n

DC (KN/ m)

3.2.2 Tính toán khối lượng dây treo dùng cho nhịp vòm 106m và 66m

Dây treo dùng để liên kết giữa vòm ống thép nhồi bê tông và phần hệ dầm mặt cầu,khi đó dưới tác dụng của hệ thống dây treo này mà sự chịu lực của phần vòm ống thépnhồi bê tông và của hệ dầm mặt cầu được thực hiện đồng thời, hay nói cách khác khi đóvòm ống thép nhồi bê tông và hệ dầm mặt cầu cùng tham gia chịu lực, đồng thời khi đó

ưu điểm chịu lực của từng bộ phận được phát huy tối đa: dây treo chịu kéo, vòm ống thépnhồi bê tông chịu nén là chủ yếu, hệ dầm mặt cầu chịu uốn Chọn dây treo được chế tạobằng bó cáp dự ứng lực bọc trong ống thép mạ kẽm, loại 12C15.2 Mặt cắt ngang thanhtreo gồm một bó cáp dự ứng lực loại 12 tao, mỗi tao có 7 sợi xoắn có đường kính danhđịnh 15.2mm

Bảng tính trọng lượng các dây treo vòm 106m( số dây tính cho một nữa)

Cáp Chiều dài(cm) Khối lượng(KN)

i i

Bảng trọng lượng các dây treo vòm 66m( số dây tính toàn nhịp)

Cáp Chiều dài (cm) Khối lượng (KN)

i i

Đơnvị

Khốilượng DC(KN/m)

213 213 213 213 213

75 2%

1275

Bảng tổng hợp khối lượng nhịp Super T

STT Cấu kiện

Vậtliệu Đơn vị

Khốilượng n Tổng KL DC(KN/m)

Với DC là tỉnh tải phân bố điều trên một dầm

3.3.2 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu: ( tương tự hư PAI đã tính)

3.2.2.1 Tính toán khối lượng lan can và dải phân cách:

Khối lượng phần BT lan can: 67.20m3

Khối lượng cốt thép trong BT lan can :67.20KN

3.4 Tính toán khối lượng phần kết cấu hạ bộ:

3 4.1 Tính khối lượng cho các trụ :

Chi tiết cấu tạo thân trụ và bệ trụ của các trụ T1÷ T4 có dạng kích thước và các bộ

phận gần như giống nhau chỉ khác chiều cao trụ (Tính toán chi tiết xem PL :3.4.1)

Bảng tính toán khối lượng cho từng trụ

3.4.2 Tính khối lượng cho các mố :( xem PL : 3.3.2 )

1.2.1.Bảng tổng hợp khối lượng cho mố :

3.5.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi:

Chọn cọc  = 1.5m, L = 40÷46m trong đó đoạn ngàm vào đài là 0.5m

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như phần PA I

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Pn = 40.41MN