TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU Trong xu phát triển chung giới, phát triển kinh tế kèm với phát triển cở sở hạ tầng GTVT Hay nói cách khác, GTVT ln ln nghành phải trước bước Đối với nước có kinh tế đà phát triển nước ta, việc phát triển sơ hạ tầng GTVT lúc hết có ý nghĩa vơ to lớn Những cầu xây, tuyến đường mở hồn thiện thêm mạng lưới giao thơng quốc gia tạo tảng vững cho giao lưu, thông thương vùng miền mà thu hút vốn đầu tư nước ngồi góp phần đẩy nhanh tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Nhận thức điều đó, sau năm học tập nghiên cứu chuyên ngành “Thiết kế cầu” môn “Xây dựng cầu đường” trường đại học dân lập Hải Phịng, em có kiến thức kinh nghiệm thực tế quý báu chuyên ngành thiết kế cầu đường Kết học tập qua trình năm học phần phản ánh đồ án tốt nghiệp mà em xin trình bày Để có kết ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo thuộc môn Xây Dựng trường ĐHDL Hải Phòng, giúp đỡ em suốt năm học qua Đồng thời em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo môn Xây Dựng trường ĐH Dân lập Hải Phòng, đặc biệt thầy : Th.S Phạm Văn Tồn ThS Trần Anh Tuấn TS Bùi Ngọc Dung trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian kinh nghiệm hạn chế, đồ án em khơng tránh khỏi có sai sót Rất mong thông cảm giúp đỡ thầy cô Hải Phòng, ngày 17 tháng 01 năm 2014 Sinh viên Trần Bình Sơn Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ N TT NGHIP Phần I Thiết kế sở Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch-¬ng I : Giới thiệu chung I NGhiên cứu khả thi 1.Giới thiệu chung: - Cầu A cầu bắc qua sông Lạch Tray lối liền hai quận C D thuộc trực thành phố Hải Phòng Đây tuyến đ-ờng huyết mạch hai quận C D, nằm quy hoạch phát triển kinh tế Thành phố Hải Phòng Hiện tại, ph-ơng tiện giao thông v-ợt sông qua phà A nằm thành phố - Để đáp ứng nhu cầu vận tải, giải toả ách tắc giao thông đ-ờng thuỷ khu vực cầu hoàn chỉnh mạng l-ới giao thông thành phố , cần tiến hành khảo sát nghiên cứu xây dựng cầu A v-ợt qua sông B 1.1 Các lập dự án Căn định số 1206/2004/QD - UB ngày11 tháng 12 năm 2004 UBND Thành phố Hải Phòng việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l-ới giao thông Thành phố Hải Phòng giai đoạn 1999 - 2010 định h-ớng đến năm 2020 Căn văn số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng năm 2005 UBND Thành phố Hải Phòng cho phép Sở GTVT lập Dự án đầu t- cầu A nghiên cứu đầu t- xây dựng cầu A Căn văn số 260/UB - GTXD ngày 17 tháng năm 2005 UBND Thành phố Hải Phòng việc cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu cầu E phía Tây sông B Căn văn số 1448/CĐS - QLĐS ngày 14 tháng năm 2001 Cục đ-ờng sông Việt Nam 1.2 Phạm vi dự án: - Trên sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 hai huyện C-D nói riêng Thành phố Hải Phòng nói chung, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến nối hai huyện CD 2.Đặc điểm kinh tế xà hội mạng l-ới giao thông 2.1 Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh Hải Phòng a.Về nông, lâm, ng- nghiệp - Nông nghiệp tỉnh đà tăng với tốc độ 6% thời kỳ 1999-2000 Sản xuất nông nghiƯp phơ thc chđ u vµo trång trät, chiÕm 70% giá trị sản l-ợng nông nghiệp, lại chăn nuôi chiếm khoảng 30% Trang: TRNG HDL HI PHềNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - TØnh cã diƯn tÝch ®Êt lâm ngiệp lớn thuận lợi cho trông chăn nuôi gia súc, gia cầm - Với đ-ờng bờ biển kéo dài, nghề nuôi trồng đánh bắt thuỷ hải sản mạnh đ-ợc tỉnh khai thác b Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp -Trong năm qua, hoạt động th-ơng mại du lịch bát đầu chuyển biến tích cực Thành phố Hải Phòng có tiềm du lịch lớn với nhiều di tích, danh lam thắng cảnh Nếu đ-ợc đầu t- khai thác mức trở thành nguồn lợi lớn - Công nghiệp thành phố ch-a phát triển cao Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý không đủ sức cạnh tranh Những năm gần thành phố đà đầu t- xây dựng số nhà máy lớn vật liệu xây dựng, khu công nghiệp , khu chế xuất làm đầu tàu thúc đẩy ngành công nghiệp khác phát triển 2.2 Định h-ớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu a.Về nông, lâm, ng- nghiệp -Về nông nghiệp: Đảm bảo tốc độ tăng tr-ởng ổn định, đặc biệt sản xuất l-ơng thực đủ để đáp ứng nhu cầu xà hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất Tốc độ tăng tr-ởng nông nghiệp giai đoạn 2006-2010 8% giai đoạn 2010-2020 10% Về lâm nghiệp: Đẩy mạnh công tác trồng gây rừng nhằm khôi phục bảo vệ môi tr-ờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi -Về ng- nghiệp: Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt loại đặc sản khai thác biển xa b Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp Tập trung phát triển số ngành công nghiệp chủ yếu: -Công nghiệp chế biến l-ơng thực thực phẩm, phân bón , thức ăn chăn nuôi -Công nghiệp khí: sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa đóng tàu thuyền -Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, lợp, khai thác cát sỏi Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo gái trị kim ngạch vùng triệu USD năm 2010 triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng tr-ởng 7% giai đoạn 2006-2010 8% giai đoạn 2011-2020 2.3 Đặc điểm mạng l-ới giao thông: a.Đ-ờng bộ: -Năm 2000 đ-ờng có tổng chiều dài 1000km, ®ã cã gåm ®-êng nhùa chiÕm 45%, ®-êng ®¸ ®á chiếm 35%, lại đ-ờng đất 20% Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP C¸c hun tỉnh đà có đ-ờng ôtô tới trung tâm Mạng l-ới đ-ờng phân bố t-ơng đối Hệ thống đ-ờng vành đai biên giới, đ-ờng x-ơng cá đ-ờng vành đai tỉnh thiếu, ch-a liên hoàn b.Đ-ờng thuỷ: -Mạng l-ới đ-ờng thuỷ tỉnh Hải Phòng khoảng 400 km (ph-ơng tiện trở lên đ-ợc) Hệ thống đ-ờng sông th-ờng ngắn dốc nên khả vận chuyển khó khăn c.Đ-ờng sắt: - Hiện tỉnh Hải Phòng có hệ thống vấn tải đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua d.Đ-ờng không: - Có sân bay V , đuợc nâng cấp cải tạo thành sân bay quốc tế , thực chuyến bay nuớc nuớc 2.4 Quy hoạch phát triển sở hạ tầng: -Tỉnh lộ X nối từ huyện C qua sông B đến huyện D Hiện tuyến đ-ờng tuyến đ-ờng huyết mạch quan trộng tỉnh Tuy nhiên tuyến lại qua trung tâm thị xà C điều không hợp lý Do quy hoạch nắn đoạn qua thị xà C theo vành đai thị xà 2.5 Các quy hoạch khác có liên quan -Trong định h-ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thị xà Long Khánh tất yếu Mở rộng khu đô thị h-ớng vùng ngoại vi Dự báo nhu cầu giao thông vận tải Viện chiến l-ợc GTVT lập, tỷ lệ tăng tr-ởng xe nh- sau: Theo dự báo cao: Ô tô: 2005-2010: 10% 2010-2015: 9% 2015-2020: 7% Xe m¸y: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm Theo dự báo thấp: Ô tô: 2005-2010: 8% 2010-2015: 7% 2015-2020: 5% Xe máy: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm Trang: TRNG HDL HI PHềNG N TT NGHIP Đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu: 3.1 Vị trí địa lý - Cầu A v-ợt qua sông B nằm tuyến X qua hai huyện C D thuộc tỉnh Hải Phòng Dự án đ-ợc xây dựng sở nhu cầu thực tế cầu nối giao thông tỉnh với tỉnh lân cận nút giao thông trọng yếu việc phát triển kinh tế vùng - Địa hình thành phố Hải Phòng hình thành vùng đặc thù: vùng đồng ven biển vùng núi phía Tây Địa hình khu vực tuyến tránh qua thuộc vùng đồng bằng, khu vực đ-ờng bao thị xà E Tuyến cắt qua khu dân c- - Lòng sông vị trí dự kiến xây dựng cầu t-ơng đối ổn định, t-ợng xói lở lòng sông 3.2 Điều kiện khí hậu thuỷ văn a.Khí t-ợng Về khí hậu: Tỉnh Hải Phòng nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có đặc điểm khí hậu nh- sau: - Nhiệt độ bình quân hàng năm: 290 - Nhiệt độ thấp : 120 - Nhiệt độ cao nhất: 380 Khí hậu chia làm mùa rõ rệt, mùa m-a từ tháng đến tháng Về gió: Về mùa chịu ảnh h-ởng trực tiếp gió Tây Nam hanh khô Mùa đông chịu ảnh h-ởng gió mùa Đông Bắc kéo theo m-a rét b Thuỷ văn Mực n-ớc cao nhÊt Mùc n-íc thÊp nhÊt Mùc n-íc th«ng thun KhÈu độ thoát n-ớc L-u l-ợng L-u tốc MNCN = +2.95m MNTN = -1.0m MNTT = +0.5m L = 87.5 m Q = v = 1.52m3/s 3.3 Điều kiện địa chÊt Theo sè liÖu thiÕt kÕ cã hè khoan với đặc điểm địa chất nh- sau: Trang: TRNG HDL HI PHềNG Đặc điểm địa chất Lớp : Mặt đất tự nhiên Lớp 2: Đất bùn lẫn hữu Lớp : Đất cát pha bùn Lớp 4: Sét pha cát dẻo cứng Lớp : Đất cát vừa lẫn sỏi Lớp : Đất cát sạn lẫn sỏi cuội Lớp : Đất sát cát N TỐT NGHIỆP Hè khoan Hè khoan Hè khoan Hè khoan TrÞ sè SPT -1.26 -4.51 -7.11 -11.86 -16.81 ∞ -7.60 -9.68 -14.93 -17.28 ∞ -7.64 -11.14 -14.44 -19.04 ∞ -3.00 -7.00 -10.70 -12.17 -19.27 ∞ 14 25 35 40 45 Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch-¬ng II : ThiÕt kế cầu tuyến I Đề XUấT CáC PHUƠNG áN CầU 1.Các thông số kỹ thuật bản: Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật: Cầu vĩnh cửu BTCT ƯST BTCT th-ờng Khổ thông thuyền ứng với sông cÊp V lµ: B = 25m, H = 3.5 m Khỉ cÇu: B= + 2x1.5 + 2x0.5 =13m TÇn st lị thiÕt kÕ: P=1% Quy ph¹m thiÕt kÕ: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN272.05 Bộ GTVT Tải trọng: xe HL93 2.Các ph-ơng án kiến nghị 2.1.Lựa chọn ph-ơng án móng Căn vào đặc điểm lớp địa chất đ-ợc nghiên cứu, ta đề ph-ơng án móng nh- sau: a.Ph-ơng án móng cọc chế tạo sẵn: Ưu điểm: - Cọc đ-ợc chế tạo sẵn nên thời gian chế tạo cọc đ-ợc rút ngắn, thời gian thi công công trình mà giảm xuống - Cọc đ-ợc thi công cạn, giảm độ phức tạp công tác thi công, giảm sức lao động mệt nhọc - Chất l-ợng chế tạo cọc đ-ợc đảm bảo tốt Nh-ợc điểm: - Chiều dài cọc bị giới hạn khoản từ 5-10m, chiều sâu chôn cọc yêu cầu lớn phải ghép nối cọc với Tại vị trí mối nối chất l-ợng cọc không đảm bảo, dễ bị môi tr-ờng xâm nhập - Thời gian thi công mối nối lâu cần phải đảm bảo độ phức tạp cao - Vị trí cọc khó đảm bảo xác theo yêu cầu - Quá trình thi công gây chấn động ồn, ảnh h-ởng đến công trình xung quanh - b.Ph-ơng án móng cọc khoan nhồi: Ưu điểm: - Rút bớt đ-ợc công đoạn đúc sẵn cọc, không cần phải xây dựng bÃi đúc, lắp dựng ván khuôn Đặc biệt không cần đóng hạ cọc, vận chuyển cọc từ kho, x-ởng đến công tr-ờng Trang: TRNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Cã kh¶ thay đổi kích th-ớc hình học cọc để phù hợp với điều kiện thực trạng đất mà đ-ợc phát trình thi công - Đ-ợc sử dụng loại địa tầng khác nhau, dễ dàng v-ợt qua ch-ớng ngại vật - Tính toàn khối cao, khả chịu lực lớn với sơ đồ khác nhau: cọc ma sát, cọc chống, hỗn hợp - Tận dụng hết khả chịu lực theo vật liệu, giảm đ-ợc số l-ợng cọc Cốt thép bố trí theo yêu cầu chịu lực khai thác nên khong cần bố trí nhiều để phục vụ trình thi công - Không gây tiếng ồn chấn động mạnh làm ảnh h-ởng môi tr-ờng sinh hoạt chung quanh - Cho phép trực tiếp kiểm tra lớp địa tầng mẫu đất lấy lên từ hố đào Nh-ợc điểm: - Sản phẩm suốt trình thi công nằm sâu d-ới lòng đất, khuyết tật dễ xảy kiểm tra trực tiếp mắt th-ờng, khó kiểm tra chất l-ợng sản phẩm - Th-ờng đỉnh cọc phải kết thúc mặt đất, khó kéo dài thân cọc lên phía trên, buộc phải làm bệ móng ngập sâu d-ới mặt đất đáy sông, phải làm vòng vây cọc ván tốn - Quá trình thi công cọc phụ thuộc nhiều vào thời tiết, phải có ph-ơng án khắc phục - Hiện tr-ờng thi công cọc dễ bị lầy lội, đặc biệt sử dụng vữa sét Căn vào -u nh-ợc điểm ph-ơng án, ta thấy móng cọc khoan nhồi có nhiều đăc điểm phù hợp với công trình khả đơn vị thi công, định chọn cọc khoan nhồi cho tất ph-ơng án với yếu tố kỹ thuật nhsau: Đ-ờng kính cọc: D=1000mm Chiều dài cọc mố 20m Chiều dài cọc vị trÝ trơ lµ 30m Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG N TT NGHIP Bảng tổng hợp bố trí ph-ơng án P.An Thông thuyền (m) I 25x3.5 II 25x3.5 III 25x3.5 Khỉ cÇu (m) (9,0+1.5x2+ 2x0,5) (9,0+1.5x2+ 2x0,5) (9,0+1.5x2+ 2x0,5) Sơ đồ (m) L ( m) Kết cấu nhịp (38x5) 190 Cầu dầm đơn giản (55+80+55) 190 Cầu dầm liên tục (3x63) 189 Cầu dàn thép 2.2.Lựa chọn kích th-ớc sơ PA cầu 2.2.1.Ph-ơng án cầu nhịp đơn giản: Sơ đồ kết cấu: 38 x 5m - Nhịp giản đơn dài 38 m: Lựa chọn kết cấu phần trên: Kêt cấu : Dầm giản đơn chữ I, BTCTDUL Mặt cắt ngang: gồm dầm chữ I Khảng cách dầm 2.1 m, dốc ngang 2% vỊ phÝa Tỉng bỊ réng cÇu B=12 m (mép lan can) 1/2 mặt cắt nh?p 1/2 mặt cắt trụ 50 1200 2% 50 210 2% 125 210 210 210 210 210 125 Trang: 10 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP H×nh 1-2 Sơ đồ xếp tải lên đ-ờng ảnh h-ởng áp lực mố Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối hoạt tải tác dụng nh- sau - Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn): LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn Trong ®ã n : sè lµn xe n=2 m : hƯ sè lµn xe m=1 IM:lùc xung kÝch cđa xe, tính mố trụ đặc (1+IM/100)=1,25 Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đ-ờng ảnh h-ởng :diện tích đ-ởng ảnh h-ởng Wlàn: tải trọng Wlàn=0.93T/m LLxetải=2x1,25x1x(14.5+14.5x0.932+3.5x0.864)+2x1x0.93x(0.5x63)=136.185 T LLxe tải trục= 2x1,25x1x(11+11x0.981)+2x1x0.93x(0.5x63) =113.07T - Vậy tổ hợp HL đ-ợc chọn làm thiết kế - Vậy toàn hoạt tải tỉnh tải tính toán tác dụng lên bƯ mè lµ: Néi lùc P(T) DC ( D=1.25) 1106.4x1.25 Nguyên nhân DW ( W=1.5) 264.4x1.5 LL ( LL=1.75) 136.185x1.75 Trạng thái giới hạn C-ờng độ I 2017.9 2.2 Xác định sức chịu tải cọc mố: a Vật liệu : - Bê tông cấp 30 có fc =300 kg/cm2 Trang: 74 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Cèt thÐp chÞu lùc AII cã Ra=2400kg/cm2 b Sức chịu tải cọc theo vật liệu - Sức chịu tải cọc D=1000mm - Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc tính theo c«ng thøc sau PV = Pn - Víi Pn = C-ờng độ chịu lực dọc trục danh định có uốn tính theo công thức : Pn = {m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast}= 0,75.0.85{0,85 fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast} Trong ®ã : = HƯ sè søc kháng, =0.75 m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc fc =30MPa: Cường độ chịu nén nhỏ bêtông fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định thÐp Ac: DiƯn tÝch tiÕt diƯn nguyªn cđa cäc Ac=3.14x5002=785000mm2 Ast: DiƯn tÝch cđa cèt thÐp däc (mm2) - Hµm l-ợng cốt thép dọc th-ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3% với hàm l-ợng 1.5% ta có: Ast=0.015xAc=0.015x785000=11775mm2 - Chọn cốt dọc 25, số cốt dọc cần thiết lµ: N=11775/(3.14x252 /4)=24 chän 25 25 Ast=12265.625 mm2 - VËy sức chịu tải cọc theo vật liệu là: PV = 0.75x0,85x(0,85x30x (785000-12266)+ 420x12265.625) = 1585.103(N) Hay PV = 1585 (T) c Sức chịu tải cọc theo đất nền: - Số liệu địa chất: Lớp 1: Mặt đất thiên nhiên Lớp 2: Đất bùn lẫn hữu Trang: 75 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Líp 3: Đất cát pha bùn Lớp 4: Sét pha cát dẻo cứng Lớp 5: Đất cát vừa lẫn sỏi Lớp 6: Đất cát sạn lẫn sỏi cuội Lớp 7: Đất sát cát - Sức chịu tải trọng nén cọc treo (cọc ma sát) xác định theo công thức : Qr Qn qp Qp qs Qs T Trong ®ã : Q p : Sức kháng đỡ mũi cọc (T) Qp Q s : Sức kháng đỡ thân cäc (T) Qs q p Ap qs qp =0.55 hệ số sức kháng đỡ mũi cọc qs As =0.65 hệ số sức kháng đỡ thân cọc q p : Sức kháng đỡ đơn vị mũi cọc (T/m2) qs : Sức kháng đỡ đơn vị thân cọc (T/m2) Ap : Diện tích mịi cäc (m ) As : DiƯn tÝch bề mặt thân cọc (m ) Xác định sức kháng đợn vị mũi cọc q p (T/m2) sức kháng mũi cọc Q p Mũi cọc dặt ë líp cuèi cïng – cuéi sái (cã N = 45).Theo Reese vµ O’Niel (1988) cã thĨ -íc tÝnh søc kháng mũi cọc đơn vị cách sử dụng trị sè xuyªn tiªu chn SPT , N Víi N 75 th× q p = 0.057 x N (Mpa) Ta cã sức kháng mũi cọc đơn vị q p = 0.057 x 45 = 2.565 (Mpa) = 256.5 (T/m2) Q p = 256.5 x 3.14 x / = 210.353 (T) Xác định sức kháng đợn vị thân cọc qs (T/m2) sức kháng thân cọc Q s - Trong ®Êt dÝnh : ( 10.8.3.3.1-1 ) s = Trong : S u : C-ờng độ kháng cắt không thoát n-ớc trung bình (T/m2) S u = x 10-3 x N (T) Trang: 76 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : hƯ sè dÝnh b¸m ( bảng 10.8.3.3.1.1) Lớp 7: Đất sát cát S u = 0.006 x 45 = 0.27 (Mpa) => qs = = 0.49 Su =0.49 x 0.27 = 0.1323 (Mpa) = 13.23 (T/m2) - Trong líp ®Êt rêi : Theo Reese Wright (1977) Sức kháng bên đơn vị qs thân cọc đ-ợc xác định theo công thức : qs = 0.0028 N víi N 53 (Mpa) Líp 1: Mặt đất thiên nhiên , chặt vừa qs = 0.0028 x 14 = 0.0392(Mpa) = 3.92T/m2) Líp 2: Đất bùn lẫn hữu , rời qs = 0.0028 x = 0.0112 (Mpa) = 1.12 (T/m2) Lớp 3: Đất cát pha bùn , rời qs = 0.0028 x = 0.0224 (Mpa) = 2.24 (T/m2) Lớp 4: Sét pha cát dẻo cứng, chặt vừa qs = 0.0028 x 25 = 0.07 (Mpa) = 7.0 (T/m2) Lớp 5: Đất cát vừa lẫn sỏi , chặt qs = 0.0028 x 35 = 0.098 (Mpa) = 9.8 (T/m2) Lớp 6: Đất cát sạn lẫn sỏi cuội , chỈt qs = 0.0028 x 40 = 0.112 (Mpa) = 11.2 (T/m2) Lớp 7: Đất sát cát , chỈt qs = 0.0028 x 45 = 0.126 (Mpa) = 12.6 (T/m2) Líp Bảng tính sức kháng thân cọc đất Chiều dµi cäc mè qs 3.92 0.75 1.12 0.5 2.24 2.6 7.0 4.75 9.8 3.19 11.2 8.21 12.6 As 2.355 1.57 8.164 14.915 15.543 25.78 Trang: 77 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tõ ®ã ta cã : Sức chịu tải cọc tính theo điều kiện ®Êt nÒn Q r Qr 0.55 210.353 0.65 708.376 576.14 T 2.3 Móng trụ cầu: a Khối l-ợng trụ cầu: 1 2 MC 2-2 MC 1-1 Trang: 78 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khèi l-ỵng trơ chÝnh : Hai trơ cã MCN gièng nªn ta tính gộp hai trụ T1 T2 Khối l-ợng thân trụ d-ới : Vtt=2.5x11.5x3 = 86.25m3 Khối l-ợng thân trụ : 2x3.14x22/2x6.2 = 77.872 (m3) Khèi l-ỵng mãng trơ : Vmt=6x2.5x13-(0.5x0.5x0.5) = 194.875 (m3) Khèi l-ỵng mị trơ :Vxm=(0.75x12.5x3)+(11.5x0.75x3) +(0.5x2x0.5x3x0.75)x(1.2x1.7x2x0.2) = 54.918m3 Khối l-ợng trụ : V1tru=85.25+77.872+194.875+54.918=412.915m3 Khối l-ợng trơ lµ : V = x 412.915 = 825.83 m3 Khèi l-ỵng trơ: Gtrơ= 825.83 x 2.5 = 2064.575 T - Thể tích BTCT công tác trụ cầu: V = 825.83 m3 Sơ chọn hàm l-ợng cốt thép thân trụ 150 kg / m3 , hàm l-ợng thép móng trụ 80 kg / m3 => Nên ta có : khối l-ợng cốt thép trụ mth=(86.25+77.872)x0.15+194.875x0.08+54.918x0.1=45.7 (T) b Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: Trọng l-ợng kết cấu nhịp - Trọng l-ợng lớp phủ mặt cầu : glp =4.2 T/m Trọng l-ợng BTCT mặt cầu : gmc = 5.5T/m Trọng l-ợng hệ dầm mặt cầu : gdmc = 0.9 T/m Trọng l-ợng lan can lấy sơ bé : glc = 0.11 T/m Träng l-ỵng cđa giàn : Gd = 2.17T/m - Đ-ờng ảnh h-ởng tải trọng tác dụng lên trụ: 0.45T/m 63m 63m Sơ đồ xếp tải lên đ-ờng ảnh h-ởng áp lùc mãng Trang: 79 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TT NGHIP - Diện tích đ-ờng ảnh h-ởng áp lực trụ : =63 DC = Ptrụ+(ggiàn+gbản+ghẹ dầmmc +glan can)x DC =(412.915x2.5)+(2.17x2+5.5+0.9+0.11)x63=1715.84 T DW = glớp phủx =4.2x63=264.6 T Hoạt tải: - Do hoạt tải HL 93(LL) Sơ đồ xếp tải lên đ-ờng ảnh h-ởng áp lực móng LL=n.m.(1+IM/100).(Pi.yi)+n.m.Wlàn Trong n: sè lµn xe m: hƯ sè lµn xe IM:lùc xung kÝch cña xe, tÝnh mè trụ đặc (1+IM/100)=1.25 Pi: tải trọng trục xe, yi: tung độ đ-ờng ảnh h-ởng :diện tích đ-ởng ¶nh h-ëng Wlµn: t¶i träng lµn Wlµn=0.93T/m +Tỉ hợp 1: Xe tải trục+tải trọng LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.932+3.5x0.932) +2x1x(0.93)x63 = 195.37T +Tổ hợp 2: xe tải trục+tải trọng LLxe tải trục= 2x1x1.25x(11+11x0.981)+2x1x0.93x63 = 171.66T Trang: 80 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP +Tỉ hợp 3: (2 xe tải trục+tải trọng làn)x0.9 LLxetải=(2x1x1.25x(14.5+14.5x0.932+3.5x0.863+14.5x0.762+14.5x0.694+ +3.5x0.625)+2x1x0.93x63)x0.9 = 227.71 T - Vậy tổ hợp đ-ợc chọn làm thiết kế Tổng tải trọng tính đ-ới đáy ®µi lµ: Néi lùc P(T) DC ( D=1.25) 1715.84 x1.25 Nguyên nhân DW ( W=1.5) 264.6x1.5 LL ( LL=1.75) 227.71x1.75 Trạng thái giới hạn C-ờng độ I 2940.2 2.4 Xác định sức chịu tải cọc trụ: a vật liệu : - Bê tông cấp 30 có fc =300 kg/cm2 - Cèt thÐp chÞu lùc AII cã Ra=2400kg/cm2 b.Søc chịu tải cọc theo vật liệu - Sức chịu tải cọc D=1000mm - Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc tính theo c«ng thøc sau: PV = Pn - Víi Pn = C-ờng độ chịu lực dọc trục danh định có uốn tính theo công thức : Pn = {m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast}= 0,75.0.85{0,85 fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast} - Trong ®ã : = HƯ sè søc kháng, =0.75 m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc fc =30MPa: Cường độ chịu nén nhỏ bêtông fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định thÐp Ac: DiƯn tÝch tiÕt diƯn nguyªn cđa cäc Ac=3.14x5002=785000mm2 Trang: 81 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ast: DiƯn tÝch cđa cèt thÐp däc (mm2) - Hµm l-ợng cốt thép dọc th-ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3% với hàm l-ợng 1.5% ta có: Ast=0.015xAc=0.015x785000=11775mm2 - Chọn cốt dọc 25, số cốt dọc cần thiết lµ: N=11775/(3.14x252 /4)=24 chän 25 25 Ast=12265.625 mm2 - VËy sức chịu tải cọc theo vật liệu là: PV = 0.75x0,85x(0,85x30x (785000-12266)+ 420x12265.625) = 1585.103(N) Hay PV = 1585 (T) c Sức chịu tải cọc theo đất nền: Số liệu địa chất: Lớp 1: Mặt đất thiên nhiên Lớp 2: Đất bùn lẫn hữu Lớp 3: Đất cát pha bùn Lớp 4: Sét pha cát dẻo cứng Lớp 5: Đất cát vừa lẫn sỏi Lớp 6: Đất cát sạn lẫn sỏi cuội Lớp 7: Đất sát cát - Sức chịu tải trọng nén cọc treo (cọc ma sát) xác định theo công thức : Qr Qn qp Qp qs Qs T Trong ®ã : Q p : Sức kháng đỡ mũi cọc (T) Qp Q s : Sức kháng đỡ thân cọc (T) Qs q p Ap qs qp =0.55 hÖ số sức kháng đỡ mũi cọc qs As =0.65 hệ số sức kháng đỡ thân cọc q p : Sức kháng đỡ đơn vị mũi cọc (T/m2) qs : Sức kháng đỡ đơn vị cđa th©n cäc (T/m2) Ap : DiƯn tÝch mịi cäc (m ) As : DiƯn tÝch cđa bề mặt thân cọc (m ) Trang: 82 TRNG HDL HI PHềNG N TT NGHIP Xác định sức kháng đợn vị mũi cọc q p (T/m2) sức kháng mũi cọc Q p Mũi cọc dặt líp cuèi cïng – cuéi sái (cã N = 45).Theo Reese ONiel (1988) -ớc tính sức kháng mũi cọc đơn vị cách sử dụng trị số xuyên tiêu chuẩn SPT , N Với N 75 q p = 0.057 x N (Mpa) Ta cã søc kháng mũi cọc đơn vị q p = 0.057 x 45 = 2.565 (Mpa) = 256.5 (T/m2) Q p = 256.5 x 3.14 x / = 210.353 (T) Xác định sức kháng đợn vị thân cọc qs (T/m2) sức kháng thân cọc Q s - Trong ®Êt dÝnh : ( 10.8.3.3.1-1 ) s = Trong : S u : C-ờng độ kháng cắt không thoát n-ớc trung bình (T/m2) S u = x 10-3 x N (T) : hƯ sè dÝnh b¸m ( bảng 10.8.3.3.1.1) Lớp 7: Đất sát cát S u = 0.006 x 45 = 0.27 (Mpa) => qs = = 0.49 Su =0.49 x 0.27 = 0.1323 (Mpa) = 13.23 (T/m2) - Trong lớp đất rời : Theo Reese Wright (1977) Sức kháng bên đơn vị qs thân cọc đ-ợc xác định theo công thức : qs = 0.0028 N víi N 53 (Mpa) Líp 1: Mặt đất thiên nhiên , chặt vừa qs = 0.0028 x 14 = 0.0392(Mpa) = 3.92T/m2) Líp 2: §Êt bùn lẫn hữu , rời qs = 0.0028 x = 0.0112 (Mpa) = 1.12 (T/m2) Líp 3: Đất cát pha bùn , rời qs = 0.0028 x = 0.0224 (Mpa) = 2.24 (T/m2) Líp 4: Sét pha cát dẻo cứng, chặt vừa qs = 0.0028 x 25 = 0.07 (Mpa) = 7.0 (T/m2) Lớp 5: Đất cát vừa lẫn sỏi , chặt qs = 0.0028 x 35 = 0.098 (Mpa) = 9.8 (T/m2) Lớp 6: Đất cát sạn lẫn sỏi cuội , chỈt qs = 0.0028 x 40 = 0.112 (Mpa) = 11.2 (T/m2) Trang: 83 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TT NGHIP Lớp 7: Đất sát cát , chặt qs = 0.0028 x 45 = 0.126 (Mpa) = 12.6 (T/m2) Bảng tính sức kháng thân cọc đất ChiỊu dµi cäc trơ qs 3.92 1.12 2.24 2.6 7.0 4.75 9.8 3.19 11.2 17.7 12.6 Líp As 0 8.164 14.915 15.543 55.578 Tõ ®ã ta cã Søc chịu tải cọc tính theo điều kiện đất Q r Qr 0.55 210.353 0.65 1077.68 816.186 T 3.TÝnh sè cäc cho mãng trơ, mè: Dù kiÕn chiỊu dµi cọc trụ : 30.00m, mố 20m Xác định số l-ợng cọc n= xP/Pcọc Trong đó: - : hệ số kể đến tải trọng ngang; - =1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải ngang lớn áp lực ngang đất tác dụng hoạt tải truyền qua đất phạm vi lăng thể tr-ợt đất đắp mố) - P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đà tính - Pcọc=min (Pvl,Pnđ) Hạng mục Tên Trụ T2 Tại mố M1.2 Pvl 1585 1585 Pnđ Pcọc 816.186 816.186 576.14 576.14 Tải trọng Hệ số sè cäc Chän 2940.2 2017.9 1.5 5.4 7.0 8 Trang: 84 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIP Biện pháp thi công cầu giàn thép: 4.1.Thi công mố cầu: B-ớc : Chuẩn bị mặt - Chuẩn bị vật liệu ,máy móc thi công - Xác định phạm vi thi công,định vị trí tim mố - Dùng máy ủi ,kết hợp thủ công san ủi mặt B-ớc : Khoan tạo lỗ - Đ-a máy khoan vào vị trí - Định vị trí tim cọc - Khoan tạo lỗ cọc máy chuyên dụng với ống vách dài suốt chiều dài cọc B-ớc : Đổ bê tông lòng cọc - Làm lỗ khoan - Dùng cẩu hạ lồng cốt thép - Lắp ống dẫn ,tiến hành đổ bê tông cọc B-ớc 4: - Kiểm tra chất l-ợng cọc - Di chuyển máy thùc hiƯn c¸c cäc tiÕp theo B-íc : - Đào đất hố móng B-ớc : - Làm phẳng hố móng - Đập đầu cọc - Đổ bê tông nghèo tạo phẳng B-ớc : - Làm hố móng ,lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép bệ móng - Đổ bê tông bệ móng - Tháo dỡ văng chống ,ván khuôn bệ B-ớc : - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép thân mố - Đổ bê tông thân mố - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép t-ờng thân ,t-ờng cánh mố - Tháo dỡ ván khuôn đà giáo Trang: 85 TRNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hoµn thiƯn mố sau thi công xong kết cấu nhịp - 4.2.Thi công trụ: -Trụ cầu đ-ợc xây dựng nh- ph-ơng án cầu liên tục 4.3.Thi công kết cấu nhịp: B-ớc : Giai đoạn chuẩn bị - Tập kết vật t- phục vụ thi công - Lắp dựng hệ đà giáo, tru tạm phục vụ thi công nhịp gần bờ B-ớc : Lắp dựng khoang dàn giáo, trụ tạm - Lắp khoang dàn giáo làm đối trọng - Dùng hệ cáp neo kết cấu vào mố - Chêm, chèn chặt gối di động - Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng khoang lại nhịp Các dàn đ-ợc chở vị trí lắp hẫng hệ ray B-ớc : Lắp hẫng giàn cho nhịp - Dùng hệ cáp neo kết cấu vào trụ - Chêm, chèn chặt gối di động trụ - Dùng liên kết tạm để kiên tục hoá nhịp thi công - Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng khoang lại nhịp B-ớc : Hợp long nhịp B-ớc : Hoàn thiện cầu - Tháo bỏ liên tục hoá kết cấu nhịp - Tháo bỏ nêm chèn gối di động, chi tiết neo kết cấu vào mố trụ - Lắp dựng hệ mặt cầu - Thi công lớp phủ mặt cầu - Thi công lan can, hệ thống thoát n-ớc, lan can ng-ời - Thi công 10m đ-ờng đầu mố - Hoàn thiện toàn cầu, thu dọn công tr-ờng, thải lòng s«ng Trang: 86 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TT NGHIP Lập tổng mức đầu tBảng thông kê vật liệu ph-ơng án cầu giàn thép TT A AI AII B C D Hạng mục Tổng mức đầu tĐơn giá 1m2 mặt cầu Giá trị dự toán xây lắp Giá trị dự toán xây lắp Giá trị xây lắp khác Chi phí khác Trợt giá Dự phòng I Kết cấu phần Khối l-ợng thép dàn hệ liên kết Bê tông bmc Bêtông át phan mặt cầu Bêtông lan can Gối dàn thép Khe co giÃn loại lớn (10cm) Lớp phòng n-ớc ống thoát n-ớc Đèn chiếu sáng II KÕt cÊu phÇn d-íi Bêtông mố Bêtông trụ Cốt thép mố Cốt thép trụ Cọc khoan nhồi D = 1.0m Công trình phụ trợ III Đắp đất Móng + mặt đ-ờng Khối l-ợng m3 m3 Đơn giá (đ) (A+B+C+D) AI+AII I+II+III 15 10 Đ-ờng hai đầu cầu Đơn vị ® ® ® ® % % % % ® T m3 m3 T Bé m m2 èng Cét ® m3 m3 T T m % 451.14 491,4 122,85 41,58 16 24 2255 19 12 305,85 412,915 24 91.4 1040 20 950 150 AI A A A+B Thành tiền (đ) 47,195,817,280 18,878,326 38,983,812,050 33,898,967,000 5,084,845,050 3,898,381,205 1,169,514,360 2,144,109,660 22,749,560,000 25,000,000 11,278,500,000 15,000,000 7.371.000.000 2,200,000 270,270,000 23,000,000 956,340,000 140,000,000 2,240,000,000 8,000,000 192,000,000 120,000 270,600,000 150,000 2,850,000 14,000,000 168,000,000 11,048,507,000 2,500,000 764,625,000 2,500,000 1,032,287,500 15,000,000 360,000,000 15,000,000 1,371,000,000 5,000,000 5,200,000,000 (1+2+3+4) 1,601,829,500 100,900,000 62,000 58,900,000 280,000 42,000,000 Trang: 87 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG N TT NGHIP Tổng hợp lựa chọn ph-ơng ¸n tkkt Lùa chän ph-¬ng ¸n : Qua so sánh, phân tích -u, nh-ợc điểm, tiêu kinh tế kỹ thuật ph-ơng án Xét lực, trình độ công nghệ, khả vật t- thiết bị đơn vị xây lắp n-ớc, nhằm nâng cao trình độ, tiếp cận với công nghệ thiết kế thi công tiên tiến, đáp ứng t-ơng lai phát triển khu kinh tế Dựa nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Kiến nghị: Xây dựng cầu Hải Phòng theo ph-ơng án cầu dầm giản đơn với nội dung sau: Vị trí xây dựng Lý trình: Km 0+00 đến Km 0+250 Quy mô tiêu chuẩn Cầu vĩnh cửu BTCT ƯST bán lắp ghép Khổ thông thuyền ứng với sông cấp V là: B = 25m, H = 3.5m Khổ cầu: B= 12 + 0.5=13m Tải trọng: xe HL93 Tần suất lũ thiết kế: P=1% Quy phạm thiết kế: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN-272.05 Bộ GTVT Tiến độ thi công Khởi công xây dựng dự kiến vào cuối năm 20 , thời gian thi công dự kiến năm 3.Kinh phí xây dung: Theo kết tính toán phần tính tổng mức đầu t- ta dự kiến kinh phí xây dựng cầu Hải Phòng theo ph-ơng án kiến nghị vào khoảng 46,067,648,230 đồng Nguồn vốn Toàn nguồn vốn xây dựng Chính phủ cấp quản lý Trang: 88 ... ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu: 3.1 Vị trí địa lý - Cầu A v-ợt qua sông B nằm tuyến X qua hai huyện C D thuộc tỉnh Hải Phòng Dự án đ-ợc xây dựng. .. ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PhÇn I ThiÕt kÕ c¬ së Trang: TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHỊNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch-¬ng I : Giíi thiƯu chung I NGhiên cứu khả thi 1.Giới thiệu chung: - Cầu A cầu bắc qua sông Lạch. .. ngang cầu vị trí trụ nhịp Trang: 14 TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÊu tạo mặt cầu: - Mặt cầu đ-ợc thiết kế theo đ-ờng cong bán kính 4500m - Độ dốc ngang cầu 2% hai phía - Lớp phủ mặt cầu