ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU DẦM LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG, CÓ QUY MÔ VĨNH CỬU, TẢI TRỌNG HL93, 22TCN-272-05 BỘ GTVT, SÔNG THÔNG THUYỀN CẤP I H=10M,B=8M, CẦU 4 LÀN XE KHỔ CẦU 2x3,75 + 2x3 ++3x0,2+ 2 x0,5= 15,1 (m)

Phơng trình đờng cong đáy dầm Đờng cong đáy dầm thay đổi theo quy luật đờng cong Parabol bậc 2 có phơng trình tổngquát y=ax +bx+c ,các tham số a,b,c đợc xác định nh sau :2 Chọn hệ trụ tọ

THIệU CHUNG Í

PHơNG áN Sơ Bẫ 1

Công nghệ thi công hẫng BTCT đã trở thành một phương pháp phổ biến và hiệu quả trên toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam Từ năm 1977, phương pháp đúc hẫng và lắp hẫng đã được ứng dụng trong nhiều công trình cầu, như cầu Rào, Niệm, An Dương ở Hải Phòng, cầu khung T-dầm tại công trường cầu Bình ở Quảng Ninh, cầu Nông Tiến ở Tuyên Quang, cầu Phú Lương trên QL5, và gần đây là cầu Thanh Trì và cầu Vĩnh Tuy bắc qua sông Hồng ở Hà Nội.

1.1.2 Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng

Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp từng đốt theo sơ đồ hẫng, có thể thi công từ trụ đối xứng ra hai phía (đúc hẫng cân bằng) hoặc từ bờ ra Ưu điểm của phương pháp này là giảm chi phí đà giáo nhờ đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo, đồng thời dễ dàng điều chỉnh cao độ ván khuôn cho các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi Phương pháp thi công hẫng không bị ảnh hưởng bởi điều kiện sông nước và không gian dưới cầu, thường được áp dụng cho các nhịp từ 80 - 130 m và lớn hơn Nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã được xây dựng tại Việt Nam, như cầu Phù Đổng, cầu Non Nước, cầu Hòa Bình, cầu Tân Đệ, và cầu Yên Lệnh.

Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phơng án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.

1.2 giới thiệu chung về phơng án

- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế đ- ờng ô tô TCVN 4054 - 05

1.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu a Đặc điểm về kinh tế x - hội ã

Cầu nằm trên đờng quốc lộ nối liền các trung tâm kinh tế của vùng. b Đặc điểm về thủy lực – thủy văn Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNTN: + 2,30 m c Đặc điểm về địa hình - địa chất Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m.

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m.

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m.

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m.

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn.

1.2.2 Sơ đồ kết cấu a Kết cấu phần trên

- Phần nhịp chính vợt dòng chủ là kết cấu dầm liên tục ba nhịp làm bằng BTCT DƯL.Sơ đồ nhịp 75 + 120 + 75 (m)

- Phần nhịp dẫn hai phía bờ sử dụng kết cầu nhịp giản đơn,mặt cắt dầm chữ I khẩu độ 33m b KÕt cÊu phÇn díi

- Trụ phần cầu chính dùng trụ thân rộng bằng BTCT

- Trụ cầu dẫn dùng trụ thân hẹp bằng BTCT

- Hai mố dùng mố chữ U-BTCT

- Móng dùng móng cọc khoan nhồi BTCT

- Bề rộng phần xe chạy : Bxe = 2x3,75 (m)

- BÒ réng phÇn đỗ xe khẩn cấp : b = 2x3,0 (m)

- BÒ réng ch©n lan can : blc = 2x0,50 (m)

- Bề rộng vạch sơn giữa cầu : bvs = 2x0,20 (m)

- TÇn suÊt lò thiÕt kÕ P = 1%

- Hoạt tải thiết kế : HL93

1.3.4 Các yếu tố hình học của cầu

- Trên mặt bằng cầu nằm trên đờng thẳng

- Trên mặt đứng cầu nằm trên đờng cong đứng, bán kính cong R = 5000 m, độ dốc dọc cÇu id = 4%

- Độ dốc theo phơng ngang cầu in = 2%

1.3.5 Vật liệu thiết kế a Bê tông chế tạo dầm chủ

Bê tông được sử dụng để chế tạo kết cấu nhịp cầu chính và các dầm dẫn có cường độ chịu nén đạt 45 MPa sau 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng cho dầm ngang và bản mặt cầu, đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình.

Bê tông được sử dụng để chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu của KCN cầu dẫn có cường độ chịu nén đạt 35 MPa sau 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng cho mố, trụ và cọc khoan nhồi.

- Bê tông chế tạo Mố - Trụ - Cọc khoan nhồi dùng bê tông có cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi là fc ' = 30 MPa d Cốt thép Dự ứng lực

- Cốt thép DƯL dùng loại tao xoắn 7 sợi loại A416 cấp grade 270,độ tự chùng thấp.đ ờng kính danh định 15,2 mm.

1.4 các hệ số tính toán

STT Loại tải trọng Kí hiệu Giá trị

1 Tĩnh tải giai đoạn I DC γ DC 1.250

2 Tĩnh tải giai đoạn II DW γ DW 1.500

- Hệ số xung kích xét cho tảI trọng xe thiết kế (1+IM) = 1,25

Với 4 làn xe thiết kế, ta có m = 0.65

1.5 kích thớc cấu tạo dầm chủ.

1.5.1 Cấu tạo dầm chủ a Cấu tạo chung

- Dầm chủ của KCN cầu chính có dạng MCN hình hộp kín, có 3 sờn.

- Dầm chủ đợc chế tạo bằng BTCT DƯL có fc ' = 45 MPa

- Chiều cao dầm thay đổi theo phơng dọc cầu.Tại vị trí trên đỉnh trụ chính cao 6,5m ; tại vị trí giữa nhịp cao h = 2,50 (m)

Cấu tạo mặt cắt ngang cầu b Phơng trình đờng cong đáy dầm

Phương trình đường cong đáy dầm tuân theo quy luật của đường cong Parabol bậc 2, với phương trình tổng quát là y = ax² + bx + c Các tham số a, b, c được xác định theo các tiêu chí kỹ thuật cụ thể trong thiết kế dầm.

Chọn hệ trụ tọa độ tại điểm trên đỉnh trụ chính :

Hệ tọa độ được sử dụng để tính toán đường cong đáy dầm thông qua ba điểm A, B, C Dựa vào tọa độ của ba điểm này, chúng ta có thể xác định các tham số a, b, c của phương trình đường cong.

+ Điểm A trùng với gốc tọa độ,do đó tọa độ điểm A(0 ; 0) => c=0

Từ tọa độ hai điểm B,C ta có hệ phơng trình sau để xác đinh a và b :

 Từ hệ phơng trình trên ta có : a= 0.001169 b=0.136752

Phơng trình đờng cong đáy dầm : y = 0.001169x +0.136752x 1 − 1 2 1 c Phơng trình đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy

- Phơng trình đờng cong là đờng Parabol bậc 2 có dạng: y = ax 2 + bx + c

- Gốc tọa độ tại điểm nằm ngang cách tim gối 1.5m.

- Phơng trình đi qua 2 điểm: C(58,5; 3.3), B(117,0) với c = 1,0.

- Thay số, và giải hệ phơng trình ta có: a = -0.00096 b = 0.11282

- Vậy phơng trình đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy có dạng: y = -0.00096x 2 + 0.11282x + 0.8 d Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính

- Công tác chia đốt dầm tùy thuộc vào năng lực của xe đúc Ta chia nh sau:

+ Các đốt K1ữK6 có chiều dài 2,5m.

+ Các đốt K7ữK12có chiều dài 3,0m.

+ Đốt hợp long nhịp nhịp biên, nhip giữa có chiều dài 2.0m.

+ Đốt đúc trên đà giáo nhịp biên có chiều dài 14m.

- Sơ đồ phân đoạn đúc KCN :

Hình 1.2 Sơ đồ phân đoạn đúc KCN e Đặc trng hình học.

- Để tính toán đặc trng hình học ta có thể sử dụng công thức tổng quát nh sau để tính: + Diện tích mặt cắt:

+ Tọa độ trọng tâm mặt cắt: yc = 1/6.F.∑ (xi - xi+1)(yi 2 + yi.yi+1+ yi+1 2).

+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

Sx = 1/6.∑ (x i - xi+1)(yi 3 + yi 2.yi+1 + yi.yi+1 2 + yi+1 3).

+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa:

Dựa trên các phương trình đường cong đáy dầm và đường cong thay đổi chiều dày bản đáy đã được lập, chúng ta có thể xác định các kích thước cơ bản của từng mặt cắt dầm.

- Bảng tính cao độ đáy dầm, chiều dày bản đáy, chiều cao dầm:

+ x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt đang xét.

+ y1: Khoảng cách từ đáy dầm đến trục y.

+ y2: Khoảng cách từ đáy dầm (mép trong) đến trục y.

+ y3: Khoảng cách từ đỉnh dầm đến trục y.

+ hdam: Chiều cao mặt cắt đang xét, hdam = y3 - y1.

- Tính toán chiều cao dầm tại các mặt cắt:

Trong bài viết này, tọa độ mặt cắt được xác định bằng x, với gốc tọa độ trùng với gốc tọa độ của phương trình đường cong Chiều cao dầm tại các mặt cắt f được ký hiệu là h, và chúng ta sẽ quy đổi về mặt cắt chữ T f.1 Để thực hiện điều này, cần xác định bề rộng cánh hữu hiệu b e.

Theo quy định tại điều 4.6.2.6.2 của Quy trình 22TCN272-05, bề rộng bản cánh hữu hiệu của dầm hộp đúc sẵn có thể được giả thiết bằng bề rộng bản cánh thực trong một số trường hợp nhất định.

+ d0: Chiều cao của kết cấu nhịp, d0 = 6500mm.

+ li: Chiều dài nhịp quy ớc.

- Đối với dầm liên tục, li = 0.8l đối với nhịp cuối; li = 0.6l đối với nhịp giữa.

- Đối với mặt cắt trên trụ, ta có li = 0,8.75000 = 60000mm.

+ b: Chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là b1, b2, b3 trong hình vẽ (mm):

- Với mặt cắt đỉnh trụ ta có: b1 = 3500 mm b2 = 3490 mm b3 = 2950 mm

=> Bề rộng bản cánh hữu hiệu be = 15100 mm

- Với mặt cắt giữa nhịp ta có: b1 = 3500 mm b2 = 3490 mm b3 = 2950 mm

=> Bề rộng bản cánh hữu hiệu be = 15100 mm f.2 Quy đổi về mặt cắt chữ T

+ Chiều cao mặt cắt không đổi.

+ Diện tích mặt cắt không đổi. bs ts D w tb bb tw

- Quy đổi mặt cắt sát đỉnh trụ:

+ Bề rộng bản cánh trên: bs= 15100 mm.

+ Chiều cao bản cánh trên: ts= 457 mm.

+ BÒ réng sên dÇm: tw = 1160 mm.

+ ChiÒu cao sên: Dw = 4858 mm.

+ BÒ réng bÇu dÇm: bb = 5900 mm.

+ ChiÒu cao sên dÇm: tb = 1184 mm.

- Quy đổi mặt cắt giữa nhịp:

+ Bề rộng bản cánh trên: bs= 15100 mm.

+ Chiều cao bản cánh trên: tsE7 mm.

+ BÒ réng sên dÇm: tw = 965 mm.

+ ChiÒu cao sên: bb = 7470 mm.

+ ChiÒu cao sên dÇm: tb = 429 mm.

Trong kết cấu nhịp cầu chính, dầm ngang được đặt tại các vị trí trên gối để chịu lực tập trung Cụ thể, tại vị trí trên đỉnh trụ chính, dầm ngang có độ dày là 3,00 m, trong khi tại vị đầu hai nhịp biên, độ dày là 1,00 m.

1.5.3 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu

- Bản bê tông mặt cầu bằng BTCT thờng,có chiều dày trung bình 300 (mm).

- Khẩu độ tình toán phần bản hẫng phía ngoài Lh = 3,50 (m)

- Khẩu độ tình toán phần bản phía trong Lt = 3,489 (m)

1.5.4 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu

- Lớp phủ mặt cầu cấu tạo gồm 3 lớp:

+ Lớp BTN hạt mịn dày 7 cm

+ Lớp BTN hạt trung dày 5 cm

+ Lớp phòng nớc Recon 7 dày 4 mm

1.6 xác định tĩnh tảI tác dụng lên dầm chủ.

1.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I a Tĩnh tải bản thân các đốt đúc

- Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết gần đúng chiều cao dầm trong mỗi đốt thay đổi tuyÕn tÝnh.

Khi thực hiện tính toán, chúng ta giả định rằng trọng lượng đốt đúc được phân bố đồng đều trên chiều dài mỗi đốt Giá trị trọng lượng này được xác định dựa trên tiết diện giữa các đốt, lấy giá trị trung bình từ hai mặt cắt ở đầu và cuối mỗi đốt.

- Trọng lợng các đốt đợc tính theo công thức : Q =γ VKi c Ki (kN)

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : tc Ki Ki

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : tt Ki tt1 Ki

L (kN/m) Bảng tính toán tĩnh tảI giai đoạn I :

(m) ChiÒu dài Chiều cao F1 F2 FTB V P DC tc DC tt

Giá trị tĩnh tải trung bình 399.85 499.81

1.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II a Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông:

- Chiều cao chân lan can bê tông hlc = 0,60 m

- Bề rộng chân lan can bê tông blc = 0,50 m

- Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông : qclc = 2.blcc.hlcc.gc.0,75= 11.25 kN/m

- Tĩnh tải dải đều của tay vịn lan can có thể lấy sơ bộ: qtvlc = 0,1 kN/m

- Trọng lợng dải đều lan can: qlc= qclc+qtvlc= 11,35 kN/m b Tĩnh tải rải đều lớp phủ mặt cầu :

STT Cấu tạo Chiều dày (m) γa (kN/m3) P (kN/m2)

• Bề rộng phần xe chạy: Bxe= 14.1 m

• Trọng lợng dải đều lớp phủ mặt cầu phần xe chạy qxe = P.Bxe= 39.762 kN/m c Tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ

Tải trọng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DC tc 399.85 kN/m

Tĩnh tải giai đoạn I tính toán DC tt 499.81 kN/m

Tĩnh tải giai đoạn II theo tiêu chuẩn DW là 51.11 kN/m Trọng lượng dải đều của chân lan can là 11.25 kN/m, trong khi trọng lượng dải đều của cột lan can và tay vịn là 0.10 kN/m Cuối cùng, trọng lượng dải đều của lớp phủ mặt cầu đạt 39.76 kN/m.

Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DW tt 76.67 kN/m

1.7.1 Nguyên tắc tính toán a Nguyên tắc tính toán:

Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng phụ thuộc vào biện pháp thi công kết cấu nhịp Điều này đặc biệt liên quan đến trình tự hợp long và thời điểm hạ khối cầu nối (KCN) xuống gối chính.

Mỗi loại tải trọng tác động lên khu công nghiệp (KCN) yêu cầu sơ đồ tính toán riêng và thời điểm tác dụng khác nhau Do đó, việc lập sơ đồ tính cho kết cấu nhịp cần dựa trên trạng thái và thời điểm tác dụng của từng loại tải trọng Nội lực trong từng sơ đồ riêng được xác định theo nguyên lý độc lập tác dụng, sau đó các giá trị nội lực sẽ được tổ hợp theo nguyên lý cộng tác dụng.

Đối với các sơ đồ tĩnh, việc xác định nội lực và chuyển vị được thực hiện dựa trên các sơ đồ tính toán đã lập và tải trọng tác dụng tính toán, áp dụng các phương pháp của Cơ học kết cấu.

- Đối với sơ đồ siêu tĩnh,thực hiện theo hai bớc sau :

+ Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu nh SAP, Midas để tính toán và vẽ đờng ảnh hởng nội lực tại các mặt cắt tính toán.

+ Chất tĩnh tải và hoạt tải lên đờng ảnh hởng để tính toán nội lực tại các mặt cắt tính toán.

Các sơ đồ tính toán nội lực qua các giai đoạn thi công :

+ Sơ đồ 1a : Thi công hẫng tối đa

+ Sơ đồ 1a : Thi công hợp long nhịp biên

+ Sơ đồ 2 : Thi công hợp long nhịp giữa.

+ Sơ đồ 3 : Dỡ bỏ tải trọng thi công.

+ Sơ đồ 4 : Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích.

+ Sơ đồ 5 : Sơ đồ chịu hoạt tải khai thác.

1.7.2.1 Sơ đồ thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki : a Sơ đồ 1a: Thi công hẫng tối đa

• Sơ đồ tính : Khung T qtc

Sơ đồ tính giai đoạn thi công hẫng.

+ Trọng lợng bản thân các đốt đúc(DC).

+ Tải trọng thi công rải đều(TC).

+ Tải trọng xe đúc và bộ ván khuôn treo(XD).

+ Tải trọng bê tông ớt của đốt đúc cuối cùng K17

Tải trọng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Tải trọng bản thân P kN

Trọng lợng xe đúc Pxd 1200 kN

Trọng lợng BT ớt P17 1169.0 kN

Tải trọng thi công qtc 36,24 kN/m

Mômen âm cực đại tại mặt cắt đỉnh trụ trong quá trình thi công đúc hẫng:

M1_CD − = -880221.9 (KN.m) b.Sơ đồ 1b: Thi công hợp long nhịp biên

Cầu đợc bố trí theo sơ đồ: (3x33 + 80 +100 + 80 + 2x33 ) m.

Cầu gồm 8 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, và 2 mố M0, M9:

Sáu nhịp dẫn là dầm bêtông cốt thép , nhịp giản đơn, mặt cắt chữ I liên hợp bê tông, chiều dài nhịp L = 33m từ mố M0-T1-T2-T3 và từ mố M9 -T8-T7-T6.

Chiều cao mặt cắt dầm I là 1,60 m. Độ dốc dọc cầu: id =4% §é dèc ngang cÇu : 2%.

Dàn có chiều cao 10m, chiều dài khoang 10m Dàn loại có thanh đứng, thanh treo.

Phần nhịp dẫn có mặt cắt liên hợp thép - bê tông cốt thép , chiều cao dầm 1.6m gồm 6 dầm đợc liên kết với nhau bằng hệ liên kết ngang.

Vật liệu dùng cho kết cấu:

Thép cấu tạo dùng theo ASTM A 709M cấp 345

Dùng loại trụ thân cột cho hai trụ T4, T5 bê tông cốt thép thờng đổ tại chỗ.

Phơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi d=1.5 m đổ tại chỗ.

Dùng mố chữ U bê tông cốt thép

Phơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đờng kính cọc 1.0 m.

2.1.4 Tính toán phơng án sơ bộ:

− Tính toán lựa chọn kết cấu nhịp.

− Tính duyệt các thanh dàn chủ

− Tính toán một trụ, 1 mố, sơ bộ tính toán cọc.

2.2 Tính toán kết cấu nhịp chính

2.2.1 Xác định kích thớc hình học dàn a Xác định chiều cao dàn chủ

Chiều cao dàn chủ đợc chon theo các yêu cầu sau:

Trọng lợng thép của dàn chủ nhỏ.

Bảo đảm tĩnh không thông thuyền và thông xe.

Chiều cao kiến trúc của cầu dầm chạy trên cần được thiết kế nhỏ gọn để đảm bảo độ cứng theo phương đứng của kết cấu nhịp, với yêu cầu f < fchi phí Đồng thời, việc thiết kế cũng phải đảm bảo tính mỹ quan và phù hợp với cảnh quan xung quanh khu vực xây cầu.

Nh vậy chọn chiều cao dàn bằng h = 10 m

- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp:

1/2 MặT CắT GIữA NHịP 1/2 MặT CắT ĐầU NHịP b Tiết diện các thanh dàn chủ.

Các thanh có tiết diện chữ H riêng thanh cổng cầu có tiết diện hộp

Kích thớc của mặt cắt các thanh đợc thể hiện trên hình vẽ:

Thanh biên trên, dới và thanh xiên Dầm ngang Mặt cắt thanh LKN trên

Dầm dọc Thanh đứng, thanh treo Dầm I300 định hình

2.2.2 Tĩnh tải của cầu dàn

2.2.2.1.1 Trọng lợng các thanh dàn

Hệ liên kết dọc trên, dới 18.41 48 0.00466 323.3 kN

Hệ liên kết ngang thép L 32.10 4 0.00310 31.25 kN

Dầm I300 của HLK ngang trên 15.50 25 0.00466 141.4 kN

Tổng trọng lợng dàn 15680 kN

2.2.2.2 Tổng hợp tĩnh tải giai đoạn I

- Trọng lợng dải đều của dàn trên 1m chiều dài dàn, một mặt phẳng dàn: qdan 680 30.15

- Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn trên 1 mặt phẳng dàn:

DC tt = 1,25.DC tc =1,25 30,15= 37,692 kN/m

2.2.3 Tĩnh tải giai đoạn II

2.2.3.1 Trọng lợng bản bê tông mặt cầu

- Chiều dày bản bê tông mặt cầu: hb = 0,2m.

- Trọng lợng dải đều bê tông mặt cầu là: qbt = γc.Bb.hb= 25.14,6.0,2= 73,0kN/m.

2.2.3.2 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu

2.2.3.2.1 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu

STT Cấu tạo Chiều dày (m) γa (kN/m 3 ) P (kN/m 2 )

2.2.3.2.2 Trọng lợng lớp phủ mặt cầu

- Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 14,1 m.

- Trọng lợng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy: xe qmc= P.Bxe = 14,1.2,82 = 39,762 kN/m.

- Cấu tạo lan can cầu:

Lan can phần xe chạy

- Trọng lợng dải đều của tay vịn lan can có thể lấy sơ bộ, qtv = 1,22kN/m.

- Trọng lợng dải đều của chân lan can phần xe chạy: xe clc clc clc c q =b h γ =0,25.0,25.25 1,5625= kN/m

- Trọng lợng dải đều lan can: xe lc clc tv q =2.q +4.q =2.1,5625+4.1,22=8,005 kN/m

2.2.3.4 Tổng hợp tĩnh tải giai đoạn II

- Tĩnh tải II tiêu chuẩn dải trên 1 mặt phẳng dàn:

DW tc xe mc lc bt q q q 39,762 8,005 + 73,0 60,34

- Tĩnh tải II tính toán trên 1 mặt phẳng dàn:

DW tt = 1,5 DW tc = 1,5.60,34 = 90,51 kN/m

2.2.4 Hệ số phân bố ngang

- Theo điều 4.6.2.4 Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 cho phép dùng quy tắc đòn bẩy để tính hệ số phân bố ngang trong dàn.

- Tính hệ số PBN đối với xe tải và xe 2 trục thiết kế.

+ Hệ số PBN của xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế đối với dầm biên khi xếp tải trên

- Trong tính toán sơ bộ ta chỉ tính toán một số thanh dàn chủ chịu lực bất lợi:

- Việc phân tích nội lực các thanh đợc sử dụng bằng phần mềm MiDas Civil 7.01

- Mô hình hoá kết cấu:

- Khi tính toán nội lực trong các thanh dàn ta so sánh hiệu ứng tảI lớn nhất trong 2 tổ hợp tải trọng sau :

TH1: Tĩnh tải + Xe 3 trục + Tải trọng làn

TH2 : Tĩnh tải + Xe 2 trục + Tải trọng làn

- Tính trụ sử dụng tổ hợp 3:

TH3: Tĩnh tải + 90%(2 xe tải cách nhau 15 m + Tải trọng làn)

- Vì tiết diện của thanh biên và thanh chéo giống nhau nên ta chỉ cần kiểm toán cho 1 số thanh chịu lực bất lợi sau.

- Kết quả phân tích các vị trí bất lợi của tải trọng nh sau

+Mô hình cầu dàn phẳng.

Thanh Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 Nội lực max Đơn vị

Thanh Tổ hợp 3 Nội lực max Đơn vị

Thanh Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 Nội lực max Đơn vị

7 12152.6 11202.1 12152.6 kN a Kiểm toán thanh chịu kéo

Sức kháng kéo tính toán, Pr, lấy giá trị nhỏ hơn trong các giá trị sau: r y ny y y g

+ Pny: Sức kháng kéo danh định đối với sự chảy ở trong mặt cắt nguyên.

+ Fy: Cờng độ chảy của thép, 345Mpa.

+ Ag: Diện tích mặt cắt ngang nguyên của bộ phận.

+ Pnu: Sức kháng kéo danh định đối với đứt gãy ở trong mặt cắt thực.

+ Fu: Cờng độ chịu kéo, Fu = 450 Mpa.

+ An: Diện tích thực của mặt cắt, An= U.Ag.

+ U: Hệ số triết giảm truyền lực cắt, với tiết diện hộp tổ hợp hàn lực dọc truyền hết tất cả các bộ phận nên U= 1

+ fy: Hệ số sức kháng đối với chảy dẻo của các bộ phận chịu kéo, fy = 0,95

+ fu: Hệ số sức kháng đối với đứt gãy của các bộ phận chịu kéo, fu = 0,8

Vậy sức kháng kéo đứt là quyết định từ bảng trên ta thấy các thanh đều đảm bao an toàn b Kiểm toán thanh chịu nén

Sức kháng nén đợc xác định theo công thức r c n

Hệ số sức khang nén ϕ c = 0,9

Pn: Đợc căn cứ vào giới hạn độ mảnh

K: Là hệ số chiều dài hữu hiệu,quy định trong điều 4.6.2.5, K = 0,75

L: Là chiều dài không đợc đỡ ngang của cấu kiện

Fy: Cờng độ chảy quy định của thép làm kết cấu Fy = 345Mpa

E: Môđun đàn hồi của thép E = 2.10 5 Mpa r: Bán kính quán tính theo phơng bất lợi nhất

As:Diện tích mặt cắt ngang nguyên

Tên K L Ir As R Fy E λ P n(kN)

Vậy các thanh đều đảm bảo chịu lực

2.3.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn.

Loại dầm Thép liên hợp

Chiều dài nhip tính tính toán Ltt 32.4 m

Chiều rộng toàn cầu Btc 15.1 m

Hệ số xung kích 1+IM 1.25

Trọng lợng riêng của thép làm dầm γ s 78.5 kN/m 3

Trọng lợng riêng của bê tông mặt cầu γ bt 25 kN/m 3

Trọng lợng riêng của bê tông asphalt γ ap 23 kN/m 3

Diện tích mặt cắt ngang dầm Ad 0.0678 m 2

Diện tích bản bê tông mặt cầu Abtmc 3.437584 m 2

Diện tích bê tông asphalt Abtap 1.7484 m 2

Trọng lợng riêng trên 1 m dài dầm qd 32.97 kN/m

Trọng lợng riêng trên 1 m dài BTMC qbtmc 85.9396 kN/m

Trọng lợng riêng trên 1 m dài BTAP qap 40.2132 kN/m

Trọng lợng riêng của hệ liên kết Glk 2.5316 kN/m

Trọng lợng riêng của lan can Glc 5.625 kN/m

Trọng lợng riêng của tay vịn lan can Gti 0.1 kN/m b Tĩnh tải kết cấu phần trên

Bê tông asphalt mặt cầu 663.5178 kN

Bê tông mặt cầu 1418.003 kN

2.3.2 Kích thớc cấu tạo mố

- Trong phần tính toán mố cầu lựa chọn tính toán cho Mố M 0 hg k2

1:n a1 bvtc a2 ht c1 ht c2 ht c3 ttt

Ltc ttd ht t ht d hm

Lm a6 ttc a3 Dcoc a4 id% iqd% a5

Bm ht t ht d hm a7 a8 a7 a9 in%

Lớp bê tông nhựa dày 5cm Lớp phòng nước dày 1cm Bản mặt cầu dày 20cm in% Vạch sơn ble blc

Hm o Hm o bgk hg k1 65 0 bclc

- Căn cứ vào các số liệu thiết kế từ kết cấu phần trên,để xuất kích thớc sơ bộ mố M0 nh sau:

Tên kích thớc Kí hiệu giá trị đơn vị

- ChiÒu cao mè Hmo 465 cm

- ChiÒu réng mè Bmo 1510 cm

+ Chiều cao bệ móng hm 200 cm

+ Chiều dài bệ móng (theo phơng dọc cầu) Lm 500 cm

+ Chiều rộng bệ móng Bm 1610 cm

+ Chiều cao tờng đỉnh htd 205 cm

+ Chiều dày tờng đỉnh ttd 50 cm

+ Chiều rộng tờng đỉnh Btd 1510 cm

+ ChiÒu cao têng th©n htt 260 cm

+ Chiều dày tờng thân ttt 170 cm

+ ChiÒu réng têng th©n Btt 1510 cm

+ Khoảng cách từ mép tờng thân đến mép bệ a1 50 cm + Khoảng cách từ chân tờng cánh đến mép bệ a2 50 cm

+ Phần tờng cánh ngậm vào nền đờng S 100 cm

+ Chiều dày kết cấu áo đờng tmd 30 cm

+ Chiều dài tờng cánh Ltc 473.75 cm

+ Chiều dày tờng cánh ttc 50 cm

+ Chiều rộng chân tờng cánh bctc 230 cm

+ Chiều rộng vát tờng cánh bvtc 243.75 cm

+ Chiều cao đuôi tờng cánh htc1 150 cm

+ Chiều cao vát tờng cánh htc2 195 cm

+ Chiều cao chân tờng cánh htc3 120 cm

- Kích thớc cấu tạo bản quá độ

+ Chiều dài bản quá độ Lqd 420 cm

+ Chiều dày bản quá độ tqd 20 cm

+ Chiều rộng bản quá độ Bqd 1310 cm

- Kích thớc gờ kê bản quá độ

+ Chiều dài gờ kê bản quá độ Lgk 1310 cm

+ Chiều rộng gờ kê bản quá độ bgk 30 cm

+ Chiều cao gờ kê bản quá độ hgk1 30 cm

2.3.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố a Nguyên tắc chung khi tính toán mố:

- Các tải trọng tác dụng lên mố:

Mố được đặt ở trên mực nước thông thuyền, đảm bảo không bị ngập nước Do đó, không cần xem xét tải trọng va chạm của tàu thuyền cũng như tải trọng gió.

• Các tải trọng tác dụng lên mố bao gồm:

+ Trọng lợng mố và trọng lợng bản thân của bệ móng.

+ Trọng lợng kết cấu nhịp (DC).

+ Trọng lợng của lớp phủ, lan can, dải phân cách (DW).

+ Hoạt tải tác dụng lên bản quá độ.

+ Đất đắp lòng mố. b Các mặt cắt kiểm toán mố

- Mặt cắt I-I: Mặt cắt bệ móng mố.

- Mặt cắt II-II: Mặt cắt chân tờng thân.

- Mặt cắt III-III: Mặt cắt chân tờng đỉnh.

- Mặt cắt IV-IV: Mặt cắt ngàm của tờng cánh.

3 1 c Tính toán các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố: c.1 Tải trọng do trọng lợng bản thân mố:

- Tĩnh tải tiêu chuẩn gây ra bởi tải trọng bản thân mố đợc tính nh sau: P=γ.V

Trong đó: γ: Trọng lợng riêng của bê tông.

V : Thể tích các bộ phận kết cấu của mố.

- Bảng tính toán tải trọng do trọng lợng bản thân các bộ phận của mố:

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị

Gờ kê bản quá độ Ggk 44.2 Đất đắp lòng mố Gdat 3304.5 c 2 Tải trọng do tĩnh tải từ kết cấu phần trên truyền xuống:

- Tĩnh tải từ kết cấu phần trên truyền xuống gồm có:

• Tĩnh tải giai đoạn I (DC) : Trọng lợng bản thân dầm chủ, dầm ngang, hệ liên kết ngang, bản mặt cầu,v.v…

• Tĩnh tải giai đoạn II (DW): Trọng lợng lớp phủ mặt cầu, lan can và các tiện ích

- Tính toán tải trọng do tĩnh tải từ KCN truyền xuống:

• Từ bảng tổng hợp thông số thiết kế của KCN, ta có:

Bê tông asphalt mặt cầu 663.5178 kN

Bê tông mặt cầu 1418.003 kN

Lan can và tay vịn 3.3 kN

DÇm 544.005 kN c.3 Tải trọng do hoạt tải trên KCN truyền xuống:

- Vẽ đờng ảnh hởng phản lực gối tại mố.

110 XÕp xe 2 trôc thiÕt kÕ

Xếp xe tải thiết kế λ L2,4

Xếp tải trọng làn Người qlan=9,3kN/m kN kN kN kN §AH R qNg

Sơ đồ xếp tải tính phản lực gối tác dụng lên mố do hoạt tải.

- Chiều dài nhịp tính toán Ltt = 32,4 m

- Diện tích ĐAH phản lực

+ Tổng diện ĐAH phản lực S 20 m 2

- Tải trọng làn dải đều qlan= 9.30 kN/m 2

- Số làn xếp tải nxt=4 làn

- áp lực do tải trọng làn tác dụng lên mố Plan= 391.72 kN

- áp lực do xe tải và xe 2 trục tác dụng lên mố:

Kết quả tính toán Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế Đơn vị

Tải trọng trục Ptr3 Ptr2 Ptr1 Ptd2 Ptd1

Nội lực do tải trọng trục 145.00 125.76 25.71 110.00 105.93 kN

Số làn xếp tải nxt 4 4 làn

Tổng áp lực do tải trọng xe Ph 770.81 561.41 kN

- Tổng áp lực do hoạt tải đứng trên cách KCN tác dụng lên mố:

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị kN áp lực do tải trọng làn Plan 391.7 áp lực do xe 3 trục Ptr 770.8 áp lực do xe 2 trục tải Ptd 561.4

TH1=Xe 2 trục + Làn P2 953.1 áp lực do hoạt tải đứng trên KCN Ph 1162.5 c.4 Tải trọng do hoạt tải tác dụng lên bản quá độ:

- Sơ đồ tính toán : Dầm giản đơn kê trên hai gối cứng.

- Sơ đồ xếp hoạt tải để tính phản lực tác dụng lên mấu đỡ bản quá độ:

- Chiều dài nhịp tính toán của bản quá độ Lqd = 6 m

=> Diện tích ĐAH phản lực

+ Tổng diện ĐAH phản lực S= 2.1 m 2

- Tính áp lực do xe tải và xe 2 trục tác dụng lên mố.

+ Xếp tải trọng lên ĐAH phản lực gối

+ Tung độ ĐAH khi xếp xe tải (Truck)

+ Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục (Tandem)

- Tổng áp lực khi hoạt tải đứng trên bản quá độ

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị(kN) áp lực do tải trọng làn Plan 50.78 áp lực do xe 3 trục Ptr 0.00 áp lực do xe 2 trục tải Ptd 145.00

TH1=Xe 2 trục + Làn P2 195.78 áp lực do hoạt tải đứng trên KCN Phqd 239.35 c.5 Tổng hợp áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng mố:

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị kN TTGH sử dụng TTGH cờng độ γ P(kN) γ P(kN)

Gờ kê bản quá độ Ggk 44.213 1.00 44.213 0.9 39.791 Đất đắp lòng mố Gdat 3304.5 1.00 3304.5 1.25 4130.6

Bản bêtông mặt cầu Ps 1418 1.00 1418 1.25 1772.5

Hệ liên kết ngang Ptb 41.771 1.00 41.771 1.25 52.214

Lớp phủ mặt cầu Pmc 663.52 1.00 663.52 1.5 995.28

Lan can + Tay vịn Plc 3.3 1.00 3.3 1.5 4.95

Gờ chắn bánh Pgc 0 1.00 0 1.5 0 áp lực do hoạt tải đứng trên kết cấu nhịp Ph 1162.5 1.00 1162.5 1.75 2034.4 áp lực do hoạt tải đứng trên bản quá độ Phqd 239.35 1.00 239.35 1 239.35

2.3.4 Bố trí cọc trong móng.

Móng mố đợc thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1.0m

2.3.4.1 Xác định sức kháng của cọc.

2.3.4.1.1 Sức kháng của cọc theo vật liệu.

- Sức kháng tính toán của cọc theo vật liệu xác định nh sau: vl r n c c s y s

+ f: Hệ số sức kháng lấy = 0.9

+ fc’ : Cờng độ nén quy định của bê tông cọc, fc’0MPa.

+ Ac : Diện tích phần bê tông của cọc D = 1m là Ac = 785398.16 mm 2

+ fy : Giới hạn chảy của cốt thép cọc, fy = 420MPa.

+ As : Diện tích cốt thép của tiết diện cọc Bố trí 20 thanh D22

Do đó: Pr vl = φ = φ.Pn 0.85 0,85.f (A c′ c−A ) f As + y s

2.3.4.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền.

- Bảng số liệu khảo sát địa chất tại khu vực thi công cọc móng mố:

STT Loại đất Chiều dày γw γ s φ S u SPT

H(m) kN/m 3 kN/m 3 độ kN/m 2 N/30cm

Lớp 5 Cát pha sỏi sạn Vô hạn 21.20 26.90 42 > 50

- Công thức tổng quát tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo 22TCN 272-05:

• Sức kháng đỡ tính toán của cọc khoan nhồi QR có thế đợc tính nh sau:

 φ :q hệ số sức kháng dùng cho sức kháng đỡ của 1 cọc đơn.

 Q : sức kháng đỡ của 1 cọc đơn (N)ult

 q :p sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

 q :s sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)

 A :p diện tích bề mặt mũi cọc (mm 2 )

 A :s diện tích bề mặt thân cọc (mm 2 )

 φ :q p hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc

 φ :q s hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc a Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dính:

- Tính toán sức kháng thân cọc khoan trong đất dính theo phơng pháp α:

Sức kháng thành bên đơn vị danh định (MPa) của cọc khoan trong đất dính chịu tải dưới điều kiện tải trọng không thoát nước có thể được tính theo công thức: s α u q = S.

S :u cờng độ kháng cắt không thoát nớc trung bình (MPa). α: hệ số dính bám (DIM).

- Giá trị α đợc lấy theo bảng 10.8.3.3.1-1 nh sau:

- Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dính:

Chiều dài cọc hữu hiệu nằm trong các lớp đất Chu vi cọc Sức kháng cắt không thoát n- íc

Sức kháng bề mặt đơn vị

Li (m) U(m) Su (kPa) α q (kPa)s Q (kN) si

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s1 ( ) kN 931.113 b Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dời:

- Tính toán sức kháng thân cọc khoan trong đất dời theo phơng pháp của Reese và Wright (1977):

 Sức kháng thành bên đơn vị danh định (MPa) choc cọc khoan trong đất dời: q =0,0028.N víi N 53s ≤

N: số búa SPT cha hiệu chỉnh (búa/300mm).

- Tính toán sức kháng thân cọc trong đất rời:

Chiều dài cọc Chu vi cọc Số đếm búa

Sức kháng bề mặt đơn vị Sức kháng thành bên di (m) U (m) (bóa/30cm) q (MPa) s Q (kN) si

Líp 4 líp 1 2 3.14 40 0.112 703.717 líp 2 2 3.14 43.4 0.122 763.533 líp 3 2 3.14 46.5 0.130 818.071 líp 4 2.5 3.14 47.2 0.132 1037.982

Líp 5 líp 1 3 3.14 51.2 0.143 1351.136 líp 2 3 3.14 52.3 0.146 1380.164 líp 3 3 3.14 53 0.148 1398.637 líp 4 3 3.14 53.8 0.150 1415.300 líp 5 2.505 3.14 54.4 0.150 1182.767

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s2 ( ) kN 10051.307 c Tính toán sức kháng mũi cọc trong đất rời :

- Tính toán sức kháng mũi cọc khoan trong đất dời theo phơng pháp của Reese và

 N: số búa SPT-N gần mũi cọc cha hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ(búa/300mm)

Ta cã: Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Số búa SPT cha hiệu chỉnh (búa/300mm) N 54.4 Búa/300mm

Sức kháng đơn vị của mũi cọc trong đất rời qp 3.482 Mpa

Diện tích mặt cắt ngang mũi cọc Ap 0.785 Mpa

Sức kháng mũi cọc trong đất rời Qp 2734.442 KN d Tính toán sức kháng của cọc đơn theo đất nền:

- Công thức tính toán: Q =φQ =φ Q +φ QR n q p p qs s

Sức kháng thân cọc và hệ số Sức kháng mũi cọc và hệ số

Qs1(KN) φqs1 Q s2 (KN) φqs2 Q p (KN) φq p

931.113 0.65 10051.307 0.45 2734.442 0.5 6495.533 d.1 Tính toán sức chịu tải dọc trục tính toán của cọc đơn:

- Công thức xác định: P =min P ;Q tt ( r R )

VËy ta cã: P =min P ;Q tt ( r R )=min(17615.579; 6495.533)= 6495.533 (KN) d.2 Chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng:

- Số lợng cọc sơ bộ đợc tính theo công thức: tt c tt nβ N

• Ntt: tải trọng thẳng đứng tính đến mặt cắt đáy móng mố.

• Ptt: sức chịu tải tính toán của cọc đơn.

• β: hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mômen,lấy β=1,5.

=> Chọn số cọc bố trí trong móng ncoc= 6 cọc , bố trí thành 2 hàng,mỗi hàng 3 cột

- Chiều dài cọc bố trí là 35 m

- Sơ đồ bố trí cọc trong móng:

2.4.2 Xác định tổ hợp tải trọng chính tại mặt cắt đáy bệ.

2.4.2.1 Phản lực do hoạt tải

Theo điều 3.6.1.3.1- Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế: Phản lực tại đỉnh trụ do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trờng hợp sau:

- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn

- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m.

- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn

Sử dụng phần mềm MiDas Civil 7.01 để tính phản lực do các tổ hợp tải trọng gây ra ta có kết quả sau:

Tính trụ sử dụng tổ hợp 3:

TH1: Tổ hợp 1: 1,25.DC + 1.5DW + 1.75(1xe 3 truc(1+IM) + Lan Load)

TH2: Tổ hợp 2: 1,25.DC + 1.5DW + 1.75(1 xe 2 truc(1+IM) + Lan Load)

TH3:Tổ hợp 3: 1,25.DC + 1.5DW + 1.75(0.9(2 xe tải cách nhau 15m (1+IM) + Lan Load)

Tên tổ hợp Phản lc(R) Đơn vị

2.4.2.2 Xác định trọng lợng trụ cầu a Trọng lợng thân trụ

- Bề rộng thân trụ theo phơng dọc cầu: B =3.0 m

- Bề rộng thân trụ theo phơng ngang cầu: D 0 m

-Bán kính đờng tròn 2 bên thân trụ: R = 1.5 m

-Trọng lợng riêng của bê tông: γ bt % (kN/m ) 3

-Trọng lợng thân trụ: P = 12122.7 (kN) b.Trọng lợng bệ trụ

+Bề rộng bệ trụ theo phơng ngang cầu: B = 25.0 (m)

+Bề rộng bệ trụ theo phơng dọc cầu: A = 7.0 (m)

-Trọng lợng bệ trụ: P = 13125.0 (kN) c Lực đẩy nổi ứng với MNTN

-Thể tích thân trụ ngập nớc là: V = 313.059 (m 3 )

-Thể tích bệ trụ ngập nớc là: V = 525.0 (m 3 )

1.6.2.3.Tổ hợp tải trọng theo TTGHCĐ I tại mặt cắt đáy bệ.

Pu = Ru + 1.25xPthân trụ +1.25xPbệ trụ - 0.9xPđẩy nổi D338.64 (kN)

2.4.3 Bố trí cọc trong móng.

Móng mố đợc thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1.5m

2.4.3.1.Xác định sức kháng của cọc.

2.4.3.1.1.Sức kháng của cọc theo vật liệu.

- Sức kháng tính toán của cọc theo vật liệu xác định nh sau: vl r n c c s y s

+ f: Hệ số sức kháng lấy = 0.9

+ fc’ : Cờng độ nén quy định của bê tông cọc, fc’0MPa.

+ Ac : Diện tích phần bê tông của cọc D = 1.5 m là Ac = 1767145.87 mm 2 + fy : Giới hạn chảy của cốt thép cọc, fy = 420MPa.

+ As : Diện tích cốt thép của tiết diện cọc Bố trí 20 thanh D22

Do đó: Pr vl = φ = φ.Pn 0.85 0,85.f (A c′ c−A ) f As + y s

2.4.3.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền.

- Bảng số liệu khảo sát địa chất tại khu vực thi công cọc móng mố:

 Q : sức kháng đỡ của 1 cọc đơn (N)ult

 φ :q s hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc c.1 Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dính:

Sức kháng thành bên của cọc khoan trong đất dính chịu tải trọng dưới điều kiện tải trọng không thoát nước có thể được tính bằng công thức sau: s u q = αS.

Chiều dài cọc hữu hiệu nằm trong các lớp đất Chu vi cọcSức kháng cắt không thoát níc

Sức kháng bề mặt đơn vị

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s1 ( ) kN 1229.754 c.2 Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dời:

 Sức kháng thành bên đơn vị danh định (MPa) choc cọc khoan trong đất dời: q =0,0028.N s víi N 53≤

Líp 5 líp 1 3 4.71 51.2 0.143 2026.704 líp 2 3 4.71 52.3 0.146 2070.247 líp 3 3 4.71 53 0.148 2097.956 líp 4 3 4.71 53.8 0.150 2122.950 líp 5 3 4.71 54.4 0.150 2124.731 líp 6 1.122 4.71 54.8 0.150 795.094

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s2 ( ) kN 16222.635 c.3 Tính toán sức kháng mũi cọc trong đất rời :

- Tính toán sức kháng mũi cọc khoan trong đất dời theo phơng pháp của Reese và Wright (1988):

Số búa SPT cha hiệu chỉnh (búa/300mm) N 54.8 Búa/300mm Sức kháng đơn vị của mũi cọc trong đất rời qp 3.507 Mpa

Sức kháng mũi cọc trong đất rời Qp 6197.734 KN c.4 Tính toán sức kháng của cọc đơn theo đất nền:

Sức kháng thân cọc và hệ số Sức kháng mũi cọc và hệ số

1229.754 0.65 16222.635 0.45 6197.734 0.5 11198.393 d Tính toán sức chịu tải dọc trục tính toán của cọc đơn:

VËy ta cã: P =min P ;Q tt ( r R )=min(36767.022; 11198.393)= 11198.393 (KN) e Chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng:

- Số lợng cọc sơ bộ đợc tính theo công thức: tt c tt nβ N

• β: hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mômen,lấy β=1,5.

=> Chọn số cọc bố trí trong móng ncoc= 12 cọc , bố trí thành 2 hàng,mỗi hàng 6 cột

Sơ đồ bố trí cọc nh sau:

Bố trí cọc trong bệ móng

2.5 phơng án thi công chỉ đạo

B ớc 1: Chuẩn bị mặt bằng

− Xác định phạm vi thi công, định vị tim mố, định vị các tim cọc.

− Tập hợp thiết bị vật liệu vật t và máy móc thi công

− Dùng máy ủi kết hợp thủ công san ủi mặt bằng thi công mố đến cao độ thiết kế B ớc 2: Thi công cọc khoan nhồi

− Định vị chính xác tim cọc.

− Đa máy khoan vào vị trí.

− Dùng búa rung, rung hạ ống vách đến cao độ thiết kế.

− Tiến hành khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế.

− Vệ sinh lỗ khoan sau khi khoan xong

− Lắp dựng lồng cốt thép trong lỗ khoan

− Lắp ống đổ, phễu đổ bê tông.

− Đổ bê tông cọc khoan nhồi bằng phơng pháp rút ống thẳng đứng.

B ớc 3: Đào đất, đập đầu cọc

− Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế.

− Đào rãnh thoát nớc, hố tụ nớc( bố trí máy bơm nớc nếu cần).

− Đập đầu cọc vệ sinh và nghiệm thu hố móng.

B ớc 4: Thi công bệ móng

− Đập đầu cọc, uốn cốt thép đầu cọc.

− Làm sạch 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 5: Thi công các bộ phận mố

− Lắp dựng đà giáo ván khuôn, cốt thép thân mố.

− Đổ bê tông thân mố.

− Lắp dựng đà giáo ván khuôn, cốt thép cốt thép tuờng thân, tuờng cánh mố.

− Đổ bê tông tờng thân, tờng cánh mố.

− Tháo dỡ ván khuôn đà giáo và các kết cấu phụ tạm.

− Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp.

− San lấp nền đờng đầu cầu

− Đắp đất nón mố và hoàn thiện.

B ớc 1: Thi công vòng vây cọc ván thép

− Chuẩn bị vật t máy móc thi công.

− Đo đạc xác định tim trụ, tim cọc ván thép, khung định vị.

− Đóng cọc ván thép bằng búa rung 55 kW.

− Lắp ráp vành đai ngoài và các thanh giằng.

− Đắp đất bên trong tờng cọc ván.

B ớc 2: Thi công cọc khoan nhồi

− Lắp khung dẫn hớng để rung hạ ống vách.

− Dùng máy khoan khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế.

− Vệ sinh lỗ khoan, lắp đạt và hạ lồng cốt thép.

− Lắp ống đổ, phễu đổ bê tông.

− Đổ bê tông cọc khoang nhồi và nhổ ống vách.

− Kiểm tra chất lợng cọc.

B ớc 3: Đào đất lộ đầu cọc và đổ bê tông bịt đáy.

− Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào đất trong vòng vây đến cao độ thiết kế.

− Bố trí máy bơm hút cạn nớc trong hố móng.

− Đổ bê tông bịt đáy bằng phơng pháp rút ống thẳng đứng.

B ớc 4: Bơm cạn n ớc trong vòng vây và đập đầu cọc.

− Hút sạch nớc trong hố móng

− Tiến hành cắt ống vách, đập đầu cọc, vệ sinh đầu cọc.

B ớc 5: Thi công bệ trụ và thân trụ

− Lắp dựng ván khuôn, văng chống, cốt thép bệ trụ.

− Tiến hành đổ bê tông bệ trụ.

− Đợi bê tông đạt cờng độ, ta tháo dỡ ván khuôn bệ trụ và tiến hành lắp dựng khung cốt thép, ván khuôn thân trụ.

− Tiến hành đổ bê tông thân trụ

− Thi công đá kê gối

− Dỡ bỏ thiết bị thi công trên trụ

− Tạo lớp dốc trên mặt xà mũ.

2.5.3 Thi công kết cấu nhịp chính.

Kết cấu nhịp dàn bao gồm các thanh dàn được chế tạo tại nhà máy dưới dạng thanh cấu kiện, bản nút và bu lông liên kết Sau khi được vận chuyển đến công trường, các cấu kiện sẽ được lắp ráp thành kết cấu nhịp dàn Việc tổ chức bãi xếp cấu kiện cần được kê cao và sắp xếp theo thứ tự, trong đó cấu kiện lắp trước xếp sau và cấu kiện lắp sau xếp trước Đặc biệt, do yêu cầu thông thuyền trên sông sâu, công trình này sẽ được thi công theo phương pháp lao kéo dọc.

B ớc 1: Lắp kết cấu nhịp

− Đắp đất sau mố, lắp dựng đờng trợt con lăn

− Lắp dựng các thiết bị phục vụ cho lắp dàn

− Tiến hành lắp thiết bị để lao (tời kéo, hố thế).

− Lắp đà giáo mở rộng trụ.

− Lắp kết cấu nhịp trong bờ

− Sử dụng tời kéo, múp di động kéo dọc dàn

− Tiến hành lắp nhịp tiếp theo ở đờng đầu cầu

B ớc 3: Lắp tiếp kết cấu nhịp

− Sau khi đầu dàn của nhịp biên kê lên gối ta tiến hành neo tạm vào trụ và tiến hành nối với nhịp còn lại

− Sau khi lắp xong lại tiến hành lao kéo dọc có mũi dẫn.

B ớc 4: Hạ kết cấu dàn

− Tháo bỏ thiết bị lao

− Tháo đà giáo mở rộng trụ, trụ dẫn.

B ớc 5: Thi công kết cấu nhịp cầu dẫn

− Chuẩn bị cần cẩu, tời, cáp.

− San ủi, tạo đờng di chuyển cho cầu.

− Đa dầm ra vị trí cạnh trụ.

− Dùng 2 xe cẩu lắp dầm vào vị trí.

− Liên kết dầm ngang đầu dầm

− Đổ bản bê tông mặt cầu.

CÇu d©y v¨ng 3.1 tổng quan về cầu treo dây văng

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, việc xây dựng hạ tầng cơ sở trở thành một yếu tố thiết yếu Đặc biệt, cải tạo và nâng cấp hệ thống giao thông là nhiệm vụ quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế và xã hội.

Cầu dây văng nổi bật với tính đa dạng, thể hiện qua số lượng và chiều dài nhịp, số mặt phẳng cùng các sơ đồ phân bố dây Hình thái và độ cao của tháp cầu cùng với các loại tiết diện ngang tạo nên sự độc đáo, giúp công trình đạt được tầm cao và tầm xa, phản ánh hoài bão và trí tưởng tượng của con người.

Cầu dây văng đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng vào năm 1976 tại Đak’rông, Quảng Trị, nhưng đã bị sập vào tháng 2 năm 1999 do gỉ sét và đứt neo Năm 2000, cầu được sửa chữa với dầm băng BTCT Tiếp theo, cầu Mỹ Thuận bắc qua sông Tiền được xây dựng từ năm 1998 đến 2001, cùng với cầu sông Hàn tại Đà Nẵng Hiện nay, nhiều cây cầu dây văng hiện đại như cầu Cần Thơ bắc qua sông Hậu, cầu Kiền bắc qua sông Cấm, cầu Bãi Cháy và cầu Bính đang được xây dựng và hoàn thiện, phục vụ cho nông thôn, miền núi và đồng bằng sông Cửu Long.

3.2 giới thiệu chung về phơng án

- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế đ- ờng ô tô TCVN 4054-05.

3.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu. a Đặc điểm về kinh tế - x hộiã :

Cầu nằm trên đờng cao tốc nối liền các trung tâm kinh tế của vùng. b Đặc điểm về địa hình - địa chất: Đặc điểm địa chất:

+ Lớp 3: Sét pha sỏi sạn, trạng thái chặt

+ Lớp 4: Cát hạt vừa, trạng thái chặt

+ Lớp 5: Cát pha sỏi sạn, trạng thái chặt

3.2.3 Sơ đồ kết cấu. a Kết cấu phần trên:

- Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 102 + 212 + 102 m

- Kết cấu cầu gồm hệ cầu dây văng 3 nhịp.

- Mặt cắt dầm có chiều cao không đổi dạng TT. b KÕt cÊu phÇn díi.

- Tháp cầu dùng loại tháp chữ H, chân tháp đặc bằng BTCT.

- Hai mố dùng mố chữ U – BTCT.

- Móng dùng móng cọc khoan nhồi BTCT.

- Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 2x3,75 (m)

- Bề rộng phần đờng gom và làn dừng khẩn cấp: b = 2x3,00 (m).

- BÒ réng ch©n lan can: blc = 2x0,50 (m).

- BÒ réng ch©n lan can phô: blcp = 2x0,25(m).

- BÒ réng lÒ phô: blp = 2x0,70(m).

- Bề rộng vạch sơn phân cách giữa: bvs = 2x0,20 (m).

- Hoạt tải thiết kế: HL93

3.3.4 Các yếu tố hình học của cầu:

- Trên mặt bằng cầu nằm trên đờng thẳng.

- Trên mặt đứng cầu nằm trên đờng cong đứng, bán kính đờng cong R = 5000m, độ dốc dọc cầu id = 4%.

- Độ dốc theo phơng ngang cầu in = 2%.

3.3.5 Vật liệu thiết kế: a Bê tông chế tạo dầm chủ:

Bê tông được sử dụng để chế tạo kết cấu nhịp cầu chính và các dầm dẫn có cường độ chịu nén đạt 45 Mpa ở 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng trong việc chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu.

Bê tông được sử dụng để chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu trong khu công nghiệp cầu dẫn có cường độ chịu nén đạt 35 Mpa ở 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng cho việc chế tạo mố, trụ và cọc khoan nhồi.

- Bê tông chế tạo Mố – Trụ - Cọc khoan nhồi dùng bê tông có cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi là fc ’ = 30 Mpa. d Cốt thép dự ứng lực:

- Cốt thép Dự ứng lực dùng loại tao xoắn 7 sợi loại A416 cấp 270, độ tự chùng thấp Đ- ờng kính danh định 15.2 mm.

STT Loại tải trọng Ký hiệu Giá trị

- Hệ số xung kích xét cho tải trọng xe thiết kế (1+IM) = 1.25

> 3 0.65Với 4 làn xe thiết kế, ta có m = 0.65

3.5 kích thớc cấu tạo dầm chủ

- Dầm chủ KCN cầu chính có dạng mặt cắt ngang hình chữ TT.

- Dầm chủ đợc chế tạo bằng BTCT DUL có fc ’ = 45 Mpa.

- Chiều cao dầm không đổi theo phơng dọc cầu, h = 2.2m.

Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp.

3.5.2 Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính.

- Ta có bảng phân chia các đốt đúc KCN cầu chính sau

Tên các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Số các đốt đúc phần nhịp giữa ng 9 đốt

Chiều dài đốt đúc phần nhịp giữa dg 10.0 m

Số các đốt đúc phần nhịp biên nb 9 đốt

Chiều dài đốt đúc phần nhịp biên db 10.0 m

Chiều dài đốt hợp long dhl 8.0 m

Số dầm ngang trong phạm vi 1 đốt dầm ndn 2.00 dầm

Chiều dài dầm ngang theo phơng ngang cầu ldn 11.1 m

Chiều dày dầm ngang ddn 0.30 m

ChiÒu cao dÇm ngang hdn 1.80 m

Khoảng cách từ điểm neo dây tới đầu dầm aneo 1.0 m

3.6 xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ

3.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I. a Tĩnh tải dầm chủ

- Trọng lợng dải đều của dầm chủ đợc xác định theo công thức: qb = A.γc (kN/m).

- Bảng tính tĩnh tải dầm chủ:

Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ A 11.563 m 2

Tĩnh tải tiêu chuẩn rải đều của dầm chủ DCdc 258.61 KN/m b Tĩnh tải dầm ngang và tai đeo

- Bảng tính tĩnh tải dầm ngang và tai đeo:

Trọng lợng của 1 dầm ngang 149.85 kN

Tổng số dầm ngang trên toàn KCN 82 dầm

Trọng lợng của một tai đeo 32.5 kN

Tổng số tai đeo trên toàn KCN 80 tai

Trọng lợng dầm ngang tiêu chuẩn rải đều DCdn 29.54 kN/m Trọng lợng tai đeo tiêu chuẩn rải đều DCtd 6.25 kN/m c Tổng hợp tĩnh tải giai đoạn I:

Trong giai đoạn I, tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn được ký hiệu là DCtc với giá trị 294.4 kN/m, trong khi tĩnh tải rải đều tính toán có ký hiệu là DCtt và giá trị 368.0 kN/m.

3.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II:

3.6.2.1 Trọng lợng chân lan can

+ Trọng lợng dải đều của chân lan can: qclcc = 2.blcc.hlcc.gc.0,75=11.25 kN/m

+ Trọng lợng dải đều của chân lan can: qclcp = 2.blcp.hlcp.gc.0,75=3.75 kN/m

- Trọng lợng cột lan can và tay vịn

+ Trọng lợng dải đều lan can và tay vịn của lan can chính qch=0.1 kN/m

+ Trọng lợng dải đều lan can và tay vịn của lan can phụ qph=0.07 kN/m

- Trọng lợng lớp phủ mặt cầu

STT Cấu tạo Chiều dày (m) γa (kN/m3) P (kN/m 2 )

+ Trọng lợng dải đều lớp phủ mặt cầu phần xe chạy qxe = P.Bxe=39.762 kN/m

Trong giai đoạn II, tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn được ký hiệu là DWtc với giá trị 54.93 KN/m, trong khi tĩnh tải rải đều tính toán có ký hiệu DWtt và giá trị 82.40 KN/m.

3.7 tính toán nội lực và chọn tiết diện dây văng

3.7.1 Chọn loại cáp làm dây văng:

- Sử dụng loại cáp cờng độ cao loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu nh sau: + Đờng kính danh định: Dps = 15.2 mm

+ Giới hạn chảy: fpy = 1674 Mpa

+ Giới hạn bền: fpu = 1860 Mpa

+ Cờng độ tính toán của cáp làm dây văng: fsa = 0.45fpu = 837 Mpa

+ Mô đun đàn hồi của cáp DUL: Ep = 197000 Mpa.

3.7.2 Tính góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang:

- Bảng tính toán góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang:

Dây văng nhịp biên Dây văng nhịp giữaD©y i x h αi(§é) D©y i x h αi (§é)S1 11 25.316 66.51 S'1 11 25.316 66.51S2 21 27.516 52.65 S'2 21 27.516 52.65S3 31 29.716 43.79 S'3 31 29.716 43.79S4 41 31.916 37.90 S'4 41 31.916 37.90S5 51 34.116 33.78 S'5 51 34.116 33.78S6 61 36.316 30.77 S'6 61 36.316 30.77S7 71 38.516 28.48 S'7 71 38.516 28.48S8 81 40.716 26.69 S'8 81 40.716 26.69S9 91 42.916 25.25 S'9 91 42.916 25.25

3.7.3 Tính toán nội lực trong các dây văng do tĩnh tải giai đoạn I: a Nội lực trong các dây văng nhịp biên.

- Công thức tính nội lực trong dây thứ i do tĩnh tải giai đoạn I gây ra: i1 i2 i mf i

+ Pi1; Pi2: Trọng lợng tính toán của hai đốt dầm liền kề nhau tại vị trí neo dây.

+ nmf: số mặt phẳng dây văng.

+ α i : góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang.

STT Dây i nmf αi sinαi Pi1 Pi2 Si Đơn vị

10 S10 2 22.78 0.387 3679.990 0.000 2376.02 kN b Nội lực trong các dây văng nhịp giữa:

- Công thức tính nội lực trong dây thứ i do tĩnh tải giai đoạn I gây ra: α i1 i2 i mf i

+ Pi1; Pi2: Trọng lợng của hai đốt dầm liền kề nhau tại vị trí neo dây.

+ nmf: số mặt phẳng dây văng.

+ α i : góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang.

+ Si: Nội lực dọc trong dây văng thứ i do tĩnh tải I gây ra

- Bảng tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I:

STT Dây i nmf α i sinα i Pi1 Pi2 Si Đơn vị

10 S10’ 2 22.78 0.387 3679.990 2943.992 4276.83 kN c Tính toán lựa chọn số bó cáp dự ứng lực cho mỗi dây văng. c1 Số cáp dự ứng lực cần thiết cho dây văng nhịp biên:

STT D©y i Si 0.45fpu Aict Asp1 nct

KN Mpa mm 2 mm 2 Tao

10 S10 2376.02 837 2838.73 140 10.1 c1 Số cáp dự ứng lực cần thiết cho dây văng nhịp giữa:

3.7.4 Tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và Hoạt tải: a Nội lực trong các dây văng:

Để tính toán nội lực cho từng dây văng trong giai đoạn I, chúng tôi đã sử dụng mô hình không gian KCN trên phần mềm Midas Civil 7.01, dựa trên số bó cáp sơ bộ dự ứng lực được xác định để chịu tải tĩnh.

DW và LL gây ra

- Kết quả nội lực và đờng ảnh hởng dọc trục trong các dây

+ D©y sè 10’ : S 10 ' = 1408.9 KN b Tính toán lựa chọn số bó cáp dự ứng lực cho mỗi dây văng. b.1 Lựa chọn cáp dự ứng lực cho dây văng nhịp biên:

10 S10 1920.2 837 2294.15 140 16.3 b.2 Lựa chọn cáp dự ứng lực cho dây văng nhịp giữa.

3.7.5 Tính toán nội lực trong dây văng do Tĩnh tải, Lực căng và Hoạt tải: a Lựa chọn cáp dự ứng lực cho dây văng nhịp biên và nhịp giữa:

- Lựa chọn cáp dự ứng lực bằng tổng số cáp dự ứng lực do tĩnh tải I , tĩnh tải II và hoạt tải :

- Với dây văng nhịp biên:

STT D©y i nDC nDW+LL ∑nct ntao Ai

- Với dây văng nhịp giữa:

STT D©y i nDC nDW+LL ∑nct ntao Ai

10 S10’ 18.1 11.9 30.1 55 0.00776 b Xác định lực căng sơ chỉnh trong dây văng:

Mô hình không gian KCN được thực hiện bằng phần mềm Midas Civil 7.01 nhằm tính toán và xác định nội lực do các tổ hợp tải trọng tác động lên kết cấu.

Với số cáp sơ bộ đã chọn, chúng ta sử dụng mô-đun Unknown Load Factor trong chương trình Midas Civil 7.01 để xác định lực căng sơ chỉnh của dây cáp.

- Kết quả lực căng dây văng:

Lực căng trong dây ở nhịp biên Lực căng trong dây ở nhịp giữa

D©y Lùc c¨ng (kN) D©y Lùc c¨ng (kN)

S10 3885.79 S10' 4570.49 c Xác định nội lực trong dây văng do Tĩnh tải, Lực căng và hoạt tải:

- Sử dụng 2 tổ hợp để xác định nội lực trong các dây văng:

+ Tổ hợp 1: DC + DW + Lực căng + HL93K + Lane

+ Tổ hợp 2: DC + DW + Lực căng + HL93M + Lane d Kiểm toán lại khả năng chịu lực của các dây văng trong giai đoạn khai thác:

Kiểm tra trạng thái ứng suất trong dây văng là rất quan trọng Tổng ứng suất của cáp dây văng dưới tác dụng của toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải không được vượt quá 45% ứng suất cho phép của dây văng Điều này đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình.

+ N: Tổng nội lực tính toán lớn nhất trong dây văng ( Si)

+ Aps: Diện tích mặt cắt ngang của dây.

+ fsa: Cờng độ sử dụng của dây văng, fsa = 0.45 fpu = 837 Mpa

- Với các dây văng phía nhịp biên:

STT Dây i Ai 0,45fpu Nội lực dọc trục trong các dây do các tổ hợp tải trọng gây ra fi Kiểm toán m 2 MPa TH1 TH2 Si (KN) MPa

- Với các dây văng phía nhịp giữa:

STT Dây i Ai 0,45fpu Nội lực dọc trục trong các dây do các tổ hợp tải trọng gây ra fi m 2 MPa TH1 TH2 Si (KN) MPa

3.8.1 Kích thớc cấu tạo mố.

- Trong phần tính toán mố cầu lựa chọn tính toán cho Mố M 0 hg k2

1:n a1 bvtc a2 ht c1 ht c2 ht c3 ttt

Ltc ttd ht t ht d hm

Lm a6 ttc a3 Dcoc a4 id% iqd% a5

Bm ht t ht d hm a7 a8 a7 a9 in%

Lớp bê tông nhựa dày 5cm Lớp phòng nước dày 1cm Bản mặt cầu dày 20cm in% Vạch sơn ble blc

Hm o Hm o bgk hg k1 65 0 bclc

- Căn cứ vào các số liệu thiết kế từ kết cấu phần trên,để xuất kích thớc sơ bộ mố M0 nh sau:

Tên kích thớc Kí hiệu giá trị đơn vị

- ChiÒu cao mè Hmo 630 cm

- ChiÒu réng mè Bmo 1700 cm

+ Chiều cao bệ móng hm 200 cm

+ Chiều dài bệ móng (theo phơng dọc cầu) Lm 700 cm

+ Chiều rộng bệ móng Bm 2050 cm

+ Chiều cao tờng đỉnh htd 260 cm

+ Chiều dày tờng đỉnh ttd 50 cm

+ Chiều rộng tờng đỉnh B td 1700 cm

+ ChiÒu cao têng th©n htt 370 cm

+ Chiều dày tờng thân ttt 170 cm

+ ChiÒu réng têng th©n Btt 1700 cm

+ Khoảng cách từ mép tờng thân đến mép bệ a1 50 cm

+ Khoảng cách từ chân tờng cánh đến mép bệ a2 50 cm

+ Phần tờng cánh ngậm vào nền đờng S 100 cm

+ Chiều dày kết cấu áo đờng tmd 30 cm

+ Chiều dài tờng cánh Ltc 680 cm

+ Chiều dày tờng cánh ttc 50 cm

+ Chiều rộng chân tờng cánh bctc 430 cm

+ Chiều rộng vát tờng cánh bvtc 250 cm

+ Chiều cao đuôi tờng cánh htc1 150 cm

+ Chiều cao vát tờng cánh htc2 200 cm

+ Chiều cao chân tờng cánh htc3 280 cm

- Kích thớc cấu tạo bản quá độ

+ Chiều dài bản quá độ Lqd 600 cm

+ Chiều dày bản quá độ tqd 20 cm

+ Chiều rộng bản quá độ Bqd 1500 cm

- Kích thớc gờ kê bản quá độ

+ Chiều dài gờ kê bản quá độ Lgk 1500 cm

+ Chiều rộng gờ kê bản quá độ bgk 30 cm

3.8.2 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố a Nguyên tắc chung khi tính toán mố:

- Các tải trọng tác dụng lên mố:

Mố được đặt ở độ cao trên mực nước thông thuyền và hầu như không bị ngập nước, vì vậy không cần xem xét đến tải trọng va chạm của tàu thuyền cũng như tải trọng do gió.

- Các tải trọng tác dụng lên mố bao gồm:

+ Trọng lợng mố và trọng lợng bản thân của bệ móng.

+ Trọng lợng kết cấu nhịp (DC).

+ Trọng lợng của lớp phủ, lan can, dải phân cách (DW).

+ Hoạt tải tác dụng lên bản quá độ.

+ Đất đắp lòng mố. b Các mặt cắt kiểm toán mố

- Mặt cắt I-I: Mặt cắt bệ móng mố.

- Mặt cắt II-II: Mặt cắt chân tờng thân.

- Mặt cắt III-III: Mặt cắt chân tờng đỉnh.

- Mặt cắt IV-IV: Mặt cắt ngàm của tờng cánh.

3 1 c Tính toán các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố: c.1 Tải trọng do trọng lợng bản thân mố:

Tĩnh tải tiêu chuẩn gây ra bởi tải trọng bản thân mố đợc tính nh sau: P=γ.V

Trong đó: γ: Trọng lợng riêng của bê tông.

V : Thể tích các bộ phận kết cấu của mố.

Bảng tính toán tải trọng do trọng lợng bản thân các bộ phận của mố:

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị

Gờ kê bản quá độ Ggk 50.6 Đất đắp lòng mố Gdat 8709.1 c.2 Tải trọng do tĩnh tải từ kết cấu phần trên truyền xuống:

-Sử dụng phần mềm MiDas Civil 7.01 để tính phản lực do các tổ hợp tải trọng gây ra

TH1: Tĩnh tải 1+Tĩnh tải 2+xe tải thiết kế+ tải trọng làn.

TH2: Tĩnh tải 1+Tĩnh tải 2+xe hai trục+ tải trọng làn.

+ Tĩnh tải 1 gồm: Tải trọng bản thân KCN

+ Tĩnh tải 2 gồm: Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu+lan can.

Sau khi chạy chơng trình ta có kết quả sau:

- Theo kết quả tính toán phần trên ta có:

+ Phản lực tác dụng lên gối tại mố M0: R u d56.1 kN c.4 Tải trọng do hoạt tải tác dụng lên bản quá độ:

Sơ đồ tính toán : Dầm giản đơn kê trên hai gối cứng.

Sơ đồ xếp hoạt tải để tính phản lực tác dụng lên mấu đỡ bản quá độ:

- Chiều dài nhịp tính toán của bản quá độ Lqd = 6.0 m

=> Diện tích ĐAH phản lực

+ Tổng diện ĐAH phản lực S= 3 m 2

- Tính áp lực do xe tải và xe 2 trục tác dụng lên mố.

+ Xếp tải trọng lên ĐAH phản lực gối

+ Tung độ ĐAH khi xếp xe tải (Truck)

+ Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục (Tandem)

- Tổng áp lực khi hoạt tải đứng trên bản quá độ

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị kN áp lực do tải trọng làn Plan 72.54 áp lực do xe 3 trục Ptr 186.08 áp lực do xe 2 trục tải Ptd 198.00

TH1=Xe 2 trục + Làn P2 270.54 áp lực do hoạt tải đứng trên bản quá độ Phqd 270.54 c.5 Tổng hợp áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng mố:

Tên tải trọng Kí hiệu Giá trị kN TTGH sử dụng TTGH cờng độ γ P(kN) γ P(kN)

Bản quá độ Ggk có thông số 50.6 với tải trọng 1.00, và tổng áp lực là 50.625 với hệ số 0.9, trong khi đất đắp lòng mố Gdat đạt 8709.1 và hệ số 1.25, tổng áp lực lên đến 10886.4 Áp lực từ kết cấu phần trên Ru là 4140.4 với hệ số 1.00, và áp lực do hoạt tải đứng trên bản quá độ Phqd là 270.54 với hệ số 1.00, giữ nguyên giá trị 270.54.

3.8.4 Bố trí cọc trong móng mố a Thông số cấu tạo móng mố:

- Móng cọc bệ thấp đợc thiết kế với cọc khoan nhồi,có các thông số cơ bản sau:

STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Đờng kính cọc khoan nhồi D 1.50 m

3 Đờng kính cốt thép dọc chủ D32

4 Diện tích mcn danh định 1 thanh cốt thép As 819 mm2

5 Giới hạn chảy của cốt thép fy 420 Mpa

6 Số thanh cốt thép dọc trên 1 mặt cắt ngang n 24 thanh

7 Loại cốt thép đai sử dụng Cốt đai xoắn

8 Cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi của BT fc 30 Mpa b Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Sức chịu tảI dọc trục danh định của cọc đợc tính nh sau:

Với cấu kiện sử dụng cốt đai xoắn:

Với cấu kiện sử dụng cốt đai thờng:

Sức chịu tải dọc trục tính toán của cọc đợc tính nh sau: P =φ.PR n

Tiết diện nguyên mcn của cọc Ag 1767145.87 mm 2

Số thanh cốt thép trên 1 mcn của cọc n 24 thanh

Tổng diện tích cốt thép dọc trên mcn của cọc Ast 19656.00 mm 2

Sức kháng nén danh định của cọc Pn 44894.035 KN

Hệ số sức kháng nén 0.9

Sức kháng nén tính toán của cọc Pr 40404.631 KN c Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Bảng số liệu khảo sát địa chất tại khu vực thi công cọc móng mố:

Lớp 3 Sét pha sỏi sạn 8.42 21.40 27.00 23.47 49.7 32-40

 Q :ult sức kháng đỡ của 1 cọc đơn (N)

Sức kháng thành bên của cọc khoan trong đất dính dưới điều kiện tải trọng không thoát nước có thể được tính theo công thức: s u q = αS.

Chiều dài cọc hữu hiệu nằm trong các lớp đất

Chu vi cọc Sức kháng cắt không thoát nớc Hệ số dính bám Sức kháng bề mặt đơn vị Sức kháng thành bên

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s1 ( ) kN 1402.754 c.2 Tính toán sức kháng thân cọc trong đất dời:

 Sức kháng thành bên đơn vị danh định (MPa) choc cọc khoan trong đất dời: q =0,0028.N s víi N 53≤

Líp 5 líp 1 3 4.71 51.2 0.143 2026.704 líp 2 3 4.71 52.3 0.146 2070.247 líp 3 3 4.71 53 0.148 2097.956 líp 4 3 4.71 53.8 0.150 2122.950 líp 5 2.757 4.71 54.4 0.150 1952.628

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q s2 ( ) kN 15255.438 c.3.Tính toán sức kháng mũi cọc trong đất rời :

- Tính toán sức kháng mũi cọc khoan trong đất dời theo phơng pháp của Reese và Wright (1988):

Số búa SPT cha hiệu chỉnh (búa/300mm) N 54.4 Búa/300mm Sức kháng đơn vị của mũi cọc trong đất rời qp 3.482 Mpa

Sức kháng mũi cọc trong đất rời Qp 6152.495 kN c.4 Tính toán sức kháng của cọc đơn theo đất nền:

Q =φQ =φ Q +φ Q Sức kháng thân cọc và hệ số Sức kháng mũi cọc và hệ số

1402.754 0.65 15255.44 0.45 6152.495 0.5 10852.985 d Tính toán sức chịu tải dọc trục tính toán của cọc đơn:

VËy ta cã: P =min P ;Q tt ( r R )=min(40404.631; 10852.985)= 10852.985 (KN) e Chọn số lợng cọc và bố trí cọc trong móng:

- Số lợng cọc sơ bộ đợc tính theo công thức: β tt c tt n N

• β: hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mômen, lấy β=1,5.

=> Chọn số cọc bố trí trong móng ncoc= 10 cọc , bố trí thành 2 hàng, mỗi hàng 5 cột

- Sơ đồ bố trí cọc trong móng:

3.9.1 Kích thớc cấu tạo của Tháp T1. a Số liệu kết cấu nhịp phía trên

Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Số lợng dầm chủ N 1 dầm

Khoảng cách giữa các dầm chủ

Chiều dài tính toán nhịp chính Lng 212 m

Chiều dài tính toán nhịp biên Lnb 102 m

Chiều dài thực tế nhịp chính Lct 212 m

Chiều dài thực tế nhịp biên Lbt 102 m

Chiều cao dầm chủ Htb 2.2 m

Số làn xe chạy thiết kế n 4 làn

Hệ số xung kích IM 1.25

Tĩnh tải rải đều tiêu chuẩn của KCN (DC) DCtb 294.4 kN/m

Tĩnh tảI giai đoạn II tiêu chuẩn (DW) DWtc 54.93 kN/m

Trọng lợng riêng của BT γ c 25 kN/m 3

Trọng lợng riêng của nớc γ n 9.81 kN/m 3 b Số liệu thiết kế của Tháp T1

Hạng mục Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Loại trụ Tháp chữ H bằng BTCT

Loại cọc Cọc khoan nhồi D = 1,5m

Cao độ mực nớc cao nhất MNCN 7.000 m

Cao độ mực nớc thông thuyền MNTT 4.500 m Cao độ mực nớc thấp nhất MNTN 2.300 m

Cao độ mực nớc thi công MNTC 3.300 m

Cao độ mặt đất thiên nhiên CDTN 2.670 m

Cao độ đỉnh bệ móng CDDB 1.613 m

Cao độ đáy bệ móng CDDaB -2.387 m

- Kích thớc cấu tạo của Tháp:

Kích thớc cấu tạo tháp T1.

Khoảng cách bố trí giữa các điểm neo dây văng a 2.20 m

Chiều cao phần chân tháp hct 10.90 m

Chiều cao phần thân tháp htt 22.20 m

Chiều cao khối đỉnh tháp hdt 2.50 m

Tổng chiều cao tháp Hth 57.40 m

Chiều dày phần chân tháp (dọc cầu) dct 4.00 m

Chiều dày phần thân tháp bên dới (dọc cầu) dttd 4.00 m Chiều dày phần thân tháp bên trên (dọc cầu) dttt 3.00 m

Chiều dày phần tháp bố trí dây (dọc cầu) ddv 3.00 m

Chiều dày khối đỉnh tháp (dọc cầu) ddt 3.00 m

Bề rộng dới đáy chân tháp (dọc cầu) bctd 20.60 m

Bề rộng trên đỉnh chân tháp (ngang cầu) bctt 24.60 m

Bề rộng phần thân tháp (ngang cầu) btt 2.00 m

Bề rộng phần tháp bố trí dây (ngang cầu) bdv 2.00 m

Bề rộng khối đỉnh tháp (ngang cầu) bdt 2.00 m

Khoảng cách từ đáy dầm đến điểm neo dây văng thấp nhất hmin 22.60 m

3.9.2 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng trụ. a Tải trọng thẳng đứng tại mc đáy móng do Tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II:

- Tĩnh tải giai đoạn I và II bao gồm trọng lợng bản thân KCN, tháp, bệ tháp, lớp phủ mặt cầu, lan can và các thiết bị trên cầu.

- Sử dụng chơng trình Midas Civil 7.01 để tính toán áp lực lên đáy bệ móng dới tác dụng của tĩnh tải giai đoạn I và II.

Tên tải trọng Giá trị

Tiêu chuẩn Tính toán Tĩnh tải 165094.0 209157.2 kN b Tính toán áp lực đẩy nổi tác dụng lên Trụ

Trụ nằm dưới mực nước thấp nhất sẽ chịu tác dụng của lực đẩy nổi Lực đẩy nổi này được tính toán theo công thức cụ thể, giúp xác định sức mạnh tác động lên trụ trong môi trường nước.

P =γ V (KN) Trong đó: γn: Trọng lợng riêng của nớc, γc=9,81 (KN/m 3 )

Vni: Thể tích của bộ phận bị ngập trong nớc (m 3 )

STT Tên các bộ phận

Công thức tính toán thể tích của các bộ phận bị ngập nớc ni

Lực đẩy nổi tác dụng lên Trụ (giá trị tiêu chuẩn) -20807.96 c Tính toán áp lực thẳng đứng tại vị trí đáy móng do Hoạt tải trên KCN:

- Đờng ảnh hởng phản lực gối tại tháp T1

DAH phản lực gối tại tháp T1

Sơ đồ xếp tải bất lợi để tính phản lực gối tại tháp T1.

- Sử dụng chơng trình Midas Civil 7.01 để tính toán áp lực lên đáy bệ móng dới tác dụng của hoạt tải:

Tên tải trọng Giá trị

Tiêu chuẩn Tính toán HL93S (2 Truck + Lane) 7052.9 11876.8 kN d.Tổng hợp áp lực thẳng đứng tại mặt cắt đáy móng:

STT Tên các tải trọng truyền lên bệ móng Hệ số vợt tải Tiêu chuẩn Tính toán

1 Tĩnh tải I và tĩnh tải II 1.25 165094 209157.2

3.9.3.Bố trí cọc trong móng trụ. a Thông số cấu tạo móng trụ:

STT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Đờng kính cọc khoan nhồi D 2.0 m

3 Đờng kính cốt thép dọc chủ D29

4 Diện tích mcn danh định 1 thanh cốt thép As 819 mm 2

5 Giới hạn chảy của cốt thép fy 420 Mpa

6 Số thanh cốt thép dọc trên 1 mcn n 24 thanh

7 Loại cốt thép đai sử dụng Cốt đai xoắn Mpa

8 Cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi của BT fc ’ 30 Mpa b Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu:

Sức chịu tảI dọc trục danh định của cọc đợc tính nh sau:

Với cấu kiện sử dụng cốt đai xoắn:

Với cấu kiện sử dụng cốt đai thờng:

- Sức chịu tảI dọc trục tính toán của cọc đợc tính nh sau:

Tiết diện nguyên mcn của cọc Ag 1.767 m 2

Số thanh cốt thép trên 1 mcn của cọc n 24 thanh

Tổng diện tích cốt thép dọc trên mcn của cọc Ast 0.01966 m 2

Sức kháng nén danh định của cọc Pn 44894.03 KN

Hệ số sức kháng nén ϕ 0.75

Sức kháng nén tính toán của cọc Pr 33670.53 KN c Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền:

Số liệu khảo sát khu vực đặt trụ

STT Loại đất Chiều dày γw φ S u SPT

Lớp 3 Sét pha sỏi sạn 8.28 21.40 23.47 49.7 32-40

Lớp 5 Cát pha sỏi sạn Vô hạn 21.20 42 > 50

 Q :ult sức kháng đỡ của 1 cọc đơn (N)

143 TíNH TOáN DầM CHẹ

so sánh và lựa chọn phơng án cầu 4.1 nguyên tắc lựa chọn phơng án cầu

Lựa chọn phơng án kỹ thuật căn cứ vào nhiều chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật:

- Tổng mức đầu t của dự án.

- Khả năng khai thác của công trình.

- Kiểu dáng kiến trúc của công trình

- Năng lực của các đơn vị thi công.

4.2 so sánh u nhợc điểm của từng phơng án

4.2.1 Phơng án 1: Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng a ¦u ®iÓm:

Phương pháp đúc hẫng mang lại sự tương thích lý tưởng giữa sơ đồ chịu lực trong quá trình thi công và giai đoạn khai thác sử dụng Việc gia tăng số lượng cốt thép DUL khi cánh hẫng vươn dài không chỉ hợp lý mà còn phù hợp với số lượng bó cốt thép cần thiết để chịu tải trọng trong giai đoạn khai thác.

Tiết kiệm đà giáo ván khuôn trong mỗi chu kỳ đúc dầm chỉ thực hiện cho một đoạn ngắn của kết cấu nhịp, đồng thời hệ thống này còn có thể được sử dụng cho các công trình khác Như vậy, đà giáo ván khuôn đã trở thành sản phẩm công nghiệp, mặc dù việc đầu tư ban đầu có thể lớn nhưng lại mang tính đầu tư theo chiều sâu.

- Có thể tiến hành các công tác tháo dỡ lắp dựng đà giáo ván khuôn, bố trí cốt thép, đổ BT trong mọi điều kiện thời tiết.

Công việc thi công có tính chất lặp đi lặp lại theo chu kỳ, giúp nâng cao hiệu quả đào tạo công nhân, giảm bớt nhân lực và tăng năng suất lao động Đồng thời, việc kiểm tra chất lượng sản phẩm trong từng công đoạn diễn ra dễ dàng và thuận tiện tại chỗ.

Quá trình thi công kết cấu nhịp hầu không ảnh hưởng đến công địa bên dưới cầu, điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc xây dựng cầu ở những khu vực sông sâu, thung lũng có dốc cao, cũng như tại các nút giao thông ở phía dưới.

- Là kết cấu nhịp liên tục nên giao thông trên cầu khá êm thuận

- Dầm có chiều cao thày đổi nên có hình dáng đẹp phù hợp với yêu cầu mỹ quan. b Nhợc điểm:

- Chịu ảnh hởng của gối lún và sự thay đổ của nhiệt độ.

- Tĩnh tải kết cấu nhịp lớn nên kết cấu phần dới lớn.

Công nghệ thi công hiện đại yêu cầu đội ngũ công nhân lành nghề và kỹ thuật cao, cùng với máy móc thiết bị tiên tiến để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

4.2.2 Phơng án 2: Cầu dàn thép a ¦u ®iÓm:

- Trọng lợng kết cấu nhẹ , thuận tiện cho công tác thi công lắp ghép cũng nh lao lắp.

Thép là vật liệu có khả năng chịu kéo và nén tốt, do đó, toàn bộ chi tiết của cầu giàn thép được làm từ một loại vật liệu duy nhất, giúp giảm thiểu chi phí xây lắp.

Các bộ phận của kết cấu cầu được chế tạo sẵn theo mô-đun tại các xí nghiệp, giúp đảm bảo chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu tiêu chuẩn hóa trong thiết kế Điều này dẫn đến việc giảm giá thành chung của công trình, tuy nhiên cũng có những nhược điểm cần xem xét.

- Kiểu dáng kiến trúc cầu không đợc đẹp lắm.

Kết cấu cầu thép chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện khí hậu, do đó việc duy tu bảo dưỡng cầu là cần thiết để đảm bảo tuổi thọ công trình Tuy nhiên, công tác này có thể làm tăng giá thành của dự án.

Cầu giàn thép không chỉ đòi hỏi chi phí cao cho việc gia công chế tạo mà còn cần nhiều nguồn lực cho công đoạn lắp ráp và thử nghiệm trước khi thi công tại công trường.

4.2.3 Phơng án 3: Cầu dây văng a ¦u ®iÓm:

Cầu dây văng là một hệ thống kết cấu nhịp liên hợp, bao gồm dầm cứng và các dây văng Dầm cứng không chỉ được nâng đỡ trên các gối cứng tại vị trí trụ mà còn được hỗ trợ bởi hệ thống gối đàn hồi tại các điểm liên kết của dây văng Nhờ vậy, nội lực và độ võng do tải trọng tĩnh và động được giảm thiểu đáng kể, cho phép cầu dây văng vượt qua những nhịp lớn.

Cầu treo dây văng được thiết kế với dây cáp làm từ vật liệu thép có độ bền cao, cho phép chịu lực kéo hiệu quả Với khả năng chịu đến 80% tổng tải trọng tác động lên cầu, loại cầu này giúp tiết kiệm đáng kể vật liệu xây dựng.

Cầu treo dây văng không chỉ nổi bật với khả năng vợt nhịp lớn mà còn sở hữu hình dáng kiến trúc đẹp mắt Thiết kế này phù hợp với công nghệ thi công hẫng, giúp tiết kiệm chi phí đà giáo.

Sự hiện diện của dây văng cho phép điều chỉnh trạng thái ứng suất và biến dạng của toàn bộ hệ thống trong suốt quá trình thi công, cũng như trong giai đoạn khai thác nếu cần thiết.

- Độ cứng của kết cấu nhỏ, độ võng do hoạt tải khá lớn, nhạy cảm với tác động của gió và các tác động có tính chất chu kỳ

- Biến dạng dài và độ duỗi thẳng của dây văng dới tác dụng của hoạt tải ảnh hởng lớn đến biến dạng của hệ.

Thi công sử dụng công nghệ tiên tiến hiện đại yêu cầu công nhân phải có tay nghề kỹ thuật cao và sử dụng thiết bị máy móc hiện đại.

- Đặc biệt việc xây dựng cầu dây văng rất tốn kém.

Cả 3 phơng án trên đều đảm bảo tốt yêu cầu khai thác Về mặt thi công, 3 phơng án đều lựa chọn giải pháp thi công theo công nghệ hẫng Tuy nhiên hiện nay ngoài thực tế ở Việt Nam thi công cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng đang rất phổ biến, do đó kinh nghiệm thi công nhiều nên chất lợng đảm bảo Cầu dây vang hiện nay ở Việt Nam đã có một số cây cầu nhng chủ yếu là do nớc ngoài thiết kế, nên Việt Nam cha có nhiều kinh nghiệm Với cầu dầm thép liên tục liên hợp thì do ở Việt Nam hiện nay cha có nhiều kinh nghiệm để thi công lắp hẫng Căn cứ vào các phân tích đó em quyết định chọn ph- ơng án thiết kế kĩ thuật của mình là Phơng án 1

226 TíNH TOáN BảN MặT CầU

- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế đ- ờng ô tô TCVN 4054 - 05

5.1.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu a Đặc điểm về kinh tế x - hội ã

Cầu nằm trên đờng cao tốc nối liền các trung tâm kinh tế của vùng. b Đặc điểm về thủy lực – thủy văn Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNTN: + 2,30 m c Đặc điểm về địa hình - địa chất Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m.

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m.

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m.

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m.

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn.

5.1.3 Sơ đồ kết cấu a Kết cấu phần trên

- Phần nhịp chính vợt dòng chủ là kết cấu dầm liên tục ba nhịp làm bằng BTCT DƯL.Sơ đồ nhịp 75 + 120 + 75 (m)

- Phần nhịp dẫn hai phía bờ sử dụng kết cầu nhịp giản đơn,mặt cắt dầm chữ I khẩu độ 33m b KÕt cÊu phÇn díi

- Trụ phần cầu chính dùng trụ thân rộng bằng BTCT

- Trụ cầu dẫn dùng trụ thân hẹp bằng BTCT

- Hai mố dùng mố chữ U-BTCT

- Móng dùng móng cọc khoan nhồi BTCT

- Bề rộng phần xe chạy : Bxe = 2x3.75 (m)

- Bề rộng phần đờng gom và làn dừng khẩn cấp : b = 2x3.00 (m)

- Bề rộng vạch sơn phân cách 2 chiều xe chạy bvs = 2x0.20 (m)

- Hoạt tải thiết kế : HL93

5.2.4 Các yếu tố hình học của cầu.

- Trên mặt bằng cầu nằm trên đờng thẳng

- Trên mặt đứng cầu nằm trên đờng cong đứng, bán kính cong R = 5000 m,độ dốc dọc cÇu id = 4%

- Độ đôc theo phơng ngang cầu in = 2%

5.2.5 Vật liệu thiết kế. a Bê tông chế tạo dầm chủ

Bê tông được sử dụng để chế tạo kết cấu nhịp cầu chính và các dầm dẫn với cường độ chịu nén đạt 45 MPa sau 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng để sản xuất dầm ngang và bản mặt cầu, đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình.

Bê tông được sử dụng để chế tạo dầm ngang và bản mặt cầu trong khu công nghiệp cầu dẫn có cường độ chịu nén đạt 35 MPa sau 28 ngày tuổi Ngoài ra, bê tông cũng được áp dụng cho các mố, trụ và cọc khoan nhồi, đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình.

- Bê tông chế tạo Mố - Trụ - Cọc khoan nhồi dùng bê tông có cờng độ chịu nén ở 28 ngày tuổi là fc’= 30 Mpa d Cốt thép Dự ứng lực

- Cốt thép DƯL dùng loại tao xoắn 7 sợi loại A416 cấp grade 270, độ tự chùng thấp.đ - ờng kính danh định 15,2 mm, có các thông số kĩ thuật nh sau:

Mặt cắt danh định: Aps = 141 mm 2 Đờng kính danh định: 15,2 mm

Cấp của thép : 270 (chùng dão thấp)

Cờng độ chịu kéo: fpu = 1860Mpa

Cờng độ chảy : fpy = 0.9x186074Mpa

Mô đuyn đàn hồi quy ớc: Es 7000Mpa

Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp: K = 6.6ì10 -7 (mm -1 ) e Cèt thÐp thêng

- Thép thờng dùng loại cốt thép theo Tiêu chuẩn ASTM A706M

Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh: fy= 420 MPa

Môdun đàn hồi: Es 0000 Mpa

STT Loại tải trọng Kí hiệu Giá trị

- Hệ số xung kích xét cho tải trọng xe thiết kế (1+IM) = 1,25

Với 4 làn xe thiết kế,ta có m=0,65

5.4 kích thớc cấu tạo dầm chủ.

5.4.1 Cấu tạo dầm chủ. a Cấu tạo chung

- Dầm chủ của KCN cầu chính có dạng MCN hình hộp kín, có 3 sờn.

- Dầm chủ đợc chế tạo bằng BTCT DƯL có fc’= 45 MPa

- Chiều cao dầm thay đổi theo phơng dọc cầu.Tại vị trí trên đỉnh trụ chính cao 6,50m; tại vị trí giữa nhịp cao h = 2,50 (m)

Cấu tạo mặt cắt ngang cầu b Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính

- Sơ đồ phân đoạn đúc KCN :

Sơ đồ phân đoạn đúc KCN

+ Đốt K0 trên đỉnh trụ dài dK0.0 m, trong đó đoạn trên đỉnh trụ dài 3m có chiều cao mặt cắt không đổi h=6,5 m.

+ Các đốt K7ữK12có chiều dài 3,0m.

+ Đốt hợp long nhịp nhịp biên, nhip giữa có chiều dài 2.0m.

Đốt đúc trên đà giáo nhịp biên dài 14m có đường cong đáy dầm được xác định theo quy luật đường cong Parabol bậc 2 Phương trình tổng quát của đường cong này là y = ax + bx + c^2, trong đó các tham số a, b, c được xác định cụ thể.

Chọn hệ trụ tọa độ tại điểm trên đỉnh trụ chính :

Hệ tọa độ giúp tính toán đường cong đáy dầm thông qua ba điểm A, B, C Dựa vào tọa độ của ba điểm này, chúng ta có thể xác định các tham số a, b, c trong phương trình đường cong.

+ Điểm A trùng với gốc tọa độ,do đó tọa độ điểm A(0 ; 0) => c=0

Từ tọa độ hai điểm B,C ta có hệ phơng trình sau để xác đinh a và b :

 Từ hệ phơng trình trên ta có : a= 0.001169 b=0.136752

Phơng trình đờng cong đáy dầm : y = 0.001169x +0.136752x 1 − 1 2 1 d Phơng trình đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy

- Phơng trình đờng cong là đờng Parabol bậc 2 có dạng: y = ax 2 + bx + c

- Gốc tọa độ tại điểm nằm ngang cách tim gối 1.5m.

- Phơng trình đi qua 2 điểm: C(58,5; 3.3), B(117,0) với c = 1,0.

- Thay số, và giải hệ phơng trình ta có: a = -0.00096 b = 0.11282

- Vậy phơng trình đờng cong thay đổi chiều dày bản đáy có dạng: y = -0.00096x 2 + 0.11282x + 0.8 e Đặc trng hình học.

- Để tính toán đặc trng hình học ta có thể sử dụng công thức tổng quát nh sau để tính: + Diện tích mặt cắt:

+ Tọa độ trọng tâm mặt cắt: yc = 1/6.F.∑ (xi - xi+1)(yi 2 + yi.yi+1+ yi+1 2).

+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

Sx = 1/6.∑ (x i - xi+1)(yi 3 + yi 2.yi+1 + yi.yi+1 2 + yi+1 3).

+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa:

Dựa trên các phương trình đường cong đáy dầm và đường cong thay đổi chiều dày bản đáy đã được thiết lập, chúng ta có thể xác định các kích thước cơ bản cho từng mặt cắt của dầm.

- Bảng tính cao độ đáy dầm, chiều dày bản đáy, chiều cao dầm:

+ x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt đang xét.

+ y1: Khoảng cách từ đáy dầm đến trục y.

+ y2: Khoảng cách từ đáy dầm (mép trong) đến trục y.

+ y3: Khoảng cách từ đỉnh dầm đến trục y.

+ hdam: Chiều cao mặt cắt đang xét, hdam = y3 - y1.

- Tính toán chiều cao dầm tại các mặt cắt:

+ X : tọa độ mặt cắt với gốc tọa độ trùng với gốc tọa độ của phơng trình đờng cong. + h : chiều cao dầm tại các mặt cắt

+ b : Chiều rộng bản đáy dầm tại các mặt cắt

5.4.2 Tính toán đặc trng hình học tiết diện dầm chủ a Tính toán quy đổi mặt cắt tính toán về mặt cắt chữ I

Mục đích của việc quy đổi mặt cắt là nhằm xây dựng các công thức tính toán cường độ một cách thuận lợi Nguyên tắc quy đổi này tập trung vào việc chuyển đổi từ tiết diện hình hộp phức tạp sang tiết diện hình chữ nhật.

I đơn giản hơn, có chiều cao,chiều dày sờn và diện tích làm việc không đổi.

Diện tích chịu lực làm việc theo phương dọc cầu của dầm hộp bao gồm tất cả các bộ phận nằm trong phạm vi của hộp và một phần của hai cánh hẫng.

- Quy đổi mặt cắt dầm hộp về mặt cắt chữ I cần tuân theo các nguyên tắc sau :

• Diện tích mặt cắt nguyên sau quy đổi là không đổi

• Chiều cao mặt cắt dầm sau quy đổi là không đổi

• Bề rộng bản cánh trên bằng bề rộng mặt cầu

• Chiều dày bản cánh trên bằng thơng số giữa tổng diện tích phấn bản nắp hộp và phần vút với bề rộng bản cánh trên.

• Bề rộng bản đáy bằng bề rộng bản đáy dầm hộp

• Chiều dày bản đáy bằng thơng số giữa tổng diện tích bản đáy hộp + phần vút d- ới với bề rộng bản đáy hộp

• Chiều dày sờn dầm bằng tổng chiều dày các sờn của dầm

- Lập bảng tính toán quy đổi mặt cắt về mặt cắt chữ I :

K HL 59.5 2.500 0.300 7.470 0.457 15.100 0.430 7.470 1.613 0.960 b Tính toán ĐTHH tại các mặt cắt tính toán:

Lập bảng tính toán quy đổi mặt cắt về mặt cắt chữ I :

• A: Diện tích mặt cắt nguyên, (m 2 )

• S0 : Mômen tĩnh của mặt cắt quy đổi lấy đối với trục qua đáy dầm (m 3 )

• Ybb : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt tới đáy dầm (m)

• Ytb : Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt tới mộp trờn dầm (m)

• I: Mômen quán tính của mặt cắt lấy đối với trục nằm ngang qua trọng tâm mặt cắt (m 4 )

Trong cấu trúc nhịp cầu, dầm ngang được đặt tại các vị trí trên gối để chịu lực tập trung Đỉnh trụ chính có dầm ngang dày 3,00 m, trong khi đó, tại vị trí đầu hai nhịp biên, dầm ngang có độ dày 1,00 m.

5.4.4 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu.

- Bản bê tông mặt cầu bằng BTCT thờng, có chiều dày trung bình 300 (mm).

- Khẩu độ tính toán phần bản hẫng phía ngoài Lh = 3,50 (m)

- Khẩu độ tính toán phần bản phía trong Lt = 3,49 (m)

5.4.5 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu.

- Lớp phủ mặt cầu cấu tạo gồm 3 lớp:

+ Lớp BTN hạt mịn dày 7 cm

+ Lớp BTN hạt trung dày 5 cm

+ Lớp phòng nớc Recon 7 dày 4 mm

5.5 xác định tảI trọng tác dụng lên dầm chủ.

5.5.1 Tĩnh tải giai đoạn I a Tĩnh tải bản thân các đốt đúc

- Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết gần đúng chiều cao dầm trong mỗi đốt thay đổi tuyÕn tÝnh.

Khi tính toán, chúng ta giả định rằng trọng lượng đốt đúc phân bố đều trên chiều dài mỗi đốt, với giá trị được xác định theo tiết diện giữa đốt Giá trị này được lấy trung bình từ hai mặt cắt ở đầu và cuối mỗi đốt.

- Trọng lợng các đốt đợc tính theo công thức : Q =γ VKi c Ki (kN)

- Tĩnh tảI tiêu chuẩn giai đoạn I : tc Ki Ki

- Tĩnh tảI tính toán giai đoạn I : tt Ki tt1 Ki

L (kN/m) Bảng tính toán tĩnh tải giai đoạn I :

5.5.2 Tĩnh tải giai đoạn II a Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông:

- Chiều cao chân lan can bê tông hlc = 0,60 m

- Bề rộng chân lan can bê tông blc = 0,50 m

- Tĩnh tải rải đều chân lan can bê tông :qclc = 2.blcc.hlcc.gc.0,75= 11.25 kN/m b.Tĩnh tải rải đều tay vịn lan can thép :

- Tĩnh tải rải đều cột lan can thép q1 = 0,28 kN/m

- Tĩnh tải rải đều tay vịn thép q2 = 0,70 kN/m

- Tĩnh tảI rải đều lan can qlc2= 1,96 kN/m c Tĩnh tải rải đều lớp phủ mặt cầu :

- Tĩnh tải rải đều của lớp bê tông nhựa q1 = 38,916 kN/m

- Tĩnh tải rải đều của lớp phòng nớc q2 = 0,846 kN/m

- Tĩnh tải rải đều lớp phủ mặt cầu q = 39,762 kN/m d Tổng hợp tĩnh tải giai đoạn II :

- Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWtc= 51,11 kN/m

- Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : DWtt = 76,67 kN/m

- Tải trọng thi công đợc lấy là tải trọng rải đều CLL= 2,4x15,1 = 36,24 (kN/m), theo Điều 5.14.2.3.2.

- Tải trọng xe đúc chọn loại xe đúc có trọng lợng : CE = 1200 (kN)

Hoạt tải xe HL-93 và tải trọng làn đường cho người đi bộ được xác định theo quy trình 22TCN:272-05 Việc xếp tải cần được thực hiện dựa trên dạng đường, đảm bảo lựa chọn phương án bất lợi nhất để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

5.6 các tổ hợp tải trọng.

Trong quy trình 22TCN:272-05, có tổng cộng 11 tổ hợp tải trọng, mỗi tổ hợp được đánh giá với các hệ số khác nhau tùy theo các trạng thái giới hạn khác nhau Bài viết này chỉ tập trung vào hai tổ hợp tải trọng cụ thể.

5.6.1 Tổ hợp theo TTGH Cờng độ I.

Tổ hợp Mô men theo trạng thái giới hạn cờng độ I(Điều 3.4.1.1)

MU=η (γ P .M DC1 + γ P M DC2 +γ P M DW +1.75MLL+IM)

Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cờng độ I(Điều 3.4.1.1)

VU=η (γP V DC1 + γP V DC2 +γP V DW +1.75VLL+IM)

- MU : Mô men tính toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I

- VU : Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cờng độ I

- γP : Hệ số xác định theo theo bảng 3.4.1-2 Đối với DC1 và DC2 : γP max =1.25, γP min= 0.9 §èi víi DW : γP max =1.5 , γP min= 0.65

- η : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính d, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2 η= 1

- IM : Hệ số xung kích IM = 0.25% Theo Điều 3.4.1-1.

5.6.2 Tổ hợp theo TTGH Sử dụng.

MU=M DC1 +M DC2 +M DW +MLL+IM

VU=V DC1 + V DC2 +V DW +VLL+IM

5.7.1 Nguyên tắc tính toán a Nguyên tắc tính toán:

Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng phụ thuộc vào biện pháp công nghệ thi công kết cấu nhịp Cụ thể, trình tự hợp long và thời điểm hạ kết cấu nhịp chính là những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của quá trình thi công.

Mỗi loại tải trọng tác động lên khu công nghiệp (KCN) cần có sơ đồ tính toán riêng biệt, phụ thuộc vào thời điểm và trạng thái tác dụng Do đó, việc lập sơ đồ tính cho kết cấu nhịp dựa trên từng loại tải trọng là cần thiết để xác định nội lực Quá trình này thực hiện theo nguyên lý độc lập tác dụng, sau đó tổ hợp các giá trị nội lực theo nguyên lý cộng tác dụng.

Đối với các sơ đồ tĩnh đĩnh, việc tính toán nội lực và chuyển vị được thực hiện dựa trên các sơ đồ đã lập và tải trọng tác dụng, áp dụng các phương pháp của Cơ học kết cấu.

- Đối với sơ đồ siêu tĩnh, thực hiện theo hai bớc sau :

+ Sử dụng các phần mềm phân tích kết cấu nh SAP, Midas để tính toán và vẽ đờng ảnh hởng nội lực tại các mặt cắt tính toán.

+ Chất tĩnh tải và hoạt tảI lên đờng ảnh hởng để tính toán nội lực tại các mặt cắt tính toán.

5.7.2 Các sơ đồ tính toán nội lực

Các sơ đồ tính toán nội lực qua các giai đoạn thi công :

+ Sơ đồ 1 : Thi công đúc hẫng từ các đỉnh trụ T4, T5

+ Sơ đồ 2 : Thi công hợp long nhịp giữa.

+ Sơ đồ 3 : Dỡ bỏ tải trọng thi công.

+ Sơ đồ 4 : Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích.

+ Sơ đồ 5 : Sơ đồ chịu hoạt tải khai thác.

5.7.3 Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki

Trong giai đoạn này, kết cấu nhịp làm việc theo sơ đồ khung T Sau khi hợp long với đoạn đúc trên đà giáo cố định của nhịp biên, dầm được hạ xuống gối chính trên đỉnh trụ T4.

226 TíNH TOáN Mẩ CầU

6.1.1 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu:

Lựa chọn sơ đồ tính toán cho bản mặt cầu dầm hộp là sử dụng sơ đồ dầm mút thừa, được kê trên các gối cứng tại vị trí hai sờn của dầm hộp.

Sơ đồ tính toán bản mặt cầu theo phơng ngang cầu.

- Bản mặt cầu rộng B,10 m theo phơng ngang cầu

- Chiều dài phần cánh hẫng: Lh= 3780 (mm)

- Chiều dài nhịp bản phía trong: Lg= 3770 (mm)

- Theo giải pháp kết cấu mặt cắt ngang, đối với dầm hộp liên tục có bề rộng 12m < B

Tiêu đề	Đồ Án Tính Toán Thiết Kế Cầu Dầm Liên Tục Đúc Hẫng Cân Bằng, Có Quy Mô Vĩnh Cửu, Tải Trọng HL93, 22TCN-272-05 Bộ GTVT, Sông Thông Thuyền Cấp I H=10M,B=8M, Cầu 4 Làn Xe Khổ Cầu 2x3,75 + 2x3 ++3x0,2+ 2 x0,5= 15,1 (m)
Trường học	ĐH GTVT
Chuyên ngành	Cầu Đường Bộ
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp

Định dạng
Số trang	413
Dung lượng	13,02 MB