Thiết kế sơ bộ phương án cầu chính dầm liên tục 3 nhịp, cầu dẫn dầm giản đơn PCI (sơ đồ PHÂN NHỊP 40+80+120+80+40)

+ Cầu dẫn dầm đơn giản Super T 1x 40m, mỗi bên và sau khi thi công bản sẽ đợc nốiliên tục nhiệt.. - Dầm hộp phần cầu chính: Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang có t

Trang 1

Đồ án – chuyên ngành cầu hầm Nghiên cứu khả thi

Thiết kế sơ bộ phương ỏn Cầu chớnh dầm liờn tục 3 nhịp, cầu dẫn dầm giản đơn PCI -

11 -I Giới thiệu phơng án thiết kế: 11

-II Chọn tiết diện 11

-III Cấu tạo mố trụ cầu 15

-IV Vật liệu 18

-V Tính toán khối lợng công tác: 19

-V.1 Khối lợng công tác phần kết cấu nhịp: 19

-V.1.1 Phần cầu chính 19

-V.1.2 Phần cầu dẫn 20

-V.2 Tính toán khối lợng công tác của trụ mố 20

-VI Xác định sức chịu tải của cọc: 21

-VI.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 21

-VI.2 Sức chịu tải tính toán theo đất nền: 22

-VI.3 Sức kháng nhổ của cọc 23

-VII Tính toán sơ bộ móng của mố trụ: 24

-VII.1 Số liệu địa chất: 24

-VII.2 Xác định số cọc tại mố A0 , A11 24

-VII.2.1 Số cọc của mố A0: 24

-VII.2.2 Số cọc mố A11 27

-VII.3 Xác định số cọc tại trụ P1 - P10 27

-VII.3.1 Số cọc của trụ P3: 27

-VII.3.2 Số cọc ở các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 30

-VII.3.3 Xác định số cọc tại trụ P4, P7 30

-VII.3.4 Trụ P7 cũng sử dụng loại cọc và cách bố trí tơng tự nh trụ P4 33

-VII.3.5 Xác định số cọc của trụ P6 33

-VII.3.6 Số cọc tại trụ P5 36

-VIII Tổ chức thi công và xây dựng 36

-VIII.1. Thi công mố A0 , A11 36

-VIII.2. Thi công trụ trên cạn 37

-VIII.3. Thi công trụ dới nớc 37

-VIII.4. Thi công kết cấu nhịp 38

-IX Thống kê khối lợng vật liệu dùng trong công trình 38

-Thiết kế sơ bộ phơng án Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp, cầu

dẫn dầm giản đơn PCI ( Sơ đồ phân nhịp 40 + 80 + 120 + 80 + 40 )

- Sơ đồ nhịp: 40 + 80 + 120 + 80 + 40 m

- Khổ cầu: K =12m

Trang 2

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCVN 272-05 với tải trọng thiết kế HL93

đúc trên giàn giáo cố định không đổi là h = 3.0 m

+ Cầu dẫn dầm đơn giản Super T 1x 40m, mỗi bên và sau khi thi công bản sẽ đợc nốiliên tục nhiệt Chiều cao dầm không đổi h = 1.75m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm Super T

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Gối cầu bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

+ Lớp phủ mặt cầu:

 Bêtông nhựa hạt mịn 75mm

 Lớp phòng nớc 4mm

- Dầm hộp phần cầu chính: Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang

có tiết diện hình hộp đợc coi là thích hợp về khả năng chịu lực ( đặc biệt là khả năngchống xoắn) cũng nh phân bố vật liệu Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp thành xiên

có chiều cao thay đổi dần từ mố trụ ra giữa nhịp

- Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : 25cm

- Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : 60 cm

Trang 3

- Đáy dầm biến thiên theo quy luật đờng cong bậc 2 có phơng trình là:

Y = 2

L

h - H

X2 + h ,mVới L là chiều dài cánh hẫng cong, L = 56 m.Vậy ta có phơng trình đờng cong biên d-

ới đáy dầm hộp là:

56

0 3 0

Vút 20x20cm

- Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn 4% và thay đổi

đều trên cầu chính với bán kính cong là R=5000m

- Lớp phủ mặt cầu gồm các lớp:

 Bêtông nhựa hạt vừa 75mm

Trang 4

= 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m

Chú ý: chiều cao phần đốt hợp long và phần đốt trên trụ là không đổi.

Bảng tổng hợp chiều cao tiết diện

Trang 5

11000 12000

2%

500 500

- Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tờng thẳng, đặt trên móng cọc khoannhồi đờng kính D = 1m

- Bản quá độ : Hay bản giảm tải có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đờng khi vàocầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố khi hoạt tải đứng trên lăng thểphá hoại Bản quá độ bằng BTCT dày 30cm, dài 3.0m Bản quá độ đợc đặt nghiêng 2%,một đầu gối lên vai kê, một đầu gối lên dầm kê bằng BTCT, đợc thi công bằng phơngpháp đổ tại chỗ, đổ thành tấm cách tờng cánh của mố 2 3 cm

- Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi, sử dụng cọc đờng kính D=1.5 m

và đờng kính D = 2.0m

Trang 6

§å ¸n – chuyªn ngµnh cÇu hÇm Nghiªn cøu kh¶ thi

B B

A

MÆt c¾t B - b MÆt c¾t a - a

Trang 7

CÊu t¹o trô nhÞp dÉn

CÊu t¹o trô nhÞp chÝnh

1500 5000

Trang 8

 Cờng độ chịu kéo: fpu=1860 MPa

 Giới hạn chảy: fpy=0.9 x fpu (đối với thép có độ tự chùng thấp )

 Mô đun đàn hồi: Ep=197000 MPa

 Thép tự chùng thấp: loại thép dự ứng lực kéo mà mất mát ứng suất do thép tựchùng đợc giảm đáng kể do xử lý kéo ở nhiệt độ cao ngay trong lúc chế tạo

Trang 9

Vh thay đổi = 4 x 712.7914 = 2851,1656 m3

- Phần dầm hộp đúc trên giàn giáo có chiều cao không đổi h = 3 m, chiều dày bản đáycũng không đổi bằng 40 cm, chiều dày bản sờn không đổi ts = 40 cm Nh vậy tiết diệnkhông đổi có diện tích mặt cắt ngang A = 9.0153 m2

- Thể tích phần khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo là:

toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn = 3991.82 m3

V.2 Tính toán khối lợng công tác của trụ mố

+ Khối lợng bản quá độ cho cầu: V=11.2 m3

Khối lợng trụ cầu

Trang 10

- Tính toán khối lợng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu

+ Lan can:

VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3 x 374.2 = 224.52 m3+ Diện tích lớp phòng nớc dày 0.4 cm:

APhòng nớc = 11 x 374.2 = 4116.2 m2+ Thể tích bê tông nhựa:

VBê tông nhựa = 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m3 )

VI.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

+ Bêtông: '

c

f =30 MPa+ Cốt thép chịu lực: fy =400 MPa

+ Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

c VL

P =.PnTrong đó :

Pn=0.8x( 0.85 x '

c

f x Ac + fy x As) (đối với cấu kiện có cốt thép đai thờng, điều 5.7.4.4)

Với:

  : hệ số sức kháng,  = 0.75 (5.5.4.2.1 22 TCN 272-05)

 Ac : Diện tích nguyên của bê tông(m2)

 fc: Cờng độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc =3000 (T/m2)

A  > 0.8+ D=1.5 m:

 As=

3 224x x(35x10 )

A  > 0.8+ D=2.0 m:

Trang 11

 3 250x x(36x10 )

2x2Ac=

+ :hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc

+ qp: hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của mũi cọc

 qP=0,064.N (MPa) đối với N  60

 qP=3.8 (MPa) đối với N > 60

+ Sức kháng tính toán phải xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm sẵn cótrong điều kiện tơng tự (10.8.3.4.1)

+ Sơ bộ chọn hệ số sức kháng cho cả sức kháng thành bên và sức kháng mũi là: 

=0.65 ( Điều 10.8.3.4.1 – Sức kháng tính toán phải đợc xác định bằng cách sử dụng cáckinh nghiệm trong điều kiện tơng tự )

Trang 12

+ Theo quy định của 10.8.3.9 22 TCN 272-05 ta cần chiết giảm sức kháng của cọc

đơn do ảnh hởng của nhóm cọc Với khoảng cách các cọc chọn L=3D ta có hệ số chiếtgiảm =0.7 ( 10.8.3.9.3 22 TCN 272-05)

Tính sức chịu tải của cọc D=1m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 45m

Tính sức chịu tải của cọc D=1.5m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 50m

Tính sức chịu tải của cọc D= 2.0m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 57m

dài từ mặt đất tự nhiên 57m ta có sức kháng nhổ của cọc đơn gồm sức kháng thành bên vàtrọng lợng bản thân của cọc:

 

Trong đó:

+  :hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc ( =0.7 )

+ qs: hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc

+ qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2)

+ Qc: trọng lợng bản thân cọc ( T )

Vậy sức kháng nhổ của cọc đơn D2.0m : P = 1236.347T

Trang 13

VII.1 Số liệu địa chất:

2 12.5 Sét béo, xanh, xám đen, mềm đến trung bình cứng 5.4

3 3.5 Sét béo, nhiều màu (nâu, xám, vàng) rất cứng 17.5

 Trọng lợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang):

40

5 2 6 4 35 2 42 1 25 0 40

5 2 7 28 5

- Hoạt tải: do tải trọng HL93

+ Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế:

40 m

Đah áp lực gối tại mố

1

Trang 14

+ IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn

dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+

LL1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 48.324(T)

LL2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]=80.54 (T)

LL3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 102.688 (T)

Vậy: LL= max(LL (Xe tải) , LL (Xe 2 trục) ) = 124.364 (T)

Tổng tải trọng tính toán dới đáy bệ mố ở trạng thái giới hạn cờng độ Ilà:

w=0.93T/m

40 m

1

4.3m4.3m

P=11T

w=0.93T/m

Trang 15

PĐáy bê =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL

PĐáy bệ = 1.25x 990.663 + 1.5x 37.12 + 1.75 x 124.364 =1511.645 ( T )

Số cọc đợc xác định sơ bộ theo công thức:

nc = xP/PcọcTrong đó:

+ : Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn (sơ bộ chọn =1.5 )+ P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ

+ Pcọc = min (Pvl, Pnđ)

Xác định số lợng cọc khoan nhồi cho móng mố A 1 :

+ Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:

PĐáy bê = 1511.645 (T)+ Dự kiến dùng cọc D=1m mũi cọc đặt ở cao độ - 42.6m, các cọc đợc bố trí trongmặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a  3D (D: đờng kính cọc khoan nhồi)

Pcọc = Min (QR, PVl) = Min (348.632, 1487.71) = 348.632 (T)

Vậy số lợng cọc sơ bộ là :

632 348

645 1511 5

VII.3 Xác định số cọc tại trụ P 2 - P 5

- Tải trọng thờng xuyên (DC, DW): gồm trọng lợng bản thân trụ và trọng lợng kết cấunhịp:

+ Trọng lợng bản thân trụ:

Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.5 x 390.433= 937.039 T

+ Trọng lợng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can):

Trang 16

Diện tích đờng ảnh hởng áp lực trụ:  = 33

DC= PTrụ+ (gdầm + gbản + glan can) x 

= 937.039 +( 9.099 + 5.923 + 1.44 ) x 33= 1480.302 (T)

DW = glớp phủ x 1.856 x 33 = 61.256 (T)

- Hoạt tải:do tải trọng HL93 ứng lực phải đợc lấy giá trị lớn hơn trong các trờng hợp

+ TH1: Theo quy định của quy trình 22TCN 272-05 (điều 3.6.1.3.1) :

Đối với các mômen âm giữa các điểm uốn ngợc chiều khi chịu tải trọng rải đều trêncác nhịp và chỉ đối phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế cókhoảng cách trục bánh trớc xe này đến trục bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp 90% hiệuứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗi xe tải phải lấybằng 4300mm

 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn

toàn dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+

Trang 17

PĐáy đài = 2231.662 (T)

+ Với phản lực đó ta chọn cọc đờng kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 49.5m

+ Các cọc đợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a  3D(D : Đờng kính cọc khoan nhồi)

Trang 18

VII.3.2 Số cọc ở các trụ P 1 , P 2 , P 8 ,P 9 ,P 10

Các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 phần cầu dẫn có cấu tạo giống nhau, chỉ khác nhau là dochiều cao của thân trụ khác nhau để nâng dần cao độ cầu (Độ dốc 4%).Do đó tải trọng tácdụng tại đáy đài có thể sơ bộ lấy giống nhau và giống trụ P3 là trụ có chiều cao lớnnhất.Vì vậy các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 có cùng số cọc và cùng mặt bằng móng nh trụ P3

- Tải trọng thờng xuyên (DC, DW): gồm trọng lợng bản thân trụ và trọng lợng kết cấunhịp:

+ Trọng lợng bản thân trụ:

Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 707.062 = 1696.9488 T+ Trọng lợng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can):

40

6 4 35 2 42 1 25 0 40

4 2 7 28 5

Trang 19

Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối ( gần đúng ):

Diện tích đờng ảnh hởng áp lực trụ: 1 = 20, 2 = 40,  = 60

DC = PTrụ + (gcầu dẫn + glan can )x (g dầm liên tục + glan can)x

= 1696.9488 + (10.22 + 5.76 + 1.44 ) x 20 + ( 26.793 +1.44 ) x 40

= 3174.6688 (T)

DW = glớp phủ x 1.856 x 60 = 111.36 ( T )

- Hoạt tải: do tải trọng HL93 (LL) bao gồm 3 trờng hợp, chọn trờng hợp lớn hơn

+ TH1: 90% (2 xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế )

= 252.601 (T )+ TH2: Xe tải thiết kế + tải trọng làn

Trang 20

PĐáy đài = 4577.388 (T)Với phản lực đó ta chọn cọc đờng kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 54.9m

Các cọc đợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a  3D (D :

Đờng kính cọc khoan nhồi) Ta có :

14.3m 4.3m

14.5T 3.5T 14.5T

w(LL) = 0.93T

Trang 21

P = Min (P®n , PVl) = Min (608.413, 3423.993 ) =608.413 ( T )VËy sè lîng cäc s¬ bé lµ :

413 608

388 4577 5

Ptrô = 2.4 x Vtrô = 2.4 x 1177.472 = 2825.932 ( T )+ Träng lîng kÕt cÊu nhÞp (HÖ dÇm mÆt cÇu, líp phñ, lan can):

Trang 22

DC = PTrụ + gnhịp biên x + gnhịp giữa xglan can x 

= 2825.932 + 26.793 x 40 + 28.512 x 60 + 1.44 x 100

= 6742.136 ( T )

DW = glớp phủ x1.856 x 100 = 185.6 ( T )

- Hoạt tải:do tải trọng HL93 (LL) gồm 3 trờng hợp lấy trờng hợp lớn hơn

+ TH1: 90%( 2 xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế ):

w(LL) = 0.93T

1 4.3m 4.3m 15m 4.3m 4.3m

14.5T 14.5T 3.5T 14.5T 14.5T 3.5T

= 346.77 ( T )+ TH2: xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế:

Trang 23

PĐáy đài = 9312.96 (T)Với phản lực đó ta chọn cọc đờng kính là 2.0 m với cao độ mũi cọc là -73.3m

Các cọc đợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a  3D (D :

Đờng kính cọc khoan nhồi)

Trang 24

6000

Trụ P4 ta cũng sử dụng cọc và cách bố trí tơng tự nh trụ P3

VIII Tổ chức thi công và xây dựng

+ Mực nớc thi công (MNTC) là +5.65m

+ Với mực nớc thi công nh trên thì có thể coi 2 mố A1 và A6 , 2 trụ T2, T5 là thi côngtrên cạn, các trụ còn lại thi công dới nớc

+ San ủi mặt bằng thi công

+ Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi đờng kính D = 1m

+ Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm f’c =10 tại cao độ đáy bệ

+ Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ mố, thân mố, mũ mố

+ Đổ bê tông tại chỗ bệ mố, thân mố, mũ mố

+ Hoàn thiện mố: Tháo dỡ ván khuôn, thi công bấc thấm đất đắp sau mố, xây 1/4nón, hoàn thiện mố, thanh thải lòng sông

+ San ủi đất bãi sông tạo mặt bằng thi công

+ Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi

+ Đào hố móng bằng máy xúc kết hợp với thủ công

+ Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm f’c=10 tại cao độ đáy đài

+ Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ trụ, thân trụ, mũ trụ

+ Đổ bê tông tại chỗ bệ trụ, thân trụ, mũ trụ

+ Hoàn thiện trụ: Tháo dỡ ván khuôn, hoàn thiện trụ, thanh thải lòng sông

- Hạ ống vách:

+ Xác định vị trí tim trụ và tim cọc

+ Lắp dựng giá búa trên hệ nổi

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	657 KB