Đồ ân tốt nghiệp thiết kế cầu đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.Điều kiện thủy văn Qua số liệu thủy văn cung cấp ta nhận thấy điều kiện tình hình thủy văn khu vực ổn định Các số liệu tính tốn thuỷ văn dùng thiết kế : Mực nước cao : Hmax = +9.1.0 m Mực nước thấp : Hmin = -4.20 m Mực nước thông thuyền : Htt = +8.10 m 2.Đặc điểm địa tầng Dọc theo tim cầu,tại vị trí trụ dự kiến khoan thăm dị lỗ khoan (LK3 ~ HTV), tính chất địa tầng từ xuống cụ thể sau: Lớp 1: Á sét Lớp : Cát hạt nhỏ Lớp 3: Cát pha sét Lớp 4: Dăm cuội Lớp 5: Đá diệp thạch I.1 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU Phương án 1: Cầu dầm liên tục BTCT DƯL nhịp + cầu dẫn nhịp đơn giản bán lắp ghép tiết diện chữ I Sơ đồ nhịp: 2x33+75+3x120+75+2x33 m - Cầu dầm liên tục BTCT DƯL tiết diện hộp thi công phương pháp đúc hẫng cân bằng, chiều cao dầm thay đổi từ 7,0m 3,0m - Cầu dẫn cầu nhịp đơn giản dầm I, chiều cao dầm 1,7m - Chiều dài toàn cầu 642800 mm Phương án 2: Cầu cầu dây văng nhịp + cầu dẫn nhịp đơn giản bán lắp ghép tiết diện chữ I NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ nhịp: 33+(144 + 288 + 144)+33 m -Cầu cầu dây văng mặt phẳng dây nhịp đối xứng (144+144), dầm cứng BTCT với chiều cao không đổi 2.0m -Cầu dẫn cầu nhịp đơn giản dầm I, chiều cao dầm 1,7m -Chiều dài toàn cầu 642400 mm Phương án 3: Cầu cầu Extradosed + cầu dẫn nhịp đơn giản bán lắp ghép tiết diện chữ I - Sơ đồ nhịp: 33 +(80+3x140+80)+ 33 m - Cầu cầu Extradosed nhịp liên tục (90+140+90), tiết diện hộp thi công phương pháp đúc hẫng cân bằng, chiều cao dầm thay đổi từ 4,5m 2,5m - Cầu dẫn cầu nhịp đơn giản dầm I, chiều cao dầm 1,7m - Chiều dài toàn cầu 646400 mm Các phương án bố trí chung cầu để so sánh, thực bảng sau: PA Thông thuyền Khổ cầu Sơ đồ SL Nhịp Nhịp (mm) dẫn 80x10 8.0 +2x0,75 2x33+75+3x120+75+2x33 642800 Liên tục Dầm I 80x10 8.0 +2x0,75 33+(144 + 288 + 144)+33 642400 Dây văng Dầm I 80x10 8.0 +2x0,75 33 +(80+3x140+80)+ 33 646400 Extradosed Dầm I  Sau thiết kế sơ cho phương án trên, tiến hành phân tích, so sánh hiệu kinh tế – xã hội, phương án, lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật I.2-Ưu nhược điểm phương án Phương án  Ưu điểm: + Kết cấu nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng cân phương pháp thi công quen thuộc với nhà thầu nước + Đường đàn hồi liên tục, xe chạy êm thuận + Vượt nhịp tương đối lớn NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Cầu BTCT phí cho cơng tác tu bảo dưỡng giai đoạn khai thác thấp  Nhược điểm: + Q trình thi cơng phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết + Số lượng trụ nhiều ảnh hưởng đến lưu thơng dịng chảy + Kết cấu nặng nề Phương án  Ưu điểm: + Số trụ dòng chủ ít ảnh hưởng đến dịng chảy, thuận lợi cho giao thơng + Kết cấu có chiều cao kiến trúc nhỏ, mảnh + Kết cấu cầu công nghệ thi công đại phù hợp với khuynh hướng phát triển ngành cầu đường Việt Nam + Hình dạng kiến trúc đẹp, mỹ quan phù hợp với cảnh quan thiên nhiên + Đường đàn hồi liên tục, khe co giãn, xe chạy êm thuận + Vượt nhịp lớn  Nhược điểm: + Công nghệ thi cơng phức tạp địi hỏi có trình độ kĩ thuật cao, thiết bị tiên tiến + Quá trình thi công phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết + Chi phí cho cơng tác tu bảo dưỡng giai đoạn khai thác lớn Phương án  Ưu điểm: + Ưu điểm bật cầu Extradosed mặt kết cấu Kích thước dầm nhỏ phương án cầu liên tục kết cấu đỡ nặng nề số lượng dây phương án cầu dây văng phí cho bảo dưỡng cáp văng giai đoạn khai thác đỡ tốn + Chiều cao tháp thấp phương án cầu dây văng nên thi công đơn giản + Số trụ dịng chủ ít ảnh hưởng đến dịng chảy, thuận lợi cho giao thơng + Hình dạng kiến trúc đẹp, mỹ quan phù hợp với cảnh quan thiên nhiên + Đường đàn hồi liên tục, xe chạy êm thuận NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Nhược điểm: + Cơng nghệ thi cơng phức tạp địi hỏi có trình độ kĩ thuật cao, thiết bị tiên tiến + Q trình thi cơng phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết CHƯƠNG II: PHƯƠNG ÁN CẦU LIÊN TỤC II.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN • Sơ đồ nhịp : (33x2 + 75 + 3x120 + 75 + 33x2) m • Khổ cầu : + x 0.75 m  Trắc dọc cầu: Một phần cầu nằm đường cong trịn có R = 6000m, Kết cấu phần trên: - Cầu dầm liên tục nhịp (75 +3x120 + 75) Dầm liên tục tiết diện hộp Chiều cao dầm trụ H = 7.0 m, nhịp h = 3.0 m, phần dầm có chiều cao không đổi h = 3.0 m  Kết cấu phần dưới: - Mố: Hai mố đối xứng, loại mố BTCT chữ U, BTCT tường thẳng, đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5m - Trụ: + Trụ nhịp chính: dạng chụ đặc BTCT, đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5m  Kết cấu khác: - Khe co giãn cao su - Gối cầu cao su - Lan can cầu bê tông thép ống - Lớp phủ mặt cầu 9cm: + Bêtông nhựa hạt vừa 5cm + Lớp bảo vệ (bê tơng lưới thép) 3cm + Lớp phịng nước 1cm II.2 CHỌN TIẾT DIỆN  Dầm hộp phần cầu chính: NGƠ THANH KH_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Trên gối : H = (1/15 – 1/20)Lnhịp - Giữa nhịp : h = (1/30 – 1/ 45)Lnhịp ; không nhỏ 2m - Với Lnhịp = 120m, chọn H = m, h = 3.0 m - Phần dầm có chiều cao khơng đổi h = 3.0m, - Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong có phương trình là: Y= H-h X +h L2 ,m - Với L chiều dài cánh hẫng cong, L = 58 m.Vậy ta có phương trình đường cong biên đáy dầm hộp là: Y= 7.0-3.0 X + 3.0 582 ,m - Chiều dày đáy nhịp thay đổi theo đường parabol từ chiều dày gối 100 cm đến chiều dày nhịp 30 cm Y= 100-30 X + 30 582 ,cm - Chiều dày đáy nhịp biên thay đổi theo đường parabol từ chiều dày gối 120 cm đến chiều dày nhịp 30 cm Y= 100-30 X + 30 302 ,cm - Chiều dày sườn dầm thay 60cm NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP A-A 7000 300 3000 300 1500 300 410 400 1500 1500 600 7000 400 i = 2% 400 400 i = 2% 500 1500 7000 300 1500 B-B 19300 500 90 400 500 600 700 3200 1700 1000 1200 700 3258 4500 5000 5000 1242 5000 5000 3258 4500 1242 19000 Hình II.2: Mặt cắt ngang dầm hộp có chiều cao thay đổi nhịp - Mặt cầu có độ dốc ngang 2% độ dốc dọc thay đổi từ 0% đến % đường cong tròn R = 6000m Tĩnh tải phân bố lớp phủ mặt cầu: glp = 0.05x2.3 + 0.03x2.4 + 0.01x1.5 = 0.202 T/m2 60000 (1/2 Nh?p ) 2000 4@4000=16000 hl K15 12 K14 K13 6@3500=21000 K12 K11 K10 K9 K8 5@3000=15000 K7 10 K6 11 K5 12 K4 13 K3 14 K2 15 16 14000/2=7000 K1 17 k0 18 19 Hình II.3: Mặt cắt dọc dầm hộp với gốc tọa độ đáy đốt hợp long  Tính chiều cao đốt đáy dầm hộp biên ngồi theo đường cong có phương trình là: Y1 = a1X2 + b1 a1 = 7.0-3.0 = 1.1891 x 10-3 ; b1 = 3.0 m 58 NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chiều cao phần đốt hợp long phần đốt trụ không đổi Bảng số liệu chi tiết xem Bảng II.1 Bản mặt cầu đổ chỗ dày 20 cm Bảng II: Tính khối lượng cánh hẫng ST T Tên đốt Chiều dài đốt (m) X (m) Chiều cao hộp (m) Chiều dày đáy (m) Chiều dày sườn (m) Chiều rộng đáy (m) Diện tích mặt cắt (m2) Thể tích V(m3) Khối lượng V(tấn) Cánh hẫng nhịp có chiều cao dầm thay đổi 10 11 12 13 14 15 16 17 18 K0 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 0.5H L DG 3 3 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 60 58 53 50 47 44 41 38 34.5 31 27.5 24 20.5 17 13 1 15 7.00 7.00 6.34 5.97 5.63 5.30 5.00 4.72 4.42 4.14 3.90 3.68 3.50 3.34 3.20 3.10 3.03 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 1.00 1.00 0.88 0.82 0.76 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.46 0.42 0.39 0.36 0.34 0.32 0.31 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 3.00 0.30 Tổng 13.300 13.300 12.335 11.798 11.291 10.817 10.373 9.961 9.520 9.121 8.765 8.452 8.181 7.953 7.744 7.591 7.493 26.600 66.500 37.005 35.393 33.874 32.450 31.120 34.864 33.319 31.924 30.678 29.581 28.633 31.810 30.976 30.363 29.974 63.840 159.600 88.811 84.942 81.298 77.880 74.687 83.673 79.967 76.618 73.627 70.994 68.719 76.345 74.341 72.872 71.937 7.452 7.452 17.884 582.515 1398.037 111.178 268.272 Đoạn đúc đà giáo cố dịnh 3.0 0.300 0.500 5.50 7.452 BảngIII: Khối lượng công tác mố: Mố Cao (m) A1 9.09 Vtờngcánh (m ) 10.69 NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 Vthân mố (m ) 152.28 Vđài cọc (m ) 190.00 Vmố (m3) 352.97 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN A2 9.09 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10.69 Tổng cộng 152.28 190.00 352.97 705.94 Bảng IV: Khối lượng công tác trụ: Trụ P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 Cao (m) 6.34 9.00 12.45 17.32 23.23 16.43 9.00 6.34 Vthân trụ (m ) 235.01 333.61 461.50 642.02 861.09 609.03 333.61 235.01 Vđàicọc (m ) 472.5 472.5 756 756 756 756 472.5 472.5 Tổng cộng II.3 CẤU TẠO MỐ TRỤ CẦU Vmu tru (m ) 0 0 0 0 VTrụ (m3) 707.51 806.11 1217.50 1398.02 1617.09 1365.03 806.11 707.51 8624.88 Mố: Hai mố đối xứng, loại mố nặng chữ U, BTCT tường thẳng, đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5m Bản độ : Hay giảm tải có tác dụng làm tăng dần độ cứng đường vào cầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố hoạt tải đứng lăng thể phá hoại Bản độ đặt nghiêng 10%, đầu gối lên vai kê, đầu gối lên dầm kê BTCT, thi công lắp ghép Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5 m NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 4365 500 1890 1000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3540 2000 2100 1600 3000 2750 2500 2100 9090 3000 3000 3500 1500 4500 4500 1500 12000 Hình 5: Cấu tạo mố A1 II.4 VẬT LIỆU  Kết cấu nhịp: - Bê tông mác : #500 dùng cho kết cấu nhịp #300 dùng cho kết cấu mố , trụ, cọc khoan nhồi - Thép thường : AI có Ra = 1900 kG/cm2 AII có Ra = 2400 kG/cm2 Es = 2x106 kG/cm2- (5.4.3.2 – 22 TCN 272 - 01) - Thép cường độ cao : Cường độ chịu kéo : fpu = 18600 kG/cm2 Giới hạn chảy : fpy = 16000 kG/cm2 (= 0.85fpu) ƯS căng kéo : RH1 = 14000 kG/cm2 (= 0.76fpu) Cường độ tính tốn : RH = 12800 kG/cm2 (=0.8fpy) Es = 1.95x106 kG/cm2- (5.4.3.2 – 22 TCN 272 - 01) II.5 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG KẾT CẤU PHẦN TRÊN II.5.1 Khối lượng phần kết cấu nhịp a Phần cầu Ta lập bảng tính xác định thể tích khối đúc hẫng: (Xem bảng II) - Thể tích phần dầm hộp có chiều cao thay đổi: Vh thay đổi = x 582.515 = 4660.12 m3 NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Thể tích đoạn đúc đà giáo cố định: Vh DG = x 111.178 = 222.36 m3  Thể tích bên tơng nhịp là: Vnhip chinh = Vh thay đổi + Vh DG = 4660.12+222.36= 4882.48 m3 II.5.2 Khối lượng công tác phần kết cấu mố trụ: a) Khối lượng mố cầu: - Tổng khối lượng công tác bê tông mố: Vmố = 633.44 (m3) (Xem bảng III) b) Khối lượng trụ cầu: - Tổng khối lượng công tác bê tông trụ: Vtrụ = 4974.17 ( m3 ) (Xem bảng IV)  Khối lượng công tác bê tông mố trụ: Vtrụ mố = VTrụ+ VMố = 4974.17+ 633.44 = 5680.11 ( m3 ) II.5.3 Khối lượng công tác lan can, gờ chắn lớp phủ mặt cầu: • Lan can: VLan can = 2x ALan can x Llan can = 2x0.22 x 530 = 233.2 (m3) • Gờ chắn+ bờ bo: VGờ chắn = 2xA Gờ chắnxL Gờ chắn = 2x0.16 x 530=169.6 (m3) • Tổng khối lượng cơng tác bê tơng lan can, gờ chắn: VLan can+gờ = 232.2+169.6= 401.8 (m3) • Thể tích bê tơng lưới thép lớp bảo vệ (thuộc lớp phủ mặt cầu): VLớp bảo vệ = 0.03 x A = 0.03 x 17 x 530 = 270.3(m3) • Diện tích lớp phịng nước dày 1cm: APhịng nước = 17 x 530 = 9010 m2 • Thể tích bê tông nhựa: VBê tông nhựa = 0.05 x A = 0.05 x 17x530 = 450.5( m3 ) II.6 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI: II.6.1 Phân tích điều kiện địa chất: Căn vào số liệu thăm dị địa chất ta nhận thấy tình hình địa chất khu vực ổn định NGÔ THANH KHUÊ_9330.55_55TH1 10 ... NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ nhịp: 33+(144 + 288 + 144)+33 m -Cầu cầu dây văng mặt phẳng dây nhịp đối xứng (144+144), dầm cứng BTCT với chiều cao không đổi 2.0m -Cầu dẫn cầu nhịp đơn giản... trục thiết kế tải trọng thiết kế + người: 9.3 110 110 1200 0.99 LL(Xe trục)= x 0.65 x 1.25 x (1 x 11 + 0.99 x 11) + x 0.65x1.25 x 0.93 x 120 = 433.84(T) I.7 90% xe tải thiết kế tải trọng thiết kế. .. PHƯƠNG ÁN CẦU LIÊN TỤC II.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN • Sơ đồ nhịp : (33x2 + 75 + 3x120 + 75 + 33x2) m • Khổ cầu : + x 0.75 m  Trắc dọc cầu: Một phần cầu nằm đường cong trịn có R = 6000m, Kết cấu phần