Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cầu BTCT Dự Ứng Lực Đúc Hẫng (Kèm Bản Vẽ Autocad) _ www.bit.ly/taiho123

Tính toán đặc trưng hình họcCác đặc trưng hình học của tiết diện sẽ được tính theo tọa độcủa mặt cắt: Diện tích: Mômen tĩnh của dầm đối với trục x: Tọa độ trọng tâm mặt cắt so đáy dầm: M

Trang 1

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI THIẾT

KẾ

1.1.QUI MÔ THIẾT KẾ

Tiêu chuẩn thiết kế : 22TCN 272 – 05

Quy mô xây dựng: cầu vĩnh cửu bê tông cốt thép dự ứng lựcKhổ cầu:

 Cầu được thiết kế cho 2 làn xe, bề rộng phần xe chạy:B1=7.0m

 Lề bộ hành 2 bên, mỗi bên rộng: B2=1.5m

 Bề rộng tường lan can: B3=0.25m

Vậy tổng bề rộng cầu : B= B1+2 B2+ 2 B3=10.5m

Tải trọng thiết kế: HL93, tải trọng người

Khổ thông thuyền: B = 55m, H = 8m

Thuỷ văn:

MNCN: +5.75 m

MNTT: +3.8 m

MNTN: +1.5 m

Điều kiện địa chất:

Lớp 1 : Bùn sét hữu cơ màu nâu đen , đôi chổ lẫn cát

 Trọng lượng riêng :

Trang 2

 Các chỉ tiêu cơ lý :

 Trọng lượng thể tích :

049’

 Giá trị SPT :

 Lớn nhất :18

 Nhỏ nhất : 1

Lớp 3 : Sét màu nâu vàng, xám vàng, trạng thái dẻo

cứng đến nửa cứng mặt lẩn nhiều đá dăm sạn

 Trọng lượng thể tích : w = 2.01 T/m3

21028’

 Giá trị SPT

 Lớn nhất : 29

Lớp 4 : Sét pha, màu nâu nhạt , trạng thái dẻo cứng

 Trọng lượng thễ tích : w = 1.74 T/m3

7010’

 Giá trị SPT

 Lớn nhất : 17

Lớp 5 : Cát mịn đến trung kết cấu rất chặt

 Trọng lượng thể tích : w = 1.983 T/m3

 Giá trị SPT

 Lớn nhất : >50

Lớp 6 : Sét màu nâu vàng ,đầu tầng đôi chỗ lẫn nhiều

sỏi sạn ,trạng thái cứng

 Trọng lượng thễ tích : w = 2.12 T/m3

Trang 3

 Lực dính c = 0.335 (KG/cm2) , góc ma sát trong  =

260.39’

 Giá trị SPT : >50

Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu:

 Thiết kế cầu phải phù hợp với quy hoạch tổng thể

 Mặt cắt ngang cầu phù hợp với mặt cắt ngang đường vàphải dựa trên kết quả điều tra lưu lượng xe và tính toán dựbáo nhu cầu vận tải trong khu vực

 Bảo đảm khổ tĩnh không thông thuyền và tĩnh không xechạy cho các đường chạy dưới

 Sơ đồ nhịp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước

 Thời gian thi công ngắn, thi công thuận tiện, đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công

 Hạn chế tối đa tác động tới môi trường

 Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng

 Kiểu dáng kiến trúc phù hợp với cảnh quan khu vực xâydựng

 Đạt hiệu quả kinh tế cao, giá thành rẻ

Trên cơ sở nghiên cứu các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật, mỹthuật, đặc điểm địa hình lòng sông, địa chất, thuỷ văn, yêucầu thông thuyền như trên có thể nghiên cứu lựa chọn một sốdạng kết cấu nhịp chính với khẩu độ nhịp phù hợp như sau:

 Phương án I: Cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực nhịp liên tụcthi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

 Phương án II: Cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực nhịp liên tụcthi công theo phương pháp đà giáo di động

1.2.PHƯƠNG ÁN 1

1.2.1.Sơ đồ kết cấu và các đặc trưng vật liệu sử dụng

Sơ đồ bố tri chung toàn cầu: 3 33.6m + 50m + 78m+ 50m + 333.6m

Cầu gồm 2 mố M1, M2 và 8 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8

Đường cong đứng: R=5000m

Độ dốc dọc cầu: 3%

Độ dốc ngang cầu: 2%

1.2.1.1.Kết cấu phần trên

 Nhịp chính:

Nhịp chính là dầm liên tục 3 nhịp bê tông cốt thép dự ứng lựcthi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng với khẩu độnhịp chính : 50m+78m+50m

Trang 4

Kết cấu nhịp chính có tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi,đáy dầm dạng đường cong bậc 2

Hộp dầm có dạng thành đứng Kích thước hộp như sau:

 Chiều sao dầm trên đỉnh trụ: 4.8 m

 Chiều cao dầm giữa nhịp:2.2 m

 Chiều dày bản nắp: 25 cm

 Chiều dày bản đáy:

 Mặt cắt gối dày: 80 cm

 Mặt cắt giữa nhịp dày 25 cm

Chiều dày sườn bên của hộp: 50 cm

Chiều dày bản mặt cầu tại vách: 55cm

Gối cầu sử dụng gối chậu

 Nhịp dẫn

Nhịp dẫn sử dụng kết cấu dầm Super T gồm 5 dầm, khoảngcách giữa các dầm là 2105 mm

Chiều cao mỗi dầm là 1.6m Bản mặt cầu dày 20cm

Dầm ngang bằng bê tông cốt thép, cường độ chịu nénf’c=30Mpa

Gối cầu sử dụng gối cao su bản thép

1.2.1.2.Kết cấu phần dưới

 Trụ cầu:

Trụ chính

 Loại trụ thân đặc, kết cấu BTCT đổ tại chỗ

 Thân trụ dạng hình ô van dài 9m, rộng 3m, đường kính bo tròn3m

 Bệ trụ dài 13.2m, rộng 9.6m, cao 2.5m

 Móng trụ gồm 12 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài43m, cao độ mũi cọc -42.8m (trụ T4, T5)

Trụ nhịp dẫn:

 Thân trụ dạng hình ô van dài 6.5m, rộng 1.4m, đường kính botròn 1.4m

 Móng trụ gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài35m

 Mố cầu:

Loại mố: Mố chữ U, kết cầu BTCT đổ tại chỗ

Tường đỉnh mố dày 0.5m, tường cánh dày 0.5m

Tường thân dày 1.3m, rộng 10.5m, cao 2.2m

Bệ mố dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.0m

Móng mố gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài cọc35m, cao độ mũi cọc -28.88m

1.1.1.3 Đặc trưng vật liệu sử dụng:

Trang 5

 Bêtông:

 Bê tông thường có tỷ trọng:

 Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông:

 Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau:

 Với dầm hộp:Cường độ chịu nén của bê tông qui định ởtuổi 28 ngày tuổi của mẫu hình trụ 150-300mm là:

 Đối với dầm ngang, bản mặt cầu, trụ cầu, mố, cọc khoannhồi sử dụng bê tông có cường độ chịu nén qui định ởtuổi 28 ngày tuổi của mẫu hình trụ 150-300mm là:

 Ximăng pooclăng mác PC40, loại 1

 Vữa bơm ống gen sau khi kéo cáp chọn M500

 Cốt thép dự ứng lực:

Theo ASTM A416M chọn tao thép dự ứng lực độ chùng thấp, vùngneo bán kính uốn cong bó cáp không được nhỏ hơn 3600mm, cácvùng còn lại không được nhỏhơn 6000mm, chọn 10000mm, thôngsố kỹ thuật của cáp như sau:

 Bó cáp gồm 19 tao cáp 15.2mm

 Giới hạn kéo đứt là:

 Giới hạn chảy:

 Mô đun đàn hồi:

 Hệ số ma sát:  = 0.25

 Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp :

 Neo dùng hai loại là HVM15-12 và HVM15-19 (dạng neo sống của VSL), ống ghen dùng hai loại D 100/107mm và D 90/97mm

 Cốt thép thường:

Theo 22TCN-272-05, Không được dùng thép thiết kế có giới hạnchảy > 520 Mpa nhưng không được nhỏ hơn 420 Mpa (trừ khi có sựchấp thuận của chủ đầu tư):

 Loại thép: Thép M270 cấp 250:

Với thép

 Trọng lượng riêng:

 Môđun đàn hồi:

 Ôáng gen:

Lựa chọn ống gen phải thỏa mãn những điều kiện sau:

 Ống gen phải là loại cứng hoặc nửa cứng bằng thép mạkẽm

 Bán kính cong của ống bọc không được nhỏ hơn 6000mm,trừ ở vùng neo có thể cho phép nhỏ tới 3600mm

 Đường kính của ống bọc ít nhất phải lớn hơn bó cáp dựứng lực 6mm, khi kéo sau thì diện tích của ống bọc phảigấp 2.5 lần diện tích mặt cắt bó cáp

Trang 6

Chọn ống gen có đường kính trong, ngoài là ,và đường kính trong, ngoài của ống nối là

đối với bó cáp 19 tao 15.2mm và đường kính trong, ngoài là

, và đường kính trong, ngoài của ống nối là đối với bó cáp 13 tao 15.2mm, cự li tim 2 bócáp cách nhau 250mm cho cáp âm và cáp dương

 Cường độ chịu kéo

1.3.PHƯƠNG ÁN 2

1.3.1.Sơ đồ kết cấu và các đặc trưng vật liệu sử dụng

Sơ đồ bố tri chung toàn cầu: 3 45 m + 60m + 3 45 m

Cầu gồm 2 mố M1, M2 và 6 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6

Độ dốc dọc cầu: 3%

Độ dốc ngang cầu: 2%

1.2.1.1.Kết cấu phần trên

Nhịp chính là dầm liên tục 7 nhịp bê tông cốt thép dự ứng lựcthi công theo phương pháp đà giáo di động

Kết cấu nhịp chính có tiết diện hình hộp chiều cao không đổi.Hộp dầm có dạng thành đứng Kích thước hộp như sau:

 Chiều sao dầm: 2.5m

 Chiều cao bản nắp: 25 cm

 Chiều cao bản đáy: 25 cm

Chiều dày sườn bên của hộp: 50 cm

Chiều dày bản mặt cầu tại vách: 55cm

Gối cầu sử dụng gối chậu

1.2.1.2.Kết cấu phần dưới

 Trụ cầu:

 Thân trụ dạng hình ô van dài 8m, rộng 2m, đường kính bo tròn2m

 Móng trụ gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài43m, cao độ mũi cọc -42.77m (trụ T3, T4)

 Mố cầu:

Loại mố: Mố chữ U, kết cầu BTCT đổ tại chỗ

Trang 7

Tường đỉnh mố dày 0.7m, tường cánh dày 0.5m

Tường thân dày 1.3m, rộng 10.5m, cao 2.2m

Bệ mố dài 13.2m, rộng 6.0m, cao 2.0m

Móng mố gồm 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2m, chiều dài cọc38m, cao độ mũi cọc -32.75m

1.1.1.3 Đặc trưng vật liệu sử dụng:

 Bêtông:

 Bê tông thường có tỷ trọng:

 Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông:

 Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau:

 Cường độ chịu nén của bê tông dầm hộp qui định ở tuổi

28 ngày tuổi của mẫu hình trụ 150-300mm là:

 Ximăng pooclăng mác PC40, loại 1

 Vữa bơm ống gen sau khi kéo cáp chọn M500

 Cốt thép dự ứng lực:

Theo ASTM A416M chọn tao thép dự ứng lực độ chùng thấp, vùngneo bán kính uốn cong bó cáp không được nhỏ hơn 3600mm, cácvùng còn lại không được nhỏhơn 6000mm, chọn 10000mm, thôngsố kỹ thuật của cáp như sau:

 Giới hạn kéo đứt là:

 Mô đun đàn hồi:

 Hệ số ma sát:  = 0.25

 Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp :

 Cốt thép thường:

Theo 22TCN-272-05, Không được dùng thép thiết kế có giới hạnchảy > 520 Mpa nhưng không được nhỏ hơn 420 Mpa (trừ khi có sựchấp thuận của chủ đầu tư):

 Loại thép: Thép M270 cấp 250:

Với thép

 Trọng lượng riêng:

 Ôáng gen:

Lựa chọn ống gen phải thỏa mãn những điều kiện sau:

 Ống gen phải là loại cứng hoặc nửa cứng bằng thép mạkẽm

 Bán kính cong của ống bọc không được nhỏ hơn 6000mm,trừ ở vùng neo có thể cho phép nhỏ tới 3600mm

 Đường kính của ống bọc ít nhất phải lớn hơn bó cáp dựứng lực 6mm, khi kéo sau thì diện tích của ống bọc phảigấp 2.5 lần diện tích mặt cắt bó cáp

Trang 8

Chọn ống gen có đường kính trong, ngoài là ,và đường kính trong, ngoài của ống nối là

đối với bó cáp 19 tao 15.2mm

 Neo:

Để ứng suất trong cáp tương đối đều, ta dùng tất cả là neosống HVM15-19

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1

2.1 TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN

2.1.1 Xác định phương trình đường cong đáy dầm hộp

Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo quy luật parabol bậc2

Ta bỏ qua đốt hợp long và đoạn đỉnh trị vì có đáy dầm hộpnằm ngang Khi đó điểm đỉnh của đường cong đi qua điểm cuốiđốt K9 Vậy chiều dài đoạn dầm có chiều cao thay đổi:

Trong đó chiều dài vách ngăn tại mặt cắt gối lấy bằng bềrộng trụ: Bvn=3m

Lấy trục toạ độ như hình vẽ , gốc toại độ tại điểm cuối đốt K9,trục Oy quay xuống phía dưới

0(0;0) A(36.5;2.6)

Hình 4.1: Phân chia các mặt cắt ngang dầm tại trụ T4-T5

Xác định phương trình đường cong đáy dầm

Phương trình đường cong đáy dầm có dạng:

Đường cong đáy dầm đi qua 2 điểm 0(0;0) và A(36.5;2.6)

Xét tại điểm 0(0;0), thay vào phương trình (1) ta có:

Mặt khác điểm cực trị của đường cong đáy dầm đi qua điểm0(0;0) nên ta có:

Trang 9

Xét tại điểm A(36.5;2.6), thay vào phương trình (1) ta có:

Vậy phương trình đường cong có dạng :

Chiều cao dầm tại các mặt cắt i được xác định theo công thức:

Hi=H0.5 + y1i

Xác định phương trình đường cong mặt trên bản đáy

Phương trình đường cong mặt trên bản đáy dạng:

.Đường cong đáy dầm đi qua 2 điểm B(36.5;1.8) và C(0; –0.25)

Dời hệ trục toạ độ 0xy về Cxy Lúc này ta có

Toạ đồ 2 điểm B và C lúc này sẽ là B(36.5;2.05) và C(0; 0)

Xét tại điểm C(0; 0) thay vào phương trình (2) ta có:

Mặt khác điểm cực trị của đường cong đáy dầm đi qua điểm (0;0)nên ta có:

Xét tại điểm B(36.5;2.05) thay vào phương trình (2) ta có:

Vậy phương trình đường cong có dạng:

Chiều cao dầm tại các mặt cắt i được xác định theo công thức:

Trang 10

2.1.2 Tính toán đặc trưng hình học

Các đặc trưng hình học của tiết diện sẽ được tính theo tọa độcủa mặt cắt:

Diện tích:

Mômen tĩnh của dầm đối với trục x:

Tọa độ trọng tâm mặt cắt so đáy dầm:

Mô men quán tính đối với trục x:

Trong đó: i, i+1 là các điểm gấp khúc liên tục tạo nên dầmhộp

X

Y

10 9 8

Trang 11

Bảng các đặc trưng hình học tại các mặt cắt ngang

H (m)

h (m)

A (m 2 )

A : Diện tích tiết diện

: Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến thớ dưới

: Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến thớ trên

Sx : Mô men quán tính tĩnh của tiêt diện

Ith : Mô men quán tính của tiết diện lấy với trục trung hòacủa tiết diện

Việc tính toán đặc trưng hình học với tiết diện nguyên này rấtcần thiết cho việc tính toán sơ bộ trong giai đoạn thi công và khaithác để xác định tĩnh tải rồi sau đó thiết kế nội lực và tính rasố bó thép dự ứng lực cần thiết

Vì quá trình thi công cầu đúc hẫng trải qua nhiều giai đoạn khácnhau, qua mỗi giai đoạn thì các đặc trưng vật liệu (cường độ chịunén, môđun đàn hồi…) và đặc trưng hình học tiết diện (diệntích, momen quán tính…) lại thay đổi

Đặc trưng vật liệu:

 Cường độ của bê tông:

 Môđun đàn hồi bê tông:

 Tỉ số môđun giữa cáp DƯL và BT:

Trang 12

Trong đó:

, : hệ số phụ thuộc vào loại xi măng và cách bảo dưỡng

= 4, = 0.85: Xi măng loại I và bảo dưỡng ẩm

t : tuổi của bê tông tính đến thời điểm khảo sát, đơn vị ngày

Bảng cường độ bê tông theo thời gian

K2 0 0 33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007

K3 0 0 0 33994 37091 38007 38007 38007 38007 38007 38007 38007

K4 0 0 0 0 3399 3709 3800 3800 3800 3800 3800 3800

Trang 13

Bảng tỷ số modun đàn hồi giữa thép DUL và bê tông

theo thời gian

Trang 14

K9 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.795 5.2095.183HL

biên 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 5.4775.183

HL

giữa 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0005.477

2.2 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG

2.2.1 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp tải trọng

Khi tính toán nội lực và thi công kết cấu bằng phương pháp đúchẫng, kết cấu được coi như làm việc trong giai đoạn đàn hồi vàchấp nhận nguyên lý cộng tác dụng Tuy nhiên do ta dùngchương trình để tính toán nội lực trong kết cấu do đó ta khôngáp dụng nguyên lý cộng tác dụng mà lấy kết quả trực tiếptừ các tổ hợp tải trọng trong chương trình

Độ cứng của tiết diện tính theo kích thước bêtông chưa xétđến bố trí cốt thép

Quá trình tính toán nội lực ta xét tổ hợp theo từng giai đoạn thicông và khai thác để thiết kế và kiểm tra tiết diện ở từnggiai đoạn

Kết cấu thi công bằng phương pháp đúc hẫng phải tính theocác giai đoạn sau:

Giai đoạn I : Thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ (từ đốt K0-K9) :

Kết cấu chịu lực theo sơ đồ conson Khi đó moment âm là lớnnhất Tải trọng tác dụng bao gồm:

 Trọng lượng bản thân các đốt bêtông, trọng lượng khối neo

 Trọng lượng 2 xe đúc đối xứng (bao gồm cả ván khuôn) Cáctải trọng thứ cấp như từ biến, co ngót

 Hoạt tải thi công, hoạt tải gió thẳng đứng

 Dự ứng lực xuất hiện dần dần sau khi thi công từng đốthẫng Các trị số sẽ thay đổi trong quá trình đúc hẫng, cầnxét ảnh hưởng của độ cong của các cáp cụ thể

Nội dung tính toán của giai đoạn này là phải xác định nội lựctheo từng bước đúc hẫng để kiểm tra và bố trí lượng cốt thépcần thiết khi thi công Tính toán kiểm tra độ võng cho từngbước thi công để điều chỉnh đảm bảo đúng cao độ của mútdầm khi hợp long

Giai đoạn II : Đổ bê tông xong đốt hợp long ở nhịp biên nhưng bê tông chưa đông cứng

Khi đó bê tông dẻo còn chưa hoá cứng, trọng lượng của vánkhuôn hợp long, của hỗn hợp bê tông dẻo, của cốt thép hợplong được coi như chia đôi để tác dụng lên hai sơ đồ hệ thốngkết cấu tách biệt nhau, một là sơ đồ đúc trên đà giáo phầnnhịp biên, hai là sơ đồ khung cứng T của phần đúc hẫng từ trụ

ra nhịp biên

Trang 15

Các tải trọng tác dụng:

 Trọng lượng bản thân của các đốt hợp long biên

 Trọng lượng ván khuôn và thiết bị để hợp long biên (một xeđúc và ván khuôn của nó

 Tải trọng thi công rải đều (CLL)

Giai đoạn III : Hợp long xong nhịp biên và bê tông đã hoá cứng

Trong giai đoạn này ván khuôn ở thành bên của đốt hợp longđã tháo ra và tiến hành căng cáp dự ứng lực nhóm B ở bảnđáy của nhịp biên, sau đố tháo nốt ván khuôn đáy của đốthợp long Tiếp tục thay các neo tạm trên trụ T4 và T5 bằng gốivĩnh cửu Như vậy tương ứng với 2 lực tập trung hướng lên trênđặt tại 2 đầu của đốt hợp long Dự ứng lực của cáp nhóm B sẽlàm cong vồng lên cả nhịp biên khiến cho tĩnh tải bản thâncủa phần đúc trên đà giáo và phần tải trọng thi công rảiđều mà trước đây đè lên đà giáo thì nay tác dụng lên kếtcấu nhịp vừa được nối thành sơ đồ khung siêu tĩnh

Sơ đồ kết cấu lúc này là khung T có 1 đầu tựa lên gối di đọng

ở đầu nhịp biên (sơ đồ siêu tĩnh bậc 1)

Các tải trọng tác dụng:

 Trọng lượng ván khuôn và thiết bị hợp long biên (1 xe đúc)tác dụng theo hướng ngược lên trên vì các thiết bị này đã

bị tháo dỡ)

 Trọng lượng bản thân đoạn đổ trên đà giáo

 Tải trọng thi công rải đều trên phần đúc trên đà giáo vàtrên đốt hợp lonh g nhịp biên

 Các cáp dự ứng lực đặt tại các ụ neo

Giai đoạn IV : Thi công đốt hợp long giữa nhịp giữa (bê tông đốt hợp long chưa khô) :

Khi đó sẽ lắp các ván khuôn hợp long nhịp giữa và đổ bêtông nhịp giữa Sơ đồ kết cấu vẫn là 2 hệ thống riêng biệt.Tải trọng tác dụng:

 Trọng lượng ván khuôn và thiết bị hợp long giữa (1 xe đúc)

 Trọng lượng bản thân đốt hợp long

 Tải trọng thi công rải đều

Giai đoạn V : Hợp long giữa và bê tông đã hoá cứng.

Trong giai đoạn này ván khuôn thành bên đã được tháo dỡ,các cáp dự ứng lực nhóm B đã được đặt và căng xong, xe đúcđã rút đi, ván khuôn đáy hợp long đã được tháo dỡ

Lúc này sơ đồ cầu đã được nối cứng ở đốt hợp long trởthành một kết cấu dầm liên tục 3 nhịp

Tải trọng tác dụng:

 Trọng lượng xe đúc và ván khuôn cùng các thiết bị khác,nhưng tác dụng hướng lên trên vì đã bị tháo dỡ

 Các dự ứng lực nhóm B, chúng đặt tại các ụ neo trên mặtbản đáy

Trang 16

Giai đoạn VI : Giai đoạn khai thác

Sơ đồ kết cấu: Dầm liên tục 3 nhịp

 Tải trọng tác dụng:

 Tải trọng bản thân

 Tĩnh tải giai đoạn 2

 Hoạt tải xe + tải trọng người+ tải trọng làn

2.2.2 Tính toán tải trọng tĩnh tải giai đoạn 1

Từ đặc trưng hình học của mặt cắt dầm ta tính được trọng lượngcác đốt dầm

Bảng tính toán trọng lượng các đốt dầm và tĩnh tải rải đềucủa từng đốt

Với

Atb : Diện tích trung bình giữa 2 mặt cắt đầu và cuối mỗiđốt

Li, V : Chiều dài và thể tích mỗi đốt

DC ,DCtt: Trọng lượng và trọng lượng tính toán của từng đốt

e, Mtc : Độ lệch tâm và momen do trọng lượng khối đúc so vớimép khối trước

Bảng tính tĩnh tải từng khối đúc trên trụ T4-T5

DC (KN)

DC tt

(KN)

e (m)

M tc

(KNm) K1 10.56 3.00 31.68 791.98 989.97 1.50 1187.97

2.2.3 Tính toán tải trọng tĩnh tải giai đoạn 2

2.2.3.1.Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu

Tên gọi các đại lượng Chiều dày h (cm)  (KN/m 3 )

Trang 17

Lớp bê tông mui luyện TB

Lớp phủ bê tông nhựa :

Trọng lượng lớp mui luyện:

Lớp phòng nước :

Vậy

Tiện ích công cộng :

Tổng khối lượng tĩnh tải giai đoạn 2 tác dụng lên kết cấu nhịp :

2.2.3.2.Tính trọng lượng của lan can + tay vịn + gờ chắn bánh xe

250

VÁ T 20x20

Hình 4.4 : Kích thước chi tiết hệ lan can – lề bộ hành.

Trọng lượng tường bê tông :

Trọng lượng bó vỉa :

Trọng lượng lề bộ hành:

Trọng lượng thanh lan can :

Trang 18

Trọng lượng cột lan can :

2.2.4 Hoạt tải (LL):

Hoạt tải ô tô: HL- 93 (theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 )

Chiều rộng phần xe chạy: BL = 7 m

Số làn xe thiết kế: nL = 2

Hệ số làn xe: m= 1

Hoạt tải xe thiết kế Hl-93 sẽ gồm một tổ hợp của:

 Xe tải thiết kế + Tải trọng làn thiết kế

 Xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn thiết kế

2.2.4.1.Xe tải thiết kế:

Xe tải thiết kế: gồm trục trước nặng 35 KN , hai trục sau mỗi trụcnặng 145KN, khoảng cách giữa 2 trục trước là 4300mm, khoảngcách hai trục sau thay đổi từ 4300 – 9000 mm sao cho gây ra nộilực lớn nhất, theo phương ngang khoảng cách giữa hai bánh xelà 1800mm

Hình 4.5 : Xe tải thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

2.2.4.2 Xe hai trục thiết kế:

Xe hai trục thiết kế gồm một cặp trục 110KN cách nhau 1.2m, cự

ly của các bánh xe theo chiều ngang lấy bằng 1.8m

Trang 19

110kN 110kN

1800 1200

DỌC CẦU NGANG CẦ U

Hình 4.6: Xe 2 trục thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

2.2.4.3 Tải trọng làn thiết kế:

Gồm tải trọng 9.3N/mm phân bố đều theo chiều dọc Theo chiềungang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng3000mm Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lựcxung kích

Hình 4.7: Đặc trưng tải trọng làn thiết kế

2.2.4.4 Hoạt tải người đi bộ (PL):

Là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10-3 MPa

Tải trọng người bộ hành phân bố đều trên toàn bộ bề rộng

1500 mm của lề bộ hành và kéo dài đến hết chiều dài nhịpdầm Ta chuyển từ tải trọng phân bố trên diện tích thành tảitrọng phân bố theo phương dọc cầu, bằng cách nhân giá trị độlớn với 1500 mm Được giá trị độ lớn phân bố trên chiều dài

WPL=

Không tính hệ số xung kích cho tải trọng người đi

2.2.4.5 Tải trọng xung kích:

Là tải trọng đưa vào tải trọng xe 3 trục hay xe hai trục lấy bằng25% tại trọng của mỗi xe

2.2.5.Tải trọng gió (WS):

2.2.5.1 Tốc độ gió thiết kế:

Tốc độ gió thiết kế V được xác định theo công thức:

Trong đó:

VB : Tốc độ gió giật cơ bản trong 3 giây với chu kỳ xuất hiện

100 năm thích hợp với vùng tính gió tại vị trí cầu đangnghiên cứu Tra bảng theo TCVN 2337- 1995 Tải trọng và tácđộng giả sử nằm trong khu vực gió I có VB = 38 m/s

S : Hệ số điều chỉnh đối với khu vực chịu gió và độ cao mặtcầu Tại khu vực xây dựng là khu vực lộ thiên, mặt nướcthoáng, cao độ mặt cầu cao hơn cao độ mặt nước xấp xỉ12m, nên tra bảng 8.3.1.1-2 (22TCN272-05) được S = 1.14

2.2.5.2 Tải trọng gió tác động lên công trình

Tải trọng gió ngang:

Trang 20

Tải trọng gió ngang PD phải được lấy theo chiều tác dụngnằm ngang và đặt tại trọng tâm của các phần diện tíchthích hợp và được tính như sau:

Trong đó:

V: Tốc độ gió thiết kế

At: Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọnggió ngang (m2), tính trung bình cho kết cấu:

Cd: Hệ số cản phụ thuộc vào tỉ số b/d

Trong đó:

b: Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lancan, b = 10.0 m

d: Chiều cao kết cấu phần trên gồm cả lan can đặc:

=> , tra bảng 3.8.1.2.1.1 được: Cd = 1.4

Tính quy ra lực phân bố đều trên toàn cầu chính:

2.2.5.3 Tải trọng gió ngang tác dụng lên xe cộ:

Khi xét tổ hợp tải trọng Cường Độ III, phải xét tải trọng giótác dụng vào cả kết cấu và xe cộ Tải trọng ngang của giólên xe cộ bằng tải trọng phân bố 1.5 KN/m, tác dụng thẳnggóc, phía trên mặt đường 1800 mm và được truyền vào kếtcấu Tải trọng dọc của gió lên xe cộ là tải trọng phân bố0.75KN/m tác dụng nằm ngang, song song với tim cầu dọc kếtcấu và đặt cách mặt đường 1800 mm

2.2.5.4 Tải trọng gió tác động lên thiết bị (WE):

Lấy theo 4.8x10-4 MPa của mặt cầu

2.2.5.5 Tải trọng gió đứng trên một cánh hẫng (WUP):

Lực nâng của gió trên một cánh hẫng lấy bằng 2.4x10-4 MPatrên diện tích mặt cầu với phương pháp thi công hẫng, và chỉtác động với một bên cánh hẫng

Với chiều rộng mặt cầu trong giai đoạn thi công là b = 10.5 m,lực gió đứng trên đơn vị dài là:

Trang 21

2.2.5 Tải trọng thi công cầu chính:

Trọng lượng bản thân kết cấu:  = 25 KN/m3

Trọng lượng bê tông tươi:  = 24 KN/m3

Trọng lượng các khối neo (DCNEO): 2.5 KN/m

Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL): Hoạt tải thi công phânbố được lấy bằng trên diện tích mặt cầu Trong giaiđoạn đúc hẫng tải trọng này được lấy bằng ở mộtbên cánh hẫng và bằng trên cánh hẫng kia Quivề tải trọng phân bố:

Tải trọng chênh lệch DIFF : lấy bằng 2% tải trọng tĩnh tác độnglên một cánh hẫng Trọng lượng một cánh hẫng (trụ T4 – T5)9123.7 KN

Hình 4.8 : sơ đồ bố trí xe đúc

2.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG

Để thuận tiện cho việc tính toán ta ký hiệu các mặt cắt nhưsau:

4@3000=12000

Hình 4.9: Ký hiệu các mặt cắt tính toán

Dùng chương trình phân tích kết cấu Midas civil V7.01 với cácthông số khai báo và các bước khai báo được trình bày ởchương sau Sau khi phân tích giai đoạn thi công và khai báo các

Trang 22

loại tải trọng của từng giai đoạn thi công ta có giá trị mô mentại các mặt cắt như sau:

2.3.1 Nội lực giai đoạn I:

Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 2.47146e+003 0.00000e+000 -3.76135e+004 -5.76560e+004 -7.76984e+004 -9.77409e+004 -1.17783e+005 -1.37826e+005 -1.57868e+005 -1.77911e+005 -1.97953e+005 -2.17996e+005 STAGE:THI CONG K9 CB: TH4

Last Step MAX : 202 FILE: UNTITLED UNIT: kN·m DATE: 05/26/2011 VIEW-DIRECTION

X: 0.000

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.11: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn đúc hẫng

2.3.2 Nội lực giai đoạn II:

Trang 23

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 2.88465e+004 0.00000e+000 -1.45038e+004 -3.61790e+004 -5.78541e+004 -7.95293e+004 -1.01204e+005 -1.22880e+005 -1.44555e+005 -1.66230e+005 -1.87905e+005 -2.09580e+005 STAGE:THI CONG HL BIEN CB: TH4

Last Step MAX : 400 FILE: UNTITLED UNIT: kN·m DATE: 05/26/2011 VIEW-DIRECTION X: 0.000

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.12: Biểu đồ mô men TTGH cường độ giai đoạn hợp long

biên (bê tông chưa đông cứng)

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 2.03100e+004 0.00000e+000 -1.32580e+004 -3.00421e+004 -4.68261e+004 -6.36101e+004 -8.03942e+004 -9.71782e+004 -1.13962e+005 -1.30746e+005 -1.47530e+005 -1.64314e+005 STAGE:THI CONG HL BIEN CB: th6

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.13: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long biên

(bê tông chưa đông cứng)

2.3.3 Nội lực giai đoạn III:



Trang 24

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 1.14834e+004 0.00000e+000 -2.34652e+004 -4.09395e+004 -5.84137e+004 -7.58880e+004 -9.33623e+004 -1.10837e+005 -1.28311e+005 -1.45785e+005 -1.63259e+005 -1.80734e+005 STAGE:THI CONG HA GOI DINH TRU CB: TH4

biên (bê tông đã đông cứng)

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 9.15713e+003 0.00000e+000 -1.86904e+004 -3.26142e+004 -4.65379e+004 -6.04617e+004 -7.43855e+004 -8.83092e+004 -1.02233e+005 -1.16157e+005 -1.30081e+005 -1.44004e+005 STAGE:THI CONG HA GOI DINH TRU CB: th6

Hình 4.15: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long biên

(bê tông đã đông cứng)

2.3.4 Nội lực giai đoạn IV:

Trang 25

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 6.27043e+003 0.00000e+000 -3.29751e+004 -5.25979e+004 -7.22207e+004 -9.18434e+004 -1.11466e+005 -1.31089e+005 -1.50712e+005 -1.70335e+005 -1.89957e+005 -2.09580e+005 STAGE:THI CONG HOP LONG GIUA CB: TH4

Y:-1.000

Z: 0.000

giữa (bê tông chưa đông cứng)

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 5.41150e+003 0.00000e+000 -2.54477e+004 -4.08774e+004 -5.63070e+004 -7.17366e+004 -8.71662e+004 -1.02596e+005 -1.18025e+005 -1.33455e+005 -1.48885e+005 -1.64314e+005 STAGE:THI CONG HOP LONG GIUA CB: th6

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.17: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long giữa

(bê tông chưa đông cứng)

2.3.5 Nội lực giai đoạn V:

Kết quả nội lực tính toán bằng phần mềm Midas v7.01:

Trang 26

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 7.96012e+003 0.00000e+000 -2.96089e+004 -4.83935e+004 -6.71780e+004 -8.59625e+004 -1.04747e+005 -1.23532e+005 -1.42316e+005 -1.61101e+005 -1.79885e+005 -1.98670e+005 STAGE:THI CONG NOI LIEN KET CAU NHIP CB: TH4

Y:-1.000

Z: 0.000

giữa (bê tông đã đông cứng)

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 6.59393e+003 0.00000e+000 -2.31579e+004 -3.80338e+004 -5.29097e+004 -6.77857e+004 -8.26616e+004 -9.75375e+004 -1.12413e+005 -1.27289e+005 -1.42165e+005 -1.57041e+005 STAGE:THI CONG NOI LIEN KET CAU NHIP CB: th6

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.19: Biểu đồ mô men TTGH sử dụng giai đoạn hợp long giữa

(bê tông đã đông cứng)

2.3.6 Nội lực giai đoạn VI:

Mô hình hoá kết cấu và tính toán bằng phần mềm Midas v7.01,

so sánh kết quả ta thấy nội lực do xe 3 trục gây ra lớn hơn sovới nội lực do xe 2 trục nên ta lấy kết quả nội lực do xe 3 trụcđể tính toán Dưới đây là kết quả nội lực do xe 3 trục:

Trang 27

Max: 68090.9 Max: 68090.9 Min: -234074.9 Min: -234075.0

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 6.82608e+004 4.07757e+004 0.00000e+000 -1.41944e+004 -4.16795e+004 -6.91645e+004 -9.66496e+004 -1.24135e+005 -1.51620e+005 -1.79105e+005 -2.06590e+005 -2.34075e+005 CBall: TH1 MAX : 226 FILE: UNTITLED UNIT: kN·m DATE: 05/27/2011 VIEW-DIRECTION X: 0.000

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.21: Biểu đồ bao lực cắt TTGH cường độ giai đoạn khai thác

Max: 48326.7 Max: 48326.7 Min: -173137.5 Min: -173137.5

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM MOMENT-y 4.84525e+004 2.83080e+004 0.00000e+000 -1.19811e+004 -3.21257e+004 -5.22702e+004 -7.24148e+004 -9.25593e+004 -1.12704e+005 -1.32848e+005 -1.52993e+005 -1.73137e+005 CBall: TH4 MAX : 126 FILE: UNTITLED UNIT: kN·m DATE: 05/27/2011 VIEW-DIRECTION X: 0.000

Y:-1.000

Z: 0.000

Trang 28

Hình 4.22: Biểu đồ bao mô men TTGH sử dụng giai đoạn khai thác

Max: 12711.3

Min: -12711.3

MIDAS/Civil POST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM SHEAR-z 1.27113e+004 1.04002e+004 8.08902e+003 5.77787e+003 3.46672e+003 1.15558e+003 0.00000e+000 -3.46672e+003 -5.77787e+003 -8.08902e+003 -1.04002e+004 -1.27113e+004 CBall: TH4 MAX : 215 FILE: UNTITLED UNIT: kN DATE: 05/27/2011 VIEW-DIRECTION X: 0.000

Y:-1.000

Z: 0.000

Hình 4.23: Biểu đồ bao lực cắt TTGH sử dụng giai đoạn khai thác

2.4 TÍNH TOÁN SƠ BỘ SỐ BÓ CÁP DỰ ỨNG LỰC

2.4.1 Số bó cáp nhóm A (chịu mô men âm)

Để tính sơ bộ số bó cáp chịu mô men âm, ta sẽ tính toán ởgiai đoạn thi công đúc hẫng các đốt đối xứng nhau qua trụ T4và T5, sau đó ta lấy lớn hơn lượng cáp cần thiết để đủ khảnăng làm việc trong giai đoạn khai thác

Số cáp sơ bộ được chọn theo công thức :

Trong đó:

Mu : Momen ở TTGH cường độ trong giai đoạn đúc hẫng

: Khoảng cách từ mép ngoài chịu nén đến trọng tâm củacáp dự ứng lực, tạm lấy:

Trong đó:

ts: Chiều dày nắp hộp

hvtt: Chiều cao phần vút trên

a’: Chiều cao vùng chịu nén tối đa,

Hệ số điều chỉnh,

fpu: Cường độ chịu kéo cáp, fpu =1860MPa

Số bó cốt thép tại mỗi mặt cắt :

Trang 29

Trong đó:

: Diện tích 1 bó cáp Sử dụng cáp 15.2mm có diện tích danhđịnh mỗi tao là 140mm2, 1 cáp bó dùng 12 tao vậy diện tích 1bó cáp là :

Bảng tính toán số bó cáp dự ứng lực cần thiết tại các mặt cắt

Trang 30

2.4.2 Số bó cáp nhóm B (Chịu mô men dương nhịp biên)

Để tính toán sơ bộ số bó cáp dự ứng lực chịu mô men dươngnhịp biên ta tính toán ở giai đoạn khai thác

Trong đó:

Trang 31

Trong đó:

Bảng tính toán số bó cáp dự ứng lực cần thiết

Mặt

cắt d p (mm) c' (mm) a' (mm) A ps (mm2) Số tao Số bó

tính

Số bó chọn 0-0 4400.000 1848.00 1280.66 -25127.91 - - -

2.4.3 Số bó cáp nhóm C (Chịu mô men dương nhịp giữa)

Để tính toán sơ bộ số bó cáp dự ứng lực chịu mô men dươngnhịp giữa ta tính toán ở giai đoạn khai thác

Trong đó:

Trang 32

Trong đó:

Bảng tính toán số bó cáp dự ứng lực cần thiếtMặt

cắt d'p (mm) c' (mm) a' (mm) Aps (mm2) Sốtao Số bótính Số bóchọn

Trang 33

2.5.1 Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện

Vì quá trình thi công cầu đúc hẫng trải qua rất nhiều giai đoạnkhác nhau, thường qua mỗi giai đoạn thì đặc trưng hình học củatiết diện dầm lại thay đổi

Tính đặc trưng hình học giai đoạn 1 : (Trước khi căng cáp)

Diện tích tiết diện tính đổi trừ lỗ

Momen tĩnh đối với mép dưới dầm

Khoảng cách trọng tâm đến mép dưới dầm:

Khoảng cách trọng tâm đến mép trên dầm:

Momen quán tính đối với trọng tâm dầm:

Tính đặc trưng hình học giai đoạn 2 : (Sau khi căng cáp)

Diện tích tiết diện tính đổi:

Khoảng cách từ trọng tâm nhóm cáp đến mép dưới dầm:

Momen tĩnh của tiết diện cáp:

Độ lệch tâm của tiết diện giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2:

Khoảng cách từ trục trung hòa đến đáy dầm: