3 tinh toan SBDH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân CHƯƠNG I PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I CẦU LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCT DƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG Bê tông vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo chịu kéo nên bê tông dùng kết cấu chịu nén Để khắc phục người ta đưa cốt thép vào bê tông để chịu kéo Sự đời BTCT đánh dấu phát triển công nghệ vật liệu xây dựng Các cầu dầm BTCT áp dụng, nhiên chiều dài nhịp hạn chế (≥ 24m) Kết cấu BTCT DƯL với nguyên lý kéo căng cốt thép để nén trước bê tông cho phép nhịp dầm lớn Điển nhịp dầm 33m tới 43m dầm cắt khúc Việc đưa giải pháp hợp lý kết cấu, giải pháp công nghệ thi công thích hợp cho phép kết cấu BTCT DƯL vượt độ lớn Cầu dầm BTCT DƯL liên tục thi công phương pháp hẫng, mặt cắt dầm thay đổi loại cầu giải tương đối tốt vấn đề vật liệu kết cấu Loại cầu thường sử dụng cho loại nhịp từ 80 - 130m lớn nữa, có tới 250m cầu SHOTTWIEN Áo Ở nước ta cầu BTCT DƯL thi công hẫng áp dụng cầu Phú Lương Hải Dương, cầu Sông Gianh, cầu Hoà Bình tiến hành Từ phân tích ta thấy chọn phương án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi công hẫng II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 2.1 Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình thiết kế: 22TCN 272 - 05 (Bộ Giao thông Vận tải) - Tải trọng thiết kế: HL 93, đoàn Người hành 2.2 Sơ đồ kết cấu 2.2.1 Kết cấu phần - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu: (33+65+100+65+33)m - Kết cấu cầu đối xứng gồm nhịp dẫn phía bên trái nhịp dẫn phía bên phải hệ cầu BTCTDƯL liên tục nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng cân - Dầm liên tục nhịp (65+100+65)m tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi +) Chiều cao dầm đỉnh trụ: h=6,0 m Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 9/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Chiều cao dầm nhịp: h=2,5 m - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực mỹ quan kiến trúc - Mặt cắt hộp dạng thành đứng: +) Chiều dày nắp: tb=30 cm +) Chiều dày đáy: Tại mặt cắt gối 100cm, mặt cắt nhịp 30cm +) Chiều dày phần cánh hẫng: hc=25 cm +) Chiều dày mặt cầu ngàm: tn=60 cm +) Chiều dày sườn dầm: ts=35 cm - Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp: * Bê tông cấp A có: +) f’c = 40 MPa +) γc = 25 kN/m3 +) Ec = 38006,99 MPa * Cốt thép DƯL hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có tiêu sau: +) Diện tích tao Astr = 98,71mm +) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h 200C 2,5% * Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 EC-5-12 * Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với tiêu: +) Rs=300 MPa +) Es=200000 MPa +) fy = 420 MPa - Nhịp dẫn: Dầm dẫn bờ dùng dầm BTCT DƯL giản đơn chiều dài 33m chế tạo định hình theo công nghệ căng trước +) Chiều cao: H=1,7 m +) Cáp: Dùng loại bó xoắn +) Có dầm ngang 2.2.2 Kết cấu phần a) Cấu tạo trụ cầu: - Trụ cầu dùng loại trụ đặc thân hẹp, đổ bê tông chỗ có: f'c=30 Mpa - Trụ đựng móng cọc khoan nhồi: D=150cm Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 10/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân - Phương án móng: Móng cọc đài thấp b) Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT, đổ chỗ mác bê tông chế tạo có f'c=30 Mpa - Mố kết cấu nhịp dẫn đặt móng cọc khoan nhồi: D=120 cm III TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP 3.1 Yêu cầu tính toán cho phương án sơ - Trong phương án sơ yêu cầu tính toán KCN giai đoạn khai thác - Tiết diện hai mặt cắt: +) Mặt cắt gối +) Mặt cắt - Tính toán trụ, mố: Kiểm toán tổ hợp chất mắt cắt đỉnh bệ móng, sơ tính cọc - Nhịp dẫn cho phép chọn thiết kế định hình 3.2 Tính toán kết cấu nhịp - Cần kiểm toán mặt cắt 1-1 2-2 hình vẽ 3.2.1 Sơ chọn kích thước cầu - Chiều dài kết cấu nhịp: Đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên Lnb=(0,6÷0,7) chiều dài nhịp Lng +) Trong Lng=100m phương án chọn +) Lấy: Lnb=65 m - Xác định kích thước mặt cắt ngang: Dựa vào công thức kinh nghiệm mối quan hệ, chiều cao hộp, dày máng, dày đáy khổ cầu ta chọn mắt cắt ngang hình vẽ Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 11/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 1/2 MẶT CẮT ĐỈNH TRỤ 1/2 MẶT CẮT GIỮA NHỊP 12300 9000/2 9000/2 2% 300 2% 450 1000 250 350 500 6000 150 500 300 2000 1000 400 250 2500 250 250 1210 400 1000 250 1000 2000 600 6000 3.2.2 Tính đặc trưng hình học dầm chủ 3.2.2.1 Phân chia đốt dầm - Để đơn giản trình thi công phù hợp với trang thiết bị có đơn vị thi công ta phân chia đốt dầm sau: +) Đốt đỉnh trụ: d0=12m (khi thi công tiến hành lắp đồng thời xe đúc trụ) +) Đốt hợp long nhịp giữa: dhl=2m +) Đốt hợp long nhịp biên: dhl=2m +) Chiều dài đoạn đúc đà giáo: ddg=14 m +) Số đốt ngắn trung gian: n=5 đốt, chiều dài đốt d=3 m +) Số đốt trung gian lại: n=7 đốt, chiều dài đốt d=4 m Sơ đồ phân chia đốt dầm 12m K0 5@3m K5 K6 K1 K2 K3 K4 7@4m K7 K8 K9 2m K10 K11 K12 HL 14m §G 3.2.2.2 Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình Parabol, đỉnh đường parabol mặt cắt nhịp - Ta chọn gốc toạ độ phương trình đường cong đáy dầm mặt cắt sát mép vách ngang trụ Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 12/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân - Ta bỏ qua đốt hợp long đoạn đỉnh trụ có đáy hộp nằm ngang Khi cung Parabol ta coi cắt trục hoành hai điểm (0;0) (0;97) qua điểm đỉnh Parabol (48,5; 2,5) - Phương trình có dạng: y = ax2 + bx +c - Theo định lý Viet nghiệm phương trình thoả mãn điều kiện: x1 + x2 = − b a c a Với: x1 = 0; x2 = 97 => c = 0; b = −97.a x1.x2 = y 48,5;2,5 x 0;97 0;0 Giải ta được: a=− 13 ; 97 b= 13 97 Vậy phương trình có dạng: y=− 13 13 x + x ⇔ 97 97 y = -0,0014.x2 + 0,14.x 3.2.2.3 Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm - Tính toán tương tự ta có phương trình đường cong mặt đáy là: y=− 10.5 10.5 x + x + 97 97 ⇔ y = -0,00112.x2 + 0,112.x 3.2.2.4 Xác định cao độ mặt dầm chủ - Mặt dầm chủ thiết kế với độ dốc dọc 2%, với bán kính cong R = 5000 m 3.2.2.5 Xác định kích thước mặt cắt dầm - Trên sơ phương trình đường cong đáy dầm đường cong thay đổi chiều dày đáy lập ta xác định kích thước mặt cắt dầm Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 13/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân Bảng tính toán kích thước mặt cắt dầm chủ Tên mặt cắt X Y1 Y2 Y3 hdam (m) (m) (m) (m) (m) 0 6 0,79 1,632 1,147 12 td (m) b (m) 6 6,12 5,2104 0,84208 1,917 6,18 4,8534 0,77068 1,478 2,183 6,24 4,5216 0,70432 15 1,785 2,428 6,3 4,215 0,643 18 2,066 2,653 6,36 3,9336 0,58672 6 21 2,323 2,858 6,42 3,6774 0,53548 25 2,625 3,1 6,5 3,375 0,475 29 2,883 3,306 6,58 3,1174 0,42348 33 3,095 3,476 6,66 2,9046 0,38092 10 37 3,263 3,611 6,74 2,7366 0,34732 11 41 3,387 3,709 6,82 2,6134 0,32268 12 45 3,465 3,772 6,9 2,535 0,307 13 49 3,499 3,799 6,98 2,5014 0,30028 HL 50 4,52 4,99 7,02 2,5 0,3 Trong đó: +) Y1 : Cao độ đường cong đáy dầm +) Y2 : Cao độ đường cong thay đổi chiều dày đáy dầm +) Y3 : Cao độ mặt dầm chủ (đảm bảo độ dốc thiết kế 2%) +) td : Chiều dày đáy +) b : Chiều rộng đáy hộp 3.2.2.6 Tính toán đặc trưng hình học mặt cắt tiết diện - Diện tích mặt cắt ngang f = ( (xi − xi +1 ) yi − yi +1 ∑ ) - Toạ độ trọng tâm mặt cắt yc = f ∑ ( x − x ).( y i i +1 i + yi yi +1 + yi +12 ) - Mô men tính mặt cắt trục x Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 14/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân S x = ∑ ( xi − xi +1 ) yi + yi yi +1 + y 2i + ( ) - Mô men quán tính trục trung hoà Jth = Jx - y 2c f c hd H hc - Mặt cắt dầm hộp tính đổi mặt cắt chữ T có dạng sau: bc bd Tên MC 10 11 12 13 HL x (m) 12 15 18 21 25 29 33 37 41 45 49 50 Bảng tính toán đặc trưng hình học mặt cắt đầm chủ h hd bd F S Yo (m) (cm) (cm) (cm2) (cm3) (cm) 101.3 600 141400 2.77E+07 294.9 5.21 88.67 600 127500 2.08E+07 268.3 4.853 81.71 600 12120 1.80E+07 255.8 4.522 75.21 600 115380 1.55E+07 243.9 4.215 69.15 600 109980 1.34E+07 232.6 3.934 63.55 600 105030 1.16E+07 221.9 3.677 58.39 600 100520 1.01E+07 211.9 3.375 52.21 600 95200 8.30E+06 199.6 3.117 46.82 600 90670 6.90E+06 188.8 2.905 42.24 600 86920 5.90E+06 179.5 2.737 38.45 600 83960 5.20E+06 172 2.613 35.46 600 81800 4.60E+06 166.3 2.535 33.27 600 80420 4.30E+06 162.6 2.501 31.87 600 79820 4.20E+06 161 2.5 30.27 600 79800 4.20E+06 160.9 Jdc (cm4) 8.16E+09 5.59E+09 4.61E+09 3.79E+09 3.13E+09 2.57E+09 2.13E+09 1.66E+09 1.32E+09 1.07E+09 8.95E+08 7.77E+08 7.08E+08 6.79E+08 6.78E+08 Trong đó: +) F : Diện tích tính đổi mặt cắt +) S : Mômen tĩnh mặt cắt với đáy dầm Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 15/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Yo : Khoảng cách từ trục trung hoà đến đáy dầm +) Jc : Mômen quán tính cánh dầm với trục trung hoà +) Js : Mômen quán tính sườn dầm với trục trung hoà +) Jb : Mômen quán tính bầu dầm với trục trung hoà +) Jdc : Mômen quán tính mặt cắt dầm với trục trung hoà +) hd : Chiều cao bầu dầm tính đổi +) bd : Chiều rộng bầu dầm (Chiều rộng đáy mặt cắt hộp) 3.2.3 Tính tĩnh tải giai đoạn I giai đoạn II 3.2.3.1 Tính tĩnh tải giai đoạn I - Tính đặc trưng hình học mặt cắt dầm ta tính trọng lượng đốt dầm Bảng tính toán trọng lượng đốt dầm tĩnh tải dải đốt x L h F P gI tc gI tt Tên Tên MC (m) đốt (m) (cm) (cm2) (KN) (KN/m) (KN/m) 10 11 12 13 14 Tổng 12 15 18 21 25 29 24 37 41 45 49 50 Đốt K0 Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt Đốt 10 Đốt 11 Đốt 12 Đốt HL 12 3 3 4 4 4 5.21 4.853 4.522 4.215 3.934 3.677 3.375 3.117 2.905 2.737 2.613 2.535 2.5 2.5 141400 127500 121200 115380 109980 105030 100520 95200 90670 86920 83960 81800 80420 79820 79800 4033.5 932.625 887.175 845.1 806.288 770.813 978.6 929.35 887.95 854.4 828.8 811.1 801.2 199.525 14566.4 336.125 310.875 295.725 281.7 268.7625 256.9375 244.65 232.3375 221.9875 213.6 207.2 202.775 200.3 199.525 3472.5 420.2 388.6 369.7 352.1 336 321.2 305.8 290.4 277.5 267 259 253.5 250.4 249.4 4341 - Tính tĩnh tải giai đoạn I (Tĩnh tải giai đoạn I tính toán với giá trị trung bình) +) Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn : DCTCI = 291,32 KN/m +) Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTTI = 1,25 291,32= 364,15 KN/m 3.2.3.2 Tính tĩnh tải giai đoạn II a) Tính tĩnh tải giai đoạn II Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 16/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có phận sau : +) Trọng lượng gờ chắn bánh +) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người DWIITC = 2.(DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng ) - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi đại lượng Chiều dày h (cm) DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 1,15 KN /m2 Lớp bê tông bảo vệ 0,69 KN /m2 Lớp chống thấm 0,69 KN /m2 Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0,24 KN /m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 12,030 cm DWmcTC 2,77 KN /m2 Trọng lượng lớp phủ mặt cầu Trọng lượng dải lớp phủ mặt cầu tính cho dầm: DWmctc= 2,77.3,75 = 10,38 (KN/m) - Tính trọng lượng lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề Người Tên gọi đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều rộng chân lan can blcn 40 cm Chiều cao chân lan can hlcn 30 cm Trọng lượng dải phần chân lan can DWlc 3,75 KN/m Trọng lượng cột lan can Pclc 0,276 KN Khoảng cách bố trí cột lan can aclc m Trọng lượng dải cột lan can Pclc 0,138 KN/m Trọng lượng dải phần tay vịn Ptv 0,7 KN/m Trọng lượng dải lan can tay vịn Plv 0,838 KN/m Tính trọng lượng chân lan can Tính trọng lượng cột lan can tay vịn Tính trọng lượng gờ chắn bánh Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 17/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân Chiều rộng chân gờ bg 25 cm Chiều rộng đỉnh gờ hg 25 cm DWg 1,56 KN/m Bề rộng lề người Blề 100 cm Chiều dày trung bình lề người Hlề 10 cm DWNG 4,6 KN/m Trọng lượng dải gờ chắn bánh Tính trọng lượng lề người Trọng lượng lề người b) Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = 2.(DWgc + DWclc + DWlc+tv + DWng ) = 2.(10,38 + 3,75 + 0,838 + 1,56 + 4,6) = 42,26 (KN/m) +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán tt DW II = 1,5.DW II TC = 1,5.42,26 = 63,39 KN / m 3.2.4 Tính nội lực bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công 3.2.4.1 Tính nội lực (mômen) - Nội lực mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công do: +) Trọng lượng đốt đúc +) Trọng lượng xe đúc : Pxe =800 KN +) Tải trọng thi công : qTC=0,24 (KN/m2) - Ta tính toán cho trường hợp thi công hẫng : tiến hành hợp long nhịp giữa, tất trọng lượng đốt đúc tính toán đồng thời lúc xe đúc đứng đốt số 14 để tiến hành hợp long nhịp Bảng tính giá trị mômen mặt cắt đỉnh trụ trọng lượng thân đốt đúc Mặt cắt M(tc) (KN.m) M(tt) (KN.m) V2(tc) V2(tt) (KN) (KN) 0 -4162.4 -5203 9030.2 11287.75 -417.3 -521.625 5841.1 7301.375 1328.4 1660.5 3812.1 4765.125 563.48 704.35 -1679.95 -2099.938 -1045.92 -1307.4 -12097.1 -15121.38 -1888.02 -2360.03 -25918.59 -32398.24 -2748.02 -3435.03 Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Ghi Giữa đốt HL biên Trang 18/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Xếp xe 1: P (KN) 35 145 145 Pi.Yi Y 0.998 1.054 1.01 33.4 P (KN) 35 145 145 Pi.Yi Y 0.98 0.962 0.953 31.20 +) Xếp xe 2: => PttXT = 1,75.1.1,25.(334 + 312 ) = 1413,53 (KN) - Tính tổng phản lực hoạt tải thiết kế xếp tải PttHT = 0,9.1413,53 + 0,9.1762 + 895,939 = 1665,1 (KN) - Tính tổng phản lực hoạt tải thiết kế xếp tải PttHT = 2.1665,1 = 3330,2 KN Tổng phản lực KCN truyền lên trụ PKCN = PTinh + PHoat = 36946,5 + 3330,2 = 40276,7 KN 4.1.2 Tính duyệt mặt cắt chân trụ - Trong phương án sơ ta tiến hành kiểm toán mặt cắt chân trụ theo điều kiện chịu nén tâm - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên chân trụ có xét tới hệ số tải trọng: P = PTR + PXM + PKCN + Ptải trọng gió = 5480,6 + 23533 + 40276,7= 69290,6 KN - Tổng diện tích chân trụ: ATH = 3.8,4 = 25,2 (m2) - ứng suất pháp mặt cắt chân trụ σ= 69290,6 P = = 2749,63 (KN/m2) < Rn = 15000 (KN/m2 ) 25,2 ACT Bê tông có f'c =30 Mpa 4.1.3 Tính duyệt mặt cắt đáy bệ cọc - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc có xét đến hệ số tải trọng P = PTR + Pbệ + Pdn + PKCN + Ptải trọng khác = = 5438,6 – 522 + 35668 + 6615 + 26845 = 74044,7 KN - Diện tích mặt cắt bệ tháp: Abe = 16,5.12 = 198 (m2) - ứng suất pháp mặt cắt đáy bệ σ= 74044,7 P = = 373,96 (KN /m2) < Rn = 1150 (KN /m2 ) 198 ABT Bê tông có f'c = 30 Mpa Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 31/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 4.1.4 Tính bố trí cọc móng - Móng bệ cọc thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 150 cm, dài 35m cọc cắm vào đá nên cọc cọc chống a Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Qcoc = ϕ ( 0,85 f c′ Ac + f y As ) Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Tên gọi đại lượng Kí hiệu Mác Bê tông chế tạo cọc Giá trị Đơn vị f'c = 30 Mpa Thép chế tạo cọc AII Đường kính cọc thiết kế D 1,5 m Đường kính cốt thép d 28 mm Số thép thiết kế nthanh 28 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1,137 m2 Diện tích phần cốt thép As 0,018 m2 Hệ số uốn dọc ϕ 0,75 Cường độ chịu nén bê tông Fc' 11500 KN/m2 Cường độ chịu kéo thép fy 240000 KN/m2 Qvl 11351 KN Sức chịu tải cọc theo vật liệu b Tính toán số cọc móng Trong đó: +) ϕ  : Hệ số xét đến loại móng độ lớn mô men với móng cọc đài cao ta lấy ϕ  = 1,3 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán theo vật liệu cọc: Qcoc = 11351 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc: P = 74044,7 (KN) n = 1,3 74044,7 = 8,4 11351 => Số cọc bố trí móng n = 12 (cọc) Bố trí thành hàng hàng cọc - Chiều dài cọc bố trí 35 m n=β Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 P Qcoc Trang 32/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 3@4500 1500 1500 2@4500 1500 1500 4.2 Tính toán Mố cầu 4.2.1 Cấu tạo mố M1 10% cäc khoan nhåi D = 1.2 m Bảng kích thước mố Tên gọi kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao mố hmo 90 cm Chiều rộng mố bmo 1300 cm Loại gối Gối Cao su f 0,5 Hệ số ma sát gối với bê tông Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 33/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 4.2.2 Cấu tạo dầm chủ nhịp cầu dẫn Tên gọi kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều dài nhịp thiết kế L 33 m Chiều dài nhịp tính toán Ltt 32,4 m Chiều cao dầm chủ hdc 170 cm Chiều rộng cánh Bc 180 cm Chiều dày cánh hc 15 cm Chiều rộng bụng b 20 cm Chiều cao bầu dầm hd 26 cm Chiều rộng bầu dầm bd 62 cm Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ Fdc 6892 cm2 Số dầm chủ ndc dầm Khoảng cách dầm chủ adc 240 cm Chiều dài mối nối dầm an 60 cm Fdc 7792 cm2 Trọng lượng dầm chủ Pdc 642,8 KN Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 10 cm Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ kể mối nối Tổng trọng lượng KCN PKCN 3214,2 Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DCtc 97,4 KN KN/m 4.2.3 Tĩnh tải kết cấu nhịp tính toán Tên gọi đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DCtc 97,4 KN/m Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWtc 44,18 KN/m gtc 141,6 KN/m Tĩnh tải giai đoạn I tính toán DCtt 121,75 KN/m Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWtt 66,27 KN/m gtt 188 KN/m Tĩnh tải toàn tiêu chuẩn Tĩnh tải toàn tính toán 4.2.4 Nguyên tắc chung tính toán mố 4.2.4.1 Các tải trọng tác dụng lên mố Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 34/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân - Mố mực nước thông thuyền không ngập nước nên không tính tải trọng va xô tầu bè không tính tải trọng gió Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có γ = 1,8 T/m3, ϕ = 350 - Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm: Trọng lượng thân mố Phản lực thẳng đứng trọng lượng kết cấu nhịp Phản lực thẳng đứng hoạt tải đứng kết cấu nhịp Lực hãm dọc cầu Ma sát gối cầu áp lực đất sau mố Phản lực truyền xuống từ độ 4.2.4.2 Các mặt cắt cần kiểm toán với mố - Mặt cắt I_I : Mặt cắt chân tường đỉnh - Mặt cắt II_II : Mặt cắt chân tường thân - Mặt cắt III_III : Mặt cắt bệ móng mố - Mặt cắt IV_IV : Mặt cắt chân tường cánh I I II II III IV IV IV III 4.2.5 Xác định tải trọng tác dụng lên mố 4.2.5.1 Xác định tải trọng trọng lượng thân phận mố Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 35/247 IV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân Tên phận mố Gtc KN Tường thân 2550 Mặt cắt I-I e1 M1 m KN.m 1.9 4845 Mặt cắt II - II e2 M2 m KN.m 0 Mặt cắt III - III e3 M3 m KN.m 0 Tường đỉnh 300 1.3 390 -0.6 -180 0 +) Khối 665 -0.85 -565.3 0 0 +) Khối 60.5 -3.85 -232.9 0 0 +) Khối 99 -3.85 -381.2 0 0 Tường cánh 824.5 Bệ móng mố 4225 0.00 0 0 Bản độ Gờ kê độ Đất đắp sau mố 41.25 0.9 371.3 -1 -412.5 -0.4 -165 15 0.9 13.5 -1 -15 -0.4 -6 Tường cánh -1179.3 8327 4440.4 0.00 -607.5 0.00 -171 4.2.5.2 Xác định tải trọng tĩnh tải hoạt tải kết cấu nhịp - Chiều dài nhịp tính toán: L = 32,4 m - Sơ đồ xếp tải nhịp dẫn sau: Ls = 32.4 m W 4.3m 145 KN 110 4.3m 145 KN 35 110 2m +) Tổng diện tích ĐAH : S = 19.7 +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 19.7 +) Diện tích ĐAH âm : S- = - Tĩnh tải kết cấu nhịp tính cho toàn cầu Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 36/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTC = 72,13 (KN/m) : DCTT = 1,25 72,13 = 90,15625 (KN/m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTC = 2.20,9 = 40,18 (KN/m) : DWTT= 1,5.40,18 = 6,627 (KN/m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I - Hoạt tải kết cấu nhịp tính cho +) Tải trọng Người : qNG = 2.4,5=9 (KN/m) +) Tải trọng : qLan = 2.9,3=18,6 (KN/m) +) Xe tải thiết kế : PXT = 2.332,4=664,8 (KN) +) Xe trục thiết kế : PXT = 2.220=440 (KN) - Xếp xe tải thiết kế xe trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH xếp xe tải P (KN) 14 145 35 Pi.Yi Y 1.00 0.867 0.735 29.647 +) Tung độ ĐAH xếp xe trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 1.00 0.963 21.593 Bảng tính toán áp lực từ KCN truyền xuống mố Tên gọi đại lượng Kí hiệu Giá trị TC Đơn TT vị Áp lực thẳng đứng tải trọng (1 làn) Plan 152,6 267,1 KN Áp lực thẳng đứng tải trọng Người (1 làn) PNg 72,5 Áp lực thẳng đứng xe tải (1 làn) PXT 296,3 648,1 KN Áp lực thẳng đứng xe trục (1 làn) P2T 215,9 472,3 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người (2 làn) P1 1042,7 2084 KN Tổ hợp : Xe trục + Làn + Người (2 làn) P2 Tổng áp lực lớn hoạt tải KCN Pht 1042,7 2084 Áp lực thẳng đứng tĩnh tải giai đoạn I PttI 1161,2 1451,5 KN Áp lực thẳng đứng tĩnh tải giai đoạn II PttII 711,3 1066,9 KN Tổng áp lực tĩnh tải hoạt tải KCN Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 882 126,8 KN 1732,3 KN KN PKCN 2915,2 4602,5 KN Trang 37/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 4.2.5.3 Xác định tải trọng hoạt tải độ Xe trục 1,2m 1.00 Xe tải 4.3 m 4.3 m 5.00 m Sơ đồ xếp tải độ - Chiều dài độ : Lqd =5,0 (m) - Bề rộng độ : Bqd =11 (m) - Vẽ ĐAH phản lực gối độ vị trí vai kê +) Tổng diện tích ĐAH : S = 2.5 +) Diện tích ĐAH dương : S+= 2.5 : S- = +) Diện tích ĐAH âm - Xếp xe tải xe trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH xếp xe tải P (KN) Y 145 145 35 Pi.Yi 0.00 1.00 0.00 14.50 +) Tung độ ĐAH xếp xe trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 0.70 18.70 Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê hoạt tải độ Tên gọi đại lượng Giá trị Kí Đơn hiệu TC TT vị Plan 19 33,2 KN PNg 15,8 KN Áp lực thẳng đứng xe tải (1làn) PXT 145 317,2 KN Áp lực thẳng đứng xe trục (1làn) P2T 187 409,1 KN Áp lực thẳng đứng tải trọng (1làn) Áp lực thẳng đứng tải trọng Người (1làn) Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 38/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân Tổ hợp: Xe tải+Làn+Người (2 làn) P1 345,9 732,2 KN Tổ hợp: Xe trục+Làn+Người (2 làn) P2 429,9 916 KN Pht bqd 429,9 916 KN Tổng áp lực hoạt tải độ (2 làn) 4.2.5.4 Tổng hợp áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng (mặt cắt I-I) Tên phận mố Ptc (KN) g Ptt (KN) e (m) Mtc (KN.m) g Mtt (KN.m) Tường thân 255.00 1.25 318.75 1.9 484.5 1.25 605.63 Tường đỉnh 30.00 1.25 37.50 1.3 39 1.25 48.75 +) Khối 66.50 1.25 83.13 -0.85 -56.525 0.9 -50.87 +) Khối 6.05 1.25 7.56 -3.85 -23.293 0.9 -20.96 +) Khối 9.90 1.25 12.38 -3.85 -38.115 0.9 -34.30 Tường cánh 82.45 1.25 103.06 Bệ móng mố 422.50 1.25 528.13 0 0.9 0.00 Bản độ 33.00 1.25 41.25 0.9 29.7 1.25 37.13 Gờ kê độ 1.20 1.25 1.50 0.9 1.08 1.25 1.35 +) Khối 595.98 1.5 893.97 +) Khối 37.03 1.5 55.54 -4.1 -151.81 0.75 -113.85 +) Khối 60.59 1.5 90.88 -4.1 -248.41 0.75 -186.31 Đất đắp sau mố 693.59 1.5 1040.39 Tĩnh tải giai đoạn I 144.80 1.25 181.00 2.05 296.84 1.25 371.05 Tĩnh tải giai đoạn II 71.13 1.5 106.69 2.05 145.82 1.25 182.27 Hoạt tải KCN 104.27 1.75 208.40 2.05 213.76 1.75 374.08 42.99 1.75 91.60 0.9 38.693 38.69 Tường cánh Đất đắp sau mố Hoạt tải độ Tổng tải trọng 1880.94 2658.27 -1.625 -968.47 0.75 -237.23 -726.35 526.29 4.2.6 Bố trí cọc móng mố - Móng bệ tháp thiết kế với móng cọc khoan nhồi D=120cm Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 39/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân 4.2.6.1 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Qcoc = ϕ ( 0,85 f c′ Ac + f y As ) Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Tên gọi đại lượng Kí hiệu Mác bê tông chế tạo cọc Giá trị Đơn vị f'c = 30 Mpa Thép chế tạo cọc AII Hệ số điều kiện làm việc m 0.9 Hệ số đồng vật liệu cọc k 0.7 Đường kính cọc thiết kế D 1.2 m Đường kính cốt thép d 28 mm Số thép thiết kế nthanh 28 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.131 M2 Diện tích phần cốt thép As 0.017 M2 j 0.75 Cường độ chịu nén bê tông fc' 11500 KN/m2 Cường độ chịu kéo thép fy 240000 KN/m2 Qvl 11351 KN Hệ số uốn dọc Sức chịu tải cọc theo vật liệu 4.2.6.2 Tính toán sức chịu tải cọc theo đất Bảng số liệu địa chất khảo sát khu vực thi công cọc khoan nhồi STT Loại đất H (m) Sét hạt vừa Sét chảy dẻo Sét pha cát Cát hạt vừa Cát pha sỏi sạn 0.92 11.92 Vô Hạn g C  N/m3 daN/cm2 K 16 19 16 16 16 0.06 0.01 0.06 0.14 0.06 d (daN /cm2) 2.6 2.2 1.8 1.6 2.6 j R' độ (daN/cm2) 40 32 35 25 40 2.4 3.3 2.3 1.3 2.4 - Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo đất n ⎛ ⎞ Qr = k m2 ⎜ U α1.α ∑ fi tc Li + Ac R tc ⎟ ⎝ ⎠ Trong đó: Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 40/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Qr : Sức chịu tải tính toán cọc theo đất +) k : Hệ số đồng vật liệu cọc, k = 0.7 +) m2 : Hệ số điều kiện làm việc cọc, tra bảng lấy m2 = 0.9 +) U : Chu vi tiết diện cọc +) n : Số lớp đất cọc qua +) li : Bề dày tầng đất thứ i +) fitc : Lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn ( tra bảng sách Nền Móng - ĐH GTVT) +) Ac : Tiết diện ngang cọc +) RTC : Cường độ đất vị trí mũi cọc ( tra giáo trình Nền móng ĐHGTVT) +) α i : Hệ số tra bảng – 16, giáo trình Nền móng - ĐHGTVT Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo đất Sức kháng thân cọc Su (KN /m2) αi qs (KN /m2) 0.92 9.01 28 187,6 0.5 93,82 845,326 0.55 1.2 11.92 17.0 50 123,9 0.49 60,73 1032,4 0.65 Sét pha cát 1.2 3.77 25 115,9 218,64 Cát hạt vừa 1.2 13.5 18 83,83 0.55 46,11 625,75 0.45 Cát pha sỏi sạn 1.2 Vô Hạn 98.3 28 187,6 9231,3 0.55 Loại đất D (m) Li (m) Sét hạt vừa 1.2 Sét chảy dẻo As (m2) N 0.5 0.5 Qs (KN) 58 93,82 jqs 0.5 Sức kháng thân cọc: 6604,22 (KN) Sức kháng mũi cọc Qp Qp (KN /m2) (KN) 1792 2026,71 0.65 Qmui 1317,36 T Sức chịu tải cọc theo đất Qr 7921,58 T Sức chịu tải cọc theo vật liệu Qvl 11351 T Sức chịu tải tính toán cọc Qtt 7921,58 T Lcoc 35 m Loại đất Cát pha sỏi sạn D Ap (m) (m2) 1.2 1.131 Sức kháng mũi cọc Chiều dài cọc Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 N 28 jqp Trang 41/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân V TÍNH TOÁN SỐ CỌC TRONG MÓNG n = β P Qcoc Trong đó: : Hệ số xét đến loại móng độ lớn mô men với móng cọc +) β  đài cao ta lấy β = 1,3 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán cọc: Qcoc = 7921,58 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 25794.3 KN n = 1,3 25794,3 = 4,23 7921,58 => Số cọc bố trí móng n = (cọc) Bố trí thành hàng hàng cọc - Chiều dài cọc bố trí 30 m Sơ đồ bố trí cọc móng 3@360 110 145 360 145 110 VI DỰ KIẾN CÔNG TÁC THI CÔNG 6.1 Thi công trụ Bước 1: Chuẩn bị mặt - Chuẩn bị vật tư máy móc thi công - Đóng cọc định vị - Đóng cọc ván thép búa rung 55KW - Lắp ráp vành đai giằng - Đắp đất bên tường cọc ván Bước 2: Rung hạ ống vách - Đóng cọc định vị 2I360 - Lắp khung dẫn hướng để rung hạ ống vách - Dùng búa rung rung hạ ống vách đến cao độ thiết kế Bước 3: Khoan tạo lỗ Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 42/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân - Dùng máy khoan khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế - Vệ sinh lỗ khoan, lắp đặt hạ lồng cốt thép - Lắp ống đổ, phễu đổ bê tông (Mặt bêtông cao cao độ đáy bệ 1.5m) Bước 4: Đổ bê tông cọc khoan nhồi - Đổ BT cọc khoan nhồi nhổ ống vách - Kiểm tra chất lượng cọc - Di chuyễn máy móc khỏi vị trí - Đào đất vòng vây đến cao độ quy định Bước 5: Thi công bệ móng - Đổ lớp bê tông bịt đáy - Hút nuớc hố móng - Tiến hành cắt ống vách, đập đầu cọc, vệ sinh đầu cọc - Đổ lớp bêtông tạo phẳng dày 10cm - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, văng chống bệ trụ - Đổ bê tông bệ trụ đến cao độ thiết kế máy bơm BT Bước 6: thi công thân trụ - Đắp đất hố móng đến cao độ thiết kế - Lắp dựng ván khuôn,văng chống, cốt thép thân trụ - Tiến hành đổ bê tông thân trụ - Chờ Bê tông đạt cường độ, ta tháo rỡ ván khuôn, hoàn thiện mố 6.2 Thi công mố Bước 1: Chuẩn bị mặt - Chuẩn bị vật tư máy móc thi công - Xác định phạm vi thi công, định vị trí tim mố - Dùng máy ủi kết hợp thủ công san ủi mặt thi công mố M1 đến cao độ thiết kế Bước 2: Rung hạ ống vách - Định vị trí tim cọc - Đưa máy khoan vào vị trí - Dùng búa rung, rung hạ ống vách đến cao độ thiết kế Bước 3: Thi công cọc khoan nhồi - Tiến hành khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế - Vệ sinh lỗ khoan, lắp đặt hạ lồng cốt thép - Lắp ống đổ, phễu đổ bê tông - Đổ BT cọc phương pháp rút ống thẳng đứng Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 43/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân (Mặt bê tông cao cao độ đáy bệ 1.5m) Bước 4: Thi công bệ móng - Đào hố móng đến cao độ thiết kế - Rải lớp vữa đệm dày 10cm - Đập đầu cọc, uốn cốt thép đầu cọc - Làm hố móng, lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép bệ móng - Đổ bê tông bệ móng - Tháo dỡ văng chống, ván khuôn bệ Bước 5: Thi công 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 tuờng thân, tuờng cánh mố - Tháo dỡ ván khuôn đà giáo kết cấu phụ tạm - Hoàn thiện mố sau thi công xong kết cấu nhịp 6.3 Thi công kết cấu nhịp 6.3.1 Thi công kết cấu nhịp cầu - Kết cấu nhịp cầu kết cấu cầu BTCT DƯL liên tục, thi công theo phương pháp đúc hẫng cân - Trình tự bước thi công sau : +) Mở rộng trụ hệ thống đà giáo thép +) Tiến hành đổ bê tông đốt KO đỉnh trụ +) Đợi cho đốt KO đạt cường độ lắp xe đúc lên đốt K0 +) Tiến hành đúc cân đốt phía, đúc đốt ta tiến hành kéo cốt thép DƯL đốt đó, sau đúc đốt +) Lắp dựng hệ đà giáo vị trí trụ T4 tiến hành đổ bê tông đoạn dầm đà giáo có chiều dài ( L = 10 m) +) Tiến hành hợp long nhịp biên sau hợp long nhịp - Công tác hoàn thiện cầu: +) Tháo dỡ hệ thống xe đúc KCN +) Hạ KCN xuống gối thật +) Đổ bê tông phần chân lan can gờ chắn bánh +) Thi công lớp phủ mặt cầu +) Lắp dựng hệ thống lan can, tay vịn hệ thống đèn chiếu sáng cầu Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 44/247 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ SƠ BỘ PASB I: Cầu liên tục BTCT DƯL thi công phương pháp đúc hẫng cân +) Hoàn thiện cầu đưa vào sử dụng Nguyễn Văn Hiếu Cầu – Đường sắt K44 Trang 45/247