Thiết kế cầu bộc bố đi qua địa phận thị trấn bộc bồ, huyện pắc nặm, tỉnh bắc kạn

Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp tổng hợp kiến thức môn học đƣợc trang bị suốt thời gian học tập trƣờng đại học, nhƣ kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận đƣợc trình nghiên cứu làm đồ án Nó thể kiến thức nhƣ trỡnh độ, khả thực thi ý tƣởng trƣớc công việc, bƣớc ngoặt cho việc áp dụng lý thuyết đƣợc học vào công việc thực tế sau này, cột mốc đánh dấu bƣớc trƣởng thành từ sinh viên trở thành kỹ sƣ Đồng thời lần sinh viên đƣợc xem xét, tổng hợp lại toàn cỏc kiến thức mỡnh học đƣợc dƣới hƣớng dẫn, bảo giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy trình học tập, nghiên cứu Đồ án đƣợc hoàn thành với cố gắng thân giúp đỡ, bảo tận tỡnh thầy giáo hƣớng dẫn Song hạn chế trình độ, chun mơn nhƣ kinh nghiệm thực tế thân nên tránh khỏi sai sót Rất mong đƣợc góp ý, bảo thầy giáo để đồ án đƣợc hoàn chỉnh hơn, giúp em hồn thiện kiến thức chun mơn để khỏi bỡ ngỡ trƣớc công việc thực tế sau tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Ngày tháng năm 2016 (Sinh viên thực hiện) Vũ Duy Thành SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN 1: LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƢ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƢ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 1.1 Giới thiệu dự án - Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn Dự án đƣợc xây dựng sở nhu cầu thực tế giao thông liên huyện nhƣ tạo điều kiện thuận lợi để giao thông, phát triển kinh tế 1.2 Các lập dự án Luật xây dựng số 16/2003 – QH11 đƣợc Quốc hội nƣớc cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa 11 thông qua ngày 16/11/2003 Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009 phủ quản lý dự án đầu tƣ xây dựng cơng trình thơng tƣ 03/2009/TT-BXD ngày 26/3/2009 quy định chi tiết số nội dung nghị định số 12/2009/NĐ-CP Nghị định số 99/2007/NĐ-CP ngày 13/6/2007 phủ quản lý chi phí đầu tƣ xây dựng cơng trình Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 thủ tƣớng phủ quản lý chất lƣợng cơng trình xây dựng Nghị định 49/NĐ-CP phủ sửa đổi , bổ sung số điều Nghị định số 209/2004/NĐ-CP Quyết định số 535/QĐ-UBND ngày 13/3/2012 UBND tỉnh Bắc Kạn việc phê duyệt dự án cải tạo nâng cấp cải tạo đƣờng cầu Bộc Bố 1.3 Mục tiêu, đối tƣợng nội dung nghiên cứu dự án  Dự án xây dựng cầu Bộc Bốnhằm nâng cao hiệu giao thông toàn đoạn tuyến thời gian trƣớc mắt tới năm 2020 Cụ thể nghiên cứu nội dung chủ yếu sau đây:  Phân tích quy hoạch phát triển kinh tế giao thông vận tải khu vực liên quan đến cần thiết đầu tƣ xây dựng cầu  Đánh giá trạng công trỡnh trờn tuyến  Lựa chọn vị trí xây dựng cầu tuyến tránh  Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật và giải pháp kết cấu  Lựa chọn giải pháp kỹ thuật giải pháp xây dựng  Xác định tổng mức đầu tƣ Phân tích hiệu kinh tế  Kiến nghị giải pháp thực phƣơng án đầu tƣ 1.4 Phạm vi dự án - Trên sở qui hoạch phát triển, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng cầu Bộc Bố giới hạn khu vực tỉnh Bắc Kạn SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội, mạng lƣới giao thông cần thiết đầu tƣ Hiện trạng kinh tế xó hội tỉnh Bắc Kạn: - Bắc Kạn tỉnh miền Bắc nƣớc Cơ cấu kinh tế sản xuất nơng nghiệp mang tính đặc trƣng, sản xuất công nghiệp chiếm tỷ trọng nhỏ cấu Về nông nghiệp, lâm, ngư nghiệp: - Nông nghiệp tỉnh tăng với tốc độ % thời kỳ Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm % giá trị sản lƣợng nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi chiếm khoảng % giá trị sản lƣợng - Tỉnh có diện tích đất lâm nghiệp lớn thuận lợi cho trồng công nghiệp chăn nuôi gia súc Về thương mại, du lịch công nghiệp: - Trong năm qua, hoạt động thƣơng mại du lịch bắt đầu chuyển biến tích cực - Tỉnh Băc Kạn có tiềm du lịch lớn với nhiều di tích danh lam thắng cảnh Nếu đƣợc đầu tƣ khai thác mức thỡ trở thành nguồn lợi lớn - Công nghiệp tỉnh chƣa phát triển: Thiết bị lạc hậu, trỡnh độ quản lý kém, không đủ sức cạnh tranh - Những năm gần tỉnh đầu tƣ xây dựng số nhà máy lớn vật liệu xây dựng, mía đƣờng…làm đầu tàu thúc đẩy ngành công nghiệp phát triển 1.6 Định hƣớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu Nông lâm ngư nghiệp:  Về nông nghiệp: + Đảm bảo tốc độ tăng trƣởng ổn định, đặc biệt sản xuất lƣơng thực đảm bảo an toàn lƣơng thực cho xó hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất Tốc độ tăng trƣởng nông nghiệp phƣơng án cao là: % giai đoạn 1999-2005; % giai đoạn 2006-2010; % giai đoạn 2010-2020  Về lâm nghiệp: + Đẩy mạnh công tác trồng rừng nhằm khôi phục bảo vệ môi trƣờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi Công nghiệp, thương mại du lịch:  Tập trung phát triển số ngành chủ yếu nhƣ sau:  Công nghiệp chế biến lƣơng thực thực phẩm, mía đƣờng  Cơng nghiệp khí: Sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nơng nghiệp, xây dựng, SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, lợp, khai thác cát sỏi  Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo giá trị kim ngạch vùng triệu USD năm 2010 triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng trƣởng % giai đoạn 1999-2005, % giai đoạn 2006-2010 % giai đoạn 2011-2020 1.7 Đặc điểm mạng lƣới giao thông - Năm 2000 đƣờng tỉnh có tổng chiều dài km gồm đƣờng nhựa chiếm % Đƣờng đá đỏ: chiếm % Đƣờng đất: chiếm % - Các huyện tỉnh cú đƣờng ôtô tới trung tâm Mạng lƣới đƣờng phân bố tƣơng đối đều, hầu hết đƣờng sỏi đá đƣờng đất, trừ quốc lộ Z - Hệ thống đƣờng vành đai biên giới đƣờng xƣơng cá, đƣờng vành đai tỉnh thiếu, chƣa liên hoàn 1.8 Các qui hoạch khác có liên quan đến dự án Quy hoạch đô thị tỉnh Bắc Kạn: - Trong định hƣớng phát triển không gian đến năm 2020, Bắc Kạn tỉnh phát triển Mở rộng khu thị phía Bắc, Tây Đơng Nam vùng ngoại vi Dự báo nhu cầu vận tải: - Căn vào tốc độ tăng trƣởng GDP nƣớc khu vực - Căn vào báo cáo nhu cầu vận tải Viện chiến lƣợc GTVT lập Dự báo tỷ lệ tăng trƣởng xe nhƣ sau: Theo dự báo cáo: Ơ-tơ: 2000-2005 :10% 2005-2010 : 9% 2010-2020 : 7% Xe máy : 3% cho năm Xe thô sơ : 2% cho năm Theo dự báo thấp: Ơ-tơ: 2000-2005 :8% 2005-2010 : 7% 2010-2020 : 5% Xe máy : 3% cho năm Xe thô sơ : 2% cho năm 1.9 Sự cần thiết phải đầu tƣ SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Cầu vƣợt sơng có chiều dài lớn, trƣờng hợp cầu có cố giao thơng tuyến bị đình trì hồn tồn Cầu cũ khai thác đƣợc gần 20 năm với khổ cầu xe Mặc dù cầu cũ có đƣợc cải tạo nâng cấp với khả thơng xe H30, XB80 trụ chịu đƣợc lực va tàu thuyền đáp ứng đƣợc với lƣu lƣợng xe Đến năm 2010 cần phải xây dựng thêm cầu xe với đáp ứng đƣợc yêu cầu lƣu thông Nhƣ việc xây dựng thêm cầu Bộc Bố có quy mơ vĩnh cửu phù hợp với khả lƣu thông giải pháp cần thiết cấp bách 1.10 Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu 1.10.1 Đặc điểm địa hình Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn 1.10.2 Đặc điểm địa chất 1.10.2.1 Địa tầng Căn vào thí nghiệm địa chất trƣờng phòng thí nghiệm địa chất tiến hành cho thấy tình hình địa chất tƣơng đối ổn định, phân tầng thành lớp rõ rệt Với chiều dài cầu không lớn nên để biết tính hình địa chất tiến hành khoan lỗ khoan vị trí xây dựng cầu cho kết nhƣ sau : Theo giai đoạn thiết kế sở: Lớp 1: Đất thiên nhiên Lớp 2: Sét dẻo chảy Lớp 3: Sét pha cát dẻo mềm Lớp 4: Cát hạt vừa Lớp 5: Cát sạn + sỏi cuội 1.10.3 Đặc điểm thủy văn Dũng chảy lũ : lũ trựng với mƣa tháng đến tháng 10, lũ lớn xuất từ tháng đến tháng với tổng lƣợng lũ chiếm 40-50% tổng lƣợng dũng chảy năm Dũng chảy cạn : cạn tháng 10 đến tháng 5, lƣợng nƣớc mùa cạn chiếm tỷ trọng từ 20-25% lƣợng nƣớc năm 1.11 Quy mơ cơng trình tiêu chuẩn thiết kế 1.11.1 Quy trình thiết kế nguyên tắc chung 1.11.1.1 Quy trình thiết kế 1.11.1.2 Các thơng số kĩ thuật a Quy mơ cơng trình - Tần suất thiết kế P =  SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng - Tải trọng thiết kế HL93, ngƣời 3KN/m2 - Bề rộng tồn cầu B = 7+2x1,5 = 10m - Sơng khơng thơng thuyền, có trơi - Đƣờng hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đƣờng cấp IV miền núi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b Tải trọng thiết kế Kiến nghị sử dụng tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn : 22 TCN 272-05 - Hoạt tải thiết kế : HL93 - Ngƣời : KN/m2 c Khổ cầu - Khổ cầu: G =7 + 2x1,5 + 2x0.5m d Độ dốc dọc cầu Theo tiêu chuẩn đƣờng cấp IV miền núi có độ dốc dọc tối đa imax = 4% e Tiêu chuẩn kĩ thuật tuyến đầu cầu Cầu gồm nhịp giản đơn Ln = 30m BTCT DƢL, mặt cắt ngang gồm dầm BTCT với chiều cao dầm h = 1,50 m, đặt cách 2,2 m Độ dốc dọc cầu nhịp 0.0% nhịp biên thứ 1.0%, thứ 2.0% độ dốc ngang cầu 2% Chiều dài toàn cầu Lc = 160.3 m Gồm mố cầu mố chữ U đặt móng cọc khoan nhồi D = 1m Trụ gồm trụ đặc thân hẹp BTCT đặt móng cọc khoan nhồi D = 1m f Cấp địa chấn - Khu vực xây dựng cầu nằm vùng động đất cấp VI g Khổ thông thuyền - Sơng khơng thơng thuyền, có trơi 1.12 Kết luận Nhận thấy việc xây dựng cầu Bộc Bố cần thiết, sở nhu cầu thực tế giao thông liên huyện tạo điều kiện thuận lợi để giao thông, phát triển kinh tế.Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn Chƣơng SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ A PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ I CẦU DẦM BTCT DƢL L = 30M 2.1.GIỚI THIỆU CHUNG 2.1.1 Địa chất - Qua số liệu thăm dò lỗ khoan khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo nhƣ sau: Lớp 1: Đất thiên nhiên Lớp 2: Sét dẻo chảy Lớp 3: Sét pha cát dẻo mềm Lớp 4: Cát hạt vừa Lớp 5: Cát sạn + sỏi cuội 2.1.2 Thuỷ văn Theo số liệu khảo sát điều tra nhiều năm cho thấy : MNCN: 3.02 m MNTT : 1.5 m MNTN: -1.0 m Dòng chảy ổn định, tốc độ chảy khơng lớn hạn chế gây tƣợng xói lở, bồi lắng sơng bên bờ Sông không thông thuyền 2.1.3 Tải trọng - HL93 - Ngƣời 300KG/m2 2.1.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật - Khổ cầu: G =7 + 2x1,5 + 2x0.5m - Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272-05 Bộ GTVT SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.5 Kết cấu phần Cầu gồm nhịp giản đơn Ln = 30m BTCT DƢL, mặt cắt ngang gồm dầm BTCT với chiều cao dầm h = 1,50 m, đặt cách 2,2 m Độ dốc dọc cầu nhịp 0.0% nhịp biên thứ 1.0%, thứ 2.0% độ dốc ngang cầu 2% Chiều dài toàn cầu Lc = 160.3 m 2.1.6 Kết cấu phần dƣới Gồm mố cầu mố chữ U đặt móng cọc khoan nhồi D = 1m Trụ gồm trụ đặc thân hẹp BTCT đặt móng cọc khoan nhồi D = 1m 2.1.7 Biện pháp thi công Thi công mố: Thi công máy kết hợp với thủ cơng, đổ bêtơng chỗ Thi cơng trụ: Dùng vòng vây ngăn nƣớc thi công máy kết hợp với thủ công, đổ bêtông chỗ Thi công kết cấu nhịp lao lắp giá chân 2.2 Thiết kế sơ kết cấu nhịp 160300 5500 50 30000 50 30000 50 30000 0.0% 1.0% 50 30000 1.0% 50 30000 1.5% 50 5500 2% MNTN: -1.00 MNTT: 1.50 8000 b x h = 25 x 3.5 1400 1400 1500 2500 MNCN: 3.20 1.92 7000 6000 1500 1:1 1500 2% 1400 1400 -3.23 -10.68 đất thiên nhiên sét dẻo chảy -16.28 -17.93 -20.13 sét pha cát dẻo mềm -18.26 -19.80 -23.08 cát hạt vừa cát sạn + sỏi cuội M0 T1 M5 T4 T2 T3 -29.47 13.00 11.00 11.00 11.00 10.00 8.00 13 10.00 14 11.00 15 11.00 16 10.00 17 18 3.02 3.02 3.02 2.75 12 2.03 11.00 11 1.26 11.00 10 0.84 -2.36 -3.71 -2.98 0.98 10.00 -0.64 10.00 -0.84 8.00 1.92 3.02 2.93 7.00 -1.23 Khoảng cách lẻ (m) 6.50 Tên cọc 3.03 Cao độ tự nhiên (m) 3.42 MSS: -40 10.00 19 +) số liệu ban đầu Chiều dài nhịp : L = 30 (m) Chiều dài nhịp tính tốn : Ltt  L   0,3  29, 4(m) Khổ cầu : + 2x1,5+ 2x0.5 m Tải trọng thiết kế : HL93 Tải trọng ngƣời bộ: 300 (KG/m2) SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm Dạng mặt cắt : Chữ T Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực Công nghệ chế tạo : Căng sau Cấp bê tông : Grade 40 Loại cốt thép DƢL : Tao 15.2 Cốt thƣờng : Tự chọn Quy trình thiết kế : 22 TCN 272 – 05 Xe tải thiết kế: 4300mm 35KN 4300mm - 9000mm 145KN 145KN Câc đặc trƣng vật liệu * Bê tông Phần bê tông đúc sẵn Tỷ bê tông yc=2500 kg/m3 = 25 kN/m3 Cƣờng độ chịu nén quy định 28 ngày tuổi f'c= 40 Mpa Cƣờng độ chịu kéo uốn fr=0.63*f'c0.5 fr=3.98 Mpa Ec = 0.043*c1.5*f'c0.5 Môđun đàn hồi Ec = 33994.48 Mpa Hệ số poison = 0.2 Phần bê tông đổ công trƣờng Cƣờng độ chịu nén quy định 28 ngày tuổi SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH f'c= 28 Mpa Page 10 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP a  tg (450   / 2)  tg (450  300 / 2)  0,33     M l   n ( H n  H m  0,5t ) 0,5  ( H n  H m  0,5t )       dna ( H m  0,5t ) 0,5  H n  ( H m  0,5t )   Thay số vào ta có: t t 0.33 t t  M l  (9,8  ) * (7,03  )  (4,7  ) (8,73  ) 2 2 + Mg: tổng mô men giữ điểm 2      M g  Et' 0,5   ( H n   H m  0,5t )  E p 0,5  H n  H m   (0,5t ) 3     Trong đó: - Et’: cƣờng độ áp lực thuỷ tĩnh bị động Et'  1 pt ( H n   H m  0,5t )   n ( H n   H m  0,5t ) 2 - Ep: cƣờng độ áp lực đất bị động Ep  1 p p (0,5t )   dn. p (0,5t ) 2 - P: áp lực đất bị động P  tg (450   / 2)  tg (450  30 / 2)      M g   n ( H n   H m  0,5t ) 0,5   ( H n   H m  0,5t )        dn. p (0,5t ) 0,5  H n   H m   (0,5t )   Thay số vào ta có: t t t t  M g  (7,8  ) (7,7  )  ( ) (8,3  ) 2 2 Vậy điều kiện cân giới hạn là:  Ml  m  M g SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 209 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP t t 0.33 t t (9,8  ) (7,03  )  (4,7  ) (8,73  )  2 2 t t t t  1 0.9 (7,8  ) (7,7  )  ( ) (8,3  ) 2 3 2  0,1065t  2,021t  22,286t  198,591   Giải phƣơng trình phƣơng pháp thử dần ta đƣợc t = 9,874m So sánh t tmin chọn t = 10 m làm chiều sâu chôn cọc ván 7.2.3 Tính cƣờng độ vòng vây cọc ván thép Vòng vây cọc ván thép tính theo điều kiện cƣờng độ nhằm đảm bảo cọc đủ khả chịu lực đồng thời đảm bảo cho độ võng cọc không lớn gây tƣợng hở mặt cắt nƣớc trào vào vòng vây Sơ đồ tính tốn bất lợi bơm cạn nƣớc đổ bê tơng bịt đáy hố móng Tải trọng tác dụng gồm: + áp lực thuỷ tĩnh + áp lực chủ động đất Sơ đồ tính tốn: Theo sơ đồ dầm giản đơn 7.2.3.1 Tính theo điều kiện cƣờng độ  M max R W Trong đó: + W: mô men kháng uốn 1m chiều dài cọc ván Dùng cọc ván thép LARSEN-IV có: J= 39600 cm4 , W= 2200 cm3 + R: cƣờng độ tính toán thép làm cọc ván, R = 2400 kg/cm2 + Mmax: mô men uốn lớn tác dụng lên cọc ván - Et: cƣờng độ áp lực thuỷ tĩnh chủ động H H 1 pt ( H n  bt )   n ( H n  bt ) 2 2  Et  (5,1  0,5)  15,68(T ) Et  - Ea: cƣờng độ áp lực đất chủ động Ea  SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH H H 1 pa bt   dn a ( bt ) 2 2 Page 210 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - a: áp lực đất chủ động a  tg (450   / 2)  tg (450  30 / 2)  0.33  Ea  0.33(0,5)  0,04(T ) Dùng chƣơng trình SAP 2000 để tính vẽ đƣợc biểu đồ mơ men Từ biểu đồ mô men ta thấy giá trị Mmax = 15.04 T.m 15.04 *105    683  R  2400(kg / cm ) 2200 Vậy cọc ván đảm bảo mặt cƣờng độ 7.2.3.2 Tính theo điều kiện độ cứng + Độ võng lớn cọc ván : f max   f   f max L 4.25   250 250 58.8 qtc L4  m 384 E.J Trong : - E: Mô đuyn đàn hồi thép, E = 2.1*106 (kg/cm2) - m: hệ số an toàn, m = 0.8 - J: Mơ men qn tính 1m tƣờng cọc ván J= 39600 cm4  f max (8  0.01) *10 1 * 4.0 *10  0.8 *  384 58.8 2.1*10 * 39600 Vậy cọc ván đảm bảo mặt độ cứng 7.2.3.3 Tính tốn ván khn thân trụ Ta sử dụng ván khn gỗ có ván lát dọc Sơ chọn kích thƣớc phận ván khuôn nhƣ sau: + Ván lát dọc: Chiều rộng b = 20cm, chiều dày d = 4cm + Nẹp ngang: Tiết diện hình chữ nhật 10x12cm, khoảng cách nẹp ngang là: l1 = 1m + Nẹp đứng: Tiết diện hình chữ nhật 16x20cm, khoảng cách nẹp đứng là: l2 = 2m Gỗ nhóm IV có Ru = 180 kG/cm2, Rk = 100kG/cm2, E= 85000kG/cm2 + Bu lông giằng: dùng loại 20, có Rt = 2400 kG/cm2 bố trí hình hoa mai SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 211 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7.3 Xác định tải trọng tính tốn Để đảm bảo tính liền khối cho bê tông tức lớp bê tông đổ sau phải đƣợc đổ trƣớc lớp bê tông trƣớc bắt đầu ninh kết, đồng thời chiều dày lớp bê tông phải đủ để chấn đọng đầm không ảnh hƣởng đến lớp bê tông ninh kết phía dƣới Tham khảo kinh nghiệm, dùng đầm dùi để đầm bê tông chọn chiều dày lớp vữa đổ h0 = 0.3m Vậy chiều cao tính tốn bê tơng H = 4h0 = 4*0.3 = 1.2m + áp lực vữa bê tông tác dụng lên thành ván khuôn P = .H = 2300*1.2 = 2760 T/m2 Vì H = 1.2m > R = 0.75m nên biểu đồ áp lực bê tơng có dạng hình thang ( R bán kính ảnh hƣởng đầm dùi) Vì ván lát đặt đứng nên để đơn giản tính tốn ta đƣa biểu đồ áp lực phân bố hình thang biểu đồ phân bố áp lực hình chữ nhật tƣơng đƣơng ptd  Fbd (0.45  1.2) * 2760   1897(kg / m ) H *1.2 + Tải trọng xung kích theo phƣơng ngang ( đổ thùng chứa có V = 0.5m3 ) qxk = 0.4 T/m2 Vậy áp lực ngang để tính tốn là: Ptc = Ptd = 1897 kG/m2 Ptt = n Ptd + n.qxk = 1.2*1897 + 1.3*400 = 2796 kG/m2 7.3.1 Tớnh vỏn lỏt ng sơ đồ tính v¸n l¸t 0.45 R t=0.75 H=1.2 l1=1 Ptd Pmax SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 212 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Coi ván khuôn dầm giản đơn kê gối nẹp ngang, khoảng cách nẹp ngang l1 = 1m Tải trọng phân bố tác dụng ván khuôn: + qtc = Ptc bv = 1897*0.2 = 379 (kG/m) + qtt = Ptt bv = 2796*0.2 = 559 (kG/m) + Mô men uốn lớn ván : qtt l12 559 *12 M  m  0.8  55.9(kgm) 8 + Mô men chống uốn ván khuôn là: b.d 20 * W   53.3(cm ) 6 + Điều kiện cƣờng độ:  M  Ru W M 55.9 *10    105(kg / cm )  Ru  180(kg / cm ) W 53.3 Đạt + Độ võng lớn ván : f max   f   f max l1  400 400 qtc l14  m 384 E.J Trong : - E: Mơ đuyn đàn hồi gỗ, E = 85000 (kG/cm2) - m: hệ số an tồn, m = 0.8 - J: Mơ men qn tính gỗ làm ván khn b.d 20 * 43 J   106.7(cm ) 12 12 3.79 *100  f max  0.8 *  384 85000 *106.7 400 SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Đạt Page 213 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ N TT NGHIP 7.3.2 Tớnh np ngang sơ đồ tính nÑp ngang H=1.2 0.45 R t=0.75 l1=1 Ptd qn l1=1 l2=1.2 Pmax Nẹp ngang phận chịu uốn, nhịp tính tốn khoảng cách nẹp đứng l = 1.2m Tải trọng phân bố tác dụng lên nẹp ngang: qntt  qntc  Ptt H (l1  l1 Ptc H (l1  l1 H 1.2 ) 2796 *1.2 * (1  )   2379(kg / m ) H 1.2 ) 1897 *1.2 * (1  )   1593(kg / m ) + Mô men uốn lớn nẹp ngang : qntt l22 2379 *1.2 M  m  0.8  343(kgm) 8 + Mô men chống uốn nẹp ngang là: b.d 10 *12 W   240(cm ) 6 + Điều kiện cƣờng độ: SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 214 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP M  Ru W M 343 *10    143(kg / cm )  Ru  180(kg / cm ) W 240 Đạt + Độ võng lớn ván : f max   f   f max l2  400 333 tc q n l2  m 384 E.J Trong : - E: Mô đuyn đàn hồi gỗ, E = 85000 (kG/cm2) - m: hệ số an toàn, m = 0.8 - J: Mơ men qn tính gỗ làm ván khuôn b.d 10 *123 J   1440(cm ) 12 12 15.93 *120  f max  0.8 *  384 85000 *1440 333 Đạt 7.3.3 Tính nẹp đứng Do ta bố trí bu lơng cách quãng nên nẹp đứng phận chịu uốn, nhịp tính tốn khoảng cách bu lông L = 2.0m, tải trọng tập trung truyền từ np ngang sơ đồ tính nẹp đứng l1=1 T L=2.0 l1=1 T T SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 215 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tải trọng tác dụng lên nẹp đứng: T tt  qntt l2  2379 *1.2  2855(kg / m) T tc  qntc  1593 *1.2  1912(kg / m ) + Mô men uốn lớn nẹp đứng : T tt L 2855 * 2.0 M  m  0.8  1144(kgm) 4 + Mô men chống uốn nẹp ngang là: b.d 14 *182 W   756(cm ) 6 + Điều kiện cƣờng độ:  M  Ru W M 1370 *10    151(kg / cm )  Ru  180(kg / cm ) W 756 Đạt + Độ võng lớn ván : f max   f   f max L  400 166 tc T L  m 48.E.J Trong : - E: Mơ đuyn đàn hồi gỗ, E = 85000 (kG/cm2) - m: hệ số an tồn, m = 0.8 - J: Mơ men qn tính gỗ làm ván khn b.d 14 *183 J   6804(cm ) 12 12 1912 * 240  f max  0.8 *  48 * 85000 * 6804 166 Đạt 7.3.4 Tính bu lơng giằng Do ta bố trí bu lơng giằng hình hoa mai nên ta có: S  qntt L  2379 * 2.4  5709(kg) + Điều kiện cƣờng độ: SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 216 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng k  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP S 5709   1817  Rt  2400(kg / cm ) F 3.14 * Đạt Kết luận: Việc tính tốn kết cầu ván khn thi cơng mố trụ cầu tất đảm bảo khả chịu lực cƣờng độ, độ cứng Trong thi cơng cần có biện pháp đảm bảo cho ván khn đƣợc phẳng kín khít SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 217 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng TỔ CHỨC THI CÔNG 8.1 Thi công mố : ( Biện pháp thi công hai mố giống ) Bước 1: Thi công cọc khoan nhồi 1- Sau san ủi tạo mặt thi công xong tiến hành dùng máy toàn đạc điện tử xác định vị trí tim cọc hố móng 2- Dùng búa rung DZ-45 treo cần cẩu 50 kết hợp với khoan tạo lỗ để hạ ống vách thép đến cao độ thiết kế 3- Đua máy khoan vào vị trí để khoan cọc kết hợp với việc bơm dung dịch Bentonit để giữ thành vách 4- Vệ sinh hố khoan lần máy nén khí sau tiến hành hạ lồng thép 5- vệ sinh hố khoan lần đổ BT cọc theo phƣơng pháp đổ BT dƣới nƣớc 6- Rút ống vách sau kết thúc việc đổ BT cọc búa rung DZ-45 treo cần cẩu 50 Bước 2: Thi cơng hố móng 1- Dùng máy đào có dung tích gầu 0.8m3 kết hợp với nhân công để đào hố móng đến cao độ đáy bệ 2- Dùng máy nén khí để phá vỡ đầu cọc đến cao độ yêu cầu 3- Dùng nhân cơng sửa sang hố móng kết hợp với việc bơm nƣớc (nếu có) 4- Làm khơ hố móng đổ BT bệ móng Bước 3: Thi cơng bê tơng Bệ móng 1- Lắp dựng ván khn, cốt thép bệ móng 2- Lắp đặt hệ thống bơm BT chuẩn bị đổ BT bệ 3- Đổ BT bệ, cấp BT cẩu16T, đầm BT đầm dùi Bước 4: Thi công BT thân, tường đầu, Tường cánh 1- Khi BT bệ móng đạt cƣờng độ tiến hành tháo dỡ hệ ván khuôn chống 2- Lấp đất bù hố móng đến cao độ đỉnh bệ 3- Lắp dựng hệ thống đà giáo, ván khuôn, cốt thép thân, tƣờng đầu, tƣờng cánh mố 4- Đổ BT thân mố, cấp BT máy bơm, đầm BT đầm dùi BT đuợc đổ làm 02 đợt + Đợt 1: Đổ BT đến hết mũ mố + Đợt 2: Đổ BT phần lại Bước 5: hồn thiện mố 1- Khi BT thân mố đạt cƣờng độ tháo dỡ đà giáo ván khuôn thân mố 2- San lấp cát đầm chặt cát hố móng 3- Làm cơng tác hồn thiện mố SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 218 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8.2 Biện pháp thi công trụ  Bước : Thi công cọc khoan nhồi -Xác định vị trí trụ máy tồn đạc điện tử 2- Lắp dựng hệ khung định vị ống vách 3- Định vị ống vách rung hạ đến cao độ thiết kế 4- Tiến hành khoan tạo lỗ đến cao độ thiết kế 5- Thổi rửa vệ sịnh cọc lần 6- Cốt thép đƣợc gia công hệ 400 T, dùng cẩu 40 T hạ lồng thép cọc khoan nhồi 7- Thổi rửa vệ sinh lỗ khoan lần để chuẩn bị đổ bê tông - Đổ bê tông cọc phƣơng pháp đổ bê tông dƣới nƣớc 9- Các cọc khác thi công với bƣớc tƣơng tự nhƣ Bước : Thi cơng vòng vây ngăn nước 1- Sau khoan xong cọc, tiến hành tháo dỡ hệ khung định vị ống vách đóng hệ cọc định vị 2I360 để cố định tầng khung chống Tiến hành hàn ghế đỡ cọc định vị, lắp tầng khung chống, liên kết tầng với nhau, hạ tầng khung chống đến cao độ thiết, sau lắp dựng khung dẫn hƣớng ngồi 2- Dùng cẩu 40T kết hợp với nhân công để xỏ cọc ván thép theo chu vi khung vây vừa hạ theo thứ tự từ cọc góc ngồi ( đợt rung từ 0.5-1m cao độ thiết kế) 3- Sau đóng xong cọc ván thép, dùng nêm gỗ nêm chặt cọc ván thép vào khung vây trong, tháo dỡ khung dẫn hƣớng 4- Dùng gầu ngoạm UB kết hợp với xói hút, đào đất hố móng đến cao độ thiết kế Bước : Thi công đổ bê tông bịt đáy bê tông bệ trụ 1- Tiến hành đổ bê tông bịt đáy phƣơng pháp đổ bê tông dƣới nƣớc 2- Sau bê tông bịt đáy đạt cƣờng độ, tiến hành hút nƣớc hố móng 3- Tiến hành đập đầu cọc bê tơng, vệ sinh hố móng, đổ lớp bê tơng tạo phẳng dày 10cm 4- Lắp đặt ván khuôn, cốt thép bệ trụ, cốt thép chờ thân trụ, tiến hành đổ bê tông Bước : Thi công thân trụ 1- Sau bê tông bệ đạt cƣờng độ, tiến hành tháo dỡ đà giáo ván khuôn bệ 2- Lắp đặt đà giáo thi công thân trụ I300, lắp đặt cốt thép, ván khuôn thân trụ 3- Tiến hành đổ bê tông thân trụ máy bơm bê tông 4- Bảo dƣỡng bê tông theo quy định hành Bước : Hồn thiện trụ 1- Sau bê tơng thân trụ đạt cƣờng độ, tiến hành tháo dỡ đà giáo ván khn thân trụ 2- Tháo dỡ vòng vây khung chống, nhổ cọc ván thép 3- Thanh thải dòng sông SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 219 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8.3 Thi công kết cấu nhịp: + Dùng máy ủi san lấp dọn mặt tạo bãi đúc dầm + Rải lớp móng đá dăm, lắp dựng hệ tà vẹt + Lắp dựng cốt thép thƣờng, ống gen ván khuôn dầm Đổ bê tông dầm + Luồn cốt thép cƣờng độ cao, bê tông đạt >90% cƣờng độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực + Rải lớp móng đá dăm cho đƣờng vận chuyển dầm + Lắp đặt tà vẹt đƣờng ray xe goòng để di chuyển giá ba chân vị tí nhịp + Lắp dựng hệ giá ba chân đƣờng dầu cầu + Di chuyển giá ba chân phía sơng kê đƣợc chân trƣớc lên đỉnh trụ + Sàng ngang phiến dầm, đặt dầm lên xe goòng di chuyển phiến dầm vị trí đỉnh mố + Dùng xe móc treo đỡ đầu dầm tiếp tục di chuyển dầu dầm thứ đến vị trí xe móc thứ treo dầm lên xe móc, tiếp tục di chuyển dọc + Tiến hành sàng ngang phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm chống xiên ( đặt xuống gối cố định trƣớc, di động sau ) + Lắp dựng ván khuôn, cốt thép đổ bê tông dầm ngang mối nối mặt cầu để liên kết phiến dầm + Lắp dựng hệ tà vẹt đƣờng ray nhịp dầm BT thi công di chuyển giá chân nhịp lao để tiếp tục thi công nhịp + Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can + Làm lớp phủ mặt cầu lắp đặt hệ lan can phụ kiên khác + Hoàn thiện vệ sinh cầu SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 220 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Chƣơng ……………………………………………………………………………… ……….3 1.1 Giới thiệu dự án …………………………………………………………………………… 1.2 Căn lập dự án………………………………………………………………………… …3 1.3 Mục tiêu, đối tƣợng nội dung nghiên cứu dự án …………………………………… 1.4 Phạm vi dự án ………………………………………………………………………….……3 1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội, mạng lƣới giao thông mạng lƣới đầu tƣ ………………… 1.6 Định hƣớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu …………………………………….….4 1.7 Mạng lƣới giao thông ……………………………………………… 1.8 Các quy hoạch khác có liên quan đến dự án……………………………………………….5 1.9 Sự cần thiết đầu tƣ………………………………………………………………………… 1.10 Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu …………………………………………….….6 1.11 Qui mơ cơng trình tiêu chuẩn thiết kế……………………………………………… 1.12 Kết luận………………………………………………………………………………….….7 Chƣơng 2……………………………………………………………………………………… A Phƣơng án sợ I ………………………………………………………………………… 2.1 Giới thiệu chung………………………………………………………………………….….8 2.2 Thiết kế sơ kết cấu nhịp……………………………………………………………… 2.3 Bài thiết kế ………………………………………………………………………………….11 2.4 Tính tốn sơ mố trụ cầu……………………………………………………………… 32 2.5 Tính tốn trụ……………………………………………………………………………… 39 2.6 Dự kiến thi công phƣơng án I…………………………………………………………… 42 B Phƣơng án sơ II ……………………………………………………………………….…44 2.1 Địa chất thủy văn ………………………………………………………………………… 44 2.2 Phƣơng án sợ II ……………………………………………………………………… 45 2.3 Tính tốn mố trụ cầu …………………………………………………………………… 68 2.4 Biện pháp thi công phƣơng án II………………………………………………………… 75 Chƣơng …………………………………………………………………………………… 77 3.1 Phƣơng án xây dựng cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực .77 3.2 Phƣơng án xây dựng cầu dầm thép liên hợp bê tong……………………… 77 Chƣơng 4…………………………………………………………………………………… 79 4.1 Giới thiệu chung ………………………………………………………………………… 79 4.2 Vật liệu sử dụng …………………………………………………………………….…… 80 4.3 Chọn tiết diện mặt cắt dầm …………………………………………… ………….…… 80 4.4 Xác định chiều rộng cánh hữu hiệu …………………………………………… … 82 4.5 Xác định ĐTHH mặt cắt ………………………………………………………….83 4.6 Tính tốn hệ số phân bố tải trọng………………………………………………………….85 4.7 Tính tốn nội lực………………………………………………………………………… 88 4.8 Các đặc trƣng vật liệu cho dầm chủ…………………………………………………… 101 4.9 Kiểm toán theo - Trạng thái giới hạn cƣờng độ I…………………………………….….105 4.10 Kiểm toán theo- Trạng thái giới hạn sử dụng………………………………………… 112 4.11 Thiết kế dầm ngang 129 SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 221 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.12 Thiêt kế cấu tạo mặt cầu……………………………………………………………133 Chƣơng 145 5.1 Gới thiệu chung………………………………………………………………………… 145 5.2 Lựa chọn cấu tạo kích thƣớc mố 145 5.3- Xác định tải trọng tác dụng lên mố ……………………………………………… 146 Chƣơng 6………………………………………………………………………………………175 6.1 Số liệu trụ ………………………………………………………………………………….175 6.2 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ ……………………………………………………….176 Chƣơng ………………………………………………………………………………………204 7.1 Tính tốn lớp bêtơng bịt đáy…………………………………………………………… 204 7.2 Tính tốn vòng vây ngăn nƣớc cọc ván thép …………………………………… 206 7.3 Xác định tải trọng tính tốn………………………………………………………………211 Chƣơng ………………………………………………………………………………………218 8.1 Thi công mố ………………………………………………………………………………218 8.2 Biện pháp thi công trụ…………………………………………………………………….219 8.3 Thi công kết cấu nhịp …………………………………………………………………….220 SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH Page 222 Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đƣờng SVTH: Vũ Duy Thành Lớp: KCĐ52 - ĐH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Page 223 ... cầu 1.10.1 Đặc đi m địa hình Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn 1.10.2 Đặc đi m địa chất 1.10.2.1 Địa tầng Căn vào thí nghiệm địa chất trƣờng... Giới thiệu dự án - Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn Dự án đƣợc xây dựng sở nhu cầu thực tế giao thông liên huyện nhƣ tạo đi u kiện thuận lợi... 1.12 Kết luận Nhận thấy việc xây dựng cầu Bộc Bố cần thiết, sở nhu cầu thực tế giao thông liên huyện tạo đi u kiện thuận lợi để giao thông, phát triển kinh tế .Cầu Bộc Bố qua địa phận thị trấn Bộc