Thiết kế cầu thắm nối liền huyện nga sơn hậu lộc thanh hóa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên : Hoàng Văn Tùng MSSV : 41765 Lớp Chuyên ngành : Đầu đề đồ án: Thiết kế cầu qua sông Cơ sở lý thuyết: Tiêu chuẩn thiết cầu Việt Nam 22TCN 272 - 05 Số liệu đầu vào: - Mặt cắt ngang sông, địa chất mặt cắt ngang sơng - Khổ thơng thuyền: 75 × m - Khẩu độ thoát nƣớc nhỏ nhất: 250 m - Mực nƣớc thấp nhất: +0.900 m - Mực nƣớc thông thuyền: +2.400 m - Mực nƣớc lũ với tần suất thiết kế 1%: +2.900 m - Bề rộng phần xe chạy: 14 m - Tải trọng thiết kế: HL 93 Nội dung thực hiện: - Thiết kế sơ bộ: phƣơng án - Thiết kế kỹ thuật - Thiết kế thi công Giảng viên hƣớng dẫn: TS.NGUYỄN PHAN ANH Ngày giao đồ án Ngày hoàn thành: ngày 20 tháng năm 2016 Cán hƣớng dẫn TS NGUYỄN PHAN ANH TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH LỜI NÓI ĐẦU Bƣớc vào thời kỳ đổi mới, Đất nƣớc trọng phát triển sở hạ tầng kỹ thuật làm sở cho thúc đẩy phát triển kinh tế quốc phòng - an ninh Trong đó, sở hạ tầng giao thơng giữ vai trò quan trọng đƣợc nhà nƣớc trọng đầu tƣ nhiều Hiện nay, nƣớc ta thời kỳ hội nhập nên có nhiều tiêu chuẩn thiết kế công nghệ thi công đại du nhập vào Việt Nam Vì vậy, kỹ sƣ nƣớc cần nắm bắt kịp thời để không bị động trƣớc đổi Đồ án tốt nghiệp kết tổng hợp kiến thức suốt thời gian học tập tìm hiểu kiến thức trƣờng Đồ án tốt nghiệp bƣớc đệm cho sinh viên trƣớc trờ thành kỹ sƣ thực thụ, đƣợc trực tiếp tham gia thiết kế cơng trình thực tế, nhƣ giúp sinh viên có nhìn tổng quát công việc thiết kế kỹ sƣ tƣơng lai Qua 15 tuần thực đồ án tốt nghiệp cách nghiêm túc, cẩn thận, nỗ lực tìm hiểu với giúp đỡ, bảo tận tình thầy(cô) giáo môn “Kỹ thuật cầu đường” em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy(cô) giáo, đặc biệt - ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn để em hoàn thành đồ án này.TS.NGUYỄN PHAN ANH Do thời gian thực đồ án trình độ lý thuyết nhƣ kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong đƣợc thầy(cơ) giáo bảo, đóng góp thêm Em xin chân thành cảm ơn! ngày 20 tháng năm 2016 Sinh viên HOÀNG VĂN TÙNG GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH MỤC LỤC PHẦN I: DỰ ÁN KHẢ THI CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined 1.2 CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 10 1.3.1 Mục tiêu 10 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 10 CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN-KINH TẾ-XÃ HỘI KHU VỰC XÂY DỰNG 11 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 11 2.1.1 Vị trí địa lý 11 2.1.2 Đặc điểm địa hình 11 2.1.3 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn 11 2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 11 2.2.1 Dân cƣ 11 2.2.2 Kinh tế 11 2.3 ĐẶC ĐIỂM GIAO THÔNG Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: VAI TRÕ VÀ SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƢ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 12 3.1 VAI TRÕ CỦA CƠNG TRÌNH 12 3.2 HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG 12 3.3 QUY HOẠCH TỔNG THỂ GIAO THÔNG TỈNH HẢI DƢƠNG 13 3.3.1 Dự báo nhu cầu giao thông vận tải tỉnh 13 3.3.2 Quan điểm phát triển GTVT 15 3.3.3 Mục tiêu phát triển GTVT 16 3.4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƢ 18 CHƢƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ XÂY DỰNG 19 4.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 19 4.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH 19 4.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT 19 4.4 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU 19 4.5 ĐIỀU KIỆN THUỶ VĂN 20 4.5.1 Đặc điểm thuỷ văn khu vực xây cầu 20 4.5.2 Tần suất thiết kế 20 4.5.3 Mực nƣớc thiết kế 20 4.5.4 Khổ thông thuyền 20 CHƢƠNG 5: QUY MƠ CƠNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 21 5.1 QUY TRÌNH TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG 21 5.2 CẤP HẠNG CƠNG TRÌNH 21 5.3 MẶT CẮT NGANG CẦU 21 5.4 ĐỘ DỐC DỌC CẦU 21 5.5 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 22 5.6 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TUYẾN HAI ĐẦU CẦU 22 CHƢƠNG 6: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU 23 6.1 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ 23 6.2 LỰA CHỌN KẾT CẤU NHỊP DẪN 23 6.3 LỰA CHỌN KẾT CẤU MÓNG 23 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 6.4 LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN CẦU CHÍNH, ĐỀ XUẤT CÁC PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU 24 6.4.1 Phƣơng án 1: Cầu dầm liên tục nhịp 24 6.4.2 Phƣơng án 2: Cầu dây văng 25 Error! Bookmark not defined PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 26 CHƢƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN - CẦU DẦM LIÊN TỤC 27 1.1 GIỚI THIỆU PHƢƠNG ÁN 27 1.1.1 Thông số cầu 27 1.1.2.Phƣơng án kết cấu 27 1.2 CHỌN TIẾT DIỆN 28 1.3 CẤU TẠO MỐ, TRỤ CẦU 29 1.4 VẬT LIỆU 31 1.5 TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG CƠNG TÁC 32 1.5.1 Khối lƣợng công tác phần kết cấu nhịp 32 1.5.2 Khối lƣợng công tác phần mố 34 1.5.3 Khối lƣợng trụ cầu 35 1.5.4 Khối lƣợng lan can, lớp phòng nƣớc, lớp phủ 35 1.6 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN ĐÁY BỆ 36 1.6.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố 36 1.6.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn T7 39 1.6.3 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ chuyển tiếp T6 42 1.7 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KHỐI LƢỢNG CỌC CHO MỐ, TRỤ 48 1.7.1 Số liệu địa chất 48 1.7.2 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc 48 1.7.3 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất 49 1.7.4 Xác định sơ số lƣợng cọc 53 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƢƠNG ÁN - CẦU DÂY VĂNG 54 2.1 GIỚI THIỆU PHƢƠNG ÁN 54 2.1.1 Thông số cầu 54 2.1.2 Phƣơng án kết cấu 54 2.2 VẬT LIỆU 57 2.3 TÍNH TỐN KHỐI LƢỢNG SƠ BỘ 57 2.3.1 Dầm chủ 57 2.3.2 Dầm ngang 58 2.3.3 Lan can 58 2.3.4 Lớp phủ mặt cầu 58 2.3.5 Dây văng 60 2.3.6 Khối lƣợng mố 71 2.4 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ 71 2.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố M1, M2 71 2.4.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ tháp T1, T2 74 2.5 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƢỢNG CỌC CHO MỐ, TRỤ 78 2.5.1 Số liệu địa chất: 78 2.5.2 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc 78 2.5.3 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất 79 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 2.5.4 Xác định sơ số lƣợng cọc 83 CHƢƠNG 4: TỔ CHỨC THI CÔNG 84 4.1 MẶT BẰNG CÔNG TRƢỜNG 84 4.2 THI CÔNG MỐ 84 4.2.1 Điều kiện thi công 84 4.2.2 Các bƣớc thi công chủ yếu 84 4.3 THI CÔNG TRỤ NHỊP DẪN 85 4.3.1 Điều kiện thi công 85 4.3.2 Các bƣớc thi công 85 4.4 THI CÔNG NHỊP CẦU DẪN 86 4.5 THI CƠNG KẾT CẤU NHỊP CẦU CHÍNH 86 4.5.1 Phƣơng án 1: Cầu dầm nhịp liên tục 86 4.5.2 Phƣơng án 2: Cầu dây văng 87 CHƢƠNG 5: XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƢ CÁC PHƢƠNG ÁN 89 5.1 XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƢ PHƢƠNG ÁN 1: CẦU DẦM LIÊN TỤC 89 5.2 XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƢ PHƢƠNG ÁN 2: CẦU DÂY VĂNG 91 CHƢƠNG 6: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN 93 6.1 PHƢƠNG ÁN 1: CẦU DẦM LIÊN TỤC 95 6.2 PHƢƠNG ÁN 2: CẦU DÂY VĂNG 95 96 6.4 ĐÁNH GIÁ VÀ KIẾN NGHỊ 97 PHẦN III : THIẾT KẾ KỸ THUẬT 99 CHƢƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 100 1.1 GIỚI THIỆU PHƢƠNG ÁN 101 1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU 102 1.2.1 Bê tông 96 1.2.2 Cốt thép 97 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 99 2.1 TÍNH TỐN NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU 99 2.1.1 Xác định bề rộng dải tƣơng đƣơng cho hoạt tải 99 2.1.2 Xác định bề rộng dải tƣơng đƣơng cho hoạt tải 100 2.1.3 Xác định tải trọng tĩnh tải tác dụng 100 2.1.4 Tính tốn nội lực cho nhịp (phần nhịp đơn giản) 101 2.1.5 Tính tốn nội lực cho phần công xôn 105 2.2 TÍNH TỐN CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 106 2.3 TÍNH ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC 107 2.3.1 Tiết diện gối 107 2.3.2 Tiết diện nhịp 108 2.4 TÍNH TỐN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 109 2.4.1 Mất mát ứng suất ma sát 109 2.4.2 Mất mát tụt neo 110 2.4.3 Mất mát co ngắn đàn hồi bê tông 110 2.4.4 Mất mát co ngót bê tơng 111 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 2.4.5 Mất mát từ biến 111 2.4.6 Mất mát chùng cốt thép 112 2.4.7 Tổng hợp mát ứng suất tiết diện 113 2.5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 114 2.5.1 Giới hạn ứng suất bê tông 114 2.5.2 Đối với ứng suất tạm thời trƣớc mát 115 2.5.3 Đối với ứng suất TTGHSD sau xảy mát 116 2.6 KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƢỜNG ĐỘ 117 2.6.1 Xác định chiều cao uốn dƣơng âm 117 2.6.2 Tính tốn sơ cốt thép thƣờng chịu lực 117 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM LIÊN TỤC 120 3.1 XÁC ĐỊNH CHI TIẾT KÍCH THƢỚC CỦA KẾT CẤU NHỊP 120 3.1.1 Kích thƣớc sƣờn dầm 120 3.1.2 Kích thƣớc mặt cầu 120 3.1.3 Chiều dày đáy 120 3.1.4 Chiều cao dầm 121 3.2 PHÂN CHIA ĐỐT THI CƠNG VÀ TÍNH TỐN ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC 122 3.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC 124 3.3.1 Phân tích giai đoạn thi cơng q trình hình thành nội lực 124 3.3.2 Nội lực qua giai đoạn thi công 129 3.4 TỔ HỢP NỘI LỰC 132 3.4.1 Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I (TTGH CĐ I) 132 3.4.2 Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn sử dụng (TTGH SD) 132 3.5 BIỂU ĐỒ MOMENT VÀ BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC 132 3.5.1 Biểu đồ bao moment giai đoạn khai thác 132 3.5.2 Bảng tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cƣờng độ I 136 3.6 TÍNH TỐN SƠ BỘ CÁP DƢL 140 3.6.1 Tính sơ số lƣợng cáp DƢL 140 3.6.2 Bố trí cáp DƢL 144 3.7 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƢỜNG ĐỘ 144 3.7.1 Kiểm toán moment uốn 147 3.7.2 Kiểm toán lực cắt TTGH CĐ I 158 3.8 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 165 3.8.1 Kiểm tra ứng suất bê tông 165 3.8.2 Kiểm tốn ứng suất bê tơng dầm giai đoạn thi công 165 3.8.3 Kiểm toán ứng suất giai đoạn khai thác 169 3.8.4 Kiểm toán độ võng hoạt tải 170 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤ, MÓNG CẦU 171 4.1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 171 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 171 4.2.1 Tĩnh tải 172 4.2.2 Hoạt tải 173 4.2.3 Lực hãm xe 173 4.2.4 Lực ma sát 174 4.2.5 Lực va xe 174 4.2.6 Áp lực nƣớc 175 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 4.2.7 Tải trọng sóng 176 4.2.8 Tải trọng gió ngang 176 4.2.9 Tải trọng va tàu vào trụ 180 4.3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MẶT CẮT 183 4.3.1 Tổ hợp tải trọng mặt cắt 1-1 184 4.3.2 Tổ hợp tải trọng mặt cắt 2-2 185 4.4 ĐÁNH GIÁ VỀ ĐỘ MẢNH CỦA TRỤ 186 4.5 QUY ĐỔI MẶT CẮT GIẢ THIẾT CỐT THÉP 187 4.6 KIỂM TOÁN TRỤ TẠI MẶT CẮT 1-1 189 4.6.1 Nguyên tắc tính tốn 189 4.6.2.Biểu đồ tƣơng tác nén uốn đƣợc xác định qua phần mềm spColumn v4.81 191 4.6.3 Kiểm toán vết nứt trạng thái giới hạn sử dụng 195 4.7 KIỂM TRA KÍCH THƢỚC ĐÁ TẢNG 198 4.8 KIỂM TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI 200 4.8.1 Xác định tải trọng lên đầu cọc 200 4.8.2 Kiểm toán sức chịu tải cọc theo trạng thái giới hạn cƣờng độ 201 4.9 KIỂM TỐN MĨNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 202 4.9.1 Chuyển vị ngang 202 4.9.2 Chuyển vị đứng 202 4.10 TÍNH TỐN BỆ MĨNG 203 4.10.1 Tính bệ móng theo phƣơng y ngang cầu 203 4.10.2 Tính bệ móng theo phƣơng x dọc cầu 206 PHẦN IV: THIẾT KẾ THI CÔNG 209 CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT CÁC CÔNG ĐOẠN THI CÔNG 210 CHƢƠNG 2: THI CÔNG CHI TIẾT 211 2.1 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MẶT BẰNG 211 2.2 THI CƠNG MĨNG VÀ MỐ 211 2.2.1 Thi công cọc khoan nhồi 211 2.2.2 Thi công hố móng mố 214 2.3 THI CÔNG TRỤ 216 2.4 TÍNH TỐN THI CƠNG TRỤ T5 217 2.4.1 Tính tốn bê tơng bịt đáy 217 2.4.2 Tính tốn cọc ván thép 219 2.4.3 Tính tốn ván khn thân trụ 222 2.5 THI CÔNG NHỊP DẪN 228 2.6 THI CƠNG NHỊP CHÍNH 229 2.6.1 Nguyên lý phƣơng pháp thi công đúc hẫng 229 2.6.2 Các bƣớc thi công 229 2.6.3 Thi công đoạn đúc đà giáo 229 2.6.4 Chi tiết thi công đốt K0 229 2.6.5 Lắp đặt ứng suất 230 2.6.6 Lắp đặt khối bê tông kê tạm 232 2.6.7 Lắp đặt gối 233 2.6.8 Lắp đặt ván khuôn đáy, ván khn thành ngồi, ván khn đầu đáy đổ bê tông đợt 234 2.6.9 Lắp đặt ván khuôn cửa sổ, ván khuôn tƣờng ngăn đổ bê tông đợt 235 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 2.6.10 Lắp đặt khuôn lõi đổ bê tông đợt 235 2.6.11 Căng cáp dự ứng lực, căng ứng suất 236 2.6.12 Thi công khối đúc hẫng 236 2.6.13 Lắp ráp xe đúc 236 2.6.14 Chỉnh xe đúc 237 2.6.15 Chỉnh cao độ ván khuôn 238 2.6.16 Buộc cốt thép ống ghen tạo lỗ 238 2.6.17 Đổ bê tông 238 2.6.18 Luồn cáp 238 2.6.19 Căng cáp 238 2.6.20 Bơm vữa 239 2.6.21 Thi công đốt hợp long 239 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ ỔN ĐỊNH CÁNH HẪNG 241 3.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ TẢI TRỌNG 241 3.2 TÍNH TỐN CỐT THÉP NEO ĐỈNH TRỤ 242 PHẦN V: CHUYÊN ĐỀ 244 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 245 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 245 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 246 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT KIỂM TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN UỐN 247 2.1 ĐỘ MẢNH CỦA TRỤ 247 2.2 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ TƢƠNG TÁC NÉN UỐN 248 2.2.1 Khái niệm 248 2.2.2 Nguyên lý xây dựng biểu đồ tƣơng tác nén - uốn 248 2.3 KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA TIẾT DIỆN 251 2.4 VÍ DỤ 252 CHƢƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM KIỂM TOÁN TRỤ CHỊU NÉN UỐN 259 3.1 VÍ DỤ TÍNH TỐN 259 3.2 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL 2011 v1.1 260 3.2.1 Khai báo vật liệu, tiết diện 260 3.2.2 Mơ hình trụ midas civil 261 3.2.3 Khai báo cốt thép cho trụ 262 3.2.4 Khai báo tải trọng 263 3.2.5 Chạy hiển thị kết 263 3.3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM SP COLUMN v4.50 265 3.3.1 Khai báo thông số đầu vào 265 3.3.2 Mơ hình hóa tiết diện cốt thép 265 3.3.3 Khai báo tải trọng tác dụng 266 3.3.4 Chạy chƣơng trình xuất kết 266 CHƢƠNG 4: TÓM TẮT KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 268 4.1 TÓM TẮT KẾT QUẢ CHUYÊN ĐỀ 268 4.2 KẾT LUẬN 268 TÀI LIỆU THAM KHẢO 269 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH PHẦN I: DỰ ÁN KHẢ THI GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN Quyết định số …/QĐ/GTVT ngày / / Bộ trƣởng Bộ GTVT việc cho phép tiến hành chuẩn bị đầu tƣ lập báo cáo NCKT xây dựng cầu qua huyện Nga sơn Thanh hóa Cơng văn số …/GTVT-KHĐT ngày / / Bộ trƣởng Bộ GTVT gửi Ban quản lý dự án X việc giao nhiệm vụ Chủ đầu tƣ lập báo cáo NCKT xây dựng cầu Công văn số …/CĐS-QLĐS ngày / / Cục đƣờng sông Việt Nam việc chiều rộng tĩnh không thông thuyền cầu Thông báo số …/GTVT-KHĐT ngày / / Hội nghị thẩm định báo cáo NCKT dự án mở rộng X Văn số …/CV-UB ngày / / Uỷ ban nhân dân tỉnh Thanh Hóa vị trí xây dựng cầu C nằm khu vực quản lý tỉnh, vấn đề có liên quan Một số văn liên quan khác GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI es4 = ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 0.0020 fs5 = 400(Mpa) Ta có: Cc  0.85fc b1c (β1=0.84 với fc=30Mpa) Csi  Asi  fsi  0.85f c  Ts   Asi fsi → Cc = 355100.8 (kN) Cs1 = 27834.4 (kN) Cs2 = 26801.2 (kN) Ts1 = 13567.95 (kN) Ts2 = 19945.34 (kN) Vậy: Khả chịu nén: Pn  Cc  Cs1  Cs2   Ts  376223.1(kN) Khả chịu uốn trục trung hòa tiết diện: h h a h   M n  Cc      Csi   di   Ts  d3   2  2 2   M n  1148617.09(kN.m) Điểm 3: Tiết diện chịu uốn túy Chiều cao vùng nén (giả thiết bỏ qua A’s): c = 310.39 mm Vậy: 0.84  c   M0  As f y  9.210    181096.50(kN)   GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 255 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH Ta có biểu đồ tƣơng tác nén uốn với ex=0 nhƣ sau:  Xác định biểu đồ tƣơng tác nén uốn e y=0 Điểm 1: Tiết diện chịu nén túy Khi khả chịu nén tiết diện: P0  0.8(0.85f c  A g  As   f y As ) P0  652828.3(kN) Điểm 2: Điểm cân (bê tông bị nén vỡ, cốt thép đạt giới hạn chảy f y) Chiều cao vùng nén: 1710 0.003 0.002 Cb 0.003   Cb  1710mm 2850  Cb 0.002 GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 256 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 0.003 1710 fs1 fs2 fs3 0.002 Xác định biến dạng cốt thép chịu nén: es1 = 0.002737 es2 = 0.000368 → fs1 = 547.4 (Mpa) fs2 = 73.7 (Mpa) Xác định biến dạng cốt thép chịu kéo: es3 = → 0.002 fs4 = 400 (Mpa) Ta có: Cc  0.85fc b1c (β1=0.84 với fc=30Mpa) Csi  Asi  fsi  0.85f c  Ts   Asi fsi → Cc = 109884.6 (kN) Cs1 = 43650.0 (kN) Cs2 = 2402.6 (kN) Ts = 33456.71 (kN) Vậy: Khả chịu nén: Pn  Cc  Cs1  Cs2  Ts  122480.5(kN) Khả chịu uốn trục trung hòa tiết diện: h h a h   M n  Cc      Csi   di   Ts  d3   2  2 2   M n  190001.83(kN.m) Điểm 3: Tiết diện chịu uốn túy Chiều cao vùng nén (giả thiết bỏ qua A’s): GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 257 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH c = 166.87 mm Vậy: 0.84  c   M0  Asf y  9.210    93006.73(kN)   Ta có biểu đồ tƣơng tác nén uốn với ex=0 nhƣ sau: Xác định khả chịu nén tiết diện Pu 58704.3   0.112 Pr max 0.8  652828.3 Vì Pu = 58704.3 kN < 0,1 f 'c Ag = 75816 kN M ux M uy 207.7 7800.5     0.052  M rx M ry 918893.7 152001.5 Vậy thỏa mãn điều kiện nén uốn đồng thời GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 258 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƢƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM KIỂM TỐN TRỤ CHỊU NÉN UỐN 3.1 VÍ DỤ TÍNH TỐN Việc kiểm tốn phần mềm cho giá trị xác Số liệu đầu vào lấy phần thiết kế kỹ thuật đồ án Tiết diện trụ: D32@140 50@140=7000 D14@200 S5 31@140=4340 S3 D14@200 31@140=4340 S5 S1 50@140=7000 D14@200 D14@200 S4 D14@200 S7 D14@200 D32@140 S8 S2 Lớp 1: 2×(51Ф32+32Ф32) Lớp 2: 2×(50Ф32+31Ф32) Chiều dày lớp bảo vệ: a = 100mm Vật liệu:  Bê tông: fc = 30 Mpa  Cốt thép: fy = 400 Mpa Trụ đƣợc kiểm tra đảm bảo yêu cầu độ mảnh GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 259 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.2 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL 2011 v1.1 3.2.1 Khai báo vật liệu, tiết diện Khai báo vật liệu bê tông, cốt thép Khai báo tiết diện trụ GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 260 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.2.2 Mơ hình trụ midas civil  Tạo nút: Node → Create nodes  Trụ cao 12.5m (theo phƣơng z): Node → Translate…  Gán tiết diện: Elements → Create elements… chọn nút tạo Gán điều kiện biên cho trụ: Boundaries → Support GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 261 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.2.3 Khai báo cốt thép cho trụ Việc khai báo cốt thép cho trụ đƣợc thể menu Design → Concrete design Khai báo cốt thép cho trụ GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 262 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.2.4 Khai báo tải trọng Tải trọng bao gồm lực dọc (P), momen theo trục x (Mx) momen theo trục y (My) Khai báo loại tải trọng Các tải trọng đƣợc gán nút đình trụ 3.2.5 Chạy hiển thị kết Design → Concrete design → Concrete code check → Column checking… Biểu đồ dạng 3D Dựa vào biểu đồ ta thấy trụ đảm bảo ổn định nén uốn theo phƣơng Có thể xuất kết quả: GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 263 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 264 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM SP COLUMN v4.50 3.3.1 Khai báo thông số đầu vào Khai báo thông số đầu vào bao gồm khai báo đơn vị, tiêu chuẩn áp dụng vật liệu sử dụng Khai báo đơn vị, tiêu chuẩn áp dụng lựa chọn kiểm toán theo hay phƣơng 3.3.2 Mơ hình hóa tiết diện cốt thép SpColumn cho phép mơ hình hóa tiết diện cốt thép thông qua file định dạng txt Cấu trúc file nhƣ sau: Tiết diện Số điểm Cốt thép Số Tọa độ x Tọa độ y Diện tích Tọa độ x Tọa độ y … … … … … Sử dụng hai file tiết diện cốt thép để import vào phần mềm: GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 265 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 3.3.3 Khai báo tải trọng tác dụng Khai báo tải trọng tác dụng bao gồm lực dọc (P), momen theo trục x (M x), momen theo trục y (My) 3.3.4 Chạy chƣơng trình xuất kết Kết xuất đƣợc thể dƣới dạng:  Biểu đồ tƣơng tác nén uốn  Xuất kết kiểm tra dạng text P ( kN) 600000 (Pmax) (Pmax) -300000 300000 M (2.3°) ( k N m) (Pmin) -100000 (Pmin) Biểu đồ P-M GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 266 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 900000 My ( k N m) Mx ( k N m) -900000 900000 -900000 P = 58704.3 k N Biểu đồ Mx-My Dựa vào biểu đồ ta thấy điểm tải trọng nằm biểu đồ nên trụ thỏa mãn yêu cầu chịu lực No Pu kN Mux kN 58704.3 5175.6 Muy kNm fMnx kNm fMny kNm fMn/Mu kNm 207.7 195340.5 7839.13 37.743 GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG NA depth mm 503 Dt mm eps_t Ph i 2931 0.015 0.9 267 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƢƠNG 4: TÓM TẮT KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 4.1 TÓM TẮT KẾT QUẢ CHUYÊN ĐỀ  Tìm hiểu chi tiết lý thuyết trụ chịu nén uốn đồng thời cách lập biểu đồ tƣơng tác nén uốn  Sử dụng việc tính tốn tay để kiểm tra độ tin cậy phần mềm sử dụng  Áp dụng phần mềm Midas civil SpColumn kiểm toán trụ chịu nén uốn đồng thời Kiểm toán trụ nén uốn thực đồng thời q trình tính tốn mơ hình Midas civil 4.2 KẾT LUẬN Việc tính tốn tay cho thấy kết gần với việc kiểm tốn phần mềm (ví dụ: tỷ số Pu/Prmax 0.112 tính tay 0.116 sử dụng phần mềm Midas civil 2011 v1.1) Sai số xảy việc quy đổi tiết diện tính tốn nhằm đơn giản hóa cho việc kiểm toán tay Hạn chế việc kiểm toán tay xác định đƣợc biểu đồ tƣơng tác nén uốn theo phƣơng (2D) mà không xác định đƣợc biểu đồ tƣơng tác đồng thời theo hai phƣơng chịu uốn (3D) Tuy nhiên, kiểm toán tay, kỹ sƣ hiểu đƣợc bƣớc tính toán kiểm soát đƣợc kết nhƣ độ tin cậy phần mềm sử dụng So sánh kết hai phần mềm Midas civil SpColumn có sai khác nhỏ (so sánh kết Pn Mn) Sai số xảy việc quy đổi khối ứng suất tƣơng đƣơng vùng bê tông chịu nén: với phần mềm Midas civil khối ứng suất đƣờng cong bậc 2, phần mềm SpColumn khối ứng suất đƣợc quy đổi khối ứng suất hình chữ nhật tƣơng đƣơng với hệ số tùy theo cƣờng độ bê tông chịu nén Với bê tông cƣờng độ thấp, khối ứng suất vùng chịu nén bê tơng có dạng đƣờng cong bậc 2, nhiên, với bê tơng cƣờng độ cao khối ứng suất có xu hƣớng thay đổi tuyến tính khối ứng suất hình chữ nhật bê tơng có cƣờng độ chịu nén đủ cao GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 268 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Bộ Giao Thông Vận tải, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05 – Hà Nội [2] – GS.TS Lê Đình Tâm, Cầu bê tơng cốt thép đường ôtô 1,2 – Hà Nội 2009 [3] – GS.TS Nguyễn Viết Trung, Ví dụ tính tốn mố trụ cầu theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 – Hà Nội 2010 [4] – Nguyễn Nhƣ Khải, Phạm Duy Hoà, Nguyễn Minh Hùng, Những vấn đề chung mố trụ cầu – Hà Nội 2000 [5] – Nguyễn Trâm, Nguyễn Tiến Oanh, Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hòa, Thi cơng móng trụ mố cầu – Hà Nội 2010 [6] – Lê Đình Tâm, Nguyễn Tiến Doanh, Nguyễn Trâm, Thi công cầu bê tông – Hà Nội 1996 [7] – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng, Cọc khoan nhồi – thi công nghiệm thu – TCVN 9395:2012 – Hà Nội [8] – American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications – America 1998 [9] – American Concrete Institute, ACI 318-08 Standard - Building Code Requirements for Structural Concrete – America 2008 GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 269 ... LÝ Cầu Thắm thuộc huyện Nga Sơn - tỉnh Thanh Hóa, thuộc đoạn tuyến từ Km… đến Km… nằm tuyến quốc lộ 10 kết nối tỉnh Thanh Hóa tỉnh Ninh Bình 4.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH Cầu đƣợc xây dựng bắc qua sơng... HẠNG CƠNG TRÌNH - Cầu cơng trình vĩnh cửu, tuổi thọ thiết kế 100 năm - Cầu đƣợc thiết kế cầu nhịp lớn để vƣợt qua mặt cắt sông đảm bảo thông thƣơng dƣới cầu - Đƣờng đầu cầu thiết kế theo đƣờng cấp... MINH CHƢƠNG 6: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU 6.1 NGUN TẮC THIẾT KẾ Cơng trình phải đƣợc thiết kế hƣớng tới yêu cầu sau: - Công trình thiết kế phải đảm bảo phù hợp với yêu cầu quy hoạch phát triển mạng