Thiết kế cầu qua sông

TRƯỜNG 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 nước nhỏ nhất: 250 m - Mực nước thấp nhất: +0.900 m - Mực nước thông thuyền: +2.400 m - Mực nước 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: phương án - Thiết kế kỹ thuật - Thiết kế thi công Giảng viên hướng dẫn: TS.NGUYỄN PHAN ANH Ngày giao đồ án Ngày hoàn thành: ngày 20 tháng năm 2016 Cán hướng dẫn TS NGUYỄN PHAN ANH TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH LỜI NÓI ĐẦU Bước vào thời kỳ đổi mới, Đất nước 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 nhà nước trọng đầu tư nhiều Hiện nay, nước 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 sư nước cần nắm bắt kịp thời để không bị động trước đổi Đồ án tốt nghiệp kết tổng hợp kiến thức suốt thời gian học tập tìm hiểu kiến thức trường Đồ án tốt nghiệp bước đệm cho sinh viên trước trờ thành kỹ sư thực thụ, trực tiếp tham gia thiết kế cơng trình thực tế, giúp sinh viên có nhìn tổng quát công việc thiết kế kỹ sư tương 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 - người trực tiếp hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này.TS.NGUYỄN PHAN ANH Do thời gian thực đồ án trình độ lý thuyết kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong 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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH MỤC LỤC PHẦN I: DỰ ÁN KHẢ THI .9 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 10 1.2 CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN .10 1.3 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .11 1.3.1 Mục tiêu 11 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 11 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN-KINH TẾ-XÃ HỘI KHU VỰC XÂY DỰNG 12 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 12 2.1.1 Vị trí địa lý 12 2.1.2 Đặc điểm địa hình 12 2.1.3 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn .12 2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI .12 2.2.1 Dân cư .12 2.2.2 Kinh tế 12 CHƯƠNG 3: VAI TRÒ VÀ SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH .13 3.1 VAI TRỊ CỦA CƠNG TRÌNH 13 3.2 HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG 13 3.3 QUY HOẠCH TỔNG THỂ GIAO THƠNG TỈNH THANH HĨA 14 3.3.1 Dự báo nhu cầu giao thông vận tải tỉnh .14 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 TƯ .18 CHƯƠNG 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 nước thiết kế 20 4.5.4 Khổ thông thuyền 20 CHƯƠNG 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 CHƯƠNG 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 6.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU CHÍNH, ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 24 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 6.4.1 Phương án 1: Cầu dầm liên tục nhịp .24 6.4.2 Phương án 2: Cầu dây văng .25 PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 25 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN - CẦU DẦM LIÊN TỤC .26 1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN 26 1.1.1 Thông số cầu .26 1.1.2.Phương án kết cấu 26 1.2 CHỌN TIẾT DIỆN 27 1.3 CẤU TẠO MỐ, TRỤ CẦU 28 1.4 VẬT LIỆU 30 1.5 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG CƠNG TÁC 31 1.5.1 Khối lượng công tác phần kết cấu nhịp .31 1.5.2 Khối lượng công tác phần mố 33 1.5.3 Khối lượng trụ cầu .34 1.5.4 Khối lượng lan can, lớp phòng nước, lớp phủ 34 1.6 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN ĐÁY BỆ 35 1.6.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố 35 1.6.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn T7 .38 1.6.3 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ chuyển tiếp T6 41 1.7 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KHỐI LƯỢNG CỌC CHO MỐ, TRỤ .47 1.7.1 Số liệu địa chất 47 1.7.2 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc 47 1.7.3 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất .48 1.7.4 Xác định sơ số lượng cọc 52 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN - CẦU DÂY VĂNG .53 2.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN 53 2.1.1 Thông số cầu .53 2.1.2 Phương án kết cấu .53 2.2 VẬT LIỆU 56 2.3 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG SƠ BỘ 56 2.3.1 Dầm chủ 56 2.3.2 Dầm ngang 57 2.3.3 Lan can 57 2.3.4 Lớp phủ mặt cầu 57 2.3.5 Dây văng 59 2.3.6 Khối lượng mố 70 2.4 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY BỆ 70 2.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ mố M1, M2 70 2.4.2 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ tháp T1, T2 73 2.5 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC CHO MỐ, TRỤ 77 2.5.1 Số liệu địa chất: 77 2.5.2 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc 77 2.5.3 Xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi theo đất .78 2.5.4 Xác định sơ số lượng cọc 82 83 CHƯƠNG 4: TỔ CHỨC THI CÔNG .83 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 4.1 MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG .83 4.2 THI CÔNG MỐ 83 4.2.1 Điều kiện thi công .83 4.2.2 Các bước thi công chủ yếu 83 4.3 THI CÔNG TRỤ NHỊP DẪN 84 4.3.1 Điều kiện thi công .84 4.3.2 Các bước thi công 84 4.4 THI CÔNG NHỊP CẦU DẪN 85 4.5 THI CƠNG KẾT CẤU NHỊP CẦU CHÍNH 85 4.5.1 Phương án 1: Cầu dầm nhịp liên tục 85 4.5.2 Phương án 2: Cầu dây văng .86 CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ CÁC PHƯƠNG ÁN .87 5.1 XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ PHƯƠNG ÁN 1: CẦU DẦM LIÊN TỤC 87 5.2 XÁC ĐỊNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DÂY VĂNG .89 CHƯƠNG 6: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 90 6.1 PHƯƠNG ÁN 1: CẦU DẦM LIÊN TỤC 90 6.2 PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DÂY VĂNG .90 6.4 ĐÁNH GIÁ VÀ KIẾN NGHỊ 91 PHẦN III : THIẾT KẾ KỸ THUẬT .92 CHƯƠNG 1: SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 93 1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN 93 1.2 TÍNH CHẤT VẬT LIỆU 94 1.2.1 Bê tông 94 1.2.2 Cốt thép .95 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU .97 2.1 TÍNH TỐN NỘI LỰC CHO BẢN MẶT CẦU 97 2.1.1 Xác định bề rộng dải tương đương cho hoạt tải 97 2.1.2 Xác định bề rộng dải tương đương cho hoạt tải 98 2.1.3 Xác định tải trọng tĩnh tải tác dụng .98 2.1.4 Tính tốn nội lực cho nhịp (phần nhịp đơn giản) 99 2.1.5 Tính tốn nội lực cho phần công xôn .103 2.2 TÍNH TỐN CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC 104 2.3 TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 105 2.3.1 Tiết diện gối 105 2.3.2 Tiết diện nhịp 106 2.4 TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 107 2.4.1 Mất mát ứng suất ma sát .107 2.4.2 Mất mát tụt neo 108 2.4.3 Mất mát co ngắn đàn hồi bê tông 108 2.4.4 Mất mát co ngót bê tơng .109 2.4.5 Mất mát từ biến 109 2.4.6 Mất mát chùng cốt thép 110 2.4.7 Tổng hợp mát ứng suất tiết diện .111 2.5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 112 2.5.1 Giới hạn ứng suất bê tông .112 2.5.2 Đối với ứng suất tạm thời trước mát .113 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 2.5.3 Đối với ứng suất TTGHSD sau xảy mát 114 2.6 KIỂM TOÁN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ .115 2.6.1 Xác định chiều cao uốn dương âm 115 2.6.2 Tính tốn sơ cốt thép thường chịu lực 115 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DẦM LIÊN TỤC 118 3.1 XÁC ĐỊNH CHI TIẾT KÍCH THƯỚC CỦA KẾT CẤU NHỊP .118 3.1.1 Kích thước sườn dầm .118 3.1.2 Kích thước mặt cầu 118 3.1.3 Chiều dày đáy 118 3.1.4 Chiều cao dầm 119 3.2 PHÂN CHIA ĐỐT THI CƠNG VÀ TÍNH TỐN ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC .120 3.3 TÍNH TỐN NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC 122 3.3.1 Phân tích giai đoạn thi cơng q trình hình thành nội lực 122 3.3.2 Nội lực qua giai đoạn thi công 127 3.4 TỔ HỢP NỘI LỰC 130 3.4.1 Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ I (TTGH CĐ I) 130 3.4.2 Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn sử dụng (TTGH SD) 130 3.5 BIỂU ĐỒ MOMENT VÀ BẢNG TỔNG HỢP NỘI LỰC .130 3.5.1 Biểu đồ bao moment giai đoạn khai thác 130 3.5.2 Bảng tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn cường độ I 134 3.6 TÍNH TỐN SƠ BỘ CÁP DƯL 138 3.6.1 Tính sơ số lượng cáp DƯL 138 3.6.2 Bố trí cáp DƯL 142 3.7 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ 142 3.7.1 Kiểm toán moment uốn 145 3.7.2 Kiểm toán lực cắt TTGH CĐ I .156 3.8 KIỂM TOÁN DẦM CHỦ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG .163 3.8.1 Kiểm tra ứng suất bê tông 163 3.8.2 Kiểm toán ứng suất bê tông dầm giai đoạn thi công .163 3.8.3 Kiểm toán ứng suất giai đoạn khai thác 167 3.8.4 Kiểm toán độ võng hoạt tải 168 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤ, MÓNG CẦU .169 4.1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO 169 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 169 4.2.1 Tĩnh tải 170 4.2.2 Hoạt tải 171 4.2.3 Lực hãm xe 171 4.2.4 Lực ma sát .172 4.2.5 Lực va xe 172 4.2.6 Áp lực nước .172 4.2.7 Tải trọng sóng 174 4.2.8 Tải trọng gió ngang 174 4.2.9 Tải trọng va tàu vào trụ 177 4.3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MẶT CẮT 180 4.3.1 Tổ hợp tải trọng mặt cắt 1-1 180 4.3.2 Tổ hợp tải trọng mặt cắt 2-2 182 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 4.4 ĐÁNH GIÁ VỀ ĐỘ MẢNH CỦA TRỤ 183 4.5 QUY ĐỔI MẶT CẮT GIẢ THIẾT CỐT THÉP .184 4.6 KIỂM TOÁN TRỤ TẠI MẶT CẮT 1-1 186 4.6.1 Ngun tắc tính tốn 186 4.6.2.Biểu đồ tương tác nén uốn xác định qua phần mềm spColumn v4.81 .188 4.6.3 Kiểm toán vết nứt trạng thái giới hạn sử dụng 192 4.7 KIỂM TRA KÍCH THƯỚC ĐÁ TẢNG 195 4.8 KIỂM TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI 197 4.8.1 Xác định tải trọng lên đầu cọc 197 4.8.2 Kiểm toán sức chịu tải cọc theo trạng thái giới hạn cường độ 198 4.9 KIỂM TỐN MĨNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 199 4.9.1 Chuyển vị ngang 199 4.9.2 Chuyển vị đứng .199 4.10 TÍNH TỐN BỆ MÓNG .200 4.10.1 Tính bệ móng theo phương y ngang cầu 200 4.10.2 Tính bệ móng theo phương x dọc cầu 203 PHẦN IV: THIẾT KẾ THI CÔNG 206 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÁC CÔNG ĐOẠN THI CÔNG 207 CHƯƠNG 2: THI CÔNG CHI TIẾT 208 2.1 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MẶT BẰNG 208 2.2 THI CƠNG MĨNG VÀ MỐ 208 2.2.1 Thi công cọc khoan nhồi 208 2.2.2 Thi cơng hố móng mố 211 2.3 THI CÔNG TRỤ 213 2.4 TÍNH TỐN THI CƠNG TRỤ T5 214 2.4.1 Tính tốn bê tông bịt đáy 214 2.4.2 Tính tốn cọc ván thép .216 2.4.3 Tính tốn ván khn thân trụ 219 2.5 THI CÔNG NHỊP DẪN 224 2.6 THI CƠNG NHỊP CHÍNH .226 2.6.1 Nguyên lý phương pháp thi công đúc hẫng .226 2.6.2 Các bước thi công 226 2.6.3 Thi công đoạn đúc đà giáo 226 2.6.4 Chi tiết thi công đốt K0 226 2.6.5 Lắp đặt ứng suất .227 2.6.6 Lắp đặt khối bê tông kê tạm 228 2.6.7 Lắp đặt gối .230 2.6.8 Lắp đặt ván khuôn đáy, ván khuôn thành ngồi, ván khn đầu đáy đổ bê tông đợt 231 2.6.9 Lắp đặt ván khuôn cửa sổ, ván khuôn tường ngăn đổ bê tông đợt 232 2.6.10 Lắp đặt khuôn lõi đổ bê tông đợt 232 2.6.11 Căng cáp dự ứng lực, căng ứng suất 233 2.6.12 Thi công khối đúc hẫng 233 2.6.13 Lắp ráp xe đúc .233 2.6.14 Chỉnh xe đúc 234 2.6.15 Chỉnh cao độ ván khuôn 235 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 2.6.16 Buộc cốt thép ống ghen tạo lỗ 235 2.6.17 Đổ bê tông .235 2.6.18 Luồn cáp 235 2.6.19 Căng cáp 235 2.6.20 Bơm vữa 236 2.6.21 Thi công đốt hợp long 236 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ỔN ĐỊNH CÁNH HẪNG 238 3.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ TẢI TRỌNG .238 3.2 TÍNH TOÁN CỐT THÉP NEO ĐỈNH TRỤ 239 PHẦN V: CHUYÊN ĐỀ 241 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 242 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: .242 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .243 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT KIỂM TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN UỐN 244 2.1 ĐỘ MẢNH CỦA TRỤ 244 2.2 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC NÉN UỐN .245 2.2.1 Khái niệm 245 2.2.2 Nguyên lý xây dựng biểu đồ tương tác nén - uốn 245 2.3 KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA TIẾT DIỆN 248 2.4 VÍ DỤ 248 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM KIỂM TOÁN TRỤ CHỊU NÉN UỐN 256 3.1 VÍ DỤ TÍNH TỐN .256 3.2 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL 2011 v1.1 257 3.2.1 Khai báo vật liệu, tiết diện .257 3.2.2 Mô hình trụ midas civil 258 3.2.3 Khai báo cốt thép cho trụ 259 3.2.4 Khai báo tải trọng 260 3.2.5 Chạy hiển thị kết 260 3.3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM SP COLUMN v4.50 .262 3.3.1 Khai báo thông số đầu vào .262 3.3.2 Mơ hình hóa tiết diện cốt thép 262 3.3.3 Khai báo tải trọng tác dụng 263 3.3.4 Chạy chương trình xuất kết 263 CHƯƠNG 4: TÓM TẮT KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 265 4.1 TÓM TẮT KẾT QUẢ CHUYÊN ĐỀ .265 4.2 KẾT LUẬN 265 TÀI LIỆU THAM KHẢO 266 GVHD: TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG TRƯỜNG 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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN Quyết định số …/QĐ/GTVT ngày / / Bộ trưởng Bộ GTVT việc cho phép tiến hành chuẩn bị đầu tư lập báo cáo NCKT xây dựng cầu qua huyện Nga sơn Thanh hóa Cơng văn số …/GTVT-KHĐT ngày / / Bộ trưởng Bộ GTVT gửi Ban quản lý dự án X việc giao nhiệm vụ Chủ đầu tư lập báo cáo NCKT xây dựng cầu Công văn số …/CĐS-QLĐS ngày / / Cục đường 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 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH Ta có: Cc = 0.85f c bβ1c (β1=0.84 với fc=30Mpa) Csi = A si ( fsi − 0.85f c ) Ts = ∑ Asi f si → Cc Cs1 Cs2 Ts1 Ts2 = = = = = 355100.8 (kN) 27834.4 (kN) 26801.2 (kN) 13567.95 (kN) 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  − d i ÷+ Ts  d − ÷ 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   M = A s f y  9.210 − ÷ = 181096.50(kN)   GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 252 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH Ta có biểu đồ tương tác nén uốn với ex=0 sau:  Xác định biểu đồ tương tác nén uốn ey=0 Điểm 1: Tiết diện chịu nén túy Khi khả chịu nén tiết diện: P0 = 0.8(0.85f c ( A g − A s ) + 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 253 TRƯỜNG 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 Xác định biến dạng cốt thép chịu kéo: es3 = 0.002 → fs1 = fs2 = fs4 = 547.4 (Mpa) 73.7 (Mpa) 400 (Mpa) Ta có: Cc = 0.85f c bβ1c (β1=0.84 với fc=30Mpa) Csi = A si ( fsi − 0.85f c ) Ts = ∑ Asi f si → Cc = Cs1 = Cs2 = Ts = 109884.6 (kN) 43650.0 (kN) 2402.6 (kN) 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  − d i ÷+ Ts  d − ÷ 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): c = 166.87 mm Vậy: GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 254 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 0.84 × c   M = A s f y  9.210 − ÷ = 93006.73(kN)   Ta có biểu đồ tương tác nén uốn với ex=0 sau: Xác định khả chịu nén tiết diện Pu 58704.3 = = 0.112 Pr max 0.8 × 652828.3 Vì Pu = 58704.3 kN < 0,1ϕ 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 255 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM KIỂM TOÁN 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 kiểm tra đảm bảo yêu cầu độ mảnh GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 256 TRƯỜNG 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 257 TRƯỜNG 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 phương 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 258 TRƯỜNG 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 thể menu Design → Concrete design Khai báo cốt thép cho trụ GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 259 TRƯỜNG 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 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 phương Có thể xuất kết quả: GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 260 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 261 TRƯỜNG 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 phương 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 sau: Tiết diện Số Số điểm Tọa độ x Cốt thép Tọa độ y Diện tích Tọa độ x … … … … Sử dụng hai file tiết diện cốt thép để import vào phần mềm: GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG Tọa độ y … 262 TRƯỜNG 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 chương trình xuất kết Kết xuất thể dạng:  Biểu đồ tương tác nén uốn  Xuất kết kiểm tra dạng text P ( kN) 600000 (Pmax) (Pmax) -300000 300000 M (2.3°) ( kNm) (Pmin) -100000 (Pmin) Biểu đồ P-M GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 263 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH 900000 My ( kNm) Mx ( kNm) -900000 900000 -900000 P =58704.3 kN 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 0.9 264 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN THUYẾT MINH CHƯƠNG 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 tương tác nén uốn  Sử dụng việc tính toán 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 tốn 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 toán 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 tốn tay Hạn chế việc kiểm toán tay xác định biểu đồ tương tác nén uốn theo phương (2D) mà không xác định biểu đồ tương tác đồng thời theo hai phương chịu uốn (3D) Tuy nhiên, kiểm tốn tay, kỹ sư hiểu bước tính tốn kiểm sốt kết 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 tương đương vùng bê tơng chịu nén: với phần mềm Midas civil khối ứng suất đường cong bậc 2, phần mềm SpColumn khối ứng suất quy đổi khối ứng suất hình chữ nhật tương đương với hệ số tùy theo cường độ bê tông chịu nén Với bê tông cường độ thấp, khối ứng suất vùng chịu nén bê tơng có dạng đường cong bậc 2, nhiên, với bê tông cường độ cao khối ứng suất có xu hướng thay đổi tuyến tính khối ứng suất hình chữ nhật bê tơng có cường độ chịu nén đủ cao GVHD:TS.NGUYỄN PHAN ANH SVTH : HOÀNG VĂN TÙNG 265 TRƯỜNG 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 tông 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 Như 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 266 ... - Cầu cơng trình vĩnh cửu, tuổi thọ thiết kế 100 năm - Cầu thiết kế cầu nhịp lớn để vượt qua mặt cắt sông đảm bảo thông thương cầu - Đường đầu cầu thiết kế theo đường cấp III đồng có tốc độ thiết. .. văn khu vực xây cầu Sông Lèn sông Lớn -, có lưu lượng nước lớn, tàu sà lan có tải trọng 300 qua lại vào hai mùa 4.5.2 Tần suất thiết kế Tần suất thiết kế cầu: P = 1%.(Tức thiết kế mực nước lũ... MINH CHƯƠNG 6: CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU 6.1 NGUN TẮC THIẾT KẾ Cơng trình phải thiết kế hướng tới u cầu sau: - Cơng trình thiết kế phải đảm bảo phù hợp với yêu cầu quy hoạch phát triển mạng