Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN Chương GIỚI THIỆU CHUNG Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SƠNG 1.1.Vị trí khu vực xây dựng cầu - Mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ thiết kế: 1.1.1 Vị trí khu vực xây dựng cầu: - Cầu C4 nằm tuyến đường Quốc lộ 14E bắt qua sông Trường Giang tỉnh QUẢNG NAM 1.1.2 Mục đích, ý nghĩa cơng trình cầu: Để cân kinh tế cho hai bên bờ sơng thiết phải xây dựng cơng trình việc giao thơng hai vùng chủ yếu tàu thuyền, cơng trình đưa vào sử dụng thuận lợi cho việc giao thương vùng hai bên bờ sông ,điều đáp ứng nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa vùng địa phương Từ phát triển ngành dịch vụ du lịch địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa người dân địa phương nói chung 1.1.3 Nhiệm vụ thiết kế: 1.1.3.1 Địa hình: Sơng C4 nằm vùng đồng dun hải 1.1.3.2 Địa chất: Địa chất khu vực xây dựng cầu chia thành lớp rõ rệt: Lớp bùn có độ sệt B=1.0 Lớp Á sét có độ sệt B=0.4 LớpÁ cát có độ sệt B=0.3 1.1.3.3 Thuỷ văn: Mực nước cao : +10,5 m Mực nước thông thuyền: +5,0 m Mực nước thấp nhất: +2,2 m Mực nước thi cơng : +3,2m 1.1.3.4 Khí hậu - Thời tiết: Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm đến tháng năm sau Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đơng Bắc vào tháng mưa Độ ẩm khơng khí cao (vì nằm vùng gần cửa biển ) 1.1.3.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình: Qui mơ xây dựng : Vĩnh cửu Tần suất lũ thiết kế : P =4% Tải trọng thiết kế : Hoạt tải 0.65HL-93 đoàn người 3,4KN/m2 Khẩu độ cầu : Lo = 160 m SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN Khổ cầu : B=k+2T = + 2x1,5m Cấp sông : Cấp IV 1.2 Các điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu: 1.2.1 Điều kiện địa hình : Mặt cắt dọc sơng đối xứng, thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng Sông cấp IV, chiều rộng khổ gầm cầu 30 m độ cầu L 0=160 m nên chọn giải pháp kết cấu phù hợp với điều kiện thi cơng 1.2.2 Điều kiện địa chất: Địa chất lòng sơng chia làm lớp rõ rệch : Lớp bùn có độ sệt B=1,0 Lớp Á sét có độ sệt B=0.4 Lớp Ácát có độ sệt B=0.3 Nhận xét: Nói chung với địa chất lòng sơng lòng sơng ta thấy thuận lợi cho việc thi công ma sát, giá thành củng việc thi công cọc khoan nhồi đắt tiền phức tạp nhiều so với cọc đóng, dùng cọc khoan nhồi giảm bớt số lượng cọc khả chịu tải lớn so với cọc đóng,nhưng chi phí tốn phương án cầu liên tục tải trọng lớn ta sử dụng cọc khoan nhồi phương án lai ta sử dụng cọc đóng 1.2.3 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thơng thuyền: Tình hình xói lở: dòng sơng khơng uốn khúc chảy êm nên tình hình xói lở khơng xảy Ở chổ có nước, mặt bệ đặt thấp mực nước từ 0,3÷ 0,5m, nơi khơng có nước mặt gờ móng đặt cao độ mặt đất sau xói lở Do độ ẩm khơng khí cao thêm vào điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên loại vật liệu chủ đạo bê tông cốt thép Kết cấu thép sử dụng có điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời 1.3 Các điều kiện xã hội: 1.3.1 Đặc điểm dân cư phân bố dân cư: Khu vực tuyến qua dân cư tập trung đông đúc phân bố không đều, chủ yếu tập trung sát tuyến đường, cư dân chủ yếu người Kinh 1.3.2 Tình hình văn hóa, trị, kinh tế xã hội khu vực: Qua kết báo cáo khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu nơng nghiệp tiểu thủ cơng nghiệp, bên cạnh buôn bán nhỏ tập trung Nhân dân nguồn nhân lực cần thiết trình xây dựng cơng trình cầu SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN 1.3.3 Các định hướng phát triển tương lai: Để cân kinh tế cho hai bên bờ sơng thiết phải xây dựng cơng trình việc giao thơng hai vùng chủ yếu tàu thuyền, cơng trình đưa vào sử dụng thuận lợi cho việc giao thương vùng hai bên bờ sông ,điều đáp ứng nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa vùng địa phương Từ phát triển ngành dịch vụ du lịch địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa người dân địa phương nói chung 1.4 Các điều kiện liên quan khác: 1.4.1.Điều kiện khai thác, cung cấp vật liệu: Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn: Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn có chất lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu Vật liệu thép: Sử dung loại thép nhà máy luyện thép nước thép Thái Nguyên, Biên Hoà, loại thép liên doanh Việt Nhật, Việt – Úc Xi măng: Hiện nhà máy xi măng xây dựng tỉnh, thành đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vây, vấn đề cung cấp xi măng cho cơng trình xây dựng thuận lợi, giá rẻ đảm bảo chất lượng số lượng mà u cầu cơng trình đặt 1.4.2 Điều kiện cung cấp bán thành phẩm, cấu kiện đường vận chuyển: Xi măng nhựa đường vận chuyển đến tập trung bãi xung quanh khu vực tuyến Các vật liệu cần bảo quản mưa nắng Sử dụng xe ủi để ủi bãi phẳng Các cấu kiện đúc sẵn, bán thành phẩm có chất lượng đảm bảo chun chở ơtơ Nó vận chuyển đến tận nơi cần thi công Mỏ đá trạm trộn bê tông, phân xưởng đúc cấu kiện xa Km0+0.00 khoảng km dùng ôtô 10T vận chuyển tối ưu 1.4.3 Khả cung cấp nhân lực phục vụ thi công: Đơn vị thi công có đầy đủ đội ngũ cán kỹ thuật cơng nhân có tay nghề cao động, nhiệt tình với cơng việc Còn lượng cơng nhân khơng cần đòi hỏi có trình độ thi cơng chun mơn cao tận dụng lượng nhân cơng địa phương 1.4.4 Khả cung cấp thiết bị phục vụ thi cơng: Về máy móc thi cơng: Đơn vị thi cơng có đầy đủ loại máy máy san, máy ủi, máy đào, máy đóng cọc, máy khoan, ơtơ tự đổ (nếu q trình thi cơng có sử dụng q nhiều tơ th số đơn vi khác), với số lượng thoả mãn yêu cầu Các máy bảo dưỡng tốt, động trạng thái sẵn sàng SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN Về điện nước: Đơn vị thi cơng có máy phát điện với cơng suất lớn, cung cấp đủ cho việc thi công sinh hoạt cho công nhân Trong trường hợp máy điện có cố nối với mạng điện nhân dân Đơn vị có máy bơm nước đại, đảm bảo bơm hút nước tốt q trình thi cơng Các máy bơm nhỏ gọn chở ơtơ nhiều công nhân khiêng 1.4.5 Khả cung cấp loại nhiên liệu, lượng phục vụ thi công: Nhiên liệu xăng dầu cho máy móc thi cơng hoạt động đảm bảo đầy đủ Dùng ôtô để chở xăng từ trạm cách tuyến khơng xa xì tẹc Những xì tẹc chứa xăng đươc đặt gần nơi thi công điều kiện cho phép, để máy móc khỏi di chuyển xa 1.4.6 Khả cung cấp loại nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt: 1.4.7 Điều kiện thông tin liên lạc, y tế: Hiện nay, hệ thống thông tin liên lạc, y tế xuống đến cấp quận, phường Các bưu điện văn hóa phường hình thành góp phần đưa thơng tin liên lạc thơn xóm đáp ứng nhu cầu nhân dân Đây điều kiện thuận lợi cho công tác thi công, giám sát thi công, tạo điều kiện rút ngắn khoảng cách ban huy công trường ban ngành có liên quan Tại xã huyện có trạm y tế giải vấn đề sơ cấp cứu có tai nạn lao động xảy Chương CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA CẦU 2.1 Chiều dài cầu: Lo = 160 m 2.2 Khổ cầu: B=k+2T = 8+2x1,5 m 2.3 Tải trọng thiết kế: Hoạt tải 0,65HL-93 đoàn người PL= 3,4KN/m2 2.4 Cấp sông: Cấp IV SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN Chương ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SƠNG 3.1 Giải pháp kết cấu cơng trình: 3.1.1 Kết cấu thượng bộ: Đưa giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dây văng nhằm tạo mỹ quan cho cơng trình giảm số lượng trụ, bên cạnh đưa giải pháp giản đơn kết cấu ƯST để so sánh chọn phương án 3.1.2 Kết cấu hạ bộ: Dùng móng cọc khoan nhồi, cọc đóng SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến Dùng trụ cầu liên tục cho kết cấu cầu liên tục Dùng trụ cầu toàn khối cho kết cấu cầu dơn giản Trên sở phân tích đánh giá phần trên, ta đề xuất phương án vượt sông sau: 3.2 Đề xuất phương án vượt sông: 3.2.1 : Phương án 1: Cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST :5 nhịp 34 m Khẩu độ tính tốn: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b = 5*34 + (5 + 1)*0.05 – (5 – 1)*1.5 – 2*1= 162,3 m 162,3 − 160 Ltt − Lyc tt yc 162,3 max( L , L ) Kiểm tra điều kiện: = *100= 1,41% < 5% → Đạt * Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT thường : nhịp 55m Khẩu độ tính tốn: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b = 3*55+4*0.05-2*2-2*1.5=158,2m Ltt − Lyc tt 158,2 − 160 yc max( L , L ) 160 Kiểm tra điều kiện: = *100= 1,12% < 5% → Đạt * Phương án 3: Cầu vòm: nhịp 80m Khẩu độ tính tốn: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b = 2*80+3*0.05-1*1.5-2*1=156,65m Ltt − Lyc tt 156,65 − 160 yc max( L , L ) 160 Kiểm tra điều kiện: = = 2,09% < 5% → Đạt * Phương án 4: Cầu dầm thép liên hợp: nhịp 40m Khẩu độ tính toán: L0tt = nlnhịp + (n + 1)∆ - (n – 1)a – 2b = 4*40+5*0.05-3*1.5-2*1=153,75m Ltt − Lyc tt 153,75 − 160 yc max( L , L ) Kiểm tra điều kiện: = 160 = 3.9% < 5% → Đạt 1.4 Phân tích, so sánh lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật: * Phương án 1: Cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST: SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUN Ưu điểm: Tính tốn thiết kế dơn giản - Bố trí cốt thép dễ dàng - Sơ đồ kết cấu tĩnh định => không bị ảnh hưởng yếu tố lún lệch mố- trụ , thay đổi nhiệt độ => áp dụng cho địa chất móng - Dễ tiêu chuẩn hóa kích thước - Dễ lắp ghép thuận lợi Nhược điểm: - Kết cấu nặng nề - Đường đàn hồi không liên tục - Kích thước trụ nặng nề * Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT thường: Ưu điểm: - Chịu lực hợp lý, tiết kiệm vật liệu cầu dầm đơn giản - Kết cấu mảnh, khả vượt nhịp lớn - Trên trụ bố trí gối => chịu nén tâm, kích thước nhỏ gọn - Đường đàn hồi liên tục => xe chạy êm thuận khơng gây lực xung kích - Độ cứng tốt => độ võng nhỏ - Dáng kiến trúc mỹ quan Nhược điểm: - Sơ đồ kết cấu siêu tĩnh, nhạy với tác động yếu tố: mố, trụ lún nghiêng lệch co ngót - Biểu đồ momen có hai dấu phải bố trí cốt thép hai phia dầm => phức tạp cho thi công - Tốn nhiều ván khuôn giàn giáo - Cơng tác thi cơng đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao *Phương án 3: Cầu vòm: Ưu điểm: - Khả vượt nhịp lớn L= 60 ÷150 m - Hình dáng đẹp - Tận dụng vật liệu địa phương - SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUN Nhược điểm: Có lực xơ ngang => phù hợp với địa chất tốt - Thi công phức tạp, cần độ xác cao - Khó tiêu chuẩn hóa *Phương án 4: Cầu dầm thép liên hợp: Ưu điểm: - Trọng lượng thân nhẹ - Độ cứng lớn - Thi công nhanh - Tận dụng khả làm việc vật liệu địa phương Nhược điểm: - Thép đắt tiền - Dễ bị gỉ - Tốn chi phí bảo dưỡng Từ ưu điểm nhược điểm phương án trên, ta chọn phương án sử dụng cầu Bê Tông Cốt Thép ƯST làm phương án thiết kế kỹ thuật hợp lý SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ LỚP :12XC2 Trang Thuyêt minh đồ án TK cầu BTCT SVTH: TRƯƠNG VĂN DỰ GVHD :NGUYỄN VĂN BẢO NGUYÊN LỚP :12XC2 Trang 10