38 TRAN VAN CHI CONG THUYET MINH 2 phuong an chung

SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG MC Các số liệu ban đầu I.1.Địa chất: Địa chất khu vực xây dựng cầu chia thành4 lớp rõ rệt: - Lớp - Lớp - Lớp -Lớp I.2.Thuỷ văn: - Mực nước cao : -1.5 m - Mực nước thấp nhất: -12.8 m - Mực nước thông thuyền -6.5 m I.3.Các tiêu chuẩn kỹ thuật cơng trình: - Tải trọng thiết kế : 0.65 HL-93 +3 KN/m2 - Khẩu độ cầu : Lo = 240.45 m - Khổ cầu : + 2x1.5m - Cấp sông : Cấp V I.4.Lựa chọn kích thước Cao độ đáy dầm (CDĐD) : Bằng max giá trị + MNCN +h( h>1m) +MNTT + Htt = -6.5 + 3.5 = -3 m  CĐĐD = MNCN + 2,0 = -1.5+ =- 0.5 m (song cấp V , khổ thông thuyền 25m x 3,5m) Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) : CĐĐT = CĐĐD – hgối – hđá kê gối Chọn hgối = 0.1 m , hđá kê gối = 0.2 m  CĐĐT =- – 0.1 – 0.2 = -0.8 m Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) : CĐĐB ≤ MNTT – 0.5m CĐĐB ≤ -12.8 – 0.5 = -13.3m Cao độ đáy bệ (CĐĐB) : CĐĐB = CĐĐB - hbệ(1.5m ÷ 2m ) CĐĐB = -13.3 –1.8= -15.1 m SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Chương I THIẾT KẾ SƠ BỘ  * PHƯƠNG ÁN I : CẦU DẦM BTCT DƯL * PHƯƠNG ÁN II : CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VÀ ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU I.1.Đánh giá điều kiện địa hình: Mặt cắt dọc song khơng đối xứng, khó cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng, nên chọn giải pháp kết cấu nhịp không đối xứng sau cho khổ thông thuyền nằm nhịp có chìu sâu sâu mặt cắt sơng Sông cấp V, chiều rộng khổ gầm cầu 25 m nên chọn giải pháp kết cấu phù hờp với điều kiện thi công I.2.Các giải pháp kết cấu: I.2.1.Nguyên tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi công - Ưu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng cơng trình, tăng tính thẩm mỹ - Q trình khai thác an tồn thuận tiện kinh tế I.2.2.Giải pháp kết cấu công trình : *Kết cấu hạ bộ: - Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến - Dùng trụ cầu toàn khối cho kết cấu cầu dơn giản ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ Trên sở phân tích đánh giá phần trên, ta đề xuất phương án vượt sông sau: II.1.Phương án I:cầu BTCT DUL DẦM I - Chiều dài toàn cầu: 230,35m - Loại cầu: Cầu giản đơn BTCT DƯL - Mô tả kết cấu phần : + Sơ đồ nhịp: Sơ đồ nhịp: nhịp 25m,1 nhịp 35m, nhịp 30m + dầm chữ I BTCT DƯL + Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác345 SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Các lớp mặt cầu gồm: Lớp BT nhựa Lớp phòng nước Lớp tạo độ dốc - Mô tả kết cấu phần dưới: + Dạng mố: Mố chữ U cải tiến BTCT Mác300 + Trụ: Trụ đặc có thân thu hẹp + Móng: Móng cọc BTCT Mác300 - Đường dẫn hai đầu cầu : + Lớp BTN mịn 5cm + Lớp BTN thô 7cm + Lớp CPĐD dày 30cm + Lớp CP đất đồi K98 + Nền đường đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95 -Phương pháp thi công đạo: + Dầm BTCT chữ I đúc bờ, dùng cần cẩu lao lắp lên nhịp Số liệu chung tính tốn cho cầu 1.1 Số liệu chung - Qui mô thiết kế : cầu thiết kế vĩnh cửu dầm thép liên hợp BTCT - Quy trình thiết kế:TCVN 11823 - 2017 - Chiều dài nhịp :L=25,35,30 - Khổ cầu : + Bề rộng phần xe chạy : Bxe = m + Bề rộng phần người bộ: Blề = ×1.5m + Chân lan can : 2x0,5 m => bclc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu : Bcầu = + 2x1.5 + 2x0.5= 12 m - Tải trọng thiết kế : + Tải trọng 0.65HL93+3 Kn/m2 II.1.Phương án II:cầu DẦM THÉP BTCT -Chiều dài toàn cầu: 226,25 m - Loại cầu: Cầu dầm thép btct - Mô tả kết cấu phần : + Sơ đồ nhịp: Sơ đồ6 nhịp: nhịp 36m,1 nhịp 40m, nhịp 38m + dầm chữ I BTCT DƯL SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY + Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác345 + Các lớp mặt cầu gồm: Lớp BT nhựa Lớp phòng nước Lớp tạo độ dốc - Mô tả kết cấu phần dưới: + Dạng mố: Mố chữ U cải tiến BTCT Mác300 + Trụ: Trụ đặc có thân thu hẹp + Móng: Móng cọc BTCT Mác300 - Đường dẫn hai đầu cầu : + Lớp BTN mịn 5cm + Lớp BTN thô 7cm + Lớp CPĐD dày 30cm + Lớp CP đất đồi K98 + Nền đường đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95 -Phương pháp thi công đạo: + Dầm BTCT chữ I đúc bờ, dùng cần cẩu lao lắp lên nhịp Số liệu chung tính tốn cho cầu 1.1 Số liệu chung - Qui mô thiết kế : cầu thiết kế vĩnh cửu dầm thép liên hợp BTCT - Quy trình thiết kế:TCVN 11823 - 2017 - Chiều dài nhịp :L= 38,35,30m - Khổ cầu : + Bề rộng phần xe chạy : Bxe = m + Bề rộng phần người bộ: Blề = ×1.5m + Chân lan can : 2x0,5 m => bclc = 0,5 m + Bề rộng toàn cầu : Bcầu = + 2x1.5 + 2x0.5= 12 m - Tải trọng thiết kế : + Tải trọng 0.65HL93+3 Kn/m2 SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CƠ SỞ II.1 Thiết kế sơ phương án cầu bê tông II.1.1 Thuyết minh cấu tạo : - Dầm chủ : + Chiều cao dầm :h=1.65m ℎ 1.65 = = 0.047 ≥ 0.045 𝑙 35 + Chiều dài nhịp : Xác định nhịp thông thuyền: Thiết kế với sông cấp V: Theo tiêu chuẩn TCVN 11823-2017 ta có khổ thơng thuyền sau: Bề rộng khổ thông thuyền Btt = 25m Tĩnh không cầu : Htt =3.5m SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Chọn bề rộng trụ: Btrụ =1.8 m Khi chiều dài nhịp xác định sau:  𝐿𝑔𝑖ữ𝑎 ≥ 𝐵𝑡𝑡 + 2×2+2× Chọn chiều dài nhịp giữa: Chiều dài nhịp biên: Btrụ = 25+4+1.8 = 30.8 m Lgiữa = 35 m Lbiên ≤ Lgiữa Chọn chiều dài nhịp biên: Lbiên trái = 25 m , Lbiênphải = 30 m Khoảng cách dầm chủ: Chọn 2.4m Khoảng cách dầm ngang nhịp là: m - Mố : Tính cao độ khống chế : htường đỉnh= hđá kê gối + h gối + hdầm +hbản mặt cầu +hlớp phủ  hường đỉnh = 0.3 + 0.2 +1.65+ 0.2+0.105 =2.26 m Cao độ xà mũ :  CĐXM = CĐMC – h(tường đỉnh) = +0.56 – 2.26 = - Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) :  CĐĐB = MNXM– htường thân = -2 -2.5 = -4.5 Cao độ đáy bệ (CĐĐB) :  CĐĐB = CĐĐB - hbệ(1.5m ÷ 2m ) = -4.5 - 1.5 = - - Trụ: Cao độ đáy dầm (CDĐD) : Bằng max giá trị + MNCN +h( h>1m) +MNTT + Htt = -6.5 + 3.5 = -3 m  CĐĐD = MNCN + 2,0 = -1.5+ =- 0.5 m (song cấp V , khổ thông thuyền 25m x 3,5m) SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) : CĐĐT = CĐĐD – hgối – hđá kê gối Chọn hgối = 0.1 m , hđá kê gối = 0.2 m  CĐĐT =- – 0.1 – 0.2 = - 0.8 m Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) : CĐĐB ≤ MNTT – 0.5m  CĐĐB ≤ -12.8 – 0.5 = -13.3m Cao độ đáy bệ (CĐĐB) : CĐĐB = CĐĐB - hbệ(1.5m ÷ 2m )  CĐĐB = -13.3 –1.8= -15.1 m II.1.2 Tính tốn sơ : Tính trạng thái giới hạn cường độ I,tính mặt cắt nhịp ,tính mơmem : 1.Phương án thiết kế sơ - Sơ đồ mặt cắt ngang cầu : u 2% - Sơ đồ mặt cắt ngang dầm : 35m 2% SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Bố trí dầm dầm ngang : - Chiều dài nhịp chính: Lnhịp=35m - Chiều dài nhịp tính tốn : Ltt=34.4m - Bê tơng: + Trọng lượng riêng: γ=25 kN/ m3 + Cường độ chịu nén: dầm : fc’=50 Mpa +Bản mặt cầu, dầm ngang : fc’=30 Mpa 2.Tính khối lương kết cấu nhịp 2.1 Tĩnh tải giai đoạn 1: Bao gồm: trọng lượng thân dầm chính, mặt cầu, dầm ngang 2.1.1 Trọng lượng thân dầm ( tĩnh tải rãi 1m dầm chính) - Diện tích mặt cắt gối: Agối = 1103500.52mm2 = 1.1 m2 SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Diện tích mặt cắt vát ( nhỏ ): Avát = 635239.25 mm2 = 0.64 m2 - Thể tích dầm chính: - Vch= Agối x ( 0.3+1.7 ) x + (Agối + Avát) x x + Avát x 29 = 24.7 m3 Tĩnh tải dầm chủ xem rãi suốt chiều dài dầm: DC1 = 𝑉∗𝛾 𝐿𝑛ℎ = 24.7∗25 35 = 17.64 KN/m 2.1.2.Tĩnh tải dầm ngang: - Diện tích dầm ngang gối :A = 10199577,12 mm2= 10.20 m2 - Thể tích dầm ngang gối :V1 = 10 20 × 0.3 = 3.06 m3 - Diện tích dầm ngang gữa nhịp :A = 10321000 mm2 = 10.32 m2 - Thể tích dầm ngang nhịp :V2 = 10.32 × 0.3 = 3.096 m3 - Tĩnh tải dầm ngang xem phân bố dầm chủ: DC2 = 𝑛V∗𝛾 𝑁𝐿𝑛ℎ = (2×3.06+6×3.096)×25 5×35 = 3.53 kN/m 2.1.3Tải trọng lan can cầu, tay vịnh - Diện thích phần lan can :A= 219000mm2=0.22m2 - Tĩnh tải lan can :  qlan can = 0.22∗2∗25 = 2.2 kN/m - Giả sử tĩnh tải tay vịnh: qtv =2 KN/m  DC3 = 4.2 KN/m 2.1.4 Tĩnh tải mặt cầu: - Bản mặt cầu khối bê tơng kích thước : 12x35x0.2 m3 - Thể tích mặt cầu: Vbmc = 12*35*0.2=84 m3 - Tĩnh tải mặt cầu : xem phân bố cho tất dầm chính: SV: TRẦN VĂN CHÍ CÔNG DC4 = 𝑉∗𝛾 𝐿𝑛ℎ = 84∗25 5∗35 GVHD: PHẠM NGỌC BẢY = 12 kN/m 2.1.5 Tĩnh tải công trình phụ trợ : DC5 =0.5 KN/m  DC = DC1 + DC2+ DC3+ DC4+ DC5  DC= 17.64+3.53+4.2+12+0.5=38.87 KN/m 2.2 Tĩnh tải giai đoạn 2:Tải trọng lớp phủ mặt cầu, - Chiều dày lớp phủ cầu:lớp mui luyện 15mm,lớp phòng nước 10mm, lớp bê tơng bảo vệ 30 mm,lớp bê tông nhựa 50mm - Lớp bê tông asphant có chiều dày t=0.05m γ = 2320 kg/m3 - Lớp phòng nước có chiều dày t= 0.01m γ =1800 kg/m3 - Lớp bê tông bảo vệ : t= 0.03m γ =2500 kg/m3 - Lớp mui luyện t= 0.015m - Diện tích phủ :35*8= 280 m2 :: γ =2500 kg/m3 - Tĩnh tải lớp phủ: xem rãi tất dầm chính: ((0.05×23.2)+(0.01×18)+(0.03×25)+(0.015×25))∗280 DW = = 3.58 kN/m 5∗35 3.Nội lực hoạt tải chưa tính đến hệ số Hoạt tải xe ôtô thiết kế quy tắc xếp tải (Điều 3.6.1.3) Dah Momen mặt cắt nhịp : SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY Hình 2.9: Hệ lực đặt lên đường ảnh hưởng momen mặt cắt nhịp Mômen mặt cắt L/2 chưa tính hệ số M xetai   Pi   i ; M  9.3   M ; MOMEN y35 6.45 m Xe tải thiết kế y145 6.45 m y145 8.60 m y110 8.60 m Xe hai trục y110 8.00 m M3tr 2408 kN.m Momen M2tr 1826 kN.m Mlan 1376 kN.m Bảng 2.7: Bảng tung độ nội lực hoạt tải mặt cắt dầm chủ chưa hệ số Hệ số phân bố hoạt tải momen * Hệ số phân bố hoạt tải momen dầm - Điều kiện áp dụng: 1100≤ S=2000≤ 4900mm : Khoảng cách tim dầm chủ 110≤ts=200≤ 300 mm : Chiều dày mặt cầu 6000≤L=34400≤73000 mm : Chiều dài kết cấu nhịp Nb=5≥4 : Số lượng dầm chủ SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY - Với thiết kế chịu tải mg1lan=0.06 + ( 𝑆 4300 ) 0.4 𝑆 0.3 ∗( ) 𝐿 ∗( 𝐾𝑔 𝐿∗𝑡𝑠3 ) 0.1 = 0.06 + ( 2400 0.4 4300 ) ∗( 2300 34400 ) 0.3 ∗ (1)0.1 = 0.4117 mg≥2 lan=0.075 + ( 𝑆 2900 ) 0.6 𝑆 0.2 ∗( ) 𝐿 ∗( 𝐾𝑔 𝐿∗𝑡𝑠3 ) 0.1 = 0.075 + ( 2400 0.6 2900 ) ∗( 2400 34400 = 0.5991 => mggiữa = max (mg1lan, mg≥2 lan) = max ( 0.4117;0.5991) = 0.5991 * Hệ số phân bố hoạt tải momen dầm biên mgLL = m* ½ ( 1.042+0.292) = 0.8087 mglan = m* ωlan = 1.2* ½ *( 3000*1.042)=0.8004 - Nhiều chịu tải: tra bảng mg≥2lan = e*mgdam = ( 0.77 +de/2800 )* mgdam = (0.77+ 750/2800)*0.5991=0.6218 => mgbiên= max (mg1lan, mg≥2 lan) = max (0.8087; 0.6218 ) = 0.8087 Tổng hợp hệ số phân bố ngang hoạt tải: Tải trọng Xe Loại dầm Dầm 0.5991 Dầm biên 0.8087 Tại dầm giữa: Làn 0.5991 0.8004 ) 0.2 ∗ (1)0.1 SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY LL trục = 1,05×nlàn × m × M3 trục ×mg = 1,05×2 × × 2480 × 0.5991=3120 KN/m LLlàn = 1,05×nlàn × m × Mlàn × mg =1,05×2× 1× 1376 × 0.5991 =1731,16 KN/m LLdầm =3120 +1731,16 = 4851,16 KN/m Tại dầm biên: LL trục = 1,05×nlàn × m × M3 trục ×mg = 1,05 × × × 2480 × 0.8087= 4211,56 KN/m LLlàn = 1,05×nlàn × m × Mlàn × mg =1,05×2× 1× 1376 × 0.8004 =2312,84 KN/m LLdầm biên =4211,56 +2312,84 = 6524,40 KN/m IM = 33% MCĐ1 =1.75LLdầm biên +1.25DC+ 1,5DW+1.75IM MCĐ1 =1.75× 6524,40 +1.25×38.87 + 1,5× 3.58 +1.75×1.33 MCĐ1 =11473,99 KN/m SV: TRẦN VĂN CHÍ CƠNG GVHD: PHẠM NGỌC BẢY ... DC2 =