so bo 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN CHƯƠNG 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT 2.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN 2.1.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ: 22TCN 272 - 05 2.1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU 2.1.2.1 Điều kiện địa chất - Qua số liệu thăm dò lỗ khoan khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo sau: + Lớp 1: Bùn sét pha màu xám đen, xám xanh, lẫn di tích thực vật + Lớp 2: Sét pha màu xám vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng + Lớp 3: Sét màu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái cứng 2.1.2.2 Điều kiện thủy văn - Theo số liệu khảo sát điều tra nhiều năm cho thấy: MNCN: 46.95m; MNTT: 45.80m; MNTN: 43.05m; MNTC: 44.80m 2.1.3 SƠ ĐỒ KẾT CẤU 2.1.3.1 Kết cấu phần - Cầu gồm nhịp giản đơn Lnh = 33 m dầm thép liên hợp BTCT, mặt cắt ngang gồm dầm, khoảng cách dầm chủ S = 2.2 m - Độ dốc dọc cầu nhịp 0% nhịp biên 2.0%, độ dốc ngang cầu 2% - Chiều dài toàn cầu Lc =107.40m 2.1.3.2 Kết cấu phần - Gồm mố chữ U đặt móng cọc đóng, cọc có đường kính D = 35cm - Trụ gồm trụ đặc thân hẹp BTCT đặt móng cọc đóng, cọc có đường kính D =35cm 2.2 SỐ LIỆU TÍNH TỐN 2.2.1 KHỔ CẦU - Khổ cầu: 10 + 2x2.0 2.2.2 KHỔ THÔNG THUYỀN - Sông thông thuyền cấp V: Tra bảng cấp thông thuyền sơng ta có: + Bề rơng thơng thuyền: Btt = 25m + Tĩnh không thông thuyền: Htt = 3.5m SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.2.3 TẢI TRỌNG THIẾT KẾ - Tải trọng HL93: - Tải trọng người bộ: 3kN/m2 2.2.4 QUY MÔ THIẾT KẾ - Cầu thiết kế vĩnh cửu dầm thép liên hợp BTCT 2.2.5 TẦN SUẤT LŨ THIẾT KẾ: P = 1% 2.2.6 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 2.2.6.1 Dầm thép Chọn thép dầm chủ thép M270M cấp 345(A 709M cấp 345-ASTM) Thép hợp kim thấp cường độ cao Thép M270M cấp 345 Cường độ chịu kéo Cường độ chảy Môdul đàn hồi Tỷ trọng thép Ký hiệu fu fy Es γC Trị Số 450 345 200000 7.85E-05 Đơn Vị Mpa Mpa Mpa N/mm3 2.2.6.2 Các kết cấu lại + Bê tơng: cấp 30 có Bê tông cấp 30 Tỷ trọng bê tông Ký hiệu γC Trị Số 2.5 E-05 Đơn Vị N/mm3 Cường đô nén 28 ngày tuổi f C" 30 MPa Cường đô chịu kéo uốn fr 3.45 MPa Môdul đàn hồi EC 29440.09 MPa Ký hiệu fy Es γC Thép thường cấp 280 Cường độ chảy Mô đun đàn hồi Tỷ trọng thép Trị Số 280 200000 Đơn Vị Mpa Mpa 7.85E-05 N/mm3 2.3 TÍNH TỐN KẾT CẤU NHỊP 2.3.1 CHIỀU DÀI TÍNH TỐN KCN - Khoảng cách từ đầu dầm tới tim gối: a = 0.4m → Chiều dài tính tốn KCN: Ltt = L-2a = 33 - 2x0.4 = 32.2 (m) SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.3.2 LỰA CHỌN SỐ DẦM CHỦ TRÊN MẶT CẮT NGANG Trong toán thiết kế vào bề rộng thiết kế cầu 15.5(m) nên ta chọn trường hợp số dầm chủ nhiều: ndc= dầm chủ 2.3.3 QUI MÔ THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CẦU - Mặt cắt ngang cầu: Hình 2.1: Cấu tạo mặt cắt ngang kết cấu nhịp 2.3.4 CHIỀU CAO DẦM CHỦ -Trong bước tính tốn sơ ta chon chiều cao dầm thép theo công thức: H sb 1 ≥ ⇒ H sb ≥ × 31.2 = 1.04(m) L 30 30 → Chọn chiều cao dầm thép: + Chiều cao bụng: Dw = 140 (cm) + Chiều dày cánh (Top flange): tt = (cm) +Chiều dày cánh (Bottom flange): tb = (cm) +Chiều cao toàn dầm thép: Hsb = 140+3+3 = 146 (cm) 2.3.5 CẤU TẠO BẢN BÊ TÔNG MẶT CẦU -Kích thước cấu tạo bêtơng mặt cầu: + Chiều dày bêtông: ts = 20 (cm) + Chiều dày vút bản: th = 12 (cm) + Bề rộng vút bản: bh = 12 (cm) + Chiều dài phần cánh hẫng: de = 115 (cm) + Chiều dài phần cánh phía trong: S/2 = 110 (cm) SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.3.6 TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ DẦM CHỦ - Mặt cắt ngang dầm chủ Hình 2.2: Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ - Cấu tạo bụng (web) + Chiều cao bụng: Dw = 140 (cm) + Chiều dày bụng: tw = (cm) - Cấu tạo cánh trên: + Bề rộng cánh trên: bt = 40 (cm) + Chiều dày bản: t = cm - Cấu tạo cánh dưới: + Bề rộng cánh dưới: bb = 65 (cm) + Chiều dày bản: t = (cm) - Tổng chiều cao dầm thép: Hsb = 140+3+3 = 146 (cm) - Cấu tạo bê tổng: chiều dày bản: ts = 20 (cm), chiều cao vút bản: th = 12 (cm) - Chiều cao toàn dầm liên hợp: Hcb = 146 + 12 + 20 = 178 (cm) 2.3.7 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ 2.3.7.1 Các giai đoạn làm việc cầu dầm liên hợp a) Trường hợp Cầu dầm liên hợp thi công theo biện pháp lắp ghép lao kéo dọc khơng có đà giáo hay trụ tạm đỡ b) Trường hợp SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN Cầu dầm liên hợp thi công theo biện pháp lắp ghép đà giáo cố định có trụ tạm đỡ => Ở ta giả thiết cầu thi công theo biện pháp lắp ghép cần cẩu lao kéo dọc 2.3.7.2 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I tt bt Hsd I bb tb Y1 I Dw Dc1 tw Hình 2.3: Mặt cắt dầm GĐI - Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt ngun), ANC = bt × tt + bb × tb + Dw × tw - Xác định mômen tĩnh tiết diện với trục 0-0 qua đáy dầm thép: t D t SO = bt × tt × ( H sb − t ) + DW × t w × ( W + tt ) + bb × tb × b 2 - Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I, Y1 = Sο ANC - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén: Dc1 = H sb − tt − Y1 - Xác định mơmen qn tính mặt cắt dầm trục TH I-I + Mơmen qn tính bụng: I w = t w Dw3 D + t w Dw ( w + tb − Y1 ) 12 + Mơmen qn tính cánh chịu nén: I tf = bt t 3t t + tt bt ( H sb − Y1 − t ) 12 + Mơmen qn tính cánh chịu kéo: I bf = bb t 3b t + tb bb (Y1 − b ) 12 + Mômen quán tính tiết diện dầm thép: I NC = IW + I tf + I bf SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN - Xác định mômen tĩnh mặt cắt dầm thép trục trung hòa I-I: t ( H − Y − t )2 S NC = bt tt ( H sb − Y1 − t ) + t w sb t 2 - Bảng kết tính tốn ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn I CÁC ĐẠI LƯỢNG KÍ HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ Diện tích mặt cắt dầm thép ANC cm Mômen tĩnh mặt cắt đáy dầm S0 735 48292.50 Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH I-I Y1 cm Mơmen qn tính phần bụng IW 65.70 708356.78 Mơmen qn tính phần cánh Itf 745145.61 cm Mơmen qn tính phần cánh Ibf 803968.25 cm Mơmen qn tính phần dầm thép INC 2257470.64 cm Mômen tĩnh mặt cắt TTH I-I SNC 18417.50 cm cm cm 2.3.7.3 Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II a) Mặt cắt tính tốn Hình 2.4: Mặt cắt dầm GĐ II - Giai đoạn 2: Khi mặt cầu đạt cường độ tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên hợp dầm thép BTCT - Mặt cắt tính tốn mặt cắt liên hợp => Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II đặc trưng hình học tiết diện liên hợp b) Xác định bề rộng tính tốn bê tơng SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN - Theo 22TCN 272 – 05 bề rộng cánh (bản bê tơng) lấy sau: Hình 2.5: Xác định bề rộng tính tốn bêtơng - Xác định b1 : lấy giá trị nhỏ giá trị sau: + 1 Ltt = 3220 = 402.5cm 8 1 2   + 6ts + max  tw ; bt  = 6.20 + 40 = 130cm + d e = 115cm => Vậy : b1 = 115 cm - Xác định b2 : lấy giá trị nhỏ giá trị sau: + 1 Lu = 3220 = 402.5cm 8 1 2   + 6ts + max  tw ; bt  = 6.20 + 40 = 130cm + S = 110cm => Vậy : b2 = 110 cm => Bề rộng tính tốn cánh dầm biên: bs = b1 + b2 = 115 + 110 = 225(cm) => Bề rộng tính tốn cánh dầm trong: bs = × b2 = ×110 = 220cm c) Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN +Trường hợp chịu lực ngắn hạn (không xét tượng từ biến bêtông): n = ' + Trường hợp chịu lực dài hạn (có xét tượng từ biến bêtông): n = Es Ec Es Ec Trong đó: + Es : mơđun đàn hồi thép Es =2.10 MPa + Ec : môđun đàn hồi bê tông phụ thuộc vào loại bêtông Ec = 0.043 × γ c1,5 × f c' = 0.043 × 25001.5 × 30 = 29440.09 Mpa Với: + γ c : Trọng lượng riêng bê tông, γ c = 2500kG / m3 = 2,5T / m3 ' ' + f c : Cường độ quy định bêtông tuổi 28 ngày, f c = 30MPa - Với f 'c = 30 MPa, ta lấy hệ số quy đổi từ bêtông sang thép n=8 n’=24 d) Xác định ĐTHH mặt cắt liên hợp ngắn hạn - Tính diên tích mặt cắt: + Diện tích bêtông: As = bs ts + bt th + .bh th + Diện tích tính đổi mặt cắt liên hợp ngắn hạn: AST = ANC + AS + Ar n Trong đó: +A r : Diện tích cốt thép bố trí bêtơng, bỏ qua: Ar = +A NC :Diện tích dầm thép +A ST : Diện tích mặt cắt liên hợp ngắn hạn -Mômen tĩnh bê tông cốt thép TTH I-I tiết diện thép t t 1 S 1x = {bs t s ( H sb − Y1 + th + s ) + bt th ( H sb − Y1 + h ) + .th bh ( H sb − Y1 + t h )}+A r ( H sb − Y1 + Yr ) n 2 -Khoảng cách từ tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp (khoảng cách từTTH I-I đến TTH II-II), Z1 = S 1x AST - Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi: Dc = H sb − tt − Y1 − Z1 SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN - Xác định momen quán tính tiết diện liên hợp: + Mơ men qn tính phân dầm thép, I II NC + Mơ men qn tính phần bê tơng, I s = I = I NC + A NC.Z t   bs ts3 + bs ts ( H sb − Y1 − Z1 + th + s ) ÷  n  12  + Mơ men qn tính phần vút cánh: Ih =  th bh th3  bt th3 + b t ( H − Y − Z + ) + + bhth ( H sb − Y1 − Z1 + t h )  t h sb 1  n  12 36  + Mô men quán tính phần cốt thép bản, I r = Ar ( H sb − Y1 − Z1 + Yr ) II + Mơ men qn tính tiết diện liên hợp, I ST = I NC + I S + I h + I r - Xác định mô men tĩnh bê tông với TTH II-II tiết diên liên hợp: t  t  1     S s =  bst s  H sb − Y1 − Z1 + th + s ÷ + bt t h  H sb − Y1 − Z1 + h ÷ + t hbh  H sb − Y1 − Z1 + t h ÷ + Ar (H sb − Y1 − Z1 + Yr ) n  2 2    e) Xác định ĐTHH mặt cắt liên hợp dài hạn (Long-term section) Mặt cắt liên hợp dài hạn sử dụng để tính tốn tải trọng lâu dài tĩnh tải giai đoạn II, co ngót ta xét đến ảnh hưởng tượng từ biến Trong trường hợp có xét tới tượng từ biến đặc trưng hình học mặt cắt tính tương tự không xét từ biến, thay hệ số n n’ f) Kết ĐTHH mặt cắt dầm chủ giai đoạn II - Đặc trưng hình học mặt cắt dầm biên: Hình 2.6: Mặt cắt dầm biên SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN Bảng tính kết ĐTHH mặt cắt dầm biên: ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM BIÊN MC NGẮN HẠN Bề rộng cánh hẫng KÍ HIỆU b1 Bề rộng cánh MC DÀI HẠN GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ 115 cm 115 KÍ HIỆU b1 b2 110 b2 110 cm Bề rộng tính tốn bê tơng bs 225 bs 225 cm Diện tích tồn bê tơng As 5124 A's 5124 cm2 Diện tích mặt cắt tính đổi Ast 1375.50 A'st 948.50 cm2 MM tĩnh bê tông với truc I-I S1x 64308.54 S1'x 21436.18 cm3 Khoảng cách từ TTH I-I đến II-II Z1 46.753 Z1' 22.60 cm Chiều cao sườn dầm chịu nén đàn hồi Dc2 30.54 D'c2 54.70 cm MMQT dầm thép với trục II-II IIINC 3864054.47 III’NC 2632881.99 cm4 MMQT bê tông với trục II-II Is 1754081.18 Is' 1197142.41 cm4 MMQT phần vút với trục II-II Ih 125748.18 Ih' 107326.85 cm4 MMQT mặt cắt liên hợp với trục II-II Ist 5743883.82 Ist' 3937351.25 cm4 MM tĩnh với trục II-II Ss 34363.34 Ss' 16611.06 cm3 GIÁ TRỊ Đặc trưng hình học mặt cắt dầm trong: Hình 2.7: Mặt cắt dầm Bảng tính đặc trưng hình học mặt cắt ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM TRONG Bề rộng cánh hẫng Bề rộng cánh SVTH: LÊ THANH BÌNH MC NGẮN HẠN KÍ GIÁ TRỊ HIỆU b1 110 b2 110 Lớp: Cầu Hầm K49 MC DÀI HẠN KÍ GIÁ TRỊ HIỆU b1 110 b2 110 Trang 42 ĐƠN VỊ cm cm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN - Tính hệ số k: k = 5+ GVHD: TH.S VŨ VĂN  155.5   ÷  140  = 9.053 - Xác định hệ số c: Dw 140 E.k ×105 × 9.053 = = 46.67 ≤ 1.10 = 1.10 × = 79.69 ⇒ c = 1.0 tw Fyw 345 2.8.2.2 Sức kháng cắt dầm chủ a) Sức kháng cắt mảnh sườn dầm phía - Cơng thức tính tốn + Nếu: M u ≤ 0.5φ f M p + Nếu M u >0,5Ø f M p  Mr − Mu  M r − 0,75Ø f M y Với: R=0,6+0,4  thì:    0,87(1 − c) V n =V p c +   d0   +   D  w      ≥ c.V p    thì:    0,87(1 − c) V n =R.V p c +   d0   +     Dw      ≥ c.V p      ≤1   Trong + M u : Mômen lớn mảnh sườn dầm xét tải trọng tính tốn + V p : Sức kháng cắt dẻo sườn dầm V p = 0.58 × Fyw × Dw × tw = 0.58 × 345 × 10−1 × 140 × = 8404.2kN + M r : Sức kháng uốn tính tốn + Ø f : Hệ số sưc kháng uốn + M y : Mômen chảy + D w : Chiều cao sườn dầm + d : Khoảng cách sườn tăng cường đứng SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN + c: Tỉ số ứng suất oằn cắt cường độ chảy cắt - Tính sức kháng cắt danh định: Ta có: M u = 9373.26 < 0.5 x Ø f x M p =0.5x1.0x23568.93=11784.47kN.m Vậy ta có sức kháng cắt sườn dầm tính theo công thức:          0,87(1 − c)  0.87 × (1 − 1)   Vn = V p  c + = 8404.2kN  = 8404.2 × 1 + 2   155.5  d0       1+  1+  ÷   ÷   140       Dw   b) Sức kháng cắt mảnh sườn dầm gối - Cơng thức tính tốn: V n =c.V p V p =0,85.F yw D w t w Trong +V n : Sức kháng cắt danh định +V p : Lực cắt dẻo mặt cắt, V p = 8404.2kN +c: Hệ số xác định phần trên, c = 1.0 - Sức kháng cắt danh định, V n = Ø f V n = 1.0 x 8404.2 = 8404.2kN 2.8.2.3 Kiểm toán khả chịu cắt dầm tt - Cơng thức kiểm tốn: V r ≥ V max - Sức kháng cắt tính toán sườn dầm, V r = Ø v V n =1.0 x 8404.2 = 8404.2kN Trong đó: + Ø v : Hệ số sức kháng cắt, Ø=1.0 + V n : Sức kháng cắt danh định + V r : Sức kháng cắt tính tốn - Kiểm toán : V r = 8404.2 > V ttmax = 1261.19kN ⇒ kết luân: Đạt SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.9 TÍNH TỐN MỐ 2.9.1 CẤU TẠO MỐ - Kích thước mố: Mố cầu có kích thước sau: Hình 2.24: Cấu tạo mố cầu Bảng kích thước theo phương dọc cầu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Tên kích thước Chiều rộng bệ mố (dọc cầu) Khoảng cách từ mép tường cánh đến mép bệ Bề rộng tường cánh (phần dưới) Bề dày tường thân Khoảng cách từ tường thân đến mép bệ Bề rộng tường cánh (phần đi) Bề rộng tường cánh (tồn bộ) Khoảng cách từ tường đầu đến mép bệ Bề dày tường đầu Kích thước phần đỡ dẫn Khoảng cách từ tim gối đến mép ngồi tường thân Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu Chiều dày bệ mố Kích thước tường cánh (phương đứng) Kích thước tường cánh (phương đứng) Kích thước tường cánh (phương đứng) Chiều cao mố (từ đáy bệ đến đỉnh tường đầu) Chiều cao tường thân SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Ký hiệu a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 b1 b2 b3 b4 b5 b6 ĐV Giá trị m m m m m m m m m m m m m m m m m m Trang 72 4.5 0.5 2.0 1.5 0.5 1.55 4.05 1.0 0.5 0.3 0.46 0.87 2.0 1.44 1.55 1.55 6.279 2.0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN 19 20 21 22 23 24 GVHD: TH.S VŨ VĂN Chiều cao tường đầu Tổng chiều cao tường thân tường đầu Chiều cao đá kê gối Chiều cao từ đỉnh mấu đỡ độ tới đỉnh gờ lcan Kích thước mấu đỡ độ Kích thước mấu đỡ độ b7 b8 b9 b10 b11 b12 m m m m m m 2.279 4.279 0.19 0.891 0.3 0.63 Bảng kích thước theo phương ngang cầu STT Tên kích thước Bề dày tường cánh Chiều rộng bệ mố (phương ngang cầu) Bề rộng mố (phương ngang cầu) Bề rộng đá kê gối Số lượng đá kê gối Ký hiệu ĐV tính Giá trị c1 c2 c3 c4 ng m m m m Chiếc 0.50 16.5 15.5 0.75 Cấu tạo mố Hình 2.25: Cấu tạo kích thước mố cầu 2.9.2 CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG Mố MNTT không ngập nước nên khơng tính tải trọng va xơ tàu bè áp lực đảy nước Đất đắp sau mố sử dụng loại đất tốt, đầm chặt có γ =18 kN/m3, góc ma sát ϕ =300 - Trọng lượng thân KCN (DC) - Trọng lượng tĩnh tải phần II (DW) - Trọng lượng thân mố bệ móng (DC) - Hoạt tải HL93 (LL) tải trọng người (PL) - Áp lực đất (EV LS) - Áp lực ngang hoạt tải chất thêm SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN - Tải trọng gió thẳng đứng tác dụng lên kết cấu - Lực hãm xe (BR) - Lực ma sát gối cầu (FR)g 2.9.2.1 Tĩnh tải kết cấu nhịp TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG Trọng lượng dầm chủ Trọng lượng dải bê tông Trọng lượng dầm ngang gối Trọng lượng hệ liên kết ngang trung gian Trọng lượng sườn tăng cường Trọng lượng liên kết dọc Trọng lượng mối nối dầm (Lấy theo kinh nghiệm) Tổng cộng Trọng lượng lớp phủ Trọng lượng dải phân cách Trọng lượng lan can Tổng cộng GIÁ TRỊ 623.84 1414.72 17.81 70.90 46.82 10.53 11.20 2195.81 888.61 68.99 162.40 1120.00 ĐƠN VỊ kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN 2.9.2.2 Tĩnh tải mố Thể tích phận mố: STT Tên kết cấu Cơng thức tính Bệ mố Tường thân Tường đầu (trên) Mấu đỡ độ Tường cánh (phần đuôi) Tường cánh (phần thân) Đá kê gối Vbm= b1*a1*c2 Vtt=a4.b6.c3 Vtđ=a9.b7.c3 Vmđ=(c3-2c1)*a10*(b11+b12)/2 Vtcd=(2b4+b3)*a6*c1 Vtct=2*(b2+ b3 + b4)*a3*c1 Vđkg=ng*(a12*b9*c4) Tổng cộng Thể tích T lượng (m3) (KN) 148.50 3712.50 46.50 1162.50 17.66 441.56 2.02 50.57 3.60 90.09 9.08 227.00 0.87 21.70 5705.91 Vậy ta có: STT Kết cấu Bệ mố P1 Tường thân P2 Tường đầu P3 Mấu đỡ độ P4 Tường cánh ( đuôi) P5 Tường cánh ( phần thân) P6 SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 P(KN) 3712.50 1162.50 441.56 50.57 90.09 227.00 Trang 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN Đá kê gối P7 21.70 5705.91 Tổng cộng 2.9.2.3 Hoạt tải HL93 (LL) tải trọng người (PL) + Hình 2.26: Sơ đồ xếp hoạt tải thiết kế mố Số xe 2, hệ số xe 1, xe tải thiết kế có xét đến lực xung kích, tải trọng khơng xét lực xung kích Các trường hợp hoạt tải thiết kế mố Tải trọng Xe tải thiết kế Xe hai trục Tải trọng Hoạt tải thiết kế HL93+tải trọng * Trường hợp * Trường hợp Tải trọng hành (PL) SVTH: LÊ THANH BÌNH Pi (kN) Yi (wi) 145 145 0.86 35 0.72 Tổng 110 110 0.96 Tổng 9.3 0.5*Ltt 1027.41 829.16 W=2*3*Ble Lớp: Cầu Hầm K49 kN kN 0.5*Ltt Pi*Yi (kN) 145 124.7 25.2 294.9 110 105.6 215.6 145.08 187.2 Trang 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.9.2.4 Tải trọng đất đắp thẳng đứng (EV) Tải trọng đứng trọng lượng đất tác dụng lên phần nhơ bệ: PEV = b8 × (0.5 + a3 ) × (c3 − × c1 ) × γ d PEV = 4.279x(0.5+2.0)*(15.5-2x0.5)x18 = 2792.05kN 2.9.2.5 Hoạt tải chất thêm (LS) Khi hoạt tải đứng sau mố phạm vi chiều cao tường chắn, tác dụng hoạt tải thay lớp đất có chiều cao tương đương Với: b8 = 4.279m, nội suy ta được: heq = 1.012m PLS = heq × (0.5 + a3 ) × (c3 − × c1 ) × γ d PLS = 1.012x(0.5+2.0)*(15.5-2x0.5)x18 = 660.33kN 2.9.2.6 Tổ hợp tải trọng mặt cắt đáy móng TÊN TẢI TRỌNG Tính tải KCN (DC) Tính tải mố (DC) Lớp phủ (DW) Tải trọng đất đắp thẳng đứng (EV) Hoạt tải chất thêm (LS) nlan x (IM x Hoạt tải thiết kế HL93+tải trọng làn), (LL) Tải trọng hành (PL) SN (kN) 2195.81 5705.91 1120.00 2792.05 660.33 1027.41 187.2 Hệ số tải trọng THGH TTGH cường độ I TTGH cường độ II TTGH cường độ III TTGH Sử dụng SVTH: LÊ THANH BÌNH DC 1.25 1.25 1.25 1.0 DW 1.5 1.5 1.5 1.0 EH 1.5 1.5 1.5 1.0 EV 1.35 1.35 1.35 1.0 Lớp: Cầu Hầm K49 LL, IM, PL, LS, BR 1.75 1.35 1.0 1.0 Trang 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN Lực thẳng đứng P = ( DC + PEV ) × γ + DW × γ + ( LL + PL + PLS ) × γ Trạng thái giới hạn Lực thẳng đứng P (kN) TTGH cường độ I TTGH cường độ II TTGH cường độ III TTGH Sử dụng 18328.36 17578.38 16935.73 16922.15 2.9.3 TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐĨNG 2.9.3.1 Sức chịu tải thiết kế cọc Sức chịu tải thiết kế cọc lấy giá trị nhỏ giá trị sức chịu tải cọc theo đất sức chịu tải cọc theo vật liệu: Q0 = min( QVL ; Qđn) Q0 = min(2257.83; 1824.16) ⇒ Q0 = 1824.16kN 2.9.3.2 Tính tốn số cọc móng n = β P Q0 Trong đó: β: Hệ số xét đến loại móng độ lớn mơmen với móng cọc đài thấp ta lấy, β = 1.5 P: Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc, P = 18328.36kN => n = 1.5 × 18328.36 = 15.07cọc 1824.16 => Chọn số cọc bố trí móng n = 16 (cọc) bố trí sau: Hình 2.27: Sơ đồ bố trí cọc bệ mố SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.10 TÍNH TỐN TRỤ ĐẶC THÂN HẸP 2.10.1 CẤU TẠO VÀ KÍCH THƯỚC CƠ BẢN TRỤ CẦU Hình 2.28: Cấu tạo kích thước trụ cầu Kích thước trụ Hạng mục Bề rộng mặt cầu Chiều cao dầm bề dày lớp phủ mặt cầu Chiều cao toàn kết cấu Chiều cao gối cầu đá kê gối Chiều cao xà mũ Chiều cao lan can K/cách đáy dầm đến trọng tâm chắn gió KC phần Chiều cao thân trụ Chiều cao bệ trụ Bề rộng thân trụ Kí hiệu Giá trị W 1550 hg 201.9 hs 228 hb 28 hcb 140 hlc 76 hcg 114 hc 932 h 200 dh 150 2.10.2 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 2.10.2.1 Trọng lượng thân trụ Tĩnh tải tiêu chuẩn thân trụ tính theo cơng thức: P=V γ V: Thể tích phận SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 78 Đơn vị cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN γ : Dung trọng riêng bê tông GVHD: TH.S VŨ VĂN γ = 25 kN/m3 Bảng tính tốn tĩnh tải phận STT Tên kết cấu Đá kê gối Xà mũ Xà mũ Thân trụ Bệ trụ Kích thước L (m) b (m) h (m) 1.50 14.55 14.55 9.55 11.00 Tổng cộng 0.75 2.00 2.00 1.50 4.50 0.20 0.70 0.70 9.32 2.00 Thể tích V (m3) 1.58 20.37 17.57 129.00 99.00 267.52 Trọng lượng P (kN) 39.38 509.25 439.25 3225.01 2475.00 6687.89 2.10.2.2 Tĩnh tải kết cấu nhịp TÊN GỌI CÁC ĐẠI LƯỢNG Trọng lượng dầm chủ Trọng lượng dải bê tông Trọng lượng dầm ngang gối Trọng lượng hệ liên kết ngang trung gian Trọng lượng sườn tăng cường Trọng lượng liên kết dọc Trọng lượng mối nối dầm (Lấy theo kinh nghiệm) Tổng cộng Trọng lượng lớp phủ Trọng lượng dải phân cách Trọng lượng lan can Tổng cộng SVTH: LÊ THANH BÌNH GIÁ TRỊ 1247.68 2829.44 35.62 141.79 93.63 21.06 22.40 4391.62 1777.22 137.98 324.80 2240.00 Lớp: Cầu Hầm K49 ĐƠN VỊ kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN kN Trang 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.10.2.3 Hoạt tải (LL) tải trọng bợ hành (PL) + Hình 2.29: Sơ đồ xếp hoạt tải thiết kế trụ cầu Số xe 2, hệ số xe 1, xe tải thiết kế có xét đến lực xung kích, tải trọng khơng xét lực xung kích Các trường hợp hoạt tải thiết kế trụ Tải trọng Pi (kN) Yi (wi) 145 145 0.86 35 0.72 Tổng 110 110 0.96 Tổng 145 145 0.86 35 0.72 35 0.52 145 0.38 145 0.24 Tổng 9.3 0.5*Ltt 9.3 Ltt Xe tải thiết kế Xe hai trục Xe tải thiết kế Tải trọng Hoạt tải thiết kế HL93+tải trọng * Trường hợp SVTH: LÊ THANH BÌNH 1027.41 Pi*Yi (kN) 145 124.7 25.2 294.9 110 105.6 215.6 145 124.7 25.2 18.2 55.1 34.8 403.00 145.08 290.16 kN Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN * Trường hợp * Trường hợp Tải trọng hành (PL) 829.16 1429.038 W=2*3*Ble kN kN Ltt 374.4 2.10.2.4 Lực đẩy nước Trọng lượng phần trụ ngập nước tính theo cơng thức: P ' = V ' × γ nuoc V’: Thể tích trụ ngập nước γ : Trọng lượng riêng nước, γ nuoc = 10kN / m3 Bảng tính tốn lực đẩy nước ứng với MNTT STT Kích thước Tên kết cấu Thân trụ Bệ trụ L (m) 9.55 11.00 Tổng cộng Lực đẩy (B): b (m) 1.50 4.50 h (m) 5.75 2.00 Thể tích V (m3) Trọng lượng P (kN) 79.59 99.00 178.59 795.87 990.00 1785.87 N = 1785.87kN 2.10.2.5 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt Bảng tải trọng xét tới mặt cắt đáy móng Tải trọng Hệ số g N (kN) gDC gDW gLL gPL gWA 11079.51 2240 1429.038 374.40 -1785.87 Cấu kiện + thiết bị phụ DC Lớp phủ + tiện ích DW 0.9x(IMx2 Xe tải thiết kế + Tải trọng làn) x nlan Tải trọng hành (PL) Lực đẩy B Bảng tổ hợp tải trọng xét tới mặt cắt đáy móng Hệ số tải trọng TTGH Sử dụng I Cường độ II III g DC g DW 1.00 1.25 1.25 1.25 1.00 1.50 1.50 1.50 g LL, g BR g CE, g PL 1.00 1.75 1.35 g WS g WL g WA g EQ 0.300 1.40 0.10 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 - Tổ hợp tải trọng theo TTGH SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN TTGH TTGH Sử dụng TTGH Cườngđộ I TTGH Cườngđộ II TTGH Cườngđộ III TL N (kN) 13337.08 18579.53 15423.52 17858.16 2.10.3 TÍNH MĨNG CỌC ĐĨNG 2.10.3.1 Sức chịu tải thiết kế cọc Sức chịu tải thiết kế cọc lấy giá trị nhỏ giá trị sức chịu tải cọc theo đất sức chịu tải cọc theo vật liệu: Q0 = min( QVL ; Qđn) Q0 = min(2257.83; 1824.16) ⇒ Q0 = 1824.16kN 2.10.3.2 Tính tốn số cọc móng n = β P Q0 Trong đó: β: Hệ số xét đến loại móng độ lớn mơmen với móng cọc đài thấp ta lấy, β = 1.5 P: Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc, P = 18579.53kN => n = 1.5 × 18579.53 = 15.28 cọc 1824.16 => Chọn số cọc bố trí móng n = 18 (cọc) bố trí sau: Hình 2.30: Sơ đồ bố trí cọc bệ trụ SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN 2.11 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT - Để lựa chọn phương án tốt mặt kinh tế kỹ thuật, sở chọn phương án để thiết kế kỹ thuật ta phải tiến hành so sánh phương án nêu dựa tiêu sau: + Chỉ tiêu kinh tế + Chỉ tiêu kỹ thuật + Chỉ tiêu khả khai thác + Chỉ tiêu thi công + Chỉ tiêu công tác khôi phục sửa chữa + Chỉ tiêu mặt mỹ quan - Sau ta so sánh cụ thể từng phương án dựa tiêu vừa nêu 2.11.1 SO SÁNH THEO CHỈ TIÊU KINH TẾ -Chỉ tiêu kinh tế thể qua dự toán phương án với giá thành quy đổi phương án Nhưng khn khổ thiết kế tốt nghiệp khơng cóđiều kiện lập dự tốn nên tiêu mặt kinh tế so sánh dựa khối lượng vật liệu sử dụng cho từng phương án với giá thành loại vật liệu - Đối với phương án chọn: PA1 cầu dầm giản đơn, BTCT DƯL chữ I kéo sau PA2 cầu dầm thép liên hợp BTCT - PA2 có ưu điểm hơn, khối lượng vật liệu dùng cao độ thiết kế tải trọng thấp so với PA1 2.11.2 SO SÁNH THEO CHỈ TIÊU KỸ THUẬT -Về mặt kết cấu, PA đảm bảo tiêu kỹ thuật 2.11.3 SO SÁNH THEO CHỈ VỀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC -Về tiêu này, PA1 PA2 cầu dầm giản đơn, tĩnh định nên đường đàn hồi gấp khúc đột ngột, xe chạy không êm 2.11.4 SO SÁNH THEO CHỈ TIÊU VỀ MẶT THI CÔNG PA1: dầm DƯL kéo sau chế tạo xưởng, sau tập kết vị trí xây dựng cầu Biện pháp thi cơng tương đối đơn giản máy móc sẵn có Trình độ thi cơng khơng cần đỏi hỏi cao SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TOẢN GVHD: TH.S VŨ VĂN PA2: cầu dầm thép liên hợp BTCT, chế tạo sẵn cơng xưởng, sau tập kết vị trí xây dựng cầu lắp ghép Q trình thi cơng hệ dầm đòi hỏi độ xác cao, máy móc nhiều, thi cơng phức tạp … 2.11.5 SO SÁNH THEO CHỈ TIÊU BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA PA1 dùng vật liệu BTCT nên bị ảnh hưởng tác dụng mơi trường Do thời gian hư hỏng chậm hơn, chịu tác động ăn mòn ngập nước Trong PA2 dùng vật liệu thép đòi hỏi cơng tác tu bảo dưỡng phức tạp, chịu ảnh hưởng thường xuyên khí hậu thời tiết phí bảo dưỡng cầu lớn 2.11.6 SO SÁNH VỀ MẶT MỸ QUAN Theo tiêu này, PA1 có kết cấu mảnh hơn, cao độ thiết kế thấp PA2 nên hạn chế phá vỡ cảnh quan môi trường xung quanh 2.12 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Việc chọn phương án phải vào tiêu kinh tế kĩ thuật, yêu cầu tổng hợp về: kinh tế, cấu tạo, thi công, khai thác kiến trúc khả thiết bị đơn vị thi công Tuy nhiên phạm vi đồ án tốt nghiệp việc dùng tiêu kinh tế kĩ thuật để đánh giá lựa chọn phương án ta phải vào bình diện chung, hướng phát triển mục đích học tập Hiện nhu cầu phát triển kinh tế đòi hỏi thành tựu khoa học kĩ thuật đáp ứng cho kinh tế cảnh quan Cùng với trợ giúp công nghệ kinh nghiệm tập đồn xây dựng có kỹ thuật cao, việc tiếp cận, nghiên cứu cần thiết phù hợp với xu phát triển kinh tế nghành xây dựng cầu nước nhà Vì với mục đích học tập, theo hướng dẫn thầy giáo hướng dẫn phương án: Cầu dầm thép liên hợp BTCT đề xuất làm phương án kĩ thuật SVTH: LÊ THANH BÌNH Lớp: Cầu Hầm K49 Trang 84 ... Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 7.48 8.05 7.48 8. 01 8.05 0.00 P3 P2 P1 P3 P2 P1 14 5 14 5 35 11 0 11 0 819 .25 11 31 197.75 792 858 kN.m 16 50 kN.m 13 44.65 kN.m kN.m 29 41. 42 kN.m 0.626 10 32 90 2259 47 Tổng PiYi 214 8... T.tải Xe tải trục Làn Người M4 30 01. 54 18 25.20 29 41. 42 2259.47 12 39.69 365. 41 9373.26 86 91. 31 9373.26 V0 384. 81 234.00 419 .33 306.32 17 6.20 46.85 12 61. 19 11 48 .18 12 61. 19 Nội lực SVTH: LÊ THANH BÌNH... DCtc.ω DWtc.ω Tổng 1. DCtc.ω ɣ2.DWtc.ω Tổng M4 12 1.68 19 .73 10 .00 24 01. 23 12 16.80 3 618 .03 30 01. 54 18 25.20 4826.74 kNm V0 15 .60 19 .73 10 .00 307.85 15 6.00 463.85 384. 81 234.00 618 . 81 kN 2.6.3.2 Tính