ĐATKC_CAOMAITRANG54

Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy MỤC LỤC PHẦN :KHÁI QUÁT CHUNG 1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU: 1.1.1 Giao thông: .3 1.1.2 Quy hoạch đô thị phát triển kinh tế khu vực: 1.1.3 Sự cần thiết phải xây dựng cầu: 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN: 1.2.1 Điều kiện tự nhiên a Khí hậu khu vực cầu : b.Thuỷ văn: .4 1.2.2 Đặc điểm địa hình, địa chất vùng tuyến qua : .4 a Địa hình b Địa chất 1.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU THỦY CHÂU .6 1.3.1 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật .6 1.3.1.1 Quy mô 1.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế .6 1.3.2 Đảm bảo giao thơng q trình thi cơng cầu: 1.4 CÁC NGYÊN TẮC CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU: 1.5 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ .7 1.6 CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU PHẦN II : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU 10 Chương I: Sơ số liệu hai phương án 10 1.2.Kết cấu phần 13 PHƯƠNG ÁN 2: 15 CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG TRƯỚC DẦM BẢN 15 CHƯƠNG II : SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 17 2.1.Cơ sở lựa chọn phương án .17 2.2So sánh kỹ thuật 17 2.3 Về mĩ quan .18 2.4 Kết luận 18 I: TÍNH TỐN NỘI LỰC 19 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 19 NỘI DUNG TÍNH TỐN 19 BỐ TRÍ CHUNG MẶT CẮT NGANG CẦU 19 1.1 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ 20 1.1.2.1 DẦM CHỦ: 21 1.1.2.2 BẢN MẶT CẦU: 21 1.2 Xác định chiều rộng cánh hữu hiệu 22 LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ: .22 Hệ số sức kháng : 22 TÍNH TỐN TÁC DỤNG LÊN BẢN MẶT CẦU: 23 KIỂM TOÁN BẢN MẶT CẦU 29 Các hệ số cho tĩnh tải: .32 6.TÍNH TỐN NỘI LỰC DẦM CHỦ DO TĨNH TẢI: 32 Các tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ: 33 Xác định nội lực dầm chủ: 34 SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy 7.NỘI LỰC DẦM CHỦ DO HOẠT TẢI: 40 Tính tốn hệ số phân bố hoạt tải theo : (TCN 4.6.2.2) 40 3.5.1.1.Hệ số phân bố hoạt tải theo mômen uốn : 40 3.5.1.1.1.Xét dầm trong: 40 5.1.1.1:Xét dầm biên: 42 4.1.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo lực cắt: 43 4.1.2.1.Xét dầm trong: 43 4.1.2.2.Xét dầm biên: 43 a,Mômen hoạt tải gây ra: 43 b,Lực cắt hoạt tải gây ra: 50 c,Tổ hợp nội lực : 57 PHẦN III : KIỂM TOÁN .62 I: KIỂM TOÁN THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I .62 1.1 Vật liệu: 62 1.2: Tính tốn bố trí cốt thép thường 62 1.3 Tinh toán bố trí thép dự ứng lực 64 1.4: Tính tốn mát ứng suất 65 1.5: Kiểm tra TTGH thép DUL gây 70 1.5.1 Kiểm toán cường độ chịu uốn: 71 II:KIỂM TRA CƯỜNG ĐỘ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP: 73 1.5.2: Kiểm tra cường độ chịu cắt 74 III: KIỂM TOÁN THEO TTGH SỬ DỤNG 78 SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy PHẦN :KHÁI QUÁT CHUNG 1.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU: 1.1.1 Giao thông: Tuyến đường QL_37B trục đường trọng điểm tỉnh NAM ĐỊNH , nối liền huyện, thị xã Quất Lâm, huyện Giao Thủy huyện Hải Hậu; nối khu,cụm cơng nghiệp phía Bắc thị xã Quất Lâm phía nam huyện Hải Hậu; nối liền khu nghỉ mát bảo tàng Đồng Quê tỉnh với khu di tích lịch sử Tân Trào, hồ núi Cốc tỉnh bạn; nối liền tuyến đường quan trọng tỉnh QL 37B(Giao Thủy_Nam Định) Tuyến đường sắt ngã giao với đường tỉnh 301, qua xã Giao Châu, xã Giao Yến, Xã Giao Phong, thị trấn Quất Lâm, thị trấn Ngô Đồng,và kết thúc ngã giao với QL37B đối diện nhà máy BTXM Hồng Hà Đây tuyến đường Tỉnh quan trọng phục vụ nhu cầu vận tải khu vực Đơng Bắc cảu tỉnh, góp phần phát triển kinh tế - xã hội tỉnh , du lịch công nghiệp (những mạnh tỉnh ) 1.1.2 Quy hoạch đô thị phát triển kinh tế khu vực: Cùng với tốc độ phát triển kinh tế nước, kinh tế địa phương tỉnh Nam Định địa phương lân cận, chưa có cầu việc giao lưu hàng hoá lại địa phương gặp nhiều khó khăn Nên việc xây dựng cầu cải thiện sở hạ tầng mở hướng phát triển địa phương 1.1.3 Sự cần thiết phải xây dựng cầu: Ngoài ý nghĩa mở thông cửa ngõ địa phương, tạo điều kiện đẩy nhanh q trình thị hố khu vực, cịn góp phần nâng cao chất lượng cảnh quan thị, giảm thiểu tác động môi trường Đối với khu vực nghiên cứu việc xây dựng cầu có ý nghĩa to lớn nhiều phương diện: an ninh quốc phịng, kinh tế, mặt trị xã hội 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN: 1.2.1 Điều kiện tự nhiên a Khí hậu khu vực cầu : Điều kiện khí hậu (theo niên giám thống kê tỉnh Nam Định năm 2006): + Nhiệt độ trung bình năm 24.6 độ,tháng thấp 17.9 độ(tháng 12), tháng cao 29.8 độ(tháng 6) SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy +Số nắng năm 1401 , tháng thấp 15.2 (tháng 3), tháng cao 184.5 giờ( tháng 9) +Lượng mưa trung bình năm 1370.1mm, tháng thấp 1.5mm (tháng 1), tháng cao 450.0mm(tháng 8) +Độ ẩm trung bình năm 79.6%, tháng thấp 75%(tháng 9), tháng cao 87% (tháng 2) - Khí hậu chia hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng Mùa xây dựng thuận lợi vào mùa khô b.Thuỷ văn: - Theo tài liệu thống kê cho thấy: độ ẩm, lượng mưa thấp lũ khu vực địa hình tương đối phẳng, lũ rút chậm thượng nguồn suối, bắt nguồn từ khu vực núi Vụ Bản, có địa hình khu vực núi có lưu lượng lớn Nhưng khu vực có hồ nhân tạo lớn hồ Xạ Hương, hồ Thanh Lanh, hồ làng Hạ, hồ Đại Lải, giữ nước đập tương ứng; làm hạn chế lưu lượng tự nhiên - Do vậy, tính chúng tơi tính lưu lượng mưa, phần lưu vực sau hồ kể trên, phần lưu vực phía đập khơng xét mà sử dụng lưu lượng xả lũ từ đập Sở công nông nghiệp phát triển nông thôn cong cấp: + Suối Đồng Câu: Q = 450 m3/s (Với tần suất 1.5%) + Suối Thanh Lanh : Q = 272 m3/s + Suối Làng Hà : Q = 147 m3/s.(Với tần suất 1.5%) Lưu ý lưu lượng nhỏ lượng tính trực tiếp mưa tồn diện tích khu vực Ngoài tuyến cắt qua số đường tụ thuỷ nhỏ, phải đặt cống thay cống làm sẵn không phù hợp đường đươc nâng lên cấp cao Đặc điểm thủy văn khu vực :  Cao độ mực nước cao : Hmax= 111.3m  Cao độ H1% : H1% = 109.8m  Cao độ mực nước thông thuyền : Htt= 108.8  Cao độ mực nước thấp : Htn = 106.7m 1.2.2 Đặc điểm địa hình, địa chất vùng tuyến qua : a Địa hình Địa hình tồn tỉnh chia làm vùng rõ rệt: đồng bằng, trung du miền núi điều kiện địa chất , thuỷ văn vật liệu xây dựng có khác lớn vùng Đây SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy đặc điểm tạo nên thuận lợi khó khăn nghiệp phát triển kinh tế xã hộ Tỉnh nói chung Giao thơng nói riêng Nhìn chung, điều kiện địa hình tỉnh có ảnh hưởng thuận lợi tới phát triển Giao thông vận tải Vùng đồng địa hình phẳng, đầm lầy đầm sâu, cụm cư dân phân bố Mật độ song ngòi ao hồ tương đối cao Vùng núi chủ yếu núi thấp Núi cao có dãy Tam Đảo núi Thằn lằn Vùng trung du đồi gò thấp, dân cư phân bố tương đối b Địa chất Tuyến hoàn toàn khu vực đồi núi thấp, địa hình phẳng, độ dốc dọc ngang nhỏ, tuyến cắt qua suối nhỏ, số vị trí hai bên có đồi thấp Qua cơng tác khoan thăm dị địa chất cơng trình, cơng tác thí nghiệm mẫu đất phạm vi chiều sâu nghiên cứu, địa tầng khu vực khảo sát từ xuống gồm lớp đất đá (công tác khoan thăm dò địa chất thực khoan lỗ) sau : Lỗ khoan TD2  Lớp 1:Đất bồi đắp,san lấp.5m  Lớp 2:Sét pha, đôi chỗ lẫn sạn sỏi, màu xám xanh, xám trắng, nâu vàng.6m  Lớp 3:Cát lẫn sét, màu xám trắng, nâu vàng, đơi chỗ có lẫn sạn sỏi.4m  Lớp 4:Đá phong hóa, nứt nẻ,màu nâu vàng,xám.4m Kết luận : - Nhìn chung điều kiện địa chất cơng trình khu vực cầu THỦY CHÂU phức tạp đặc trưng cho địa chất núi cao - Lớp lớp có khả chịu tải nên đặt móng cơng trình.Nên ta lựa chọn lớp đất 6, làm giải pháp thiết kế móng cơng trình - Các tượng địa chất động lực cơng trình nhìn chung ảnh hưởng đến cơng trình Tuy nhiên thi cơng cần phải ý đến tượng sụt trượt, đá lăn - Trong bước TKKT cơng tác khoan thăm dị địa chất thể vị trí lỗ khoan cịn hạn chế vị trí cách xa tim xa vị trí khoan, mặt khác khu vực cầu có sườn dốc lớn, chiều sâu lỗ khoan nhỏ chưa thể địa chất mũi cọc Vì giai đoạn thi công khoan lỗ khoan cọc cần lấy mẫu để đối chứng với chiều dày lớp đất đá hồ sơ thiết kế khoan xăm thăm dò thêm đủ chiều sâu theo quy định mũi cọc, có khác biệt lớn cần báo lại chủ đầu tư, TVGS tư vấn thiết kế biết để giải SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy 1.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU THỦY CHÂU 1.3.1 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật Cầu có chiều dài Ltc = 74,2m (tính đến hết phạm vi đuôi mố)., Cầu nằm đường thẳng tiếp giáp đường cong cuối cầu đường cong trịn có bán kính R=125.0m, đoạn vuốt nối siêu cao L n=50.0m, siêu cao i=4.0%, mở rộng W=0.9m Cầu tạo với dịng chảy góc 50o 1.3.1.1 Quy mơ - Cầu xây dựng vĩnh cửu bê tông cốt thép - Tải trọng thiết kế : HL93, người 3.10-3 MPa - Bán kính đường cong R =125.0m, Ln=70.0m, isc=4.0%, W=0.9m - Khổ cầu : cầu THỦY CHÂU có quy mô Bnền = 8.0m, bề rộng mặt + lề gia cố = 15.0m, mặt khác cầu nằm tiếp giáp đường cong có mở rộng W=0.9m (R=125.0m) để phù hợp với việc bố trí kết cấu nhịp cơng tác cải tạo nâng cấp cầu tương lai bố trí lề dành cho người bộ, khổ cầu mở rộng khổ đường TVTK chọn khổ cầu sau : BTC = m bao gồm phạm vi người - Sơng thơng thuyền, có trơi - Cao độ mực nước thiết kế cầu sông cấp tra tiêu chuẩn ngành thiết kế xây dựng cầu ta xác định bề rộng khổ thông thuyền - Sông cấp khổ thông thuyền 15m chiều cao thông thuyền 2.5m - Đường đầu cầu theo tiêu chuẩn chung cấp đường 1.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế  Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05  Đường ô tô-yêu cầu thiết kế TCVN4054-05  Tính tốn đặc trưng dịng chảy lũ 22TCN220-95  Điều lệ báo hiệu đường 22TCN237-01  Các tiêu chuẩn khác theo khung tiêu chuẩn Bộ GTVT phê duyệt 1.3.2 Đảm bảo giao thơng q trình thi cơng cầu: - Trong q trình thi cơng cầu phải có phương án đảm bảo giao thơng thơng suốt - Việc thi công cầu nên thi công sau đường thi công đến cao độ đỉnh kết cấu áo đường tận dụng làm đường vận chuyển máy móc thiết bị vật tư phục vụ thi cơng cầu Trong hồ sơ thể biện pháp thi công đạo thi công nhà thầu vào khả SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy năng, lực để bố trí chơ hợp lý đảm bảo tiến độ, chất lượng, giá thành cơng trình 1.4 CÁC NGYÊN TẮC CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU: Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa nguyên tắc sau:  Đảm bảo mặt kinh tế, đảm bảo rẻ tiền hoàn vốn nhanh  Đảm bảo mặt kỹ thuật, đủ khả chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định tuổi thọ cao  Đảm bảo mặt mỹ quan, thẩm mỹ hoà với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp Dựa nguyên tắc ta vào phân tích yếu tố cần ý: + Phương án lập phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn sơng có thơng thuyề + Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi cơng giới hố, thuận tiện cho việc thi cơng giảm giá thành, chế tạo theo định hình + Tận dụng vật liệu có sẵn địa phương + Áp dụng điều kiện phương pháp thi công tiên tiến 1.5 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ Trước bước vào thiết kế phương án, sinh viên cần trang bị tốt kiến thức nguyên tắc thiết kế vào để triển khai ý tưởng Cho nên, phần sinh viên viết là:: “Trong thiết kế, em áp dụng nguyên tắc sau đây: - Đảm bảo an toàn cho người phương tiện tham gia giao thông; - Đáp ứng yêu cầu khai thác chủ yếu như; độ bền, dễ kiểm tra, thuận tiện tu, đảm bảo độ cứng , xét đến khả mở rộng cầu tương lai - Kết cấu cầu phù hợp với trình độ lực thi cơng - Đảm bảo tính thơng thoáng thẩm mỹ cao - Các yếu tố tuyến mặt phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật tương ứng với vận tốc thiết kế - Mặt tuyến phù hợp với quy hoạch hai bên đường dự án khác có liên quan SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy - Tuyến phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật hạn chế tới mức thấp khối lượng xây dựng giải phóng mặt Tuy nhiên, phải đảm bảo an toàn êm thuận tới mức tối đa cho người phương tiện tham gia giao thông - Phối hợp hài hồ yếu tố: bình đồ- trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan - Hạn chế ảnh hưởng đến mơi trường q trình thi cơng độ rung tiếng ồn - Đảm bảo tính kinh tế.” 1.6 CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU Sau có số liệu khảo sát, vào nguyên tắc thiết kế, sinh viên cần lựa chọn vị trí xây dựng cầu.Việc lựa chọn vị trí cầu cần đáp ứng yêu cầu sau đây: Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông khu vực, tác động đến mơi trường dân sinh xã hội Thuận lợi cho hoạt động giao thông ; Thoả mãn tiêu chuẩn yếu tố hình học tuyến cầu; Thoả mãn yêu cầu thuỷ văn thuỷ lực; Thuận lợi cho thi công tổ chức thi cơng; Có giá thành xây lắp cơng trình hợp lý Đối với cầu nhỏ (L < 25m) cầu trung (L = 25 - 100m) vị trí cầu lựa chọn phụ thuộc vào vị trí tuyến đường cầu chéo, cong nằm dốc Đối với cầu lớn (L > 100m), vị trí tuyến đường phụ thuộc vào vị trí cầu, yêu cầu người thiết kế phải có tầm nhìn tổng quát mặt kỹ thuật, quy hoạch kinh tế chọn vị trí cầu.Vị trí cần đáp ứng yêu cầu sau: - Phù hợp với yêu cầu chung mặt tuyến quy hoạch chung dự án khu vực, - Vị trí cầu vng góc khơng vng góc với dịng chảy(sai lệch bình đồ khơng q 10o) Việc lựa chọn ảnh hưởng đến chiều dài cầu nhằm đảm bảo độ nước, tính tốn xói lở Nên đặt đoạn sơng thẳng để tránh xói lở đoạn hẹp(thì cần lưu ý vấn đề xói lở thắt hẹp dịng chảy) -Trắc dọc cầu phải đảm bảo êm thuận theo toàn tuyến, bố trí đường cong đứng, cong nằm theo quy định SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy - Cầu phải đặt đoạn sơng có lịng sơng ổn định, nơi có nước chảy đều, khơng có xốy, bị bồi lắng, nằm cách vị trí giao sơng tối thiểu 1,5 lần chiều dài nhịp thoát nước cầu, - Vị trí kết cấu nhịp phải đặt trùng với trục dòng chảy, sở cần tính đến khả biến đổi lịng sơng trình khai thác - Phải đảm bảo để trục dòng chảy nhịp song song với nhau(lệch không 10o) trụ thiết kế cho hướng dịng chảy hướng vào phía nhịp nước Khơng để trụ cầu hướng dịng chảy làm xói lở mố cầu Căn vào nguyên tắc yêu cầu trên, em định chọn vị trí xây dựng cầu theo hướng tuyến điều chỉnh thẳng hơn, phù hợp với quy hoạch tổng thể phê duyệt mà khơng xây dựng vị trí cầu cũ SVTH: Cao Mai Trang Trang: Đồ án môn học: Thiết kế cầu BTCT GVHD:ThS.Đào Quang Huy PHẦN II : THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU Chương I: Sơ số liệu hai phương án - Cầu gồm nhịp giản đơn dầm BTCT thường tiết diện chữ T, chiều dài L= 74,2m (sơ đồ kết cấu nhịp : 3x33m), dầm đúc sẵn bãi đúc đầu cầu lao lắp vào vị trí kết cấu nhịp 74200 400050 33000 504000 MNCN 111.3m MNTT 108.8m 110,2 100 33000 110,2 MNTN 106.7m 101,1 84,4 84,4 76,3 Kho?ng c¸ch l? Kho?ng c¸ch c? ng d? n 8 9 7 31 48 55 63 71 80 89 94 101 107 114 123 128 110.8 106.8 103.8 Cao đ ? m?t đ ?t t? nhiên 119.8 114.8 103.6 103.4 102.8 103.9 106.9 110.9 114.9 117.9 Hình 2.1 Mặt cắt dọc cầu Mặt cắt ngang gồm phiến dầm chữ T BTCT cao hd=1.5m đặt cách a = 2.4m 18700 1500 2% 950 2400 2000 300 400 L? p BT nh? a dµy cm L? p phßng ný? c 0.5cm1/2 M? T C? T NGANG Ð? U D? M B?n m?t c?u dµy 20 cm 1/2 M? T C? T Ð? U D? M 880 7000 100 880 7000 2% 500 500 500 500 500 500 2400 2400 2400 2400 2400 2400 1500 2000 400 300 950 Hình 2.2 Mặt cắt ngang cầu SVTH: Cao Mai Trang Trang: 10