Luận văn tốt nghiệp thiết kế cầu qua sông bến hải

Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Phần I Thiết kế sơ GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: ThiÕt kÕ c¬ së Ch-¬ng I: Giíi thiƯu chung I Nghiên cứu khả thi : 1.Giới thiệu chung: - Cầu Hiền L-ơng cầu bắc qua sông Bến Hải thuộc huyện Vĩnh Linh, tỉnh Quảng Trị nằm quốc lộ 1A Đây tuyến đ-ờng huyết mạch, nằm quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh Quảng Trị Hiện tại, ph-ơng tiện giao thông v-ợt sông qua phà Vĩnh Thọ nằm tỉnh lộ 1B Để đáp ứng nhu cầu vận tải, giải toả ách tắc giao thông đ-ờng thuỷ khu vực cầu hoàn chỉnh mạng l-ới giao thông tỉnh, cần tiến hành khảo sát nghiên cứu xây dựng cầu Hiền L-ơng v-ợt qua sông Bến Hải Các lập dự án Căn định số 1206/2004/QD UBND ngày11 tháng 12 năm 2004 UBND tỉnh Quảng Trị việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l-ới giao thông tỉnh Quảng Trị giai đoạn 1999 - 2010 định h-ớng đến năm 2020 Căn văn số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng năm 2005 UBND tỉnh Quảng Trị cho phép Sở GTVT lập Dự án đầu t- nghiên cứu đầu txây dựng cầu Hiền L-ơng Căn văn số 260/UB - GTXD ngày 17 tháng năm 2005 UBND tỉnh Quảng Trị việc cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu cầu Hiền L-ơng phía Tây sông Bến Hải Căn văn số 1448/CĐS - QLĐS ngày 14 tháng năm 2001 Cục đ-ờng sông Việt Nam Phạm vi dự án: - Trên sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 huyện Vĩnh Linh nói riêng tỉnh Quảng Trị nói chung, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến nèi lion quèc lé 1A GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở 2.Đặc điểm kinh tế xà hội mạng l-ới giao thông : 2.1.Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh QuÃng Trị : a.Về nông, lâm, ng- nghiệp - Nông nghiệp tỉnh đà tăng với tốc độ 6% thời kỳ 1999-2000 Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm 70% giá trị sản l-ợng nông nghiệp, lại chăn nuôi chiếm khoảng 30% - Tỉnh có diện tích đất lâm nghiệp lớn thuận lợi cho trồng chăn nuôi gia súc, gia cầm - Với đ-ờng bờ biển kéo dài, nghề nuôi trồng đánh bắt thuỷ hải sản mạnh đ-ợc tỉnh khai thác b.Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp - Trong năm qua, hoạt động th-ơng mại du lịch bát đầu chuyển biến tích cực Tỉnh QuÃng NgÃi có tiềm du lÞch rÊt lín víi nhiỊu di tÝch, danh lam thắng cảnh Nếu đ-ợc đầu t- khai thác mức trở thành nguồn lợi lớn - Công nghiệp tỉnh ch-a phát triển cao Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý không đủ sức cạnh tranh Những năm gần tỉnh đà đầu txây dựng số nhà máy lớn vật liệu xây dựng, mía, đ-ờng làm đầu tàu thúc đẩy ngành công nghiệp khác phát triển 2.2.Định h-ớng phát triển ngành kinh tế chủ yếu a.Về nông, lâm, ng- nghiệp - Về nông nghiệp: Đảm bảo tốc độ tăng tr-ởng ổn định, đặc biệt sản xuất l-ơng thực đủ để đáp ứng nhu cầu xà hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất Tốc độ tăng tr-ởng nông nghiệp giai đoạn 2006-2010 8% giai đoạn 2010-2020 10% - Về lâm nghiệp: Đẩy mạnh công tác trồng gây rừng nhằm khôi phục bảo vệ môi tr-ờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi - Về ng- nghiệp: Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt loại đặc sản khai thác biển xa b.Về th-ơng mại, du lịch công nghiệp - Tập trung phát triển số ngành công nghiệp chủ yếu: - Công nghiệp chế biến l-ơng thực thực phẩm, mía đ-ờng GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Công nghiệp khí: sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa đóng tàu thuyền - Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, sản phẩm bêtông đúc sẵn, gạch bông, lợp, khai thác cát sỏi - Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo gái trị kim ngạch vùng triệu USD năm 2010 triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng tr-ởng 7% giai đoạn 20062010 8% giai đoạn 2011-2020 2.3.Đặc điểm mạng l-ới giao thông: a.Đ-ờng bộ: - Năm 2000 đ-ờng có tổng chiều dài 1000km, ®ã cã gåm ®-êng nhùa chiÕm 45%, ®-êng đá đỏ chiếm 35%, lại đ-ờng đất 20% - Các huyện tỉnh đà có đ-ờng ôtô tới trung tâm Mạng l-ới đ-ờng phân bố t-ơng đối - Hệ thống đ-ờng vành đai biên giới, đ-ờng x-ơng cá đ-ờng vành đai tỉnh thiếu, ch-a liên hoàn b.Đ-ờng thuỷ: - Mạng l-ới đ-ờng thuỷ tỉnh Quảng Trị khoảng 200 km (ph-ơng tiện trở lên đ-ợc) Hệ thống đ-ờng sông th-ờng ngắn dốc nên khả vận chuyển khó khăn c.Đ-ờng sắt: - Hiện tỉnh Quảng Trị có hệ thống đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua 2.4.Quy hoạch phát triển sở hạ tầng: - Qc lé 1A nèi hai bê cđa hun VÜnh Linh qua sông Bến Hải Hiện tuyến đ-ờng tuyến đ-ờng huyết mạch quan trọng tỉnh n-ớc Tuy nhiên tuyến lại qua trung tâm thị xà C điều không hợp lý Do quy hoạch nắn đoạn qua thị xà C theo vành đai thị xà 2.5.Các quy hoạch khác có liên quan: - Trong định h-ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thị xà Vĩnh Linh tất yếu Mở rộng khu đô thị h-ớng vùng ngoại vi - Dự báo nhu cầu giao thông vận tải Viện chiến l-ợc GTVT lập, tỷ lệ tăng tr-ởng xe nh- sau: GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths ph¹m văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Theo dự báo cáo: Ô tô: 2005-2010: 10% 2010-2015: 9% 2015-2020: 7% Xe máy: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm Theo dự báo thấp: Ô tô: 2005-2010: 8% 2010-2015: 7% 2015-2020: 5% Xe máy: 3% cho năm Xe thô sơ: 2% cho năm 3.Đặc điểm điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu: 3.1.Vị trí địa lý - Cầu Hiền L-ơng v-ợt qua sông Bến Hải nằm tuyến quốc lộ 1A qua hai huyện C D thuộc tỉnh Quảng Trị Dự án đ-ợc xây dựng sở nhu cầu thực tế cầu nối giao thông tỉnh với tỉnh lân cận nút giao thông trọng yếu việc phát triển kinh tế vùng - Địa hình tỉnh Quảng Trị hình thành vùng đặc thù: vùng đồng ven biển vùng núi phía Tây Địa hình khu vực tuyến tránh ®i qua thuéc vïng ®ång b»ng, lµ khu vùc ®-êng bao thị xà C Tuyến cắt qua khu dân c- - Lòng sông vị trí dự kiến xây dựng cầu t-ơng đối ổn định, t-ợng xói lở lòng sông - Thnh phố Quảng Trị l thnh phố thuộc tỉnh lỵ, trung tâm trị, kinh tế, văn hoá, khoa học kỹ thuật an ninh- quốc phòng tỉnh Quảng Trị; thnh phố Quảng Trị nằm vị trí gần trung độ tỉnh (cách địa giới phía Bắc 28 Km, phía Nam 58 Km, phía Tây 57 Km, cách bờ biển 10 Km); cách thnh phố Đà Nẵng 123 km; cách thnh phố Quy Nhơn 170 km; cách thnh phố Hồ Chí Minh 821 Km v cách thủ đô Hà Nội 889 Km - Địa giới hnh thnh phố Quảng Trị Phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh, Nam giáp huyện T- Nghĩa Số liệu đ-ợc tính đến cuối năm 2004 Dân số l 133.843 ng-ời, mật đô dân c- nội thành 10677 ng-ời /Km2 Thành phố Quảng Trị có 10 đơn vị hành chính, 08 ph-ờng, xà GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở - Về điều kiện tự nhiên: Diện tích tự nhiên 37,12 Km2 Thành phố Quảng Trị nằm ven sông Trà Khúc, địa hình bẵng phẳng, tròng vùng nội thị có núi Thiên Bút, núi Ông, sông Trà khúc, sông Bàu Giang tạo nên môi tr-ờng sinh thái tốt, cảnh quan đẹp, mực n-ớc ngầm cao, địa chất ổn định Nhiệt độ trung bình hàng năm 270C, l-ợng m-a trung bình 2.000 mm, tổng nắng 2.000-2.200 giờ/năm, độ ẩm t-ơng đối trung bình troang năm khoảng 85%, thuộc chế độ gió mùa thịnh hành: Mùa hạ gió Đông Nam, mùa Đông gió Đông Bắc 3.2.Điều kiện khí hậu thuỷ văn I.1.1.2 Khí t-ợng Về khí hậu: Tỉnh Quảng Trị nằm khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có đặc điểm khí hậu nh- sau: - Nhiệt độ bình quân hàng năm: 270 - Nhiệt độ thấp : 120 - NhiƯt ®é cao nhÊt: 380 - KhÝ hËu chia làm mùa rõ rệt, mùa m-a từ tháng 10 đến tháng 12 Về gió: Về mùa chịu ảnh h-ởng trực tiếp gió Tây Nam hanh khô Mùa đông chịu ảnh h-ởng gió mùa Đông Bắc kéo theo m-a rét I.1.1.3 Thuỷ văn  Mùc n-íc cao nhÊt MNCN = +16.5 m  Mùc n-íc thÊp nhÊt MNTN = +4.9 m  Mùc n-íc th«ng thun MNTT = +8.0 m L = 180m Khẩu độ thoát n-ớc L-u l-ợng Q , L-u tốc v = 1.52m3/s 3.3.Điều kiện địa chất Căn tài liệu đo vẽ, khoan địa chất công trình kết thí nghiệm phòng, địa tầng khu vực tuyến qua theo thứ tự từ xuống d-ới bao gồm lớp nh- sau Lớp sè 1: SÐt pha Líp sè 2: Cuéi sái Líp số 3: Sa thạch phong hoá Lớp số : Sa thạch cứng GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Ch-ơng II: Thiết kế cầu tuyến II.Đề xuất ph-ơng án cầu: 1.Các thông số kỹ thuật bản: Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật: Cầu vĩnh cửu BTCT ƯST Khổ thông thuyền ứng với sông cấp IV là: B = 40m; H =6m  Khỉ cÇu: B= 9,0 + 2x1,0 +2x0.25 + 2x0,5m =12.5m  TÇn st lị thiÕt kÕ: P=1%  Quy phạm thiết kế: Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN272-05 Bộ GTVT Tải trọng: xe HL93 ng-ời 300 kg/m2 Vị trí xây dựng: Vị trí xây dựng cầu Hiền L-ơng lựa chọn đoạn sông thẳng độ hẹp Chiều rộng thoát n-ớc 180 m Ph-ơng án kết cấu: Việc lựa chọn ph-ơng án kết cấu phải dựa nguyên tắc sau: Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thoát, phù hợp với quy mô tuyến vận tải điều kiện địa hình, địa chất khu vực Đảm bảo an toàn cho khai thác đ-ờng thuỷ sông với quy mô sông thông thuyền cấp V Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công n-ớc Giá thành xây dựng hợp lý Căn vào nguyên tắc có ph-ơng án kết cấu sau đ-ợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh A Ph-ơng án 1: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp đơn giản nhịp gồm nhịp 37 m hai đầu nhịp 42m giữa, thi công theo ph-ơng pháp sử dụng tổ hợp lao cầu Sơ đồ nhịp: 37+37+42+37+37 = 190m Chiều dài toàn cÇu: Ltc = 202m  KÕt cÊu phÇn d-íi: GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở + Mố: Dùng mố U BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m + Trô: Dïng trụ thân đặc mút thừa BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m B Ph-ơng án 2: Cầu giàn thép nhịp 65m, thi công theo ph-ơng pháp lao kéo dọc Sơ đồ nhịp: 65+65+65 = 195m Chiều dài toàn cÇu: Ltc = 207m  KÕt cÊu phÇn d-íi: + Mè: Dïng mè U b»ng BTCT, mãng cäc khoan nhåi D=1m + Trụ: Dùng trụ thân đặc mút thừa,móng cọc khoan nhồi D=1m Bảng tổng hợp bố trí ph-ơng án P.án Thông thuyền (m) 40*6 Khổ cầu (m) 9.0+2*1 I II Sơ đồ (m) 37+37+42+37+37 190 40*6 9.0+2*1 65+65+65 195 L ( m) Kết cấu nhịp Cầu dầm đơn giản BTCT DƯL Cầu giàn thép GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Ch-ơng III Tính toán sơ khối l-ợng ph-ơng án lập tổng mức đầu tPh-ơng án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT ứng suất tr-ớc I Mặt cắt ngang sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ-ợc thiết kế cho xe ng-ời K = 9.0 + 2x1=11 m - Tổng bề rộng cầu kể lan can gờ chắn bánh : B =9.0 + 2x1+ 2x0,5 + 2x0.25 = 12.5 m - Sơ đồ nhịp: 37+37+42+37+37 = 190 m - Cầu đ-ợc thi công theo ph-ơng pháp lắp ghép Kết cấu phần d-ới: a.Kích th-ớc dầm chđ: (tÝnh cho dÇm chÝnh 42m) ChiỊu cao cđa dÇm chđ lµ h = (1/15 1/20)l = (2,8 2,1) (m), chän h = 2.2(m) S-ên dÇm b = 22(cm) Theo kinh nghiệm khoảng cách dầm chủ d = (m), chän d = (m) C¸c kÝch th-íc khác đựơc chọn dựa vào kinh nghiệm đ-ợc thể hiƯn ë h×nh 20 250 220 10 25 15 25 20 22 65 Hình Tiết diện dầm chủ b.KÝch th-íc dÇm ngang : -ChiỊu cao hn = 2/3h = 1.6 (m) -Trên nhịp 42m bố trí dầm ngang cách 8.16m Khoảng cách dầm ngang: 2,5 4m(8m) GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở -Trên nhịp 37m bố trí dầm ngang cách 7,1 m - ChiÒu réng s-ên bn = 12 16cm (20cm), chän bn = 20(cm) 15 20 150 10 198 228 Hình Kích th-ớc dầm ngang c.Kích th-ớc mặt cắt ngang cầu: -Xác định kích th-ớc mặt cắt ngang: Dựa vào kinh nghiệm mối quan hệ chiều cao dầm, chiều cao dầm ngang, chiều dày mặt cắt ngang kết cấu nhịp, chiều dày đổ chỗ nh- hình vẽ MT CT NGANG CU 1/2 mặt cắt nhịp 1/2 mặt cắt gối 1250 900 220 160 35 25 100 50 i = 2% i = 2% 25 20 86.5 50 100 50 125 250 250 250 250 125 - Vật liệu dùng cho kết cấu + Bê tông M300 + Cốt thép c-ờng độ cao dùng loại S-31, S-32 cđa h·ng VSL-Thơy SÜ thÐp cÊu t¹o dïng lo¹i CT3 CT5 Kết cấu phần d-ới: + Trụ cầu: - Dùng loại trụ thân đặc BTCT th-ờng đổ chỗ - Bêtông M300 10 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tèt nghiƯp PhÇn 2: ThiÕt kÕ kü tht Khoa cÇu ®-êng (7.2 1, 4.hb ).72 q.l Mmax = 44.1 8.575.hb + M«men chèng uèn : b.h W= 1.hb2 hb2 + KiÓm tra øng suÊt : max = M max W 6.(44.1 8.575hb ) hb2 65 T/m2 Ta có ph-ơng trình bậc hai: 65.hb2 51.45hb 264.6 Gi¶i ta cã: hb = 1,6 m > 1m Vậy chọn chiều dày lớp bêtông bịt đáy hb = 2.2 m làm số liệu tính toán II.1.1.10 5.4 Tính toán cọc ván thép: a Tính độ chôn sâu cọc ván: - Khi đà đổ bêtông bịt đáy xong, cọc ván đ-ợc tựa lên thành bêtông chống (có liên kết) nên cọc ván lật xoay quanh điểm O Đất d-ới đáy móng: Cát mịn : 0=1.6 (T/m2); tt =350 Hệ số v-ợt tải n1=1.2 áp lực chủ động Hệ số v-ợt tải n2=0.8 áp lực bị động Hệ số v-ợt tải n3=1.0 áp lực n-ớc Sơ đồ tính độ chôn sâu cọc ván: 0.5m hn=7.7m mntc=+8.00 P7 d P4 -1.4 t P6 P1 0.5m 2.2 P3 c®tn=+3.4 h=3m P1 P5 Hệ số áp lực đất chủ động bị động xác định theo công thức sau: 81 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng Chủ động: Ka = tg2(450- /2) = tg2(450-350/2) = 0.27 Bị động: Kb = tg2(450+ /2) = tg2(450 + 350/2) = 1.92 - Träng l-ợng đơn vị , , đất d-ới mực n-ớc sÏ tÝnh to¸n nh- sau: n = 2-1.0 =1 (T/m2) - ¸p lùc n-íc: P1 = 0,5* n*H 2n =0,5*7.7 = 29.6 (T) P2 = n* Hn*t =7.7 *t (T) - áp lực đất chủ động: P3 = Ka*n1.* 0,5*H2 , ' b P4 = (d+0.5)(t – d) P5 = 0.5( t – d )2 ' = 0.27*1, 2* 0,5*32 *1 =1.458 (T) Ka n1 =(1.7 + 0.5)( t – 1.7)x 0.27x 1.2 = 0.71( t-1.7) (T) Ka n1 = 0.5( t – 1.7)x 0.27 x 1.2 = 0.162(t 1.7) (T) - áp lực đất bị động P6=H.t ,.Kb.n2 = 7.7 x t x x 1.92 x 0.8 = 8.371 t (T) P7 = 0,5.t2 Kb.n2 = 0.5xt2x1x1.92x0.8 = 0.768 t2 (T) Ph-ơng trình ổn ®Þnh lËt sÏ b»ng : P1 Hn H + 2t t d + 2t d = ( t + t + + P3 P5 P7 )x 0.95 P2 P6 P4 3 2 3 (1) thay c¸c số liệu vào ph-ơng trình (1) ta có ph-ơng tr×nh : 26.977+1.458+0.364*t2- 0.364+0.108t2- 0.054t - 0.054=3.237t3 +4.185t2- 6.442 3.237t3 + 3.713t2 + 0.054 - 34.458 = 0.43t3 + 2.742t2 + 0.141t 6.442 = Giải ph-ơng trình bËc ta cã: t = 1.87 m §Ĩ an toµn chän : t = m ChiỊu dµi cäc v¸n chän: LCäC V¸N = 7.7 + + 0.5 = 10.2m Chän L =11 m b Chän cäc ván thoả mÃn yêu cầu c-ờng độ: Sơ đồ tính toán cọc ván coi nh- dầm giản đơn với gối điểm điểm neo chống: 82 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng 0.5m -1.4 t=2m qn d qd 2.2 0.5m c®tn= +3.4 h=3m hn=7.7m mntc= +8.0 * TÝnh to¸n ¸p lùc ngang: ¸p lùc ngang cđa n-íc : Pn = n H1 = 1x7.7= 7.7(t/m) áp lực đất bị động : Pb = H1 tg2 (450 - /2) ®n => Pd = 1,5x7.7xtg2(450 17.50) = 4.25(t/m) a.Tại vị trí có Q=0 mômen M lớn nhất: Tìm Mmax : Pn Pd B A RA RB 7.7m Theo sơ đồ : MB 7.7 RA RA MA ( Pd 7.7 RB Pn * 7.7 2*7.7 7.7 2*7.7 * Pd * * 3 7.72 (4.25 7.7) Pd )* 7.7 2*7.7 * 7.7 Pn ) ( Pn 7.7 30.6(T ) 83 GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng 4.25 7.7 7.7 2*7.7 * * 7.7 7.7 RB 15.3(T ) Giả sử vị trí Q=0 nằm cách gối đoạn < x < 7.7m Ta có: MX RB ( H q.( H x) ,q H1 Víi : q x (1) RB ( H (q q x ) x 2 x) R A x pn x ) R A x q pd q x (h x) 2.( H x) (1) 5.45 4.25 9.7(T / m) q ( H H1 x) x2 H1 q.( H x) ( H x) H1 (2) Thay số vào (2 )ta có ph-ơng trình bậc 3: M X =0.59x3+ 2.87x2 -8.49x + 35.24(1) d MX dx 1.77 x 5.74x 8.49 Giải ph-ơng trình ta có: x1= 1.1 ; x2= - 4.3 Chọn x = làm trị số để tính, ta cã: MMax= 30.05Tm KiĨm tra: C«ng thøc : M max W yc Ru = 2000 kG/cm2 + Víi cäc ván thép laxsen IV dài L = m, có W = 2200 cm3 Do ®ã 30.105 2200 1363.6(kG / cm ) Ru = 2000 (kG/cm2 ) II.1.1.11 5.5 Tính toán nẹp ngang : Nẹp ngang đ-ợc coi nh- dầm liên tục kê gối chịu tải trọng phân bố đều: + Các gối chống với khoảng cách chống là: l = - 3m : Theo chiÒu ngang l1 = m : Theo chiều dọc + Tải trọng tác dụng lên nẹp phản lực gối RB tính cho 1m bÒ réng RB = 8.8 T 84 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng Sơ đồ tính : 2000 2000 3000 2000 q=R=8.8T 3000 3000 2000 2000 3000 3000 2000 3000 2000 2000 Mômen lớn Mmax đ-ợc tính theo công thức gần sau : Mmax = q.l 10 88x32 10 7.92 (Tm) Chän tiÕt diƯn nĐp theo c«ng thøc : max M max W yc Ru = 2000 (kg/cm2 ) M max 7.92x105 = = 396 cm3 Ru 2000 W yc Chọn nẹp ngang định thép chữ I có: Wx > Wyc = 396 cm3 II.1.1.12 5.6 Tính toán chống: Thanh chống chịu nén lực tập trung Lực phân bố tam giác: q pn pd 5.45 4.25 9.7 (T) + Ph¶n lùc A lấy mô men điểm B: MA R B L2 q H H (L2 = H =5.45m) RB qH H L2 q.h 2*3 9.7 * 5.45 2*3 8.8(T ) RB= B = 8.8 (T) + Dut chÞu nÐn: 85 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng A Fng Với lo = 2.l1 = 6m (chiều dài chịu nén) I Fng Ta cã: i 7080 46,6 12,34 Chän nĐp ®øng cã: I =7080 cm4 Fng = 46,5 cm2 l0 i 600 12,34 0,8 100 A Fng Víi : 48.62 48.62 0,8 100 8.8 *103 0.81* 46.5 233(kG / cm ) nen 0,81 233(kG / cm ) 1700(kG / cm ) Thanh chống đạt yêu cầu Bơm hút n-ớc: Do có cọc ván thép bêtông bịt đáy nên n-ớc không thấm vào hố móng trình thi công, cần bố trí máy bơm để hút hết n-ớc lại hố móng Dùng máy bơm loại C203 hút n-ớc từ giếng tụ tạo khô cho bề mặt hố móng Thi công đài cọc: - Tr-ớc thi công đài cọc cần thực công việc có tính bắt buộc nghiệm thu cọc, xem xét nhật ký chế tạo cọc, nghiệm thu vị trí cọc, chất l-ợng bêtông cốt thép cọc - Tiến hành đập đầu cọc - Dọn dẹp vệ sinh hố móng - Lắp dựng ván khuôn bố trí l-ới cốt thép - Tiến hành đổ bêtông ống đổ - Bảo dưỡng bêtông đủ fC tháo dỡ ván khuôn 86 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng III IV Thi công trụ: - Các kích th-ớc trụ đài nh- sau: mặt cắt trụ t2 250 90 90 250 250 90 90 180 125 90 150 250 7575 20 20 180 180 50 460 800 300 70 50 200 70 I II 300 50 50 200 100 I II 1350 1350 325 140 500 300 50 100 50 50 125 mặt bên trụ t2 50 100 500 100 140 300 100 800 100 300 300 100 Yêu cầu thi c«ng: - Theo thiÕt kÕ kü tht trơ thiÕt kế trụ đặc bêtông toàn khối, công tác chủ yếu thi công trụ công tác bêtông cốt thép ván khuôn - Để thuận tiện cho việc lắp dựng ván khuôn ta dự kiến sử dụng ván khuôn lắp ghép Ván khuôn đ-ợc chế tạo khối nhỏ nhà máy đ-ợc vận chuyển vị trí thi công, tiến hành lắp dựng thành ván khuôn - Công tác bêtông đ-ợc thực máy trộn C284-A công suất 40 m3/h, sử dụng đầm dùi bêtông bán kính tác dụng R = 0.75m Trình tự thi công nh- sau: - Chuyển khối ván khuôn vị trí trụ, lắp dựng ván khuôn theo thiết kế - Đổ bêtông vào ống đổ, tr-ớc đổ bêtông phải kiểm tra ván khuôn lại lần nữa, bôi dầu lên thành ván khuôn tránh t-ợng dính kết bêtông vào thành ván khuôn sau - Đổ bêtông thành lớp dầy 40cm, đầm vị trí cách không 1.75R, thời gian đầm 50 giây vị trí, thấy n-ớc ximăng lên đ-ợc.Yêu cầu đầm phải cắm sâu vào líp cị -5cm, 87 GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tèt nghiƯp PhÇn 2: ThiÕt kÕ kü tht Khoa cÇu đ-ờng đổ đầm liên tục thời gian lớn 4h phải đảm bảo độ toàn khối cho bêtông tránh t-ợng phân tầng - Bảo d-ỡng bêtông: Sau 12h từ đổ bêtông t-ới n-ớc, trời mát t-ới 3-4 lần/ngày, trời nóng t-ới nhiều Khi thi công gặp trời m-a phải có biện pháp che chắn - Khi cường độ đạt 55%fc cho phép tháo dỡ ván khuôn Quá trình tháo dỡ ngược với trình lắp dựng Tính ván khuôn trụ: III.1.1 3.1 Tính ván khuôn đài trụ - Đài có kích th-ớc : a b h = x x (m) - ¸p lùc tác dụng lên ván khuôn gồm có: + áp lực bêtông t-ơi + Lực xung kích đầm Chọn máy trộn bê tông loại C284-A có công suất đổ Q= 40m3/h q1 Và đầm dùi có bán kính tác dụng 0,75m 75 Diện tích đài: x = 40 m2 4Q F 40 40 4(m) 0.75(m) 325 h Giả sử dùng ống vòi voi để đổ lực xung kích 0,4T/m2 400cm Sau 4h bê tông lên cao đ-ợc: z áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn là: + Do áp lực ngang bê tông t-¬i: q2 q1 = 400 (Kg/m ) = 0.4 (T/m ) ,n = 1.3 + Lùc xung kÝch đầm bê tông: h > 0,75 m nên q2 2.4 0.75 103 1800Kg / m Biểu đồ áp lực thay đổi theo chiều cao đài nh-ng để đơn giản hóa tính toán thi công ta coi áp lực phân bố đều: 1800 0.75 1800 2.45 400 tc q= qtt =1.3 1671.25(kg / m ) 1671.25=2172.62 (kg/m2 ) Chọn ván khuôn trụ nh- sau: 88 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng 80 16 80 16 NĐp ®øng 16x16cm 20 20 14 NĐp ngang 12x14cm 20 20 Thanh căng Ván khuôn đứng 20x4cm 16 16 150 16 150 III.1.2 3.2 Tính ván đứng: TÝnh to¸n víi 1m bỊ réng cđa v¸n q 1m 80 0.04m Sơ đồ tính toán: 80 Mômen uốn lớn nhÊt: Mmax= ql 10 2172,62 0.8 10 139 kgm Kiểm tra theo điều kiện nén uốn ván : M max W Víi W => b Ru 0.042 =0,000267 (m3) 139 10 = = 52.06 (kg/cm2) < Ru = 130 (kg/cm2) 0.000267 => Thoả mÃn điều kiện chịu lực 89 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng Kiểm tra độ võng : f= 5ql 384EJ l 250 Trong ®ã : - E - l - J : môđun đàn hồi gỗ Edh= 90.000 (kg/cm2) : chiều dài nhịp tính toán l = 80 cm : mômen quán tính 1m rộng ván khuôn J b 12 0.043 = 5.33x10-6 (m4) = 533 (cm4) 12 - q tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên ván khuôn q = 16.71 (kg/cm) => f = 5x16.71 804 80 =0.185cm < = 0.32cm 250 384 x10 533 =>Vậy đảm bảo yêu cầu vỊ ®é III.1.3 3.3 TÝnh nĐp ngang: - NĐp ngang đ-ợc tính toán nh- dầm liên tục kê gối nẹp đứng - Tải trọng tác dụng lên ván đứng truyền sang nẹp ngang - Với khoảng cách nẹp ngang lớn 1.5m ta quy đổi tải trọng từ ván đứng sang nÑp ngang qnÑp ngang = qtt l1 = 2172.62 x 0.8 = 1738.1 (Kg/m) Sơ đồ tính: + Mômen lớn nhÊt nÑp ngang: ql 10 M max 1738.1 1.52 10 + Chän nĐp ngang kÝch th-íc (12 W h 12 142 391.07kgm 14cm) 392cm + KiÓm tra øng suÊt: M W 39107 99.76kg / cm 392 130kg / cm + Dut ®é võng: 90 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng f q.l 23 48 E.J J b.h 12 q tc l1 qvong f 12 143 12 q.l 23 48 E.J 2744cm 1671 0.8 1336.8kG / m 13.368 1503 48 x104 2744 0,0038cm 150 250 0,6cm Kết luận : nẹp ngang đủ khả chịu lực III.1.4 III.1.5 3.4 Tính nẹp đứng: - Nẹp đứng đ-ợc tính toán nh- dầm đơn giản kê gối, chịu lực tập trung đặt nhịp tải trọng từ nẹp ngang truyền xuống Ptt= q l 2607.15 (kg) 1738.1 1.5 + Sơ đồ tính toán: 16 p 80 80 16 + Mômen: P.l M max 2607.15 1.6 695.24Kgm + Chän nÑp ®øng kÝch th-íc (16x16) cm: W h 16 162 6 682.7cm + KiÓm tra øng suÊt: M W 69524 101kg / cm 682.7 130kg / cm + Dut ®é vâng: f q.l 48.E.J J b.h 12 qvong 16 163 12 q tc xl2 5461cm 1336.8 x1.5 2005.2kG / m 91 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng q.l 48.E.J f 20.05 1603 0,00348cm 48 x104 5461 160 400 0,4cm KÕt luËn : nẹp đứng đủ khả chịu lực III.1.6 III.1.7 3.5 Tính căng: - Lực dây căng : R = ( p + q )l2 x l1 = (200+1800)x0.8x1.5 = 2400Kg - Khoảng cách thang căng: c = 1.5m - Dùng thăng căng thép CT3 có R = 1900kg/cm2 Diện tích yêu cầu S R F 2400 1.263cm 1900 14 cã F = 1.54 cm2 Dïng căng III.1.8 3.6 Tính toán gỗ vành l-ợc: - áp lực phân bố bê tông lên thành ván: pbt = 2.4 0.75=1.8(T/m2) - áp lực ngang đầm bê tông: pđ = 0.2T/m2 - Tải trọng tổng hợp tính toán tác dụng lên ván: qv ( ptx (1.8 0.2) 1.3 0.5 1300 Kg/m2 p d ) 1.3 0.5 - Lực xé đầu tròn : qvtt T D 1300 1950 (Kg) - Tính toán vành l-ợc chịu lực kéo T: + Kiểm tra theo công thøc: T F Rk Trong ®ã: F: diƯn tÝch ®· giảm yếu tiết diện vành l-ợc Rk : c-ờng độ chịu kéo gỗ vành l-ợc Rk = 100kg/cm2 => F= b T Rk 1950 19.50cm 100 Tõ chọn tiết diện gỗ vành l-ợc : 4cm ,b=12cm Cã F= 4x12=48cm2 III.2 92 GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tèt nghiƯp PhÇn 2: ThiÕt kÕ kü tht Khoa cÇu đ-ờng ch-ơng III:CHƯƠNG : THI CÔNG KếT CấU NHịP I I Yêu cầu Chung: - Sơ đồ cầu gồm nhịp 37m, nhịp 42m - Chọn tổ hợp giá lao cầu để thi công lao lắp dầm - Với nội dung đồ án thi công nhịp 42m , mặt cắt ngang cầu gồm dầm T chiều cao dầm H = 2.2m, khoảng cách dầm S = 2.5m II II Tính toán sơ giá lao mút thừa: Các tổ hợp tải trọng đ-ợc tính to¸n xem xÐt tíi cho gi¸ lao mót thõa đảm bảo ổn định, không bị lật trình di chuyển thi công lao lắp, đồng thời đảm bảo khả chiu lực - Tr-ờng hợp 1: Tổ hợp tải trọng bao gồm trọng l-ợng thân giá lao mút thừa.Trong trình di chuyển giá mút thừa bị hẫng vị trí bất lợi Phải kiểm tra tính toán ổn định tr-ờng hợp - Tr-ờng hợp 2: Tổ hợp tải trọng tác dụng bao gồm trọng l-ợng thân gía lao mút thừa trọng l-ợng phiến dầm Trong trình lao lắp cần tính toán ổn định biên dàn Xác định thông số giá lao mút thừa: - Chiều dài giá lao mút thừa : L1 = 2/3 LdÇm = 2/3x42 = 28 m L2 = 1.1 LdÇm = 1.1x42 = 46m chän L2 = 46 m - ChiÒu cao chän h1 = m, h2 = m Sơ đồ giá lao mút thừa đối trọng X e lao dầm ? ? - Trọng l-ợng giá lao mút thừa m dài = 1.25T/m - Trọng l-ợng thân trụ tính từ trái sang phải : G1 = 0.5 T ; G2 = 0.6 T - Trọng l-ợng thân trụ phụ đầu nót thõa : G3 = 0.5 T tỉ hỵp giá lao cầu di chuyển từ nhịp sang nhịp khác trụ phụ giá lao cầu chuẩn bị hạ xuống mũ trụ Khi dầm tự hẫng Sơ đồ xác định đối trọng P nh- sau: 93 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG đồ án tốt nghiệp Phần 2: Thiết kế kỹ thuật Khoa cầu đ-ờng Kiểm tra điều kiện ổn định giá lao mút thừa quay quanh điểm B: Ta cã M1 ≤ 0.8 Mcl (1) + M1= G3 x L2 + qxL2xL2/2 = 0.5x46 + 1.25x462/2 = 1345(T.m) + Mcl = (P+ 0.5) x L1 + qxL21/2 = (P+0.5)x28 + 1.25x 282/2 =28P+505(T.m) Thay kiện vào ph-ơng trình (1) ta có : 1345 0.8 x (28P + 505) P 42 T chän P = 42 T - Xét mômen lớn gối B : MB = 1345 (T.m) - Lùc däc t¸c dơng biên : Nmax = B M max h 1345 = 672.5 T (h=2 chiỊu cao dµn) * Kiểm tra điều kiện ổn định biên: N *F R0 1900(kg / cm2 ) Trong ®ã : N lực dọc biên N = 672.5 T : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ m¶nh víi = l0 / r : l0 chiỊu dài tính toán theo hai ph-ơng làm việc = m Chọn biên dàn đ-ợc gép từ thÐp gãc (250x160x18) (M201) DiÖn tÝch : F = x 71.1= 284.4 cm2 B¸n kÝnh qu¸n tÝnh rx = 7.99, ry = 4.56 chän rmin = ry = 4.56 cm max l0 rmin Thay vào công thức : VËy 200 = 43.86 : Tra b¶ng cã 4.56 max max = = 0.868 N 672500 = = 1724.22 (kG/cm2) 0,868*284, *F R = 1900 Kg/cm2 đảm bảo 94 GVHD: ths Bùi Ngọc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiƯp PhÇn 2: ThiÕt kÕ kü tht II.1 III III Trình tự thi công kết cấu nhịp: - Lắp dựng tổ hợp giá lao mút thừa, lắp dựng hệ thống đ-ờng ray tổ hợp giá lao mút thừa xe goòng vận chuyển - Di chuyển tổ hợp giá lao mút thừa đến vị trí trụ T1 - Đánh dấu tim dầm, sau vận chuyển dầm BTCT xe goòng vị trí sau mố để thực lao lắp dầm nhịp - Vận chuyển dầm đến tổ hợp giá lao mút thừa dùng balăng, kích nâng dầm kéo phía tr-ớc (vận chuyển dầm theo ph-ơng dọc cầu) - Khi dầm đến vị trí cần lắp đặt dùng hệ thống bánh xe balăng xích đặt lên dầm ngang tổ hợp giá lao nút thừa, di chuyển dầm theo ph-ơng ngang cầu đặt vào vị trí gối cầ - Trong trình đặt dầm xuống gối cầu phải th-ờng xuyên kiểm tra hệ thống tim tuyến dầm gối cầu Công việc lao lắp dầm đ-ợc thực thứ tự từ vào - Sau lắp xong toàn số dầm nhịp tiến hành liên kết tạm chúng với di chuyển giá lao để lao lắp nhịp Trình tự thi công lao lắp tiến hành nh- nhịp - Sau lao lắp xong toàn cầu tiến hành lắp đặt ván khuôn,côt thép đổ bêtông mối nối dầm ngang - Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thi công gờ chắn xe, làm khe co giÃn lớp mặt ®-êng vµ lan can 95 GVHD: ths Bïi Ngäc dung, ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: ... học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Ch-ơng I: Giới thiệu chung I Nghiên cứu khả thi : 1.Giới thiệu chung: - Cầu Hiền L-ơng cầu bắc qua sông Bến Hải thuộc huyện... ths phạm văn toàn SV: bùi việt dũng - 100428 Trang: Tr-ờng đại học DÂN LậP HảI PHòNG Khoa cầu đ-ờng đồ án tốt nghiệp Phần 1: Thiết kế sở Ch-ơng II: Thiết kế cầu tuyến II.Đề xuất ph-ơng án cầu: 1.Các... định tiêu chuẩn 22TCVN 272-05 tải trọng dùng thiết kế giá trị bất lợi tổ hợp: +Xe tải thiết kế tải trọng thiết kế +Xe tải trục thiết kế tải trọng thiết kế Tính phản lực lên mố hoạt tải: +Chiều dài