Đồ án phương án cầu ( cầu vòm 3 nhịp 80m , nhịp dẫn dầm I40 3 nhịp ) Đại học Xây Dựng Hà Nội

phục vụ cho đồ án phương án cầu : tính toán sơ bộ phương án cầu vòm từ các sô liệu mặt cắt sông , địa chất , mặt cắt ngang cầu tính toán sơ bộ cọc , hoạt tải , tĩnh tải từ đó tính toán ra được sơ bộ chỉ tiêu cầu ( VND m2 ) , đồ án nhầm phục vụ cho sinh viên Xây Dựng và các chuyên ngành liên quan

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM ĐỒ ÁN MƠN HỌC LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU _ NHÓM: SINH VIÊN THỰC HIỆN: 12 Trần Văn Tú Phan Trung Hiếu Đoàn Việt Hưng GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Ngọc Tuyển Hà Nội, 10/10/2021 218962 78862 92062 62CD4 62CD4 62CD4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC LẬP CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH VẼ MỤC LỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 MỞ ĐẦU Cầu HT nằm dự án đường cao tốc Hà Tĩnh – Vinh Cầu vượt qua sông HT thuộc huyện Nghi Xuân – Hà Tĩnh Cầu xây dựng để đáp ứng nhu cầu giao thông tăng hai tỉnh Hà Tĩnh Nghệ An, đồng thời góp phần hồn thiện mạng lưới giao thơng đường bộ, đảm bảo tính xuyên suốt tuyến giao thông huyết mạch từ Bắc vào Nam ngược lại 1.2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu − Phân tích yếu tố ảnh hưởng tới văn hóa, xã hội, quốc phịng, kinh tế, giao thơng vận tải địa phương nước 1.2.2 − Nghiên cứu, đề xuất giải pháp thiết kế tuyến, cầu − Xác định quy mô, tiêu chuẩn thiết kế − Xác định tổng mức đầu tư − Đề xuất phương thức thực dự án Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu khả thi gồm nội dung: − Nghiên cứu yếu tố tác động văn hóa, xã hội, phong tục tập quán, nhu cầu lại địa phương, nhu cầu lại hướng ngoại − Đánh giá hiẹn trạng khai thác tuyến đường có − Nghiên cứu điều kiện nhân lực, điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cơng trình − Lựa chọn quy mơ cơng trình tiêu chuẩn kỹ thuật − Nghiên cứu phương án, giải pháp xây dựng − Xác định tổng mức đầu tư − Phân tích hiệu kinh tế − Kiến nghị phương án đầu tư CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 2.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Cầu HT thuộc huyện Yên Mỹ tỉnh Hưng Yên, nằm tuyến đường thuộc dự án đường cao tốc nối thành phố Hưng Yên thành Hải Dương, miền bắc Việt Nam 2.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH Cầu xây dựng bắc qua sơng HT nằm khu vực đồng nên có bãi sơng rộng Lịng sơng sâu, thoải dần hai bên Hai bên bờ tương đối đối xứng 2.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT Trong giai đoạn thiết kế sở, mặt cắt sông rộng 517 m, tiến hành khoan lỗ theo lý trình Các lỗ khoan số 1,2,3,4,5 thực cho kết khoan khảo sát thể bảng sau: Bảng 2-1 Số liệu địa chất Lớp đất Lớp Hố khoan số : Lý trình (m) : Cát hạt nhỏ pha sét 58 1.6 167 1.9 267 2.2 397 2.1 452 1.8 Lớp sét loang lổ lẫn sạn 14 14.2 14.1 15 12 Lớp cát hạt trung lẫn sỏi Đá Granit phong hóa 9.5 9.4 7.2 7.3 - - - - - Lớp 517 1.5 15 7.5 Nhận xét: − Từ kết khảo sát địa chất cho thấy phạm vi chiều sâu khoan lớp tương đối từ 2.5m đến m Lớp đá Granit lớp đất tốt − Móng mố trụ cầu kết cấu chịu tải trọng lớn, kiến nghị sử dụng móng cọc khoan nhồi, có đường kính lớn 1m, chiều sâu đáy cọc đặt lớp đá Granit 2.4 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU Khí hậu chung nước Việt Nam nhiệt đới ẩm gió mùa, ngồi khu vực miền trung Việt Nam chịu thời tiết khắc nghiệt Mùa hè nắng nóng, chịu ảnh hưởng gió Lào, mùa thu mưa nhiều thường có bão đổ 2.4.1 Nhiệt độ khơng khí Bảng 2- Đặc trưng nhiệt độ Đặc trưng Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình năm 25ºC Nhiệt độ trung bình tháng cao 35ºC Nhiệt độ trung bình tháng thấp 16ºC Biên độ dao động nhiệt ngày 5ºC Qua thống kê cho thấy biên độ nhiệt thay đổi năm lớn, mùa hè nắng nóng kéo dài, mùa đơng lạnh, biên độ nhiệt tháng cao tháng thấp 19ºC Như q trình thi cơng đổ bê tông hay lắp đặt gối nên chọn tháng có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ trung bình năm để hạn chế ứng suất, biến dạng co ngót 2.4.2 Mưa Miền bắc Việt Nam phân biệt hai mùa mưa, khô rõ rệt Mùa mưa xuất từ tháng đến tháng 11, tập trung vào tháng 8,9,10 Lưu lượng lớn từ 1500mm đến 2100mm Vào tháng mưa nhiều, số ngày mưa tháng lên tới 20 ngày Mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng năm sau, mùa mưa từ tháng 12 đến tháng 2, vào tháng chủ yếu mưa phùn với lưu lượng nhỏ từ 30mm đến 70mm Bảng 2- Đặc trưng chế mưa Đặc trưng Lượng mưa trung bình năm Lượng mưa trung bình tháng lớn Lượng mưa trung bình tháng nhỏ Lượng mưa ngày lớn đo 2.4.3 Độ ẩm Bảng 2-4 Đặc trưng độ ẩm Lưu lượng 1700mm 1900mm 60mm 2100mm Đặc trưng % Độ ẩm tương đối trung bình năm 80 Độ ẩm trung bình tháng cao 90 Độ ẩm trung bình tháng thấp 65 Độ ẩm thấp tuyệt đối 51 2.4.4 Gió Tốc độ gió trung bình khu vực xây dựng cầu đo 25m/s 2.5 ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN 2.5.1 Đặc điểm thủy văn khu vực xây dựng cầu Hệ thống sông HT nằm miền trung Việt Nam, vào mùa mưa có lượng nước đổ lớn Tại vị trí xây dựng cầu u cầu độ nước 472m 2.5.2 Tần suất thiết kế Tần suất thiết kế cầu: P= 1% Tức thiết kế mức nước lũ 100 năm xuất lần 2.5.3 Mực nước thiết kế − Mực nước cao ( ứng với tần suất 1%): − Mực nước thông thuyền: +9.4m +6.9m (mực nước cao đảm bảo tàu thuyền lại an toàn) − Mực nước thấp nhất: -4.1m Mực nước thi công (ứng với tần suất 10%, sử dụng để định biện pháp thi công) Khổ thông thuyền Theo phân loại sơng từ số liệu có, sơng thuộc cấo III có khổ thơng thuyền: 60m × 7m 60 2.5.4 Hình 2- Khổ thơng thuyền CHƯƠNG QUY MƠ CƠNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 3.1 QUY TRÌNH, TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG − 3.2 3.3 Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823-2017 CẤP HẠNG CƠNG TRÌNH − Cầu cơng trình vĩnh cửu, tuổi thọ thiết kế 100 năm − Cầu thiết kế nhịp lớn để vượt qua mặt cắt sông đảm bảo thông thương cầu MẶT CẮT NGANG CẦU − Khổ cầu − Tổng bề rộng mặt cầu: 9.5(m) − Hai lan can : 8.5 + 0.5×2 (m) : 2×0.5 (m) CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU 4.1 NGUN TẮC THIẾT KẾ Cơng trình phải thiết kế hướng tới u cầu sau: 4.2 − Cơng trình thiết kế phải đảm bảo phù hợp với yêu cầu quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông vùng nước − Đáp ứng lưu lượng qua lại cầu − Phù hợp với cảnh quan, kiến trúc xung quanh − Hạn chế ảnh hưởng đến điều kiện sinh sống, văn hóa xã hội khu vực − Đảm bảo yêu cầu thông thương sơng − Thỏa mãn tổng chiều dài nước cầu, hạn chế làm thay đổi điều kiện dòng chảy sông − Áp dụng tiến khoa học kỹ thuật chế tạo thi công, đẩy mạnh đại hóa chế tạo giới hóa thi cơng − Lựa chọn phương án phù hợp ngồi đảm bảo tính kỹ thuật cịn phải đảm bảo tính kinh tế kiến trúc LỰA CHỌN KẾT CẤU NHỊP DẪN Cầu dẫn lựa chọn đặt vào khu vực bãi sơng, nơi có chiều cao trụ khơng lớn Ngun tắc chọn kết cấu nhịp dẫn phải đảm bảo phù hợp với cầu Đẩy mạnh cơng tác đại hóa chế tạo, giới hóa thi cơng Rút ngắn thời gian thi công tahi công trường, tăng hiệu kinh tế toàn phương án cầu vượt sông Dựa vào ý định kết cấu nhịp chính, điều kiện nêu chọn kết cấu nhịp cầu dẫn kết cấu nhịp dầm đơn giản bán lắp ghép tiết diện chữ I BTCT DƯL căng sau có chiều dài dầm 40 m 4.3 LỰA CHỌN KẾT CẤU MÓNG Trong nghành cầu, kết cấu móng thường sử dụng móng cọc (cọc đóng, cọc khoan nhồi) Với điều kiện địa chất vị trí sông cầu bắc qua, đồ án xin ý kiến chọn loại cọc khoan nhồi với loại đường kính: − Loại 1: Cọc khoan nhồi D2m sử dụng cho trụ nhịp − Loại 2: Cọc khoan nhồi D1.5m sử dụng cho trụ nhịp dẫn mố Chiều dày bệ móng phụ thuộc vào đường kính cọc nên chọn từ 1-5m 10 ( 5-17) Vậy tổ hợp hiệu ứng 90% (hai xe tải thiết kế cách 15m tải trọng làn): Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp dẫn: Bảng 5-10 Bảng tổ hợp tải trọng đáy bệ trụ nhịp dẫn theo TTGH CĐ1 Trụ Loại tải trọng Giá trị (T) Hệ số tải trọng Tổ hợp (T) P1 DC DW LL 1534.224 55.93 176.476 1.25 1.5 1.75 1917.779 83.895 308.833 Tổng tải trọng tác dụng đáy bệ P2 DC DW LL 1564.533 55.93 176.476 1.25 1.5 1.75 Tổng tải trọng tác dụng đáy bệ P7 DC DW LL 1546.010 55.93 176.476 1.25 1.5 1.75 Tổng tải trọng tác dụng đáy bệ P8 DC DW LL 1601.760 55.93 176.476 1.25 1.5 1.75 Tổng tải trọng tác dụng đáy bệ 2310.507 1955.666 83.895 308.833 2348.394 1932.513 83.895 308.833 2325.241 2002.200 83.895 308.833 2394.928 5.1.5.3 Xác định tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp Tĩnh tải trọng lượg phần cầu dẫn tác dụng lên trụ chuyển tiếp (P3-P6) : P3 Do trọng lượng thân kết cấu : ( 5-18) Do trọng lượng lớp phủ : ( 5-19) Tĩnh tải trọng lượng phần cầu tác dụng lên trụ khung (P4-P5) := 5300.264 T 27 Do trọng lượng lớp phủ : Kết hợp với tải trọng thân trụ, ta có bảng tổng hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ tĩnh tải gây : Bảng 5-11 Tải trọng thẳng đứng đáy bệ trụ tĩnh tải gây Trụ Tải trọng thân trụ (T) Tải trọng KC phần (T) Tải trọng lớp phủ (T) DC (T) DW (T) P3 1139.59 2249.32 83.895 3388.91 83.895 P4 2716.74 3583.52 111.86 6300.26 111.86 P5 P6 2566.35 1263.44 3583.52 2249.32 111.86 83.895 6149.87 3512.77 111.86 83.895 Phản lực thẳng đứng đáy bệ trụ biên hoạt tải : Trụ P3, P6 : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ trụ nhịp biên lấy giá trị lớn tổ hợp sau : − Hoặc tổ hợp 90% hai xe tải thiết kế đặt cách 15m tải trọng làn, − Hoặc xe tải thiết tải trọng − Hoặc xe hai trục thiết kế tải trọng Hiệu ứng 90% hai xe tải thiết kế tải trọng : 145KN 15m 4.3 145KN 4.3 35KN 145KN 35KN 4.3 145KN 4.3 Hình 5-20 ĐAH Ptru Tung độ đường ảnh hưởng trục xe : y1 = ; y2 = 0.893 ; y3 = 0.785 ; y4 = 0.813 ; y5 = 0.758 ; y6 = 0.705 Phản lực trụ chuyển tiếp tổ hợp gây tính theo công thức : ( 5-20) 28 ( 5-21) Tổ hợp xe tải thiết kế tải trọng : 145KN 35KN 4.3 145KN 4.3 Hình 5-21 ĐAH Ptru Bảng 5- 12 Bảng tổ hợp xe tải thiết kế tải trọng 1.0 P1(T) 14.5 P2(T) 14.5 P3(T) 3.5 y1 y2 0.946 y3 0.893 0.93 60.0 LL(T) 231.80 110KN 110KN Tổ hợp xe hai trục tải trọng : Hình 5-22 ĐAH Ptru Bảng 5-13 Bảng tổ hợp hai trục tải trọng P1(T) P2(T) y1 y2 LL(T) 1.0 11 11 0.985 0.93 60.0 206.509 Vậy hiệu ứngg tổ hợp 90% hai xe tải thiết kế tải trọng khống chế : Phản lực thẳng đứng hoạt tải tác dụng lên đáy bệ móng trụ P4, P5 : Hiệu ứng 90% hai xe tải thiết kế tải trọng : 29 35KN 4.3 145KN 4.3 15m 145KN 145KN 35KN 4.3 145KN 4.3 Hình 5- 23 ĐAH Ptru Tung độ đường ảnh hưởng trục xe : y1 = ; y2 = 0.946 ; y3 = 0.946 ; y4 = 0.759; y5 = 0.705 ; y6 = 0.651 Phản lực trụ chuyển tiếp tổ hợp gây tính theo cơng thức : • • • • (5-2 2) • (5-40 ) Khi tính phản lực trụ kết cấu nhịp cầu liên tục hệ siêu tĩnh, có đường ảnh hưởng phản lực trụ uốn cong xuống phía Tuy nhiên tính tốn sơ vẽ đường ảnh hưởng tam giác Bảng 5- 14 Phản lực trụ hiệu ứng tổ hợp 90% hai xe tải, tải trọng Hiệu ứng xe tải thiết kế tải trọng : 145KN 35KN 4.3 145KN 4.3 Hình 5-24 ĐAH Ptru Bảng 5- 15 Bảng tổ hợp xe tải thiết kế tải trọng 1.0 P1(T) 14.5 P2(T) 14.5 P3(T) 3.5 y1 y2 0.946 Hiệu ứng xe hai trục tải trọng : 30 y3 0.946 0.93 80 LL(T) 281.76 110KN 110KN Hình 5- 25 ĐAH Ptru Bảng 5- 16 Bảng tổ hợp xe hai trục tải trọng 1.0 P1(T) 11 P2(T) 11 y1 y2 0.985 0.93 LL(T) 255.985 80 Vậy phản lực trụ P4 hiệu ứng 90% (hai xe tải thiết kế tải trọng làn) khống chế : Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đáy bệ trụ cầu hteo TTGH CĐ1 Bảng 5-17 Tổ hợp tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ trụ cầu Trụ P3 Loại tải trọng DC DW LL Giá trị (T) Hệ số tải trọng Tổ hợp (T) 3388.91 83.895 1.25 1.5 4236.137 125.843 263.471 1.75 461.074 Tổng tải trọng tác dụng vào đáy bệ 4823.054 DC 6300.264 1.25 7875.330 DW 111.86 1.5 167.790 LL 307.022 1.75 537.289 Tổng tải trọng tác dụng vào đáy bệ 8580.409 P4 P5 P6 DC DW 6149.874 111.86 1.25 1.5 7687.343 167.790 LL 307.022 1.75 537.289 Tổng tải trọng tác dụng vào đáy bệ 8392.421 DC 3512.766 1.25 31 4390.958 5.1.6 DW 83.895 1.5 125.843 LL 263.471 1.75 461.074 Tổng tải trọng tác dụng vào đáy bệ 4977.874 Xác định sức chịu tải cọc 5.1.6.1 Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu.(A.5.7.4.4) Sức kháng lực dọc trục tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén đối xứng xác định sau : ( 5-23) Đối với cốt thép đai thường : ( 5-24) Trong : : Sức kháng lực dọc trục tính tốn có khơng có hệ số (N) : Sức kháng lực dọc trục danh định có khơng có uốn (N) :Cường độ chịu nén bê tông 28 ngày tuổi (Mpa) : Giới hạn chảy cốt thép (Mpa) : Diện tích nguyên mặt cắt (mm2) : Diện tích phần cốt thép dọc (mm2) : Hệ số sức kháng quy định A5.4.2.2 Với chịu nén dọc trục có cốt thép xoắn thép giằng Diện tích cốt thép dọc cọc đổ chỗ không nhỏ 0.8% (A.5.13.4.5.2) Chọn cốt thép dọc cho cọc: − Sử dụng thép có giới hạn chảy − Cọc khoan nhồi dùng cho Trụ P4, P7, Mố A1-A2 trụ nhịp dẫn có đường kính D=1.5m, cốt thép chịu lực 26@28 − Cọc khoan nhồi dùng cho Truh P5, P6 có đường kính D=2.0m, cốt thép chịu lực 45@32 Bê tơng sử dụng cho cọc khoan có cường độ thiết kế : Bảng 5-18 Bảng tổng hợp sức chịu tải cọc theo vật liệu D (mm) 2000 Φ 0.75 30 3141593 32 400 36191 5619.849 1500 0.75 30 1767146 400 16010 3087.183 5.1.6.2 Xác định sức chịu tải cọc theo đất Số liệu kết thí nghiệm địa chất : − Nhóm đất dính xác định sức kháng cắt khơng nước Su thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết – khơng nước theo tiêu chuẩn ASTM D2850 AASHTO T234 Nhóm đất rời thí nghiệm xun tiêu chuẩn (SPT) để xác định số búa đóng cọc chuyển vị 30cm.(N) Cịn đá gốc thí nghiệm xác định cường độ chịu nén đá, xác định tính chất đá bề rộng vết nứt, khoảng cách vết nứt… a Xác định sức chịu tải cọc khoan đất dính (A.10.8.3.3) Sức kháng tính toán cọc khoan theo đất xác định theo cơng thức : ( 5-25) Trong : : Sức kháng mũi cọc thân cọc (N) : Hệ số sức kháng mũi cọc : Hệ số sức kháng thân cọc : Diện tích mũi cọc : Diện tích xung quanh thân cọc Bảng 5-19 Bảng hệ số sức kháng Hệ số sức kháng Trong đất sét Trong đất cát Trong đá − 0.55 0.5 0.5 0.65 0.55 0.65 Sức kháng bên : Sức kháng bên cọc khoan sử dụng phương pháp α Sức kháng bên đơn vị danh định cho cọc khoan điều kiện tải trọng không nước tính sau : ( 5-26) Trong : : Hệ số dính bám (DIM) : Cường độ kháng cắt khơng nước trung bình (Mpa) 33 Sức kháng bên cọc khoan khơng tính phận: − Ít 1.5m cọc khoan − Với cọc thẳng, chiều dài đáy cọc đường kính cọc Hình 5-26 Mặt cắt cọc Sức kháng mũi cọc : Sức kháng mũi cọc danh định cọc khoan đất dính tính sau : ( 5-27) ( 5-28) Trong đó: : Đường kính cọc khoan (mm) : Độ xuyên cọc khoan (mm) : Cường độ kháng cắt khơng nước (Mpa) b Xác định sức chịu tải cọc khoan đất rời (A.10.8.3.4) Sức kháng bên cọc khoan: Sức kháng thân cọc khoan xác định phương pháp Reese Wright (1977): − Với N