THIẾT KẾ CẦU NHỎ TẠI CỌC C7

CHƯƠNG 5. THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

5.5 THIẾT KẾ CẦU NHỎ TẠI CỌC C7

Xây dựng cầu tại lý trình Km5+562.24m

- Cầu nhỏ được thiết kế tại cọc C1 lý trình KM5+562.24 ứng với lưu lượng đỉnh lũ thiết kế được xác định là: Qp=4% = 25.02(m3/s).

- Mặt cắt ngang của sông suối tại vị trí xây dựng cầu. Số liệu này được lấy từ số liệu khảo sát đo mặt cắt ngang tại vị trí cầu.

Trong phạm vi thiết kế sơ bộ, mặt cắt ngang của sông được lầy gần đúng trên mặt cắt dọc tuyến như sau:

Hình 5.4 Mặt cắt ngang sông tại vị trí xây dựng cầu - Độ dốc tự nhiên tại lòng sông:

3 0

h 5

i 1.88 10 0.188%

L 2662.41

 

    



37.76

33.80 33.40 31.50 29.40 28.50 24.90 24.60 22.20 24.20 28.60 31.50

100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 50.496.75 100.00 100.00 KM5

H1 H2 H3 H4

TC11H5 C7H6

H7 H8

Km 5+000 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7

5000.00 5100.00 5200.00 5300.00 5400.00 5500.00 5506.75 5562.24 5600.00 5700.00 5800.00

CAO DO TU NHIEN

KHOANG CACH LE TEN COC

LY TRINH

CU LY CONG DON MSS:-24.00

- Hệ số mái dốc của lòng sông xác định trên mặt cắt ngang sông:

Bên trái: h1 24.60 22.20 2.40m m1 55.49 23.12

     2.40 

Bên phải: h3 24.20 22.20 2.00m m3 37.76 18.88

     2.00 

Hệ số nhám của dòng chảy: n = 0.04.

T ƣơ ự ƣ ầu t i cọc C1 ƣợc các k t quả ƣ s : 5.5.2 X ịnh chi u sâu dòng chảy tự nhiên t i vị trí xây dựng cầu

Chiều sâu dòng chảy hδ 1.26 m

Hệ số nhám n 0.04

Diện tích ướt ωδ 33.34 m2

Chu vi ướt χδ 52.98 m

Bán kính thủy lực Rδ 0.63 m

Hệ số y

y 0.31

Hệ số Sezy Cδ 21.65

Vận tốc dòng chảy vδ 0.74 m/s

Lưu lượng dòng chảy Q 24.82 m3/s

Sai số lưu lượng ΔQ 0.83 %

Vậy chọn giá trị hδ = 1.26(m) ứng với sai số ΔQδ = 0.83%.

5.5.3 X ịnh chi u sâu dòng chả ã â ựng cầu 5.5.3.1 Chiều sâu phân giới của dòng chảy hk

Hệ số mái dốc của phầ đất trước mố cầu m 1.5

Vận tốc phân giới

vk 3.1 m/s

Lưu lượng dòng chảy

Qp% 25.02 m3/s

Hệ số thu hẹp dòng chảy do trụ và mố ε 0.90

Diện tích mặt cắt ngang dòng chảy phân giới ωk 8.97 m2

Hệ số điều chỉnh khi tính động năng α 1.1

Gia tốc trọng trường

g 9.81 m2/s

Bề rộng mặt thoáng dòng chảy phân giới Bk 8.32 m

Chiều sâu phân giới

hk 1.46 m

Bể rộng đáy dòng chảy phân giới b 3.93 m

5.5.3.2 Độ dốc phân giới của dòng chảy ik

Diện tích mặt cắt ngang dòng chảy phân giới ωk 8.97 m2 Chu vi ướt mặt cắt ngang dòng chảy phân giới χk 9.21 m Bán kính thủy lực phân giới

Rk 0.97 m

Hệ số y

y 0.296

Hệ số Sezy phân giới

Ck 24.80

Độ dốc phân giới

ik 0.0130 Vậy độ dốc phân giới ik = 1.30%.

Với: is = 0.188% < ik = 1.30% và hδ = 1.26(m) < 1.3hk = 1.3×1.46= 1.90(m)

Dòng chảy tự do và chiều sâu của dòng chảy ở dưới cầu bằng hk. 5.5.4 X ịnh khẩ và mự ƣ â ƣ c cầu

Khẩu độ cầu Lc 8.32 m

Hệ số vận tốc Ψ 0.9

Chiều sâu mực nước dâng trước cầu H 2.130 m

Diện tích ướt mặt cắt ngang trước cầu ω0 95.28 m2

Vận tốc dòng chảy trước cầu v0 0.26 m/s

Chiều sâu mực nước dâng trước cầu (giải lặp) H 2.125 m

Sai số chiều sâu mực nước ΔH 0.24 %

Vậy : Vận tốc dòng chảy trước cầu: vH = 0.26m/s Chiều sâu nước dâng trước cầu: H = 2.13m.

5.5.5 X ẩ thi công

Hình 5.5 Khẩu độ thi công cầu

0.750.50.5

B 0.88.H.1.5

0.88H K

Ltc

0.5m

Khẩu độ cầu tính theo các công thức ở trên là khẩu độ cầu tính toán theo điều kiện thủy lực, cần phải xác định khẩu độ cầu thi công có xét đến các yếu tố cấu tạo của mố và gối cầu.

Ta có: Δ là chiều cao t nh không dưới cầu, giá trị của Δ phụ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu thông thuyền của từng sông. Đối với sông có cây trôi Δ ≥ 1.5m. Chọn Δ = 1.5m.

Khẩu độ cầu thi công xác định theo công thức sau:

Lc = b + 2m×0.88H + (0.75 + 0.5 + 0.5)×2 Lc = 3.93 + 2×1.5×0.88×2.13+3.5 = 13.04(m) Chọn chiều dài của dầm cầu: L =13.5m.

5.5.6 X ịnh chi u cao n ƣ ầu cầu tối thiểu so v sô Chiều cao nền đường đầu cầu so với đáy sông:

 

min

mep ad

H max H 0.5m; H  h

 

min

Hmep max 2.13 0.5; 2.13 0.735  2.86(m) Chiều cao tim đường đầu cầu so với đáy sông:

min

Htim 2.86 0.5 0.06 4 0.02    2.97(m) 5.5.7 X ịnh chi u cao m t cầu tối thiểu so v sông

min

Hcau 0.88H  K Trong đó:

- Δ: Chiều cao t nh không dưới cầu. Δ = 1.5m.

- K: Chiều cao của kết cấu nhịp cầu. Theo (Bảng 2.5.2.6.3-1 22TCN 272-05) thì chiều cao tối thiểu (gồm cả bản mặt cầu) của kết cấu dầm bê tông dự ứng lực giản đơn là 0.045L. Chiều cao của kết cấu nhịp và bản mặt cầu:

K0.045L0.045 13.5 0.608(m) Vậy: Hmincau 0.88 2.13 1.5 0.608   3.98(m).

Từ bản mặt cầu đến cao độ tim đường trên cầu chênh lệch nhau một khoảng bằng chiều dày áo đường trên cầu (hcauad 0.08m) và chiều dày mui luyện tạo độ dốc ngang từ mép cầu: Hcautim 3.98 0.08 4 0.02   4.14(m)

5.5.8 Gia cố ƣợ ƣ v ƣ ầu

Gia cố ở thượng lưu cầu, thông thường chiều dài đoạn gia cố ở thượng lưu lấy bằng 0.4lgc, với lgc = 15m là chiều dài đoạn gia cố ở hạ lưu cầu. ([2]trang 156) Theo kinh nghiệm thực tế, chỉ nên dùng biện pháp gia cố lòng sông ở duới cầu khi khẩu độ cầu không lớn hơn 10m ( 2]trang 157). Với chiều dài cầu và khẩu độ tính toán như trên, ta sử dụng giải pháp chấp nhận lòng sông bị xói lở đi một chiều sâu nhất định và thay vào đó là tăng chiều cao của mố cầu.