THUYẾT MINH đồ án tốt NGHIỆP THIẾT kế PHƯƠNG án cầu vượt SÔNG

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPLỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong suốtthời gian học tập tại trường đại học, c

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

_

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN MINH HÙNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN: TRẦN VĂN ĐIỆP

Hà Nội, 13/08/2020

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong suốtthời gian học tập tại trường đại học, cũng như các kinh nghiệm mà sinh viên thunhận được trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án Nó thể hiện kiến thức cũngnhư trình độ, khả năng thực thi các ý tưởng trước một công việc, là bước ngoặt choviệc áp dụng những lý thuyết được học vào công việc thực tế sau này Đồng thời nócũng là một lần sinh viên được xem xét, tổng hợp lại toàn bộ các kiến thức củamình học được dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đã trực tiếp tham giagiảng dạy mình trong quá trình học tập, nghiên cứu

Là sinh viên khoá 60 - Khoa Cầu Đường - Trường Đại học Xây dựng, sau thờigian tham gia học tập và nghiên cứu tại trường, đạt được các yêu cầu cần thiết củanhà trường đề ra, em đã được nhận đồ án tốt nghiệp chuyên ngành: “Cầu và Côngtrình ngầm” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Minh Hùng.Nhiệm vụ của đồ án đặt ra bao gồm:

1 Lập dự án khả thi thiết kế cầu Z

2 Thiết kế kỹ thuật cầu Z

3 Thiết kế thi công cầu Z

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tìnhcủa thầy giáo hướng dẫn Song do sự hạn chế về trình độ, chuyên môn cũng như kinhnghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý, chỉbảo của các thầy, cô để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thứcchuyên môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn MinhHùng cũng như toàn thể các thầy, cô đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường

Hà Nội, ngày 04 tháng 09 năm 2020

Sinh viên

Trần Văn Điệp

i

THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CẦU VƯỢT SÔNG Đê: 02

Họ và tên sinh viên:

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ 18

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG 19

VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU 19

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 19

1.2.1 Địa hình 19

1.2.2 Địa chất 20

1.2.3 Thủy văn 20

1.2.4 Khí hậu 21

1.2.5 Lượng mưa 21

1.2.6 Độ ẩm không khí 21

1.2.7 Nhiệt độ không khí 21

1.2.8 Gió 21

CHƯƠNG 2 QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 22

QUY MÔ CÔNG TRÌNH 22

QUY MÔ MẶT CẮT NGANG CẦU 22

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22

2.3.1 Quy phạm thiết kế 22

2.3.2 Tải trọng thiết kế 23

2.3.3 Tĩnh không và vị trí khoang thông thuyền 23

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU 24

QUY PHẠM THIẾT KẾ 24

TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 24

3.2.1 Tĩnh tải 24

3.2.2 Hoạt tải 24

3.2.3 Tổ hợp tải trọng 25

iii

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

19

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG

VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU

Cầu Z vượt qua sông X thuộc quy hoạch phát triển kinh tế của tỉnh A Cầu được xây dựngnhằm đáp ứng nhu cầu giao thông giữa 2 khu đô thị lớn của tỉnh A, giúp lưu thông hàng hóa,phát triển kinh tế vùng và an ninh quốc phòng

Sông X là tuyến đường giao thông thủy chính qua khu vực Cấp hạng đường thủy của sông

X được bộ GTVT xác định là sông cấp I Lưu thông thủy diễn ra quanh năm với mật độ cao vànhiều phương tiện thủy có trọng tải lớn

 Vì vậy việc xây dựng cầu Z là cần thiết

ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

bố đều do sự bồi đắp của sông Hình dạng mặt cắt sông tương đối đối xứng

Với đặc điểm địa hình như vậy có thể nêu một số nhận xét có liên quan đến việc lựa chọn

vị trí, kết cấu công trình và biện pháp tổ chức thi công:

Việc vận chuyển vật tư, thiết bị thi công công trình có thể sử dụng đường bộ kết hợp vớiđường thuỷ đến tận công trình Tuy nhiên để tiếp cận được đến từng vị trí thi công phải tổ chức

bố trí đường phục vụ thi công chạy dọc tuyến nối từ đường hiện hữu tới khu vực xây dựng

20

Việc bố trí mặt bằng thi công rất thuận lợi do địa hình khu vực xây dựng dọc tuyến bằng phẳng.

1.2.2 Địa chất

Lớp đấtLớp 1Lớp 2Lớp 3Lớp 4Lớp 5

- Từ kết quả khoan thăm dò cho thấy:

+ Địa tầng ở đây khá ổn định, phân thành từng lớp rõ rệt

+ Địa chất được phân bố khá đồng đều ở các lỗ khoan Do đó trụ và mố cầu

có thể sử dụng hệ móng cọc Cọc khoan nhồi hoặc cọc đóng sẽ được lựa chọn vàogiải pháp kết cấu móng

1.2.3 Thủy văn

- Tình hình mưa lũ: Mùa mưa lũ hàng năm xảy ra vào trung tuần tháng 8 đến tháng

11, ngập lũ chủ yếu do mưa ở thượng nguồn sông X, lòng sông khá thoải cho nên khả năng

lũ ở khu vực là thấp

- Các số liệu tính toán thuỷ văn dùng trong thiết kế:

+ Mực nước cao nhất ứng với P=1%:

21

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Khẩu độ thoát nước tĩnh cần thiết:

+ Cấp sông: II+ Ghi chú: Tọa độ tương đối so với lòng sông1.2.4 Khí hậu

Thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và mưanhiều, thể hiện tương phản rõ rệt giữa hai mùa Mùa đông trùng gió mùa đông bắc kéo dài từtháng 10 tới tháng 3 năm sau, có thời tiết lạnh ít mưa và khô Mùa hè trùng với gió Tây Namkéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, có thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều

Nhiệt độ bình quân hàng năm là 27.5oC Nhiệt độ thấp nhất 10oC Nhiệt độ cao nhất 40.5oC.1.2.5 Lượng mưa

- Lượng mưa trung bình năm

- Lượng mưa ngày lớn nhất

- Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất

- Lượng mưa trung bình tháng thấp nhất1.2.6 Độ ẩm không khí

- Độ ẩm tương đối hàng năm

- Độ ẩm hàng tháng cao nhất

- Độ ẩm tương đối hàng năm thấp nhất

- Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm : 230C

- Nhiệt độ trung bình mùa đông

- Nhiệt độ trung bình mùa hè1.2.8 Gió

Hướng gió chính: Mùa đông có gió mùa Đông Bắc thời tiết lạnh ít mưa và khô hanh, mùa

hè có gió Tây Nam thời tiết nóng ít mua.Vận tốc gió trung bình hàng năm là 22 m/s

22

CHƯƠNG 2 QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

QUY MÔ CÔNG TRÌNH

- Quy mô xây dựng: Cầu thiết kế vĩnh cửu

- Tần suất lũ thiết kế: P=1%

QUY MÔ MẶT CẮT NGANG CẦU

- Mặt cắt ngang cầu Z dự kiến xây dựng phải được xem xét trên các khía cạnh:

- Thoả mãn lưu lượng phương tiện qua cầu trong chu trình dự án

- Phù hợp với quy hoạch tuyến đường đầu cầu

Bảng 2-1 Mặt cắt ngang điển hình cầu

Nội dung

Lan canTổng chiều rộng cầu bao gồm làn

12m

xe + lan canTIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU

2.3.1 Quy phạm thiết kế

- Quy trình khảo sát:

+ Quy trình khảo sát đường ôtô 22TCN 263-2000

+ Quy trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000

23

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Quy trình đo vẽ bản đồ địa hình theo tiêu chuẩn nghành 96TCN43-90+ Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu 22TCN262-2000

- Quy trình thiết kế:

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054 - 2005

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823-2017

+ Quy trình thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211 - 06

+ Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237 - 01

+ Tính toán dòng chảy tính lũ 22TCN 220 - 95

+ Công trình giao thông trong vùng có động đất-Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-95

+ Thiết kế công trình chịu động đất TCXDVN 375-2006

+ Quy trình thiết kế công trình và thiết bị phụ trợ thi công cầu

+ Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường phố + quảng trường TCVN 333 - 2005

+ Tham khảo các quy trình, quy phạm khác của nước ngoài hiện có ở Việt Nam

2.3.2 Tải trọng thiết kế

Tĩnh tải: theo TCVN 11823-2017

Hoạt tải: HL93

2.3.3 Tĩnh không và vị trí khoang thông thuyền

- Mực nước thông thuyền ứng với mực nước cao có tần suất 1%: Hp1% = 13.1 m

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU

QUY PHẠM THIẾT KẾ

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu : TCVN 11823-2017

- Tiêu chuẩn thiết kế đường : TCVN 4054-2005

TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

3.2.1 Tĩnh tải

- Tải trọng bản thân kết cấu

- Các bộ phận phi kết cấu: lan can, lớp phủ mặt cầu, dải phân cách, thiết bị thoát nước, chiếu sáng, tấm chắn

3.2.2.1 Xe tải thiết kế

25

Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của tải thiết kế phải lấy theo hình 3.1,

lực xung kích lấy theo điều (3.6.2)

+ R = 0.95 dầm liên tục (mức dư đặc biệt) [1.3.4 TCVN 11823-2017]

26

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ t = 1.05 Cầu quan trọng [1.3.5 TCVN 11823-2017]

+ = 0.95 0.95 1.05 =0.95+ P = 1.25 với DC,P = 1.5 với DW, IM = 33%

NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

3.3.1 Nguyên tắc lựa chọn kết cấu nhịp cầu chính

- Phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn khu vực xây dựng cầu

- Là điểm nhấn kiến trúc trong tổng thể công trình và không gian khu vực

- Thoả mãn yêu cầu thông thuyền, kết cấu nhịp chính có khẩu độ lớn đảm bảo yêu cầu khổ thông thuyền H = 9 m, B = 60m

- Hạn chế tối đa ảnh hưởng tới khả năng thoát nước dưới cầu

- Khả năng thi công của các đơn vị thi công

- Giá thành xây dựng hợp lý

3.3.2 Nguyên tắc lựa chọn phương án nhịp dẫn

- Rút ngắn thời gian thi công

- Khẩu độ nhịp đảm bảo giảm thiểu ảnh hưởng thoát nước của dòng chảy

- Giá thành công trình hạ

CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU

Trên cơ sở các nguyên tắc trên, các phương án kết cấu được đưa ra để xem xét như sau:

 PHƯƠNG ÁN 1: CẦU ĐÚC HẪNG LIÊN TỤC 3 NHỊP + CẦU DẪN NHỊP GIẢN

ĐƠN I33

- Sơ đồ cầu : 4 x 33m + 61m + 100m + 61m + 4 x 33m

- Nhịp chính : Cầu dầm liên tục 3 nhịp: 61m + 100m + 61m

27

- Nhịp dẫn : Gồm các nhịp cầu dầm I bằng BTCT DƯL ,chiều dài nhịp 33m.

- Các trụ cầu ( nhịp chính) : Bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m

- Mố và trụ phần nhịp dẫn: Các mố trụ bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m

 PHƯƠNG ÁN 2: CẦU VÒM ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG + CẦU DẪN NHỊP

GIẢN ĐƠN I33

- Sơ đồ cầu

- Nhịp chính

- Nhịp dẫnđược nối liên tục nhiệt )

- Các trụ cầu ( nhịp chính): Bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính 1.5m

- Mố và trụ phần nhịp dẫn : Các mố và trụ phần nhịp dẫn bằng BTCT đổ tại chỗ đặt trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính 1.0m

28

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 4.THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1

GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN

- Sơ đồ cầu: 4 x 33m + 61m + 100m + 61m + 4 x 33m

- Khổ cầu: (như bảng sau)

Bảng 4-1 Mặt cắt ngang điển hình cầu

Nội dungLàn xe chạyLan canTổng chiều rộng cầu

- Khổ thông thuyền: B = 60m, H = 9m

- Tải trọng thiết kế :

Hoạt tải xe ô tô trên mặt cầu :HL93

Tải trọng người đi bộ :3KN/m2

- Tiêu chuẩn thiết kế :TCVN 11823-2017

- Khổ thông thuyền dành cho sông cấp II: B=60m;H=9m

Phần cầu nhịp chính là kết cấu liên tục 3 nhịp, sơ đồ: 61m + 100m + 61m thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng.Dầm liên tục tiết diện hộp 2 vách

Phần cầu dẫn là kết cấu dầm I liên hợp BTCT dự ứng lực căng sau nhịp đơn giản I334.2.2 Mặt cắt ngang

 Mặt cắt ngang nhịp chính

- Tiết diện : cầu có bề rộng cầu Bc = 12m <14m nên ta chọn dầm liên tục có mặt cắtngang cầu dạng 1 hộp 2 vách Hộp có dạng thành thẳng bề dày không đổi, có chiều caothay đổi từ trụ ra giữa nhịp như sau :

+ Trên gối Hp=( - ) Lnhịp+ Giua nhịp: hc=( - ) Lnhịp,và không nhỏ hơn 2m để tiện cho công tác thicông Vậy với Lnhịp=100 m ta chọn được Hp=5.5m và hc=2.5m

+ Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong có phương trình là:

Trong đó:

hx : chiều cao đáy dầm tại vị trí cách tiết diện có chiều cao h một đoạn x (m)

Hp : chiều cao dầm trên trụ (m)

hc : chiều cao dầm tại giữa nhịp (m)

Lh : chiều dài tính từ tiết diện có chiều cao Hp đến tiết diện có chiều cao hc

= ịợ −=

Vậy ta có phương trình đường cong biên dưới đáy dầm hộp là:

30

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chiều dày bản đáy thay đổi theo đường parabol từ chiều dày tại mép trụ là

1000mm đến chiều dày giữa nhịp là 300mm:

Chiều dày sườn dầm 450mm và không thay đổi trên suốt chiều dài dầm để đơn

giản cho công tác thi công

Các kích thước khác trên mặt cắt ngang được chọn như hình vẽ đảm bảo yêu

cầu chịu lực và thi công

Hình 4.1 Mặt cắt ngang trên trụ và giữa nhịp

31

BỘ

MÔN

=6 00 0

5 5 0 0

2

%

500

1 Tấm bê tông

đúc sẵn

Hỡnh 4.2 Mặt cắt ngang nhịp

dẫn

4-Mố: Hai

mố đối xứn

g, loại

T đổtạichỗdày25cm,dài5m,rộng11.5mđượcđặtnghiêng10%mộtđầugốilênvaikê,mộtđầugốilêndầmkêbằngBTCT.

rụ: Trụ

-đặc,

BTCT,

đặt

trên

móng

cọc

khoann

- Khe co giãn bằng cao su.

- Gối cầu: Đối với phần cầu chính ta sử dụng gối chậu, phần cầu dẫn sử dụng gối cao su

- Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

- Lớp phủ mặt cầu: Bêtông nhựa hạt vừa 7cm

33

+ Bê tông trụ dùng loại bê tông có cấp độ bền 35Mpa

- Thép thường: Theo tiêu chuẩn ASTM 706M

+ Giới hạn chảy : fy = 420 Mpa+ Mô đun đàn hồi : Es = 2x105 Mpa

- Thép dự ứng lực : Theo tiêu chuẩn ASTM A416M – Grade 270 của hãng VSL

+ Đường kính danh định 1 tao: 15.2 mm+ Mặt cắt đanh định : Aps =1.41 cm2+ Cường độ chịu kéo : fpu = 1860 Mpa+ Cường độ chảy : fpy = 1670 Mpa+ Mô đun đàn hồi : Eps = 197000 MpaTÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC SƠ BỘ

4.3.1 Khối lượng nhịp chính

- Việc tính toán khối lượng kết cấu nhịp sẽ được thực hiện bằng cách chia dầm thànhnhững đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện tính toán) tính diện tích tại các vị đầu mỗiđốt từ đó tính thể tích của các đốt một cách tương đối bằng cách nhân diện tích trung bìnhcủa mỗi đốt với chiều dài của nó

- Phân chia đốt dầm như sau:

+Khối K0 trên đỉnh trụ dài 13 m

+Đốt hợp long dài 2 m

+Cánh hẫng nhip giữa được chia thành 14 đốt: 42.5 m=4x2.5+5x3+5x3.5

+Khối đúc trên dàn giáo dài 10 m

Hình 4.4 Tiết diện các mặt cắt

34

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phần dầm kê trên đỉnh trụ có đoạn 2 m là dầm đặc có một lỗ thông kích thước 1.8mx1m ,vuốt 15cm

Khốiđúc

D

K0K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10K11K12K13K14K151/2HLTổng

- Thể tích phần khối đúc hẫng:

Vđúc hẫng = 4x1065.78 = 4263,12 m3Phần dầm hộp đúc trên giàn giáo có chiều cao không đổi h = 3 m, chiều dày bản đáy cũng không đổi bằng 25 cm, chiều dày bản sườn không đổi ts = 60 cm Như vậy tiết diện không đổi

35

có diện tích mặt cắt ngang A = 11.53 m2 Thể tích khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo

và 2 nửa đốt hợp long biên còn lại là:

Vbê tông dầm hộp = Ax11.5x2+2x11,53 = 288,25 m3Thể tích bê tông phần đầu dầm trên trụ chuyển tiếp là:

V1 đầu = 1,5.A1 đầu = 1,5.25,375 = 38,063 m3

Vđầu dầm = 2.V1 đầu = 2.38,063 = 76,126 m3Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là:

Vliên tục = Vđúc hẫng + Vbê tông dầm hộp + Vđầu dầm = 4627,496 m34.3.2 Khối lượng nhịp dẫn

Thể tích dầm I33 của cầu dẫn:

Vdc = nnhịp ndầm/ 1 nhịp.lnhịp.V1dầm = 8 x 5 33 0.868 = 1145.76 m3Thể tích của dầm ngang:

Vdn = nnhịp.V1 dầm = 8 x (7 x 4 x 1.2 x 1.85 x 0.2) = 99.456 m3

7 là số dầm ngang trên một nhịp

8 là số nhịpThể tích bản:

Vb = nnhịp.bbản.Lnhịp.dbản = 8 x (12 x 33 x 0,2) = 633.6 m3Thể tích của tấm đúc sẵn:

Vt = 8 x (4 x (0.08 x 1.85 x 33))= 156.288 m3Thể tích bê tông phần nhịp cầu dẫn:

Vnhịp cầu dẫn = Vdc + Vdn + Vb + Vt

= 1145.76+99.456 +633.6 +156.288 = 2035.104 m3Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu:

Vkết cấu nhịp toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn =2523.4226 +

2035.104 =4558.5266 m336

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.3.3 Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu

37

- Tổng khối lượng bê tông trụ: V= 5866.35 m3

4.3.3 Khối lượng mố cầu

Bảng 4-4 Khối lượng công tác mố cầu

Mố

M1M2

- Tổng khối lượng công tác bê tông 1 mố: Vmố = 306.255 m3

- Khối lượng bản quá độ cho cầu: V = 1,918.11,5 = 22.057 m3

TÍNH SƠ BỘ KHỐI LƯỢNG CỌC CHO MỐ, TRỤ

4.4.1 Nhận xét chung về điều kiện địa chất lòng sông

Địa chất tại vị trí xây dựng cầu được phân theo từng lớp, các lớp địa chất tương đối ổnđịnh, lớp đất bùn nhão bên trên có bề dày trung bình 1 m Do kết cấu nhịp có phần dầm liêntục là hệ siêu tĩnh, để tránh các ứng suất phụ bất lợi khi mố trụ lún không đều, để đảm bảo sựlàm việc tốt của kết cấu, ta chọn phương án móng cọc khoan nhồi, vì cọc khoan nhồi có nhiều

ưu điểm về chịu lực và ổn định hơn so với các loại móng cọc khác

- Địa chất tại vị trí xây dựng cầu

+ Lớp 1: Á cát+ Lớp 2: Sét dẻo mềm+ Lớp 3: Cát vừa+ Lớp 4: Á sét+ Cát nhỏKiến nghị đặt móng cọc khoan nhồi vào lớp 4

- Móng trụ dự kiến sử dụng các loại đường kính cọc là 1.5 m, với chiều dài 40 m

- Móng mố dự kiến sử dụng các loại đường kính cọc là 1 m, với chiều dài 38 m

38

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lớp đấtLớp 1Lớp 2Lớp 3Lớp 4Lớp 54.4.2 Xác định sức chịu tải của cọc

4.4.2.1 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc

a Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

 Bêtông: f c ' = 30 MPa

 Cốt thép chịu lực: fy = 400 MPa

Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu: (Theo 5.7.4.4 - TCVN 11823-2017)

PVLc =φ.PnTrong đó:

Pn = 0,8.(0,85 fc' Ac + fy.As)(Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường, Theo 5.7.4.4 - TCVN 11823-2017)

Với:

 - Hệ số sức kháng, = 0,75 (5.5.4.2.1 - TCVN 11823-2017)

Ac - Diện tích nguyên của bê tông (m2)

fc - Cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc = 30000 (kN/m2)

fy - Giới hạn chảy của thép chịu lực, fy = 400000 (kN/m2)

As - Diện tích cốt thép chịu lực (m2)

39

Chọn sơ bộ: 18 Ø25 cho cọc D = 1,0 m và 24 Ø36 cho cọc D = 1,5 m.

a.Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

Sức kháng đỡ của cọc được tính theo công thức sau:

Qr = η.(.Qn - Qc) = η.(qp.Qp +qs.Qs - Qc)Với: Qp = qp.Ap và Qs = qs.As

40

 Qc - Trọng lượng bản thân cọc có xét đến lực đẩy nổi của nước.

 qp - Sức kháng đỡ đơn vị của mũi cọc (MPa)

 qs - Sức kháng đỡ đơn vị của thân cọc (MPa)

 As - Diện tích bề mặt thân cọc (mm2)

 Ap - Diện tích của mũi cọc (mm2)

 qp - hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc cho trong bảng 10.5.5-3

 qs - hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong bảng 10.5.5-3

Sức kháng thân cọc

- Sức kháng đỡ đơn vị của thân cọc trong đất

dính có thể xác định theo phương pháp α qs

= α x Su

41

- Trong đó:

+ α : hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM)

+ Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

+ Sức kháng thân cọc trong đất rời có thể xác định theo công thức của Reese

và Wright với các kí hiệu như sau:

+ z = chiều sâu dưới đất (mm)

 Đối với Đá Granit, trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, chỉ có thể tính sức kháng bên làm sức kháng của cọc trong hốc đá (giả thiết cường độ chịu nén 1 trục của đá < 1,9Mpa)

qs = 0.15.quTrong đó:

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Với N 53: qs = 0.0028 x NReese và Wright (1977)

Với 53 < N 100: qs = 0.00021 x (N – 53) + 0.15

qs = x σ'

v 0,19 MPa với 0.25 1.2Reese và O’Neill (1988)

+ D = Đường kính của cọc khoan (mm)

+ DP = Đường kính mũi cọc khoan (mm)

+ Db = Chiều sâu chôn của cọc khoan trong lớp chịu lực là cát (mm)

+ Trọng lượng bản thân kết cấu nhịp.

+ Tải trọng do hoạt tải tác dụng

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Trọng lượng lan can:

 Hoạt tải (LL): Do tải trọng HL-93

 Trường hợp 1: Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế:

45

n - Số làn xe, n = 3.

m - Hệ số làn xe, m = 0,85

IM - Lực xung kích (lực động) của xe, (1 + IM) = 1

Pi, yi - Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng

 ɷ - Diện tích đường ảnh hưởng.

LL(Xe 2 trục+Làn) = 3x0,85.[1 x (1x11.0 + 0,966x11.0) + 0,93.17,50] = 96,648 T.Vậy: LL = max (LL(xe tải + làn); LL(xe 2 trục + làn)) = 117,633 T

 Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài:

46

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦMTHUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng I.9 Tổng hợp tải trọng tính toán dưới đáy đài mố M

P (kN)

 Tổng cộng tải trọng tác dụng ở đáy bệ trụ M1: P = 1958,11 T

- Sử dụng cọc khoan nhồi D = 1m, L= 38m có sức chịu tải như sau:

Bảng 4-10 Sức chịu tải theo đất nền của cọc D=1m, L=38m tại mố M1

- Vậy sức kháng hữu hiệu của cọc : Pđn = 567,24 (T)

- Chọn sử dụng cọc đường kính D = 1m, L = 38m, sức chịu tải R = 567,24 T

- Vậy số lượng cọc sơ bộ là:

47

nc = β

R+ nc : Là số cọc cần thiết

+ β : Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang, β = 1.5 với trụ, β = 2 với mố

vì mố cầu ngoài việc tiếp nhận áp lực của kết cấu nhịp mố còn chịu áp lực của phầnđất đắp sau mố, tải trọng đứng trên lăng thể trượt

+ P : Tải trọng thẳng đứng tác dụng ở đáy đài

+ R : Sức chịu tải tính toán của cọc

Vậy số lượng cọc sơ bộ là:

 Vậy kiến nghị dùng 8 cọc khoan nhồi D = 1m, L = 38m bố trí ngàm vào đài 1m, cự

li các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên

48

4.4.4 Xác định số cọc tại trụ T4 phần cầu dẫn

a Xác định tải trọng tác dụng lên trụ T 4

 Tải trọng thường xuyên: (DC , DW)

Gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: