Thiết kế thi công cầu qua sông BTCT dầm ứng lực trước

LỜI MỞ ĐẦUTrong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trởnên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đấtnước, trong đó nổi bậ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG 12

1 Điều kiện tự nhiên: 12

1.1.Địa hình: Sông A3 12

1.2.Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt được sắp xếp từ trên xuống dưới như sau: 12

1.3.Thuỷ văn: 12

1.4.Khí hậu - Thời tiết: 12

1.5.Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình: 12

1.6.Phạm vi nghiên cứu của đồ án: 12

2.Điều kiện kinh tế, xã hội 13

2.1.Tình hình phân bố dân cư: 13

2.2.Tình hình kinh tế-xã hội khu vực công trình: 13

2.3.Sự cần thiết phải đầu tư: 13

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN 14

1 Đánh giá điều kiện địa phương 14

1.1.Đánh giá điều kiện địa hình: 14

1.2.Đánh giá điều kiện địa chất: 14

1.3.Điều kiện khí hậu, thủy văn, thông thuyền: 14

1.4.Điều kiện cung ứng nguyên vật tư, nhân lực, thiết bị: 14

2 Đề xuất phương án sơ bộ: 15

2.1 Phương án 1: Cầu Dầm Đơn Giản Bêtông DƯL 6 Nhịp: 6x30m 15

2.2 Phương án 2: Cầu Dầm Thép Liên Hợp 5 nhịp: 5x36m 15

3 Kết Luận: 16

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT DƯL 6 NHỊP: 6x30m 17

1 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHẦN THƯỢNG BỘ 17

1.1 Trọng lượng bản BTCT: 17

1.2 Kết cấu nhịp: gồm 6 nhịp dài 30(m) 18

2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHẦN HẠ BỘ: 19

2.1 Khối lượng mố A,B: 19

2.2 Tính toán khối lượng trụ: 20

2.3 Tính toán khối luợng các bộ phận trên cầu: 21

2.3.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu: 21

2.3.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa : 22

2.4 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC CHO MỐ VÀ TRỤ CẦU 22

2.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố, trụ: 22

2.4.1.1 Tĩnh tải: 22

2.4.1.2 Hoạt tải: 23

2.4.1.2.1 Đối với trụ T1,T2,T3 ,T4 ,T5 do dầm 30m và 30m tác dụng: 24

2.4.1.2.3 TỔNG HỢP ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ TRỤ 25

2.4.2 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc: 26

2.4.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 26

2.4.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền 27

2.4.3 Tính toán và bố trí số cọc cho mố, trụ cầu 30

2.4.3.1 Tính toán số cọc cho mố, trụ: 30

2.4.3.2 Bố trí cọc cho mố A và B: (được thể hiện trong bản vẽ 01) 30

2.4.3.3 Bố trí cọc cho trụ T1,T2,T3,T4,T5 (được thể hiện trong bản vẽ 01): 31

2.5 TỔNG HỢP KHÓI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1 31

2.6 TÍNH GIÁ THÀNH PHƯƠNG ÁN 1 32

2.7 TỔNG DỰ TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 CẦU BTCT DƯL 34

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP VỚI BẢN BTCT 5 NHỊP: 5x36M 35

1.CHỌN VÀ THIẾT KẾ TIẾT DIỆN DẦM: 35

1.1 Chọn tiết diện dầm: 35

1.2 Thiết Kế Bản Biên- Bản Táp: 35

1.2.1.Biên trên: 35

1.2.2 Biên dưới: 35

1.2.3 Bản táp: 35

1.3 Thiết Kế Và Chọn Vách Dầm: 35

2 KHỐI LƯỢNG PHẦN THƯỢNG BỘ: 36

2.1 Trọng lượng bản Bê Tông Cốt Thép(BTCT): 36

2.2 Khối lượng lan can tay vịn: 37

2.2.2.Đối với dầm 36m: 37

2.3 Trọng lượng các lớp mặt cầu: 37

2.4 Trọng Lượng Dầm Thép: 38

2.4.2 Đối với dầm 36m: 38

3 TÍNH KHỐI LƯỢNG PHẦN HẠ BỘ: 42

3.1 Tính Toán Khối lượng Kết Cấu Mố A,B: 42

3.2 Khối lượng trụ : 43

4 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC CHO MỐ VÀ TRỤ CẦU 43

4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố, trụ: 43

4.1.1 Tĩnh tải: 43

4.1.2 Hoạt tải: 45

4.2.Tổng áp lực tác dụng lên mố trụ 47

4.3 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc: 47

4.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 48

2.4.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền 48

2.4.3 Tính toán và bố trí số cọc cho mố, trụ cầu 51

2.4.3.1 Tính toán số cọc cho mố, trụ: 51

4.5.1 Bố trí cọc cho mố A và B: (được thể hiện trong bản vẽ 02) 52

4.5.2 Bố trí cọc cho trụ T1,T2,T3,T4 như sau: (được thể hiện trong bản vẽ 02) .52 4.6.TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 2 52

4.7.Phân tích đơn giá cầu Dầm thép Liên Hợp 54

CHƯƠNG 5: SO SÁNH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 58

1 CÁC CHỈ TIÊU SO SÁNH PHƯƠNG ÁN 58

1.1 SO SÁNH VỀ GIÁ THÀNH XÂY DỰNG: 58

1.2 SO SÁNH VỀ KHẢ NĂNG THI CÔNG 58

1.2.1 Phương án 1: Cầu dầm bê tông cốt thép ứng suất trước 58

1.2.2 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp 59

1.3 SO SÁNH VỀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC VÀ DUY TU BẢO DƯỠNG 59

1.3.1 Phương án 1: 60

1.3.2 Phương án 2: 60

1.4 SO SÁNH VỀ MỸ QUAN VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 60

1.4.1 Hài hòa với môi trường: 60

1.4.2 Tính cân xứng: 60

1.4.3 Tính gọn gàng: 61

1.5 SO SÁNH VỀ KHẢ NĂNG TẬN DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 61

1.5.1 Phương án 1: 61

1.5.2 Phương án 2: 61

2 KẾT LUẬN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 61

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM CHỦ BTCT CHỮ I 30M-CĂNG SAU 63

1 Số liệu thiết kế và cơ sở lựa chọn tiết diện dầm chủ 63

1.1 Số liệu thiết kế 63

1.2 cơ sở lựa chọn tiết diện dầm chủ 64

1.2 1.Các căn cứ chọn 64

2 Xác định đặc trưng hình học và xác định hệ số phân bố ngang 64

2.1 Xác định đặc trưng hình học của dầm chủ 64

2.1.1 Giai đoạn 1: lúcdầm vừa đạt cường độ và tiến hành căng kéo cốt thép dự ứng lực mà chưa bơm vữa lấp lỗ ren ống cáp 64

2.1.2 Giai đoạn 2: giai đoạn vận chuyển bắt đầu thi công bản mặt cầu,dầm ngang,tấm đỡ,lan can tay vịn 64

2.1.3 Giai đoạn 3:giai đoạn mà dầm ngang,bản mặt cầu,lan can tan vin đạt cường độ và bắt đầu làm việc chung với dầm tiến hành thi công lớp phủ mặt cầu 65

3 Tính hệ số phân bố ngang cho hoạt tải thiết kế 65

3.1 Tính hệ số phân bố ngang của tải trọng cho mômen 65

3.2 Tính hệ số phân bố ngang của tải trọng cho lực cắt: 68

4 Xác định nội lực và tổ hợp nội lực theo các THGH 69

4.1.các hệ số tính toán 69

5.4.1.1.Hệ số điều chỉnh tải trọng 69

4.1.2.Các hệ số cho tĩnh tải p 69

4.2 Xác định nội lực của dầm do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm biên 69

4.2.1 Xác định nội lực của dầm do tĩnh tải 69

4.2.1 1.Mô men do tĩnh tải 69

4.2.1 2 Lực cắt do tĩnh tải 69

4.2.2.Tính toán nội lực dầm chủ do hoạt tải thiết kế 70

4.2.2.1.Các hệ số 70

4.2.2.2.Mô men do hoạt tải thiết kế (HL93) 70

4.2.2.3 Lực cắt do hoạt tải thiết kế (HL93) 71

5.4.3.Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên 74

5.4.3.1.Mô men do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên 74

5.4.3.2.Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm biên 74

5.4.4.Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm biên 76

5.4.4.1.Mô men do xe tải thiết kế (xe 3 trục)tác dụng lên dầm biên 76

5.4.4.2.Mô men do xe hai trục tác dụng lên dầm biên 76

5.4.4.3.Mô men do tải trọng làn tác dụng lên dầm biên 76

5.4.4.4.Mô men do tải trọng người đi tác dụng lên dầm biên 77

5.4.5.Tổ hợp mô men do hoạt tải tác dụng lên dầm biên 77

5.4.5.1.Lực cắt do xe tải thiết kế tác dụng lên dầm biên 78

5.4.5.2.Lực cắt do xe hai trục tác dụng lên dầm biên 78

5.4.7.Tổ hợp nội lực theo các TTGH tại các mặt cắt dầm 79

5.4.7.1.Theo TTGH cường độ I (CD1) 79

5.4.7.2.Theo TTGH cường độ II (CD2) 80

5.4.7.3.Theo TTGH cường độ III (CD3) 81

5.4.7.4.Theo TTGH sử dụng 82

5.4.7.5.Theo TTGH đặc biệt 82

5.5 Tính toán và bố trí cốt thép dự ứng lực cho dầm chủ 83

5.5.1.tính toán thép dự ứng lực 83

5.5.2.Bố trí cốt thép dự ứng lực trong dầm 84

5.5.3 Tọa độ trọng tâm các bó cáp DƯL tính từ đáy dầm tại các mặt cắt tính toán 86

5.6 Tính đặc trưng hình học 87

5.6.1 Tính đặc trưng hình học của dầm chủ: 87

5.6.1.1 Giai đoạn 1:lúc vừa căng kéo cốt thép 87

5.6.1.2 Giai đoạn 2:giai đoạn vận chuyển bắt đầu thi công bản mặt cầu,dầm

đỡ,dầm ngang,lan can tay vịn 88

5.6.1.3 Giai đoạn 3:giai đoạn lớp phủ mặt cầu làm việc chung với dầm chủ 90

5.7.1.Mất mát ứng suất tức thời 92

5.7.1.1 Do ma sát 92

5.7.1.2 Do thiết bị neo 94

5.7.1.3 Do co ngắn đàn hồi 95

5.7.2.Mất mát ứng suất theo thời gian 96

5.7.2.1 Do co co ngót 96

5.7.2.2 Do từ biến của bê tông 96

5.7.2.3 Do tự chùng của cáp DƯL 97

5.7.3 Tổng hợp các mất mát ứng suất 97

5.8.Kiểm toán dầm chủ 98

5.8.1.Kiểm toán TTGH cường độ I 98

5.8.1.1 Kiểm toán cường độ uốn 98

5.8.2 Tính cốt đai và kiểm toán cắt ở trạng thái giới hạn Cường độ I 103

5.8.3 Kiểm toán TTGH sử dụng 106

5.8.3 1 Giới hạn ứng suất trong bê tông 106

5.8.3 2 Kiểm tra độ võng ở giữa nhịp 112

5.8.5 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy do mỏi 114

5.8.5.1 Sức khánh mỏi danh định 114

5.8.5.2 Kiểm tra mỏi 115

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ T2 116

I TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 116

1.1 Số liệu chung: 116

1.2 Kết cầu phần trên: 116

1.3 Số liệu trụ: 116

1.4.Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ: 117

1.4.1.Tỉnh tải: 117

1.4.1.1.Tỉnh tải kết cấu phần trên + Thiết bị phụ (DC): 117

1.4.1.1.Tỉnh tải kết cấu phần trên + Thiết bị phụ (DC): 117

1.4.1.2.Tỉnh tải lớp phủ + tiện ích (DW): 117

1.4.1.3.Tỉnh tải kết cấu phần dưới: 117

1.4.2 Hoạt tải xe (LL+IM): 118

1.4.2.1.Trường hợp 1: Xếp 2 làn trên 2 nhịp 118

1.4.2.2.Trường hợp 2: Xếp 2 làn trên 1 nhịp 120

1.4.2.3.Trường hợp 3: Xếp 1 làn trên 2 nhịp 120

1.4.3 Hoạt tải người đi (PL): 121

1.4.3.1.Trường hợp 1: Xếp 2 lề trên 2 nhịp 121

1.4.3.2 Trường hợp 2: Xếp 2 lề trên 1 nhịp 122

1.4.4 Lực hãm xe(BR): 122

1.4.5 Tính toán lực ly tâm (CE): 122

1.4 Tính toán áp lực gió (WS): 123

1.4.1.Tải trọng gió tác dụng lên công trình: 124

1.4.6.1.1.Tải trọng gió ngang PD 124

1.4.6.1.2 Tải trọng gió dọc: PD 126

1.4.6.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ:(WL) 127

1.4.6.2.1 Tải trọng gió ngang: 127

1.4.6.2.2 Tải trọng gió dọc: 127

1.4.7 Tải trọng nước (Theo TCN 3.7): (WA) 128

1.4.7.1 Áp lực thủy tĩnh: 128

1.4.7.2 Lực đẩy nổi:(B) 128

1.4.7.3 Áp lực dòng chảy:(p) 129

1.4.7.3.1 Áp lực dòng chảy theo phương dọc: 129

1.4.7.3.2 Áp lực dòng chảy theo phương ngang 129

1.4.7.3.3 Lực va tàu thuyền vào trụ : 129

1.5.Tổ hợp tải trọng: 131

1.5.1 Mặt cắt xà mũ A-A 131

1.5.2 Mặt cắt tại đỉnh móng I-I 135

1.5.3 Mặt cắt tại đáy móng II-II 139

1.4 Kiểm tra nứt (TCN 5.7.3.4): 148

1.5 Tính toán cốt thép đá tảng 150

II.2 Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng: I-I 151

2.1.Tính đặc trưng hình học của mặt cắt: 151

2.2.Tính toán cấu kiện chịu nén: 152

2.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ: 157

2.4 Kiểm tra nứt (TCN 5.7.3.4): 159

II.3 Kiểm toán mặt cắt tại đáy móng: II-II 160

3.1 Kiểm tra sức kháng uốn của bệ cọc chịu tác động của một hướng 160

3.3.TÍNH TOÁN MÓNG 164

3.3.1 Xác định sức chịu tải của cọc: 164

3.3.2 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : 165

-TTGHSD I.1: 171

3.3.3 Kiểm tra cường độ của nền đất tại mặt phẳng mũi cọc 172

3.3.8 Tính toán, kiểm tra độ lún móng cọc: 176

3.3.8.1- Tính lún của khối móng quy ước: 176

3.3.9 Tính toán đài cọc: 177

3.3.9.1 Tính toán theo điều kiện chịu uốn: 178

3.3.9.2 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc 183

3.3.10 Kiểm tra cường độ của cọc khi vận chuyển và treo lên giá búa 183

CHƯƠNG IX:THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T2 185

8.1 Đặc điểm cấu tạo trụ T2: 185

8.2 Đặc điểm chung khu vực xây dựng cầu: 185

8.2.1 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: 185

8.2.2 Nhân lực và máy móc: 185

8.2.3 Điều kiện địa chất thủy văn: 186

8.2.4 Tình hình dân cư: 186

8.2.5 Điều kiện ăn, ở, sinh hoạt của công nhân: 186

8.2.6 Chọn thời gian thi công: 186

8.3 Đề xuất các phương án thi công trụ T2: 186

8.4 So sánh chọn phương án thi công : 188

8.5 Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: 190

8.5.1 Công tác chuẩn bị: 190

8.5.2 Công tác định vị tim trụ: 191

8.5.3 Chế tạo cọc 192

8.5.4 Thi công đóng cọc 194

8.5.4.1 Chuẩn bị: 194

8.5.4.2 Chọn búa đóng cọc: 194

8.5.4.3 Công nghệ nối cọc: 198

8.5.4.4 Công nghệ đóng cọc: 198

8.5.6 Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy: 199

8.5.7 Sơ đồ tính toán cọc ván thép: 199

8.5.7.1 Tính toán hệ thanh chống, vành đai, xà kẹp : 203

8.5.7.2 Hạ cọc ván thép: 205

8.5.8đào đất hố móng& đổ bê tông lót đáy hố móng: 205

8.5.8.1.đào đất hố móng 205

8.5.8.2 Đổ lớp bêtông lót đáy hố móng 207

8.5.9 Thi công bệ móng : 209

8.5.9.1 Trình tự thi công : 209

8.5.9.2.Kỹ thuật đổ bê tông: 209

8.5.9.3.Chọn máy đầm và máy trộn bêtông: 209

8.5.9.4 Tính toán ván khuôn: 210

8.5.9.4.1 Cấu tạo ván khuôn bệ trụ: 210

8.5.9.4.2 Xác định chiều cao của lớp bêtông tác dụng lên ván khuôn: 211

8.5.9.4.3 Xác định áp lực ngang của bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn: 212

Bảo dưởng: 217

8.5.10 Thi công thân trụ: 217

8.5.10.1 Trình tự thi công: 217

8.5.10.2 Tính toán và cấu tạo ván khuôn 217

8.5.11 Thi công xà mũ trụ 223

8.5.11.1 Trình tự thi công: 223

8.5.11.2 Tính toán và cấu tạo ván khuôn 223

CHƯƠNG IX:THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 227

9.1.Giới thiệu chung: 227

9.2 Trình tự thi công kết cấu nhịp: 227

9.2.1.Chọn giải pháp lao lắp dầm chủ: 228

9.2.1.1.Điều kiện để đưa ra giải pháp lao lắp: 228

9.2.1.2.Chọn biện pháp lao lắp: 230

9.2.2.Cơng tác thi cơng lao lắp dầm cầu: 230

9.2.2.1.Trình tự thi công chi tiết lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa: 230

9.2.2.2.Kiểm tra ổn định lật của tổ hợp trong quá trình thi công : 231

9.2.2.3 Tính tốn lực kéo, lực hãm: 234

9.2.2.3.1 Tính tốn lực kéo, lực hãm dầm BTCT DƯL I34 khi lao dọc trên xe goịng: 234

9.2.2.4 Tính cáp treo dầm: 235

9.2.2.5 Tính ổn định của dầm BTCT DƯL khi lao dọc trên xe goịng: 236

CHƯƠNG X: LẬP TIẾN ĐỘ TỔNG THỂ THI CƠNG TRỤ T2 238

I.Khối lượng cơng tác: 238

I.1.khối lượng thân trụ: Lấy phần sơ bộ chương 3 (Thiết kế sơ bộ phương án 1). 238

I.2 khối lượng cơng tác thi cơng thân trụ : 238

II Định mức cơng tác 239

III.Thời gian hồn thành cơng tác: 243

IV.Biên chế tổ đơi thi cơng 248

TÀI LIỆU THAM KHẢO 254

LỜI MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trởnên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đấtnước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vậntải Những công trình giao thông nói chung và công trình cầu nói riêng đóng một vai tròcực kì quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, tạo sự lưu thông thông suốt giữa cácvùng miền trên cả nước, làm nên tiền đề cho sự phát triển về mọi mặt cho đất nước

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xâydựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua,với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi vàtrau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp mộtphần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài là Thiết kế cầu qua sông A3 đãphần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để saunày khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vậndụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em khôngtránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêmcho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáoTh.S Trần Đình Minh cùng các thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây Dựng CầuĐường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng ngày … tháng ….năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mạnh Đạt

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG

1 Điều kiện tự nhiên:

1.1.Địa hình: Sông A3

1.2.Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt được

sắp xếp từ trên xuống dưới như sau:

1.4.Khí hậu - Thời tiết:

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệtgồm có 2 mùa Mùa nắng kéo dài trong khoảng từ tháng 1 đến hết tháng 8 Mùa mưatrong khoảng từ tháng 9 đến tháng 12 mùa này thường xuất hiện lũ lụt

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa

- Độ ẩm không khí khá cao

1.5.Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

- Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu

2.Điều kiện kinh tế, xã hội.

2.1.Tình hình phân bố dân cư:

Khu vực tuyến đi qua tập trung dân cư đông đúc nhưng phân bố không đều, chủyếu là tập trung hai bên đường, dân sinh sống trong vùng là dân tộc kinh

2.2.Tình hình kinh tế-xã hội khu vực công trình:

Ngành kinh tế chủ đạo là công nghiệp, dịch vụ, chiếm tỉ trọng lớn nhất trong cơ cấukinh tế của vùng và thu hút hơn 50% lực lượng lao động tập trung vào các khu côngnghiêp, du lịch trong vùng

Hệ thống văn hoá, giáo giục: tại huyện có các trường phổ thông, nhiều trường tiểuhọc và trung học cơ sở, có 1 trung tâm y tế cấp huyện, ở các xã đều có trạm y tế, nhiềutrường mẫu giáo và trường tiểu học

2.3.Sự cần thiết phải đầu tư:

Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch nối liền hai vùng đất của thành phố,việc xây dựng công trình nằm trong chiến lượt phát triển chung của thành phố Nó cómột ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc mở rộng phát triển thành phố, giảm khoảngcách về kinh tế giữa hai vùng, tăng cường giao lưu, vận chuyển hàng hóa trong khuvực, đồng thời nâng cao đời sống mọi mặt cho nhân dân, thúc đẩy giáo dục văn hóa.Trong những năm vừa qua mặt dù khoảng cách giữa hai vung không xa nhưng dokhông có cầu qua sông làm cho việc đi lại vận chuyển hang hóa qua lại giữa hai bờ hếtsức khó khăn

Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội và an ninh quốc phòng cũng như về giao thông vận tải ở hiện tại và trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu thông và vận chuyển hàng hoá cũng như sự tăng trưởng vềlưu lượng và tải trọng xe Vì vậy, việc đầu tư xây dựng cầu qua sông để đảm bảo thôngtuyến là cần thiết và cấp bách

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN

1 Đánh giá điều kiện địa phương.

1.1.Đánh giá điều kiện địa hình:

Cầu A3 nằm tại khu vực đồng bằng, địa hình tương đối bằng phẳng, đây là điềukiện thuận lợi cho việc vận nguyên vật liệu và các máy móc phục vụ trong quá trìnhthi công

Lòng sông ở giữa sâu nên không nên đặt trụ ở giữa sông sẽ gây khó khăn cho côngtác thi công trụ và tốn kém do phải làm trụ dài hơn

1.2.Đánh giá điều kiện địa chất:

Qua thăm dò địa chất ta thấy các lớp địa chất tương đối tốt, có khả năng chịu tảitrọng lớn, đặc biệt lớp đất phía dưới, ta có thể đặt trực tiếp cọc trên lớp địa chất này làrất thuận lợi, đây là điều kiện thuận lợi để thi công các cầu nhịp lớn, đòi hỏi kết cấumóng có khả năng chịu tải trọng lớn

1.3.Điều kiện khí hậu, thủy văn, thông thuyền:

Điều kiện khí hậu nóng ẩm, có hai mùa rõ rệt, đặc biệt mùa khô kéo dài hơn 8tháng nên thuận lợi trong việc bố trí thời gian thi công

Qua tính toán thủy văn ta thấy mực nước cao nhất +5,1m, với khẩu độ cầu là :

L0 = 170m

*Về yêu cầu thông thuyền:

- Sông là sông cấp V nên theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 quy định

- Thông thuyền theo phương đứng tối thiểu 5m, ta chọn chiều cao thông thuyền là6m như vậy cao độ đáy dầm cầu là:

- Theo yêu cầu thông thuyền dựa theo tiêu chuẩn quốc gia về phân cấp kỹ thuậtđường thủy nội địa TCVN5664-09 thì yêu cầu thông thuyền cho sông cấp V là 25m

1.4.Điều kiện cung ứng nguyên vật tư, nhân lực, thiết bị:

Đá hộc lấy tại mỏ đá cách công trình 20Km

Cát sạn lấy tại đại lý vật liệu xây dựng cách công trình 30Km

Xi măng lấy tại nhà máy sản xuất ximăng cách công trình 50km

Sắt thép lấy tại nhà máy cách công trình 40Km

Địa phương có nguồn lao động dồi dào, có thể tận dụng lao động địa phương trongquá trình thi công.

Vận chuyển vật liệu bằng ô tô, các thiết vị máy móc phục vụ thi công đơn vị thicông tự cung cấp

2 Đề xuất phương án sơ bộ:

Dựa vào cơ sở phân tích đánh giá các điều kiện trên của công trình ta có thể đề xuất các phương án sơ bộ như sau:

2.1 Phương án 1: Cầu Dầm Đơn Giản Bêtông DƯL 6 Nhịp: 6x30m

- L0 = 30 * 6 + 0.05 * 5 – 5 * 1,6 - 2 * 1 = 168,75 m

170

170 75

Kết luận: Vậy đạt yêu cầu.

2.2 Phương án 2: Cầu Dầm Thép Liên Hợp 5 nhịp: 5x36m

- L0 = 36 * 5 - 0.05 * 4 – 4 * 1,6 - 2 * 1 = 170,6 m

170

170 6

Kết luận: Vậy đạt yêu cầu.

* Phần chung cho hai phương án:

- Kết cấu thượng bộ:

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng Inox

+ Khe co giãn bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10 (cm)

+ Các lớp mặt cầu:

- Lớp phòng nước dày 1-1,5 (cm)

- BTN hạt mịn rải nóng dày 5-6 (cm)

- Kết cấu hạ bộ:

+ Trụ cầu liên tục bằng BTCT f'c = 30 Mpa

+ Trụ cầu đơn giản bằng BTCT f'c = 30 Mpa

+ Mố cầu dạng mố tường BTCT f'c = 30 Mpa

+ Cọc BTCT f'c = 30 Mpa

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Phần cầu chính: Dầm liên tục được thi công theo công nghệ đúc hẫng cânbằng qua tim trụ; dầm thép và dầm BTCT DƯL thi công theo công nghệ laodọc sử dụng mũi dẫn, giá 3 chân loại nhỏ.

+ Phần cầu dẫn: Thi công theo công nghệ lao dọc

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bêtông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bêtông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

3 Kết Luận:

Từ ưu,nhược điểm trên,từ những điều kiện thực tế,điều kiện máy móc nhân lực tachọn 2 phương án 1 và phương án 2 để thiết kế sơ bộ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1

CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT DƯL 6 NHỊP: 6x30m.

1 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHẦN THƯỢNG BỘ

*Bố trí chung cho mặt cắt ngang và mặt cắt dọc cầu:

=>Vậy chọn Chiều cao dầm chủ :1,6 (m)

Kích thước mặt cắt ngang như hình vẽ:

BẢNG 1.1 TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG BẢN MẶT CẦU MỘT NHỊP

(m3)

Hàm lượng Thép(KN/m3)

Trọng Lượng Thép(KN)

Trọng Lượng Bê Tông(KN)

- Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí mặt cắt nhịp,chiều dày dầm ngang 20(cm)

- Bản bêtông mặt cầu dày 20(cm)

- Bê tông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 40 Mpa

- Cốt thép DƯL dùng loại tao thép 7 sợi xoắn có đường kính 12,7(mm)

- Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp như sau:

6585

STT Hạng mục Diễn toán Kết

quả

Đơn vị

2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG PHẦN HẠ BỘ:

2.1 Khối lượng mố A,B:

* Cấu tạo chung của mố:

- Do cấu tạo 2 mố giống nhau nên khối lượng mố A và mố B bằng nhau

- Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước như hình sau:

30

1300

1150

800 70

Hình 2.1: Cấu tạo mố A và B

Bảng 2.1: Khối lượng mố A và mố B

Khối lượng

Bê tông

m 3

Hàm lượng thép (kN/

m3)

Trọng lượng thép (kN)

3541.2(KN)

2.2 Tính toán khối lượng trụ:

* Cấu tạo chung trụ như hình vẽ:

1150 180

=> Khối lượng thân trụ T1, H=5m: G tt  361 , 46  5  1807 , 30KN

- Khối lượng bệ trụ: G bt (10,5 3.2 2) 24 1612,80(    KN)

-Khối lượng đá tảng: G bt (0,3 0,8 1,6) 24 4 36,86(     KN)

- Khối lượng toàn trụ: G T1745, 20 1612,8 2711,02 36,86 5105.89(    KN)

Tính tương tự cho các trụ còn lại ta lập được bảng sau:

ĐÁ TẢNG (KN)

BỆ TRỤ(KN)

TOÀN TRỤ(KN)

2.3.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :

Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình vẽ:

Hình 2.3.2: Cấu tạo lan can, tay vịn và phần chân lan can tay vịn

-Khối lượng lan can toàn cầu nhịp 30m:

G= 32,28+32,50+178,56= 243,34 (KN)

=> tĩnh tải giai đoạn 2 nhịp 30m:

) / ( 11 , 8 30

34 , 243

γ1: hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, đá vỉa; γ1=1,25

γ2: hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu; γ2=1,5

Ω: diện tích đah

Sơ đồ chất tĩnh tải lên đường ảnh hưởng tại mố :

Hình 2.4.1.1-1: sơ đồ chất tĩnh tải lên đường ảnh hưởng tại mố A và B

P1=(γ1.DC+γ2.DWmc).Ω+ Tại trụ:

- Do 2 nhịp 30m và 30m tác dụng lên trụ T1,T2,T3,T4,T5:

Hình 2.4.1.1-2: sơ đồ chất tĩnh tải lên đường ảnh hưởng tại trụ T1,T4

P1=(γ1.DC+γ2.DWmc).ΩBảng 2.4.1.1-1: Tổng hợp Tĩnh tải do kết cấu nhịp truyền xuống:

Bảng 3.6:Tổng hợp khối lượng tĩnh tải tác dụng lên mố và trụ

Hạng mục

Diện tích dah Ω

DC (KN)

DW (KN)

Tổng P1 (KN)

- Tĩnh tải do bản thân mố, trụ truyền xuống:

Pmố,trụ= 1.25* Gmố,trụBảng 2.4.1.1-2: Tổng hợp Tĩnh tải do mố, trụ truyền xuống:

IM: lực xung kích; IM=25%

Pi: Tải trọng trục (Xe 2 trục hoặc 3 trục)

yi: Tung độ đah

Ω: diện tích đah

* Đối với gối:

Trường hợp 1: chỉ 1 xe 3 trục hoặc 1 xe 2 trục

Hình 2.4.1.2: Sơ đồ chất tĩnh tải lên đường ảnh hưởng tại mố

Bảng 2.4.1.2.1-2:Tổng hợp khối lượng hoạt tải tác dụng lên mố và trụ

Bảng 3.7:Tổng hợp khối lượng hoạt tải tác dụng lên mố và trụ

Nhận thấy trên đah hoạt tải do 2 xe 3 trục có giá trị lớn hơn hoạt tải do xe 3 trục hoặc

xe 2 trục gây ra nên ta chọn 90% 2 xe 3 trục để tính toán

áp lực

do tĩnh tải (KN)

áp lực

do hoạt tải (KN)

Tổng áp lực tại đáy

bệ móng (KN)

2.4.2 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Dùng cọc đóng bê tông cốt thép tiết diện 40*40 (cm) chiều dài ldk=18m

- Sức chịu tải của cọc được lấy như sau: Ptt= min(P r,Qr)

Trong đó: + P r: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

+ Qr: Sức chịu tải của cọc theo đất nền

2.4.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: có thể tính théo sức kháng lực dọc trục tínhtoán của cấu kiện bê tông chịu nén đúng tâm (theo 5.7.4.4.1- 22TCN272-05)

Pr = *Pn

Với: Cấu kiện có cốt đai xoắn: Pn =0.85*[0.85*fc’(Ag-Ast) + fy*Ast] (2.4.2.1)

Trong đó: - Pr: sức kháng lực dọc trục tính toán, (N)

- Pn: sức kháng lực dọc trục dang định, (N)

- fc’: cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày, fc’=35MPa

- Ag:diện tích nguyên của mặt cắt ngang cọc, (m2)

2.4.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền.

Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vimỗi lớp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc Sức chịutải của cọc được xác định theo công thức:

Pdn = 0,7m( 1u f l i i 2 )R F

Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong dất, lấy m=1

1 , 

 : hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đấtvới cọc và sức chịu tải của đất ở mũi cọc, chọn phương pháp hạ cọc bằng cách đóng cọc đặc bằng búa Diesel nên 1  1; 2  0 , 9

F: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; F =0,4x0,4= 0,16m2

R: cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc (T/m2),(Tra theo bảng 3.7 theo 20TCN21-86)

U: chu vi tiết diện ngang thân cọc u = 0,4x4=1,6m

li: chiều dày của lớp phân tố thứ i (m)

fi: ma sát đơn vị giới hạn trung bình của từng lớp đất mà cọc đi qua (tra theobảng 3.8 theo 20TCN21-86)

Cọc tiết diện 40x40cm, chiều dài L = 16m, đóng xuyên qua các lớp:

- Lớp 1: á sét

- Lớp 2: cát hạt mịn

- Lớp 3: cát hạt trung dày vô cùng

Trình tự tính toán:

- Chia các lớp đất mà cọc đi qua thành các lớp phân tố có chiều dày li  2m;

- Tra bảng xác định fi và R theo từng lớp đất như sau:

- Bảng tính đối với cọc ở mố :

Lớp đất

Độ chon sâu của mũi cọc

i

l (m)

Phân tố lớp đất

zi (m)

Trạng thái Của đất

Lực ma sát

i f

á sét

Dày 5m

á sétB=0.4

- Bảng tính đối với cọc ở trụ :

Lớp đất

Độ chon sâu của mũi cọc

i

l (m)

Phân tố lớp đất

zi (m)

Trạng thái Của đất

Lực ma sát

i f

á sét

Dày 4.5m

á sétB=0.4

- N: tổng lực đứng tính đến cao trình đáy đài.

- P: sức chịu tải của cọc (KN)

Bảng 2.4.3.1: Tính toán sơ bộ số lượng cọc

2.4.3.3 Bố trí cọc cho trụ T1,T2,T3,T4,T5 (được thể hiện trong bản vẽ 01):

1800 1800

1800 1800

2.5 TỔNG HỢP KHÓI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1

BẢNG 2.5: TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1

MỐAF.33125 Bêtông f'c = 30 Mpa m3 255.64 518,340 144,722 202,154 234,315,597 65,421,580 91,383,716 AF.65230 Cốt thép thường Tấn 30.67 8,540,570 691,131 354,989 386,076,467 31,242,577 16,047,278

3

TRỤAF.33125 Bêtông f'c = 30 Mpa m3 948.85 518,340 144,722 202,154 777,333,764 217,033,795 303,162,268 AF.65230 Cốt thép thường Tấn 113.86 8,540,570 691,131 354,989 1,280,829,283 103,648,916 53,237,700

4

CỌC ĐÓNG BTCTAF.35225 Bêtông f'c = 30 Mpa m3 816.81 600,574 61,397 214,599 490,554,849 50,149,684 175,286,609 AF.67220 Cốt thép thường Tấn 81.68 8,677,501 701,763 783,081 708,691,507 57,312,984 63,954,225

2.7 TỔNG DỰ TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 CẦU BTCT DƯL

THÀNH TIỀN(1000đ)

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2

CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP VỚI BẢN BTCT 5 NHỊP: 5x36M

1.CHỌN VÀ THIẾT KẾ TIẾT DIỆN DẦM:

1.1 Chọn tiết diện dầm:

- Cầu gồm có 5 nhịp mỗi nhịp dài 36m làm bằng thép liên hợp với bản BTCT Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ đặt cách nhau 2,5(m) Cầu dự định thi công theo công nghệ lao lắp dầm.

-Tính toán sơ bộ chọn chiều cao của dầm thép: Theo TCN272-05

Hình 4.2: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp

2 KHỐI LƯỢNG PHẦN THƯỢNG BỘ:

2.1 Trọng lượng bản Bê Tông Cốt Thép(BTCT):

+Trọng lượng bản thân mặt cầu nhịp dài 36m:

- Dày : 0,2m

- Rộng :11,5m

Bảng 4.1: Tổng hợp khối lượng bản mặt cầu

BẢNG 1.1 TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG BẢN MẶT CẦU MỘT NHỊP

STT Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Hàm lượng Thép(KN/m3 )

Trọng Lượng Thép(KN)

Trọng Lượng Bê Tông(KN)

2.2 Khối lượng lan can tay vịn:

220 220

Trọng lượng thép của dầm chính được tính theo công thức của giáo sưN,X,Xtơreletxki:

tt p

u

p

L L

b

DC b k

0 1

 DCd: Trọng lượng thép trên 1m dài dầm (kN/m),

 a, b: Các đặc trưng trọng lượng tuỳ theo các loại kết cấu nhịp khác nhau Đối với cầu dầm giản đơn ta lấy: a=b=5

 1: Hệ số tải trọng đối với hoạt tải; lấy 1=1,75

 p: Hệ số tải trọng đối với tải trọng thường xuyên,lấy p=1,4

  : Hệ số xét đến trọng lượng liên kết, lấy  = 0,11

 DCmc: Trọng lượng mặt cầu và đường người đi trên 1m dài dầm, kN/m

DCmc = DCi+DWi

DCi=DClc,tv+DCbmc=7,8 + 60= 67,8 (kN/m)

Trọng lượng cấu kiện và các thiết bị phụ trên 1m dài dầm (kN/m)

 DWi: Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu và các tiện ích khác trên 1m dàidầm (kN),

 L: Chiều dài nhịp, L = 36 (m)

→ DCmc = 67,8+18,9=86,70 (kN/m).

 k0 : Tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải (ô tô người đi bộ), kể

cả hệ số phân bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích; xác định theocông thức dưới đây:

 IM: Lực xung kích, lấy theo Bảng 3,6,2,1,1 (22TCN272-05) ứng với

trường hợp IM = 25%,

 PL: Tải trọng người đi bộ; theo số liệu thiết kế ta có PL = 3 (kN/m2)

 mgHL, gPL:là hệ số phân bố ngang đối với ô tô và người được tính toán nhưsau:

*Hệ số phân bố hoạt tải đối với mô men trong các dầm giữa:

- Một làn thiết kế chịu tải:

Áp dụng công thức trong Bảng 4,6,2,2,2a-1 (22TCN272-05):

m.gmgHL1=

0.4

30.06

s tt

g t L K

=1;

Thay số vào (6.4) ta có:

3 , 0 4

, 0

1 35400

2500