đồ án môn học thiết kế cầu bê tông cốt thép

SVTH: Trương Minh Phước - Lớp: 04X3A Trang 9 Khi có hai ho ặc nhiều làn xe chất tảiở đây là 3 làn xe Lấy e = 1  Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải tr

Trang 1

**************

ĐỒ ÂN MÔN HỌC

THIẾT KẾ CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP

Giảng viín hướng dẫn: Th.S Nguyễn Lan Sinh viín thực hiện : Trương Minh Phước Lớp : 04X3A

Số thứ tự đề tăi : 042

ĐĂ NẴNG,2008

Trang 2

SVTH: Trương Minh Phước - Lớp: 04X3A Trang 2

PHẦN 1:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU:

ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG

M.1 Đặc điểm của khu vực xđy dựng cầu:

M.1.4 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhđn công:

Nguồn nhđn công lao động khâ đầy đủ, lănh nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ công việc Câc vật liệu địa phương( đâ, cât ) có thể tận dụng trong quâ trình thi công

M.2 Câc chỉ tiíu kỹ thuật:

- Cầu vượt sông cấp IV có yíu cầu khẩu độ thông thuyền lă 40m

- Khổ cầu: 10,5+ 2.1,25 (m)

M.3 Đề xuất câc phương ân vượt sông:

M.3.1 Giải phâp chung về kết cấu:

M.3.1.1 Kết cấu nhịp:

Do sông cấp IV yíu cầu khẩu độ thông thuyền 40m, nín bố trí nhịp giữa tối thiểu

≥40m

Trang 3

M.3.2 Đề xuất các phương án vượt sông:

M.3.2.1 Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT dự ứng lực căng sau( một nhịp 42

m+ 4 nhịp 29 m)

M.3.2.2 Phương án 2: Cầu BTCT liên hợp nhịp giản đơn( 3 nhịp 52 m)

M.3.2.3 Phương án 3: Cầu dàn thép giản đơn( 3 nhịp 52 m)

Trang 4

CHƯƠNG 1:

CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG SAU

(1 NHỊP 42 m VÀ 4 NHỊP 29 m) 1.1 NHỊP GIỮA 42m :

1.1.2 Bản mặt cầu (Deck):

a Vùng trong (Deck):

Theo 22TCN272-05 chiều dăy tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm

ở đđy ta chọn 190 mm (chiều dăy lớp chịu lực)

Chiều dăy câc lớp còn lại chọn như sau:

+ lớp phủ bề mặt chọn 15mm

+ lớp bítông nhựa dăy 75 mm ( qui định từ 50-75 mm)

Tuy nhiín, khi tính sức khâng thì lớp phủ bề mặt không tham gia chịu sức khâng nín

bề dăy tính toân trong trường hợp năy lă 190 mm

Về việc nghiíng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hănh bằng việc cho chính gối của câc dầm I kí lín trụ hoặc mố mă không cần tạo độ chính ngay trín bản mặt cầu

b Vùng bản hẫng (Overhang):

Theo 22TCN272-05 chiều dăy tối thiểu vùng năy không được nhỏ hơn 200 mm Vì vùng cânh hẫng năy còn phải đỡ lan can ôtô, chịu lực va của ôtô văo lan can Theo câc kinh nghiệm thiết kế cho thấy chiều dăy vùng cânh hẫng năy có thể lấy bằng câch tăng chiều dăy của vùng trong bản lín từ 19 mm đến 25 mm lă hợp lý

Trong đồ ân năy ta chọn chiều dăy 230 mm

Để phđn câch phần lề người đi vă lăn xe chạy ta có thể dùng vạch sơn kẻ có bề dăy 20cm đặt ở ngay trọng tđm đường phđn câch vă lấy một nữa bề rộng thuộc về mỗi bín

Có thể minh hoạ câch bố trí năy như sau:

c Tính toân câc thông số sơ bộ :

Trang 5

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong là

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giáp của bản mặt cầu đến dầm chủ :

Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm

Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :

1.1.3 Lan can (parapet):

Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

1.1.4 Dầm ngang (horizontal beam):

Dầm ngang được bố trí tại 5 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm, hai dầm ở vị trí 1/4L và một dầm ngang ở chính giữa dầm

Trang 6

1.1.4.1 Dầm ngang giữa nhịp:

Các thông số của dầm ngang này:

1.1.4.2 Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

Trang 7

Tính toán đoạn vút đầu dầm:

ra khối lượng từng phần và khối lượng toàn dầm

a Các tải trọng tĩnh:

 Dầm trong (Internal girder):

DC : tĩnh tải của các bộ phận kết cấu và liên kết

 Dầm ngoài (External girder):

Dầm ngang: một cách gần đúng xem dầm ngang như tĩnh tải rải đều trên dầm chủ

Trang 8

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm

L - chiều dài nhịp tính toán; L = 41200 mm

Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:

Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :

Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2 như vậy hệ số phân bố là:

Trang 9

Khi có hai ho ặc nhiều làn xe chất tải(ở đây là 3 làn xe)

Lấy e = 1

 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho

Tiến hành xếp tải lên đường ảnh hưởng để xem xét các trường hợp bất lợi:

Nguyên tắc xếp xe, xếp sao cho hợp lực của các trục xe và trục xe gần nhất cách đều tung độ của đah

Theo nguyên tắc này ta có:

Trang 10

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng

cho như sau:

Trang 11

trong việc chọn sơ bộ, ta lấy giá trị môment này để đi tính cốt thép dự ứng lực

Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường Khi đó, ta có thể xác định cốt thép dự ứng lực theo công thức sau:

h - chiều cao to àn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1800 = 2005 mm

Trang 12

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh

- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là

Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 42m:

Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm

ở đây ta chọn 190 mm (chiều dày lớp chịu lực)

Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:

+ lớp phủ bề mặt chọn 15mm

+ lớp bêtông nhựa dày 75 mm ( qui định từ 50-75 mm)

Tuy nhiên, khi tính sức kháng thì lớp phủ bề mặt không tham gia chịu sức kháng nên bề dày tính toán trong trường hợp này là 190 mm

Về việc nghiêng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên bản mặt cầu

b Vùng bản hẫng (Overhang):

Theo 22TCN272-05 chiều dày tối thiểu vùng này không được nhỏ hơn 200 mm

Vì vùng cánh hẫng này còn phải đỡ lan can ôtô, chịu lực va của ôtô vào lan can Theo

Trang 13

các kinh nghiệm thiết kế cho thấy chiều dày vùng cánh hẫng này có thể lấy bằng cách tăng chiều dày của vùng trong bản lên từ 19 mm đến 25 mm là hợp lý

Trong đồ án này ta chọn chiều dày 230 mm

c Tính toán các thông số sơ bộ :

Thể tích của lớp bản mặt cầu thuộc vùng trong là :

Tính đoạn vút ở vùng tiếp giáp của bản mặt cầu đến dầm chủ :

Chiều cao đoạn vút này là: 50 mm

Suy ra thể tích toàn bộ đoạn vút này của 6 dầm chủ là :

2.1.3 Lan can (parapet):

Chọn lan can kiểu L3 với các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:

Trang 14

2.1.4 Dầm ngang (horizontal beam):

Dầm ngang được bố trí tại 3 vị trí : hai dầm ngang đầu dầm và một dầm ngang

ở chính giữa dầm

1.1.4.1 Dầm ngang giữa nhịp:

Các thông số của dầm ngang này:

2.1.4.2 Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

2.1.5 Dầm chủ (girder):

2.1.5.1 Cấu tạo dầm:

Đối với nhịp 42 m chọn dầm định hình theo tiêu chuẩn AASHTO, chọn dầm I

Trang 15

Tính toán đoạn vút đầu dầm:

khối lượng từng phần và khối lượng to àn dầm

a Các tải trọng tĩnh:

 Dầm trong (Internal girder):

Trang 16

 Dầm ngoài (External girder):

Trong đó: S - khoảng cách giữa các cấu kiện đỡ; S = 2350 mm

L - chiều dài nhịp tính toán; L = 28200 mm

 Khi hai làn xe chất tải hoặc lớn hơn (ở đây là 3 làn xe chất tải):

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo công thức sau:

Trang 17

= 0,611 (đây là giá trị khống chế)

 Dầm ngoài (External girder):

 Khi một làn xe chất tải:

Hệ số phân bố ngang mg được xác định theo nguyên tắc đòn bẩy:

Theo đó lấy cân bằng môment đối với gối giả định ta được :

Khi có một làn xe chất tải, hệ số làn xe là 1,2 như vậy hệ số phân bố là:

 Khi có hai hoặc nhiều làn xe chất tải(ở đây là 3 làn xe)

Lấy e = 1

 Đối với dầm trong: khi 3 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng cho

Trang 18

 Đối với dầm ngoài: khi đó 1 làn chất tải là bất lợi, với các thông số tải trọng

cho như sau:

Trang 19

trong việc chọn sơ bộ, ta lấy giá trị môment này để đi tính cốt thép dự ứng lực

Ở đây, một cách gần đúng có thể giả thiết tại mặt cắt giữa nhịp này chỉ có cốt thép dự ứng lực mà không có cốt thép thường Khi đó, ta có thể xác định cốt thép dự ứng lực theo công thức sau:

Trang 20

h - chiều cao to àn phần của tiết diện liên hợp; h = 205+1600 = 1805 mm

Theo thống kê từ bản vẽ dầm DƯL của “Dự án đường cao tốc TP Hồ Chí Minh

- Trung Lương” của công ty tư vấn XDCTGT 533, thì hàm lượng cốt thép thường là

Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của 1 nhịp 29 m:

Trang 21

Tính khối lượng mố như sau:

Chú ý rằng các số liệu diện tích bề mặt được đo trên phần mềm AutoCAD mà không tính chi tiết ở đây

Theo thống kê từ bản vẽ của công trình “Cầu sông Gia- Hiệp Đức- Quảng

Từ đó ta có:

Trang 22

Có 4 trụ giống nhau đôi một, nên ta chỉ cần tính cho 2 trụ còn hai trụ còn lại là tương tự

Các số liệu diện tích và kích thước ở đây cũng được đo trên phần mềm ACAD

2.2.2.1 Trụ giữa( trụ nối giữa nhịp 42m và nhịp 29 m):

2.3 Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:

2.3.1 Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:

2.3.1.1 Xét mố cầu:

Trang 23

ở đây hai mố ở hai đầu cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính cho một mố còn mố kia tương tự

T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)

Trang 24

Trong đó: DC - tĩnh tải của kết cấu phần trên( hệ thống dầm chủ và dầm ngang)

DW – tĩnh tải giai đoạn 2( bao gồm hệ thống bản mặt cầu, lan can, và các lớp phủ)

Trang 25

m: hệ số làn xe; m= 0,85

2 : số làn người đi

T : bề rộng đường người đi; T = 1,25 m

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố (trụ)

Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:

“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết

kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN vủa mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 qui trình 22TCN272-05)

Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:

Trang 26

Kết quả tính toán được cho trong bảng sau đây:

TH xếp

tải

DC (kN)

DW (kN)

∑ω (m)

Trang 27

Theo số liệu khảo sát địa chất thì tính chất của các lớp địa chất ở dưới lòng sông được cho như sau:

 Lớp 1: sét pha bùn dày 0,5 m

 Lớp 2: sét pha cát (B = 0,5) dày 7,0 m

 Lớp 3: cát hạt trung lẫn cuội sỏi (e= 0,3) dày vô cùng

Từ tính chất của các lớp đất nêu trên ta nhận thấy lớp đất tốt nằm ở độ sâu không lớn lắm lại phù hợp với cọc ma sát Nên ta chọn cọc ở đây là cọc đóng

2.3.2.1 Sức chịu tải của cọc ở mố:

Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm

Dự kiến chiều dài cọc là: 17,5 m

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 12 m

Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:

Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn

Sức chịu tải theo đất nền: tải trọng của công trình truyền xuống cọc và được truyền vào nền đất thông qua một ho ặc hai hoặc cả hai phương thức sau đây:

quanh tiết diện coc

Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức

1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Thay vào ta được:

Trang 28

Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT

Số liệu thí nghiệm SPT

Sét pha cát

4060

Trang 29

(Có thể tham khảo chi tiết cách tính này trong giáo trình “Thí nghiệm đất hiện trường

và ứng dụng trong phân tích nền móng” của GS Vũ Công Ngữ - Th.S Nguyễn Thái – NXB KHKT 2006)

 Sức kháng bên trong lớp sét pha cát:

Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh của lớp sét pha

cát

lớp phân tố

 Sức kháng bên trong lớp sét hạt trung lẫn cuội sỏi:

Sức kháng bên chưa hiệu chỉnh của lớp cát hạt

trung lẫn cuội sỏi

lớp phân tố

Trang 30

a Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

B: đường kính hay bề rộng cọc

Giá trị sức kháng được tính toán và cho trong bảng sau:

L = 17 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh B = 0,4 q p

Z (m) N 60 Đất q p

q pi giữa lớp phân tố

Δ Z i (m) qpi ΔZi

đa sức kháng, thì mũi cọc cần phải ở độ sâu 5,0 + 4,8= 9,8 m Trong khi đó chiều

lớp đất ở bên trên thì ta cần phải hiệu chỉnh sức kháng như sau:

fiLC-D = [qLC + 0,5(qCD – qLC)]

Trang 31

lớp, layer change) tới điểm D

fioLC-D - sức kháng bên chưa hiệu chỉnh cho đoạn LC-D;

Giá trị hiệu chỉnh sức kháng bên được cho trong bảng bên dưới:

Sức kháng bên hiệu chỉnh của lớp cát hạt trung lẫn cuội sỏi

lớp phân tố

Trang 32

2.3.2.2 Sức chịu tải của cọc ở trụ:

1 Trụ biên:

Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 14,8 m

Trang 33

Sét pha cát

Trang 34

b Sức kháng bên chưa hi ệu chỉnh ( tính theo cách tính SCHMERTMANM):

cát

lớp phân tố

trung

lớp phân tố

40 60

h

E

N

3 2

Trang 35

f cát hạt trung lẫn cuội sỏi (kPa) 136,854

c Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

Z (m) N60 Đất qp

giữa lớp phân

Trang 36

d Hiệu chỉnh sức kháng :

đa sức kháng, thì mũi cọc cần phải ở độ sâu 4,8 + 4,8= 9,6 m Trong khi đó chiều

lớp đất ở bên trên thì ta cần phải hiệu chỉnh sức kháng như sau:

fiLC-D = [qLC + 0,5(qCD – qLC)]

lớp, layer change) tới điểm D

fioLC-D - sức kháng bên chưa hiệu chỉnh cho đoạn LC-D;

Giá trị hiệu chỉnh sức kháng bên được cho trong bảng bên dưới:

Sức kháng bên hiệu chỉnh của lớp cát hạt trung lẫn cuội sỏi

lớp phân tố

Trang 37

f cát hạt trung lẫn cuội sỏi (kPa) 74,744

Chiều dài cọc cắm sâu vào lớp đất tốt là 14,8 m

Trang 38

Sét pha cát

Trang 39

c Sức kháng bên chưa hi ệu chỉnh ( tính theo cách tính SCHMERTMANM):

cát

lớp phân tố

trung

3

2 60

40 60

h

E

N

3 2

Trang 40

lớp phân tố

f cát hạt trung lẫn cuội sỏi (kPa) 117,893

e Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh:

Z (m) N60 Đất qp

giữa lớp phân

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	2,71 MB