ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER T CĂNG TRƯỚC

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER T CĂNG TRƯỚC 2.. --- –––& ———--- Sau 12 tuần làm Đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Thành

1 TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN

TIẾT DIỆN SUPER T CĂNG TRƯỚC

2 NHIỆM VỤ: (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)

Số liệu:

Khổ cầu: B = 12m(Phần xe chạy) + 2x1.0(Lề bộ hành) + (Lan can ASSHTO) + 2x0.2 (Khoảng an toàn)

Chiều dài nhịp tính toán: L = 34.8 m

Khổ thông thuyền: 25x3.5m (Sông cấp V)

Tải trọng: HL 93, Tải trọng người

Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272 – 05

Mặt cắt sông cho trước

Yêu cầu:

Thiết kế 2 phương án sơ bộ (có so sánh phương án)

Thiết kế kỹ thuật 1 mố và 1 trụ (bao gồm cả phần móng)

Thiết kế kỹ thuật một phương án kết cấu nhịp

Thiết kế kỹ thuật tổ chức thi công

3 NGÀY GIAO:

4 NGÀY HOÀN THÀNH:

Giáo viên hướng dẫn

- –––& ——— -

Sau 12 tuần làm Đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là Thầy Võ Vĩnh Bảo cùng quý thầy cô trong tổ bộ môn và bạn bè, … cùng với việc vận dụng những kiến thức đã được học từ trước đến nay, em đã hoàn thành đồ

án tốt nghiệp của mình

Trong quá trình làm đồ án, em nhận thấy các kiến thức thầy cô đã truyền đạt là hết sức cần thiết và quý báu Đó chính là hành trang cho bản thân em vững bước vào cuộc sống và chắp cánh cho em thực hiện những ước mơ của mình

Để cũng cố kiến thức và vững chắc hơn trong bước đường kế tiếp của mình thì

em cần phải khẳng định mình thông qua lần bảo vệ này Chính vì thế em rất mong nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè… để Đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện Trong quá trình làm đề tài, mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng hạn chế về kiến thức bản thân cũng như về thời gian nên không tránh khỏi có những sai sót

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo ân cần của Thầy Võ Vĩnh Bảo, cùng toàn thể quý thầy cô trong bộ môn và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Về phần mình em xin hứa sẽ hết sức cố gắng mang những kiến thức đã được học để vận dụng vào thực tế góp một phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng và đổi mới của ngành Giao Thông Vận Tải nước nhà

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2012

Sinh viên

Nguyễn Tấn Thành

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa: Công Trình

Bộ môn: Cầu Đường

-cb&da -

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp.HCM, ngày …… tháng 08 năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

Th.S Võ Vĩnh Bảo

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Khoa: Công trình

Bộ môn: Cầu Đường

-cb&da -

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN

Tp.HCM, ngày …… tháng 08 năm 2012

Giáo viên chấm phản biện

MỤC LỤC

PHẦN I : TỔNG QUAN

Chương I : Đặc điểm vị trí thiết kế 10

Chương II : Các số liệu thiết kế 14

Chương III : Các tiêu chuẩn kĩ thuật liên quan 15

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH PHƯƠNG ÁN Chương I : Thiết kế sơ bộ phương án I 17

1.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 17

1.2 Mố cầu: 17

1.3 Trụ cầu: 17

1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 18

1.5 Thiết kế sơ bộ 21

Bảng tổng hợp khối lượng 29

Chương II : Thiết kế sơ bộ phương án II 31

2.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: 31

2.2 Mố cầu: 31

2.3 Trụ cầu: 31

2.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng: 31

2.5 Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép 34

2.6 Trình tự thi công 78

2.7 Tổ chức thi công 79

Bảng tổng hợp khối lượng 80

Chương III : So sánh lựa chọn phương án 91

3.1 Về kinh kế 91

3.2 Về kỹ thuật 91

3.3 Về mỹ quan 92

3.4 Về duy tu bảo dưỡng 92

3.5 Kết luận 93

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT Chương I : Lan can, lề bộ hành 95

1.1 Lan can 95

1.2 Lề bộ hành 102

Bố trí cốt thép 112

Chương II : Bản mặt cầu 113

2.1 Khái niệm 113

2.2 Cấu tạo bản mặt cầu 113

2.3 Ngoại lực tác dung 115

2.4 Nội lực bản giữa 115

2.5 Nội lực bản biên 118

2.6 Tính toán cốt thép 120

2.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 123

Chương III : Dầm ngang 127

3.1 Khái quát chung 127

3.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng 127

3.3 Nội lực do hoạt tải tác dụng 129

3.4 Tổ hợp nội lực 133

3.5 Tính toán cốt thép chịu momen âm 133

3.6 Tính toán cốt thép chịu momen dương 134

3.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt 135

3.8 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai .138

Chương IV : Dầm chủ 142

4.1 Số liệu thiết kế 142

4.2 Thiết kế cấu tạo 142

4.2.1 Kích thước mặt cắt ngang cầu 142

4.2.2 Cấu tạo dầm chủ 145

4.2.3 Tính toán đặc trưng hình học 148

4.2.4 Hệ số phân bố tải trọng 152

4.3 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 157

4.3.1 Tĩnh tải tác dụng lên một dầm chủ 157

4.3.2 Hoạt tải HL93 159

4.3.3 Đường ảnh hưởng momen và lực cắt tại các mặt cắt đặc trưng 161

4.4 Tổ hợp nội lực theo các TTGH 173

4.5 Tính toán bố trí cốt thép 175

4.5.1 Bố trí thép dự ứng lực 175

4.5.2 Tính toán đặc trưng hình học khi có cáp 180

4.6 Tính toán các mất mát ứng suất 187

4.6.1 Mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi 187

4.6.2 Mất mát ứng suất do co ngót 190

4.6.3 Mất mát ứng suất do từ biến 190

4.6.4 Mất mát ứng suất do tự chùng cốt thép 191

4.6.5 Tổng mất mát ứng suất 191

4.7 Kiểm toán 192

4.7.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực 192

4.7.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn ở Trạng Thái Giới Hạn Sử dụng 193

4.7.3 Kiểm toán sức kháng uốn danh định 196

4.7.4 Kiểm toán độ vồng, độ võng 201

4.7.5 Tính duyệt theo lực cắt, xoắn 203

Chương V : Tính toán mố cầu 211

5.1 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu 212

5.1.1 Tĩnh tải 212

5.1.2 Hoạt tải 218

5.1.3 Tổ hợp tải trọng 234

5.2 Thiết kế cốt thép cho các mặt cắt 237

5.2.1 Thiết kế cốt thép cho tường thân 237

5.2.2 Thiết kế cốt thép cho tường đỉnh 246

5.2.3 Tính toán thiết kế tường cánh 250

5.3 Thiết kế móng mố 256

Chương VI : Tính toán trụ cầu 284

6.1 Các kích thước cơ bản 284

6.2 Các điều kiện cơ bản 285

6.3 Sô liệu kết cấu phần trên 285

6.4 Vật liệu sử dụng 286

6.5 Tải trọng tác dụng lên kết cấu 286

6.2.1 Tĩnh tải 287

6.2.2 Hoạt tải 290

6.6 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên xà mũ 306

6.7 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh bệ trụ 307

6.8 Thiết kế cốt thép 312

6.8.1 Thiết kế cốt thép cho xà mũ 312

6.8.2 Thiết kế cốt thép thân trụ 317

6.9 Thiết kế móng trụ 324

PHẦN IV : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG Chương I : Thi công kết cấu phần dưới 355

1.1 Trình tự thi công cọc khoan nhồi 355

1.2 Trình tự thi công mố 359

1.3 Trình tự thi công trụ 360

Chương II : Thi công kết cấu phần trên 363

2.1 Trình tự lao lắp dầm bằng giá ba chân 363

2.2 Trình tự thi công kết cấu phần trên 364

Chương III : Các tính toán phụ trợ cho thi công 379

3.1 Tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 379

3.2 Tính toán vòng vây cọc ván thép 380

3.2.1 Xác định độ chôn sâu 381

3.2.2 Tính toán cọc ván thép 382

3.2.3 Tính toán khung vành đai 385

3.2.4 Tính toán thanh chống 388

3.2.5 Lựa chọn búa đóng cọc ván 388

PHẦN I:

TỔNG QUAN

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ THIẾT KẾ

Theo tài liệu từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh hưởng bởi thủy triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm Các tháng có mực nước giao động theo thủy triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hằng năm Những năm có lũ lớn 1996, 2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng của thủy triều sẽ kéo dài thêm

Theo thống kê số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhât quan trắc tại

vị trí trạm vào ngày 23/9/2007 Cao độ mực nước thiết kế:

Tmin 19.3 20.5 20.8 21.0 21.5 22.3 21.9 21.3 22.7 23.2 23.0 22.4 Ttb 25.9 26.1 27.3 28.7 28.5 27.7 27.1 27.4 27.7 27.5 27.1 26.8

Bảng thống kê lượng mưa tháng trung bình nhiều năm từ năm 1978 đến năm 2000

R(mm) 3.0 8.0 18.0 71.0 118 202 250 204 269 308 82.2 7.0 1540 Lượng mưa ngày lớn nhất: 300mm Tháng 10/1995

Lượng mưa tháng lớn nhất: 734.5mm Tháng 10/1995

Bảng thông kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến năm 2000( m/s)

Vbq 1.7 2.3 2.7 3.2 1.8 2.2 2.1 2.4 2.6 2.1 2.0 2.3 2.2 Vmax 13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Qua công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng cấu trúc địa tầng của khu vực xây dựng cầu gồm các lớp sau:

Lớp 1(Lớp bề mặt) : Cát mịn, màu xám trắng, trạng thái kém chặt Bề dày lớp 4,5 m Lớp 2 : Sét cát hạt mịn lẫn bụi, màu xám trắng xám nâu, trạng thái dẻo cứng đến nửa

cứng Bề dày lớp 8,7m; cao độ đáy lớp -10,4m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

Lớp 3 : Cát sét lẫn bụi, màu xám ghi lẫn xám trắng, trạng thái chặt vừa Bề dày lớp

11,3m; cao độ đáy lớp -21,7 m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.2%

+ Dung trọng tự nhiên γw : 1.966 g/cm3

+ Góc ma sát trong ϕ : 36019’

+ Lực dính c : 0.067 kG/cm2

Nhận xét: Đây là lớp chịu lực yếu, không thích hợp cho việc đặt móng của kết cấu trụ cầu

mố-Lớp 4 : Sét lẫn bụi,màu xám tím loang nâu hồng,trạng thái nửa cứng Bề dày lớp

6,7m; cao độ đáy lớp -28,4m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp đất này như sau:

Lớp 5 : Cát mịn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng đến hồng nhạt, trạng thái chặt vừa

đến chặt Bề dày lớp 8,8 m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp này như sau:

CHƯƠNG II CÁC SỐ LIỆU THIẾT KẾ

2.1 Qui mô công trình

Cầu được thiết kế dành cho đường ô tô là 1 công trình vĩnh cửu

2.2 Các thông số kỹ thuật thiết kế:

+ HL93, tải trọng người, theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05

+ Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s

Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp

H (m)

C kN/m 2

j (độ)

CHƯƠNG III CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT LIÊN QUAN

- Quy định khoan thăm dò địa chất 22 TCN 259-2000

- Quy phạm đo vẽ địa hình 96 TCN 43-900

- Tính toán dòng chảy lũ 22 TCN 220-95

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

- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05

- Tham khảo Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-05

- Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa – Yêu cầu

kỹ thuật 22TCN 249 - 98

- Công tác đất - Thi công và nghiệm thu TCVN 4447-87

- Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 16

PHẦN II

THIẾT KẾ SƠ BỘ

VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 17

CHƯƠNG I THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

CẦU DẦM BTCT DUL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER-T CĂNG TRƯỚC

- Chiều dài cầu 114.7m (tính từ hai đuơi mố)

- Chiều cao mỗi dầm là 1700 mm

- Dầm ngang bằng bê tơng cốt thép đổ tại chỗ

- Bản mặt cầu dày 200 mm

- Lớp mui luyện dốc 2% cĩ bề dày trung bình là 100 mm

- Lớp phịng nước dày 5 mm

- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tơng asphalt dày 70 mm

- Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250

- Gối cầu sử dụng gối cao su cĩ bản thép

1.2 Mố cầu:

- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tơng cốt thép

- Mĩng mố là mĩng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, cĩ 8 cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 34 m

1.3 Trụ cầu:

- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tơng cốt thép, thân hẹp

- Mĩng trụ là mĩng cọc khoan nhồi cĩ đường kính cọc là 1m, 8 cọc, chiều dài dự kiến mỗi cọc 34 m

1.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:

- Bê tơng : Cường độ bê tơng chịu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho các

kết cấu bê tơng cốt thép như sau:

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 18

Thép cĩ gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa

Thép cĩ gờ CIII, giới hạn chảy 420 MPa

+ Cáp dự ứng lực:

Dùng loại tao tự chùng thấp : Dps = 15.2 mm

Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : fpu = 1860 MPa

Diện tích 1 tao cáp: Aps1 = 143.3 mm2

Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 MPa

- Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ:

Kết cấu Chiều dày tối thiểu lớp bê tơng bảo

vệ (mm)

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 19

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 20

- Chiều dài tồn dầm : L 35.5m =

- Khoảng cách đầu dầm đến tim gối a 0.35 m =

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 21

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: : f = 1860 MPa pu

- Thép thường G60 : f = 420 MPa ,y f = 620 MPa u

- Loại cốt thép DUL tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính Dps =15.2 mm

- Quy trình thiết kế : 22TCN 272 - 05

Kích thước mặt cắt ngang cầu

- Số lượng dầm chủ : Nb = 7

- Khoảng cách giữa 2 dầm chủ : S = 2135 mm

- Lề người đi bộ khác mức với mặt cầu phần xe chạy

- Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu : 2 mặt cắt

- Số lượng dầm ngang : Nn =(Nb − × =1 2 12 )

- Chiều dày trung bình của bản mặt cầu: : ht = 200 mm

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 22

- Lớp bêtơng nhựa dày 70 mm

Tính tốn các thơng số sơ bộ :

- Dung trọng của bêtơng ximăng là 2.5 T/m3

Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtơng là 2 kN/m3

Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho một nhịp dầm:

Vậy thể tích của bê tơng bản mặt cầu là: 105.79 2.75 103.04 m− = 3

Trọng lượng bê tơng bản mặt cầu:

103.04 2.5 9.81× × =2527 kN

Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 33 m là:

BMC

DC =2527+211.58=2739 kN

+ Tính tốn trọng lượng các lớp phủ mặt cầu

Lớp BTN dày 7cm cĩ khối lượng trên 1m dài là :

DW = × γ ×h B =0.07 2.4 12 9.81 19.8 kN/m× × × =

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 23

Trọng lượng lớp phịng nước dày 0.5 cm trên 1m dài là :

350 650

VÁT 20x20

1000

300

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 24

- Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm

- Khối lượng riêng thép lan can: 5 3

s 7.85 10 N / mm−

- Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250 cĩ fy = 250 MPa

- Trọng lượng thanh lan can trên 1 m dài

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 25

- Với diện tích phần bê tơngAb =0.312 m2

- Thể tích tường lan can + Lề bộ hành + bĩ vỉa Vp =0.312 2 35.5× × =22.16 m3

- Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1.5 %

- Ta cĩ thể tích cốt thép trong lan can : Vsp =Vp×kp =22.16 1.5% × =0.33 m3

- Khối lượng cốt thép trong lan can là : Gsp =Vsp× γ =s 0.33 7.85× =2.61 T

- Thể tích BT trong lan can: Vcp =Vp −Vsp =22.16 0.33− =21.83 m3

- Khối lượng BT trong lan can: Gcp =Vcp× γ =c 21.83 2.5× =54.58 T

Vậy, khối lượng tồn bộ bê tơng cốt thép là: Gp =Gsp +Gcp =2.61 54.58+ =57.19 T

- Các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 18 trụ Khối lượng phần tay vịn và cột lan can cho 1 nhịp : Gtv =0.012 35.5 2 2 0.293 18 2 12.25 T× × × + × × =

1.5.3 Dầm ngang

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm Tổng số dầm chính trên 1 nhịp là 7 dầm do

đĩ tại một đầu dầm cĩ 6 dầm ngang Vậy cĩ 12 dầm ngang trên 1 nhịp

- Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.825 m2

- Thể tích tất cả dầm ngang : Vdn =0.825 0.85 12× × =8.42 m3

- Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%

- Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang : Gsdn =0.02 8.42 7.85 1.32 T× × =

- Thể tích bê tơng dầm ngang : Vcdn =8.42 98%× =8.26 m3

- Trọng lượng tồn bộ dầm ngang là : Gdn =1.32 8.26 2.5+ × =21.95 T

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 26

650

Ống PVC Þ32/25

Mặt cắt ngang dầm tại gối

- Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:

Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 27

- Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp:

Cấu tạo đầu dầm chính

+ Tính tốn đặc trưng hình học dầm Super-T

BẢNG ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI TỪNG MẶT CẮT

A (mm 2 ) 753989 1513928 605317 605317 605317 605317

A' (mm 2 ) 1111388 1871327 962716 962716 962716 962716

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 28

- Lượng thép trong dầm chủ chiếm khoảng 0.2 T/m3

=> Vậy khối lượng thép trong dầm chủ : Gsdc =0.2 23.31× =4.662 T

Thể tích bê tơng dầm chủ : Vcdc 23.31 4.662 22.72 m3

7.85

Tỷ trọng bêtơng dầm chủ γ =c 2.5 T / m3

Trọng lượng bê tơng dầm chủ : Gcdc =2.5 22.72× =56.79 T

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CẦU STT Hạng mục cơng trình Đơn vị K.Lượng Đơn giá Thành tiền

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 29

4./ Khe co giản cầu

19 - Khe co giản cao su m.dài 16.00 1.5 24.000

SVTH : Nguyễn Tấn Thành Trang 30

CHƯƠNG II : PHƯƠNG ÁN 2 CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP

NHỊP GIẢN ĐƠN

2.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp:

- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 8 dầm

- Khoảng cách các dầm là 1900 mm

- Chiều dài mỗi dầm 35500 mm

- Số nhịp: 3 nhịp

- Chiều dài cầu 114.7 m

- Chiều cao mỗi dầm là 1500 mm

- Bản mặt cầu dày 200 mm

- Phần vút bê tông dày 100 mm

- Lớp mui luyện dày trung bình 100 mm

- Lớp phòng nước dày 5 mm

- Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 70 mm

- Thanh và trụ lan can làm bằng thép CT3 có mạ kẽm

2.2 Mố cầu:

- Mố cầu là mố chữ U bằng bê tông cốt thép

- Móng mố là móng cọc khoan nhồi đường kính cọc khoan là 1m, có 8 cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 34 m

2.3 Trụ cầu:

- Trụ cầu là trụ đặc bằng bê tông cốt thép, thân hẹp

- Móng trụ là móng cọc khoan nhồi có đường kính cọc là 1m, 8 cọc, chiều dài dự kiến mỗi cọc 34 m

2.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:

- Bê tông : Cường độ bê tông chịu nén mẫu hình trụ tại 28 ngày tuổi sử dụng cho

các kết cấu bê tông cốt thép như sau:

Kết cấu Cường độ f c (MPa)

Bê tông nghèo và bê tông tạo phẳng 10

- Cốt thép :

+ Thép thường:

Thép có gờ CII, giới hạn chảy 300 MPa

Thép có gờ CIII, giới hạn chảy 420 MPa

+ Thép dầm chủ, sườn tăng cường, liên kết ngang:

Thép tấm M270M cấp 345:

fy =345 MPa,

s 7.85 10 N / mm Thép góc: L 100 x 100 x 10:

=y

f 240 MPa ,

−

s 7.85 10 N / mm

- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ:

Kết cấu Chiều dày tối thiểu lớp BT bảo vệ (mm)

Trụ cầu và mố cầu 50

2.5 Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép:

2.5.1 Số liệu tính toán:

2.5.1.1 Phần dầm thép:

- Số hiệu thép dầm: M270M cấp 345 (A709M cấp 345 – ASTM) Thép hợp kim thấp cường độ cao

- Chiều rộng cánh trên: bc =300 mm

- Bề dày cánh trên: tc =20 mm

- Chiều cao dầm thép: d 1500 mm =

- Chiều cao sườn dầm: D 1440 mm =

- Chiều dày sườn: tw=16 mm

- Chiều rộng cánh dưới dầm: bf =400 mm

- Bề dày cánh đưới dầm: tf =20 mm

- Chiều rộng bản phủ: ' =

- Chiều dài dầm thép 35500 mm

- Chiều dài tính toán Ltt = 34800 mm Hình 1: Kích thước dầm thép

Phần bản bê tông cốt thép:

- Bản làm bằng bê tông có: ' =

c

f 30 MPa

- Cốt thép bản fy = 400 MPa, þ 14 a 200, lớp bê tông bảo vệ dày 40 mm

- Bề dày bản bê tông: ts =200 mm

- Chiều cao đoạn vút bê tông: th =100 mm

- Góc nghiêng phần vút: 45 0

2.5.1.2 Sơ bộ chọn kích thước sườn tăng cường, liên kết ngang, mối nối:

Hình 2: Kích thước sườn tăng cường

- Sườn tăng cường:

+ Sườn tăng cường giữa : kích thước như hình vẽ:

Một dầm có: 19 x 2 = 38 sườn tăng cường giữa

Khoảng cách các sườn: do = 2000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường: gs1 =289.73 N

+ Sườn tăng cường gối : kích thước như hình vẽ

Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối

Khoảng cách các sườn: 150 mm

Khối lượng một sườn: gs2 =401.3 N

- Liên kết ngang:

+ Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)

+ Trọng lượng mỗi mét dài: glk =151 N

Thanh ngang dài: 1424 mm

X X'

C

TTH1

Thanh xiên dài: 882 mm

+ Mỗi liên kết ngang có: 2 x 2 = 4 thanh liên kết ngang 2 x 2 = 4 thanh liên kết xiên

+ Mỗi dầm có 9 liên kết ngang, 2 Dầm ngang

Các kích thước còn lại được ghi trên mặt cắt ngang cầu

2.5.2 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm:

2.5.2.1 Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1:

Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

+ Chọn trục X’-X đi qua mép trên của tiết diện như hình vẽ:

Hình 2.1: Chọn trục trung hòa cho dầm thép

+ Môđun tĩnh của dầm thép đối với trục X’-X:

−

0 s

S 43769600

A 47040

Xác định mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục trung hoà x’-x:

Xác định mômen kháng uốn của tiết diện (Thớ trên dầm thép):

NC 0

I 15570084510

Y 930,476

2.5.2.2 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm giữa giai đoạn 2 (tiết

diện liên hợp):

Xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh (bi):

- Đối với dầm giữa: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trị số nhỏ nhất của:

Tiết diện liên hợp ngắn hạn (ST):

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

c' TTH1

TTH2 c

* Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó:

- Xác định trục trung hòa của tiết diện liên hợp

+ Môđun mặt cắt (Mômen tĩnh) của dầm liên hợp đối với trục '

Khoảng cách từ trục '

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hòa của nó (X'ST− XST):

- Xác định mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tông):

- Xác định mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ trên dầm thép):

- Xác định mômen kháng uốn của tiết diện (xét cho thớ dưới dầm thép):

Tiết diện liên hợp dài hạn (LT):

* Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

c tđ

A 1900 200 300 100 2 100 100 / 2

c' TTH1

TTH2 c

* Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó:

- Xác định trục trung hoà của tiết diện liên hợp:

+ Môđun mặt cắt(mômen tĩnh của dầm liên hợp đối với trục '

Hình 2.3: Tiết diện liên hợp dài hạn

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó (X'LT−X )LT :

- Mômen kháng uốn của tiết diện (tại đỉnh bản bê tông):

- Mômen kháng uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (Tại điểm ngay thớ dưới bản vút bê tông)

- Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ trên dầm thép)

- Mômen kháng uốn của tiết diện (Xét cho thớ dưới dầm thép)

2.5.2.3 Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm biên giai đoạn 2 (tiết diện

liên hợp):

Xác định chiều rộng có hiệu của bản cánh b e :

- Đối với dầm biên: Bề rộng bản cánh hữu hiệu là trị số nhỏ nhất của:

Tiết diện liên hợp ngắn hạn (ST):

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép: