Tính toán và thiết kế cầu dàn thép liên tục, vượt qua sông cấp 1 đồng bằng, khổ cầu 11m, H30,XB80

-Sơ đồ 60+84+60-Dàn có đờng biên song song -Chiều cao h=10m -Chiều dài khoang d=12m +Dàn thép dạng tam giác không có thanh đứng ,thanh treo +Thi công cọc khoan theo phơng pháp rút ống

Trờng Đại học giao thông vận tải hà Nội

Giáo viên hớng dẫn : NGUYễN VĂN NHậM

Giáo viên đọc duyệt : CHU VIếT BìNH

Sinh viên thực hiện : dơng đăng khánh

1.1.1.Nhiệm vụ thiết kế

Cầu vợt qua sông X thiết kế vĩnh cửu trên đờng ô tô Sông thuộc loại sông cấp 1 đồng bằng

1.1.2.Tải trọng thiết kế và khổ cầu

+Khổ cầu 8+2x1.5

+Đoàn xe tiêu chuẩn H30

+Xe bánh nặng XB80

+Tải trọng ngời đi 300Kg/m2

1.1.3.Thuỷ lực thuỷ văn và thông thuyền

+Khổ thông thuyền B=80,h=10

+Khung T thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng

+Nhịp đeo lao kéo dọc bằng giá lao cầu

+Thân trụ thi công bằng ván khuôn trợt

-Sơ đồ 60+84+60

-Dàn có đờng biên song song

-Chiều cao h=10m

-Chiều dài khoang d=12m

+Dàn thép dạng tam giác không có thanh đứng ,thanh treo

+Thi công cọc khoan theo phơng pháp rút ống thẳng đứng

+Nhịp thép thi công bằng phơng pháp lao kéo dọc có mũi dẫn và trụ tạm

+Mặt cắt ngang hình hộp có thành đứng chiều cao thay đổi Tại trụ

h=5.4m,tại đốt hợp long và đoạn đúc trên đà giáo có chiều cao h=2.5m

-Kết cấu nhịp thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng

-Đốt Ko thi công nhờ đà giáo mở rộng trụ

Giới thiệu chung

I Hiện trạng kinh tế - xã hội và giao thông khu vực nghiên cứu

I.1 Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực xây dựng cầu

Thành phố A là một tỉnh thuộc vùng duyên hải miền trung có vị trí địa lý thuậnlợi để mở rộng phát triển và giao lu kinh tế Phía bắc giáp tỉnh X, phía nam giáp tỉnh

Y Trong thời kỳ đổi mới chung của cả nớc, gần đây nền kinh tế tỉnh A đang có ớng chuyển biến theo hớng giảm tơng đối tỷ trọng ngành nông lâm nghiệp, tăng tỷtrọng ngành công nghiệp, dịch vụ để phù hợp với xu thế chung.Với vai trò là một

h-trung tâm phát triển kinh tế xã hội của miền h-trung, một cực cân bằng trong cơ cấulãnh thổ toàn quốc Thành phố A về quy mô còn thua kém các thành phố lớn khác,cơ sở vật chất kỹ thuật kinh tế và cơ sở hạ tầng còn lạc hậu và ch a đồng bộ, sức lao

động là dồi dào nhng chiến lợc cha cao

I.2 Hiện trạng giao thông đờng bộ trong khu vực

Quốc lộ 1A: Là trục quan trọng nhất qua địa phận tỉnh đóng vai trò hàng đầutrong giao lu liên tỉnh, nội tỉnh Trên tuyến có một số đoạn bị ngập trong mùa ma vàmột số đoạn thờng bị ùn tắc cục bộ

Hệ thống tỉnh lộ và huyện lộ cùng với các trục quốc lộ tạo thành mạng lớigiao thông, phân bố hợp lý, các tuyến vùng núi thờng chạy song song với địa hình tựnhiên xuyên qua các khu vực dân c và khu công nghiệp Chất lợng hệ thống tỉnh lộ

và huyện lộ xấu, xuống cấp mạnh

II Các định hớng kt- xh dự báo nhu cầu vận tải - sự cần thiết phải đầu t

II.1 Những định hớng phát triển kinh tế - xã hội

Thành phố A là một trong các tỉnh thuộc vùng kinh tế duyên hải miền trung

Định hớng phát triển kinh tế từ nay đến năm 2020 là khai thác hiệu quả trục xuyênsuốt Bắc Nam, các cảng biển, tiềm năng du lịch và nguồn lợi biển để hình thành cơcấu kinh tế đa dạng theo hớng sản xuất hàng hoá

Phát triển cảng biển Các khu công nghiệp, khu đô thị mới với phát triển dulịch thơng mại để hình thành các khu kinh tế trọng điểm Phát triển thành phố thànhmột trung tâm kinh tế, thơng mại, du lịch của toàn khu vực, đầu mối giao thôngquan trọng về đờng bộ cảng biển, hàng không…

II.2 Định hớng phát triển giao thông-dự báo nhu cầu vận tải

Trên cơ sở những định hớng quy hoạch phát triển vùng trọng điểm miền trung

đồng thời với việc hình thành xa lộ Bắc - Nam, sự cần thiết phải xây dựng hệ thốngcơ sở hạ tầng kỹ thuật của miền trung mà đặc biệt là mạng lới giao thông vận tải.Với sự phát triển của một chuỗi các khu công nghiệp kéo dài ở miền trung dựbáo trong những năm tới nhu cầu vận tải sẽ tăng mạnh, ngoài ra còn phải xét tới dự

án đờng xuyên á sẽ đợc xây dựng vào những năm tiếp theo, lợng hàng hoá thôngqua sẽ rất lớn

II.3 Sự cần thiết phải đầu t xây dựng

Nh các nội dung đã phân tích trên, việc xây dựng cầu C có ý nghĩa to lớn vềmặt kinh tế, xã hội chính trị, văn hoá du lịch, an ninh quốc phòng với tỉnh A nóiriêng và cả nớc nói chung

Việc đầu t xây dựng cầu C là cần thiết vì các lý do sau đây:

Đồng bộ với việc xây dựng xa lộ Bắc - Nam theo chủ trơng của nhà nớc phùhợp với nguyện vọng chính đáng của nhân dân cả nớc và địa phơng có đờng xa lộ điqua

Thu hút bớt phơng tiện vận tải, giảm bớt lu lợng xe và ách tắc trên quốc lộ 1Anhất là về mùa lũ

Đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông vận tải góp phần phát huy tốt tiềm năngsẵn có, phục vụ chiến lợc quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh X trong tơng lai.Việc đầu t xây dựng tuyến đờng trong đó có cầu A cùng với hệ thống các đờngquốc lộ tỉnh lộ khác tạo nên mạng lới giao thông vận tải liên hoàn giữa các miền,nối các khu trung tâm kinh tế, chính trị, công nghiệp, văn hoá góp phần chuyển dịchcơ cấu lao động, dân c, sử dụng hết đất đai, đa công nghiệp lên miền núi, phát triểnvốn rừng…… từng bớc xây dựng nền kinh tế hiện đại hoá, công nghiệp hoá, củng cố

an ninh quốc phòng và tăng cờng hợp tác quốc tế

III Đặc điểm điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu

III.1 Đặc điểm địa hình

Cầu C bắc qua sông B tại đoạn sông khá thẳng, dòng sông hẹp hơn, cả hai bên

bờ ít bị xói lở Hai bờ đều là ruộng hoa mầu tơng đối bằng phẳng

III.2 Đặc điểm địa chất

III.2.1 Địa chất thuỷ văn

III.2.2 Điều kiện địa chất công trình

Lớp 1: Sét pha cát, trạng thái dẻo cứng,trung bình dày 5,5 m

Nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam, tháng nóng nhất là tháng 5 - 7 nhiệt độ cóthể tới 400C , tháng thấp nhất là tháng 2 vào khoảng 10,20C, nhìn chung nhiệt độtrung bình là 250C.

IV Các phơng án vợt sông và giải pháp kỹ thuật

IV.1 Quy trình thiết kế

Quy phạm thiết kế cầu: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn22TCN 18 - 79 năm 1979 của Bộ GTVT

Tiêu chuẩn thiết kế đờng ôtô 22TCN 4054 - 98

IV.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản

Quy mô xây dựng: Cầu thiết kế vĩnh cửu

Tải trọng thiết kế:

- Hoạt tải : Đoàn xe H30, xe nặng XB80

- Tải trọng ngời đi: 300 kg/m2

Việc lựa chọn phơng án kết cấu phải dựa trên các nguyên tắc sau:

Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát, phù hợp với quy mô củatuyến vận tải và điều kiện địa hình, địa chất khu vực

Đảm bảo sự an toàn cho khai thác đờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông

nớc Giá thành xây dựng hợp lý Căn cứ vào các nguyên tắc trên có 3 phơng án kếtcấu sau đợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh.

IV.4.1 Phơng án 1: Cầu dầm hộp BTCT DƯL liên tục 3 nhịp, thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng.

Thời gian thi công không phụ thuộc điều kiện thời tiết, có thể thi công ở cảmùa nớc lớn cũng nh không làm ảnh hởng thông thuyền dới cầu, tiết kiệm đà giáovàn khuôn vì thi công lặp theo chu kỳ

Kết cấu nặng độ ổn định cao, xe chạy êm thuận Chi phí duy tu bảo dỡng thấpKhẩu độ nhịp 90m là khẩu độ kinh tế đối với cầu BTCT liên tục đúc hẫng(80120 m là khẩu độ khuyến nghị sử dụng của loại cầu này)

Nhợc điểm

Là loại cầu đòi hỏi các trang thiết bị lớn, hiện đại, trình độ chuyên môn cao,công nhân phải có tay nghề vững mới đảm bảo chất lợng Tuy nhiên với trình độcông nghệ hiện nay các vấn đề này đã đợc khắc phục triệt để

Cầu thuộc hệ siêu tĩnh nên chịu ảnh hởng của từ biến, nhiệt độ, gối lún do đóphải có giải pháp cấu tạo mố trụ, kết cấu để có thể triết giảm những ảnh h ởng này.Thực tế hiện nay mố trụ của cầu dầm liên tục đúc hẫng đều dùng móng sâu, móngcọc đờng kính lớn nên vấn đề lún không phải quan tâm nhiều

Không thể rút ngắn thời gian thi công

Quy trình thi công phức tạp, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, nhiều máy móc thiết

bị thi công tiên tiến đắt tiền

IV.4.2 Phơng án 2 : Cầu dầm liên hợp liên tục Thép - BTCT, thi công theo phơng pháp lao kéo dọc.

bê tông cốt thép làm việc vừa với t cách là bản mặt cầu vừa là một thành phần chịulực do đó cũng rất kinh tế và tiết kiệm vật liệu Kích thớc trụ nhỏ, thi công kết cấu

nhịp đơn giản do đó rút ngắn đợc thời gian thi công Giao thông trên cầu đợc liêntục êm thuận hơn so với sơ đồ tĩnh định.

Nhợc điểm

Vì là sơ đồ liên tục nên chịu ảnh hởng của gối lún và thay đổi nhiệt độ do vậyphải xử lý rất phức tạp Dầm thép tuy dễ chế tạo gia công, gia công sửa chữa nhngchịu ảnh hởng rất lớn của thời tiết đặc biệt là trong điều khí hậu của nớc ta Do vậycông tác duy tu bảo dỡng thờng xuyên và tốn kém

Vì là kết cấu liên tục cho nên có những đoạn bản bê tông phải chịu kéo Do đó

ta không đợc phép cho bê tông cùng tham gia chịu lực bằng cách không cho liên kếtneo nên thi công rất phức tạp

IV.4.3 Phơng án 3 : Cầu dàn thép liên tục 3 nhịp thi công theo phơng pháp lao kéo dọc.

- Mố: Dùng mố tờng BTCT dạng chữ U, móng cọc khoan nhồi  1,0m

- Trụ: Dùng trụ thân cột, móng cọc khoan nhồi  1,0 m

Ưu điểm

Kết cấu chế tạo gần nh hoàn toàn trong công xởng nên thời gian thi công cóthể rút ngắn, chất lợng cấu kiện đợc đảm bảo

Vật liệu sử dụng - Thép là loại vật liệu có suất chịu lực cao nên vợt đợc khẩu

độ lớn trọng lợng kết cấu nhẹ =>giảm khối lợng vật liệu cho mố, trụ cũng nh toàncầu

Công nghệ thi công lao kéo dọc cũng là công nghệ quen thuộc với công nhânViệt Nam nên việc thi công có nhiều thuận lợi

So với phơng án 1 thì phơng án này không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp

Nhợc điểm

Trọng lợng bản thân cầu nhẹ do đó độ ổn định không cao nh cầu BT, khi xenặng qua cầu thờng có hiện tợng rung gây tâm lý không tốt với ngời tham gia giaothông

Hình dáng kiến trúc của dàn có biên song song cũng không đợc đẹp cho lắm

Điều kiện Việt Nam khí hậu nóng ẩm là điều kiện lý tởng cho các hiện tợng ăn mòn,

gỉ, sét xảy ra Do vậy nếu xây dựng hệ cầu thép thì chi phí duy tu bảo dỡng sẽ rấtcao

IV.5 Kiến nghị phơng án kết cấu

Theo các phân tích trên thấy rằng về mặt kinh tế kỹ thuật cũng nh thi công thìphơng án 3 có nhiều u điểm hơn hai phơng án còn lại nên kiến nghị phơng án 3 đểxây dựng cầu Phơng án này là thiết kế kỹ thuật của đồ án

Phần ii

Thiết kế các phơng án sơ bộ

chơng iphơng án sơ bộ icầu liên tục đúc hẫng

I Giới thiệu kết cấu

I.1 Kết cấu phần trên

Kết cấu nhịp chính gồm 3 nhịp có chiều dài 3x33 + 65 + 100+ 65 +3x33 = 438

m bằng BTCT DƯL, thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng từ hai trụ

Mặt cắt ngang dầm: Có dạng hộp với chiều cao thay đổi từ 6.0m (Trên đỉnhtrụ) tới 2,5m (giữa nhịp giữa và cuối nhịp biên) thành hộp xiên, bề rộng đáy hộpthay đổi theo chiều cao hộp

Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng R = 2500 m Trên mặt bằng cầu nằm trên

đờng thẳng

Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép Gối cố định bố trí trên trụ T3 còn gối di

động đợc bố trí trên hai trụ T1, T4 và trụ T2

Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố, 4 khe co giãn trên các trụ

T1, T2, T5 và T6 Khe co giãn cao su

Mặt xe chạy: Bê tông atfal (6 cm) + tầng phòng nớc bằng vật liệu farafon (1cm) Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nớc mặt ra 2 phía lan canqua các ống thoát nớc

Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn

I.2 Kết cấu phần dới

Đại lợng vật lý Đơn vị Thép có gờ Thép tròn trơn

I.4 Đờng đầu cầu

Đờng 2 đầu cầu đợc thiết kế theo 22TCN – 4054 - 98 của Bộ GTVT phù hợpvới cấp đờng của tuyến

II Thiết kế mặt cắt ngang - Tính đặc trng hình học của tiết diện

Mặt cắt ngang kiểu dầm hộp chiều cao thay đổi Chiều cao đáy dầm thay đổiliên tục theo đờng cong parabol : y = 0.0635.x2 Kích thớc mặt cắt trên đỉnh trụ vàtại giữa nhịp nh hình vẽ

u dày bản

đáy

hb

chiề u rộng bản

đáy b

diện tích trừ rãnh Fo

cm2

diện tích tính

đổi Fbt

cm2

vị trí trục trung hoà

Trên đây là đặc trng hình học của các mặt cắt 0-0 đến 13-13 Các đặc trng hìnhhọc của các mặt cắt 1’-1’ đến 13’-13’ đối xứng với các mặt cắt 1-1 đến 13-13 qua

đỉnh trụ Đặc trng hình học của mặt cắt 14’-14’ tơng tự nh mặt cắt 13’-13’

III Tính toán nội lực

Để tiện lợi trong việc tính toán nội lực và tính duyệt ta đa ra sơ đồ phân chia

đốt, mặt cắt của 1/2 cầu nh sau

Sơ đồ phân chia đốt đúc và 1/2 mặt cắt dầm chủ

III.1 Tính toán nội lực trong giai đoạn thi công

III.1.1 Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng

III.1.1.2 Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tải trọng giai đoạn I gồm các loại tải trọngsau:

Tải trọng thi công gồm:

Trọng lợng đờng di chuyển, các thiết bị và ngời

Ptc = 0,02.B = 0,02.12 = 0,24 T/mTrọng lợng xe đúc, ván khuôn đà giáo lấy giá trị là 60 T đặt cách đầu hẫng 1m

Tải trọng bản thân kết cấu nhịp (Tĩnh tải 1 _ Trọng lợng các đốt dầm):

Pi = 2,5.Fi T/m

Trọng lợng rải đều của từng đốt dầm

Tên khối Chiều dài

mỗi đốt

Diện tíchtính đổi

Trọng lợngtiêu chuẩn

Hệ số

v-ợt tải

Trọng lợngtính toán

III.1.1.3 Tính toán nội lực

Vì cầu có kết cấu đối xứng nên chỉ cần tính nội lực cho 1/2 cầu Gía trị nội lựctại các mặt cắt nh hình vẽ đợc tính toán bằng cách sử dụng SAP

Sơ đồ 1: Giai đoạn khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa

Với sơ đồ này xếp tải nh hình vẽ Tải trọng tác dụng là trọng lợng bản thân các

đốt dầm Pi, tải trọng thi công gồm trọng lợng đờng di chuyển thiết bị, ngời Ptc =0,24 T/m và xe đúc Pxe = 60 T Các giá trị nội lực đợc xét với hai tổ hợp:

Tổ hợp tiêu chuẩn: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.0 và tải trọngthi công với hệ số tải trọng cũng là 1.0

Tổ hợp tính toán: Gồm tải trọng bản thân với hệ số tải trọng 1.1 và tải trọng thicông với hệ số tải trọng 1.3

Sơ đồ tính giai đoạn I

Tổ hợp tiêu chuẩn: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng là 1.0

Tổ hợp tính toán: Tải trọng thi công với hệ số tải trọng 1.3

Pxe = 60 T

Pxe = 60 T

Ptc = 0.24 T/m

Các tổ hợp này đợc miêu tả trong load combinations của SAP

Với mỗi sơ đồ làm việc ta có gía trị nội ghi trong bảng 3 và bảng 4

III.2 Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác

III.2.1 Sơ đồ tính và tải trọng tác dụng

III.2.1.1 Sơ đồ tính:

Trong giai đoạn khai thác sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp

III.2.1.2 Tải trọng tác dụng:

Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tải trọng GĐ II gồm các loại tải trọng sau:Tĩnh tải giai đoạn II :

Trọng lợng lớp phủ mặt cầu

Pmc = 2,3.B

2

B i 5 , 0 07 ,

= 2,3.12

2

11 02 , 0 5 , 0 07 ,

=2,622 T/m

Trọng lợng lan can, gờ chắn bánh:

Với cấu tạo nh thiết kế trọng lợng lan can gờ chắn là Plc = 0,5 T/m

Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II là :

PII = Pmc + Plc = 2,622 + 0,5 = 3,122 T/mTĩnh tải tính toán giai đoạn II là :

PII = 1,5Pmc + 1,1Plc = 1,5.2,622 +1,1 0,5 = 4,483 T/mHoạt tải trên kết cấu nhịp: H30, XB80, ngời

Sơ đồ tính toán giai đoạn III

III.2.2 Tính toán đờng bao nội lực do tĩnh tải II và hoạt tải

III.2.2.1 Tính toán đờng bao mô men

Trình tự tính toán nh sau:

Xây dựng đờng ảnh hởng mô men bằng cách sử dụng phần mềm SAP

Tính chiều dài của các đoạn đờng ảnh hởng có dấu khác nhau

Tính diện tích các đoạn đờng ảnh hởng tơng ứng

Tra tải trọng rải đều tơng đơng qtđ cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau chohai loại xe H30 và XB80

Tính hệ số xung kích (1 + ) cho từng đoạn ĐAH khác dấu bằng cách nội suy

-  <=5 (1 + ) = 1,3

-  >= 45 (1 + ) = 1,0

- 5 <  < 45 (1 + ) nội suy tuyến tính

Tính mômen âm và dơng do tính tải giai đoạn II và hoạt tải

Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:

Chọn mô men âm và dơng do hoạt tải + tĩnh tải II.

M(-) hoạt = Max{M1(-) , M2(-) }

M(+) hoạt = Max{M1(+) , M2(+) }

III.2.2.2 Tính toán đờng bao lực cắt

Trình tự tính toán nh sau:

Xây dựng đờng ảnh hởng lực cắt bằng cách sử dụng phần mềm SAP

Tính chiều dài của các đoạn ĐAH có dấu khác nhau ở trái và phải mặt cắt.Tính diện tích các đoạn đờng ảnh hởng tơng ứng

Tra tải trọng rải đều tơng đơng qtđ cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác nhau chohai loại xe H30 và XB80

Tính hệ số xung kích (1 + ) cho từng đoạn đờng ảnh hởng khác dấu bằng cách

-  <=5 (1 + ) = 1,3

-  >= 45 (1 + ) = 1,0

- 5 <  < 45 (1 + ) nội suy tuyến tính

Tính lực cắt do tính tải giai đoạn II và hoạt tải ở trái và phải mặt cắt

Do tĩnh tải II, đoàn xe H30 và ngời:

Q(+) hoạt = Max{Q1(+) , Q2(+) }Trong đó:

nh ; nng : Hệ số tải trọng của H30 và ngời lấy bằng 1.4

 : Số làn xe H30 xếp theo phơng ngang cầu

i(-) , i(+) : Diện tích các phần đờng ảnh hởng trái dấu nhau

Số hiệu MC Mômen tính toán

Tm

Sè hiÖu MC M«men tÝnh to¸n

Sè hiÖumÆt c¾t

M«men ©mtÝnh to¸n

0 d

tt

M F

Cốt thép dự ứng lực trong kết cấu cầu dầm đúc hẫng đợc chọn lựa theo hai giai

đoạn là giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác Đứng trên quan điểm tiết kiệm tốt

đa vật liệu nên việc lựa chọn cốt thép sẽ căn cứ vào giai đoạn khai thác, trong giai

đoạn thi công nếu không đủ khả năng chịu lực thì tính toán cốt thép bổ sung

Thép DƯL sử dụng là loại 19 T15.2 và 12 T12,7 có diện tích mặt cắt ngangmỗi bó lần lợt là 26,2 cm2 và 11,844 cm2

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt:

Fct =

2

0 d

tt

R h

M

Trong đó :

Mtt: Giá trị mô men tính toán lớn nhất tại MC trong giai đoạn khaithác

h0: Chiều cao có hiệu của mặt cắt h0 = h – ad với h là chiều caotiết

diện và ad : là khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép tới mép tiếtdiện

Rd2: Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL Rd2 = 11600 kg/cm2  : Cánh tay đòn tơng đối của nội ngẫu lực Tra bảng phụ thuộc vàoA0

là hệ số mô men tĩnh của vùng bê tông chịu nén:

A0 =

u 0

tt

R h b M

b : Bề rộng đáy hộp

Ru : Cờng độ nén uốn tính toán của bê tông Bê tông #450

Ru = 250 kG/cm2

Thay số vào công thức trên sẽ tính đợc tổng diện tích cáp thép cần thiết Fct , từ

đó lựa chọn gần đúng số bó cáp thép cần thiết n = với f0 là diện tích một bó cáp

IV.1.1 Mặt cắt đỉnh trụ

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt:

Công thức tính toán:

0 d

tt

M F





Cờng độ tính toán của cốt thép DƯL Rd2 11600 kG/cm2

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt Fct 678.711 cm2

Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt

Công thức tính toán:

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt Fct 678.7115 cm2

Cờng độ tính toán của cốt thép DUL Rd2 11600 kG/cm2

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt Fct 183.2205 cm2

Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt

Công thức tính toán:

Diện tích cốt thép cần thiết tại mặt cắt Fct 183.2205 cm2

Số bó cốt thép cần thiết tại mặt cắt nct 6.887987 Bó

b F ct F ct

n 

b F ct F ct

n 

Số bó cốt thép thiết kế tại mặt cắt n 8 Bó

IV.2 Chọn sơ bộ cốt thép thờng

Cốt thép thờng đợc bố trí theo tính toán bản mặt cấu và tính xoắn kết cấu nhịp.Tuy hiên do không có điều kiện tính xoắn kết cấu nhịp nên cốt thép chỉ bố trí theotính toán ở bản mặt cầu, còn các phần khác bố trí theo sự tham khảo các công trình

đã có Chi tiết cốt thép thờng xem bản vẽ cốt thép thờng ở bản vẽ thiết kế kỹ thuật

V Xác định các đặc trng hình học của tiết diện dầm

Các đặc trng hình học dới đây tính cho tiết diện đã quy đổi từ dạng hộp sangdạng chữ T nh hình vẽ

Tiết diện quy đổiMặt cắt đỉnh trụ

Mặt cắt giữa nhịp

VI Tính duyệt kết cấu nhịp

Về nguyên tắc phải tính duyệt tất cả các mặt cắt nhng trong phạm vi đồ án tốtnghiệp do hạn chế về thời gian nên chỉ tính duyệt cho hai mặt cắt là mặt cắt trên

Đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Kích thớc mặt cắt dầm hộp

Chiều rộng nắp hộp ( không kể cánh hẫng) to 800 cm Chiều rộng phần nắp hộp có chiều dày không

Công thức tính duyệt:

Mtt < [M]

Mômen chịu uốn giới hạn của tiết diện:

[M] = A0.Ru.b.h0Chiều cao tơng đối của vùng bêtông chịu nén:

Hệ số mômen tĩnh:

Ao=a (1-0,5a)

Diện tích cốt thép thiết Kừ Fd 691.6 cm2

Cờng độ tính toán của cốt thép DUL Rd2 11600 kG/cm2

Cờng độ chịu uốn của bêtông Ru 230 kG/cm2

h b u R d R d

F





Mômen chịu uốn giới hạn của tiết diện [M] 4.48E+09 kG

Chiều dày bản đáy tại mặt cắt không đổi h0.5 30 cm

Chiều rộng bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp bgiữa 722 cm

Công thức tính duyệt:

Mtt < [M]

Mômen chịu uốn giới hạn của tiết diện:

[M] = A0.Ru.b.h0Chiều cao tơng đối của vùng bêtông chịu nén:

Hệ số mômen tĩnh:

Ao=(1-0,5)

Cờng độ tính toán của cốt thép DUL Rd2 11600 kG/cm2

Chiều cao tơng đối của vùng BT chịu nén  0.063278

Mômen chịu uốn giới hạn của tiết

- Lớp phủ mặt cầu dày : 7,5 cm ,  =2,3 T/m3

- Chiều cao đá kê gối : 20 cm

- Kích thớc gối : hg = 8cm, ag = 41 cm (dọc), bg = 46 cm (ngang)

kích thớc cơ bản của cầuTên gọi các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị

kích thớc thiết kế mốTên gọi các kích thớc Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chọn nhịp thiết kế trên mố Nhịp Liên tục

Chiều dài tiết diện chân tờng cánh lcc 200 cm Chiều cao tiết diện chân tờng cánh hcc 150 cm

Chiều cao vút gờ kê bản quá độ hgk2 60 cm

Diện tích MCN dầm chủ cả mối nối Fdc 8017 cm2

c Tĩnh tải

Tĩnh tải giai đoạn I tính toán 11.02338 T/m

VII.2 Tính toán mố.

Với mố cầu ta cần tính và bố trí cốt thép cho toàn bộ các bộ phận của mố (bao

gồm tờng đỉnh, tờng thân và tờng cánh )

Tuy nhiên để thiên về an toàn và giảm bớt khối lợng tính toán ta chỉ tiến hành

tính toán cốt thép cho các mặt cắt làm việc bất lợi và tiến hành bố trí cốt thép từ lợng

cốt thép đã tính đợc Sau khi bố trí cốt thép ta cần tiến hành kiểm duyệt

Tổ HợP TảI TRọNG BấT LợI MặT CắT IV-IV

Thứ

VT

Giá trị tính toán

M(T.m)

Cọc khoan nhồi BTCT có tiết diện thân d 100 cm

Diện tích tiết diện thân cọc Fcoc 7850 cm2

Số thanh bố trí trong tiết diện cọc Nthanh 24 Thanh Diện tích cốt thép chịu nén Fa 193.02 cm2Chiều dài tự do của cọc trên mặt đất Lo 0 m

2 Cốt thép:

Dùng loại ký hiệu AII

4 Cát hạt thô, lẫn sỏi cuội TT chặt 5.65 5 21 1.86 1.99 Lớp

5 Sỏi cuội xám vàng, trạng thái chặt 10 4 35 2 Tổng

VII.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc

Chọn loại cọc là cọc khoan nhồi:

- Đờng kính cọc 1m

Cờng độ chịu nén giới hạn của bêtông Rb 115 kG/cm2

Diện tích tiết diện phần bêtông Fb 7656.98 cm2

Cờng độ chịu kéo giới hạn của cốt

Diện tích tiết diện cốt thép Ft 193.02 cm2

Sức chịu tải theo vật liệu Pvl 1209.42 T

VII.2.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền

Công thức tính toán:

Pđn =0,7.mc.(U. mf fitc.li + 3 mR.F.Rtc) = Qp + Qf

Sức chịu tải giới hạn do phản lực mũi cọc:

Qp = U. mf fitc.liSức chịu tải giới hạn do ma sát thành cọc:

Qf = 3 mR.F.Rtc

f.L 141.35 Sức chịu tải giới hạn do phản lực mũi

Diện tích tiết diện ngang chân cọc F 0.785 m2

Sức chịu tải giới hạn do ma sát thành

Hệ số điều kiện làm việc

Sức chịu tải thiết kế của cọc:

Ptt = min( Pvl + Pđn ) = 697,711 T

VIII Tính toán TRụ cầu

VIII.1 Kích thớc và cấu tạo trụ cầu

Thiết kế một trụ đặc thân hẹp (T4) bằng bê tông cốt thép, móng cọc khoannhồi D = 100cm đặt trên nền đá gốc là lớp sỏi cuội gồm các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

STT KÝch thíc c¸c bé phËn hiÖu KÝ §¬n vÞ Gi¸ trÞ

28 Träng lîng riªng bª t«ng cèt thÐp BTCT T/m3 2,5

VIII.2 TÝnh to¸n trô cÇu

Tổ hợp tải trọng bất lợi mặt cắt đáy móng

1.Tổ hợp tải trọng chính Nội lực tiêu chuẩn

VIII.2.1 Số liệu chung

Kích thớc cọc khoan nhồi và đài cọc:

Cọc khoan nhồi BTCT có tiết diện thân

Diện tích tiết diện thân cọc Fcoc 7850 cm2

Số thanh bố trí trong tiết diện cọc Nthanh 24 cm2

Trọng lợng riêng gb 2.5 T/m3

2 Cốt thép:

Dùng loại ký hiệu AII

4 Cát hạt thô, lẫn sỏi cuội TT chặt 5.65 5 21 1.86 1.99 Lớp

5 Sỏi cuội xám vàng, trạng thái chặt 10 4 35 2 Tổng

VIII.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc

Chọn loại cọc là cọc khoan nhồi:

Cờng độ chịu nén giới hạn của bêtông Rb 115 kG/cm2

Diện tích tiết diện phần bêtông Fb 7656.98 cm2

Cờng độ chịu kéo giới hạn của cốt

Diện tích tiết diện cốt thép Ft 193.02 cm2

Sức chịu tải theo vật liệu Pvl 1209.42 T

VIII.2.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền

Công thức tính toán:

Pđn =0,7.mc.(U. mf fitc.li + 3 mR.F.Rtc) = Qp + Qf

Sức chịu tải giới hạn do phản lực mũi cọc:

Qp = U. mf fitc.li

Qf = 3 mR.F.Rtc

f.L 211.08 Søc chÞu t¶i giíi h¹n do ph¶n lùc mòi

DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang ch©n cäc F 0.785 m2

Søc chÞu t¶i giíi h¹n do ma s¸t thµnh

Søc chÞu t¶i thiÕt kÕ cña cäc:

0

tt

P

P

Chơng IIPhơng án sơ bộ IICầu dầm liên hợp liên tục thép - BTct

I Giới thiệu kết cấu

Dầm chủ gồm 4 dầm có dạng chữ I bằng thép hợp kim thấp có sờn tăng cờng

đứng và sờn tăng cờng ngang trong đó sờn tăng cờng ngang hà vào sờn dầm chủ và

đợc xem nh là cánh thứ hai Trên dầm chủ có bố trí liên kết dọc và liên kết ngang.Cầu đợc bố trí trên đờng cong đứng R = 2880 m Trên mặt bằng cầu nằm trên

Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố và 4 khe co giãn tren các trụ T1, T2, T5 và

T6 Khe co giãn cao su nhập ngoại

Mặt xe chạy:

Bê tông atfal (4 cm) + tầng phòng nớc bằng vật liệu farafon (1 cm) + bản bêtông cốt thép mặt cầu (18 cm) Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoátnớc qua các ống thoát nớc

Lan can trên cầu dùng lan can thép liên kết với BTCT

I.2 Kết cấu phần dới

I.3.3 Đờng đầu cầu

iI Tính đặc trng hình học

II.1 Bề rộng bản bản bê tông cốt thép tham gia làm việc với dầm chủ

1 Kích thớc dầm chủ

b Khi có xét đến từ biến

Diện tích mặt cắt ngang liên hợp F' 1491.38462 cm2

M«men qu¸n tÝnh theo ph¬ng x J’x 19280253.1 cm4

II.3 Xác định tĩnh tải

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Tĩnh tải giai đoạn I

tc 2.50529458 T/m Tĩnh tải tính toán giai đoạn I,

tt 2.75582404 T/m Tĩnh tải tính toán giai đoạn I,

III.1 Tính hệ số độ mềm :

n tt

d

J L

J a d

8,12.4

3





Trong đó :

Ltt : Khẩu độ tính toán của nhịp

Ed, En : Mô dun đàn hồi của dầm dọc và dầm ngang (Lấy Ed =

En)

Jd, Jn : Mô men quán tính của 1 dầm dọc chủ và mô men quántính ngang của cầu (Gồm của 1 dầm ngang và bản mặt cầu).Tính mô men quán tính ngang của cầu:

bmc dn

n J J

J  

Jdn : Mô men quán tính của dầm ngang.

Jbmc : Mô men quán tính của bản mặn cầu khi xét bản mặt cầutham gia

làm việc chung với dầm ngang

d : Khoảng cách giữa 2 dầm dọc chủ, d = 3,00 m

a : Khoảng cách giữa các dầm ngang chiều dọc cầu a = 4,0 m

Tên gọi các đại lợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Mômen quán tính của dầm chủ Jd 23245820.1 cm4

Mômen quán tính của liên kết

1 1 i

1

J.a

a.e.JJJ

Trong đó:

e : Khoảng cách từ điểm đặt lực đơn vị P = 1 (Từ vị trí tung độ

cần tính) đến trục giữa của mặt cắt ngang nhịp

ai : Khoảng cách giữa các dầm đôi một đối xứng nhau

Ji : Mô men quán tính dầm chủ thứ i

Sơ đồ đặt tải theo phơng pháp nén lệch tâm