THIẾT KẾ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN TIẾT DIỆN SUPER T CĂNG TRƯỚC,Khổ cầu B =7,5(phần xe chạy)+2x1,5(lề bộ hành)+(lan can tự chọn), L=35,2m,22TCVN272-05,tải trọng HL93.

5 x 2 = 10 thanh liên kết xiên Mỗi dầm có 10 liên kết ngang Các kích thước còn lại được ghi trên mặt cắt ngang cầu Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm: Xác định đặc trưng hình

Khổ thông thuyền: Sông cấp 25x3.5m

Tải trọng: HL 93, tải trọng người

Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272 – 05

Mặt cắt sông cho trước: tự tìm mặt cắt sông

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

NGÀY GIAO: 26/10/2010

NGÀY HOÀN THÀNH: 21/01/2011

Giáo viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN



Sau 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là Thầy Nguyễn Đình Mậu, quý thầy cô trong tổ bộ môn và bạn bè, … cùng với việc vận dụng những kiến thức đã được học từ trước đếnnay, 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 em vững bước vào cuộc sống và chắp cánh cho em thực hiện những ước mơ của mình.Để 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 đỡcua 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 Nguyễn Đình Mậu, 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 nhữngkiến thức đã được học để vận dụng vào thực tế góp

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 21 tháng 01 năm 2010

Sinh viên

Nguyễn Văn Nam

MỤC LỤC

PHẦN THỨ NHẤT : SỐ LIỆU THIẾT KẾ

CHƯƠNG MỞ

ĐẦU 2TỔNG QUAN VỀ CÔNG

3

PHẦN THỨ HAI : THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG I : PHƯƠNG ÁN I

cầu: 51.4 Các đặc trưng vật liệu sử dụng:

2.1 Chọn sơ đồ kết cấu nhịp:

9

2.2 Mố cầu:

92.3 Trụ cầu:

92.4 Các đặc trưng vật liệu sử

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

20

2.5.3 Xác định hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu: 25

2.5.3.1 Tính cho dầm giữa:

25

2.5.3.2 Tính cho dầm biên: 27

2.5.4 Xác định nội lực do hoạt tải tại các mặt cắt: 29

2.5.4.1 Hoạt tải tác dụng lên cầu: 30

2.5.4.2 Nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm chính: 352.5.5 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt theo trạng thái giới hạn: 50

2.5.5.1 Trạng thái giới hạn cường độ I: (TTGHCĐ I) 50

2.5.5.2 Trạng thái giới hạn cường độ II: (TTGHCĐ II)51

2.5.5.3 Trạng thái giới hạn cường độ III: (TTGHCĐ III) 512.5.5.4 Trạng thái giới hạn sử dụng: (TTGHSD)51

2.5.5.5 Trạng thái giới đặc biệt: (TTGĐB) 51

2.5.5.6 Tổng hợp tổ hợp nội lực tại các mặt cắt: 53

2.5.6 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 1: 58

2.5.6.1 Kiểm tra các tỷ lệ cấu tạo chung: 59

2.5.6.2 Ứng suất lớn nhất ở thớ dưới (biên) dầm chủ (giữa dầm) 59

2.5.6.3 Ứng suất lớn nhất ở thớ trên (biên) dầm chủ (giữa dầm) 60

2.5.6.4 Kiểm tra độ mảnh bản bụng: 60

2.5.7 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn II 60

2.5.7.1 Xác định mômen dẻo của tiết diện dầm biên trong giai đoạn II 60

(tiết diện dầm liên hợp) 60

2.5.7.2 Xác định sức kháng uốn của tiết diện liên hợp:

65

2.6 Trình tự thi công: 65

2.7 Tổ chức thi công: 65

2.7.1 Chuẩn bị mặt bằng thi công: 66

2.7.2 Tập kết thiết bị, vật tư đến công trường: 66

2.7.3 Thi công cọc khoan nhồi: 66

2.7.4 Thi công mố, trụ: 66

2.7.5 Lao dầm: 67

2.7.6 Thi công bản mặt cầu, lan can, lề bộ hành: 67

CHƯƠNG III 68

3.1 Về Kinh Tế 68

3.2 Về Kỹ Thuật 68

3.3 Về Mỹ Quan 68

3.4 Về duy tu bảo dưỡng 69

3.5 Kết luận 70

PHẦN THỨ BA : THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG I : LAN CAN – LỀ BỘ HÀNH 72

1.1 LAN CAN: 72

1.1.1 Thanh lan can: 72

1.1.1.1 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can: 72

1.1.1.2 Nội lực lớn nhất ở giữa nhịp : 72

1.1.1.3 Kiểm tra tiết diện thanh: 73

1.1.2 Trụ lan can: 73

1.2 LỀ BỘ HÀNH: 78

1.2.1 Chọn kích thước lề bộ hành: 79

1.2.2 Tính nội lực cho bản lề bộ hành (tính trên 1m dài): 791.2.3 Tính cốt thép cho lề bộ hành 80

1.2.4 Kiểm toán ở trạng thái giới hạn sử dụng 81

1.2.5 Kiểm toán bó vỉa chịu tải trọng va xe 82

1.2.5.1 Xác định : (Tính trên 1m dài) 83

1.2.5.2 Xác định 84

1.2.5.3 Chiều dài đường chảy 86

1.2.6 Kiểm tra trượt của lan can và bản mặt cầu: 87

CHƯƠNG II 90

I BẢN MẶT CẦU 90

I.2.1 Khái niệm 90

I.2.2 Cấu tạo bản mặt cầu 90

I.2.3 Ngoại lực tác dụng lên bản mặt cầu : 91

I.2.3.1 Tĩnh tải : 91

I.2.3.2 Hoạt tải: 92

I.2.4 Tính nội lực bản chịu lực theo sơ đồ bản hai cạnh: 92I.2.4.1 Do tĩnh tải: 92

I.2.4.2 Do hoạt tải: 93

I.2.4.3 Xét tính liên tục của bản 94

I.2.5 Tính bản chịu lực như dầm congxon đối với bản hẫng:

95

I.2.5.1 Do tĩnh tải: 95

I.2.5.2 Do hoạt tải: 96

I.2.5.3 Nội lực trong bản hẫng: 96

I.2.6 Tính toán thép cho bản mặt cầu: 96

I.2.6.1 Tính toán thép chịu mômen dương cho bản trong:

97

I.2.6.2 Tính toán thép chịu mômen âm cho bản trong: 98I.2.6.3 Tính toán thép chịu mômen âm cho bản hẫng: 99I.2.6.4 Tính toán thép phân bố dọc cầu: 99

I.2.7 Kiểm tra điều kiện chịu nứt của bản: 100

I.2.1.1 Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen dương:100

I.2.1.2 Kiểm tra điều kiện chịu nứt của phần bản chịu mômen âm : 101

I.2.8 Trạng thái giới hạn mỏi 103

II DẦM NGANG 104

II.2.1 Khái quát chung 104

II.2.2 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm ngang:

104

II.2.3 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm ngang

106

II.2.3.1 Theo phương dọc cầu : 106

II.2.3.2 Theo phương ngang cầu : 108

II.2.3.4 Tổ hợp nội lực do hoạt tải gây ra : 109

II.2.4 Tổ hợp nội lực: 110

II.2.5 Tính toán cốt thép cho momen âm 110

II.2.6 Tính toán cốt thép cho momen dương 111

II.2.7 Kiểm tra ở trạng thái giới hạn sử dụng 112

II.2.7.1 Kiểm tra nứt với momen âm112

II.2.7.2 Kiểm tra nứt với momen dương 114

II.2.8 Thiết kế lực cắt, bố trí cốt đai 115

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ DẦM CHU 119

3.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 119

3.2 THIẾT KẾ CẤU TẠO 119

3.2.1 Kích thước mặt cắt ngang cầu 119

3.2.2 Cấu tạo dầm chủ 122

3.2.3 Tính toán đặc trưng hình học dầm super-t 1253.2.3.1 Mặt cắt trên gối x 0= 0 m 125

3.2.3.2 Mặt cắt tại chỗ thay đổi tiết diện x1 = 1.368 m

127

3.2.3.3 Mặt cắt giữa nhịp x4 = 17.25 m 128

3.2.3.4 Hệ số phân bố tải trọng 130

3.3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG

3.3.1.3 Dầm ngang: 134

3.3.1.4 Ván khuôn lắp ghép: 135

3.3.1.5 Vách ngăn: 135

3.3.1.6 Tải trọng lan can và lề bộ hành 135

3.3.1.7 Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và tiện ích công cộng

136

3.3.1.8 Tổng tĩnh tải tác dụng lên các dầm dọc chủ

136

3.3.2 HOẠT TẢI HL93 137

3.3.2.1 Xe tải thiết kế 137

3.3.2.2 Xe hai trục thiết kế 137

3.3.2.3 Tải trọng làn 137

3.3.2.4 Tải trọng người đi bộ 138

3.3.2.5 Tải trọng xung kích 138

3.3.3 ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG MÔMEN VÀ LỰC CẮT TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG 138

3.3.3.1 Các mặt cắt đặc trưng 138

3.3.3.2 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng

3.5 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 153

3.5.1 Tính toán diện tích cốt thép 153

3.5.1.1 Tính toán sơ bộ số lượng cốt thép 153

3.5.1.2 Bố trí cốt thép tại các mặt cắt ngang dầm

154

3.5.1.3 Bố trí cốt thép theo phương dọc dầm 157

3.5.2 Đặc trưng hình học của các mặt cắt dầm 1583.5.2.1 Mặt cắt tại gối x0 159

3.5.2.2 Mặt cắt tại đoạn dầm đặc x1 160

3.5.2.3 Mặt cắt giữa nhịp x5 162

3.5.3 TÍNH TOÁN CÁC MẤT MÁT DỰ ỨNG SUẤT

3.5.4 Kiểm toán dầm 170

3.5.4.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn của dầm trong giai đoạn truyền lực 170

3.5.4.2 Kiểm tra khả năng chịu uốn ở Trạng Thái Giới Hạn Sử dụng 171

3.5.4.3 Xác định sức kháng danh định 174

3.5.4.4 Kiểm tra độ vồng, độ võng của dầm 1793.5.4.5 Tính duyệt theo lực cắt và xoắn: 181

CHƯƠNG IV : TRU,Ï MÓNG TRỤ 188

4.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 188

4.2 CÁC ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN 189

4.3 SỐ LIỆU KẾT CẤU PHẦN TRÊN 190

4.4 VẬT LIỆU SỬ DỤNG 190

4.5 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU 191

4.5.1 Tĩnh tải: 191

4.5.1.1 Kết cấu phần trên: 191

4.5.1.2 Kết cấu phần dưới: 194

4.5.2 Hoạt tải HL93: 194

4.5.2.1 Xe tải thiết kế: 194

4.5.2.2 Xe hai trục thiết kế: 195

4.5.2.3 Tải trọng làn:195

4.5.2.4 Tải trọng người bộ hành 195

4.5.2.5 Sơ đồ xếp tải: 195

4.5.2.6 Xếp hoạt tải theo phương ngang cầu để xác định nội lực lớn nhất 197

4.5.3 Lực hãm xe (BR): 205

4.5.4 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu : 205

4.5.4.1 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu thượng tầng

206

4.5.4.2 Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu hạ tầng

208

4.5.4.3 Tải trọng gió tác dụng lên xe 208

4.5.4.4 Tải trọng nước tác dụng lên trụ: 210

4.5.4.5 Áp lực dòng chảy p 210

4.5.4.6 Tính va tàu 211

4.6 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN XÀ MŨ: 2124.6.1 Tĩnh tải: 212

4.6.2 Hoạt tải: 213

4.6.3 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt: 213

4.7 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN BỆ TRỤ: 2144.7.1 Tĩnh tải: 214

4.7.2 Hoạt tải: 215

4.7.2.1 Theo phương dọc cầu: 215

4.7.2.2 Theo phương ngang cầu : 216

4.7.2.3 Hoạt tải khác216

4.7.2.4 Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh móng: 217

4.8 THIẾT KẾ CỐT THÉP : 219

4.8.1 Thiết kế cốt thép cho xà mũ: 219

4.8.1.1 Kiểm tra theo TTGH CĐ: 219

4.8.1.2 Kiểm tra nứt theo TTGH SD: 220

4.8.1.3 Kiểm tra theo TTGH Mỏi: 222

4.8.1.4 Kiểm tra chịu cắt: 223

4.8.2 Thiết kế cốt thép cho thân trụ: 224

4.8.2.1 Thiết kế cốt thép theo trạng thái gới hạn cường độ I: 225

4.8.2.2 Thiết kế cốt thép theo TTGH ĐB: 229

4.9 THIẾT KẾ MÓNG TRỤ 231

4.9.1 Số liệu địa chất – thủy văn 231

4.9.2 Số liệu về móng thiết kế 233

4.9.2.1 Vật liệu làm móng 233

4.9.2.2 Phương án móng 234

4.9.3 Tải trọng tác dụng lên móng 234

4.9.3.1 Bảng tổ hợp tải trọng tại đỉnh bệ trụ 2344.9.3.2 Tải trọng nước tác dụng lên trụ (tính đến đáy bệ) 234

4.9.3.3 Tổ hợp tải trọng tại đáy bệ 236

4.9.4 Thiết kế móng cọc 237

4.9.3.4 Tính toán nội lực trong cọc khoan nhồi 237

4.9.4.2 Trường hợp đặt tải để nội lực phát sinh theo PDC lớn nhất 237

4.9.4.3 Trường hợp đặt tải để nội lực phát sinh theo PNC lớn nhất 244

4.9.4.4 Thiết kế cốt thép dọc cho cọc 244

4.9.4.5 Thiết kế cốt thép đai cho cọc 246

4.9.4.6 Thiết kế cốt thép cho bệ cọc 248

4.9.4.7 Thiết kế cốt đai cho bệ cọc 249

4.9.4.8 Kiểm tra điều kiện nứt cho cọc và bệ 251 CHƯƠNG 5 : MỐ VÀ MÓNG MỐ

5.1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU

252

5.1.1 Tĩnh tải 252

5.1.1.1 Tĩnh tải do kết cấu phần trên : 252

5.1.1.2 Tĩnh tải do kết cấu phần dưới 256

5.1.2 Hoạt tải (LL) 259

5.1.2.1 Xếp tải dọc cầu 259

5.1.2.2 Xếp tải theo phương ngang cầu 260

5.1.2.9 Nội lực do áp lực đất EH , LS 267

5.2 THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO CÁC MẶT CẮT 271

5.2.1 Tính cốt thép cho mặt cắt B-B 271

5.2.1.1 Phương dọc cầu 271

5.2.1.2 Phương ngang cầu 272

5.2.1.3 Thiết kế cốt đai cho thân Mố 273

5.2.1.4 Kiểm tra điều kiện chống nứt ở trạng thái giới hạn sử dụng : 275

5.4.1 Kích thước mặt cắt kiểm toán 283

5.4.2 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn:283

5.4.3 Kiểm tra giới hạn cốt thép: 283

5.4.4 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 284

5.4.5 Kiểm tra nứt 285

5.4.6 Ứng suất cho phép trong cốt thép : 286

5.5.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn:287

5.5.2 Kiểm tra giới hạn cốt thép: 287

5.5.3 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 288

5.5.4 Kiểm tra nứt 289

5.7.1 Số liệu địa chất – thủy văn 293

Cao độ mực nước thiết kế: 295

5.7.2 Số liệu về móng thiết kế 295

5.7.2.1 Vật liệu làm móng 295

5.7.2.2 Phương án móng 295

5.7.3 Tải trọng tác dụng lên móng 296

5.7.4 Thiết kế móng cọc 299

PHẦN THỨ TƯ : THIẾT KẾ THI CÔNG

CHƯƠNG I 317

1.1 TỔ CHỨC THI CÔNG 317

1.1.1 Đảm bảo giao thông 317

1.1.1.1 Biện pháp an toàn giao thông đường thủy:

1.1.2.2 Yêu cầu về vật liệu chủ yếu 318

1.1.2.3 Yêu cầu về độ chặt 319

1.1.3 Mặt bằng thi công 320

1.1.4 Công tác chuẩn bị 320

1.2 BIỆN PHÁP THI CÔNG MỘT SỐ HẠNG MỤC CHỦ YẾU

321

1.2.1 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi BTCT 321

1.2.2 Công tác thử cọc 323

1.2.3 Công nghệ chế tạo dầm Super - T 323

1.3 TRÌNH TỰ THI CÔNG 331

1.3.1 Thi công mố M1, M2 331

1.3.2 Thi công trụ T1, T2 332

1.3.2.1 Công tác thi công móng, bệ trụ 332

1.3.2.2 Công tác thi công thân trụ (đốt 1 cao 3m) 3321.3.2.3 Thi cống đốt thân trụ (đốt 2 cao 2.8m) 3331.3.2.4 Thi công xà mũ 333

1.3.3 Công tác lao phóng dầm Super Tee (có hai cách)

334

1.3.3.1 Lao phóng thủy bằng 2 cẩu nổi 110T 334

1.3.3.2 Lao phóng thuỷ bằng giàn phóng 334

1.3.4 Công tác đổ dầm ngang: 335

1.3.5 Công tác đổ bêtông sàn: 335

1.3.6 Công tác làm bản liên tục nhiệt 336

1.3.7 Thi công lan can, lề bộ hành, lớp phủ : 336

1.3.8 Thi công đường 2 đầu cầu 336

1.4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI THI CÔNG 3371.5 TIẾN ĐỘ THI CÔNG 338

1.6 THIẾT BỊ THI CÔNG CHỦ YẾU 338

1.7 TỔ CHỨC KHAI THÁC 339

2.1 TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN: 340

2.1.1 Ván khuôn mố: 340

2.1.2 Tính sườn tăng cường: 342

2.2 Tính toán vách chống hố móng: 343

2.2.1 Tính toán chiều sâu đóng cọc ván thép: 343

2.2.2 Tính toán cọc ván thép theo điều kiện cường độ:

345

2.3 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy 345

2.4 THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 346

2.4.1 Các số liệu tính toán 346

2.4.2 Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy 346

2.4.3 Tính toán cọc ván thép 347

2.4.3.1 Xác định độ chôn sâu 347

2.4.3.2 Tính toán cọc ván thép 348

2.4.3.3 Tính toán nẹp ngang 349

2.4.3.4 Tính toán thanh chống 349

2.4.4 Tính toán ván khuôn Trụ 350

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Qui mô công trình

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

Nội dung và tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế:

Bề rộng cầu: 11 m

Bề rộng làn xe: 2 x 3.75 m = 7.5 m

Lề bộ hành: 2 x 1.5 m = 3 m

Lan can: 2 x 0.25 m = 0.5 m

Chiều dài toàn dầm SUPER-T: 35.2m

Tải trọng thiết kế:

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

Tải trọng gió cơ bản: 59 m/s

Tần suất lũ thiết kế: Cầu được thiết kế với tần suất lũ 5%

Quy phạm thiết kế:

Tiêu chuẩn thiết kế cầu cầu 22TCN 272-05

Đặc điểm về địa chất:

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:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.8%

+ Dung trọng tự nhiên gw : 1.967 g/cm3

+ Chỉ số dẻo Ip : 14.1

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21.2%

+ Dung trọng tự nhiên gw : 1.966 g/cm3

+ Góc ma sát trong j : 36019’

+ Độ ẩm tự nhiên W : 27.8%

+ Dung trọng tự nhiên gw : 1.924 g/cm3

+ Chỉ số dẻo Ip : 26.1

+ Độ sệt B : 0.05

+ Góc ma sát trong j : 15043’

+ Lực dính c : 0.383 kG/cm2

Nhận xét : Đây là lớp chịu lực trung bình đến tốt, tuy

nhiên cần phải xem xét kỹ khi đặt móng mố, trụ cầu vào lớp này do chiều dày lớp khá mỏng

Lớp 5 : Cát mịn đến trung lẫn bụi sét, màu nâu vàng đếnhồng nhạt, trạng thái chặt vừa đến chặt Bề dày lớp 18,8

m Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của lớp này như sau:

+ Độ ẩm tự nhiên W : 21,5%

+ Dung trọng tự nhiên gw : 1,961 g/cm3

+ Góc ma sát trong j : 27039’

Cao độ mực nước thiết kế:

Mực nước thấp nhất : + 4.0 m

Mực nước cao nhất : + 7.3 m

Mực nước thông thuyền : + 5.5 m

PHẦN THỨ HAI

THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG I : PHƯƠNG ÁN I

CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP

DỰ ỨNG LỰC SUPER-T

Chọn sơ đồ kết cấu nhịp:

Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 6 dầm Super T (căng

trước)

Khoảng cách các dầm là 1840 mm

Chiều dài mỗi dầm 35200 mm

Số nhịp : 3 nhịp

Chiều dài cầu 115.8 m (tính từ hai đuôi mố)

Chiều cao mỗi dầm là 1700 mm

Dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

Bản mặt cầu dày 200 mm

Lớp mui luyện dốc 2% có bề dày trung bình là 60 mm

Lớp phòng nước dầy 5 mm

Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông asphalt dày 70 mm

Thanh và trụ lan can làm bằng thép M270 cấp 250

Gối cầu sử dụng gối cao su có bản thép

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

1 m, có 6 cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 33 m

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,

6 cọc, chiều dài dự kiến mỗi cọc 33 m

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 fc (MPa)

Lan can lề bộ hành 35

Bê tông nghèo và bê

Bệ mố và bệ

Cọc khoan nhồi 100

CHƯƠNG II : PHƯƠNG ÁN 2

CẦU DẦM GIẢN ĐƠN

DẦM THÉP LIÊN HỢP BÊ TÔNG CỐT THÉP

Chọn sơ đồ kết cấu nhịp:

Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 6 dầm

Khoảng cách các dầm là 2000 mm

Chiều dài mỗi dầm 35200 mm

Số nhịp: 3 nhịp

Chiều dài cầu 115.8 m

Chiều cao mỗi dầm là 1500 mm

Bản mặt cầu dày 200 mm

Lớp mui luyện dày trung bình 60 mm

Lớp phòng nước dầy 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

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 6 cọc, chiều dài mỗi cọc dự kiến 33 m

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,

6 cọc, chiều dài dự kiến mỗi cọc 33 m

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:

(MPa)Lan can lề bộ hành 30

Bê tông nghèo và bê

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:

Lề bộ hành 25Bản mặt cầu 40Trụ cầu và mố

Bệ mố và bệ 100

trụCọc khoan nhồi 100

Tính toán dầm thép liên hợp bê tông cốt thép:

200 650 720

Số liệu tính toán:

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: Bề dày cánh trên:

Chiều cao dầm thép:

Chiều cao sườn dầm:

Chiều dày sườn:

Chiều rộng cánh dưới dầm:

Bề dày cánh đưới dầm:

Chiều rộng bản phủ:

Bề dày bản phủ:

Chiều dài dầm thép 35200 mm

Chiều dài tính toán Ltt = 34500 mm

Hình 1: kích thước dầm thép

Phần bản bê tông cốt thép:

Bản làm bằng bê tông có:

b 500 mm



' f

t 20 mm



' 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:

Chiều cao đoạn vút bê tông:

Góc nghiêng phần vút:

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 = 36 sườn tăng cường giữa

Khoảng cách các sườn: do = 2000 mm

Khối lượng một sườn tăng cường:

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:

Liên kết ngang:

Khoảng cách giữa các liên kết ngang 4000 mm riêng ở giữa dầm thì khoảng cách là 3400 mm

Dùng thép L 100 x 100 x 10 (cho cả thanh xiên và thanh

ngang)

Trọng lượng mỗi mét dài:

Thanh ngang dài: 1670 mm

Thanh xiên dài: 1060 mm

Mỗi liên kết ngang có: 5 x 2 = 10 thanh liên kết ngang 5 x 2

= 10 thanh liên kết xiên

Mỗi dầm có 10 liên kết ngang

Các kích thước còn lại được ghi trên mặt cắt ngang cầu Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm:

Xác định đặc trưng hình học của tiết diện dầm giai đoạn 1: Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép:

Xác định mômen quán tính của tiết diện đối với trục trunghòa:

+ 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:

+Khoảng cách từ trục X’-X tới trọng tâm của tiết diện:

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 dưới dầmthép):

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

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 ( ):

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

.Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

- Diện tích cốt thép dọc bản:

- Diện tích phần bản bê tông:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

* 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 vớitrục

Khoảng cách từ trục (trọng tâm phần dầm thép) đến trục trung hòa của tiết diện liên hợp:

Hình 2.2: Tiết diện liên hợp

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trunghòa của nó ( ):

- Xác định mômen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép (xét tại đỉnh bản bê tông):

2 4019,2 508,276 48574113890 mm

- Xác định mômen khang 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:

* Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

- Diện tích phần cốt thép dọc bản:

- Diện tích phần bản bê tông đã tính đổi:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

* 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

+ Trong đó là khoảng cách từ trục đến trọng tâm phần bê tông tính đổi

+ Khoảng cách từ trục đến trục trung hoà của tiết diện liên hợp:

Hình2.3: Tiết diện liên hợp dài hạn

Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung hoà của nó

:

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

- Mômen khang 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)

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 ( ):

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

.Tiết diện liên hợp ngắn hạn:

* Xác định mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần dầm thép:

- Diện tích cốt thép dọc bản:

- Diện tích phầnbản bê tông:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

* 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 vớitrục

Hình2.4: Tiết diện ngắn hạn của dầm biên

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trunghòa của nó ( ):

- Xác định mômen khang uốn của tiết diện tại đỉnh dầm thép(xét tại đỉnh bản bê tông):

- Xác định mômen khang 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:

* Xác định diện tích mặt cắt ngang dầm:

- Diện tích phần bản bê tông đã tính đổi:

- Diện tích mặt cắt ngang dầm:

* 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

+ Trong đó là khoảng cách từ trục đến trọng tâm phần bê tông tính đổi

+ Khoảng cách từ trục đến trục trung hoà của tiết diện liên hợp:

Hình2.5: Tiết diện dài hạn của dầm biên

- Mômen quán tính của tiết diện liên hợp đối với trục trung

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

- Mômen khang 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)

bảng4.1: Tổng hợp các đặc trưng hình học của dầm chủ

DẦM GIỮA (DẦM TRONG)

Đặc trưng

Tiết diện dầm thép

Tiết diện dầm

liên hợp

Tiết diện dầm

liên hợpGiai đoạn 1

ngắn giai

hạn-đoạn 2

dài giai

hạn-đoạn 2Diện tích tiết

2

mm