ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG K04I

Thực trạng giao thông : Một là cầu qua sông K04I đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường, do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ

PHẦN I:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

(30%)

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương đối đông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất kém.

1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 2 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiều trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều Dân

cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du lịch Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp

Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe phục vụ du lịch rất lớn Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công nghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

2 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG : 2.1 Thực trạng giao thông :

Một là cầu qua sông K04I đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường,

do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày càng tăng

Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể

2.2 Xu hướng phát triển :

Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ

sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông

3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG K04I:

Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể

4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG K04I:

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông K04I nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông ngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch

Cầu K04I nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh A Nó

là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh

Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

5.1 Địa hình :

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức xây dựng cầu

5.2 Khí hậu :

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao

do gần cửa biển

5.3 Thủy văn :

Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mực nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được:

MNCN: 7,0m

MNTT: 4,0m

MNTN: 1,5m

5.4 Địa chất :

Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác định được các lớp địa chất như sau:

Lớp 1: Á sét, dẻo dày bình quân 5,5m

Lớp 2: Sét, nữa cứng dày bình quân 4,5m

Lớp 3: Đá pnieen sét phong hóa mạnh dày vô cùng

Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoan xuống dưới lớp cuối cùng khoảng 5m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toán cọc vừa chống vừa ma sát

5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảo cường

độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở các khu vực lân cận

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra

II ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

1 Các chỉ tiêu kỹ thuật :

Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Quy mô xây dựng: Vĩnh cửu

- Tải trọng: đoàn xe 0,65HL-93 và đoàn người 4KN/m2

- Khổ cầu B= 9,0+ 2×1,5(m)

- Khẩu độ cầu: 230(m)

- Độ dốc ngang : 2,0%

- Sông thông thuyền cấp: cấp V

2 Đề xuất giải pháp kết cấu :

2.1.Phương án 1: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST 70+100+70m

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

%61,1

%100230

2307,233

%1000

0 0

L TK

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 250×200×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt dưới mặt đất sâu khi xói 0,5m tiết diện 125×50cm.

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,5m (trụ T1; T2)

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 6 nhịp: 4x42+2x33(m)

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ 1,5m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

- Các lớp mặt cầu gồm:

+Lớp BTN hạt mịn dày 5cm +Lớp phòng nước 1,0cm

+Lớp bê tông tạo mui luyện 2% dày 4cm

Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng mố dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,5m (mố M1 và M2).

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 250×200×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 125×50cm.

-Kết cấu trụ:

Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,5m (trụ T1, T2, T3, T4, T5)

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 3 nhịp dàn thép: 3 x 80(m)

- Dàn thép gồm 10 khoan với d = 8m, chiều cao dàn chủ h = 9m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm dọc phụ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,7 m

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 250×200×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 125×50cm.

- Kết cấu trụ:

Năm trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,5m (trụ T1, T2)

CHƯƠNG II:

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT

DƯL

1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau: 70 + 100 + 70 = 240m

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính 15,2mm và 12,7mm

Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:

1/2 Mặt cắt ngang tại gối trên trụ 1/2 Mặt cắt ngang tại gối trên mố

1 5

1 5

40 40

1 5

257

Hình 1.2.2: Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình : y = a1.x2 + c1 (1)

S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16

2, 254.2 47,5 2, 25

c a

2, 25

5 47,5 2,5

c a

55,0.x2 +0,25 (m)

2,06 (1,5 0,75 0, 25 0, 25)2

Agg =7,653 x 2 x 19 x 25=7270,35 (KN)

Từ đó ta tính được thể tích của mỗi đốt theo công thức sau:

i i i

2

1 (m3)Với li : chiều dài đốt tính toán

Trọng lượng mỗi đốt tính toán : DCi = Vi x 25 (KN)

Bảng 1.2.1: Bảng tính toán khối lượng các đốt dầm :

Đốt Mặt cắt yd(m) Yt(m) A(m²) CD tính toán(m) Thể tích đốt(m³) đốt(KN) KL

1.2 Tính toán khối lượng mố:

Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau có chiều cao thay đổi như hình vẽ:

Hình 1.2.4: Cấu tạo mố chữ U phương án I

Mố 1:

-Tường cánh:

36,5 2, 4

-Tường ngực :

3

0, 6 0,3

0,3 13 2,75 0, 4 12, 2 15,18( )2

tm

-Bệ mố:

35,0 2 13 130( )

Tổng trọng lượng mố 1 (KN) 7500.48

Tổng trọng lượng 2 mố (KN) 13700.96

→Trọng lượng bê tông 1 trụ : DC tr =381,56 25 9539(× = KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông trụ là 100Kg/m3 Khối lượng thép trong 1 trụ: 381,56 x 0,1= 38,156(T) = 381,56(KN)

→Trọng lượng bê tông 1 trụ : DC tr =398, 4 25 9960(× = KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông trụ là 100Kg/m3 Khối lượng thép trong 1 trụ: 398,4 x 0,1= 39,84(T) = 398,4(KN)

→Tổng khối lượng trụ 1: 398,4+9960=10358,4(KN)

100 100

600

2 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :

2.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu:

Kêt cấu lớp phủ mặt cầu dày 60mm gồm:

+ Lớp bê tơng nhựa

2.2 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:

24000

50

Đai thép dày 12cm

25

Hình 1.2.6: Cấu tạo lan can, tay vịn và phần chân lan can tay vịn.

- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính Φ120, bề dày 2mm Trọng lượng trên một mét dài của ống INOX này là 1 (Kg/m)

Mỗi đoạn ống INOX dài lTV = 2m, số lượng ống INOX trên tồn bộ chiều dài cầu :

m KN m

m KN m

- Trọng lượng phần chân của lan can tay vịn trên một mét dài cầu:

DWclctv

)/(625,6252240240

2,035,025,025,0

m KN

3 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.

3.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

Thay vào ta được:

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

- Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hện trường CPT có kết quả xuyên như sau:(Hình2.7)

- Sức kháng tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:

QR = ϕxQn = ϕqpxQp + ϕqsxQs

+ ϕqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng

10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc

và sức kháng thân cọc

+ ϕqs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng

10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc

và sức kháng thân cọc

* Tính sức kháng mũi cọc Q p :

Sức kháng mũi cọc Qp (MN) cĩ thể được tính như cho trong Hình 10.7.3.4.3b (Phương

pháp tính sức chịu đầu cọc) -Trang 56

0.05 0.1

6 10.7 9.5 10.2

28.7 30.8 25.5 31.6 29 33.2 35.2 31.6 28.7 29.2

0.07 0.06 0.159

L-8.D

a b c

d

e g

h f

i

15

ĐÁ PHIẾÂN SÉT PHONG HÓA MẠNH DÀY VÔ CÙNG

SÉT NỮA CỨNG DÀY 4,5M

Á SÉT, DẺO DÀY 5,5M

0.05 0.1

L-8.D

a b c

d

e g

h f i

15

2

c p

q q

425 , 43 9 , 63 575 , 16

913 , 30 7 , 25 2

21,77 33,2

).

( 27 2

68 , 25 331 , 28 2

)

MPa q

.8

N i

i si si i

si Ni

i

si c

s

Di

Li K

Q

Ks,c : Các hệ số hiệu chỉnh., tra biểu đồ ta được Ks,c= 0,6

Li : Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm), D=1m

fsi : Ssức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa)

asi: Chu vi cọc tại điểm xem xét (m), asi =3,14m

hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

N1 : Số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D, 8 khoảng.

N2 : Số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 2D và mũi cọc, 3 khoảng

Để xác định phản lực lớn nhất tại đáy mố, trụ sử dụng chương trình Midas Civil 7.1.0

*Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo các làn xe

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tải thiết kế + Tải trọng làn, Xe 2 trục + tải trọng làn

- Khai báo tải trọng đoàn người

- Khai báo các lớp xe

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn cho phù hợp

- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tải trọng, hệ số xung kích

- Khai báo các trường hợp tải trọng thi công ứng với các giai đoạn thi công đúc hẫng

- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

3.2.1 Mô hình hóa kết cấu:

- Sơ đồ cầu là một dầm hộp trên các trụ và 2 mố

- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như kết cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian.

- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình là phần tử Beam ứng với các mặt cắt ngang tại các vị trí khác nhau Mặt cắt ngang dầm chủ được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)

- Kết cấu trụ gồm mũ trụ, bệ thân trụ, bệ trụ cũng được mô tả bằng phần tử Beam với các kích thước theo các phương, sự thay đổi tiết diện của mặt cắt mũ trụ hoàn toàn tưong tự như kết cấu thật:

- Trong chương trình không khai báo các phần tử mố, không có liên kết dầm với trụ mà chỉ tạo các gối cố định và gối di động nên khi tính phản lực tại trụ và mố cần phải cộng thêm phản lực do bản thân trụ và mố

- Để mô tả sự liên kết giữa mũ trụ và dầm chủ ta khai báo bằng các gối đàn hồi với các độ cứng rất lớn (1000000000)

Khai báo MCN dầm chủ với các số liệu cụ thể như sau:

Hình 1.2.9: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại hợp long và đoạn dầm đúc trên giàn

giáo.

Hình1 2.10: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại trụ.

Hình 1.2.11: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm thay đổi từ trụ ra hợp long.

Hình 1.2.12: Sơ đồ kết cấu hiểu thị dưới dạng không gian.

3.2.2 Khai báo các làn xe:

- Cầu gồm 4 làn xe chạy rộng 12m

2 làn xe ô t ô mỗi làn rộng 4 m

2 làn người đi bộ mỗi làn rộng 1,5 m

Ta khai báo 4 làn xe với độ lệch tâm như sau:

Bảng 1.2.3: Bảng tính toán độ lệch tâm các làn.

Tên làn Độ lệch tâm (m)Làn bộ hành trái -5,5Làn bộ hành phải 5,5Làn xe chính trái -2,25Làn xe chính phải 2,25

- Làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng: xe hai trục+ tải trọng làn ( Hoat TademLan) và xe tải + tải trọng làn (Hoat TruckLan), là làn 1 và làn 2.

- Làn 3, làn 4 được gán cho tải trọng người đi bộ

3.2.3 Khai báo xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05).

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD

- Khai báo 2 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:

o 0,65xHL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

o 0,65xHL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn

- Khai báo trường hợp tải trọng đoàn người: q = 400daN/m2

Hình 1.2.13: Khai báo các trường hợp hoạt tải.

3.2.4 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đỉnh trụ bao gồm:

o Trọng lượng bản thân dầm (tĩnh tải giai đoạn 1)

o Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu, lan can tay vịn dải phân cách (tỉnh tải giai đoạn 2)

o Hoạt tải 0,65xHL-93, tải trọng người đi bộ

- Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:

Bảng 1.2.4: Các hệ số tải trọng tính toán.

Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình:

Bảng 1.2.5: Bảng khai báo các trường hợp tải trọng.

Ghi chú: Hệ số xung kích được khai báo cùng với lúc khai báo tải trọng xe hai trục và tải

trọng xe tải: IM = 25%

3 0,65xHL93-TDM Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn 1,75

4 0,65xHL93-TRK Hoạt tải xe tải và tải trọng làn 1,75

1 TRK_max Hoạt tải xe tải, tải trọng làn cộng

tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TRK+ Doan nguoi)

2 TDM_max Hoạt tải xe 2 trục,tải trọng làn

cộng tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TDM + Doan nguoi)

3 Moving_max Lấy giá trị bất lợi của TRK_ max

Max(TRK_max, TDM_max)

4 Tinh_max Cộng tác dụng của Tỉnh tải giai

đoạn 1 và tỉnh tải giai đoạn 2 ADD

Hoatmax+Tinhmax

6 Baomomen

Lấy giá trị bất lợi nhất trong 3 tổ hợp(Moving_max, Tinh_max, Tinh+ Moving_max)

ENVE

Max( Moving_ma

x, Tinh_max,Tinh+ Moving_max)

- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tải trọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các ĐAH và các phản lực gối, xếp xe lên các ĐAH sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của qui trình thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

3.2.5 Khai thác kết quả:

Sau khi mô phỏng sơ đồ kết cấu và gắn các tải trọng tác dụng lên cầu Tiến hành phân tích ta được kết quả như sau:

Hình 1.2.14: Kết quả phản lực tai mố và trụ.

- Phản lực tác dụng lên mố với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 8191,4(KN)

- Trọng lượng bản thân của mố:

DCmốtt = 1,25.DCbtmố = 1,25x7500,48 = 9375,6(KN)

Vậy tổng áp lực tác dụng lên mố:

Ap = 8191,4 +9375,6= 17567(KN)

- Tương tự ta có áp lực tác dụng lên mố 2 là: Ap = 6200,48x1,25+8186,4= 15937(KN)

- Phản lực tác dụng lên trụ với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 37340,7 KN

- Trọng lượng bản thân của trụ:

n=β

Trong đó : n: là số lượng cọc tính toán.

β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, β= 1,6

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

AP : Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

Do đặc điểm công nghệ thi công hẫng , tiết diện sẽ làm việc theo 2 giai đoạn khác nhau:

+ Giai đoạn 1 : Dầm làm việc như 1 dầm mút thừa tĩnh định

+ Giai đoạn 2 : Dầm liên tục 3 nhịp

Sơ đồ tính:

Hình 1.2.17: Sơ đồ tính toán cáp dự ứng lực.

Khi thi công theo công nghệ hẫng ta xem kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi và áp dụng nguyên lý cộng tác dụng Từ đó tổng hợp nội lực trong giai đoạn thi công và khai thác rồi lấy giá trị Mmax , Mmin để tính toán bố trí cốt thép trong cả hai giai đoạn

4.2 Tải trọng tác dụng:

- Trọng lượng bản thân của các đốt dầm.(DC)

- Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL): 4,48.10-4MPa.B = 5,376(KN/m)

- Trọng lượng xe đúc + ván khuôn:

+ Xe đúc: 400(KN)

+ Ván khuôn: 300(KN)

⇒ Tổng trọng lượng xe đúc + ván khuôn: PXĐ+VK = 700(KN)

- Tĩnh tải giai đoạn 2: DW = 27,711KN/m

- Hoạt tải: HL-93, đoàn người tiêu chuẩn qn= 3KN/m

- Hệ số tải trọng lấy bằng (chỉ xét trong giai đoạn thi công)

+ 1,25: cho trọng lượng bản thân dầm

+ 1,5: cho các thiết bị và cho các tác động xung kích

4.3 Sơ đồ bố trí các nhóm cáp:

Hình 1.2.18: Sơ đồ bố trí các nhóm cáp.

- Nhóm 1 ứng với mômen (-) của tiết diện trên trụ

- Nhóm 2 ứng với mômen (+) của nhịp biên

- Nhóm 3 ứng với mômen (+) của tiết diện giữa nhịp

24000

Nhóm 1

4.4 Tính toán nội lực dầm chủ:

4.4.1 Giá trị momen âm lớn nhất của tiết diện trên trụ gây ra: (Tính cáp nhóm 1)

Hình 1.2.19: Sơ đồ phân chia các khối đúc.

Trong trường hợp này bất lợi nhất ta tính trong giai đoạn thi công đúc hẩng đối xứng cân bằng ứng với trường hợp cánh hẫng lớn nhất đó là khi đúc xong cánh mút thừa và tiến hành hợp long nhịp biên (khi bê tông chưa đông cứng)

Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân các đốt đúc hẫng (tức là trọng lượng phân bố đều của các đốt từ K0 đến K14)

+ Trọng lượng xe đúc + ván khuôn: PVK+XĐ =700(KN)

+ ½ trọng lượng bản thân của đốt hợp long: PHL= 382,65(KN)

+ Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL) (KN/m)

+ Lực căng cốt thép chịu momen âm cường độ cao

Tính toán bằng phần mềm MIDAS Civil ta có biểu đồ mômen do tải trọng tính toán gây

ra tại tiết diện trên trụ có dạng như sau (hình 1.2.21)

- Sơ đồ tính:

Hình 1.2.20: Sơ đồ tính mômen tại tiết diện trụ.

+ Từ biểu đồ mômen trên ta được mômen âm lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra tại tiết diện trên trụ:

200/2 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 450 100

4900

HL K14 K13 K12 K11 K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17

300 300 300

300 300 300

300 300 300 300 300

1/2P HL

M1 = -372278KN.m

Hình 1.2.21: Biểu đồ mômen âm lớn nhất trong giai đoạn thi công.

4.4.2 Giá trị momen dương lớn nhất của tiết diện giữa nhịp gây ra:

Giá trị mômen dương lớn nhất để tính toán là giá trị mômen lớn nhất tịa tiết diện giữa nhịp trong giai đoạn khai thác nhưng trừ đi phần tĩnh tải bản thân vì đã có phần cốt thép trong giai đoạn thi công chịu

Hình 1.2.22: Biểu đồ mômen lớn nhất tại do tĩnh tải và hoạt tải.

Giá trị momen uốn lớn nhất do tỉnh tải và hoạt tải gây ra trong dầm chủ ở các tiết diện:

Giữa nhịp giữa 59191Giữa nhịp biên 48962

4.5 Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ngang:

Sử dụng chức năng SECTION PROPERTY trong MIDAS CIVIL ta có được đặc trưng hình học của mặt cắt ngang dầm chủ như sau:

Sử dụng cáp DƯL với các đặc trưng sau:

Loại Cáp DƯL 22 tao 15.2 mm

Diện tích 1 tao 140 mm2

Giới hạn bền fpu 1860 MpaGiới hạn chảy fpy 1674 Mpa

MW

'e'NA

'Nf

tr

min tr

T T T

1()eAW

MA(ne

AW

MN

bo KT

' T tr

min '

b '

T tr

min '

MW

'e'NA

'Nf

d

min d

T T T

1()WeA

MA(nA

We

MN

bo KT d

' T

min '

b d

' T

min '

+Ứng suất thớ dưới:

W

MW

eNA

Nf

d

max d

T T T

bo KT T

d b

T d T

A f e A W

M A n

e A W

M N

×

×

×+

T T T d

W

M W

e N A

N f

)

1()( max max

bo KT tr

T

b tr

T

T

A f W e A

M A n

A

W e

M N

+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

+ n'b, nb : Số bó cốt thép cần tính

+ fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép:

fKT = 0.75×fpy = 1252.5 Mpa = 1.2525 (KN/mm2) + Abó: Diện tích một bó cáp; Abó = 3080mm2

+Giả thiết aT = 150 (mm), a‘

T = 250(mm)

Bảng 1.2.7:Bảng tính toán số bó cáp tại trụ và giữa nhịp.

Số bó cáp tại các tiết diện có momen lớnTiết diện Giữa nhịp giữa Giữa nhịp biên Trụ 1, trụ 2

287 25

150

287

15 15 88

13 3x30

5 KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.

Dầm chủ có mặt cắt ngang dạng hộp do đó để tính toán ta quy đổi tiết diện hộp về tiết diện tiết diện chữ I lệch và sử dụng các công thức kiểm toán như đối với tiết diện chữ

5.2.Kiểm toán tiết diện.

Công thức kiểm toán: Mmax ≤ Mr = ϕ×Mn (Điều 5.7.3.2.1-1)

Trong đó: Mr : Sức kháng uốn tính toán

Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn f C/ = 50 ( MPa ) > 28(MPa) thì hệ số:

7

2805

,085,

f

) = 0,28Sức kháng uốn danh định:( đối với mặt cắt chữ nhật )

.f d a

A ps ps p ( giả thiết As, A'

s =0)Với cốt thép DƯL có dính bám với bê tông (đối với mặt cắt chữ T)

c =

p

pu ps w c

f w c

pu ps

d

f kA b f

h b b f f

A

.85

,0

85,0

/ 1

/ 1

+

−

−β

β

[TCN 5.7.3.1.1-3]

Trong đó :

+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực trong vùng chịu kéo

+ fpu : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép dự ứng lực, fpu = 1860 MPa

+ As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo, có thể chọn As = 0

+ A'

s: Diện tích cốt thép thường chịu nén, có thể chọn A'

s = 0+ β1 = 0,693

+ hf : Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện.

mm h

mm

d

f kA b f

f A

f p

pu ps c

pu ps

800)

(1,1394

3750

1860123200

28,0500050693,085,0

1860123200

85

0

./ 1

1,139428

,01

62

11,9963750387

,1666

Vậy kiểm toán đạt yêu cầu.

5.2.2 Tiết diện ở giữa nhịp:

Để tính toán chiều cao vùng nén, trước hết cần xác định trường hợp tính toán là trục trung hoà qua cánh hoặc qua sườn dầm Muốn vậy giả thuyết trục trung hoà qua mép dưới bản chịu nén và bỏ qua cốt thép thường.

mm h

mm

d

f kA b f

f A

f p

pu ps c

pu ps

341)

(958,281

2350

186030800

28,01200050

693,085,0

186030800

85

,

0

./ 1

958,28128,01

397,1952350513

,1797

Vậy kiểm toán đạt yêu cầu

6 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I:

TỔNG DỰ TOÁN XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN I

TT Hạng mục công trình Đơn vị Khối

lượng Đơn giá(đ) Thành tiền(đ)

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN

I Phương án 2.

Phương án này gồm 6 nhịp dầm dầm BTCT DƯL nhịp đơn giản 33m+4x42m+33m

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ 1,5m

- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC

- Các lớp mặt cầu gồm:

+Lớp BTN hạt mịn dày 5cm +Lớp phòng nước 1,0cm

+Lớp bê tông tạo mui luyện 2% dày 4cm

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 250×200×20cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 125×50cm.

-Kết cấu trụ: Năm trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,5m (trụ T1, T2, T3, T4, T5)

Sơ đồ cầu như hình vẻ