ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG N9

Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên; là một sinh viên thuộc ngành Xây Dựng Cầu Đường - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua được sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô gi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

BỘ MÔN CẦU - HẦM

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên học sinh : Nguyễn Mạnh Lâm

Lớp: 06X3LT

Ngành: Xây dựng cầu đường

1 Nội dung:

- Thiết kế cầu gải định vượt sông N9

2 Các số liệu ban đầu:

- Mặt cắt dọc tim cầu

- Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lí của đất đá

- Các số liệu về thuỷ văn

3 Tiêu chuẩn thiết kế (22TCN272-05):

- Lựa chọn phương án vượt sông ( ít nhất 3 phương án)

- Tính duyệt độ bền, khối lượng và khai toán các phương án

- Thi công kết cấu nhịp

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá do đó nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng trở nên cấp bách; trong đó nổi bật là nhu cầu giao thông vận tải

Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề trên; là một sinh viên thuộc ngành Xây Dựng Cầu Đường - Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua được sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học tập trau dồi chuyên môn nhằm phục vụ tốt công việc sau này với mong muốn góp một phần công sức nhỏ bé trong công cuộc xây dựng đất nước

Với việc thiết kế đồ án tốt nghiệp; phần nào đó giúp cho em làm quen với việc thiết

kế một công trình giao thông để sau này khỏi bỡ ngỡ khi tiếp xúc công việc thực tế

Do thời gian có hạn, tài liệu còn thiếu, trình độ còn hạn chế hơn nữa lần đầu tiên phải thực vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện một đồ án lớn nên không tránh khỏi sai sót Kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến thêm

Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo ThS Nguyễn Duy Thảo đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2008

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mạnh Lâm

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 TẦM QUAN TRỌNG VÀ MỨC ĐỘ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU

- Cầu vượt sông trên tuyến quy hoạch mạng lưới các tuyến giao thông quan trọng của huyện Phong Điền thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế Nó là mạch máu giao thông quan trọng xuyên suốt chiều dài đất nước, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hoá xã hội của vùng

- Về kinh tế: Phục vụ vận tải sản phẩm, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hoá trong tỉnh cũng như trong cả nước

- Về chính trị, quân sự trong tình hình chiến tranh nó có ý nghĩa chiến lược quan trọng, bảo đảm sự di chuyển quân nhanh, kịp thời cũng như sự chi viện của trung ương

- Về văn hoá, khoa học kỹ thuật, sự thuận lợi góp phần tăng cường giao lưu văn hoá, khao học kỹ thuật của tỉnh nhà với các tỉnh bạn, nâng cao đời sống văn hoá và tinh thần của nhân dân, tăng cường công tác quản lý của Nhà Nước với các vùng xung quanh

* Do tầm quan trọng nêu trên, nên việc cần phải xây dựng một cầu mới là một vấn đề cần thiết và cấp bách Đồng thời nghiên cứu áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật, sử dụng kết cấu đơn giản gọn nhẹ, nhằm đáp ứng xây dựng cầu nhanh chóng, kịp thời bảo đảm độ bền vững Đem lại dáng vẽ mỹ quan và tạo vẽ đẹp cho dòng sông

1.2 ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CẦU

1.2.1 Điều kiện địa hình:

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

1.2.2 Đặc điểm thuỷ văn:

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

- MNCN : 8,00m

- MNTT : 6,50m

- MNTN : 2,60m

1.2.3 Điều kiện địa chất:

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

- Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 6m

- Lớp 2: Á sét dày 6m

- Lớp 3: Cát hạt trung lẫn dăm sạn

Nhìn chung địa chất tại khu vực xây dựng cầu tương đối tốt

1.2.4 Điều kiện xây dựng cầu:

- 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

- Cát: cát dùng để xây dựng lấy ngay tại lòng sông, đảm bảo về độ sạch, cường độ và

số lượng

- Gỗ: gỗ sử dụng làm ván khuôn và phục cho các công tác thi công khác là vật liệu sẵn có tại địa phương nên việc cung cấp gỗ cho công trường là rất kịp thời và đúng yêu cầu

- Sắt, thép, xi măng và nước đều được cung ứng đầy đủ đảm bảo chất lượng theo khả năng yêu cầu

1.2.5 Nhân lực và máy móc thi công:

Hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có nhiều 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 lý, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm tốt Các đội cầu được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ để tiến hành thi công 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 đảm bảo cho việc thi công đúng theo tiến độ đã định

1.3 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ

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

+ Quy mô xây dựng : vĩnh cửu

+ Sông có yêu cầu thông thuyền : sông cấp IV

+ Khẩu độ tĩnh : ∑L0 = 163m

+ Khố cầu : 8 + 2x1,0(m)

+ Tải trọng thiết kế : HL93 + Đoàn người 4,1(KN/m2)

+ Tần suất thiết kế : 1%

1.3.2 Đề xuất các phương án vượt sông:

Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông có yêu cầu thông thuyền ta

đề xuất các phương án vượt sông sau :

1.3.2.1 Phương án I: Kết cấu gồm 3 nhịp dầm liên tục (48+74+48)m

0

0 0

L L

yc

yc tk

Vậy khẩu độ đã chọn đạt yêu cầu

1.3.2.2 Phương án II: Kết cấu gồm 4 nhịp dầm Super-T (42+42+42+42)m

0

0 0

L L

yc

yc tk

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu

1.3.2.3 Phương án III: Kết cấu gồm 3 nhịp giàn (55+55+55)m

0

0 0

L L

yc

yc tk

Vậy khẩu độ chọn đạt yêu cầu

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 (CẦU DẦM LIÊN TỤC)

2.1.1 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG DẦM CHỦ:

5 1 1

5

1/2 MẶT CẮT B-B TL: 1/50

1/2 MẶT CẮT A-A TL: 1/50

K2 K3

S1 S2 S3

S4 S5 S6 S7 S8 S10

S11 S12

K8 K9

300 300 400

400 400

Hình 2.1.1.3 - Phân chia đốt thi cơng dầm

3 , 2 0

y x

y x

3 , 2

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy như sau:

2 , 3

1225

5 ,

5 , 2 0

y x

y x

, 4

5 , 2

2 2

2

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy như sau:

2 , 5

1225

0 ,

A0

A1

B1 B2

δ

Hình 2.1.1.4 - Phân chia mặt cắt ngang dầm chủ

- Với A0 là phần có diện tích không đổi và A1 là phần diện tích thay đổi

- Dùng công thức ta có A 0 = 3,839 (m2)

) 3 , 0 3 , 0 ( ) ).(

5

) ( 2 ( (

5 , 0 5

.

2

AA

(m3)

- Với li là chiều dài phân đoạn; Ai là diện tích mặt cắt ngang

- Trọng lượng đốt là DCi = Vi.24,5 (kN)

)

K.lượng đốt (KN)

S2 34,00 3,72 4,39 0,67 10,21 1,00 10,30 252,46 K1 S4 27,00 3,19 3,69 0,50 8,96 3,00 27,65 677,47 K2 S5 24,00 3,01 3,44 0,44 8,50 3,00 26,19 641,62 K3 S6 21,00 2,84 3,22 0,38 8,08 3,00 24,86 609,00 K4 S7 18,00 2,70 3,03 0,33 7,70 3,00 23,67 579,87 K5 S8 15,00 2,58 2,87 0,29 7,38 3,00 22,63 554,47 K6 S9 12,00 2,48 2,74 0,26 7,12 3,00 21,76 533,00 K7 S10 8,00 2,38 2,60 0,23 6,85 4,00 27,95 684,73 K8 S11 4,00 2,32 2,53 0,21 6,69 4,00 27,63 676,88 K9 S11 0,00 2,30 2,50 0,20 6,64 4,00 26,99 661,29

DC3= 6,64.10.24,5 = 1626,80 (KN) Khối lượng dầm ngang tại mố:

DC4= 6,38.0,6.24,5 = 93,79 (KN) Vậy tổng khối lượng toàn bộ kết cấu nhịp là:

DCkcn = 3.DC1+2.DC2+4∑DCi+2.DC3+2.DC4 = 3.419,15+2.1119,01+4.6835,09+2.1626,80+2.93,79=34277,01(KN)

Khối lượng cốt thép thường trong dầm lấy bằng 2kN/1m3 khối lượng bê tông:

DC th = 2.34277,01/24,5 = 2798,12 (kN)

Trọng lượng bản thân dầm chủ trên 1m dài:

DC tb = 34277,01/170 = 201,63 (kN/m)

2.1.2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG MỐ:

Kích thước mố được thể hiện như hình vẽ đơn vị dùng cm:

270 150

Hình 2.1.2.1 - Sơ hoạ kích thước mố A

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO MỐ A

110 60

20

Hình 2.1.2.2 - Sơ hoạ kích thước mố B

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO MỐ B

Hình 2.1.3.1 - Sơ hoạ kích thước trụ T1&T2

BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG CHO 1 TRỤ

- Lan can tay vịn làm bằng ống thép tráng kẽm, lấy DWlctv= 0,4(KN/m)

- Trọng lượng phần chân của lan can tay vịn :

=> DWlc=[0,45.0,2+(0,45+0,2).0,3+0,2.0,2].24,5.2=15,93(KN/m)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông là 0,06T Khối lượng cốt thép tính trong lan can tay vịn là:

=[0,45.0,2+(0,45+0,2).0,3+0,2.0,2].2.170.0,06.0,981= 6,504(KN)

2.1.5.1 Xác định sức chịu tải của cọc:

2.1.5.1.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- Dùng cọc đóng kích thước tiết diện (40x40)cm chiều dài thay đổi

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

f’c: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f’c=30Mpa

Ap: Diện tích mũi cọc(mm2);

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8Φ18 : Ast = 2036mm2

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

Thay vào ta được:

2.1.5.1.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau:

∆zi: Chiều dài đoạn phân tố cọc mà trên đó fi được coi là hằng số;

u∆zi: Diện tích xung quanh của đoạn phân tố cọc.

*Ghi chú:

- Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 6 m (trạng thái rời)

- Lớp 2: Á sét dày 6 m (trạng thái dẻo)

- Lớp 3: Cát hạt trung lẫn dăm sạn dày vô cùng (trạng thái chặt vừa)

Số đọc SPT hiệu chỉnh theo năng lượng tiêu chuẩn 60%:

Qf = 1,6.581,41 = 930,26

Bảng 2.1.5.1.2.2 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh

(dùng để tính cho mố A, B)

Z(m) N60 Đất qp

qpi giữa lớp phân tố

∆zi qpiΔzi Σ qpiΔzi qpi

12 18,00

qp= 306.N60 (kPa)

5508,00 5627,22 0,80 4501,78

23053,30 7204,16 12,80 5746,44 5856,72 0,74 4333,97

13,54 19,50 5967,00 5852,25 1,51 8836,90

15,05 18,75 5737,50 5663,84 0,95 5380,65

16,00 5590,19 5549,09 0,53 2941,02

11834,14 8452,96 16,53 18,00 5508,00 5636,82 0,87 4904,03

Qf = 1,6.844,72 = 1351,55

Bảng 2.1.5.1.2.4 Sức kháng mũi chưa hiệu chỉnh

(dùng để tính cho trụ T1)

qpi giữa lớp phân tố

∆zi qpiΔzi Σ qpiΔzi qpi19,55 20,25

qp= 306.N60 (kPa)

6196,50 6146,44 0,65 3995,19

22714,81 7098,38 20,20 6096,38 6031,69 0,84 5066,62

21,04 19,50 5967,00 5852,25 1,48 8661,33

22,52 18,75 5737,50 5672,35 0,88 4991,67

23,40 5607,20 5557,60 0,67 3723,59

12100,34 8643,10 24,07 18,00 5508,00 5622,75 0,73 4104,61

∆zi qpiΔzi Σ qpiΔzi qpi18,08 19,50

qp= 306.N60 (kPa)

5967,00 5976,37 0,12 717,16

20140,05 6293,77 18,20 5985,73 6091,12 1,35 8223,01

19,55 20,25 6196,50 6081,75 1,49 9061,81

21,04 19,50 5967,00 5939,09 0,36 2138,07

21,40 5911,18 5824,34 1,12 6523,26

15238,52 10884,66 22,52 18,75 5737,50 5716,77 0,28 1600,70

2.1.5.2.2.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:

1 Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu

2 Mô hình hóa kết cấu;

3 Khai báo các làn xe;

4 Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;

5 Khai báo các lớp xe;

6 Khai báo các trường hợp tải trọng di động;

7 Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải trọng và hệ số xung kích;

8 Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;

9 Khai báo các tổ hợp tải trọng;

10 Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết

1 Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu:

Vật liệu dùng cho cầu gồm các vật liệu chính sau: BT dầm, BT trụ…

Khai báo vật liệu: Model>Property>Material …=> chương trình xuất hiện hộp thoại Properties; nhấn nút Add để khai báo vật liệu Thông số của vật liệu được thể hiện hình bên dưới:

Hình 2.1.5.2.2.1.1 - Khai báo vật liệu

Khai báo các thuộc tính của vật liệu thay đổi theo thời gian: Model >Properties > Time Depent Material(Creep/Shrinkage) Chương trình xuất hiện hôp thoại: Time Depent Material(Creep/Shrinkage) Nhấn nút Add để khai báo các thông số liên quan đến đặc trưng vật liệu thay đổi theo thời gian của bê tông:

Hình 2.1.5.2.2.1.2 - Khai báo các thông số VL thay đổi theo thời gian

Thể hiện kết quả sau khi khai báo bằng cách kích vào nút ShowResul…

Hình 2.1.5.2.2.1.3 - Kết quả khai báo VL thay đổi theo thời gian

Khai báo sự thay đổi của cường độ vật liệu theo thời gian: Model > Properties > Time Depent Material(Comp,Strength) Chương trình xuất hiện hôp thoại Time Depent Material (Comp,Strength), kích nút Add… Sau đó khai báo các thông số như hình bên dưới:

Hình 2.1.5.2.2.1.4 - Kết quả khai báo cường độ VL theo thời gian

Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho bê tông: Model > Properties >

Time Depent Material Link

2 Mô hình hóa kết cấu:

Kết cấu cầu liên tục đúc hẫng được mô hình hóa trong chương trình gần giống như kết cấu thật bên ngoài thực tế

Dầm chủ là dầm hộp liên tục được mô hình là phần tử Beam Mặt cắt ngang dầm chủ là loại 1 hộp 2 sườn, thành xiên; các thông số về mặt cắt ngang dầm chủ được thể hiện bên dưới

Hình 2.1.5.2.2.1.5 - Khai báo mặt cắt trên trụ

Hình 2.1.5.2.2.1.6 - Khai báo mặt cắt mép trụ

Hình 2.1.5.2.2.1.7 - Khai báo mặt cắt hợp long

Hình 2.1.5.2.2.1.8 - Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian

3 Khai báo các làn xe:

Việc khai báo tiêu chuẩn được thực hiện như sau: Gọi menu Load>Moving Load Analysis Data, trong giao diện Select Moving Load Code chọn ASSHTO LRFD

Khai báo các làn xe: Gọi menu Load >Moving Load Analysis Data >Traffic Lane, sau khi xuất hiện hộp thoại ta ấn nút Add để nhập các thông số liên quan như hình bên dưới

Tên làn Độ lệch tâm (m)

Làn người 3 +4,70 Làn người 4 -4,70

Hình 2.1.5.2.2.1.9 - Khai báo các làn xe

4 Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn:

Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:

+ HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

+ HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn

Hình 2.1.5.2.2.1.10 - Khai báo các trường hợp của hoạt tải

5 Khai báo các lớp xe:

Hình 2.1.5.2.2.1.11 - Khai báo các lớp xe

6 Khai báo các trường hợp tải trọng di động:

Hình 2.1.5.2.2.1.12 - Khai báo các trường hợp tải trọng di động

7 Khai báo các trường hợp tải trọng:

Việc khai báo các trường hợp tải trọng được tiến hành như sau: gọi menu Load>Static Load Cases => Chương trình xuất hiện hộp thoại Static Load Cases.Do việc khai báo được tiến hành từ hộp thoại MSS Brigde Wizard nên chương trình tự động đưa các trường hợp tải trọng gồm: trọng lượng bản thân, tải trọng do căng kéo cáp, trọng lượng của bê tông tươi và tự động gán tương ứng với từng giai đoạn thi công Do vậy, chỉ khai báo thêm tỉnh tải trong giai đoạn 2 gồm trọng lượng lớp phủ, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách

Hình 2.1.5.2.2.1.13 - Khai báo các trường hợp tải trọng

8 Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu:

Các loại tải trọng như: Trọng lượng bản thân, trọng lượng của BT tươi, lực căng kéo cáp chương trình sẽ tự động gán cho kết cấu; ở đây ta chỉ gán tỉnh tải trong giai đoạn

2 như: trọng lượng các lớp phủ BMC, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách Việc gán được thực hiện như sau:

Chọn các phần tử cần gán tải trọng, gọi menu Load>Element Beam Load… => Xuất hiện hôp thoại; trong hộp thoại này ta khai báo các thông số cần thiết như hình bên dưới: tĩnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ,

riêng tĩnh tải lan can tay vịn và tĩnh tải dải phân cách được quy về một lực phân bố và một mômen phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ

Sau khi khai báo xong nhấn nút Add để chấp nhận việc gán tải trọng

Hình 2.1.5.2.2.1.14 - Gán lực phân bố

9 Khai báo các tổ hợp tải trọng:

Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo các tổ hợp tải trọng; cách khai báo như sau:

Gọi menu Load >Create load Cases Using Load Combination => Xuất hiện hộp thoại Load Combination; trong hộp thoại này ta khai báo các loại tổ hợp tải trọng:

Hình 2.1.5.2.2.1.15 - Khai báo các tổ hợp tải trọng

1 Tong tinh tai Add 1,25.TT1+1,50.TT2 1,25;1,50

7 HT4 Add 1,75(TrK(L5,L6,L7)+Ln) 1,75

10 Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:

Hình 2.1.5.2.2.1.16 - Xếp hoạt tải đoàn người lên đah phản lực mố

Hình 2.1.5.2.2.1.17 - Xếp hoạt tải đoàn người lên đah phản lực trụ

Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do tổ hợp “Max” gây ra:

Hình 2.1.5.2.2.1.18 - Giá trị phản lực tại mố và trụ do tĩnh tải và hoạt tải gây ra

β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, β = 1,5

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

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

2.1.6 Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp:

- Tiết diện dầm chủ được duyệt tiết diện cho các giai đoạn làm việc bất lợi nhất

- Trong cầu liên tục nhịp thi công theo phương pháp hẫng thông thường mô mem âm lớn nhất ứng với giai đoạn thi công còn mômen dương lớn nhất ứng với giai đoạn sử dụng

- Do đó tính duyệt cho mômen âm theo giá trị lớn nhất của giai đoạn thi công và giai đoạn sử dụng và duyệt cho tiết diện trên đỉnh trụ còn mômen dương tính duyệt cho tiết

diện giữa nhịp

Biểu đồ bao mômen trong giai đoạn khai thác do tổ hợp “Max” gây ra:

Hình 2.1.6.1 - Biểu đồ bao mômen trong giai đoạn sử dụng

- Trọng lượng xe đúc + ván khuôn P VKXD = 800kN, lệch tâm e = 2m

- Tải trọng bê tông ướt DCbtu được quy về một lực và một mômen đặt tại mép đốt

- Với đoạn hợp long dài 2m; khối lượng một đoạn hợp long như tính ở trên là (6,64.2+6,38.0,6).24,5 = 419,15 (KN)

- Khối lượng bê tông ướt chia đều cho 2 bên

=> Mỗi bên chịu: P BTHL = 0,5.419,15 = 209,58 (kN)

Mômen M BTHL = 209,58.0,5 = 104,79 (kN.m)

- Hệ số tải trọng lấy như sau: Trọng lượng bản thân: 1,25

Trọng lượng bê tông ướt: 1,25

Trọng lượng ván khuôn xe đúc: 1,25

Hoạt tải thi công : 1,5

2.1.7.2 Các giai đoạn thi công:

2.1.7.2.1 Thi công đoạn hợp long biên:

- Tải trọng gồm: tải trọng bê tông bản thân dầm; tải trọng bê tông ướt 1/2 đoạn hợp long; tải trọng ván khuôn xe đúc; tải trọng hoạt tải thi công (phân bố đều)

- Sơ đồ tính như sau:

H1.25- Sơ đồ tính trong giai đoạn thi công hợp long biên

- Hoặc có thể tính chính xác hơn nếu coi liên kết của dầm và trụ bằng 2 gối cách nhau một đoạn là khoảng cách giữa hai gối tạm trên trụ

- Khi tính toán và đặt tải phải đặt ngay tại vị trí mép khối đúc với việc dời lực từ trọng tâm của vật liệu, thiết bị về điểm đặt với quy tắc sau:

+ Mômen: bằng lực nhân với độ lệch tâm

+ Lực cắt: bằng lực cắt đặt tại trọng tâm

- Gán các tải trọng thi công như sau:

Hình - Tải trọng bê tông ướt

- Tải trọng ván khuôn xe đúc xem là lực tập trung và đặt lệch tâm:

36m 48m

- Tổ hợp tải trọng cho giai đoạn hợp long biên như sau:

H1.29- Tổ hợp tải trọng trong giai đoạn hợp long biên

- Biểu đồ mômen giai đoạn hợp long biên lấy theo tổ hợp “TT hop long bien”

H1.30- Biểu đồ mômen lấy theo tổ hợp “TT hop long biên”

=> Giá trị mô men âm lớn nhất M - TCBTT = -1,97219.105 (kN.m)

2.1.7.2.2 Giai đoạn hợp long giữa nhịp

- Sơ đồ tính là dầm tĩnh định mút thừa

H1.31- Sơ đồ tính giai đoạn hợp long giữa nhịp

- Gán các tải trọng như sau: trường hợp này còn tải trọng 1 xe đúc đặt tại mút thừa; tải trọng bê tông ướt; tải trọng bản thân đoạn dầm (toàn bộ dầm tĩnh định do đã tháo đà giáo trong đoạn đúc gần mố) và hoạt tải thi công Xe đúc tại vị trí hợp long biên đã được tháo Trong trường hợp này tính toán bất lợi cho trường hợp vẫn còn 2 xe đúc đặt 2 bên khối hợp long do đó tiến hành tính toán cho một xe đúc đặt một bên khối đúc Khi chỉ có một xe đúc thì tính toán cho tải trọng một nửa tải trọng xe đúc và ván khuôn

- Khai báo tải trọng bê tông tuơi: xem như lực tập trung đặt lệch tâm 1m và quy về đặt tại mép khối đúc

H1.32- Khai báo tải trọng bê tông tươi

- Khai báo tải trọng xe đúc + ván khuôn: xem như lực tập trung đặt lệch tâm 2m và đựơc quy về dặt tại mép khối đúc

H1.33- Khai báo tải trọng ván khuôn xe đúc

- Khai báo tải trọng hoạt tải thi công:

H1.34- Khai báo hoạt tải thi công

- Tổ hợp tải trọng cho trường hợp hợp long giữa:

H1.35- Tổ hợp tải trọng giai đoạn thi công hợp long giữa nhịp

- Biểu đồ mômen âm lớn nhất lấy theo giai đoạn hợp long giữa

H1.36- Biểu đồ mômen giai đoạn thi công hợp long giữa nhịp

- Biểu đồ mômen âm lớn nhất lấy theo tổ hợp “TT hop long giua”

- Giá trị mômen âm lớn nhất M - HLGTT = -1,97062.105 (kN.m)

=> Giá trị mômen lấy để duyệt tiết diện: giá trị mômen dùng để tính toán duyệt tiết diện được lấy là giá trị lớn nhất trong giai đoạn thi công và giai đoạn sử dụng, tuy nhiên thông thường trong cầu liên tục nhịp thi công theo công nghệ hẫng thì giá trị mômen âm là lớn nhất trong giai đoạn thi công còn mômen dương là lớn nhất trong giai đoạn sử dụng Do đó mômen âm thường lấy với tổ hợp tĩnh tải 1 và hoạt tải thi công còn mômen dương lấy với tổ hợp tĩnh tải 1, tĩnh tải 2 và hoạt tải sử dụng

M + TT = M + sdtt = 7,05383.104 (kN.m) = 70538,3 (kN.m)

M - TT = Max(M - sdtt ; M - HLBTT ; M - HlLGTT ) = -1,97219.105(kN.m) = -197219 (kN.m) 2.1.8 Tính toán và bố trí cốt thép DƯL

- Cáp DƯL được sử dụng là loại theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 (Normal) với các chỉ tiêu như sau:

Bảng 2.1.8

Loại cáp DƯL 19 tao15,2mm Diện tích 1 tao 140 mm2Diện tích 1 bó 2660 mm2Giới hạn bền fpu 1860 MPa Giới hạn chảy fpy 1670 MPa Môđun đàn hồi 197000 MPa

- Điều kiện tính toán: với mọi tiết diện tổng ứng suất do lực căng trước và mômen tính toán không lớn hơn 0,5f’c tại thớ chịu nén và không được nhỏ hơn 0 tại thớ chịu kéo

- Trong các loại cầu có nhiều bậc siêu tĩnh thì khi tính toán cần quan tâm tới cả 3 thành phần lực (mômen, lực nén, lực cắt ) Nếu đơn giản hoá thì chỉ được phép bỏ qua thành phần lực cắt Tuy nhiên do không kể đến độ dốc dọc cầu nên lực nén cục bộ xem như bằng 0 và bỏ qua ; do vậy tính tiết diện dầm theo mô hình cấu kiện chịu uốn

- Chỉ tính tổng số bó cáp tại tiết diện trên trụ và hợp long

* Với bó chịu mômen âm (tiết diện trên trụ )

- Dùng sơ đồ tính như sau

H1.37- Sơ đồ tính cho bó chịu mômen âm

+ Ứng suất thớ trên:

Trục trung hoà Mmax

.'

=

tr tr

T T T tr

W

M W

e N A

N f

).)(

'.(

.'

'

b KT T tr

b T

tr T

A f e A W

A M n

e A W

M N

.'

≥+

T T T d

W

M W

e N A

N f

).)(

'.(

.'

'

b KT d T

b d

T

T

A f W e A

A M n

A

W e

M N

* Bĩ chịu mơmen dương (tiết diện giữa nhịp)

- Dùng sơ đồ tính như sau:

H1.38- Sơ đồ tính cho bĩ chịu mơmen dương

=

d d

T T T d

W

M W

e N A

N f

).)(

.(

max max

bo KT T d

b

T d T

A f e A W

A M n

e A W

M N

T T T tr

W

M W

e N A

N f

).)(

.(

max max

bo KT tr T b

tr T

T

A f W e A

A M n

A

W e

M N

b KT b

T n f A

N' = ' .

+ NT: Lực căng trong bó cốt thép DƯL chịu mômen dương

b KT b

T n f A

+ e’T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép DƯL

+ A: Diện tích tiết diện bê tông

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

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình:

Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình

BẢNG TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC Tiết diện h(m) A (m2) I (m4) yt(m) yd(m) Wt(m3) Wd(m3) Trên trụ 4,50 24,10 45,506 1,962 2,538 23,194 17,930 Giữa nhịp giữa 2,50 6,648 5,474 0,888 1,612 6,164 3,396 Giữa nhịp biên 2,50 6,648 5,474 0,888 1,612 6,164 3,396

ps

n

h a h b b c f

a d f A

a d f A

a d f A

Tại mặt cắt giữa nhịp Tại mặt cắt trên trụ

2.1.9 Duyệt tiết diện dầm chủ theo trạng thái giới hạn cường độ :

Trong đó:

Aps: diện tích cốt thép DƯL (mm2)

f ps: ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL ở sức kháng uốn danh định (Mpa)

dp: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép DƯL (mm)

dp = yd + e’T (trên trụ) ; = yT + eT (giữa nhịp)

As: diện tích cốt thép thường chịu kéo (mm2)

fy: giới hạn chảy quy ước của cốt thép không DƯL chịu kéo (Mpa)

ds: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không DƯL (mm)

A’s: diện tích cốt thép không DƯL chịu nén (mm2)

f’y: giới hạn chảy quy định với cốt thép không DƯL chịu nén (Mpa)

d’s: khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén không DƯL (mm)

f’c: cường độ quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)

b: bề rộng bản mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw: chiều rộng bản bụng (mm)

β1: hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất

Với bê tông cường độ > 28Mpa hệ số giảm đi theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28MPa:

β 1= 0,85 -12.0,05/7= 0,764

hf: chiều dày bản cánh chịu nén (mm)

a = c β1: chiều dày khối ứng suất tương đương (mm)

Bảng 2.1.9 kiểm tra cường độ

Mặt cắt Trên trụ Giữa nhịp giữa Đơn vị

ps

d

c k f

c

f w c

y s y

s pu ps

d

f kA b

f

h b b f f

A f A f

A c

+

−

−

−+

=

1 '

' 1

85,0

)(

.85,0''

β

β

Bảng 2.1.9 - Bảng tổng hợp khối lượng vật liệu phương án cầu dầm liên tục

Lan can tay vịn

Bê tông bệ f’c=30MPa m3 110,53

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2( CẦU DẦM SUPER-T)

2.2.1 TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG:

2.2.1.1 Kết cấu thượng bộ:

a Trọng lượng bản thân dầm chủ:

- Mặt cắt ngang dầm chủ cĩ dạng như hình vẽ:

1 10

65 5

226 5 65

MẶT CẮT TẠI GIỮA NHỊP MẶT CẮT TẠI GỐIÏ

(2.0,559+2.2,106+24,883+0,221.3+0,0826).2 = 61,917(kN)

- Trọng lượng 1dầm chủ trên 1m dài: 758,486/42 = 18,06(kN/m)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Lâm - Lớp 06X3LT Trang 71

- Trọng lượng của nhịp 42m gồm 5 dầm chủ trên 1m dài: 18,06.5 = 90,30(kN/m)

- Trọng lượng của tấm ván khuôn bản trên 1m dài toàn cầu:

0,05.0,86.0,05.1.24,5.5 = 0,263(kN/m)

b Trọng lượng bản mặt cầu:

- Trọng lượng bê tông bản mặt cầu đổ liên tục nhiệt dày trung bình 22,5cm (16m ở

mép và 29cm ở giữa) trên 1m dài và bề rộng 11,30m:

24,5.0,225.11,3.1 = 62,29(kN/m)

- Trọng lượng cốt thép lấy sơ bộ như trong dầm: (2kN trong 1m3 bê tông)

=> Tổng tĩnh tải giai đoạn 1: DC = 90,30+62,29+0,263 = 152,85 (kN/m)

c Lan can, tay vịn:

- Lan can tay vịn làm bằng ống thép tráng kẽm, lấy DWlctv= 0,4(KN/m)

- Trọng lượng phần chân của lan can tay vịn :