ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG V23

Khoa xây dựng cầu đường SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thái Bình – Lớp 02X3B Trang 4 Chương II :CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH II.1 Điều kiện địa hình: Mặt cắt dọc sông khá đối xứn

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chónh và vững chắc của đất nước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng và phát triển mạng lứơi giao thông

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên của ngành xây dựng cầu đường thuộc trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng , trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong khoa em luôn cố gắng học hỏi và trao dồi thêm chuyên môn để phục tốt cho công việc sau khi ra trường và mong rằng với những kiến thức đã được tiếp thu được trong quá trình học tập sẻ góp một phần nhỏ công sức vào công việc xây dựng đất nước Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định đã phần nào giúp

em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông , để sau này khi tiếp xúc với công việc sẽ bớt đi những bỡ ngỡ, khó khăn Đây là lần đầu tiên

em vận dụng những kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên không thể tránh những sai sót , vậy mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẩn thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Hoàng Vĩnh và toàn thể các thầy cô trong khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình chỉ dẫn cho em hoàn thành đồ án này

Trang 2

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&?

Khoa xây dựng cầu đường SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thái Bình – Lớp 02X3B Trang 1

MỤC LỤC Phần mở đầu……… Trang:3 Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN………3

Chương II: CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH……… …………4

Phần một : Thiết kế sơ bộ……… 6

Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU………7

Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ ……….9

Chương III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG LỰC… 13

I.Tính toán các hạng mục công trình……….13

II Tính khối lượng các bộ phận trên cầu……… 18

III.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ ……… 19

IV Tính toán nội lực dầm chủ……… 31

V Tổ hợp nội lực và tính cốt thép cho dầm……… 35

VI Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ theo mômen ở TTGH cường độ……… 38

VII Thống kế khối lượng vật liệu ………42

Chương IV: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU BTCT DỰ ỨNG LỰC ……… 45

I.Tính toán các hạng mục công trình……… 45

II Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố (cả mố A và B)……….50

III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ ……….53

IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp ……… 58

V Thống kế khối lượng vật liệu ……… 64

Chương V: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU BTCT THƯỜNG……… 67

I.Tính toán các hạng mục công trình……….67

II Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố (cả mố A và B)……….73

III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ ……… 76

IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp ……… 83

V Thống kế khối lượng vật liệu ……… 88

Chương IV : SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN……… 91

Phần hai : Thiết kế kỹ thuật……… 93

Chương I : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU……… 94

Trang 3

Khoa xây dựng cầu đường SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thái Bình – Lớp 02X3B Trang 2

I Tính chất vật liệu ………94

II Bố trí chung mặt cắt ngang cầu ………95

III Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu (TCN 4.6.2.6)……….95

IV Tính toán bản mặt cầu ……….96

Chương II : THIẾT KẾ DẦM CHỦ……… 110

I Tính toán nội lực tác dụng lên dầm chủ ………110

II Nội lực trong các dầm ………113

III Chọn và bố trí cáp dự ứng lực ………121

IV Đặc trưng hình học của tiết diện ………123

V Tính toán các mất mát ứng suất………126

VI Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cường độ I ……… 131

VII Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn sử dụng ………136

Phần ba : Thi công…… ……… …141

Chương I : THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ……….142

I Số liệu thiết kế ……….142

II Sơ lượt về đặt điểm xây dựng……….142

III Đề xuất giải pháp thi công……….143

IV Trình tự thi công chung……….144

V Thi công các hạng mục ……… 144

Chương II: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP……… 166

I Điều kiện địa hình địa chất………166

II Điều kiện khí hậu và dân cư ………166

III Điều kiện thi công ……….166

IV Đề nghị các phương án……… 166

V Kết luận ……… 168

VI.Tính toán ổn định khi lao dầm ……… 169

Tài liệu tham khảo……… ……….170

Trang 4

Khoa xây dựng cầu đường

SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thái Bình – Lớp 02X3B Trang 3

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG V23

Các số liệu ban đầu

I.1 Địa hình: Sông V23 nằm ở vùng đồng bằng duyên hải thuộc tỉnh Quảng Nam

I.2 Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

- Lớp á sét

- Lớp lớp sét

- Lớp lớp đá

Chiều dày các lớp được ghi rõ tại các vị trí lỗ khoan, đối với những vị trí

không có trị số chiều dày ta có thể dùng các phương pháp của địa chất công trình

I.4 Khí hậu - Thời tiết:

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết không phân

chia rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này

đến tháng 1 năm sau

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa

- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển )

I.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

- Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu

I.6 Phạm vi nghiên cứu của đồ án:

- Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 30 %

- Thiết kế kỹ thuật : 45 %

- Thiết kế thi công : 25 %

Trang 5

Chương II :CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH

II.1 Điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp

đối xứng

Sông cấp V (chiều rộng khổ thông thuyền 20m) và khẩu độ cầu Lo=139 m

II.2 Điều kiện địa chất:

Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

- Lớp á sét

- Lớp lớp sét

- Lớp lớp đá

II.3 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:

II.3.1 Điều kiện khí hậu:

Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình

quanh năm khoảng 27oC Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38oC Giai

đọan từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công

cầu

Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có

mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15-20oC Độ ẩm : 90%

Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều

đến việc xây dựng cầu

II.3.2 Điều kiện thuỷ văn:

Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa

Các số liệu thuỷ văn :

- Mực nước cao nhất : 15,0 m

- Mực nước thông thuyền: 11,0 m

- Mực nước thấp nhất: 6,0 m

Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển hàng

hoá nhỏ trong vùng Cấp thông thuyền của sông V23 là cấp V

II.4 Điều kiện cung ứng vật liệu:

II.4.1 Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:

Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt

đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu

II.4.2 Vật liệu thép:

Trang 6

Sử dung các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái

Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh như Việt_Nhật, Việt _Úc

II.4.3 Xi măng :

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 vây, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình

xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công

trình đặt ra

II.5 Năng lực và máy móc thi công:

Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết

bị phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh

nghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai

thác đúng tiến độ Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những

công nghệ mới về xây dựng cầu Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công

thì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế về

nhân lực Còn đối với máy móc thiết bị cũng có thể thuê nếu cần

II.6 Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu:

Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng

có mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ

công nghiệp, bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa

trong vùng Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần thiết trong quá trình xây

dựng công trình cầu

II.7 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:

Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công

trình này bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do

đó khi công trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao

thương giữa các vùng ở hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao

thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địa phương Nhất là

đáp ứng nhu cầu đi lại của các em học sinh tránh tình trạng phải đua các em đi học

bằng các phương tiện không đảm chất lượng trên sông

Trang 7

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

@&?

* PHƯƠNG ÁN I : CẦU LIÊN TỤC BTCT

* PHƯƠNG ÁN II : CẦU BTCT DƯL NHỊP GIẢN ĐƠN

* PHƯƠNG ÁN IIII : CẦU BTCT THƯỜNG NHỊP GIẢN ĐƠN

30%

Trang 8

Chương I: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC

GIẢI PHÁP KẾT CẤU

II.1 Điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu

nhịp đối xứng

Sông cấp V (chiều rộng khổ thông thuyền 20m) và khẩu độ cầu Lo=139 m

II.2 Điều kiện địa chất:

Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

- Lớp á sét

- Lớp lớp sét

- Lớp lớp đá

I.3 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền:

Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình

xói lở hầu như không xảy ra

Ở những chổ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước từ 0,3÷ 0,5m,

còn ở những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi sói

lở

Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên

loại vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có

điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời

I.4 Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực thiết bị:

Nguồn vật liệu cát, sỏi có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn

ở đây có chất lượng tốt, đá được lấy từ mỏ đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây

dựng cầu

I.4.1 Vật liệu thép:

Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái

Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh của Việt Nam và các nước như

Công ty LDSX thép Việt -Úc ( VINASTEEL) Neo các loại do nhà máy cơ khí xây

dựng Liễu Châu (OVM) Trung Quốc sản xuất, ngoài ra có thể dùng loại neo của

hãng VSL - Thụy Sỹ.Nguồn thép được lấy từ các đại lý lớn ở gần công trình

I.4.2 Xi măng:

Trang 9

Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp

ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Dùng ximăng PCB 50 của nhà máy xi măng Hải

Vân Phụ gia Sikament 520 do công ty Sika Việt Nam sản xuất Nói chung vấn đề

cung cấp xi măng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu

cầu công trình đặt ra

I.4.3 Thiết bị và công nghệ thi công:

Để hoà nhập với sự phát triển của xã hội cũng như đáp ứng nhu cầu nhiều về

số lượng tốt về chất lượng, công ty xây dựng công trình giao thông đã mạnh dạn cơ

giới hoá thi công, trang bị cho mình những loại máy móc thiết bị với công nghệ thi

công hiện đại, đủ sức thi công các công trình lớn đòi hỏi trình độ công nghệ cao thời

gian hoàn thành là sớm nhất và chất lượng tốt nhất

I.5 Nguyên tắc thiết kế chung:

- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt

- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công

- Ưu tiên cho các phương án có tính kinh tế cao

- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện

Trang 10

Chương II: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ

Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt

sông như sau:

II.1 Phương án I:

- Loại cầu : cầu liên tục BTCT

- Mô tả kết cấu phần trên:

+ Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu liên tục 3 nhịp: 42+60+42 (m)

+ Tiết diện hình hộp BTCT Mác500, chiều cao thay đổi từ 2m đến 4m

+ Lan can tay vịn, gờ chắn bánh BTCT Mác250

+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa dày 7cm

+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95

- Kiểm tra khẩu độ cầu :

Khẩu độ cầu : L tk o =L C −∑b i−L n(tr) −L n(ph) − 2 1 (m) Trong đó :

Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m)

bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m)

Ln(tr) và Ln(ph) : Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m)

1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu cầu

tk o

L = 144 – 2.2 – 2.1 = 139m

Trang 11

⇒ thoả mãn yêu cầu

- Phương pháp thi công chỉ đạo :

+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng

qua tim trụ

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống khoang, dựng ống vách,

khoan tạo lỗ, lắp các lồng thép, phun bêtông

+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu

có), đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép,

đổ bêtông

+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông thân

trụ

II.2 Phương án II:

- Loại cầu : cầu BTCT DƯL nhịp giản đơn

+ Sơ đồ nhịp : 5x29 (m)

+ Tiết diện hình chữ T BTCT Mác500, chiều cao dầm 1450 mm

5%

0%

100.139

139139)

Trang 12

Khẩu độ cầu : L tk o =L C −∑b i−L n(tr) −L n(ph) − 2 1 (m) Trong đó :

tk o

L = 145,5 – 4.1,5 – 2.1 = 137,2m

+ Dầm BTCT được thi công theo phương pháp lao dọc cầu bằng giá long môn

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống đóng cọc, nếu gập nước

thì phải thi công vòng vây

đổ bêtông

+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông thân

trụ

II.3 Phương án III:

- Loại cầu : cầu BTCT thường nhịp giản đơn

+ Sơ đồ nhịp : 7x21,5 (m)

+ Tiết diện hình chữ T BTCT Mác500, chiều cao dầm 1400 mm

1392,137)

Trang 13

+ Lớp CPĐD dày 18cm

+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm

Khẩu độ cầu : L tk =L C −∑b i−L n(tr) −L n(ph) − 2 1 (m)

Trong đó :

tk o

L = 150,8 – 6.1,5 – 2.1 = 139,8m

+ Dầm BTCT được thi công theo phương pháp lao dọc cầu bằng giá long môn

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống đóng cọc, nếu gập nước

thì phải thi công vòng vây

1398,139)

Trang 14

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp @&? Khoa xây

dựng cầu đường

Chương III: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG LỰC

I.Tính toán các hạng mục công trình

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

Kết cấu nhịp : Gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau :

42 + 60 + 42 = 144 (m)

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, vách xiên

Mặt cắt ngang có cấu tạo như sau : 1/2 MẶT CẮT TRÊN TRỤ

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

331 40

2%

20

Trang 15

* Biên dưới của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :

, 27

0 0

y x

0

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên dưới của bản đáy như

sau :

2

25 , 756

, 27

25 , 0 0

y x

25 , 0

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên trên của bản đáy như

sau :

25,0.25,756

75,

y t

Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được

chiều cao dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau :

25,0.25,756

25,

+

= (m3) + Với li : chiều dài đốt tính toán

+ Trọng lượng đốt tính toán : DC i = V i 24 (KN)

2

82,562,611

cos

12

5,020647,

×+

×

×+

Trang 16

Thể Tích Đốt(m3)

Trọng lượng Đốt(KN)

Trang 17

I.2 Tính khối lượng mố

Mố là loại mố nặng chữ U tường mỏng BTCT M300, 2 mố có kích thước

giống nhau như hình vẽ:

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 1 MỐ

Stt Tên cấu kiện Thể tích

(m 3 )

Hàm lượng thép(KN/m 3 )

Trọng Lượng Thép(KN)

Trang 18

I.3 Tính khối lượng trụ

Trụ T1,T2 có kích thước giống nhau như hình vẽ:

Trang 19

II Tính khối lượng các bộ phận trên cầu

II.2 Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)

II.2.1 Trọng lượng phần lan can, tay vịn :

- Cột lan can cách nhau 1,94 có kích thước 20x20 cm

- Tay vịn:10x10 cm

- Bệ đáy cột lan can : 30x20 cm

Kết quả tính toán cột lan can, tay vịn cho toàn cầu:

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN

Stt Tên cấu kiện

Thể tích (m3)

Hàm lượng thép(KN/m3)

20

20 280

Trang 20

⇒Tổng tĩnh tải giai đoạn 2 :

DC2 = DClc+tv+bc + DCgcb = 3,61 + 2,24 = 5,58 (KN/m)

III.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ :

Để xác định áp lực lớn nhất tác dụng lên mố trụ ta sử dụng chương trình

MIDAS/Civil6.3.0 để tính toán

III.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:

1_Mô hình hóa kết cấu;

2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu;

3_Khai báo các làn xe;

4_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế +

tải trọng làn 5_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;

6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải trọng và

hệ số xung kích;

7_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;

8_Khai báo các tổ hợp tải trọng;

9_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết

1_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

Trang 21

SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thái Bình – Lớp 02X3B Trang 20 Khai báo dạng mặt cắt của dầm tại đốt Ko

Khai báo mặt cắt trụ và mặt cắt móng

Trang 22

Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian Khai báo mặt cắt đốt hợp long

Trang 23

2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu:

Khai báo loại vật liệu ta vào Model>Property Chương trình xuất hiện hộp

thoại như hình dưới đây, nhấn nút Add để khai báo các thông số của bê tông :

Khai báo các thuộc tính của vật liệu thay đổi theo thời gian:

Model>Property>

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:

Trang 24

Khai báo sự thay đổi của cường độ vật liệu theo thời gian:

Model>Property>

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:

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

Time Depent Material Link

Trang 25

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

Line 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)

Trang 26

4_Khai báo hoạt tải theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng làn

Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:

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

Trang 27

5_Khai báo các trường hợp tải trọng di động:

6_Khai báo các trường hợp tải trọng:

Khai báo các trường hợp tải trọng di động

Trang 28

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

Trong này ta khai báo các tải trọng tĩnh tải bản thân(gồm tĩnh tải dầm và tĩnh tải của

móng trụ cầu), tĩnh tải giai đoạn 1 gồm tĩnh tải lan can tay vịn và gờ chắn bánh xe,

tĩnh tải giai đoạn 2 gồm các lớp mặt cầu Trong này tải trọng người ta xem như là

tải trọng phân bố đều

Tĩnh tải bản thân thì chương trình tự tính còn các tải trọng khác đều phải nhập số

liệu

7_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

Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh tải

Trang 29

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: Tỉnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt

chiều dài dầm chủ, riêng tỉnh tải lan can tay vịn và tỉnh 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

8_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:

Tổ hợp tải trọng tĩnh tải

Trang 30

Khi khai báo tả triọng cho các tổ hợp thì ta cũng khai báo hệ số vượt tải của các tải

trọng

9_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:

Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do các tổ hợp tải trọng

gây ra:

III.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ :

III.2.1 Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc

Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt= min{Qr, Pr}

* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

- Sức kháng dọc trục danh định:

Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN Trong đó:

f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa

Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=785398,16 mm2

Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 22Φ20 : Ast = 6908mm2

Trang 31

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

- Thay vào ta được:

qu - lực nén dọc trục trung binh của lõi đá Lấy qu = 20 Mpa

Ksp - hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên Lấy Ksp = 0,33

d - hệ số chiều sâu không thứ nguyên

d = 1 + 0 , 4 ≤ 3 , 4

s

s D H

Hs - chiều sâu chon cọc vào trong hố đá (mm), Hs = 500 (mm)

Ds - đường kính của hố đá (mm), Ds = 1000 (mm)

Ap – diện tích mũi cọc (mm2), As = 785398,16 (mm2) Vậy sức kháng tại mũi cọc :

Qr = 0,5.3.20.0,33.1,2.785398,16 = 9,33 MN

Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{14,49:9,33)=9,33MN

III.2.1 Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc

Ta sử dụng để tính số cọc cho trụ, số cọc trong trụ được tính theo công thức :

Công thức tính toán :

tt

p P

A

Trong đó :

n: là số lượng cọc tính toán

β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β= 1,4

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

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

Trang 32

(KN) n (cọc)

Chọn (cọc)

Mố A 5515.57143 13334.9 18850.471 9330 2.02 6

Trụ 1 32679.814 32679.814 9330 3.5 6

* Bố cọc cho mố :

* Bố trí cọc cho móng trụ cầu :

IV Tính toán nội lực dầm chủ:

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

IV.1 Xác định sơ đồ tính :

- Sơ đồ thực của cầu :

1470

150 585

Trang 33

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

IV.4 Tính nội lực sơ bộ các giai đoạn:

IV.4.1 Thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ:

- Sơ đồ phân chia các khối đúc:

- Tải trọng tác dụng :

+ Trọng lượng bản thân các khối đã đúc (BT) KN/m

+ Trọng lượng bản thân khối đang đúc (BTKDD: Trường hợp bất lợi nhất là

lấy 1/2 trọng lượng đốt hợp long cho mỗi bên, khối này gây ra mômen MKDD và tải

Trang 34

Thuyết minh đồ ân tốt nghiệp @&? Khoa xđy

SVTH : Nguyễn Đăng Huỳnh Thâi Bình – Lớp 02X3B Trang 33

+ Trọng lượng xe đúc , vân khuôn (XDVK: gồm mômen vă lực cắt)

KNm,KN

+ Hoạt tải thi công (HTTC) KN/m

Nhìn trín sơ đồ phđn chia câc khối đúc thì ta thấy trường hợp bất lợi nhất của giai

đoạn năy lă lúc đốt K8 đê đông cứng, vân khuôn vă xe đúc di chuyển chuẩn bị đúc

đốt hợp long

- Tổ hợp tải trọng :

+ Tĩnh tải : Khối lượng dầm, 1/2 trọng lượng khối hợp long

+ Hoạt tải : Hoạt tải thi công vă thiết bị phụ, trọng lượng xe đúc vă vân

khuông

- Hệ số tải trọng lấy bằng:

+ 1,25 cho trọng lượng bản thđn dầm

+ 1,50 cho tải trọng vă thiết bị thi công

- Mômen đm lớn nhất tại vị trí trín trụ :

tải trọng phân bố do BT+HTTC2

28.51.5

Trang 35

- Mômen dương lớn nhất trong giai đoạn này :

+ Tại đốt hợp long giữa nhịp suất hiện phản lực do dỏ bỏ ván khuông, phản

lực này có trị số bàng 1/2 trọng lượng ván khuông

- Hệ số tải trọng lấy bằng :

+ Hệ số bằng 1,25 đối vói tĩnh tải

+ Hệ số bằng 1,5 đối với ván khuông

- Mômen dương lớn nhất trong giai đoạn này :

M3 = 19837,19015 KNm

IV.4.4 Giai đoạn hoàn thiện:

Cầu làm việc theo sơ đồ cầu liên tục 3 nhịp, tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là

tĩnh tải giai đoạn 2 : DC2= 5,58KN/m, với hệ số tải trọng lấy bằng : 1,25 và tĩnh tải

bản mặt cầu : DW = 21,42 KN/m, với hệ số tải trọng là : 1,5 Các tải trọng thi công

khác đều được tháo dỡ

.

42m

.

10,5m DC=207,6 KN\m

Trang 36

+ Mômen dương lớn nhất trong giai đoạn này là tại nhịp biên :

M4 = 24087,29 KNm

+ Mômen âm lớn nhất trong giai đoạn này là: M4 = -98968,20126 KNm

IV.4.5 Giai đoạn khai thác sử dụng :

-Tải trọng tác dụng : Hoạt tải HL-93 và đoàn người 3KN/m

+ Hệ số tải trọng lấy bằng : 1,75 cho cả HL-93 và người

+ Số làn xe: n=2, hệ số làn m =1, IM =1,25

+ Người đi trên cả hai lề : 2.1,25=2,5m

- Biểu đồ mômen :

+ Mômen dương lớn nhất trong giai đoạn này là : M5 = 37449,51 KNm

+ Mômen âm lớn nhất trong giai đoạn này là : M5 = - 100278,97 KNm

+ Mômen dương lớn nhất ở nhịp giữa : M5g = 33446.6 KNm

V Tổ hợp nội lực và tính cốt thép cho dầm:

V.1 Tổ hợp nội lực:

- Tính cáp nhóm1 :

Nội lực lớn nhất trước khi hợp long : MI = - 176058,01 KNm

Nội lực trong giai đoạn khai thác : MI = - 100278,97

- Tính cáp nhóm 2 :

Nội lực lớn nhất trong giai đoạn khai thác sử dụng : MII = 37449,51 KNm

- Tính cáp nhóm 3 :

Trang 37

Nội lực lớn nhất trong giai đoạn khai thác sử dụng : MIII = 33446.6 KNm

Đối với nhóm cáp chịu mômen dương khi thi công không cần phải tính toán vì nội

lực tại đây chỉ cần cốt thép thường là cũng đủ chịu lực

V.2 Tính toán cốt thép:

Sử dụng cáp DƯL với các đặc trựng như sau:

Loại cốt thép 7 tao 15,2 mm, A=140mm2

Giới hạn bền fpu 1860 Mpa

Giới hạn chảy fpy 1670 Mpa

Môdun đàn hồi 197000 Mpa

- Điều kiện tính toán: Với mọi tiết diện tổng ứng suất do lực căng trước và mômen

tính toán gây ra không lớn hơn 0,5f'c tại thớ chịu nén và không được nhỏ hơn

không tại thớ chịu kéo

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

.'

T T T tr

W

M W

e N A

N f

).)(

'.(

.'

'

bo KT T tr

b T

tr T

A f e A W

A M n

e A W

M N

.(

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 d

W

M W

e N A N f

Trang 38

NT = nb.fKT.Abó + e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực

+ A: Diện tích tiết diện bêtông

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

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

- Ta có bảng tính các đặc trưng hình học của các tiết diện đặc trưng:(các đặt trưng

hình học của các tiết diện đã được khai báo trong quá trình thiết lập mô hình không

gian của kết cấu)

- Ta có bảng tính các đặc trưng hình học của các tiết diện đặc trưng( các số liệu này

được lấy trươc tiếp trong chương trình Midas)

Tiết diện h(m) A (m2) I (m4) yt(m) yd(m) Wt(m3) Wd(m3)

- Dự kiến bố trí cốt thép ứng suất trước như sau:

Tiết diện Trên trụ Giữa nhịp giữa Nhịp biên

Mmin(max) 176058.01 33446.6 37449.51

A.eT + Wtr 31.96

Trang 39

- Khoảng cách từ tâm bó cáp đến thớ ngoài cùng chịu kéo(nén) là 12,5cm, từ tim

đến tim các bó cáp là 15cm theo chiều ngang Các bó cáp chịu mômen âm bố trí

thành một hàng ở bản nắp, các bó cáp chịu mômen dương cũng bố trí một hàng ở

52 120 380

120 52 173

150

12.5

15

15 15 15 15

Bố trí cáp DƯL chịu mômen âm trên trụ

15 15 15 15

Bố trí cáp DƯL tại tiết diện giữa nhịp giữa

Trang 40

VI Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ theo mômen ở TTGH cường

độ:

- Bê tông đúc dầm có f'c=50Mpa (mẫu hình trụ ở 28 ngày)

- Khối lượng thể tích bê tông cốt thép : 24 KN/m3

- Môdun đàn hồi: Ec = 0.043yc1,5√f’c = 35749,53 Mpa

- Hệ số giãn nở nhiệt: α= 10,8.10-6/oC

Ta quy đổi tiết diện hộp về tiết diện tiết diện chữ I lệch và sử dụng công thức tính

như đối với tiết diện chữ T trong quy trình Chiều dày bản cánh chịu nén với tiết

diện chịu mômen dương giữa nhịp là 440 mm (chiều dày quy đổi), với tiết diện chịu

mômen âm thì lấy bằng chiều dày bản đáy:

- Công thức kiểm toán: Mmax≤ Mr=ϕ.Mn

15 15 15 15

Bố trí cáp DƯL tại tiết diện nhịp biên

1370

548 548

1370

Tiết diện quy đổi đối với tiết diện giữa nhịp

Định dạng
Số trang	180
Dung lượng	1,52 MB
File đính kèm	THUYẾT MINH WORD+BẢN VẼ.rar (4 MB)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG V23

xuất giải phâp thi công