ĐA tốt nghiệp cầu qua sông Q5 tỉnh Quảng Nam

Thủy văn : MNCN: 10.3m MNTT: 5.6m MNTN: 2.3m Địa chất : Lớp 1: Á sét, dẻo mềm Lớp 2: Sét nửa cứng Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa Các chỉ tiêu kỹ thuật : Quy mô xây dựng: vĩnh cửu. Tải trọng : đoàn xe HL93 và đoàn người 3KNm2. Khổ cầu : B= 8,0+ 2x0.3 + 2x1,25(m) Độ dốc ngang : 1.5 %. Khổ thông thuyền : 25x2.0m Đề xuất PA TK sơ bộ: Phương án 1: Cầu BTCT ƯST 5x28 m. Phương án 2: Cầu thép liên hợp bản BTCT 3x44m. Phương án 3: Cầu BTCT ƯST 2x25.6 + 36.6 + 2x25.6 GVHS: Ths Lê Văn Lạc trường ĐHBK Đà Nẵng

LỜI CẢM ƠN

  Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nênthiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước,trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xây dựngchuyên nghành Xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại học Dân Lập Duy Tân, trongnhững năm qua với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắnghọc hỏi và trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ gópmột phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sông Q5, đãphần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để sau nàykhi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Được sự hướng dẫn kịp thời và nhiệt tình của thầy giáo Th.s Lê Văn Lạc đến nay

em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạnchế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nênchắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm

và chỉ dẫn thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được kính gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Th.s LêVăn Lạc đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này Em xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, tháng 10 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Bình

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

PHẦN I: 6

THIẾT KẾ DỰ ÁN SƠ BỘ 6

CHƯƠNG I: 7

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG Q5 7

I QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH QUẢNG NAM: 7

I.1 Vị trí địa lý chính trị : 7

I.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển : 7

II THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG : 7

II.1 Thực trạng giao thông : 7

II.2 Xu hướng phát triển : 7

III NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG Q5: 7

IV SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG Q5 : 7

V ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU : 8

V.1 Địa hình : 8

V.2 Khí hậu : 8

V.3 Thủy văn : 8

V.4 Địa chất : 8

V.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu : 8

VI CÁC CHỈ TIÊU KT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU : 9

VI.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật : 9

VI.2 Giải pháp kết cấu : 10

VII.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ: 10

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU ĐƠN GIẢN BTCT UST 12

I.TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 12

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 12

I.2 Tính toán khối lượng tỉnh tải giai đoạn I I: 13

I.3 Tính khối lượng mố: 14

I.4 Tính khối lượng trụ: 15

II TÍNH ÁP LỰC VÀ BỐ TRÍ CỌC 18

II.1 Tính áp lực 18

II.2.Tính toán số lượng và bố trí cọc 18

III KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM 26

III.1 Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với mômen 26

III.2.Xác định nội lực 27

III.3 Các đặc trưng vật liệu của dầm chủ 27

III.4 Kiểm toán cường độ uốn của dầm 29

IV PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG TOÀN CẦU PHƯƠNG ÁN 1 31

CHƯƠNG III 32

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM ĐƠN GIẢN LIÊN HỢP BẢN BTCT 32

I TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH: 32

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp: 32

I.2 Tính khối lượng mố: 34

I.3 Tính khối lượng trụ: 35

II.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ 38

II.1.Tính áp lực 38

II.2.Tính toán số lượng và bố trí cọc 39

II.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu: 45

III.TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ VÀ DUYỆT TIẾT DIỆN: 47

III.1.Chọn các bộ phận cầu và các thông số tính toán: 47

III.2.Tính toán nội lực do hoạt tải: 48

III.3 Xác định tĩnh tải rải đều lên 1 dầm : 52

IV PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG TOÀN CẦU PHƯƠNG ÁN 2 58

CHƯƠNG IV 59

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM BTCT GIẢN ĐƠN DƯL 59

I.TÍNH KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC: 59

I.1 Tĩnh tải 59

I.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 59

I.3 Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen 61

I.4 Tính toán khối lượng mố trụ cầu 62

I.5 Tính toán khối lượng trụ: 63

II TÍNH ÁP LỰC VÀ BỐ TRÍ CỌC 64

II.1 Hệ số điều chỉnh tải trọng 64

II.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố: 64

II.3 Tính toán áp lực tác dụng lên trụ: 65

II.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu 66

III KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM: 70

III.1 Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với mômen: 70

III.2 Xác định nội lực: 72

IV BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU TOÀN CẦU P/ÁN 3 : 73

CHƯƠNG V: 74

SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN 74

I CƠ SỞ ĐỂ CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐƯA VÀO THIẾT KẾ KỸ THUẬT: 74

II SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO GIÁ THÀNH DỰ TOÁN: 74

III SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẾ TẠO: 74

III.1 Phương án I: Cầu đơn giản BTCT DUL 74

III.2 Phương án II: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT: 75

III.3 Phương án III: Cầu đơn giản BTCT DUL 75

IV SO SÁNH PHƯƠNG ÁN THEO ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG 75

V.NHÂN LỰC ĐỊA PHƯƠNG, NGUỒN CUNG CẤP NGUYÊN VẬT LIỆU 76

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

VI KẾT LUẬN: 76

PHẦN II 77

THIẾT KẾ KỸ THUẬT 77

CHƯƠNG I 78

THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 78

I.NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN : 78

II.TIẾT DIỆN NGANG VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ: 78

III.THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP: 79

IV TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU PHÂN MÚT THỪA: 80

IV.1 Xác định nội lực do tĩnh tải: 80

IV.2 Xác định nội lực do hoạt tải: 80

V TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU TẠI VỊ TRÍ GIỮA HAI DẦM CHỦ: 81

V.1 Xác định nội lực lớn nhất xuất hiện trông bản mặt cầu do tĩnh tải: 81

V.2 Xác định nội lực lớn nhất xuất hiện trong bản mặt cầu do hoạt tải: 81

VI XÁC ĐỊNH LỰC CẮT XUẤT HIỆN TRONG BẢN MẶT CẦU: 83

VII CHỌN CỐT THÉP SỬ DỤNG CHO BẢN MẶT CẦU 84

VII.1 Chọn cốt thép mômen dương cho bản mặt cầu 85

VII.2 Chọn cốt thép mômen âm cho bản mặt cầu: 86

VII.3 Chọn cốt thép phân bố theo phương dọc cầu: 86

CHƯƠNG II 87

THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP 44 M 87

I XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DẦM CHỦ VÀ KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN : 87

I.1 Xác định nội lực trong dầm chủ : 87

I.2 Kiểm toán tiết diện : 91

II XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CẮT BẢN BIÊN DƯỚI : 103

II.1 Đặc trưng hình học tiết diện giảm yếu : 103

II.2 Xác định điểm cắt lý thuyết : 103

III THIẾT KẾ NEO LIÊN KẾT : 104

III.1 Trạng thái giới hạn mỏi : 105

III.2 Trạng thái giới hạn cường độ : 106

III.3 Kết luận : 106

IV THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM : 107

IV.1 Thiết kế mối nối tại vị trí nối 1 : 107

CHƯƠNG II: 115

THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ T1 115

I.TẢI TRỌNG VÀ TỔNG HỢP NỘI LỰC: 115

I.1.Số liệu chung: 115

I.2.Kết cầu phần trên: 115

I.3.Số liệu trụ: 116

I.4.Tính toán các tải trọng tác dụng lên trụ: 116

I.5.Tổng hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng : 128

II.KIỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT: 130

II.1.Kiểm toán mặt cắt xà mũ (A-A): 130

II.2.Kiểm toán mặt cắt đỉnh móng: I-I 138

II.3.Kiểm toán mặt cắt tại đáy móng: II-II 145

II.4 Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc : 149

PHẦN III: 150

THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 150

CHƯƠNG I: 151

THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 151

I ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA TRỤ T1: 151

II SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM NƠI XÂY DỰNG CẦU: 151

II.1 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: 151

II.2 Nhân lực và máy móc: 152

II.3 Điều kiện địa chất thuỷ văn: 152

II.4 Tình hình dân cư: 152

II.5 Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân: 152

II.6 Chọn thời gian thi công: 153

III ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THI CÔNG TRỤ T1 : 153

IV TRÌNH TỰ THI CHUNG CÔNG TRỤ T1: 154

V CÁC CÔNG TÁC CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TRỤ: 154

V.1 Công tác chuẩn bị: 154

V.2 Công tác đo đạc : 155

V.3 Công tác cọc BTCT : 157

V.4 Công tác ngăn nước : 161

V.5 Công tác đào đất móng trụ : 164

V.6 Công tác đổ bê tông bịt đáy : 164

V.7 Công tác hút nước hố móng : 165

V.8 Công tác bệ trụ : 165

V.9 Công tác thân trụ : 170

V.10 Công tác xà mũ trụ : 174

V.11 Hoàn thiện và kiểm tra : 176

CHƯƠNG II: 177

THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 177

I SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM XÂY DỰNG CẦU: 177

I.1 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: 177

I.2 Nhân lực và máy móc: 177

I.3 Điều kiện địa chất thuỷ văn: 178

I.4 Tình hình dân cư: 178

I.5 Điều kiện ăn ở và sinh hoạt của công nhân: 178

I.6 Chọn thời gian thi công: 178

II ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG: 178

III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LAO KÉO KẾT CẤU NHỊP DẦM THÉP: 179

III.1.Tính lực kéo N k : 179

III.2.Tính lực hãm: 180

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

III.3.Tính lực đạp ngang H: 181

III.4.Tính toán độ ổn định lật dầm khi lao kéo trên trụ cầu: 181

III.5.Kiểm tra cường độ và tính toán độ võng của dầm : 182

III.6.Tính toán số con lăn: 184

III.7.Tính toán Tavet 186

TÀI LIỆU THAM KHẢO 187

PHẦN I:

THIẾT KẾ DỰ ÁN SƠ BỘ

(30%)

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG Q5

I QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH QUẢNG NAM:

I.1 Vị trí địa lý chính trị :

Cầu qua sông Q5 thuộc địa phận Huyện B tỉnh Quảng Nam Công trình cầu qua sôngQ5 nằm trên tuyến đường nối với trung tâm A một vùng có nhiều tìm năng trong chiếnlược phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọngnối liền hai trung tâm kinh tế, chính trị

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

I.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm cách trung tâm huyện A 3km nên dân cư ở đây sinh sống tăngnhiều 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

II THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG : II.1 Thực trạng giao thông :

Cầu qua sông Q5 đã được xây dựng từ rất lâu, dưới tác động của môi trường hiện nay

đã hư hỏng không thể lưu thông Chỉ có lưu thông qua lại bằng thuyền do tự phát

II.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

III NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG Q5:

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

IV SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG Q5 :

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sôngQ5 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thôngngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế pháttriển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

Cầu qua sông Q5 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnhQuảng Nam Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm B vàvùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội củatỉnh.

Do tầm quan trọng như trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết vàcấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

V ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

V.1 Địa hình :

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

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được vậnchuyển 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 loạithép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ởcác khu vực lân cận

Xi măng: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đápứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xâydựng 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 sựcạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giaothông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và côngnghệ 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 cầuđường 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 ýthức trách nhiệm cao

Các đội thi công được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vậtliệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương kháthuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra

VI CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU :

VI.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 HL-93 và đoàn người 3KN/m2

- Khổ cầu : B= 8,0+ 2x0.3 + 2x1,25(m)

- Độ dốc ngang : 1.5 %

- Khổ thông thuyền : 25x2.0m

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

VI.2 Giải pháp kết cấu :

- Với những điều kiện được trình bày như trên ta đưa ra giải pháp kết cấu như sau:

Nguyên tắc 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 sử dụng các công nghệ mới tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình,tăng tính thẩm mỹ

 Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện và kinh tế

 Giải pháp kết cấu công trình:

 Kết cấu thượng bộ:

 Đưa ra giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dây văng nhằm tạo mỹ quan chocông trình và giảm số lượng trụ, bên cạnh đó cũng đưa ra giải pháp giản đơn kếtcấu ƯST để so sánh chọn phương án

 Kết cấu hạ bộ:

 Móng cọc khoan nhồi

 Kết cấu mố chọn loại mố chữ U tường mỏng

 Kết cấu trụ ta nên dùng trụ đặc

VII.ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ:

Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vàokhẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:

Phương án 1: Cầu BTCT ƯST 5x28 m.

Phương án 2: Cầu thép liên hợp bản BTCT 3x44m.

Phương án 3: Cầu BTCT ƯST 2x25.6 + 36.6 + 2x25.6

Phương án 1: Cầu đơn giản BTCT ƯST 5x28 m.

Khẩu độ cầu :

L TK0  5x28  4x0 05  4x1 8  2x1  131m

%5

%77.0

%100130

130131

%100

0

0 0

Phương án 2 Cầu thép liên hợp bản BTCT 3x44m.

Khẩu độ cầu :

L TK0  3x44  2x0 05  2x1 8  2x1  126 5m

%5

%69

2

%100130

1305.126

%100

0

0 0

Vậy đạt yêu cầu

Phương án 3: Cầu BTCT ƯST 2x25.6 + 36.6 + 2x25.6

Khẩu độ cầu :

L TK0  2x25 6  36 6  2x25 6  4x0 , 05  4x1 8  2x1  130m

%5

%0

%100130

130130

%100

0

0 0

Chương II: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU ĐƠN GIẢN BTCT UST

I.TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp.

60 60

60 60

60 60

6 0 2 0 75 0 2 0 15 0 2

5 0 2 0 2

-Vậy tổng khối lượng bản thân kết cấu nhịp 28m là:

DC tb =(6xV dc +2xV dn1 +3xV dn2)x24

=(6x22.47+2x1.155+3x 1.438)x24 = 3394.66 (KN)

I.2 Tính toán khối lượng tỉnh tải giai đoạn I I:

I.2.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu:

Kết cấu lớp phủ mặt cầu dày 114mm gồm:

+ Lớp bê tông nhựa 70 mm

m KN

V MC







I.2.2.Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành:

-Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình

Cấu tạo lan can tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành.

- Tay vịn được làm bằng các thanh sắt không rỉ có kích thước 10x10 cm, bề dày 2mm

Trọng lượng trên một mét dài của thanh này là 1.5 (Kg/m).

-Mỗi đoạn dài lTV = 2.00 m, số lượng thanh trên 1 nhịp 112 thanh:

-Số lượng lan can trên trên 1 nhịp 28m :

1 2 4 2 4 6

65 0 3

) ( 02 40 6 11 ) 3 2 5 1

-Bệ mố:

) ( 2 52 6 11 5 1

3 0 25 0 28

) ( 768 0 8 0 8 0 2 0

 Thể tích bê tông của 1 mố:

) ( 64 115 768 0 2 52 02 40 21 10 44

 Trọng lượng bê tông của 1 mố:

)(31.277524

64

DC mô

 Trọng lượng bê tông của 2 mố: DC bt2m 2775.3125550.62(KN)

-Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông của mố là 100Kg/m 3 Khối lượngthép trong 2 mố:

1 5 4

+Thể tích bê tông xà mũ trụ :

) ( 28 27 8 1 ) 8 0 2 / ) 6 6 11 ( 7 0 6 11

+Thể tích bê tông bệ trụ:

) ( 64 8 2

V bt    

180 150

280

400 125

1160

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

+Thể tích bê tông đá tảng:

) ( 536 1 8 0 8 0 2 0

 Thể tích bê tông của trụ T1:

) ( 46 169 536 1 64 28 27 64

 Trọng lượng bê tông của trụ T1:

)(04.406724

46

1 5 4

 Thể tích bê tông của trụ T2(T3):

) ( 78 207 536 1 64 28 27 96

 Trọng lượng bê tông của trụ T2(T3) :DC bt tru 207.78244986.66(KN)

-Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông trụ là 100Kg/m 3

 Trọng lượng thép của 1 trụ : 207.78x0.1=20.778(T) = 207.78 (KN)

Trụ T2 và T3 có kích thước :

180 150

280

400 125

1 5 4

 Thể tích bê tông của trụ T4:

) ( 68 156 536 1 64 28 27 87

 Trọng lượng bê tông của trụ T4 :DC bt tru 156.68243760.38(KN)

-Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông trụ là 100Kg/m 3

 Trọng lượng thép của 1 trụ : 156.68x0.1=15.668(T) = 156.68 (KN)

Trụ T4 có kích thước :

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

180 150

280

400 125

1160

-Ta có bảng tổng hợp khối lượng tỉnh tải giai đoạn I và giai đoạn II như sau :

Tải trọng bản thân lớp phủ mặt cầu DWmc = 35.66 (KN/m).

Tải trọng bản thân lan can tay vịn gờ chắn bánh

DClc =(129.36+20.59) /28+1.97= 7.3 (KN/m)

Tải trọng bản thân 1 mố

II.1.2 Hoạt tải:

Xe HL93, tải trọng người PL= 3 KN/ m2, tải trọng làn LL= 9.3 KN/m

Chiều dài nhịp tính toán dầm chủ Ltt = 28-2*0.3= 27.4 (m)

II.2.Tính toán số lượng và bố trí cọc.

II.2.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

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

Ast : Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 416 : Ast = 804mm2

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

Thay vào ta được:

Pn= 0.85x[0.85x30x(160000-804)+420.804]= 3.74 MN

- Sức kháng dọc trục tính toán:

Pr=.Pn; MNVới  : Hệ số sức kháng mũi cọc,  = 0.55

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Sử dụng kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

+ Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định (MPa), cho các cọc đóng tới độ sâu Db trong đất rời có thể tính như sau:

Ncorr : số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ (Búa/300mm)

v

= 0.2 (Mpa) : ứng suất thẳng đứng có hữu hiệu

N (Búa/300mm) : số đếm SPT đo được

D = 400 (mm) : chiều rộng hay đường kính cọc

Db (mm) : chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực

ql : sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0,4 Ncorr cho cát và 0,3 Ncorr cho bùn không dẻo(MPa)

=> qp (MPa)

+ Ma sát bề mặt:

Ma sát bề mặt danh định của cọc trong đất rời (MPa) có thể tính như sau:

Đối với cọc đóng dịch chuyển, ma sát đơn vị bề mặt qs theo công thức

10.7.3.4.2b-1

qs = 0.0019 N

qs : ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa)

N : số đếm búa SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc theo thân cọc (Búa/300mm) + Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:Theo điều 10.7.3.2

QR =  Qn = q Qult Xét tới số tin cậy với n= 1.5 với thân cọc và n= 2.5 với đầu cọc

rẽ của sức kháng mũi và thân cọc.

Qult : sức kháng đỡ của một cọc đơn (N)

Qp : sức kháng mũi cọc (N)

Qs : sức kháng thân cọc (N)

qp (MPa) :sức kháng đơn vị mũi cọc

qs (MPa ): sức kháng đơn vị thân cọc

As (mm2):diện tích bề mặt thân cọc

Ap = 160000 (mm2):diện tích mũi cọc

qp =0.45* 0.8=0.36 :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 mũicọc và sức kháng thân cọc

qs =0.45*0.8=0.36: hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc 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 sứckháng thân cọc

- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vỉa và các lớp mặt cầu truyềnxuống (tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truyền xuống)

110

110

27.4 1.20

- Hoạt tải

35 27.4 1.20

27.4 145

: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng,  = 1.4 với trụ và 1.6 với mố

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

Ptt: sức chịu tải tính toán của cọc

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

Bảng xác định số lượng cọc trong mố trụ cầu

III KIỂM TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM

III.1 Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với mômen

Dầm T ta sử dụng công thức gần đúng của tiêu chuẩn 22TCN 272-05

Hệ số phân bố hoạt tải trong dầm giữa với mômen uốn (4.6.2.2.2a-1)

- Hai làn thiết kế chịu tải:

1 0

3

2 0 6 0

2900 075

S x

S gm

S : khoảng cách giữa câc dầm chủ (mm) S= 2200 mm

L : chiều dài dầm chủ (mm) L= 27400 mm

ts : chiều dày bản mặt cầu (mm)

Kg : hệ số, Kg = n.(I + Aeg2) coi Kg =1 (mm4)

Id : mômen quán tính đối với trục trung hoà dầm

n : Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt cầu:

K

theo (4.6.2.2.2)

2 0 6

0

1 27400

2200 2900

2200 075

Hệ số phân bố hoạt tải trong dầm biên với mômen uốn

Với 1 làn xe thiết kế dùng phương pháp đòn bẩy:

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

Với xe tải thiết kế m*gHL93=1.2*0.65/2=0.39

Với xe tải trọng người m*gPL=1.2*(1.425+0.8)*1.5/2 = 2

Với xe tải trọng làn m*gLL=1.2*0.8*0.65*1.3/3=0.41

Với 2 làn chịu tải ta có

gmb= e *gmg với e là hệ số điều chỉnh e=0.77+de/2800 với de là khoảng cách từ tim dầm đến mép bệ lan can de= 700 mm không nằm trong quy định

vậy gHL93=0.39, gPL=2 , gLL=0.41

III.2.Xác định nội lực

III.2.1 Nội lực do tĩnh tải

Tải trọng bản 1 thân dầm chủ DCdc = 3394.66/(28*6)= 20.21 (KN/m)

Tải trọng bản thân lớp phủ mặt cầu DWmc = 30.32/6=5.05 (KN/m)

Tải trọng bản thân lan can tay vịn gờ chắn bánh DClc= 5.94 (KN/m)

Ta coi như tải trọng bản thân lan can tay vịn gờ chắn bánh do dầm biên chịu

+ Mômen tĩnh tải tại vị trí L/2

MDC= (1.25*20.21 +1.5*5.05)*121.24 = 3981.22 (KN.m)

III.2.2 Nội lực do hoạt tải

ĐAH mônen tai giữa nhịp

Sử dụng tao thép 15.24mm Diện tích một tao thép là 140 mm2

- Cường độ kéo quy định của thép ứng suất trước:

fpu = 1860 (Mpa)

- Giới hạn chảy của thép ứng suất trước:

fpy = 0.9xfpu = 0.9x1860 = 1670 (Mpa)

- Môđun đàn hồi của thép ứng suất trước:

Ep =197000 (Mpa)

- Sử dụng thép có độ tự chùng thấp của hãng VSL: Tiêu chuẩn ASTM A416 Grade270

- Ứng suất trong thép khi kích:

fpi = 0.8xfpu = 0,8x1860 = 1488 (Mpa)

- Ứng suất trong thép trong các giai đoạn sử dụng:

- Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh: fy = 420 (Mpa)

- Môđun đàn hồi: Es = 200000

Bê tông:

Tỷ trọng của bê tông : γc = 24 (kN/m3.)

Cường độ chịu nén của bê tông quy định ở tuổi 28 ngày: fc’ = 40 (Mpa)

Cường độ chịu nén của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ứng suất trước:

fci’ = 0.85xfc’ = 0.85x40 = 34(Mpa)

Môđun đàn hồi của bê tông dầm:

E c dam 0,043.y c1,5. f c'

=28994.48 (Mpa) Môđun đàn hồi của bê tông dầm lúc căng kéo:

Eci = 0.85xEc = 0.85x28994.48 = 28895.3 (Mpa)

Hệ số quy đổi hình khối ứng suất (22TCN272-05 mục 5.7.2.2)

Cường độ chịu kéo khi uốn: (22TCN272-05 mục 5.4.2

=>

7

28

05,085,0

Mô đun đàn hồi của banE cban  0 , 043 y1c, 5 f c' =28994.48 Mpa

Trong đó: yc=2400 kg/m3 là tỷ trọng bê tông => n= 1

M

A

pu

u ps

.90

vậy diện tích cốt thép ƯST Aps= 4200 (cm2)

Ta bố trí các bó cáp trong bầu dầm như hình vẽ dưới đây

III.4 Kiểm toán cường độ uốn của dầm

Công thức kiểm toán đối với trạng thái giới hạn cường độ 1:

Phân bố ứng suất theo hình chữ nhật (22TCN272-05 mục 5.7.2.2)

Quan hệ tự nhiên giữa ứng suất bê tông chịu nén và có thể coi như một hình chữ nhậttương đương bằng 0,85.fc’ phân bố trên một giới hạn bởi mặt ngoài chịu nén của mặt cắt

và đường thẳng song song với trục trung hoà cách thớ chịu nén ngoài cùng một khoảngcách a = â1.c Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trung hoà Hệ số â1 lấy bằng0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 MPa với bê tông có cường độ lớnhơn 28 MPa, hệ số â1 giảm theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28 MPa, nhưngkhông nhỏ hơn trị số 0,65

Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn /

,085,

.02

.2

.2

f w c

s y s s

y s p

ps

ps

h a h b b f

a d f A

a d f A

a d f

.02

f w c

p ps ps

h a h b b f

a d f

Trong đó :

+ Aps: Diện tích cốt thép dự ứng lực trong vùng chịu kéo, Aps= 5880( mm2 )

+ 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+ 1 = 0.76

+ b : Bề rộng cánh chịu nén, b = 2000 mm

+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứng lực,

dp = 1500 - 100 = 1400 mm

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

+ fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định

PS

d

c k f

tiết diện bản cánh quy đổi

II II

+ hf : Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện, là chiều dày quy đổi từ cánh trên củadầm, hf = 211.5 mm

+ bW : Chiều rộng bản bụng, bW = 200 mm

Ứng suất trung bình trong tao cáp ứng suất trước fps có thể lấy như sau :

fps = fpu

.(1-p d

c

f w c

y s s s pu ps

d

f A k b f

h b b f f

A f A f A c

85 , 0

.

85 , 0

.

' 1

' 1 '

28 0 200 40 76 0 85 0

5 211 200 2000 40

76 0 85 0 1860 4200

x x

x x

x x x

c

c < hf tức trục trung hoà đi qua cánh Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chữ nhật.Theo 22TCN272-05 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h > c xác định theo phươngtrình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trình trênTrong đó phải thay b bằng bf

Công thức xác định được viết lại:

p

pu ps f

c

y s s s pu

ps

d

f A k b f

f A f A f

A

c

' 1

' '

28 0 2000 40

76 0 85 0

1860 4200



x x x

x

fps = fpu

.(1-p d

c

k. ) = 1860x(1-0 28x1461400.73) = 1805.42 ( MPa)

a = â1.c = 0.764*146.73 = 112.14 mm

m kN x

x

a d f A

2

14 112 1400 1860

4200 2

Kết luận: Vậy mặt cắt thoả mãn về cường độ

IV PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG TOÀN CẦU PHƯƠNG ÁN 1

PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG TOÀN CẦU PA1

TT HẠNG MỤC CÔNG TÁC ĐƠN VỊ THỂ TÍCH GHI CHÚ

1 Bê tông mố cầu : m3 231.276 2 Mố

2 Bê tông trụ cầu m3 741.694 5 Trụ

4 Bê tông cột lan can m3 4.29

5 Bê tông đá vĩa m3 26.95

I TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp, mỗi nhịp có 6 mặt cắt ngang gồm 6 dầm thép I bố trí cáchnhau 2m:

- Chiều dài mỗi nhịp 44 m

- Chiều cao toàn bộ kết cấu nhịp 2 m trong đó:

I.1.2.Tỉnh tải giai đoạn II:

I.1.2.1.Trọng lượng các lớp mặt cầu:

- Kết cấu lớp phủ mặt cầu dày 114mm gồm:

+ Lớp bê tông nhựa 70 mm

m KN

V MC







I.1.2.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành:

-Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình

Cấu tạo lan can tay vịn, đá vỉa, lề bộ hành.

- Tay vịn được làm bằng các thanh sắt không rỉ có kích thước 10x10 cm, bề dày 2mm

Trọng lượng trên một mét dài của thanh này là 1.5 (Kg/m).

-Mỗi đoạn dài lTV = 2.19 m, số lượng thanh trên 1 nhịp 44m:

I.2 Tính khối lượng mố:

-Tường cánh:

) 44 12 2 5 0 2 2 2

1 2 4 2 4 6

2 0 15 0 44

) ( 85 14 6 11 5 0 3 2 6 10 3 0 2

65 0 3

) ( 6 21 6 11 ) 5 1 5 1

-Bệ mố:

) ( 2 52 6 11 5 1

 Thể tích bê tông của 1 mố:

) ( 86 101 768 0 2 52 6 21 85 14 44

 Trọng lượng bê tông của 1 mố:

)(59.244424

86

DC mô

 Trọng lượng bê tông của 2 mố: DC bt2m 2444.5924889.18(KN)

-Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông của mố là 100Kg/m 3 Khối lượngthép trong 2 mố:

4

V tt       +Thể tích bê tông xà mũ trụ :

) ( 37 36 4 2 ) 8 0 2 / ) 6 6 11 ( 7 0 6 11

+Thể tích bê tông bệ trụ:

) ( 64 8 2

V bt    

240 200

280

400 100

 Thể tích bê tông của trụ T1:

) ( 33 213 536 1 64 37 36 42

 Trọng lượng bê tông của trụ T1:

)(92.511924

33

SVTH: Nguyễn Thế Bình - Lớp T14XDC

 Trọng lượng bê tông của trụ T2(T3) :DC bt tru 230.04245520.96(KN)

-Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông trụ là 100Kg/m 3

 Trọng lượng thép của 1 trụ : 230.04x0.1=23.0(T) = 230.04 (KN)

Trụ T2 có kích thước :

240 200

280

400 100

1160

-Ta có bảng tổng hợp khối lượng tỉnh tải giai đoạn I và giai đoạn II như sau :