PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ II DẦM LIÊN HỢP THÉP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP

Hoạt tải xe mgm =0,84 gv=0.7934.4.Nội lực tại các mặt cắt đặc trưng: -Trong phương án sơ bộ chỉ tính cho ba mặt cắt là mặt cắt giữa nhịp chính, mặt cắt trênđỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp

Chương II

PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ II DẦM LIÊN HỢP THÉP BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP I.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN :

1 Bố trí chung :

Kết cấu nhịp cầu được chia thành 3 nhịp liên tục theo sơ đồ : 43+58+43+33x3 m Bán kính đường cong đứng R =3000m ,độ dốc ngang cầu 2%,độ dốc dọc 0%.Kết cấu nhịp liên tục thi công theo phương pháp lao kéo dọc

II THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN :

2 Thiết kế kết cấu phần trên :

tr eff

b

2.3 Vật liệu :

a - Bê tông : M400 Mpa

Trọng lượng riêng của bê tông : c 25kN3

Mô đun đàn hồi của bê tông :E c0.0431.5c f 'c 33994MPa

Cường độ chịu kéo khi uốn : f r 0.63 f 'c 3,98MPa

Hệ số poision : =0,2

Hệ số dãn nở vì nhiệt =1,08E-5

b.Cốt thép thường

Loại CT có gờ

Cường độ của thép fr =300 Mpa

Mô đun đàn hồi Ec=200000 MPa

Giới hạn chảy fy =290 Mpa

Cường độ của thép fs = 450Mpa

Mô đun đàn hồi của thp Es=200000 Mpa

Giới hạn chảy của thp fy =345 Mpa

2.4 Xác định bề rộng bản cánh có hiệu :

a.Đối với dầm trong, bề rộng bản cánh có hiệu là :

=> befftr=2500btf - bề rộng bản cánh trên dầm thép

ts - chiều dày BMC

S - khoảng cách dầm trên mặt cắt ngang

Leff - chiều dài nhịp tính tốn của

b.Đối với dầm biên, bề rộng bản cánh có hiệu là :

beffbien= 2500/2+1250=2500

2.5 Tính đặc trưng hình học mặt cắt liên hợp dẻo:

Đặc trưng mặt cắt không liên hợp

min2

-Khoảng cách từ TTH tới mép dưới dầm thép : . 1, 02 08 1040

-Khoảng cách từ TTH tới mép trên dầm thép : Yst =(40+200+40)-1040=1040

-Mô men của tiết diện dầm thép đối với TTH : I dam I0Ai y.( i y sb)2

- Trọng lượng neo liên kết:

Dùng neo đinh để liên kết cho nên ta có :

22 90

DCn =0,1 KN /m

- Trọng lượng hệ liên kết ngang:

-Dùng thép định hình I500 có chiều dài 2200mm ,trọng lượng trên một mét dài bằng 88,6Kg/m.Bố trí khoảng cách giữa các liên kết ngang là 5m,như vậy toàn cầu sẽ có

+ Tĩnh tải rãi đều trên một dầm chủ là 0,6078 KN/m

- Sườn tăng cường đứng:

Bố trí đối xứng nhau qua sườn dầm chủ Dùng thép tấm có kích thước 15  275 

2000 đặt cách nhau 3 m.Như vậy toàn cầu co 96 sườn

3.2 Tĩnh tải giai đoạn 2

- Lớp phủ mặt cầu  = 2300kg/m , chiều dày trung bình 5 cm

DCmc = 2300  0,05  12.40  1/5 = 264,5 kg/m =2,65 KN/m-Lớp phòng nước 1 cm:

Đối với đường 2 làn xe lấy m =1

Khi xếp tải 2 làn lấy m =1

Khi xếp tải 1 làn lấy m=1.2

ts:Chiều dày bản bê tông; ts=250 mm

L: Chiều dài nhịp tính toán; L=5800 mm

-Tham số độ cứng dọc, Kg, phải được lấy theo:

Kg = n(I + Ae 2

g

e ) Với: 7

E

En

EB = môđun đàn hồi của vật liệu dầm (MPa)

Ed = mô đun đàn hồi của vật liệu bản (MPa)

I = mô men quán tính của dầm (mm4)

eg = khoảng cách giữa các trọng tâm của dầm cơ bản và bản mặt (m)

-Giả thiết cho thiết kế sơ bộ :

3 1

g s

-Tải trọng thiết kế trên 2 làn xe:

0,34 1,06

0,5 0,5

750 0,7 1,3

Mặt cắt nhịp chính

-Tải trọng thiết kế trên 1 làn xe:

Nguyên tắc địn bẩy, chỉ tính một làn xe nên hệ số làn m =1,2

gm1lan =0,5x(1,06+0,34)=0,7

m.gm(db)1lan =1,2x0,7=0,84

-Hệ số mơ men tính cho người :

gpl = 0,5x(1,3+0,7)x1,2=1,72

-Tải trọng thiết kế 2 làn xe:

mg m(db)2lan = e.m.gm(dtr)2lan

e=0,77+de/2800=0,77+750/2800=1,038

Vậy:

mg m(db)2lan = e.mgm(dtr)2lan =1,038x0,563=0,584

-Hệ số mô men tính cho người :

2

-Khi một làn thiết kế chịu tải :

Lấy giống như đối với mômen : gv(db)1lan = m.gm(db)1lan =1,2x0,7=0,84

-Khi hai làn thiết kế chịu tải: gv(db)2lan =e.gv(dtr)2lan

0,6 0,6 750 0,85

de

Vì e<1 nên ta lấy e=1 Khi đó : gv(db)2lan =1x0,793=0,793

-Tính cho người : Khi một làn thiết kế chịu tải :

Lấy giống như đối với mômen: gpl =1,72

-Khi hai làn thiết kế chịu tải : gpl =e gpl 2lan =0,85x1,786=1,52

Kết luận: Hệ số phân bố hoạt tải tính toán là:

Hệ số hân bố hoạt tải Mô men Lực cắt

Hoạt tải xe mgm =0,84 gv=0.793

4.4.Nội lực tại các mặt cắt đặc trưng:

-Trong phương án sơ bộ chỉ tính cho ba mặt cắt là mặt cắt giữa nhịp chính, mặt cắt trênđỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp biên.Tuy nhiên ta chỉ tính cho mặt cắt đỉnh trụ và giá trị mặtcắt lớn nhất của hai mặt cắt giữa nhịp đồng thời chỉ xét giai đoạn khai thác được coi làgiai đoạn bất lợi nhất để tính duyệt

-Sử dụng chương trình MiDas cival ta tính được giá trị mô men tại gối và giữa nhịp

do :Hoạt tải HL-93 gây ra (đã xét đến hệ số xung kích )

Biểu đồ bao mô men do xe 3 trục+tải trọng làn

Biểu đồ bao mô men do xe 2 trục+tải trọng làn

Bảng giá trị mô men tại các mặt cắt sau :

Mặt cắt Mô men xe 3 trục+tải trọng làn

Xe 2 trục+ Tải trọng làn

-Sử dụng chương trình MiDas cival ta tính được giá trị lực cắt tại gối và giữa nhịp

do :Hoạt tải HL-93 gây ra (đã xét đến hệ số xung kích )

Biểu đồ bao lực cắt do xe 3 trục +tải trọng làn

Biểu đồ bao lực cắt do xe 2 trục +tải trọng làn

Bảng giá trị lực cắt tại các mặt cắt sau :

Mặt cắt Lực cắt xe 3 trục+tải trọng làn

(xét đến hệ số xung kích)

Lực cắt xe 2 trục+tải trọng làn (xét đến hệ số xung kích)

Biểu đồ bao mô men do tĩnh tải giai đoạn 1

Biểu đồ bao lực cắt do tĩnh tải giai đoạn 1

Bảng giá trị nội lực do tĩnh tải giai đoạn 1

Mặt cắt Mô men do tĩnh tải giai

đoạn I

Lực cắt do tĩnh tải giai đoạnI

Nhịp giữa Mmax nhip giua =4088,5 kN Vgiua nhip giua =150,8 kN

Nhịp biên Mmax nhip bien=3072,8 kN Vgiua nhip bien=159,2kN

-Giá trị mô men và lực cắt do tĩnh tải giai đoạn 2(chưa xét dến hệ số vượt tải trọng )

Biểu đồ mô men do tĩnh tải giai đoạn 2

Biểu đồ lực cắt do tĩnh tải giai đoạn 2

Bảng giá trị nội lực do tĩnh tải giai đoạn 2

Mặt cắt Mô men do tĩnh tải giai

đoạn II

Lực cắt do tĩnh tải giai đoạnII

Nhịp giữa Mmax nhip giua =665,2 kN Vgiua nhip giua =49,1 kN

Nhịp biên Mmax nhip bien=499,9 kN Vgiua nhip bien=25,9kN

-Giá trị mô men và lực cắt do người đi bộ (chưa xét dến hệ số vượt tải trọng )

Biểu đồ bao mô men do người đi bộ

Biểu đồ bao lực cắt do người đi bộ

Bảng giá trị nội lực do người đi bộ

Mặt cắt Mô men do người đi bộ Lực cắt do nguiwf đi bộ

, 1 ) ,

( ( 75 , 1 5

, 1 25

, 1 ) ,

( ( 75 , 1 5

, 1 25

, (

( 1

) )

, (

( 1

mgM : Hệ số phân bố ngang tính cho mô men

mgV :Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt

DC1 :Tĩnh tải giai đoạn 1

DC2 :Tĩnh tải giai đoạn 2

M3truc+Dw : Mô men do xe 3 trục+tải trọng làn gây ra tại mặt cắt thứ i

M2truc+Dw :Mô men do xe 2trục+ tải trọng làn gây ra tại mặt cắt thứ i

Mpl :Mô men do người đi bộ gây ra tại mặt cắt thứ i

V Tính duyệt mô men theo TTGH cường độ I :

Xét mặt cắt chịu uốn dương : (Mặt cắt giữa nhịp có mô men lớn hơn nhịp biên )

*Tính toán mômen chảy My

MAD =0,05x(345000-5110,63/0,064-831,5/0,036=1,22E+4 kN.m My=5110,625+831,5+12199,216=18141,34 kN.m

*Tính toán mômen dẻo Mp

yw w

D D

*Tính toán mômen danh định Mn.

a.Kiểm tra độ cứng của mặt cắt dầm thép :

Yêu cầu độ mảnh của sườn dầm

-Mục đích của yêu cầu này là ngăn chặn việc nứt vỡ của bản bê tông mặt

cầu khi mà mặt cắt liên hợp tiến gần đến khả năng mômen dẻo

Dp :chiều cao từ đỉnh của bản bê tông mặt cầu đến trục PNA

Dp =250+30-231,88+40=88,116 mm

c Kiểm tra về giới hạn tỷ số mômen quán tính :

Các cấu kiện uốn phải đạt yêu cầu sau

0,1 yc 0,9

y

I I

-Iyc và Iy - các mômen quán tính của bản cánh chịu nén và dầm thép với trục

thẳng đứng trong mặt phẳng của sườn Giới hạn này đảm bảo rằng công thức

tính toán sự mất ổn định do xoắn ngang là có hiệu quả

V.2.Mặt cắt đỉnh trụ(mặt cắt chịu mômen âm)

Mặt cắt đỉnh trụ chịu tác dụng của mô men âm,sức kháng uốn âm Mn của mặt cắt liênhợp được lấy giá trị nhỏ trong hai giá trị sau:

-Mn=Mp

- Mn= p

p

n p

y p

M Q

Q Q

7.011

Trong đó: +Qp=3.0 (Đối với mặt cắt đối xứng)

2)5.0

t p th

Trong đó as=0.23 (m):Khoảng cách từ trọng tâm cốt dọc bản đến mép trên dầm thép;các

kí hiệu khác như ở trên

Mp=Fy(St+St)=50354.82 (KN.m)

V.2.2.Xác định mômen chảy My

V.2.2.1.Trường hợp 1:

Toàn bộ cốt thép bản và mép tren bản chịu kéo xuất hiện giới hạn chảy Fy

Gọi y0là vị trí trọng tâm dầm thép so với bản đáy;y0=1.3965 (m)

+ứng suất mép trên của cánh chịu kéo:

fc=Fy 0

0)(

t y H

th

c th

Ac(y0-0.5tc)

M y =35496.74 KN.m

V.2.2.2.Trường hợp 2:

Toàn bộ cốt thép bản và mép dưới dầm thép đạt đến giới hạn chảy

+ứng suất cánh chịu kéo:

ft=F

 0

0

y H

fc=Fy 0

(

y H

t y H

th

c th

Ac(y0-0.5tc) Trong đó zb-0 :Khoảng cách từ trọng tâm bê tông đến trục trung hoàdầm thép

zs-o Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến trục trung hoà dầm thép

y p

M Q

Q Q

7.011

- Tính áp lực nước đẩy nổi ứng với mực nước thấp nhất

- Để tính thiên về an toàn ta bỏ qua giá trị này

- Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải truyền lên trụ

- Phản lực của kết cấu nhịp liên tục truyền lên trụ do(tĩnh tải giai đoạn 1+tĩnh tải phần2)+hoạt tải HL-93 ,và tải trọng người (đã nhân hệ số)

- Dùng chương trình Midas ta tổ hợp các tải trọng trên tính được phản lực gối do dầmliên tục truyền lên trụ cầu

Vkcn = 4769,6 kN.Do có 5 dầm chủ nên có 5 phản lực này tác dụng lên trụ cầu

Vkcntt=Vkcn x5=23848 kN

-Vậy tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên trụ cầu:

Ptt = P + Vkcn = 8569,2+23848=32417,2 kN

– Tính duyệt mặt cắt chân trụ

- Chuyển mặt cắt nguyên của trụ về mặt cắt quy đổi

- Trong phương án sơ bộ ta chỉ tiến hành kiểm toán mặt cắt chân trụ theo kiện chịu nénđúng tâm

- Lực thẳng đứng tác dụng lên đỉnh bệ Ptt = 27704,7 kN

- Diện tích mặt cắt nguyên thân trụ : Abe = 3,14x12 +5x2=13,14 (m2)

- ứng suất pháp tại mặt cắt đáy bệ

27704,7

2108, 4213,14

P A

    (KN/m2) < f’c = 30000 (KN/m2 )

1.4 – TÍNH VÀ BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG

- Móng bệ cao được thiết kế với móng cọc đóng đường kính d = 1.2 m

1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Qcoc = φ.(0,85.fc’.Ac + fy.As)

Trong đó :

+) fc’ : Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày

+) AC : Diện tích phần bê tông của tiết diện cọc

+) fy : Giới hạn chảy của thép chế tạo cọc

+) AS : Diện tích phần cốt thép của tiết diện cọc

+) φ : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy φ = 0,75

- B ng tính toán s c ch u t i c a c c theo v t li u ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ức chịu tải của cọc theo vật liệu ịnh hình I1500 ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ủa cọc theo vật liệu ọc theo vật liệu ật liệu ệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 12248 KN

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan nhồi

C kN/cm2

j độ

+) qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc

+) qP : Sức kháng đơn vị tại chân cọc

Giá trị Su còn được tính theo công thức : Su = s.tgφ + C

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền :

+) S c kháng t i thân c c : ức chịu tải của cọc theo vật liệu ại thân cọc : ọc theo vật liệu

Loại đất

D m

Li m

Qcoc = 6640,66 (KN)+) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P =32417,2 kN

IV.2 – Tính toán mố cầu

IV.2.1 – Cấu tạo mố M 1

Mố cầu: Sử dụng mố U bê tông cốt thép Do không sử dụng nhịp dẫn nên mố đỡ trực tiếpkết cấu nhịp liên tục.

Gối cầu tại mố: Sử dụng gối chậu cao su

Kết cấu mong cọc khoan nhồi đường kính D =1m

-Vậy tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên mố:

P = Pttmo +Pkcn = 11748,66 +1943,4 =13692,06 kN

IV.2.3 – BỐ TRÍ CỌC TRONG MÓNG MỐ

- Móng mố cầu được thiết kế với móng cọc đóng đường kính d = 1 m

1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Qcoc = φ.(0,85.fc’.Ac + fy.As)

Trong đó :

+) fc’ : Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày

+) AC : Diện tích phần bê tông của tiết diện cọc

+) fy : Giới hạn chảy của thép chế tạo cọc

+) AS : Diện tích phần cốt thép của tiết diện cọc

+) φ : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy φ = 0,75

- B ng tính toán s c ch u t i c a c c theo v t li u ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ức chịu tải của cọc theo vật liệu ịnh hình I1500 ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ủa cọc theo vật liệu ọc theo vật liệu ật liệu ệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 9208.6 KN

2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- B ng s li u ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ố liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc móng mố ệu định hình I1500 a ch t kh o sát t i khu v c thi công c c móng m ất khảo sát tại khu vực thi công cọc móng mố ảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu ại thân cọc : ực thi công cọc móng mố ọc theo vật liệu ố liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc móng mố

- Tính toán sức kháng đơn vị tại thân cọc (qS):

+ Đối với đất dính :

qS = α.Su

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan nhồi

H

m e B  (T/m3kN/m3)

C kN/cm2

j độ

+ qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc+ qP : Sức kháng đơn vị tại chân cọc+ AS : Diện tích bề mặt thân cọc+ AP : Diện tích bề mặt chân cọc+ φqS : Hệ số sức kháng tại thân cọc+ φqP : Hệ số sức kháng tại mũi cọc

- Tính toán sức kháng đơn vị tại thân cọc (qS):

+ Đối với đất dính :

qS = α.Su

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan nhồi

+) qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc

+) qP : Sức kháng đơn vị tại chân cọc

Giá trị Su còn được tính theo công thức : Su = s.tgφ + C

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền :

+) S c kháng t i thân c c : ức chịu tải của cọc theo vật liệu ại thân cọc : ọc theo vật liệu

Loại đất

D m

Li m

Qcoc = 6719.5 (KN)+) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 13692,06 kN

VII – Dự kiến công tác thi công

VII.1 – Thi công trụ

- Ta xét phương án thi công với hai trụ điển hình nhất là T4, với mực nước thấp nhất là+3.12 m , ta chọn mực nước thi công +6.00m

- Với MNTC như vậy ta tiến hành thi công trụ như sau :

Bước 1: Thi công cọc

Vận chuyển vật liệu và các thiết bị kỹ thuật thi công cọc

Khoan cọc

Hạ lồng cốt thép , đổ bê tông cọc

Bước 2: Thi công móng

Tiến hành đào đất

Đổ bê tông bịt đáy bằng theo phương pháp rút ống thẳng đứng

Bước 3: Đổ bê tông bệ

Đập đầu cọc khoan nhồi

VII.2 – Thi công mố

Bước1: Thi công cọc khoan nhồi:

Vận chuyển vật liệu và các thiết bị kỹ thuật thi công cọc

Chuẩn bị mặt bằng thi công

Bước3: Thi công hố móng

Dùng máy ủi kết hợp với thủ công đào hố móng đến cao độ đáy móngThi công lớp bê tông tạo phẳng

Xử lý đầu cọc

Vệ sinh hố móng, chuẩn bị cho thi công bệ mố

Bước4: Thi công bệ mố

Lắp dựng đà giáo ván khuôn

Bố trí cốt thép đổ bê tông bệChờ bê tông đạt cường độ, tháo dỡ ván khuôn bệ mố

Bước5: Thi công tường đỉnh và tường cánh ( được thi công sau khi thi công xong kết cấunhịp)

Lắp dựng đà giáo ván khuôn tường đỉnh tường cánh

Bố trí cốt thép , đổ bê tông tường đỉnh và tường cánhTháo dỡ đà giáo ván khuôn, lấp đất hố móng và hoàn thiện

VII.3 – Thi công kết cấu nhịp

Bước 1: Thi công trụ tạm phục vụ lao kéo kết cấu nhịp

Mở rộng trụ chính

Lắp đặt các đường trượt dưới, đường trựơt trên, các con lăn trên trụ chính

Bố trí tời múp hố thế

Bước 2: Lắp mũi dẫn, cáp kéo

Tiến hành lao kéo dọc kết cấu nhịp

Tháo bỏ mũi dẫn, và các thiết bị công khác

Hạ dầm xuống gối

Bước 3 : Điều chỉnh nội lực bằng cách kích gối trung gian.