Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22 TCN 272

LỜI CẢM ƠN   Đất nước đang trong thời kỳ Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá, với mục tiêu đếnnăm 2020 cơ bản trở thành một nước công nghiệp hiện đại sánh vai cùng các nướctrong khu vực và

LỜI CẢM ƠN

  

Đất nước đang trong thời kỳ Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá, với mục tiêu đếnnăm 2020 cơ bản trở thành một nước công nghiệp hiện đại sánh vai cùng các nướctrong khu vực và hội nhập với quốc tế thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng trở nên thiếtyếu nhằm phục vụ cho mục tiêu lâu dài của đất nước Trong đó ngành giao thôngvận tải là ngành được xem như mũi nhọn quyết định cho các chiến lược phát triểnkinh tế xã hội

Nhận thức được về tầm quan trọng của vấn đề, là một sinh viên ngành XâyDựng Cầu Đường thuộc trường Đại Học Dân lập Duy Tân, trong những năm học đãqua với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi

và trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp mộtphần công sức của mình vào công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sôngDT14-11, đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giaothông để sau này khi 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 Nguyễn Văn Mỹđến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình

độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một

đồ án lớn nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy

cô giáo trong Khoa Xây Dựng Cầu Đường tạo điều kiện giúp đỡ em khắc phụcnhững thiếu sót để hoàn thành nhiệm vụ tốt hơn

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy côgiáo trong bộ môn Khoa Xây Dựng Cầu Đường, đặc biệt là thầy giáo Th.S NguyễnVăn Mỹ đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng, ngày 08 tháng 06 năm 2011

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Ngô hoài Bắc

PHẦN I:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

(30%)

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG 308

1.1 QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH NGHỆ AN: 1.1.1 Vị trí địa lý chính trị :

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

1.1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm gần trung tâm thị trấn nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiềutrong 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

Trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công nghiệp tận dụng vận chuyểnbằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

1.2 THỰC TRẠNG, XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG.

1.3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG :

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

1.4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU :

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải quasông DT14-11 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng đượcnhu cầu giao thông ngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi chocác ngành kinh tế phát triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch

Cầu DT14-11 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng củatỉnh Nghệ An Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thịtrấn và vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa

xã hội của tỉnh

Về kinh tế: Phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lạigiữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng

cầu mới là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung củatỉnh.

1.5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

1.5.1 Địa hình :

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

1.5.2 Khí hậu :

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệttheo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây cònchịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa

1.5.3 Thủy văn :

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

Lớp 1: Sét pha trạng thái rời rạc dày 3,5m

Lớp 2: cát hạt trung trạng thái chặt vừa dày 5m

Lớp 3: Cát lẫn sỏi sạn dày vô cùng

Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoanxuống dưới lớp cuối cùng khoảng 15m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toáncọc vừa chống vừa ma sát

1.5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: 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 bảocường 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 độsạch, cường độ và số lượng

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

Xi măng: Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thànhluôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho cáccông trình xây dựng rất thuận lợi

Thiết bị và công nghệ thi công: Để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũngnhư sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng côngtrình giao thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy mócthiết bị và công nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trìnhcầu.

Nhân lực và máy móc thi công: Hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựngcầu đường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xâydựng cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắmvững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thicông được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xâydựng, 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

1.6 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU

1.6.1 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 cữu

- Tải trọng: đoàn xe HL-93 và đoàn người 400 daN/m2

Kết cấu mố: Mố được thiết kế bằng BTCT có f’c = 30MPa

Kết cấu trụ: Dùng kết cấu trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30MPa

Theo địa chất tại khu vực xây dựng cầu ta sử dụng móng cọc khoan nhồi tính toántheo cọc chống ngàm vào trong đá 1~1,5m

Phương án 3: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 5 nhịp: 6 x 46 = 276m

Khẩu độ cầu:

L TK0  7x40  6x0 , 05  1 , 6x6  2x1 , 05  268 , 6m

%5

%4

%100280

2806,268

%100

0

0 0

L TK

Vậy đạt yêu cầu.

Kết cấu nhịp:

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp: 40 x 7(m)

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40MPa chiều cao dầmchủ 1,75m

- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,1 m

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

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

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

- Các lớp mặt cầu gồm: +Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2%

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 30030020cm Gia cố1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày10cm

%5

%8,4

%100280

2805,266

%100

0

0 0

L TK

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 30030020cm Gia cố1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày10cm

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30 MPa Móngtrụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30 MPa, chiều dài dự kiến15m (trụ T1; T2)

Khẩu độ cầu :

L TK0  6x46  5x0 , 05  5x1 , 6  2x1 , 4  265 , 5m

Vậy đạt yêu cầu

Kết cấu nhịp:

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 6 nhịp dầm thép liên hợp bản BTCT: 6 x 42(m)

- Dầm thép liên hợp bản BTCT,dầm thép có tiết diện chữ T chiều cao 1,8m,bản BTCT chiều dày 35cm có f’c = 40 MPa

- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,1 m

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

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

- Các lớp mặt cầu gồm: +Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2%

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 30030020cm Gia cố1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày10cm

- Kết cấu trụ:

Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30 MPa Móngtrụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30 MPa, chiều dài dự kiến 15m(trụ T1, T2,T3,T4,T5)

%5

%100280

2805,265

%100

0

0 0

L TK

CHƯƠNG II:

PHƯƠNG ÂN I CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT TIẾT DIỆN SUPER-T.

2.1.TÍNH TOÂN KHỐI LƯỢNG CÂC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.

2.1.1 Tính toân khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 7 nhịp, mặt cắt ngang gồm 5 dầm Super-T bố trí câch nhau 2,1m:

Chiều dăi mỗi nhịp 40m

Chiều cao dầm chủ 1,75m

Bản bítông mặt cầu dăy 15cm

Bí tông dầm có cường độ 28 ngăy f’c (mẫu hình trụ): 40 MPa

Cốt thĩp DƯL dùng loại tao thĩp 7 sợi xoắn có đường kính 15,2mm

Kích thước mặt cắt ngang như hình vẽ:

1/2 mặt cắt ngang III-III 1/2 mặt cắt ngang I-I

70 10

105

89

4 10

LỚP PHÒNG NƯỚC DÀY1.5cm LỚP BTN DÀY 6cm

II III

, 0 06

2 2

, 35 2

25 , 1 2

75

,

3 2

A

Khối lượng bê tông cho 1 dầm chủ:DC1 V 2 , 5  62 , 985 (T)  629 , 85 (KN)

Khối lượng bê tông cho 1 nhịp dầm chủ (có 5 dầm chủ):

) ( 25 , 3149 )

( 925 , 314 5 5 , 2

Khối lượng bê tông dầm chủ cho cả cầu:

) ( 75 , 22044 )

( 475 , 2204 7

Khối lượng bê tông của bản đệm làm ván khuôn cho cả cầu:

) ( 516 , 1300 )

( 0516 , 130 7

( 75 , 156 5 , 2 40 15 , 0 5 , 10 5 , 2

DCdc = 2,580( / ) 25,80( / )

740

 Tổng tĩnh tải giai đoạn 1: DC = 2,580(T/m) = 25,80 (KN/m)

2.1.2 Tính toán khối lượng mố:

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

b3 b4 b2

b8

h7 h7

100

80 80

Tường ngực : ( )

2

3 6 11 3 9 5 9

2 b b m h

6 1

13 h b m b

14 7

8 h b m b

Từ đó ta có bảng tổng hợp khối lượng của Mố như sau:

Bảng 2.2 : Bảng tính toán khối lượng của Mố.

STT

Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Hàm lượng thép (KN/m3)

Trọng lượngthép (KN)

Trọng lượng bê tông của 2 mố: DC bt2m  4379 , 13  2  8758 , 26 (KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông của mố là 100Kg/m3 Khối lượng thép trong 2 mố:2 x 175,17 = 350,34 (KN)

2.1.3 Tính khối lượng trụ:

Trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6 có kích thướt như hình vẽ dưới đây:

3

2 3

6

1 b h R h m b

+Thể tích bê tông xà mũ trụ:

) ( 3 10 9 2 9 5 2 9 5

1 b b h b b h b b m h

+Thể tích bê tông bệ trụ: ( 3 )

7 3

4 b b m h

R b1+2.b2

Từ đó ta có bảng tổng hợp khối lượng của các trụ như sau:

Bảng 2.4 : Bảng tính toán khối lượng các trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6:

Tổngkhốilượngmỗi trụ(KN)

Thân trụ

Xàmũtrụ

Đá tảng

Bệ trụ

Thân trụ

Xàmũtrụ

Đá tảng

Bệ trụ

Bảng 2.5 : Bảng tính toán khối lượng thép các trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6:

STT Trụ Thể tích bê tông

(m3)

Hàm lượngthép(Kg/m3)

Khối lượngthép(T)

Khối lượngthép(KN)

m KN m

2.2.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :

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

Hình 2.6: Cấu tạo lan can, tay vịn phương án I.

-Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính 120, bề dày 2mm Trọnglượng trên một mét dài của ống INOX này là 1 (Kg/m)

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

nTV = 560  LTV = 560 x 2 = 1200 ( m )

Trọng lượng tay vịn bằng ống INOX trên một mét dài cầu:

7 40

10 1200 7

40

m KN m

-Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm Diện tích đai thép:

ALC =0,00513(m2) (đo trong AUTOCD)

Số lượng lan can bằng đai thép trên toàn bộ chiều dài cầu: nLC =280 Trọng lượngriêng của thép lấy bằng 7,85(T/m3)

Trọng lượng lan can trên một mét dài cầu:

7 40

280 85 , 7 05 , 0 00513 , 0

m KN m

) / ( 25 , 7 25 7 2 40 7

40

2 , 0 35 , 0 3 , 0 25 , 0

m KN

25 , 0 2 , 0

m KN

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

2.3.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

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

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

Thay vào ta được:

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

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

+ Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap.

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc

Ap: Diện tích mũi cọc, Ap= 0,785(m2)+ Qs : Sức kháng thân cọc

+ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng củamũi cọc và sức kháng thân cọc

+ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng củamũi cọc và sức kháng thân cọc

* Tính sức kháng mũi cọc Q p:

- Đối cọc chịu tải trọng dọc trục trong đất dính , sức kháng đơn vị mũi cọcdanh định của cọc khoan (MPa) có thể tính như sau

qp = Nc x Su  4 MPa (2.14)

Ở đây : Nc = 6x [ 1+0,2(Z/D)]  9

+ S = 0,2 :cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình(MPa)

+ D = 1000 - đường kính cọc khoan (mm)

+ Z - độ xuyên của cọc khoan (mm)

Giả thuyết cọc khoan nhồi dài 15m có đường kính D =1m

+ Su : cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình(MPa)

+  : hệ số dính bám

Cọc khoan nhồi dài 15 m, D = 1m

Giá trị của Su được xác định từ kết quả thí nghiệm hiện trường hoặc trong phòng thí

nghiệm Ở đây ta giả sử kết quả thí nghiệm như Bảng 2.6.

Đối với lớp sét pharời rạc

Đối với lớp cát hạttrung chặt vừa

Sức chịu tải tính toán của cọc:

2

1 40 5

, 1 5

25 ,

- Trọng lượng do hoạt tải:

+ Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

TTL TTL

Trong đó:

nXTTK: Hệ số vượt tải của xe tải thiết kế, nXTTK = 1,75

nTTL : Hệ số vượt tải của tải trọng làn, nTTL = 1,75

nPL : Hệ số vượt tải của tải trọng người, nPL = 1,75

n : Số làn xe, n =2; m: Hệ số làn xe, m = 1,0

(1+IM) = 1,25: Hệ số xung kích

Pi : Tải trọng của trục xe

yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục bánh xe pi

 : Diện tích đường ảnh hưởng,  = 18,7

T : Bề rộng đường người đi, T = 1,25m

+ Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

3940 120

TTL TTL

Trong đó :

nXTTK : Hệ số vượt tải của xe hai trục thiết kế, nXTTK = 1,75

Vậy : P2 = 1,75 x 2 x 1 x 1,25 x (110 x 1+110 x 0,9679) + 1,75 x 2 x 1 x 9,3 x 18,7+

+ 1,75 x 2 x 1,5 x 3 x 18,7 = 1850,262 (KN)

So sánh ta chọn giá trị của hoạt tải là: P1 = 2216,928 (KN)

Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là:

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

G2 =1 , 25  5 DC 1 , 5 DW 40

(2.17)

Trong đó:

DC: Tỉnh tải giai đoạn I, DC = 25,80 (KN/m)

DW: Tỉnh tải giai đoạn II trên một mét dài cầu, DW = 24,19 (KN/m).5: Số lượng dầm chủ

 G2 = 7506,33(KN)

7880

430 430

Hình 2.8: Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ T1.

- Trọng lượng do hoạt tải:

+ Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

7880 120

TTL TTL

Trong đó: Diện tích đường ảnh hưởng,  = 2 x 18,7 = 37,4

Vậy : P1 = 1,75 x 2 x 1 x 1,25 x (145 x 1+145 x 0,8850+35 x 0,8850) +

+ 1,75 x 2 x 1 x 9,3 x 37,4 + 1,75 x 2 x 1,5 x 3 x 37,4 = 3137,733(KN)

+ Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người gây ra

TTL TTL

i

i i

n

1 2

Vậy : P2 = 1,75 x 2 x 1 x 1,25 x (110 x 1+110 x 0,9679) + 1,75 x 2 x 1 x 9,3 x 37,4+

+ 1,75 x 2 x 1,5 x 3 x 37,4 = 2753,472 (KN)

So sánh ta chọn giá trị của hoạt tải là: P1 = 3137,733 (KN)

Vậy tổng tải trọng tác dụng lên trụ T1 là:

2.3.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu:

n: là số lượng cọc tính toán.

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

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

Ptt: sức chịu tải tính toán của cọc

Hình 2.10:Bố trí cọc tại các trụ T1,T2,T5,T6 phương án I.

; 1 , 0 max 15

, 0

216 15

Hình 2.12: Mặt cắt ngang dầm Hình 2.13: Mặt cắt ngang dầm

giai đoạn I giai đoạn II.

Sử dụng MIDAS Civil 6.3.0 để tính các đặc trưng hình học:+ Giai đoạn I:

Hình 2.14: Khai báo tiết diện dầm giai đoạn I

Kết quả tính toán đặc trưng hình học của tiết diện giai đoạn I như sau:

Hình 2.15: Kết quả đặc trưng hình học giai đoạn I.

+ Giai đoạn II:

Hình 2.16: Khai báo tiết diện dầm giai đoạn II.

Kết quả tính toán đặc trưng hình học của tiết diện giai đoạn II như sau:

Hình 2.17: Kết quả đặc trưng hình học giai đoạn II

Từ kết quả tính toán trong MIDAS Civil 6.3.0 ta tổng hợp lại thành bảng sau:

Bảng 2.10: Bảng tính toán đặc trưng hình học mặt cắt giữa nhịp.

hiệu

Mặt cắt giai đoạn I

Mặt cắt giai đoạnII

Đơnvị

Momen quán tính đối

788 , 185 40

5 , 1567 40

1.2m 4.3m 4.3m

W=194.05 39400

5

77 , 9

DW DW

5

88 , 16





Vậy tổng cộng tỉnh tải tác dụng lên các dầm chủ:

- Dầm giữa: Giai đoạn khai thác: mặt cắt liên hợp

DCg = DCdc + DCbđ + DCbmc = 16,575+0,978+8,25=25,803 (KN/m)

DWg = DWlp =3,376(KN/m) (Vì: đối với dầm giữa thì: DWcđlctv = 0)

- Dầm biên: Giai đoạn khai thác: mặt cắt liên hợp

DCg = DCdc + DCbđ + DCbmc =25,803 (KN/m)

DWg = DWlp + DWcđ + DWlctv = 3,376+1,954=5,33(KN/m)

2.5.1.2 Nội lực do tỉnh tải gây ra:

Đường ảnh hưởng mômen ở giữa nhịp:

37.4m 18.7m

Đah M L/2

Hình 2.18: Đường ảnh hưởng mômen giữa nhịp.

Diện tích đường ảnh hưởng:  = 0 , 5  9 , 35  37 , 4  174 , 845

* Dầm giữa:

Mô men tại vị trí giữa nhịp của dầm giữa: M = DC i  ; M = DW i 

Bảng 2.11 Momen tại vị trí giữa nhịp của dầm giữa.

Trường hợp

tải

Diêntích đah ()

Tỉnh tảigiai đoạn I(KN/m)

Momen

MDCdcg(KN.m)

Tỉnh tảigiai đoạn II(KN/m)

Momen

MDWg(KN.m)Giai đoạn

* Dầm biên:

Bảng 2.12 Momen tại vị trí giữa nhịp của dầm biên.

Trường hợp

tải

Diêntích đah ()

Tỉnh tảigiai đoạn I(KN/m)

Momen

MDCdcb(KN.m)

Tỉnh tảigiai đoạn II(KN/m)

Momen

MDWg(KN.m)Giai đoạn

2.5.2 Xác định nội lực do hoạt tải:

2.5.2.1 Xác định hệ số phân bố ngang cho các dầm giữa:(dầm phía trong)

Vì số dầm chủ Nb =53 nên ta dùng công thức để tính hệ số phân bố ngang

+Hệ số phân bố tải trọng cho mô men uốn:

Khi cầu thiết kế chịu tải cho một làn xe ôtô:

25 , 0 2

35 , 0 1

6 , 0 2

Tất cả đều thoả phạm vi áp dụng Vậy: gmg= 0,521

+ Hệ số phân bố tải trọng cho lực cắt:

Khi cầu thiết kế chịu tải cho một làn xe ôtô:

604 , 0 3050

1 , 0 6

, 0

g vg

Khi cầu thiết kế chịu tải cho hai làn xe ôtô:

722 , 0 2250

1 , 0 8

, 0

g vg

Vậy: gvg = max(gvg1,gvg2) = 0,722

2.5.2.2 Xác định hệ số phân bố ngang cho dầm biên:

+ Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen:

Khi một làn thiết kế chịu tải:dùng phương pháp đòn bẩy

60 180 700/2

25 150 25

110 220

TTL XTTK (XHTTK)

70 130 305

Hình 2.19: Sơ đồ tính hệ số phân phối ngang dầm biên.

Ta tính được các giá trị:y1 = 1,386; y2 = 0,705; y3 = 0,591; y4 = 0,318

- Với một làn thiết kế ta lấy hệ số làn: m =1,2

Với xe tải thiết kế: 1 4

2

1 2 ,

Với xe hai trục thiết kế: g HTTK1  0 , 191

Với tải trọng người đi:

882 , 1 5 , 1 2

2 ,

1 

TTL g

- Khi hai làn thiết kế chịu tải: g mb2 g mg e.

Với: e =

8700 97

, 0 591 , 0

Kiểm tra hệ số phân bố: Theo qui trình 22TCN 272-05 với phạm vi áp dụnglà:

Khi một làn thiết kế chịu tải:dùng phương pháp đòn bẩy

191 , 0

1 

XTTK

882 , 1

e =

3050 8

Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05, tác động tĩnh học của xe hai trục thiết kế hay

xe tải thiết kế không kể lực ly tâm và lực hãm, phải được tăng thêm một tỉ lệ phầntrăm cho lực xung kích Hệ số xung kích được lấy bằng : (1+IM/100)

Với IM: Lực xung kích tính bằng phần trăm Tất cả các trạng thái giới hạnkhác trừ trạng thái giới hạn mỏi và giòn lấy IM = 25%

100

25 1

1 IM     1 IM  1 , 25

Lực xung kích không được áp dụng cho tải trọng bộ hành và tải trọng làn thiết kế

2.5.2.4 Xác định nội lực do hoạt tải gây ra:

- Mô men ở vị trí giữa nhịp do tải trọng làn gây ra:

Hình 2.20: Xếp tải trọng làn đường ảnh hưởng mômen giữa nhịp.

- Mô men ở vị trí giữa nhịp do xe tải thiết kế gây ra: khoảng cách 2 trục sau là 4,3m

MXTTK = 



3 1

).(

Hình 2.21: Xếp xe tải trên đường ảnh hưởng mômen giữa nhịp.

+ Mô men ở vị trí giữa nhịp do xe 2 trục thiết kế gây ra:

MHTTK = 



2 1

).(

i

i

i y

P = 110 x 9,05 + 110 x 9,05 = 1991 (KN.m)

Hình 2.22: Xếp xe hai trục trên đường ảnh hưởng mômen giữa nhịp.

* Vậy giá trị mômen do các loại hoạt tải gây ra:

- Với các dầm giữa:

+ Xe tải thiết kế:

tt XTTK

M = MXTTK x gmg x (1+IM) = 2651,75 x 0,521 x 1,25 = 1726,952( KN.m )

+ Xe hai trục thiết:

MHTTKtt = MHTTK x gmg x (1+IM) = 1991 x 0,521 x 1,25 = 1296,639 ( KN.m ).+ Tải trọng làn: MTTLtt = MTTL x gmg = 1626,059 x 0,521 = 847,177( KN.m )

So sánh giá trị mômen của 2 tổ hợp tải: Xe tải thiết kế + tải trọng làn và xe 2 trụcthiết kế+ tải trọng làn, ta chọn giá trị tổ hợp tải bất lợi nhất là xe tải thiết kế + tảitrọng làn Vậy giá trị mômen do hoạt tải gây ra ở dầm giữa:

MHTTKtt = MHTTK x gmbHTTK x (1+IM) = 1991 x 0,191 x 1,25 = 475,351( KN.m )

+ Tải trọng làn:

MTTLtt = MTTL x gmbTTL = 1626,059 x 0,461 = 749,613 ( KN.m )

+ Tải trọng người đi:

Xem như dầm biên chịu toàn bộ tải trọng người đi: PL = 400daN/m2 = 4KN/m2

MPLtt = PL x  x gmbPL = 4 x 174,845 x 1,882 = 987,175 (KN.m)

So sánh giá trị mômen của 2 tổ hợp tải: Xe tải thiết kế + tải trọng làn và xe 2 trụcthiết kế+ tải trọng làn, ta chọn giá trị tổ hợp tải bất lợi nhất là xe tải thiết kế + tảitrọng làn Vậy giá trị mômen do hoạt tải gây ra ở dầm biên:

MLLb = MXTTKtt + MTTLtt + MPLtt = 2095,631 (KN.m)

2.5.2.5 Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn:

TTGH cường độ xem xét để đảm bảo yêu cầu giới hạn về độ bền và độ ổn định.Mỗi bộ phận kết cấu hoặc liên kết sẽ phải thoả mãn công thức sau ứng với mỗiTTGH:

+ D = 0,95: Hệ số xét đến tính dẻo của kết cấu (chỉ áp dụng cho TTGH cường độ).+ R = 0,95: Hệ số xét đến tính dư của kết cấu (chỉ áp dụng cho TTGH cường độ).+ I =1,05: Hệ số liên quan đến tầm quan trọng khi khai thác

Đối với trạng thái giới hạn sử dụng thì tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định.Theo qui trình 22TCN 272-05 đối với các trạng thái giới hạn khác(ngoài trạng tháigiới hạn cường độ) thì các hệ số: D, R, I lấy bằng 1

Do vậy hệ số điều chỉnh tải trọng:  = 1

Trạng thái giới hạn cường độ I:

Tổ hợp cơ bản có xe trên cầu không xét gió Hiệu ứng lực do nhiệt độ, co ngót và từbiến trong dầm giản đơn coi như bằng 0

Hệ số tải trọng : Tỉnh tải giai đoạn 1 : p = 1,25

Tỉnh tải giai đoạn 2 : p = 1,5Hoạt tải : LL = 1,75Hiệu ứng tải: Q = (i.Qi)

 Momen tính toán ứng với TTGH cường độ I: MuCĐ = 10561,787 (KN.m)

Trạng thái giới hạn sử dụng:

Momen uốn:- Dầm biên:

MuSD = (MDCdcg + MDWg + MLLg) = 1(4511,526+ 649,025+2574,129) = 7734,68 (KN.m)

 Momen tính toán ứng với trạng thái giới hạn sử dụng: MuSD = 7734,68 (KN.m)

Môđun đàn hồi : EP = 197000 MPa

Ứng suất khi căng tại đầu kích : fpj = 0,75fpu = 1395 MPa

Ứng suất trong thép DƯL ngay sau khi truyền lực: fpt = 0,74fpu = 1376 MPa Ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng fpe = 0,8fpy = 1339 MPa

Với quan điểm là chỉ xét trong tiết diện chỉ có một lớp thép DƯL, hoặc là lớp théptrên đối với tiết diện chịu mômen âm, hoặc là lớp thép dưới đối với tiết diện chịumômen dương Đối với cấu kiện BTCT dự ứng lực thì giới hạn ứng kéo trong bê

tông ở trạng thái giới hạn sử dụng sau mất mát phải lớn hơn hoặc bằng - ,

5 ,

d

f y

I

M y I

e P A

P

5 , 0

.

.

2 2

1 1

1 1

2 2

1

5 , 0

c d

c c

d uSD

y I

e A

f y

I M





Với: Astr = 140 mm2 là diện tích của một tao 15,2mm

Vậy chọn số tao thép là 38 tao ở thớ dưới và 2 tao ở chổ vút của sườn dầm

12x5 7.5 3x5

6 9

Hình 2.23: Bố trí cốt thép DƯL dầm chủ phương án II.

Trọng tâm cốt thép ứng suất trước đến biên dưới của dầm:

) ( 16 , 13 38

5 , 22 2 5 , 17 12 5 , 12 13 5 , 7 11

C

ngoài cùng chịu nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hoà, cáchthớ chịu nén ngoài cùng một khoảng: a = 1.c Khoảng cách c phải tính vuông gócvới trục trung hoà

Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn /

, 0 85 ,

f

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

A ps ps p ( giả thiết As, A'

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

c =

p

pu ps w

c

f w c

pu ps

d

f kA b f

h b b f f

A

85

0

.

85 0

/ 1

/ 1

+ b : Bề rộng cánh chịu nén, b = 2160 mm.(sau khi qui đổi)

+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứnglực, dp = 1900 – 131,6= 1768,4 mm

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

PS

d

c k f

mm h

mm

d

f kA b f

f A

f p

pu ps c

pu ps

69 , 225 )

( 16 , 172

4 , 1768

1860 5320

28 , 0 2160 40

76 , 0 85 , 0

1860 5320

85

.

0

.

/ 1

, 1768

84 , 130 28 , 0 1

84 , 130 4 , 1768 106

, 1819

Vậy kiểm toán đạt yêu cầu.

2.8 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU:

Bảng 2.13 Tổng hợp khối lượng Phương án I.

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I

Đơn giá (đồng) Thành tiền (1000 đồng) Phân tích đơn giá phương án cầu dầm Super-T

Bảng 2.14 Phân tích đơn giá phương án I: cầu dầm Super – T.

Bảng 2.15 Tổng dự toán xây dựng phương án I.

Tổng dự toán xây dựng của phương án cầu dầm Super-T

Thành tiền (1000đồng)

7 Thu nhập chịu thuế tính trước TL (T+C)*6% 667160.98

15 Lập báo cáo ngiên cứu khả thi K2 A*0.046% 6072.41

Mười hai tỷ chín trăm năm mươi chín triệu chín trăm chín mươi mốt nghìn chín

trăm chín mươi đồng

+ PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ II:

CẦU GIÀN THÉP NHỊP GIẢN ĐƠN 4x68 M

I Tính toân khối lượng câc hạng mục công trình:

I.1 Nhịp 68m:

Bao gồm có 4 nhịp giăn có :

+ Chiều cao giăn chủ: H = 8m

+ Bản bí tông dăy 0.19m

a Tính toân khối l ư ợng cho bản mặt cầu:

b Tính toân khối l ư ợng cho kết cấu nhịp thĩp:

- Trọng lượng thĩp dầm chủ được tính theo công thức:

DW b DC

b k

a y

.

).

1 (

25 , 1

5 , 1

25 , 1 75 ,

- a,b: đặc trưng trọng lượng ứng với dầm giản đơn, a = b = 3,5

- k0: Tải trọng tương đương của tất cả câc loại hoạt tải tâc dụng lín dầm kể cả hệ

số phđn bố ngang, hệ số lăn xe vă hệ số xung kích, kN/m

Tính hệ số phđn phối ngang của người vă hoạt tải: dùng phương phâp đòn bẩy.

180 120 180 60

Hình 3: Nguyên tắc đòn bẩy để xác định hệ số phân bố mômen của hoạt tải thiết

kế cho giàn chủ khi xếp tải một làn xe

6 , 10 35 67 , 11 145 75 , 12 145

10 5 , 2

31 , 39 5 , 3 5 , 1 72 , 54 5 , 3 25 , 1 01 , 21 5 , 4 75 , 1

Lan Can, Tay Vịn, Gờ chắn bánh : Kích thước tiết diện cm

BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN

(m3)

Hàm lượng thép(KN/m3)

Trọng Lượng Thép(KN)

Hình 2.6: Cấu tạo lan can, tay vịn phương án I.

-Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính 120, bề dày 2mm Trọnglượng trên một mét dài của ống INOX này là 1 (Kg/m)

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

nTV = 560  LTV = 560 x 2 = 1200 ( m )

Trọng lượng tay vịn bằng ống INOX trên một mét dài cầu:

7 40

10 1200 7

40

m KN m

-Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm Diện tích đai thép:

ALC =0,00513(m2) (đo trong AUTOCD)

Số lượng lan can bằng đai thép trên toàn bộ chiều dài cầu: nLC =280 Trọng lượngriêng của thép lấy bằng 7,85(T/m3).

Trọng lượng lan can trên một mét dài cầu:

7 40

280 85 , 7 05 , 0 00513 , 0

m KN m

40

2 , 0 35 , 0 3 , 0 25 , 0

m KN

25 , 0 2 , 0

m KN

I.3 Khối Lượng Trụ Cầu:

Trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6 có kích thướt như hình vẽ dưới đây:

3

2 3

6

1 b h R h m b

+Thể tích bê tông xà mũ trụ:

) ( 3 10 9 2 9 5 2 9 5

1 b b h b b h b b m h

+Thể tích bê tông bệ trụ: ( 3 )

7 3

4 b b m h

b1

R b1+2.b2

T1 5,4 0,8 9 0,8 11 1,6 4 0,7 2 2 0,75 0,75 9,5 2 0,8 0,8T2 5,4 0,8 9 0,8 11 1,6 4 0,7 2 2 0,75 0,75 14 2 0,8 0,8T3 5,4 0,8 9 0,8 11 1,6 4 0,7 2 2 0,75 0,75 8 2 0,8 0,8

Từ đó ta có bảng tổng hợp khối lượng của các trụ như sau:

Bảng 2.4 : Bảng tính toán khối lượng các trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6:

Tổngkhốilượngmỗi trụ(KN)

Thân trụ

Xàmũtrụ

Đá tảng

Bệ trụ

Thân trụ

Xàmũtrụ

Đá tảng

Bệ trụ

Bảng 2.5 : Bảng tính toán khối lượng thép các trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6:

STT Trụ Thể tích bê tông

(m3)

Hàm lượngthép(Kg/m3)

Khối lượngthép(T)

Khối lượngthép(KN)

I.4 Khối Lượng Mố cầu :

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

b3 b4 b2

b8

h7 h7

b6

b10 b11

h9

80 80

2 b b m h

6 1

13 h b m b

14 7

8 h b m b

Từ đó ta có bảng tổng hợp khối lượng của Mố như sau:

Bảng 2.2 : Bảng tính toán khối lượng của Mố

STT

Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Hàm lượng thép (KN/m3)

Trọng lượngthép (KN)

Trọng lượng bê tông của 2 mố: DC bt2m  4379 , 13  2  8758 , 26 (KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông của mố là 100Kg/m3 Khối lượng thép trong 2 mố:2 x 175,17 = 350,34 (KN)

II Tính toán số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:

II.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sức chịu tải tính toán của cọc 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) (2.11)Trong đó:

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

Thay vào ta được:

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

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

+ Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap.

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc

Ap: Diện tích mũi cọc, Ap= 0,785(m2)+ Qs : Sức kháng thân cọc

+ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng củamũi cọc và sức kháng thân cọc

+ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng củamũi cọc và sức kháng thân cọc

+ Z - độ xuyên của cọc khoan (mm)

Giả thuyết cọc khoan nhồi dài 15m có đường kính D =1m