Thiết Kế Cầu BTCT Dầm Đơn Giản Dự Ứng Lực Căng Sau (Kèm Bản Vẽ)

Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu: I.. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu: 1.. Tải trọng tác dụng lên mố cầu: a:Tải trọng tác dụng lên mố trái: 1.1 Tĩnh tải tác dụng l

Trang 1

PHẦN I.THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG MỞ ĐẦU :

ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC

PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG

M1 Đặc điểm của khu vực xây dựng cầu:

Khu vực ven sông khá bằng phẳng, mặt cắt ngang sông gần như đối xứng

M.1.3 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công:

Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ công việc Vật liệu địa phương( đá, cát ) có thể tận dụng trong quá trình thi công M.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật:

- Cầu vượt sông cấp IV có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 40m

Khẩu độ cầu: L0 = 128 m

Trang 2

Vậy chọn cao độ đáy dầm: H = 13.0 (m).

M.4 Đề xuất các phương án vượt sông:

M.4.1 Giải pháp chung về kết cấu:

Trang 3

128

128 05 126 0

Trang 4

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN 1

Thiết kế cầu BTCT dầm giản đơn ứng suất trước

20 30 175

- Chiều rộng phần xe chạy 7 (m)

- Chiều rộng phần người đi bộ 2x1,75 (m)

- Bố trí lề người đi bộ cùng mức với mặt đường xe chạy ta dùng vạch sơn phân làn

rộng 20 cm

Trang 5

- Chiều rộng cột lan can là : 50 cm

Các thông số của dầm ngang này:

Chiều cao dầm ngang: Hdng = 1,5 m =1500 mm

Trang 6

1.4.2 Dầm ngang tại hai đầu nhịp:

149

169 220

Trang 7

Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbtdn.γbt= 9.936 x 2,4 =23.846 T

Khối lượng toàn bộ dầm ngang: Gdn = Gt + Gbt = 1,592 + 23.846 = 25.438 T

- Lớp đệm : dùng để tạo độ dốc ngang 2%, dày trung bình 5,5cm

2.2.2 Tính toán các thông số sơ bộ :

Dung trọng của bêtông ximăng là 2,4 T/m3

Dung trọng của bêtông nhựa là 2,25 T/m3

Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3

Trang 8

1.1.5: Tính khối lượng bản mặt cầu:

Diện tích bản mặt cầu của nhịp 42m được tính bằng cách sử dụng phần mềm Autocad: A42

bmc = 2.428 (m2) Thể tích bản mặt cầu cho nhịp 42 m:

Vbmc = 2.428 x 42 = 101.976 (m3)Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong bản mặt cầu là: kb = 2%

Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 101.976 = 2.04 (m3)

Khối lượng cốt thép trong bản mặt cầu: Gth = Vth γth = 2.04 x 7,85 =16.014 (T)

Thể tích BT trong dầm ngang : Vbt = Vbmc – Vth = 101.976 – 2.04 =99.94 (m3)

Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 99.94 x 2,4 = 239.856 (T)

-Tổng khối lượng bản mặt cầu cho nhịp 42 m:

Gbmc = Gbt +Gth = 239.856 + 16.014 =255.87 (T)

1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu:(Tính cho 1m dài cầu)

- Khối lượng lớp BT atphan dày 7,5 cm:

Trang 9

1.1.4:Tính khối lượng tấm đan BTCT:

- Tấm đan nhịp 42m: kích thước của tấm đan 1690x1000x80

+Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu

+diện tích phần trụ :At = 25200mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 21 trụ

Trang 10

+diện tích phần tay vịn :Atv =  502 =7854 (mm2) ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịnbằng chiều dài nhịp 42m.

+thể tích bê tông cốt thép của lan can tay vịn:

= 27.57 (m3 )

+Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm klctv = 1,5 %

+Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 27.57 x 1,5% = 0,413 (m3)+Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,413 x 7,85 = 3.242 (T)

+Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 27.57 – 0,413 =27.157 ( m3)

+Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt.γbt= 27.157 x 2,4 = 65.177 (T)

+Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glctv = Gbt + Gth = 65.177 + 3.242 = 68.419 (T)

1,15 (m)

5.2 Chiều cao dầm chủ :

- Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO :

ddc = 0,045 x l =0,045 x 42 =1.89 (m)

ta chọn chiều cao của dầm là 1,9 m :

Đối với nhịp 42 m chọn dầm chữ I có kích thước như hình vẽ:

Trang 11

Diện tích dầm chủ tính được bằng cách sử dụng phần mền Autocad.

- Thể tích BTCT hai đoạn đầu dầm:

Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 210kg/m3

Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 33.804 x 0,21 = 6.95 (T)

- Thể tích của thép trong dầm : 6.95 /7,85 = 0,885 (m3)

Suy ra thể tích thực của bêtông : 33.804 – 0,885 = 32.199 (m3)

- Khối lượng của bêtông : 32.199 x 2,4 = 77.277 (T)

Trang 12

Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 77.277 +6.95 = 84.227 (T)

- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2,4355 (m2)

- Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2,279 (m2)

- Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gth = Vth.γth=0,112 x 7,85 = 0.88 (T)

- Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vbt= Vdn–Vth = 5.6 – 0,112 = 5.488 (m3)

- Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 5.488 x 2,4 =13.17 (T)

- Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Gdn = Gbt+Gth = 13.17 +0.88 = 14.05 (T)

2 Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu và lan can tay vịn :

2.1 Bản mặt cầu, lớp phủ mặt cầu

Trang 13

Diện tích bản mặt cầu của nhịp 30 m được tính bằng cách sử dụng phần mềmAutocad:

A30

bmc = 2.43 (m2) Thể tích bản mặt cầu cho nhịp 30 m:

Khối lượng BT trong dầm ngang : Gbt = Vbt.γbt= 71.442 x 2,4 = 171.46 (T)

-Tổng khối lượng bản mặt cầu cho nhịp 30 m:

Gbmc = Gbt +Gth = 171.46 + 11.45 =182.91 (T)

1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu:

Khối lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:

1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m)

=> tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu của nhịp 30 m sẽ là:

Gpmc = 4.099 x 30 = 122.97 (T)

1.1.4:Tính khối lượng tấm đan BTCT:

- Tấm đan nhịp 42m: kích thước của tấm đan 1750x1000x80

Thể tích 1 tấm đan sẽ là: 1.75 x 1 x 0.08 =0.14 (m3)

Trọng lượng tấm đan cho 1 nhịp 30 m:

30 x 4 x 0.14 x 2.4 = 40.32 (T)

2.2 Lan can tay vịn.

+Với diện tích phần bệ A = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu

Trang 14

+diện tích phần trụ :At = 25200 mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 15 trụ+diện tích phần tay vịn :Atv =  502 =7854 mm2 ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịn bằngchiều dài nhịp 30 m.

Vlctv =0,3x2x30+0,025x15x2 +0.007854 x2x2x30 = 19.69 (m3 )

+Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 19.69 x 1,5% = 0,295 (m3)+Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,295 x 7,85 = 2.316 (T)

+Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 19.69 – 0,295 =19.395 ( m3)

4 Tính dầm chủ :

4.1 Chiều cao dầm chủ :

- Chiều cao dầm chủ được xác định theo tiêu chuẩn AASHTO :

ddc = 0,045 x l =0,045 x 30 =1.35 (m)

ta chọn chiều cao của dầm là 1,4 m :

Đối với nhịp 30 m chọn dầm chữ I có kích thước như hình vẽ:

Trang 15

Diện tích dầm chủ tính được bằng cách sử dụng phần mền Autocad.

- Thể tích BTCT hai đoạn đầu dầm: (đoạn đầu dầm dài 2m)

Trang 16

Suy ra : khối lượng thép trong 1 dầm chủ : 19.437 x 0,21 = 4.08 T

- Thể tích của thép trong dầm : 4.08/7,85 = 0,52 m3

Suy ra thể của bêtông : 19.437 – 0,52 = 18.957 m3

- Khối lượng thực của bêtông : 18.957 x 2,4 = 45.4 T

Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 45.4 +4.08 = 49.48 T

Tính toán khối lượng mố trái:

Để thuận tiện cho việc thi công ta chọn loại mố chữ U cải tiến Hình dạng và kích thước dầm được thể hiện bên dưới

Trang 19

- Ta có theo thống kê thì khối lượng thép trong trụ chiếm 100kg/m3

Suy ra : khối lượng cốt thép trong mố: 0,1 x 167.59 =16.67 (T)

Trang 20

- Phần thân trụ:V2 = 11.04 x 7.83 + 9.06 x 4 = 122.68 m3

- Phần mũ trụ: V3 = 11.2x2+(8.43x2+6.7x1.4)x0.4/2 = 27.65 m3

- Phần đá kê gối:V4 = (0.3 x 1 x 1.6).5 = 2,4 m3

=> Tổng cộng thể tích trụ:VI = ∑Vi = 197.73 m3

Trang 21

D Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:

I Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:

1 Tải trọng tác dụng lên mố cầu:

a:Tải trọng tác dụng lên mố trái:

1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố trái:

1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố:

Lần lượt chất tải lên nhịp 30m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên mố cầu

P – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố

Trang 22

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 30 – 2 x 0,4 = 29.2 m.

2

4300 35kN 145kN

- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :

PHT1CĐ1 = [γγLLm.n9,3+γLL m.n[γ(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL2T

Trang 23

T = Bề rộng đường người đi; T=1,75(m).

yi(i= 15) = tung độ đường ảnh hưởng ứng với các điểm đặt lực

 : diện tích đường ảnh hưởng : 14.6 m

Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với xe 2 trục thiết kế gây

ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán

PHTCĐ1 = 1882.2 kN

Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu là :

∑QM = PHTCĐ1+ Qtt =1882.2 +8591+ 3917= 14390 kN

b:Tải trọng tác dụng lên mố phải:

tĩnh tải của kết cấu nhịp và hoạt tải tác dụng lên mố phải bằng với mố trái Chỉ khác

nhau tải trọng bản thân mố.

Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu phải là :

Trang 24

Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.

145kN

110kN 1200 110kN

Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ

Trang 25

 : diện tích đường ảnh hưởng : 35.2

Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán

PHTCĐ1 = 2929 kN

Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:

“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05 )

2

4300 35kN 145kN

145kN

110kN 1200 110kN

145kN 6000

Trang 26

Tải trọng tác dụng lên trụ này có hoạt tải và tĩnh tải kết cấu nhịp giống với hoạt toải và tĩnh tải kết cấu nhịp tác dụng lên trụ I, chỉ khác nhau tĩnh tải bản thân

Trang 27

4300 35kN 145kN

145kN

110kN

1200 110kN 3kN/m

Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ

Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây ra nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán

PHTCĐ1 = 2588 kN

Trong trường “ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh

trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05)

Trang 28

4300 35kN 145kN 145kN 3kN/m

1

9.3kN/m

dah Rtr

6000 4300

35kN 145kN 145kN 6000

II Tính số lượng cọc và bố trí cọc trong bệ móng mố, trụ:

1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sử dụng cọc ma sát BTCT tiết diện 40x40cm Chiều dài cọc dự kiến là 20m Phầnngàm vào đài cọc dài 50cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm

Trang 29

Giả thiết mỗi cọc có sức chịu tải là P1cọc =700 (kN)

Số lượng cọc trong mố và trong trụ được xác định theo công thức sau:

Bảng số lượng cọc theo tính toán và số lượng cọc chọn như sau:

Cấu kiện Áp lực (kN) Số lượng cọc tính

Trang 30

50 50

115 155

40 40

300 150

450

135 175

Bố trí cọc trong các trụ:

Trang 32

Phần III

Thiết kế cầu dầm thép đơn giản liên hợp

20

240 240

2.Tính toán khối lượng thép dầm 44 (m)

2.1 Bố trí chung:

- Kết cấu nhịp: cầu dầm thép liên hợp 3x44m

- Sử dụng dầm thép chữ I không đối xứng

Trang 33

- Cấu tạo bản mặt cầu, cách bố trí lan can như trong cầu dầm BTCT ứng suất trước nhịp giản đơn

Suy ra : thể tích cốt thép : Vth = kb.Vbmc = 2% x 114.4 = 2.28 (m3)

Khối lượng cốt thép trong bản mặt cầu: Gth = Vth γth = 2.28 x 7,85 =17.96 (T)

Thể tích BT : Vbt = Vbmc – Vth = 114.4 – 2.28 =112.12 (m3)

Khối lượng BT trong bmc: Gbt = Vbt.γbt= 112.12 x 2,4 = 269 (T)

-Tổng khối lượng bản mặt cầu cho 1nhịp:

Gbmc = Gbt +Gth = 269+ 17.96 =286.96 (T)

1.1.6.Tính khối lượng cho các kết cấu trên cầu:

Khối lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:

1.84 + 0.82 + 1.439 = 4.099 (T/m)

=> tổng khối lượng lớp phủ mặt cầu của 1nhịp 44 m sẽ là:

Gpmc = 4.099 x 44 = 180.36 (T)

2.2 Lan can tay vịn.

+Với diện tích phần bệ Ab = 300000 mm2 , liên tục ở 2 bên cầu

+diện tích phần trụ :At = 25200 mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 22 trụ+diện tích phần tay vịn :Atv =  502 =7854 mm2 ,có 2 tay vịn, chiều dài tay vịn bằngchiều dài nhịp 44 m

Trang 34

Vlctv =0,3x2x44+0,025x22x2 +0.007854 x2x2x44 = 28.88 (m3 )

+Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vth = Vlctv.klctv = 28.88 x 1,5% = 0.43 (m3)

+Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gth = Vth.γth = 0,295 x 7,85 = 3.37 (T)

+Thể tích BT trong lan can: Vbt = Vlctv – Vbt = 28.88 – 0.43 =28.45 ( m3)

Sơ đồ bản mặt cầu giống như phương án I

Ta có thể tóm tắt chi tiết khối lượng các bộ phận thuộc phần bản mặt cầu ở bảng sau

9 11

1.15 (m)Chiều cao dầm thép:

Trang 35

2.3.2 Tính sơ bộ khối lượng thép: xét cho 1 nhịp dầm 44m

- Diện tích tiết diện dầm thép: Atd = (60+40+40+57.5+291)

= 489 (cm2) = 0.0489 (m2)

- Thể tích một dầm thép: V1d = Atd 44 = 0,0489 x 44 = 2.151 (m3)

- Khối lượng một dầm : G1d = s.V1d = 7,85 x 2.151 = 16.88 (T)

- Khối lượng toàn nhịp : Gd = 5 x 16.88 = 84.4 (T)

- Khối lượng các hệ thống liên kết dầm: Glk =  Gd = 0,1 x 84.4 = 8.44 (T)Trong đó  là hệ số xét đến trọng lượng của hệ thống liên kết Chọn  = 0,1.Vậy khối lượng của hệ thống dầm thép: G = Gd + Glk = 92.84 (T)

2.4 Mố trụ cầu:

Trang 36

Ta chọn kích thước và cấu tạo của cả 2 mố: mố trái và mố phải như 2 mố trong cầu dầm đơn giản BTCT DƯL căng sau.

Tổng khối lượng của mố trái là: 700.6 (T)

Tổng khối lượng của mố phải là: 565.08 (T)

2.4.2 Trụ cầu:

Do chiều dài nhịp như nhau và mặt cắt ngang sông gần như đối xứng nên kích

thước trụ P1 và P2 ta cũng chọn như nhau và theo kích thước của trụ III như trong

cầu dầm đơn giản BTCT DƯL căng sau

Kích thước và cấu tạo của trụ trên hinh vẽ:

Trang 37

2.5.Tính toán số lượng cọc trong mố và trụ cầu:

2.5.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:

Trang 38

DW = 180.36 x 9.81 = 1769 kN.

Suy ra: Rkcn = 1/2 (1,25 5495+ 1,5 1769) = 4761 kN

Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 44 – 2.0,4 = 43,2 m

145kN

6000

44 m

110kN 110kN

Trang 39

yi(i= 15) = tung độ đường ảnh hưởng ứng với các điểm đặt lực.

PHTCĐ1 = 2277 kN

Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố trái cầu là :

∑QM = PHTCĐ1+ Qtt =2277+8591+ 4761= 15629 kN

b:Tải trọng tác dụng lên mố phải:

tĩnh tải của kết cấu nhịp và hoạt tải tác dụng lên mố phải bằng với mố trái Chỉ khác

nhau tải trọng bản thân mố.

Vậy suy ra tổng tải trọng tác dụng lên mố cầu phải là :

Trang 40

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 44 – 2.0,4 = 43,2 m.

2

4300 35kN 145kN 145kN

PHTCĐ1 = 3342 kN

trường hợp này, ta phải xét đến một trường hợp bất lợi khác:

“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia không nhỏ hơn 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	3,21 MB