Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thi công cầu Cái Môn

Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của vùng này.. Hàng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều.. Theo tài liệu có từ

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về cụng trỡnh cầu

1.1.1 Giới thiệu chung

mặt chính cầu

Bố trí chung toàn cầu

Đ ờng xói cục bộ

Đ ờng xói chung 50000

64000 Chiều dài toàn cầu Lc=360306 mm (Tính đến đuôi mố) 32964

L= 35.00 m

24 Cọc BTCT 40x40 cm

32959

600

3@1400

5400

E

50

5000

E

24 Cọc BTCT 40x40 cm

L= 30.00m

1800 5

2100 2100

600

600 3@1600 6000

2100

600

L= 30.00m

24 Cọc BTCT 40x40 cm

2100

D

3@1600 600

D

50

1800 6

100

2000

1800

4500 7500 2850

L=35.00m

6 cọc khoan nhồi D=1.5m

1500 2850

C

1500

C

L=50.00m

8 cọc khoan nhồi D=1.5m

3000

3500 3500

10000 7000

1500 1500

A

A

B

B

32959 32980

44000

10000 3500

L=50.00m

8 cọc khoan nhồi D=1.5m

3000 3500

1500

6 cọc khoan nhồi D=1.5m

1500

L=30.00m

4500 1500

2850

100

2000

1800 2850

32964

L= 25.00m

24 Cọc BTCT 40x40 cm

600

600 3@1600 6000 1800 2100

50

2100 5

24 Cọc BTCT 40x40 cm L= 25.00m

5 2100 1800 2100

3@1400 6000

50

24 Cọc BTCT 40x40 cm L= 35.00 m

600 3@1400 5400 600

5000 50

Hỡnh 1.1: Mặt cắt dọc cầu

Cầu Cỏi Mụn bắc qua sụng Vàm Cỏ Tõy tại km 0+509.739 thuộc xó Vĩnh Thuận huyện Vĩnh Hưng và xó Thạnh Hưng huyện Tõn Hưng – tuyến Vĩnh Hưng đi Tõn Hưng thuộc địa phận tỉnh Long An

Điờm đầu của dự ỏn: Tại Km 0+000.000 phớa xó Vĩnh Thuận huyện Vĩnh Hưng – tỉnh Long An

Điểm cuối của dự ỏn: Km 1+055.733 phớa xó Thạnh Hưng huyện Tõn Hưng – tỉnh Long An

Tổng chiều dài dự ỏn (từ điểm đầu đến điểm cuối) là : 1055,733m

Trong đú: Phần cầu dài 360,306m (tớnh đến đuụi mố)

1.1.2 Căn cứ phỏp lý

- Quyết định số 3001/QĐ_UB ngày 16/9/2002 của Uỷ ban nhõn dõn tỉnh Long An về việc phờ duyệt dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh cầu Cỏi Mụn (đường Vĩnh Hưng đi Tõn Hưng)

- Hồ sơ Bỏo cỏo NCKT ký hiệu 02-CIC1-03 do Trung tõm Tư vấn Đầu tư Xõy dựng Cụng trỡnh thuộc Tổng Cụng ty Xõy dựng Cụng trỡnh Giao thụng 1 lập thỏng 03/2002

- Hợp đồng kinh tế số: / ngày thỏng năm 2002 giữa Ban quản

lý dự ỏn quốc lộ 62 – Sở Giao thụng vận tải tỉnh Long An với Cụng ty Tư vấn Đầu tư &

Xây dựng Việt Nam (VINACICO) về việc khảo sát thiết kế, lập thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán công trình cầu Cái Môn – tuyến Vĩnh Hưng đi Tân Hưng – tỉnh Long An

1.1.3 Tiêu chuẩn thiết kế và tham khảo

1.1.3.1 Quy trình thiết kế

 Quy định khoan thăm dò địa chất 22TCN259-2000

 Quy phạm đo vẽ địa hình 96/TCN43-900

 Tính toán dòng chảy lũ 22TCN-220-95

 Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN4054-85 có tham khảo TCVN4054-98

 Quy phạm “Thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn” 22TCN18-79

 Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN211-93

 Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 262 – 2000

 Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-01

 Tiêu chuẩn thiết kế đường 22TCN-273-01

 Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO (Bộ GTVT cho phép vận dụng khi thiết kế các kết cấu cầu hiện đại ở Việt Nam và một số tiêu chuẩn của các nước tiên tiến khác)

1.1.3.2 Quy trình, quy phạm tham khảo

- Tiêu chuẩn thiết kế đương ô tô TCVN 4054-1998

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu của hiệp hội đường bộ Mỹ AASHTO LRFD, xuất bản lần thứ hai năm 1998: AASHTO LRFD 1998

- Tải trọng và tác động – tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 2737 – 1995

- Tiêu chuẩn CEB – FIP Model code 1990

1.1.3.3 Quy mô xây dựng và tiêu chuẩn kỹ thuật

a Quy mô cấp công trình

Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và BTCT dự ứng lực

-Tải trọng thiết kế : HL93, người đi 3.10-3 MPa

- Khổ cầu B = 6 m + 2x1 m + 2x0,5 m = 9,0 m

- Mặt đường xe chạy (2 làn xe): 2 x 3,0 m = 6,0 m

- Phần bộ hành rộng: 2 x 1,0 m = 2,0 m

- Khổ thông thuyền B = 50m, H =7,0m

b Tải trọng khai thác:

Sinh viên :Trần Trung Hiếu 2 Lớp :63CCCD06

Tĩnh tải

- Bê tông cốt thép: 2500kg/m3

- Lớp phủ mặt cầu: 2350kg/m3

Hoạt tải:

- Tải trọng thiết kế: HL93(Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-01)

- Người đi: 3x10-3MPa

Cấp độ động đất

- Theo tiêu chuẩn 22TCN272-01, cường độ địa chấn lấy theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 375:2006

- Cầu nằm trong vùng động đất cấp VIII

c Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu:

- Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 7570 : 2006

- Nước trộn bê tông và vữa TCXDVN 302-2004

- Xi măng Pooclăng- Yêu cầu kỹ thuật TCVN 2682 - 1999

- Phụ gia cho bê tông TCXDVN 325- 2004

- Hổn hợp bê tông trộn sẵn - Các yêu cầu cơ bản đánh giá chất lượng và nghiệm thu TCXDVN 374-2006

- Thép cốt bê tông cán nóng, yêu cầu kỹ thuật TCVN 1651-85

- Thép dùng trong xây dựng TCVN 1765-85

- Thép cốt bê tông dự ứng lực TCVN 6284 - (1-4):1997

- Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép - Quy phạm thi công và nghiệm thu

TCXDVN 390:2007

- Bê tông khối lớn - Quy phạm thi công và nghiệm thu TCXD VN 305: 2004

- Quy trình thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đá xây 22 TCN 57-84

- Cầu & Cống - Quy phạm thi công nghiệm thu 22TCN 266-2000

- Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu BTCTDƯL 22TCN 247-98

- Gối cầu cao su cốt bản thép-Tiêu chuẩn chế tạo nghiệm thu, lắp đặt 22TCN 217-1994

- Quy trình thiết kế công trình và thiết bị phụ trợ thi công cầu 22TCN 200-89

- Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam “TCXD VN 296: 2004 ''Dàn giáo-Các yêu cầu về an toàn''

- Các quy trình quy phạm hiện hành của nhà nước

- Chỉ dẫn kỹ thuật các loại vật tư thiết bị chuyên dụng có liên quan đến công trình do nhà sản xuất khuyến cáo

1.1.4 Đặc điểm tự nhiên khu vực xây dựng cầu

1.1.4.1 Vị trí địa lý

a - Vị trí địa lý khu vực xây dựng cầu:

* Vị trí địa lý:

- Điêm đầu của dự án: Tại Km 0+000.000 phía xã Vĩnh Thuận huyện Vĩnh Hưng – tỉnh Long An

Điểm cuối của dự án: Km 1+055.733 phía xã Thạnh Hưng huyện Tân Hưng – tỉnh Long An

Tổng chiều dài dự án (từ điểm đầu đến điểm cuối) là : 1055,733m

Trong đó: Phần cầu dài 360,306m (tính đến đuôi mố)

b - Điều kiện địa hình khu vực:

Khu vực xây dựng cầu Cái Môn nằm giữa hai huyện Tân Hưng và Vĩnh Hưng tỉnh Long

An có địa hình hai bên tương đối bằng phẳng, dân cư thưa thớt, xung quanh là vườn tràm vừa mới trồng Khu vực chịu ảnh hưởng của ngập lũ Gần vị trí xây dựng cầu là bến phà Cả Môn Nói chung địa hình thuận lợi cho việc xây dựng cầu và bố trí công trường

1.1.4.2Đặc điểm khí hậu, khí tượng thuỷ văn:

- Theo số liệu thống kê của trạm khí tượng Vĩnh Hưng, đặc trưng khí tượng của khu vực xây dựng cầu Cái Môn như sau:

Bảng 1.1: Gió: Bảng thống kê tốc độ gió trung bình mạnh nhất từ năm 1978 đến 2000 (m/s)

Vbq 1.7 2.3 2.7 3.2 1.8 2.2 2.1 2.4 2.6 2.1 2.0 2.3 2.2 Vmax 13 18 15 19 38 19 19 28 19 15 18 13 17

Bảng 1.2: Mưa thống kê lượng mưa tháng trung bình nhiều năm từ năm 1978 đến 2000

R(mm

) 3.0 8.0 18.0 71.0 118 202 250 204 269 308 82.2 7.0 1540

Lượng mưa ngày lớn nhất: 300 (mm) Tháng 10/1995 Lượng mưa tháng lớn nhất: 734.5 (mm) Tháng 10/1995

 Độ ẩm không khí (%):

Sinh viên :Trần Trung Hiếu 4 Lớp :63CCCD06

Bảng 1.3: thống kê độ ẩm trung bình tháng nhiều năm từ năm 1978 đến 2000

 Nhiệt độ:

Bảng 1.4: thống kê nhiệt độ đặc trưng các tháng từ năm 1978 đến năm 2000 (0

C)

Tmax 31.8 32.7 34.9 36.5 35.8 32.6 32.0 31.1 31.5 31.2 30.7 30.2 Tmin 19.3 20.5 20.8 21.0 21.5 22.3 21.9 21.3 22.7 23.2 23.0 22.4 Ttb 25.9 26.1 27.3 28.7 28.5 27.7 27.1 27.4 27.7 27.5 27.1 26.8

1.1.4.3.Đặc điểm thuỷ văn, kết quả tính toán thuỷ văn, thuỷ lực công trình:

Sông Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống kinh tiêu thoát nước trong mùa lũ của khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của vùng này Hàng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều

Theo tài liệu có từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh hưởng đến thuỷ triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm Các tháng có mực nước dao động theo thuỷ triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hàng năm Những năm có lũ lớn 1996,

2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng thuỷ triều sẽ kéo dài thêm

Đặc biệt ở vùng này thì ảnh hưởng lũ là quan trọng hơn cả, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống và sản xuất Mùa lũ do nước lũ tràn từ thượng nguồn và từ sông Tiền tràn sang nên mực nước chỉ chịu ảnh hưởng lũ chủ yếu Trong thời gian này gây ngập ở diện rộng với thời gian kéo dài tuỳ theo từng năm lũ

Theo thống kê từ số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhất quan trắc tại vị trí trạm là +4.14m ngày 23/9/2000

Theo số liệu điều tra, thu thập và tính toán thuỷ văn, số liệu thuỷ văn tại vị trí cầu Cái Môn (số liệu tính theo hệ quốc gia):

 Lưu lượng thiết kế: Q(1%) = 3831m3/s

 Mực nước thiết kế: H1% = +4.64m

 Hmin = -0.45m

 Tốc độ bỡnh quõn lũng chủ: VTB = 2.56 m/s.

 Khẩu độ thoỏt nước cần thiết: L0  275m

1.2 Cấu tạo chi tiết hạng mục mố T1 cầu CÁI MễN

+0.328

100

Đ ờng xói cục bộ -4.433

Đ ờng xói cục bộ

3200

-4.433 +0.328

Khối neo

(Tỷ lệ 1: 100)

mặt chính

9000

200 700 2400 1200 1200 2400 700 200

1000 1000 1000 1000

100 500 5@1600=8000 500

24 cọc BTCT 40x40 cm

L = 30 m

Bệ kê gối

5000

2000

2000 900

9000

5 8

a

(Tỷ lệ 1: 100)

mặt bên

vĩnh h ng tân h ng

2000

200 200

425 425 Tim gối cố định

Tim gối di động

Chi tiết "B"

100 100

2100 1800 2100

6000

100 600 3@1600=4800 600 100

L = 30 m

24 cọc BTCT 40x40 cm

-1.627 -0.127

+5.273 +6.773

Lớp BT lót loại G có f'c = 15 MPa

: 1

+6.996

-31.627

900

Dày 100 mm

Lớp BT lót loại G có f'c = 15 MPa Dày 100 mm

+6.973

Km 0 + 367 .710

Khối neo

Hỡnh 1.2 Bố trớ chung trụ T1cầu

400

mặt cắt a - a

(Tỷ lệ 1: 100)

900 1600 1600 900

5000

mặt bằng móng cọc

(Tỷ lệ 1: 100)

9000 9000

Hỡnh 1.3 Mặt cắt ngang trụ T1 cầu

Sinh viờn :Trần Trung Hiếu 6 Lớp :63CCCD06

Bảng 1.5: Tổng bề rộng bề mặt cắt ngang cầu B=9 m được bố trí như sau:

- Gối cầu : gối cao su cốt bản thép

- Khe co giãn cao su

- Ống thoát nước dường kính 100mm bằng nhựa PVC

- Lan can : bằng thép mạ kẽm

- Dốc ngang cầu 2%, dọc cầu 3%

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THI CÔNG

2.1 Điều kiện thi công kết cấu nhịp và biện pháp thi công chi tiết

2.1.1 Điều kiện thi công

Khu vực xây dựng cầu Cái Môn nằm giữa hai huyện Tân Hưng và Vĩnh Hưng tỉnh Long

An có địa hình hai bên tương đối bằng phẳng, dân cư thưa thớt, xung quanh là vườn tràm vừa mới trồng Khu vực chịu ảnh hưởng của ngập lũ Gần vị trí xây dựng cầu là bến phà Cả Môn Nói chung địa hình thuận lợi cho việc xây dựng cầu và bố trí công trường

* Đặc điểm khí hậu, khí tượng thuỷ văn:

Sông Vàm Cỏ Tây là một trong những con sông tương đối lớn trong hệ thống kinh tiêu thoát nước trong mùa lũ của khu vực Đồng Tháp Mười của tỉnh Long An Có quan hệ rất nhiều đến hoạt động sản xuất nông nghiệp của vùng này Hàng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều

Theo tài liệu có từ nhiều năm cho thấy các tháng có mực nước ảnh hưởng lũ, không ảnh hưởng đến thuỷ triều từ giữa tháng 8 đến hết tháng 12 hàng năm Các tháng có mực nước dao động theo thuỷ triều từ tháng 1 đến đầu tháng 8 hàng năm Những năm có lũ lớn 1996,

2000, 2001 thì thời gian không ảnh hưởng thuỷ triều sẽ kéo dài thêm

Đặc biệt ở vùng này thì ảnh hưởng lũ là quan trọng hơn cả, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống và sản xuất Mùa lũ do nước lũ tràn từ thượng nguồn và từ sông Tiền tràn sang nên

mực nước chỉ chịu ảnh hưởng lũ chủ yếu Trong thời gian này gây ngập ở diện rộng với thời gian kéo dài tuỳ theo từng năm lũ

Theo thống kê từ số liệu quan trắc thu thập được mực nước cao nhất quan trắc tại vị trí trạm là +4.14m ngày 23/9/2000

2.1.2 Biện pháp thi công chi tiết

Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng

Bước 2 : Đóng cọc 40x40

Bước 3 : Đào đất hố móng và đập đầu cọc

Bước 4 : Thi công bệ trụ T1

Bước 5: Thi công thân trụ T1

Bước 6: Thi công xà mũ trụ

Bước 7: Hoàn thiện trụ

2.2 Thiết kế các kết cấu bổ trợ , máy thi công và tính toán bổ trợ thi công

2.2.1 Ván khuôn

2.2.1.1Các yêu cầu cơ bản

- Đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định trong mọi giai đoạn chế tạo cấu kiện

- Đúng hình dạng, kích thước theo thiết kế

- Bề mặt bằng phẳng, mặt tiếp xúc với bê tông phải nhẵn, ít dính bám với bê tông

- Ván khuôn phải kín khít để tránh mất nước, mất vữa gây rỗ tổ ong trong bê tông

- Kết cấu ván khuôn phải dễ tháo lắp, không gây hư hại cho bê tông

- Không gây khó khăn khi đặt cốt thép, đổ và đầm bê tông

- Giá thành rẻ: nên sử dụng vật liệu tại chỗ và luân chuyển được nhiều lần

2.2.1.2.Tính toán ván khuôn

2.2.1.2.1 Tính toán ván khuôn tường thân trụ

Các kích thước cơ bản của ván khuôn Ván khuôn thân trụ có 2 loại kích thước là 2x.5m

và 1.5x2m.Ta chọn kích thước 2x1.5m để tính toán:

Bảng 2.1: Tính toán cho 1 đợt đổ bê tông với H=2m

Sinh viên :Trần Trung Hiếu 8 Lớp :63CCCD06

Đặc trưng

ván

khuôn

a (cm) b (cm)  (cm)

) (cm3

(kg / cm3)

) /

E

Thép bản 50 25 0.6 3 0,9 0.785 2100000

Bảng 2.2: tra α và 

Bảng 2.3: Vật liệu :thép CT3 có

Hình 2.2: Sơ đồ tính sườn ngang và sườn dọc của 1 tấm ván đơn ,ván khuôn thép

 Kiểm toán tấm ván khuôn

- Xác định chiều cao biểu đồ áp lực

H = 2 m

Áp lực ngang tiêu chuẩn của bê tông như sau

xk

Max

?

P tc  bt.Rq xk

Trong đó:

R là bán kính của đầm R = 0.7 m

xk

q là áp lực xung kích q xk  0 04 (kg/cm2 )

tc

p

 =0.215 ( kg / cm2

) / ( 279 0 p kg cm2

n



Trong đó n =1.3

Kiểm toán theo trang thái giới hạn I

-Mô mem lớn nhất tại trong tâm tấm a x b tác dụng lên bề mặt ván khuôn:

Sinh viên :Trần Trung Hiếu 10 Lớp :63CCCD06

Mmax   n.pmax.a2 0,0513x1,3x0,215x50 2 35 , 846 ( )

cm kg



Với:

Pmax là tải trọng rải đều tiêu chuẩn Pmax= Ptc =0.215 (kg/cm)

α là hệ số phụ thuộc a/b =1 lấy α =0,0513

ứng suất lớn nhất :

бmax = Mmax /W=35,846/1.04=34.47 (max = Mmax /W=35,846/1.04=34.47 (kg/cm2 )<R u  2000 (kg/cm2 )

Kiểm toán theo trang thái giới hạn II

Độ võng lớn nhất tại giữa bản

3 4 max max  p .a /E 

Trong đó:

E là mô đun đàn hồi của thép :E =210000 (kg / cm3)

β là hệ số phụ thuộc vào tỉ số a:b => 0,0138

3 4

max  0 , 0138 0 , 215 50 / 2100000 0 , 5

Độ võng cho phép [f] =b/400=0,0625 > 0.04

Ta có fmax < [f] => ĐẠT

Kiểm toán sườn ngang

Sơ đồ tính sườn ngang:

.Sườn ngang tính với sơ đồ dầm giản đơn , chiều dài nhịp tính toán = a

Có a=50 cm, sn  0 , 6 , W x  20 , 3 (cm3 ) , J x  46 , 6 (cm4 )

Tải trọng tác dụng lên sườn ngang

) / ( 375 5 25 215 , 0

max

Mô men uốn lớn nhất tại giữa nhịp:

) 24

3 (

. max 3 2

max

b a b p n

24

25 50

3 2  2

)=2001.63 (kg.cm) Kiểm toán trạng thái giới hạn I

W

Mmax

 =2001.63 /20.3=98.60 (kg / cm2) < R0= 1900 (kg / cm2) => đạt

Kiểm toán theo trạng thái giới hạn II

Không cần tính độ võng của sườn ngang ngắn vì độ võng của cả tấm phụ thuộc vào sườn dài theo cạnh B

2.2.1.2.2 Tính toán ván khuôn xà mũ

Bảng 2.4 : Tính toán cho 1 đợt đổ bê tông với H=1.5m

Đặc

trưng

ván

khuôn

a (cm)

b(cm)



(cm)

W (cm)

J (cm4 ) (kg/cm3)

E

) /cm2

kg

Thép

bản

50 25 0.7 2.04 0.71 0.785 21000

00 Bảng 2.5: tra α và 

Bảng 2.6: Vật liệu :thép CT3 có

Sinh viên :Trần Trung Hiếu 12 Lớp :63CCCD06

Sơ đồ tính sườn ngang và sườn dọc của 1 tấm ván đơn ,ván khuôn thép

Kiểm toán tấm ván khuôn

Xác định chiều cao biểu đồ áp lực

H = 1.5 m

Áp lực ngang tiêu chuẩn của bê tông như sau

xk bt

P   

Trong đó:

R là bán kính của đầm R = 0.7 m

xk

q là áp lực xung kích q xk =0,04 kg/cm2

tc

p =0.215 ( kg /cm2 )

) / ( 279 , 0 p kg cm2

n



Trong đó n =1.3

Kiểm toán theo trang thái giới hạn I

-Mô mem lớn nhất tại trong tâm tấm a x b tác dụng lên bề mặt ván khuôn:

2 max max n.p .a

M   =0,0829x1,3x0.215x50 2=57,9 (kg.cm )

Với:

Pmax là tải trọng rải đều tiêu chuẩn Pmax= Ptc =0.215 (kg/cm)

α là hệ số phụ thuộc a/b =1 lấy α =0,0829

ứng suất lớn nhất :

бmax = Mmax /W=35,846/1.04=34.47 (max = Mmax/ W=57,9/2,04=28,38 (kg/cm2 )<R u  2000kg/cm2  Đạt

Kiểm toán theo trang thái giới hạn II

Độ võng lớn nhất tại giữa bản

3 4 max max  p .a /E 

Trong đó:

E là mô đun đàn hồi của thép :E =210000 (kg/cm2 )

β là hệ số phụ thuộc vào tỉ số a:b => 0,0277

3 4

max  0 , 0277 0 , 215 50 / 2100000 0 , 7