Đồ án tốt nghiệp cầu Liên tục, cầu giàn thép, cầu vòm ống thép nhồi bê tông ( kèm file bản vẽ)

Sau thời gian tham gia học tập và nghiên cứu tại trường, đạt được các yêu cầu cần thiết của nhà trường đề ra, em đã được nhận đồ án tốt nghiệp chuyên ngành: “Cầu và Công trình ngầm” dưới

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường đại học, cũng như các kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận được trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án Nó thể hiện kiến thức cũng như trình

độ, khả năng thực thi các ý tưởng trước một công việc, là bước ngoặt cho việc áp dụng những lý thuyết được học vào công việc thực tế sau này Đồng thời nó cũng là một lần sinh viên được xem xét, tổng hợp lại toàn bộ các kiến thức của mình học được dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đã trực tiếp tham gia giảng dạy mình trong quá trình học tập, nghiên cứu

Là sinh viên khoá 55 - Khoa Cầu Đường - Trường Đại học Xây dựng Sau thời gian tham gia học tập và nghiên cứu tại trường, đạt được các yêu cầu cần thiết của nhà trường đề ra, em đã được nhận đồ án tốt nghiệp chuyên ngành: “Cầu và Công trình

ngầm” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Nguyễn Quốc Bảo

Nhiệm vụ của đồ án đặt ra bao gồm:

1 Lập dự án khả thi thiết kế cầu H

2 Thiết kế kỹ thuật cầu H

3 Thiết kế thi công cầu H

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của cô giáo hướng dẫn Song do sự hạn chế về trình độ, chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS.Nguyễn Quốc Bảo

cũng như toàn thể các thầy, cô đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường

Hà Nội, ngày tháng năm

Sinh viên

Nguyễn Đình Hùng

MỤC LỤC THUYẾT MINH

PHẦN 1:

TỔNG QUAN DỰ ÁN 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU DỰ ÁN 2

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.2 CÁC CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN 2

1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 PHẠM VI DỰ ÁN 3

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI, MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG TỈNH A 4

2.1 HIỆN TRẠNG KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH A 4

2.1.1 Về nông, lâm, ngư nghiệp 4

2.1.2 Về thương mại, du lịch và công nghiệp 4

2.2 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NGÀNH KINH TẾ CHỦ YẾU 4

2.2.1 Nông, lâm, ngư nghiệp 4

2.2.2 Công nghiệp, thương nghiệp và du lịch 5

2.3 ĐẶC ĐIỂM MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG 5

2.3.1 Đường bộ 5

2.3.2 Đường thuỷ 6

2.3.3 Đường sắt 6

2.3.4 Đường không 6

CHƯƠNG 3: SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ 7

3.1 TỔNG KẾT HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG KHU VỰC DỰ ÁN 7

3.2 KẾT LUẬN VỀ Ý NGHĨA VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU 7

CHƯƠNG 4: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU 8

4.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 8

4.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH 8

4.3 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, THỦY VĂN 8

4.3.1 Khí tượng 8

4.3.2 Thuỷ văn 9

4.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 9

4.4.1 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 9

4.4.2 Đặc điểm địa tầng 9

CHƯƠNG 5: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT 10

5.1 QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG 10

5.1.1 Quy trình thiết kế 10

5.1.2 Các thông số kỹ thuật 10

5.1.2.1 Quy mô công trình 10

5.1.2.2 Tải trọng thiết kế 10

5.1.2.3 Vật liệu 10

5.1.2.3.1 Bê tông 10

5.1.2.3.2 Thép: (5.4.3.2- 22 TCN 272 - 05) 10

5.1.2.4 Lớp phủ 11

5.1.2.5 Khổ cầu 11

5.1.2.6 Khổ thông thuyền 11

5.1.2.7 Độ dốc dọc cầu 11

5.1.2.8 Kết cấu áo đường hai đâu cầu 11

5.2 ĐỀ XUẤT BA PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU 11

5.2.1 Căn cứ đề xuất phương án 11

5.2.2 Phương án 1: Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 2 nhịp + cầu dẫn dầm SUPER T 40m 12

5.2.2.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp 12

5.2.2.2 Các thông số cơ bản của mố, trụ 13

5.2.2.3 Kết cấu khác 13

5.2.3 Phương án 2: Cầu vòm ống thép nhồi bê tông .14

5.2.3.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp 14

5.2.3.2 Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ 14

5.2.3.3 Kết cấu khác 14

5.2.4 Phương án 3: Cầu giàn thép 14

5.2.4.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp 14

5.2.4.2 Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ 15

5.2.4.3 Kết cấu khác 15

5.2.5 Tổng hợp các phương án 15

5.2.6 Ưu và nhược điểm các phương án 16

5.2.6.1 Phương án 1 16

5.2.6.1.1 Ưu điểm 16

5.2.6.1.2 Nhược điểm 16

5.2.6.2 Phương án 2 16

5.2.6.2.1 Ưu điểm 16

5.2.6.2.2 Nhược điểm 17

5.2.6.3 Phương án 3 17

5.2.6.3.1 Ưu điểm 17

5.2.6.3.2 Nhược điểm 17

5.3 KIẾN NGHỊ 18

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ 19

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 20

6.1 CHỌN TIẾT DIỆN 20

6.1.1 Dầm hộp phần cầu chính 20

6.1.2 Phần cầu dẫn: dầm SUPER T 22

6.2 CẤU TẠO MỐ TRỤ 23

6.3 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC 25

6.3.1 Khối lượng công tác phần kết cấu nhịp 25

6.3.1.2 Phần cầu dẫn 27

6.3.1.3 Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu 27

6.3.2 Tính toán khối lượng công tác của mố trụ 27

6.3.3 Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu 28

6.3.4 Tính sơ bộ khối lượng cọc của mố, trụ 28

6.3.4.1 Nhận xét chung về điều kiện địa chất lòng sông 28

6.3.4.2 Số liệu địa chất 29

6.3.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc 29

6.3.4.3.1 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc 29

6.3.4.3.2 Sức kháng của cọc theo đất nền ở trạng thái giới hạn cường độ 30

6.3.4.4 Xác định số cọc cho mố Ao, A7 36

6.3.4.4.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố Ao 36

6.3.4.4.2 Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng mố Ao 39

6.3.4.5 Xác định số cọc tại các trụ phần cầu dẫn (Trụ P1, P6) 40

6.3.4.5.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ P1, P6 40

6.3.4.5.2 Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng trụ P1 42

6.3.4.6 Xác định số cọc tại các trụ chuyển tiếp giữa cầu dẫn và cầu chính (Trụ P2, P5) 43

6.3.4.6.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ P2 43

6.3.4.6.2 Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng trụ P2 46

6.3.4.7 Xác định số cọc tại các trụ cầu chính (Trụ P3, P4) 47

6.3.4.7.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ P3 47

6.3.4.7.2 Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng trụ P3 50

6.3.5 Thống kê khối lượng vật liệu dùng trong công trình 52

6.4 TỔNG MỨC ĐẦU TƯ PHƯƠNG ÁN 1 53

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 55

7.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA PHƯƠNG ÁN 55

7.2 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG SƠ BỘ 59

7.2.1 Vòm chủ 59

7.3 Tính toán khối lượng công tác mố trụ 60

7.3.1 Khối lượng mố A0, A3 60

2.3.2 Khối lượng trụ 60

Vậy tổng khối lượng bê tông trụ là : V= 2194.38 m3 61

7.3.2 Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu 61

7.3.3 Tính sơ bộ số lượng cọc cho mố trụ 61

7.3.3.1 Chọn sức chịu tải của cọc 61

7.3.3.2 Xác định số cọc cho mố A0, A3 61

7.3.3.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố Ao 61

7.3.3.2.2 Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng mố A0 63

7.3.3.3 Xác định số cọc tại trụ cầu chính P1, P2 64

7.3.3.3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ P1 64

7.3.3.3.2 Xác định số cọc 66

7.4 Thống kê khối lượng vật liệu dùng trong công trình 67

7.5 TỔNG MỨC ĐẦU TƯ PHƯƠNG ÁN 2 68

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 3 70

8.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN 70

8.2 PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 70

8.3 KẾT CẤU PHẦN DƯỚI 72

8.4 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC 74

8.4.1 MỐ CẦU 74

8.4.2 TRỤ CẦU 74

8.4.3 KHỐI LƯỢNG KẾT CẤU NHỊP 74

8.4.4 TÍNH TOÁN CỌC CHO MỐ TRỤ 78

8.4.4.1 Tính toán khối lượng cọc cho mố 78

8.4.4.2 Tính toán khối lượng cọc cho trụ : 80

8.4.4.2.1 Tính toán khối lượng cọc cho trụ P1,P4 80

8.4.4.2.2 Tính toán số cọc cho trụ P2,P3 83

8.5 Thống kê khối lượng vật liệu dùng trong công trình 85

8.6 TỔNG MỨC ĐẦU TƯ PHƯƠNG ÁN 1 86

CHƯƠNG 9: BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ YẾU CỦA 3 PHƯƠNG ÁN 88

9.1 MẶT BẰNG BỐ TRÍ CÔNG TRƯỜNG 88

9.2 THI CÔNG KẾT CẤU PHẦN DƯỚI CỦA 3 PHƯƠNG ÁN 88

9.2.1 Thi công mố 3 phương án 88

9.2.1.1 Điều kiện thi công 88

9.2.1.2 Các bước thi công chủ yếu 88

9.2.2 Thi công trụ cầu dẫn, trụ chuyển tiếp phương án 1 và phương án 3 90

9.2.2.1 Điều kiện thi công 90

9.2.2.2 Các bước thi công chủ yếu 90

9.2.3 Thi công trụ cầu chính phương án 1 (phương án cầu liên tục) 90

9.2.3.1 Điều kiện thi công 90

9.2.3.2 Các bước thi công chủ yếu 90

9.2.4 Thi công trụ phương án 2 (phương án cầu vòm) 91

9.2.4.1 Điều kiện thi công 91

9.2.4.2 Các bước thi công chủ yếu 91

9.3 THI CÔNG KẾT CẤU PHẦN TRÊN CỦA 3 PHƯƠNG ÁN 92

9.3.1 Thi công kết cấu nhịp phần cầu dẫn phương án 1 92

9.3.2 Thi công kết cấu nhịp phần cầu chính phương án 1 (cầu liên tục) 93

9.3.3 Thi công kết cấu nhịp phương án 2 (cầu vòm thép nhồi bê tông) 94

9.3.4 Thi công kết cấu nhịp phần cầu chính phương án 3 (cầu giàn thép) 96

CHƯƠNG 10: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 98

10.1 CÂN CỨ PHÁP LÝ VỀ MÔI TRƯỜNG 98

10.2 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 98

10.2.1 Ảnh hưởng của môi trường liên quan đến vị trí 98

10.2.1.1 Chiếm dụng đất nông nghiệp 98

10.2.1.2 Chiếm dụng đất và nhà ở 99

10.2.1.3 Gián đoạn hoạt động giao thông 99

10.2.2 Những tác động của môi trường liên quan đến giai đoạn trước khi xây dựng 100

10.2.2.2 Thu hồi đất để mở rộng đường 100

10.2.3 Những tác động của môi trường liên quan đến giai đoạn xây dựng 101

10.2.3.1 Chất lượng không khí (Bụi) 101

10.2.3.2 Tiếng ồn 101

10.2.4 Những tác động của môi trường liên quan đến giai đoạn vận hành sau xây dựng 102

10.2.4.1 Bảo dưỡng 102

10.2.4.2 Giao thông 102

10.2.4.3 An toàn giao thông 102

CHƯƠNG 11: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU 103

11.1 NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 103

11.2 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU 104

11.2.1 Giá trị xây lắp 104

11.2.2 Thời gian thi công 104

11.2.3 Tác động đến dòng chảy 104

11.2.4 Ấn tượng thẩm mỹ 104

11.2.5 Duy tu bảo dưỡng 105

11.2.6 Tổng hợp kết quả chấm điểm các phương án cầu 105

11.3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 105

PHẦN 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 106

CHƯƠNG 12: VẬT LIỆU VÀ HOẠT TẢI THIẾT KẾ 107

12.1 VẬT LIỆU 107

12.1.1 Bê tông 107

12.1.2 Thép thường 108

12.1.3 Thép ứng suất trước 108

12.2 HOẠT TẢI THIẾT KẾ 109

12.2.1 Xe tải thiết kế 109

12.2.2 Xe hai trục thiết kế 109

12.2.3 Tải trọng làn thiết kế 110

CHƯƠNG 13: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 111

13.1 THIẾT KẾ CẤU TẠO BẢN MẶT CẦU 111

13.1.1 Chọn chiều dày bản mặt cầu 111

13.1.2 Cấu tạo áo đường 112

13.2 NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN 112

13.3 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT CẦU 113

13.3.1 Nội lực phần nhịp bản giữa hai sườn hộp 113

13.3.1.1 Mô men uốn 113

13.3.1.1.1 Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra 113

13.3.2 Nội lực phần ngàm 114

13.3.2.1.1 Các tổ hợp 115

13.3.2.2 Lực cắt 115

13.3.2.2.1 Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra 115

13.3.2.2.2 Các tổ hợp 116

13.3.3 Nội lực phần công xôn 117

13.3.3.1 Mô men uốn 117

13.3.3.1.1 Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra 117

13.3.3.1.2 Các tổ hợp 118

13.3.3.2 Lực cắt 118

13.3.3.2.1 Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra 118

13.3.3.2.2 Các tổ hợp 119

13.3.4 Tổng hợp nội lực ở trạng thái giới hạn cường độ 1 120

13.4 THIẾT KẾ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU 120

13.4.1 Các thông số thiết kế 120

13.4.1.1 Sơ bộ cốt thép 120

13.4.1.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 121

13.4.1.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa 121

13.4.1.4 Kiểm tra sức kháng uống của tiết diện 121

13.4.2 Tính toán cốt thép chịu mô men âm 122

13.4.2.1 Sơ bộ cốt thép 122

13.4.2.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 123

13.4.2.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa 123

13.4.2.4 Kiểm tra sức kháng uốn của tiết diện 123

13.4.3 Kiểm tra nứt thớ dưới theo TTGH SD 124

13.4.4 Kiểm tra nứt thớ trên theo TTGH SD 126

13.4.5 Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện 128

13.4.5.1 Xác định bv và dv 129

13.4.5.3 Xác định θ và β (theo 5.8.3.4) 129

13.4.5.4 Xác định Vc 130

13.4.6 Cốt thép phân bố 130

13.4.7 Cốt thép chống co ngót 131

CHƯƠNG 14: THIẾT KẾ DẦM CHỦ 132

14.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHI TIẾT DẦM 132

14.1.1 Thiết kế sườn hộp 132

14.1.2 Thiết kế bản đáy hộp 133

14.1.3 Thiết kế đường cong biên dầm 133

14.1.4 Xác định đặc trưng hình học các mặt cắt 134

14.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC 137

14.2.1 Các giai đoạn hình thành nội lực 137

14.2.1.1 Giai đoạn 1: Giai đoạn đúc hẫng cân bằng từ trụ ra giữa nhịp 137

14.2.1.2 Giai đoạn 2: Hợp long nhịp biên 138

14.2.1.3 Giai đoạn 3: Căng cáp dương, hạ giàn giáo nhịp biên 139

14.2.1.4 Giai đoạn 4: Hạ gối tạm trụ P4, P5 - Dỡ xe đúc hợp long biên 139

14.2.1.5 Giai đoạn 5: Hợp long nhịp giữa 139

14.2.1.6 Giai đoạn 6: Hạ gối thật trụ P4, P5 - Dỡ xe đúc hợp long giữa 140

14.2.1.7 Giai đoạn 7: Cầu chịu tĩnh tải phần 2 140

14.2.1.8 Giai đoạn 8: Cầu chịu tác dụng của hoạt tải 141

14.2.1.8.1 Tải trọng làn thiết kế 141

14.2.1.8.3 Xe hai trục thiết kế 141

14.2.1.8.4 Các tổ hợp hoạt tải 141

14.2.2 Mô hình hóa và phân tích kết cấu với MIDAS CIVIL 142

14.2.3 Các tổ hợp tải trọng 143

14.2.3.1 Tổ hợp theo trạng thái giới hạn Cường độ I 143

14.2.3.2 Tổ hợp theo trạng thái giới hạn Sử dụng 144

14.2.4 Biểu đồ nội lực 144

14.3 TÍNH TOÁN CỐT THÉP DẦM CHỦ 155

14.3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 155

14.3.1.1 Bê tông mác 500 155

14.3.1.2 Thép cường độ cao 156

14.3.1.3 Thép thường 156

14.3.2 Sơ bộ xác định diện tích cốt thép ƯST cần thiết 157

14.4 TÍNH LẠI ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN 158

14.4.1 Giai đoạn 1 159

14.4.2 Giai đoạn 2 159

14.4.2.1 Sau khi căng xong cáp âm tiến hành phun vữa, tiết diện làm việc kể đến cáp âm quy đổi (giai đoạn 2a) 159

14.4.2.2 Tiết diện được tính thêm với sự tham gia của cốt thép âm và dương quy đổi ra bê tông (giai đoạn 2b) 160

14.5 TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẤT 161

14.5.1 Mất mát do ma sát ΔfpF (tính theo công thức 5.9.5.2.2b-1) 161

14.5.2 Mất mát do thiết bị neo ΔfpA 162

14.5.3 Mất mát do co ngắn đàn hồi DfpES (theo điều 5.9.5.2.3b) 163

14.5.4 Mất mát do co ngót (điều 5.9.5.4.2) 164

14.5.5 Mất mát do từ biến (điều 5.9.5.4.3) 164

14.5.6 Mất mát do chùng dão thép (điều 5.9.5.4.4) 165

14.5.6.1 Mất mát do dão lúc truyền lực 165

14.5.6.2 Mất mát sau khi truyền 165

14.5.7 Tổng hợp mất mát ứng suất 166

14.6 KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN 175

14.6.1 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 175

14.6.1.1 Kiểm tra ứng suất trong bê tông theo điều 5.9.4 175

14.6.1.2 Kiểm toán nứt trong bê tông theo điều 5.7.3.4 tiêu chuẩn 22TCN 272-05 179

14.6.1.3 Biểu đồ ứng suất 180

14.6.1.4 Kiểm tra biến dạng (5.7.3.6) 187

14.6.2 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ 1 (điều 5.5.4) 187

14.6.2.1 Tiết diện 23 (tiết diện sát trụ) 188

14.6.2.1.1 Kiểm toán sức kháng uốn (điều 5.7.3.2) 188

14.6.2.1.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (theo điều 5.7.3.3.1) 192

14.6.2.1.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu (theo điều 5.7.3.3.2) 194

14.6.2.1.4 Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện 195

14.6.2.1.5 Tính Vc, Vs 199

14.6.2.1.6 Kiểm toán sức kháng cắt 199

14.6.2.2 Tiết diện số 8 (tiết diện giữa nhịp biên) 200

14.6.2.2.1 Kiểm toán sức kháng uốn (điều 5.7.3.2) 200

14.6.2.2.2 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (theo điều 5.7.3.3.1) 201

14.6.2.2.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu (theo điều 5.7.3.3.2) 202

14.6.2.3 Tiết diện số 40 (tiết diện giữa nhịp giữa) 203

14.6.2.3.1 Kiểm toán sức kháng uốn khi tiết diện chịu Mômen dương 203

14.6.2.3.2 Kiểm toán sức kháng uốn khi tiết diện chịu Mômen âm 204

14.6.2.3.3 Kiểm tra lượng cốt thép tối đa (theo điều 5.7.3.3.1) 206

14.6.2.3.4 Kiểm tra lượng cốt thép tối thiểu (theo điều 5.7.3.3.2) 206

CHƯƠNG 15: TÍNH TOÁN TRỤ CẦU 208

15.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TRỤ 208

15.2 XÁC ĐỊNH CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 209

15.2.1 Tĩnh tải 209

15.2.1.1 Tĩnh tải phần 1 209

15.2.1.2 Tĩnh tải phần 2 209

15.2.1.3 Tĩnh tải trụ 210

15.2.2 Hoạt tải xe thiết kế (LL) 210

15.2.3 Tải trọng hãm xe (BR) 210

15.2.4 Lực va tàu (CV) 212

15.2.5 Tải trọng gió 213

15.2.5.1 Tải trọng gió ngang cầu tác động lên công trình (WS) 213

15.2.5.2 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL) 214

15.2.5.3 Tải trọng gió dọc cầu 214

15.2.6 Áp lực nước (WA) 215

15.2.7 Lực ma sát (FR) 215

15.2.8 Hiệu ứng động đất (EQ) 216

15.3 CHỌN MẶT CẮT TÍNH TOÁN 216

15.4 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 216

15.5 GIẢ THIẾT CỐT THÉP TRỤ 217

15.6 KIỂM TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA TRỤ 218

15.6.1 Quy đổi tiết diện tính toán 218

15.6.2 Kiểm toán độ mảnh của thân trụ 219

15.6.3 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 220

15.6.4 Kiểm tra nứt trong bê tông 220

15.6.5 Kiểm toán sức kháng nén dọc trục của trụ 221

15.6.6 Sức kháng nén của trụ theo uốn hai chiều 221

15.7 KIỂM TRA KÍCH THƯỚC ĐÁ TẢNG 222

15.8 KIỂM TOÁN CỌC 223

15.8.1 Tính toán sức kháng của cọc 224

15.8.2 Xác định nội lực tác dụng lên mỗi cọc do các tổ hợp tải trọng 224

15.8.3 Kiểm toán sức chịu tải của cọc 225

15.9 TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC 225

PHẦN 4: THIẾT KẾ THI CÔNG 228

CHƯƠNG 1: THI CÔNG MÓNG 229

1.1.1 Công tác chuẩn bị 229

1.1.2 Công tác khoan tạo lỗ 229

1.1.2.1 Xác định vị trí lỗ khoan 229

1.1.2.2 Yêu cầu về gia công, chế tạo, lắp dựng ống vách 229

1.1.2.3 Khoan tạo lỗ 230

1.1.2.4 Rửa lỗ khoan 231

1.1.3 Công tác đổ bê tông cọc 231

1.1.3.1 Đúc cọc bê tông 231

1.1.3.2 Kiểm tra chất lượng cọc và bê tông coc 233

1.1.3.3 Phun vữa mũi cọc 233

1.2 THI CÔNG CỌC VÁN THÉP 234

1.2.1 Trình tự thi công cọc ván thép 234

1.2.2 Tính toán thi công vòng vây cọc ván 234

1.2.2.1 Tính chiều dày lớp bê tông bịt đáy 234

1.2.2.2 Xác định độ chôn sâu cọc ván thép 236

1.2.2.3 Tính toán cọc ván thép 236

1.3 ĐÀO ĐẤT BẰNG XÓI HÚT 238

1.4 ĐỔ BÊ TÔNG BỊT ĐÁY 238

1.5 BƠM HÚT NƯỚC 239

1.6 THI CÔNG ĐÀI CỌC 239

CHƯƠNG 2: THI CÔNG TRỤ 239

2.1 TRÌNH TỰ THI CÔNG 239

2.2 TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN TRI CÔNG TRỤ 240

2.2.1 Xác định tải trọng tính toán 241

2.2.2 Tính ván lát 243

2.2.3 Tính nẹp ngang 244

2.2.4 Tính thanh giằng 246

CHƯƠNG 3: THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 247

3.1 NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG HẪNG 247

3.2 TRÌNH TỰ THI CÔNG 247

3.3 THI CÔNG KHỐI ĐỈNH TRỤ K0 248

3.4 THI CÔNG CÁC KHỐI CỦA DẦM HẪNG 252

3.4.1 Lắp ráp xe đúc 252

3.4.2 Chỉnh cao độ ván khuôn 254

3.4.3 Đổ bê tông 255

3.4.4 Luồn cáp 255

3.4.5 Căng cáp 256

3.4.6 Đo đạc 256

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÁNH HẪNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 259

4.1 SƠ ĐỒ TÍNH VÀ TẢI TRỌNG 259

4.1.1 Kết luận 260

4.2 TÍNH TOÁN THÉP NEO KHỐI ĐỈNH TRỤ 260

PHẦN 1:

TỔNG QUAN DỰ ÁN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU DỰ ÁN.

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Quốc lộ X hiện tại với tổng chiều dài 182 km là tuyến đường ven biển đồng bằng

Bắc Bộ, có ý nghĩa quan trọng về các mặt kinh tế, xã hội, chính trị, quốc phòng - an

ninh Cầu H năm trên tuyến đường thuộc Quốc lộ X, vượt qua sông C thay cho cầu cũ

đã gần như không đáp ứng được nhu cầu về thông thương, đoạn vượt sông nằm gần

thành phố T tỉnh A Dự án được xây dựng trên cơ sở nhu cầu thực tế là cầu nối giao

thông của tỉnh với các tỉnh lân cận và là nút giao thông trọng yếu trong việc phát triển

kinh tế vùng Y trong đó có tỉnh A.

1.2 CÁC CĂN CỨ LẬP DỰ ÁN.

Quyết định số …/QĐ/GTVT ngày / / của Bộ trưởng Bộ GTVT về việc cho

phép tiến hành chuẩn bị đầu tư lập báo cáo NCKT xây dựng cầu H qua thành phố T tỉnh A.

Công văn số …/GTVT-KHĐT ngày / / của Bộ trưởng Bộ GTVT gửi Ban

quản lý dự án X về việc giao nhiệm vụ Chủ đầu tư và lập báo cáo NCKT xây dựng cầu H.

Công văn số …/CĐS-QLĐS ngày / / của Cục đường sông Việt Nam về

việc chiều rộng tĩnh không thông thuyền của cầu H.

Thông báo số …/GTVT-KHĐT ngày / / về Hội nghị thẩm định báo cáo

NCKT dự án mở rộng X.

Văn bản số …/CV-UB ngày / / của Uỷ ban nhân dân tỉnh A về vị trí xây dựng cầu H nằm trong khu vực quản lý của tỉnh, các vấn đề có liên quan.

Một số văn bản liên quan khác

1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Dự án xây dựng cầu H qua sông C nằm trong khu vực tỉnh A nhằm nâng cao

hiệu quả giao thông trên toàn đoạn tuyến trong thời gian trước mắt và có thể tới năm

2020 Cụ thể sẽ nghiên cứư những nội dung chủ yếu sau đây:

+ Phân tích những quy hoach phát triển kinh tế giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết đầu tư xây dựng cầu.

+ Đánh giá hiện trạng các công trình hiện tại trên tuyến

+ Lựa chọn vị trí xây dựng cầu

+ Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật và và các giải pháp kết cấu

+ Lựa chọn giải pháp kỹ thuật và các giải pháp xây dựng

+ Xác định tổng mức đầu tư Phân tích hiệu quả kinh tế

+ Kiến nghị giải pháp thực hiện và phương án đầu tư

1.4 PHẠM VI DỰ ÁN.

Trên cơ sở qui hoạch phát triển không gian đô thị đến năm 2020 của tỉnh A nói chung và thành phố T nói riêng, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng cầu H giới hạn trong khu vực thành phố T.

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI, MẠNG LƯỚI

GIAO THÔNG TỈNH A.

2.1 HIỆN TRẠNG KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH A.

Tỉnh A là một tỉnh lớn của cả nước Tuy vậy cơ sở vật chất kỹ thuật của tỉnh A

chưa phát triển Cơ cấu kinh tế sản xuất nông nghiệp mang tính đặc trưng, sản xuất công nghiệp chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu

2.1.1 Về nông, lâm, ngư nghiệp.

Nông nghiệp tỉnh đã tăng với tốc độ % trong thời kỳ Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm % giá trị sản lượng nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi chiếm khoảng % giá trị sản lượng

Tỉnh cũng có diễn tích đất lâm nghiệp rất lớn thuận lợi cho trồng cây công nghiệp và chăn nuôi gia súc

Với bờ biển kéo dài cũng rất thuận lợi cho việc nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản

2.1.2 Về thương mại, du lịch và công nghiệp.

Trong những năm qua, hoạt động thương mại và du lịch bắt đầu chuyển biến tích cực

Tỉnh A có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích danh lam thắng cảnh Nếu

được đầu tư khai thác đúng mức thì sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn

Công nghiệp của tỉnh vẫn chưa phát triển Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý kém, không đủ sức cạnh tranh Những năm gần đây tỉnh đã đầu tư xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu xây dựng, mía đường…làm đầu tàu thúc đẩy các nghành công nghiệp phát triển

2.2 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NGÀNH KINH TẾ CHỦ YẾU.

2.2.1 Nông, lâm, ngư nghiệp.

+ Về nông nghiệp:

Đảm bảo tốc độ tăng trưởng ổn định, đặc biệt là sản xuất lương thực đảm bảo an toàn lương thực cho xã hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp phương án cao là: % giai đoạn 1999-2005; % giai đoạn 2006-2010; và % giai đoạn 2010-2020.

2.2.2 Công nghiệp, thương nghiệp và du lịch.

Tập trung phát triển một số ngành chủ yếu như sau:

+ Công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm, mía đường

+ Công nghiệp cơ khí: Sữa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa và đóng mới tàu thuyền

+ Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, tấm lợp, khai thác cát sỏi

Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo các giá trị kim ngạch của vùng là triệu USD năm

2010 và triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng trưởng là % giai đoạn, % giai đoạn 2006-2010 và % giai đoạn 2011-2020

Tiếp tục đầu tư phát triển những địa điểm có tiềm năng phát triển du lịch thành những diểm du lịch và giải trí Phát triển cơ sở hạ tầng công cộng và dịch vụ tư nhân cần thiết để thu hút khách du lịch

2.3 ĐẶC ĐIỂM MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG.

2.3.1 Đường bộ.

Năm 2005 đường bộ tỉnh có tổng chiều dài km trong đó gồm đường nhựa chiếm % Đường đá đỏ: chiếm % Đường đất: chiếm %

Các huyện trong tỉnh đã có đường ôtô đi tới trung tâm Mạng lưới đường bộ phân

bố tương đối đều, hầu hết đường sỏi đá và đường đất

Hệ thống đường bộ vành đai biên giới và đường xương cá, đường vành đai trong tỉnh còn thiếu, chưa liên hoàn

Các công trình vượt sông C trên QL X Trên tuyến hiện tại có một số cầu cũ với

khẩu độ cầu nhỏ, và toàn là cầu nhịp giản đơn chưa có cầu nhịp lớn

2.3.2 Đường thuỷ.

Mạng lưới đường thuỷ của tỉnh A khoảng km (phương tiện từ 1 tấn trở lên đi

được) Hệ thống sông thường ngắn và dốc nên khả năng vận chuyển là khá khó khăn

CHƯƠNG 3: SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ.

3.1 TỔNG KẾT HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG KHU VỰC DỰ ÁN.

Cầu cũ nằm trên quốc lộ X là tuyến huyết mạch của tỉnh A để mở rộng quan hệ

với các tỉnh lân cận cũng như phát triển mạng lưới giao thông trong khu vực tỉnh lại

nằm ở cửa ngõ Thành phố T Cầu vượt sông có chiều dài lớn, trường hợp cầu hiện tại

có sự cố thì giao thông trên tuyến QL X sẽ bị đình trệ hoàn toàn Cầu cũ hiện đã khai

thác được gần 30 năm với khổ cầu 2 làn xe Do được xây dựng từ lâu mặc dù cầu cũ

có được cải tạo nâng cấp với khả năng thông xe H30, XB80 và các trụ có thể chịu được lực va tàu thuyền nhưng đã xuống cấp trầm trọng Hiện cầu đáp ứng không đủ lưu lượng xe hiện nay Đến năm 2010 đã cần phải xây dựng thêm 1 cầu mới từ 2 đến 4 làn xe với đáp ứng được yêu cầu lưu thông, và thay thế cầu cũ đã xuống cấp

Mặt khác với quy hoạch phát triển của thành phố T thì việc để tuyến quốc lộ X đi qua trung tâm thành phố là không hợp lý Như vậy việc xây dựng thêm cầu H mới có

quy mô vĩnh cửu phù hợp với khả năng lưu thông là giải pháp cần thiết và cấp bách

3.2 KẾT LUẬN VỀ Ý NGHĨA VÀ SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU.

Việc xây dựng cầu H trên tuyến tránh QL X là rất cần thiết và cấp bách, có ý nghĩa to lớn về phát triển kinh tế xã hội, chính trị và an ninh quốc phòng tỉnh A, khu vực Y nói riêng và cả nưóc nói chung.

Kết luận: Cần thiết xây dựng ngay một cầu mới H.

CHƯƠNG 4: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG

CẦU.

4.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ.

Tỉnh A có diện tích khoảng 23.000km2, nằm ở trung tâm vùng kinh tế Y Phía Đông giáp biển Đông với 100 Km bờ biển Phía Bắc giáp tỉnh HA, phía Nam giáp tỉnh

HB Phía Tây giáp Lào với đường biên giới chung là 350 km, có ý nghĩa quan trọng về

kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng

4.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH.

Địa hình tỉnh A hình thành hai vùng đặc thù: vùng đồng bằng ven biển và vùng

núi phía Tây

Địa hình khu vực tuyến đi qua thuộc vùng đồng bằng, thuộc khu vực đường bao

thành phố T hiện tại Tuyến cắt qua 1 số khu dân cư ví dụ như điểm hai đầu cầu H mới, giao cắt với 1 số Tỉnh lộ và điểm cuối tuyến nối với QL X hiện hữu

Lòng sông tại vị trí dự kiến xây dựng cầu tương đối ổn định, không có hiện tượng xói lở lớn

4.3 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, THỦY VĂN.

4.3.1 Khí tượng.

Thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và mưa nhiều, thể hiện tương phản rõ rệt giữa hai mùa Mùa đông trùng gió mùa đông bắc kéo dài từ tháng 10 tới tháng 3 năm sau, có thời tiết lạnh ít mưa và khô Mùa

hè trùng với gió Tây Nam kéo dài từ tháng 5 tới tháng 9, có thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều

Nhiệt độ bình quân hàng năm là 27.5oC Nhiệt độ thấp nhất 10oC Nhiệt độ cao nhất 40.5oC

Lượng mưa năm lớn nhất: 2500mm Lượng mưa năm nhỏ nhất 1200mm Lượng mưa bình quân nhiều năm: 1980mm

Độ ẩm lớn nhất 98% Độ ẩm nhỏ nhất: 37% Trung bình năm 80%

4.3.2 Thuỷ văn.

Hàng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều

Tình hình mưa lũ: Mùa lũ hàng năm vào trung tuần tháng 8 đến tháng 11 Ngập

lũ chủ yếu do mưa lớn ở thượng nguồn sông C.

Các số liệu tính toán thuỷ văn dùng trong thiết kế :

+ Mực nước tần suất 1% : H1% = +5.6 m

+ Mực nước tần suất 5% : H5% = +3.5 m

+ Mực nước thấp nhất : Hmin = +0.2 m

+ Mực nước thiết kế : Htk = H5% = +3.5 m

+ Mực nước thông thuyền : Htt = H5% = +3.5 m

+ Khẩu độ thoát nước tĩnh cần thiết : Lo = 370 m

4.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH.

4.4.1 Đặc điểm địa chất thuỷ văn.

Kết quả quan trắc mực nước dưới đất sau khi kết thúc hố khoan 24 giờ, mực nước này thay đổi từ 0.5 đến 2.5m Qua thí nghiệm một số mẫu nước cho thấy nước ở đây có khả năng ăn mòn bê tông tương đối mạnh

Nước mặt ở đây được cung cấp chủ yếu bởi nước mưa, qua thí nghiệm một số mẫu nước cho thấy nước có khả năng ăn mòn bê tông yếu

CHƯƠNG 5: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ TIÊU CHUẨN KỸ

THUẬT.

5.1 QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG.

5.1.1 Quy trình thiết kế.

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu : 22 TCN 272-05

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô : TCVN 4054-2005

+ Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm : 22 TCN 211-06

- Cường độ chịu kéo: fpu=1860 MPa

- Giới hạn chảy: f =0.9 x f (đối với thép có độ tự chùng thấp)

- Mô đun đàn hồi: Ep=197000 MPa.

- Thép tự chùng thấp: loại thép dự ứng lực kéo mà mất mát ứng suất do thép

tự chùng được giảm đáng kể do xử lý kéo ở nhiệt độ cao ngay trong lúc chế tạo

+ Chiều cao thông thuyền : H = 9 m

+ Chiều rộng thông thuyền : B = 60 m

5.1.2.7 Độ dốc dọc cầu.

Theo tiêu chuẩn đường cấp 3 đồng bằng :

+ Bán kính cong đứng lồi tối thiểu : Rmin = 5000 m

+ Độ dốc dọc tối đa imax = 4%

5.1.2.8 Kết cấu áo đường hai đâu cầu

Kết cấu áo đường 2 đầu cầu thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211-06, cấu tạo kết cấu áo đường như sau :

+ 7 cm bê tông nhựa

+ 18 cm cấp phối đá dăm loại I

+ 36 cm cấp phối đá dăm loại II

+ Đất đắp tiêu chuẩn

5.2 ĐỀ XUẤT BA PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU.

5.2.1 Căn cứ đề xuất phương án.

Để lập phương án kết cấu cầu cần dựa vào những điều kiện cơ bản sau :

+ Kết cấu nhịp :

- Phải thỏa mãn khổ thông thuyền, gần với nhịp kinh tế.

- Có khả năng định hình cao

- Phù hợp với khả năng thi công

+ Mố, trụ :

- Phù hợp với loại kết cấu nhịp, chiều dài nhịp

- Đảm bảo chiều cao đất đắp trên mô

- Đảm bảo khả năng thoát nước

- Thuận lợi cho thi công

5.2.2 Phương án 1: Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 2 nhịp + cầu dẫn dầm SUPER T 40m.

Mặt cắt dọc sông cho thấy 2 phía bờ sông rộng và khá tương đồng nhau, đồng thời mực nươc thông thuyền cao, càng gần giữa sông càng sâu tuy nhiên độ dốc nhỏ Mặt cắt sông không quá dài vì vậy ta có thể tính toán và chọn phương án cầu liên tục 2 nhịp có cầu dẫn hai phía

5.2.2.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp.

+ Sơ đồ nhịp: 2x40+(70+100+70)+2x40 m.

+ Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp (70 + 100 + 70) m Dầm liên tục tiết diện hộp 2 thành nghiêng Chiều cao dầm trên trụ là H = 6.0 m, giữa nhịp là h = 2.7 m, chiều cao phần dầm đúc trên giàn giáo cố định không đổi là h = 2.7 m

+ Cầu dẫn dầm đơn giản SUPER T: 2x40 m mỗi bên, sau khi thi công bản sẽ được nối liên tục nhiệt Chiều cao dầm không đổi h = 1.75 m, mặt cắt ngang gồm 6 dầm

+ Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 400 – 17.8 = 382.2> 370 m.

+ Trắc dọc cầu: toàn bộ cầu nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn i=4% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong đứng là R = 3002 m

+ Chiều dài toàn cầu là L=400 m.

5.2.2.2 Các thông số cơ bản của mố, trụ.

+ Mố A0, A7: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tường thẳng, cao 5.0 m,

đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5 m Bệ mố cao 2 m, theo phương dọc cầu rộng 7.5 m, theo phương ngang cầu rộng 16.5 m Tường thân dày 1.5 m, tường cánh dày 0.5 m, tường đỉnh dày 0.5 m

+ Trụ cầu dẫn P1, P6: Dùng loại trụ thân đặc, chiều cao là 6 m và.Theo phương

dọc cầu trụ rộng 1.5 m, theo phương ngang cầu trụ rộng 9 m Bệ trụ cao 2m, theo phương dọc cầu rộng 7.5 m, theo phương ngang cầu rộng 16.5 m

+ Trụ chuyển giao giữa cầu dẫn và cầu chính P2, P5: Dùng trụ thân đặc BTCT

cao 10 m, theo phương dọc cầu rộng 2 m, theo phương ngang cầu rộng 9 m Bệ trụ cao 2.0 m, theo phương dọc cầu rộng 7.5 m, theo phương ngang cầu rộng 16.5m

+ Trụ cầu chính P3, P4: Dùng trụ thân đặc BTCT cao 12 m, theo phương dọc cầu

rộng 3 m, theo phương ngang cầu rộng 10.5 m Bệ trụ cao 3 m, theo phương dọc cầu rộng 16.5 m, theo phương ngang cầu rộng 25.5m

5.2.2.3 Kết cấu khác.

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Gối cầu bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

+ Lớp phủ mặt cầu:

Bêtông nhựa hạt mịn 70 mm

Lớp phòng nước 4 mm

5.2.3 Phương án 2: Cầu vòm ống thép nhồi bê tông

5.2.3.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp.

+Sơ đồ nhịp: 130x3 m

+Cầu chính vòm thép nhồi bê tông 3 nhịp 130 m chiều cao đường tên vòm f=25, f=(1/4-1/6)l

+Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 400-13.1=386.9 >370m

+Trắc dọc toàn cầu:cầu chính i=0%, cầu dẫn i=3.0%

+Chiều dài cầu L=390m

5.2.3.2 Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ.

+ Mố A0, A3: Cấu tạo hoàn toàn giống mố A0, A3 của phương án 1 nhưng

tường thân được bố trí to ra để đảm bảo khản năng chịu lực Mố cũng được đặt trên nền cọc khoan nhồi với 12 cọc đường kính D = 1.5 m như phương án 1

+Trụ vòm chính P1, P2: Sử dụng loại trụ thân cột BTCT, gồm hai cột đường

kính 3m và cao 13m Bệ trụ cao 3m, tiết diện vuông cạnh là 16.5m Đặt trên 18 cọc khoan nhồi đường kính 1.5m

5.2.3.3 Kết cấu khác.

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Gối cầu bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

+ Lớp phủ mặt cầu:

Bêtông nhựa hạt mịn 70 mm

Lớp phòng nước 4 mm

5.2.4 Phương án 3: Cầu giàn thép.

5.2.4.1 Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp.

+Sơ đồ nhịp: 80+(80x3)+80m

+Chiều cao giàn h=9.5m, bề rộng 1 khoang b=8.0m

+2 giàn biên có độ dốc i=4%, 3 giàn giữa có độ dốc không đổi i=0%

+Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 400-9.8m=390.2>370m

+Chiều dài cầu L=400m

5.2.4.2 Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ.

+ Mố A0, A5: Cấu tạo hoàn toàn giống mố A0, A7 của phương án 1 Mố cũng

được đặt trên nền cọc khoan nhồi với 6 cọc đường kính D = 1.5 m như phương án 1

+ Trụ chuyển tiếp P1, P4: Sử dụng loại trụ thân cột BTCT, gồm hai cột đường

kính 2m và cao 8.5m Bệ trụ cao 2m, tiết diện vuông cạnh là 15.5m Đặt trên 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.5m

+Trụ vòm chính P2, P3: Sử dụng loại trụ thân cột BTCT, gồm hai cột đường

kính 3m và cao 13m Bệ trụ cao 3m, tiết diện vuông cạnh là 15.5m Đặt trên 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.5m

5.2.4.3 Kết cấu khác.

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Gối cầu bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

Sau khi thiết kế sơ bộ cho 3 phương án trên, tiến hành phân tích, so sánh các hiệu quả kinh tế – xã hội, của từng phương án, lựa chọn phương án thiết kế kỹ thuật.

5.2.6 Ưu và nhược điểm các phương án.

5.2.6.1 Phương án 1.

5.2.6.1.1 Ưu điểm.

+ Kết cấu nhịp chính thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng là phương pháp thi công quen thuộc với các nhà thầu trong nước

+ Đường đàn hồi liên tục, ít khe co giãn, xe chạy êm thuận

+ Vượt được nhịp tương đối lớn

+ Sơ đồ cầu đối xứng có dáng vẻ thẩm mỹ đẹp

+ Cầu bằng BTCT nên chi phí cho công tác duy tu bảo dưỡng trong giai đoạn khai thác thấp

5.2.6.1.2 Nhược điểm.

+ Quá trình thi công phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết

+ Số lượng trụ nhiều ảnh hưởng đến lưu thông dòng chảy

+ Việc nhồi bê tông đã tăng khả năng chống gỉ phía trong của ống thép, giảm độ mảnh của vòm, tăng độ ổn định của vách ống thép Nói chung ống tròn có độ cứng chống xoắn cao hơn các tiết diện hở khác

+ Lựơng thép khi dùng ống tròn nhồi bê tông ít hơn so với kết cấu BTCT thường (tỷ lệ tiết kiệm thép khoảng 40%) và giá thành của kết cấu ống nhồi bê tông so với kết

cấu bê tông cốt thép thấp hơn Mặt ngoài ống tròn thép dễ bảo vệ chống gỉ hơn các cấu kiện có tiết diện khác.

+ Có tính mỹ quan đẹp kiến trúc hợp lý nên rất phù hợn với các cầu đòi hỏi mỹ quan cao và có khả năng vượt nhịp lớn tốt

5.2.6.2.2 Nhược điểm.

+ Tốn nhiều công lao động và thời gian để làm đà giáo, công trình phụ tạm phục

vụ thi công vòm

+ Thiết kế tính toán khá phức tạp đòi hỏi trình độ của người kỹ sư tính kiên trì

và phải có trình độ chuyên môn vững

+ Thi công khá phức tạp và tốn kém nhân lực, thời gian thi công …

+ Dạng cầu này tương đối mới ở Việt Nam Vì vậy việc áp dụng đòi hỏi nhiều công nghiên cứu về lý thuyết tính toán cũng như công nghệ thi công

5.2.6.3 Phương án 3.

5.2.6.3.1 Ưu điểm.

+Dàn là hệ thanh lien kết với nhau chỉ bằng hai khớp ở hai đầu thanh, do đó các thanh trong giàn chỉ chịu lực dọc trục Chính vì vậy khi nhịp lớn cầu giàn tiết kiệm vật liệu hơn so vói cầu dầm

+Các thanh giàn có trọng lượng nhẹ, do đó giảm bớt tĩnh tải xuống mố trụ nên yêu cầu về móng không cao như cầu dầm

+Khả năng chịu lực ngang của cầu giàn tốt hơn so với cầu dầm do diện tích chắn gió thực tế nhỏ hơn, khoảng cách tim hai giàn chủ lớn

+Cầu giàn có hình dạng đẹp, đảm bảo yêu cầu mĩ quan

+Các thanh giàn là các thanh thép định hình, có thể chế tạo hàng loạt trong xưởng nên đảm bảo tiến độ thi công nhanh, công tác thi công không phức tạp

5.2.6.3.2 Nhược điểm.

+Chiều dài nhịp khá lớn, dàn có nhiều thanh nên công tác duy tu bảo dưỡng rất phức tạp Tiền sơn chống rỉ cầu sau khi đưa cầu ào sử dụng là một gánh nặng cho nhà thầu

+Cấu tạo phức tạp, nhất là điểm giao giữa dầm dọc và dầm ngang, dầm ngang và giàn chủ hay các mối nối giữa các thanh giàn

+Do có nhiều thanh giàn, các thanh lien kết hệ dọc trên và thanh cổng cầu lớn nên không đảm bảo tầm nhỉn tốt, tầm nhìn hai bên cầu bị hạn chế

+Vế đề ổn định và mỏi của cầu giàn được đặt cao hơn các loại cầu khác, nhất là với các loại tải trọng thường xuyên trên cầu oto

5.3 KIẾN NGHỊ

Qua phân tích ưu nhược điểm, sơ bộ giá thành cả ba phương án, xét năng lực thi công, trình độ công nghệ, khả năng vật tư thiết bị của các đơn vị xây lắp trong nước

Ta thấy phương án I (cầu dầm liên tục) mặc dù có tính thẩm mỹ không bằng 2 phương

án còn lại nhưng hơn hẳn về mặt kinh tế, điều kiện thi công đặc biệt là điều kiện khai thác, duy tu bảo dưỡng ít chịu ảnh hưởng thời tiết, công nghệ thi công quen thuộc Mặt khác xét điều kiện thiết kế kỹ thuật về sau này trong phạm vi đồ án

Kiến nghị: Xây dựng cầu theo phương án 1 (cầu BTCT ứng suất trước + cầu dẫn nhịp giản đơn SUPER T)

PHẦN 2:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1.

6.1 CHỌN TIẾT DIỆN.

6.1.1 Dầm hộp phần cầu chính.

Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang có tiết diện hình hộp được coi là thích hợp về khả năng chịu lực (đặc biệt là khả năng chống xoắn) cũng như phân bố vật liệu Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp thành xiên có chiều cao thay đổi dần từ trụ ra giữa nhịp

+Chiều dài đoạn vút: Lv= (0.2-0.3)L1 = 1500m

+ Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút phần hẫng: 25 cm

+ Chiều cao bản mặt cầu giữa nhịp bản: 30 cm

+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút: 60 cm

+ Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong bậc 2 có phương trình là:

Y = 2

H-h

Lhc X2 + h (m)Với Lhc là chiều dài cánh hẫng cong, Lhc = 47.5 m Vậy ta có phương trình đường cong biên dưới đáy dầm hộp là:

+ Chiều dày sườn dầm không đổi là 60 cm.

+ Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông, trên gối nhịp chính bxh = 1.0x1.7 m, được tạo vút 15x15 cm

Tính chiều cao mỗi đốt dầm hộp thay đổi theo đường cong bậc 2 có phương trình là: Y1 = a1(x-1)2 + b1

+ Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi, sử dụng 6 cọc đường kính D=1.5 m.

7500 25500

7500

1500

Hình 1.6: Cấu tạo trụ cầu chính.

6.3 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC.

6.3.1 Khối lượng công tác phần kết cấu nhịp.

6.3.1.1 Phần cầu chính.

Dùng sơ đồ chia đốt dầm khi thi công nhịp cầu chính để chia đốt và tính khối lượng các khối đúc hẫng Diện tích của từng mặt cắt phân đốt được tính chính xác bằng cách đo trên phần mềm AutoCad, thể tích của đốt đúc được tính gần đúng bằng cách lấy diện tích trung bình hai đầu đốt nhân với chiều dài đốt

CHIỀU DÀI ĐỐT

X (m)

DiỆN TÍCH MẶT

CẮT

THỂ TÍCH (m3)

Vgiàn giáo = A x 18 x 2 = 10.42 x 18 x 2 = 375.12 m3

+ Thể tích bê tông phần đầu dầm trên trụ chuyển tiếp là:

V1 đầu = 1xA1 đầu = 1x26.06 = 26.06 m3

Vđầu dầm = 2xV1 đầu = 2x26.06 = 52.12 m3

+ Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là:

Vliên tục = Vđúc hẫng + Vgiàn giáo + Vđầu dầm = 3368.36+375.12+52.12=3795.6 m3

toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn = 3795.6 + 1084.78 = 4880.38 m3

6.3.2 Tính toán khối lượng công tác của mố trụ.

Do mặt cắt sông đối xứng nên mố trụ hai phía bãi sông cũng được thiết kế đối xứng qua giữa nhịp chính Vậy mố trụ của phía bờ này là đối xứng của phía bờ kia thì khối lượng hoàn toàn như nhau

Bảng 1.4: Khối lượng mố cầu.

+ Tổng khối lượng công tác bê tông mố: Vmố = 763.74 m3

+ Khối lượng bản quá độ cho cầu: V = 9.94 m3

Bảng 1.5: Khối lượng trụ cầu.

Trụ Chiều cao (m) Xà mũ (m3) Thân trụ (m3) Bệ trụ (m3) Tổng (m3)

Tổng 86.01 533.86 2004.75 5249.24

+ Tổng khối lượng bê tông trụ: V = 5249.24 m3

6.3.3 Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu.

+ Lan can:

VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3587 x 400 = 286.96 m3

+ Diện tích lớp phòng nước dày 4 cm:

APhòng nước = 0.04x14.0 x 400 = 224 m3

+ Diện tích lớp bảo vệ dày 2 cm:

ABảo vệ =0.02x14.0x400 = 112 m2

+ Thể tích bê tông nhựa dày 7cm:

VBê tông nhựa = 0.07x14.0x400 = 392.0 (m3)

6.3.4 Tính sơ bộ khối lượng cọc của mố, trụ.

6.3.4.1 Nhận xét chung về điều kiện địa chất lòng sông.

Địa chất tại vị trí xây dựng cầu được phân theo từng lớp, các lớp địa chất tương đối ổn định, lớp đất bùn nhão bên trên có bề dày trung bình 1 m Các lớp đất phía dưới tương đối yếu Do kết cấu nhịp có phần dầm liên tục là hệ siêu tĩnh, để tránh các ứng suất phụ bất lợi khi mố trụ lún không đều, để đảm bảo sự làm việc tốt của kết cấu, ta chọn phương án móng cọc khoan nhồi, vì cọc khoan nhồi có nhiều ưu điểm về chịu lực

và ổn định hơn so với các loại móng cọc khác

Địa chất tại vị trí xây dựng cầu

Móng mố và trụ dự kiến sử dụng các loại đường kính cọc là 1.5 m, với các chiều dài 35 m

6.3.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc

6.3.4.3.1 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc.

+ ϕ : hệ số sức kháng, ϕ = 0.75 (5.5.4.2.1 - 22TCN 272-05)

+ Ac : Diện tích nguyên của bê tông (m2)

+ fc: Cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc = 30000 (KN/m2)

+ fy: giới hạn chảy của thép chịu lực, fy = 400000( KN/m2)

+ As : Diện tích cốt thép chịu lực (m2)