Đồ án tốt nghiệp cầu Liên tục, cầu extradosed, cầu giàn thép ( kèm bản vẽ)

Sau thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành các yêu cầu cần thiết nhà trường đề ra,em đã được nhận đề tài đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Và Công Trình Ngầm dưới sự hướng dẫn của th

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuối cùng và quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần thực hiện trước khi kết thúc quá trình học tập nghiên cứu tại trường đại học.Vậy nên nó có ý nghĩa vô cùng to lớn,giúp sinh viên xem xét,tổng hợp lại tất cả các kiến thức được trang bị thông qua các môn học trong suốt thời gian học tập tại trường cũng như các kinh nghiệm tích lũy được trong quá trình nghiên cứu và làm các đồ án môn học.Đồng thới nó cũng thể hiện được trình độ,khả năng lắm bắt kiến thức và cho thấy được ý tưởng sáng tạo của mỗi sinh viên khi áp dụng những kiến thức lý thuyết đã được học vào thiết kế tính toán một công trình cụ thể tạo tiền đề vững chắc cho tư duy thực hiện công việc thực tế sau này

Sau thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành các yêu cầu cần thiết nhà trường đề ra,em đã được nhận đề tài đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Và Công Trình Ngầm dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Quốc Bảo

Đề tài tốt nghiệp là thiết kế cầu vượt sông Đ-C bao gồm 3 nhiệm vụ chính:

1 Lập dự án khả thi thiết kế cầu Đ-C

2 Thiết kế kỹ thuật cầu Đ-C

3 Thiết kế thi công cầu Đ-C

Đồ án đã được hoàn thành sau hơn ba tháng cố gắng,lỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn Song do sự hạn chế về kinh nghiệp thực tế cùng với những thiếu sót về kiến thức chuyên môn nên không 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 nâng cao và 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 thầy giáo 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 15 Tháng

06 Năm 2015 Sinh Viên

Phạm Văn Tiến

PHẦN MỞ ĐẦU

GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

I: VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU:

- Cầu DC nằm trên tuyến đường Hà Nội – Lạng Sơn

II: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

+ Dự án khả thi xây dựng cầu DC , cần nghiên cứu những nội dung sau đây:

- Đặc điểm vị trí xấy dựng cầu

- Quy mô công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật

- Lựa chọn phượng án kết cấu và biện pháp thi công chỉ đạo

+ Lớp 2: Cát cuội sỏi e=0.6,Wtn=24%,c=0.00Kg/cm2,γ=2.1T/m3, φ=36o,E=300Kg/cm3

12

26

36

44

m)

C

át mịn-Bù

n sét

9.2

8.7

7.4

8.2

10.3

C

át cuộ

i sỏi

6.5

6.7

7.1

7.3

6.7

Đ

á pho

ng hóa

5.5

6.3

7.3

7.7

7.8

Đ

á Granít

+ 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

2.1 :Quy mô công trình.

+ Cầu lớn, vĩnh cửu

+ Vận tốc thiết kế : 80 Km/h

= 30 MPa cho các kết cấu không ƯST

+

' c

f

= 50 MPa cho các kết cấu ƯST

+

' c

f

= 45 MPa cho các kết cấu tháp cầu có neo dây văng

(

' c

- Cường độ chịu kéo: fpu=1860 MPa

- Giới hạn chảy: fpy=0.9 x fpu (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. 3.3:L p ph ớ ủ

Sử dụng bê tông nhựa hạt mịn,

+ Chiều cao thông thuyền : H = 9 m

+ Chiều rộng thông thuyền : B = 60 m

 Số liệu thủy văn.

+ Mực nước thấpnhất : -0.5m

+ Mực nước thông thuyền : +4.4m

+ Mực nước cao nhất :+7.9m

II : ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU NHỊP.

II.1.Phương án 1:Cầu dầm liên tục.

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 liê tục 3 nhịp có cầu dẫn hai phía

II.1.1Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp.

+ Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 413.4 – 19.4 = 394> 390 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 = 4500 m

+ Chiều dài toàn cầu là L=413.4 m.

II.1.2Các thông số cơ bản của mố, trụ.

+ Mố M1, M2: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tường thẳng,

cao 5.4 m, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1 m Bệ mố cao 2

m, theo phương dọc cầu rộng 7.3 m, theo phương ngang cầu rộng 15 m Tường thân dày 1.5 m, tường cánh dày 0.5 m, tường đỉnh dày 0.5 m

+ Trụ cầu dẫn T1, T8: Dùng loại trụ thân đặc, chiều cao là 6.4 m

và.Theo phương dọc cầu trụ rộng 2 m, theo phương ngang cầu trụ rộng 8 m

Bệ trụ cao 2.5m, theo phương dọc cầu rộng 5.5 m, theo phương ngang cầu rộng 11.5 m

+ Trụ cầu dẫn T2, T7: Dùng trụ thân đặc BTCT cao 10 m, theo phương

dọc cầu rộng 2 m, theo phương ngang cầu rộng 8 m Bệ trụ cao 2.5 m, theo phương dọc cầu rộng 5.5 m, theo phương ngang cầu rộng 11.5m

+ Trụ cầu dẫn T3, T6: Dùng trụ thân đặc BTCT cao 10.9 m, theo

phương dọc cầu rộng 2 m, theo phương ngang cầu rộng 9 m Bệ trụ cao3 m, theo phương dọc cầu rộng 9 m, theo phương ngang cầu rộng 12m.

+ Trụ cầu chính P3, P4: Dùng trụ thân đặc BTCT cao 14 m, theo

phương dọc cầu rộng 3 m, theo phương ngang cầu rộng 9.5 m Bệ trụ cao 3

m, theo phương dọc cầu rộng 5.5 m, theo phương ngang cầu rộng 11.5m

II.1.3Kết 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

II.2.Phương án 2: Cầu giàn thép

II.2.1Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp.

+Sơ đồ nhịp: 85+(85x3)+85m

+Chiều cao giàn h=12m, bề rộng 1 khoang b=8.5 m

+2 giàn biên có độ dốc i=4%, 3 giàn giữa có độ dốc không đổi i=0% +Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 425-10m=415>390m

+Chiều dài cầu L=425m

II.2.2Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ.

+ Mố A0, A1: 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 P3, P4: 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

II.2.3Kết 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

II.3.Phương án 3:Cầu Extradosed.

Cầu Extradosed hay còn gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp, là loại kết cấu còn khá mới mẻ Được đề xuất năm 1988 bởi giáo sư người Pháp Jacques Mathivat và mãi đến năm 1994 chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp hoàn hảo đầu tiên mới được đưa vào sử dụng tại Nhật Bản Cầu Extradosed được xem là

sự kết hợp của cầu dầm cứng và cầu dây văng, hay nói cách khác, cầu Extradosed là trung gian giữa cầu dầm liên tục và cầu dây văng Cầu Extradosed được đưa ra nhằm giải quyết những hạn chế về khẩu độ của cầu liên tục đúc hẫng và về những khó khăn trong thiết kế, thi công, duy tu bảo dưỡng, giá thành xây dựng của cầu dây văng Vì vậy đề xuất phương án cầu Extradosed

II.3.1Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp

+ Sơ đồ nhịp: 2x40+(75+120+75)+2x40 m

+ Cầu chính gồm 3 nhịp (75 + 120 + 75) m Dầm chủ có tiết diện hộp 3 thành Chiều cao dầm thay đổi từ vị trí trên trụ là H = 3.5 m đến vị trí neo dây đầu tiên là h = 2.5 m Phần còn lại có chiều cao không đổi là h = 2.5 m

+ Cầu dẫn giống phương án 1

+ Khẩu độ thoát nước: ΣL0 = 428.2 - 13 = 415.2 > 350 m

+ Trắc dọc cầu: toàn bộ cầu nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn i=2% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong là R

= 6753 m

+ Chiều dài toàn cầu là 430 m.

II.3.2.Các thông số cơ bản của kết cấu mố, trụ.

+ Mố M1, M2: Giống mố M1, M2 của phương án 1.

+ Trụ cầu dẫn và trụ chuyển tiếp P1, P2, P5, P6: Giống các trụ dẫn và

trụ chuyển tiếp trong phương án 1, chỉ có chút thay đổi về chiều cao

+ Tháp cầu: Tổng chiều cao tháp là 28.5 m, trong đó chiều cao tính từ mặt cầu đến đỉnh tháp là 11 m Tại đỉnh tháp, theo phương dọc cầu tháp rộng

3 m, theo phương ngang cầu tháp rộng 1 m Tại chân tháp, theo phương dọc cầu tháp rộng 3 m, theo phương ngang cầu tháp rộng 2.25 m Liên kết tháp với bệ trụ chọn loại ngàm cứng

II.3.3Kết cấu khác.

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Gối cầu bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống

Sơ đồ

(m)

Nhị

p chính

Nhịp

dẫn

n tục

Dầm

Su

tradosed

pe

r T

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

+ 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

1.I.1.1.2 Nh ượ đ ể c i m.

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

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

+ Kết cấu nặng nề

1.I.1.2 Phương án 2.

1.I.1.2.1 u i m Ư đ ể

+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

1.I.1.2.2 Nh ượ đ ể c i m.

+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 ôtô

1.I.1.3 Phương án 3.

1.I.1.3.1 u i m Ư đ ể

+ Ưu điểm nổi bật của cầu Extradosed là về mặt kết cấu Kích thước dầm nhỏ hơn phương án cầu liên tục do đó kết cấu đỡ nặng nề hơn và số lượng dây ít hơn phương án cầu dây văng nên chi phí cho bảo dưỡng cáp văng trong giai đoạn khai thác đỡ tốn kém

+ Chiều cao tháp thấp hơn phương án cầu dây văng nên thi công đơn giản hơn

+ Số trụ trên dòng chủ ít do đó ít ảnh hưởng đến dòng chảy, thuận lợi cho giao thông

+ Hình dạng kiến trúc đẹp, mỹ quan phù hợp với cảnh quan thiên nhiên

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

II.KI N NGH Ế ỊQua 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 dầm chữ I )

PHẦN I : THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG I : THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

I.CH N TI T DI N.Ọ Ế Ệ

- 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 cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút phần hẫng: 25 cm.

+ Chiều cao bản mặt cầu giữa nhịp bản: 25 cm

+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút: 50 cm

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

2 2

5.5 2.5

.X 245

(m)

+ Chiều dày bản đáy thay đổi từ chiều dày tại mép trụ là 100 cm đến chiều dày 30 cm trong phạm vi (0.4-0.6)Lhc, lấy phạm vi này là 24 m = 0.53Lhc Vậy ta có phương trình thể hiện sự thay đổi chiều dày bản đáy là:

100 30

.24

bd

+ 35 (cm)

+ Chiều dày sườn dầm không đổi là 50 cm

+ Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông, trên gối nhịp chính bxh = 1.5x2 m, được tạo vút 15x15 cm

6 cäc khoan nhåi d=1.5m , L = 35m

6 cäc khoan nhåi d=1.5m , L = 35m

6 cäc khoan nhåi d=1.5m , L = 35m

8 cäc khoan nhåi d=1.5m , L = 35m

15 cäc khoan nhåi d=1.5m , L = 35m

D=1.5m

D=1.5m D=1.5m D=1.5m

T4 T3

Hình I.3 : Mặt cắt ngang phần cầu dẫn

3.Cấu tạo mố trụ cầu.

+ Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tường thẳng, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.0 m

+ Bản quá độ: Hay bản giảm tải có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đường khi vào cầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố khi hoạt tải đứng trên lăng thể phá hoại Bản quá độ bằng BTCT dày 30cm, dài 3.0m Bản quá độ được đặt nghiêng, một đầu gối lên vai kê, một đầu gối lên dầm kê bằng BTCT, được thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ, đổ thành tấm cách tường cánh của mố 5 cm

+ Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi, sử dụng cọc đường kính D=1.5 m và 1.0m

?i D=1.0m

II: TÍNH TOÁN SƠ BỘ KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC 1.Khối lượng công tác phần kết cấu nhịp:

1.1:Phần cầu chính.

+ Ta có sơ đồ chia đốt dầm thi công nhịp chính :

KO K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12

47.5 m

4.5m 3x2.5 m

4x3 m 6x3.5 m

1m

TG

1.5m K13

Hình I.6: Sơ đồ phân đốt thi công nhịp 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

+ Chi tiết kích thước, khối lượng bê tông ta có bảng sau :

hứ ốt

TC diệniết (m) (m

Diệ

n tíc

h (m2)

Chiề

u dà

i đố

t (m)

Thể

tích(m3)

/2H

10

41

10.417

0

41

3.5

36.4

595

10

4419

3.5

36.54665

.57

10

5583

3.5

36.95405

.66

10

7639

3.5

37.67365

11

0565

3.5

38.69775

.95

11

4338

3.5

40.0183

1

89

5.6

811

.33

12

351

37.0557

.58

12

867

38.6028

.4833

13

439

40.3182

.11

14

066

2.5

35.165

6.5

.36

14

6289

2.5

36.57225

.63

15

2281

2.5

38.07025

1.5 93

15

8627

4.5

71.38215

43

03

1.5

64.545

7.5

43

03

Tổng thể tích

634.15935

Bảng I.1 Tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng+ Thể tích đúc trên đà giáo : Vđg= 239.779 m3

+ Thể tích 2 nửa đốt hợp long 2 biên : Vhl= 2x10.417=20.834 m3

+ Thể tích bê tông sử dụng cho 3 nhịp liên tục đúc hẫng là:Vđh = 4x634.15935= 2536.64 m3

+ Tổng thể tích bê tông dùng cho 3 nhịp liên tục là :

Vlt = Vđg+Vđh+Vhl =239.779+2536.64+20.834=2797.253m3

+ Hàm lượng cốt thép cho dầm chịu lực chính khoảng 190 – 220 kg/m3bt ta có khối lượng cốt thép sử dụng : Gt1=0.2x2797.253 = 559.45 (tấn)

1.2Phần cầu dẫn.

- Diện tích mặt cắt ngang dầm I tại tiết diện giữa nhịp:Agn = 0.652m2

- Diện tích mặt cắt ngang Dầm I tại tiết diện đầu dầm :Ađ = 1.472m2

+ Tiết diện mặt cắt ngang trung bình của dầm I là: A=

3 1.472 30 0.652

0.72733

 Tổng thể tích bê tông phần cầu dẫn: Vcd = 2557.46 m3

+ Khối lượng cốt thép dung cho cầu dẫn là: Gt2 = 0.2x2557.46

=511.5 (tấn)

1.3Lớp phủ mặt cầu :

+ Lớp phủ mặt cầu dày 75mm trên toàn cầu.Ta có thể tích lớp phủ :

Vlp = 0.075x14.5x413.4 = 449.6 m3

1.4 Lan can , tay vịn:

+ Thể tích bê tông dùng cho công tác lan can :Vlc = diện tích x chiều dài cầu x 2.4 =0.359 x 413.4 x 2.4 = 356.2 m3

2.Khối lượng công tác kết cấu dưới:

2.1 Phần mố cầu :

+ Chi tiết tính toán thể tích của 2 mố M1,M2 được thể hiện bảng sau

+ Hàm lượng cốt thép trong bệ mố ta lấy bằng 0.07 t/m3bt , hàm lượng cốt thép trong các bộ phận còn lại của mố ta lấy bằng 0.12 t/m3bt

ố

ệ m

ố (m

3)

Tường

thân(m

3

)

ườn

g Đỉnh(m

3

)

ườn

g cánh(m

3)

ổn

g th

ể tíchm

ố (m

3)

hố

i lượn

g cố

t thép(t)

6

.32

.68

55

4.55

.646

6

61.32

1.68

.55

24.55

9.646 Bảng I.2 :Khối lượng công tác mố

+ Tổng thể tích bê tông dùng cho công tác mố (2 mố): Vbtm = 449.1 m3

+ Tổng khối lượng cốt thép dùng cho công tác mố : Gtm = 39.29 (tấn)

cao(m)

à mũ(m3)

hâ

n trụ(

m3)

ệ trụ(

m3)

Tổng(m3)

KLCT(T)

1,

T8

6.4

8.15

02

4

58

13

617.36

65.446

2,

T7

10

8.15

60

58

13

732.56

77.65823,

1

.19

2.39

3.082

4,T5

14

99

71

25

1540.5

163.307

TỔNG

3862.81

409.494 Bảng I.3 Khối lượng công tác phần trụ

+ Tổng thể tích bê tông dùng cho công tác trụ : Vbtt = 3862.81 m3

+ Tổng khối lượng cốt thép dùng trong trụ: Gtt = 409.494 (tấn)

III: XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC CỦA TRỤ MỐ.

III.1Nhận 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 trunh 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

+ Lớp 1: Bùn nhão, dãy 1 m

+ Lớp 2: Cát mịn-bùn sét, dày 9.2 m

+ Lớp 3: Cát cuội sỏi, dày 6.5 m

+Lớp 4 : Đá phong hóa 5.5m+ Lớp 5: Đá ganit, rất dàyKiến nghị đặt móng cọc khoan nhồi vào lớp 5

Móng mố và trụ dự kiến sử dụng các loại đường kính cọc là 1.0 m, 1.5 m, 2 m với các chiều dài 30 m hoặc 40 m

x Ac + fy x As)(Đối với cấu kiện có cốt thép đai thường, Theo 5.7.4.4 - 22TCN 272-05)

Với:

+ 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)

III.2.2S c kháng c a c c theo ứ ủ ọ đấ ề ở ạ t n n tr ng thái gi i h n ớ ạ

+ Ap: Diện tích của mũi cọc (mm2)

+ ϕqp: hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc cho trong bảng 10.5.5-3 22TCN 272.05

+ ϕqs: hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong bảng 10.5.5-3 22TCN 272.05

Phươn

g pháp tính

H

ệ s

ố sứ

c khángĐ

ất sét

Sức kháng bên

Phươn

g pháp α

0.6

Sức kháng mũi

Reese

& O’Neil, 1988

0.55

Cát

Sức kháng bên

AASHT

O 2010

0.55

Sức kháng mũi

AASHT

O 2010

0.50

Đá

Sức kháng bên

Carter

& Kulhawy, 1988Horvat

h & Kenny, 1979

0.550.65

Sức kháng mũi

Hiệp hội Địa kỹ thuật Canada, 1985

0.50

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

+ Sức kháng thân cọc trong đất rời có thể xác định theo các công thức như bảng 10.8.3.4.2-1 22TCN 272.05, với các kí hiệu như sau:

- ϕf = Góc ma sát

- N = Số nhát búa SPT chưa hiệu chỉnh (búa/300 mm)

k = 0.7 đối với Db≤ 7500 mm

k = 0.6 đối với 7500 mm < Db≤

12000 mm

k = 0.5 đối với Db > 12000 mmMeyerhof

Quiros và

Reese và Wright (1977)

Với N ≤ 53

qS = 0.0028.NVới 53 < N ≤ 100

qS = 0.00021.(N – 53) + 0.15

Reese và O’Neill (1988)

qS = 0.0028.N=0.0028x25=0.07 (Mpa)-Lớp đá Granit: N=30 ( N ≤ 53)

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

D: đường kính cọc (mm)

Z: độ xuyên cọc khoan (mm)

+ Sức kháng mũi cọc trong đất rời có thể xác định theo các công thức như trong bảng 10.8.3.4.3-1 TCN 272.05, với các kí hiệu:

D = Đường kính của cọc khoan (mm)

DP = Đường kính mũi cọc khoan (mm)

Db = Chiều sâu chôn của cọc khoan trong lớp chịu lực là cát (mm)

Bảng 1.: Bảng 10.8.3.4.3-1 22TCN 272-05

Touma và Reese (1974)

Rời: qp(MPa) = 0.00Chặt vừa: qp=1.5/kRất chặt: qp=3.8/k

k = 1 đối với Dp≤500 mmk=0.6Dp đối với Dp≥500 mmchỉ dùng khi Db>10D

Ncorr đối với cát

<0.096 Ncorr đối với bùn không dẻo

Reese và Wright (1977)

qp=0.064N đối với N≤60

qp=3.8 đối với N>60Reese và O'Neill qp=0.057N đối với N≤75

qp=4.3 đối với N>75

Lớp đất ở mũi cọc là đất cát cuội sỏi và đá Granit cứng nên trong tính toán sử dụng công thức của Reese và Wright, 1977 là :

-Lớp cát cuội sỏi : qp=0.064N=0.064x15=0.96 (Mpa)

-Lớp đá phong hóa : qp=0.064N=0.064x25=1.6 (Mpa)

×

= 64.59 (T)

+Trọng lượng của cọc là: Qtl=

2

3.14 1.5

x35x2.44

×

=148.37 (T)-Với cọc D=1.5m, L=35m, qp=0.96 (Mpa)

+Sức kháng mũi của cọc là: Qp= qpx Ap=0.96x

2

3.14 150035000

×

=193.78 (T)

+Trọng lượng của cọc là: Qtl=

2

3.14 1.5

x35x2.44

×

=148.37 (T)-Với cọc D=1.5m, L=35m, qp= 1.6 (Mpa)

+Sức kháng mũi của cọc là: Qp= qpx Ap=1.6x

2

3.14 150035000

×

=148.37 (T)-Với cọc D=1.5m, L=35m, qp= 1.92 (Mpa)

+Sức kháng mũi của cọc là: Qp= qpx Ap=1.92x

2

3.14 150035000

×

=387.56 (T)

+Trọng lượng của cọc là: Qtl=

2

3.14 1.5

x35x2.44

ng lớp đất (m)

(Mpa)

(T)

T)

.00

0

.2

0.014

0,32

50.2

.5

0.042

0.96

140.34.5

0.07

1.6

266.58

22

97

084

1.92

545.98

87,56

ổn

g

5

1003.1

10

53

Từ đó ta có sức chịu tải của đất nền : Qr

(T) θ

Q

s

(T)

ϕθ

ứ

c chị

u tả

i củ

a cọ

c (T)

10

1003.1

0,65

148,37

16

ng lớp đất (m)

(Mpa)

(T

.00

0

0,

0,

48

3

20

,042

0.96

145.76.3

0.07

1.6

246.42

22

97

084

1.92

581.6

87,56

ổn

g

22.1

10

53

Từ đó ta có sức chịu tải của đất nền : Qr

Q

s

(T)

ϕθ

ứ

c chị

u tả

i củ

a cọ

c (T)

10

1022

0,65

148,

30

0

u d

ài cọ

c tron

g lớ

p đấ

t (m)

p

Q

s

Mpa)

Mpa)

(T

0.00

5,3

,014

,32

37,59

7,

152,32

6

208.55

22

97

,084

.92

621.16

87,56

ổng

35

1019.62

ϕθ

ứ

c chị

u tả

i củ

a cọ

c (T)

87,

56

,55

1019.62

0,65

148,37

28

u dài cọ

q

(M

c tro

ng lớ

p

a

0.00

0

,014

,3

5.9

0,042

.9

9

7.2

0.07

.64

22

971

5

9

0,084

.9

56ổng

53

Từ đó ta có sức chịu tải của đất nền : Qr

(T)

θ tl

(T)

S

ức chị

u tải của cọc (T)

736

53 1.

37

+ Trọng lượng hệ dầm mặt cầu: gdầm =8x0.725x2.4 = 13.92 T/m+ Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.4 x3= 7.2T/m

+ Trọng lượng lớp phủ: glớp phủ = 0.075x15x2.25 = 2.531 T/m+ Trọng lượng lan can: glan can = 2.07T/m

+ Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối:

gdÇm+b¶n+lan can

glíp phñ

33

Hình I.: Đường ảnh hưởng áp lực gối mố M1

+ Diện tích đường ảnh hưởng áp lực mố: w = 16.5

0.74 0.87

HìnhI.: Xếp xe tải thiết kế và tải trọng làn.

+ Công thức xác định :LL = n.m.(1+100

IM

).(Pi yi )+ n.m.Plàn.wTrong đó:

Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng

w: Diện tích đường ảnh hưởng

Plàn : Tải trọng làn, Plàn = 9.3 KN/m

LL(Xe tải) = 3x0.85x1.25x(1x14.5+0.87x14.5+0.74x3.5) + 3x0.85x0.93x16.5

= 133.81 (tấn)

+ Trường hợp: Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế.

glàn=9.3KN/m

33.0 1.0

Vậy: LL = max(LL(Xe tải) , LL(Xe 2 trục)) = 133.81 (tấn)+ Tải trọng bộ hành :

Tải trọng bộ hành được lấy bằng 0.3 T/m2 ta có:

độ ID

C

(

DW (

γ

L

L (γ

= 1.7

PL(γ

= 1

γ

=1.25)

= 1

5)

5)

.75)

(tấ

n)

941.235

41

76

133

81

14.85

1499.35

Bảng I.6.Tổng hợp nội lực dưới đáy đài mố M1

C.Xác định số lượng cọc cho mố:

+ Vì 2 mố có tính chất đối xứng lên sơ bộ ta có tải trọng dưới đáy đài

mố là tương đương nhau lên ta tính số lượng cọc cho 2 mố:

+ Công thức xác định: nc =

P R

β

+ nc : Là số cọc cần thiết

+ β : Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngangβ = 2 với mố

+ P : Tải trọng thẳng đứng tác dụng ở đáy đài

+ R : Sức chịu tải tính toán của cọc

P (tấn)

(tấn)

S

ố cọc tính toán

S

ố cọ

c chọn1

499

35

16.5

4

1499

35

16.5

4

Bảng I.7 Lựa chọn sơ bộ số lượng cọc mố

2.2 Xác định số lượng cọc trụ phần cầu dẫn T1,T2,T7,T8.

+ Tương tự phần tính toán cho mố ta có :

a.Tải trọng thường xuyên: (DC, DW):

+ Đường ảnh hưởng áp lực tác dụng lên gối trụ :

1

Hình I.10.Đường ảnh hưởng áp lực gối trụ

+ Diện tích đường ảnh hưởng: W= 33

(T/m)

g

b ả n

(T/m)

la

n ca

n(T/m)

lớp phủ

(T/m)

DC

(T)

W(T)

1,

T8

30

7.2

.07

.531

1073.95

3.523

2,

T7

36

7.2

.07

.531

1131.55

3.523Bảng I.8 Tải trọng thường xuyên tác dụng lên trụ dẫn

b.Xác định hoạt tải tác dụng lên trụ dẫn T1,T2,T7,T8

4.3 4.3

1

0.87 0.87

(T/m

2

)

L (T)

T

1,T2,T

0.93

88.205Bảng I.9 :Tải trọng do xe tải thiết kế và tải trọng làn tác dụng trụ dẫn

+ Trường hợp 2: Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết

1

1.2 110KN 110KN

T/

m2)

L (T)

trụ dẫn

+ Trường hợp 3: Tổ hợp 90% 2 xe tải thiết kế + tải trọng làn.