CHƯƠNG IPHƯƠNG áN i cầu dầm liên tục đúc hẫng

- Tơng tự nh trên ta xác định đợc đờng cong mặt trên của đáy dầm : x.. Tính hệ số phân bố ngang: - Dầm liên tục có mặt cắt ngang là kết cấu hình hộp hai sờn, không biến dạng hình học dới

CHƯƠNG I PHƯƠNG áN i cầu dầm liên tục đúc hẫng

1 Giới thiệu tổng quát về phơng án I:

Phơng án I là phơng án dầm BTCT DƯL liên tục ba nhịp và 1 nhịp dẫn 33 m là phơng án thiết kế phù hợp với các phơng trâm xây dựng hiện đại là nhanh, tốt, rẻ Mặt khác, nó còn tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có của địa phơng và vật liệu xây dựng trong nớc sản xuất, áp dụng đợc những thành tựu khoa học hiện đại nh thiết bị thi công tiên tiến , sử dụng các kết cấu định hình, lắp ghép, có tính chuyên môn hoá cao nhằm tạo ra năng suất lao động cao, đỡ tốn chi phí cho công tác duy tu bảo dỡng

2.Các kích thớc cơ bản của kết cấu nhịp:

2.1 Sơ đồ cầu:

- Sơ đồ cầu: 65m + 90m + 65m + 33m

- Toàn cầu dài L = 268,25 m(chiều dài cả mố và khe co giãn) Trong đó có 1 nhịp dẫn và 3 nhịp liên tục bằng BTCT DƯL

- Mặt cắt ngang nhịp dẫn 33 m gồm 5 dầm, các dầm cách nhau 2,4 m, chiều cao

h = 1,7 m Các dầm đợc sử dụng là các dầm định hình

2.2 Kết cấu nhịp chính:

- Nhịp dầm chính sử dụng kết cấu dầm hộp liên tục ba nhịp BTCT DƯL có tiết diện hộp vách thẳng

- Chiều cao hộp thay đổi theo đờng cong Parabol bậc hai, trên trụ cao 5m tại giữa nhịp cao 2.5m

- Bề rộng bản nắp hộp 12m

- Chiều rộng hộp 6m

- Bề dày nắp trên cùng không thay đổi là 25 cm nhng có các vút

- Chiều dày bản đáy thay đổi : Tại giữa nhịp là 25cm, trên trụ là 70cm

- Chiều dày sờn hộp không đổi là 50cm

- Khi thi công tạo độ dốc ngang 1,5% bằng cách nâng đờng giữa của nắp lên

- Các đốt đúc có chiều dài thay đổi: Đốt trên đỉnh trụ có chiều dài 10m, 10 đốt dài 3m, 12 đốt dài 4m(tính cho cả hai cánh hẫng) Chiều cao đốt đúc thay đổi theo quy luật của đờng cong parabol :

y = ax2+bx+c

Rn=150Kg/cm2

- Gờ chắn bánh và gờ đỡ lan can cao 30cm, rộng 25cm, cột lan can cao 90cm bằng thép

2.3 Mố cầu:

- Mố cầu có dạng mố U bằng bê tông cốt thép đặt trên naền móng cọc khoan nhồi

đờng kính φ = 100cm

2.4 Trụ cầu:

- Trụ cầu có dạng trụ tròn đặc bằng bê tông cốt thép đặt trên móng cọc khoan nhồi BTCT Φ100, mỗi trụ chính bố trí 15 cọc

3 Xác định đặc trng hình học và hệ số phân bố ngang:

3.1 Xác định đờng cong Parabol:

- Vì chiều cao hộp biến thiên từ 5m đến 2.5m nên đáy dầm sẽ biến thiên theo quy luật đờng cong

- Chọn phơng trình dạng parabol bậc hai y = ax2 + bx + c

y

2.5

0 44 88 x

Khi đó đỉnh của parabol đi qua điểm (44 ; 2,5)

Parabol cắt trục hoành tại 2 điểm là 0 và 88

- Giải ra phơng trình đờng cong đáy dầm là:

x 44

5 x

3872

5

- Mặt trên của đáy hộp cũng có dạng đờng cong parabol y = ax2+bx+c với chiều dày tại gối là 70cm, ở giữa nhịp là 25cm

- Tơng tự nh trên ta xác định đợc đờng cong mặt trên của đáy dầm :

x 093 0 x

10

* 0589 1

Căn cứ vào hai đờng cong Parabon trên ta xác định đợc chiều cao tại từng mặt cắt

3.2 Tính đặc trng hình học tại các mặt cắt:

- Mỗi bên cánh hẫng gồm có 11 đốt đúc và 1/2 đốt trên trụ nh vậy ta có

-2-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37

Bảng kích thớc mặt cắt

3.3 Tính hệ số phân bố ngang:

- Dầm liên tục có mặt cắt ngang là kết cấu hình hộp hai sờn, không biến dạng hình học dới tác dụng của tải trọng nên hệ số phân bố ngang đợc tính theo

ph-ơng pháp đòn bẩy là chính xác

- Khi giả thiết rằng mặt cắt hình hộp không biến dạng ta có đờng ảnh hởng áp lực dầm nh sau

- Hệ số phân bố ngang của xe H30:

ηH30 = 0,5 ∑yi = 0,5 (1+1+1+1) = 2

- Hệ số phân bố ngang của xe XB80:

ηXB80 = 0,5 ∑yi = 0,5 (1 + 1) = 1

- Hệ số phân bố ngang của đoàn ngời:

ηNgời = 2 (1 + 1) 1,5 = 3

4 Tính nội lực trong các giai đoạn:

4.1 Tĩnh tải giai đoạn một:

Bảng đặc trng hình học các khối đúc

Bảng tính mô men do tĩnh tải giai đoạn I tại mặt cắt đỉnh trụ

i

4.2 Tĩnh tải giai đoạn hai:

Bao gồm: Lớp phủ phần xe chạy, lớp phủ lề ngời đi, gờ chắn bánh, lan can tay vịn

-4-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37

Lớp phủ mặt cầu:

Lớp phòng nớc dày 2cm: 0,02 1,5 = 0,03 (T/m2)

=> Tổng cộng: q1= 0,242 (T/m2)

=> Tĩnh tải rải đều của lớp phủ qtc = 0,242 11 = 2,662 (T/m)

qtt =1,5.qtc = 1,5.2,662=3,993 (T/m)

- Gờ chắn bánh :

ptc = 2 0,25 0,3 2,4 = 0,36 (T/m)

ptt = 1,5 0,36 = 0,54 (T/m)

- Lan can tay vịn :

+ Gờ đỡ:

qgđtc = 0,3 x 0,25 x 2 x 2,4 =0,36 (T/m)

qgđtt = 1,1x0,36 = 0,396 T/m

+ Lan can thép, cách 1m bố trí 1 lan can Lan can có đờng kính 15cm cao75cm

Pcột = 3,14.(0,0752 - 0,0652 ).0,75.7,8 = 0,0257 T Hai bên có hai hàng cột:

qcột = 2.0,257 = 0,0514 T/m Tay vịn lan can dùng ống thép nh cột ta có với hai bên tay vịn:

qtay vịn =0,0686 T/m

Bê tông chôn cột lan can là:

qchôn cột =0,25.0,3.2,5.2 = 0.375 T/m

- Tổng cộng tĩnh tải giai đọan hai là:

qgđ2 tc= 3,859 (T/m)

qgđ2tt =5.47 (T/m)

4.3 Tính nội lực trong các giai đoạn:

Do tính toán sơ bộ ta chỉ cần tính theo 3 sơ đồ gồm :

+ Đúc hẫng đối xứng + Hợp long biên rồi và đang hợp long nhịp giữa bê tông cha ninh kết + H30 + ngời trong giai đoạn khai thác

4.3.1 Tính nội lực trong giai đoạn đúc hẫng:

- Kết cấu nhịp đợc thi công hẫng đối xứng từ trụ ra và dựa dần vào các đốt đã thi công trớc đó

- Đối với đốt trên trụ K0 đợc đổ tại chỗ trên ván khuôn

- Các đốt tiếp theo đợc đổ trên xe đúc chuyên dụng

- Sơ đồ làm việc trong giai đoạn này là cong son, khi đó tính với hẵng lớn nhất

- Nội dung tính toán trong giai đoạn này là xác định nội lực trọng lợng cốt thép dự ứng lực cần thiết cho mỗi đợt thi công Số lợng cốt thép và lực căng trớc phải đảm bảo

an toàn cho kết cấu trong suốt quá trình thi công

- Các tải trọng gồm có :

+ Tải trọng phần I: Trọng lợng bản thân của từng đốt + Tải trọng xe đúc: Xe đúc nặng 80T

+ Tải trọng thi công : 0,1 (T/m) rải đều trên toàn bộ cánh hẵng

- Sơ đồ tính toán là sơ đồ hẫng tối đa lớn nhất khi đúc xong đốt cuối cùng và chuẩn bị hợp long nhng cha tháo xe đúc

Mô men tổng M = 23815,9 Tm

4.3.2 Giai đoạn hợp long nhịp biên rồi và đang hợp long nhịp giữa:

- Thi công đoạn sát trụ trên đà giáo dài 19m, sau đó tiến hành hợp long

- Sau khi hợp long xong, tháo dỡ đà giáo và tháo các gối tạm thời ở trụ thì kết cấu chịu lực theo sơ đồ dầm mút thừa Lúc này thì mặt cắt đỉnh trụ ngoài chịu tĩnh tải I, tải rải đều thi công 0,1 Tm, tải xe đúc nh phần trớc nó còn chịu thêm 1/2 đốt hợp long

18,65T và xe đúc hẫng

Trong phần này chỉ tính cho dầm mút thừa chịu 1/2 đốt hợp long và phần xe đúc hẫng hơn(80.44 - 80.42), các lực này đặt ở đầu mút thừa

4.3.3 Giai đoạn khai thác:

- Xe H30: Từ đờng ảnh hởng mô men mặt cắt đỉnh trụ ta xếp đoàn xe H30 tiêu chuẩn lên hai nhịp phần đờng ảnh hởng mang dấu âm với một trục nặng nhất

đặt ở vị trí tung độ lớn nhất, rồi dịch tải với bớc là 0,5m từ trái qua phải và ngợc

-6-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37

lại từ phải qua trái ta đợc vị trí bất lợi nhất Hoặc ta tra tải trọng tơng đơng của

đoàn xe H30 với dạng đờng ảnh hởng cong, ta cũng tính cho hai phần đờng ảnh mang dấu âm

- Nhịp biên l = 65m, qtđ = 1,7 T/m

- Nnịp giữa l = 90m, qtđ = 1,7 T/m



-1 = 359,77m2 

-2=607,2m2 - =967,39m2 + = 153,77m2  =813,6m2

vậy mô men do hoạt tải H30 là:

Mtc = qtđ*Fđah *h30= - 1,7 967,39.2 = -3289,12Tm

Mtt =-1,4(1 + )Mtc= -1,4.3289,12 = -4604,77Tm Tĩnh tải phần II: xếp lên toàn bộ đờng ảnh hởng

Mtc = qgđ2tc.Fđah = 3,859 813,6 = 3139,68Tm

Mtt = qgđ2tt.Fđah = 5,47 813,6 = 4450,4Tm

Đoàn ngời ta xếp lên phần đờng ảnh hởng mang dấu âm để đợc nội lực bất lợi nhất

qn= 0,3T/m2⇒ tải rải đều của đoàn ngời là:

qn = 1,5.0,3 =0,45 T/m

Mtt=1,4.Mrc = 1,4.1305,97 = 1828,36Tm Trị số nội lực do Tĩnh tải II+ ngời + H30

Mặt cắt đỉnh trụ Mô men tiêu chuẩn Tm Mô men tính toán Tm

5 Tính và bố trí bó cốt thép DƯL trong các giai đoạn:

- Sơ bộ tính toán và bố trí cốt thép cần thiết tại các mặt cắt

- Cốt thép DƯL dùng loại 12,7 của UC AC1311 , diện tích mỗi sợi 12,7 là

100,1mm2

- Dùng 19 sợi 12,7 vậy diện tích của một bó : 19,019cm2

Đường ảnh hưởng mô men mặt cắt đỉnh trụ

65 90 65

- Theo văn bản số 1596/KHKT của vụ KHKT Bộ GTVT năm 1994 về việc cháp nhận các số liệu của cáp thép cờng độ cao nh sau:

- Cờng độ chịu kéo tiêu chuẩn: Rtc = 18730 kg/cm2

- Cờng độ chịu kéo trong giai đoạn tạo ƯST và thi công:

- Các đặc trng về bêtông:

+ Bêtông kết cấu nhịp sử dụng bêtông M400:

+ Cờng độ chịu nén khi uốn:Ru=2050 (T/m2)

+ Cờng độ chịu nén dọc trục.Rn=1650 (T/m2)

Ta chỉ tính và bố trí cốt thép cho mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt đỉnh trụ

a Tính cho mặt cắt đỉnh trụ:

Diện tích cần thiết tại mặt cắt:

Với Mtt là mô men tính toán

h0 chiều cao có hiệu lấy theo chọn sơ bộ cốt thép ban đầu

h0 = h - ad

Với ad khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép đến mép trên hộp

ad = 20cm

b bề rộng đáy hộp b = 6m với r0 =2,726 ⇒γ = 0,9 Vậy diện tích cốt thép cần thiết là

⇒ Fct= 817cm2

Vậy số bó cốt thép cần thiết là

-8-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k3742,95

019 , 19

817 f

F n

b

=

R h

M F

0

TT

ct = γ

726 , 2 6 2050

96 , 38120

2 , 0 5 b

R M

h r

u TT

0

2 0

TT

108000

8 , 4 9 , 0

96 , 38120 R

h

M

γ

=

Chọn 44 bó để bố tri tại mặt cắt này

Kiểm toán mặt cắt này

Xác định vị trí trục trung hoà ở đây bỏ qua ảnh hởng của cốt thép thờng

Rt.Ft = 108000.44.19,019.10-4 = 9037,82Tm

hb bề dầy tính đổi của đáy hộp

Ru.b.hb = 2050.6.0,7267 = 8938,41Tm

Rt.Ft >Ru.b.hb vậy trục trung hoà đi qua sờn hộp

ϕ=x/h0 = 1,484/4,8 = 0,3 ⇒ lấy m2=1

Công thức kiểm toán là:

Mtt < Mgh = m2Ru.bs.x.(h0 - x/2) + Rtr.(b - bs).(h0 - hb’/2).hb’

Mgh=1.2050.2.0,5.1,484.(4,8 -1,484/2)+ 1650.(6 - 2.0,5).(4,8- 0,7267/2).0,7267 = 38944.2Tm ⇒ vậy 38120,96< 38944,2 đạt

b.Tính toán mặt cắt giữa nhịp

Tính toán nội lực của mặt cắt này chỉ có tĩnh tải phần hai hoạt tải và

ngời đi bộ

ω-=102,99m2 ω+=404,87 m2 ω-=102,99 m2 ω=198,88 m2

Mô men do tĩnh tải phần II gây ra là:

Mtc = 3,859 ω = 3,859 198,88 = 767,476Tm

Mtt = 5,47 ω = 5,47.198,88 = 1087,87Tm

m 7267 , 0 6

4 , 0 4 , 0 6 7 , 0

m 484 , 1 5

, 0 2 2050

7267 , 0 )

5 , 0 2 6 (

1650 10

019 , 19 44 108000 b

R

h )

b b (

R

F

R

x

4 s

u

' b c tr

t

t

Đường ảnh hưởng mô men tại mặt cắt giữa nhịp

65 90 65

Mô men do đoàn ngời đi bộ gây ra:

Mtc = ηNgời.q ω = 3.0,45 404,87 = 546,57Tm

Mtt = n.ηNgời.q ω = 1,4.Mtc = 765,2Tm

Mô men do đoàn xe H30 gây ra:

Mtc = ηH30.qtđ ω+ =2.1,8.404,87=1457,53Tm

Mtt = 1.4.Mtc = 2040,54Tm

Mô men do xe XB80 gây ra :

Mtc = ηXB80.qtđ1 ω+= 1 4,3 404,87=1740,94Tm

Mtt = 1,1.Mtc = 1915,03Tm

Ngời + tĩnh tải phần hai + H30 : Mtc = 2771,576Tm

Mtt = 3893,61Tm Tĩnh tải phần hai + XB80 : Mtc = 2508,416Tm

Mtt = 3002,9Tm

Vậy tổ hợp để tính toán là tổ hợp tổ hợp ngời + tĩnh tải phần II + H30:

Mtt = 3893,61Tm Tính cốt thép cho mặt cắt giữa nhịp:

Diện tích cần thiết tại mặt cắt:

Với Mtt là mô men tính toán

h0 chiều cao có hiệu lấy theo chọn sơ bộ cốt thép ban đầu

h0 = h - ad

Với ad khoảng cách từ trọng tâm đám cốt thép đến mép trên hộp ad = 15cm

γ hệ số tra bảng phụ thuộc vào r0

b bề rộng nắp hộp b = 12m

với r0 =5,9 ⇒γ = 0,99 Vậy diện tích cốt thép cần thiết là

⇒ Fct= 155cm2

Vậy số bó cốt thép cần thiết là

-10-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37

9 , 5 12 2050

61 , 3893

15 , 0 5 , 2 b Ru M

h r

tt

0

2 0

tt

m 0155 0 108000

35 , 2 99 , 0

6 , 3893 R

h

M

γ

=

15 , 8 019 , 19

155 f

F n

b

=

R h

M F

0 TT

ct = γ

Chọn 10 bó để bố tri tại mặt cắt này

Kiểm toán mặt cắt này

Mtt = 3893,61Tm Xác định vị trí trục trung hoà ở đây bỏ qua ảnh hởng của cốt thép thờng

Rt.Ft = 108000.10.19,019.10 -4 = 2054,052Tm

hb’ bề dầy tính đổi của nắp hộp

Ru.b.hb’= 2050.12.0,333= 8191,8Tm

Rt.Ft <Ru.b.hb vậy trục trung hoà đi qua cánh hộp

ϕ=x/h0 = 0,0835/2,35 = 0,0355 ⇒ lấy m2=1 Công thức kiểm toán là:

Mtt < Mgh = m2Ru.b.x.(h0 - x/2)

⇒ vậy 3893,61Tm < 4741,38 Tm ⇒ đạt

6 Tính trụ cầu

Các kích thớc hình học nh hình vẽ :

Yêu cầu:

+ Tính cọc và sơ bộ bố trí cọc

a - Tải trọng tác dụng

m 333 , 0 12

5 , 0 5 , 0 5 , 0 5 , 1 12 25 , 0

h '

m 0835 , 0 12

2050

10 019 , 19 10 108000 b

R

F R x

4 u

t t

a.1 Trọng lợng bản thân:

Cả trụ có 2 đá kê gối P2đk = 2.0,64 = 1,28T

bỏ qua trọng lợng gối cầu

+ Thân trụ:

Diện tích đáy: F đáy = 3 6,6 + 3,1416 1,52 = 26,87m2

Trọng lợng bản thân trụ

Ptrụ = 322,423 2,5 =806,06T + Bệ móng:

Vbệ móng = 3 5 10,6 = 159 m3

Pbệ móng = 2,5 = 397,5 T

a.2 Phản lực do tĩnh tải cấu nhịp (do tĩnh tải phần I và II )

Diện tích Đah phản lực tại trụ là:

+= 98,09 m2 -= - 8,07 m2  = 90,024 m2

Xếp tĩnh tải rải đều lên Đah phản lực gối ta tính đợc

Tĩnh tải giai đoạn I đợc tính trung bình và có giá trị là:

qgđItc = 13,1T/m

qgđITT = 14,25T/m

Tĩnh tải giai đoạn II có giá trị nh sau lấy ở phần tính kết cấu nhịp:

qgđIITC = 3,859T/m

qgđIITT = 5,47T/m

Phản lực do tĩnh tải giai đoạn I

NgđI = qgđITT  = 14,25 90,024 = 1282,84 T

Phản lực do tĩnh tải giai đoạn II

NgđII = qgđIITT  = 5,47 90,024 = 492,43 T

a.3 Phản lực do hoạt tải H30 bố trí 2 làn trên 2 nhịp

Xếp đoàn xe trực tiếp lên phần đờng ảnh hởng mang dấu dơng di chuyển vị trí

đoàn xe đến khi tìm đợc nội lực lớn nhất Hoặc ta tính theo qtđ

NH30 = ηH30.qtđH30 + n = 2 1,7 98,09 1,4 =466,9 T

-12-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37

Đường ảnh hưởng phản lực gối tại trụ

65 90 65

a.4 Phản lực do hoạt tải XB 80 trên 2 nhịp

Xếp tải trực tiếp lên phần Đah mang dấu dơng di chuyển vị trí xe đến khi tìm đợc nội lực lớn nhất Hoặc tính theo tải trọng tơng đơng

NXB80 = ηXB80 qtđXB80 +.n = 1 3,2 98,09 1,1 = 345,3 T

a.5 Phản lực do đoàn ngời bộ hành đi trên 2 lề

Xếp tải trọng rải đều của đoàn ngời bộ hành trên phần đờng ảnh hởng mang dấu

d-ơng có nội lực lớn nhất

+ Tải trọng rải đều của đoàn ngời bộ hành trên 1 lề g = 0,45 (T/m)

+ Phản lực tiêu chuẩn Ptc = 2 0,45 98,09 = 88,28 (T)

+ Phản lực tính toán: Ptt = 1,4 Ptc = 123,6 (T)

b Tính toán cọc

25m

Số cọc cần thiết đợc xác định theo công thức

,

P 6 , 0

P

ΣP: tổng lực thẳng đứng lớn nhất ΣP = 3570,61 T

P’: Sức chịu tải giói hạn của cọc

P’ = γc.R.Fcọc

R = 600 T/m2

Fcọc là diện tích mặt cắt ngang cọc

Fcọc=π D2/4 = 3,14.12 / 4 =0,7854 m2

P’ = 1 0,7854 600 = 471,24

6 , 12 24

, 471 6 ,

0

61 , 3570

=> chọn 15 cọc bố trí thành 3 hàng mỗi hàng 5 cọc

Khoảng cách giữa các hàng 1,75m, khoảng cách giữa các cột 2,15 m

hình vẽ:

7 Tính toán mố cầu

7.1.Cấu tạo mố

Do điều kiện địa hình địa chất hai đầu cầu giống nhau cũng nh chiều cao đất đắp đầu cầu hai bên giống nhau nên ta thiết kế mố hai bên nh nhau, vậy ta chỉ cần tính toán một mố

Ta áp dụng mố dạng mố năng kiểu chữ U bê tông cốt thép đổ tại chỗ

Bê tông dùng mác 300 có thiết kế bản quá độ

Mố gồm 3 hàng cọc, hàng trớc đáy nghiêng với độ dốc 1: 1 cọc đợc sử dụng loại 40

x 40, bê tông M 300

7.2 Tính toán.

7.2.1 Các tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố

Ta chia mố thành các khối và các khối có trọng lợng nh sau

P1 = 5,85 1 0,35 2 2,5 =10,24 T

P2 = 2,5.1/2.3,8.4,75.0,35.2 =15,8T

P3 = 2,5.5.1,1.0,35.2 = 9,625 T

P4 = 2,5.0,5.2,87.12 = 43,1 T

P5 = 3,13 2,3 12 2,5 = 216 T

Pbệ = 1,5 4 12,6 2,5 = 189 T

Pđá kê= 1,6 1,6 0,1 2,5 = 0,64 T

Trên mố có hai tấm đá kê ⇒ Pđá kê=1,28 T

Phản lực gối đo tính tải bản quá độ truyền lên vai kè

Trọng lợng bản thân

1 =0 3 6 8 2 5 2 18, , / = ( )

2 =0 2 6 1 2 2 4, = , ( )

Tổng Rqdtc=18+2,4=20,4(T)

) T ( 4 , 23 5

, 1 4 , 2 1 , 1 x 18

RTT

Tổng tải trọng của mố và phản lực bản quá độ là:

∑PTC = 648,9T ⇒∑PTT = 1,1 ∑PTC + RqđTT = 714,75 T

Các tải trọng giải đều của tĩnh tải giai đoạn I và II là

qgđItc = 13,1T/m

-14-đỗ thuỷ trung lớp cầu đờng bộ k37