LẬP DỰ ÁN, THIẾT KẾ KỸ THUẬT, THIẾT KẾ THI CÔNG VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG CẦU A1 làm đường nối từ tỉnh lộ 398 tới quốc lộ 18, huyện QuếVõ qua hai tỉnh Bắc Giang

Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực Cùng với tốc độ phát triển kinh tế của cả nước, kinh tế của các địa phương trongtỉnh Bắc Ninh và Bắc Giang các địa phương lân cận, khi chưa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.1.1 Vị trí cầu 4

1.1.2 Căn cứ thiết kế 4

1.1.3 Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực 5

1.1.4 Hiện trạng khu vực 5

1.1.5 Sự cần thiết phải xây dựng cầu 5

1.2.1 Địa hình khu vực cầu 7

1.2.2 Khí hậu khu vực cầu đi qua 7

1.2.2.1 Nhiệt độ 7

1.2.2.2 Mưa 7

1.2.2.3 Độ ẩm 8

1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn 8

1.2.4 Đặc điểm địa chất 8

1.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU A1 9

1.3.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật 9

1.3.1.1 Quy mô 9

1.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế 9

1.3.2 Đảm bảo giao thông trong quá trình thi công cầu 9

CHƯƠNG 2: SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU 11

2.1 PHƯƠNG ÁN 1:CẦU DẦM BTCT DƯL 42 M NHỊP GIẢN ĐƠN 11 2.1.1 Bố trí chung cầu và mô tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 6x42(m) 11

2.1.1.1 Kết cấu phần trên 12

2.1.1.2 Kết cấu phần dưới 12

2.2 PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT 15 2.2.1 Bố trí chung cầu và mô tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 6x42(m) 15

2.2.1.1 Kết cấu phần trên 15

2.2.1.2 Kết cấu phần dưới 16

CHƯƠNG 3: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 18

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 18 3.2 SO SÁNH VỀ KINH TẾ 18 3.2.1 Phương án 1: Cầu dầm BTCT dự ứng lực nhịp 42m, toàn cầu có 6 nhịp 18

3.2.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu 18

3.2.1.2 Tính toán khối lượng lan can, tay vịn 19

3.2.1.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 19

3.2.1.4 Tính toán khối lượng mố cầu 21

3.2.1.5 Tính toán khối lượng trụ cầu 25

3.2.2 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 28

3.2.2.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu 28

3.2.2.2 Tính toán khối lượng lan can, tay vịn 28

3.2.2.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 28

3.2.2.4 Tính toán khối lượng mố, trụ cầu 29

3.2.3 Nhận xét kinh tế 30

3.3 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẾ TẠO 30 3.3.1 Phương án I: Cầu giản đơn BTCT dự ứng lực 30

3.3.1.1 Ưu điểm 30

3.3.1.2 Nhựơc điểm 30

3.3.2 Phương án II: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 30

3.3.2.1 Ưu điểm 30

3.3.2.2 Nhược điểm 31

3.4 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG 31 3.5 KẾT LUẬN 31 CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 32

4.1 VẬT LIỆU 32 4.1.1 Bê tông 32

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

4.1.2 Cố thép thường 32

4.1.3 Théo ứng suất trước 33

4.2 HOẠT TẢI THIẾT KẾ 33 4.2.1 Xe tải thiết kế 33

4.2.2 Xe hai trục thiết kế 34

4.2.3 Tải trọng làn thiết kế 34

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TRỤ CẦU (TRỤ T1) 35

5.1 SƠ BỘ LỰA CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 35 5.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 35 5.2.1 T ĨNH TẢI 36 5.2.2 H OẠT TẢI 37 5.2.2.1 Hoạt tải theo phương dọc cầu 37

5.2.2.2 Hoạt tải theo phương ngang cầu 38

5.2.2.3 Tải trọng hãm xe (BR) 39

5.2.2.4 Lực va tàu (CV) 40

5.2.2.5 Tải trọng gió 41

5.2.2.6 Áp lực nước 42

5.2.2.7 Lực ma sát ( FR ) 44

5 3 TỔNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 45 5.3.1 Tải trọng tác dụng lên chân trụ 45

5.3.2 Tải trọng tác dụng lên đáy móng 46

5.4 LẬP CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 47 5.4.1 Tổ hợp các loại tải trọng tác dụng lên chân trụ 47

5.4.2 T Ổ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐÁY MÓNG 49 5.5 KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN TRỤ 51 5.5.1 C HỌN MẶT CẮT TÍNH TOÁN 51 5.5.2 K IỂM TRA TIẾT DIỆN 52 5.5.2.1 K IỂM TRA ĐỘ MẢNH CỦA TRỤ 52 5.5.2.2 G IẢ THIẾT CỐT THÉP TRỤ 53 5.5.2.3 X ÁC ĐỊNH TỈ SỐ K / C GIỮA CÁC TÂM CỦA LỚP THANH CỐT THÉP NGOÀI BIÊN LÊN CHIỀU DÀY TOÀN BỘ CỘT 53 5.5.2.4 K IỂM TOÁN TRỤ THEO TTGHSD 54 5.5.2.5 K IỂM TOÁN TRỤ THEO TTGHCĐ 55 5.6 THIẾT KẾ MÓNG TRỤ 57 5.6.1 X ÁC ĐỊNH LOẠI MÓNG CỌC 57 5.6.1.1 T HEO PHƯƠNG TRỤC Y 58 5.6.1.2 T HEO PHƯƠNG TRỤC X 58 5.6.2 K IỂM TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỦA CỌC 58 5.6.2.1 T ÍNH TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỦA CỌC 58 5.6.3 T ÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐẦU CỌC 60 5.6.4 K IỂM TOÁN CỌC (TTGHCĐ1) 61 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ THI CÔNG 63

6.2 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG 64 6.2.1 Địa hình 64

6.2.2 Khí hậu vùng đặt cầu 64

6.2.3 Đặc điểm thuỷ văn vùng cầu đi qua 65

6.2.4 Địa chất 66

6.3 THIẾT KẾ MẶT BẰNG 66 6.4 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 67 6.4.1 Tra bảng để xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 67

6.4.3 Xác định lại khối lượng vật liệu thực tế cho 1m3 bê tông 70

6.4.4.1 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông bệ trụ, thân trụ và xà mũ trụ 70

6.4.4.2 Thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông cọc khoan nhồi 71

6.4.4.3 Thiết kế tỷ lệ bê tông 72

6.5 THIẾT KẾ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 72 6.5.1 Thiết kế lồng thép 72

6.5.2 Khoan tạo lỗ 77

6.5.3 Công tác định vị tim trụ 80

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

6.5.3.1 Nội dung công tác đo đạc 80

6.5.3.2 Đo vẽ bình đồ khu vực 80

6.5.3.3 Định vị tim trụ T1 81

6.5.4 Hạ ống vách 81

6.5.4.1 Chọn búa hạ ống vách 81

6.5.4.2 Tính toán ống vách 83

6.5.5 Đổ bê tông cọc khoan nhồi 84

6.5.6 Thiết kế hố móng 85

6.5.6.1 Thi công vòng vây ngăn nước hố móng 85

6.5.6.2 Tính toán tường cọc ván thép 88

6.5.7 Đào đất trong hố móng 99

6.5.8 Thi công lớp BT bịt đáy hố móng 101

6.5.8.3 Hút nước trong hố móng 102

6.6 THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 103 6.6.1 Phân khối thi công 103

6.6.2 Thiết kế ván khuôn 103

6.6.2.1 Tính toán ván khuôn bệ trụ 103

6.6.2.2 Tính toán ván khuôn thân trụ 109

6.6.2.3 Tính toán ván khuôn xà mũ trụ 115

6.7 THIẾT KẾ ĐƯỜNG CÔNG VỤ VÀ ĐẮP ĐẢO 118 6.8 LÁN TRẠI 119 6.9 KHO BÃI TẬP KẾT NGUYÊN VẬT LIỆU 120 CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC THI CÔNG 122

7.1 THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 122 7.1.1.Trình tự các bước công nghệ 122

7.1.2 Các vấn đề quy định kỹ thuật 123

7.1.2.7 Kiểm tra cọc khoan nhồi 131

7.1.3 Các biện pháp an toàn khi thi công cọc khoan nhồi 133

7.2 THI CÔNG HỐ MÓNG 134 7.2.1 Thi công vòng vây cọc ván thép 134

7.2.2 Đào đất và hút nước hố móng 135

7.2.2.1 Đào đất trong hố móng 135

7.2.2.2 Hút nước hố móng 137

7.2.3 Thi công lớp bê tông bịt đáy 138

7.3 CÔNG TÁC THI CÔNG BỆ VÀ THÂN TRỤ 138 7.3.1 Thi công bệ trụ 138

7.3.2 Thi công thân trụ 139

7.3.3 Thi công xà mũ trụ 141

7.3.4 Thi công đã kê gối 142

7.3.5 Tháo dỡ hệ thống phụ trợ phục vụ thi công 142

7.4.1 Tiến độ thi công và biểu đồ nhân lực 142

7.4.2 Các kế hoạch vật tư, máy, thiết bị, máy thi công 143

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG1.1 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ

1.1.1 Vị trí cầu

Dự án xây dựng Cầu A1 làm đường nối từ tỉnh lộ 398 tới quốc lộ 18, huyện Quế

Võ Dự án đi qua hai tỉnh Bắc Giang (từ đường 398, địa phận xã Yên Lư, huyện YênDũng đến địa phận tỉnh Bắc Ninh (xã Quế Tân và Việt Hùng huyện Quế Võ) nối với

tuyến đường giao thông huyết mạch quan trọng nối liền các huyện của hai tỉnh Bắc Ninh

và Bắc Giang

Khi yêu cầu giao thông ngày càng tăng thì mật độ xe chạy qua cầu ngày càng nhiềunhằm phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội của các địa phương và an ninh quốc phòngkhi cần thiết

1.1.2 Căn cứ thiết kế

Căn cứ luật xây dựng số 16/2003/QH11 ngày 26/11/2003; Luật sửa đổi, bổ sungmột số điều của luật liên quan đến đầu tư xây dựng cơ bản số 38/2009/QH12 ngày19/06/2009 của Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam;

Căn cứ Nghị định số 51/2008/NĐ-CP ngày 22/4/2008 của Chính phủ của chính phủquy định chức năng nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ GTVT;

Căn cứ Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ ban hànhquy chế quản lý chất lượng công trình xây dựng và Nghị định số 49/2008/NĐ-CP ngày

18/4/2008 của Chính phủ về sửa đổi bổ sung một số điều của Nghị định số

Căn cứ quyết định số 831/QĐ-BGTVT ngày 02/04/2009 của Bộ trưởng Bộ GTVT

về việc cho phép lập dự án đầu tư công trình: Nâng cấp, mở rộng QL18 tỉnh Bắc Ninh –Bắc Giang;

Căn cứ quyết định số 1502/QĐ-BGTVT ngày 29/5/2009 của Bộ Trưởng Bộ GTVT

về việc phê duyệt danh mục tiêu chuẩn áp dụng cho dự án đầu tư công trình: Nâng cấp,

mở rộng QL18 tỉnh Bắc Ninh – Bắc Giang;

Căn cứ Quyết định 881/QĐ-BGTVT ngày 01/04/2010 của Bộ Trưởng Bộ GTVT vềviệc phê duyệt dự án đầu tư xây dựng công trình: Nâng cấp, mở rộng QL18 tỉnh BắcNinh – Bắc Giang;

1.1.3 Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực

Cùng với tốc độ phát triển kinh tế của cả nước, kinh tế của các địa phương trongtỉnh Bắc Ninh và Bắc Giang các địa phương lân cận, khi chưa có cầu mới thì việc giaolưu hàng hoá và đi lại của các địa phương gặp rất nhiều khó khăn Nên việc xây dựng cầumới sẽ cải thiện cơ sở hạ tầng và mở ra hướng phát triển của các địa phương đó

1.1.4 Hiện trạng khu vực

Hiện nay quốc lộ 18 đang có phà vượt sông, đây chỉ là phương tiện có tính chất tạmthời, do vậy khi có bão lũ lớn xảy ra thường gây ách tắc giao thông và dễ xảy ra tai nạn

1.1.5 Sự cần thiết phải xây dựng cầu

Ngoài ý nghĩa mở thông 1 cửa ngõ của địa phương, tạo điều kiện đẩy nhanh quátrình đô thị hoá khu vực, còn góp phần nâng cao chất lượng cảnh quan đô thị, giảm thiểutác động môi trường

Đối với cả khu vực nghiên cứu thì việc xây dựng cầu có ý nghĩa to lớn trên nhiềuphương diện: về an ninh quốc phòng, về kinh tế, về mặt chính trị xã hội

Bình đồ khu vực cầu

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.2.1 Địa hình khu vực cầu

Cầu A1 bắc qua sông Cầu là một con sông phân cách giữa 2 vùng đồng bằng có địahình tương đối bằng phẳng, không có núi đồi Địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống ĐôngNam ( với độ dốc 0.14%) xen kẽ những ô đất trũng thường xuyên bị ngập nước

1.2.2 Khí hậu khu vực cầu đi qua

Đoạn tuyến khảo sát nằm trong vùng khí hậu vùng đồng bằng đặc trưng của miền BắcViệt Nam, đó là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều và có một mùa đônglạnh Khú hậu khu vực được chia làm 2 mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô

Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, thời tiest nóng mưa nhiều

Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Thời tiết khô hanh và lạnh, trời ítmưa, lượng mưa nhỏ, nhiệt độ thấp

1.2.2.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ không khí trung bình năm: 23.2°C

Mùa hè nhiệt độ trung bình nhiều năm : 27.4°C

Mùa đông nhiệt độ trung bình nhiều năm: 19.2°C

đỉnh, tháng mưa nhiều nhất thường là tháng 7 ; tháng mưa ít nhất thường là tháng 12 hoặc 1.Lượng bốc hơi trên lưu vực dao động từ 540-1000 mm/năm.

1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn

Toàn bộ khu vực cầu A1, nằm trong lưu vực sông Cầu khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt,mùa mưa kéo dài từ tháng VI đến tháng X và mùa mưa từ tháng XI đến tháng V năm sau.Chế độ nước trên sông Cầu chia thành hai mùa rõ rệt, mùa lũ bắt đầu từ tháng VI vàkết thúc vào tháng X Mùa lũ chậm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam Lũ lớn nhất ở phíaTây Bắc của lưu vực xuất hiện vào tháng VIII, phần còn lại là tháng IX Mùa cạn bắt đàu từtháng XI và kết thúc vào tháng V, tháng cạn nhất là tháng III

Phù hợp với chế độ mưa, chế độ dòng chảy trong các sông suối lưu vực sông Cầu cũngphân hóa theo mùa, một năm hình thành hai mùa dòng chảy lũ – kiệt rất rõ rệt

Mức độ phân hóa hai mùa lũ-kiệt khá sâu sắc Tổng dòng chảy của 4-5 tháng mùa lũchiếm tới 74-80% tổng lượng dòng chảy cả năm trong khi tổng lượng dòng chảy của 7-8tháng mùa kiệt chỉ chiếm 20-26% tổng dòng chảy cả năm

1.2.4 Đặc điểm địa chất

1- Lớp 1: Cuội sỏi sạn

2- Lớp 2: Sét pha cát màu nâu, xám vàng, trạng thái chảy dẻo

3- Lớp 3: Sét pha kẹt cát pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo cứng

4- Lớp 4: Đá vôi

1.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU A1

1.3.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

Cầu A1 bắc qua Sông Cầu gồm 6 nhịp, mỗi nhịp dài 42m Có chiều dài toàn cầu

Ltc=265.35m (tính đến hết phạm vi đuôi mố)

1.3.1.1 Quy mô

- Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và BTCTDUL

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

- Đường 2 đầu cầu theo tiêu chuẩn chung của cấp đường

1.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

- Đường ô tô-yêu cầu thiết kế TCVN4054-05

- Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN220-95

- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01

- Các tiêu chuẩn khác theo khung tiêu chuẩn đã được Bộ GTVT phê duyệt

1.3.2 Đảm bảo giao thông trong quá trình thi công cầu

- Trong quá trình thi công cầu phải có phương án đảm bảo giao thông được thông suốt

- Việc thi công cầu nên thi công sau khi nền đường thi công đến cao độ đỉnh kết cấu áođường và tận dụng làm đường vận chuyển máy móc thiết bị vật tư phục vụ thi công cầu.Trong hồ sơ thể hiện biện pháp thi công chỉ đạo khi thi công nhà thầu căn cứ vào khả năng,năng lực của mình để bố trí chơ hợp lý đảm bảo tiến độ, chất lượng, giá thành công trình.

CHƯƠNG 2: SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU2.1 PHƯƠNG ÁN 1:CẦU DẦM BTCT DƯL 42m NHỊP GIẢN ĐƠN

2.1.1 Bố trí chung cầu và mơ tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 6x42(m)

8 cọc khoan nhồi

8 cọc khoan nhồi D=100

8 cọc khoan nhồi

8 cọc khoan nhồi

Hình 2.1: Bố trí chung cầu PA1Tồn cầu gồm 6 nhịp BTCT DƯL 42m, tổng chiều dài cầu là 265.35m Mặt cắt ngang

bố trí 5 dầm tiết diện chữ I lắp ghép, khoảng cách giữa 2 dầm là 240cm, bản mặt cầu BTCT

cĩ cường độ bê tơng ở 28 ngày ,

30

c

nhựa 7cm Lan can, tay vịn bằng thép ống cĩ

6

4

20 2 Khe co giãn đầu nhịp dùng tấm cao suđúc sẵn lắp ghép

2.1.1.1 Kết cấu phần trên

B¶n v¸n khu«n dµy 8cm

Líp phñ mÆt cÇu B¶n mÆt cÇu dµy 20cm

V¹ch s¬n V¹ch s¬n

Hình 2.2: Mặt cắt ngang cầu PA1

2.1.1.2 Kết cấu phần dưới

- Mố cầu: hai mố cầu kiểu mố tường mỏng BTCT có f c, =30Mpa Bản quá độ đầu cầu bằngBTCT có f c, =30Mpa, đá kê gối BTCT có f c, =30Mpa Móng mố sử dụng móng cọc khoannhồi BTCT có f c, =30Mpađường kính D=100cm mũi cọc ngàm đến lớp đá vôi 1,5m

Gối kê BTCT đá 1x2 #300

Hình 2.3: Kết cấu phần dưới PA1

- Trụ cầu: Tồn cầu gồm 5 trụ P1-P5 bằng BTCT , f c, =30Mpa dạng trụ đặc Mĩng trụ cầu

sữ dụng mĩng cọc khoan nhồi BTCT đường kính D=100cm các trụ P1- P5, mũi cọc ngàmtrong lớp đá vơi 1,5m

A A

Hình 2.4: Trụ cầu PA1

2.2 PHƯƠNG ÁN 2: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT

2.2.1 Bố trí chung cầu và mơ tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 6x42(m)

2.2.1.1 Kết cấu phần trên

8 cọc khoan nhồi

8 cọc khoan nhồi D=100

8 cọc khoan nhồi

8 cọc khoan nhồi

Hình 2.5: Bố trí chung cầu PA2Tồn cầu gồm 6 nhịp dầm thép dài 42m, tổng chiều dài cầu là 265.35m Mặt cắt ngang

bố trí 5 dầm thép tiết diện chữ I lắp ghép, khoảng cách giữa 2 dầm là 240cm, bản mặt cầuBTCT cĩ cường độ bê tơng ở 28 ngày f c, =30Mpađổ tại chỗ Lớp phủ mặt cầu gồm: lớp bêtơng nhựa 7cm Lan can, tay vịn bằng BTCT cĩ f c, =30Mpa Khe co giãn đầu nhịp dùngtấm cao su đúc sẵn lắp ghép

Hình 2.6: Mặt cắt ngang cầu PA2

2.2.1.2 Kết cấu phần dưới

- Mố cầu: hai mố cầu kiểu mố tường mỏng BTCT cĩ f c, =30Mpa Bản quá độ đầu cầu bằngBTCT cĩ f c, =30Mpa, đá kê gối BTCT f c, =30Mpa Mĩng mố sử dụng mĩng cọc khoannhồi BTCT cĩ f c, =30Mpađường kính D=100cm mũi cọc ngàm đến lớp đá vơi 1,5m

Gối kê BTCT đá 1x2 #300

Hình 2.7: Kết cấu phần dưới PA2

- Trụ cầu: Tồn cầu gồm 5 trụ P1-P5 bằng BTCT , f c, =30Mpa dạng trụ cột, bố trí hai cộttheo mặt cắt ngang, đường kính mỗi cột D=1500mm Mĩng trụ cầu sữ dụng mĩng cọc khoannhồi BTCT đường kính D=100cm các trụ P1- P5, mũi cọc ngàm đến lớp đá vơi 1,5m

A A

Hình 2.8: Trụ cầu PA2

CHƯƠNG 3: SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Qua tính toán sơ bộ 2 phương án xây dựng ta có:

+ Phương án 1: Cầu dầm BTCT dự ứng lực nhịp 42m, toàn cầu có 6 nhịp.

+ Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT

3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản sau:

- Đảm bảo về mặt kinh tế, vốn đầu tư nhỏ và hoàn vốn nhanh

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, đủ khả năng chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định và tuổi thọcao

- Đảm bảo về mặt mỹ quan, hoà cùng với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp

Dựa trên các nguyên tắc đó ta đi vào phân tích những yếu tố cần chú ý:

+ Phương án lập ra phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn và sông có thông thuyền

+ Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công cơ giới hoá, thuận tiện cho việc thi công vàgiảm giá thành chế tạo theo định hình

+ Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương

+ Áp dụng các điều kiện và phương pháp thi công tiên tiến

3.2 SO SÁNH VỀ KINH TẾ

3.2.1 Phương án 1: Cầu dầm BTCT dự ứng lực nhịp 42m, toàn cầu có 6 nhịp

3.2.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu

3.2.1.2 Tớnh toỏn khối lượng lan can, tay vịn

Ta bố trớ cỏc cột lan can trờn 1 nhịp 42m với khoảng cỏch 2 m Vậy toàn nhịp cú 21 cộtKhối lượng cỏc cấu kiện như bảng dưới đõy:

3.2.1.3 Tớnh toỏn khối lượng kết cấu nhịp

- Kớch thước cỏc bộ phận kết cấu nhịp như sau:

Bản ván khuôn dày 8cm Bản mặt cầu dày 20cm đúc tại chỗ

S = 3.259m2

S = 0.698m2

MCN dầm chủ đoạn đầu dầm Dầm ngang đoạn đầu dầm

Bản ván khuôn dày 8cm Bản mặt cầu dày 20cm đúc tại chỗ

S = 2.662m2

S = 1.295m2

MCN dầm chủ đoạn giữa dầm Dầm ngang đoạn giữa dầm

-Dầm ngang được bố trớ tại 5 mặt cắt nhịp cầu

- Tấm đan cú kớch thước như sau:

160

-MCN bản mặt cầu như sau:

Hình 3.1: Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp

Khối lượng các bộ phận kết cấu nhịp

Bộ phận

Tính cho 1 dầm Tính cho 1 nhịp (5 DẦM)

Diện tích Thể tich Trọng lượng

Số l ượng Thể tich Trọng lượng

3.2.1.4 Tính toán khối lượng mố cầu

*Nhận xét : Do hai mố có cấu tạo giống nhau (cùng kích thước )nên ta chỉ cần tính một mốtrái hoặc phải là được

- Cấu tạo mố như hình vẽ dưới đây:

Gối kê BTCT đá 1x2 #300

* Trọng lượng bê tông của 1 mố:

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông của mố là 100Kg/m3 Khối lượng thép

Tổng thể tích bê tông (m3) 232.69

3.2.1.5 Tính toán khối lượng trụ cầu

Hình 3.3: Cấu tạo trụ cầu

Trong đó h là chiều cao thân trụ.

→Trọng lượng bê tông 1 trụ : DC tr =V tr×25 6273(= KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông trụ là 100Kg/m 3.

Bảng khối lượng tính toán trụ T1

Khối lượng tính cho trụ T1

Bảng khối lượng tính toán trụ T2~T5:

Khối lượng tính cho trụ T2~T5

3.2.2 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT

3.2.2.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu

Trọng lượng lớp phủ mặt cầu trên 1 nhịp là: DW = 776,16/42 =18,48 KN/m

3.2.2.2 Tính toán khối lượng lan can, tay vịn

Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 42m với khoảng cách 2m Vậy toàn nhịp có 2x21=42 cột

- Khối lượng các cấu kiện như bảng dưới đây:

3.2.2.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

a Khối lượng bản mặt cầu:

Hình 3.4: Bản mặt cầu phương án 2-Diện tích tiết diện ngang bản mặt cầu là 1,84m2

-Trọng lượng bê tông bản mặt cầu trên 1m dài cầu: 1,84x1x25= 46(KN/m)

-Trọng lượng bê tông bản mặt cầu 1 nhịp 42m : 1,84x42x25= 1932(KN)

- Khối lượng bê tông bản mặt cầu 1 nhịp 42m: 1,84x42= 77,28(m3)

Ghi chú: Tổng giá thành công trình ở đây chỉ mới xét đến chi phí trực tiếp về vật liệu.

3.3 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẾ TẠO

3.3.1 Phương án I: Cầu giản đơn BTCT dự ứng lực

3.3.1.1 Ưu điểm

- Các nhịp cầu đều nhau do đó tạo điều kiện tiêu chuẩn hoá kết cấu

- Với dầm 42m thi công lắp ghép, có thể thi công bằng thiết bị giá ba chân, đây là loại thiết

bị khá quen thuộc và phổ biến trong công nghệ xây dựng cầu nên cho giá thành rẻ - Khôngcần đến những thiết bị đắt tiền và khó kiếm

3.3.2 Phương án II: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT

3.3.2.1 Ưu điểm

- Cầu dầm thép có thể thi công nhanh chóng hơn cầu BTCT hoặc cầu BTCT DƯL

- Cầu dầm thép lắp đặt dễ dàng qua sông suối, qua chướng ngại vật ở bất kỳ hoàn cảnh thờitiết nào

- Kết cấu nhịp cầu thép thường nhẹ hơn cầu BTCT do đó làm giảm giá thành chung, đặc biệt

- Quá trình lao lắp và thiết bị thi công tương đối đơn giản

3.3.2.2 Nhược điểm

- Trong phương án này chiều dài nhịp là 42m, cầu có chiều cao tương đối cao, do đó khi thicông cần phải xây thêm trụ tạm, nhưng giải pháp này không kinh tế bằng lắp thêm mũi dẫnđảm bảo ứng suất và biến dạng cho kết cấu Để đảm bảo chiều dài cánh hẫng của giàn lao thìcần mở rộng trụ để đón lấy mũi dẫn dễ dàng

3.4 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG

- Về mặt khai thác sử dụng thì phương án I và phương án II như nhau

- Phương án II phải tốn công duy tu bảo dưỡng, sửa chữa do vấn đề gỉ của thép, phải làmcông tác sơn cầu thường xuyên do đó làm tăng chi phí này Mặt khác công việc sơn cầu ảnhhưởng đến mối trường và sức khoẻ con người

- Khi cần thay thế hoặc mở rộng cầu thì trong tương lai thì phương án I và II đều có ưuđiểm

- Về mặt kiến trúc thì phương án II là tốt hơn

để đưa vào thiết kế kỹ thuật là hợp lý nhất

CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ

4.1 VẬT LIỆU

4.1.1 Bê tông

Bê tông thường có tỷ trọng : γc = 2400kg/m3

Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thường :10.8x10-6/oC

γc = tỷ trọng của bê tông (kg/m3)

f’c = Cường độ qui định của bê tông (MPa)

Cường độ chịu nén của bê tông dầm BTCT DUL đúc sẵn, qui định ở tuổi 28 ngày là: f’c =30Mpa

Cường độ chịu nén của bê tông làm trụ, mố bản quá độ, sau 28 ngày: f’c= 30Mpa

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông tỷ trọng thường fr = 0.63 'fc (5.4.2.6)

Tỷ số giữa chiều cao vùng chịu nén có ứng suất phân bố đều tương đương được giả định ởtrạng thái GH cường độ trên chiều cao vùng nén thực (5.7.2.2) là:

7

)28'f(05.085

Độ ẩm trung bình hàng năm: H = 82%

4.1.2 Cố thép thường

Thép sử dụng là cốt thép có gai

Mô đun đàn hồi của thép thường: Es = 200000Mpa

Giới hạn chảy của cốt thép : f y = 400 Mpa

4.1.3 Thộo ứng suất trước

Vật liệu Mác thép hoặc loại Đờng

kính(mm)

Cờng độ chịukéo fpu (MPa)

Giới hạn chảy fpy

(Mpa)Tao thép 1860 Mpa (Mác 270) 9.53 đến 15.24 1860 90%fpu =

1674MPa

Mụ đun đàn hồi của tao thộp Ep = 197000 Mpa

Giới hạn ứng suất cho bú thộp ƯST ở trạng thỏi giới hạn sử dụng [A5.9.3-1 AASHTO]

fpt = ứng suất trong thộp ưst ngay sau khi truyền lực (MPa)

Cỏp sử dụng là loại cú độ trựng dóo thấp của hóng VSL – tiờu chuẩn ASTM A416M Grade 270

Loại tao 12.7mm và 15.2mm

Hệ số ma sỏt của tao thộp với ống bọc (ống thộp mạ cứng) à = 0.2 (5.9.5.2.2b-1)

Hệ số ma sỏt lắc (trờn mm của bú thộp): K = 6.6x10-7

Chiều dài tụt neo, lấy trung bỡnh: ∆L = 0.008m/neo

4.2 HOẠT TẢI THIẾT KẾ

Hoạt tải xe ụtụ trờn mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tờn là HL-93 sẽ bao gồm một tổ hợp của:

- Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế

- Tải trọng làn thiết kế

Trừ trường hợp qui định trong điều (3.6.1.3.1), mỗi làn thiết kế được xem xột phải được bốtrớ hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục (Tandem) chồng với tải trọng làn khi ỏp dụng được.Tải trọng được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang một làn thiết kế

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN TRỤ CẦU (TRỤ T1)5.1 SƠ BỘ LỰA CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

Tính diện tích đường ảnh hưởng:

Diện tích đah phần dương (m2) (W+) 41.25

5.2.2.1 Hoạt tải theo phương dọc cầu

Hoạt tải dọc cầu ta xét 1 trường hợp tải trọng bất lợi nhất là 2 xe tải 3 trục đặt cách nhau15m + tải trọng làn+ tải trọng người và nhân với hệ số 0.9

Trong đó :

- Xe tải 3 trục gồm có 2 xe đặt cách nhau 15 m

- Tải trọng làn xếp toàn bộ lên phần diện tích dương của đah

- Tải trọng người xếp lên phần dương của đah

110kN 110kN

LL

Tính toán hoạt tải tác dụng lên trụ theo tổ hợp tải trọng trên:

- Tải trọng của xe 3 trục:

N = 14.5y + 3.5y =14.5x(0.427+0.532+1.0+0.896)+3.5x(0.636+0.791) = 463.92KN

.61.35.724

75.00.61.305.15.724

=

×+

×

×

×+

×

Trọng tâm tải trọng người cách tim cầu là : 4.75

5.2.2.3 Tải trọng hãm xe (BR)

Theo điều 3.6.4 quy trình 22TCN 272-05 :

Lực hãm xe đựơc truyền từ kết cấu trên xuống trụ qua gối đỡ Tuỳ theo từng loại gốicầu và dạng liên kết mà tỉ lệ truyền của lực ngang xuống trụ khác nhau.Do các tài liệu tracứu không có ghi chép về tỉ lệ ảnh hưởng của lực ngang xuống trụ nên khi tính toán, lấy tỉ lệtruyền bằng 100%

Lực hãm được lấy bằng 25% trọng lượng của các trục xe tải hay xe hai trục thiết kếcho mỗi làn được đặt trong tất cả các làn thiết kế được chất tải theo điều (3.6.1.1.1) và coinhư đi cùng một chiều Các lực này được coi như tác dụng theo chiều nằm ngang cách phíatrên mặt đường 1800mm theo cả hai chiều dọc để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất Tất cả cáclàn thiết kế phải được chất tải đồng thời đối với cầu và coi như đi cùng một chiều trongtương lai Phải áp dụng hệ số làn quy định trong điều 3.6.1.1.2

Do dọc cầu xếp 2 xe tải 3 trục nên ta có:

Kết quả tính toán như sau:

h(m) 12.5 14.5

5.2.2.4 Lực va tàu (CV)

Sông được quy định là cấp IV

Theo quy trình 22TCN 272-05 và dựa vào cấp sông ta tra bảng 3.14.2-1 để có tấn tải trọngtầu thiết kế Loại tầu tự hành 2000 DWT

Tra vận tốc va tầu thiết kế bảng 3.14.3-1: