đồ án cầu qua sông

- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý vầ mặt kết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là tính kinh tế của công trình và

Trang 1

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương I:

GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Đề Tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG D7

Các số liệu ban đầu

1.1 Địa hình:

Cầu bắc qua sông D7, thuộc địa phận Huyện phú Lộc, Tỉnh Thừa Thiên Huế, nằm trên tuyến đường ven biển Cảnh Dương (tuyến 2, lý trình Km0+915) thuộc đô thị mới Chân Mây

Khu vực khảo sát thuộc đới chuyển tiếp giữa dạng địa hình đồi núi bóc mòn và dạng địa hình đầm phá ven biển

Động lực phát sinh và phát triển của dạng địa hình này là do hoạt động của sóng biển và gió chủ yếu hình thành trên các doi cát, van cát, ngày càng phát triển lấn dần vào bờ, mặt khác do hoạt động của sóng mang vật liệu trầm tích đổ vào phá cho nên dạng địa hình này trong quá trình vận động và phát triển theo chiều hướng cạn dần với tốc độ chậm

1.2 Địa chất:

Qua công tác khoan thăm dò ngoài hiện trường kết hợp với tài liệu thí nghiệm trong phòng cho thấy: Cấu tạo địa chất có 3 lớp chính đó là Sét dẻo mềm, Á sét, Cát hạt trung, cấu tạo địa tầng như sau:

Trang 2

Nam và Đà Nẵng, đổ ra vịnh Chân Mây, cửa sông giáp phía mũi Chân Mây Tây, qua điều tra thu thập có được các mức nước lũ sau:

Mực nước điều tra tại tim cầu:

- MNCN: +8,5 (m)

- MNTT: +6,5 (m)

- MNTN: +2,6 (m)

Kết luận: Trên cơ sở tài liệu đã thu thập trong khu vực và những phân tích tính

toán có xét đến ảnh hưởng của triều dâng và triều rút, lựa chọn các số liệu sau đây làm

số liệu thủy văn thiết kế cầu D7:

1.4 Khí hậu - thời tiết:

- Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết không phân chia

rõ rệt theo mùa, tuy nhiên lượng mưa thường tập trung từ tháng 10 năm này đến tháng

1 năm sau

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa Đông Bắc vào những tháng mưa

- Độ ẩm không khí khá cao (vì nằm ở vùng gần cửa biển )

1.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

- Qui mô xây dựng : Vĩnh cửu

- Căn cứ hồ sơ khảo sát địa chất, địa hình, thủy văn do công ty tư vấn XDCT giao thông Thừa Thiên Huế lập năm 2004

1.5.2 Quy trình thiết kế:

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-05

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

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

Trang 3

1.6 Phạm vi nghiên cứu đồ án:

- Thiết kế sơ bộ (lập dự án khả thi ) : 30 %

Trang 4

Chương 2:

CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH

2.1 Điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng và khẩu độ cầu L0= 189m

2.2 Điều kiện địa chất:

Như trên

2.3 Điều kiện khí hậu thủy văn:

2.3.1 Điều kiện khí hậu:

Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 270C Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 380C Giai đọan từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu

Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưa kéo dài, nhiệt độ trung bình 15÷ 200C Độ ẩm: 90%

Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đến việc xây dựng cầu

2.3.2 Điều kiện thủy văn:

Các số liệu thuỷ văn:

- MNCN : +8,5 m

- MNTT : +6,5 m

- MNTN : +2,6 m

2.4 Điều kiện cung ứng vật liệu:

2.4.1 Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:

Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu

2.4.2 Vật liệu thép:

Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái Nguyên, Biên Hoà hoặc các loại thép liên doanh như Việt- Nhật, Việt -Úc

2.4.3 Ximăng:

Hiện nay các nhà máy ximăng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vây, vấn đề cung cấp ximăng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra

2.5 Năng lực và máy móc thi công:

Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết bị phục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinh nghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai thác đúng tiến độ Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những công nghệ mới về xây dựng cầu Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công

Trang 5

thì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế về nhân lực Còn đối với máy móc thiết bị cũng có thể thuê nếu cần.

2.6 Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực xây dựng cầu:

Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp, ngư nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, bên cạnh đó là buôn bán nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa trong vùng Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhân lực cần thiết trong quá trình xây dựng công trình cầu

2.7 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:

Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình này bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi công trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa các vùng ở hai bên bờ sông, điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địa phương Từ đó sẽ phát triển được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế - văn hóa của người dân địa phương nói chung

Trang 6

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

- Phương án I : Cầu Liên Tục.

- Phương án II: Cầu Dầm BTCT DƯL

- Phương án III : Cầu Dầm Liên Hợp.



30%

Trang 7

Chương 3:GIỚI THIỆU CHUNG

3.1 Nội dung :

- Thiết kế cầu giả định vượt sông D7

3.2 Các số liệu ban đầu :

- Mặt cắt dọc tim cầu

- Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá :

+ Lớp 1 : Sét dẻo, mềm dày trung bình 6.0 m

+ Lớp 2 : Á sét dày 5.5m

+ Lớp 3 : Cát hạt trung dày vô cùng

- Các số liệu về thủy văn

- Qui mô: cầu được xây dựng với qui mô vĩnh cửu

- Tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93+ đoàn người 3 kN/m2, theo tiêu chuẩn 22TCN272-05

- Khổ cầu: K=8+2×1=10.0m, bề rộng toàn cầu là B=11,16m.

- Tĩnh không thông thuyền: Công trình qua sông cấp IV nên có tĩnh không thông thuyền:

- Theo điều kiện mực nước cao nhất:

H ≥ MNCN + 0,5 m = 8,5+ 0,5 = 9,0 m

- Theo điều kiện mực nước thông thuyền:

H ≥ MNTT+ HTT= 6,5+ 6 = 12,5 m

+ Chiều cao thông thuyền H≥12,5m (tính từ mực nước thông thuyền)

+ Khoang thông thuyền B≥42m

- Cấp địa chấn: Cấp 7 theo 22TCN 221-95, hệ số gia tốc A=0.13

Trang 8

- Qui trình khảo sát đường ôtô 22TCN 263-2000.

- Qui trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000 và 22TCN 262-2000

- Qui trình khảo sát và tính toán thủy văn 22TCN 220-95

3.3.2.2 Thiết kế:

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Bộ Giao Thông Vận Tải

- Công trình giao thông vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 211-95

- Tiêu chuẩn thiết kế đường TCVN 4054-2005

- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06

- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01

- Tiêu chuẩn phân cấp kỹ thuật đường nội bộ TCVN 5664-1992

- Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN 220-95

Chương 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

Trang 9

4.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ:

- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước công nghệ thi công cầu ngày càng

phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng các công nghệ thi công hiện đại vào các công trình cầu không còn là một vấn đề quá lớn Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ thi công còn phụ thuộc vào tình hình khu vực và điều kiện thi công

- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý vầ mặt kết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là tính kinh

tế của công trình và phù hợp với khả năng của các đơn vị thi công

- Trên cơ sở đó em đề xuất kết cấu thượng bộ của 3 phương án là phương án cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, phương án cầu dầm BTCT DƯL thi công theo công nghệ lao dầm và phương án cầu dầm thép liên hợp bản BTCT

đổ tại chỗ

4.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ:

- Kết cấu hạ bộ của 3 phương án cầu cũng được đề xuất với kết cấu trụ hết sức nhỏ, nhẹ, thanh mãnh, đồng thời các đường nét trên kết cấu hạ bộ đều phải chú trọng đến vấn đề mỹ quan, đến vẻ đẹp tổng thể của công trình

- Sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép: Đối với phương án cầu dầm liên tục dùng loại cọc khoan nhồi với đường kính cọc là 1m để tăng cường sức chịu tải khi chịu tải trọng lớn từ kết cấu thượng bộ còn hai phương án cầu dầm đơn giản và cầu liên hợp thì dung phương án cọc đóng với tiết diện cọc là 35x35 (cm) Mặc dù cấu tạo trụ cầu

và một số bộ phận hơi phức tạp, thi công tương đối khó khăn nhưng với ưu điểm nổi trội là tăng vẽ mỹ quan cho thành phố nên ta vẫn chọn kết cấu như vậy để dáp ứng một yêu cầu chung là tạo một vẽ mỹ quan cho công trình khi đưa vào khai thác

4.3 Đề xuất 3 giải pháp kết cấu như sau:

4.3.1 Phương án I:

Cầu chính là cầu dầm hộp bằng BTCT DƯL liên tục 3 nhịp: 54+82+54m Độ dốc dọc cầu là I = 0%

Sơ đồ cầu là 54 + 82 + 54m Tổng chiều dài L = 190 m

Cầu có 2 làn xe chạy và 2 làn người đi bộ với khổ cầu 2×4,0 + 2×1,0m

4.3.1.1 Kết cấu thượng bộ:

+ Cầu dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp f'c = 50Mpa: 54 + 82 + 54m

+ Mặt cắt ngang dạng dầm hộp gồm 1 hộp hai vách xiên chiều rộng 11,16m, chiều cao dầm chủ tại trụ chính là 5,0m và tại giữa dầm, mút đầu dầm là 2.5m

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

+ Các lớp mặt cầu:

- Lớp BT nhựa hạt mịn dày 7,5 cm

- Lớp bảo vệ dày 3 cm

- Lớp phòng nước dày 3,5 cm

Trang 10

- lớp tạo dốc i= 2% dày trung bình 5 cm

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

4.3.1.2 Kết cấu hạ bộ:

+ Trụ cầu bằng BTCT f'c = 30 Mpa

+ Mố cầu dạng mố chữ U BTCT f'c = 30 Mpa

+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa, đường kính cọc là D=100cm

4.3.1.3 Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Dầm liên tục được thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng đối xứng qua trụ Đoạn gần mố cầu thi công bằng giàn giáo cố định và có đốt hợp long biên

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ Bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

4.3.1.4 Kiểm tra điều kiện thoát nước:

Kiểm tra theo điều kiện:

%5

%100

+∑L0i : tổng chiều dài các nhịp tính theo tim trụ

+∑b i : tổng chiều dài tĩnh không ứng với MNCN do trụ chiếm chỗ

0

0 0

L

L L

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

4.3.2 Phương án II:

Cầu chính là cầu dầm giản đơn BTCT DƯL

với sơ đồ nhịp (37x2+42+37x2)m=190 m Độ dốc dọc cầu là 0%

Tổng chiều dài L = 190m

+ Cầu chính là dầm giản đơn BTCT DƯL f'c = 50Mpa

+Mặt cắt ngang dầm là dạng dầm chữ I mỗi nhịp gồm 6 dầm chủ

+ Mỗi nhịp được bố trí 3 dầm ngang theo cấu tạo

Trang 11

4.3.2.2 Kết cấu hạ bộ:

+ Cọc đóng BTCT f'c = 30 Mpa, tiết diện cọc là 35x35cm

+ Cầu dầm BTCT DƯL được thi công bán lắp ghép, dầm chữ I được thi công theo công nghệ lao dọc

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc đóng

%5

%100

0

0 0

L

L L

4.3.3 Phương án III:

Cầu chính là cầu dầm thép liên hợp bản BTCT đổ tại chỗ

với sơ đồ nhịp 4x48m=192 m Độ dốc dọc cầu là 0%

Tổng chiều dài L = 192m

Trang 12

+ Cầu chính là dầm thép bản BTCT đổ tại chỗ f'c = 50Mpa.

+Mặt cắt ngang dầm thép là dạng dầm chữ I mỗi nhịp gồm 6 dầm chủ

+ Mỗi nhịp được bố trí 17 dầm ngang theo cấu tạo

4.3.3.2 Kết cấu hạ bộ:

+ Cọc đóng BTCT f'c = 30 Mpa, tiết diện cọc là 35x35cm

+ Cầu dầm BTCT DƯL được thi công bán lắp ghép, dầm chữ I được thi công theo công nghệ lao dọc

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc đóng

%5

%100

0

0 0

L

L L

Chương 5: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN

Trang 13

Hình I.5.1: Kích thước dầm chính tại vị trí giữa nhịp và trên trụ.

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình:

yt = a1*x2 + c1(1)

K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12

4100

Y

S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13

.38

2.20

y x

=

2.42.2)25.38(

*

2.2

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên của bản đáy như sau:

2.225

.38

2 × +

y t

Trang 14

* Biên dưới của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình:

.38

5.20

y x

=

55.2)25.38(

*

5.2

2 2

2

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới của bản đáy như sau:

5.225

.38

5

.38

5

Tung độ biên trên bản đáy Yt(m)

Tung độ biên dưới bản đáy Yd(m)

Dày đáy (m)

5.3 Tính toán khối lượng sơ bộ:

5.3.1 Khối lượng nhịp liên tục:

Khối lượng của các đốt đúc được tính gần đúng bằng cách lấy giá trị trung bình diện tích 2 mặt của đốt nhân với chiều dài đốt đó Các diện tích tiết diện được tính gần đúng theo MIDAS 7.01:

Trang 15

Thể tích trên mỗi đốt tính toán : V i A i A i *l i

M

ặt cắt

Ai(m2)

Dài(m)

V(m3)

Trọng lượng(kN)K

12

S13

8.1

4.504

588.100S

12

8.1787K

11

S11

8.2

24.653

591.678K

10

S10

8.3

24.971

599.310K

9

S9

8.5

25.455

610.920K

8

S8

8.8

26.101

626.429K

7

S7

9.1

26.907

645.757K

6

S6

9.4

27.868

668.822K

5

S5

9.8

28.981

695.549K

4

S4

10

30.244

725.861K

3

S3

10

31.653

759.679K

2

S2

11

33.205

796.925K

1

S1

11

34.897

837.518K

0

S0

12

36.481

875.549

Trọng lượng một cánh hẫng 9022.

097

- Tính toán đốt hợp long ở giữa:

Trang 16

1:1 11160

Hình I.5.3: Kích thước mặt cắt ngang dầm ở vị trí hợp long

và đúc trên gian giáo.

Trang 17

Hình I.5.5: Kích thước mặt cắt ngang dầm ở vị trí kê trên trụ nhịp biên.

5.3.2 Khối lượng mố cầu:

Hai mố giống nhau nên ta chỉ tính cho một mố:

50

Hình I.5.6: Kích thước mố cầu.

Bảng I.5.3: Bảng tính khối lượng bêtông mố cầu

Tên cấu kiện Dài(m) Rộng(m) Cao(m) Thể tích(m3) lượngSố Tổng trọng

Trang 18

Bảng I.5.4: Bảng tính khối lượng thép và bêtông một mố cầu

Stt Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Hàm lượngthép(kN)

Trọng lượngthép(kN)

5.3.3 Khối lượng trụ cầu:

Sơ đồ, kích thước trụ cầu dẫn như hình vẽ:

824 200

Hình I.5.7: Kích thước trụ cầu phần cầu chính liên tục.

Bảng I.5.5: Bảng tính khối lượng bêtông các bộ phận trụ cầu liên tục

Tên cấu kiện Dài(m) Rộng(m) Cao(m) Thể tích

(m3)

Số lượng

Trọnglượng(kN)

Bệ

móng Thân dướiVát bệ 13.24 9.0012.54 8.30 2.300.70 274.07 1.0072.86 1.00 6577.631748.58Thân

trụ 1 Phần chữ nhật 4.40 3.50 10.50 161.70 1.00 3880.80

Trang 19

Phần bo tròn 3.50 10.50 100.97 2.00 2423.30Thân

trụ 2 Phần chữ nhậtPhần bo tròn 4.40 3.503.50 10.50 161.70 1.0010.50 100.97 2.00 3880.802423.30

Đá kê

Bảng I.5.6: Bảng tính khối lượng bêtông và thép trụ số 1:

Stt Tên cấu kiện Thể tích(m3) Hàm lượngthép

(kN/m3)

Bảng I.5.7: Bảng tính khối lượng bêtông và thép trụ số 2:

Stt Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Hàm lượngthép

(kN/m3)

Tính cho 1m dài cầu:

- Khối lượng lớp BT atphan dày 7,5 cm:

Trang 20

Hình I.5.8: Kích thước lan can tay vịn.

Diện tích lan can tính được bằng cách dựa vào phần mền Autocad

Alc = 0,196 m2-Trọng lượng lan can BTCT tính cho 1 m dài:

0,196 x 2,4 x 10 = 4,70 KN/m-Trọng lượng lan can BTCT cho toàn cầu dài 190 m:

1,57x10-3x190x7,8x10x2= 46,53 KN-Trọng lượng lan can tay vịn cho toàn cầu dài 190 m:

= 9,74 KN/m

=> Vậy tổng khối lượng tỉnh tải giai đoạn 2 tác dụng lên kết cấu nhịp:

DW = 42,59 KN/m

DC2 = 9,74 KN/m

Bảng I.5.8: Bảng giá trị tỉnh tải các giai đoạn

Kết cấu Giá trị tải trọng tác dụng

DC1(kN/m)

DC2(kN/m) DW(kN/m)Toàn cầu 190m

Trang 21

5.4.1.1 Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo các làn xe

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tadem + Làn, Xe tải + Làn

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn cho phù hợp

- Khai báo các trường hợp tĩnh tải có xét đến các hệ số vượt tải

- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ

số tải trọng, hệ số xung kích

- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

5.4.1.2 Mô hình hóa kết cấu:

- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như kết cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian

- Trụ cầu có kết cấu dạng Solid Track làm việc chịu nén nên sẽ được khai báo bằng phần tử dạng beam với mặt cắt ngang như hình dưới

- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình là phần tử Beam Mặt cắt ngang dầm chủ được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như hình vẽ

- Liên kết giữa phần đầu dầm với trụ được mô tả bằng gối di động

- Liên kết kết cấu nhịp tại mố được mô tả bằng 1 gối cố định còn lại là gối di động Các tiết diện kết cấu được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau:

Trang 22

Hình I.5.9: Mô hình mặt cắt ngang dầm vị trí giữa nhịp và trên trụ

Hình I.5.10: Mô hình mặt cắt ngang thân trụ và bệ trụ.

Trang 24

Hình I.5.11: Mô hình mặt cắt ngang có tiết diện thay đổi từ HL đến K0 5.4.1.3 Khai báo các điều kiện biên:

- Phần đầu dầm bên trái liên kết với nền đất được mô tả bằng gối cố định

- Phần còn lại trên các trụ ta khai báo liên kết RIGID LINK khống chế các bậc tự

do để làm việc giống như các gối di động Dưới mỗi trụ ta khai báo liên kết cứng với nền đất bằng liên kết ngàm cứng Để đơn giản ta mô hình các vị trí trụ và mố còn lại liên kết với nền đất bằng gối di động

Hình I.5.12: Mô hình phẳng khai báo các điều kiện biên.

5.4.1.4 Khai báo các làn xe:

Khai báo các làn xe chạy và người đi với độ lệch tâm như sau:

Bảng I.5.9: Khai báo các làn xe.

- Làn thô sơ, làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng:

xe hai trục + tải trọng làn hoặc xe tải + tải trọng làn

- Làn đi bộ được gán cho tải trọng người đi bộ

Trang 25

5.4.1.5 Khai báo hoạt tải xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05):

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD

- Khai báo 3 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:

+ HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TDM).+ HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TRK)

+ Hoạt tải tính phản lực trụ giữa của cầu liên tục: gồm hai xe tải thiết kế xếp cách nhau 15m và tải trọng làn (Tên: 2HL-93TRK) Khai báo trường hợp tải trọng đoàn người phân bố đều: q = 3KN/m

Hình I.5.13: Mô hình các làn xe chạy và người đi.

Trang 26

Hình I.5.14: Khai báo tải trọng HL-93TDM và HL-93TRK

Hình I.5.15: Khai báo tải trọng người và 2HL-93TRK.

Trang 27

5.4.1.6 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đáy bệ gồm:

+ Trọng lượng bản thân dầm, trọng lượng bản thân mố, trụ (TT giai đoạn 1) + Trọng lượng các lớp mặt cầu, lăn can tay vịn, lề bộ hành (TT giai đoạn 2)

+ Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

- Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo TTGH cường độ:

Bảng I.5.10: Hệ số tải trọng

STT Trường hợp tải

1 Tỉnh tải DC1+DC2 Các bộ phận và liên kết 1.25 0.9

3 HL-93TDM Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn 1.75

4 HL-93TRK Hoạt tải xe tải và tải trọng làn 1.75

5 2HL-93TRK+LAN Hoạt tải 2 xe tải và tải trọng làn 1.75

- Để tổ hợp các trường hợp tải trọng theo đúng tiêu chuẩn quy định, ta định nghĩa tỉnh tải tác dụng lên hệ kết cấu như sau:

+ DCi: Tỉnh tải dầm và các cấu kiện của nhịp thứ i phần cầu liên tục (i=1÷3).+ DWi: Tỉnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị của nhịp thứ i (i=1÷3)

Với các giá trị của tĩnh tải như sau:

Tĩnh tải: DCi= 256,66 (KN/m) (Chưa kể trọng lượng bản thân mố trụ)

Tĩnh tải: DWi=42,59 (KN/m)

- Hoạt tải bao gồm:

+ HL-93TRK: Hoạt tải xe 3 trục+ tải trọng làn

+ HL-93TDM: Hoạt tải xe 2 trục+ tải trọng làn

+ 2HL-93TRK+LAN: Hoạt tải của 2 xe 3 trục cách nhau 15m + tải trọng làn (9.3KN/m)

+ NGUOI: Hoạt tải người (3KN/m)

- Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ hợp được các giá trị bất lợi nhất:

Trang 28

- Hệ số tải trọng được khai báo cùng với việc khai báo các trường hợp tải

- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tải trọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các đường ảnh hưởng, xếp xe lên các đường ảnh hưởng sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của qui trình thiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

5.4.1.7 Kết quả chạy chương trình:

5.4.1.7.1.Đường ảnh hưởng nội lưc tại mố và trụ:

Hình I.5.16: Đường ảnh hưởng phản lực tại mố trái.

Hình I.5.17: Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ trái.

5.4.1.7.2.Một số kết quả xếp hoạt tải bất lợi lên mố và trụ:

Hình I.5.18: kết quả xếp xe tải thiết kế ( HL-93TRK)

và tải trọng làn bất lợi lên mố, trụ trái

Trang 29

Hình I.5.19: kết quả xếp xe 2 trục thiết kế ( HL-93TDM)

và tải trọng làn bất lợi lên mố, trụ trái

Hình I.5.20: kết quả xếp tải trọng người đi bộ bất lợi lên mố, trụ trái

Hình I.5.21: kết quả xếp 2 xe tải thiết kế ( HL-93TRK)

và tải trọng làn ( lấy hiệu ứng 90%) bất lợi lên trụ trái

(DC:0.9 và DW: 0.65).

5.4.1.7.3 Kết quả phản lực tại mố và trụ trái theo các trường hợp tải:

Hình I.5.22: kết quả phản lựctại mố và trụ theo tổ hợp tải trọng TH1

Trang 30

Hình I.5.24: kết quả phản lực tại mố và trụ theo tổ hợp tải trọng TH3

+ Giá trị phản lục lớn nhất tại mố ứng với trường hợp xếp tải bất lợi cho mố 1 gồm tải trọng HL93+Người+Tỉnh tải.

Trang 31

- m: hệ số làn xe; m= 1.

- Pi: tải trọng trục bánh xe

- yi: tung độ đường ảnh hưởng tương ứng

- 2: số làn người đi

- T: bề rộng đường người đi; T = 1,0m

- q: tải trọng đoàn người , qn= 3 KN/m2

-Σωv+: diện tích đường ảnh hưởng tương ứng chiều dài đặt tải, (Phần +)

-Σωv-: diện tích đường ảnh hưởng phần âm Ở đây Σωv-=0

Xác định sức chịu tải:

Cọc khoan nhồi sử dụng là loại cọc BTCT đường kính 1m; (f’c=30Mpa) Sức chịu tải của cọc là trị số nhỏ nhất của sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền:

Ptt = min(Pvl,Pdn)

Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu làm cọc như sau:

* Sức kháng theo vật liệu danh định:

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420 Mpa

Thay vào ta được:

Pvl = 0,85x[0,85x30x(0,785 – 0,01) + 420x0,01] = 20368,13 (kN)

- Sức kháng theo vật liệu tính toán:

Pvltt = Φ*Pvl = 0,75*20368,13 = 15276,10 (kN)

Trang 32

* Sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền được xác định như sau:

Do cọc khoan nhồi ta được khoan xuyên qua các lớp đất dính và đất rời xen kẽ nhau cho nên khi xác định sức kháng của cọc theo đất nền ta cũng xác định xen kẽ giữa các lớp đất này

Sức kháng dọc trục của cọc khoan nhồi bao gồm có cả sức kháng bên và sức kháng mũi cọc Sức kháng thành bên được xem xét cho cả sức kháng bên theo đất dính

và đất rời

- Sức kháng thành bên của cọc khoan nhồi trong đất dính:

Sức kháng ma sát bề mặt danh định của cọc theo đất dính được tính toán theo phương pháp α:

Sức kháng thân cọc được xác định như sau:

- Sức kháng mũi cọc của cọc khoan nhồi được xác định như sau:

Ncorr = [0.77log10(1.92σ'v )]N (Điều 10.7.3.4.2 a-2)

Trong đó: Ncorr là số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,

'v

σ (búa/300mm).

'v

σ :ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (Mpa).

N: số đếm SPT đo được (búa/300mm)

D: đường kính cọc khoan nhồi (mm)

Db:chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)

ql:sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0.4×Ncorr cho cát và 0.3×Ncorr cho bùn không dẻo (Mpa)

QR = ϕ*Qn = ϕqpQp+ϕqsQs

Trong đó:

ϕqs:Hệ số sức kháng thành bên của cọc khoan đơn

ϕqp: Hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơn

Trang 33

Từ các công thức trên xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi thì đối với các trường hợp của các móng trong mố trụ cầu cụ thể ta có thể xác định được các giá trị sức chịu tải của cọc khoan nhồi khác nhau phù hợp với địa chất của từng vị trí đang xét Sau đây ta sẽ đi xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền cho các móng mố trụ cầu cụ thể:

Mặt khác thì sau khi tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi, xác định áp lực truyền xuống móng, đưa ra số lượng cọc và chiều dài của cọc thì số lượng cọc và chiều dài của cọc chỉ mang tính dự kiến, muốn xác định chính xác chiều dài và số lượng của cọc khoan nhồi thì phải thông qua quá trình thử tải tại hiện trường

Để xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo đất nền ta phải xét tình hình địa chất tại vị trí dự định hạ cọc khoan nhồi Thông qua khảo sát thì địa chất tại vị trí này

Với: Ncorr = [0.77log10(1.92σ'v )]N (Điều 10.7.3.4.2a-2)

Tuy nhiên để đơn giản ta tính toán sức kháng danh định mũi cọc trong đất rời theo công thức sau:

Trang 34

qp = 0.064×N (Mpa) với N≤53 và qp = 3.8 với N>53

=> Như vậy sức chịu tải của cọc được xác định như sau:

QR = ϕ ×Qn = ϕqpQp+ϕqsQs

Kết quả sức kháng của cọc khoan nhồi theo đất nền tại các vị trí mố trụ cầu được

thể hiện trong bảng tính phụ lục I.3 Từ các kết quả đó so sánh với sức kháng của cọc

theo vật liệu, nhận được giá trị sức kháng của cọc là QR (KN)

Số lượng cọc cần sữ dụng tại các mố trụ cầu được xác định theo:

Hình I.5.26: Sơ đồ bố trí cọc trong mố

* Sơ đồ bố trí cọc trong các trụ cầu:

Trang 35

+ Giai đoạn 1: Dầm làm việc như 1 dầm mút thừa tĩnh định.

+ Giai đoạn 2: Dầm tĩnh định mút thừa (khi hợp long nhịp biên)

+ Giai đoạn 3: Dầm liên tục 3 nhịp.(khi hợp long nhịp giữa)

5.5.1 Xác định sơ đồ tính:

- Sơ đồ thực của cầu:

Sơ đồ tính không gian trong MIDAS:

Hình I.5.28: Mô hình cầu liên tục

Khi thi công theo công nghệ hẫng ta xem kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi và áp dụng nguyên lý cộng tác dụng Từ đó tổ hợp nội lực trong giai đoạn thi công

và khai thác rồi lấy giá trị Mmax , Mmin để tính toán bố trí cốt thép trong cả hai giai đoạn

5.5.2 Tải trọng tác dụng:

- Trọng lượng bản thân dầm: DC1 =246,92 KN/m

- Trọng lượng ½ đốt hợp long: DC1/2HL= 195,78 KN

- Trọng lượng các khối neo: 2,5KN/m

- Hoạt tải thi công và thiết bị phụ: 4,8x10-4 Mpa.B = 5,76KN/m

Hình I.5.29: Sơ đồ bố trí các nhóm cốt thép trong cầu.

- Nhóm 1 ứng với mômen (-)

- Nhóm 2 ứng với mômen (+)

- Nhóm 3 ứng với mômen (+)

5.5.4 Tính nội lực sơ bộ các giai đoạn:

5.5.4 1 Giai đoạn thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ:

- Sơ đồ phân chia các khối đúc:

Trang 36

5 2 0 0 0

60 0 0

S1 5 K15

6 0 0 0

5 2 0 00

S 0 S1 S2 S3 S4

S 5

S 6 S7 S8 S9 S1 0

S 1 1

S 1 2 S1 3 S1 4

+ Trọng lượng bản thân các khối đã đúc (TINH TAI DC) KN/m

+ Trọng lượng các khối neo (KHOI NEO) KN/m

+ Trọng lượng bản thân khối đang đúc (HOP LONG: Trường hợp bất lợi nhất là lấy 1/2 trọng lượng đốt hợp long cho mỗi bên, khối này gây ra mômen MHL và tải trọng tập trung P1/2HL) KN

+ Trọng lượng xe đúc, ván khuôn (XDVK: gồm mômen M-XDVK và lực tập trung P-XDVK) KNm, KN và chỉ tính cho một nửa tải trọng của nó

+ Hoạt tải thi công (HTTC) KN/m

Nhìn trên sơ đồ phân chia các khối đúc thì ta thấy trường hợp bất lợi nhất của giai đoạn này là lúc đốt K16 đã đông cứng, ván khuôn và xe đúc di chuyển tới đầu hẫng chuẩn bị đúc đốt hợp long

- Hệ số tải trọng lấy bằng:

+ 1,25 cho trọng lượng bản thân dầm

+ 1,50 cho tải trọng và thiết bị thi công

+ Tỉnh tải bản thân: DC -với γ =1.25 (0.9)

+ Tỉnh tải lớp phủ mặt cầu: DW -với γ =1.5 (0.65)

+ Hệ số tải trọng lấy bằng: 1.75 cho cả HL-93 và người

+ Số làn xe: n=2, hệ số làn m =1, IM =1.25

+ Người đi trên cả hai lề: 2x1=2 m

*Biểu đồ mômen có được ở phần mềm (MIDAS) tổ hợp theo TTGH Cường độ 1:

5.5.4.2.1 Biểu đồ momen đối với TH1: Tĩnh tải+Truck+Làn+Người:

Ta có giá trị mômen:

MmaxTH1= 9,1215x104 KN.m = 91215 KN.m

MminTH1= -2,24508x105 KN.m = -224508 KN.m

Bảng I.5.16: Bảng tổng hợp mômen TH1.

Trang 37

TH1 Nhịp biên Trên trụ Nhịp giữaMômen(

Trang 38

- Điều kiện tính toán: Với mọi tiết diện tổng ứng suất do lực căng trước và mômen tính toán gây ra không lớn hơn 0.5*f'c tại thớ chịu nén và không được nhỏ hơn không tại thớ chịu kéo.

* Với bó chịu mômen âm: (tiết diện trên trụ)

+ Ứng suất nén ở thớ trên:

0'

.'

T T T

tr

W

M W

e N A

N

f

).)(

'.(

.'

'

bo KT T tr

b T

tr T

A f e A W

A M n

e A W

M N

.'

T T T d

W

M W

e N A

N

f

).)(

'.(

.'

'

bo KT d T

b d

T

A f W e A

A M n

A

W e

M N

T T T d

W

M W

e N A

N

f

).)(

.(

max max

bo KT T d

b T

d T

A f e A W

A M n

e A W

M N

T T T tr

W

M W

e N A

N f

).)(

.(

max max

bo KT tr T

b tr

T

A f W e A

A M n

A

W e

M N

Trang 39

+ N'T: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen âm.

N'T = n'b *fKT*Abó

+ NT: Lực căng trong bó cốt thép dự ứng lực chịu mômen dương

NT = nb*fKT*Abó

+ e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực

+ A: Diện tích tiết diện bêtông

+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

- Ta có bảng tính các đặc trưng hình học của các tiết diện đặc trưng ( các số liệu này được lấy trực tiếp trong chương trình)

Hình I.5.32: Đặc trưng dầm giữa nhịp Hình I.5.33: Đặc trưng mặt cắt dầm trên trụ

Bảng I.5.20: Đặc trưng hình học các tiết diện.

Tiết diện h(m) A (m2) I (m4) yt(m) yd(m) Wt(m3) Wd(m3)Trên trụ 5 12.3952 45.4812 2.3174 2.6826 19.6260 16.9541Giữa nhịp giữa 2.5 8.1574 6.8414 0.9522 1.5478 7.1848 4.4201Nhịp biên 2.5 8.1574 6.8414 0.9522 1.5478 7.1848 4.4201

Bảng I.5.21: Bảng tính số lượng các bó cáp cần sữ dụng tại các tiết diện

Trang 40

đốt cuối cùng sát đốt hợp long đặt 4 bó cáp

200 4000

2%

Hình I.5.34: Bố tri thép DƯL Tại mặt cắt trên trụ

Định dạng
Số trang	243
Dung lượng	14,25 MB