ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU - TRƯỜNG ĐH GTVT HÀ NỘI

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành vật liệu và công nghệ xd Khoa kĩ thuật xd trường ĐH GTVT Hà Nội.1. Thiết kế sơ bộ 2 phương án cho 1 công trình cầu theo số liệu đc giao. Cầu dầm superT DƯL căng trước. Cầu dầm chữ I DƯL căng trước.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất kéo trước đến độ thấm ion clo của BT cấp 50 MPa.

Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2016

GIẤY GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CƠ SỞ

- Căn cứ mục đích, yêu cầu đào tạo của chuyên ngành Vật liệu và công nghệ xây dựng giao thông;

- Căn cứ đề cương nhiệm vụ thực hiện của đề tài tốt nghiệp cho sinh viên lớp Vật liệu

và công nghệ xây dựng khóa 53;

Bộ môn Vật liệu Xây dựng quyết định giao nhiệm vụ thiết kế cơ sở của đồ án tốtnghiệp cho sinh viên:

- Họ và tên sinh viên: Hoàng Thị Huyền Trang;

- Lớp: Vật liệu và công nghệ xây dựng giao thông – Khóa 53

Công trình: vượt qua sông Ninh Cơ, nối liền T.T Yên Định - Hải Hậu và T.T Liễu

Đề - Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định, tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình như sau:

- Quy mô công trình: cầu bê tông cốt thép dự ứng lực;

- Tải trọng: hoạt tải HL 93 ; người 3 kN/m2;

- Khổ cầu: W= 2x3,5 + 2x2

- Bề rộng mặt cầu B = W + = 12m;

Phân cách giữa 2 làn xe bằng vạch sơn;

- Đường hai đầu cầu: theo tiêu chuẩn đường cấp IV;

- Khổ thông thuyền cấp V: B = 25m, H = 3,5m;

- Tần suất lũ thiết kế: P = 1%; H1% = +11m;

- Quy phạm thiết kế:

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05;

+ Tham khảo tiêu chuẩn thiết “Thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 20 –79”;

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô 4054-2005

BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS Thái Khắc Chiến

BỘ MÔN: VẬT LIỆU XÂY DỰNG

-như các kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận được trong suốt quá trình nghiên cứu vàlàm đồ án Nó thể hiện kiến thức cũng như khả năng thực hiện các ý tưởng trước mộtcông việc, là bước ngoặt trong việc áp dụng những lý thuyết được học vào công việcsau này Đồng thời nó cũng giúp sinh viên xem xét, tổng hợp lại toàn bộ kiến thức củamình được học dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đã trực tiếp tham giagiảng dạy mình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.

Sau thời gian tham gia học tập và nghiên cứu tại trường, với đầy đủ các yêu cầu củanhà trường đề ra, em đủ điền kiện để tham gia làm đồ án tốt nghiệp chuyên ngành:

“ Vật liệu & CNXDGT” dưới sự hướng dẫn của giảng viên: TS Thái Khắc Chiến

Nhiệm vụ của đồ án đề ra bao gồm:

- Thiết kế 2 phương án sơ bộ theo số liệu được giao

- Lựa chọn và lập phương án thi công tổng thể cho phương án thiết kế kỹ thuật

- Chuyên đề vật liệu : Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất kéo trước khi ép chẻ đến độ thấm ion Clo của bê tông có = 50MPa

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ của giáo viênhướng dẫn Xong do sự hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như kinh nghiệm thực

tế của bản thân nên không tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý của cácthầy, cô giáo để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thức chuyênmôn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy TS Thái KhắcChiến, cũng như toàn thể các thầy cô giáo đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tạitrường

Hà Nội, ngày 9 tháng 1 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Huyền Trang

NỘI DUNG VÀ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN

KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ

Hà Nội, ngày 9 tháng 1 năm 2017

Giáo viên hướng dẫn

TS Thái Khắc Chiến

NỘI DUNG VÀ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN:

KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ

Hà Nội, ngày tháng 1 năm 2017

Giáo viên đọc duyệt

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

PHẦN I: THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

QL 37B là một trong những tuyến đường quan trọng của Nam Định, giúp kết nốigiao thông giữa các huyện Vụ Bản - Nghĩa Hưng - Trực Ninh - Hải Hậu - Giao Thủy.Tuy vậy do điều kiện tự nhiên của tỉnh Nam Định nhiều sông lớn và việc QL 37B giữvai trò kết nối toàn tỉnh lên tạo ra các điểm ngắt trên sông Đáy ( hiện là phà ĐốngCao) và sông Ninh Cơ ( hiện đang sử dụng cầu phao Ninh Cường)

Tuyến QL37B đã được hoàn thành đầu tư xây dựng đạt cấp IV đồng bằng; tuynhiên để lưu thông qua sông Ninh Cơ kết nối giữa T.T Yên Định với T.T Liễu Đề vẫnphải qua cầu phao Ninh Cường, trong khi đó cầu phao Ninh Cường chỉ có thể đáp ứngcác phương tiện xe máy, xe thô sơ, xe tải trọng dưới 10T Việc đầu tư xây dựng cầuđường bộ Ninh Cường góp phần hoàn chỉnh mạng lưới giao thông trong khu vực,đường hướng tâm, đường vành đai Đây là cầu đường đảm bảo lượng giao thông từkhu vực Đông Bắc bộ thông về phía Tây Bắc cũng như lượng giao thông khu vực cáctỉnh Hà Nam, Thái Bình… về phía Đông

Cầu Đông Bình nằm trên quốc lộ 37B kết nối T.T Liễu Đề huyện Nghĩa Hưng và

T.T Yên Định huyện Hải Hậu Cầu bắc qua sông Ninh Cơ, cách cầu phao hiện tạikhoảng 500m về hạ lưu với chiều dài 228,5m

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU VÀ QUY MÔ DỰ ÁN, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Vị trí địa lý

Nam định là một tỉnh nằm ở phía nam đồng bằng Bắc Bộ, thuộc vùng duyên hảiBắc Bộ, Việt Nam Giới hạn ở tọa độ: 19°54′ - 20°40′ độ vĩ Bắc, 105°55′ - 106°45′ độkinh Đông Diện tích toàn tỉnh: 1669

Địa giới Nam Định:

Phía Bắc giáp với tỉnh Thái Bình;

Phía Nam giáp với tỉnh Ninh Bình;

Phía Tây Bắc giáp với tỉnh Hà Nam;

Phía Đông giáp biển (vịnh Bắc Bộ)

2.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

Địa hình tương đối bằng phẳng, chủ yếu là đồng bằng thấp trũng và đồng bằng venbiển Khu vực phía tây bắc tỉnh tập trung một số ít đồi núi thấp như Bảo Đài, Ngô Xá(còn gọi là Thương Sơn, Mai Sơn – Ý Yên), Côi Sơn (còn gọi là núi Gôi), Non Côi,

Hổ Sơn, Kim Bảng nay là Kim Thái, Trang Nghiêm tức núi Ngăm (Vụ Bản)… NamĐịnh có bờ biển dài 72 km từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy

2.3 Điều kiện khí hậu

Nam Định mang đầy đủ đặc điểm khí hậu của khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩmmưa nhiều

- Nhiệt độ trung bình: 23o–24oC Tháng lạnh nhất là các tháng 12 và 1, với nhiệt độtrung bình từ 16 – 17°C Tháng 7 nóng nhất, nhiệt độ khoảng trên 29°C

- Độ ẩm trung bình: 80–85%

- Tổng số ngày nắng: 250 ngày Tổng số giờ nắng: 1650–1700 giờ

- Lượng mưa trung bình: 1750–1800 mm

2.4 Đặc điểm thủy văn

2.4.1 Đặc điểm thủy văn sông ngòi khu vực

Nam Định là vùng đất nằm giữa hạ lưu hai con sông lớn của đồng bằng Bắc Bộ làsông Hồng và sông Đáy Sông Hồng chảy vào Nam Định từ xã Mỹ Trung, huyện Mỹ

Lộc qua thành phố Nam Định và các huyện Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường, GiaoThuỷ rồi đổ ra biển Đông ở cửa Ba Lạt, tạo thành địa giới tự nhiên phía đông bắc giữaNam Định với tỉnh Thái Bình Sông Đáy chảy vào địa phận Nam Định từ xã YênPhương, huyện Ý Yên qua huyện Nghĩa Hưng rồi đổ ra biển ở cửa Đáy, trở thành địagiới tự nhiên giữa Nam Định với Ninh Bình Dòng chảy của sông Hồng và sông Đáykết hợp với chế độ nhật triều đã bồi tụ tại vùng cửa hai sông tạo nên 2 bãi bồi lớn venbiển là Cồn Lu, Cồn Ngạn (Giao Thuỷ) và vùng Cồn Trời, Cồn Mờ (Nghĩa Hưng).Ngoài hai con sông lớn, trong tỉnh còn có những chi lưu của sông Hồng chảy sangsông Đáy hoặc đổ ra biển Từ bắc xuống nam có sông Đào làm địa giới quy ước chohai vùng nam bắc tỉnh, sông Ninh Cơ đổ ra cửa Lác (thường gọi là Gót Chàng), sông

Sò (còn gọi là sông Ngô Đồng) đổ ra cửa Hà Lạn

2.4.2 Hình thái đặc trưng của sông Ninh Cơ

Sông Ninh Cơ là một phân lưu ở hạ nguồn của sông Hồng chảy qua tỉnh Nam Định.Điểm bắt đầu của nó là nơi tiếp giáp hai xã Trực Chính (huyện Trực Ninh) và XuânHồng (huyện Xuân Trường) Nó chảy qua ranh giới hai huyện Trực Ninh, XuânTrường, sau đó xuyên ngang qua huyện Trực Ninh rồi đổi hướng để tạo thành ranhgiới tự nhiên giữa huyện này với huyện Nghĩa Hưng Đoạn sau đó là ranh giới giữa haihuyện Nghĩa Hưng (phía tây) và Hải Hậu (phía đông), cuối cùng sông đổ ra cửa LạchGiang (còn gọi là cửa Ninh Cơ) tại nơi tiếp giáp giữa xã Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng) vàthị trấn Thịnh Long (Hải Hậu)

Cầu Lạc Quần là cầu bê-tông duy nhất bắc qua sông này, phía Bắc cầu là huyệnTrực Ninh, phía Nam cầu là huyện Xuân Trường Cùng với đó, nối hai bên bờ sôngcòn có cầu phao Ninh Cường, các bến phà Hải Minh, Thịnh Long và một vài bến đòkhác Con sông này chảy gần như hình sin theo hướng Bắc Đông Bắc - Tây Nam vớichiều dài khoảng 55 km Nó đem lại nguồn nước và phù sa khá tốt cho 2 huyện NghĩaHưng và Trực Ninh

- Tần suất lũ thiết kế ; = +11 m

- Khổ thông thuyền: B = 25 m; H = 3,5 m

- Mực nước thông thuyền: = +8,6 m

2.4.3 Đặc trưng hình thái xây dựng cầu

Đoạn sông xây dựng cầu tương đối bằng phẳng và ổn định Bãi sông hai bên pháttriển mạnh, hiện tại có nhiều sú, vẹt được trồng ở bãi sông gần bờ để ngăn sóng chốngxói lở bờ sông Hai bên bờ sông có đê ngăn lũ không để nước sông tràn vào đồng

Tại khu vực xây dựng cầu, lũ lớn xuất hiện vào các năm 1987, 1989 và 1978.

2.5 Điều kiện địa chất

Khu vực khảo sát công trình có mực nước ngầm xuất hiện khá nông, mực nướcngầm chủ yếu phụ thuộc theo tầng, mùa và lưu lượng nước triều cường và nước trêncác con sông, độ sâu mực nước ngầm ổn định từ -0,5 m đến 9,0 m so với mặt đất tựnhiên Nước sông có khả năng xâm thực mạnh theo chỉ tiêu SO4

Căn cứ vào kết quả khảo sát ĐCCT, địa chất khu vực dự kiến xây dựng cầu ĐôngBình được chia ra thành các lớp đất đá từ trên xuống dưới như sau:

+ Lớp 1: Bùn á - sét màu xám xanh, xám đen, lẫn hữu cơ

+ Lớp 2: Cát bụi màu xám xanh, xám vàng, bão hòa nước, rời

+ Lớp 3: Sét cát màu xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo

+ Lớp 4: Sét màu xám xanh loang đỏ trắng, lẫn sét, trạng thái dẻo cứng

+ Lớp 5: Cát hạt nhỏ màu xám vàng, xám trắng, chặt vừa

+ Lớp 6: Cát hạt vừa màu xám vàng, chặt vừa

+ Lớp 7: Sét pha nâu vàng lẫn dăm sạn, trạng thái nửa cứng

+ Lớp 8: Sét màu xám vàng, trạng thái cứng

2.6 Quy mô tiêu chuẩn và phương án thiết kế

- Quy mô công trình: cầu bê tông cốt thép dự ứng lực;

- Tải trọng: hoạt tải HL 93; người 3 kN/m2;

- Khổ cầu: W= 2x3.5 + 2x2m;

- Bề rộng mặt cầu B = W + 2 = 12m;

Phân cách giữa 2 làn xe bằng vạch sơn;

- Đường hai đầu cầu: theo tiêu chuẩn đường cấp IV;

- Khổ thông thuyền cấp V: B = 25m; H = 3,5m;

- Tần suất lũ thiết kế: P = 1%; H1% = +11 m;

- Quy phạm thiết kế:

+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05;

+ Tiêu chuẩn thiết kế đường 4054-2005;

- Dựa vào các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, điều kiện địa chất thủy văn, quy môcấp công trình Cầu Đông Bình được thiết kế với 2 phương án so sánh:

+ Phương án 1: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép DUL super T, L=38,3 m;

+ Phương án 2: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép DUL mặt cắt chữ I, L=33 m

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL, mặt cắt super-T

(Sơ đồ nhịp : 5x39,5 m) 3.1 Tổng quan cầu dầm BTCT dự ứng lực super-T

3.1.1 Lịch sử phát triển

Ở Việt Nam, dầm Super -T được ứng dụng đầu tiên cho các nhịp cầu dẫn của dự áncầu Mỹ Thuận thông qua sự giúp đỡ và chuyển giao công nghệ của chính phủAustralia Chiều dài của dầm Super-T được phát triển lên Ln=40m và đặc biệt là đầudầm được làm khấc để che phần nhô của xà mũ trụ, tạo mỹ quan đẹp cho tổng thể toàn

bộ công trình và phù hợp với kế cấu dây văng nhịp lớn của cầu chính Sau đó trong dự

án cải tạo Quốc lộ 10, dầm super–T được áp dụng trong các cầu Tân Đệ và Quý Cao.Hiện nay, dầm super-T đang được ứng dụng rộng rãi trong hàng loạt dự án lớn trênkhắp mọi miền nước ta Miền Bắc với các dự án cầu Tân Đệ, cầu Quý Cao trên Quốc

lộ 10, cầu Yên Lệnh trên quốc lộ 39, cầu vượt đồi A1 Điện Biên, Miền Trung vớicầu Chợ Dinh, cầu Thuận An ở Huế, cầu Rộ trên đường Hồ Chí Minh, Miền Namvới cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miêu,

3.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của dầm super-T

- Ưu điểm:

+Tiết kiệm chi phí

+An toàn trong thi công

3.2 Giới thiệu chung phương án thiết kế

3.2.1 Số liệu ban đầu

- Các kích thước chung và đặc trưng kết cấu

+ Chiều dài toàn dầm:

+ Chiều dài tính toán:

a = 2,4 m

W = 7+2 x2 = 11 m

B = 12mHL-93, người 3 kN/m2Ltc = 208,5 m

3.2.2 Đặc trưng vật liệu

3.2.2.1 Cốt thép cường độ cao

- Theo tiêu chuẩn ASTM A416M – Grade 270 của hãng VSL

+ Diện tích danh định 1 tao: Aps = 143,3mm2

+ Ứng suất trong thép khi kích: fpj = 0,7fpu = 1302MPa

+ Ứng suất trong thép sau khi mất mát ứng suất: fpi = 0,8fpy = 1265MPa3.2.2.2 Cốt thép thường

- Theo tiêu chuẩn ASTM 706M

- Mô đun đàn hồi : Es = 200000MPa

- Giới hạn chảy : fsy = 420MPa

- Ứng suất kéo của cốt thép do tải trọng sử dụng: fsa = 0,6fsy = 252MPa

3.2.2.3 Bê tông

- Bê tông dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu:

+ Khối lượng thể tích bê tông: c

γ

= 2400 kg/ = 24kN/;

+ Cường độ chịu nén ở 28 ngày: = 40MPa;

+ Mô đun đàn hồi: = 0,043 = 3,198.MPa;

+ Mô đun đàn hồi của bê tông lúc căng kéo: ci

+ Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông: α = 1,08.10-5

- Bê tông móng, mố, trụ cầu ở 28 ngày tuổi:

+ Cường độ chịu nén ở 28 ngày: = 30MPa;

+ Khối lượng thể tích của bê tông:

+ Mô đun đàn hồi: = 0,043 = 2,769 MPa;

3.2.3 Phương án kết cấu

- Kết cấu phần trên

Kết cấu phần trên gồm 5 nhịp dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép DƯL căng trước

có chiều dài mỗi nhịp 39,5m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ tiết diện super-T cao1,75m; dài 38,3m đặt cách nhau 2,4m

+ Bản mặt cầu đổ tại chỗ bằng bê tông cốt thép 40 Mpa, dày 20cm

+ Độ dốc dọc cầu nhịp 1, 2, 4, 5 là 1,5%; độ dốc dọc cầu của nhịp 3 là 0%

+ Lớp phủ mặt cầu dày 19,4cm, bao gồm:

o Lớp mui luyện dày 12cm;

o Lớp phòng nước dày 0,4cm;

o Lớp bê tông Asphalt dày 7 cm;

+ Trên các trụ, mố bố trí các gối cao su bản thép

+ Khe co giãn bằng cao su

+ Lan can cầu bằng bê tông và ống thép

Hình I.3.2.3.1.1.2: Bố trí chung phương án 1 3.3 Chọn tiết diện

Hình I.3.3.1.1.1.1: Cấu tạo MCN dầm tại L/2

+ Chiều dày vách ngăn: tvn= 150 mm

- Cấu tạo bản bê tông mặt cầu

+ Chiều dài phần cánh hẫng phía trong S/2 = 1200 mm

+ Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp Hcb = 1950 mm

- Cấu tạo dầm ngang

+ Dầm Super T chỉ bố trí dầm ngang ở hai mặt cắt gối

+ Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:

+ Chiều dài đoạn giữa : l2 = 33,6 m

+ Trọng lượng đoạn giữa : DCdc2 = 24.0,627.33,6 = 505,613 kN

- Vậy tải trọng rải đều lên 1m chiều dài dầm chủ do trọng lượng bản thân dầm:

24.0,89.33, 6.0, 05

37, 6

bt n n n nap

tt

B L h DC

dc tt

A L DC

dc tt

A L DC

n L

= 4,157 (kN/m)

 Tải trọng do lan can

- Sử dụng lan theo tiêu chuẩn AASHTO:

Hình I.3.4.1.1.1.1: Cấu tạo lan can theo AASHTO

db lc

DC

kN/m

dg lc

DC

kN/m

Bảng I.3.4.1.1.2: Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên 1m chiều dài dầm chủ

Loại tĩnh tải Dầm giữa (kN/m) Dầm biên (kN/m)

Hình I.3.5.1.1.1.1: Cấu tạo bản quá độ

Chọn kích thước sơ bộ của mố như sau:

+ Chiều dày : Thường có chiều dày không đổi và không nhỏ hơn 1,5m

+ Chiều rộng: l = Btoàn cầu

- Tường cánh:

+ Xác định chiều dài tường cánh căn cứ vào: Độ dốc taluy nón mố 1: n

Theo quy trình 22TCN272-05:

H ≤

6m độ dốc 1:1 (cầu ô tô); 1:1,25 (cầu đường sắt)

H > 6m độ dốc 1:1,25 (cầu ô tô); 1:1,5 (cầu đường sắt)

Đối với s: H ≤

6m => s =0,65m

H > 6m => s= ( 0,75÷

1)m

Có thể xác định chiều dài tường cánh theo công thức sau: Lc = nH +s

+ Chiều dày tường cánh: (40÷

Hình I.3.5.2.1.1.1: Kích thước hình học mố

Hình I.3.5.2.1.1.2: Mặt đứng và mặt bên mố Bảng I.3.5.2.1.2: Kích thước theo phương dọc cầu

ST

Kíhiệu

Giátrị

Đơn vịtính

4 Khoảng cách từ tường thân đến mép ngoài bệ a4 1,450 m

10 Khoảng cách từ tim gối đến mép ngoài tường thân a10 0,600 m

11 Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu a11 0,700 m

Kíhiệu

Giátrị

Đơn vịtính

20 Tổng chiều cao tường thân và tường đầu b8 6,000 m

22 Chiều cao từ mấu đỡ bản quá độ đến đỉnh gờ lan can b10 0,976 m

Bảng I.3.5.2.1.3: Kích thước theo phương ngang cầu:

hiệu Giá trị

Đơn vịtính

Bảng I.3.5.3.1.1: Tính toán thể tích các bộ phận mố cầu

(m3)

4 Mấu đỡ bản quá độ Vmđ = (b11+a9/2).a9.(c3-2.c1) 1,49

5 Tường cánh (phần đuôi) Vtcd = 2.(2b4+b3).a5.c1 13,13

6 Tường cánh (phần thân) Vtct = 2.(b2+ b3 + b4).a2.c1 19,3

L

0,771 0,886

1

Đường ảnh hưởng phản lực gối tại mố

+ Biểu thức tính Tải trọng xe tải + tải trọng làn:

w: Diện tích đường ảnh hưởng.

Wlàn, png : Tải trọng làn và tải trọng người: Wlàn = 9,3 kN/m , png = 3kN/m2

2

L

1

37,6m 1,2m

0,968

 LLxe 2 trục = 2.1.1.(1.110 + 0,968.110) + 2.1.9,3.18,8 = 728,64 (kN)

 PL = 2.2.3.18,8 = 225,6 (kN)

Vậy: LL=max(LL(Xe tải), LL(Xe 2 trục) ) = LL(Xe tải)= 950,59 (kN)

Bảng I.3.5.3.1.2: Tổng tải trọng tính toán dưới đáy bệ (theo TTGHCĐ I):

 P Đáy bệ = 14727,3 (kN)

3.5.4 Tính toán bố trí cọc khoan nhồi trong móng

3.5.4.1 Số liệu địa chất – thủy văn

Kết luận: Căn cứ vào kết quả khảo sát, khoan thăm dò địa chất công trình tại vị tríxây dựng cầu, kiến nghị: móng mố cầu phải đặt vào lớp số 8.

- Số liệu thủy văn

+ Cao độ mực nước cao nhất MNCN = + 11,0 m

+ Cao độ mực nước thi công MNTC = + 6,2m

+ Mực nước thông thuyền MNTT = + 8,6m

3.5.4.2 Số liệu thiết kế

Chọn cọc khoan nhồi có đường kính

Độ xiên của cọc trong đất:

Cao độ đỉnh bệ móng:

Cao độ đáy bệ móng:

Cao độ mặt đất tự nhiên

Cao độ mũi cọc:

Chiều dài cọc dự kiến:

Chiều dài đập bỏ bê tông đầu cọc:

Tổng chiều dài cọc:

Chiều dài của cọc trong đất:

Chiều dài tự do của cọc:

Cường độ chịu nén bêtông thân cọc:

Trọng lượng riêng của bêtông:

Modul đàn hồi của bêtông:

D = 1m0CĐIM = +8,08 mCĐAM = +6,08 mMĐTN = +8,48 mCĐMC = -25.92 m

L = 32 m (Tính từ đáy bệ)1,0 m

33,0m

L = 32 mL0 = 0 m

= 30 MPa

γc = 2400 kg/m 3 = 24 kN/m3Ec=0,043 =27691MPa

- Modul đàn hồi của bêtông: Ec=0,043 =27691MPa

- Đường kính cốt đai: cốt đai xoắn: D = 13 mm

3.5.4.3 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

1 Tính toán sức chịu tải của cọc

 Tính toán sức chịu tải theo vật liệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: ( 5.7.4.4 –1, Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)

fy = 420MPa: Cường độ giới hạn chảy của thép dọc

f'c = 30MPa: Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày

Theo AASHTO 2007 hệ số α được lấy như sau:

α = 0,55 khi

u a

S 1,5

u a

ρa= áp suất không khí (=0,101 MPa =101 kN/m 2)

+ Đối với đất rời:

(theo Meyerhof, 1976)Kết quả sức kháng thân cọc theo đất nền như sau :

Bảng I.3.5.4.3.2: Sức kháng thân cọc theo đất nền

z: độ xuyên của cọc khoan, z = 32000mm

Su : cường độ kháng cắt không thoát nước, Su = 0,15 MPa

Ta chọn tổ hợp nguy hiểm nhất là TTGH cường độ I để tính toán.

Sơ bộ chọn số lượng cọc theo đất nền:

Q = 3153,18 kN: Sức chịu tải của một cọc

Vậy số cọc khoan nhồi cần bố trí là:

12000

1500 4500 4500 1500

Hình I.3.5.4.3.2.2: Mặt bằng móng mố M1 3.6 Sơ bộ tính trụ cầu T2

3.6.1 Xác định kích thước cơ bản của trụ

- Mũ trụ :

- Khe hở giữa 2 đầu kết cấu nhịp.

b1 ; - Khoảng cách từ tim gối đến đầu mút kết cấu nhịp trái và phải

bo ; - Kích thước thớt dưới của gối theo phương dọc cầu

bđk ; - Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu

a - Khoảng cách mép đá kê đến mép mũ trụ, theo quy trình amin= 25 cm

Hình I.3.6.1.1.1.1: Bố trí gối trên mũ trụ (dọc cầu)

ao ; - Kích thước thớt dưới của gối theo phương ngang cầu

ađk ; - Kích thước đá kê gối theo phương ngang cầu

a1 - Khoảng cách từ mép đá kê đến mép mũ trụ, a1min = 30cm

a2 - Khoảng cách tim các dầm chủ theo phương ngang cầu

n - Số dầm chủ theo ngang cầu

a1 a2

a0

Hình I.3.6.1.1.1.2: Bố trí đá kê gối và gối trên mũ trụ (ngang cầu)

 Amin = (n-1)a2 + ( ađk + a’đk )+ 2a1

- Thân trụ:

Hình dạng mặt cắt ngang thân trụ phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy dưới cầu Mặtcắt ngang của trụ trong phạm vi lòng sông phải có dạng rẽ nước tốt Kích thước thântrụ được xác định bằng tính toán tùy theovật liệu, chiều cao, dạng trụ

- Bệ trụ:

Để đảm bảo sự truyền tải trọng đều xuống các cọc thì chiều dày bệ phải ≥

2m.Khoảng cách từ đáy bệ đến đường xói lở phải thỏa mãn h≥

Hình I.3.6.1.1.1.3: Các kích thước cơ bản của trụ

Hình I.3.6.1.1.1.4: Mặt đứng và mặt bên trụ Bảng I.3.6.1.1.2: Số liệu kích thước hình học theo phương ngang cầu

Bảng I.3.6.1.1.3: Kích thước theo phương dọc cầu

6 Bề rộng đá kê gối d3 0,700 m

3.6.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ

1 Tĩnh tải giai đoạn 1 và tĩnh tải giai đoạn2: (DC, DW)

Gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp:

Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: w1 = 18,8 ; w2 = 18,8 ; w =37,6

+ Tĩnh tải giai đoạn 1 tác dụng lên trụ :

4,3m 37,6m

p(ng)=3kN/m

=9,3kN/m 145kN

Đường ảnh hưởng phản lực gối tại trụ

Biểu thức tính Tải trọng xe tải + tải trọng làn:

LL = n.m.(1+100

IM

).(Pi yi )+ n.m.Wlàn.wBiểu thức tính Tải trọng người đi:

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

w: Diện tích đường ảnh hưởng

Wlàn , pngười : Tải trọng làn và tải trọng người

0,968 110kN

37,6m

LLxe 2 trục = 2.1.1.(1.110 + 0,968.110) + 2.1.9,3.37,6 = 1132,32 (kN)

Vậy: LL = max(LL(Xe tải) , LL(Xe 2 trục) ) = LL(Xe tải)= 1308,32 (kN)

Bảng I.3.6.2.1.2: Tổng tải trọng tính toán dưới đáy bệ (theo TTGHCĐ I)

 P Đáy bệ = 22832,49 (kN)

3.6.3 Tính toán bố trí cọc khoan nhồi trong móng trụ T2

3.6.3.1 Số liệu địa chất – thủy văn

- Số liệu thủy văn

+ Cao độ mực nước cao nhất MNCN = + 11 m

+ Cao độ mực nước thi công MNTC = +6,2 m

+ Mực nước thông thuyền MNTT = + 8,6 m

3.6.3.2 Số liệu thiết kế

- Chọn cọc khoan nhồi có đường kính : D = 1m

- Độ xiên của cọc trong đất: 0 độ

- Cao độ đỉnh bệ móng: CĐIM = + 0,76 m

- Cao độ đáy bệ móng: CĐAM = -1,24 m

- Cao độ mặt đất tự nhiên : MĐTN = +1,32 m

- Chiều dài cọc dự kiến L = 31 m (Tính từ đáy bệ)

- Chiều dài đập bỏ bê tông đầu cọc: 1,0 m

- Tổng chiều dài cọc: 32,0 m

- Chiều dài của cọc trong đất: L = 31m

- Chiều dài tự do của cọc: L0 = 0 m

- Cường độ chịu nén bêtông thân cọc: = 30 MPa

- Trọng lượng riêng của bêtông: γc = 2400 kg/m 3 = 24 kN/m3

- Modul đàn hồi của bêtông: Ec = 0,043.24001,5 = 27691 MPa

- Đường kính cốt đai: cốt đai xoắn: D = 13 mm

3.6.3.3 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc

1 Tính toán sức chịu tải của cọc

 Tính toán sức chịu tải theo vật liệu

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: ( 5.7.4.4 –1, Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)

P =φP

Đối với cấu kiện có thép đai xoắn:

'

P =0,85.[A f +0,85.f (A -A )]

( 5.7.4.4 –2, Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)Trong đó:

fy = 420MPa: Cường độ giới hạn chảy của thép dọc

= 30MPa: Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày

+ Đối với đất dính ta tính theo phương pháp α :q =α.SS u

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

α - Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM) Theo AASHTO 2007 hệ số α được lấy như sau:

α = 0,55 khi

u a

S 1,5

u a

ρa- Áp suất không khí (=0,101 MPa =101 kN/m 2)

+ Đối với đất rời: (theo Meyerhof, 1976)

Kết quả sức kháng thân cọc theo đất nền như sau :

Bảng I.3.6.3.3.2: Sức kháng thân cọc theo đất nền

z: độ xuyên của cọc khoan, z = 31000mm

Su : cường độ kháng cắt không thoát nước, Su = 0,15 MPa

 Vậy sức chịu tải của cọc được lấy như sau:

Q = min [,] = =3614,12 (kN)

1 Xác định số lượng cọc và bố trí

Ta chọn tổ hợp nguy hiểm nhất là TTGH cường độ I để tính toán

Sơ bộ chọn số lượng cọc theo đất nền:

Q = 3614,12 kN: Sức chịu tải của một cọc

Vậy số cọc khoan nhồi cần bố trí là:

+ Dùng máy ủi kết hợp thủ công san ủi mặt bằng thi công đến cao độ thiết kế

- Bước 2: Khoan tạo lỗ

+ Lắp dựng máy khoan trên mặt bằng

+ Đưa máy khoan vào vị trí

+ Định vị tim cọc

+ Hạ ống vách xuống miệng lỗ khoan

+ Khoan tạo lỗ cọc bằng thiết bị khoan BAUER BS680 với ống vách chuyên dụngdài suốt chiều dài cọc

- Bước 3: Đổ bê tông cọc

+ Làm sạch lỗ khoan

+ Dùng cẩu hạ lồng thép

+ Lắp ống dẫn, tiến hành đổ bê tông cọc

+ Trong khi đổ bê tông rút dần ống vác lên bằng thiết bị Oscillator

+ Trong khi đổ bê tông chân ống vách và chân ống luân ngập trong bê tông 2m

- Bước 4: Kiểm tra cọc

+ Kiểm tra chất lượng cọc

+ Chiều dài cọc

+ Độ đồng đều của bê tông

+ Cốt thép cọc

+ Cường độ cọc

+ Di chuyển máy thực hiện các bước tiếp theo

- Bước 5: Thi công bệ móng

+ Dùng máy đào gầu nghịch, nhân công đào đất hố móng đến cao độ

+ Rải lớp vữa đệm, tạo phẳng dày 10cm

+ Đập đầu cọc, uốn cốt thép đầu cọc

+ Làm sạch hố móng, lắp dựng đà giáo, ván khuân, cốt thép bệ móng

+ Đổ bê tông bệ móng

+ Tháo dỡ văng chống, ván khuôn bệ

- Bước 6: Thi công các bộ phận mố

+ Lắp dựng đà giáo ván khuôn, cốt thép tường thân tường cánh mố

+ Đổ bê tông tường thân tường cánh mố

+ Tháo dỡ ván khuân đà giáo và các kết cấu phụ tạm

- Bước 7: Hoàn thiện mố

+ Đắp đất nón mố

+ Thi công lắp đặt bản quá độ trong mố

+ Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp

3.7.2 Thi công trụ

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng

+ Đổ đất làm đường tạm

+ Lắp đặt các thiết bị trên đường tạm

+ Đóng cọc định vị và vòng vây cọc ván thép bằng búa rung

+ Đổ đất bên trong hố móng

- Bước 2: Khoan tạo lỗ

+ Chuẩn bị vật tư máy móc thiết bị

+ Lắp đặt ống dẫn, tiến hành đổ bê tông cọc theo phương pháp rút ống thẳngđứng.

+ Rút ống vách lên bằng cần cẩu và búa rung

- Bước 4: Đào đất hố móng

+ Di chuyển máy móc thiết bị ra khỏi hố móng

+ Dùng máy đào kết hợp với nhân lực đào đất hố móng đến cao độ

+ Lắp dựng tầng khung chống trong

+ Đổ lớp bê tông bịt đáy

- Bước 5: Thi công bệ trụ

+ Hút cạn nước trong hố móng

+ Tiến hành cắt ống vách và đập đầu cọc

+ Vệ sinh hố móng

+ Lắp dựng ván khuôn cốt thép và đổ bê tông bệ trụ

- Bước 6: Thi công thân trụ

+ Lắp đặt đà giáo, ván khuôn, cốt thép thân trụ

+ Đổ bê tông thân trụ

+ Sau khi bê tông đạt cường độ, tiến hành tháo bỏ đà giáo ván khuôn thân trụ, cọcván thép, khung chống trong

+ Đổ bê tông đá kê gối

+ Hoàn thiện trụ

3.7.3 Thi công kết cấu nhịp

- Bước 1: Chuẩn bị mặt bằng

+ Lắp đặt xe lao dầm, đường di chuyển cho xe lao, đường goong vận chuyển dầm

+ Bố trí tời kéo, tời hãm

+ Bố trí hệ thống sàng ngang dầm

- Bước 2: Tiến hành lao lắp

+ Di chuyển xe lao dầm vào vị trí

+ Tiến hành lao lắp và sàng ngang dầm

- Bước 3: Đổ bê tông bản mặt cầu

+ Sau khi lao đủ số dầm mỗi nhịp, tiến hành đổ dầm ngang

+ Đổ bê tông giữa khe các dầm

- Bước 4: Lắp đặt nhịp tiếp theo và hoàn thiện

+ Lắp đặt các thiết bị để thi công nhịp tiếp theo

3.8 Bảng khối lượng vật liệu chủ yếu phương án 1

Bảng I.3.8.1.1.1: Khối lượng vật liệu chủ yếu phương án

lượng Ghi chú KẾT CẤU PHẦN TRÊN

1 Dầm mặt cắt superT, BTCT

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN II

Cầu dầm BTCT DƯL, mặt cắt chữ I (Sơ đồ nhịp : 33+33+33+33+33 m) 4.1 Giới thiệu chung phương án thiết kế

4.1.1 Số liệu ban đầu

- Các kích thước chung và đặc trưng kết cấu

+ Chiều dài toàn dầm:

+ Chiều dài tính toán:

a = 2,4 m

W = 7+2 x2 = 11 m

B = W + 2 x0.5 = 12 mHL-93, người 3 kN/m2Ltc = 210,7 m

4.1.2 Đặc trưng vật liệu

4.1.2.1 Cốt thép cường độ cao

- Theo tiêu chuẩn ASTM A416M – Grade 270 của hãng VSL

+ Diện tích danh định 1 tao: Aps = 143,3mm2

+ Ứng suất trong thép khi kích: fpj = 0,7fpu = 1302MPa

+ Ứng suất trong thép sau khi mất mát ứng suất: fpi = 0,8fpy = 1265MPa4.1.2.2 Cốt thép thường

- Theo tiêu chuẩn ASTM 706M

+ Mô đun đàn hồi : Es = 200000MPa

+ Giới hạn chảy : fsy = 420MPa

+ Ứng suất kéo của cốt thép do tải trọng sử dụng: fsa = 0,6fsy = 252MPa

4.1.2.3 Bê tông

- Bê tông dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu:

+ Khối lượng thể tích bê tông: γc

= 2400 kg/ = 24kN/;

+ Cường độ chịu nén ở 28 ngày: = 40MPa;

+ Mô đun đàn hồi: = 0,043 = 3,198 MPa;

+ Mô đun đàn hồi của bê tông lúc căng kéo: ci