Đồ án mố trụ cầu Dại học bách khoa Đà Nẵng

Đồ án mố trụ cầu. Đại Bách Khoa ĐN cho các sinh vien sử dụng tham khảo cách thiết kế một mố trụ cầu trong chuyên ngành xây dựng cầu đường, làm tiền đề cho các bạn định hướng tốt đồ án của mình, có gì sai sót trong đồ án mong anh em bỏ qua

MỤC LỤC

PHẦN 1: THIẾT KẾ TRỤ T2

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Địa điểm xây dựng:

Cầu vượt sông Nhật Lệ nằm trên trục đường Trần Hưng Đạo,nối liền 2 vùng đất bị chia cắt bởi sông Nhật Lệ.vị trí xây cầu cách trung tâm thành phố Đồng Hới 1.2Km về hướng Đông Bắc

2.Điều kiện tự nhiên:

2.1 Địa hình:

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng,không dốc, mặt cắt ngang sông khá đối xứng hai bên bờ sông tương đối bằng phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức xây dựng cầu

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao do gần cửa biển.

3 Điều kiện văn hóa xã hội:

Khu vực có tình hình an ninh trật tự tốt, dân cư phân bố tương đố, gần khu vực có trường học và dân cư cần đảm bảo che chắn tránh ảnh hưởng đến khu vực lân cận

4 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được

vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảo cường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu,

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ

sạch, cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các

loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở các khu vực lân cận

Xi măng: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn

đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra

Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như

sự cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu

đường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng

cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra.

1.6 Các chỉ tiêu kỹ thuật

- Quy mô: Cầu được xây dựng với quy mô vĩnh cửu

+ Cầu vượt sông cấp V có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 20 m

TỔ HỢP NỘI LỰC LÊN TRỤ CẦU T2

2.1: TẢI TRỌNG VÀ TỔNG HỢP NỘI LỰC:

2.1.1 Số liệu đầu vào:

- Tên cầu : Thiết kế cầu 113/L

- Loại cầu : Cầu dầm BTCT DƯL

- Loại dầm : Dầm I

-Tên trụ tính toán: Trụ T2

Quy trình tính toán: Theo tiêu chuẩn ASSHTO

-Loại dầm: Cầu dầm BTCT DƯL I-Số lượng dầm: N = 6 dầm

-Trọng lượng riêng bêtông: =24,0 kN/m³

-Trọng lượng riêng nước: =10 kN/m³

-Bề dày lớp phủ mặt cầu: 75 mm

-Bê tông xà mũ f'c=30Mpa, thân trụ và bệ cọc f'c=30Mpa

2.1.2 Cấu tạo trụ T2 :

216 216

Hình 2.1: kích thước trụ T2

- Số liệu trụ :

Bảng 2.1: Số liệu trụ T2

- Khoảng cách giữa các dầm S 2,16 m

- Trọng lượng riêng bê tông gc 24,0 kN/m3

- Trọng lượng riêng nước gn 10,0 kN/m3

2.1.3 Tính toán các tải trọng cơ bản tác dụng lên trụ.

2.1.3.1 Tĩnh tải:

a Kết cấu phần trên

- Trọng lượng dầm ngang, tấm đan 834.05 kN

γ : Dung trọng riêng của bêtông, γ=24 kN/m³,

Ta có bảng tính toán các bộ phận trụ như sau:

Bảng2.2: Trọng lượng các bộ phận trụ:

Ở đây có 2 mặt cắt tính toán là mặt cắt A-A (tại đỉnh bệ trụ) và B-B (phần

côngxôn xà mũ theo phương dọc cầu).(phần côngxôn xà mũ theo phương ngang cầu:

vì tiết diện thay đổi không đáng kể, phần côngxôn bé nên không bất lợi, có thể bỏ qua)

d Tải trọngtác dụng lên mặt cắt xà mũ:

Hình 2.2: Quy đổi công xôn xà mũ

Vì thực tế trụ được vuốt tròn 2 bên nên công xôn thực tế được ngàm vào thân trụ một đoạn là 1/3*R, trong đó R là bán kính phần vuốt tròn

Diện tích xà mũ (hình thang): 2.2(0.7+1.5)/2+0.9/3×1.5=2.87m2;

Quy về tiết diện hình chữ nhật có: Chiều dài: l=2.2+0.3=2.5m;

Chiều rộng: b=2.87/2,5=1.15m;

Bảng 2.3: Nội lực do tải trọng trọng lượng bản thân tác dụng lên mc A-A

Bảng 2.4: Nội lực do tải trọng trọng lượng bản thân tác dụng lên mc B-B

P(kN) e(m) M(kN.m)Công xôn xà mũ 137.76 1.45 192.86

Bảng 2.5: Nội lực tác dụng lên mc B-B do kết cấu nhịp truyền xuống

Kết cấu Tiết diện B-B

P(kN) e(m) M(kN.m)Kết cấu phần trên 1187.17 1.45 1721.39

Hình 2.3: ĐAH phản lực tại gối do 1 xe tải thiết kế

Bảng 2.7:: Kết quả tính toán xe 3 trục trên 2 nhịp, 2 làn.

Tải trọng Vị trí Tung độ đường

Tải trọng

Phản lực Đơn vị

RHL1 920.18 kN

Hình 2.4:: ĐAH phản lực tại gối do 1 xe hai trục

Bảng 2.8:: Kết quả tính toán xe 2 trục trên 2 nhịp, 2 làn.

Tải trọng Vị trí

Tung độ đường

Tải trọng

Phản lực

Đơn vịảnh hưởng trục Ri

4.3 4.3 35 145 145 15

ωph=17.52

Bảng 2.10:: Kết quả tính toán xe 3 trục trên 1 nhịp, 2 làn.

Tải trọng Vị trí Tung độ đườngảnh hưởng

Tải trọng

Phản lực Đơn vị

Bảng 2.11: Kết quả tính toán xe 2 trục trên 1 nhịp, 2 làn.

Tải trọng Vị trí Tung độ đường

ảnh hưởng

Tải trọng Phản lực Đơn vị

c Do HL93x0.65 trên 2 nhịp và 1 làn lệch tâm (gây bất lợi cho M x ):

Bảng 2.12: Kết quả tính toán xe 3 trục trên 2 nhịp, 1 làn.

Tải trọng Vị trí Tung độ đường

Tải trọng

Phản lực Đơn vị

Tải trọngtrục

Phản lựcRi

Đơnvị

Tải trọngtrục

Phản lực

Ri Đơn vị

Trường hợp người đi trên cả 2 lề, cả 2 nhịp (bất lợi cho R)

ωtr=17.52 ωph=17.52

ω tr =17.52 ω ph =17.52

Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ qPL (kNm) 4 4 4

Bề rồng đường người đi bộ BPL(m) 2.5 2.5 1.25

Diện tích đường ảnh hưởng (m2) 35.04 17.52 35.04Phản lực gối PL (kN) 350.4 175.2 175.2

 Mặt cắt tại công xôn xà mũ trụ B-B

Xét trường hợp gây bất lợi cho Mx: HL93x0.65 đi trên 2 nhịp, 1 làn và PL đi trên 2 nhịp, 1 lề Theo như trên thì trường hợp 2 xe tải thiết kế cách nhau 15m gây bất lợi nhất Vì vậy, ta có:

Bảng 2.16: Kết quả tính toán hoạt tải và tải trọng người đi cho mặt cắt B-B.

Vì R=∞ nên CE=0

2.1.3.6 Do áp lực nước WA

Mặt cắt A-A:

a Lực đẩy nổi WA B:

Bảng 2.17: Kết quả tính toán lực đẩy nổi.

Thông số Mặt cắt tính toán Đơn vị

Diện tích mặt cắt thân trụ TB 14.605 14.605 m2

Chiều cao cột nước tới đỉnh bệ trụ 7.9 2.76 m

-Theo phương ngang cầu (dọc kết cấu):

Bảng 2.18: Kết quả tính toán lực dòng chảy.

Thông số

Kết quả

Đơn vịMNCN MNTN

WAS,y 31.981 11.173 kN/m2MWAS,x 126.325 15.419 kNm

2.1.3.7 Tải trọng gió

VẢ CH SÅN PHÁN LAÌN 20 cm In=2%

MNCN = 27.40m

MNTN = 22.26m

Hình 2.8: Tải trọng giĩ tác dụng lên trụ.

Giả thiết cầu được xây dựng ở vùng thống V0=13.2km/h; Z0=70mm;

Vận tốc giĩ:

10 0

Áp lực giĩ cơ bản PB=0.0024MPa đối với dầm, PB=0.0019MPa đối với trụ

a Áp lực giĩ lên kết cấu theo phương ngang cầu:

MD,x(kNm)

e Áp lực gió lên kết cấu theo phương dọc cầu:

-Không xét

f Áp lực gió lên hoạt tải:

c.1 Theo phương ngang cầu:

- Lực phân bố 1.46kN/m, đặt trên mặt cầu 1.8m (theo LRFD 2012);

- Chiều dài chắn gió: 2×35/2+0.3=35.3m;

+N =6574.14 (KN) : phản lực thẳng đứng do tĩnh tải và hoạt tải

-Được tính vào 2 trường hợp:

+ 100% PS theo hướng luồng vận tải ( phương ngang cầu):

-Chiều dài giãn nở: L=35m;

 Chuyển vị dọc cầu: ∆U=ε×L= α×∆T×L=1.08×10-5×20×35=0.00756 m;

Bảng 2.21: Kết quả THTT xét theo TTGH CĐI lên mặt cắt A-A.

MNTN (Bất lợi R) 15985.30 11.173 324.065 4176.931 15.419HL93 trên 2 nhịp, 1 làn,

MNCN (Bất lợi Mx) 14524.09 31.981 324.065 4167.775 3321.72HL93 trên 1 nhịp, 2 làn,

MNCN (Bất lợi My) 14686.59 31.981 324.065 4937.898 126.325

*Xét TTGH CĐIII:

Là tổ hợp tải trọng liên quan đến vận tốc gió ≥

25m/s và trên cầu không có hoạt tải:

1.25/0.9DCKCN+1.5/0.65DWKCN+1.25/0.9RDC+1.0WAB+1.0WAS+1.4WSH+1.4WSV +0.5TU

Bảng 2.22: Kết quả THTT xét theo TTGH CĐIII lên mặt cắt A-A.

Bảng 2.23: Kết quả THTT xét theo TTGH CĐV lên mặt cắt A-A.

Bất lợi R 15404.68 133.84 259.07 2957.27 2111.213HL93 trên 2 nhịp, 1 làn, MNCN

Bất lợi Mx 14105.86 148.36 259.07 2950.21 4559.182HL93 trên 1 nhịp, 2 làn, MNCN

Bất lợi My 14231.22 148.36 259.07 3205.243 3247.30

* Xét TTGH SDI: là tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với

MNTN (Bất lợi R) 12024.71 79.98 241.88 2877.43 1023.18HL93 trên 2 nhịp, 1 làn,

MNCN (Bất lợi Mx) 10868.0 96.06 241.88 2872.2 2697.86HL93 trên 1 nhịp, 2 làn,

MNCN (Bất lợi My) 10960.86 96.06 241.88 3092.27 871.95

* Xét TTGH ĐBII:

Là tổ hợp tải trọng liên quan đến hoạt tải triết giảm tổ hợp với va chạm xe cộ:

1.25/0/.9DCKCN+1.5/0.65DWKCN+1.25/0.9RDC+0.5(RHL93+RLL)+0.5BR+1.0WAB+1.0WAS+1.0CV

Bảng 2.25: Kết quả THTT xét theo TTGH ĐBII lên mặt cắt A-A.

MNCN (Bất lợi Mx) 13763.59 5431.98 2781.3 13593.67 25128.33HL93 trên 1 nhịp, 3 làn,

MNCN (Bất lợi My) 13810.02 5431.98 2781.3 13703.71 25128.33

2.2.2 Xét mặt cắt B-B

Ta chỉ xét đến trường hợp bất lợi nhất là gây bất lợi đối với Mx, tức là xét HL93 trên

2 nhịp 1 làn và PL trên 2 nhịp 1 lề

Bảng 2.26: Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐ1 tại mặt cắt B-B:

HL93 2nhịp1làn 348.45 505.25 1

(kN.m)HL93 trên 2

dụng

I.1 12024.71 79.98 241.88 2877.43 1023.18

I.3 10960.86 96.06 241.88 3092.27 871.95TTGH

đặc biệt

II.1 14717.29 5411.2 2781.3 13596.29 25017.42II.2 13763.59 5431.98 2781.3 13593.67 25128.33II.3 13810.02 5431.98 2781.3 13703.71 25128.33

Chương 3 DUYỆT TIẾT DIỆN CỦA TRỤ T2 A: KIỂM TOÁN THEO M max Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN ĐẶC BIỆT 3.1 Mặt cắt đỉnh bệ trụ A-A

18.113 1,8 3.9412

3.94

0.5214.603

x x g

y y g

I

A I

Chiều dài không được đỡ của trụ: Lu=8+1.5=9.5 m

Hệ số chiều dài cột hữu hiệu: K =2 m

Độ mảnh:

min

2 9.5

36.540.52

u

K L r

Vì 22 36.54 100< <

nên phải xét đến ảnh hưởng của độ mảnh và không xét phi tuyến

3.1.2 Kiểm tra hàm lượng thép tối đa, tối thiểu.

Đối với BTCT thường, lượng thép tối đa được xác định:

19 Φ 36 a=90

C g

d

E I EI

β

=

+

-Theo phương dọc cầu (x):

6

27692 3.94 10

200000 (2 67 1018 900 ) 22.1 105

1.03 1.03 13596.29 1400414717

11

1.005 1.005 25017.42 2514314717

11

'0,85

0, 65 0,15(1710 /158 1) 2.12 0,9 0,9314226

3.1.7 Kiểm tra khả năng nén+uốn của tiết diện:

-Kiểm tra điều kiện:

- Tỷ số thể tích giữa cốt thép đai với thể tích lõi bê tông (từ mép đến mép thép đai) trong 1 bước đai s

3.1.9 Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện:

A f d V

s

1.07 1.07 15985.3 16569.815985.3

11

1.006 1.006 15.419 15.49615985.3

11

' 0,85

67 1018 400

1580,85 30 (0,85 0,05 2 / 7) 8113

0, 65 0,15(1710 /158 1) 2.12 0,9 0,9314226

3.1.13 Kiểm tra khả năng nén+uốn của tiết diện:

-Kiểm tra điều kiện:

thỏa mãn

3.1.14 Kiểm tra tính dẻo dai của trụ:

- Tỷ số thể tích giữa cốt thép đai với thể tích lõi bê tông (từ mép đến mép thép đai) trong 1 bước đai s

A f d V

Dữ liệu ban đầu:

Bảng 3.1 Dữ liệu tính toán cho mặt cắt xà mũ.

Trọng lượng riêng của bê tông f c' 24 kN/m3

Bảng 3.2: Tổ hợp nội lực xét tới mặt cắt B-B

`Trạng thái giới hạn Tải trọng thẳng đứng R (kN) Mômen Mx (kN.m)

3.2.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn:

-Cốt thép thường được tính theo công thức:

φ

Trong đó:+Mu : Mômen do ngoại lực tác dụng từ các tổ hợp tính toán

+ Mu=4078.23(KNm)

+ f’c: Cường độ chịu nén của bêtông xà mũ, f’c = 30MPa

+ fy : Giới hạn chảy, fy= 400MPa

+ Ф : Hệ số sức kháng, Ф = 1.0

+ b: Bề rộng của tiết diện, b=2000mm

+ d: Chiều cao làm việc của mặt cắt

Chọn chiều dày từ mép bê tông chịu kéo đên trọng tâm cốt thép chịu kéo ngoài cùng là a’ a’ = 130mm⇒

d= h - a’=1500-130=1370 (mm)

A n A

= 25.6(thanh)Chọn 26 thanh

Bố trí thép xà mũ như hình vẽ:

26 Φ 22 a=150

Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất β1 = 0,836

Diện tích cốt thép thường chịu kéo 26

⇒ Mr = 0.9×

5262.48= 4736.23 (kN.m) Vậy ta có : Mr = 4736.23 (kN.m) > Mu = 4078.23(kN.m) ⇒Đạt

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu :

Đối với các cấu kiện không có thép dự ứng lực thì lượng cốt thép tối thiểu quy định ở đây có thể coi là thoả mãn nếu:

fc/ : Cường độ quy định của bê tông (MPa).

fy : Cường độ chảy dẻo của thép chịu kéo (MPa)

Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa :

Hàm lượng thép tối đa phải được giới hạn sao cho : e

d c

≤ 0.42 Trong đó:

c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà (mm)

de : Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm lực kéo của cốt thép chịu kéo (mm), de =1420 mm

d c

=

92.71370 = 0.067< 0.42 ⇒Đạt 3.2.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt:

- Tổ hợp dùng để kiểm tra là Cường độ I:

α = Góc nghiêng của cốt thép ngang đối với trục dọc (độ) α=90o

Av : Diện tích cốt thép chịu cắt trong cự ly s (mm2);

Chọn 2Φ18 Av = 508 mm2

Bỏ qua cốt thép thường chịu kéo

- Thay các giá trị vào các công thức ta có:

(Độ

)

Av(mm2)

dv(mm)

bv(mm)

Vc(KN)

Vs(KN)

0,25.f 'c.bv.dv(KN)

Vn(KN)

Trong đó n là số thanh thép ở vùng chịu kéo, t = 2(dc +50)với 2 lớp thép.

Z:Thông số bề rộng vết nứt (N/mm), đại lượng Z không được lấy vượt quá 30000N/mm đối với các cấu kiện trong điều kiện môi trường thông thường

Chương 4 ĐỊNH VỊ TIM TRỤ CẦU T1 4.1 Mục đích: Nhằm đảm bảo đúng vị trí, kích thước của toàn bộ công trình cũng như

các bộ phận kết cấu được thực hiện trong suốt thời gian thi công

4.2.Nội dung:

+ Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các mốc cao độ và mốc đỉnh

+ Cắm lại các mốc trên thực địa để định vị tim cầu, đường trục của các trụ mố và đường dẫn đầu cầu

+ Định vị các công trình phụ tạm phục vụ thi công

+ Xác định tim trụ cầu bằng phương pháp giao hội, phải có ít nhất 3 phương ngắm từ

3 mốc cố định của mạng lưới và kiểm tra lại bằng phương pháp như trên

+ 2 điểm A,B là 2 mốc cao độ chuẩn cho trước, điểm A cách tim trụ một đoạn cố định,

ta tiến hành lập 2 cơ tuyến ABA1, ABA2

+ Cách xác định tim trụ T1 (điểm C) được xác định như sau:

Dùng 3 máy kinh vĩ đặt tại 3 vị trí A, A1, A2 để xác định tim trụ T1

* Tại A nhìn về B (theo hướng tim cầu) mở một góc 900 về 2 phía, lấy 2 điểm A1,A2 cách điểm A một đoạn AA1= AA2

* Tại A1 hướng về A quay một góc β1 có:

tanβ

= 1

AA AC

* Tại A2 nhìn về A quay một góc có:

1 2

tan AC

AA

α =

+ Giao của 3 phương trùng nhau tại C đó là tim trụ T1

- Kiểm tra lại tim trụ:

Dùng 3 máy kinh vĩ đặt tại 3 vị trí B, B1, B2 để xác định tim trụ T1

* Tại B nhìn về A (theo hướng tim cầu) mở một góc về 2 phía, lấy 2 điểm B1,B2 cách điểm B một đoạn BB1=BB2

* Tại B1 hướng về B quay một góc β2 có:

2

tanβ

= 1

BB BC

* Tại B2 nhìn về B quay một góc có:

2 2

tan BC

BB

α =

+ Giao của 3 phương trùng nhau tại C đó là tim trụ T1

- Đo cơ tuyến phải đo 3 lần

4.3 Một số lưu ý trong quá trình thi công:

Tất cả vấn đề trong thi công Nhà thầu phải thực hiện đúng theo quy định thi công,nghiệm thu và các văn bản pháp quy hiện hành liên quan đến quản lí, đầu tư xd cơ bản

- Trên công trường phải có băng rôn, khẩu hiệu về an toàn, các bảng nội quy công trường

- Thực hiện tốt các công tác an toàn cháy , nổ, phối hợp tốt với địa phương, đơn vị liên quan Giữ vững trật tự, an ninh trong khu vực thi công

- Quá trình thi công phải đảm bảo giao thông thông suốt trên công trường, phải đảm bảo tiêu thoát nước tốt để không bị ngập úng khi mưa, đất đào lên phải đổ đúng chỗ,

đã quy định trước, đảm bảo không gây ô nhiễm mối trường , phải có biện pháp đảm bảo an toàn lao động theo quy định hiện hành

- Cao trình các điểm thi công phải dẫn từ mốc cao độ chuẩn Mốc cao độ chuẩn được

bố trí nằm ngoài phạm vi thi công

- Các khối lượng thi công nghiệm thu từng phần phải có chứng chỉ thí nghiệm đầy

đủ, và phải nghiệm thu xong hạng mục thi công trước mới được thi công hạng mục tiếp theo

- Thực hiện công tác nghiệm thu chuyển giao các hạng mục thi công đúng XĐ CP

209-Trong quá trình thi công nếu thấy điểm gì không phù hợp với hồ sơ thiết kế hoặc có các biến cố kĩ thuật , nhà thầu phải báo ngay cho tư vấn giám sát Tư vấn

TK và chủ đầu tư biết để cùng phối hợp xử lí kịp thời