Thuyết minh đồ án thiết kế cầu Khuổi Mít, Lạng Sơn

Đồ án tốt nghiệp; Đồ án thiết kế cầu Khuổi Mít Lạng Sơn. Khóa K65 Khoa Cầu Đường trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải.Nhiệm vụ thiết kế: Cầu được thiết kế vĩnh cửu, với những tiêu chuẩn kỹ thuật sau:+ Tiêu chuẩn kỹ thuật Khổ cầu: G = 7 + 2x0.5m Quy trình thiết kế: 22 TCN 27205 của Bộ GTVT.+ Tải trọng thiết kế. Hoạt tải HL93 Người 3 kNm2

Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong thời gian học tập tại trường, cũng như các kinh nghiệm mà sinh viên thu thập được trong các đợt thực tập Nó thể hiện kiến thức cũng như trình độ, khả năng thực thi các ý tưởng trước một công việc, cũng là bước ngoặt cho việc áp dụng những lý thuyết đã được học vào công việc thực tế sau này Đây còn là một lần sinh viên được xem xét tổng hợp lại toàn bộ kiến thức của mình học được dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đã trực tiếp tham gia giảng dạy mình trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Là sinh viên K65 - Khoa Cầu Đường - Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải Qua quá trình học tập và rèn luyện tại khoa Cầu Đường - Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải Em đã hoàn thành tất cả các môn học cũng như các đợt thực tập do nhà Trường và Khoa đề ra Em đã được bộ môn Cầu và khoa công trình giao đề tài đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu Tên đề tài là " Thiết kế Cầu Khuổi Mít - Xã Kim Đồng - Huyện

Tràng Định - Tỉnh Lạng Sơn " với sự hướng dẫn của thầy giáo TS Lê Văn

Mạnh.

Đồ án được hoàn thành trước hết với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo

hướng dẫn TS Lê Văn Mạnh Song trong quá trình làm đồ án không thể tránh

khỏi những sai sót Em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin được chân thành cảm ơn!

Hà nội,…… tháng…… năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Anh Tuấn

Giáo viên đọc duyệt

ThS Nguyễn Thanh Hưng

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Các điều kiện tự nhiên và xã hội của công trình.

Cầu Khuổi Mít KM 102+248.64 thuộc xã Kim Đồng - huyện Tràng Định - Tỉnh Lạng Sơn

1.1.1 Điều kiện địa hình.

- Vị trí địa lý: Tràng Định là huyện vùng cao, biên giới nằm phía bắc của tỉnh

Lạng Sơn, cách thành phố Lạng Sơn 70km theo đường quốc lộ 4A lên Cao Bằng Tràng Định có 53km đường biên giới giáp Trung Quốc, 2 cặp chợ biên giới, nhiều đường bộ, đường sông thông thương với Trung Quốc, vị trí này thuận lợi cho việc giao lưu trao đổi hàng húa, dịch vụ với Trung Quốc và thúc đẩy phỏt triển cỏc hoạt động thương mại- du lịch trên địa bàn huyện

- Địa hình: Chia cắt mạnh ,có nhiều núi cao xen kẽ các thung lũng hẹp ven sông, suối và lẫn lũng núi đá vôi Độ cao trung bình 200-500m ,độ dốc trung bình 25-300.Dạng địa hình núi đất là phổ biến ,chiếm trên 42% diện tích; dạng địa hình núi

đá chiếm khoảng 10,7%,các dải thung lũng chiếm 4%

Khu vực cầu phần lớn có địa hình tương đối bằng thấp Đây là hạ nguồn suối nên vận tốc nước nhỏ, ít xói lỡ Mặt cắt ngang dạng khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp

1.1.2 Điều kiện địa chất.

Điều kiện địa chất trong vùng có nhiều tầng lớp khác nhau phụ thuộc vào

độ cao nhưng trong vùng thiết kế địa chất cỏ bản có 4 lớp như sau:

+ Lớp sét pha màu vàng, dẻo cứng

+ Lớp cuội sỏi cát sạn, xám xanh, xám đen,kết cấu chặt

+ Lớp cát pha màu xám xanh, trạng thái cứng sản phẩm của đá kết bột phong hóa mạnh bở rời

+ Lớp đá cát sạn kết, mầu xám xanh, xám vàng, nứt nẻ

1.1.3 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn.

1.1.3.1 Điều kiện khí hậu.

Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 25oC Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 35oC lượng mưa trung bình từ 1.155-1.600mm , độ ẩm không khí bình quân 82-84% Giai đọan

từ tháng 2 tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu

1.1.3.2 Điều kiện thuỷ văn.

Các số liệu thuỷ văn :

H1% (m) Q1% (m3/s) V1% (m/s) Lo (m)

1.1.4 Điều kiện kinh tế xã hội.

Cầu được xây dựng trong vùng mà đất đỏ vàng trên đá sét chiếm 42% diện tích

tự nhiên; đất đỏ vàng trên đá macma axít (Fa) chiếm 28%; đất vàng nhạt trên đá cát (F4) chiếm 3,4% đất phù sa, đất phù sa sông, suối (Py) chiếm 1,2%; đất dốc tụ (D) chiếm 1,3%; còn lại là đất nâu đỏ trên đá vôi, đất vàng biến đổi do trồng lúa, sông suối, núi đá…theo số liệu thống kê đất đai năm 2000, diện tích tự nhiên của tràng định là 99.523ha Trong đó, diện tích đất nông nghiệp: 5.921,47ha, chiếm 5,95% tổng diện tích tự nhiên; diện tích đất lâm nghiệp chiếm 37.780ha chiếm 37,96%; diện tích đất chuyên dùng; 597,81ha chiếm 0,6% tổng diện tích tự nhiên; diện tích đất ở 569,02ha chiếm 0,57%; diện tích đất chưa sử dụng 54.655ha chiếm 54,92% tổng diện tích tự nhiên đất Trong những năm gần đây tình hình kinh tế, văn hoá xã hội có

B GIAO THÔNG V N T I Ộ Ậ Ả

TR ƯỜ NG ĐẠ I H C CÔNG NGH GIAO THÔNG V N T I Ọ Ệ Ậ Ả

-e & f

-PHẦN 1 LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

nhiều chuyển biến tích cực, trong đó chuyển biến về kinh tế, song song với việc phát triễn nông nghiệp huyện đang tích cực triển khai các dự án về công nghiệp chế biến nông sản và phát triễn lâm nghiệp Cho nên khi cầu được xây dựng xong và đưa vào khai thác sẽ giúp cho kinh tế phát triển thuận lợi, đời sống đi lại nhân dân được cải thiện đáng kể, chất lượng cuộc sống được nâng cao.

1.1.5 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư.

Đây là tuyến đường giao thông huyết mạch nối liền hai huyện, do đó việc xây dựng tuyến có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với chiến lược phát triễn kinh tế xã hội

và cải thiện đời sống nhân dân Trước đây việc đi lại hết sức khó khăn do tuyến đường cũ không đủ quy mô và bị xuống cấp nghiêm trọng Khi dự án được hình thành sẽ đem lại những hiệu quả kinh tế xã hội to lớn, việc vận chuyển hang hoá và giao thông đi lại thuận tiện hơn

Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triễn kinh tế, văn hoá, xã hội cũng như việc phát triễn giao thông vận tải ở hiện tại và tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu thông và vận chuyển hàng hoá Vì vậy việc đầu tư xây dựng cầu để thông tuyến là việc làm cần thiết

1.1.6 Điều kiện cung ứng vật liệu.

+ 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

+ 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 _Uc

+ 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 vây, vấn đề cung cấp xi măng 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

+ Năng lực và máy móc thi công: Công ty đấu thầu 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

1.2 Các nguyên tắc chọn phương án cầu.

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 thọ cao

- 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 và giảm 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

1.3 Nhiệm vụ thiết kế.

Cầu được thiết kế vĩnh cửu, với những tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

+ Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Khổ cầu: G = 7 + 2x0.5m

- Quy trình thiết kế: 22 TCN 272-05 của Bộ GTVT

+ Tải trọng thiết kế.

- Hoạt tải HL93

- Người 3 kN/m2

1.4 Đề xuất các phương án vượt sông.

Dựa vào mặt cắt ngang suối, khẩu độ cầu cũng như suối ta đề xuất các

phương án vượt suối sau:

- Phương án 1: Kết cấu gồm 1 nhịp cầu dầm I bê tông cốt thép DƯL được chế

tạo ở bãi đúc dầm đầu cầu phía mố M1 và bản mặt cầu đổ tại chỗ

- Kết cấu nhịp: Cầu dầm BTCT DƯL (dầm I).

Mặt cắt ngang có 4 dầm chữ I, khoảng cách giữa các dầm là 2000mm

- Kết cấu mố:

Mố cầu: Mố kiểu tường BTCT móng nông trên nền thiên nhiên,Đáy mố M1 là sản phẩm của đá cát kết bột phong hóa mạnh bở rời, đáy móng M2 là đá lộ thiên

- Phương án 2: Kết cấu gồm 1 nhịp dầm liên hợp thép bản BTCT.

- Kết cấu nhịp: Cầu dầm BTCT DƯL (dầm T).

Mặt cắt ngang có 4 dầm thép T, khoảng cách giữa các dầm là 2000mm được liên kết với nhau bằng hệ thống dầm ngang, liên kết dọc, liên kết ngang, neo và bản mặt cầu

- Kết cấu mố:

Mố cầu: : Mố kiểu tường BTCT móng nông trên nền thiên nhiên ,Đáy mố M1 là sản phẩm của đá cát kết bột phong hóa mạnh bở rời, đáy móng M2 là đá lộ thiên

CHƯƠNG II PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I CẦU DẦM MẶT CẮT NGANG CHỮ I BTCT DƯL L = 33m

2.1 Giới thiệu chung về phương án.

2.1.1 Địa chất thủy văn.

2.1.1.1 Địa chất.

Số liệu thăm dò địa chất tại các lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu gồm các lớp như sau:

Lớp 1; Lớp sét pha màu vàng ,dẻo cứng

Lớp 2 ; Lớp cuội sỏi cát sạn, xám xanh ,xám đen,kết cấu chặt

Lớp 3; Lớp cát pha màu xám xanh, trạng thái cứng sản phẩm của đá kết bột phong hóa mạnh bở rời

Cầu gồm 1 nhịp giản đơn bằng bê tông cốt thép dữ ứng lực L=33m

Mặt cắt ngang gồm 4 dầm I BTCT DƯL, với chiều cao dầm h = 1,650 m,

khoảng cách giữa các dầm S = 2,0 m

Độ dốc dọc cầu: 1%Độ dốc ngang cầu 2%

Chiều dài toàn cầu Lc = 44.1m

2.1.3 Kết cấu phần dưới.

Mố cầu: Gồm hai mố chữ U bằng bê tông cốt thép đặt trên nền thiên nhiên, Đáy móng mố M1 là sản phẩm của đá cát bột kết phong hóa mạnh bở rời, đáy móng M2 là đá lộ thiên

-Khe co gián bằng thép

-Gối cầu cao su cốt bản thép

-Lớp mặt cầu gồm : bê tông Asphalt dày 70 mm

Lớp phòng nước dạng phun

BTCT 30Mpa dày 200mm

2.2 Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp.

2.2.1 Các số liệu ban đầu.

- Quy mô thiêt kế: Vĩnh cữu

- Khổ cầu: 7+0,5x2 =8,0 m

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 - 05

- Chiều dài nhịp: Lnh = 33 m

- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối: a = 0,4 m

- Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = Lnh - 2a = 32,20 m

- Khổ thông thuyền: không có thông thuyền,có cây cối trôi

- Tải trọng thiết kế: HL93

+ Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế (Truck)+Tải trọng làn (Lane)

+ Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế (Tandem)+ Tải trọng làn

- Tải trọng người đi b: 3 kN/m2

- Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm giản đơn

- Dạng mặt cắt: Chữ I

- Vật liệu kết cấu: BTCT dự ứng lực

- Công nghệ chế tạo: Căng sau

- Loại cốt thép DƯL: Tao 12,7 mm

- Cốt thường: Tự chọn

- Neo: Tự chọn

2.2.2 Các đặc trưng vật liệu.

2.2.2.1 Bê tông dầm chủ.

- Tỷ trọng của bê tông: γ c = 2500 kg/m3

- Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: f’c = 40 MPa

- Cường độ chịu nén của bê tông khi tạo ứng suất trước: f’ci = 0,8.f’c = 32 MPa

- Cường độ chịu kéo khi uốn:

E =0,043*γ1 , 5* '  E

c1 = 33994,48 MPa (TCN-5.4.2.4-1)2.2.2.2 Bê tông bản mặt cầu.

- Tỷ trọng của bê tông: γ c = 2500 kg/m3

- Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: f’c2 = 30 MPa

- Mô đun đàn hồi của bê tông:E c =0,043*γc1 , 5* f'c  E

c2 = 29440,08 MPa

2.2.2.3 Thép cường độ cao.

- Dùng cáp 12,7 mm, một bó gồm 7 tao, tiêu chuẩn ASTM A4161M

- Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860 MPa (TCN-5.4.4.1)

- Giới hạn chảy của cốt thép dự ứng lực: fpy = 0 , 9 fpu = 1674 , 0

(MPa)

- Môđun đàn hồi của cáp: Ep = 197000 MPa(TCN-5.4.4.2)

2.2.2.4 Cốt thép thường.

- Giới hạn chảy tối thiểu thép thanh: fy = 420 MPa

- Mô đun đàn hồi: Es = 200000 MPa

- Bố trí dầm ngang tại các vị trí: Mặt cắt tại gối, mặt cắt L/4 và mặt cắt L/2

- Số dầm ngang trên 1 mặt cắt: ndn = Nb - 1 = 4 - 1 = 3 dầm ngang

1000

1000 3x2000=6000

8000 7000

Hình 2.1: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp cầu.

+ Bề rộng phần xe chạy 2 x 3,75 m : Bxe = 7,0 m

+ Bề rộng chân lan can 2 x 0,5 m : Blc = 0,50 m

+ Bề rộng vạch sơn : 0,20 m

+ Tổng bề rộng cầu : Bcau = 7,0 + 2x0,5 = 8,0 m

+ Chiều dày bản bê tông mặt cầu : hf = 0.2m

+ Chiều cao chân lan can : hlc = 0,50 m

+ Chiều cao phần tay vịn : htv = 0,60 m

+ Độ dốc ngang cầu : 2%

2.2.3.2 Thiết kế dầm chủ.

Dầm chủ là dầm chữ I bằng bê tông cốt thép dự ứng lực

Hình 2.2: Mặt cắt ngang dầm chủ.

Các kích thước dầm chủ:

- Chiều cao gờ trên cùng

2.2.4 Thiết kế sơ bộ mố cầu.

Căn cứ vào phương án cầu, điều kiện địa chất thủy văn tại vị trí đặt mố cầu ta chọn mố chữ chân dê bê tông cốt thép với các kích thước như hình vẽ

1600 3100

3100

7000

Hình 2.4: Kích thước mố cầu.

Các kích thước cấu tạo mố:

- Góc nghiêng ta luy nón mố 1:n 1:1

- Kích thước đá kê gối

- Tường đỉnh

+ Chiều dày tường đỉnh ∆tđ 40 (cm)

- Tường cánh

+ Chiều cao dưới phần vát

- Bản quá độ

- Gờ kê bản quá độ

+ Chiều cao gờ kê sát tường

2.3 Biện pháp thi công chỉ đạo phương án I.

2.3.1 Thi công mố cầu.

- Dùng máy ủi san đất dọn mặt bằng tạo đường di chuyển cho máy móc thiết bị phục vụ thi công, vận chuyển và tập kết vật tư

Chuẩn bị mặt bằng

+Chuẩn bị vật tư máy móc thi công

+xác định vị trí thi công, định vị tim mố

+Dùng máy ủi kết hợp thủ côngsan ủi mặt bằng thi công mố M1

Bước 1: Đào hố móng

+ Dùng máy xúc kết hợp với đào thủ công đào đến cao độ đáy móng +153.43

+ Đắp vòng vây đất bao ngăn nước.

+ Bảo dưỡng bê tông

Bước3: Đổ bê tông tường thân, tường đầu và tường cánh

+ Chờ bê tông bệ mố đạt cường độ

+ Tháo dỡ ván khuôn bệ mố

+ Đổ bê tông chèn khe

+ Đắp đất hố móng đến cao độ đỉnh bệ

+ Lắp đặt cốt thép,ván khuôn tường đầu,tường thân,tường cánh

+ Đổ bê tông tường đầu,tường thân,tường cánh

+ Thi công bản quá độ ,tứ nón

+ Đắp đất trước mố đến cao độ 518.0

+ Thanh thải lòng sông

+ Hoàn thiện mố

2.3.2 Thi công kết cấu nhịp.

- Dùng máy ủi san lấp dọn mặt bằng tạo bãi đúc dầm

- Rải lớp móng đá dăm, lắp dựng hệ tà vẹt

- Lắp dựng ván khuôn đáy dầm

- Lắp dựng cốt thép thường, ống gen và ván khuôn dầm Đổ bê tông dầm

- Luồn cốt thép cường độ cao, khi bê tông đạt >90% cường độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực

- Rải lớp móng đá dăm cho đường vận chuyển dầm

- Lắp đặt hệ thống trụ tạm, tà vẹt đường ray xe goòng để di chuyển dầm ra vị trí sàng dầm

- Sàng ngang các phiến dầm vào vị trí gối bằng cần cẩu đứng ở 2 phía mố cầu

- Tiến hành sàng ngang các phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm bằng các chống xiên ( đặt xuống gối cố định trước, di động sau )

- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông dầm ngang

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bản mặt cầu

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can

- Làm lớp phủ mặt cầu và lắp đặt hệ lan can và các phụ kiên khác

- Hoàn thiện và vệ sinh cầu

CHƯƠNG III PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ II CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT L = 33m

3.1 Giới thiệu chung về phương án.

3.1.1 Địa chất thủy văn.

3.1.1.1 Địa chất.

Số liệu thăm dò địa chất tại các lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu gồm các lớp như sau:

Lớp 1; Lớp sét pha màu vàng ,dẻo cứng

Lớp 2 ; Lớp cuội sỏi cát sạn, xám xanh ,xám đen,kết cấu chặt

Lớp 3; Lớp cát pha màu xám xanh, trạng thái cứng sản phẩm của đá kết bột phong hóa mạnh bở rời

3.1.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật.

- Quy mô thiết kế: Cầu được thiết kế vĩnh cữu

- Bản mặt cầu bằng bê tông cốt thép có cường độ 28MPa, dầy 20cm đúc tại chỗ, neo liên kết dạng neo mềm

- Độ dốc dọc cầu là 1%, độ dốc ngang cầu 2,0%

3.1.4 Kết cấu phần dưới.

Mố cầu: Gồm hai mố chữ U bằng bê tông cốt thép đặt trên nền thiên nhiên, Đáy móng mố M1 là sản phẩm của đá cát bột kết phong hóa mạnh bở rời, đáy móng M2 là đá lộ thiên

-Khe co gián bằng thép

-Gối cầu cao su cốt bản thép

-Lớp mặt cầu gồm : bê tông Asphalt dày 70 mm

Lớp phòng nước dạng phun

BTCT 30Mpa dày 200mm

3.2 Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp.

3.2.1 Các số liệu ban đầu.

- Quy mô thiêt kế: Cầu được thiết kế vĩnh cữu

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 05

- Chiều dài nhịp: Lnh = 33 (m)

- Khoảng cách từ đầu dầm đến gối: a = 0,4 (m)

- Chiều dài nhịp tính toán: Ltt = Lnh– 2a = 32,2 (m)

- Khổ cầu: 7 + 2x0,5 (m)

- Tải trọng thiết kế: HL93

+ Tổ hợp HL93K: Tổ hợp của xe tải thiết kế (Truck)+Tải trọng Làn (Lane) + Tổ hợp HL93M: Tổ hợp của xe 2 trục thiết kế (Tandem)+ Tải trọng Làn

- Tải trọng người đi bộ: 3 (kN/m2)

- Dạng kết cấu nhịp: Cầu dầm giản đơn

- Dạng mặt cắt: Thép liên hợp BTCT

3.2.2 Các đặc trưng vật liệu.

- Thép chế tạo neo: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy = 420 MPa

- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu: Cường độ chảy quy định nhỏ nhất: fy =

420MPa

- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

+ Cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày: fc’ = 28MPa

+ Trọng lượng riêng của bê tông γc= 2,5 T/m3=25 KN/m3

+ Mô đuyn đàn hồi của bê tông được xác định theo công thức:

83.2844128

2500043.0043

+ Giới hạn chảy của thép: fy = 345 MPa

+ Giới hạn kéo đứt của thép: fu = 485 MPa

+ Mô đuyn đàn hồi của thép: Es = 2,0.105 MPa

- Liên kết dầm:

+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn

+ Liên kết mối nối dầm bằng bulông cường độ cao

3.2.3 Chọn sơ bộ kết cấu nhịp.

3.2.3.1 Quy mô thiết kế mặt cắt ngang cầu.

- Với bề rộng cầu B = 8,0 (m) ta chọn số lượng dầm chủ là 4 dầm với khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2,0 (m)

Khèi chèng chuyÓn vÞ ngang

Đây là yếu tố quyết định đặc trưng hình học của dầm chịu uốn

Chiều cao dầm chủ được xác định từ các điều kiện:

+ Đảm bảo điều kiện cường độ

+ Đảm bảo điều kiện độ cứng

+ Đảm bảo chiều cao kiến trúc

Theo 22TCN 272-05: Các kích thước của dầm phải cùng đạt đến khả năng chịu lực lớn nhất (mặt cắt đặc chắc)

 Chọn chiều dày bản bụng: tw = 3 cm

Chiều cao bản bụng: Dw = 140 cm

c Kích thước bản cánh dầm.

- Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén (Compress flange):

Do có bản bê tông chịu nén nên bản cánh trên của dầm thép chỉ cần cấu tạo đủ

để bố trí neo liên kết với bản bê tông, vì vậy kích thước của bản cánh trên thường nhỏ hơn bản cánh dưới

d Kích thước bản bê tông mặt cầu.

- Kích thước của bản bê tông được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng cục bộ

- Chiều dày bản thường chọn: ts = (16 – 25) cm

Theo quy định của Quy trình 22TCN 272- 2005 thì chiều dày của bản bê tông

mặt cầu phải lớn hơn 175 mm đồng thời phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực

Ở đây ta chọn chiều dày bản bê tông mặt cầu: ts = 20 cm

- Bản bê tông có cấu tạo vút dạng đường chéo Mục đích của việc cấu tạo vút bản bê tông là nhằm làm tăng chiều cao dầm  tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra chỗ để bố trí hệ neo liên kết

- Lựa chọn kích thước của bản bê tông mặt cầu như sau:

+ Chiều dày bản bê tông: ts = 20 cm

- Lớp bê tông Asphalt dày :50 (mm)

- Lớp bê tông bảo vệ dày: 40 (mm)

- Lớp phòng nước dày: 10 (mm)

- Lớp mui luyện dày: 20 (mm)

3.3 Thiết kế sơ bộ mố cầu.

3.3.1 Tính toán sơ bộ mố cầu.

Căn cứ vào phương án cầu, điều kiện địa chất thủy văn tại vị trí đặt mố cầu ta chọn mố chữ chân dê bê tông cốt thép với các kích thước như hình vẽ

3.3.1.1 Cấu tạo mố cầu M1.

7000

1600 3100

3100

7000

Hình 3.2: Kích thước mố cầu.

Các kích thước cấu tạo mố:

- Số làn xếp tải nL 2 Làn

- Kích thước đá kê gối

- Tường cánh

+ Chiều cao dưới phần vát tường

- Bản quá độ

+ Chiều dài bản quá độ Lbqđ 610 (cm)

- Gờ kê bản quá độ

+ Chiều cao gờ kê sát tường đỉnh hgk2 60 (cm)

- Bệ móng mố

3.4 Biện pháp thi công chỉ đạo phương án II.

3.4.1 Thi công mố cầu.

- Dùng máy ủi san đất dọn mặt bằng tạo đường di chuyển cho máy móc thiết bị phục vụ thi công, vận chuyển và tập kết vật tư

Chuẩn bị mặt bằng

+Chuẩn bị vật tư máy móc thi công

+xác định vị trí thi công, định vị tim mố

+Dùng máy ủi kết hợp thủ côngsan ủi mặt bằng thi công mố M1

+ Bảo dưỡng bê tông

Bước3: Đổ bê tông tường thân, tường đầu và tường cánh

+ Chờ bê tông bệ mố đạt cường độ

+ Tháo dỡ ván khuôn bệ mố

+ Đổ bê tông chèn khe

+ Đắp đất hố móng đến cao độ đỉnh bệ

+ Lắp đặt cốt thép,ván khuôn tường đầu,tường thân,tường cánh

+ Đổ bê tông tường đầu,tường thân,tường cánh

+ Thi công bản quá độ ,tứ nón

+ Đắp đất trước mố đến cao độ 518.0

+ Thanh thải lòng sông

+ Hoàn thiện mố

3.4.2 Thi công kết cấu nhịp.

- Dùng máy ủi san lấp dọn mặt bằng tạo bãi đúc dầm

- Rải lớp móng đá dăm, lắp dựng hệ tà vẹt

- Lắp dựng ván khuôn đáy dầm.

- Lắp dựng cốt thép thường, ống gen và ván khuôn dầm Đổ bê tông dầm

- Luồn cốt thép cường độ cao, khi bê tông đạt >90% cường độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực

- Rải lớp móng đá dăm cho đường vận chuyển dầm

- Lắp đặt hệ thống trụ tạm, tà vẹt đường ray xe goòng để di chuyển dầm ra vị trí sàng dầm

- Sàng ngang các phiến dầm vào vị trí gối bằng cần cẩu đứng ở 2 phía mố cầu

- Tiến hành sàng ngang các phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm bằng các chống xiên ( đặt xuống gối cố định trước, di động sau )

- Thi công dầm ngang

- Thi công bản liên hợp BTCT

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can

- Làm lớp phủ mặt cầu và lắp đặt hệ lan can và các phụ kiên khác

- Hoàn thiện và vệ sinh cầu

CHƯƠNG IV

SO SÁNH VÀ KIẾN NGHỊ PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT

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

+ Phương án 1: Cầu dầm BTCT DUL, nhịp giản đơn tiết diện chữ I căng sau, toàn cầu có 1 nhịp L=33m

+ Phương án 2: cầu dầm liên hợp BTCT ,tiết diện chữ T toàn cầu có 1 nhịp L

=33m

Giải pháp kết cấu cầu dựa trên những nguyên tắc chủ yếu sau:

- Thiết kế cầu phải phù hợp với quy hoạch tổng thể

- Mặt cắt ngang cầu phải phù hợp với mặt cắt ngang đườngvà phải dựa trên kết quả điều tralưu lượng xe và tính toándự báo nhu cầu vận tải trong khu vực

- Bảo đảm khổ thông thuyền, tĩnh không xe chạy và tĩnh không dưới cầu

- Kết cấu cầu phải phù hợp với khả năng thi công của các nhà thầu Việt Nam

- Thời gian thi công ngắn, thi công thuận tiện

- Hạn chế tối đa các tác động đến môi trường

- Thuận tiện cho các công tác duy tu và bảo dưỡng

- Kiểu dáng kiến trúc phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng

Để lựa chọn một phương án tốt nhất ta phải tiến hành so sánh chúng về các chỉ tiêu Kinh tế- Kỹ Thuật- Mỹ Quan và điều kiện duy tu bảo dưỡng cũng như khả năng khai thác của chúng

4.1 Phương án xây dựng mới cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực.

4.1.1 Về ưu điểm.

- Cầu có tính chất vĩnh cửu, ít tốn công duy tu bảo dưỡng khi khai thác, mỹ thuật tạo dáng đẹp

- Tận dụng được nguồn vật liệu địa phương như xi măng, cát, đá

- áp dụng được công nghệ tiên tiến

4.1.2 Nhược điểm.

- Thi công theo cộng nghệ tiên tiến đòi hỏi trình độ thi công cao

- Phải có máy móc thiết bị chuyên dụng

- Thép cường độ cao phải nhập ngoại

4.2 Phương án xây dựng cầu mới bằng dầm thép liên hợp bê tông.

4.2.1 Ưu điểm.

- Kết cấu nhịp nhẹ, giảm tĩnh tải tác dụng xuống mố trụ

- Tiết kiệm được vật liệu làm mố trụ do tĩnh tải giảm

- Đẩy nhanh được tiến độ thi công do các bộ phận được chế tạo sẵn trong nhà máy nên giảm được chi phí xây dựng cầu

4.2.2 Nhược điểm.

- Cầu không có tính chất vĩnh cửu, phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên nhất

là việc sơn chống gỉ cho dầm

- Sử dụng nhiều thép là vật liệu đắt tiền nên tính kinh tế không cao

4.2.3 Về kinh tế.

4.2.3.1.Cầu dầm BTCTDƯL

Bảng tổng hợp vật tư Công trình : Cầu khuổi mít - lạng sơn

43 :6423 Phụ gia dẻo hoá kg 8,154.142

Máy thi công

Địa điểm : Lạng Sơn

trước thuế

Thuế VAT (10%)

GT DTXL Sau thuế

I Chi phí xây dựng 1+2 5,917,706,269 591,770,62

1 Chi phí xây lắp Dự toán 5,801,672,813 580,167,281 6,381,840,094

2 Chi phí lán trại I1*2% 116,033,456 11,603,346 127,636,802

II Chi phí quản lý dự án 1,811% * I 107,169,661 10,716,966 117,886,627III Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng 1,439,987,346 143,998,734 1,583,986,080

6 Thẩm tra hồ sơ tổng dự toán 0,079% * I 4,674,988 467,499 5,142,487

7 Lựa chọn nhà thầu thi công XL 0,122% * I 721,960,165 72,196,016 794,156,181

8 Giám sát xây dựng 1,368% * I 80,954,222 8,095,422 89,049,644

IV Chi phí khác 109,962,818 10,996,282 120,959,100

1 Chi phí đảm bảo an toàn giao thông 1% x I.1 59,177,063 5,917,706 65,094,769

2 Thẩm tra tổng mức đầu tư 0,026% * I 1,538,604 153,860 1,692,464

3 Mua bảo hiểm công

4 Chi phí khởi công 0.05% * I 2,958,853 295,885 3,254,738

5 Chi phí lập hồ sơ hoàn công 10% x CPTK 5,219,417 521,942 5,741,359

6 Thẩm tra phê duyệt quyết toán 0,1% * I 5,917,706 591,771 6,509,477

7 Chi phí kiểm toán các cấp 0,174% * I 10,296,809 1,029,681 11,326,490

15 :5854 Đinh kg 83.620

59 :7635 Nhân công 3,5/7 công 2,268.732

Máy thi công

Địa điểm : Lạng Sơn

trước thuế

Thuế VAT (10%)

GT DTXL Sau thuế

I Chi phí xây dựng 1+2 8,410,922,798 841,092,280 9,252,015,078

1 Chi phí xây lắp Dự toán 8,294,889,342 829,488,934 9,124,378,094

2 Chi phí lán trại I1*2% 116,033,456 11,603,346 127,636,802

II Chi phí quản lý dự

án 1,811% * I 152,321,812 15,232,181 167,553,993III Chi phí tư vấn đầu

4 Chi phí khởi công 0.05% * I 4,205,461 420,546 4,626,008

5 Chi phí lập hồ sơ hoàn công 10% x CPTK 7,418,434 741,843 8,160,277

6 duyệt quyết toánThẩm tra phê 0,1% * I 8,410,923 841,092 9,252,015

7 Chi phí kiểm toán các cấp 0,174% * I 14,635,006 1,463,501 16,098,506

- Lắp dựng ván khuôn đáy dầm.

- Lắp dựng cốt thép thường, ống gen và ván khuôn dầm Đổ bê tông dầm

- Luồn cốt thép cường độ cao, khi bê tông đạt >90% cường độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực

- Rải lớp móng đá dăm cho đường vận chuyển dầm

- Lắp đặt hệ thống trụ tạm, tà vẹt đường ray xe goòng để di chuyển dầm ra vị trí sàng dầm

- Sàng ngang các phiến dầm vào vị trí gối bằng cần cẩu đứng ở 2 phía mố cầu

- Tiến hành sàng ngang các phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm bằng các chống xiên ( đặt xuống gối cố định trước, di động sau )

- Thi công dầm ngang

- Thi công bản liên hợp BTCT

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can

- Làm lớp phủ mặt cầu và lắp đặt hệ lan can và các phụ kiên khác

- Hoàn thiện và vệ sinh cầu

4.2.4.2 Cầu dầm BTCTDUL tiết diện chữ I.

- Dùng máy ủi san lấp dọn mặt bằng tạo bãi đúc dầm

- Rải lớp móng đá dăm, lắp dựng hệ tà vẹt

- Lắp dựng ván khuôn đáy dầm

- Lắp dựng cốt thép thường, ống gen và ván khuôn dầm Đổ bê tông dầm

- Luồn cốt thép cường độ cao, khi bê tông đạt >90% cường độ thiết kế tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực

- Rải lớp móng đá dăm cho đường vận chuyển dầm

- Lắp đặt hệ thống trụ tạm, tà vẹt đường ray xe goòng để di chuyển dầm ra vị trí sàng dầm

- Sàng ngang các phiến dầm vào vị trí gối bằng cần cẩu đứng ở 2 phía mố cầu

- Tiến hành sàng ngang các phiến dầm đặt xuống gối, giữ ổn định cho dầm bằng các chống xiên ( đặt xuống gối cố định trước, di động sau )

- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông dầm ngang

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bản mặt cầu

- Lắp dựng ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ đỡ lan can

- Làm lớp phủ mặt cầu và lắp đặt hệ lan can và các phụ kiên khác

- Hoàn thiện và vệ sinh cầu

4.2.5 Về duy tu bảo dưỡng.

4.2.5.1 Cầu dầm BTCTDUL tiết diện chữ I.

- Cầu có tính chất vĩnh cửu, ít tốn công duy tu bảo dưỡng khi khai thác, mỹ thuật tạo dáng đẹp

- Tận dụng được nguồn vật liệu địa phương như xi măng, cát, đá

- áp dụng được công nghệ tiên tiến

4.2.5.2 Cầu dầm liên hợp BTCT tiết diện chữ T.

- Cầu không có tính chất vĩnh cửu, phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên nhất

là việc sơn chống gỉ cho dầm

- Sử dụng nhiều thép là vật liệu đắt tiền nên tính kinh tế không cao

5.2.6 Kết luận.

Phương án 1 có nhiều ưu điểm hơn , kinh phí ít hơn , ít tốn công duy tu bảo dưỡng, phù hợp với yêu cầu thi công và điều kiện khai thác, phù hợp với trình độ thi công hiện nay của các đơn vị thi công

Ta xét thấy phương án xây dựng cầu mới có kết cấu nhịp dầm 33 m mặt cắt ngang chữ I bằng BTCT DƯL là phương án tối ưu hơn

Vậy phương án được chọn là phương án cầu dầm BTCT DƯL tiết diện chữ I có chiều dài nhịp L = 33 m kéo sau là phương án thiết kế kỹ thuật.

B GIAO THÔNG V N T I Ộ Ậ Ả

TR ƯỜ NG ĐẠ I H C CÔNG NGH GIAO THÔNG V N T I Ọ Ệ Ậ Ả

-e & f

-PHẦN 2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG V THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU NHỊP

5.1 Thiết kế dầm dọc.

5.1.1 Các giai đoạn thi công và sự làm việc của dầm dọc.

Sự làm việc của dầm I có thể phân chia làm 3 giai đoạn làm việc cơ bản tương ứng với công nghệ thi công và sự bất lợi của dầm:

Giai đoạn I: Giai đoạn thi công chế tạo dầm dọc trên bãi đúc bao gồm: Gia công thép, ván khuôn, đổ bê tông, luồn cáp dự ứng lực vào ống gel đặt sẵn trong dầm, khi cường độ chịu nén bê tông đạt khoảng 80% - 85% cường độ thiết kế thì căng từng

bó cáp đến lực căng khoảng 0,74.fpu, sau đó bỏ kích, cắt cáp dự ứng lực Kết thúc giai đoạn I là cẩu lắp dầm lên trên mố trụ Dầm chỉ chịu lực tác dụng của tải trọng bản thân và lực nén trước

Giai đoạn II: Giai đoạn thi công các bộ phận khác của kết cấu nhịp như: Thi công dầm ngang (nếu dầm ngang không đúc đồng thời với dầm dọc), mối nối dọc và ngang cầu, lớp phủ mặt cầu, hệ thống an toàn giao thông, điện nước, chiếu sáng Các dầm coi như vẫn làm việc độc lập, ngoài chịu tải dụng của tải trọng giai đoạn I, còn thêm tác dụng của các tải trọng các bộ phận đang thi công, người và các

phương tiện tham gia thi công

Giai đoạn III: Giai đoạn khai thác cầu Các dầm dọc đã làm việc cùng nhau, chịu mọi loại tải trọng trong quá trình khai thác cầu gồm tải trọng giai đoạn I, II (trừ tải trọng thi công), tải trọng xe HL -93 và đoàn người đi bộ, gió bão, v.v

5.1.2 Kích thước hình học của tiết diện nguyên giai đoạn I , II.

Hình 5.1: Tiết diện giữa dầm Hình 5.2: Tiết diện đầu dầm.

dầm( Ltt):

5.1.2.1 Tại tiết diện giữa dầm (hoặc trung gian).

Các kích thước hình học

tiết diện ngang dầm:

Ký hiệ u

2 4 1 5

200

850 650

225

100

225 100

5.1.2.2 Tại tiết diện phần đầu dầm hoặc gần gối.

Các kích thước hình học tiết diện

ngang dầm:

Ký hiệ u

+ Chiều cao vút bản cánh trên: h4 mm 34.00

• Kích thước gờ kê ván khuân cố

trước trong tiết diện dầm (np); np bó 5.00

Khoảng cách từ bó cáp thứ i đến đáy bầu dầm theo bảng (Zi):

Bó

thứ i Đơn vị Zi

Khoảng cách (Zi)

Góc tạo với

2 3 4 5

100

325 325 1

5.1.3.1 Tại tiết diện giữa dầm hoặc trung gian.

Công thức hiệu Ký Đơn vị Giá trị

S Z A

Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm đến mép trên

Mô men quán tính đối với trục trung hòa-trục đi qua trọng

tâm tiết diện(Iyn

Iyn mm4 2.14E+11

trước tại 1 tiết diện dầm so với đáy dầm (Zp1):

Độ lệch tâm(ep1) của diện tích cốt thép ứng suất trước so

với trục trung tâm của tiết diện dầm (mm):

5.1.3.1 Tại tiết diện phần đầu dầm hoặc gối.

Công thức hiệu Ký Đơn vị Giá trị

Diện tích A :

Mô men tĩnh đối với trục x đi qua mép dưới đáy dầm(Syn)

cin

S Z A

Khoảng cách từ trọng tâm diện tích cốt thép ứng suất trước

tại 1 tiết diện dầm so với đáy dầm (Zp1):

trục trung tâm của tiết diện dầm (mm):

5.1.4.1 Tại tiết diện giữa dầm.

Hình 5.3: Tiết diện nguyên Hình 5.4: Tiết diện quy đổi.

sườn dầm(h2q): h4q

5.1.4.2 Tại phần đầu dầm.

Hình 5.5: Tiết diện nguyên Hình 5.6: Tiết diện quy đổi.

Kích thước cần quy đổi Công thức Ký