C00 toan bo thuyet minh

Trong quá trình học tập tại trường ĐHGTVT với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình cảu các thầy cô giáo và sự cố gắng của bản thân em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc

Đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu

*

Giao thông vận tải là một nghành quan trọng của đất nước với những đóng góp

to lớn trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc.Trong thời kì đổi mới đất nước đi lên phát triển kinh tế giao thông vận tải được đặc biệt quan tâm vì đây là huyết mạch của nền kinh tế đất nước, để thực hiện Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá đất nước càng đòi hỏi Giao Thông Vận Tải phải đi trước một bước, phục vụ cho mục tiêu phát triển kinh tế xã hội

Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những ký sư có trình độ chuyên môn vững chắc để có thể nắm bắt và cập nhật được những công nghệ tiên tiến hiện đại của thế giới để có thể xây dựng nên những công trình cầu mới, hiện đại, có chất lượng

và tính thẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nước trong thời đại mở cửa

Trong quá trình học tập tại trường ĐHGTVT với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình cảu các thầy cô giáo và sự cố gắng của bản thân em đã tích luỹ được nhiều kiến thức

bổ ích trang bị cho công việc của một kĩ sư tương lai.Đồ án tốt nghiệp là kết quả của

sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu – Hầm, đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Nguyễn Minh Nghĩa và thầy giáo đọc duyệt Cao Văn Giao

Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em xin kính mong sự nhận xét góp ý của các thầy cô trong bộ môn

và toàn thể các bạn để Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của em có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 5 năm 2008

NHËn xÐt cña gi¸o viªn h−íng dÉn

Đồ án tốt nghiệp

NHận xét của giáo viên đọc duyệt

Ch−¬ng V: §iÒu chØnh néi lùc CÇu d©y v¨ng 123

Ch−¬ng XI: TÝnh to¸n kÕt cÊu phô t¹m thi c«ng 288

Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan

*

* *

I – Điều kiện tự nhiên tại khu vực Xây dựng cầu

I.1 Đặc điểm về địa hình – thuỷ văn

- Chế độ thuỷ văn ít thay đổi

+) MNCN: 1.6 m +) MNTT: 1,00 m +) MNTN: -2.3 m

I.2 Đặc điểm về Địa chất

Đã tiến hành khoan tại 4 lỗ khoan ỏ vị trí xây dựng cầu dự kiến và có kết quả sau :

+) Lớp 1 : Lớp sét pha cát dẻo chảy

+) Lớp 2 : Lớp sét nửa cứng

+) Lớp 3 : Lớp sét cứng

Lớp

Hệ số rỗng

e

γ (T/m3)

Lực dính

C (KG/cm2)

Cường độ R’

(KG/cm2)

Góc ma sát ϕ (độ)

1 0.6 1.95 0.02 2.5 38

2 0.6 1.95 0.02 2.5 38

3 0.6 1.95 0.02 2.5 38

II – Các phương án và phương pháp xây Dưng

II.1 Quy trình thiết kế và các nguyên tắc chung

II.1.1 Quy trình thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô: TCVN 4054 – 05

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN 272 – 05

II.1.2 Các nguyên tắc thiết kế

- Công trình được thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát phù hợp với quy mô của tuyến đường

- Đáp ứng được yêu cầu quy hoạch, phân tích tương lai của tuyến đường

- Thời gian thi công ngắn

- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng

- Giá thành xây dựng thấp

II.2 Các thông số kĩ thuật cơ bản

II.2.1 Quy mô xây dựng

Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm

+) Hoạt tải thiết kế: HL93

- Xe tải thiết kế

- Xe 2 trục thiết kế

- Tải trọng làn thiết kế : q = 9,3 kN/m +) Tải trọng Người : 3 KN/m2

Hệ số tải trọng

+) Tĩnh tải giai đoạn 1 : γ1 = 1,25 +) Tĩnh tải giai đoạn 2 : γ2 = 1,5 +) Hoạt tải : γ1 = 1,75

Hệ xung kích: IM = 1+ 25% = 1,25

II.2.3 Khổ cầu thiết kế

Mặt cắt ngang thiết kế cho 2 làn xe với vận tốc thiết kế: V = 60 km/h

Mặt cắt ngang khổ : K = 7 + 2x1,5 m

+) Phần xe chạy : Bxe = 2x3,5 m +) Phần lề bộ hành : Ble = 2x1,5m +) Phần lan can : 2x0,5 m

II.2.4 Khổ thông thuyền

Sông thông thuyền cấp II :

+) Tĩnh cao : H = 9 m +) Tĩnh ngang : B = 60m

II.2.5 Trắc dọc cầu

Cầu nằm trên đường cong tròn R = 3000m đối với cầu đúc hẫng , R = 5000m

đối với cầu dây văng

- Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 70 + 160+ 70 m

- Kết cấu cầu dây văng ba nhịp

- Chiều cao cột tháp dự tính : 46.25 m tính từ đỉnh bệ tháp

- Mặt cắt ngang dầm có chiều cao không đổi kiểu chữ TT

- Chiều dài một khoang sơ bộ chọn 7,5m ở nhịp biên và 8m ở nhịp giữa

- Số lượng dây cho một tháp 4x9=36 dây

- Các dầm ngang được bố trí trên suốt chiều dài dầm dọc với khoảng cách 4m một dầm ngang ở nhịp giữa và 3,75m ở nhịp biên

- Vật liệu chế tạo kết cấu nhịp :

+ Bê tông fc’ = 45 Mpa + Cốt thép cường độ cao dùng các loại tao đơn 7 sợi + Thép cấu tạo dùng thép có fy = 420 Mpa

I.1 Kết cấu phần dưới

1 - Cấu tạo tháp cầu:

- Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ Bê tông chế tạo fc’ = 40 Mpa

- Phương án móng: Móng cọc khoan nhồi đường kính φ 1,5 m

2 - Cấu tạo mố cầu

- Mố cầu dùng loại mố U BTCT, đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo fc’ =30MPa

- Mố được đặt trên móng cọc khoan nhồi φ1,2 m

II.1 – Chọn sơ đồ nhịp cầu

Ta quyết định chọn phương án cầu dây văng ba nhịp có hai mặt phẳng giàn dây

đối xứng qua tháp cầu

Sơ đồ phân nhịp 70 + 160 + 70 m

Từ những phân tích đã nêu ở trên, áp dụng cụ thể cho phương án cầu ở đây, chọn :

- Chiều dài khoang dầm d=7,5 m nhịp biên và 8m nhịp giữa

- Chiều dài khoang dầm giữa nhịp chính dg= 8 m

- Chiều dài khoang dầm cạnh tháp dt= (1,1-1,2)d = 10 m nhịp biên và 12m nhịp giữa

II.2 – hình dạng và chiều cao dầm cứng

Vậy sơ bộ ban đầu chọn dầm chủ có mặt cắt ngang có kích thước như hình vẽ: 600

250 250

1000 9100

1000

600 500 10500

500

II.3 – Lựa chọn các thiết bị cho cầu dây văng

Hiện nay, các tao cáp đơn được sử dụng rộng rãi cho kết cấu BTCT DƯL và cầu dây văng vì các tao đơn dễ vận chuyển, dễ lắp đặt và thích hợp với hệ neo thông dụng nhất hiện nay là neo kẹp

Sử dụng loại tao đơn gồm 7 sợi thép φ5 đường kính ngoài mỗi tao 15,2 mm

Đồng thời sử dụng dây văng được tổ hợp từ các tao thép giảm được độ giãn của dây (do độ võng của trọng lượng bản thân gây ra khi chịu tác dụng của hoạt tải)

Các tao thép được căng kéo riêng biệt và được ghép thành bó lớn trong các khối neo ở ngay hiện trường Công tác lắp đặt dây văng rất đơn giản vì dây được lắp từng

Phương án dùng dây văng tổ hợp từ các tao thép 7 sợi và hệ neo kẹp là phương

án tối ưu nhất vì so với các dây văng sử dụng cáp xoắn ốc hay cáp kín thường phải dùng neo đúc, loại neo này cần được đổ ở nhiệt độ 4500ữ 5000 là yêu cầu khó đảm bảo

ở ngay tại công trường Đồng thời việc vận chuyển lắp đặt các bó cáp lớn và dài sẽ gặp khó khăn hơn và việc điều chỉnh nội lực dây văng bằng cách thay đổi chiều dài dây cũng rất hạn chế

II.4 – Hình dạng và tiết diện của tháp cầu

Chiều cao tháp cầu được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau :

+) Đảm bảo liên kết giữa dây văng và tháp

+) Đảm bảo cho góc nghiêng của dây văng và chiều cao tháp hợp lý Góc nghiêng của dây văng giữa α = 20 ữ25 o

Từ các phân tích trên ta chọn tháp cầu có các thông số như sau

+) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 46,25 m

+) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 11,17 m

+) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =16,08 m

+) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 3.0m

Bảng tính toán góc nghiêng dây văng nhịp biên :

a) Bảng góc nghiêng dây văng nhịp

biên

b) Bảng góc nghiêng dây văng nhịp giữa

7 55 28.08 27.05 7' 60 28.08 25.08

II.5 – Tính toán tải trọng tác dụng

1- Tính tĩnh tải giai đoạn I

- Tĩnh tải giai đoạn I gồm có các bộ phân sau :

+) Trọng l−ợng bản thân dầm chủ : DCdc

+) Trọng l−ợng dầm ngang : DCdn

+) Trọng l−ợng tai đeo dây văng : DCtd

DCI TC = DCdc+ DCdn+ DCtd

Chiều dày bản cánh (bản mặt cầu) hc 25 cm

Chiều dày bản cánh tính đổi hc' 31.71 cm

Diện tích mặt cắt thực của dầm chủ A 58045 cm2

Trọng l−ợng dầm chủ dải đều DCdc 145.11 KN /m

- Tính trọng l−ợng dầm ngang và tai đeo dây văng: DCdc, DCtd

Tên gọi các đại l−ợng Kí hiệu Giá Đơn vị

Khoảng cách giữa các dầm ngang adn 400 cm

Trọng l−ợng dầm ngang dải đều DCdn 20,48 KN /m

Trọng l−ợng dầm có tai đeo dải đều DCtd 3,3 KN /m

- Tĩnh tải dải đều tiêu chuẩn giai đoạn I

Đồ án tốt nghiệp

DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd = 168,9 KN/m

- Tĩnh tải giai đoạn I tính toán :

DCITT = γ.DCITC = 1,25 168,9 = 211,11 KN/m

2 - Tính tĩnh tải giai đoạn II

- Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau :

tc

= 8,711 3,5= 30,49 (KN/m)

- Tính trọng l−ợng của lan can + tay vịn +gờ chắn bánh

Tên gọi các đại l−ợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1- Tính trọng l−ợng chân lan can

Trọng l−ợng dải đều phần chân lan can DWlc 5.15 KN/m 2- Tính trọng l−ợng cột lan can và tay vịn

Trọng l−ợng dải đều lan can Pot 2.65 KN/m 3- Tính trọng l−ợng gờ chắn bánh

Trọng l−ợng dải đều của gờ chắn bánh DWg 1.53 KN/m Tổng : DCII

tc

= 9,33 KN/m +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán:

DCII tt = 1,25 9,33 = 11,66 KN/m

DWIItt = γ DWIITC = 1,5 30,49 = 45,73 KN/m

3 - Tổng hợp tĩnh tải 2 giai đoạn

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTCI = 168,9 KN/m

- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTCII + DCII tc = 32,14 KN/m

- Tĩnh tải tiêu chuẩn tổng cộng : DTC = 201,04 KN/m

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : DW II + DCII = 48,21 KN/m

- Tĩnh tải tính toán tổng cộng : DTT = 259,32 KN/m

4 - Tính hoạt tải

1 - Hoạt tải xe tính toán theo quy trình 22TCN – 272 - 05

- Hoạt tải xe HL 93 lấy theo quy trình 22TCN – 272 – 05 Tuỳ thuộc vào dạng ĐAH

mà xếp tải sao cho đạt được hiệu bất lợi nhất

+) Hệ số điều chỉnh tải trọng : ηi = 1

+) Hệ số tải trọng của hoạt tải : γi = 1,75

+) Hệ số xung kích 1+IM/100 = 1+25/100 = 1,25

III – Tính toán nội lực và chọn tiêt diện dây văng

III.1 – Chọn loại cáp làm dây văng

- Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu như sau : +) Đường kính danh định : 15,2 mm

β = 0,5 với tổ hợp tải trọng phụ

β = 0,56 với tổ hợp tải trọng thi công

ệ Cường độ sử dụng của cáp với tổ hợp tải trọng chính là :

fsa = 0,45.1860.102 = 873 Mpa

III.2 – Tính nội lực trong dây văng

1 – Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

Nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I được tính với sơ đồ của giai đoạn thi công

- Công thức tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

+) Nội lực trong dây thứ i

i

I tt i

Sin

d DC S

α

=

Đồ án tốt nghiệp

+) Nội lực trong dây thoải nhất

g g I

tt g

Sin

d d DC S

α 2

) ( +

=+) Nội lực trong dây neo

∑

= k

i

i i

S S

0 0

cos

cos α α

ai : Góc nghiêng của dây thứ i

a0 : Góc nghiêng của dây neo

ag : Góc nghiêng của dây thoải nhất

Do tính đối xứng của cầu nên nội lực trong dây neo bằng nội lực dây thoải nhất

S0 = Sg

b- Bảng tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I

1) Bảng nội lực trong dây văng nhịp biên

2) Bảng nội lực trong dây văng nhịp giữa

αi (độ) Sinαi

Si (tĩnh) (kN)

Dây thứ

0.502 0.742

0.792 0.813

0.937

1

0.066 0.191

0.253 0.303

+) Tải trọng Người : gNG = 1 , 5 ( 0 , 937 0 , 813 0 , 191 0 , 066 )

2

1 2

a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải

Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải thì ta vẽ ĐAH nội lực cục bộ trong hai khoang liền kề với điểm neo dây văng sau đó xếp tải trọng lên ĐAH

để tính nội lực

- Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II

SttII = qttII ∑ω

-Nội lực do hoạt tải

+) Do tải trọng làn : SLantt = glan .γlan qlan ϖ

+) Do tải trọng Người : SNG

tt = gng.γNG qNG ϖ +) Nội lực do xe tải : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất (với khoảng cách các trục sau của xe bất lợi là 4,3m )

PttXT = gxe γxt IM.∑P i y i

Đồ án tốt nghiệp

+) Nội lực do xe 2 trục : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất

Ptt 2T = gxe γxt IM.∑P i y i

b- Đường ảnh hưởng nội lực trong dây văng

3kn/m2 9.3kn/m

1

8m

3kn/m2 9.3kn/m

8m

c - Bảng tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải

Dây văng nhịp biên:

S hoạt tải (kN) Dây

1 496.76 273.02 249.07 128.79 29.89

1' 601.55 286.47 257.07 145.56 33.78 2' 575.12 342.36 302.36 173.96 40.37 3' 661.80 393.95 345.76 200.18 46.45 4' 737.68 439.12 384.37 223.13 51.78 5' 803.36 478.22 418.09 243.00 56.39 6' 860.29 512.11 447.47 260.22 60.39 7' 909.89 541.63 473.15 275.22 63.87 8' 953.38 567.52 495.72 288.37 66.92 9' 991.77 590.38 515.68 299.99 69.62

3 – Tæng hîp néi lùc trong d©y v¨ng

1) B¶ng néi lùc trong d©y v¨ng nhÞp biªn

D©y thø

kN

Stæng

kN

1' 1053.61 601.55 465.81 2120.97 2' 1259.17 575.12 556.69 2390.98

Đồ án tốt nghiệp

3' 1448.93 661.80 640.59 2751.32 4' 1615.06 737.68 714.03 3066.78 5' 1758.87 803.36 777.61 3339.85 6' 1883.50 860.29 832.72 3576.51 7' 1992.09 909.89 880.72 3782.70 8' 2087.31 953.38 922.82 3963.50 9' 2171.36 991.77 959.98 4123.11

4 – Chọn sơ lược tiết diện dây văng theo tĩnh tải để mô hình hoá

- Tiết diện của các dây văng được xác định theo công thức

ul f

+) ful : Cường độ tính toán của vật liệu làm dây, ful = 9300 (KG/cm2)

Các công thức trên xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả năng làm việc của dây ( trường hợp dây nhiều khoang nhỏ ) Theo đó tiết diện của tất cả các dây văng khác nhau Tuy nhiên trong tính toán thiết kế khi sự khác biệt không lớn thì ta có thể chọn tiết diện của một số dây giống nhau hoặc do một số mục đích nào đó trong quá trình thiết kế thì ta cũng có thể tăng hoặc giảm tiết diện của một số dây

Bảng chọn tiết diện dây văng:

Nhịp biên:

Dây thứ

i

Si (tổng) max (kN)

Ai (cm2)

Số tao

n

Số tao chọn

Ai chọn

thứ

i

max (kN)

Ai (cm2)

Số tao

n

Số tao chọn

Ai chọn

1' 2120.97 25.34 18.10 25 35 2' 2390.98 28.57 20.40 25 35 3' 2751.32 32.87 23.48 25 35 4' 3066.78 36.64 26.17 30 42 5' 3339.85 39.90 28.50 30 42 6' 3576.51 42.73 30.52 35 49 7' 3782.70 45.19 32.28 35 49 8' 3963.50 47.35 33.82 35 49 9' 4123.11 49.26 35.19 40 56

IV – Tính toán kết trụ tháp

IV.1 – Cấu tạo tháp và trụ tháp

- Do điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực đặt tháp ở 2 phía cầu là tương tự như nhau do đó để thuận tiện cho công tác tính toán và thiết kế thì ta thiết kế tháp cầu 2 bên là như nhau , do vậy ta chỉ cần tính toán cho 1 tháp

- Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ Bê tông chế tạo fc’ = 40MPa

- Phương án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đường kính φ 1,5m

- Tháp cầu được cấu tạo như sau :

+) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 46,25m

+) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 11,17 m

+) Chiều cao từ tai neo đến dây văng thấp nhất : htt = 16 m

+) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =16.08 m

+) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 3m

IV.2 – Tính toán thiết kế

IV.2.3 - Tính áp lực nước đẩy nổi ứng với mực nước thấp nhất

- Theo như bố trí cấu tạo thì bệ của cả 2 tháp đều đặt dưới mực nước thấp nhất 0,5m

do đó ta chỉ tính áp lực nước đẩy nổi tác dụng lên phần bệ tháp ngập trong nước

- Công thức tính: Pdn = -3.5 x 38 x 13 x 10 = -17290 kN

IV.2 4 - Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải truyền lên trụ tháp

Đường ảnh hưởng phản lục gối trên trụ:

PTTI = 1,5 DWTC ϖ+ + 0,65 DWTC ϖ- = 715,1 KN

2 Phản lực do hoạt tải

- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và

khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m

NhÞp biªn NhÞp gi÷a D©y

- Mãng bÖ th¸p ®−îc thiÕt kÕ víi mãng cäc khoan nhåi D = 150 cm

IV.3.1 - TÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu

- C«ng thøc tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cña cäc theo vËt liÖu

)

.85,0

Đồ án tốt nghiệp

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Tên gọi các đại l−ợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

IV.3.2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan nhồi

STT Loại đất

H

γ T/m3 C

KG/cm2

ϕ

độ

R' KG/cm2Lớp 1 sét pha dẻo mềm 3 0.6 1.95 0.02 38 2.5

Lớp 2 sét nủă cứng 15 0.6 1.95 0.02 38 2.5

Lớp 3 sét cứng 20 0.6 1.95 0.02 38 2.5

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

s ps p

pq

Qs

KN ϕqs

Søc kh¸ng th©n cäc

sÐt pha dÎo mÒm 1,5 3 35.325 15 74.6089 0.55 41.03 1449.55 0.45sÐt nñ¨ cøng 1,5 15 40.035 30 81.8901 0.55 45.03 1803.15 0.45sÐt cøng 1,5 12 47.1 40 212.811 0.49 104.2 4911.48 0.45

Tªn gäi c¸c kÝch th−íc KÝ hiÖu Gi¸ trÞ §¬n vÞ

BÒ dÇy t−êng th©n dtt 190 cm

Ptc (KN) γmax Ptt

Đồ án tốt nghiệp

1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Trong đó :

’

: Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày

+) AC : Diện tích phần bê tông của tiết diện cọc

+) fy : Giới hạn chảy của thép chế tạo cọc

+) AS : Diện tích phần cốt thép của tiết diện cọc

+) ϕ : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy ϕ = 0,75

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

- Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

)

.85,0

s ps p

pq

Qs

KN ϕqs

Sức kháng thân cọc

sét pha dẻo mềm 1,2 3 35.325 15 74.6089 0.55 41.03 1449.55 0.45sét nủă cứng 1,2 15 40.035 30 81.8901 0.55 45.03 1803.15 0.45sét cứng 1,2 12 47.1 40 212.811 0.49 104.2 4911.48 0.45

3 - Tính toán số cọc trong móng

Trong đó :

+) β : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với móng cọc đài cao ta lấy

β = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc :

VI – Dự kiến công tác thi công

VI.1 – Thi công trụ

- Phương pháp thi công các trụ giống nhau giống nhau, với mực nước thấp nhất là -2,3m , ta chọn mực nước thi công -1,5m

- Với MNTC như vậy ta tiến hành thi công trụ như sau :

Bước 1:

-Dùng xe cẩu có gắn giá búa đứng trên xà lan , tiến hành đóng khung định vị và vòng vây cọc ống thép đến cao độ thiết kế

-Tiến hành bơm cát vào vòng vây làm đảo nhân tạo, tạo mặt bằng thi công, xác

định các vị trí tim cọc chuẩn bị thi công khoan cọc nhồi

Bước 2:

- Dùng máy khoan nhồi đứng trên các tấm bê tông kê trên đảo đất tiến hành khoan cọc

- Hạ ống vách thép dài 16m, kết hợp với vữa sét để giữ ổn định cho thành vách

- Khoan cọc đến cao độ thiết kế

-Lắp cần trục tháp quay đứng trên hệ nổi cẩu lắp ván khuôn cốt thép , cấp vữa cho ván khuôn leo

-Dựng đà giáo xà ngang trên bằng các thanh I400 chôn sẵn

- Mố cầu được bố trí đối xứng và được thi công trong điều kiện không ngập nước do

đó ta đề xuất biện pháp thi công mố như sau :

+) Gạt lớp đất yếu, đắp đến cao độ thiết kế

+) Lắp dựng, đưa máy đóng cọc lên đảo và tiến hành đóng cọc

+) Đào đất hố móng , đập BT đầu cọc ,đổ lớp BT tạo phẳng, lắp dựng đà giáo ván khuôn, đổ BT bệ cọc

+) Lắp dựng đà giáo ván khuôn,.đổ BT thân mố,

+) Tường đỉnh, tường cánh được thi công sau khi thi công xong kết cấu nhịp

VI.3 – Thi công kết cấu nhịp cầu chính

- Kết cấu nhịp cầu chính là kết cấu cầu treo dây văng 3 nhịp , được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

+) Tiến hành hợp long nhịp giữa

- Công tác hoàn thiện cầu :

+) Tháo dỡ hệ thống xe đúc trên KCN

+) Hạ KCN xuống gối ,và neo đầu kết cấu nhịp xuống gối neo trên trụ và mố +) Đổ bê tông phần chân lan can và gờ chắn bánh

Đồ án tốt nghiệp

+) Thi công lớp phủ mặt cầu

+) Lắp dựng hệ thống lan can , tay vịn và hệ thống đèn chiếu sáng trên cầu +) Căng chỉnh từng dây văng trên toàn cầu để đạt đ−ợc độ võng mong muốn +) Hoàn thiện cầu và đ−a vào sử dụng

Thiết kế Cầu liên tục 4 nhịp đúc hẫng

*

* *

I – Giới thiệu chung về phương án

1.1 Kết cấu phần trên

- Sơ đồ bố trí chung toàn cầu: 60+90+90+60

- Kết cấu cầu đối xứng gồm hệ cầu BTCTDƯL liên tục 4 nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

- Dầm liên tục 4 nhịp 60+90+90+60 tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi

+) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 6,0 m

+) Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2m

- Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực và

+) Chiều dày sườn dầm : Mặt cắt gối là 40 cm, tại mặt cắt giữa nhịp là 40 cm

- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp

2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau:

+) Diện tích một tao Astr = 98.71mm

+) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa

+) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5%

3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12

4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu:

Toàn cầu có 3 trụ và hai mố

Các mố đều dùng 8 cọc khoan nhồi đường kính 1.2 m Các trụ P2-P5, dùng 12 cọc khoan nhồi D = 2m Chọn sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép

1.2.3 Mặt cầu và các công trình phụ khác

Lớp phủ mặt cầu xe chạy dày 100 mm Bao gồm phòng nước 10 mm lớp bê tông nhựa 50 mm, lớp bê tông bảo vệ 30mm, lớp tạo dốc dày trung bình 10mm

Mặt cầu có độ dốc ngang 2.0 %, độ dốc ngang tại lề người đi 1.5 %

Hệ thống thoát nước dùng ống bố trí dọc cầu để thoát xuống gầm cầu

Toàn cầu có 2 khe co giãn tại các mố

Gối cầu dùng gối chậu cao su

Trên trụ các trụ bố trí gối di động trừ trụ P1

Lan can trên cầu dùng lan can thép

Hệ thống cột đèn bố trí theo hai thành biên cầu cự ly dự kiến 30 m/cột đèn 1.2.4 Vật liệu

1.2.4.1 Bê tông

Bê tông dầm chủ dùng BT cấp A

* Cường độ chiu nén của bê tông fc’ = 40 MPa

* Mô đun đàn hồi Ec = 38000 MPa

* γ = 24 kN/mc 3

Bê tông trụ dùng BT cấp A

* Cường độ chiệu nén của bê tông fc’ = 30 MPa

* Mô đun đàn hồi Ec = 35000 MPa

* γ = 24 kN/mc 3

Bê tông mố cùng loại với trụ

Vữa xi măng phun trong ống gene fc’ = 30 MPa

1.2.4.2 Cốt thép lấy theo tiêu chuẩn VSL dùng cho dầm liên tục

Bó thép dự ứng lực, neo và phụ kiện dùng loại 19T13 (VSL)

Cường độ chịu kéo lớn nhất fpu = 1860 Mpa

Cường độ giới hạn chảy: fpy = 1581 MPa

Modul đàn hồi Ep = 197000 MPa

Thanh neo dự ứng lực đường kính 38mm

Cốt thép thường dùng thép tròn fy = 240 Mpa

Bố TRí CHUNG: HìNH Vẽ

6.0 là đoạn thuộc đốt K0

2x(4@3 + 4@3.5 + 3@4 + 6.0) + 2 = 90 m Trong đó : 12 là đốt K0

2 là đoạn hợp long Toàn cầu có 4 đốt hợp long đánh số thứ tự từ mố M1 sang M2 là HL1, HL2, HL3,HL4

2.1 2 Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm

+ Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol ,

đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp

Đồ án tốt nghiệp

Vậy phương trình có dạng:

x x

y= ư 0 , 001975 2 + 0 , 1777

Y

6-2=4 Phuơng trình đuờng cong đáy dầm

X

2.1.3 – Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm

Do sử dụng chương trình tính nên chiều dày đáy đáy dầm được xác định như bảng kết quả bên dưới

2.1 4 – Xác định cao độ mặt dầm chủ

Mặt dầm chủ được thiết kế với độ dốc dọc 2% , với bán kính cong R = 4000 m

2.1.5 – Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện

Để tính toán đặc trưng hình học ta có thể sử dụng công thức tổng quát như sau để

tính:

+ Diện tích mặt cắt :

F = 1/2 * ∑ ( xi-xi+1) * (yi+yi+1)

+ Tọa độ trọng tâm mặt cắt :

yc = 1/6 * F* ∑ (xi-xi+1) * (yi2 +yi.yi+1+yi+12 )

+ Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x :

Sx = 1/6 * ∑ (xi-xi+1) * (yi3 +yi2 yi+1+yi.yi+12 +yi+13 )

+ Mômen quán tính đối với trục trung hòa :

Jth = Jx - yc2 * F

Ta có bảng kết quả sau:

STT Bộ phận hộp dầm Kí

hiệu

Số liệu(cm)

5 Chiều rộng phần nắp hộp có chiều dày thay đổi tv 100

6 Chiều dày bản nắp tại vị trí tiếp giáp với vút hng 40

7 Chiều dày tại đầu mút cánh hẫng của nắp hộp hc 25

18 Chiều cao tại mặt cắt không đổi Ho 200

19 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt gối hgoi 80

20 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt không đổi h1/2 30

21 Chiều rộng bản đáy tại mặt cắt gối b 590

1 80

200

13 95 450

1170 310 100

H cm

Chiều dày bản

đáy

hb

cm

Chiều rộng bản

đáy

b cm

Diện tích trừ rãnh

f o cm2

Diện tích tính đổi

fbt

cm2

vị trí trục trung hoà

y o cm

2.2.2 Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ trong thi công và khai thác

Cầu thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng, nên trong từng bước thi công kết cấu sẽ làm việc theo các sơ đồ khác nhau thay đổi liên tục, ở đây ta

hợp long nhịp biên trái HL1, sau đó hợp long 2 nhịp 90m gồm HL2 và HL3, cuối cùng đúc và hợp long nhịp biên phải còn lại HL4

2.2.2.1 Nội lực tại các mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công đúc hẫng cân bằng:

Tải trọng thi công rải đều Ptc = 0.024 T/m2 = 2,664KN/m

Tải trọng xe đúc đặt cách đầu cánh hẫng 1m Pxđ = 800 KN

Tĩnh tải rải đều của các đốt đúc DC

Do thiết kế sơ bộ nên ta xếp tải đơn giản nh− hình vẽ và tính mô men tại trụ nh− công son

Theo 22TCN272 – 01 thì tải trọng thi công lấy hệ số v−ợt tải là 1.5

Nội lực tại mặt cắt đỉnh trụ khung trong giai đoạn đúc hẫng cân bằng (mô men)là tổng hợp hiệu ứng do tải trọng thi công, tải trọng xe đúc, và tĩnh tải các đốt đúc

Mtc = 2,664 x 44 x 22 = 2578,752 KNm

Mtt = 1.5 x Mtc

= 3868,128 KNm + Do trọng l−ợng các đốt đúc ta lập bảng tính

2.2.2.2 Nội lực tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn khai thác

Trong giai đoạn này tải trọng tác dụng lên kết cấu nhịp bao gồm:

+Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng DW +Hoạt tải xe LL

+Tải trọng do dỡ tải

22.2.2.1.Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích công cộng DW

Với loại tải trọng này hệ số vượt tải là 1.5

- Lớp phủ MC bao gồm

Lớp bê tông atphan Lớp bê tông bảo vệ

- Tính trọng lượng của lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề Người đi bộ

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Trọng lượng dải đều phần chân lan can Plc 3.75 KN /m

b - Trọng lượng cột lan can và tay vịn

Trọng lượng dải đều của cột lan can pclc 1.38 KN /m Trọng lượng dải đều phần tay vịn Ptv 7 KN /m Trọng lượng dải đều lan can và tay vịn Plv 0.838 KN /m

c – Tính trọng lượng gờ chắn bánh

d – Tính trọng lượng lề người đi bộ

Chiều dày trung bình lề người đi bộ hle 10 cm

Trọng lượng lề người đi bộ Png 3.45 KN /m

2.2.2.2.2 - Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II

+) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn

DWIITC = 2 (DWmc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng )

= 2.( 2,696 + 3,75 + 0,838 + 1,406 + 3,45) = 24,281 (KN/m)

+) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán

DWIItt = γ DWIITC = 1,5x24,281 = 36,42 (KN/m)

2.3 . Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ và giữa nhịp giai đoạn khai thác

2.3.1 – Nguyên tắc tính nội lực dầm chủ giai đoạn khai thác

- Nội lực dầm chủ trong giai đoạn khai thác được lấy theo nguyên lý cộng tác dụng giá trị nội lực của dầm chủ trong 4 sơ đồ 2-3-4-5

2.3.2 Sơ đồ 2 – Sơ đồ hợp Long bao gồm tải trọng bản thân , của xe và tải trọng thi công

-Tải trọng thi công rải đều : q Tc=2,664 kN/m

-Tải trọng thi công rải đều : q TT=3,996 kN/m

-Tải trọng rải đều của bản thân đốt hợp Long : q hl=72,475 kN/m

-457 2 -743 1 -7 45 0.62348 -4 74 8.98167 -1983 92500

9662 34405

11 455.21784

11 455.21 784 8424.2 7724

+) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu ( tĩnh tải giai đoạn II ), DWTT=36,42 KN/m

- Sử dụng chương trình Midass để tính : giá trị mômen tại các mặt cắt đỉnh trụ

và giữa nhịp trong giai đoạn khai thác :

-347 06 19627

- 24681 43 128 -16 075 78630

- 8889 261 31 -229 8 59216

- 23499 40 619 -33 342 32116 -3 3342 321 16 -236 22 04905 -1 5320 896 94 -843 8 86483 -220 3 43737

3692 511 50

49 84.5 5432

4913 365 03

- 3470 6 19627 -24 681 4312 8 -160 75 78630

- 8889 261 31 -22 98 59216

- 33342 32 116

- 236 22 04905 -1 5320 896 94 -84 38 86483

+) Hoạt tải thiết kế : HL 93 và tải trọng Người (3KN/m2)

+) Nội lực do hoạt tải mặt cắt giữa nhịp được lấy giá trị lớn nhất trong tổ hợp :

1 – Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Người

2 – Tổ hợp 1 : Xe 2 trục + Làn + Người Dùng chương trình Midass ta vẽ các ĐAH mô men tai các mặt căt sau đó xếp tải lên ĐAH ta có kết quả:

- ĐAH mô men tại đỉnh trụ và vị trí xếp xe: