Đồ án tốt nghiệp cầu đường

Tính toán kết cấu nhịp Nội dung tính toán: + Trong các bước thiết kế phương án sơ bộ, yêu cầu tính toán kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác với hai mặt cắt.. Tải trọng tác dụng lên

Trang 1

SV : §oµn V¨n C«ng 1 Líp : CÇu §−êng S¾t K44

PhÇn I

thiÕt kÕ

S¬ bé

Trang 2

SV : Đoàn Văn Công 2 Lớp : Cầu Đường Sắt K44

phương án sơ bộ I

cầu btct liên tục đúc hẫng

1 Giới thiệu chung về phương án:

+ Gối cầu dùng gối chậu cao su

+ Lan can bằng thép, điện chiếu sáng trên cầu dùng đèn cao áp thuỷ ngân được bố trí theo hai thành biên cầu cự ly dự kiến 30m/cột đèn

+ Hệ thống thoát nước dùng ống nhựa đường kính 15cm bố trí dọc cầu để thoát xuống gầm cầu

Trang 3

+ Bố trí lỗ người đi kiểm tra lòng hộp tại bản đáy dầm hộp ở vị trí gần mố

+ Cầu được thiết theo 22TCN 272- 05

+ Tải trọng thiết kế là HL-93 gồm tổ hợp của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế Giá trị tải trọng như hình vẽ

Trang 4

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 cực hạn 1860Mpa + Mô đun đàn hồi E = 197000 Mpa

+ Thanh neo dự ứng lực ∅ 38

+ Cốt thép thường dùng thép có fy= 420MPa

2 Tính toán kết cấu nhịp

Nội dung tính toán:

+ Trong các bước thiết kế phương án sơ bộ, yêu cầu tính toán kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác với hai mặt cắt

• Mặt cắt giữa nhịp

• Mặt cắt đỉnh trụ

+ Tính một mố, một trụ, kiểm toán tại mặt cắt đỉnh bệ và mặt cắt đáy bệ, sơ bộ tính và bố trí cọc

+ Trong cầu dầm hộp BTCT liên tục chiều dài nhịp biên thường lấy khoảng (0.6ữ0.7)Lc , để

đảm bảo đường bao mômen được hài hoà và không xuất hiện lực nhổ tại vị trí gối ở trên đỉnh mố + Với chiều dài nhịp chính là 90m nên ta chọn chiều dài nhịp biên là : Lb = 55m

Trang 5

+ Dựa vào các công thức kinh nghiệm mối quan hệ giữa các thông số như chiều dài nhịp, chiều cao hộp, chiều dày nắp hộp, bản đáy… ta chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp như sau:

18

c c giua

c c goi

L L H

; L L H

1/2 mặt cắt tại đỉnh trụ 1/2 mặt cắt tại giữa nhịp

i=0.02 i=0.02 +12.46+12.80

Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:

+ Phương trình đường cong cao độ đáy dầm

+ Cao độ đáy dầm thay đổi theo phương trình Parabolla : y= a*x2+ b*x+c

+12.80

Trang 6

4545

5252

5 0

*

.L

HHa

• y- là chiều cao dầm tại mặt cắt cách mặt cắt giữa nhịp một khoảng x

• H0-là chiều cao dầm tại mặt cắt trên gối

• H0.5-chiều cao dầm tại mặt cắt giữa nhịp

• lh –là chiều dài đoạn cánh hẫng có chiều cao thay đổi

+ Phương trình thay đổi chiều dày bản đáy:

Bản đáy của dầm hộp thay đổi theo hình dạng đường cong bậc hai, nếu đặt hệ trục toạ độ như trên ta có phương trình của đường cong này là:

L

hH

4343

3080

• Hd- Là chiều dày bản đáy tại mặt cắt đỉnh trụ

• hd- Là chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp

• Ld-Là chiều dài thay đổi bản đáy trên nhịp

Trang 7

Số hiệu

mặt cắt Chiều dài

đốt li (cm)

Chiều cao tiết diệnH(cm) (cm)

Chiều dày bản đáy hd(cm)

Chiều rộng bản

đáy Bd (cm)

Diện tích mặt cắt (m2) (cm2)

+ Nội lực trong giai đoạn đúc hẫng cân bằng:

+ Trong giai đoạn đúc hẫng kết cấu làm việc theo sơ đồ công son hẫng, kết cấu chỉ chịu mô men âm Giá trị mômen sẽ lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ sẽ lớn nhất khi thi công xong phần cánh hẫng đốt K12 nhưng chưa hợp long Tải trọng tác dụng lên kết cấu trong giai đoạn này gồm:

+ Trong tính toán ta coi trọng lượng bản thân là tải trọng giải đều trên toàn bộ chiều dài đốt

đúc Trọng lượng xe đúc coi như tải trọng tập trung

Trang 8

Bảng tính tải trọng bản thân của các đốt dầm:

Tên đốt Mặt cắt

Diện tích các mặt cắt (m2)

Diện tích trung bình(m2)

Tải trọng dải đều trên đốt (KN/m)

Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác :

Sơ đồ 1:Giai đoạn sau khi thi công xong đốt hợp long nhịp giữa nhưng bê tông chưa

đông cứng:

+ Tải trọng trong giai đoạn này gồm:

Trang 9

+ Tổ hợp tải trọng của sơ đồ 1 là 1.1 * DCi + 1.3 * CLL+1.3*1/2CE

Sơ đồ 2: Giai đoạn sau khi thi công xong đốt hợp long và kéo cốt thép DƯL, hạ đà giáo :

+ Trong giai đoạn này kết cấu làm việc theo sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp,sau khi hợp long, chưa tháo dỡ ván khuôn ngoài tiến hành căng kéo cốt thép thớ dưới của nhịp giữa và di chuyển xe đúc

ra khỏi cầu, tháo dỡ các tải trọng thi công khác Các tải trọng này vốn đã nằm ở trên nhịp gây nên biến dạng cho dầm, khi dỡ tải ra khỏi nhịp dầm đàn hồi trở lại nhưng do lúc này dầm đã là liên tục, chuyển vị bị khống chế và sẽ gây ra hiệu ứng dỡ tải.Sau đó khi hiện tượng hiệu ứng lực còn xảy ra đối với giai đoạn tháo dỡ ván khuôn đốt hợp long Như vậy tải trọng tác dụng trong giai đoạn này gồm:

• Trọng lượng xe đúc (không có quang treo và ván khuôn)- lực tập trung tác dụng tại nhịp giữa, cách khoảng cách giữa nhịp một khoảng cách là dxe =2m, theo hướng ngược với trọng lực, hệ số tải trọng bằng 1

• Tải trọng thi công – lực phân bố 5.81 KN/m, tác dụng trên suốt nhịp biên bất kỳ và nhịp giữa theo hướng ngược với hướng của trọng lực, hệ số tải trọng bằng 1

• Tải trọng do dỡ ván khuôn treo đốt hợp long – lực tập trung bằng 1/2Gc đặt tại hai

đầu mút thừa theo hướng ngược với hướng của trọng lực

• Tĩnh tải đốt hợp long –tải trọng phân bố bằng P0 tác dụng trong phạm vi chiều dài

đốt theo hướng trọng lực

Sơ đồ 3: Dầm liên tục chịu tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải:

+ Trong giai đoạn khai thác chỉ có tĩnh tải mặt cầu và các phụ kiện trên cầu (DW) cùng hoạt tải tác dụng trên kết cấu (LL)

+ Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu gồm trọng lượng các lớp sau:

• Lớp phủ mặt cầu (gồm bê tông bảo hộ dày 2cm,và bê tông asphalt dày 5cm)có trọng lượng là

*B

*i

*

57826231122

11202050070232

5007

Trong đó :

- i- Độ dốc ngang cầu%

- B- Chiều rộng cấu tạo mặt cầu (m)

• Lan can tay vịn lấy DWlc =2 (KN/m)

⇒ Tĩnh tải phần hai (trong giai đoạn khai thác) là:

DW = 28.578(KN/m)

Trang 10

- Hệ số làn : Khi trên cầu xếp hai làn xe thì lấy m = 1.0

- Hoạt tải : Cầu được thiết kế theo 22TCN-272- 05 + Tải trọng thiết kế là HL-93 gồm tổ hợp của xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế:

+ Trường hợp tính mômen tại mặt cắt giữa nhịp chính thì ta bố trí hoạt tải gồm có cả xe tải thiết

kế và xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

+ Trường hợp tính mômen tại mặt cắt dầm trên đỉnh trụ thì hoạt tải ta chỉ bố trí 2 xe tải thiết kế mỗi xe cách nhau là 15m và 2 trục sau của mỗi xe cách nhau 4.3m, ngoài ra còn có tải trọng làn(

Wl)

+ Như vậy tải trọng xếp trong trường hợp này ngoài hoạt tải ở các trường hợp trên còn có tải trọng ở giai đoạn 2 Để tính nội lực của dầm trong các trường hợp này thì ta ứng dụng phần mềm SAP2000 và để lấy được trường hợp bất lợi nhất thì ta quy tải trọng làn là tĩnh tải và chỉ xếp tải trọng làn trên những phần nội lực cùng dấu

Sơ đồ 3: Tổ hợp III = 1.5*DW+1.75*PL+1.75*(LL)+IM

Số hiệu mặt cắt

Giá trị Mtính theo sơ đồ 1

Giá trị Mtính theo sơ đồ 2

Giá trị đường bao tính theo sơ đồ 3(Trên đinh trụ)

(KN.m) (KN.m) M(-) (KN.m) M(+)(KN.m)

Đầu

S15 7058.7 53.06 -6305.6 24668 S14 6655 62.66 -7220.5 26547 S13 6013.8 73 -8178.7 28259 S12 1893.8 115.02 -11869 32945 S11 -5160.4 166.11 -16084 35726

Trang 11

B¶ng tæng hîp néi lùc trong giai ®o¹n khai th¸c:

Sè hiÖu mÆt c¾t

Gi¸ trÞ tÝnh to¸n trong giai ®o¹n khai th¸c

Trang 12

S0

-389435

-299783

4 Kiểm toán theo các trạng thái giới hạn mặt cắt đỉnh trụ ( mặt cắt S0 )

+ Các chỉ tiêu cơ lý của các loại vật liệu dùng cho kết cấu nhịp

+ Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp gồm

+ Qui đổi mặt cắt hình hộp ở đỉnh trụ về mặt cắt chữ T với mặt cắt tính đổi cuối đốt Ko :

• Để đơn giản tính và thiên về an toàn ta qui đổi mặt cắt hình hộp thành mặt cắt chữ T

• Nguyên tắc qui đổi là đổi từ tiết diện hình hộp, hình phức tạp sang tiết diện chữ T có:

- Chiều cao tiết diện qui đổi bằng chiều cao tiết diện hộp

- Chiều dày sườn dầm tiết diện qui đổi bằng chiều dày 2 sườn dầm của tiết diện hình hộp

- Diện tích của tiết diện qui đổi bằng diện tích của tiết diện hình hộp

- Diện tích tham gia làm việc của hộp dầm bao gồm toàn bộ các bộ phận nằm trong phạm vi hộp và một phần của hai cánh hẫng

- Phần diện tích của cánh hẫng tham gia làm việc có chiều dài 6h’ctính từ điểm cắt của đường kéo thẳng theo mặt ngoài thành hộp với mặt nắp hộp

- h’c- là chiều dày trung bình của cánh hẫng

• Công thức quy đổi tiết diện hình hộp về tiết diện chữ T:

Chiều dày bản nắp qui đổi: h’t= (2.Fc+2F2+F1+2F3)/(B-2t1)

Chiều rộng bản nắp qui đổi :bc=B-2t1Chiều dày bản đáy qui đổi : h’d= (Fvd+Fd)/bdTrong đó: t1= t- 6h’c ;(vì t >6*h’c)

t- chiều dài cánh hẫng nắp hộp

Trang 13

• Ta quy đổi mặt cắt đỉnh trụ về mặt cắt chữ T Kết quả qui đổi cho mặt cắt S0

• yt – Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa

• yb- Khoảng cách từ thớ chịu kéo ngoài cùng đến trục trung hoà

• I- Mô men quán tính của tiết diện giai đoạn I

0 ư f'cư ≥ (5.7.2.2 TCN 272) Trong đó :

• f’c- cường độ nén qui định của bê tông dầm ở tuổi 28 ngày (Mpa)

f’c= 50Mpa + Thay số ta được: β1=0.693

+ Khoảng cách từ mép ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm của cốt thép chủ dp:

+ Tạm lấy theo giá trị :

2

ng t p

hhH

MA

d pu

tt ps

• fpu – Cường độ chịu kéo qui định của cốt thép ƯST (Mpa)

fpu= 1860 Mpa

Trang 14

• Mtt- Mô men tính toán tại mặt cắt

Mtt = 389435 KN.m + Thay số ta được: Aps= 48402 mm2

+ Diện tích cốt thép DƯL tại mặt cắt đỉnh trụ là Aren =48762.74mm2

5 Kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ cho mặt cắt So:

+ Kiểm toán theo sức kháng uốn (Điều 5.7.3.2)

Xác định ứng suất trung bình trong cốt thép chủ:

+ ứng suất trung bình trong cốt thép chủ kéo sau trong ống ghen đặt trong bê tông được coi là dính bám hoàn toàn, được xác định theo công thức sau:

ps

d

ckf

f

• fpy – Giới hạn chảy của thép DƯL, fpy= 90%fpu= 1674 MPa

• c- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DƯL đã bị chảy dẻo (mm)

+ Giả sử trục trung hoà đi qua sườn dầm khi đó c được xác định theo công thức sau:

p

pu ps c

á d d

c y

y s

s pu

ps

d

f kA b

' f

' h w b

' f

' f ' A f

A f

A c

+ β

ư β

ư

ư +

=

1

85 0

3 85

0

Trang 15

+ Trong thiết kế sơ bộ ta chọn As=Ay’= 0 (mm2)

+ Thay số ta thấy c < 0 ⇒ Trục trung hoà đi qua cách chịu nén

+ Vì trục trung hoà đi qua cánh chịu nén nên c được tính theo công thức sau:

p

pu ps c

á y y s

s pu

ps

d

f kA b

' f

' f ' A f

A f

A c

+ β

ư +

• f’y- Giới hạn chảy quy định của cốt thép chịu nén , f’y= 420 MPa

• f’c- Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 50MPa

• β1- Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1= 1.09- 0.008.f’c= 0.693

• b- Bề rộng mặt cắt chịu nén d=8000mm

• As – Diện tích cốt thép không DƯL (Trong thiết kế sơ bộ ta chọn : As = 0 (mm2))

• A’s – Diện tích côt thép chịu nén (Trong thiết kế sơ bộ ta chọn : A’s = 0 (mm2)) + Thay số ta được:

• Mn – Sức kháng danh định

• ϕ - Hệ số sức kháng

Theo quy định của điều 5.5.4.2.2 ta có ϕ = 1 + Với mặt cắt chữ T, mà trục trung hoà đi qua phần cánh chịu nén taif theo phương trình 5.7.3.1.1-3 , sức kháng uốn danh định được xác định như sau:

2

a ' d ' f ' A

a d f A

Trong đó:

• a- Chiều cao biều đồ ứng suất qui đổi của bê tông chịu nén a= β1c =384.38 (mm)

• fy- Giới hạn chảy quy định của cốt thép thừơng , fy= 420 MPa

• ds – Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không có DƯL(mm)

Trang 16

• d’s- Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén

• fpu- Cường độ chịu kéo quy định của thép DƯL, fpu = 1860 MPa

Thay số ta được:

Mn = 391697.84(KN.m) ⇒Mr = 1*391697.84 (KN.m) Vậy Mr =391697.84 (KN.m)>Mtt=389435 (KN.m) ⇒ Đạt

Lượng cốt thép tối đa (Điều 5.7.3.3.1)

+ Hàm lượng thép DƯL và thép không DƯL tối đa phải được giới hạn sao cho:

42 0.

d

ce

<

• c- Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng tới trục trung hoà

• de- Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

á

y s ps ps

s y s p ps ps e

f

Af

A

d.f

Ad.f

Ad

+

=

+ Các kí hiệu còn lại như trên đã định nghĩa, thay các giá trị vào, ta có:

Tỷ số c/de = 0.09 ⇒Thoả mãn điều kiện

Lượng cốt thép tối thiểu (Điều 5.7.3.3.2)

+ Điều kiện kiểm toán:

min(1.2Mcr;1.33Mu) < Mr Trong đó :

• Mr – Mômen kháng uốn của tiết diện So

• Mcr – Mônmen gây nứt tại mặt cắt trên đỉnh trụ, tính theo công thức:

Trang 17

• fpe- ứng suất nén trong bê tông do ứng suất nén trước có hiệu

b ps ps

g

ps ps

I

e.f

AA

• Thay số ta được : fd = 9.41(MPa)

Vậy Mcr = 445555(KN.m)

⇒ 1.2 Mcr = 534666(KN.m) + Ta lại có : 1.33Mu = 386038.6(KN.m)

⇒ min(1.2Mcr;1.33Mu)= 386038.6(KN.m) < Mr ⇒ Đạt

6 Kiểm toán theo các trạng thái giới hạn mặt cắt giữa nhịp chính:

Quy đổi mặt cắt hình hộp giữa nhịp về mặt cắt hình chữ T:

+ Tương tự như qui đổi mắt cắt So, ta có kết quả

Đặc trưng hình học Giá trị Đơn vị

Trang 18

Xác định sơ bộ số lượng các bó cốt thép ƯST, thớ dưới tại mặt cắt S14 :

+ Xác định hệ số điều chỉnh β1 theo công thức:

7

2885

0 ư f'cư ≥ (5.7.2.2 TCN 272) Trong đó :

• f’c- cường độ nén qui định của bê tông dầm ở tuổi 28 ngày (Mpa)

• f’c= 50Mpa

Thay số ta được: β1= 0.693 + Khoảng cách từ mép ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm của cốt thép chủ dp:

Tạm lấy theo giá trị :

2

ng t p

hhH

ư

Thay số ta được :dp= 2100mm + Chiều cao vùng chịu nén tối đa: c= 0.42*dp =0.42*2100= 882mm

a= c*β1=0.693*882=611.226 mm + Diện tích cốt thép ƯST được tính theo công thức:

MA

d pu

tt ps

• fpu – Cường độ chịu kéo qui định của cốt thép ƯST (Mpa)

• fpu= 1860 Mpa

• Mtt- Mô men tính toán tại mặt cắt

Mtt = 46162.3KN.m 7 Thay số ta được: Aps= 14873.654 mm2

Trang 19

⇒Aps = 18753mm2

Kiểm toán trạng thái giới hạn cường độ cho mặt cắt giữa nhịp chính :

Kiểm toán theo sức kháng uốn (Điều 5.7.3.2)

Xác định ứng suất trung bình trong cốt thép chủ

+ ứng suất trung bình trong cốt thép chủ kéo sau trong ống ghen đặt trong ống ghen được xác

ps

d

c k f

f

• fpy – Giới hạn chảy của thép DƯL, fpy= 85%fpu= 1581 MPa

• c- Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DƯL đã bị chảy dẻo

+ Vì khi tính ta thấy trục trung hoà đi qua cánh chịu nén nên ta có:

p

pu ps c

á y y s

s pu

ps

d

f kA b

' f

' f ' A f

A f

A c

+ β

• f’c- Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 50MPa

• β1- Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, β1= 1.09- 0.008.f’c= 0.69

• b- Bề rộng mặt cắt chịu nén d=14486mm

• As – Diện tích cốt thép không DƯL (Trong thiết kế sơ bộ ta chọn : As = 0 (mm2))

• A’s – Diện tích côt thép chịu nén (Trong thiết kế sơ bộ ta chọn : A’s = 0 (mm2)) + Thay số ta được:

Trang 20

• Mn – Sức kháng danh định

• ϕ - Hệ số sức kháng

Theo quy định của điều 5.5.4.2.2 ta có ϕ = 1 + Với mặt cắt chữ T, mà trục trung hoà đi qua phần cánh chịu nén taif theo phương trình 5.7.3.1.1-3 , sức kháng uốn danh định được xác định như sau:

2

a ' d ' f ' A

a d f A

Trong đó:

• a- Chiều cao biều đồ ứng suất qui đổi của bê tông chịu nén a= β1c =67.08 (mm)

• fy- Giới hạn chảy quy định của cốt thép thừơng , fy= 420 MPa

• ds – Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không có DƯL(mm)

• d’s- Khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu nén

• fpu- Cường độ chịu kéo quy định của thép DƯL, fpu = 1860 MPa

+ Thay số ta được:

Mn = 84979.1(KN.m)

⇒Mr = 1*84979.1(KN.m) Vậy Mr =84979.1(KN.m)>Mtt= 49641.71 (KN.m) ⇒ Đạt

Kiểm toán các giới hạn vể cốt thép cho mặt cắt S14:

Lượng cốt thép tối đa (Điều 5.7.3.3.1)

+ Hàm lượng thép DƯL và thép không DƯL tối đa phải được giới hạn sao cho:

42 0.

Trang 21

• de- Khoảng cách hữu hiệu tương ứng từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo

á

y s ps ps

s y s p ps ps e

f

Af

A

d.f

Ad.f

Ad

Lượng cốt thép tối thiểu (Điều 5.7.3.3.2)

+ Điều kiện kiểm toán:

min(1.2Mcr;1.33Mu) < MrTrong đó :

• Mr – Mômen kháng uốn của tiết diện S1

• Mcr – Mônmen gây nứt tại mặt cắt giữa nhịp, tính theo công thức:

g

ps ps

I

e.f

AA

Trang 22

⇒ 1.2 Mcr = 59945 (KN.m) + Ta l¹i cã : 1.33Mu = 1.33*49641.71= 66023.47 (KN.m)

⇒ min(1.2Mcr;1.33Mu)= 59945 (KN.m) < Mr ⇒ §¹t.

7 TÝnh to¸n trô cÇu

KÝch th−íc c¬ b¶n cña trô cÇu

)6= 193.61 (m3)

- ThÓ tÝch hai cét:

Trang 23

VCột=2(

4

22

ìπ)8= 50.27 (m3)

Phản lực do tĩnh tải kết cấu nhịp và hoạt tải truyền xuống:

+ Để tính phản lực do tĩnh tải kết cấu nhịp truyền xuống trụ cầu thì ta dùng phần mềm

SAP2000 ta được kết quả như sau:

• Phản lực gối do tĩnh tải bản thân (DC) là : 4561.38 (KN)

• Phản lực gối do tĩnh tải giai đoạn II (DW) là: 3493.72 (KN)

• Hoạt tải xe tác dụng lên kết cấu nhịp(Điều 3.6.1.3.1)

+ Để tính phản lực gối do hoạt tải xe tác dụng lên trụ cầu thì dọc trên chiều thì ta chỉ xếp 2 xe tải thiết kế khoảng cách giữa hai xe là 15 m và khoảng cách giữa các trục sau của mỗi xe là 4.3m, và lấy được trường hợp bất lợi nhất đối với trụ ta chỉ xếp tải trọng làn và tải trọng người trên hai nhịp ở gần trụ đó nhất Khi tổ hợp thì ta chỉ lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế và của tải trọng làn thiết kế

+ Phản lực gối do tải trọng người là 733.78 (KN)

+ Phản lực gối do tải trọng làn là 1027.65 (KN)

+ Phản lực gối do xe tải thiết kế là : 1232.67 (KN)

Tải trọng nước (Chỉ tính với lực đẩy nổi).(Điều 3.7.2)

+ Lực đẩy nổi B được tính theo công thức:

B = γw Vo

Trang 24

Trong đó

• Vo là thể tích phần ngập trong nước (m3)

Kết quả tính lực đẩy nổi tổng hợp trong bảng sau:

+ Lực đẩy nổi ở đây chỉ tính cho phần bệ và phần trụ thân đặc ngập trong nước:

V=1931.6+2880 =-4811.6 kN + Sau khi tính toán các tải trọng tác dụng lên các mặt cắt, ta tổ hợp chúng lại thành các dạng tải trọng thẳng đứng, nằm ngang và moment Kết quả tổng hợp được cho trong các bảng sau

+ Trụ sử dụng cọc khoan nhồi φ1.5 m khoan sâu 35m tới lớp sét lẫn sỏi sạn

Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền :

NĐN

TT = k.m2.(u.∑αi.fi.li + F.Rtc) Trong đó:

• m2 là hệ số điều kiện làm việc m2 = 0,9

Trang 25

• k hệ số đồng nhất k = 0,7

• U là chu vi tiết diện cọc U = 3,14*1.5 = 4.71 m

• F là diện tích tiết diện ngang thân cọc F = 1.766 m2

• Rtc là sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dưới chân cọc Với sét có lẫn sỏi sạn và L =

35 m, tra bảng 3 5 giáo trình nền móng NXBGTVT ta có

Rtc = 6000 KN/m2

• li là chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua

• fi là lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn của lớp đất thứ i

Cọc đóng qua 3 lớp đất, giá trị ftci được thống kê ở bảng sau đây:

Trang 26

Trang 27

Träng lîng líp phñ mÆt cÇu : DW 18.08 kN/m

Ho¹t t¶i xe « t« LL, t¶i träng lµn vµ t¶i träng ng−êi ®i PL:

+ KÕt qu¶ tÝnh to¸n b»ng sap 2000 cho kÕt qu¶ nh− sau:

• Khi xÕp t¶i víi xe t¶i thiÕt kÕ Truck:

B

D G

K

X

Trang 28

+ Mố sử dụng cọc khoan nhồi φ1m khoan sâu 32m tới lớp sét lẫn sỏi sạn

Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền :

NĐN

TT = k.m2.(u.∑αi.fi.li + F.Rtc) Trong đó:

• m2 là hệ số điều kiện làm việc m2 = 0,9

• k hệ số đồng nhất k = 0,7

• U là chu vi tiết diện cọc U = 3,14*1= 3.14 m

• F là diện tích tiết diện ngang thân cọc F = 0.7854 m2

• Rtc là sức kháng tiêu chuẩn của đất nền dưới chân cọc Với sét có lẫn sỏi sạn và L =

32 m, tra bảng 3 5 giáo trình nền móng NXBGTVT ta có

Rtc = 5700 KN/m2

• li là chiều dày lớp đất thứ i mà cọc xuyên qua

• fi là lực ma sát đơn vị tiêu chuẩn của lớp đất thứ i

Cọc đóng qua 3 lớp đất, giá trị ftc

i được thống kê ở bảng sau đây:

Trang 29

Tính toán số cọc trong móng

coc

Q

P

n =β

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

• Pcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 511.34T

• Pmax : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 1915.87 T (lấy từ tổ hợp tải trọng theo TTGH cường độ bất lợi về phía sông : Tổ hợp Ia )

62534511

8719155

,

+ San ủi mặt bằng (dùng máy ủi).Định vị các tim cọc khoan nhồi BTCT

Tập hợp máy móc thiết bị vật liệu chuẩn bị thi công mố

Bước 2:

+ Lắp dựng máy khoan chuẩn bị khoan cọc

+ Lần lượt khoan các cọc theo đúng trình tự thiết kế

Trang 30

+ Đắp đất nón mố và hoàn thiện

Thi công trụ cầu :

Bước 1:

+ Đo đạc xác định tim trụ , tim cọc ván thép, khung định vị

+ Hạ khung định vị đóng cọc ván thép

Bước 2:

+ Bơm cát vào vòng vây cọc ván thép kết hợp neo và đầm chặt

+ Di chuyển máy khoan bằng hệ nổi đến vị trí thi công

+ Khoan đến cao độ thiết kế, hạ tầng cốt thép, đổ bê tông cọc

Bước 3:

+ Đào đất ra khỏi vòng vây đến cao độ thiết kế

+ Đổ bê tông bịt đáy theo phương pháp vữa dâng

Trang 31

Thi công kết cầu nhịp:

+ Xác định vị trí tim kết cấu nhịp

+ Xác định các vị trí trụ đỡ của đà giáo

+ Lắp dựng ván khuôn và cốt thép đỡ đoạn dầm 9m kết cấu nhịp trên đà giáo

+ Mở rộng thân trụ, lắp dựng đà giáo ván khuôn

+ Đổ khối Ko ở trụ T1 và tru T2 và tiến hành neo khối Ko tạm xuống trụ bằng thanh cường độ cao PC32

+ Lắp xe đúc hẫng lên hai bên khối Ko đã đúc xong và đã kéo cáp DƯL Tiến hành neo giữ xe

đúc

+ Đổ bê tông khối tiếp theo

+ Khi bê tông đủ cường độ cho phép tiến hành kéo căng các bó cáp cường độ cao

+ Đưa xe đúc ra vị trí mới lặp lại các bước trên

+ Tiến hành hợp long nhịp giữa

+ Hạ dầm xuống gối, hoàn thiện lớp phủ mặt cầu, lan can tay vịn

+ Lắp giá 3 chân

+ Lao dầm 33 m ra ngoài trụ

+ Hạ dầm xuống trụ

Trang 32

chương II Phương án sơ bộ II Cầu dàn liên tục

10 Giới thiệu Chung về phương án

Sơ đồ bố trí chung của cầu:

+ Dựa vào cấp sông, khổ thông thuyền, mặt cắt sông và mặt cắt địa chất của sông, người thiết

kế đưa ra phương án cầu dàn với sơ đồ cầu như sau: cầu liên tục 3 nhịp với chiều dài các nhịp bố trí như sau:

Trang 33

• Chiều cao kiến trúc nhỏ đối với cầu dầm chạy trên

• Đảm bảo độ cứng theo phương đứng của kết cấu nhịp:

f < [f]

• Đảm bảo mỹ quan và phù hợp với cảnh quan ở khu vực xây cầu

+ Theo kinh nghiêm thì đối với cầu ô tô, dàn liên tục có chiều cao dàn chủ được chọn theo số liệu sau:

Khoảng cách tim hai dàn chủ:

+ Khoảng cách tim hai dàn chủ của cầu do số làn xe quyết định

+ Vì cầu có có hai làn xe chạy nên ta chọn khoảng cách giữa hai tim dàn chủ là 9.1 m

+ Lề người đi bố trí hẫng ngoài dàn để đảm bảo an toàn cho người đi bộ

Chiều dài khoang dàn

+ Chiều dài khoang là khoảng cách giữa hai nút liên tiếp trên đường biên xe chạy và cũng là khoảng cách giữa các dầm ngang, và là khẩu độ tính toán của các dầm dọc Như vậy chiều dài khoang không những ảnh hưởng đến các thanh trong dàn mà còn ảnh hưởng tới kích thước của dầm dọc và dầm ngang

Lấy chiều dài khoang d = 10 m

Góc nghiêng của thanh xiên với phương ngang:

+ Góc nghiêng của thanh xiên dàn không có thanh đứng thanh thanh treo so với phương ngang nằm trong khoảng hợp lí là 300 ữ 700

tgα = 9/5 ⇒ α = 610 nằm trong khoảng hợp lý

Tiết diện các thanh dàn chủ

+ Các thanh biên trên và biên dưới được chọn có kích thước bằng nhau Các thanh có hình dạng

là chữ H được tổ hợp từ các thanh thép hình

Trang 34

Thanh xiên tại gối (tiết diện hộp) 520 600 20 24

Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 520 600 20 24

Cấu tạo hệ dầm mặt cầu:

+ Hệ dầm mặt cầu bao gồm dầm dọc và dầm ngang để đỡ mặt cầu và truyền tải trọng từ mặt cầu tới dàn chủ Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn chủ, dầm ngang được bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tựa lên dầm ngang Dầm dọc và dầm ngang phải được liên kết chắc chắn để tạo thành hệ dầm mặt cầu

+ Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là dạng cánh trên dầm dọc và dầm ngang bằng nhau, cánh dưới dầm dọc cao hơn dầm ngang và có vai kê

+ Dầm dọc và dầm ngang đều chọn thanh mặt cắt chữ I với các kích thước như sau:

• Diện tích dầm ngang A=0.0415 m2

• Dầm ngang có chiều dài 8.5m

Trang 35

+ Mặt cầu và các công trình phụ khác:

• Lớp phủ mặt cầu xe chạy dày 74 mm Bao gồm phòng nước 4 mm lớp bê tông nhựa

70 mm

• Mặt cầu có độ dốc ngang 2.0 %

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

• Toàn cầu có 2 khe co giãn tại các mố

• Gối cầu dùng con lăn bằng thép

• Trên trụ T1 bố trí gối cố định

• Lan can trên cầu dùng lan can thép

11 Nội dung tính toán:

Tĩnh tải của cầu:

+ Tĩnh tải của cầu gồm trọng lượng bản thân các cấu kiện cầu DC (trọng lượng các thanh dàn chủ, trọng lượng dầm dọc và trọng lượng dầm ngang), và tĩnh tải chất thêm (tĩnh tải phần 2 hay tĩnh tải của bản mặt cầu và các công trình phụ khác)

Trọng lượng bản thân các cấu kiện cầu DC:

Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 520 600 24 0.0515

Trọng lượng của từng loại thanh đó được tính trong bảng sau:

A Dung trọng Chiều dài Trọng lượng

Trang 36

Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 0.0515 78.5 10.29 41.219

Tổng trọng lượng các thanh dàn chủ được cho trong bảng sau:

A Dung trọng Chiều dài Số thanh ΣPthanh

Thanh cổng cầu (tiết diện hộp) 0.0515 78.5 10.29 4 166.399

+ Mặt cắt ngang dầm dọc đã cho trong bảng 4.2

Lấy theo qui trình ta có trọng lượng hệ liên kết dọc là 2x1kN/m

Trọng lượng phần lề người đi và hệ liên kết:

Lấy bằng 25% trọng lượng dàn chủ tức là:

Trang 37

Tĩnh tải phần 2 của cầu:

+ Tĩnh tải phần 2 gồm có mặt cầu và lớp phủ cùng các thiết bị công trình phụ khác trên cầu sau khi sơ đồ kết cầu đã hoàn chỉnh

+ Vậy tĩnh tải phần 2:

DW = 34.9(KN/m) + Tĩnh tải giai đoạn II tính cho 1 m của một giàn chủ là :

Trang 38

là đối với tải trọng thẳng đứng được phép tính dầm dọc như một dầm giản đơn có khẩu độ bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, tức là bằng chiều dài khoang dàn d

Tính hệ số làn cho dầm dọc:

*Đối với dầm giữa :

Công thức tính toán :(Bảng 4.6.2.2.2a-1)

1 0

3 s

2 0 6 0

L.t

Kg2900

S0.075

Ed : Modun đàn hồi của dầm dọc, Ed = 200000 MPa

Eb : Modun đàn hồi của bản mặt cầu, Eb = 31500 MPa

eg : khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và bản mặt cầu(mm)

ts : chiều dày bản bêtông mặt cầu, t = 0.18m

Trang 39

Hoạt tải: Gồm có 2 tổ hợp :

Tổ hợp 1 là xe tải thiết kế và tải trọng làn

Tổ hợp 2 là xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính toán ,ta qui tải trọng làn về tải trọng rải đều, tính được nội lực trong dầm dọc như sau (tính với dầm dọc ở biên là dầm dọc chịu tải nặng nhất):

Trang 40

Chọn kích thước mặt cắt ngang dầm dọc:

Kích thước dầm dọc có thể chọn với các số liệu dự tính trong bảng 4.2

Kiểm toán

Mô men quán tính của dầm dọc đối với trục x là: Ix = 0.0142 m4

Sức kháng uốn tính toán đối với mô men và ứng suất phải được lấy như sau:

n f

Sử dụng phần mềm SAP2000 để tính nội lực dầm ngang ta được kết quả nội lực lớn nhất tác dụng lên dầm ngang là:

Định dạng
Số trang	225
Dung lượng	1,63 MB