Đồ án tốt nghiệp bộ môn cầu hầm

1.2.2.4.2.Tính và bố trí cốt thép DƯL trong giai đoạn thi công Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ Tên gọi các đại l−ợng Kí hiệu Giá trị Đơn vị... Với +

Lời nói đầU Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật

chất hạ tầng kỹ thuật, giao thông vận tải là một ngành được quan tâm đầu tư

nhiều vì nó như là huyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng để phát triển các ngành khác Thực tế hiện nay lĩnh vực này rất cần những người kỹ sư có chuyên môn vững vàng để có thể nắm bắt được công nghệ mới, hiện đại, để xây dựng các công trình cầu, đường có chất lượng cao góp phần phát triển cơ sở hạ tầng đất nước

Sau thời gian học tập ở trường bằng sự nỗ lực của bản thân cộng với sự chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo trong Trường Đại học Giao Thông Vận Tải nói

chung, các thầy, cô giáo trong bộ môn Cầu Hầm nói riêng đến nay em đã tích luỹ

được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho người kỹ sư

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự nỗ lực và học hỏi trong 5 năm học, là sự

đánh giá, tổng kết các kiến thức đã được học của mỗi sinh viên Trong thời gian

này được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong bộ môn Cầu Hầm, đặc biệt là sự

giúp đỡ của :

Thầy giáo hướng dẫn: Trần Thế Truyền

Thầy giáo đọc duyệt: Bùi Tiến Thành

Em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, thực hiện xong Đồ án thiết kế tốt nghiệp

Vì điều kiện thời gian và trình độ hạn chế nên tập đồ án tốt nghiệp này chắc không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 17 tháng 05 năm 2008

Sinh viên

Vương Chí Hướng

NHËn xÐt cña gi¸o viªn h−íng dÉn

Hµ Néi, Ngµy th¸ng 5 n¨m 2008 gi¸o viªn h−íng dÉn

NHận xét của giáo viên đọc duyệt

Hà Nội, Ngày tháng 5 năm 2008 giáo viên đọc duyệt

mục lục

Phần 1 9

thiết kế phương án sơ bộ 9

Chương 1 10

cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng 10

1.1.Giới thiệu chung về phương án 10

1.1.1.Kết cấu phần trên 10

1.1.2.Kết cấu phần dưới 10

1.1.3.Mặt cầu và các công trình phụ khác 10

1.1.4 Vật liệu xây dựng 11

1.2 Tính toán kết cấu nhịp 12

1.2.1.Yêu cầu tính toán cho phương án sơ bộ 12

1.2.2 Tính toán kết cấu nhịp 12

1.3 Tính toán trụ cầu 33

1.3.1 Kết cấu phần trên 33

1.3.2.Số liệu trụ 34

1.3.3 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 35

1.3.4.Tính toán và bố trí cọc móng trụ 36

1.4 Tính toán mố cầu 39

1.4.1.Cấu tạo mố M0 39

1.4.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 40

1.4.3.Tính toán và bố trí cọc bệ móng mố .44

1.5.Dự kiến công tác thi công 46

1.5.1.Thi công mố M0 46

1.5.2.Thi công trụ T3 47

1.5.3.Thi công kết cấu nhịp liên tục 47

Chương 2 50

cầu dàn thép liên tục 50

2.1.Giới thiệu chung 50

2.1.1.Sơ đồ kết cấu nhịp 50

2.1.2.Kết cấu phần trên 50

2.1.3 Kết cấu phần dưới .51

2.1.4 Vật liệu .51

2.2.Tính toán kết cấu nhịp .51

2.2.1.Yêu cầu tính toán đối với phương án sơ bộ .51

2.2.2.Tính toán đặc trưng hình học các thanh trong dàn .52

2.2.3.Tải trọng tác dụng lên giàn 58

2.2.4.Tính hệ số phân bố ngang 60

2.2.5.Tính duyệt một số thanh của giàn .61

2.3.Tính toán thiết kế trụ 65

2.3.1.Tổng quát 65

2.3.2.Kết cấu phần trên 65

2.3.3 Số liệu trụ 65

2.3.4.Tải trọng tác dụng lên trụ .66

2.3.5 Sức chiụ tải của cọc 67

2.4 Tính toán mố cầu 69

2.4.1.Cấu tạo mố M0 69

2.4.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 71

2.4.3.Tính toán và bố trí cọc bệ móng mố .74

2.5 dự kiến biện pháp thi công 76

2.5.1 Thi công mố .76

2.5.2.Thi công trụ .77

2.5.3 Thi công kết cấu nhịp chính 77

2.5.4 Thi công kết cấu nhịp dẫn .77

Chương 3 78

cầu dầm thép liên hợp 78

3.1 Giới thiệu chung về phương án 78

3.1.1 Tiểu chuẩn thiết kế 78

3.1.2 Bố trí chung phương án 78

3.2 chọn kích thước mặt cắt ngang và tính toán kết cấu nhịp 79

3.2.1 Chọn sơ bộ mặt cắt ngang dầm chủ 79

3.2.2 Tính đặc trưng hình học 80

3.2.3.Tính tĩnh tải tác dụng 83

3.2.4.Tính hoạt tải tác dụng 84

3.2.5.Nối lực tại các mặt cắt đặc trưng 86

3.3.Kiểm toán sức kháng uốn theo các trạng thái giới hạn cường độ 89

3.3.1.Mặt cắt giửa nhịp(chịu moment dương) 89

3.3.2.Mặt cắt đỉnh trụ(chịu moment âm) 92

3.4.Tính toán kết cấu bên dưới 95

3.4.1.Tính toán trụ cầu 95

3.4.2.Tính toán mố cầu 99

3.5.Dự kiến công tác thi công 103

3.5.1 Thi công mố .103

3.5.2.Thi công trụ .103

3.5.3 Thi công kết cấu nhịp .104

Chương 4 105

so sánh và lựa chọn phương án 105

4.1.Khái niệm chung về so sánh các phương án kết cấu cầu 105

4.2 So sánh ưu nhược điểm các phương án .105

4.2.1.Phương án 1:Cầu dầm hộp BTCT DƯL liên tục 3 nhịp .105

4.2.2.Phương án 2: Cầu giàn thép liên tục .106

4.2.3.Phương án 3: Cầu vòm liên hợp .107

4.3.Lựa chọn phương án 107

Phần 2 109

thiết kế Kĩ THUậT 109

Chương 5 110

Tổng quan về phương án kĩ thuật 110

5.1 Tổng quan về công nghệ thi công cầu BTCTDƯL bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng 110

5.2 Giới thiệu chung về phương án 110

5.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 110

5.2.2 Sơ đồ kết cấu 110

Chương 6 113

tính toán thiết kế dầm chủ 113

6.1 giới thiệu về kết cấu nhịp chính 113

6.1.1.Chọn các khẩu độ nhịp chính 113

6.1.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang 113

6.1.3 Phân chia đốt dầm 113

6.1.4.Tính đặc trưng hình học của mặt cắt dầm chủ 114

6.2.Tính toán nội lực .118

6.2.1.Tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II 118

6.2.2.Xác định các sơ đồ tính toán nội lực .120

6.2.3.Nội dung tính toán nội lực 122

6.3.Tính toán và bố trí cốt thép dự ứng lực .146

6.3.1.Quy đổi tiết diện 146

6.3.2.Tính toán cốt thép DƯL .147

6.3.3.Bố trí cốt thép DƯL .159

6.4.kiểm toán kết cấu nhịp 161

6.4.1.Kiểm toán giai đoạn thi công hẫng .161

6.4.2.Kiểm toán giai đoạn sử dụng 173

Chương 7 186

tính toán bản mặt cầu 186

7.1.Cấu tạo bản mặt cầu .186

7.1.1.Kích thước hình học của bản mặt cầu .186

7.1.2.Cấu tạo kết cấu áo đường .186

7.2.Tính toán nội lực bản mặt cầu .186

7.2.1.Nguyên tắc tính toán bản mặt cầu 186

7.2.2.Tải trọng tác dụng lên bản mặt cầu 187

7.2.3.Các công thức tính nội lực bản mặt cầu .187

7.2.4.Số liệu tính toán bản mặt cầu 188

7.2.5.Tính toán giá trị momen do tĩnh tải gây ra .189

7.2.6.Tính toán giá trị momen do hoạt tải 190

7.3.Tổ hợp nội lực bản mặt cầu .191

7.4.Tính toán và bố trí cốt thép bản mặt cầu .192

7.4.1.Vật liệu chế tạo bản mặt cầu 192

7.4.2.Tính toán và bố trí cốt thép 192

Chương 8 197

tính toán Thiết kế trụ 197

8.1 Kết cấu phần trên 197

8.2.Số liệu trụ 197

8.3 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 198

8.3.1 Tĩnh tải bản thân trụ 198

8.3.2 Tải trọng do kết cấu nhịp truyền xuống 198

8.3.3.Tính áp lực nước tĩnh ứng với mực nước thấp nhất 199

8.3.4.Tính áp lực nước đẩy nổi 199

8.3.5 Lực hãm xe (BR) 199

8.3.6.Tải trọng gió tác động lên công trình 200

8.4.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt 203

8.5.Kiểm toán các tiết diện .204

8.5.1.Trình tự kiểm toán .204

8.5.2.Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ 207

8.5.3.Kiểm toán mặt cắt đáy bệ 211

8.6.Tính toán và bố trí cọc trong móng .214

8.6.1.Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 214

8.6.2.Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền 214

8.6.3.Tính toán số cọc trong móng 216

8.6.4.Kiểm toán sức chịu tải của cọc 216

Chương 9 221

tính toán Thiết kế mố 221

9.1.Cấu tạo mố M0 221

9.1.1.Cấu tạo mố M0 221

9.1.2.Bảng các kích thươc cơ bản của mố 221

9.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 222

9.2.1.Nguyên tác chung khi tính toán mố 222

9.2.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 223

9.2.3.Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt 231

9.2.4.Tổng hợp nội lực kiểm toán theo TTGHCĐ I tại các mặt cắt .236

9.3.Tính toán và bố trí cốt thép tại các mặt cắt .241

9.3.1.Nguyên tắc tính toán và bố trí cốt thép .241

9.3.2.Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I) .244

9.3.3.Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt chân tường thân (Mặt cắt II-II) .246

9.3.4.Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt chân tường đỉnh (Mặt cắt III-III) 248

9.3.5.Tính toán và bố trí cốt thép tại mặt cắt chân tường cánh (Mặt cắt IV-IV) 250

9.4.thiết kế móng cọc .252

9.4.1.Tính toán và bố trí cọc trong bệ móng mố .252

9.4.2.Sơ bộ kiểm tra nội lực dọc trục cọc trong móng .254

9.4.3.Tính toán thiết kế móng cọc bệ cao .255

Chương 10 257

tính toán thiết kế thi công 257

10.1.Tổ chức thi công .257

10.1.1.Tổ chức thi công tổng thể .257

10.1.2.Tổ chức thi công chi tiết 258

10.2.tính toán thi công .268

10.2.1.Tính toán vòng vây cọc ván thép (CVT) .268

10.2.2.Tính toán ván khuôn thép 272

10.2.3.Tính thanh neo đỉnh trụ .276

10.2.4.Tính toán mở rộng trụ .277

PhÇn 1 thiÕt kÕ ph−¬ng ¸n s¬ bé

Chương 1 cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng

1.1.Giới thiệu chung về phương án

1.1.1.Kết cấu phần trên

- Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 2x33+60+90 +60+2x33

- Dầm liên tục 3 nhịp, tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi:

+ Chiều cao dầm trên đỉnh trụ hđt= 5.5 m

+ Chiều cao dầm tại giữa nhịp hgn= 2.5 m

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

+ Chiều dày bản tại ngàm : tn = 80cm

+ Chiều dày sườn dầm : ts = 45 cm

1.1.2.Kết cấu phần dưới

1.1.2.1.Cấu tạo trụ cầu

- Trụ cầu dẫn dùng loại trụ thân hẹp, trụ cầu chính dùng loại trụ thân nặng, đổ bê tông tại chỗ có f’c=30 Mpa

- Trụ được đựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm

- Phương án móng : Móng cọc đài cao

1.1.2.2.Cấu tạo mố cầu

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

- Mố được đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D=150cm

1.1.3.Mặt cầu và các công trình phụ khác

- Lớp phủ mặt cầu gồm 4 lớp : Lớp mui luyện có chiều dầy trung bình là 7cm (thay đổi

từ 2cm đến 12cm để tạo ra độ dốc ngang 2%), lớp chống thấm dày 1cm, lớp bêtông cốt thép dày 3cm và trên cùng là lớp bêtông nhựa dày 5cm

- Mặt cầu có độ dốc ngang là 2%

- Hệ thống thoát nước dạng ống bố trí dọc cầu thoát xuống gầm cầu

- Toàn cầu có 6 khe co giãn

- Gối cầu dùng loại gối chậu cao su

- Lan can trên cầu dùng loại lan can thép

- Hệ thống chiếu sáng bố trí dọc hai bên thành biên của cầu với cự ly 50m/1 cột đèn

- Cấp của thép: 270 (thép có độ chùng dão thấp)

- Cường độ chịu kéo cực hạn: fpu = 1860 (Mpa)

- Cường độ chảy: fpy = 0.9 x fpu = 0.9 x 1860 = 1674 (Mpa)

- Mô đuyn đàn hồi quy ước: E = 197000 (Mpa)

- Hệ số ma sát: à = 0.25

- Hệ số ma sát lắc trên 1mm bó cáp (5.9.5.2.2b):K = 6.6ì10-7 (mm-1) = 6.6ì10-4 (m-1)

- ứng suất trong thép ứng suất khi kích: fpj = 1448 (MPa)

- Chiều dài tụt neo: ∆L = 0.01 (m)

1.1.4.3.Thép thường

- Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh: fy = 420 (MPa)

- Môdun đàn hồi: Es = 200000 (MPa)

1.2 Tính toán kết cấu nhịp

1.2.1.Yêu cầu tính toán cho phương án sơ bộ

- Trong phương án sơ bộ yêu cầu tính toán KCN trong giai đoạn khai thác

- Tiết diện tại hai mặt cắt

3500

1.2.2.2.Tính đặc trưng hình học của dầm chủ

1.2.2.2.1.Phân chia đốt dầm

- Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bị hiện có của

đơn vị thi công ta phân chia các đốt dầm như sau :

+ Đốt trên đỉnh trụ : do = 12m (khi thi công sẽ tiến hành lắp đồng thời 2 xe đúc trên trụ)

+ Đốt hợp long nhịp giữa : dhl = 2m

+ Đốt hợp long nhịp biên : dhl = 2m

+ Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo : ddg = 14 m

+ Số đốt ngắn trung gian : n = 6 đốt , chiều dài mỗi đốt : d = 3 m

+ Số đốt trung gian còn lai : n = 5 đốt , chiều dài mỗi đốt d = 4 m

- Sơ đồ phân chia đốt dầm:

K0

450 450 6x300 5x400

K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K11 K10 K9

K6 K5 K4 K3 K2 K1

đường cong mặt cầu

đường cong chiều dày bản đáy

đường cong đáy dầm

Vậy phương trình đường cong mặt cầu : ( 2 2) ( )2 g tr 2

1.2.2.2.3.Xác định phương trình đường cong đáy dầm tại nhịp giữa:

- Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol , đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp: Y =ax +bx+c 2 2

g tr

L -δ4x

Vậy chiều cao mặt cắt dầm: Hi = Y1 – Y2

1.2.2.2.4.Phương trình đường cong thay đổi chiều dày bản đáy nhịp giữa.

Cũng sử dụng đường cong dạng bậc hai, ta có:

Trong đó: t : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt đỉnh trụ bo

t : Chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhịp bg

Vậy chiều dầy bản đáy: ti = Y3 – Y2

1.2.2.2.5 Phương trình thay đổi bề rộng đáy hộp

Chọn hệ toạ độ XOY, trong đó trục tung tại mặt cắt bắt đầu thay đổi chiều cao hộp

Ta có: Bề rộng đáy dầm thay đổi tuyến tính theo phương trình sau:

+ Y1 : cao độ đường cong mặt cầu

+ Y2 : cao độ đường cong đáy dầm

+ Y3 : cao độ đường cong thay đổi chiều dày bản đáy

+ td : Chiều dày bản đáy

Bảng tính toán đặc tr−ng hình học của mặt cắt đầm chủ

Tên MC x

(m)

h (cm)

h d (cm)

b d (cm)

A (cm 2 )

S (cm 3 )

Y o (cm)

I dc (cm 4 )

+ A: Diện tích tính đổi của mặt cắt

+ S : Mômen tĩnh của mặt cắt với đáy dầm

+ Yo : Khoảng cách từ trục trung hoà đến đáy dầm

+ Idc : Mômen quán tính của mặt cắt dầm với trục trung hoà

+ hd : Chiều cao bầu dầm tính đổi

+ bd : Chiều rộng bầu dầm ( Chiều rộng đáy mặt cắt hộp)

Trọng l−ợng các đốt tính theo công thức:

q = V γcTrong đó:

Do đó ta có tĩnh tải dải đều của lớp phủ mặt cầu là

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

Bảng giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ do trọng l−ợng bản thân các đốt đúc

Tên MC x

(m) Tên đốt

L đốt (m)

P đốt (kN)

a (m)

M (TTGTSD) (kN.m)

M (TTGHCD1) (kN.m)

Trong đó : a là khoảng cách tính từ trọng tâm đốt đến mặt cắt đỉnh trụ

- Tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ do trọng l−ợng xe đúc

+ Tải trọng thi công : CLL = 2.14 kN/m

+ Trọng l−ợng xe đúc, ván khuôn, đà giáo : P = 800kN

+ Khoảng cách từ xe đúc đến mặt cắt đỉnh trụ : a = 43m

+ Mô men do xe đúc : Mxd = 1,25 800 43 = 43000kN.m

+ Mômen do tải trọng thi công : MTC =1,5 2,14.442/2 = 3107,28 kN.m

- Tổng giá trị mômen tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ trong quá trình thi công :

MTT = 285817.1+ 43000+ 3107.28 = 331924.3 kN.m

1.2.2.4.2.Tính và bố trí cốt thép DƯL trong giai đoạn thi công

Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ

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

Khoảng cách bố trí @ 20 cm

Xác định vị trí trục trung hoà

Tính toán cốt thép DƯL

dp TTH

- Công thức tính chiều cao vùng chịu nén (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật)

- Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật)

- Công thức tính sức kháng uốn tính toán của mặt cắt :Mr = ϕ Mn

Trong đó :

+) ϕ : Hệ số sức kháng , lấy ϕ = 1

+) Aps : Diện tích cốt thép DUL

+) dp : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL

+) f’c : Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 40 MPa

+) b : Bề rộng mặt cắt chịu nén

+) bw : Bề dày bản bụng

+) hf : Chiều dày cánh chịu nén

+) β : Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất theo 5.7.2.2 1

+) fpu : Cường độ chịu kéo quy định của thép DUL, fpu = 1860 MPa

+) fpy : Giới hạn chảy của thép DUL, fpy = 85%fpu = 1581 MPa

p

pu ps 1

' c

pu ps

d

fkA.b.β0,85.f

'

A.AfAc

+

ư+

) 2 ' (

'.

) 2 (

2

a - d f A

+) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DUL đã bị chảy dẻo

+) a = c.β : Chiều dày của khối ứng suất tương đương 1

+) fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1

Với

+) Hàm lượng thép DƯL và thép thường phải được giới hạn sao cho : ≤0,42

p

d c

Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công:

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

ps

d

ck -1

f f

1.2.2.5.Tính nội lực và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp trong giai đoạn sử dụng

1.2.2.5.1.Tính toán nội lực (mômen )

Dầm liên tục 3 nhịp đúc hẫng theo công nghệ hạ xuống gối chính trước khi hợp long nhịp giữa(đặc điểm của dầm thi công theo công nghệ này là tải trọng thi công được xét như tổ hợp chính và còn tác dụng đến kết cấu cả trong giai đoạn khai thác) chịu tải theo các sơ đồ:

Sơ đồ 1:

Giai đoạn hợp long nhịp biên và hợp long nhịp giữa nhưng đốt hợp long nhịp giữa chưa đạt cường độ

- Sơ đồ tính toán giai đoạn này là dầm giản đơn mút thừa

- Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này gồm:

+ Tĩnh tải giai đoạn 1 DC

+ Tải trọng thi công phân bố đều CLL = 0,22 T/m

+ 1/2 Tải trọng xe đúc CE = 600kN đặt tại vị trí cách mặt cắt cuối khối K11 một khoảng là 1m

+ Trọng lượng nửa đốt hợp long cùng với đà giáo, ván khuôn vì lúc này đốt hợp long chưa liên kết để biến kết cấu thành hệ liên tục Gc = 417kN Đốt hợp long được coi như một dầm kê trên hai cánh hẫng

Với sơ đồ và tải trọng như trên có thể tính theo 2 cách : Dùng phương pháp cơ học kết cấu hoặc dùng phần mềm Midas Civil Sau đây trình bày cách thứ nhất :

Gọi A là phản lực tại gối trên trụ T2 (tức mặt cắt 0-0) Khi đó :

- Giá trị của A do tải trọng bản thân gây ra : ADC=2800.68 kN

- Giá trị của A do tĩnh tải thi công phân bố đều : ACLL= 29.67 kN

- Giá trị của A do trọng lượng xe đúc : ACE=-215 kN

Khi đó momen tại mặt cắt trụ do các tải trọng trên gây ra là :

MDCTC (kN.m) MCLLTC (kN.m) MCETC (kN.m) MTC(kN.m) MTT(kN.m)

Sơ đồ 2:

Giai đoạn dỡ tải-chuyển xe đúc ra khỏi cầu

Sau khi hợp long , chưa tháo dỡ ván khuôn 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 đàn hồi trở lại nhưng do lúc này dầm đã là liên tục, chuyển vị bị khống chế và sẽ gây ra nội lực trong dầm Chúng ta gọi hiện tượng này là hiệu ứng

dỡ tải

Như vậy với sơ đồ 2 là dầm liên tục , chịu tác dụng của các tải trọng :

-Trọng lượng xe đúc - lực tập trung tác dụng tại nhịp giữa , cách mặt cắt giữa nhịp khoảng cách là 1m theo hướng ngược với trọng lực

-Tải trọng thi công – lực phân bố 0.214 T/m tác dụng trên suốt chiều dài nhịp biên bất kỳ và nhịp giữa theo hướng ngược với hướng của trọng lực

-Tải trọng do dỡ ván khuôn treo đốt hợp long- lực tập trung đặt tại hai đầu mút thừa theo hướng ngược với hướng của trọng lực

Hệ số tải trọng được lấy như sau:

- Khi kiểm toán theo TTGHCĐ1:

+ Tải trọng thi công lấy bằng 1,5

+ Tải trọng xe đúc, ván khuôn, đốt hợp long lấy bằng 1,25

- Khi kiểm toán theo TTGHSD: Tất cả các tảI trọng đều lấy hệ số là 1

Kết quả tính toán nội lực trong giai đoạn này cho hai mặt cắt 15-15 ( mặt cắt đỉnh trụ)

và 29-29 ( mặt cắt giữa nhịp) được tổng hợp trong bảng sau:

Mặt cắt

Xe đúc, ván khuôn (kN.m)

Tải trọng thi công (kN.m)

Tải trọng tác dụng trong giai đoạn này là tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải

- Tĩnh tải giai đoạn II

- Hoạt tải :

+ Xe tải thiết kế

+ Xe hai trục thiết kế

Xe hai trục gồm một cặp trục 110kN cách nhau 1200mm Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm

+ Tải trọng làn:

Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3kN/m phân bố đều theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích

+ Tải trọng người: Tải trọng rải đều qngười=3kN/m2, xếp trên suốt chiều dài cầu, trên mặt cắt ngang xếp trên chiều rộng lề người đi

+ Lực xung kích:

Hệ số áp dụng cho tải trọng tác dụng tĩnh được lấy bằng: (1 + IM/100)

Lực xung kích không được áp dụng cho tải trọng bộ hành hoặc tải trọng làn thiết kế Khi kiểm toán theo TTGHCĐ1 và TTGHSD ta lấy lực xung kích là 1,25

Số làn xếp tải là 2 nên tra bảng ta có hệ số làn là 1

Hệ số tải trọng được lấy như sau:

- Với tĩnh tải phần II: + Khi kiểm toán theo TTGHCĐ1 lấy hệ số là 1,5

+ Khi kiểm toán theo TTGHSD lấy hệ số là 1

- Với hoạt tải : + Khi kiểm toán theo TTGHCĐ1 lấy hệ số là 1.75

+ Khi kiểm toán theo TTGHSD lấy hệ số là 1

* Mô men giữa nhịp lấy với hiệu ứng của DW+hiệu ứng lớn nhất trong các hiệu ứng sau :

- Xe 2 trục thiết kết tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế

- Hiệu ứng của 1 xe tải thiết kế có cự ly trục bánh sau thay đổi từ 4,3m đến 9m tổ hợp với hiệu ứng cuả tải trọng làn thiết kế

Ta thấy hiệu ứng thứ hai bất lợi nhất

* Mô men tại gối được lấy với hiệu ứng của DC+DW+hiệu ứng lớn nhất trong số các hiệu ứng sau:

- Xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế

- Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự li trục bánh sau thay đổi từ 4,3m đến 9m tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế

- Lấy 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh sau xe này cách bánh trước xe kia 15m tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế , khoảng cách giữa các trục 145kN mỗi xe tải lấy bằng 4,3m

Ta thấy hiệu ứng thứ 3 là bất lợi nhất

Sử dụng Midas Civil để tính nội lực tại mặt cắt 15-15( mặt cắt đỉnh trụ ) và mặt cắt giữa nhịp khi chịu tác dụng của tĩnh tải phần II, kết quả được ghi trong bảng sau:

Mặt cắt Tĩnh tải phần 2 Hoạt tải M(TTGHSDkN.m) M(TTGHCD1kN.m)

1.2.2.5.2.Tính và bố trí cốt thép DƯL

a) Tính toán cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng:

Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt đỉnh trụ

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ M tt 473349.2 kN.m

KC từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến mép chịu

Số thanh thép trên 1 lưới n thanh 52.5

Số lưới thép chịu kéo bố trí n luoi 2

Tổng diện tích thép thường chịu kéo A s 0 cm 2

Số lưới thép chịu kéo bố trí n luoi 2

Tổng diện tích thép tường chịu kéo A s ' 0 cm 2

Xác định vị trí trục trung hoà

+) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 24 bó ( 19 tao 15,2mm)

+) Diện tích cốt thép bố trí : APS = 638.4 (cm2)

b) Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng:

Mặt cắt đỉnh trụ

Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Kết luận

Chiều cao khối ứng suất tương

=>Vậy việc bố trí cốt thép DƯL đảm bảo khả năng chịu lực cho mặt cắt

c)Tính toán cốt thép mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng

Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt giữa nhịp

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

Số thanh thép trên 1 lưới nthanh 53 thanh

Xác định vị trí trục trung hoà

Tính toán cốt thép DƯL

Bảng tính duyệt mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng

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

Kết luận : Vậy việc bố trí cốt thép DƯL đảm bảo khả năng chịu lực cho mặt cắt

1.3 Tính toán trụ cầu

1.3.1 Kết cấu phần trên

- Số l−ợng dầm: N = 1 dầm

- Chiều dài tính toán nhịp chính: Lcs = 90 m

- Chiều dài tính toán nhịp biên: Lss = 60 m

- Chiều dài thực tế nhịp chính: Lchinh = 90 m

- Chiều dài thực tế nhịp biên: Lbiên = 60m

- Chiều cao dầm trung bình dầm hộp: Htb = 4.0 m

- Chiều cao gờ đỡ lan can: Hg = 0.87 m

- Chiều cao lan can: Hlc = 0.46 m

- Khổ cầu: B =7 m

- Loại trụ: Trụ thân nặng BTCT

- Loại cọc: Cọc khoan nhồi d = 1500 mm

- Số cọc trong móng: ncọc = 12 Cọc

- Cao độ mực nước cao nhất: MNCN = 127.98 m

- Cao độ mực nước thấp nhất: MNTN = 125.5 m

1.3.3 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ

1.3.3.1 Tĩnh tải bản thân trụ

Công thức chung để xác định tĩnh tải là :

Pi = Vi γiTrong đó : Pi : trọng l−ợng của cấu kiện

1.3.3.2 Tải trọng do kết cấu nhịp truyền xuống

Tải trọng của kết cấu nhịp truyền xuống trong giai đoạn sử dụng gồm có tĩnh tải (tĩnh

tải phần I và phần II) và hoạt tải

Trong phần thiết kế sơ bộ chỉ xét tới áp lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ

Do đó: Sau khi tổ hợp ta có áp lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ lớn nhất theo TTGHCĐ1 là: P = 75835.9kN

1.3.4.Tính toán và bố trí cọc móng trụ

1.3.4.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

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

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

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

1.3.4.2.Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền

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

QR = φqpQp + φqsQs

với:

Qp = qp Ap

Qs = qs As Trong đó:

85 , 0

ϕqp = hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3

dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi

cọc và sức kháng thân cọc Đối với đất sét ϕqp = 0.55

ϕqs = hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc Đối với đất sét ϕqs = 0.65

qs = sức kháng đơn vị bề mặt thân cọc được tính như sau:

Đất rời qs= 0.0028Ntb

Đất dính qs = αSuVới Ntb – Số nhát búa SPT trung bình dọc thân cọc

α - Hệ số dính bám phụ thuộc vào giá trị của Su

Su - Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình

Bảng tra các chỉ số cơ lý của đất:

trạng thái chặt Nh− vậy sức kháng thân cọc:

ϕqsQS = 7955.54 kN Sức kháng mũi cọc:

Do mũi cọc đặt trên lớp đất cát là loại đất rời,do đó sức kháng mũi cọc đ−ợc tính nh− sau:

9 , 75835

5 ,

=

n

BÒ dÇy c¸nh dtc 50 cm