Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu qua sông TL15 nằm ở vùng đồng bằng thuộc tỉnh Quảng Nam

Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu - Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng cómật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp v

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 7

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG 8

1 Địa hình 8

2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình 8

3 Phạm vi nghiên cứu của đồ án 8

4 Điều kiện địa hình 8

5 Điều kiện địa chất 8

6 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn 8

6.1 Điều kiện khí hậu 8

6.2 Điều kiện thuỷ văn 9

7 Điều kiện cung ứng vật liệu 9

7.1.Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn 9

7.2.Vật liệu thép 9

7.3.Xi măng 9

8 Năng lực và máy móc thi công 9

9 Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu 9

10 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư 10

CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU 12

1.1 Đánh giá điều kiện địa hình 12

1.2 Đánh giá điều kiện địa chất 12

1.3 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền 12

1.4 Các giải pháp kết cấu 12

1.4.1 Nguyên tắc chung 12

1.4.2 Giải pháp kết cấu công trình 12

1.4.2.1 Kết cấu thượng bộ 12

1.4.2.2 Kết cấu hạ bộ 13

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 14

3.1 Tính toán các hạng mục công trình 17

3.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu 18

3.1.2 Tính toán khối lượng lan can tay vịn 18

3.1.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 18

3.1.4.Khối lượng các hạng mục công trình cầu 21

3.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ: 24

3.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố 1: 24

3.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố 2 25

3.2.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ 25

3.2.3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên 1 trụ 25

3.2.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 26

3.2.4.a Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu 26

3.2.5: Bố trí cọc cho mố và trụ 34

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU CẦU DÀN THÉP NHỊP (2 X 74)M 35

4.1 Tính toán các hạng mục công trình 35

4.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu 36

4.1.2 Tính toán khối lượng BMC, Lan can-tay vịn, Gờ chắn bánh xe: 37

4.1.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 37

4.1.4.Khối lượng các hạng mục công trình cầu 40

4.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ: 42

4.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố 1: 42

4.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố 2 44

4.2.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ 44

4.2.3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên 1 trụ 44

4.2.4 Tính toán sức chịu tải của cọc 45

4.2.4.a Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu 45

4.2.4.b Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền 45

4.2.5: Bố trí cọc cho mố và trụ 50

CHƯƠNG 5 : 53

LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT 53

SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 53

5.1 Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật 53

5.2 Phân tích đơn giá 2 phương án 53

5.2.1 Phương án 1: Cầu BTCT dầm I 53

5.2.2 Phương án 2: Cầu dàn thép 53

5.3 So sánh các phương án theo giá thành dự toán 56

5.4 So sánh các phương án: 58

6.2 Thiết kế cấu tạo 63

6.2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu 63

6.2.2.Chọn tiết diện dầm chủ 64

6.2.3 Tính toán hệ số phân bố hoạt tải theo làn: 64

6.2.3.1 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men uốn: 64

6.2.3.2 Hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt: 66

6.2.3.3 Xác định hệ số phân bố ngang của hoạt tải đoàn người 67

6.3 Hệ số điều chỉnh tải trọng: 67

6.4 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 67

6.4.1 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 68

6.4.1.1 Tĩnh tải phần kết cấu nhịp 68

6.4.1.2 Tĩnh tải lan can tay vịn 68

6.4.1.3 Tĩnh tải lớp mặt cầu 68

6.4.1.4 Tổng cộng tĩnh tải tác dụng lên dầm kế biên 68

6.5 Đường ảnh hưởng mô men, lực cắt và sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng .68 6.5.1 Xác định các mặt cắt đặc trưng 68

6.5.2 Xác định đường ảnh hưởng của nội lực tại các mặt cắt đặt trưng 69

6.5.2.1 Đường ảnh hưởng momen 69

6.5.2.2 Đường ảnh hưởng lực cắt 72

6.6 Tính nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm kế biên theo TTGH cường độ 1, TTGH sử dụng 75

6.6.1 Momen do tĩnh tải tác dụng lên dầm 75

6.6.1.a - Mô men ở trạng thái cường độ 1 75

6.6.1.b - Mô men ở trạng thái giới hạn sử dụng 76

6.6.2 - Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm 76

6.6.2a – Lực cắt ở trạng thái cường độ 1 76

6.6.2b – Lực cắt ở trạng thái giới hạn sử dụng 77

6.7 Tổ hợp nội lực do hoạt tải tác dụng lên dầm theo TTGHCĐ1,TTGHSD 77

6.7.1 Tổ hợp mômen do hoạt tải gây ra 77

6.7.1a Các hệ số: 78

6.7.1b Mô men do hoạt tải thiết kế HL93 và PL 78

6.7.2 -Tổ hợp lực cắt do hoạt tải gây ra 78

6.8 Tổ hợp nội lực do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm theo TTGHCĐ và TTGHSD tại các mặt cắt đặc trưng 79

6.8.1 Tổ hợp mô men 79

6.8.2 Tổ hợp lực cắt 79

6.9 Chọn và bố trí cốt thép DƯL cho dầm chủ 80

6.9.1 Chọn số lượng thép DƯL cho dầm chủ 80

6.9.2 Bố trí cốt thép DƯL cho dầm chủ` 83

6.10 Tính đặc trưng hình học của dầm chủ 86

a Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn 1: giai đoạn đã có cốt thép DƯL, bản mặt cầu chưa làm việc chung với dầm chủ 88

b/ Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn 2: giai đoạn đã có cốt thép DƯL, bản mặt cầu đã làm việc chung với dầm chủ (giai đoạn liên hợp) 89

6.11 Tính mất mát ứng suất trước trong cốt thép cường độ cao: 90

6.11.1 Do co ngắn đàn hồi: (5.9.5.2.3) 91

6.11.4.Do co ngót: (5.9.5.4.2) 92

6.12.1.Kiểm tra theo THGH cường độ 1 95

6.12.1.1.Kiểm toán cường độ chịu uốn 95

6.12.1.2.Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước 98

6.12.1.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt ở trạng thái giới hạn Cường độ I 99

6.12.2 Kiểm toán theo TTGH sử dụng 103

6.12.2.1 Kiểm tra ứng suất trong bê tông 103

6.12.2.2.Kiểm tra độ võng 107

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MỐ A 110

7.1.Số liệu thiết kế: 110

7.2.Kích thước mố: 110

7.3.Yêu cầu tính toán 112

7.4.Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu: 112

7.4.1.Tĩnh tải kết cấu nhịp : 112

7.4.2.Tĩnh tải do trọng lượng bản thân mố: 113

7.4.3.Lực hãm xe (BR): 115

7.4.4.Lực ma sát (FR): 116

7.4.5.Lực ly tâm (CE): 116

7.4.6.Tải trọng gió ( WS, WL): 116

7.4.7.Tải trọng gió thẳng đứng: 117

7.4.8.Nội lực do trọng lượng đất đắp EV (tính cho tiết diện A-A): 118

7.4.9.Nội lực do áp lực đất EH, LS: 118

7.5.Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt: 121

7.5.1.Tổ hợp nội lực tại mặt cắt A-A 121

7.5.2.Tổ hợp nội lực tại mặt cắt B-B: 124

7.5.3.Tổ hợp nội lực tại mặt cắt C-C: 126

7.5.4.Tổ hợp nội lực tại mặt cắt D-D: 128

7.5.5.Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E-E: 129

7.6.Kiểm toán tại các mặt cắt: 131

7.6.1.Kiểm toán tại mặt cắt A-A: 131

7.6.1.1.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo hai phương: 132

7.6.1.2.Kiểm tra cấu kiện theo điều kiện chịu cắt: 134

7.6.1.3.Kiểm tra nứt: 135

7.6.2.Kiểm toán tại mặt cắt B-B: 136

7.6.2.1.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo hai phương: 136

7.6.2.2.Kiểm tra cấu kiện theo điều kiện chịu cắt: 138

7.6.2.3.Kiểm tra nứt: 139

7.6.3.Kiểm toán tại mặt cắt C-C: 140

7.6.3.1.Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo hai phương: 140

7.6.3.2.Kiểm tra cấu kiện theo điều kiện chịu cắt: 142

7.6.3.3.Kiểm tra nứt: 144

7.6.4.Kiểm toán tại mặt cắt E-E: 144

7.6.4.1Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 2 phương : 145

7.6.4.2.Kiểm tra cấu kiện theo điều kiện chịu cắt: 146

7.6.4.3.Kiểm tra nứt: 147

7.7.3 Kiểm tra cường độ của nền đất: 150

7.7.5 Kiểm tra điều kiện chọc thủng đài cọc 154

8.1 Số liệu thiết kế : 156

8.1.1 Số liệu chung : 156

8.1.2 Số liệu kết cấu phần trên : 156

8.1.3 Số liệu mố: 156

8.1.4 Kích thước mố: 156

8.2 Sơ lược về đặc điểm xây dựng : 157

8.2.1.Đặc điểm mố A: 157

8.2.2.Điều kiện thi công: 157

* Đề xuất một số giải pháp thi công móng: 159

* So sánh lựa chọn phương án thi công: 159

8.3 Trình tự thi công mố A: 160

8.4 Kỹ thuật thi công mố A: 160

8.4.1 Công tác chuẩn bị: 160

8.4.2 Công tác định vị tim mố: 162

8.4.3 Thi công cọc khoan nhồi: 163

8.4.3.1 Công tác chuẩn bị thi công: 164

8.4.3.2 Yêu cầu về vật liệu, thiết bị: 165

8.4.3.3 Thi công các công trình phụ trợ: 165

8.4.3.4 Công tác khoan tạo lỗ dùng ống vách: 165

8.4.3.5 Thiết bị hạ ống vách: 165

8.4.3.6 Chuẩn bị khoan: 165

8.4.3.7 Khoan lỗ: 166

8.4.3.8 Công tác cốt thép: 166

8.4.3.9 Đổ bêtông cọc theo phương pháp di chuyển thẳng đứng ống dẫn: 166

8.4.3.10 Nghiệm thu cọc khoan nhồi: 167

8.4.4 Đào đất hố móng bằng máy đào kết hợp với nhân công: 168

8.4.5.Đập vỡ đầu cọc, vệ sinh hố móng, đổ bê tông lót móng: 169

8.4.6.Thi công bệ mố: 169

8.4.6.1.Trình tự thi công: 169

8.4.6.2.Kỹ thuật thi công đổ bê tông: 169

8.4.6.3.Chọn máy trộn bê tông và máy đầm: 169

8.4.6.4.Tính toán ván khuôn: 170

8.4.7.Thi công thân mố, tường cánh và tường đầu: 178

8.4.7.1.Thi công thân mố và tường cánh: 178

8.4.7.2.Tính toán ván khuôn thân mố: 178

8.4.7.3.Tính toán ván khuôn tường cánh: 185

8.4.8.Thi công tường đầu, tường cánh mố cầu: 188

8.4.8.1.Trình tự thi công: 188

8.4.8.2.Tính toán ván khuôn: 189

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 192

9.1 Giới Thiệu Chung 192

9.2 Điều kiện địa hình - địa chất thuỷ văn 192

9.2.1 Điều kiện địa hình 192

9.2.2 Điều kiện địa chất 192

9.2.3 Thuỷ văn 192

9.3 Điều kiện thi công 192

9.4.6.Công tác vận chuyển dầm 194

9.5 Đặc điểm lao lắp các dầm chủ BTCT đúc sẵn 195

9.6 Các điều kiện để chọn phương án thi công 195

9.7 Các phương án thi công 195

9.7.1 Phương án 1: Lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa loại nhỏ 195

9.7.2.Phương án 2: Lao lắp dầm bằng giá long môn 196

9.8 Ưu, nhược điểm của các phương án 197

9.8.3 Phương án 1: Dùng tổ hợp mút thừa loại nhỏ 197

9.8.2 Phương án 2: Dùng cần trục long môn 197

9.9 So sánh chọn phương án 197

9.9.1 Phương án 1 197

9.9.2 Phương án 2 198

9.10 Trình tự thi công chi tiết lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa 198

9.11 Tính toán và kiểm tra phương án chọn 198

9.11.1 Cấu tạo tổ hợp lao dầm: (Lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa) 198

9.11.2 Kiểm tra độ ổn định khi lao tổ hợp 199

9.11.3 Kiểm tra lật theo phương dọc cầu 199

9.11.4 Kiểm tra lật theo phương ngang cầu 200

9.11.4.1 Khi chưa sàng ngang dầm: 200

9.11.4.2 Khi sàng ngang dầm: 201

9.11.4.3 Tính cáp treo dầm 202

CHƯƠNG 10: TIẾN ĐỘ THI CÔNG MỐ A 204

TÀI LIỆU THAM KHẢO 209

LỜI CẢM ƠN

Sau khi gia nhập WTO đất nước ta có những chuyển biến mạnh mẽ trên nhiềulĩnh vực đặc biệt là trên lĩnh vực kinh tế, tăng trưởng kinh tế cao, nguồn đầu tư từ nướcngoài vào nước ta trong năm qua đạt hơn 22,35 tỉ USD.Trong giai đoạn phát triển hiệnnay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăngtrưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xâydựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, chúng em là những côngdân, những nguời kỹ sư tương lai thì chúng em phải làm sao trang bị cho mình nhữngkiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể là một người có ích cho xã hội góp mộtphần công sức của mình vào công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sôngTL15 đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông

để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tậntình của thầy giáo hướng dẫn Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạnchế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nênchắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thôngcảm và chỉ dẫn thêm cho em Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo để đồ

án được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáoPGS.TS Nguyễn Xuân Toản cùng thầy giáo trong bộ môn Cầu Hầm khoa Xây DựngCầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng, ngày 30 tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHUNG

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG TL15.

1 Địa hình

Sông TL15 nằm ở vùng đồng bằng thuộc tỉnh Quảng Nam

2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình

3 Phạm vi nghiên cứu của đồ án

- Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 25 %

- Thiết kế thi công : 30 %

4 Điều kiện địa hình

- Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịpđối xứng

5 Điều kiện địa chất

- Địa chất lòng sông chia làm 3 lớp rõ rệt :

+ Lớp cát nhỏ có chiều dày trung bình 3,5m

+ Lớp cát thô có chiều dày trung bình 10,07m

+ Lớp đá Granit có chiều dày vô cùng

6 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn

6.1 Điều kiện khí hậu

- Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình

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

- Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưa

6.2 Điều kiện thuỷ văn

- Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa Các sốliệu thuỷ văn :

+ Mực nước cao nhất : +8,0m

+ Mực nước thông thuyền : +4,5m

+ Mực nước thấp nhất : +1,5m

+ Mực nước thi công : +2m

- Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển hànghoá nhỏ trong vùng Cấp thông thuyền của sông TL15 là cấp IV

7 Điều kiện cung ứng vật liệu

7.1.Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn

- Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt đảmbảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu

8 Năng lực và máy móc thi công

- Công ty trúng gói thầu thi công công trình này có đầy đủ phương tiện và thiết bịphục vụ thi công, đội ngũ công nhân và kỹ sư chuyên môn cao và dày dạn kinhnghiệm trong vấn đề thiết kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khaithác đúng tiến độ Đặc biệt đội ngũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được nhữngcông nghệ mới về xây dựng cầu Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân côngthì có thể thuê dân cư trong vùng, nên khi thi công công trình không bị hạn chế vềnhân lực Còn đối với máy móc thiết bị cũng có thể thuê nếu cần

9 Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu

- Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng cómật độ phân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp và tiểu thủ công

10 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư

- Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trìnhnày bởi vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khicông trình này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa cácvùng ở hai bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buônbán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địa phương Từ đó sẽ phát triển được ngànhdịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh tế - văn hóa củangười dân địa phương nói chung

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 1:

ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐỀ RA CÁC

GIẢI PHÁP KẾT CẤU1.1 Đánh giá điều kiện địa hình

- Mặt cắt dọc sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịpđối xứng

những giải pháp kết cấu phù hợp với điều kiện thi công

1.2 Đánh giá điều kiện địa chất

- Địa chất lòng sông chia làm 3 lớp rõ rệt :

+ Lớp cát nhỏ có chiều dày trung bình 3,5m

+ Lớp cát thô có chiều dày trung bình 10,07m

+ Lớp đá Granit có chiều dày vô cùng

Nhận xét:

- Nói chung với địa chất lòng sông lòng sông như vậy ta thấy rất thuận lợi cho việcthi công cọc ma sát, tuy giá thành cũng như việc thi công cọc khoan nhồi đắt tiền vàphức tạp hơn nhiều so với cọc đóng, nhưng khi dùng cọc khoan nhồi thì sẽ giảm bớt sốlượng cọc và khả năng chịu tải lớn hơn so với cọc đóng, do đó ta sử dụng cọc khoannhồi

1.3 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn, thông thuyền

- Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hìnhxói lở hầu như không xảy ra

- Ở những chỗ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước thấp nhất từ 0,5÷1,0m, còn ở những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở

- Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nênloại vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có điềukiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời

1.4 Các giải pháp kết cấu

1.4.1 Nguyên tắc chung

- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt

- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công

- Ưu tiên sử dụng các công nghệ mới tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình,

- Đưa ra giải pháp nhịp BTCT dự ứng lực dầm I, tạo mỹ quan cho công trình vàgiảm số lượng trụ, bên cạnh đó cũng đưa ra giải pháp cầu dàn thép để so sánh chọnphương án.

1.4.2.2 Kết cấu hạ bộ

- Dùng móng cọc khoan nhồi

- Kết cấu mố chọn loại mố chữ U cải tiến

- Dùng trụ cầu đặc thân hẹp cho kết cấu cầu dầm giản đơn

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ

Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông nhưsau:

2.1 Phương án I

- Loại cầu: Cầu đơn giản BTCT DƯL

- Mô tả kết cấu phần trên :

+ Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu 5 nhịp: 5 x 30(m)

+ Chiều cao dầm sơ bộ chọn 1,6m, chiều dày bản mặt cầu sơ bộ chọn 20cm

+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa dày 7cm

Lớp phòng nước dày 0,4cmLớp tạo độ dốc 2% dày 5cm

- Mô tả kết cấu phần dưới:

+ Trụ cầu: Trụ đặc có thân thu hẹp

- Đường dẫn hai đầu cầu :

+ Lớp BTN mịn 5cm

+ Lớp BTN thô 7cm

+ Lớp CPĐD dày 30cm

+ Lớp CP đất đồi K98

+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95

- Kiểm tra khẩu độ cầu :

- Phương pháp thi công chủ đạo:

+ Thi công nhịp: Lao lắp bằng tổ hợp mút thừa

+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có),đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổbêtông.

+ Thi công trụ: Sử dụng vòng vây cọc ván thép, đóng vòng vây cọc ván thép,tiến hành đào đất, sau đó đóng cọc rồi đổ bê tông bịt đáy, hút nước Tiếp theo lắp dựngván khuôn đổ bê tông bệ cọc, bê tông thân trụ, bê tông xà mũ

2.2 Phương án II

- Loại cầu: Cầu dàn thép

- Mô tả kết cấu phần trên :

+ Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu 2 nhịp dàn thép: 2 x 74 (m)

+ Chiều cao dàn chủ 10m; Dàn thép gồm 10 khoang, chiều dài mỗi khoang

- Mô tả kết cấu phần dưới:

- Đường dẫn hai đầu cầu :

+ Lớp BTN mịn 5cm

+ Lớp BTN thô 7cm

+ Lớp CPĐD dày 30cm

+ Lớp CP đất đồi K98

+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95

- Kiểm tra khẩu độ cầu :

Theo công thức:

tk

+ Thi công nhịp: Lao kéo dọc.

+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, dựng hệ thống khoang, dựng ống vách,khoan tạo lỗ, lắp các lồng thép, phun bêtông

+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có),đập bêtông đầu cọc, đổ bêtông đệm M75 dày 20cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổbêtông

+ Thi công trụ: Sử dụng vòng vây cọc ván thép, đóng vòng vây cọc ván thép,tiến hành đào đất, sau đó đóng cọc rồi đổ bê tông bịt đáy, hút nước Tiếp theo lắp dựngván khuôn đổ bê tông bệ cọc, bê tông thân trụ, bê tông xà mũ

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU BTCT DƯL DẦM I3.1 Tính toân câc hạng mục công trình

- Kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn BTCT ƯST gồm 5 nhịp 30m

- Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ cao 1,6m khoảng câch hai dầm chủ lă 2,1m, phầnhẫng 1,05m Bản mặt cầu dăy 20cm

5 CỌ C KHOAN NHỒ I

D = 1.0 m; Ldự kiến= 16m

200 200

140 20 20 155

140 20 20 155

Kết cấu nhịp : Gồm 5 nhịp giản đơn có sơ đồ như sau : 5x30=150(m)

- Chiều dăi tính toân của mỗi nhịp 29,4m

- Chiều cao dầm chủ 1,60m

- Bản bítông mặt cầu dăy 200mm

- Bí tông dầm có cường độ 28 ngăy f’c (mẫu hình trụ) : 50 Mpa

- Cốt thĩp DƯL dùng loại tao thĩp 7 sợi xoắn có đường kính 12,7mm

- Chi tiết mặt cắt ngang : thể hiện trong bản vẽ sơ bộ phương ân 1

16 20

60 10 10

VỆ T SƠN PHÂN LÀN

LỚP BT ATPHAN 7 cm LỚP PHÒNG NƯỚC 0,4 cm LỚP TẠ O ĐỘ DỐ C 4 cm LỚP BẢN MẶ T CẦ U 20 cm

Hình 3.2: Mặt cắt ngang cầu 3.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu

-Chiều dày trung bình lớp phủ mặt cầu: δ = 0,07 + 0,04 + 0,004 =

3.1.2 Tính toán khối lượng lan can tay vịn

- Cấu tạo lan can tay vịn như hình bên:

2mm Trọng lượng trên một mét dài của ống INOX này là 1 (Kg/m)

Bảng 3.1: Bảng tính thể tích các cấu kiện cho 1 nhịp:

Bảng 3.2: Khối lượng các cấu kiện trên 1 nhịp

(m3)

Trọng lượng BT(KN)

Trọng lượng cốt thép (KN)

Tổng trọng lượng của cấu kiện(KN)

Hình 3.4 : Mặt cắt dầm ngang giữa dầm và đầu

-Dầm ngang được bố trí tại 5 mặt cắt nhịp cầu

-Tấm đan có kích thước như sau:

Hình 3.5: Cấu tạo tấm đan

-MCN bản mặt cầu như sau:

* Thể tích các bộ phận kết cấu nhịp:

Bảng 3.3: Bảng tính khối lượng một nhịp cầu (L = 30 m)

Trọng lượng thép (KN)

Trọng lượng BT(KN)

Khối lượng cấu kiện (KN)

DC1 =

30

dc dn bmc lctv tđ

DC + + DC + DC +DC

3.1.4.Khối lượng các hạng mục công trình cầu

210

105 210 210 210 105 90

100 250

Thể tích cấu kiện

Tổng thể tích

Tổng trọng lượng (m3) (m3) (kN)

Bảng 3.6: Tổng hợp trọng lượng cốt thép(Tính cho 1 cấu kiện)

Stt Hạng mục

công việc

Hàm lượng cốt thép(kN/m 3 )

Trọng lượng cốt thép(kN)

Tổng trọng lượng cốt thép(kN)

3.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố và trụ:

Hình 3.9: Sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng phản lực tại mố 1

- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống:

P1 = η.(γ1.DC1+ γ2.DWmc).Ω

Trong đó:

Ω : diện tích đah phản lực của mố

- Hoạt tải:

+ Hoạt tải do đoàn người + xe 3 trục + tải trọng làn:

- Trọng lượng bản thân mố truyền xuống:

+ Hoạt tải do đoàn người + xe 3 trục + tải trọng làn:

= 1,75.2.1.3.29,4 + 1,75.1.2.(145.1 + 145.0,854 + 35.0, 854).(1 + 0,25)

+ 1,75.1.2.9,3.29,4= 2572,57 (kN)

+ Hoạt tải do đoàn người + xe 2 trục + tải trọng làn:

- Trọng lượng bản thân trụ truyền xuống:

- Vậy tổng tải trọng tác dụng lên 1 trụ:

3.2.4 Tính toán sức chịu tải của cọc

3.2.4.a Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

*Sức kháng theo vật liệu danh định

2 2

Thay vào ta được:

3.2.4.b Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền

Cọc khoan nhồi đường kính ø100cm

+Lớp 1: Cát nhỏ

+Lớp 2: Cát thô

-Với N ≤ 53 ta có qs = 0,0028xN.

* Sức kháng mũi: Đối với cọc chịu tải trọng dọc trục trong đất rời, sức kháng đơn

vị mũi cọc danh định của cọc khoan (Mpa) có thể tính như sau:

-A =0,785(m p 2): Diện tích mũi cọc

-A : Diện tích thân cọc(mm s 2), phụ thuộc vào từng cọc

Chú ý: Các phần sau đây của cọc khoan không được tính để đóng góp vào sự

phát triển của sức kháng thông qua ma sát bề mặt

+ Ít nhất 1500 mm trên cùng của bất cứ cọc khoan nào

+ Chiều dài ở đáy cọc khoan nhồi lấy bằng đường kính cọc

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn: QT = (Qs + QP)

Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn:

QT = (Qs + QP) Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

Kết luận:

= min (14341,317; 5947,556)

= 5947,556 (kN)

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn:

QT = (Qs + QP) Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

Kết luận:

= min (14341,317; 5840,199)

= 5840,199 (kN)

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn:

QT = (Qs + QP) Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

Kết luận:

= min (14341,317; 6050,749)

= 6050,749 (kN)

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn:

QT = (Qs + QP) Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

Kết luận:

= min (14341,317; 5526,783)

= 5526,783 (kN)

SPT N(búa/30cm)

Vậy sức kháng cho phép của cọc:

Sức kháng tính toán của cọc đơn:

QT = (Qs + QP) Sức kháng tính toán của cọc chịu lực theo nhóm cọc:

Kết luận:

= min (14341,317; 5015,88)

= 5015,88 (kN)

*Công thức tính số cọc:

P tt

A n

P

β

=

Têncấukiện

CHƯƠNG 4:

4.1 Tính toán các hạng mục công trình

Kết cấu nhịp : gồm 2 nhịp 74m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm dọc phụ bố trí cách nhau 1,5m

-Chiều dài tính toán mỗi nhịp là 73,4m

-Chiều cao gìàn chủ 10,0m

-Bản bêtông mặt cầu dày 200mm

-Khoang dàn rộng 7,4m

-Chi tiết mặt cắt ngang : thể hiện trong bản vẽ sơ bộ

3.3m -0.7m

LỚP BT ATPHAN 7 cm LỚP PHÒNG NƯỚC 0,4 cm LỚP TẠ O ĐỘ DỐ C 4 cm LỚP BẢN MẶ T CẦ U 20 cm

-Tính cho 1 nhịp : 74×17,96= 1329,04 kN

4.1.2 Tính toán khối lượng BMC, Lan can-tay vịn, Gờ chắn bánh xe:

- Trọng lượng lan can-tay vịn lấy gần đúng:

=> Khối lượng lan can-tay vịn trên 1 nhịp là:

- Gờ chắn bánh xe:

Bảng 4.1: Bảng tính thể tích các cấu kiện cho 1 nhịp:

Bảng 4.2: Khối lượng các cấu kiện trên 1 nhịp

TT Tên cấu kiện Thể tích

(m3)

Trọng lượng BT (kN)

Hàm lượng thép (kN/m3)

Trọng lượng cốt thép (kN)

Tổng trọng lượng của cấu kiện (kN)

+a,b : các đặc trưng trọng lượng ,lấy tùy theo kết cấu nhịp khác nhau.

Với cầu dàn,ta lấy a=b=3,5

hưởng mô men tại mặt cắt 1/4 nhịp (tính cho dầm bất lợi)

Trong đó :

1+IM: Hệ số xung kích được tính như sau:

Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05,tác động tĩnh học của xe 2 trục thiết kế hay xe tải thiết kế không kể lực ly tâm và lực hãm, phải được tăng them một phần tỷ lệ phần trăm cho lực xung kích.Hệ số xung kích lấy =(1+IM/100)

Với IM: lực xung kích tính bằng phần trăm.Tất cả các trạng thái giới hạn khác trừ trạng thái giới hạn mỏi và gãy giòn lấy IM=25%

Vậy 1+IM = +1 25 100 1, 25= → +1 IM =1, 25

Các hệ số phân bố ngang được xác định theo phương pháp đòn bẩy (cầu dàn):

K = g [(1+ IM)m LL ∑(P y ) / + 9,3] + g PLi i ω

180 60

wPL=1,09

P/2

180 120

Ta vẽ đường ảnh hưởng mô men tại mặt cắt 1/4 nhịp(tính cho dầm bất lợi)

Ta xét 2 trường hợp xếp xe,chọn xe tải thiết kế:

73,4

d.a.h M(L/4)

35kN 145kN145kN

Khối lượng bản thân dầm ngang sơ bộ chọn 2kN/m

Khối lượng thép giàn và hệ liên kết trong dàn tính cho 1 nhịp là