Đồ án thiết kế cầu qua sông A1 nằm ở huyện Điện Bàn thuộc tỉnh Quảng Nam

Sông A1 nằm ở huyện Điện Bàn thuộc tỉnh Quảng Nam. Sông A1 nằm ở huyện Điện Bàn thuộc tỉnh Quảng Nam.Mặt cắt ngang sông không đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp có dạng không đối xứng. Bề mặt địa hình lòng sông không bằng phẳng có những vũng sâu và các bãi bồi chạy dọc theo bờ sông.

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN I :LẬP DỰ ÁN CHƯƠNG MỞ ĐẦU : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG A1 3

1 Quy hoạc tổng thể xây dựng tỉnh Quảng Nam: 3

1.1 Vị trí địa lý chính trị: 3

2 Thực trạng và xu hướng phát triển mạng lưới giao thông : 3

2.1 Thực trạng giao thông: 3

2.2 Xu hướng phát triển 3

3.Nhu cầu vận tải qua sông A1 4

4 Sự cần thiết của dự án đầu tư: 4

5 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến: 4

5.1 Địa hình: 5

5.2 Khí hậu: 5

5.3 Thủy văn: 5

5.4.Địa chất: 5

5.5 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt: 5

CHƯƠNG I ;ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG 6

1.1.Điều kiện tự nhiên khu vực tuyến: 6

1.2.Điều kiện xã hội khu vực tuyến: 6

1.3.Điều kiện cung cấp vật tư, máy móc ,trang thiết bị 7

1.4.Phân tích sự cần thiết quan trọng của dự án 8

1.5.Giải pháp chung về kết cấu: 8

1.6.Đề xuất phương án vượt sông: .9

CHƯƠNG II :THIẾT KẾ SƠ BỘ HAI PHƯƠNG ÁN 10

1.PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM CHỮ I BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP 31x5(m) : 10

1.1.Thông số mặt cắt ngang 10

1.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 10

1.2.1 Tính toán khối lượng lớp phu mặt cầu: 11

1.2.2 Tính toán khối lượng dầm ngang : 11

1.2.3 Tính toán khối lượng bản mặt cầu 12

1.2.4 Tính toán khối lượng tấm đan : 12

1.2.5 Tính toán khối lượng lan can tay vịn: 13

1.2.6.Tính toán khối lượng gờ chắn : 13

1.2.7.Tính toán khối lượng dầm chủ :: 14

1.3.Tính toán khối lượng kết cầu hạ bộ : 14

1.3.1.Tính toán khối lượng mố: 15

1.3.2.Tính toán khối lượng trụ 17

1.4 Áp lực tác dụng lên mố trụ: 17

1.4.1.Tải trọng tác dụng lên mố: 17

1.4.2.Tải trọng tác dụng lên trụ: 19

1.5.Tính toán sức chịu tải của cọc: 20

1.5.1.Sức chịu tải cọc ở mố trụ: 21

1.5.1.1.Sức chịu tải cọc theo vật liệu: 21

1.5.1.2.Sức chịu tải cọc theo đất nền: 22

1.6.Tính toán số lượng và bố trí cọc cho mố trụ: 30

1.7.Sơ đồ bố trí cọc: 31

1.8.Bảng dự toán phương án I: 32

2.PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT NHỊP 46x4(m) 35

2.1 Thông số mặt cắt ngang 35

2.2.Tính toán khối lượng kết cấu nhịp: 35

2.2.1.Tính toán khối lượng dầm chủ: 35

2.2.2.Tính toán khối lượng lan can tay vịn: 36

2.2.3.Tính toán khối lượng gờ chắn : 37

2.2.4.Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu: 38

2.3 Tính toán khối lượng kết cấu hạ bộ: 39

2.3.1.Tính toán khối lượng mố 39

2.3.2.Tính toán khối lượng trụ: 40

2.4.Tính toán áp lực tác dụng lên mố trụ cầu: 41

2.4.1 Áp lực tác dụng lên mố:(mố A và mố B giống nhau) 42

2.4.2 Áp lực tác dụng lên trụ: 43

2.5 Tính toán sức chịu tải của cọc: 44

2.5.1.Tính toán sức chịu tải theo vật liệu: 45

2.5.2.Tính toán sức chịu tải theo đất nền: 45

2.6.Tính toán và bố trí cọc: 46

2.7.Sơ đồ bố trí cọc: 53

2.8.Bảng dự toán phương án II: 54

3 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 57

3.1 Các tiêu chuẩn đánh giá: 57

3.2 So sánh về giá thành công trình : 57

3.3 So sánh theo công nghệ thi công chế tạo : 58

3.4 So sánh theo điề kiện khai thác sử dụng : 59

3.5.Kết luận và kiến nghị : 59

PHẦN II :THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG III : THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 60

3.1.Nội lực bản mặt cầu : 60

3.1.1.Phương pháp tính toán : 61

3.1.2.Bố trí mặt cắt ngang cầu : 62

3.1.3.Tính toán bản trong 65

3.1.4.Tính toán bản hẫng : 65

3.2.Tính toán và bố trí cốt thép cho bản mặt cầu : 66

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ DẦM CHỦ 60

4.1.sỐ LIỆU BAN ĐẦU 34

2.4.1 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI 35

2.4.1.1 Tính mômen do tĩnh tải: 35

2.4.1.2 Xác định lực cắt do tĩnh tải 37

2.4.2 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI : 39

2.4.2.1 Tính toán hệ số phân bố ngang hoạt tải theo làn 39

2.4.2.2.Xác định hệ số phân bố hoạt tải theo làn đối với lực cắt 42

2.4.2.3.Xác định hệ số phân bố của tải trọng người đi bộ: 44

2.4.2.4 Mômen do hoạt tải gây ra 45

2.4.2.5 Lực cắt do hoạt tải gây ra 48

2.5 TỔNG HỢP NỘI LỰC 52

2.6 CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU CHO DẦM : 53

2.6.1 Thép 53

2.6.2 Bê tông 53

2.7 CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁP DỰ ỨNG LỰC : 54

2.7.1 Chọn sơ bộ số lượng cáp dự ứng lực .54

2.7.1.1 Theo điều kiện về cường độ 54

2.7.1.2 Theo điều kiện ứng suất nén giới hạn trong bêtông theo TTGH sử dụng: 54

2.7.2 Bố trí cáp dự ứng lực 55

2.8 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN DẦM : 56

2.9 TÍNH TOÁN MẤT MÁT ỨNG SUẨT TRƯỚC TRONG CỐT THÉP DƯL : 58

2.9.1 Mất mát do co ngắn đàn hồi ∆fpES (MPa) 58

2.9.2 Mất mát do co ngót ∆fpSR (MPa) 59

2.9.3 Mất mát do từ biến ∆fpCR (MPa) 60

2.9.4 Mất mát do chùng cốt thép ∆fpR (MPa) 60

2.9.4.1 Mất mát tại thời điểm truyền lực 60

2.9.6.2 Mất mát sau khi truyền lực 61

2.9.5 TỔNG HỢP CÁC MẤT MÁT ỨNG SUẤT TRƯỚC : 61

2.10 KIỂM TOÁN THEO TTGH CƯỜNG ĐỘ I 62

2.10.1 Kiểm toán theo điều kiện mô men kháng uốn 62

2.10.2 Kiểm toán mặt cắt theo giới hạn cốt thép 64

2.10.2.1 Lượng cốt thép tối đa: 64

2.10.2.2 Lượng cốt thép tối thiểu: 64

2.10.2.3 Kiểm toán theo điều kiện sức kháng cắt 65

2.11 KIỂM TOÁN THEO TTGH SỬ DỤNG : 69

2.11.1 Kiểm tra ứng suất trong bê tông 69

2.12 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BIẾN DẠNG : 73

2.12.1 Tính độ vồng do dự ứng lực: 73

2.12.2 Tính độ võng do trọng lượng dầm chủ: 73

2.12.3 Tính độ võng do bản mặt cầu, dầm ngang: 73

2.12.4 Tính độ võng do lan can tay vịn-đá vỉa: 73

2.12.5 Tính độ võng trọng lượng lớp phủ mặt cầu: 73

2.12.6 Độ vồng của dầm sau khi căng cáp: 74

2.12.7 Độ võng của dầm khi khai thác do tải trọng thường xuyên gây nên: 74

2.12.8 Độ võng của dầm khi khai thác dưới tác dụng của hoạt tải xe ô tô: 74

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MỐ A 76

3.1 Số liệu thiết kế : 76

3.1.1 Số liệu chung : 76

3.1.2 Số liệu kết cấu phần trên : 76

3.1.3 Số liệu mố: 76

3.2 Kích thước mố: 76

3.3 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: 78

3.3.1 Tĩnh tải phần trên cầu : 78

3.3.2 Tĩnh tải của mố: 79

3.3.2.1 Tính nội lực do tĩnh tải bản thân mố (DC) tác dụng lên mố: 80

3.3.2.2 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên mố: 81

3.3.2.3 Lực hãm xe (BR ): 82

3.3.2.4 Lực ly tâm (CE ): 82

3.3.2.5 Tải trọng gió (WS, WL) 82

3.3.3 Nội lực do trọng lượng đất đắp EV 84

3.3.4 Nội lực do áp lực đất EH, LS : 85

3.3.4.1 Áp lực ngang đất EH: 85

3.3.4.2 Áp lực ngang do hoạt tải tác dụng lên sau mố: 86

3.4 Tổng hợp tác dụng lên mố: 87

3.4.1 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt A-A: 87

3.4.2 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt B-B: 89

3.4.3 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt C-C: 91

3.4.4 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt D-D: 92

3.4.5 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E1-E1: 94

3.4.6 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E2-E2: 94

3.4.7 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt F-F: 95

3.5 Kiểm toán mặt cắt B-B: 96

3.5.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo hai phương: 96

3.5.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt: 100

3.5.3 Kiểm tra nứt: 100

3.6 Kiểm toán mặt cắt C-C: 102

3.6.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: 102

3.6.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt: 103

3.6.3 Kiểm tra nứt : 104

3.7 Kiểm toán mặt cắt D-D: 105

3.7.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: 106

3.7.2.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt: 107

3.7.3 Kiểm tra nứt: 107

3.8 Kiểm toán mặt cắt E1-E1 : 109

3.8.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: 110

3.8.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 110

3.8.3 Kiểm tra nứt: 111

3.9 Kiểm toán mặt cắt E2-E2 : 113

3.9.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: 113

3.9.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 114

3.9.3 Kiểm tra nứt: 115

3.10 Kiểm toán mặt cắt F-F: 116

3.10.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn: 117

3.10.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 118

3.10.3 Kiểm tra nứt: 119

3.11 Kiểm toán mặt cắt đáy móng: 120

3.11.1 Tính toán móng cọc: 120

3.11.2 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 121

3.11.3 Kiểm tra cường độ của nền đất và làm việc của móng 122

3.11.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc 124

3.11.5 Tính toán đài cọc 126

3.11.5.1 Tính toán đài cọc theo điều kiện chọc thủng 126

3.11.5.2 Tính toán theo điều kiện chịu uốn: 126

3.11.6 Tính toán mômen khi vận chuyển cọc: 127

3.11.6.1 Tính toán mômen khi treo cọc vào giá búa: 127

3.11.6.2 Tính toán khả năng chịu lực của cọc: 128

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG 129

4.1 THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP : 129

4.1.1 Điều kiện thi công 129

4.1.2 Điều kiện để đưa ra giải pháp lao lắp 129

4.1.3 Đề xuất các phương án lao lắp dầm 129

4.1 3.1.Lao lắp dầm bằng giá long môn: 130

4.1.3.2.Lao lắp dầm bằng tổ hợp kiểu mút thừa: 130

4.1.3.3.Lắp dầm bằng cẩu đứng trên giàn tạm: 131

4.1.4.Kết luận: 131

4.1.5 Công tác thi công lao lắp kết cấu nhịp : 132

4.1.5.1.Trình tự lao dầm: 132

4.1.5.2.Kiểm tra ổn định khi lao dầm tổ hợp: 132

4.1.5.3 Kiểm tra khi lao lắp nhịp : 133

4.1.5.3.1 Kiểm tra lật theo phương dọc cầu: 133

4.1.5.3.2 Kiểm tra lật theo phương ngang cầu: 134

4.1.5.4 Tính toán và chọn cáp treo dầm : 136

4.2 THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ A 137

4.2.1 Số liệu thiết kế : 137

4.2.1.1 Số liệu chung : 137

4.2.1.2 Số liệu kết cấu phần trên : 137

4.2.1.3 Số liệu mố: 137

4.2.1.4 Kích thước mố : 138

4.2.2 Sơ lược về đặt điểm mố : 138

4.2.2.1 Đặc điểm mố A: 138

4.2.2.2 Điều kiện thi công: 138

4.2.2.2.1 Địa chất 138

4.2.2.2.2 Thủy văn 138

4.2.2.2.3 Điều kiện cung cấp vật liệu 138

4.2.2.2.4 Nguồn nhân lực máy móc 139

4.2.2.2.5 Khí hậu 139

4.2.2.2.6 Thời gian thi công 139

4.2.2.2.7 Dự kiến các phương án thi công: 139

4.2.3.Trình tự thi công mố A: 140

4.2.4 Kỹ thuật thi công mố A: 140

4.2.4.1 Công tác chuẩn bị: 140

4.2.4.1.1 Lán trại kho bãi: 140

4.2.4.1.2 Nguyên vật liệu: 141

4.2.4.1.3 Nhân lực và máy móc: 141

4.2.4.1.4 Làm đường công vụ ,san dọn mặt bằng: 141

4.2.4.1.5 Công tác sản suất cọc: 141

4.2.4.2 Công tác đóng cọc: 142

4.2.4.2.1 Định vị tim mố (dùng máy + nhân công): 142

4.2.4.2.2 Đóng cọc trong mố A: 143

4.2.4.3 Đào đất hố móng bằng máy đào kết hợp với nhân công: 147

4.2.4.4 Đập vỡ đầu cọc ,vệ sinh hố móng: 147

4.2.4.5 Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông bệ mố: 147

4.2.4.6 Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông thân mố,tường cánh lần 1: 148

4.2.4.7 Lắp dựng cốt thép,ván khuôn đổ bê tông tường đỉnh,tường cánh lần 2: 149

4.2.4.8 Công tác hoàn thiện: 149

4.2.5 Tính toán ván khuôn: 149

4.2.5.1 Tính toán ván khuôn thi công bệ: 150

4.2.6 Tính toán khối lượng công tác thi công mố A và định mức dự toán 154 4.2.7 Công tác chọn máy móc thi công : BẢN VẼ TIẾN ĐỘ 163 TÀI LIỆU THAM KHẢO 164

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Giao Thông Vận Tải Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05, NXB Giao Thông

[8] GS.TS Lê Đình Tâm Cầu thép Nhà Xuất Bản GTVT, Hà Nội- 2006.

[9] GS.TS Lều Thọ Trình Cơ học kết cấu tập 1, 2 NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà

Nội-2000

[10] Tiêu chuẩn Xây Dựng TCXD 205-1998 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

[11] Th.S Nguyễn Văn Mỹ Giáo trình xây dựng cầu.

[12] Th.S Nguyễn Văn Mỹ - T.S Nguyễn Xuân Toản - Thiết kế cầu thép.

[13] Th.S Lê Văn Lạc – Th.S Nguyễn Duy Thảo Giáo trình thiết kế cầu BTCT.

[14] Nguyễn Tiến Oanh – Nguyễn Trâm – Lê Đình Tâm Thi công cầu BTCT NXB Xây

Dựng, Hà Nội – 2005

- – &

& -LỜI CẢM ƠN

 & 

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng trở nênthiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước,trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng và phát triển mạng lưới giao thông

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên của ngànhxây dựng cầu đường thuộc trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua,với sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong khoa em luôn cố gắng học hỏi và trao dồithêm chuyên môn để phục tốt cho công việc sau khi ra trường và mong rằng với nhữngkiến thức đã được tiếp thu được trong quá trình học tập sẻ góp một phần nhỏ công sứcvào công việc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định đã phần nào giúp em làmquen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông , để sau này khi tiếp xúc với côngviệc sẽ bớt đi những bỡ ngỡ, khó khăn Đây là lần đầu tiên em vận dụng những kiến thức

cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên không thể tránh những sai sót , vậy mongquý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em

Một lần nữa cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Th.S

Hồ Mạnh Hùng và toàn thể các thầy cô trong khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình chỉ

dẫn cho em hoàn thành đồ án này

PHẦN I

LẬP DỰ ÁN

(25%)

CHƯƠNG MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG A1

1 Quy hoạch tổng thể xây dựng tỉnh Quảng Nam:

1.1 Vị trí địa lý chính trị :

Cầu qua sông A1 thuộc địa phận huyện Điện Bàn ,tỉnh Quảng Nam Công trình cầu A1nằm trên tuyến đường quốc lộ 1A, một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược pháttriển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liềnhai trung tâm kinh tế, chính trị

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương đốiđông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên tiêuchuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất kém

1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển:

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị trấn 3 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiềutrong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều Dân

cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ dulịch Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp

Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xephục vụ du lịch rất lớn Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu côngnghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

2 Thực trạng và xu hương phát triển mạng lưới giao thông

2.1 Thực trạng giao thông:

Một là cầu qua sông A1 đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường, do đó

nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày càngtăng

Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bịhạn chế đáng kể

2.2 Xu hướng phát triển:

Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ sở

hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông

3 Như cầu vận tải qua sông A1:

Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe chạyqua vùng này sẽ tăng đáng kể

4 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng qua sông A1:

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông A1nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thôngngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế pháttriển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch

Cầu A1 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của huyện Điện Bàn,tỉnh Quảng Nam Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thịtrân và vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hộicủa tỉnh.

Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai

khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới làcần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

5 Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu:

5.1 Địa hình:

Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng phẳngrất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ chức xâydựng cầu

5.2 Khí hậu:

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa,lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởngtrực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao do gầncửa biển

- Lớp 3: Cát hạt thô lẫn sỏi cuội

- Mặt cắt ngang sông gần không đối xứng nhau

5.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu:

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được vận

chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảo cường

độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công (tại sông Vĩnh

Điện), đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại

thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ởcác khu vực lân cận

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp

ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xâydựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra

Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự

cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giaothông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và côngnghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường

có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu kháhoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật,công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bịmáy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy mócthiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảotiến độ đã đề ra

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC XÂY DỰNG

VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG

I Đặc điểm khu vực xây dựng

1.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến:

1.1.1 Giới thiệu chung:

Sông A1 nằm ở huyện Điện Bàn thuộc tỉnh Quảng Nam

1.1.2 Điều kiện về địa hình:

Mặt cắt ngang sông không đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấunhịp có dạng không đối xứng Bề mặt địa hình lòng sông không bằng phẳng có nhữngvũng sâu và các bãi bồi chạy dọc theo bờ sông

- Lớp 3: Cát hạt thô lẫn sỏi cuội γ =3 14,5.10-6 (N/mm3)

- Mặt cắt ngang sông gần như đối xứng nhau

Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưakéo dài, nhiệt độ trung bình 15-22oC Độ ẩm khoảng 90%

Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đếnviệc xây dựng cầu

1.2 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến:

Dân cư của vùng phân bố tương đối đồng đều, mật độ dân cư tương đối lớn Ở gần

vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều Do đó trong quá trình thicông cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho khu vực xây dựng cầu

1.3 Điều kiện khai thác cung cấp các loại vật liệu, máy móc, bán thành phẩm, cấu kiện đúc sẵn, đường vận chuyển:

1.3.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu:

Vật liệu sử dụng cho công trình thì vùng đều có thể cung cấp được và rất thuận lợinhư: đất đắp, đá, cát, xi măng…

1.3.2 Điều kiện cung cấp máy móc:

Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc phục vụ cho việc thi công cầu như:Máy đóng cọc, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông, máy bơm bê tông, máyđầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác Đảm bảo quá trình thi công được tiếnhành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công

1.3.3 Điều kiện cung cấp nhân lực:

Khu vực có số lượng người dân nằm trong độ tuổi lao động chiếm tỉ lệ lớn Phầnlớn là lao động phổ thông, tay nghề khá, phù hợp với những công việc chân tay khôngđòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình

độ, kinh nghiệm, có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời tiết vớinăng suất cao

1.3.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt:

Đơn vị thi công cung cấp đầy đủ các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt của anh emcông nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường Đảm bảo sự quan tâm tốt đến sứckhoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn

1.3.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc:

Gần khu vực thi công công trình có trạm y tế xã do đó đảm bảo khi có sự cố, tai nạn

gì trên công trường cũng có thể chuyển nhanh chóng đến trạm y tế kịp thời

1.4 Phân tích sự cần thiết phải đầu tư dự án:

Huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam là một huyện khá phát triển của tỉnh Quảng Namvới nền kinh tế phát triển còn khá manh và có tuyến quốc lộ 1A chạy ngang qua Vì vậyviệc thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế, vấn đề được xem là đóng một vai trò vô cùngquan trọng đó là phát triển mạng lưới giao thông trên địa bàn Những năm gần đây mạnglưới giao thông đi lại trên địa bàn huyện rất được chú trọng và đẩy mạnh xây dựng vớinhững tuyến đường và những công trình có quy mô lớn nhằm góp phần thực hiện hiệuquả mục tiêu phát triển kinh tế mà ban lãnh đạo tỉnh và chính phủ đã đề ra trong tươnglai Vấn đề giao thông đi lại giữa hai bên bờ sông chỉ có thể thực hiện bằng các phươngtiện tàu thuyền nhỏ qua sông, do đó nó không đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân sốngtại đây và không đảm bảo an toàn cho người qua sông Vì vậy mà việc thi công cầu T1được xem là vấn đề hết sức cần thiết nhằm đáp ứng nguyện vọng, sự mong mỏi củangười dân sống hai bên sông nói riêng và toàn khu vực nói chung

Khi cầu được xây xong sẽ tạo điều kiện thuận lợi để nhân dân khu vực hai bên sông

có thể dễ dàng giao lưu, buôn bán với nhau

Như vậy việc xây dựng cầu A1 là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn trong việc pháttriển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng Cầu xây dựng sẽ vừa giải quyết nhiều vấn đề

giao thông đi lại trong khu vực, vừa góp phần hoàn thiện cơ sở hạ tầng giao thông, nhằmthúc đẩy đầu tư, đưa nền kinh tế của các khu vực hai bên cầu nói riêng và của huyện ĐiệnBàn nói chung ngày càng phát triển để tương xứng với vị thế của mình.

1.5 Giải pháp chung về kết cấu:

1.1.5.1 Kết cấu nhịp:

Do sông cấp IV yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 30m, nên bố trí nhịp giữa tối thiểu

≥30m Ta bố trí nhịp thông thuyền dài 30m

- Phương án 1: Cầu dầm I bê tông cốt thép ứng suất trước: 6x31 m =186 m

- Phương án 2: Cầu dầm théo liên hợp bản BTCT nhịp 4x46m =184m

1.6 Đề xuất các phương án vượt sông:

1.6.1 Phương án 1: Cầu dầm 6 nhịp giản đơn BTCT ứng lực trước (6x31m )

MNCN +4.2m MNTT +2.0m MNTN

o: Khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu

bf : Chiều dài phần tĩnh không ứng với mực nước cao nhất do trụ chiếm chỗ

bm : Phần ăn sâu của công trình (mố, mô đất hình nón trước mố , ) vào tĩnh không tại mực nước cao nhất ở mố trái và mố phải tính tới đầu kết cấu nhịp

Khẩu độ tính toán: L o= 6x31-2.1- 5.1,8=175 (m)

Kiểm tra điều kiệ n:

),max( yc

o

tt o

yc o

tt o

L L

Kiểm tra điều kiện:

=> Đạt yêu cầu

0 0 0

0

5,

2,22180

-180 -

o ,L o )

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÁN

I.PHƯƠNG ÁN CẦU DẦM CHỮ I BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP 31x5 (m) 1.1.Thông số mặt cắt ngang cầu

Cấu tạo mặt cắt ngang như hình vẽ :

- Chiều rộng phần người đi bộ 2x1,0 (m)

- Bố trí lề người đi bộ cùng mức với mặt đường xe chạy ta dùng gờ chắn bánh xe rộng

25 cm

- Chiều rộng lan can là : 25 cm

- Chiều rộng bản mặt cầu xác định :

Bmc = 7,5 + 2.1,0 + 2.0,25 + 2.0,25= 10,5 (m)

1.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

1.2.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu:

1.2.2 Tính toán khối lượng dầm ngang

Dung trọng của bê tông xi măng là : 2,4 T/m3

Cốt thép trong mố được tính : 0,1 T/m3

Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/2

Như vậy sẽ có tất cả 3.4=12 dầm ngang

- Khối lượng bản mặt cầu trong 1 nhịp: 66,96 2,5.9,81 = 1642 KN.

- Tổng khối lượng dầm ngang trong 1m dài cầu: DC BMC= 1672

31 = 55,8 KN/m

1.2.4 Tính khối lượng tấm đan

150

Hình 2.4: cấu tạo tấm đan

- Thể tích 4 tấm đan BTCT: 1,5.0,08 1.31.4 = 14,88m3

=> Tổng khối lượng tấm đan trong 1 nhịp: 14,88.2,5.9,81= 372 KN

=> Tổng khối lượng tấm đan trong 1m dài cầu: DC TĐ= 372

Hình 2.5: Cấu tạo lan can, tay vịn và phần chân lan can tay vịn.

- Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 31m với khoảng cách 2 m Vậy toàn nhịp có2x15=30 cột

Tính cho 1 nhịp 31mThể tích

bê tông (

3

m )

Trọnglượng bêtông(KN)

- Khối lượng của 1 gờ chắn: 25 0,155 = 3,875 (KN)

- Khối lượng của gờ chắn cho 1 nhịp 36m: 3.875 2,5.9,81 =95,034 (KN)

- Tổng khối lượng gờ chắn trong 1m dài cầu: DC GC= 95,034

- Thể tích bê tông tại vị trí 2 đầu dầm : 0,92.1,5.2 = 2,76 m3

- Thể tích bê tông hai đoạn vút đầu dầm : 1 2 = 1,494 m3

- Thể tích bê tông tại vị trí giữa dầm : 0,574.26 = 14,924 m3

Trọng lượng bêtông 1 cái (KN)

Sốlượng(cái)

Tính cho 1 mốThể tích bê

-Cấu tạo mố phải

Trọng lượng bêtông 1 cái (KN)

Sốlượng(cái)

Tính cho 1 mốThể tích bê

Hình 2.9: Cấu tạo trụ cầu

- Cấu tạo trụ cầu như hình vẽ trên Thân trụ đặc cấu tạo bằng BTCT

- Khối lượng các trụ được tính bằng cách lập bảng, được thể hiện trong bảng tính sau:

Thể tích bệtrụ (m3)

TổngThể tích (

3

m )

Khốilượng(KN)

1.4 Tính toán tải trọng tác dụng lên mố trụ cầu:

1.4.1 Tải trọng tác dụng lên mố cầu:

Ở đây hai mố ở hai đầu cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tínhcho một mố còn mố kia tương tự

1.4.1.1 Tĩnh tải tác dụng lên mố:

- Trọng lượng bản thân mố:

DCtt

mố = DCbtmố.1,25 = 5469,74.1,25 = 6837,18 (kN)

1,25 : hệ số cấu kiện của thiết bị phụ

- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn và các lớp mặt cầu truyền xuống:(tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truyền xuống)

Gmốtt= (1,25 DC + 1,5 DW).31

21

Trong đó:

DC:Tĩnh tải giai đoạn I của kết cấu nhịp tính chia đều cho 1m dài cầu

Tổng khối lượng ( dầm chủ + dầm ngang + Tấm đan + Lan can tay vịn + Gờ chắn bánh xe) tính cho 1 nhịp

1.4.1.2.Hoạt tải tác dụng lên mố:

Lần lượt chất tải lên nhịp 36m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên

mố cầu

Pht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố

Ta có chiều dài tính toán của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a = 31 – 2.0,3 = 30,4 m

Hình 2.10: đường ảnh hưởng áp lực lên mố

- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :

PHT1CĐ1 = η[γLL.m.n.9,3.Ω+γLL m.n(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL.2.P.Ω]

= 1[1,75 1.2 9,3 15,2+1,75.1,0.2(145 1+145 0,858 +35 0,717) 1,25 +1,75 2 1,0 4,5 15,2]

= 2022,62 kN ;

PHT2CĐ1 = η[γLL.m.n.9,3.Ω+γLL m.n(110y4+110y5)(1+IM) + γPL.2T.PL.Ω]

= 1[1,75.1.2 9,3 15,2 +1,75 2(110 1+110 0,960) 1,25 + 1,75 2 1,0 4,5 15,2]

= 1677,41 kN

Trong đó:

γLL, γPL:Hệ số tải trọng; γLL = γPL= 1,75;

T = Bề rộng đường người đi; T=1,25(m);

yi(i= 1÷3) = tung độ đường ảnh hưởng;

Ω : diện tích đường ảnh hưởng : Ω=15,2

Vì hoạt tải cường độ 1 do xe tải 3 trục thiết kế lớn hơn so với 2 trục thiết kế gây nên nên ta lấy hoạt tải do xe tải 3 trục thiết kế để tính toán

Khốilượng(KN)

Hệ sốcấukiện

DCtrụ(KN)

Trụ T1 4122,89 1,25 5153,61

Trụ T3 4781,63 1,25 5977,08Trụ T4 4562,38 1,25 5702,97Trụ T5 4122,89 1,25 5153,61

Âah Rtruû

30.4

Hình : 2.11 Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ T1,T4

- Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đoàn người :

PHT1CĐ1 = η[γLL .m.n.9,3 Ω+γLL .m.n(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL 2T.PL Ω]

= 1[1,75.1 2 9,3 30,4+1,75.1,0 2(145.1+145.0,858+35.0,858) 1,25 + 1,75 2.1,0 4,5 30,4]

= 2778,37 kN ;

PHT2CĐ1 = η[γLL.m.n.9,3.Ω+γLL .m.n(110y4+110y5)(1+IM) + γPL.2T.PL.Ω]

= 1[1,75.1,0 2 9,3 30,4 +1,75 1,0 2(110 1+110 0,960) 1,25 + 1,75 2 1,0 4,5 30,4]

= 2411,57 kN

- 90% hoạt tải do 2 xe tải cách nhau 15m với tải trọng làn và đoàn người :

PHT3CĐ1 = η[γLL.m.n.9,3.Ω+γLL m.n(145y1+145y2+35y3)(1+IM) + γPL.2T.PL.Ω]

= 0,9[1,75.1,0 2 9,3 30,4+1,75 1,0 2(145.1+145.0,858+35.0,858 +145 0,365 +145 0,223 +35 0,082) 1,25 + 1,75 2 1,0 4,5 30,4]

1.5 Tính toán sức chịu tải của cọc:

Theo kết quả thăm dò địa chất tại các lổ khoan của công trình, địa chất khu vực gồmcác lớp như sau:

- Lớp 1: Cát hạt trung ,chặt vừa,dung trọng γ1=18,5.10-6 (N/mm3)

- Lớp 2: Cát hạt thô,chặt vưà γ =2 16,5.10-6 (N/mm3)

- Lớp 3: Cát hạt thô lẫn sỏi cuội γ =3 14,5.10-6 (N/mm3)

Từ tính chất của các lớp dất nêu trên ta nhận thấy lớp đất tốt nằm ở độ sâu không lớn lắmlại phù hợp với cọc ma sát.Nên ta chọn cọc ở đây là cọc đóng

1.5.1.Sức chịu tải của cọc ở mố,trụ:

Chọn cọc khoan nhồi đường kính 1,0 m

Dự kiến chiều dài cọc ở mố ,trụ là 25m

Sức chịu tải dọc trục được chia làm 2 loại:

+Sức chịu tải theo vật liệu (Pma)

Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn(Puma)được tính toán dựa trên cường độ cực hạn của vật liêu

+Sức chịu tải theo đất nên (Pso):tải trọng của công trình truyền xuống cọc và được truyềnvào nền đất thông qua 1 hoặc cả 2 phương pháp sau:

- Sức kháng bên(Qfi):là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh tiếtdiện cọc

- Sức kháng mũi(Qp):là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.Sức chịu tải cựchạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu tải theo đất nền:

Pu = min {Puma;Puso}

1.5.1.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:

fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa

Thay vào ta được:

Pn= 0,85[0,85.30.(785398-6283)+420.6283]=19130KN

- S ức kháng dọc trục tính toán:

Pr = f.Pn; MN

Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,75

Pr =0,75.19130=14347,5KN

1.5.1.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

1.5.1.2.1 Tính toán cho mố cầu:

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Cát hạt thô lẫnSỏi cuội

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

corr b p

N D

D

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Cát hạt thô lẫnSỏi cuội

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

v

σ :

corr b p

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Cát hạt thô lẫn sỏi cuội 21774 14,5.10-6 55

Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức khángmũi: Q r =φqp Q p +φqs Q s( 10.7.3.2-2)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

corr b p

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Bảng 2.12.Số liệu thí nghiệm SPT

Lớp địa chất Chiều dày cọc

xuyên qua (mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Cát hạt thô lẫn sỏi cuội 21496 14,5.10-6 55

Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức khángmũi: Q r =ϕqp Q p +ϕqs Q s( 10.7.3.2-2)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

corr b p

1 1 2 2 3 3

15.0 45.3504 55.21496

53,59( / 300 )25000

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

0,013 0,013.30,38.25000 ( 2)

9,87 /1000

corr b p

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

corr b p

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)

Sức kháng mũi đơn vị: 0,013 corr b 0,13

Sức kháng điểm giới hạn: q l =0,13N corr

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ '

corr b p

Trong đó : n là số lượng cọc tính toán

β: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β = 1,4÷1,6

N: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

tt

N n

P

β

=

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

Bảng 2.16 : Tổng hợp số lượng cọc

TT Tổng tải trọng thẳng đứng N

(KN)

Sức chịu tải của cọc

Ptt (kN)

chiều dàicọcl(m)

Số cọctínhtoán ntt(cọc)

nchon(cọc)