Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Khoa Xây Dựng

LỜI CẢM ƠN   Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trởnên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đấtnước, trong đó

Trang 1

LỜI CẢM ƠN   

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

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xâydựng Cầu đường thuộc trường Đại học Duy Tân, trong những năm qua với sự dạy dỗtận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi và trau dồi chuyênmôn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp một phần công sức nhỏ

bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sôngH55 (chỉ thiết kế và thi công một số hạng mục) nhưng đã phần nào giúp em làm quenvới nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông thực sự để sau này khi tốt nghiệp ratrường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Được sự hướng dẫn kịp thời và nhiệt tình của thầy giáo ThS Nguyễn HoàngVĩnh đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên do thời gian có hạn,trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợpmột đồ án lớn nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mongquý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được kính gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáoThS Nguyễn Hoàng Vĩnh và các thầy cô trong khoa xây dựng đã tận tình hướng dẫn

em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng, ngày 26 tháng 10 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Xuân Hiếu

Trang 2

MỤC LỤC

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ 30%

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG NỘI DUNG ĐỒ ÁN trang 9

I.Các số liệu ban đầu 9

1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến 9

2 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến 10

3 Điều kiện khai thác cung cấp các loại vật liệu, máy móc, bán thành phẩm, cấu kiện đúc sẵn, đường vận chuyển 10

4 Phân tích sự cần thiết phải đầu tư dự án 11

II Đề suất các giải pháp kết cấu 11

1 Đề xuất các giải pháp kết cấu 11

2 Phân tích các phương án thiết kế sơ bộ 12

3 Kiểm tra phương án để thiết kế sơ bộ (3 phương án) 13

CHƯƠNG II: PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM BTCT DƯL 4X31M 17 2.1 Tính toán số lượng các bộ phận cầu cầu 17

2.2 Tính toán khối lượng các bộ phận cầu cầu 19

2.3 Tính toán khối lượng cho mố 21

2.4 Tính toán khối lượng bản dẫn và gối kê đầu cầu 23

2.5 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu 24

2.6 Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 34

2.6.1 Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm trong và dầm ngoài 34

2.6.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm giữa và dầm biên 35

2.6.3 Kiểm toán dầm theo TTGH 37

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN HỢP BTCT (Kết cấu gồm 3 nhịp 40m) 43

3.1 Lựa chọn tiết diện dầm chủ 43

3.2 Tính toán khối lượng các bộ phận cầu 44

3.3 Tính toán khối lượng mố, trụ 45

3.4 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu 48

3.5 Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 56

3.5.1 Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm trong và dầm ngoài 56

3.5.2 Xác định nội lực tác dụng lên dầm giữa và dầm biên 57

3.5.3 Kiểm toán dầm theo TTGH 59

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU GIÀN THÉP (Kết cấu gồm 2 nhịp 62m) 64

4 TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 64

4.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 64

Trang 3

4.2 Tính toán khối lượng mố, trụ 67

4.3 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố,trụ

68 4.3.1 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc và mố trụ cầu 68

4.3.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố, trụ

71 CHƯƠNG V: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN 79

5.1 Theo điều kiện kinh tế 79

5.2 Theo điều kiện thi công chế tạo 79

5.3 Theo điều kiện khai thác sử dụng 80

5.4 Theo điều kiện kiến trúc 81

PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT 50% 82

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ DẦM CHỦ KẾ BIÊN BTCT ƯST CHỮ I, L=31m 83

6.1.Số liệu thiết kế

83 6.2.Mặt cắt điển hình dầm chủ I 31(m)

84 6.3.Các hệ số dùng trong tính toán 84 6.3.1.Hệ số làn xe 84 6.3.2.Phân bố hoạt tải theo làn đối với mô men 84

6.4 Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 86 6.4.1.Xác định tĩnh tải dầm chủ 86 6.4.2.Xác định nội lực tại các mặt cắt đặc trưng 87 6.4.3 Đường ảnh hưởng mô men lực cắt và sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng tại các mặt cắt đặc trưng 87 6.5.Tổ hợp nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm theo TTGH cường độ 1,TTGHSD 90

6.5.1.Mô men tĩnh tải tác dụng lên dầm

90 6.5.2 Lực cắt do tĩnh tải tác dụng lên dầm 90

6.6 Tổ hợp nội lực do tĩnh tải tác dụng lên dầm theo TTGH cường độ1,TTGHSD 91 6.6.1 Tổ hợp mô men do hoạt tai gây ra 91

6.6.2 Tổ hợp lực cắt do hoạt tải gây ra 91

6.7 Tổ hợp nội lực do tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên dầm theo TTGHCD1 và TTGHSD tại các mặt cắt đặc trưng 92

Trang 4

6.8.1 Chọn số lượng thép DƯL cho dầm chủ 93

6.8.2Bố trí cốt thép DƯL cho dầm chủ 93

6.8.3 Tọa độ trọng tâm các bó thép DUL tính từ đáy dầm tại các mặt cắt tính toán 97 6.9 Kiểm toán dầm chủ 97

6.9.1 Tính đặc trưng hình học của dầm chủ 97

6.9.1.1 Giai đoạn 1 97

6.9.1.2 Giai đoạn 2 ( Sau khi bơm vữa đạt cường độ) 98

6.9.1.3.Giai đoạn 3 ( Bê tông bản đông cứng) 100

6.9.2 Tính mất mát ứng suất 101

6.10 Kiểm toán TTGH cường độ 1 107

6.10.1 Kiểm toán cường độ uốn 107

6.10.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước 110

6.10.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt ở trạng thái giới hạn Cường độ I 111

6.10.4Kiểm toán dầm theo TTGH sử dụng 118

6.10.5 Giới hạn ứng suất trong bê tông 118

6.11 Kiểm tra điều kiện biến dạng 121

6.11.1.Tính độ vồng do dự ứng lực

121 6.11.2.Tính độ võng do trọng lượng dầm chủ

122 6.11.3.Tính độ võng do bản mặt cầu, dầm ngang, tấm đan,lan can tay vịn,gcb

122 6.11.4.Tính độ võng trọng lượng lớp phủ mặt cầu

122 6.11.5.Độ vồng của dầm sau khi căng cáp

122 6.11.6.Độ võng của dầm khi khai thác do tải trọng thường xuyên

122 6.11.7.Độ võng của dầm khi khai thác dưới tác dụng của hoạt tải ô tô

122 CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MỐ A 124

7.1 Số liệu thiết kế 124

7.1.1 Số liệu chung 124

7.1.2 Số liệu kết cấu phần trên 124

7.1.3 Số liệu mố 124

7.2 Kích thước mố A 125

7.3.Xác định tải trọng lên mố 126

7.3.1 Tĩnh tải phần trên cầu 126

7.3.2 Tĩnh tải của mố 127

7.3.2.1 Tính nội lực do tĩnh tải bản thân mố (DC) tác dụng lên mố 127

7.3.2.2 Tính nội lực do hoạt tải tác dụng lên mố 129

Trang 5

7.3.2.3 Lực hãm xe (BR ) 129

7.3.2.4 Lực ma sát (FR ) 130

7.3.2.4 Lực ly tâm (CE ) 130

7.3.2.5 Tải trọng gió (WS, WL) 130

7.3.3 Nội lực do trọng lượng đất đắp:EV 133

7.3.4 Nội lực do áp lực đất EH, LS 133

7.3.4.1 Áp lực ngang đất EH 134

7.3.4.2 Áp lực ngang do hoạt tải tác dụng lên sau mố 134

7.4 Tổ hợp lực tác dụng lên mố 135

7.4.1 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt A-A 135

7.4.2 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt B-B 137

7.4.3 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt C-C 139

7.4.4 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt D-D 140

7.4.5 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E-E 1 141

7.4.6 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E-E.2 142

7.4.7 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt E-E.3 142

7.4.8 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt F-F 143

7.5 Kiểm toán mặt cắt B-B 143

7.5.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn theo 2 phương

144 7.5.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 147

7.5.3 Kiểm tra nứt 148

7.6.Kiểm toán mặt cắtC-C 149

7.6.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 149

7.6.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt

150 7.6.3 Kiểm tra nứt

151 7.7 Kiểm toán mặt cắt D-D 151

7.7.2.Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 153

7.8 Kiểm toán mặt cắt E-E.1 154

7.8.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 156

Trang 6

7.11 Kiểm toán mặt cắt F-F 163

7.12.Kiểm toán tại mặt cắt đáy móng 165

7.12.1 Tính toán móng cọc 165

7.12.2 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 166

7.12.3 Kiểm tra cường độ của nền đất và làm việc của móng 168

7.12.4 Kiểm tra độ lún của móng cọc 170

7.12.5 Tính toán đài cọc 171

7.12.5.1 Tính toán đài cọc theo điều kiện chọc thủng 171

7.12.5.2 Tính toán theo điều kiện chịu uốn 172

7.12.6 Tính toán mômen khi vận chuyển cọc 172

7.12.6.1 Tính toán mômen khi treo cọc vào giá búa

173 7.12.6.2 Tính toán khả năng chịu lực của cọc 173

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG 20% 175

CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ A 176

8.1 Số liệu thiết kế 176

8.1.1 Số liệu chung 176

8.1.2 Số liệu kết cấu phần trên 176

8.1.3 Số liệu mố 176

8.1.4 Kích thước mố 176

8.2 Sơ lược đặc điểm xây dựng 177

8.2.1 Đặc điểm mố A 177

8.2.2 Điều kiện thi công 177

8.2.2.1 Địa chất 177

8.2.2 Điều kiện thi công 177

8.2.2.1 Địa chất 177

8.6.2.2 Thủy văn 177

8.2.2.3 Điều kiện cung cấp vật liệu 177

8.2.2.4 Nguồn nhân lực máy móc 177

8.2.2.5 Khí hậu 177

8.2.2.6 Thời gian thi công 177

8.2.2.7 Dự kiến các phương án thi công 178

8.3 Trình tự thi công mố A 178

8.4 Kỹ thuật thi công mố A 179

Trang 7

8.4.1 Công tác chuẩn bị 179

8.4.1.1 Lán trại kho bãi 179

8.4.1.2 Nguyên vật liệu 179

8.4.1.3 Nhân lực và máy móc 180

8.4.1.4 Làm đường công vụ, san dọn mặt bằng 180

8.4.1.5 Công tác sản suất cọc 180

8.4.2 Công tác đóng cọc 181

8.4.2.1 Định vị tim mố (dùng máy + nhân công) 181

8.4.2.2 Định vị tim cọc trong mố A 182

8.4.3 Đào đất hố móng bằng máy đào kết hợp với nhân công 185

8.4.4 Đập vỡ đầu cọc ,vệ sinh hố móng 186

8.4.5 Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông bệ mố 186

8.4.6 Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông thân mố,tường cánh lần 1 187

8.4.6 Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông tường đỉnh,tường cánh lần 2 187

8.4.6 Công tác hoàn thiện 187

8.5 Tính toán ván khuôn 187

8.5.1 Tính toán ván khuôn thi công bệ 188

8.5.2 Tính toán ván khuôn thi công thân mố 192

8.5.3 Tính toán ván khuôn thi công tường đỉnh 193

8.5.4 Tính toán ván khuôn thi công tường cánh 195

CHƯƠNG IX: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 197

9.1 Giới thiệu chung 197

9.2 Đặc điểm lao lắp các dầm chủ BTCT đúc sẵn 197

9.3 Các điều kiện để lựa chọn phương án thi công 197

9.4 Các phương án thi công 198

9.4.1 Phương án 1:Dùng trục long môn 198

9.4.2 Phương án 2:Dùng dầm dẫn và giá long môn 198

9.4.3 Phương án 3:Dùng tổ hợp mút thừa loại nhỏ 199

9.5 Ưu nhược phương án đã chọn 199

9.5.1 Phương án 1:Dùng cần trục long môn 199

9.5.2 Phương án 2: Dùng dầm dẫn và giá long môn 200

9.5.3 Phương án 3: Dùng tổ hợp mút thừa loại nhỏ 200

9.6 So sánh lựa chọn phương án 200

9.7 Trình tự thi công chi tiết lao lắp dầm bằng tổ hợp mút thừa 201

9.8 Tính toán tổ hợp khi lao dầm 201

9.8.1 Kiểm tra lật theo phương dọc cầu 202

9.8.2 Kiểm tra lật theo phương ngang cầu 203

9.8.3 Tính cáp treo dầm 204

TÀI LIỆU THAM KHẢO 205

Trang 9

THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

Đề tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG H55

I.Các số liệu ban đầu

1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến:

1.1 Giới thiệu chung:

Sông H55 nằm ở vùng đồng bằng trung bộ thuộc tỉnh Quảng Trị

1.2 Điều kiện về địa hình:

Mặt cắt ngang sông khá đối xứng, do đó rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp

có dạng đối xứng Bề mặt địa hình lòng sông không bằng phẳng có những vũng sâu vàcác bãi bồi chạy dọc theo bờ sông, cao độ địa hình lòng sông thay đổi trong khoảng từ+12m đến 0.0m

Trang 10

1.6 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng:

- Quy mô: cầu được xây dựng với quy mô vĩnh cửu

- Tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93; đoàn người 4,3KN/m2

- Khổ cầu: K = 7 + 1 x 2 m

- Sông thông thuyền cấp: Cấp V

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCN 272 – 05

1.7 Phạm vi nghiên cứu của đồ án:

- Thiết kế sơ bộ ( lập dự án khả thi ) : 30 %

- Thiết kế kỹ thuật : 50 %

- Thiết kế thi công : 20 %

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 Ởgần vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều Do đó trong quátrình thi công cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho khu vực xâydựng cầu được đảm bảo

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

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 thuậnlợi như: đất đắp, đá, cát, xi măng…

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 khoan cọc nhồi,máy đóng cọc, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông,máy bơm bê tông, máy đầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác Đảm bảo quá

Trang 11

trình thi công được tiến hành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công được

đề ra

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.Người dân thường chịu khó, ham học hỏi và được đào tạo khá tốt, có khả năng tiếpnhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ

kỹ thuật có trình độ cao, có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thờitiết với năng suất cao

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

em công nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường Đảm bảo sự quan tâm tốt đếnsức khoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn

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

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

Tỉnh Quảng Trị là một tỉnh có tiền năng phát triển kinh tế Vì vậy mà mục tiêuđẩy mạnh phát triển kinh tế của tỉnh trong những năm gần đây rất được nhà nước vàlãnh đạo tỉnh quan tâm Để thực hiện mục tiêu phát triển kinh tế, vấn đề được xem làđóng một vai trò vô cùng quan trọng đó là phát triển mạng lưới giao thông trên địabàn Những năm gần đây mạng lưới giao thông đi lại trên địa bàn tỉnh đang được chútrọng và đẩy mạnh xây dựng với những tuyến đường và những công trình có quy môlớn nhằm góp phần thực hiện hiệu quả mục tiêu phát triển kinh tế mà ban lãnh đạo tỉnh

và chính phủ đã đề ra trong tương lai Vấn đề giao thông đi lại giữa hai bên bờ sôngchỉ có thể thực hiện bằng các phương tiện tàu thuyền nhỏ qua sông, do đó nó khôngđáp ứng nhu cầu đi lại của người dân sống tại đây và không đảm bảo an toàn chongười qua sông Vì vậy mà việc thi công cầu H55 được xem là vấn đề hết sức cần thiếtnhằm đáp ứng nguyện vọng, sự mong mỏi của người 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 bênsông có thể dễ dàng giao lưu, buôn bán với nhau

Như vậy việc xây dựng cầu H55 là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn trong việcphát triển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng Cầu xây dựng sẽ vừa giải quyết nhiềuvấn đề giao thông đi lại trong khu vực, vừa góp phần hoàn thiện cơ sở hạ tầng giao

Trang 12

của tỉnh Quảng Trị nói chung ngày càng phát triển để tương xứng với vị thế xứngđáng của mình.

II Đề xuất giải pháp kết cấu

1 Đề xuất các giải pháp kết cấu:

Từ các số liệu thiết kế ban đầu, kết hợp việc đánh giá, phân tích các điều kiệnnhư: điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu,…ta có thể đề xuất một số phương

án vượt cầu như sau:

- Phương án 1: Cầu BTCT ƯST nhịp giản đơn, gồm 4 nhịp: 4x31=124 m

- Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp, gồm 3 nhịp: 3x40 = 120 m

- Phương án 3: Cầu dàn thép: 2x62=124 m

2 Phân tích các phương án thiết kế sơ bộ:

Nói chung thì các phương án đã đưa ra đều có tính khả thi và mỗi phương ánđều có một số đặc điểm riêng

* Phương án 1:

Với khẩu độ tỉnh không của cầu là L0 =117m, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịpgồm 4 nhịp 4x31=124m dầm giản đơn tiết diện chữ I, vật liệu là bê tông cốt thép dựứng lực, dầm chữ I được chế tạo sẵn thi công lắp ghép liên hợp với bản mặt cầu BTCT

đổ tại chỗ để tạo ra một tiết diện cùng chịu lực

So với dầm T và dầm hộp rỗng thì dầm I làm việc kém hiệu quả hơn nhưng chếtạo đơn giản hơn, dầm ngang chế tạo đơn giản hơn rất nhiều Nhược điểm của tiết diện

I là kém ổn định khi khi vận chuyển và lắp ráp

* Phương án 2:

Với khẩu độ tỉnh không của cầu là L0 =117m, ta đưa ra giải pháp kết cấu nhịpgồm 2 nhịp 3x40=120m cầu dầm thép liên hợp, vật liệu bản bê tông, cốt thép dầmđược chế tạo sẵn thi công lắp ghép và được liên kết với nhau tại các bằng bulôngcường độ cao hoặc đinh tán

So với cầu bê tông thì cầu dầm thép liên hợp làm việc hiệu quả, tính thẩm mỹcao Nhưng chế tạo phức tạp, cần độ chính xác cao, giá thành đắt, sữa chữa thườngxuyên

* Phương án 3:

Phương án cầu dàn thép: 2x62m

Ưu nhược điểm của cầu loại này là:

- Độ cứng lớn

- Cầu giàn thép có thể thi công nhanh chóng hơn cầu BTCT hoặc cầu BTCT DƯL

- Cầu giàn thép lắp đặt dễ dàng qua sông suối, qua chướng ngại vật ở bất kỳ hoàn cảnhthời tiết nào

Trang 13

- Kết cấu nhịp cầu thép thường nhẹ hơn cầu BTCT do đó làm giảm giá thành chung,đặc biệt có ý nghĩa khi địa chất lòng sông yếu.

- Cầu thép dễ sửa chữa và sửa chữa nhanh hơn cầu bê tông

+ : khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu:

+ : tổng chiều dài kết cấu nhịp

+ : tổng chiều dài tĩnh không ứng với MNCN do trụ chiếmchỗ

+ : tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ ( vì là mốvùi nên không có phần chắn nước ứng với MNCN do mô đất chiếm chỗ )

Ta có: Khẩu độ cầu :

= 31x4 + 3x0.05 -3*1.5– 2x1= 117.65 (m)

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

 Kết cấu nhịp:

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 4nhịp: 4x31(m)

- Dầm BTCT ƯST tiết diện chữ I có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ 1,5m

- Mặt cắt ngang có 4 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,8 m

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ

Trang 14

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.

- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC

- Kết cấu trụ:

Ba trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùngmóng cọc đóng bằng BTCT có f’c =30Mpa, kích thước 40x40cm chiều dài dự kiếnL=15m

* Phương án 2:

 Khẩu độ cầu:

Kiểm tra theo điều kiện:

(*)Trong đó: + : khẩu độ tĩnh không yêu cầu, = 117 m

+ : tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ ( vì là mốvùi nên không có phần chắn nước ứng với MNCN do mô đất chiếm chỗ )

= 40x3 + 2x0,05 -2*1,5– 2x1= 115,1 (m)

Trang 15

Ta có: Vậy khẩu độ đạt yêu cầu .Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

- Cầu nhịp gồm 3 nhịp 3x40 dầm liên hợp

- Mặt cắt ngang có 4 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2 m

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹquan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

- Bố trí các lỗ thoát nước  =100 bằng ống nhựa PVC

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c =30Mpa Móng trụ dùngmóng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, kích thước 40x40cm chiều dài dựkiến L=15m

* Phương án 3

 Khẩu độ cầu:

Kiểm tra theo điều kiện:

(*)Trong đó: + : khẩu độ tĩnh không yêu cầu, = 117 m

+ : tổng chiều dài kết cấu nhịp bị mố chiếu chỗ ( vì là mố

Trang 16

= 62*2+1*0,1-1*1,5– 2x1= 120,6 (m)

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

- Cầu giàn thép sơ đồ cầu gồm 2 nhịp: 2x62(m)

- Dàn thép gồm 10 khoang với d =6,2m, chiều cao dàn chủ 7,5m

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

Trang 17

CHƯƠNG II:

PHƯƠNG ÁN I: CẦU DẦM BTCT DƯL 4X31M

Hình 2.1 Mặt cắt ngang cầu-Kết cấu nhịp: gồm 4 nhịp đơn giản có chiều dài các nhịp : 31x4=124 (m)

-Mặt cắt ngang dần chủ dạng chữ I

* Chiều rộng bản mặt cầu :

B=B1 +2.B3+2.B4=10m

Trong đó: B1:chiều rộng phần xe chạy, B1=7m

B3:chiều rộng phần người đi bộ, B3=1m

B4:chiều rộng lan can, B4=0,25 m

Chọn chiều dày bản mặt cầu là 18cm

2.1.1.Tính toán khối lượng các bộ phận cầu:

1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Trang 18

MCN dầm chủ đoạn giữa dầm MCN dầm chủ đoạn đầu dầm

Hình 2.2 Mặt cắt ngang giữa dầm và mặt cắt ngang đầu dầm

- Dầm chủ: Gồm 5 dầm chính, tiết diện chữ I, khoảng cách giữa các dầm là 2m

-Dầm ngang: Gồm 5 dầm bố trí theo cấu tạo

+ 2 dầm ngang tại gối, 3 dầm giữa nhịp có:

Chiều cao dầm ngang

Trang 20

2.2.2.Tính toán khối lượng lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe (xem hình vẽ):

- Cấu tạo lan can tay vịn và gờ chắn bánh như sau:

Hình 2.5 Cấu tạo và kích thướt lan can tay vịn và gờ chắn bánh-Ta bố trí lan can trên 1 nhịp 31m với khoảng cách 2,2m Vậy toàn nhịp có 2*15=30 cột

Khối lượng cấu kiện như bảng dưới đây.

TT Hạng mục tính toán

Đơn

Khối lượng

1 Bê tông trụ lan can KN (0,2*1*0,2-0,1*0,2*0,15)*15*2*25 27,75

Trang 21

*Tổng tỉnh tải tác dụng lên toàn bộ nhịp 31m:

*Tổng tỉnh tải phân bố đều trên toàn nhịp 31m:

2.3 Tính toán khối lượng cho mố:

2.3.1 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố:

- Kết cấu mố: Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c = 30Mpa Móng mố sử dụng móng cọcBTCT có kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến L=17m

- Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng bê tông cốt thép 250*300*20(cm) Gia cố1/4 mô đất bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm

Hình 2.5 Cấu tạo mố A và mố B

Trang 22

*Tính toán khối lượng:

Cấu tạo mố A giống mố B:

Bảng tổng hợp khối lượng cho 1 mố.

Đơn

Khối lượng

3 Bê tông tường đỉnh KN (0,3*2,08+((0.35+0.2) *0,2)/2)*10*25 240,75

4 Bê tông tường cánh KN (1,5*4,4+2,6*1+(2,6*2,4)/2)*0,5*2*25 381,25

2.3.2 Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho trụ:

- Kết cấu trụ: Sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa Móng trụ sửdụng móng cọc BTCT có kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến L=17m

10 00 00 00 0

200 200 200 200 100

11

0 120110160

Trang 23

Bảng tổng hợp khối lượng cho 3 trụ.

Đơn

Khối lượng

2.4 Tính toán khối lượng bản dẫn và gối kê đầu cầu.

2.4.1 Tính toán khối lượng bản dẫn đầu cầu:

- Bản dẫn đầu cầu được thi công lắp ghép có kích thước cấu tạo như hình vẽ:

Trang 24

- Trong phương án này bố trí 4x2 bản dẫn đầu cầu Kích thước (300*245*20)cm bằng

bê tông cốt thép f’c=30Mpa

- Khối lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 2,25*3*0,2*4*2=11,76 (m3)

- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 11,76*25=294 (kN)

- Khối lượng cốt thép trong bản dẫn đầu cầu: 294/25*1=11,76 (kN)

2.4.1 Tính toán khối lượng gối kê của bản dẫn đầu cầu:

- Kích thước và cấu tạo gối kê bản quá độ như sau:

Hình 2.8 Cấu tạo gối kê bản quá độ

- Khối lượng bê tông gối kê bản dẫn đầu cầu: (0,35+0,2)/2*0,2*9*2=3,53 (m3)

- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 3,53 *25=88,25 (kN)

- Khối lượng cốt thép trong bản dẫn đầu cầu: 88,25 /25*1=3,53 (kN)

2.5 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu.

2.5.1.Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc của mố mà trụ cầu:

Trong đó : + : trọng lượng kết cấu nhịp và các lớp phủ mặt cầu

+ : trọng lượng bản thân mố hoặc trụ

+ : tải trọng của hoạt tải

Trang 25

Hình 2.9 Diện tích đường ảnh hưởng tại mố

- Trọng lượng do kết cấu nhịp 31m truyền xuống :

Trang 26

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

P2 = *m*n*(110*y1 + 110*y2 )*(1 + IM) + *m*n*9,3*+

+ DC, DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng

Hình 2.11 Diện tích đường ảnh hưởng tại trụ

Trang 27

+ PL : tải trọng người đi = 4,3 (kN/m2)

+ m: hệ số làn xe Hai làn xe thì m =1

+ n : số làn xe = 2

+ IM : lực xung kích = 25%

+  : diện tích d.a.h của trụ T1

Hình 2.12 Đường ảnh hưởng tại trụ

P1= 1,75*1*2*(145*1 + 145*0,859 + 35*0,859)*(1 + 0,25)

+ 1,75*1*2*9,3*30,4+1,75*2*1*4,3*30,4= 2757,87 (kN)

- Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:

P2 = γ*m *n*(110*y1 + 110*y2 )*(1 + IM) + γ*m*n*9,3*+γ*2*Tn*PL*

Trang 28

- Trọng lượng do kết cấu nhịp truyền xuống :

2 Tính t oán và xác định số lượng c ọ c cho mố , trụ

2.5.2 1 Tính toán s ức chịu tải c ủa cọc:

Cọc dùng cho phương án này ,chon cọc bêtông cốt thép tiết diện (40 x40) bêtông làm cọc M300 có Rn =130(kg/cm2)

2.1.1 S ức chịu tải c ủ a cọc theo vật liệu : [mục 5.7.4.4, trang 37, 22TCN272- 05]:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức :

f’c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f’c = 30MPa.

Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 122500mm2

fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa

Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 816, Ast= 1608mm2

2.1.2 S ức chịu tải c ủ a cọc theo đất n ền :

Cấu tạo các lớp địa chất gồm:

+ lớp1: Á Cát dày từ 2-3,5m giả sử lớp này có độ sệt bằng B= 0,5

+ lớp 2: Á sét dày từ 6-7m trạng thái dẻo có độ sệt bằng B= 0,4

+ lớp 3 : Sét có chiều dày vô cùng.trạng thái dẻo có độ sệt bằng B= 0,4

* Tính toán c ọc cho mố :

Vì phương án I có mố A và B bằng nhau nên ta chỉ chọn mố ở vị trí bất lợi nhất để

Trang 29

Số lớp đất cọc chịu lực xuyên qua:

Giả thiết số liệu các lớp địa chất như sau:

Lớp địa chất Chiều dày

(mm) Dung trọng(N/mm3) được(búa/300mmm)Số đếm SPT đo

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ

Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực:

Trang 30

Diện tích xung quanh cọc:

Sức kháng bên:

Tổng sức kháng cọc:

=0,56*896038,04+0,56*1187200=1166613,30 (N)=1166,62( kN)Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

=1166,62 (kN)

* Tính toán cho trụ T1và T3:

Vì phương án 1 có trụ T1 và T3 bằng nhau nên ta chỉ chọn vị trí bất lợi nhất để tính

Số lớp đất cọc xuyên qua:

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ

Đường kính cọc: D=400mm

Trang 31

Vì , chọn

Sức kháng mũi cọc:

Sức kháng bên:

Số đếm SPT trung bình theo thân cọc:

Sức kháng bên:

=0.56*835226.15+0.56*1272000=1180046.64 (N)=1180.05( kN)Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

=1180.05 (kN)

* Tính toán cho trụ T2:

Trang 32

Đường kính cọc: D=400mm

Vì , chọn

Sức kháng mũi cọc:

Sức kháng bên:

Số đếm SPT trung bình theo thân cọc:

Sức kháng bên:

=0.56* +0.56* =1194360.96 (N)=1194.36( kN)Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

=1194.36 (kN)

2.5.2.2 Xác định số lượng cọc trong các móng mố trụ cầu:

- Số lượng cọc cần thiết trong mố, trụ cầu

+ N: là tổng tải trọng thẳng đứng tại bệ mố, trụ

+ : hệ số kinh nghiệm

Lấy =1.6 khi tính số cọc trong mố, =1.5 khi tính số cọc cho trụ

Bảng tổng hợp số lượng cọc bố trí trong mố trụ cầu

Trang 33

2.6 Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp

Cấu kiện Tải trọng Sức chịu tải ntt n chọn

Trang 34

+ n : Tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa dầm và bản mặt cầu:

Mô đun đàn hồi của dầm:

Mô đun đàn hồi của bản mặt cầu:

Trong đó: yc=2500kg/m3 là tỷ trọng bê tông

Trang 35

Hình 2.15 Đường ảnh hưởng áp lực theo PP đòn bẩy.

+ Xe tải thiết kế: =>

+ Xe tải Tandem: =>

+ Tải trọng đoàn người: =>

+ Tải trọng làn: =>

- Với hai hoặc hơn hai làn thiết kế chịu tải:

*Hệ số hiệu chỉnh: Khoảng cách từ tim dầm ngoài đến mép gờ chắn =

*Mô men tĩnh gây ra:

-Tĩnh tải dầm chủ và dầm ngang chia đều cho các dầm:

Trang 36

-Giai đoạn thi công mặt cầu:

-Tổ hợp mô men do tĩnh tải gây ra theo TTGH cường độ 1:

+ Đối với dầm giữa:

2.6.2.2 Tổ hợp nội lực do tĩnh lải và hoạy tải gây ra tại vị trí ½ nhịp:

+ Đối với dầm giữa:

Trang 37

2.6.3 Kiểm toán dầm theo TTGH.

2.6.3.1 Tính toán diện tích cốt thép.

* Để thõa mãn cường độ ta tính theo công thức sau:

: mô men uốn theo trạng thái giới hạn cường độ 1:

+ Các bó cáp được bố trí trong mặt phẳng đứng theo đường gãy khúc

Ta bố trí các bó cáp trong bầu như hình vẽ dưới đây:

Hình 2.16 Bố trí cáp DƯL tại mặt cắt giữa nhịp

Chọn đường cong bó cáp dạng dường cong gãy khúc có vuốt tròn

2.6.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của dầm.

Công thức kiểm toán đối với trạng thái giới hạn cường độ 1:

Trang 38

+ Hệ số β1 lấy bằng 0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 MPa với

bê tông có cường độ lớn hơn 28 MPa, β1 Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất, với

BT có cường độ > 28Mpa, hệ số giảm theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 MPa vượt quá 28 MPa, nhưng không nhỏ hơn trị số 0,65 Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn

= 45(MPA) > 28(MPA) thì hệ số:

= 0.764 (5.7.2.2)+ Để chuyển đổi bản bê tông đổ tại chỗ thành bê tông dầm tương đương,tỷ số

môddun đàn hồi lấy bằng: , khi đó bề rộng có hiệu bản cánh chịu nén

sẽ là b=0,87x2200=1914mm

+ Sức kháng uốn danh định:( đối với mặt cắt chữ I theo 22TCN272-05 mục

5.7.3.2.2.1)

+ Coi mặt cắt chỉ có cốt thép ứng suất trước chịu lực khi đó

Trong đó

+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực, Aps = 4837( mm2 )

+ fpu : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép dự ứng lực, fpu = 1860 MPa + 1 = 0,764

+ b: Bề rộng cánh chịu nén là bề rộng quy đổi của dầm, b = 1914 mm

+ dp : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng tới trọng tâm cốt thép dự ứng lực,

dp = h- at = 1500 – 210 = 1290 mm + fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định

+ hf : Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện, là chiều dày quy đổi từ cánh trên củadầm, hf = 200 mm

+ bw : Chiều dày của bản bụng hoặc đường kính của tiết diện tròn, bw = 200 mm Ứng suất trung bình trong tao cáp ứng suất trước fps có thể lấy như sau :

=1860000(KN/m2) =0.28

- Giới hạn chảy của tao thép cấp 270 fpy =0.9* fpu(22TCN272-05mục5.4.4.1-1)

- Xác định c là khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt chịu nén

Trang 39

Công thức xác định được viết lại:

Định dạng
Số trang	202
Dung lượng	10,65 MB