Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu, Đồ án gồm đầy đủ phần bản vẽ và thuyết minh tính toán. Trong đồ án phần thiết kế cơ sở có 2 phương án, phương án sơ bộ 1 cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực mặt cắt chữ I L = 33m ba nhịp, phương án sơ bộ 2 cầu dầm Super T giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trước ba nhịp. Bản vẽ gồm các bản vẽ: Bình đồ cầu, phương án sơ bộ 1 và 2, bố trí chung kcn, cấu tạo dầm I33m, cấu tạo mố trụ, các bộ phận phụ, biện pháp thi công mố trụ cầu và kết cấu nhịp, kết cấu bổ trợ thi công trụ và bảng tiến độ thi công.

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 2 LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH 8

2.1 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ 8

2.1.1 Vị trí cầu 8

2.1.2 Căn cứ thiết kế 8

2.1.3 Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực 8

2.1.4 Hiện trạng khu vực 8

2.1.5 Sự cần thiết phải xây dựng cầu 9

2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 9

2.2.1 Địa hình khu vực cầu 9

2.2.2 Khí hậu khu vực cầu đi qua 10

2.2.3 Đặc điểm thuỷ văn 10

2.2.4 Đặc điểm địa chất 11

2.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU CẦN THƠ 11

2.3.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật 11

2.3.2 Đảm bảo giao thông trong quá trình thi công cầu 12

CHƯƠNG 3 SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU 13

3.1 CẦU DẦM BTCT DƯL 33M NHỊP GIẢN ĐƠN 13

3.1.1 Bố trí chung cầu và mô tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 3x33(m) 13

3.1.2 Kết cấu phần trên 13

3.1.3 Kết cấu phần dưới 14

3.2 CẦU DẦM SUPER T BTCT 3X33M 16

3.2.1 Kết cấu phần trên 16

3.2.2 Kết cấu phần dưới 16

CHƯƠNG 4 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 18

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 18

4.2 SO SÁNH VỀ KINH TẾ 18

4.2.1 Phương án 1: Cầu dầm I BTCT dự ứng lực nhịp 33m, toàn cầu có 3 nhịp 18

4.2.2 Phương án 2: Cầu dầm Super T 33m 24

3.1.1 Lan can, lề bộ hành 26

3.1.2 Dầm ngang 27

27

3.1.3 Cấu tạo dầm chủ 27

4.2.3 Nhận xét kinh tế 31

4.3 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẾ TẠO 32

4.3.1 Phương án 1: Cầu giản đơn I BTCT dự ứng lực 32

4.3.2 Phương án 2: Cầu dầm super T BTCT 32

4.4 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG 32

4.5 KẾT LUẬN 33

CHƯƠNG 5 TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 34

5.1 XÁC ĐỊNH CHI TIẾT KÍCH THƯỚC TRỤ T1 34

5.1.1 Xà mũ 35

5.1.2 Thân trụ 35

5.1.3 Móng trụ 36

5.1.4 Vật liệu chế tạo trụ 36

5.2 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ 37

5.2.1 Tĩnh tải 37

5.2.2 Hoạt tải (LL) 41

5.2.3 Lực hãm xe (BR) 43

5.2.4 Tải trọng gió (WL và WS) 43

5.2.5 Lực ly tâm (CE) 50

5.2.6 Xác định hệ số phân bố tải trọng ngang K 50

5.3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC MẶT CẮT 51

CHƯƠNG 6 KIỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT 56

6.1 CÁC MẶT CẮT TÍNH TOÁN 56

6.2 KIỂM TOÁN MẶT CẮT NGÀM CỦA XÀ MŨ (I-I) 56

6.2.1 Dữ liệu ban đầu 57

6.2.2 Tính toán cốt thép 58

6.2.3 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 59

6.2.4 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 61

6.2.5 Kiểm tra nứt 63

6.3 KIỂM TOÁN MẶT CẮT ĐỈNH MÓNG (II-II) 64

6.3.1 Dữ liệu ban đầu 64

6.3.2 Tính toán cấu kiện chịu nén 66

6.3.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ 69

6.3.4 Kiểm tra nứt 71

6.4 KIỂM TOÁN MẶT CẮT ĐÁY MÓNG (III-III) 71

6.4.1 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn 72

6.4.2 Kiểm tra cấu kiện chịu cắt 74

6.5 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI 76

6.5.1 Dữ liệu ban đầu 76

6.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 76

6.5.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền 76

6.5.4 Sức kháng thân cọc Qs 77

6.5.5 Tính toán số lượng cọc 79

6.5.6 Xác định chiều dài chịu nén và chiều dài chịu uốn của cọc 79

6.5.7 Kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ I 80

CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ THI CÔNG 83

7.1 LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG TRỤ T1 83

7.1.1 Điều kiện thi công 83

7.1.2 Trình tự thi công trụ T1 83

7.2 ĐỊNH VỊ TIM TRỤ 84

7.3 CỌC KHOAN NHỒI 85

7.3.1 Thiết kế thi công cọc khoan nhồi 88

7.3.2 Lựa chọn thiết bị, công nghệ khoan 88

7.3.3 Dung dịch Bentonite và các chỉ tiêu 90

7.4 LỰA CHỌN THIẾT BỊ THI CÔNG HỐ MÓNG 91

7.5 THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BÊ TÔNG 92

7.5.1 Xác định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m3 bê tông 92

7.5.2 Kiểm tra bằng thực nghiệm 94

7.5.3 Xác định lại khối lượng vật liệu thực tế cho 1m3 bê tông 95

7.5.5 Lớp bê tông lót đáy 98

7.5.6 Tính toán chọn máy đầm và máy trộn bê tông 98

7.6 THIẾT KẾ VÁN KHUÔN 99

7.6.1 Phân khối đổ bê tông 99

7.6.2 Bố trí ván khuôn 99

7.6.3 Cấu tạo ván khuôn 100

7.6.4 Kiểm toán ván khuôn 103

7.7 THIẾT KẾ ĐÀ GIÁO 110

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 111

8.1 BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÔNG TRƯỜNG 111

8.1.1 Chọn vị trí để bố trí mặt bằng công trường 111

8.1.2 Tính toán bố trí mặt bằng 111

8.1.3 Mặt bằng phía bờ Cần Thơ 114

8.2 LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG CHO HẠNG MỤC 115

8.2.1 Căn cứ để lập tiến độ 115

8.2.2 Các bước lập tiến độ thi công 115

8.3 TRÌNH TỰ THI CÔNG CHI TIẾT TỪNG HẠNG MỤC 116

8.3.1 Thi công mặt bằng công trường 116

8.3.2 Thi công cọc khoan nhồi 117

8.3.3 Thi công hố móng 125

8.3.4 Thi công bệ trụ 127

8.3.5 Thi công thân trụ 128

8.3.6 Thi công xà mũ trụ 129

8.4 DỰ TOÁN 130

CHƯƠNG 1

DANH MỤC HÌNH ẢNHCHƯƠNG 1 LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 2 SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 3 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 4 TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ

CHƯƠNG 5 KIỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ THI CÔNG

CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

DANH MỤC BẢNG BIỂUCHƯƠNG 1 LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 2 SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU

CHƯƠNG 3 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 4 TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ

CHƯƠNG 5 KIỂM TOÁN CÁC MẶT CẮT

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ THI CÔNG

CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp được coi là một học phần, tổng hợp kiến thức các môn học đượctrang bị trong trường, đặc biệt là các môn học chuyên nghành cũng như các kinh nghiệm

mà sinh viên có được trong suốt quá trình nghiên cứu , đi thực tập và làm đồ án Nó thểhiện kiến thức cũng như trình độ khả năng thực thi ý thức các công tác trước một côngviệc, bước đầu áp dụng những kiến thức học được vào công việc thực tế Thông qua đồ

án tốt nghiệp giúp sinh viên hệ thống lại được kiến thức của mình dưới sự hướng dẫn củachỉ bảo của thầy cô giáo Có thể nói đây là thời gian sinh viên thu hoạch được rất nhiềukiến thức cũ và mới, cả việc có thể ứng dụng thêm được một số phần mềm học tích cựchơn tìm hiểu nhiều về thực tế thi công hơn

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm 7 chương:

- Chương 1: Lập dự án đầu tư

- Chương 2 Sơ bộ lựa chọn phương án

- Chương 3: So sánh lựa chọn phương án

- Chương 4: Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên đỉnh trụ

- Chương 5: Kiểm toán các mặt cắt

- Chương 6: Thiết kế thi công

- Chương 7: Tổ chức thi công

Đồ án được hoàn thành dưới sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình củathầy giáo hướng dẫn Song do sự hạn chế về nhận thức chuyên môn cũng như kinhnghiệm của bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Emkính mong nhận được sự góp ý của thầy cô để đồ án được hoàn chình hơn, giúp em cóthể hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốtnghiệp

Sinh viên

CHƯƠNG 2 LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ CÔNG TRÌNH2.1 SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ

2.1.2 Căn cứ thiết kế

Căn cứ luật xây dựng số 16/2003/QH11 ngày 26/11/2003; Luật sửa đổi, bổ sung một

số điều của luật liên quan đến đầu tư xây dựng cơ bản số 38/2009/QH12 ngày 19/06/2009của Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam;

Căn cứ Nghị định số 51/2008/NĐ-CP ngày 22/4/2008 của Chính phủ của chính phủquy định chức năng nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ GTVT;

Căn cứ Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ ban hành quychế quản lý chất lượng công trình xây dựng và Nghị định số 49/2008/NĐ-CP ngày18/4/2008 của Chính phủ về sửa đổi bổ sung một số điều của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP

Căn cứ Nghị định số 112/2007/NĐ-CP ngày 14/2/2009 của Chính phủ về quản lý chiphí đầu tư xây dựng công trình;

Căn cứ quyết định 1327/QĐ-TTg ngày 24/8/2009 của Thủ tướng Chính phủ về việcphê duyệt quy hoạch phát triển GTVT đường bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướngđến năm 2030;

2.1.3 Quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế khu vực

Cùng với tốc độ phát triển kinh tế của cả nước, kinh tế của các địa phương trong tỉnhCần Thơ và các địa phương lân cận, khi chưa có cầu mới thì việc giao lưu hàng hoá và đilại của các địa phương gặp rất nhiều khó khăn Nên việc xây dựng cầu mới sẽ cải thiện cơ

sở hạ tầng và mở ra hướng phát triển của các địa phương đó

2.1.4 Hiện trạng khu vực

Hiện nay quốc lộ 91C đang có phà vượt sông, đây chỉ là phương tiện có tính chất tạmthời, do vậy khi có bão lũ lớn xảy ra thường gây ách tắc giao thông và dễ xảy ra tai nạn

2.1.5 Sự cần thiết phải xõy dựng cầu

Ngoài ý nghĩa mở thụng 1 cửa ngừ của địa phương, tạo điều kiện đẩy nhanh quỏ trỡnh

đụ thị hoỏ khu vực, cũn gúp phần nõng cao chất lượng cảnh quan đụ thị, giảm thiểu tỏcđộng mụi trường

Đối với cả khu vực nghiờn cứu thỡ việc xõy dựng cầu cú ý nghĩa to lớn trờn nhiềuphương diện an ninh - quốc phũng - kinh tế - chớnh trị xó hội

61.00 1.30 LK4 2.00

63.40 LK1

- Nhà cao tầng

- Nhà tranh; ngói; 1,2,3 tầng

- Cột điện thoại, hạ thế, cao thế

- Ruộng lúa, màu

- Cột Km

- Tim cầu

- Đ ỉnh ghi c hú

10.000 M1 Tên mốc Cao độ

Hỡnh 1.1: Bỡnh đồ khu vực Cầu Tựng Khỏnh Mặt cắt tường đỉnh II-II

2.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIấN

2.2.1 Địa hỡnh khu vực cầu

Cầu Tựng Khỏnh trờn quốc lộ QL91C vượt qua sụng Cần Thơ là một con sụngphõn cỏch giữa 2 vựng đồng bằng cú địa hỡnh tương đối bằng phẳng, khụng cú nỳi đồi.Địa hỡnh thấp dần từ Tõy Bắc xuống Đụng Nam ( với độ dốc 0.14%) xen kẽ những ụ đấttrũng thường xuyờn bị ngập nước

2.2.2 Khí hậu khu vực cầu đi qua

Đoạn tuyến khảo sát nằm trong vùng khí hậu vùng đồng bằng đặc trưng củamiền Nam Việt Nam, đó là kiểu khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều

Cần Thơ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ít bão, quanh năm nóng ẩm,không có mùa lạnh Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 tớitháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình năm khoảng 28 °C, số giờ nắng trung bình cả nămkhoảng 2.249,2h, lượng mưa trung bình năm đạt 1600 mm Độ ẩm trung bình năm daođộng từ 82% - 87% Do chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có lợi thế về nền nhiệt

độ, chế độ bức xạ nhiệt, chế độ nắng cao và ổn định theo hai mùa trong năm

a Nhiệt độ

Nhiệt độ không khí trung bình năm: 31.1°C

Nhiệt độ trung bình ngày: 27.3°C

Nhiệt độ trung bình cao nhất:40.2°C

Nhiệt độ thấp kỷ lục: 11.4°C

b Mưa

Lượng mưa trung bình năm 1.924 mm

Mưa tập trung vào các tháng tháng 6 đến tháng 10, đỉnh điểm thường rơi vào tháng

10 hàng năm, với lượng mưa là 328 mm Mưa ít nhất vào tháng 1 đến tháng 4

c Độ ẩm

Trong khu vực có độ ẩm tương đối trung bình tháng năm là 83.9% Thời kỳ độ

ẩm cao kéo dài từ tháng 9 đến tháng 10 Các tháng có độ ẩm thấp là 2,3

Bảng 1.1: Bảng độ ẩm trung bình tháng và nămThán

II

III

I

VI

VII

VIII

I

XI

XII

NămĐộ

ẩm %)

85

85

85

84

83

85

86

87

84

87

86

85

85

2.2.3 Đặc điểm thuỷ văn

Toàn bộ khu vực Cầu Tùng Khánh, nằm trong lưu vực sông Cần Thơ khí hậuchia làm hai mùa, mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến 4, mùa mưa bắt đầu tháng 5 đến tháng

12, mưa nhiều nhất vào tháng 9,10

Chế độ nước trên sông Cần Thơ chia thành hai mùa rõ rệt, mùa lũ bắt đầu từtháng 6 và kết thúc vào tháng 11

Phù hợp với chế độ mưa, chế độ dòng chảy trong các sông suối lưu vực sôngCần Thơ cũng phân hóa theo mùa, một năm hình thành hai mùa dòng chảy lũ rất rõ rệt.

2.2.4 Đặc điểm địa chất

1- Lớp 1: Cuội sỏi sạn

2- Lớp 2: Sét pha cát màu nâu, xám vàng, trạng thái chảy dẻo

3- Lớp 3: Sét pha kẹt cát pha màu xám nâu, xám ghi, trạng thái dẻo cứng.4- Lớp 4: Đá vôi

2.3 QUY MÔ VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦU CẦN THƠ

2.3.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

Cầu Tùng Khánh bắc qua Sông Cần Thơ gồm 3 nhịp, mỗi nhịp dài 33m Cóchiều dài toàn cầu Ltc= 109.18m (tính đến hết phạm vi đuôi mố)

2.3.1.1 Quy mô

- Cầu xây dựng vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và BTCTDUL

- Tải trọng thiết kế : HL93, người đi 3.10-3 MPa

- Đường 2 đầu cầu theo tiêu chuẩn chung của cấp đường

2.3.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

- Đường ô tô-yêu cầu thiết kế TCVN4054-05

- Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ 22TCN220-95

- Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN237-01

- Các tiêu chuẩn khác theo khung tiêu chuẩn đã được Bộ GTVT phê duyệt

2.3.2 Đảm bảo giao thông trong quá trình thi công cầu

- Trong quá trình thi công cầu phải có phương án đảm bảo giao thông đượcthông suốt

- Việc thi công cầu nên thi công sau khi nền đường thi công đến cao độ đỉnhkết cấu áo đường và tận dụng làm đường vận chuyển máy móc thiết bị vật tư phục vụ thicông cầu Trong hồ sơ thể hiện biện pháp thi công chỉ đạo khi thi công nhà thầu căn cứvào khả năng, năng lực của mình để bố trí chơ hợp lý đảm bảo tiến độ, chất lượng, giáthành công trình

CHƯƠNG 3 SƠ BỘ CHỌN PHƯƠNG ÁN CẦU3.1 CẦU DẦM BTCT DƯL 33M NHỊP GIẢN ĐƠN

3.1.1 Bố trí chung cầu và mô tả kết cấu: Sơ đồ cầu: 3x33(m)

Hình 2.1: Bố trí chung cầuToàn cầu gồm 3 nhịp BTCT DƯL 33m, tổng chiều dài cầu là 109.18 m Mặt cắt ngang

bố trí 5 dầm tiết diện chữ I lắp ghép, khoảng cách giữa 2 dầm là 240cm, bản mặt cầuBTCT có cường độ bê tông ở 28 ngày f c, =30Mpa đổ tại chỗ Lớp phủ mặt cầu gồm: lớp

bê tông nhựa 7cm Lan can, tay vịn bằng thép ống có

6

4

3.1.3 Kết cấu phần dưới

- Mố cầu: hai mố cầu kiểu mố tường mỏng BTCT có f c, =30Mpa Bản quá độ đầucầu bằng BTCT có f c, =30Mpa, đá kê gối BTCT có f c, =30Mpa Móng mố sử dụngmóng cọc khoan nhồi BTCT có f c, =30Mpađường kính D=100cm

Hình 2.3: Bố trí chung mố cầu

- Trụ cầu: Toàn cầu gồm 2 trụ P1-P2 bằng BTCT, f c, =30Mpa dạng trụ đặc Móng trụcầu sử dụng móng cọc khoan nhồi BTCT đường kính D=100cm các trụ P1- P2

Hình 2.4: Bố trí chung trụ cầu

3.2 CẦU DẦM SUPER T BTCT 3X33M

3.2.1 Kết cấu phần trên

Hình 2.5: Bố trí chung cầuToàn cầu gồm 3 nhịp dầm thép dài 33m, tổng chiều dài cầu là 109.18 m Mặt cắtngang bố trí 6 dầm Super T, khoảng cách giữa 2 dầm là 200cm, bản mặt cầu BTCT cócường độ bê tông ở 28 ngày f c,=30Mpađổ tại chỗ Lớp phủ mặt cầu gồm: lớp bê tôngnhựa 7cm Lan can, tay vịn bằng BTCT có f c, =30Mpa Khe co giãn đầu nhịp dùng tấmcao su đúc sẵn lắp ghép

Hình 2.6: Mặt cắt ngang cầu

3.2.2 Kết cấu phần dưới

- Mố cầu: hai mố cầu kiểu mố tường mỏng BTCT có f c, =30Mpa Bản quá độ đầucầu bằng BTCT có f c, =30Mpa, đá kê gối BTCT f c, =30Mpa Móng mố sử dụng móngcọc khoan nhồi BTCT có f c, =30Mpađường kính D=100cm mũi cọc ngàm đến lớp đávôi 1,5m

Hình 2.7: Bố trí chung mố cầu

- Trụ cầu: Toàn cầu gồm 2 trụ P1-P2 bằng BTCT , f c, =30Mpa dạng trụ đặc Móng trụcầu sử dụng móng cọc khoan nhồi BTCT đường kính D=100cm các trụ P1- P2

Hình 2.8: Bố trí chung trụ cầu

CHƯƠNG 4 SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Qua tính toán sơ bộ 2 phương án xây dựng ta có:

Phương án 1: Cầu dầm I BTCT dự ứng lực nhịp 33 m, toàn cầu có 3 nhịp

Phương án 2: Cầu dầm Super T BTCT nhịp 33 m

Hai phương án đều khả thi, ta lựa chọn phương án nào khả thi nhất để tiến hànhthiết kế kỹ thuật và thiết kế thi công

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản sau:

- Đảm bảo về mặt kinh tế, vốn đầu tư nhỏ và hoàn vốn nhanh

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật, đủ khả năng chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định vàtuổi thọ cao

- Đảm bảo về mặt mỹ quan, hoà cùng với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp Dựa trên các nguyên tắc đó ta đi vào phân tích những yếu tố cần chú ý:

+ Phương án lập ra phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn và sông có thôngthuyền

+ Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công cơ giới hoá, thuận tiện cho việcthi công và giảm giá thành chế tạo theo định hình

+ Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương

+ áp dụng các điều kiện và phương pháp thi công tiên tiến

4.2 SO SÁNH VỀ KINH TẾ

4.2.1 Phương án 1: Cầu dầm I BTCT dự ứng lực nhịp 33m, toàn cầu có 3 nhịp

4.2.1.1 Tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu

- Trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

+ Lớp bê tông nhựa: t1 =0.07m; 3

1 =24KN/m

γTổng trọng lượng lớp phủ mặt cầu:

4.2.1.2 Tính toán khối lượng lan can, tay vịn

Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 33m với khoảng cách 2 m Vậy toàn nhịp có 17cột Khối lượng các cấu kiện như bảng dưới đây:

Hạng mục Bê tông Trọng lượng

4.2.1.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp như sau:

Hình 3.1: MCN dầm chủ đoạn đầu

Hình 3.4: Dầm ngang đoạn giữa

dầm

Tấm đan có kích thước như sau:

160

MCN bản mặt cầu như sau:

Bảng 3.1: Khối lượng các bộ phận kết cấu nhịp

4.2.1.4 Tính toán khối lượng mố cầu

Do hai mố có cấu tạo giống nhau (cùng kích thước) nên ta chỉ cần tính một mố tráihoặc phải là được

Cấu tạo mố như hình vẽ dưới đây:

Hình 3.5: Cấu tạo và kích thướt mố trái

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông của

mố là 100Kg/m3 Khối lượng thép trong 2 mố: 148.35 x 0,1= 14.835 (T) = 148.35 (KN)

Bảng 3.2: Khối lượng mố Khối lượng tính cho 1 mố

Tổng khối lương bê tông (KN) 3708.75

Tổng khối lượng toàn mố (KN) 3857.10

4.2.1.5 Tính toán khối lượng trụ cầu

- Thể tích bê tông 1 trụ:

V tr = 6.79 4.14 12.375 2.0 8.8 6 2 141.28 × + × + × × = m3

→ Trọng lượng bê tông 1 trụ : DC tr =V tr×25 3532(= KN)

Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m 3 bêtông trụ là 100Kg/m 3

Bảng 3.3: Bảng khối lượng tính toán trụ T1 ~T2

Khối lượng tính cho trụ T1

Bảng 3.4: Khái toán khối lượng Phương án 1

4.2.2 Phương án 2: Cầu dầm Super T 33m

4.2.2.2 Tính toán các thông số sơ bộ :

Dung trọng của bêtông ximăng là 2.5 T/m3

Dung trọng của bêtông nhựa là 2.4 T/m3

Dung trọng của lớp phòng nước là 1.8 T/m3

Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3

+ Tính toán trọng lượng bản mặt cầu

Ta có diện tích bản mặt cầu là : 3.5 m2

Thể tích bản mặt cầu: 3.5 33 115.5 m× = 3

Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtông là 2 kN/m3

Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho một nhịp dầm:

×Vậy thể tích của bê tông bản mặt cầu là: 115.5 3 112.5 m− = 3

Trọng lượng bê tông bản mặt cầu:

112.5 2.5 9.81 2759 kN× × =

Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 33 m là:

BMC

DC =2759 231 2990 kN+ =

+ Tính toán trọng lượng các lớp phủ mặt cầu.

Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là :

DW = × γ ×h B =0.1 2.5 14 9.81 34.34 kN/m× × × =Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1m dài:

DW =23.1 1.24 34.34 58.68 kN / m + + =

Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhịp dài 28 m:

( )CLMC

DW =58.68 33 1936.4  kN× =

3.1.1 Lan can, lề bộ hành

Chọn thanh lan can thép ống:

Đường kính ngoài : D =100 (mm)

Đường kính trong : d = 90 (mm)

Khoảng cách 2 cột lan can là 2000 mm

Khối lượng riêng thép lan can: γ = 0.785×10− 4(N mm3)

s

Thép cacbon số hiệu M270 cấp 250 có fy = 250 MPa

Trọng lượng thanh lan can trên 1 m dài

Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1.5 %

Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vsp =Vp×kp =24.22 1.5% 0.363 m× = 3Khối lượng cốt thép trong lan can là : Gsp =Vsp× γ =s 0.363 7.85 2.85 T× =

Thể tích BT trong lan can: Vcp =Vp −Vsp =24.22 0.363 23.857 m− = 3

Khối lượng BT trong lan can: Gcp =Vcp× γ =c 23.857 2.5 59.6 T× =

Vậy, khối lượng toàn bộ bê tông cốt thép là: Gp =Gsp+Gcp =2.85 59.64 62.5 T+ =Các trụ cách nhau 2m, tổng số lượng là 17 trụ Khối lượng phần tay vịn và cột lancan cho 1 nhịp : Gtv =0.012 33 2 2 0.293 17 2 11.546 T× × × + × × =

Dầm ngang được bố trí tại 2 dầu dầm Tổng số dầm chính trên 1 nhịp là 9 dầm do

đó tại một đầu dầm có 8 dầm ngang Vậy có 16 dầm ngang trên 1 nhịp

Diện tích 1 dầm ngang theo phương ngang cầu là 0.822 m2

Thể tích tất cả dầm ngang : Vdn =0.822 0.85 16 11.2 m× × = 3

Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%

Trọng lượng cốt thép trong 1 dầm ngang : Gsdn =0.02 11.2 7.85 1.76 T× × =

cdn

V =11.2 98% 10.98 m× =Trọng lượng toàn bộ dầm ngang là : Gdn =1.76 10.98 2.5 29.2 T+ × =

Hình 3.6: Mặt cắt ngang dầm tại gối

− Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc

1 10

Hình 3.7: Mặt cắt ngang dầm tại đoạn khấc

− Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp

Vá t 100x100

220 281

3

V =A ×L × =2 738041 850 2 1254669700 mm× × =

+ Đoạn dầm đặc:

Diện tích tiết diện A1=1406727 mm2

Lượng thép trong dầm chủ chiếm khoảng 0.2 T/m3

Vậy khối lượng thép trong dầm chủ : Gsdc =0.2 20.8 4.16 T× =

Bảng 3.5: Khái toán khối lượng Phương án 2

STT Hạng mục công trình Đơn vị K.Lượng

Đơn giá Thành tiền

(triệu đồng) (triệu đồng)

A : Kết cấu bên trên

1./ Tay vịn lan can

4 Bêtông nhựa hạt mịn dày 7 Cm m2 1386.00 0.66 914.760

4./ Khe co giản cầu

5./ Cọc khoan nhồi

Tổng cộng 10080.296 4.2.3 Nhận xét kinh tế

Phương án 1: Cầu dầm I nhịp giản đơn BTCT dự ứng lực Sơ đồ cầu : 3x33 (m)

Tổng giá thành công trình: 87.471.137.803 đồng.

Tổng giá thành công trình: 100.802.296.000 đồng

Ghi chú: Tổng giá thành công trình ở đây chỉ mới xét đến chi phí trực tiếp về vậtliệu

4.3 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CHẾ TẠO

4.3.1 Phương án 1: Cầu giản đơn I BTCT dự ứng lực

4.3.1.1 Ưu điểm

- Các nhịp cầu đều nhau do đó tạo điều kiện tiêu chuẩn hoá kết cấu

- Với dầm 33m thi công lắp ghép, có thể thi công bằng thiết bị giá ba chân, đây làloại thiết bị khá quen thuộc và phổ biến trong công nghệ xây dựng cầu nên cho giá thành

rẻ - Không cần đến những thiết bị đắt tiền và khó kiếm

4.3.1.2 Nhựơc điểm

- Do hạn chế khả năng thi công của thiết bị dẫn đến không vượt được nhịp lớn, do

đó số trụ thi công nhiều dẫn tới ảnh hưởng dòng chảy của sông

- Đây là phương án có số lượng trụ nhiều nhất trong hai phương án, do đó sẽ làmtăng chi phí thi công trụ, đặc biệt là các trụ có chiều cao tương đối lớn nên đây là điềuđáng lưu ý, đồng thời số lượng cọc khoan nhồi cũng lớn nên chi phí cho công nghệ nàycũng lớn hơn

4.3.2 Phương án 2: Cầu dầm super T BTCT

4.3.2.1 Ưu điểm

- Cầu dầm super T có thể thi công nhanh chóng

- Cầu dầm thép lắp đặt dễ dàng qua sông suối, qua chướng ngại vật ở bất kỳ hoàncảnh thời tiết nào

- Kết cấu nhịp cầu super T thường nhẹ hơn cầu BTCT do đó làm giảm giá thànhchung, đặc biệt có ý nghĩa khi địa chất lòng sông yếu

- Quá trình lao lắp và thiết bị thi công tương đối đơn giản

4.3.2.2 Nhược điểm

- Trong phương án này chiều dài nhịp là 33m, cầu có chiều cao tương đối cao, do đókhi thi công cần phải xây thêm trụ tạm, nhưng giải pháp này không kinh tế bằng lắp thêmmũi dẫn đảm bảo ứng suất và biến dạng cho kết cấu Để đảm bảo chiều dài cánh hẫng củagiàn lao thì cần mở rộng trụ để đón lấy mũi dẫn dễ dàng

4.4 SO SÁNH VỀ ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG

- Về mặt khai thác sử dụng thì phương án I và phương án II như nhau

- Khi cần thay thế hoặc mở rộng cầu thì trong tương lai thì phương án 1 và 2 đều có

ưu điểm

- Về mặt kiến trúc thì phương án 2 là tốt hơn

4.5 KẾT LUẬN

- Trong hai phương án trên thì phương án 2 có giá thành về vật liệu cao nhất, vì vậy

về mặt giá thành thì phương án 2 không được chọn

- Với phương án 1, do có ưu điểm về tiêu chuẩn hoá kết cấu đồng thời thiết bị thicông khá đơn giản, trình độ chế tạo và thi công không cần đòi hỏi phải cao, trong khi đótrong tương lai có khả năng phải mở rộng cầu để đáp ứng nhu cầu đi lại do đó ta nênchọn phương án này để đưa vào thiết kế kỹ thuật là hợp lý nhất

Kết luận: Lựa chọn phương án 1 cầu dầm giãn đơn I 33m

CHƯƠNG 5 TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN

+ Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu (WS)

+ Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL)

MÆt c ¾t A - A

(Tû l Ö: 1/50)

5 Cäc khoan nhåi D=1.2m , Ldk=63 m

b1, b1’: là khoảng cách từ tim gối đến đầu mút kết cấu nhịp, nhịp trái và phải

bo, bo’: là kích thước thớt dưới của gối theo dọc cầu

ao, ao’: là kích thước thớt dưới của gối theo ngang cầu

(15÷20)cm: là khoảng cách từ mép thớt gối đến mép đá kê gối.

a: là khoảng cách mép đá kê đến mép mũ trụ (xác định theo QT: amin = 15÷20cm)

Chiều dài mũ A (ngang cầu): A = 11m

a1: khoảng cách từ mép đá kê đến mép mũ trụ (= 30÷50cm tuỳ loại gối cầu)

a: khoảng cách tim các dầm chủ theo ngang cầu

n: số dầm chủ theo ngang cầu

a0: chiều dài gối cầu

Chiều cao thân trụ: hthantru= 4.14m.

5.1.3 Móng trụ

Móng trụ có nhiệm vụ truyền tải trọng từ thân trụ mố xuống đất nền bên dưới vàxung quanh Ngoài ra móng trụ còn có nhiệm vụ phân bố lực từ thân trụ xuống 1 diệntích rộng hơn để đảm bảo đủ chịu lực cho đất nền và ổn định cho trụ

Trụ ở trên cạn nên ta lựa chọn móng cọc đài thấp

Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì Hb phải ≥2m

Nhịp dẫn có tải trọng không quá lớn

Chiều dài bệ (ngang cầu) A = 8.8m

Đường kính cọc và chiều dài cọc

Điều kiện địa chất phức tạp với 9 lớp đất; dựa vào chỉ số SPT cho thấy từ cao độ-65.5m đất ổn định và có khả năng chịu lực tốt



Ki n ngh s d ng gi i pháp móng c c khoan nh i có ế ị ử ụ ả ọ ồ đường kính D=1.2m; Nên để cho cọc ngập sâu vào lớp đất 4 để tận dụng khả năng chịu ma sát của cọc vàlấy lớp đất 4 làm tâm tựa mũi cọc Cao độ mũi cọc (CĐMC) là -65.5m



Chi u dài c c d ki n Lề ọ ự ế dk= CĐĐB – Hb – C MC = – 2.5 – (-65.5) = 63.0mĐ

5.1.4 Vật liệu chế tạo trụ

- Bê tông cấu tạo:

Bảng 4.1: Đặc tính bê tông cấu tạo trụTên gọi các đại lượng Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Cường độ chịu cắt khi uốn Rc 5,30E+11 kN/m3

Trọng lượng riêng của bê tông γc 25 kN/m3

Mô đun đàn hồi của bê tông Eb 29940000 kN/m2

- Cốt thép cấu tạo:

+ Cường độ chịu kéo fy= 420Mpa

+ Trọng lượng riêng của cốt thép γs= 7.85kN/m3

5.2 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN TRỤ

Thể tích bê tông của trụ: Vbt = 21.76 + 28.1 + 105.6 = 155.46m3

Trọng lượng bê tông của trụ: DCbt = 155.46 x 25 = 3886.5kN

 Trọng lượng bản thân tính toán của trụ:

DCtt = 3886.5 x 1.25 = 4858.13kN

5.2.1.2 Trọng lượng kết cấu nhịp truyền xuống

Trọng lượng kết cấu nhịp truyền xuống (tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I

và giai đoạn II truyền xuống)

a Tĩnh tải giai đoạn I

Dầm chủ

Dầm chủ có sự thay đổi mặt cắt tại vị trí đầu dầm và giữa dầm, để tính thể tích củadầm, ta cần xác định diện tích trung bình của 2 mặt cắt đầu dầm và giữa dầm.

Dầm chủ mặt cắt chữ I có các thông số trong hình vẽ sau:

850 650

650

850 100

- Chiều cao dầm ngang: 132cm

- Bề rộng dầm ngang: 40cm tại 2 đầu dầm và 20cm tại vị trí 0.25L và 0.5L

105 105

125 108

Hình 4.5: Lan can cầu

Thể tích lan can phần bê tông:

Khối lượng lan can phần thép: 26.38kN

Trọng lượng toàn bộ lan can: DClc= 419.5 + 26.38 = 445.8kN

 Tĩnh tải giai đoạn I:

DC = DC dc + G dn + G bmc + G lc = 3588.75 + 321.5 + 25.5 + 445.8 = 4381.63kN

b Tĩnh tải giai đoạn II

Gồm lớp phủ mặt cầu bằng bê tông nhựa dày 74mm