Thiết kế cầu bộc bố đi qua địa phận thị trấn bộc bồ, huyện pắc nặm, tỉnh bắc kạn

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn: Kỹ thuật cầu đường ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong suốt thời gian học tậ

Trang 1

Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam

Bộ môn: Kỹ thuật cầu đường ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn học được trang bị trong suốt thời gian học tập tại trường đại học, cũng như các kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận được trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án Nó thể hiện kiến thức cũng như trỡnh độ, khả năng thực thi các ý tưởng trước một công việc, là bước ngoặt cho việc áp dụng những lý thuyết được học vào công việc thực

tế sau này, là cột mốc đánh dấu bước trưởng thành từ một sinh viên trở thành kỹ sư Đồng thời nó cũng là một lần sinh viên được xem xét, tổng hợp lại toàn bộ cỏc kiến thức của mỡnh học được dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đó trực tiếp tham gia giảng dạy trong quá trình học tập, nghiên cứu

Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tỡnh của thầy giáo hướng dẫn Song do sự hạn chế về trình độ, chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tế của bản thân nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Ngày tháng năm 2016

(Sinh viên thực hiện)

Trang 2

PHẦN 1: LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG

CÔNG TRÌNH

Trang 3

Chương 1

LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 1.1 Giới thiệu về dự án

- Cầu Bộc Bố đi qua địa phận thị trấn Bộc Bố, huyện Pắc Nặm, thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn Dự

án được xây dựng trên cơ sở nhu cầu thực tế giao thông liên huyện cũng như tạo điều kiện thuận lợi để giao thông, phát triển kinh tế

Nghị định số 99/2007/NĐ-CP ngày 13/6/2007 của chính phủ về quản lý chi phí đầu tư xây dựng công trình

Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của thủ tướng chính phủ về quản lý chất lượng công trình xây dựng và Nghị định 49/NĐ-CP của chính phủ về sửa đổi , bổ sung một số điều của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP

Quyết định số 535/QĐ-UBND ngày 13/3/2012 của UBND tỉnh Bắc Kạn về việc phê duyệt

dự án cải tạo nâng cấp cải tạo đường và cầu Bộc Bố

1.3 Mục tiêu, đối tượng và nội dung nghiên cứu của dự án

 Dự án xây dựng cầu Bộc Bốnhằm nâng cao hiệu quả giao thông trên toàn đoạn tuyến trong thời gian trước mắt và có thể tới năm 2020 Cụ thể sẽ nghiên cứu những nội dung chủ yếu sau đây:

 Phân tích những quy hoạch phát triển kinh tế giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết đầu tư xây dựng cầu

 Đánh giá hiện trạng các công trỡnh hiện tại trờn tuyến

 Lựa chọn vị trí xây dựng cầu và tuyến tránh

 Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật và và các giải pháp kết cấu

 Lựa chọn giải pháp kỹ thuật và các giải pháp xây dựng

 Xác định tổng mức đầu tư Phân tích hiệu quả kinh tế

 Kiến nghị giải pháp thực hiện và phương án đầu tư

1.4 Phạm vi dự án

- Trên cơ sở qui hoạch phát triển, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng cầu Bộc Bố giới hạn trong khu vực tỉnh Bắc Kạn

Trang 4

1.5 Đặc điểm kinh tế - xã hội, mạng lưới giao thông và sự cần thiết đầu tư

Hiện trạng kinh tế xó hội tỉnh Bắc Kạn:

trưng, sản xuất công nghiệp chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu

Về nông nghiệp, lâm, ngư nghiệp:

- Nông nghiệp tỉnh đó tăng với tốc độ % trong thời kỳ Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm % giá trị sản lượng nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi chiếm khoảng % giá trị sản lượng

- Tỉnh cũng có diện tích đất lâm nghiệp rất lớn thuận lợi cho trồng cây công nghiệp và chăn nuôi gia súc

Về thương mại, du lịch và công nghiệp:

- Trong những năm qua, hoạt động thương mại và du lịch bắt đầu chuyển biến tích cực

- Tỉnh Băc Kạn có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích danh lam thắng cảnh Nếu được đầu

tư khai thác đúng mức thỡ sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn

- Công nghiệp của tỉnh vẫn chưa phát triển: Thiết bị lạc hậu, trỡnh độ quản lý kém, không đủ sức cạnh tranh

- Những năm gần đây tỉnh đó đầu tư xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu xây dựng, mía đường…làm đầu tàu thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển

1.6 Định hướng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu

Nông lâm ngư nghiệp:

 Về nông nghiệp:

+ Đảm bảo tốc độ tăng trưởng ổn định, đặc biệt là sản xuất lương thực đảm bảo an toàn lương thực cho xó hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp phương án cao là: % giai đoạn 1999-2005; % giai đoạn 2006-2010; và % giai đoạn 2010-2020

 Về lâm nghiệp:

+ Đẩy mạnh công tác trồng cây rừng nhằm khôi phục và bảo vệ môi trường sinh thái, cung cấp gỗ, củi

Công nghiệp, thương mại và du lịch:

 Tập trung phát triển một số ngành chủ yếu như sau:

 Công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm, mía đường

 Công nghiệp cơ khí: Sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng,

Trang 5

 Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, tấm lợp, khai thác cát sỏi

 Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo các giá trị kim ngạch của vùng là triệu USD năm 2010 và triệu USD năm 2020 Tốc độ tăng trưởng là % giai đoạn 1999-2005, % giai đoạn 2006-2010 và % giai đoạn 2011-2020

1.7 Đặc điểm mạng lưới giao thông

- Năm 2000 đường bộ tỉnh có tổng chiều dài km trong đó gồm đường nhựa chiếm % Đường

1.8 Các qui hoạch khác có liên quan đến dự án

Quy hoạch đô thị của tỉnh Bắc Kạn:

- Trong định hướng phát triển không gian đến năm 2020, Bắc Kạn là một tỉnh phát triển Mở rộng các khu đô thị mới về phía Bắc, Tây và Đông Nam ra các vùng ngoại vi

Dự báo nhu cầu vận tải:

- Căn cứ vào tốc độ tăng trưởng GDP của cả nước và khu vực

- Căn cứ vào các báo cáo về nhu cầu vận tải do Viện chiến lược GTVT lập Dự báo tỷ lệ tăng trưởng xe như sau:

Theo dự báo cáo: Ô-tô: 2000-2005 :10%

2005-2010 : 9%

2010-2020 : 7%

Xe máy : 3% cho các năm

Xe thô sơ : 2% cho các năm

Theo dự báo thấp: Ô-tô: 2000-2005 :8%

2005-2010 : 7%

2010-2020 : 5%

Xe máy : 3% cho các năm

Xe thô sơ : 2% cho các năm

1.9 Sự cần thiết phải đầu tư

Trang 6

- Cầu vượt sông có chiều dài lớn, trường hợp cầu hiện tại có sự cố thì giao thông trong tuyến này

sẽ bị đình trì hoàn toàn Cầu cũ hiện đó khai thác được gần 20 năm với khổ cầu 2 làn xe Mặc dù cầu cũ có được cải tạo nâng cấp với khả năng thông xe H30, XB80 và các trụ có thể chịu được lực

va tàu thuyền cũng chỉ đáp ứng được với lưu lượng xe hiện nay Đến năm 2010 đó cần phải xây dựng thêm 1 cầu mới 2 làn xe với đáp ứng được yêu cầu lưu thông

Như vậy việc xây dựng thêm cầu Bộc Bố mới có quy mô vĩnh cửu phù hợp với khả năng lưu thông

Theo giai đoạn thiết kế cơ sở:

1.10.3 Đặc điểm thủy văn

Dũng chảy mựa lũ : mựa lũ trựng với mựa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, lũ lớn xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 8 với tổng lượng lũ chiếm 40-50% tổng lượng dũng chảy năm Dũng chảy mựa cạn : mựa cạn bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 5, lượng nước mùa cạn chiếm tỷ trọng từ 20-25% lượng nước cả năm

1.11 Quy mô công trình và tiêu chuẩn thiết kế

1.11.1 Quy trình thiết kế và các nguyên tắc chung

1.11.1.1 Quy trình thiết kế

1.11.1.2 Các thông số kĩ thuật

a Quy mô công trình

- Tần suất thiết kế P = 1 

Trang 7

- Tải trọng thiết kế HL93, người 3KN/m2

- Bề rộng toàn cầu B = 7+2x1,5 = 10m

- Sông không thông thuyền, có cây trôi

- Đường hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đường cấp IV miền núi

b Tải trọng thiết kế

Kiến nghị sử dụng tải trọng thiết kế theo tiêu chuẩn : 22 TCN 272-05

- Hoạt tải thiết kế : HL93

- Người đi bộ : 3 KN/m2

c Khổ cầu

- Khổ cầu: G =7 + 2x1,5 + 2x0.5m

d Độ dốc dọc cầu

Theo tiêu chuẩn đường cấp IV miền núi có độ dốc dọc tối đa là imax = 4%

e Tiêu chuẩn kĩ thuật tuyến 2 đầu cầu

Cầu gồm 5 nhịp giản đơn Ln = 30m bằng BTCT DƯL, mặt cắt ngang gồm 5 dầm BTCT với chiều cao dầm h = 1,50 m, đặt cách nhau 2,2 m

Độ dốc dọc cầu nhịp giữa là 0.0% và nhịp biên thứ nhất là 1.0%, thứ 2 là 2.0% độ dốc ngang cầu 2%

Chiều dài toàn cầu Lc = 160.3 m

Gồm mố cầu là mố chữ U và đặt trên móng cọc khoan nhồi D = 1m

Trụ gồm 4 trụ đặc thân hẹp BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi D = 1m

Chương 2

Trang 8

THIẾT KẾ SƠ BỘ

A PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ I CẦU DẦM BTCT DƯL L = 30M 2.1.GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1 Địa chất

- Qua số liệu thăm dò tại lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo như sau:

Lớp 1: Đất thiên nhiên Lớp 2: Sét dẻo chảy Lớp 3: Sét pha cát dẻo mềm Lớp 4: Cát hạt vừa

Trang 9

Gồm mố cầu là mố chữ U và đặt trên móng cọc khoan nhồi D = 1m

Trụ gồm 4 trụ đặc thân hẹp BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi D = 1m

2.1.7 Biện pháp thi công

Thi công mố: Thi công bằng máy kết hợp với thủ công, đổ bêtông tại chỗ

Thi công trụ: Dùng vòng vây ngăn nước thi công bằng máy kết hợp với thủ công, đổ bêtông tại chỗ

Thi công kết cấu nhịp lao lắp bằng giá 3 chân

2.2 Thiết kế sơ bộ kết cấu nhịp

+) các số liệu ban đầu

4 10.00

5 10.00

6 13.00

7 11.00

8 11.00

9 11.00

10 11.00

11 11.00

12 10.00

13 8.00

14 10.00

15 11.00

16 11.00

17

MNTN: -1.00

MNTT: 1.50 MNCN: 3.20

-20.13

-3.23 1.92

-29.47

-16.28

-10.68

-19.80 -23.08

Trang 10

Dạng kết cấu nhịp : Cầu dầm

Dạng mặt cắt : Chữ T

Vật liệu kết cấu : BTCT dự ứng lực

Công nghệ chế tạo : Căng sau

Cấp bê tông : Grade 40

Tỷ trong của bê tông yc=2500 kg/m3 = 25 kN/m3

Cường độ chịu nén quy định ở 28 ngày tuổi f'c= 40 Mpa

Cường độ chịu kéo khi uốn fr=0.63*f'c0.5

fr=3.98 MpaMôđun đàn hồi Ec = 0.043*c1.5*f'c0.5

Ec = 33994.48 Mpa

Hệ số poison = 0.2

Phần bê tông đổ tại công trường

Cường độ chịu nén quy định ở 28 ngày tuổi f'c= 28 Mpa

4300mm 4300mm - 9000mm

145KN

Trang 11

Cường độ chịu kéo khi uốn fr=0.63*f'c0.5

fr=3.333647 Mpa

Mô đun đàn hồi Ec = 0.043*yc1.5*f'c0.5 = 26752.3

Ec = 26752.3

* Thép cường độ cao

Tao thép 7 sợi DƯL không phủ sơn, có khử ứng suất cho bê tông dự ứng lực

Cường độ chịu kéo fpu =1860 Mpa

Cấp của thép 270

Giới hạn chảy của cốt thép DƯL fpy = 1674 Mpa

Mô đun đàn hồi cáp Ep = 197000 Mpa

Đường kính tao cáp 15.2 mm

Diện tích một tao cáp 140 mm2

* Cốt thép thường

Giới hạn chảy fpy = 420 Mpa

Mô đun đàn hồi Es = 200000 Mpa

2.3 Bài thiết kế

2.3.1 Bố trí chung mặt cắt ngang cầu

Tổng chiều dài toàn dầm là 30 m, để hai đầu dầm mỗi bên 0,3 m để kê gối Như vậy chiều dài nhịp tính toán của nhịp cầu là 29,4 m

Cầu gồm 5 dầm có mặt cắt chữ T chế tạo bằng bêtông có fc’=40MPa Lớp phủ mặt cầu gồm có 2 lớp: lớp chống nước có chiều dày 0,4 cm,, lớp bêtông Asphalt trên cùng có chiều dày 7cm Lớp phủ được tạo độ dốc ngang bằng mui luyện

Trang 12

Khoảng cách giữa các dầm chủ S=2200 mm

2.3.1.1 Chọn mặt cắt ngang dầm chủ

Điều kiện chọn tiết diện (theo điều 5.14.1.2.2)

Chiều dày các phần không nhỏ hơn:

Trang 13

Các kích thước khác như hình vẽ:

2.3.1.3 Kiểm tra điều kiện về Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu

Yêu cầu hmin=0,045L trong đó

L: Chiều dàI nhịp tính toán L=29400mm

hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu,

hmin=1500mm

 0,045L=0,045.29400=1358 mm< hminThỏa mãn

2.3.2 Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu

2.3.2.1 Đối với dầm giữa

Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của

200

=3300mm

+ Khoảng cách trung bình giữa các dầm kề nhau = 2200

 bi=2200mm

2.3.2.2 Đối với dầm biên

Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể được lấy bằng ẵ bề rộng hữu hiệu của dầm kề

trong(=2200/2=1100) cộng trị số nhỏ nhất của

Trang 14

+ 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu =29400 3675

2/200

2.3.3Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải

Tải trọng tác dụng trên dầm chủ

Tĩnh tải : Tĩnh tải giai đoạn 1 DC1và tĩnh tải giai đoạn 2 (DC2+ DW)

Hoạt tải gồm cả lực xung kích(IL+IM) : Xe HL 93

Nội lực do căng cáp ứng suất trước

Ngoài ra còn các tải trọng: Co ngót, từ biến, nhiệt độ, lún, gió, động đất( không xét)

2.3.3.1 Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ

Giả thuyết tính tĩnh tải phân bố đều cho mỗi dầm, riêng lan can thì một mình dầm biên chịu + Tải trọng bản thân dầm DCdc

Thành phần tĩnh tải DC bên trên bao gồm toàn b ộ tĩnh tải kết cấu trừ tĩnh tải lớp mặt hao mòn dự phòng và tải trọng dự chuyên dụng Do mục đích thiết kế , 2 phần của tĩnh tải được định nghĩa như sau:

Tĩnh tải rải đều lên dầm chủ xuất hiện ở giai đoạn căng ứng suất trước

gDC1(dc) = .Ag Trong đó:

- Trọng lượng riêng của dầm, =25 KN/m3

Ag – Diện tích mặt cắt ngang của dầm khi chưa mở rộng Với kích thước

đã chọn như trên, ta tính được Ag=8480cm2 Do dầm có mở rộng về 2 phía gối(xem bản vẽ) nên tính thêm phần mở rông ta có được trọng lượng bản thân của dâm chủ gDC1(dc) = 21,2KN/m

Trang 15

98.12.20

=1,6025 KN/m + Tải trọng do các mối nối của bản mặt cầu

Tĩnh tải rải đều lên 1 dầm chủ do mối nối

gDC!(mn)=

5

25.2,0.6,0.4

=2,4KN/m + Tải trọng do lan can

DC2 : Trọng lượng lan can xuất hiện ở giai đoạn khai thác sau các mất mát

Ta sử dụng loại lan can theo tiêu chuẩn AASHTO

=> Tĩnh tải DC2 tác dụng cho dầm biên

gDC2 = 4,654 KN/m + Tải trọng của lớp phủ

Trang 16

-Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt âm tại mặt cắt đang xét

: Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác

Trang 17

Trang 18

Vu=0,95[1.(gDC1(bmc)+gDC1(dc)+gDC1(dn)+gDC1(đỡ)+gDC2)+

- 1.(gDC1(bmc)+gDC1(dc)+ +gDC1(dn)+gDC1(đỡ)+gDC2)-

2.3.4 Nội lực dầm chủ do hoạt tải

2.3.4.1 Tính toán hệ số phân phối hoạt tải theo làn :

Chiều cao dầm: H = 1500mm; Khoảng cách của các dầm: S=2200mm; Chiều dài nhịp:

L=29400mm; Khoảng cách từ tim của dầm biên đến mép trong của lan can de=1100- 500 =

600mm

Dầm T thuộc phạm vi áp dụng những công thức gần đúng của 22TCN 272-05(bảng 4.6.2.21 và 4.6.2.2a-1) Hệ số phân bố hoạt tải được tính như sau

a Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với mô men uốn

+ Đối với dầm giữa

Một làn thiết kế chịu tải :

2 , 0 6 , 0

2900075

S S

3 , 0 4 , 0

430006

S S

Trang 19

=0,615

+ Đối với dầm biên

Một làn thiết kế chịu tải: Sử dụng quy tắc đòn bẩy

Do cự ly theo chiều ngang cầu của xe tải và xe 2trục (Tandom) đều là 1800mm nên ta có sơ đồ xếp tải như hình vẽ cho cả 2 xe

Hai làn thiết kế chịu tải

gm=e gbên trong trong đó

2800

e 0,77

b Hệ số phân phối hoạt tải theo làn đối với lực cắt

+ Đối với dầm giữa

Một làn thiết kế chịu tải

gv=

2

107007600

Một làn thiết kế chịu tải

K' 5

600

Trang 20

Sử dụng quy tắc đòn bẩy, tương tự như tính hệ số phân bố cho mômen ở trên ,ta có

gv=0,7919

Hai làn thiết kế chịu tải

gv = e gbên trong Trong đó

30006

2.3.4.2 Tính toán hệ số phân phối của tải trọng người đi bộ

Sử dụng phương pháp đòn bẩy, tính cho cả mômen và lực cắt

Coi tải trọng phân bố người là lực tập trung :

- Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ (HL- 93) sẽ gồm một tổ hợp của :

+ Xe tải thiết kế hoặc hai trục thiết kế

+ Tải trọng làn thiết kế

- Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích

- Quy tắc xếp tải

K' 5

Trang 21

 Hiệu ứng lực lớn nhất phải được lấy theo giá trị lớn hơn của các trường hợp sau :

+ Hiệu ứng của xe hai trục thiết kế tổ hợp với hiệu ứng tải trọng làn thiết kế(HL93M) + Hiệu ứng của một xe tải thiết kế có cự ly trục bánh thay đổi, tổ hợp với hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế (HL93K)

 Đối với các mômen âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này đến trục bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế ; khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗt xe tải phải lấy bằng 4300mm(HL93S)

 Các trục bánh xe không gây hiệu ứng lực lớn nhất đang xem xét phải bỏ qua

 Chiều dài của làn xe thiết kế hoặc một phần của nó mà gây ra hiệu ứng lực lớn nhất phải được chất tải trọng làn thiết kế

Tải trọng người đi bộ (PL)

- Tải trọng người đi bộ 3 KN/m2 phân bố trên 2m nên tải trọng rải đều của người đi bộ là 4.5 KN/m và phải tính đồng thời cùng hoạt tải xe thiết kế

* Sơ đồ tính: Sơ đồ tính của dầm chủ là dầm giản đơn nên khoảng cách giữa các trục của

xe tải thiết kế Truck đều lấy = 4,3 m

a Mômen

+ Đường ảnh hưởng mômen mặt cắt giữa nhịp

7.35 M

MC L/2 6kN/m

35kN145kN

145kN

110kN 110kN4,3m 4,3m 1,2m

Trang 22

Mômen tại mặt cắt giữa nhịp chưa tính các hệ số

Tương tự xếp: Tải trọng người PL lên đường ảnh hưởng mômen

(tải trọng phân bố đều 4,5KN/m)

Xe 2 trục + TảI trọng làn lên đường ảnh hưởng mômen

Từ đó xác định được Mômen tại các mặt cắt (chưa tính các hệ số)-KNm

Xếp Xe tải HL-93+LaneLoad lên đường ảnh hưởng lực cắt

Lực cắt tại mặt cắt giữa nhịp chưa tính các hệ số

VTruck=pi.yi trong đó Pi: Trọng lượng các trục xe

0.5

35kN 145kN

145kN

110kN 110kN

4,3m 4,3m 1,2m

Trang 23

* Tổ hợp theo trạng thái giới hạn cường độ I

+ Tổ hợp Mô men theo trạng thái giới hạn cường độ I

MU= (P.M DC1 + P M DC2 +P M DW +1.75MLL+IM +1.75 MLP )

35kN145kN

145kN

110kN 110kN

4,3m 4,3m 1,2m

1

Trang 24

+ Tổ hợp Lực cắt theo trạng thái giới hạn cường độ I

VU= (P V DC1 + P V DC2 +P V DW +1.75VLL+IM +1.75 V LP )

Trong đó :

MLL: Mômen do hoạt tải tác dụng lên 1 dầm chủ(đã tính hệ số phân bố ngang)

MU : Mô men tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa

VU : Lực cắt tính toán theo trạng thái giới hạn cường độ I của dầm giữa

P : Xác định ở mục1.3.2

 : Hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư, và sự quan trọng trong khai thác xác định theo Điều 1.3.2

=iDR 0.95

Hệ số liên quan đến tính dẻo D = 0.95 (theo Điều 1.3.3)

Hệ số liên quan đến tính dư R = 0.95(theo Điều 1.3.4)

Hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác i = 1.05 (theo Điều 1.3.5)

IM = Hệ số xung kích IM = 25% Theo Điều 3.4.1-1

* Hệ số tải trọng và tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng I

MU=M DC1 + M DC2 + M DW +MLL+IM + MDN

VU= VDC1 + V DC2 + V DW +VLL+IM + VDNBảng nội lực do hoạt tải (Xe tải HL-93+Người+TảI trọng làn)

kN

Dầm trong 332.026 900.590 Dầm ngoài 323.229 878.236

kN

Trang 25

kN

2.3.5 Các đặc trưng vật liệu cho dầm chủ

2.3.5.1 Thép

a Thép ứng suất trước

Sử dụng tao thép 15.2 Diện tích 1 tao 140 mm2

Cường độ kéo quy định của thép ứng suất trước : f pu1860MPa (điều 5.4.4.1)

Giới hạn chảy của thép ứng suất trước : f py 0,9.f pu 1670MPa(điều 5.4.4.1)

Môdun đàn hồi của thép ứng suất trước : E p 197000MPa

Sử dụng thép có độ chùng dão thấp của hãng VSL: ASTM A416 Grade 270

Hệ số ma sát  = 0,23

Ưng suất trong thép ứng suất khi kích f pj 0,8.f pu 1488MPa

Ưng suất trong thép sau các mất mát trong giai đoạn sử dụng :

0,83.fpy=0,83.1670=1386,1 MPa Ưng suất trong thép sau các mất mát trong giai đoạn khai thác :

0,8.fpy=0,8.1670=1336 MPa Chiều dài tụt neo :L0.002m/1neo

Trang 26

b Thép thường

Giới hạn chảy tối thiểu của cốt thép thanh: f y400MPa

Môdun đàn hồi : E s200000MPa

Cường độ chịu nén của bêtông quy định ở tuổi 28 ngày f'c40MPa

Cường độ chịu nén của bêtông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ứng suất trước :

MPa f

f'ci0,85 'c34

Môdun đàn hồi của bêtông làm dầm : E c 0,043.c1,5 f'c 33994.48MPa

Môdun đàn hồi của bêtông làm dầm lúc căng kéo:

MPa E

E ci 0,85 c 0,85.33994.4828895.3

Hệ số quy đổi hình khối ứng suất:  

764,07

28'05,085,0

1   f c 

Cường độ chịu kéo khi uốn: f r 0,63 f'c 3,98MPa (5.4.2.6)

2.3.6 Chọn và bố trí cáp dự ứng lực

2.3.6.1 Chọn sơ bộ số lượng cáp dự ứng lực

Có thể tính sơ bộ diện tích cáp dự ưng lực dựa vào giới hạn ứng suất kéo trong bê tông, và giả thuyết tổng mất mát ở đây ta tính cho giữa nhịp dầm biên vì dầm biên chịu mômen uốn và lực cắt lớn hơn dầm trong

Để thoả mãn điều kiện cường độ có thể dùng công thức gần đúng sau :

Mu Aps

Trang 27

Số bó cáp n= 4294,147

980

Aps

a ps  =4.4 bó Chọn số bó n = 5

Chọn số số bó cáp là 5 bó

Mặt cắt Mc L/2 Mc 3L/8 Mc L/4

Mc L/8 Mc Gối

Mc Đầu dầm K/c X(cm) 1650 1245.0 840.0 435.0 30 0

Trang 28

* Kích thước mặt cắt quy đổi tại vị trí L/2

+ Chiều cao bản cánh tính đổi:

)

(255,2120180

2/10.10.2200'

2/20.20.230'

Mô men tĩnh của mặt cắt Sg = 866155000 mm3

Mô men quán tính của mặt cắt sau khi quy đổi là

2.3.7.1.Đặc trưng hình học của mặt cắt giữa nhịp tại giai đoạn I ( mặt cắt bị giảm yếu)

- Diện tích mặt cắt dầm giảm yếu

+ Chọn đường kính ông gen là: 65/70 (mm)

Trang 29

+ Tổng diện tích ống gen là:

Agen =

23,14.708

4 = 22608 (mm

2) = 226.08 (cm2)

Ao = A- Agen = 8480-226.08 = 8253.92 cm2

- Xác định S0: Momen quán tính của mặt cắt giảm yếu

+ Trọng tâm của các lỗ luồn cáp : ylo =200 mm

lo gen b

W f

2

2 ' 2

' ' 1

2 ' 1

d c ps d

f f c f

w S f c

w S

c td

y y A

n

I

A

h y h I A h h h y I A

h y

Trọng tâm các bó cốt thép: y=200 mm

Std=S0+n.Aps.yps= 862281501+5,83.690,9.7.200=874999416 mm3+ Xác định ytd

ytd= 

td A td

S

1024.551 mm + Xác định y1t

ytdt=h-ytdd=1500-824.551 =675,449 mm + Xác định Itd: Mômen quán tính của mặt cắt tính đổi

Itd=I0+5,83.690, 7.8.(824,551 200) 2

I =34,767.1010 mm4

Trang 30

2.3.8 Kiểm toán cường độ uốn

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

= 1c Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trung hoà Hệ số 1lấybằng 0,85 đối với bê tông có cường độ không lớn hơn 28 Mpa.Với bê tông có cường độ lớn hơn 28 Mpa , hệ số 1 giảm theo tỷ lệ 0,05 cho từng 7 Mpa vượt quá 28 Mpa, nhưng không nhỏ hơn trị số 0,65

Công thức tính toán sức kháng uốn (A5.7.3.2.2.1)

'.85,02'''22

f h a f h w b b c f

a s d y f s A

a p d ps

(.85,0

f f

w c

ps ps n

h a h b b f

a d f A M

Trang 31

fy =Giới hạn chảy qui định của cốt thép (Mpa)

ds =Khoảng cách tải trọng từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo không ứng suất trước (mm)

A's =Diện tích cốt thép chịu nén (mm2

) f'y =Giới hạn chảy qui định của cốt thép chịu nén (Mpa)

f'c =Cường độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày (Mpa)

bc =Bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)

bw =Chiều dày của bản bụng (mm)

1 =Hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất

1=0.85-(12/7)0.05=0.764 > 0.65

h1 =Chiều dày cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T(mm)

c =Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén (mm)

a =c1 ; chiều dày của khối ứng suất tương đương (mm) Tính toán ứng suất trong thép ứng suất trước ở mức sức kháng uốn danh định

Đối với cốt thép ứng suất trước dính bám mặt cắt hình chữ T chịu uốn quanh một trục, có ứng suất phân bố như quy định của Điều 5.7.2.2và fPe(ứng suất có hiệu còn lại trong thép ứng suất trước) =0.7428fPu<0.5fPU ứng suất trung bình trong thép ứng suất trong fps có thể lấy như sau :

)1(

p pu

ps

d

c k f

Trong đó :

48.0)9.004.1(2)04.1(



pu Pu pu

py

f

f f

f k

Giới hạn chảy của tao thép Mác 270 fPY =0.9fPu

p

pu ps w c

f w c y

c y s pu

ps

d

f kA b f

h b b f f

A f A

' 1 '

'

85.0



Sau khi tính được c, nếu c<hf tức trục trung hoà đi qua cánh Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chữ nhật Theo Điều 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h >c xác định theo phương trình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trình trên(5.7.3.1.1-1 đến 5.7.3.2.2-1)trong đó b phải thay bằng bf

Công thức xác định c được viết lại

p

pu ps f

c

y c y s pu ps

d

f kA b f

f A f A f A c

' '

85

Trang 32

C < h Suy ra trục trung hoà đi qua cánh.Khi đó có thể coi là mặt cắt hình chữ nhật Theo Điều 5.7.3.2.3 khi chiều dày cánh chịu nén h > c xác định theo phương trình trên thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác định theo các phương trình trên (điều 5.7.3.1.1-1 đến điều 5.7.3.2.2-1)trong đó

y f c A y f s A pu f ps

A c

1

'85.0

''

Vậy mặt cắt giữa nhịp thoả mãn về cường độ

2.4 Tính toán sơ bộ mố trụ cầu

2.4.1.Kích thước mố

Kích thước theo phương dọc cầu

Trang 33

STT Tên kích thước Kí hiệu ĐV tính Giá trị

Khoảng cách từ tim gối đến mép

2 Chiều rộng bệ mố (phương ngang cầu) c2

2.4.2 Áp lực tác dụng lên mố :

Trang 34

Các tải trọng tác dụng lên mố

- Mố ở trên mực nước thông thuyền và hầu như không ngập nước nên không tính tải trọng va xô tầu bè và cũng không tính tải trọng gió Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có  = 1.8 T/m3

= 350

- Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm :

2.4.2.1.Tính áp lực do tĩnh tải KCN truyền xuống:

Tính áp lực do trọng lượng bản thân KCN truyền xuống:

2.4.2.2 Xác định tải trọng do hoạt tải kết cấu nhịp

- Chiều dài nhịp tính toán : L = 30 m

- Sơ đồ xếp tải trên nhịp dẫn như sau :

Trang 35

+) Diện tích ĐAH dương: S+ = 14,6

- Hoạt tải trên kết cấu nhịp được tính cho cả 2 làn

Xe thiết kế 1200.29 kN

2.4.2.3 Xác định tải trọng do trọng lượng bản thân các bộ phận mố

P (kN) 110 110 Số làn Pi.yi

yi 1.00 0.959 2 215.49

Trang 36

Tĩnh tải gây ra do trọng lượng bản thân mố được tính như sau :

P = V*g Trong đó :

a) Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

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

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

Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

'

Trang 37

Cường độ chịu nén của bê tông Fc' 11500 KN /m2

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 1720.39 KN

b) Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền:

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

Trang 38

+) Su : Cường độ kháng cắt không thoát nướ trung bình Giá trị Su phải được xác định từ kết quả thí ngiệm hiện trường hoặc kết quả trong phòng thí nghiệm của các mẫu nguyên dạng lấy trong khoảng độ sâu 2dở dưới chân cọc

Giá trị Su còn được tính theo công thức : Su =  tg+ C

Trang 39

- Tĩnh tải phần II: lớp phủ, lan can

- Hoạt tải HL 93 và tải trọng người

Phản lực tại chân cột trụ do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trường hợp sau:

- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn

- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn

145kN 35kN

9.3kN 145kN

110kN 110kN 9.3kN

Trang 40

- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m

- Chiều dài cọc ngập trong đất L=20 m

a Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

* Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu

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

9.3kN 145kN 35kN 145kN

145kN 35kN 145kN

'

Định dạng
Số trang	223
Dung lượng	3,44 MB