Thiết kế cầu ngàn phố, thuộc xã sơn trung, huyện hương sơn, hà tĩnh

LỜI CẢM ƠN  Sau thời gian học tập và nghiên cứu dưới mái trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo, dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong

LỜI CẢM ƠN



Sau thời gian học tập và nghiên cứu dưới mái trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo, dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường nói chung và các thầy cô trong Khoa Công Trình nói riêng, em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích để trang bị cho công việc của một kỹ sư tương lai

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng gần năm năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên

Em xin gửi lời cảm ơn, lời chúc sức khỏe tới Ban giám hiệu nhà trường, Ban lãnh đạo Khoa Công Trình, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Cầu Đường, đặc biệt là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp TS.NGUYỄN PHAN ANH,

và Giáo viên đọc duyệt đồ án đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên, do thời gian tiến hành làm Đồ án không nhiều và trình độ kiến thức về lý thuyết cũng như thực tế còn nhiều hạn chế nên chắc chắn rằng đồ án tốt nghiệp này không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý, phê bình chỉ dẫn của các thầy

cô giáo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày 20 tháng 5 năm 2016 Sinh viên

PHẠM VĂN THỨC

PHẦN I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY

DỰNG

I.VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU

"Cầu được xây dựng tại địa phận xã Sơn Trung - huyện Hương Sơn - tỉnh Hà Tĩnh nhằm mục đích tạo thuận lợi cho nhân dân đi lại,tráng tình trạng nhân dân phải qua sông bằng đò nguy hiểm"

II.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU CHỦ YẾU

"Báo cáo nghiên cứu khả thi xây dựng cầu Ngàn Phố nghiên cứu những nội dung chủ yếu theo 22TCN272-05"

III.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG

1.Địa hình

"Địa hình tham khảo địa hình địa phận xã Sơn Trung - huyện Hương Sơn - tỉnh HàTĩnh Khu vực xây dựng cầu có hai bờ sông thoải.Lòng sông không có khu vực sâu, dòng chảy ổn định, sông tương đối cạn, cho nên bố trí nhịp thông thuyền ở giữa dòng chính

PHẦN II QUY MƠ VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CỦA CƠNG

TRÌNH

I.QUY MƠ CƠNG TRÌNH

Quy mơ xây dựng: "cầu thiết kế vĩnh cửu.Tân suất thiết kế: P1%"

II QUY MƠ MẶT CẮT NGANG CẦU

Mặt cắt ngang cầu được thiết kế như theo hình vẽ:

1.5%

3750 1500 11000

Bê tô ng nhựa : 70 mm Lớp phò ng nướ c : 5 mm Lớp mui luyệ n tb: 60 mm Bả n mặ t cầ u : 200 mm

2%

3750 1500

1.5%

250 250

III TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU

Cầu được thiết kế theo "tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05"

PHẦN III

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU

Trên cơ sở các nguyên tắc nêu trên, các phương án kết cấu được đưa ra để xem xét: 1.Phương án 1 – Cầu dầm giản đơn bêtông cốt thép dự ứng lực Supper-T

- Sơ đồ cầu: 3x35 m

2.Phương án 2 - Cầu dầm giản đơn dầm thép liên hợp bêtông cốt thép

- Sơ đồ cầu: 3x35 m

PHẦN IV THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THỨ NHẤT

CHƯƠNG ILAN CAN VÀ LỀ NGƯỜI ĐI BỘ

I.HÌNH VẼ THỂ HIỆN SƠ BỘ HÌNH DẠNG CỦA LAN CAN VÀ LỀ NGƯỜI ĐI

BỘ

II.THIẾT KẾ CÁC LỚP CỦA MẶT CẦU:

Ta cĩ các lớp của mặt cầu được thể hiện như hình vẽ:

2%

Bê tông nh ự a : 70 mm

L ớ p phò ng n ướ c : 5 mm

L ớ p mui luy ệ n tb: 60 mm

B ả n m ặ t c ầ u : 200 mm

CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN DẦM CHỦ

II.CẤU TẠO DẦM CHỦ ĐƯỢC THIẾT KẾ VỚI CÁC SỐ LIỆU:

B.Cấu tạo dầm chủ:

a.Mặt cắt ngang dầm trên gối:

b.Mặt cắt ngang dầm tại đoạn cắt khấc:

c.Mặt căt ngang dầm tại giữa nhịp:

C.Cấu tạo dầm ngang:

III.TÍNH TOÁN ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC DẦM SUPPER-T

2.Vị trí tiết diện thay đổi :

3.Tại vị trí ½ nhịp:

 Tiết diện liên hợp:

 Tiết diện nguyên khối:

: BẢNG ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC TẠI TỪNG MẶT CẮT

A (mm2) 670365 1411325 573895 573365 1411785 573487

A' (mm2) 988196 172032 890745 890056 1728356 890065

IV.HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG:

1.momen trong dầm biên có hệ số phân bố hoạt tải được tính như sau:

1.84 0.9

1800

Tải trọng Lane wlan = 9.365 N/mm

 Đường ảnh hưởng của mômen và lực cắt:

Diện tích của các đường ảnh hưởng

x1

Ltt

+ - y3

y2

y2'' y2'

X3 2.374 2.635 X4 4.996 4.775 X5 7.367 7.927 X6 8.625 8.025 Trường hợp 2:

X2 1.567 1.751 X3 2.374 2.635 X4 4.986 4.775 X5 7.387 7.927 X6 8.625 8.125

Từ đó ta có bảng tổng hợp momen

X1 065

X2 338.965 X3 591.236 X4 1068.365 X5 1643.856 X6 1831.785 Xét cho tải trọng Lane

y1

Ltt x1

lan

Ltt x1

Ta có các tung độ đường ảnh hưởng tại các mặt cắt:

Bảng tổng hợp lực cắt do tải trọng lane:

X1 1 17.223 160.413 X2 0.95235 15.612 145.332 X3 0.91365 14.312 133.156 X4 0.8348 11.45614 110 X5 0.6798 7.132 71.211

X6 0.5 4.3114 40.136

+

y2 P2 P1

y2 y3 - + x1

Ltt lan

Xét trường hợp tính tải trọng Lane

cắt X1 1 17.225 77.623 X2 0.91236 15.213 70.378 X3 0.91254 14.321 64.756 X4 0.812 11.123 53.264 X5 0.612 7.705 34.671 X6 0.5 4.315 19.42032

y2 y3 - + x1

Ltt

1,5

PHẦN V THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THỨ

HAI CHƯƠNG I: SỐ LIỆU THIẾT KẾ CẦU

MẶT CẮT NGANG CẦU ĐƯỢC THỂ HIỆN QUA HÌNH SAU:

2%

Bê tông nhựa : 70 mm Lớp phò ng nước : 5 mm Lớp mui luyện tb: 60 mm

B ản mặt cầu : 200 mm

CHƯƠNG IISƠ BỘ LAN CAN VÀ LỀ NGƯỜI ĐI BỘ

I HÌNH VẼ THỂ HIỆN CẤU TẠO HÌNH DẠNG LAN CAN VÀ LỀ NGƯỜI ĐI BỘ:

VÁ T 20x20

1500

1.5%

CHƯƠNG III TIẾT DIỆN DẦM ĐƯỢC TÍNH TOÁN THEO CÁC ĐẶC

TRƯNG HÌNH HỌC

I.THỂ HIỆN TIẾT DIỆN DẦM NHƯ HÌNH VẼ:

II TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ NGANG CỦA CẦU:

g SI

* Hệ số phân bố tải trọng cho mômen dầm trong cho nhiều làn xe chất tải

Tính cho dầm biên

* Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

"Xét cho xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế

SE momen bohanh

Ta tính được hệ số phân bố ngang và tổng hợp được bảng sau

mg

Loại dầm

Xe tải thiết kế

Xe 2 trục thiết kế

Tải trọng làn

Người bộ hành

Dầm

biên

Lực cắt 0.500 0.500 0.858 1.263 Dầm

Kiểm tra dầm chủ tại các mặt cắt sau:

- Tại m/c gối (I-I): L0 = 0m

- Tại m/c một phần tư dầm (II-II):

- Tại m/c mối nối (III-III):

- Tại m/c giữa dầm:

Mặt cắt I-I

Ta có đường a/h momen và lực cắt

Ta tiến hành xếp tải xe 3 trục truck để tính momen và lực cắt

+Tính momen

y1 = y2 = y3 = 0

CHƯƠNG IV TÍNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG

I.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TẠI CÁC MẶT CẮT:

1

L = 8625 mm2

TRỤ 1 9241,61 1183,69 1583,6 300,6 16624,89 TRỤ 2 10889,57 1325,45 1604,34 336,6 18996,78 TRỤ 3 10889,57 1325,45 1604,34 336,6 18996,78

TRỤ 4 10586,1 1183,69 1593,82 300,6 18323,39 TRỤ 5 9480,42 1183,69 1536,04 300,6 16840,15

II.NỘI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHÍNH

23.Xác định đường ảnh hưởng và chất tĩnh tải của dầm chính theo phương ngang cầu

* Đường ảnh hưởng dầm biên:

Dầm giữa có các giá trị đường ảnh hưởng

+ Tải trọng lan can:

4.Tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ theo phương dọc cầu:

5.Xếp tĩnh tải lên đường ảnh hưởng và tính nội lực:

Mặt cắt IV-IV

Mặt cắt I-I II-II III-III IV-IV V-V

Dầm biên MDC 0 1507196864.036 1775635684 1989632200 2009534718.795

VDC 236436.034 118236.592 80961.978 12561.274 0

Dầm giữa MDC 0 1508382356.663 1777079654 1988964200 201115987.509

VDC 234852.918 117436.489 80136.662 13362.198 0

Giai đoạn thứ hai

MDW 0 429268995.161 505924558.119 570532182.028 572503260.135

VDC 40161.96 23280.998 15602.319 2392.347 0

VDW 67353.25 33236.639 22652.353 3261.956 0

Ta có bảng tổng hợp M trong giai đoạn thứ nhất

Dầm

biên

CĐ1 0 1869653692.538 2263257505 2486322750 249283253.434 CĐ2 0 1869653692.538 2263257505 2486322750 249283253.434 CĐ3 0 1869653692.538 2263257505 2486322750 249283253.434

SD 0 1495702514.306 1762142004 2486322750 249283253.434

ĐB 0 1871856382.603 2263257505 2486322750 249283253.434 Bảng tổng hợp M trong giai đoạn thứ hai

7.Nội lực do tĩnh tải theo trạng thái giới hạn:

SD 0 685435261.337 832502468.54 910257069.78 913879981.82

ĐB 0 963691075.429 1135878725.2 1281226757.7 1285964767.3

Bảng tổng hợp V trong giai đoạn thứ nhất

Dầm

biên

CĐ1 225676.30 146218.15 102058.97 17311.55 0 CĐ2 293176.30 112638.15 102058.97 17121.55 0 CĐ3 292176.30 143238.15 102058.97 17213.55 0

SD 234136.98 116403.49 80340.62 13622.18 0

ĐB 221308.72 142554.36 100128.27 16865.22 0

Bảng tổng hơp V trong giai đoạn 2

V-V Dầm CĐ1 162566.33 80323.16 54362.98 9351.565 0

SD 162566.33 80323.16 35681.66 6334.422 0

ĐB 152132.33 75216.16 51536.91 8436.02 0

*Dự toán giá trị xây lắp phương án 1

Thống kê khối lượng vật liệu chủ yếu:

Tổng hợp khối lượng chủ yếu của phương án 1:

IV.KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN I

1 Kiểm tra các tỷ lệ cấu tạo chung:

S

t NC

10 Cốt thép mui luyện Tấn 11,04

Tổng mức đầu tư phương án 1:

Bảng 3.19 Bảng tính tổng mức đầu tư phương án 1

STT Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (đồng)

G Tổng mức đầu tư đồng B+C+D+E+F 53.429.342.584

A Giá trị dự toán xây lắp đồng AI+AII 37.695.140.896

1 Bê tông dầm chủ m3 796,7 25.000.000 19.917.500.000

2 Bê tông dầm ngang m3 65,69 2.000.000 109.200.000

3 Bê tông mui luyện m3 120,60 2.000.000 241.200.000

4 Bê tông gờ chắn bánh m3 107,20 2.000.000 214.400.000

5 Bê tông tấm đan m3 116,16 2.000.000 187.600.000

13 Cốt thép bản mặt cầu Tấn 236,68 15.000.000 3.550.162.500

14 Cột lan can tay vịn Tấn 13,15 23.000.000 302.421.250

15 Cột điện cao áp Cái 30,00 14.000.000 420.000.000

17 Khe co giãn loại nhỏ m 72,00 3.000.000 216.000.000

3 Bê tông nhựa hạt mịn m3 11,304 2.200.000 24.868.800

4 Bê tông nhựa hạt thô m3 15,072 2.200.000 33.158.400

5 Cấp phối đá dăm loại 1 m3 75,36 450.000 33.912.000

AI Xây lắp chính đồng (I)+(II)+(III) 34.269.137.179

A Giá trị dự toán xây lắp đồng (AI)+(AII) 37.695.140.896

B Giá trị xây lắp sau thuế đồng (1+0.10)*(A) 41.464.654.980

E Chi phí đền bù đồng ((B)+(C)+(D))*5% 2.176.946.939

DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN 2:

Thống kê khối lượng vật liệu chủ yếu:

Tổng hợp khối lượng chủ yếu của phương án 2:

11 Cột điện cao áp Cái 30,00

Tổng mƣ́c đầu tƣ:

Bảng tính tổng mức đầu tư phương án 2

STT Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (đồng)

A Giá trị dự toán xây lắp đồng (AI)+(AII) 37.939.619.610

5 Bê tông cốt thép liên hợp m3 427,46 22.000.000 9.404.120.000

6 Bê tông nhựa mịn m3 131,91 2.200.000 290.193.750

7 Lớp phòng nước m2 1926,25 120.000 231.150.000

8 Cốt thép gờ chắn bánh Tấn 1,51 15.000.000 22.612.500

9 Cốt thép mui luyện Tấn 1,73 15.000.000 26.004.375

10 Cột lan can, tay vịn Tấn 13,15 23.000.000 302.421.250

11 Cột điện cao áp Cái 30,00 14.000.000 420.000.000

3 Bê tông nhựa hạt mịn m3 10,14 2.200.000 22.314.600

4 Bê tông nhựa hạt thô m3 13,52 2.200.000 29.752.800

5 Cấp phối đá dăm loại 1 m3 67,62 450.000 30.429.000

B Giá trị xây lắp sau thuế đồng (A) *(1+0,10) 41.733.581.560

E Chi phí đền bù đồng ((B)+(C)+(D))*5% 2.191.013.032

F Trượt giá đồng (A)*5% 1.896.980.980

Kiến nghị sử dụng phương án 1 để tính toán chi tiết kĩ thuật

PHẦN VII THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

DƢL SUPPER-T

 CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO:

- Tải trọng người 3 Kpa

Loại cốt thép DUL: tao thép Tao 7 sợi xoắn đường kính =15.2mm

' 1

c

f

' 2

Lề người đi khác mức với mặt cầu phần xe chạy

Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu: 2 mặt cắt

Hình vẽ thể hiện hình dạng và kích thước thanh lan can trên

Hình vẽ thể hiện hình dạng và kích thước thanh lan can dưới

CHƯƠNG II

CHƯƠNG I THIẾT KẾ LAN CAN ĐƯỜNG NGƯỜI ĐI

I.MỘT SỐ YÊU CẦU CHUNG:

"Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi không bị rớt xuống sông Lan can còn là công trình thể hiện tính thẩm mỹ, tạo hình thái hài hòa với các công trình và cảnh quan xung quanh"

II.CẤU TẠO THANH LAN CAN:

Chọn lan can có các kích thước như sau:

+ 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:

90 5 80 5

BẢN MẶT ĐƯỜNG CHO NGƯỜI ĐI BỘ

I.CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN LỀ NGƯỜI ĐI BỘ

 Lớp betong cốt thép có chiều dày: hb =10 cm

 Chiều cao của lề người đi bộ Ho = 30 cm

 Bê tông f’c =35.5 MPa , thép AII fy =280.5 MPa

goi u

M 0.7 2312907 1619035 Nmm

* TTGHSD

1/ 2 s

goi s

CHƯƠNG III THIẾT KẾ BMC

I.HÌNH VẼ THỂ HIỆN CẤU TẠO BMC

II.THEO SƠ ĐỒ BẢN HAI CẠNH TÍNH ĐƯỢC NỘI LỰCBMC

Sơ đồ tính tốn như sau:

Bê tông nhựa : 70 mmLớp phòng nước : 5 mmLớp mui luyện tb: 60mmBản mặt cầu : 200 mm

1000

> S = 1000 mm Qui tải trọng tác dụng của xe thành lực phân bố với độ lớn p

Ta xem bản mặt cầu như dầm liên tục được tựa trên các gối tựa

Để đơn giản trong tính toán, khi tính toán cho bản mặt cầu ở phía trong, ta xem như một

dầm giản đơn tựa trên 2 gối tựa, sau đó để xét đến tính liên tục ta nhân thêm hệ số xét

IV.GỈA SỬ BẢN NHƢ DẦM CONGXON ĐỂ TÍNH NỘI LỰC BMC

VII.THÉP CHO BMC

Chọn a = 25.6 mm , ds = 200.5 – 25.6 = 175.9 mm

Chọn a = 25.5 mm , = 200.6 – 25 5 = 175 1 mm

Xét : tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu

Tiết diện tính toán : b x h = 1000 x 200 mm

As    b d 0.00429 1000 175  750.75 mm

Xét: tính toán trên 1 m theo phương dọc cầu

Tiết diện tính toán : b x h = 1000 x 200 mm

Ma

As    b d 0.00429 1000 175  750.75 mm

4.Tính toán thép phân bố dọc cầu:

Vì bản làm việc theo phương ngang cầu nên ta đặt cốt thép cấu tạo theo phương dọc cầu

cả đáy trên và đáy dưới của bản mặt cầu để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lưc theo phương ngang Diện tích yêu cầu tính theo phần trăm cốt thép chính lực Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với hướng xe chạy

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT DẦM CHỦ

I.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

Mỗi dầm chủ có chiều dài: L= 355 m

Chiều dài khoảng kê gối: a= 0.253 m

Mỗi dầm chủ được tính toán với chiều dài: Ltt=34,55 m

Tiêu chuẩn tải trọng: - Hoạt tải HL93

- Tải trọng người 32 Kpa

III.CHI TIẾT TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƢNG HÌNH HỌC

 Ta xét chủ yếu theo các m/c sau:

b.Tiết diện nguyên khối:

"Bề rộng cánh hữu hiệu được lấy theo các giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau

Một phần tư chiều dài nhịp: Ltt/4 = 8625 mm

Ta quy đổi theo nguyên tắc sau

Mặt Cắt 1 2 3 4 5 6

A (mm2) 672566 1412358 572165 573128 1412365 573128 A' (mm2) 985395 1721265 890325 893245 1723256 893652 IV.CÁC HỆ SỐ TÍNH TẢI TRỌNG PHÂN BỐ

Bảng Khối lƣợng thể tích và trọng lƣợng kết cấu

Bộ phận của

kết cấu Dầm chủ Loại (dầm chính) Dầm chủ Dầm ngang (dầm phụ) Tấm đan cầu Bản mặt cầu

Lan can cầu Lớp phủ mặt cầu Khối lượng thể

tích V(m3)

L=34 478,76 41,36 71,808 322,864 87,04 214,2 L=42,0 317,94 24,328 44,352 199,416 53,76 132,3

3 Hệ số phân bố hoạt tải đối với momen trong các dầm giữa:

Với một làn

Hai hoặc nhiều làn

Ta lấy số lớn nhất trong hai giá trị

4 n

Xếp tải, xác định độ lệch tâm so với tim cầu

Trường hợp 2 hay nhiều làn thiết kế: mlan = 1

5.Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm giữa:

Kiểm tra điều kiện

6.Hệ số phân bố hoạt tải đối với lực cắt trong các dầm biên:

Tính toán như hệ số phân bố hoạt tải đối với momen cho dầm biên"

Trụ T1 6743,29 1183,69 1493,26 300,6 13343.90 Trụ T2 8987,34 1183,69 1642.06 372,6 16535.36 Trụ T3 8987,34 1183,69 1642.06 372,6 16535.36 Trụ T4 8087,77 1183,69 1493,26 300,6 15024.50 Trụ T5 6982,09 1183,69 1493,26 300,6 13642.40

2.Hoạt tải HL93:

Ta tính theo các tải trọng sau:

a.Xe tải 3 trục(Truck)

"Tải trọng các trục và khoảng cách giữa các trục được quy định theo 22TCN272-05" b.Xe hai trục(Tandem)

"Tải trọng các trục và khoảng cách giữa các trục được quy định theo 22TCN272-05" c.Tải trọng làn(Lane)

d.Tải trọng người đi bộ(PL)

"Là tại trọng phân bố được qui định độ lớn là 3.10-3 Mpa"

+ Đoạn dầm còn lại:

"

2 0