Chương 1 TỔNG QUAN về CÔNG TRÌNH cầu vượt NGỌC THÁP QUA SÔNG HỒNG

Thực trạng giao thông : Một là cầu qua sông Hồng đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường, do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU VƯỢT NGỌC THÁP QUA SÔNG HỒNG

1.1 QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH PHÚ THỌ :

1.1.1 Vị trí địa lý chính trị :

Cầu qua sông Hồng thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ Công trình cầu Ngọc Tháp nằm trêntuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược pháttriển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liềncác trung tâm kinh tế, chính trị

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tươngđối đông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nêntiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rấtkém

1.1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

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

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

1.2 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG

1.2.1 Thực trạng giao thông :

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

do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngàycàng tăng

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

1.2.2 Xu hướng phát triển :

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

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

1.3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG HỒNG TỈNH PHÚ THỌ

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

1.4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG :

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

Cầu Ngọc Tháp nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnhPhú Thọ Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã vàvùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội củatỉnh

Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa haikhu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới làcần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

1.5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

1.5.1 Địa hình :

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

1.5.2 Khí hậu :

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

do gần cửa biển

1.5.3 Thủy văn :

Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mựcnước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều nămkhảo sát đo đạc ta xác định được:

Lớp 3: Sét ở tạng thái nữa cứng dày vô cùng.

Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoanxuống dưới lớp cuối cùng khoảng 5m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toán cọcvừa chống vừa ma sát

1.5.4 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :

Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá được vậnchuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện Đá ở đây đảm bảo cường

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

Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch,cường độ và số lượng

Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loạithép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ởcác khu vực lân cận

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đápứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xâydựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sựcạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giaothông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và côngnghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu

Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầuđường có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầukhá hoàn chỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật,công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bị

máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy mócthiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảotiến độ đã đề ra.

1.6 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

1.6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật :

Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu

- Tải trọng: đoàn xe HL-93 và đoàn người 300daN/m2

- Dùng kết cấu trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa

Theo địa chất tại khu vực xây dựng cầu ta sử dụng móng cọc khoan nhồi tính toán theocọc chống ngàm vào trong đá 1~1,5m

1.6.2.2 Kết cấu nhịp:

Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vàokhẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:

Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 3 nhịp: 52.5+75+52.5=180m

Phương án 2: cầu BTCT ƯST dầm Super T 5 nhịp: 5 x 36= 180m

Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 52.5+75+52.5m

%83,2

%100180

1809.174

%100

0

0 0

L TK

- Cầu gồm 3 nhịp dầm bằng BTCT ƯST có f’c=50Mpa là dầm liên tục thi côngtheo công nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 52.5+75+52.5m=180m.

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

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

Kết cấu mố, trụ:

- Kết cấu mố:

Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng mố dùng móng cọc khoannhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1) và 10,3m (mố M2)

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 27527520cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chânkhay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 10050cm

- Kết cấu trụ:

Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa Móng trụdùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 20m (trụ T1;T2)

Phương án 2: cầu dầm BTCT ứng suất trước5 nhịp 36m

Khẩu độ cầu :

L TK0 5*364*0,05 1,6*4 1,05*2171.7m

Vậy đạt yêu cầu

Kết cấu nhịp:

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 36 x 5(m)

- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ1,65m

%5

%6.4

%100180

1807.171

%100

0

0 0

L TK

- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,2 m.

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tayvịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

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

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 27527520cm Gia cố 1/4

mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chânkhay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 10050cm

-Kết cấu trụ:

Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụdùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụT1, T2, T3, T4, )

Chương 2

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL

1.7 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

1.7.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau : 52.5+75+52.5 =180m

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ 28ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính 15,2mm và12,7mm

Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:

1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ 1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố

Hình 1.1 Mặt cắt ngang dầm tại trụ và mố

Hình 1.2 Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp.

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình : y = a1.x2 + c1 (1)

LỚP BTN DÀY 7CM LỚP PHÒNG?C NƯỚC DÀY 5mm

1 5

2%

1 5

2%

45

25 544/2

160 127

25

25 100

544/2

25

25 100 400

25 25

1 5

Hình 1.3 Mặt cắt dọc cánh hẫng.

S1 S2 S10

S12

400 100 300/236.5

K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0

S9 S13

S5 S6

75.10

y x

y x

75.1

2 1

1

a c

Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:

yt =

1225

45.1

20

y x

y x

2

2 2

2

a c

Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy dầm như sau:

.x2 +0,2 (m)Diện tích tại các mặt cắt:

19 , 1 25 , 0 5 , 1 2

25 , 0 5 , 0 5 , 0 45 , 0 37 , 1 2

5 , 0 35 , 0 1 2

35 , 0 25 , 0

2

2

m y

y tg

y y

tg

A

t t

13 , 3 42 , 2 5 , 0 13 , 3 37 , 1 2

5 , 0 35 , 0 5 , 1 2

35 , 0 25 ,

72,213,35,013,337,12

5,035,05,12

35,025

i A A l

2

1 (m3)Với li : chiều dài đốt tính toán

Trọng lượng mỗi đốt tính toán : DCi = Vi x 25 (KN)

Bảng 3.1 Bảng tính toán khối lượng các đốt dầm :

cắt yd(m) Yt(m) A(m²)

CD tính toán(m )

Thể tích đốt(m³)

KL đốt(KN)

K0

S1 4,000 3,200 9.583

S2 3.887 3.118 9.391S2 3.887 3.118 9.391

4 36.144 867.456S3 3.47 2.815 8.666

1.7.2 Tính toán khối lượng mố:

Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:

Bảng 1.1 Cấu tạo mố chữ U phương án I

Hình 1.2 Tính toán khổi lượng mố

Tổng

khối

lượng

Cấu tạo trụ liên tục

Bảng 1.1 Tính toán khổi lượng trụ T1

Khối lượng

1 Bê tông thân trụ m3 =( 4 )*12 (5.6*12.5)*2

Khối lượng 1trụ KN =5302+220.9 5523

1.8 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :

1.8.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu:

Kêt cấu lớp phủ mặt cầu dày 75mm gồm:

+ Lớp bê tông nhựa

m KN m

1.8.2 Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :

Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình vẽ:

Bảng 1.1 Tính toán khổi lượng lan can-tay vịn

vị Diễn giải

Khối lượng

1

Lan can bằng đai thépdày 2mm rộng

50mm,diện tích 0.00517

1.9 TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.

1.9.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

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

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

Thay vào ta được:

Pn= 0,85[0,85.30.(785-6283)+420.6283]=19130KN

- S ức kháng dọc trục tính toán:

Pr = f.Pn; MN

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

Pr =0,75.19130=14347,5KN

* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

- Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hện trường CPT có kết quả xuyên như sau:(Hình2.7)

- Sức kháng tính toán của các cọc QR có thể tính như sau:

e g

L-8.D

SET PHA 5,5m

CAT PHA DAY 1,5m

Hình 1.1 Kết quả xuyên CPT

0.05 0.1

6 10.7 9.5 10.2

28.7 30.8 25.5 31.6 29 33.2 35.2 31.6 28.7 29.2

0.050.020.07 0.06 0.159 0.15

0.12 0.16

L-8.D

a b c

d

e g

h f

i 0.0190.015 5 5.8

Hình 1.2 Chia nền đất thành các lớp phân tố.

+ Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap.

qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc

Ap: Diện tích mũi cọc, Ap=0,785(m2)+ Qs : Sức kháng than cọc

+ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng

10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc

và sức kháng thân cọc

+ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng

10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc

và sức kháng thân cọc

* Tính sức kháng mũi cọc Q p :

Sức kháng mũi cọc Qp (MN) có thể được tính như cho trong Hình 10.7.3.4.3b (Phương

pháp tính sức chịu đầu cọc) -Trang 56

Với : qc1 : giá tri trung bình của qctrên toàn bộ chiều sâu 4D dưới mũi cọc

(đoạn a-b-c-d)

qci.zi 16,575 63,9 43,425

) ( 913 , 30 4

425 , 43 9 , 63 575 , 16

913 , 30 7 , 25 2

21,77 33,2

).

( 27 2

68 , 25 331 , 28 2

)

MPa q

q q

Sức kháng ma sát bề mặt danh định của cọc Qs (N) có thể tính như sau:

.8

N i

i si si i

si Ni

i

si c

s

Di

Li K

Q

Ks,c : các hệ số hiệu chỉnh., tra biểu đồ ta được Ks,c= 0,6

Li : chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

D : chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm), D=1m

fsi : sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa)

asi: chu vi cọc tại điểm xem xét (m), asi =3,14m

hi : khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m)

N1 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D, 8 khoảng

N2 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 2D và mũi cọc, 3 khoảng

Để xác định phản lực lớn nhất tại đáy bệ mố, bệ trụ em sử dụng chương trình Midas Civil 6.3.0

*Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo các làn xe.

- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tải thiết kế + Tải trọng làn, Xe 2 trục +tải trọng làn

- Khai báo tải trọng đoàn người

- Khai báo các lớp xe

- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn chophù hợp

- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tảitrọng, hệ số xung kích

- Khai báo các trường hợp tải trọng thi công ứng với các giai đoạn thi công đúc hẫng

- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

1.9.2.1 Mô hình hóa kết cấu:

- Sơ đồ cầu là một dầm hộp trên các trụ và 2 mố

- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như kếtcấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian

- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình làphần tử Beam ứng với các mặt cắt ngang tại các vị trí khác nhau Mặt cắt ngang dầm chủđược khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)

- Kết cấu trụ gồm mũ trụ, bệ thân trụ, bệ trụ cũng được mô tả bằng phần tử Beam với cáckích thước theo các phương, sự thay đổi tiết diện của mặt cắt mũ trụ hoàn toàn tưong tựnhư kết cấu thật:

- Trong chương trình không khai báo các phần tử mố, không có liên kết dầm với trụ màchỉ tạo các gối cố định và gối di động nên khi tính phản lực tại trụ và mố cần phải cộngthêm phản lực do bản thân trụ và mố

- Để mô tả sự liên kết giữa mũ trụ và dầm chủ ta khai báo bằng các gối đàn hồi với các độcứng rất lớn (1000000000)

Khai báo MCN dầm chủ với các số liệu cụ thể như sau:

Hình 1.1 Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại hợp long và đoạn dầm đúc trên

giàn giáo.

Hình 1.2 Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại trụ.

Hình 1.3 Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm thay đổi từ trụ ra hợp long.

1.9.2.2 Khai báo các làn xe:

- Cầu gồm 4 làn xe chạy rộng 11m

2 làn xe ô t ô mỗi làn rộng 4 m

2 làn người đi bộ mỗi làn rộng 1 m

Ta khai báo 4 làn xe với độ lệch tâm như sau:

Bảng 1.1 Bảng tính toán độ lệch tâm các làn.

- Làn xe chính sẽ chịu hoạt tải xe chạy gồm các trường hợp tải trọng: xe hai trục+ tảitrọng làn ( Hoat TademLan) và xe tải + tải trọng làn (Hoat TruckLan), là làn 1 và làn 2

- Làn 3, làn 4 được gán cho tải trọng người đi bộ

1.9.2.3 Khai báo xe tiêu chuẩn theo AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

- Chọn mã thiết kế AASHTO-LRFD

- Khai báo 2 trường hợp hoạt tải theo AASHTO-LRFD bao gồm:

o HL-93TDM: hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TDM)

o HL-93 TRK: hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn (Tên: HL-93TRK)

- Khai báo trường hợp tải trọng đoàn người: q = 300daN/m2

Tên làn Độ lệch tâm (m)Làn bộ hành trái -5

Làn xe chính trái -2Làn xe chính phải 2

Hình 3.1 Khai báo các trường hợp hoạt tải.

1.9.2.4 Khai báo các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:

- Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đỉnh trụ bao gồm:

o Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu, lan can tay vịn dải phân cách (tỉnh tải giaiđoạn 2)

o Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ

- Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:

Bảng 1.1 Các hệ số tải trọng tính toán.

Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình:

STT Trường hợp Tải

3 HL93-TDM Hoạt tải xe 2 trục và tải trọng làn 1,75

4 HL93-TRK Hoạt tải xe tải và tải trọng làn 1,75

Bảng 1.2 Bảng khai báo các trường hợp tải trọng.

Ghi chú: Hệ số xung kích được khai báo cùng với lúc khai báo tải trọng xe hai trục và tải

trọng xe tải: IM = 25%

- Sau khi khai báo đầy đủ các thông số như Làn xe, Loại xe, Lớp xe, các trường hợp tảitrọng và các tổ hợp tải trọng, chương trình sẽ tự động vẽ các ĐAH và các phản lực gối,xếp xe lên các ĐAH sao cho gây ra hiệu ứng bất lợi nhất đúng theo yêu cầu của qui trìnhthiết kế cầu AASHTO-LRFD (22TCN272-05)

1 TRK_max Hoạt tải xe tải, tải trọng làn cộng

tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TRK+Doan nguoi)

2 TDM_max Hoạt tải xe 2 trục,tải trọng làn

cộng tác dụng với tải trọng người ADD

1,75(HL93-TDM+ Doan nguoi)

3 Moving_max Lấy giá trị bất lợi của TRK_ max

Max(TRK_max,TDM_max)

4 Tinh_max Cộng tác dụng của Tỉnh tải giai

đoạn 1 và tỉnh tải giai đoạn 2 ADD

Hoatmax+Tinhmax

6 Baomomen

Lấy giá trị bất lợi nhất trong 3 tổhợp(Moving_max, Tinh_max,Tinh+ Moving_max)

ENVE

Max( Moving_max,

Tinh_max,Tinh+Moving_max)

Hình 5.1 Kết quả phản lực tai mố và trụ.

- Phản lực tác dụng lên mố với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 8528,063 (KN)

- Trọng lượng bản thân của mố:

DCmốtt = 1,25.DCbtmố = 1,25.5295.4 = 6619.25(KN)

Vậy tổng áp lực tác dụng lên mố:

Ap = 8528,063 +6619.25= 15147(KN)

- Phản lực tác dụng lên trụ với tổ hợp tải trọng (6) trong bảng tổ hợp trên: 37169,485 KN

- Trọng lượng bản thân của trụ:

: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, = 1,6

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

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

Do đặc điểm công nghệ thi công hẫng , tiết diện sẽ làm việc theo 2 giai đoạn khác nhau:

+ Giai đoạn 1 : Dầm làm việc như 1 dầm mút thừa tĩnh định

+ Giai đoạn 2 : Dầm liên tục 3 nhịp

Sơ đồ tính:

Hình 1.1 Sơ đồ tính toán cáp dự ứng lực.

Khi thi công theo công nghệ hẫng ta xem kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi và ápdụng nguyên lý cộng tác dụng Từ đó tổng hợp nội lực trong giai đoạn thi công và khaithác rồi lấy giá trị Mmax , Mmin để tính toán bố trí cốt thép trong cả hai giai đoạn

1.10.2 Tải trọng tác dụng:

- Trọng lượng bản thân của các đốt dầm.(DC)

- Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL): 4,48.10-4MPa.B = 5,376(KN/m)

- Trọng lượng xe đúc + ván khuôn:

+ Xe đúc: 400(KN)

+ Ván khuôn: 300(KN)

 Tổng trọng lượng xe đúc + ván khuôn: PXĐ+VK = 700(KN)

- Tĩnh tải giai đoạn 2: DW = 27,711KN/m

- Hoạt tải: HL-93, đoàn người tiêu chuẩn qn= 3KN/m

- Hệ số tải trọng lấy bằng (chỉ xét trong giai đoạn thi công)

+ 1,25: cho trọng lượng bản thân dầm

+ 1,5: cho các thiết bị và cho các tác động xung kích

1.10.3 Sơ đồ bố trí các nhóm cáp:

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các nhóm cáp.

- Nhóm 1 ứng với mômen (-) của tiết diện trên trụ

- Nhóm 2 ứng với mômen (+) của nhịp biên

- Nhóm 3 ứng với mômen (+) của tiết diện giữa nhịp

1.10.4 Tính toán nội lực dầm chủ:

1.10.4.1 Giá trị momen âm lớn nhất của tiết diện trên trụ gây ra: (Tính cáp nhóm 1)

Nhóm 1

200/2 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 400 100

36.5

K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 S1S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13

S12

S13

y

200/2

Hình 1.1 Sơ đồ phân chia các khối đúc.

Trong trường hợp này bất lợi nhất ta tính trong giai đoạn thi công đúc hẩng đối xứng cânbằng ứng với trường hợp cánh hẫng lớn nhất đó là khi đúc xong cánh mút thừa và tiếnhành hợp long nhịp biên (khi bê tông chưa đông cứng)

Tải trọng tác dụng:

+ Trọng lượng bản thân các đốt đúc hẫng (tức là trọng lượng phân bố đều của cácđốt từ K0 đến K14)

+ Trọng lượng xe đúc + ván khuôn: PVK+XĐ =700(KN)

+ ½ trọng lượng bản thân của đốt hợp long: PHL= 382,65(KN)

+ Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL) (KN/m)

+ Lực căng cốt thép chịu momen âm cường độ cao

Hình 1.2 Tính toán bằng phần mềm MIDAS Civil ta có biểu đồ mômen do tải trọng

tính toán gây ra tại tiết diện trên trụ có dạng như sau

- Sơ đồ tính:

Hình 1.2.20: Sơ đồ tính mômen tại tiết diện trụ.

+

Từ biểu

300 300 300

300 300 300 300 300

Hình 1.3 Biểu đồ mômen âm lớn nhất trong giai đoạn thi công.

1.10.4.2 Giá trị momen dương lớn nhất của tiết diện giữa nhịp gây ra:

Giá trị mômen dương lớn nhất để tính toán là giá trị mômen lớn nhất tịa tiết diện giữanhịp trong giai đoạn khai thác nhưng trừ đi phần tĩnh tải bản thân vì đã có phần cốt théptrong giai đoạn thi công chịu

Hình 2.1 Biểu đồ mômen lớn nhất tại do tĩnh tải và hoạt tải.

Giá trị momen uốn lớn nhất do tỉnh tải và hoạt tải gây ra trong dầm chủ ở các tiết diện:

Giữa nhịp giữa 59191Giữa nhịp biên 48962

1.10.5 Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt ngang:

Sử dụng chức năng SECTION PROPERTY trong MIDAS CIVIL ta có được đặc trưng hình học của mặt cắt ngang dầm chủ như sau:

Đại lượng Mặt tai trụ

Sử dụng cáp DƯL với các đặc trưng sau:

Diện tích 1 tao 140 mm2

1.10.6 Tính toán số bó cáp:

-Với bó chịu mômen âm:

+ Ứng suất thớ trên:

0W

MW

'e'NA

'Nf

tr

min tr

T T T

1()eAW

MA(ne

AW

MN

bo KT

' T tr

min '

b '

T tr

min '

MW

'e'NA

'Nf

d

min d

T T T

1()WeA

MA(nA

We

MN

bo KT d

' T

min '

b d

' T

min '

+Ứng suất thớ dưới:

W

MW

eNA

Nf

d

max d

T T T

max

bo KT T

d b

T d T

A f e A W

M A n

e A W

M N

T T T d

W

M W

e N A

N f

)

1()

max

bo KT tr

T

b tr

T

T

A f W e A

M A n

A

W e

M N

NT = nbfKTAbó

+ e'T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép dự ứng lực

+ A: Diện tích tiết diện bêtông

+ M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán

+ W: Mômen kháng uốn tiết diện

+ n'b, nb : Số bó cốt thép cần tính

+ fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép:

fKT = 0.75fpy = 1252.5 Mpa = 1.2525 (KN/mm2) + Abó: Diện tích một bó cáp; Abó = 3080mm2

+Giả thiết aT = 150 (mm), a‘

T = 250(mm)

Bảng 1.1 Bảng tính toán số bó cáp tại trụ và giữa nhịp.

Số bó cáp tại các tiết diện có momen lớnTiết diện Giữa nhịp giữa Giữa nhịp biên Trụ 1, trụ 2

9*25 88

25 100 25

Hình 1.2 Bố trí cáp DƯL tại tiết diện trên trụ 1, 2 chịu momen âm.

13

13 20 13

1.11.1 Qui đổi tiết diện.

80

22 511

166 45

Hình 1.1 Qui đổi tiết diện tại trụ.

Hình 1.2 Qui đổi tiết diện tại giữa nhịp

1.11.2 Kiểm toán tiết diện

Công thức kiểm toán: Mmax  Mr = Mn (Điều 5.7.3.2.1-1)

Trong đó: Mr : Sức kháng uốn tính toán

Mn: Sức kháng uốn danh định

- Trong thực tiễn thiết kế, biểu đồ ứng suất bê tông chịu nén được quy ước coi như mộtkhối hình chữ nhật, có cạnh là 0,85 /

C

f phân bố trên một vùng giới hạn bởi mặt ngoài

cùng chịu nén của mặt cắt và đường thẳng song song với trục trung hoà, cách thớ chịunén ngoài cùng một khoảng: a = 1.c Khoảng cách c phải tính vuông góc với trục trunghoà

Với bê tông có cường độ chịu nén khi uốn /

,085,

A ps ps p ( giả thiết As, A'

s =0)Với cốt thép DƯL có dính bám với bê tông (đối với mặt cắt chữ T)

c =

p

pu ps w c

f w c

pu ps

d

f kA b f

h b b f f

A

.85

,0

85,0

/ 1

/ 1

+ Aps : Diện tích cốt thép dự ứng lực trong vùng chịu kéo

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

+ As : Diện tích cốt thép thường chịu kéo, có thể chọn As = 0

+ A'

s: Diện tích cốt thép thường chịu nén, có thể chọn A'

s = 0+ 1 = 0,693

+ b : Bề rộng cánh chịu nén

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

+ fps : Ứng suất trung bình trong bó thép ứng suất trước ở sức kháng danh định

PS

d

c k f

mm h

mm

d

f kA b f

f A

f p

pu ps c

pu ps

800)

(1,1394

3750

1860123200

28,0500050693,085,0

1860123200

85

0

/ 1

1,139428

,01

62

11,9963750387

,1666

Vậy kiểm toán đạt yêu cầu.

1.11.2.2 Tiết diện ở giữa nhịp:

Aps = 10.3080 = 30800 mm2

d = 2500-150 = 2350mm

mm h

mm

d

f kA b f

f A

f p

pu ps c

pu ps

341)

(958,281

2350

186030800

28,01200050

693,085,0

186030800

958,28128,01

397,1952350513

,1797

Vậy kiểm toán đạt yêu cầu

1.12 BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I:

TỔNG DỰ TOÁN XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN I

TT Hạng mục công trình Đơn vị Khối

lượng Đơn giá(đ) Thành tiền(đ)

G TỔNG DỰ TOÁN CÔNG TRÌNH 21,181,142,164

Chương 3 THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT TIẾT DIỆN SUPER-T

1.13 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

1.13.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 5 nhịp, mỗi nhịp dài 36m mặt cắt ngang gồm 5 dầm Super-T bố trícách nhau 2,2m:

- Chiều dài mỗi nhịp 36m

- Chiều cao dầm chủ 1,65m

- Bản bêtông mặt cầu dày 20cm

- Bê tông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ) : 40 Mpa

- Cốt thép DƯL dùng loại tao thép 7 sợi xoắn có đường kính 15,2mm

Kích thướt mặt cắt ngang như hình vẽ:

1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ 1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố

8 14

25 100

100

220 220

216

45