Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau : Nhận xét : Đây là lớp bùn yếu không thích hợp cho việc dặt móng mố trụ cầu.. Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau : Nhận xét :
Trang 1Mục lục
Tóm tắt luận văn v
Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 10
1.1 Địa hình, địa chất, thủy văn công trình 10
1.1.1 Địa hình 10
1.1.2 Địa chất 10
1.1.3 Thủy văn 12
1.2 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật công trình 12
1.3 Phương án kết cấu cầu 12
1.3.1 Trắc dọc cầu 12
1.3.2 Nhịp dẫn 13
1.3.3 Nhịp đúc hẫng 13
1.3.3.1 Tiêu chí chọn lựa các kích thước của mặt cắt ngang cầu ([1]5.14.2.3.10) 13
1.3.3.2 Phân chia đốt dầm : 14
1.3.3.3 Đường cong biên dưới dầm 15
1.3.3.4 Đường cong mặt bản đáy 16
1.4 Chọn kích thước trụ cầu 16
1.4.1 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp đúc hẫng 16
1.4.2 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp dẫn 17
Chương 2 KIỂM TOÁN LAN CAN 18
2.1 Giới thiệu 18
2.2 Cấu tạo 18
2.2.1 Vật liệu 18
2.2.1.1 Cốt thép 18
2.2.1.2 Bê tông 19
2.2.2 Kích thước sơ bộ 19
2.2.2.1 Phần tường BTCT 19
2.2.2.2 Phần lan can kim loại (cột + dầm) 19
2.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng 19
Trang 22.4 Kiểm toán 19
2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại (độ bền của lan can) 19
2.4.1.1 Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại 19
2.4.1.2 Sức kháng của tường phòng hộ bêtông 22
2.4.1.3 Xác định Mw & Mc theo sơ đồ khớp dẻo (Phân tích đường chảy) 23
2.4.2 Kiểm toán sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại 23
2.4.2.1 Tính toán sức kháng uốn của TƯỜNG BÊ TÔNG 23
2.4.2.1.1 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép ngang, Mw 23
2.4.2.1.3 Tính RW 25
2.4.2.2 Sức kháng của phần lan can kim loại (cột + dầm) 25
2.4.2.3 Kiểm tra sức kháng uốn của Tổ hợp tường và thanh 27
2.4.3 Kiểm toán chống trượt của lan can 27
2.4.3.1 Điều kiện 27
2.4.3.2 Số liệu 28
2.4.3.3 Xác định Vct 29
2.4.3.4 Sức kháng cắt danh định của mặt tiếp xúc 29
2.4.3.5 Diện tích tối thiểu của chốt (cốt thép) trong mặt chịu cắt: 30
2.4.3.6 Chiều dài đoạn neo ldh cốt thép trong bản mặt cầu 30
2.4.4 Kiểm toán bu lông neo 30
Chương 3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU 33
3.1 Giới thiệu 33
3.2.1 Vật liệu 33
3.2.1.1 Cốt thép thường 33
3.2.1.2 Bêtong 33
3.2.1.3 Cốt thép cường độ cao 34
3.2.3 Kích thước sơ bộ 34
3.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng 34
Trang 33.3.1 Tĩnh tải và hiệu ứng 34
3.3.2 Hoạt tải và hiệu ứng 37
3.3.2.1Nội lực tại mặt cắt 1 có momen dương 38
3.3.2.2 Nội lực tại mặt cắt 2 có momen âm 41
3.3.2.3 Nội lực tại mặt cắt 3 có momen âm 44
3.3.2.4 Nội lực tại mặt cắt 4 có momen âm ( cánh hẫng) 48
3.3.3 Tổ hợp tải trọng 49
3.3.4 Cốt thép cường độ cao ( sơ bộ) 50
3.3.5 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm 50
3.3.5.1 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn 1 51
3.3.5.2 Đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn 2 51
3.3.6 Tính toán các mất mát ứng suất 52
3.3.6.1 Tính toán mất mát tức thời 52
3.3.6.1.1 Mất mát do thiết bị neo ΔffpA 52
3.3.6.1.2 Mất mát do ma sát ΔffpF 53
3.3.6.1.3 Mất mát do co ngắn đàn hồi ΔffpEs 53
3.3.6.2 Tính toán mất mát theo thời gian 54
3.3.6.2.1 Mất mát do co ngót ΔffpSR 54
3.3.6.2.3 Mất mát do từ biến của bê tông ΔffpCR 54
3.3.6.2.3 Mất mát do tự chùng cốt thép DƯL ΔffpR 55
3.3.6.2 Tổng mất mát ứng suất trước 55
3.4 Kiểm toán 56
3.4.1 Kiểm toán sức kháng uốn 56
3.4.2 Kiểm toán điều kiện kháng cắt 57
3.4.3 Kiểm toán điều kiện hàm lượng cốt thép 59
3.4.3.1 Hàm lượng cốt thép tối đa 59
3.4.3.2 Hàm lượng thép tối thiểu 59
3.4.4 Kiểm toán ứng suất trong bêtông bản mặt cầu 60
Trang 43.4.4.1 Kiểm toán ứng suất trong bê tông giai đoạn thi công 60
3.4.4.1.1 Kiểm toán ứng suất kéo trong giai đoạn thi công 60
3.4.4.1.2 Kiểm toán ứng suất nén trong giai đoạn thi công 61
3.4.4.2 Kiểm tra ứng suất trong bêtông khi khai thác 62
3.4.4.2.1 Kiểm tra ứng suất nén trong bêtông khi khai thác 63
Bảng 3.29 Ứng suất nén BMC do hoạt tải và 1/2 tải trọng thường xuyên 63
3.4.4.2.2 Kiểm tra ứng suất nén trong bêtông khi khai thác 64
3.4.5 Kiểm tra độ võng của bản 64
3.4.5.1 Độ võng nhịp trong của bản 64
3.4.5.2 Kiểm tra độ võng đầu mút của bản hẫng 66
3.5 Kết luận 67
Chương 4 THIẾT KẾ DẦM CHÍNH 68
4.1 Giới thiệu 68
4.2 Cấu tạo 68
4.2.1 Vật liệu 68
4.2.1.1 Cốt thép thường 68
4.2.1.1 Cốt thép cường độ cao 68
4.2.1.2 Bêtong 68
4.2.2 Kích thước sơ bộ 68
4.2.2.1 Kích thước mặt cắt 68
4.2.2.2 Phân đoạn kết cấu nhịp 69
4.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng 70
4.3.1 Sơ lược thi công các đốt dầm 70
4.3.1.1 Khối trên đỉnh trụ K0 70
4.3.1.2 Khối thi công đúc hẫng K1 K10 71
4.3.1.3 Các đốt hợp long 71
4.3.1.3.1 Hợp long biên 71
4.3.1.3.2 Hợp long giữa 73
Trang 54.3.2 Diễn biến nội lực trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm đến giai đoạn hợp long biên
chưa đông cứng 74
4.3.2.1 Tải trọng 74
4.3.2.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 1, DC1 74
4.3.2.1.2 Tải trọng thi công rải đều, CLL 74
4.3.2.1.3 Tải trọng hệ xe đúc, ván khuôn 74
4.3.2.1.4 Trọng lượng bản thân đốt dầm đang đúc (bê tông ướt) 74
4.3.2.2 Hệ số tải trọng dùng trong thi công 75
4.3.2.3 Kết quả nội lực tại các mặt cắt trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm và đến giai đoạn hợp long biên chưa đông cứng: 75
4.3.2.3.1 Đúc khối K1 75
4.3.2.3.2 Hợp long biên chưa đông cứng 76
4.3.2.4 Tổ hợp nội lực tại các mặt cắt trong quá trình đúc hẫng các đốt dầm đến giai đoạn hợp long biên chưa đông cứng 78
4.3.3 Diễn biến nội lực trong quá trình hợp long 87
4.3.3.1 Hợp long nhịp biên 87
4.3.3.1.1 Bê tông chưa đông cứng – HLB1 87
4.3.3.1.2 Bê tông đã đông cứng – HLB2 87
4.3.3.1.3 Tháo dỡ liên kết tạm giữa trụ và dầm 88
4.3.3.2 Hợp long nhịp giữa 89
4.3.3.2.1 Khi bê tông đốt hợp long chưa đông cứng – HLG1 89
4.3.3.2.2 Khi bê tông đốt hợp long đã đông cứng – HLG2 89
4.3.3.2.3 Hoàn thiện và dỡ tải thi công – HLG3 90
4.3.3.2.4 Hạ dầm lên gối 91
4.3.4 Tổ hợp nội lực trong giai đoạn thi công 91
4.3.3 Tính toán nội lực trong giai đoạn khai thác 98
4.3.3.1 Tải trọng trong giai đoạn khai thác 98
4.3.3.1.1 Tĩnh tải giai đoạn 2 98
4.3.3.1.2 Hoạt tải HL – 93 98
Trang 64.3.3.2 Hệ số dùng trong thiết kế 98
4.3.3.2.1 Hệ số làn xe, m 98
4.3.3.2.2 Hệ số tải trọng, 98
4.3.3.2.3 Hệ số lực xung kích, IM 99
4.3.3.2.4 Hệ số điều chỉnh tải trọng, η 99
4.3.3.3 Xếp xe lên đường ảnh hưởng 99
4.3.3.4 Tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác 106
4.3.5 Tổng hợp nội lực cả 2 giai đoạn thi công và khai thác 116
4.4 Kiểm toán 117
4.4.1Tính toán lượng cốt thép cần thiết tại từng mặt cắt 117
4.4.2 Đặc trưng hình học tiết diện khi tính duyệt ở TTGH cường độ 118
4.4.2.1 Đặc trưng hình học tiết diện nguyên 118
4.4.2.2 Đặc trưng của tiết diện giảm yếu 120
4.4.2.3 Đặc trưng của tiết diện khi cốt thép DUL dính bám 123
4.4.3 Tính toán mất mát ứng suất 124
4.4.3.1 Mất mát do ma sát 124
4.4.3.2 Mất mát do tụt neo 126
4.4.3.3 Mất mát do co ngắn đàn hồi 128
4.4.3.4 Mất mát do co ngót 131
4.4.3.5 Mất mát do từ biến 131
4.4.3.6 Mất mát do tự chùng ứng suất 132
4.4.3.6.1 Mất mát tự chùng tại lúc truyền lực 132
4.4.3.6.2 Mất mát tự chùng sau khi truyền lực 132
4.4.3.7 Tổng mất mát dự ứng suất 134
4.4.4 Kiểm toán theo trạng thái giới han sử dụng: 135
4.4.4.1 Kiểm toán về nứt trong giai đoạn thi công hẫng: 135
4.4.4.2 Kiểm toán về nứt trong bê tông trong giai đoạn khai thác 137
4.4.5 Tính duyệt ở TTGH cường độ I 140
Trang 74.4.5.1 Kiểm toán kháng uốn ở TTGH cường độ I 140
4.4.5.2 Giới hạn cốt thép 141
4.4.6.1 Hàm lượng cốt thép tối đa 141
4.4.6.2 Hàm lượng cốt thép tối thiểu 141
4.4.6.3 Tính duyệt theo lực cắt ở TTCD1 148
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRỤ CẦU 153
5.1 Giới thiệu 153
5.2 Cấu tạo 153
5.2.1 Vật liệu 153
5.2.1.1 Cốt thép thường 153
5.2.1.2 Bêtong 153
5.2.1.3 Kích thước sơ bộ trụ cầu 153
5.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng 153
5.3.1 Các thông số tính toán: 153
5.3.1.1 Thông số kết cấu nhịp 153
5.3.1.2 Thông số trụ cầu 154
5.3.2 Tĩnh tải và hiệu ứng 154
5.3.3 Hoạt tải HL-93 155
5.3.3.1 Hiệu ứng lực dọc Nmax và Mxmax từ HL-93 155
5.3.3.3 Hiệu ứng lực dọc Mxmax từ HL-93 156
5.3.3.1 Hiệu ứng Mymax từ HL-93 157
5.3.4 Lực hãm xe BR : 157
5.3.5 Lực ly tâm CE : 158
5.3.6 Tải trọng gió 158
5.3.6.1 Tải trọng gió ngang PD 160
5.3.6.2 Tải trọng gió dọc 161
5.3.6.3 Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ: 162
5.3.7 Tải trọng nước 162
Trang 85.3.7.1 Áp lực nước tĩnh WA 162
5.3.7.2 Lực đẩy nổi B 163
5.3.7.3 Áp lực dòng chảy 165
5.3.8 Lực va tàu 168
5.3.9 Tổ hợp tải trọng 169
5.3.9.1 Giới hạn sử dụng ( vận tốc gió 25m/s) 169
5.3.9.2 Cường độ 1 169
5.3.9.2 Cường độ 2 ( vận tốc gió > 25m/s) 170
5.3.9.3 Cường độ 3 ( vận tốc gió là 25m/s) 170
5.3.9.4 Đặc biệt 171
5.3.9.1 Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đỉnh bệ móng 171
5.3.9.2 Tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ móng 175
5.4 Kiểm toán 178
5.4.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ móng 178
5.4.1.2 Kiểm toán cấu kiện chịu nén 179
5.4.1.3 Kiểm tra khả năng chịu cắt của thân trụ ở trạng thái cường độ 182
5.4.1.3.1 Lý thuyết tính toán 182
5.4.1.3.2 Nội dung kiểm toán 183
5.4.1.4 Kiểm tra nứt ở trạng thái GHSD ([1] 5.7.3.4 )184 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MÓNG CẦU 186
6.1 Giới thiệu 186
6.2 Cấu tạo 186
6.2.2 Địa chất vị trí đặt móng 186
6.2.1 Vật liệu ( theo TCXDVN-356-2005) 187
6.2.1.1 Xác định sức chịu tải của cộng khoan nhồi 187
6.2.1.1.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc 187
6.2.1.1.2 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 188
6.2.1.1.3 Sức chịu tải của cọc theo kết quả SPT ngoài hiện trường (TCVN – 195:1997) 189
Trang 96.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng 190
6.3.1 Tổ hợp tải trọng tại vị trí đáy bệ 190
6.3.2 Xác định nội lực tại đầu cọc 192
6.3.2.1 Chọn số cọc và bố trí 192
6.3.2.2 Số liệu và tổ hợp tải trọng tính nội lực đầu cọc 192
6.4 Kiểm toán 215
6.4.1 Kiểm tra sức chịu tải dọc trục của cọc 215
6.4.2 Kiểm tra khả năng chịu lực của đất nền dưới mũi cọc 216
6.4.2.1 Kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy móng khối qui ước 216
6.4.2.2 Kiểm tra lún khối móng quy ước ở trạng thái giới hạn sử dụng 218
6.4.2 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng ở trạng thái cường độ 221
6.4.2.1 Xuyên thủng từ trụ xuống đài 221
6.4.2.2 Xuyên thủng từ cọc lên đài 222
6.4.3 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang ở trạng thái cường độ 222
6.4.3.1 Kiểm tra ổn định nền quanh cọc 227
6.4.3.2 Kiểm tra điều kháng uốn ( theo TCVN 356-2005) 227
6.4.3.3 Kiểm tra điều kiện kháng cắt ( theo TCVN 356-2005) 229
6.4.4 Tính toán và bố trí cốt thép trong đài 229
6.4.4.1 Tính toán bố trí cốt thép trong đài theo phương cạnh dài của đài 229
6.4.4.1 Tính toán bố trí cốt thép trong đài theo phương cạnh ngắn của đài 230
Tài liệu tham khảo ………233
Trang 10Chương 1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Cầu Y vượt qua sông Vàm Cỏ tại lý trình Km0 +180 tới Km0 + 655
1.1 Địa hình, địa chất, thủy văn công trình
1.1.1 Địa hình
Công trình xây dựng ở vùng hạ lưu có địa hình bằng phẳng, nằm trên trục đường giaothông quan trọng nối liền giữa 2 vùng Long An và trung Lương Đây là đoạn đường làmmới hoàn toàn, mặt bằng cón trống trải, không có các công trình xây dựng lớn
1.1.2 Địa chất
Căn cứ vào kết quả khoan khảo sát và thí nghiệm, địa tầng tại khu vực cầu có thểphân thành các lớp đất chính từ trên xuống dưới như sau :
a Lớp 1 :Lớp bùn sét màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy :
Hiện diện trong tất cả các lỗ khoan Chiều sâu lớp bùn trên bờ từ 29.4m đến29.8m Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Nhận xét : Đây là lớp bùn yếu không thích hợp cho việc dặt móng mố trụ cầu.
Đối với nền đường đắp cần có biện pháp sử lý nền để đảm bảo ổn định nền và sớm triệt tiêu lún.
b Lớp 2 :Cát / sét xen kẹp xếp lớp :
Lớp này chỉ gặp trong các hố khoan phía bờ Trung Lương và phần lòng sông, bềdày thay đổi từ 6.2m ở lỗ khoan LK4 đến 9,8m ở lỗ khoan LK5 Cát hạt nhỏ đếnhạt trung, màu xám, kết cấu chặt vừa ; sét màu xám, xám xanh, trạng thái dẻomềm Trị số SPT của lớp này từ 935 búa
Nhận xét : Đây là lớp đất chịu lực trung bình, phân bố không đều, có bề dày
mỏng nên không thích hợp đặt móng mố trụ cầu.
c Lớp 3 :Sét màu xám xanh, trãng thái dẻo cứng – nửa cứng :
Lớp này chỉ gặp trong lỗ khoan LK4 phía bờ Trung Lương, bề dày khoảng 5m.Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Trang 11d Lớp 4a :Cát hạt bụi, hạt nhỏ lẫn bột sét, màu vàng trắng, kết cấu chặt vừa đến chặt :
Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan ở bờ thành phố Hồ Chí Minh và phần lòng sông,
bờ dày thay đổi từ 5.0m ở LK3 đến 10.0m ở LK2 Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đấtnày như sau :
e Lớp 4c : Cát hạt thô lẫn sỏi sạn, màu xám trắng, kết cấu chặt.
Có ở phần cuối của LK4 và LK5, bề dày lớp đã khoan được thay đổi từ 8.6m đến19.5m Một số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu.
f Lớp 5a :Sét xen kẹp cát vàng xám xanh, xám trắng, trạng thái dẻo cứng.
Lớp này chỉ gặp trong các lỗ khoan bờ TP Hồ Chí Minh và phần lòng sông Một
số chỉ tiêu cơ lý của lớp đất này như sau :
Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, tùy theo vị trí có thể đặt móng mố trụ cầu.
g Lớp 5b :Sét nàu vàng trắng, vàng nhạt, vân xám, trạng thái nửa cứng- cứng
Lớp này chỉ gặp ở các lỗ khoan ở bờ thành phố Hồ Chí Minh và phần lòng sông,
bờ dày thay đổi từ 9.7m ở LK1 đến 13.3m ở LK3 Một số chỉ tiêu cơ lý của lớpđất này như sau :
Trang 12Trị số SPT : 2950 búa
Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu
h Lớp 6 :Cát hạt nhỏ màu xám trắng, kết cấu chặt.
Lớp này chỉ gặp trong lỗ khoan LK3, bề dày khoan được là 11.5m Một số chỉ tiêu
cơ lý của lớp đất này như sau :
Nhận xét : Đây là lớp đất tốt, phù hợp cho việc đặt móng mố trụ cầu
1.1.3 Thủy văn
Bảng 1.1 Số liệu thủy văn
H1% - Mức nước ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1%
Nước ngầm trong khu vực có tính ăn mòn nên bêtông của các kết cấu phần bị ngập nước phải là loại bê tông chống ăn mòn
1.2 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật công trình
Qui mô : Cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép;
Tiêu chuẩn : 22 TCN 272-05, hoạt tải xe HL-93 và người
Thông thuyền: sông cấp II
1.3 Phương án kết cấu cầu
1.3.1 Trắc dọc cầu
Bán kính đường cong đứng phụ thuộc vào cao độ đường đầu cầu, khổ thông thuyền,
độ dốc dọc tối đa cho phép… Cầu càng dài thì bán kính đường cong đứng càng lớn.Trong phạm vi đồ án này, ta xét trên cơ sở của cấp đường và các thông số đã được giaotrong nhiệm vụ thiết kế
Sông cấp II, khổ thông thuyền của cầu qua sông B × H = 70m × 9m
Tốc độ thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 2005: V = 80km/h
Bán kính đường cong đứng thỏa mãn điều kiện tối thiểu giới hạn thông thường R =5000m, thiết kế đường cong Parapol
Độ dốc dọc của các nhịp dẫn và đường dẫn vào cầu: i= 4% => chiều dài đườngcong lồi là L R i i (1 2) 5000 (0.04 ( 0.04)) 400 m
Tổng chiều dài cầu là 459.7m tính từ 2 mép sau tường mố
900m+60m+ 3 nhịp giản đơn dầm super T 340
1.3.2 Nhịp dẫn.
Trang 13Các nhịp dẫn là dầm SuperT dài 40m bằng BTCT UST chế tạo tại công ty Bê tông
Ở Việt Nam thường không chọn dầm thấp quá 2m vì cần có đủ chổ cho công nhân
ra vào trong làm việc ([2] trang 84) Tuy nhiên do bề rộng cầu là lớn nên để có tính cânxứng ta chọn chiều cao dầm tại vị trí giữa nhịp H= 2500 mm
Bề rộng mặt cầu B = 23.5m, nếu chọn dạng mặt cắt ngang 1 hộp 2 thành hộp thì cácthành hộp quá xa, dẫn đến momen uốn do hoạt tải và tĩnh tãi truyền vào giữa nhịp là rấtlớn, nên một cách hợp lý ta chọn mặt cắt ngang 2 hộp 3 thành hộp
Khoảng cách giữa tim các sườn dầm L2 = 8209mm
Phần vút = (0.2÷0.3)Khoảng cách tĩnh giữa 2 thành hộp = (0.2÷0.3) ×7703 =
Trang 14Chiều dày bản mặt cầu tại phần hẫng ≥ 200mm, khi có bố trí cáp DUL ngang phải tăngthêm để đủ bố trí mố neo, chọn 250mm ( [2]trang 101).
Theo ([1]5.14.2.3.10a) chiều dày đáy dầm tại vị trí giữa nhịp phải lớn hơn 200mm,
và lớn hơn l5/30= 6490/30= 216.33mm ( [3]trang 17) Chọn chiều dày đáy dầm giữa nhịp
là 250mm Chiều dày đáy dầm tại vị trí trụ thường chọn trong khoảng (2 ÷ 3) chiều dàybản dáy tại vị trí giữa nhịp ta chọn chiều dày bản đáy dầm tại vị trí trụ 700mm
Độ dốc ngang của bản mặt cầu 2% để thoát nước tự nhiên cho mặt cầu, nhằm làmgiảm chi phí cho lớp phủ dày và giảm tĩnh tải không cần thiết trên bản mặt cầu Độ dốcngang cầu được được tạo thành bằng cách tạo nghiên ván khuôn bản mặt cầu trong quátrình thi công
Hình 1.1 Mặt cắt ngang dầm hộp
1.3.3.2 Phân chia đốt dầm :
Trong điều kiện hiện nay, việc thi công cầu theo phương pháp đúc hẫng cân bằng cóthể thực hiện với nhiều loại xe đúc khác nhau Xe đúc hẫng đặt trên hoặc kiểu tự treo baogồm bộ ván khuôn leo đảm bào các yêu cầu sau:
Đảm bảo các kích thước hình học và cao độ thiết kế của các đốt dầm
Bộ xe đúc hẫng bao gồm ván khuôn treo và khung đỡ bằng thép được kiên kếtchắc chắn để đảm bảo chịu lực trong thời gian bê tông hóa cứng
Ngày nay, một số nước đã áp dụng xe đúc hẫng có bộ ván khuôn cùng chịu lựcchung với khung đỡ nhằm làm giảm sự xuất hiện các vết nứt tại vị trí tiếp giáp giữa 2 đốtdầm do biến dạng của xe đúc gây ra
Để đảm bảo các yếu tố nói trên và nhằm phù hợp với điều kiện thi công, chiều rộngmặt cắt dầm hộp cũng như khả năng cung ứng trang thiết bị cần thiết, ta chọn loại xe đúc
có các chỉ tiêu kỹ thuật như sau:
Trang 15Chỉ mục Thông số kỹ thuật
Hình 1.2 Xe đúc hẫng kiểu dàn hình thoi của Pháp
Với xe đúc đã chọn, ta phân chia các đốt đúc hẫng sao cho phát huy hết khả năngchịu lực của xe như sau:
Đốt trên đỉnh trụ đổ bê tông trên đà giáo mở rộng dài 12m ( đốt K0)
Các đốt đúc hẫng Ki có chiều dài 4x3.5m + 6x4m
dài 2m
Phân đoạn dầm đúc trên đà giáo ở nhịp biên có chiều dài 14m, chiều cao mỗidầm bằng với đốt hợp long là 2.5m
1.3.3.3 Đường cong biên dưới dầm
Nhằm phù hợp với biểu đồ moment của dầm chịu tải trọng bản thân trong quá trìnhthi công hẫng và làm giảm tĩnh tải bản thân dầm, tạo vẻ đẹp kiến trúc riêng, ta xây dựngbiên dưới dầm có dạng đường cong parabol bậc 2 có phương trình như sau:
y = ax2 + bx + cChọn gốc tọa độ tại vị trí mặt trên giữa nhịp cầu như hình vẽ bên dưới Tọa cácđiểm khống chế, có kể đến ảnh hưởng của của đường cong đứng: A(0;2.5), B(-43.5;5.189) và C(43.5; 5.189) Thay tọa độ các điểm khống chế vào phương trình đường congđáy dầm, giải hệ phương trình, ta tìm được các hệ số:
Trang 162 32
Từ đây phương trình đường cong biên dưới dầm là: y =(1.421×10-3)x2 + 2.5 (m)
Hình 1.3 Đường cong biên dưới dầm
1.3.3.4 Đường cong mặt bản đáy
Chọn gốc tọa độ tại vị trí mặt trên giữa nhịp cầu như hình vẽ bên dưới Tọa cácđiểm khống chế, có kể đến ảnh hưởng của đường cong đứng: A(0;2.2), B(-58.5;4.489) vàC(58.8;4.489) Thay tọa độ các điểm khống chế vào phương trình đường cong đáy dầm,giải hệ phương trình, ta tìm được các hệ số:
Từ đây phương trình đường cong biên dưới dầm là: y =(1.21×10-3)x2 + 2.2 (m)
Hình 1.4 Đường cong mặt bản đáy dầm
1.4 Chọn kích thước trụ cầu.
1.4.1 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp đúc hẫng.
Trụ cầu ở nhịp rộng 3m và chiều dài thân trụ cầu được chọn theo quy trình 22TCN
79 ([3] trang 14) như sau :
Trang 17Dự kiến bố trí 18 cọc đường kính 1.5m dạng lưới chữ nhật 3x6.Nhằm đảm bảokhả năng chịu lực cho các cọc khi làm việc theo nhóm, ta chọn khoảng cách giữa các cọctheo 2 phương là 3d= 4.5 m
Khoảng cách từ mép ngoài của đài đến mép cọc nằm trong khoảng (d/2d/3)=(0.75m0.5m), chọn 0.5 m
Kích thước đài:
Ad=BdHd= (4.5×2++1.5+0.5×2)×(4.5×5+1.5+0.5×2)=11.5× 25= 287.5 m2
Cao độ đỉnh móng của các cọc đài thấp chọn cách MTTN từ 0.5m tới 0.7m Đốivới cọc đài cao thì chọn cao độ đỉnh móng hợp lý vừa thuận tiện về thi công vừa có lợi vềmặt chịu lực
1.4.2 Chọn kích thước trụ cầu trên nhịp dẫn.
Chiều cao thân trụ cầu trình bày trong bản vẽ , chiều rộng tru cầu chọn 3m, và chiều dài có thể tính như sau:
ap na a a cm
Trang 18Chương 2 KIỂM TOÁN LAN CAN
2.1 Giới thiệu
Lan can là kết cấu bố trí dọc theo lề cầu để bảo vệ cho xe cộ và người đi bộ.Lan can còn là công trình thẩm mỹ, tạo thành hình thái hài hòa của công trình vàcảnh quan xung quanh (NV Trung, 2005)
Mục đích chủ yếu của các lan can đường ô tô là phải chặn giữ và chỉnhhướng các xe cộ đi trên cầu Khi va chạm, lan can phải chịu được lực xung kích của
xe, xe không bị lật lại luồng giao thông, nhưng xe cũng không thể vượt qua lan can(TCTKC, 13.7.1.1)
Trang 192.2.2.2 Phần lan can kim loại (cột + dầm)
Khoảng cách giữa các cột lan can 2000 mm
Kích thước của phần thép được lấy theo các thiết kế định hình
2.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng
Trang 20Hình 2.4 Kiểm toán khả năng kháng va xe theo phương ngang
Điều kiện kiểm toán:
Gờ chắn bánh xe phải thỏa mãn các điều kiện sau (TCN 13.7.3.3):
e t
Y :Chiều cao của R về phía trên bản mặt cầu.
He:Chiều cao lực va ngang của xe vào gờ chắn phía trên bản mặt cầu
Sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ và thanh lan can phải lấy theo các sứckháng nhỏ hơn được xác định theo hai phương thức phá hoại được thể hiện trongcác Hình 2.5 và 2.6
Trường hợp va tại giữa nhịp lan can:
Trong đó: RR = sức kháng cực hạng của thanh lan can trên 1 nhịp
RW = khả năng cực hạn của tường theo quy định ở điều 13.7.3.4.1
HW = chiều cao tường chắn
Trang 21HR = chiều cao thanh lan can
Hình 2.5 Lực va tại giữa nhịp thanh lan can
Trang 22Hình 2.6 Lực va tại cột
2.4.1.2 Sức kháng của tường phòng hộ bêtông
Có thể dùng phân tích đường chảy và thiết kế cường độ đối với các rào chắn
và tường phòng hộ bằng bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực
Sức kháng danh định của lan can đối với tải trọng ngang Rw có thể được xácđịnh bằng phương pháp đường chảy như sau:
Đối với va xô trong 1 phần đoạn tường:
Lt – chiều dài phân bố của lực theo hướng dọc;
Lc – Chiều dài tường tới hạn, trên đó xảy ra cơ cấu đường chảy (mm);
Mb – sức kháng uốn phụ thêm của dầm cộng thêm với Mw tại đỉnh tường (Mb =0);
Hw – chiều cao của tường bê tông;
Trang 23Mc = sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai(N-mm/mm)
Mw = Sức kháng uốn của tường theo trục thẳng đứng ( thép ngang) (N-mm/mm)
2.4.1.3 Xác định Mw & Mc theo sơ đồ khớp dẻo (Phân tích đường chảy)
Hình 2.7 Cơ chế tường chảy
Để đơn giản và thiên về an toàn, bỏ qua sức kháng va của phần lan can kim loại(chỉ xét sức kháng của tường phòng hộ bêtông)
2.4.2 Kiểm toán sức kháng của tổ hợp tường phòng hộ bêtông và lan can kim loại
2.4.2.1 Tính toán sức kháng uốn của TƯỜNG BÊ TÔNG
Do “phần tường BTCT” có kích thước thay đổi, nó sẽ được chia thành nhiều phân đoạn:
Hình 2.8 Phân chia các đoạn lan can
uốn TCN 5.5.4.2)
Trang 24A f a
2.2.4.2 Sức kháng uốn của tường theo cốt thép đai,M c
ci wi c
w
A f a
f b
a
M H M
b=1mm bề rộng tính toán của lan can khi tính Mc
Hình 2.9 Cắt dải lan can 1mm tính Mc
Bảng 2.3 Tính Mc
Trang 252.4.2.2 Sức kháng của phần lan can kim loại (cột + dầm)
Khi xe va vào cột lan can:
Với giá trị Lc = 3113.06mm, chỉ có 2 nhịp tham gia chịu lực vì nL = 2x2000 =4000mm
Số cột tham gia chịu lực: 1
Hinh 2.10 Xe va vào cột lan canDạng phá hoại bao gồm nhịp lan can là chẵn: N=2
Dùng thép lan can loại M 270M, Grade 250, Fy = 250Mpa, Fu =400Mpa
Sức kháng hệ dầm và cột:
2 16
RR : khả năng cực hạn của thanh lan can
Mp= (D3-d3)×fy/6: sức kháng phi đàn hồi hoặc sức kháng đường chảy của thanh lan can
Trang 26Hình 2.11 Mặt cắt ngang thanh cầm lan canBảng 2.4 Tính Mp của thanh lan canD
Pp=Mp/Hcot: sức kháng tải trọng ngang cực hạn của cột đứng đơn lẻ ở độ cao HR
phía trên mặt cầu
As = tc×bc: tiết diện cánh chịu nén
d=h-tc :chiều dài có hiệu
Lt: Chiều dài phân bố lực va xe theo hướng dọc
Hình 2.11 Mặt cắt ngang lan can
Trang 27Trong trường hợp xe va vào giữa nhịp lan can
Với giá trị Lc = 3113.06 mm, chỉ có 3 nhịp tham gia chịu lực vì L = 2000mm (Lc/L
=1.56 chọn lẻ nên ta có 3 nhịp)
Dạng phá hoại gồm số lượng nhịp lan can lẻ, N = 3
Số cột tham gia chịu lực là 2 cột:
Hình 2.11 Xe va vào giữa nhịp lan canSức kháng cực hạn của thanh lan can:
2.4.2.3 Kiểm tra sức kháng uốn của Tổ hợp tường và thanh
Bảng 2.7 Kiểm tra sức kháng uốn của tổ hợp tường và thanh
Trường hợp kiểm tra tác động
va xe
Sứckháng
gờ bêtông
Sứckhángcột +dầm
Sứckháng hệlan can
Chiềucao
Rw (kN)
RR(kN)
R (kN)
Y (mm)
1
Giữa nhịp lan can+ đầu
2
Giữa nhịp lan can + một
3
Cột lan can + đầu tường
4
Giữa nhịp lan can + một
2.4.3 Kiểm toán chống trượt của lan can
2.4.3.1 Điều kiện
T=Vct Vn
Trang 28Trong đó :
Vct: lực cắt tại chân tường do va chạm xe cộ
Vn : sức kháng danh định của mặt tiếp xúc
2.4.3.2 Số liệu
Hình 2.12 Giả thiết Rw phát triển với góc nghiên 450
Trang 29Hình 2.13 truyền lực giữa lan can và bản
1574.83 2 810
Wi ct
Acv- diện tích bê tông tham gia truyền lực cắt Acv =1×500 =500 mm2/mm
Avf – diện tích cốt thép neo vào mặt chịu cắt, xem như chì có một chân của đai kẹpxem như là chốt:
2
2 Vf
fy – cường độ chảy của cốt thép, fy = 420 Mpa
Pc – lực nén do tĩnh tải, để an toàn ta chỉ tính phần khối lượng của bê tông, Pc= Pb
2.4.3.5 Diện tích tối thiểu của chốt (cốt thép) trong mặt chịu cắt:
Trong các phép tính trên chỉ có một chân đai kẹp được coi như là chốt, vì ta xem chỉ có một chân neo vào bản hẫng Diện tích tiết diện ngang tối thiểu của chốt trong mặt chịu cắt là:
0.35 v vf
y
b A
2.4.3.6 Chiều dài đoạn neo ldh cốt thép trong bản mặt cầu
Chiều dài đoạn neo tieu chuẩn ldh không được nhỏ hơn:
Trang 30+ uốn 900 cộng kéo dài 6db = 6×12 =72 mm ([1] 5.10.2.1)
169.750
Do fy =420Mpa >400 Mpa ta phải dùng hệ số thay đổi 0.7 cho lớp phủ phù hợp ( 74mm
> 64mm) và 1.2 cho thanh thép bọc epocxy, do đó chiều dài ldh đổi thành:
Ldh = 0.7×1.2×169.7 = 142.55 mm
Chọn chiều dài Ldh= 150mm
2.4.4 Kiểm toán bu lông neo
Liên kết phải chịu được tải trọng là nội lực tại mặt cắt chân cột lan can:
Khi xét sưc kháng của lan can ta cho toàn bộ cột lan can chịu hết khả năng của nó (thông qua Pp ),vì vậy cột lan can phải chịu chịu được lực này thông qua sự truyền lực từ
đó xuống chân cột với khoảng cách là 510mm
Khi đó lực cắt Vu=Pp=1×83657= 83657N
Số 1 ở đây là hệ số tải trọng của lực va xe lấy bằng 1
Lực nén do tĩnh tải được tính trong 1 nhịp của cột lan can, với hệ số tải trọng là 1.25
Tĩnh trọng tác dụng lên thanh lan can:
Trang 31+ Plk:trọng lượng ống liên kết-Chọn ống thép dài 10cm liên kết lan can vào trụ có
Lực dọc truyền xuống bu long: N= 1.25×DC =1.25×636 =795N
Sử dụng bulong thường ASTM A307 16,,bản đế dày 10mm bố trí 4 bulong
Kiểm toán sức kháng cắt
+ Nơi mà đường ren bị loại trừ khỏi mặt phẳng cắt:
Trong đó:
Ab: diện tích bu lông tương ứng với đường kính danh định
Fub=420MPa:cường độ kéo nhỏ nhất của bu long quy định ở điều TCN 6.4.3.1
Ns=Số lượng các mặt phẳng chịu cắt tính cho mỗi bu lông(nối 3 vật lan can-tấmđế- và bản bê tông nên có 2 mặt phẳng)
Nmax > Tn => bulông không đủ khả năng chịu kéo
Bố trí lại 6 bulong 24 với khoảng cách các bu long 75 ( phải tăng bản đế lan can thêm4cm mỗi bên) thì ta có:
Trang 33Chương 3 THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
Hình 3.1 Các vị trí cần tính toán nội lựcCác vị trí còn lại không tính toán nội lực sẽ bố trí thép theo các vẽmẫu
3.2.1 Vật liệu
3.2.1.1 Cốt thép thường
Giới han chảy, fy = 420MPa
3.2.1.2 Bêtong
Cường độ chịu nén, f’c = 50MPa
Khối lượng riêng của bê tông, Wc= 2400 kg/cm3
Khối lượng riêng của bê tông cốt thép, WRC= 2500 kg/cm3
Modun đàn hồi của bê tông, Ec=0.043(W C)1.5 f c' 0.5 0.043 2400 1.5500.5
35750MPa
Trang 343.2.1.3 Cốt thép cường độ cao
Sử dụng tao thép tự chùng thấp, đường kính danh định 12.7 mm, diện tích 1tao 98.71 mm2 Thép DƯL có các đặc trưng vật liệu như sau:
Cường độ chịu kéo quy định của thép ứng suất trước: fpu = 1860 Mpa
+ Giới hạn chảy của thép ứng suất trước: fpy = 0.9 fpu = 1674 Mpa ([1] 5.4.4.1-1)
Môđun đàn hồi của thép ứng suất trước:Ep = 197000 Mpa
270
Ứng suất trong thép DUL trong khi kích: fpj = 0.7 fpu = 1302 MPa
Chiều dài tụt neo: L = 0.002 m/1neo
3.2.3 Kích thước sơ bộ
Hình 3.2 Mặt cắt ngang dầm hộp
3.3 Tải trọng và hiệu ứng của tải trọng
3.3.1 Tĩnh tải và hiệu ứng
Hình 3.3 Mô hình hóa bản mặt cầu
Trọng lượng bản thân bản mặt cầu trên 1m dài theo phương dọc cầu:
Trang 35Tính toán nội lực bản thân bản mặt cầu sẽ được tự động tính toán khi khai báo đúng tiết diện trong chương trình Midas
Hình 3.4 Biểu đồ momen do trọng lượng bản thân
Hình 3.5 Biểu đồ lực cắt do trọng lượng bản thân
Trọng lượng gờ chắn và lan can trên 1m dài theo phương dọc cầu :
Bảng 3.2 Tính trọng lượng gờ chắn và lan can
Trọng lượngphần gờ chắnkết hợp lan can(kN/m)
Trọng lượng phần
gờ chắn ở giữacầu (kN/m)
Trang 36Hình 3.6 Biểu đồ momen do lan can và gờ chắn
Hình 3.7 Biểu đồ lực cắt do lan can và gờ chắn
Trang 373.3.2 Hoạt tải và hiệu ứng
Nhịp tính toán của bản lấy tương đương là S= 7703mm > 4600mm Theo điều 3.6.1.3.3 TCN 272-05 thì hoạt tải thiết kế gồm có bánh xe của trục nặng xe tải 145kN và tải trọng làn
Đối với bản hẫng: hf= Sb/Lb =1271317.0005/3287 = 388 mm
Đối với bản các nhịp trong: hf= Sb/Lb = 3286047.8324/7703 = 427 mm
Tải trọng bánh xe:
Bề rộng dải bản chịu ảnh hưởng của bánh xe ( bề rộng dải tương tượng):[1]4.6.2.1.3
Đối với phần hẫng: E = 1140 +0.833X Áp dụng qui định của điều 3.6.1.3.1 của22TCN272 – 05 khi thiết kế bản theo phương pháp dải bản tương đương.Bánh xe ngoàicùng đặt cách mép lan can (gờ chắn bánh xe) 300mm, khoảng cách từ tim bánh xe tớingàm là: x1 = 2442 mm, bánh xe trong cách mép ngàm x2= 642 mm
Trang 38Hình 3.10 Mô hình tải trọng bánh xe và tải trọng làn
3.3.2.1Nội lực tại mặt cắt 1 có momen dương.
a) Momen – chưa có hệ số tải trọng
Trang 39Hình 3.11 Đường ảnh hưởng momen tại mặt cắt số 1
Hình 3.12 Xếp 1 làn xeMomen = 1.2×(1+0.25)×9.73 =14.6 kN/m, với IM= 0.25 là hệ số xung kích
Hình 3.13 Xếp tải trọng lànMomen = 1.2×2.72 = 3.26 kN/m
Hình 3.14 Xếp 2 làn xeMomen = 1×(1+0.25)× 11.62=14.53 kN/m, với IM= 0.25 là hệ số xung kích
Trang 40Hình 3.15 Xếp tải trọng lànMomen = 1×3.35 = 3.35 kN/m