Đồ Án Cầu Thép- Bách Khoa TP.HCM

Đồ Án Mẫu của Bộ môn cầu đường, Khoa Xây Dựng, Đại Học Bách Khoa TP HCM. Cách thiết kế một cầu thép và các yêu cầu tính toán của những bộ phận chính trong cầu Thép theo tiêu chuẩn mới của Việt Nam.Dùng cho sinh viên năm 3 chuyên ngành Cầu Đường. SV: Trịnh Thành Linh K09XDCD

BỘ MÔN CẦU ðƯỜNG

ðỒ ÁN CẦU THÉP

GVHD: ThS NGUYỄN TĂNG THANH BÌNH SVTT: TRỊNH THÀNH LINH

MSSV: 80901409 LỚP: XD09CD01 NHÓM: A07

Mục lục

Chương 1 THI CÔNG CẦU THÉP 4

1.1 THUYẾT MINH BIỆN PHÁP THI CÔNG VÒNG VÂY HỐ MÓNG 4

1.1.1 Phạm vi áp dụng 4

1.1.2 Phương pháp tính toán 4

1.1.3 Thi công cọc ván thép 5

1.1.4 Ưu ñiểm 5

1.1.5 Nhược ñiểm 6

1.2 TÍNH TOÁN VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP THI CÔNG MÓNG 6

1.2.1 Thông số ban ñầu 8

1.2.2 Tính chiều dày lớp bê tông bịt ñáy 9

1.2.3 Tính chiều sâu CVT và kiểm tra ổn ñịnh chống lật của tường cọc ván 11

1.2.4 Tính toán ñộ bền các bộ phận của vòng vây cọc ván thép 17

1.3 TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN THI CÔNG BỆ MÓNG 28

1.3.1 Thông số ban ñầu 28

1.3.2 Áp lực ngang của bê tông tác dụng vào ván khuôn 29

1.3.3 Tính toán nội lực ván khuôn 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Chương 2 THIẾT KẾ CẦU DẦM THÉP 37

2.1 GIỚI THIỆU 37

2.2 CẤU TẠO 37

2.2.1 Vật liệu 37

2.2.2 Kích thước cơ bản các bộ phận cầu 37

2.2.3 Kích thước mặt cắt dầm chủ 37

2.2.4 Tính toán ñặc trưng hình học 37

2.3 TẢI TRỌNG VÀ HIỆU ỨNG TẢI TRỌNG 37

2.3.1 Hệ số tải trọng 37

2.3.2 Xác ñịnh nội lực do tĩnh tải 37

2.3.3 Xác ñịnh nội lực do hoạt tải 37

2.3.4 Tổ hợp nội lực 37

2.4 KIỂM TOÁN 37

2.4.1 Xác ñịnh ñặc trưng hình học dầm giai ñoạn chảy dẻo 37

2.4.2 Kiểm tra tính cân xứng của mặt cắt dầm chủ 37

2.4.3 Kiểm toán dầm chủ theo TTGH cường ñộ 1 37

2.4.4 Kiểm toán dầm chủ theo TTGH mỏi 37

2.4.5 Kiểm toán dầm chủ theo TTGH sử dụng 37

2.4.6 Tính toán bố trí sường tăng cường 37

2.4.7 Tính toán bố trí neo liên kết 37

2.4.8 Thiết kế tính toán mối nối 37

2.5 KẾTLUẬN 37

Chương 1 THI CÔNG CẦU THÉP

1.1 THUYẾT MINH BIỆN PHÁP THI CÔNG VÒNG VÂY HỐ MÓNG

• Thích hợp với mọi chiều sâu nước

• Có nhiều loại vòng vây CVT: vòng vây cọc ván ñơn, vòng vây cọc ván kép và ñất ñắp, vòng vây có ngăn nhiều ô khép kín

1.1.2 Phương pháp tính toán

Nội dung tính toán:

• Chiều sâu chôn cọc trong ñất nền

• Chiều dày lớp bê tông bịt ñáy

• Những ñặc trưng kỹ thuật của cọc ván thép

• ðiều kiện thông thuyền trên sông

• ðiều kiện cung ứng vật tư và thiết bị thi công

Khi tính toán vòng vây cọc ván cần chú ý:

• Ổn ñịnh chống lật

• Ổn ñịnh chống trược khi cọc ván ngàm ít hoặc không ngàm trong nền

• Ổn ñịnh chống chuyển vị lớn ở ñỉnh vòng vây do ứng lực cắt thẳng ñứng và nằm ngang

• Ổn ñịnh chống phá hoại theo dạng mặt cong trong phạm vi ñáy vòng vây

Ớ Ổn ựịnh chống trược dạng lăng thể dưới ựáy vòng vây

Ớ Ổn ựịnh chống nghiêng lệch do ựất ựắp bị thất thoát và lọt ra ngoài vòng vây

Ớ Ổn ựịnh chống cắt trượt tổng thể công trình

Ớ Ổn ựịnh chống cắt dọc theo dọc ựường tim thẳng ựứng

Ớ Ổn ựịnh chống lún lệch và khả năng chịu lực của ựất nền

1.1.3 Thi công cọc ván thép

Trên mặt bằng kắch thước vòng vây phải lớn hơn kắch thước của móng

ắt nhất 0.75m mỗi bên đối với những bệ móng ựược xây dựng trên cạn thì

kắch thước vòng vây phải phù hợp với việc bố trắ ván khuôn đối với móng có

bố trắ cọc xiên vị trắ cọc ván thép phải ựược tắnh toán sao cho mũi cọc ván thép phải cách xa cọc móng không nhỏ hơn 1m với loại vòng vây không có bê tông bịt ựáy và không nhỏ 0.5m với loại vòng vây có lớp bịt ựáy

đỉnh vòng vây phải cao hơn mực nước ngầm 0.3m và cao hơn mực nước thi công 0.7m để giảm bớt chiều dài tự do của các thanh chống ngang ta

có thể ựóng thêm các thanh chống ựứng ở những chỗ giao nhau của hệ thanh chống để ựảm bảo ựiều kiện hợp long cho vòng vây cọc ván ựược dễ dàng, ngay từ ựầu nên xỏ vòng vây cọc ván theo từng nhóm 6-12 thanh ăn khớp vào từng nhóm ựã ựóng trước Với giải pháp này khả năng hợp long sẽ dễ dàng vì chỉ cần ựộ nghiêng lớn hơn ựộ dốc 1:300 ựã gây khó khăn cho việc hợp long khép kắnh vòng vây

Cọc ván thường ựược ựóng bằng búa máy (búa rung là hiệu quả nhất)

Ta có thể ựóng một lúc 2-3 cọc ván ựã ựược liên kết thành mảng Cần chú ý là mũi cọc cần ựược cắt vát với ựộ xiên 1:4,tuy nhiên nếu trong ựất có lẫn tạp chất như ựá, rễ câyẦ thì phải cắt cọc vuông góc với trục

Trình tự thi công cọc ván thép gồm các bước cơ bản sau: ựóng cọc ựịnh

vị, liên kiết và hạ xà dẫn hướng, xỏ toàn bộ cọc ván thép ựến chỗ gỗ ựệm thì tháo bu lông tạm ựể ựóng cọc Có thể trát ựất sét chèn khe hở giữa các cọc ựể nước bên ngoài không tràn vào, bôi mỡ trước khi ựóng ựể tháo lên dễ dàng

1.1.4 Ưu ựiểm

Ớ đóng qua ựược các lớp ựất ựá cứng khác nhau, nơi có chiều sâu ựào lớn

và mực nước cao, ắt bị cong vênh

Ớ CVT có khả năng tái sử dụng lại cao nên làm giảm chi phắ vật liệu

Ớ Khớp mộng ựảm bảo khả năng chịu lực và ngăn nước tốt

Ớ Vật liệu thép có cường ựộ lớn nên làm giảm tiết diện các bộ phận vòng vây

• Dễ thi công và có khả năng cơ giới hóa cao

• Ngoài ra,có thể xoay ñược xung quanh trục của khớp nên cho phép cấu tạo ñược những góc gãy khúc

1.1.5 Nhược ñiểm

• Vật liệu thép bị gỉ nhanh chóng trong ñất chứa nhiều axít, ñất phèn, nước biển

• Tính toán thiết kế phức tạp

• Cần phải có máy móc thi công chuyên biệt khi hạ và nhổ cọc ván thép

1.2 TÍNH TOÁN VÒNG VÂY CỌC VÁN THÉP THI CÔNG MÓNG

Hình 1 Kích thước các bộ phận trên mặt bằng của vòng vây cọc thép

Hình 2 Thông số cơ bản của vòng vây

Trình tự thi công vòng vây hố móng như sau:

Ớ Hạ cọc ựịnh vị

Ớ Lắp hệ vành ựai khung chống, thanh dẫn hướng

Ớ Hạ vòng vây CVT

Ớ Lắp thanh chống tạm thời ở cao ựộ +2.8m

Ớ đào ựất hố móng ựến cao ựộ thiết kế

Ớ đổ bê tông bịt ựáy

Ớ Khi bê tông bịt ựáy ựạt cường ựộ, tiến hành hút nước trong hố móng ựồng thời kết hợp lắp tiếp các tầng khung chống phắa trong bên dưới

Ớ đổ 10cm bê tông tao phẳng

Ớ Xử lý ựầu cọc, nối cốt thép ựầu cọc

Ớ Lắp ván khuôn, ựặt cốt thép, ựổ bê tông bệ móng

1.2.1 Thông số ban ñầu

• Cao trình ñường xói cục bộ : +7.0m

Chọn bê tông bịt ñáy là B15 :

• Rb = 8.5 Mpa = 850 T/m2

• Rbt = 0.75 Mpa = 75 T/m2

• γbt = 2.4 T/m3

Gọi chiều dày lớp bê tông bịt ñáy là t (m)

Lớp ñệm là lớp nằm giữa lớp bê tông bịt ñáy và lớp bùn Cấu tạo gồm cát thô và ñá dăm, γlop_dem =2 T/m3 Có tác dụng :

• Nâng cao ñộ lớp bê tông bịt ñáy ñể ñạt ñến cao ñộ thiết kế

• Là lớp phân cách giữa lớp bùn và lớp bê tông bịt ñáy mới ñược ñổ Nhằm không cho lớp bê tông bị lẫn và lớp bùn làm giảm cường ñộ và ảnh hưởng ñến tính toàn khối của bê tông

• Tạo ñộ bằng phẳng ñể bề dày lớp bê tông bịt ñáy ñồng ñều

Cao ñộ ñáy bệ móng nằm thấp hơn cao ñộ ñường xói cục bộ 0.5m, vậy ñáy

hố móng ñã nằm trong lớp ñất tốt, dưới lớp bùn Do ñó, chỉ cần bố trí lớp ñệm (cát thô + ñá dăm) theo cấu tạo có chiều dày tương ñối nhỏ Chọn chiều dày lớp ñệm là 0.5m

Do vòng vây có dạng hình chữ nhật không quá phức tạp, diện tích mặt bằng thi công rộng nên ta chọn CVT dạng chữ U, loại AU 18 theo Catalog của

nhà sản xuất Acerlor, phiên bản General Catalog, Edition 2006 Một số thông

số chính của CVT chữ U, loại PU 6:

• Khối lượng : 0.076 T/m2 của tường CVT

• Moment quán tính : 6780 cm4/m

Ưu ñiểm của cọc ván thép tiết diện chữ U so với các tiết diện khác:

• Nguồn cung cấp dồi dào, do ñây là tiết diện xuất hiện ñầu tiên nên có nhiều nhà sản xuất ñể lựa chọn

• Tiết diện có bề rộng tương ñối lớn (lớn hơn tiết diện chữ Z) nên có thể

• Tiết diện chữ U có moment kháng uốn lớn nên ít bị cong vênh, ñóng qua ñược các lớp ñất ñá cứng, chướng ngại vật, tái sử dụng ñược nhiều lần

• Khi nối các CVT lại với nhau, ta ñược moment kháng uốn của vòng vây gấp ñôi moment kháng uốn của từng cọc ñơn lẻ

• Mối nối giữa các CVT tương ñối kín nước

Nhược ñiểm của CVT chữ U so với các dạng tiết diện khác:

• Chiếm diện tích thi công lớn do tiến diện nối lại lớn gấp ñôi tiết diện 1 CVT

• Khó dùng cho các vòng vây có hình dạng phức tạp : hình tròn, ovan, … những hình có góc chuyển hướng khác 900

• Trọng lượng trên 1 ñơn vị chiều dài lớn

1.2.2 Tính chiều dày lớp bê tông bịt ñáy

(10 ) 117 1 117(10 )

dn

P =H F× × =γ + ×t × = +t , (T) Trong ñó:

• H (m) : chiều sâu cột nước tính từ ñáy lớp bê tông bịt ñáy ñến mực nước thi công

• F = 9×13 = 117m2 : diện tích chịu tác dụng của lực ñẩy nổi, tính theo ñường tim vòng vây cọc ván thép (CVT)

• γ =1 T/m3 : dung trọng của nước

Lực cản chống ñẩy nổi:

g

P =P +P +P

Trọng lượng của các bộ phận vòng vây (P1):

Chọn sơ bộ chiều sâu cắm vào ñất của CVT dưới ñường xói là h= 6m Vậy chiều dài sơ bộ của CVT là L= 0.7+9.5+6 = 16.2m

Vòng vây lúc này có CVT, hệ vành ñai, khung chống và bê tông bịt ñáy Bỏ qua trọng lượng của bộ phận thiết bị dùng ñể ñóng cọc, vành ñai, khung chống Trọng lượng của bản thân vòng vây và lớp bê tông bịt ñáy :

44 16.2 0.076 117 2.454.17 280.8 ( )

Lực ma sát giữa cọc chính của móng công trình với lớp bê tông bịt ñáy:

• Ftx (m2) : diện tích tiết xúc giữa mặt bên 1 cọc với bê tông bịt ñáy

• f1 =5 T/m2: lực ma sát ñơn vị giữa cọc chính và bê tông bịt ñáy, (f1 = 2÷6 T/m2, tham khảo tài liệu ðh BKDN)

• C = 44m : chu vi vòng vây, tính theo ñường tim CVT

• h : chiều sâu nằm trong ñất của CVT Chiều sâu tối thiểu của CVT phải thấp hơn ñường xói cục bộ 2m nên ta chọn h=2m

• f2 : lực ma sát ñơn vị của ñất và CVT trong phạm vi cắm CVT, f2 = c

Chọn chiều dày lớp bê tông bịt ñáy t = 3.0 m

1.2.2.2 Trường hợp 2 (theo ñiều kiện ổn ñịnh về cường ñộ)

Tách một dải bê tông bịt ñáy có bề rộng b=1m dọc theo ñường tim trụ theo hướng thượng lưu – hạ lưu và coi nó như dầm có chiều dài l=2.2m Dầm

có 1 ñầu ngàm tại tim hàng cọc biên, còn 1 ñầu hẫng là chỗ tiếp giáp với cọc ván thép

Tải trọng tác dụng bao gồm:

• Trọng lượng bản thân của lớp bê tông bịt ñáy là tải trọng phân bố ñều:

2.4 3 1 7.2 /

q =γ × × =t b × × = T m

• Áp lực ñẩy nổi của nước, là lực phân bố ñều:

Giả thiết tính toán:

• Lòng sông bị xói ñến ñường xói cục bộ có cao trình -7.0m

• Vòng vây ñã khép kín bằng CVT và cọc ván ñã hạ ñến ñáy sông

• Vòng vây ñã lắp ñặt khung chống tạm thời ở cao ñộ +2.8m và tiến hành ñào ñất trong vòng vây ñến cao ñộ ñáy lớp ñệm ñể chuẩn bị thi công lớp ñệm, ñổ bê tông bịt ñáy

• Mực nước trong vòng vây có cao ñộ bằng với mực nước xung quanh

q1

q2

P4

l

• ðất dưới ñáy sông là ñất sét không thấm nước, không áp lực nước tác dụng vào CVT ở dưới lớp ñất sét Do ñó không xét ñến áp lực lỗ rỗng

trong ñất, áp lực ñẩy nổi bằng 0 : γ’ = γ = 1.87 T/m 3

• Lấy lực dính của ñất : c = 0 ñể xét ñến trường hợp nguy hiểm hơn Nếu xét lực dính c ≠ 0, thì phải ñồng thời bớt ñi ở áp lực chủ ñộng 1 giá trị

2c k a

− và cộng thêm cho áp lực bị ñộng cùng 1 giá trị 2c k p , do ñó sẽ

ít nguy hiểm hơn

• Không xét ñến khả năng chuyển vị của tường CVT về phía hố móng, tạo ra khe hở thẳng ñứng giữa ñất và vòng vây do tường CVT ñược ñổ

bê tông bịt ñáy và lắp ñặt thanh chống trước khi hút cạn nước trong hố móng

Tiến hành xác ñịnh chiều sâu tối thiểu của cọc ván thép theo phương pháp cân bằng Xem như CVT quay xung quanh ñiểm O tại vị trí thanh chống tạm của vòng vây Tính toán áp lực ñất tác dụng vào CVT theo lý thuyết Rankine

1.2.3.1 Trường hợp 1: áp lực bên ngoài là áp lực chủ ñộng, bên trong là

21.32 tan 45 tan 45 2.1423

a

p

K K

ϕϕ

a p

n n

25.2315 0.5238 ( )

5.3215 2 5.3215 1.0475

9.5 0.35.3215 5.3215 1.0475 3

5.3215 0.6983

9.8 ( )10.643 1.0475

23.1683 2 23.1683 3.2049( 4) 4

13.5 0.323.1683 23.1683 3.2049( 4) 3

23.1683 2.1366( 4)

( 4) 13.8 ( )46.3366 3.2049( 4)

Ta tiến hành lập bảng, dùng phép tính thử dần ñể tìm ñộ sâu chôn CVT

Bảng 1 Bảng tính thử dần chiều sâu h của ñáy CVT

E p (T)

y p (m)

Do phương trình ñược thiết lập ở trên là phương trình bậc 2 nên có 2 nghiệm,

ta loại bỏ nghiệm không hợp lý

Từ kết quả trên cho thấy, CVT ổn ñịnh với mọi ñộ sâu cắm cọc Ta

chọn chiều sâu chôn CVT thấp hơn 2m so với ñáy lớp ñệm : h = 6.0m

1.2.3.2 Trường hợp 2: áp lực bên ngoài là áp lực bị ñộng, bên trong là

7.5622 7.5622 1.0475 4

42

2 16.28 1.6025 ( )

6.5622 2 7.5622 1.0475 4 4

13.5 0.33

7.5622 7.5622 1.0475 47.5622 0.6983 4

4 13.8 ( )15.1244 1.0475 4

16.28 2 16.28 3.205

9.5 0.316.28 16.28 3.205 3

16.28 2.1367

9.8 ( )32.56 3.205

Ta tiến hành lập bảng, dùng phép tính thử dần ñể tìm ñộ sâu chôn CVT

Bảng 2 Bảng tính thử dần chiều sâu h của ñáy CVT

E p (T)

y p (m)

Do phương trình ñược thiết lập ở trên là phương trình bậc 2 nên có 2 nghiệm,

ta loại bỏ nghiệm không hợp lý

Từ kết quả trên, ta chọn chiều sâu chôn CVT thấp hơn 2m so với ñáy lớp ñệm : h = 6.0m

1.2.4 Tính toán ñộ bền các bộ phận của vòng vây cọc ván thép

1.2.4.1 Kiểm tra khả năng chịu lực của CVT

Tách tường CVT ra thành từng ñoạn dài 1m và xét 4 sơ ñồ tính của CVT

ñể tìm ra nội lực lớn nhất trong quá trình thi công:

• Sơ ñồ 1: Tường CVT ñược tính như 1 dầm consone tựa trên các gối là các ñiểm tựa của hệ thanh chống và 1 ñiểm tựa cách mặt bê tông bịt

ñáy 0.5m ðầu ngàm của consone tại vị trí ñáy lớp ñệm Trong vòng

vây ñã ñược hút hết nước CVT chịu tất cả các áp lực ñất, nước chủ ñộng và bị ñộng

• Sơ ñồ 2 : Tường CVT coi như dầm liên tục có gối tựa là các ñiểm tiếp

xúc với các tầng thanh chống, 1 ñiểm tựa cách mặt bê tông bịt ñáy 0.5m

và có ñầu mút thừa ở tại ñáy CVT Trong vòng vây ñã ñược hút hết nước, CVT chịu tất cả các áp lực ñất, nước chủ ñộng và bị ñộng

• Sơ ñồ 3 : Tường CVT coi như dầm liên tục như trên, nhưng ñầu dưới

lại là 1 khớp giả ñịnh trong ñất và cách ñáy hố móng 0.5h’ Với h’ là

khoảng cách trong lớp ñất dưới ñáy hố móng từ ñáy CVT ñến ñáy lớp ñệm Chỉ xét áp lực chủ ñộng tác dụng vào CVT Áp lực ñất và nước chỉ ñược tính từ khớp trở lên

• Sơ ñồ 4 : Xét ñến trường hợp nguy hiểm trong quá trình thi công là sau khi ñã chóng xong tầng thanh chống 1 và tháo bỏ thanh chống tạm Chuẩn bị lắp ñặt tầng thanh chống thứ 2 Nước trong vòng vây ñược hạ ñến cao ñộ -4.5m Áp lực tác dụng vào CVT bao gồm áp lực ñất, nước chủ ñộng và bị ñộng

Áp lực bị ñộng của lớp cát ñệm (P a1 ) và lớp ñất dưới ñáy móng (P a2 ) :

Do bê tông bịt ñáy ñược ñổ trong trường hợp hố móng ñầy nước, áp lực

bị ñộng ñược xét ñến sau khi bê tông bịt ñáy ñã ñược ñông cứng nên vẫn duy trì áp lực như ban ñầu mặc dù trong hố móng lúc này ñã hút cạn nước

Hình 6 Hình biểu diễn sơ ñồ tính 1, 2 của CVT ñược mô hình trong SAP 2000

Hình 7 Hình biểu diễn sơ ñồ tính 3, 4 của CVT ñược mô phỏng trong SAP 2000

Ta tiến hành mô hình lần lượt 4 sơ ñồ tính của CVT với tải trọng, trong SAP 2000 v14 Dùng SAP2000 giải nội lực trong trong CVT của từng sơ ñồ,

ta thu ñược kết quả như sau:

Từ kết quả trên, suy ra : M max = 202.44 T.m

Moment cho phép của CVT :

1.2.4.2 Tính toán nội lực của vành ñai và thanh chống

Hình 8.Sơ ñồ vành ñai, thanh chống

Vành ñai thiết kế là vành ñai hình chữ nhật, ñược tính toán giống như dầm liên tục có các gối tựa giữa là các thanh chống, 2 gối biên là ñiểm tựa của

nó lên 2 vành ñai vuông góc

Lực tác dụng lên vành ñai là các phản lực gối trong sơ ñồ tính 1 của CVT

Hình 9 Phản lực gối trong sơ ñồ tính 1 củ CVT

Vành ñai ở tầng 2 chịu áp lực lớn hơn ñược chọn ñể tính toán Áp lực

phân bố ñều truyền từ CVT tác dụng vào vành ñai : p =27.47 T/m 2 Thanh vành ñai ñược tính như cột chịu nén uốn Mô hình tính toán các vành ñai trong SAP 2000 như sau:

Hình 10 Mô hình tính toán, tải trọng, moment và phản lực gối của vành ñai 1

Hình 11 Mô hình tính toán, tải trọng, moment và phản lực gối của vành ñai 2 1.2.4.3 Kiểm tra ñộ bền của thanh chống

Thanh chống ñược tính với sơ ñồ cột chịu nén ñúng tâm Lực tác dụng vào thanh chông chính bằng phản lực gối tựa của vành ñai Kiểm tra khả năng chịu lực của các thanh chống theo ñiều 5.3, TCXDVN 338:2005

Các giả thiết tính toán:

• Xem 2 ñầu thanh chống là 2 khớp, hệ số chiều dài tính toán : µx= µy=1

Bảng 3 Các thông số tính toán 2 thanh chống

N1 = 128.08 T N2 = 154.4 T

Chọn tiết diện thanh chống là 2 thanh I60, khoảng cách giữa 2 sườn dầm

c=300mm Kích thước bản giằng 10×200×400, cách nhau l=1000mm

ðặc trưng hình học của I60 (theo TCVN 1655-75)

tiết diện cột rỗng chịu nén ñúng tâm

 , và cả 2 thanh chống có tiết diện như

nhau, nên chỉ cần kiểm tra cho thanh chống số 2

Một số ñặc trưng hình học của thanh chống :

2 0

10.6276

y y

y y

J

x

Hình 12 Hình biểu diễn các trục tính toán cột rỗng, trích TCXDVN 338:2005

Moment quán tính tiết diện từng nhánh lấy tương ứng với trục 1-1:

f b

I b n

I l

×

×666.67 100

1.28 5

1735 30

b f

y y

l r

0.82 (1 )122.64 0.82 8.41 (1 0.7807) 123.06

13123.06 55.08

0.236

y

x x

n

l r

2.1 10

f E

×

Do 2.5≤λ0 ≤4.5 nên ta dùng công thức 5.22, TCXDVN 338:2005

Kết luận : thanh chống số 2 ñủ khả năng chịu lực

1.2.4.4 Kiểm tra ñộ bền của thanh vành ñai

Xét thanh vành ñai như cấu kiện chịu nén uốn, tiến hành kiểm toán khung theo ñiều kiện cường ñộ và ổn ñịnh, dựa theo mục 5.4, TCXDVN

338:2005 Tiết diện thanh vành ñai dùng 2 I60

1.2.4.4.1 Kiểm toán thanh vành ñai 1

Chọn giá trị lực dọc N và moment uốn M trong cùng một tổ hợp tải trọng Moment uốn trong mặt phẳng vuông góc với trục y-y của tiết diện :

max max

69.32 50.58

y y

l r

2.1 10

f E

Với γ c =0.85 là hệ số ñiều kiện làm việc.

Tính toán ổn ñịnh trong mặt phẳng của moment uốn trùng với mặt phẳng ñối xứng, vuông góc với trục y-y (mục 5.4.2.2, TCXDVN 338:2005):

ðộ lệch tâm:

69.32

1.3750.58

Tính toán ổn ñịnh ngoài mặt phẳng uốn :

Do J y =65570cm 4 < J x =151612cm 4 ⇒ cấu kiện chịu nén lệch tâm, uốn trong mặt phẳng có ñộ cứng nhỏ nhất, thì kiểm tra ngoài mặt phẳng uốn như thanh chịu nén ñúng tâm (ñiều 5.4.2.6, TCXDVN 338:2005)

ðộ mảnh của thanh vành ñai 1 theo phương x-x :

0 _1 9

38.13 84.910.236

x

l r

λ = = = <λ =

Vậy không cần kiểm tra ổn ñịnh ngoải mặt phẳng có moment uốn

Kết luận : thanh vành ñai 1 ñủ khả năng chịu lực

1.2.4.4.2 Kiểm toán thanh vành ñai 2

Chọn giá trị lực dọc N và moment uốn M trong cùng một tổ hợp tải

trọng Moment uốn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục y-y của tiết diện :

2 max

2 max

50.68 46.66

y y

l r

0 0 5

230123.06 4.073

2.1 10

f E

Với γ c =0.85 là hệ số ñiều kiện làm việc.

Tính toán ổn ñịnh trong mặt phẳng của moment uốn (mục 5.4.2.2, TCXDVN 338:2005):

c e

Tính toán ổn ñịnh ngoài mặt phẳng uốn :

Do J y =65570cm 4 < J x =151612cm 4 ⇒ cấu kiện chịu nén lệch tâm, uốn trong mặt phẳng có ñộ cứng nhỏ nhất, thì kiểm tra ngoài mặt phẳng uốn như thanh chịu nén ñúng tâm (ñiều 5.4.2.6, TCXDVN 338:2005)

ðộ mảnh của thanh vành ñai 1 theo phương x-x :

0 _ 2 13

55.08 122.640.236

x

l r

λ = = = <λ =

Vậy không cần kiểm tra ổn ñịnh ngoải mặt phẳng có moment uốn

Kết luận : thanh vành ñai 2 ñủ khả năng chịu lực

1.3 TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN THI CÔNG BỆ MÓNG

1.3.1 Thông số ban ñầu

Chọn máy bơm 3 bê tông S-284A (theo Sổ tay chọn máy thi công) và dùng ống vòi voi ñể ñổ bê tông bệ móng :

Bảng 4 Cường ñộ tính toán của nhóm gỗ cơ bản (nhóm VI)

Trạng thái ứng suất Ký hiệu Cường ñộ tính toán

Thời gian ñể máy ñổ xong bệ móng :

Chọn thời gian ñể tính toán áp lực ngang của bê tông : t=3.77(h)

Chiều cao ñổ lớp bê tông trong 1 giờ:

0

3 3 15

0.58477

• q : lực xung kích do dùng ống vòi voi ñổ bê tông gây ra, q=0.2 T/m2

• γbt : trọng lượng riêng của bê tông, γbt=2.5 T/m3

• R : bán kích tác ñộng của ñầm, ñối với ñầm dùi, R=0.7m

max 2 1.3 0.2 2.5 0.7 2.535 /

1.3.3 Tính toán nội lực ván khuôn

Hình 14 Sơ ñồ kết cấu ván khuôn

Hỗn hợp bê tông tươi nằm trong vùng tác ñộng của ñầm có những tính chất gần với tính chất của chất lỏng và gây ra áp lực tác dụng lên ván khuôn giống như áp lực thủy tĩnh Áp lực bê tông phía dưới không thể lớn hơn giá trị cực ñại của áp lực bê tông trong vùng chịu tác dụng của ñầm Vì thế có thể lấy bằng giá trị cực ñại nói trên Do ñó, biểu ñồ áp lực bê tông khi có ñầm rung dạng hình thang

ðể thuận tiện trong tính toán, ta quy biểu ñổ áp lực bê tông tác dụng lên ván khuôn về áp lực phân bố ñều Áp lực bê tông quy ñổi trên cả chiều cao biểu ñồ áp lực H:

2

4.253

2.13 /2

al qd

0.7 2 0.7 2.535 4.2532

• H : chiều cao biểu ñồ áp lực

1.3.3.1 Xác ñịnh khoảng cách giữa các thanh gỗ nẹp ngang dựa trên cường ñộ ván khuôn ñứng

Khoảng cách giữa các nẹp ngang :

Tính theo ñộ võng :

3 3

max 2

3.25 8 3.25 8

1.92535

max 2

15.8 15.8 8

9.22535

P

Chọn khoảng cách giữa các nẹp ngang : l=1m

Ván ñược tính như dầm kê trên các nẹp ngang, chiều dài nhịp tính toán

của ván là khoảng cách giữa các nẹp ngang l=1m Tính liên tục của ván ñược

×

Vậy ván ñủ khả năng chịu lực và ñộ võng ñạt yêu cầu

1.3.3.2 Xác ñịnh khoảng cách giữa các gỗ ñứng và tiết diện nẹp ngang

Dựa vào biểu ñồ áp lực ngang của bê tông, tải trọng tác dụng lên nẹp ngang:

2

2.13 1 2 / 2 2.13 /

qd dah

Hình 15 Sơ ñồ tính nẹp ngang và ñường ảnh hưởng của phản lực thanh nẹp giữa

Chọn mặt cắt gỗ nẹp ngang 10×10cm và lấy khoảng cách giữa các gỗ

×

Vậy chọn gỗ nẹp ngang tiết diện 10×10cm, thỏa ñiều kiện về ñộ võng

và cường ñộ

1.3.3.3 Kiểm toán gỗ ñứng và thanh giằng

Thanh giằng ñược bố trí ở tất cả các gỗ ñứng và theo phương ñứng, cứ cách 1 nẹp ngang là bố trí 1 thanh giằng Như vậy, khoảng cách giữa các thanh giằng :

• Theo phương ngang : 1.0m

Lực kéo lớn nhất trong các thanh giằng:

−

−

×

= = × < =

Vậy thanh gỗ ñứng tiết diện 15×20cm, thỏa ñiều kiện ñộ võng và cường ñộ

Diện tích ép tựa cần thiết ñối với thanh giằng:

3 2

2.663 0.1

7 10 38

Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2010

2 Nguyễn Trâm, Nguyễn Tiến Oanh, Lê đình Tâm, Phạm Duy Hòa, Thi

công Móng mố trụ Cầu, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2010

3 Nguyễn Trâm, Lê Văn Lạc, Nguyễn Văn Mỹ, đỗ Việt Hải, Kỹ thuật

xây dựng Móng cầu, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2012

4 Phạm Huy Chắnh, Tắnh toán thiết kế thi công cầu, Nhà xuất bản Xây

dựng, Hà Nội, 2011

5 Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, TCXDVN 338:2005 Kết cấu thép Tiêu

chuẩn thiết kế, Bộ Xây dựng, Hà Nội, 2009

6 Châu Ngọc Ẩn, Cơ học ựất, Nhà xuất bản đại học Quốc gia TP.HCM,

2003

7 Vũ Văn Lộc, Ngô Thị Thu Phương, Nguyễn Ngọc Thanh, Vũ Xuân

Hồng, Nguyễn Minh Trường, Sổ tay chọn Máy thi công, Nhà xuất bản

Xây dựng, Hà Nội, 2008

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CẦU DẦM

THÉP

Thép dầm chính

Mác thép dầm chính Thép M270M cấp 345

(22TCN 272-05, bảng 6.4.1.1)

Liên kết dầm

Liên kết dầm bằng ñường hàn

Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường ñộ cao

240025000.00002526752.5400

450

2000002000000.000078520

345200000

2.2.2 Kích thước cơ bản các bộ phận cầu

Chiều dài toàn dầm

Khoảng cách từ ñầu dầm ñến tim gối Lsp = L+2a = mm

Khối lượng riêng của lớp phủ Wfsw = N/mm3

Lớp bê tông bảo vệ mặt trên Covert = mm

348004003400010000

700.000022550

00500110001780610000

Lớp bê tông bảo vệ mặt trên Covert = mm

Lớp bê tông bảo vệ mặt dưới Coverb = mm

3003020130040040

50501050175

1370120120

Hình biểu diễn các kích thước của dầm chính

2.2.3.1 Kiểm tra các kích thước ñã chọn theo cấu tạo

_ Kiểm tra chiều dày BMC : ts ≥ max(175, S/12)

•At = : ñối với thép hợp kim thấp

•At = : ñối với thép hợp kim thấp

10

12.5

11.4012.1

2.2.4 Tính toán các ñặc trưng hình học

Cầu dầm liên hợp thi công theo phương pháp lắp ghép hay lao dọc

không có ñà giáo hay trụ ñỡ ở dưới Trong trường hợp này dầm làm việc

theo 2 giai ñoạn

2.2.4.1 ðặc trưng hình học mặt cắt giai ñoạn I chưa liên hợp(NC)

Giai ñoạn I: sau khi thi công xong dầm thép, ñã ñổ bê tông bản mặt

cầu, tuy nhiên giữa dầm thép và bản bê tông chưa tạo ra hiệu ứng liên hợp.Mặt cắt tính toán là mặt cắt dầm thép

Bản bụng 26000 690 17940000 224116052 3885782718

Cánh chịu nén 9000 1355 12195000 5168935986 5169610986

A i (mm 2 )

y i (mm)

A i y i (mm 2 )

A i (y i - y c ) 2 (mm 4 )

I i (mm 4 )

2.2.4.2 ðặc trưng hình học mặt cắt giai ñoạn II ñã liên hợp

Giai ñoạn II : khi bản mặt cầu ñã ñạt ñược 75% cường ñộ và tham gia làm việc tạo ra hiệu ứng liên hợp giữa dầm thép và bản BTCT

Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp

2.2.4.2.1 Xác ñịnh bề rộng tính toán của bản bêtông

2.2.4.2.2 Xác ñịnh hệ số quy ñổi từ thép sang bê tông

2.2.4.2.3 Xác ñịnh ñặc trưng hình học mặt cắt dầm biên

2.2.4.2.3.1 ðTHH của cốt thép trong bản bê tông

_ Cốt thép trong bản bê tông ñược bố trí thành 2 lưới là lưới cốt thép

phía trên và lưới cốt thép phía dưới ðể ñơn giản, ta chỉ tính cốt thép theo phương dọc cầu

Lưới cốt thép phía trên

tot 51000 597.16 30455000 10722812745 14387287745

Cánh chịu kéo 16000 20 320000 5329760707 5331894041

16