Thuyết minh đồ án tốt nghiệp cầu đúc hẫng

Đồ án tốt nghiệp công nghệ thi công đúc hẫng cân bằngPhần thuyết minh: Nội dung rõ ràng, dễ hiểu, bao gồm cách tính áp lực bê tông lên ván khuôn, tính bê tông bịt đáy, khung chống, tính chống lật trong quá trình thi công đúc hẫng cân bằng

LỜI CẢM ƠN

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trởnên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đấtnước, trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vậntải Những công trình giao thông nói chung và công trình cầu nói riêng đóng một vaitrò cực kì quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, tạo sự lưu thông thông suốtgiữa các vùng miền trên cả nước, làm nên tiền đề cho sự phát triển về mọi mặt cho đấtnước

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xâydựng Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua,với sự dạy dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi vàtrau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp mộtphần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài là Thiết kế cầu qua sông BR3 đãphần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để saunày khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Do thời gian có hạn, tài liệu thiếu thốn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vậndụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em khôngtránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêmcho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáoTh.S Nguyễn Văn Mỹ,Th.S Hoàng Trọng Lâm và các thầy giáo trong bộ môn CầuHầm khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng ngày 25 tháng 05 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Mai Văn Việt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẪNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Khoa Xây dựng Cầu đường - -

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên học sinh: Mai Văn việt

2 Lớp: 08X3B, hệ chính quy

3 Ngành: Xây dựng Cầu đường

4 Tên đề tài: THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG BR3

4.1-Các số liệu ban đầu:

- Bình đồ quy hoạch

- Mặt cắt ngang sông

- Mặt cắt địa chất và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đá: gồm 03 lớp

- Các số liệu về thuỷ văn

4.2-Tiêu chuẩn để thiết kế:

- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05, hoặc AASHTO LRFD 2005

- Quy mô công trình: Vĩnh cữu

- Tần xuất thiết kế: P = 1%

- Khẩu độ cầu: Lo = 190m

- Khổ cầu: K = 8.0 + 2*1.25m

- Tải trọng: 0.65HL93 và đoàn người 300 daN/m2

- Sông thông thuyền:IV

5 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

5.1-Thiết kế sơ bộ: 30%

- Đưa ra 2 phương án vượt sông có xét đến yếu tố mỹ quan môi trường

- Tính duyệt bền, khối lượng các kết cấu thượng hạ bộ và khái toán cho từngphương án

- So sánh chọn phương án tối ưu để thiết kế kỹ thuật

5.2-Thiết kế kỹ thuật: 50%

- Thiết kế cầu dầm theo công nghệ đúc hẫng cân bằng

- Thiết kế mố MA

5.3-Thiết kế thi công: 20%

- Thi công mố MA

- Thi công kết cấu nhịp

5.4-Các bản vẽ và thuyết minh:

- Số lượng bản vẽ: 08-12 bản vẽ, chiều cao bằng khổ giấy A1

- Thuyết minh tính toán: Đánh máy vi tính khổ giấy A4, số trang 150

- Font chữ: Unicode

6 Giáo viên hướng dẫn chính: Th.S: Nguyễn Văn Mỹ

7 Giáo viên hướng dẫn phụ : Th.S: Hoàng Trọng Lâm

8 Ngày giao nhiệm vụ: 25/02/2013

9 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

(30%)

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG BR3

I QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH QUẢNG BÌNH:

1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU: 1.1 Vị trí địa lý chính trị :

Cầu qua sông BR3 thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình Công trình cầu BR3 nằm trên tuyếnđường nối thị xã An Thủy và xã Phong Thuỷ, xã An Thuỷ là một vùng có nhiều tìm năngtrong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõquan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, chính trị

Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương đốiđông Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên tiêuchuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất kém

1.2 Dân số đất đai và định hướng phát triển :

Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 2 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 cưsống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du lịch Bêncạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp

Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe phục

vụ du lịch rất lớn Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công nghiệp tậndụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây

2 THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG: 2.1 Thực trạng giao thông :

Một là cầu qua sông BR3 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 ngày càng tăng.Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạnchế đáng kể

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 hạtầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông

3 NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG BR3:

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

4 SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG BR3:

Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông K9nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông ngàycàng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát triển đặcbiệt là ngành dịch vụ du lịch

Cầu BR3 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của xã An Thuỷ Nó

là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và vùng kinh tế mới, gópphần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh

Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khuvực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết

và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh

5 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :

5.1 Địa hình :

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

5.2 Khí hậu :

Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa,lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh hưởng trựctiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao do gần cửa biển

5.3 Thủy văn :

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

5.5 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 vàkích 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 ở cáckhu vực lân cận

Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp ứngnhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây dựng rấtthuận 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 sự cạnhtranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao thông đềumạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công nghệ thi cônghiện 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 cầu đường

có kinh nghiệm trong thi công Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu khá hoànchỉnh và đồng bộ Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật, công nhân cótay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công được trang bị máy móc thiết bịtương đối đầy đủ Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tìnhhình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đã đề ra

II ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU:

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 0.65HL-93 và đoàn người 3KN/m2

- Khổ cầu B= 8,0+ 2¿1,25(m)

- Khẩu độ cầu: 190(m)

- Độ dốc ngang : 2,0%

- Sông thông thuyền cấp: cấp IV

2 Đề xuất giải pháp kết cấu :

2.1.Phương án 1: Cầu dầm đơn giản tiết diện chữ I, 5 nhịp 40m

- 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 đóng bằng BTCT40x40cm có f’c=30Mpa,chiều dài dự kiến 21m (mố M1) và 21m (mố M2)

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 300¿200¿20cm Gia cố 1/4 mô đất hìnhnón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt dưới mặt đấtsâu khi xói 0,5m tiết diện 100¿50cm

- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 3 nhịp: 54+90+54(m)

- Cầu gồm 3 nhịp dầm bằng BTCT ƯST có f’c=500Mpa là dầm liên tục thi công theocông nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 54+90+54m=198m

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

- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép

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

- Các lớp mặt cầu gồm:

+ Lớp BTN dày 7cm

+ Lớp phòng nước dày 0.5cm

- Lề bộ hành hơn mặt cầu 30cm, làm bằng bản BTCT trên có lát đá con sâu

- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay vịnlàm bằng các ống thép tráng kẽm

-Kết cấu trụ:

Trụ bằng BTCT có f’c=40MPa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có

f’c=30MPa,ĐK 100cm chiều dài dự kiến 20m

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1

2.1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG NHỊP CẦU

Hình 2-1:Sơ đồ chính diện cầu

Hình 2-2: Mặt cắt ngang cầu

2.1.1.Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 5 nhịp, mỗi nhịp dài 40m và mặt cắt ngang gồm 5 dầm chữ I bố trí cách nhau 2,4m:

Chiều dài mỗi nhịp 40m

Chiều cao toàn bộ kết cấu nhịp 2,0m trong đó:

Bản BTCT dày 20cm

Dầm BTCT ƯST chữ I cao 1,8m

2.1.1.1.Tính toán khối lượng dầm chủ:

Hình 2-3: Mặt chính diện dầm chủ.

Mặt cắt dầm giữa nhịp Mặt cắt dầm tại mố

Hình 2-4: Mặt cắt ngang dầm chủ

2.1.1.2.Tính toán khối lượng dầm ngang:

Một nhịp ta bố trí 3 dầm ngang, 2 dầm ngang tại 2 gối và 1dầm ngang giữa nhịp

Hình 2-5: Đoạn dầm ngang giữa 2 dầm chủ

Bảng 2-1 Bảng tính toán khối lượng 1 kết cấu nhịp

5 Thể tích BT

6 Thể tích BT

bản mặt cầu Vbmc (0,2 11,76+0,08 0,61) 40 96,03 m37

Trọng lượng riêng của bê tông:

Hàm lượng cốt thép trong 1m3 bê tông: 1,1(kN/m3)

2.1.2.Tính toán khối lượng lan can-tay vịn; đá vỉa:

2.1.2.1 Tính toán khối lượng lan can-tay vịn:

Hình 2-6: Cấu tạo lan can-tay vịn

Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính 160, bề dày 2mm Trọng lượng trên mộtmét dài của ống INOX này là 5,82(Kg/m)

Trên 1 nhịp 40m ta bố trí 21 cột lan can tương ứng với 20 bước tay vịn, mỗi bước tay vịn bằng ống INOX dài 2m

Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm, diện tích đai thép: 0,06(m2)

Số lượng lan can bằng đai thép trên một nhịp: 42(cột)

Trọng lượng riêng của thép lấy bằng 78,5(kN/m3)

Bảng 2-2 Bảng tính toán khối lượng lan can – tay vịn một nhịp

Trọng lượng ống INOX DCtv 160 5,82 10-2 9,32 kNTrọng lượng thép lan can DCtlc 0,06 0,002 78,5 42 0,396 kNThể tích BT phần chân

của lan can- tay vịn

Vlc

15,17 m3

) 40 2Trọng lượng BT phần

chân của lan can- tay vịn

2.1.2.2.Tính toán khối lượng đá vỉa:

Trên một nhịp 40m ta bố trí 10 đoạn đá vỉa mỗi đoạn dài 300cm và đặt cách nhau 100cm

Hình 2-7: Cấu tạo đá vỉa

Bảng 2-3: Bảng tính toán khối lượng đá vỉa cho một nhịp

Hạng mục Kí hiệu Diễn toán Khối lượng Đơn vịThể tích đá vỉa Vđv (0,25+0,2)/2×0,25×3,0×10×2 3,375 m3

2.1.3.Tính toán khối lượng các lớp mặt cầu:

Bảng 2-4 Bảng tính toán khối lượng các lớp mặt cầu một nhịp

Khối lượng

Đơn vịLớp1: Bê tông nhựa dày 7(cm) DW1 0,07 9,25 2

Lớp2: Phòng nước dày 0,5(cm) DW2 0,005 9,25

Tổng cộng : DW DW1+DW2 15,59 kN/m

2.2.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG MỐ, TRỤ CẦU

2.2.1.Tính toán khối lượng mố cầu:

Cấu tạo mố: mố M1, M2 có kích thước giống nhau Nên ta chỉ cần tính cho một mố

Hình 2-8: Cấu tạo mố cầu

Bảng 2-5 Bảng tính toán khối lượng mố cầu.

Thể tích tường đỉnh Vtđ 0,4 1,9 11,76 8,94 m3Thể tích tường cánh Vtc

(1,5x5,14+3,1x6,72+(2,04x3,72)/2)

2.2.2.Tính toán khối lượng trụ cầu:

Cấu tạo các trụ tương tự nhau, chỉ khác ở chiều cao thân trụ

Hình 2-9: Cấu tạo trụ cầu

Bảng 2-6 Bảng tính toán khối lượng các trụ cầu.

Tên trụ H(m) Thể tích trụVt (m3) Trọng lượng trụDCbt(kN)

Hàm lượng thép

2.3.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC CỦA MỐ, TRỤ

2.3.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ cầu:

2.3.1.1.Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ

Công thức tính toán: DCtt= 1,25 DCbt(kN) (2.1) Bảng 2-7 Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ

2.3.1.2.Áp lực tính toán do trọng lượng kết cấu nhịp:

Công thức tính toán:

Đối với hai mố: Gttmố = (2.2)Đối với các trụ: Gtttrụ= =2 Gttmố(kN) (2.3)Trong đó:

1,25;1,5: Hệ số vượt tải của tĩnh tải giai đoạn 1và 2;

DC: Tĩnh tải giai đoạn 1 của kết cấu nhịp 40m tính chia đều cho 1m dài cầu

Vậy: Gttmố = = 5742,7(kN)

Gtttrụ = 2 Gttmố=11485,4(kN)

2.3.1.3.Áp lực tính toán do hoạt tải:

Hình 2-10: Đường ảnh hưởng áp lực mố và chất tải bất lợi

Hình 2-11: Đường ảnh hưởng áp lực trụ và chất tải bất lợi

Trường hợp 1: Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

Trường hợp 2: Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

(2.5)Trường hợp 3: Lấy 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết kế + 90% tải trọng làn + người gây ra:

(2.6)gTTL= 9,3kN/m2: Tải trọng làn

qpL= 3kN/m2: Tải trọng người đi bộ

LL= 1,75: Hệ số vượt tải của xe tải thiết kế và tải trọng làn

PL = 1,75: Hệ số vượt tải của tải trọng người;

n =2: Số làn xe;

m = 1,0: Hệ số làn xe;

(1+IM) = 1,25: Hệ số xung kích;

pi : Tải trọng của trục xe;

yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục bánh xe pi;

: Diện tích đường ảnh hưởng;

Tại Mố:  = 39,4/2 = 19,7

Tại Trụ:  = 39,4/2+39,4/2 = 39,4

T= 1,25m: Bề rộng đường người đi.

Bảng 2-8 Áp lực tính toán do hoạt tải

2.3.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố,trụ

2.3.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc:

Cọc dùng cho phương án này ,chon cọc bêtông cốt thép tiết diện (40 x40) bêtông làm cọc M300 có Rn =130(kg/cm2)

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : [mục 5.7.4.4, trang 37, 22TCN272- 05]:

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức :

fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa.Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 816, Ast= 1608mm2

Sức chịu tải của cọc theo đất nền :

Cấu tạo các lớp địa chất gồm:

Bảng 2-10 Bảng chiều dày, dung trọng, số SPT

Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức kháng mũi:

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ σ v

'

:

(2.10) (2.11)Chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực: Db=17500 mm

Dung trọng(N/mm3) Số đếm SPT đođược(búa/300mm)Cát hạt nhỏ 5500 18,5.10-6 15

Cát hạt trung 7000 17,4.10-6 27Cát hạt thô 5000 16,6.10-6 45

Tính toán cọc cho trụ T2 :

Phương án 1 có trụ T2 nằm ở vị trí bất lợi nhất:

Giả thuyết số liệu các lớp địa chất như sau:

Bảng 2-11 Bảng chiều dày, dung trọng, số SPT

Lớp địa chất

Chiều dày(mm)

Dung trọng(N/mm3)

Số đếm SPT đođược(búa/300mm)Cát hạt nhỏ 6000 18,5.10-6 15

Cát hạt trung 6000 17,4.10-6 27Cát hạt thô 6000 16,6.10-6 45Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên (ma sát bề mặt) và sức kháng mũi:

Ứng suất hữu hiệu do tầng phủ σ v

Sức kháng bên: Qs=0,052 x 28,8.106=1497600 (N)

Tổng sức kháng cọc: Q r =ϕ qp Q p +ϕ qs Q s

=0,36x2976759+0,36x1497600=1610769,2N=1610,769 kNSức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:

Ptt tru= min{P r ,Q r}=1610,769 kN

2.3.2.2.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc

Số lượng cọc cần thiết trong mố, trụ cầu :

Công thức tính toán:

Trong đó: n - Số lượng cọc tính toán;

 - Hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng ,  = 1,4 tính cho trụ,  = 1,5 tính cho mố

AP - Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng (kN);

Ptt - Sức chịu tải tính toán của cọc (kN)

CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL

3.1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:

3.1.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:

Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau: 54 + 90 + 54 = 198m

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ 28 ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính 12,7mm

Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, vách xiên

Mặt cắt ngang có cấu tạo như sau :

1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ giữa 1/2 Mặt cắt tại gối trên trụ biên

Hình 3-1: Mặt cắt ngang dầm cầu liên tục tại vị trí trụ

Hình3-2: Mặt cắt ngang dầm cầu liên tục tại vị trí giữa nhịp

* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :

yt = a1.x2 + c1(1)

Hình 3-3: Hình vẽ các đốt dầm theo phương dọc cầu

Xác định các hệ số : 

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

* Biên dưới của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình :

yd = a2.x2 + c2(2)

Xác định các hệ số : 

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

Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được chiều cao dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau:

(m)Diện tích tại các mặt cắt:

+ Trọng lượng đốt tính toán : DCi = Vi.23,56 (KN)

Bảng 3-1: Khối lượng đốt dầm liên tục

Đốt Mặt cắt Yd(m) Ai (m2) Chiều dàitính (m) Tọa độtính x(m) Thể tích đốt (m3) Trọng lượngđốt(KN)

Bảng 3-2: Bảng tính toán khối lượng dầm chủ

Cấu kiện Vi(m3) Trọng lượng riêng (KN/m3) Trọng lượng (KN)

Dầm có mặt cắt không đổi 100,00 23,56 2356,00

3.1.2 Tính toán khối lượng mố cầu:

Cấu tạo mố: mố M1, M2 có kích thước giống nhau Nên ta chỉ cần tính cho một mố

Hình 3-5: Cấu tạo mố cầu

Bảng 3-3 Bảng tính toán khối lượng mố cầu

3.1.3 Tính toán khối lượng trụ cầu:

Cấu tạo các trụ tương tự nhau, chỉ khác ở chiều cao thân trụ

Hình 3-6: Cấu tạo trụ cầu.

Bảng 3-4 Bảng tính toán khối lượng các trụ cầu

Tên trụ H(m) Thể tích trụ

Vt (m3)

Trọng lượng trụDCbt(kN)

Hàm lượng thép

Gt(kN)

Tổng cộng 654,51 15708,24 719,96

3.1.3 Tính toán khối lượng các lớp mặt cầu:

Bảng 3-5 Bảng tính toán khối lượng các lớp mặt cầu một nhịp

Khối lượng

Đơn vịLớp1: Bê tông nhựa dày 7(cm) DW

1 0,07 9,25 23 14,89

kN/m Lớp2: Phòng nước dày DW 0,005 9,25 1 0,7 kN/

0,5(cm) 2 5 m

m

3.1.4 Tính toán khối lượng lan can-tay vịn:

Hình 3-7: Cấu tạo lan can-tay vịn

Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính 120, bề dày 2mm Trọng lượng trên mộtmét dài của ống INOX này là 5,82(Kg/m)

Trên toàn cầu ta bố trí 100 cột lan can tương ứng với 99 bước tay vịn, mỗi bước tay vịn bằng ống INOX dài 2m

Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm, diện tích đai thép: 0,06(m2)

Trọng lượng riêng của thép lấy bằng 78,5(kN/m3)

Bảng 3-6 Bảng tính toán khối lượng lan can – tay vịn một nhịp

Trọng lượng

Trọng lượng

thép lan can DCtlc 0,06 0,002 78,5 198 1,865 kNThể tích BT

3.2.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC CỦA MỐ, TRỤ

3.2.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ cầu:

3.2.1.1.Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ

Công thức tính toán: DCtt= 1,25 DCbt(kN) (2.1)

Bảng 3-7 Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ

3.2.1.2.Áp lực tính toán do trọng lượng kết cấu nhịp:Công thức tính toán:

Đối với hai mố: Gttmố = (2.2)

Đối với các trụ: Gtttrụ= (kN) (2.3)

Trong đó:

1,25;1,5: Hệ số vượt tải của tĩnh tải giai đoạn 1và 2;

DC: Tĩnh tải giai đoạn 1 của kết cấu nhịp tính chia đều cho 1m dài cầu

3.2.1.3.Áp lực tính toán do hoạt tải:

Hình 3-8: Đường ảnh hưởng áp lực mố và chất tải bất lợi

Hình 3-9: Đường ảnh hưởng áp lực trụ và chất tải bất lợi

Trường hợp 1: Tải trọng do xe tải thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

Trường hợp 2: Tải trọng do xe hai trục thiết kế + tải trọng làn + người gây ra:

(2.5)Trường hợp 3: Lấy 90% hiệu ứng của 2 xe tải thiết kế + 90% tải trọng làn + người gây ra:

(2.6)gTTL= 9,3kN/m2: Tải trọng làn

qpL= 3kN/m2: Tải trọng người đi bộ.

LL= 1,75: Hệ số vượt tải của xe tải thiết kế và tải trọng làn

PL = 1,75: Hệ số vượt tải của tải trọng người;

n =2: Số làn xe;

m = 1,0: Hệ số làn xe;

(1+IM) = 1,25: Hệ số xung kích;

pi : Tải trọng của trục xe;

yi : Tung độ đường ảnh hưởng tương ứng dưới trục bánh xe pi;

: Diện tích đường ảnh hưởng;

Tại Mố:  =21,58

Tại Trụ:  = 78,27

T= 1,25m: Bề rộng đường người đi

Bảng 3-8 Áp lực tính toán do hoạt tải

3.2.2 Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố,trụ

3.2.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc:

Ta giả sử sức chịu tải của cọc tại các mố,trụ tính từ trái sang :

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

Ptt : Sức chịu tải tính toán của cọc

Pal : Tổng áp lực tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

Hình 3-10: Mặt bằng bố trí mố A và mố B

Hình 3-11: Mặt bằng bố trí trụ T1,T2

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT



50%

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM LIÊN TỤC

CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ MỐ MA

CHƯƠNG I: TÍNH DẦM THEO PHƯƠNG DỌC1.1 Đặc điểm cấu tạo:

Cầu được thiết kế sơ đồ nhịp cấu tạo bởi một dầm chủ hìnhhộp chiều cao thay đổi theo hình parapol Vật liệu sử dụng:

Bêtông mác M500 có:

Cường độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngàyf c

' =50 MPa (mẫu hình

trụ)

Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thường: 10,8.10−6.0C−1

Môđun đàn hồi của bêtông tỷ trọng thường: E c =0 , 043 γ

c1 , 5.√f ' c =35750 MPa

c: Tỷ trọng của bê tông,γ c =2400 kG/m3

Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông tỷ trọng thường: f r =0 , 63×√f ' c

Cốt thép thường lấy theo ASTM A615M có các đặc trưng như sau:

Giới hạn chảy của cốt thép : f y =420 MPa

Thép cường độ cao: Sử dụng loại thép khử ứng suất dư của hãng VSL: ASTMA416-85 Grade270 Sơ bộ ta chọn loại thép ứng suất trước như sau:

+ Giới hạn chảy : f py =0.85 xf pu =1670 MPa

+ Môđun đàn hồi : E p =197000 MPa

Ứng suất khi căng tại đầu kích: f pj =0.75 xf pu =1395( MPa)

- Thép thanh CĐC : Dùng thép gờ cường độ cao theo tiêu chuẩn ASTM A722 (loại 2) + Cường độ kéo f's=1330 Mpa

+ Mô đun đàn hồi E=207000 Mpa

1.2 Tải trọng tác dụng và hệ số tải trọng:

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

Hoạt tải thi công và thiết bị phụ (CLL):

Trọng lượng xe đúc + ván khuôn:

Xe đúc :500 kNVán khuôn :300 kN

 Tổng trọng lượng xe đúc + ván khuôn: FT XĐ +VK =800(kN )

Theo kết quả tính toán sơ bộ ta có:

DW =DW mc +DW lc +tv +DW gcb =31,80(kN /m)

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

Tải trọng gió đứng trên cánh hẫng: (WUP)

Lực nâng của gió trên một cánh hẫng lấy bằng 2,4.10−4MPa trên diện tích mặt cầu.

Lực gió đứng trên đơn vị dài là:

1.3 Các nguyên tắc tính toán:

Khi tính toán nội lực của kết cấu thi công theo phương pháp đúc hẫng, kết cấuđược coi như làm việc trong giai đoạn đàn hồi và chấp nhận nguyên tắc cộng tác dụng

1.4 Các giai đoạn thi công:

Các giai đoạn thi công chính được mô hình hóa trong Midas:

Giai đoạn

thi công Ký hiệu

Thờigian(ngày)

Công việc

Bước 1 CS1 7 Hoàn thành đốt K0 trên trụ T1,T2 Chuẩn bị xe

đúc và đổ bêtông cho khối K1

Bước

Thi công các đốt từ K2 đến K13 bao gồm các công việc: Kéo cáp dự ứng lực cho các đốt đúc trước, lắp đặt xe đúc, đặt cốt thép và đổ bê tôngcho các đốt

Kích hoạt đốt K13

- Ngày đầu tiên:

+ Bỏ kích hoạt trọng lượng xe đúc và bê tông ướt khối K13

- Ngày đầu tiên:

+Kích hoạt xe trọng lượng xe đúc và khối hợp long trái , phải

Hợp long trái và phải

- Ngày đầu tiên:

+ Bỏ kích hoạt trọng lượng xe đúc và bê tông ướt khối hợp long trái, phải

+ Kích hoạt dự ứng lực nhịp biên trái,phải-Ngày 3:

+Kích hoạt bêtông ướt hợp long giữa

- Kích hoạt:

Hợp long giữaNhóm kết cấu khối hợp long giữa

- Ngày đầu tiên:

+ Bỏ kích hoạt tải trọng ván khuôn treo và

bê tông ướt của khối hợp long nhịp giữa+ Kích hoạt dự ứng lực giữa

- Ngày 20: Kích hoạt tải trọng thời gian

- Ngày đầu tiên :+Bỏ kích hoạt tải trọng thời gian

- Ngày 7: Kích hoạt tĩnh tải giai đoạn 2

1.4.1 Giai đoạn 1: là giai đoạn đúc hẫng cân bằng các đốt từ K1-K13 từ CS1 - CS13.

Sơ đồ tính toán khi đang đúc đốt thứ i: Theo sơ đồ dầm congxon

Xét tổ hợp tải trọng ở TTGHCĐ

Trong đó:

SELF: Trọng lượng bản thân dầm

WC: Tải trọng của bê tông tươi

CE: Tải trọng xe đúc ván khuôn trong quá trình thi công

CLL: Tải trọng thi công (người và vật liệu thi công)

Khi tính cốt thép ta chưa xét lực căng cốt thép cường độ cao chịu mômen âm Tải trọng thi công lấy theo tiêu chuẩn 272-05 (5.14.2.3.2)

Tải trọng xe đúc ván khuôn (CE) lấy bằng 80 T =800 kN.

Độ lệch tâm của xe đúc so với điểm đầu dầm là 2 m

Tải trọng bê tông tươi(WC) ta sẽ lấy từ chương trình như sau:

Bảng 1.1: Trọng lượng bêtông tươi

(m 2 )

Thể tích (m 3 )

Trọng lượng Bêtông ướt (kN)

Nội dung tính toán của giai đoạn này là xác định nội lực theo từng bước đúc hẫng

để kiểm tra và bố trí lượng cốt thép cần thiết khi thi công Kiểm tra độ võng cho từngbước thi công để điều chỉnh đảm bảo đúng cao độ của mút dầm khi hợp long Tính cốt

thép ta chưa xét đến lực căng cốt thép Giá trị mômen được tính trong chương trìnhMidas:

Bảng 1.3: Đặc trưng hình học của các tiết diện đang xét

Bảng 1.4: Số bó cáp cần thiết ở các tiết diện theo TTGHCĐ

Tiết

S1 1.3 2.4 3.6 5.1 6.7 8.5 10.5 12.6 14.9 17.4 20.0 22.7 25.7 26.7S2 0.4 1.3 2.3 3.6 5.2 6.9 8.8 10.

S12 2 4 6 8

1.4.1.1 Duyệt tiết diện theo trạng thái giới hạn cường độ:

a) Duyệt mômen uốn:

Quy đổi tiết diện: Từ tiết diện hộp thực tế ta quy đổi về tiết diện chữ T tương đương theocác nguyên tắc sau đây:

-Chiều cao tiết diện quy đổi bẳng chiều cao tiết diện hộp

-Bề rộng bản mặt cầu, bản đáy của tiết diện quy đổi bằng bề rộng bản mặt cầu, bản đáy của tiết diện hộp

-Chiều dày sườn dầm của tiết diện quy đổi bằng tổng chiều dày hai sườn dầm của tiết diện hộp

-Chiều dày bản mặt cầu của tiết diện quy đổi được xác định thông qua yêu cầu tương đương về diện tích với tiết diện hộp

Hình 1.2: Quy đổi tiết diện giữa nhịp

Hình 1.3: Quy đổi tiết diện trên trụ

Bề rộng có hiệu của bản cánh trên trụ là trị số nhỏ nhất của

Một phần tư chiều dài nhịp trung bình:

L

4=44 8

4 =11.20(m)

Bề rộng có hiệu của bản cánh giữa nhịp là trị số nhỏ nhất của

Một phần tư chiều dài nhịp trung bình:

Sức kháng uốn danh định Mn phụ thuộc vào vị trí của trụng hòa

Khi trục trung hòa đi qua bản đáy thì Mn được tính như đối với tiết diện chữ nhật

(Bỏ qua cốt thép thường, lấy mômen đối với trọng tâm của phần chịu nén):

Hình 1.4: Tổng hợp lực tác dụng lên tiết diện

Khi trục trung hòa qua sườn dầm thì Mn được như tiết diện chữ T:

M n = A ps xf ' ps (d ' p−a2)+0.85 xf c ' x (b−b w ) xβ1xh f x(a2−h2f )

Vị trí trục trung hòa được xác định xuất phát từ phương trình cân bằng hình chiếu nội lựccủa MCN lên phương ngang: (Bỏ qua cốt thép thường) Khi trục trung hòa qua bản đáy thì khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ chịu nén ngoài cùng là: