Đồ án tốt nghiệp cầu Cầu Nậm Cáy Thuyết minh + full bản vẽ cad

MỤC LỤC PHẦN I:LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ1 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG1 1.1.Sự cần thiết phải đầu tư1 1.1.1.Thực trạng giao thông1 1.1.2. Xu hướng phát triển1 1.1.3. Sự cần thiết phải đầu tư.1 1.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực2 1.2.1. Địa hình, địa mạo2 1.2.2. Khí hậu3 1.2.3. Thủy văn4 1.2.4. Địa chất4 1.3. Các căn cứ lập dự án5 1.4. Quy mô và yêu cầu thiết kế5 1.4.1. Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật5 1.4.2. Yêu cầu thiết kế6 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 - CẦU DẦM I BTCT DƯL NHỊP 33m7 2.1. Bố trí chung phương án7 2.2. Kết cấu phần trên7 2.3. Kết cấu phần dưới9 2.4. Cấu tao chung lớp phủ mặt cầu, lan can, khe co dãn, ống thoát nước10 2.5. Biện pháp thi công chủ đạo11 2.5.1. Sơ đồ phương án thi công11 2.5.2. Thi công kết cấu phần dưới12 2.5.2.1. Thi công mố12 2.5.2.2. Thi công trụ13 2.5.3 Thi công kết cấu phần trên13 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 – CẦU DẦM T BTCT DƯL NHỊP 33m14 3.1. Bố trí chung phương án 214 3.2. Kết cấu phần trên15 3.3. Kết cấu phần dưới16 3.4. Cấu tao chung lớp phủ mặt cầu, lan can, khe co dãn, ống thoát nước17 3.5. Biện pháp thi công chủ đạo18 3.5.1 Sơ đồ phương án thi công18 3.5.2 Thi công kết cấu phần dưới19 3.5.2.1 Thi công mố19 3.5.2.2 Thi công trụ20 3.5.3. Thi công kết cấu phần trên21 CHƯƠNG 4:PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CHỈ TIÊU VỀ KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA DẦM I DƯL, CẦU DẦM T DƯL & LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN22 4.1. Phân tích ưu nhược điểm:22 4.2. So sánh chỉ tiêu vật liệu, kinh tế, kỹ thuật23 4.2.1. So sánh về chỉ tiêu về vật liệu23 4.2.2. So sánh về các chỉ tiêu kỹ thuật23 4.2.3. So sánh về chỉ tiêu kinh tế23 4.3. So sánh chỉ tiêu thi công khai thác, duy tu bảo dưỡng và mỹ quan24 4.3.1. Về chỉ tiêu khai thác.24 4.3.2. Về chỉ tiêu duy tu bảo dưỡng, khôi phục và cải tạo.24 4.4. Lựa chọn phương án25 PHẦN II:THIẾT KẾ KỸ THUẬT26 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤ27 5.1. Kích thước cơ bản27 5.2. Các tải trọng tác dụng lên trụ29 5.2.1. Tĩnh tải29 5.2.2. Hoạt tải31 5.2.3. Tải trọng người đi bộ (PL)32 5.2.4. Lực hãm xe (BR)32 5.2.5. Lực ly tâm (CE)32 5.2.6. Tải trọng gió33 5.2.7. Tải trọng nước (WA)37 5.3. Tổ hợp tải trọng39 5.3.1. Tổ hợp tải trọng tác dụng tới xà mũ39 5.3.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đỉnh bệ40 5.3.3. Tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ42 5.4. Tính toán thiết kế cốt thép44 5.4.1. Thiết kế cốt thép xà mũ44 5.4.2. Thiết kế cốt thép thân trụ49 5.5. Thiết kế móng trụ55 5.5.1. Tổ hợp tải trọng móng bệ55 5.5.2. Tính toán sức chịu tải của cọc56 5.5.3. Tính toán nội lực cọc trong móng61 5.5.4. Thiết kế cốt thép bệ cọc62 5.6. Kiểm toán các mặt cắt của trụ62 5.6.1. Kiểm toán mặt cắt xà mũ66 5.6.2. Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ69 5.6.3. Kiểm tra nứt74 CHƯƠNG 6:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU75 6.1. Tính toán bản hẫng75 6.1.1. Tính toán xác định các loại tải trọng tác dụng.75 6.1.2. Tính toán nội lực tại tiết diện ngàm A.78 6.1.3. Chọn và bố trí cốt thép trong mặt cắt ngang bản cánh hẫng.79 6.1.4. Kiểm toán bản cánh hẫng theo TTGHSD81 6.1.5. Kiểm toán bản cánh hẫng theo TTGHCD1:82 6.2. Thiết kế phần bản betong cốt thép nằm giữa hai dầm dọc giai đoạn khai thác.84 6.2.1 Lựa chon các kích thước bản BTCT thiết kế84 6.2.3 Xác định nội lực tại các tiết diện.88 6.2.4. Chọn và bố trí cốt thép tại tiết diện ngang bản mặt cầu .89 6.2.5. Kiểm toán bản mặt cầu theo TTGHSD.91 6.2.6. Kiểm toán bản mặt cầu theo TTGHCD1.92 CHƯƠNG 7:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CHÍNH96 7.1. Các giai đoạn thi công và làm việc của dầm.96 7.2. Cấu tạo và tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện dầm ở các giai đoạn thi công và làm việc của dầm.96 7.3. Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện nguyên dầm I giai đoạn I.97 7.4. Quy đổi tiết diện giai đoạn I sang tiết diện kiểm toán sức kháng TTGHCD.99 7.5. Kích thước hình học của tiết diện nguyên dầm liên hợp giai đoạn III.101 7.6. Kích thước hình học của tiết diện nguyên dầm liên hợp giai đoạn III.102 7.7. Quy đổi tiết diện nguyên giai đoạn II sang tiết diện T chuẩn để kiểm toán sức kháng theo TTGHCD.105 7.8. Xác định bề rộng bản bêtông có hiệu tham gia làm việc cùng với dầm trong dầm liên hợp giai đoạn III.107 7.9. Tính toán hệ số phân bố ngang.107 7.10. Các loại tải trọng tác dụng lên dầm dọc theo các giai đoạn làm việc.109 7.10.1 Tĩnh tải.109 7.10.2 Hoạt tải.110 7.11. Tính toán xác định nội lực tại một tiết diện dầm dọc gây ra.113 7.11.1. Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I gây ra.113 7.11.2. Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II gây ra.113 7.11.3. Nội lực do tĩnh tải giai đoạn III gây ra.113 7.11.4. Nội lực do hoạt tải sơ đồ 1 gây ra.114 7.11.5. Nội lực do hoạt tải sơ đồ 2 gây ra.114 7.11.6. Nội lực do hoạt tải sơ đồ 3 gây ra.114 7.11.7. Nội lực do hoạt tải sơ đồ 4 gây ra.115 7.11.8. Nội lực do hoạt tải sơ đồ C1 gây ra.115 7.11.9. Nội lực do hoạt tải sơ đồ C2 gây ra.115 7.11.10. Chọn sơ đồ hoạt tải xe bất lợi.115 7.11.11. Nội lực lớn nhất do tĩnh tải và hoạt tải giai đoạn III gây ra.116 7.12. Lựa chọn và bố trí cốt thép trong dầm dọc.116 7.12.1. Lựa chọn sơ bộ cốt thép trong dầm dọc.116 7.12.2. Lựa chọn cáp dự ứng lực và cốt thép trong dầm dọc118 7.12.3 Tính toán các tham số phục vụ thiết kế.119 7.13. Tính toán các loại mất mát ứng suất trước trong cáp ở giai đoạn thiết kế.122 7.13.1 Tại tiết diện giữa nhịp122 7.13.2. Tại tiết diện đầu dầm124 7.14. Kiểm toán dầm theo THGHSD125 7.14.1. Kiểm toán ở giai đoạn I (sau khi cắt cáp)125 7.14.2. Kiểm toán ở giai đoạn II (Đổ bêtông dầm ngang, bản mặt cầu)126 7.14.3. Kiểm toán ở giai đoạn III (Giai đoạn khai thác cầu)127 7.15. Kiểm toán dầm theo THGHCD131 7.15.1. Kiểm toán giai đoạn I131 7.15.2. Kiểm toán giai đoạn II135 7.15.3. Kiểm toán giai đoạn III139 CHƯƠNG 8: CÁC HẠNG MỤC KHÁC143 8.1. Thiết kế mố143 8.2. Lan can145 8.3. Gối cầu145 8.4. Khe co giãn146 8.5. Hệ thống chiếu sáng146 8.6. Bản quá độ146 8.7. Bản mặt cầu và hệ thống thoát nước147 PHẦN III:THIẾT KẾ THI CÔNG VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG148 CHƯƠNG 9:THIẾT KẾ THI CÔNG149 9.1.Thiết kế thành phần cấp phối bêtông149 9.2. Thiết kế tính toán ván khuôn151 9.2.1 Thiết kế tính toán khoảng cách giữa các tấm xà kê ván khuôn đáy152 9.2.2. Thiết kế chiều dày tấm tôn ván khuôn đáy dầm153 9.2.3. Thiết kế tính toán ván khuôn dầm154 9.3. Thiết kế tính toán giá 3 chân159 CHƯƠNG 10:TRÌNH TỰ THI CÔNG VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT165 10.1. Biện pháp thi công cầu.165 10.2. Biện pháp đảm bảo an toàn giao thông.166 10.3. Công tác chuẩn bị.166 10.3.1. Chuẩn bị nguyên vật liệu166 10.3.2. Nhân lực và máy móc168 10.4. San ủi mặt bằng.168 10.5. Bố trí mặt bằng công trường.169 10.5.1. Chọn vị trí mặt bằng công trường.169 10.5.2. Tính toán bố trí mặt bằng công trường.169 10.6. Xây dựng lán trại, kho bãi.174 10.7. Định vị tim cầu, cọc, mố trụ cầu.176 10.8. Biện pháp thi công trụ cầu177 10.8.1. Định vị tim177 10.8.2. Thi công cọc khoan nhồi179 10.8.3. Thi công trụ179 10.9. Sản xuất dầm BTCT DUL179 10.10. Biện pháp thi công kết cấu nhịp.185 10.10.1. Công tác vệ sinh và lắp đặt ván khuôn.186 10.10.2. Công tác lắp đặt cốt thép dầm.187 10.10.3. Công tác lắp đặt cáp dự ứng lực, neo cáp189 10.10.4. Công tác đổ bêtông và bảo dưỡng bê tông dầm.189 10.10.5. Công tác tháo dỡ ván khuôn dầm.190 10.10.6. Công tác căng kéo cáp dự ứng lực.190 10.10.7. Công tác cắt cáp dự ứng lực.191 10.10.8. Công tác phun bê tông bịt lỗ ống chứa cáp.191 10.10.9. Công tác đổ bêtông bịt đầu dầm.192 10.10.10.Công tác kiểm tra, hoàn thiện dầm.192 10.10.11. Công tác vận chuyển dầm ra bãi tập kết.193 10.11. Lắp dựng giá 3 chân, hệ thống đường lao, tời múp cáp.193 10.12. Lao lắp dầm bằng giá 3 chân.194 10.13. Biện pháp thi công dầm ngang và bản mặt cầu .194 10.14. Thi công lớp phủ và các bộ phận trên cầu .195 10.14.1. Thi công các bộ phận trên cầu.195 10.14.2. Thi công hệ thống thoát nước trên cầu.196 10.14.3. Thi công lớp phủ mặt cầu.196 10.15. Thi công chân khay, tứ nón, đường hai đầu cầu.197 10.15.1. Thi công chân khay197 10.15.2. Thi công đường hai đầu cầu.198 10.16. Biện pháp bảo vệ chất lượng, an toàn, bảo vệ môi trường trong thi công199 10.16.1. Mục tiêu chất lượng và biện pháp bảo vệ chất lượng.199 10.16.2. Mục tiêu an toàn và biện pháp đảm bảo an toàn.200 10.16.3. Bảo vệ môi trường trong thi công200 10.17. Lập tiến độ thi công cầu Nậm Cáy .201 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................200

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



Hà Nội, ngày … Tháng… năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT



Hà nội, ngày … tháng … năm 2020

Giáo viên đọc duyệt

LỜI MỞ ĐẦU

Bước vào thời kỳ đổi mới đất nước ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất

hạ tầng kỹ thuật Giao thông vận tải là một ngành được quan tâm đầu tư nhiều vì đây làhuyết mạch của nền kinh tế đất nước, là nền tảng tạo điều kiện cho các ngành khác pháttriển Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những kỹ sư có trình độ chuyên mônvững chắc để có thể nắm bắt và cập nhật được những công nghệ tiên tiến, hiện đại củathế giới để có thể xây dựng nên những công trình cầu mới, hiện đại, có chất lượng và tínhthẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nước trong thời đại mở cửa

Sau thời gian học tập tại trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải, bằng sự nỗlực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường Đại họccông nghệ Giao thông vận tải nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng,

em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư tươnglai

Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt năm học tập và tìm hiểu kiếnthức tại trường, đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua củamỗi sinh viên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu, đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy giáo:

ThS ĐÀO QUANG HUY

Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệmthực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếusót Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ

án cũng như kiến thức chuyên môn của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Ngày ,tháng năm 2020

Sinh viên

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 200

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

PHẦN I:

LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG CÔNG TRÌNH: CẦU NẬM CÁY1.1.Sự cần thiết phải đầu tư

1.1.1.Thực trạng giao thông

- Với nhu cầu vận tải ngày càng tăng, lưu lượng xe qua lại ngày càng nhiều, lưulượng xe vượt qua sông ngày lớn do đó thuyền phà không đảm bảo lưu lượngvận tải

- Tình hình lưu lượng giao thông ngày càng tăng gây ách tắc, ảnh hưởng đến tìnhhình an ninh trật tự Do đó xây cầu Nậm Cáy là thực sự cần thiết nhằm:

+ Một là cầu để đảm bảo an toàn giao thông với lưu lượng xe cộ ngày càngtăng

+ Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xechạy qua cầu bị hạn chế đáng kể

1.1.2 Xu hướng phát triển

- Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựngmột cơ sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giaothông

- Với thông điệp: Giao thông là là huyết mạch của sự phát triển của tỉnh, là tươnglai, là con đường phát triển của cả nước, do đó cần xây dựng hệ thống giaothông nhằm đáp ứng nhu cầu kết nối và phát triển của quốc lộ 12, tỉnh LaiChâu

1.1.3 Sự cần thiết phải đầu tư.

- Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải quasông nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầugiao thông ngày càng cao của địa phương Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho cácngành kinh tế phát triển

- Dự án đầu tư này có ý nghĩa rất quan trọng về mặt kinh tế, chính trị, xã hội, phùhợp với chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà Nước, tạo điều kiện phát triểnkinh tế, văn hoá, góp phần xoá đói, giảm nghèo, thực hiện công nghiệp hoá –hiện đại hoá đất nước

- Việc đầu tư xây dựng cầu vượt sông là hết sức cần thiết và cấp bách nhằm đápứng nhu cầu đi lại của nhân dân và đảm bảo vệ sinh môi trường trong địa bànhuyện Việc xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông đồng bộ đáp ứng nhu cầu pháttriển trong thời đại mới, liên hoàn với mạng lưới giao thông quốc gia, đảm bảocho việc giao thông đi lại và vận chuyển hàng hóa đến khu vực trung tâm thànhphố được thuận lợi và thông suốt Đồng thời, việc đầu tư xây dựng cầu sẽ góp

phần phát triển mạnh nông nghiệp, công nghiệp – dịch vụ trong khu vực và tạochuyển biến mạnh mẽ trong đời sống văn hóa xã hội cùng với sự phát triểnchung của các địa phương khác trên toàn Huyện nhằm nắm bắt xu thế chungcủa Tỉnh Lai Châu sẽ triển khai thực hiện nhân rộng chương trình Nông thônmới trên khắp địa bàn.

- Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lạigiữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xâydựng cầu mới là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tếchung của tỉnh

1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực

1.2.1 Địa hình, địa mạo

- Khu vực cầu có địa hình tương đối bằng phẳng, chủ yếu là khu dân cư, đấtvườn và ruộng lúa

- Khu vực cầu Nậm Cáy đi qua sông nhỏ, hai bên là dân cư, đất canh tác vàruộng lúa

- Về địa mạo khu vực khảo sát thuộc kiểu địa hình tích tụ sông – biển Cấu trúcnền khu vực hình thành chủ yếu là sự lắng đọng trầm tích, tàn tích, thành phầnchủ yếu là: bùn sét pha, sét, sét pha trạng thái chảy, cát, sỏi sạn, sét pha trạngthái cứng, cát pha trạng thái dẻo, cuội sỏi, đá cát – bột kết phong hóa mạnh –trung bình

Hình 1.1 Bình đồ cầu

1.2.2 Khí hậu

- Nhiệt độ: nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm có 2 mùa rõ rệtgồm mùa mưa và mùa khô Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ

tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27 độ C,lượng mưa trung bình năm khoảng 1.130 mm Độ ẩm trung bình 75 – 80%.

- * Đặc trưng chế độ nhiệt

Bảng 1.1 Đặc trưng chế độ nhiệt

2 Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất (tháng xuất hiện) 360C (4)

3 Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất (tháng xuất hiện) 180C (10)

- Mưa: mùa mưa thường bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 11 Tổnglượng mưa mùa mưa chiếm 90% tổng lượng mưa năm Lượng mưa mùa mưalớn lại trùng vào mùa nước lũ của sông dồn về hạ lưu nên đã gây ra tình trạngúng tổ hợp với ngập lụt, chi phối đến nhiều hoạt động sản xuất và đời sống

- *Đặc trưng chế độ mưa

- Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng mưa XVII Phân bố mưa trong năm tậptrung vào thời kỳ tháng V đến tháng XI- thời kỳ mạnh nhất của gió màu TâyNam Tổng lượng mưa thời kỳ này chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa năm,Ngược lại, thời kỳ từ tháng XII đến tháng IV năm sau – thời kỳ thịnh hang gióĐông, lượng mưa tương đối ít, chỉ chiềm khoảng 15% tổng lượng mưa năm,

- Biến trình mưa trong khu vực thuộc loại biến trình của vùng nhiệt đới gió mùa:lượng mưa tập trung vào mùa hè, chênh lệch giữa lượng mưa mùa hè và mùađông là lớn

-Bảng 1.2 Đặc trưng chế độ mưa

2 Lượng mưa trung bình tháng cao nhất (tháng xuất hiện) 286mm(10)

3 Lượng mưa trung bình tháng thấp nhất (tháng xuất hiện) 9mm(1)

- Độ ẩm: Độ ẩm trung bình năm là: 80%

1.2.3 Thủy văn

- Khu vực dự án có hệ thống sông ngòi khá dày đặc nhưng các sông đều nhỏ,ngắn và dốc Các sông có sự chênh lệch rất lớn về dòng chảy trong năm Tổnglượng nước trong ba tháng mùa lũ lớn gấp hai lần tổng lượng nước trong chíntháng mùa cạn.

- Mực nước trên các sông phụ thuộc vào từng mùa và ảnh hưởng của cường độthủy, mùa mưa lượng nước đổ về rát lớn, mùa khô mực nước hầu như khô kiệt

+ Lớp 5a:Sét pha, màu xám ghi , nâu gụ, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm

+ Lớp 5: Sét màu xám vàng, xám trắng, nâu hồng, xám xanh Trạng thái dẻo cứngđến dẻo mềm, đất chỗ xen kẹp cát, hữu cơ

+ Lớp 6:Sét pha màu xám ghi, xám tro, trạng thái dẻo mềm

+ Lớp 7:Sét màu xám vàng, xám xanh, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng, đôichỗ lẫn sạn và kẹp cát

+ Lớp 8: Cát hạt min đến nhỏ xen kẹp sét pha màu xám, xám xanh, kết cấu chặtvừa đến chặt

1.3 Các căn cứ lập dự án

- Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009 của Chính phủ về Quản lý dự

án đầu tư xây dựng công trình được sửa đổi bổ sung một số điều theo Nghị định

số 83/2009/NĐ-CP ngày 15/10/2009

- Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ về quản lý chấtlượng công trình xây dựng Nghị định 49/2008/NĐ-CP ngày 18/4/2008 sửa đổi

bổ sung một số điều của NĐ 209/2004/NĐ-CP

1.4 Quy mô và yêu cầu thiết kế

1.4.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật

- Cầu Nậm Cáy được xây dựng vĩnh cửu bằng BTCTƯST và BTCT theo tiêu chuẩn thiết kế cầu TCVN 11823 -2017

- Cấp đường đầu cầu: đường cấp III miền núi, tốc độ thiết kế 60km/h

- Bề rộng cầu: B = 2×0,5m +7,5 +2x2,0m = 12,5m

- Tải trọng thiết kế cầu: HL-93 + người 3 KN/m2

- Hệ cao độ, tọa độ theo hệ tọa độ Quốc gia

- Quy phạm thiết kế cầu và đường:

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05

- Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-2005

- Quy định nội dung lập hồ sơ BCNCCTKT và khả thi các dự án xây dựng kếtcấu hạ tầng GTVT: 22TCN 268-2000

- Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và

- Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông: 22TCN273-01(nút giao)

- Quy trình thiết kế áo đường mềm: 22 TCN 211-93

- Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế: 20TCN21-86

TCXDVN 205-98

- Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn: 22 TCN 18-79

- Quy trình đánh giá tác động môi trường khi lập dự án nghiên cứu khả thi vàthiết kế xây dựng các công trình giao thông: 22 TCN 242-98

- Tiêu chuẩn nghiệm thu lắp đặt gối cao su: 22 TCN 217-1994

1.4.2 Yêu cầu thiết kế

- Đảm bảo về mặt kinh tế: hao phí xây dựng cầu là ít nhất, hoàn vốn nhanh và thulợi nhuận cao

- Đảm bảo về mặt kỹ thuật: Đảm bảo đủ khả năng chịu lực theo yêu cầu thiết kế,đảm bảo ổn định và thời gian sử dụng lâu dài

- Đảm bảo về mặt mỹ quan: hòa cùng và tạo dáng đẹp cho cảnh quan xungquanh Dựa vào ba nguyên tắc trên ta phải chú ý một số vấn đề sau:

+ Phương án thiết kế lập ra phải dựa trên điều kiện địa chất, thủy văn vàkhổ thông thuyền

+ Cố gắn tận dụng những kết cấu định hình sẵn có để công xưởng hóa và

cơ giới hóa hàng loạt nhằm giảm giá thành công trình

+ Tận dụng vật liệu sẵn có tại địa phương

+ Áp dụng những phương pháp thi công tiên tiến nhằm đảm bảo tiến độ vàchất lượng công trình

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 - CẦU DẦM I

BTCT DƯL NHỊP 33m2.1 Bố trí chung phương án

- Cầu gồm 4 nhịp giản đơn BTCT DUL Lnhịp=33m

- Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 5 dầm I DƯL Chiều cao mỗi dầm là 1650

8cäc KN D1.0m L=30m

8cäc KN D1.0m L=30m

MNCN=815.0m 812.24

Hình 2.1 Bố trí chung phương án 1

2000 1200 1000

8 Cäc khoan nhåi, D=1.0m L=30m

3x3000=4500 1250 5750

1400 700

3750 3750

- Dầm chính, dầm ngang, mối nối:

Hình 2.4: 1/2 mặt cắt chính diện dầm

t ỷ l ệ: 1/20

t ỷ l ệ: 1/20

Vá t 20x 20mm Vá t 20x20mm

mặt c ắt b - b mặt c ắt c - c

Hỡnh 2.5: Mặt cắt ngang dầm chủ

2.3 Kết cấu phần dưới

Kết cấu mố cầu

812.24 810.24

Bê tông 10MPa đệm móng

200

8 Cọc khoan nhồi, D=1.0m L=30m

1400 3x3400=10200

Hỡnh 2.6: Bố trớ chung mố cầu

- Mố cầu bằng BTCT, cường độ bờ tụng 30MPa, bề rộng bằng 12.5m Múng mỗi

mố đặt trờn hệ cọc gồm 8 cọc khoan nhồi, D = 1.0m, chiều dài dự kiến Ldk =30m chiều dài thực tế sẽ được quyết định theo địa chất thực tế ngoài hiệntrường

- Gia cố tứ nún mố bằng đỏ hộc xõy vữa F’C 10MPA dày 25cm

- Gia cố taluy trong phạm vi 10m đường hai đầu cầu bằng đỏ hộc xõy vữa F’C 10MPA dày 25cm

Ghi chỳ: Do điều kiện địa chất khu vực cầu phức tạp nờn chiều dài cọc thiết kế là

chiều dài cọc dự kiến Trong quỏ trỡnh triển khai thi cụng nếu địa chất thực tế cú sai

khác với địa chất thăm dò cần thông báo cho TVTK, TVGS và Chủ đầu tư để đưa ra phương án xử lý phù hợp

EL3

8 Cäc khoan nhåi, D=1.0m L=30m EL4

1000 4000 1000 6000

- Trụ cầu bằng BTCT, cường độ bê tông 30MPa, bề rộng bằng 11.0m Móng mỗi

mố đặt trên hệ cọc gồm 8 cọc khoan nhồi, D = 1.0m, chiều dài dự kiến Ldk = 30m chiều dài thực tế sẽ được quyết định theo địa chất thực tế ngoài hiện trường

2.4 Cấu tao chung lớp phủ mặt cầu, lan can, khe co dãn, ống thoát nước

- Lớp phủ mặt cầu:

+ Bê tông asphalt dày 50mm

+ Lớp bêtông bảo vệ dày 30mm

- Gối cầu: Gối cao su cốt bản thép nhập ngoại

- Khe co giãn: dùng khe co giãn thép nhập ngoại

b íc 4: thi c«ng c¸c bé phËn mè

b íc 3: Thi c«ng bÖ MÓNG

§µ gi¸o Sµn c«ng t¸c

8 cäc khoan nhåi D=1.0m, L = 30m èng v¸ch D=1200mm

b íc 2: thi c«ng cäc khoan nhåi

b íc 1: CHUÈN BỊ MÆT B»NG

thi c«ng Mè

780.24

- Ống thoát nước đường kính D=150mm bằng gang đúc

2.5 Biện pháp thi công chủ đạo

2.5.1 Sơ đồ phương án thi công

Hình 2.8: Sơ đồ biện pháp thi công phương án 1

2.5.2 Thi công kết cấu phần dưới

2.5.2.1 Thi công mố

Hình 2.9: Biện pháp thi công mố

- Dùng máy ủi, máy đào tạo hố móng

- Thi công cọc khoan nhồi

- Thi công hệ cọc larsen

- Thi công bệ mố:

+ Thi công lớp đệm móng dày 10cm

+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép bệ mố và đổ bê tông

- Thi công tường mố:

+ Lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép tường thân mố

+ Thi công bê tông tường thân mố

+ Thi công tường đỉnh mố

+ Thi công tường cánh mố

+ Hoàn thiện mố

Hình 2.10: Biện pháp thi công trụ

- Thi công đường công vụ phục vụ thi công trụ T1, các thiết bị thi công theo

đường công vụ vào vị trí trụ

- Tạo mặt bằng thi công

- Thi công cọc khoan nhồi

- Thi công hệ cọc larsen

- Thi công bệ trụ:

+ Thi công lớp đệm đáy móng dày 10cm

+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép bệ mố và đổ bê tông

- Thi công thân trụ, xà mũ:

+ Sử dụng cần cẩu kết hợp tời để vận chuyển, lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép thân trụ

Hình 2.11: Biện pháp thi công kết cấu nhịp

- Bố trí bãi đúc và chứa dầm tại nền đường đầu cầu mố M1

- Bố trí đường vận chuyển dầm trên bãi đúc, bố trí hệ thống hố thế, múp, cáp

- Lắp dựng hệ thống giá 3 chân.

- Lao dầm và hệ thống giá 3 chân vào vị trí Sàng dầm và hạ dầm

- Thi công mặt cầu - hoàn thiện cầu

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2 – CẦU DẦM T

BTCT DƯL NHỊP 33m3.1 Bố trí chung phương án 2

20000

H1%=813.5m

8 cäc KN D1.0m L=30m 1:1.5

MNCN=815.0m 812.24

Hình 3.1 Bố trí chung phương án 2

2000 3750

3x3000=4500 1250 5750

1400 700

3.2 Kết cấu phần trên

2000 3750

- Kết cấu nhịp: Gồm 4 nhịp dầm giản đơn BTCT L=33,0m Mặt cắt ngang gồm

5 phiến dầm, cự ly tim dầm a=2.5m

mÆt b»ng

Tû l Ö: 1/125

500 11000

1400 3x3400=10200

Hình 3.4: Bố trí chung mố cầu

- Mố cầu bằng BTCT, cường độ bê tông 30MPa, bề rộng bằng 12.0m Móng mỗi

mố đặt trên hệ cọc gồm 8 cọc khoan nhồi, D = 1.0m, chiều dài dự kiến Ldk =30m chiều dài thực tế sẽ được quyết định theo địa chất thực tế ngoài hiệntrường

- Gia cố tứ nón mố bằng đá hộc xây vữa f’c 10 Mpa dày 25cm

- Gia cố taluy trong phạm vi 10m đường hai đầu cầu bằng đá hộc xây vữa F’C 10MPA dày 25cm

Ghi chú: Do điều kiện địa chất khu vực cầu phức tạp nên chiều dài cọc thiết kế là

chiều dài cọc dự kiến Trong quá trình triển khai thi công nếu địa chất thực tế có sai khác với địa chất thăm dò cần thông báo cho TVTK, TVGS và Chủ đầu tư để đưa ra phương án xử lý phù hợp

1000 4000 1000 6000

- Trụ cầu bằng BTCT, cường độ bê tông 30MPa, bề rộng bằng 11.0m Móng mỗi

mố đặt trên hệ cọc gồm 8 cọc khoan nhồi, D = 1.0m, chiều dài dự kiến Ldk = 30m chiều dài thực tế sẽ được quyết định theo địa chất thực tế ngoài hiện trường

3.4 Cấu tao chung lớp phủ mặt cầu, lan can, khe co dãn, ống thoát nước

- Gối cầu: Gối cao su cốt bản thép nhập ngoại.

- Khe co giãn: dùng khe co giãn thép nhập ngoại

- Ống thoát nước đường kính D=150mm bằng gang đúc

3.5 Biện pháp thi công chủ đạo

3.5.1 Sơ đồ phương án thi công

Hình 3.6: Sơ đồ biện pháp thi công phương án 2

b íc 4: thi c«ng c¸c bé phËn mè

b íc 3: Thi c«ng bÖ MÓNG

§µ gi¸o Sµn c«ng t¸c

8 cäc khoan nhåi D=1.0m, L = 30m èng v¸ch D=1200mm

b íc 2: thi c«ng cäc khoan nhåi

Hình 3.7: Biện pháp thi công mố

- Dùng máy ủi, máy đào tạo hố móng

- Thi công cọc khoan nhồi

- Thi công hệ cọc larsen

- Thi công bệ mố:

+ Thi công lớp đệm móng dày 10cm

+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép bệ mố và đổ bê tông

- Thi công tường mố:

+ Lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép tường thân mố

+ Thi công bê tông tường thân mố

+ Thi công tường đỉnh mố

+ Thi công tường cánh mố

+ Hoàn thiện mố

Hình 3.8: Biện pháp thi công trụ

- Thi công đường công vụ phục vụ thi công trụ T1, các thiết bị thi công theo

đường công vụ vào vị trí trụ

- Tạo mặt bằng thi công

- Thi công cọc khoan nhồi

- Thi công hệ cọc larsen

- Thi công bệ trụ:

+ Thi công lớp đệm đáy móng dày 10cm

+ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép bệ mố và đổ bê tông

- Thi công thân trụ, xà mũ:

+ Sử dụng cần cẩu kết hợp tời để vận chuyển, lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép thân trụ

- Hoàn thiện trụ

3.5.3 Thi công kết cấu phần trên

Hình 3.9: Biện pháp thi công kết cấu nhịp

- Bố trí bãi đúc và chứa dầm tại nền đường đầu cầu mố M1

CHƯƠNG 4:PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CHỈ TIÊU VỀ KINH

TẾ, KỸ THUẬT CỦA DẦM I DƯL, CẦU DẦM T DƯL & LỰA

CHỌN PHƯƠNG ÁN

Phương án 1: Cầu dầm I BTCT DƯL 4 nhịp; Lnhịp = 33m

Phương án 2: Cầu dầm T BTCT DUL 4 nhịp; Lnhịp = 33m

4.1 Phân tích ưu nhược điểm:

Phương án 1: Cầu dầm BTCT DƯL căng sau tiết diện I:

*Ưu điểm:

+ Là loại dầm dùng phổ biến nhất nước ta hiện nay

+ Ván khuôn đơn giản dễ chế tạo và lắp ráp, có thể sử dụng ván khuôn chonhiều loại dầm

+ Mặt cắt I có trọng tâm mặt cắt gần với trọng tâm cốt thép CĐC, do vậy hiệuquả khi phân phối lực, cả trong khi căng kéo và giai đoạn sử dụng

+ Độ cứng ngang lớn nên hoạt tải phân bố tương đối đều cho các dầm, ít runglắc trong quá trình sử khai thác

+ Bản mặt cầu đổ bê tông tại chỗ cùng với dầm ngang, liên hợp với dầm chủqua cốt thép chờ, do vậy khắc phục triệt để vết nứt dọc so với mối nối dầm T

+ Trọng lượng lắp ghép nhẹ hơn so với dầm T nên thi công và lao lắp dầm dễhơn

+ Tiết diện đối xứng nên ổn định hơn khi vận chuyển và lao lắp

*Nhược điểm:

+ Khi độ lệch tâm giữa trọng tâm bó cáp và mặt cắt lớn, xuất hiện vết nứt tại

thớ trên dầm

+Kết cấu bán lắp ghép, phần bản đổ tại chỗ thi công lâu hơn phụ thuộc vào

thời tiết, gây tốn kém

Phương án 2: Cầu dầm BTCT DƯL chữ T căng sau:

*Ưu điểm:

+ Rất tiện lợi cho cho các loại nhịp với kích thước từ 18 đến 33m (phổ biến).+ Ván khuôn đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp

+ Có thể đúc ngoài công trường

+ Với những dầm có độ lệch tâm giữa trọng tâm dầm và trọng tâm các bó cáplớn, mặt cắt T rất kinh tế khi bố trí cốt thép

*Nhược điểm:

+ Đối với các loại dầm khác nhau , phải có nhiều bộ ván khuôn

+ Khi độ lệch tâm giữa trọng tâm dầm và trọng tâm các bó cáp nhỏ, mặt cắt T

sữ không hiệu quả và kinh tế khi bố trí cốt thép , trọng tâm của cốt thép khicăng kéo sẽ nằm phía dưới, nó gây nên ứng suất kéo lớn tại bản cánh

+ Cầu rung lắc mạnh khi chịu hoạt tải

+ Có thể xuất hiện vết nứt dọc tại mối nối dọc của bản mặt cầu

4.2 So sánh chỉ tiêu vật liệu, kinh tế, kỹ thuật

4.2.1 So sánh về chỉ tiêu về vật liệu

- Qua các cầu đã xây dựng cho thấy:

Cầu dầm I BTCT thì bê tông được chế tạo chủ yếu từ các vật liệu sẵn cónhư đá, sỏi, cát Các vật liệu khác như xi măng, thép đắt tiền hơn nhưng chỉchiếm tỷ trọng khoảng 1/6 đến 1/5 tổng khối lượng. Bê tông và thép có hệ sốgiãn nở vì nhiệt là xấp xỉ nhau khoảng 1,2×10-5 do đó không làm ảnh hưởngđến sự làm việc chung giữa bêtông và cốt thép Giữa bê tông và cốt thép không

có phản ứng hóa học làm ảnh hưởng đến từng loại vật liệu, ngoài ra cốt thépđặt trong bêtông còn được bảo vệ khỏi ăn mòn do tác động môi trường

- Qua phân tích 1 số cầu điển hình đã xây dựng và khai thác dầm I DƯLđã ưu điểm tiết kiệm vật liêu hơn so với dầm T DƯL

4.2.2 So sánh về các chỉ tiêu kỹ thuật

- Dầm I DƯL qua tính toán và thực tế cho thấy sự phân phối ứng suất trên mặt cắt trong các giai đoạn đã phát huy tốt tính năng của vật liệu Thi công đơn giản, dễ dàng Thích hợp với nhịp từ 18-33m

- Cầu dầm thép liên hợp thi công vượt được nhịp lớn, khả năng chịu lực là cao, tạo bể rộng khổ thông thuyền là lớn

- Qua phân tích trên ta thấy dầm cầu dầm thép liên hợp ưu điểm nổi bật nhất về

- Cấu tạo phức tạp, nhất là ở các mối nối giữa dầm dọc và dầm ngang, dầmngang

- Vấn đề ổn định và mỏi của cầu dàn được đặt cao hơn các loại cầu khác, nhất làvới các tải trọng tác dụng thường xuyên trên cầu ôtô.

- Qua phân tích trên 1 số cầu đã hoàn thiện và khai thác thì giá xây dựng cầu dầm

I DƯL có cao hơn một chút so với dầm T nhưng mức chênh nhau không đáng kể

4.3 So sánh chỉ tiêu thi công khai thác, duy tu bảo dưỡng và mỹ quan

4.3.1 Về chỉ tiêu khai thác.

- Cả hai phương án đều đáp ứng được các yêu cầu:

+ Thuận lợi cho hoạt động giao thông

+ Thoả mãn các tiêu chuẩn về các yếu tố hình học của tuyến và cầu

+ Thoả mãn yêu cầu về thuỷ văn thuỷ lực

+ Đảm bảo an toàn cho người và phương tiện tham gia giao thông

+ Đáp ứng các yêu cầu khai thác chủ yếu như; độ bền, dễ kiểm tra, đảmbảo độ cứng, xét đến khả năng mở rộng cầu trong tương lai

+ Kết cấu cầu phù hợp với trình độ và năng lực thi công hiện tại

+ Mặt bằng tuyến phù hợp với các quy hoạch hai bên đường và các dự án khác có liên quan

+ Phối hợp hài hoà giữa các yếu tố: bình đồ- trắc dọc - trắc ngang - cảnh quan

 Về chỉ tiêu khai thác có thể sử dụng một trong 2 phương án trên

4.3.2 Về chỉ tiêu duy tu bảo dưỡng, khôi phục và cải tạo.

- Cầu dầm thép liên hợp do chiều dài nhịp khá lớn, có nhiều thanh nên công tácduy tu bảo dưỡng rất phức tạp Tiền sơn để chống rỉ cầu sau khi đưa cầu vào sửdụng là một gánh nặng cho nhà thầu

- Giá thành duy tu sửa chữa cầu là lớn, khi đã hư hỏng thì rất khó để xử lý có khiphải phá đi xây dựng lại cầu mới

- Đối với kết cấu cầu thép thì trong quá trình khai thác chịu ảnh hưởng rất nhiềucủa điều kiện khí hậu thời tiết do đó công tác duy tu bảo dưỡng cầu cần thiếtphải được tiến hành thường xuyên để đảm bảo tuổi thọ cho toàn công trình, nhưvậy về công tác duy tu bảo dưỡng thì có thể lại làm tăng giá thành của côngtrình

- Trong khi dầm I DƯL chịu lực tốt hơn nên công tác duy tu, bảo dưỡng là ít hơn

 Theo chỉ tiêu này nên chọn phương án I dầm dầm I DƯL

4.4 Lựa chọn phương án

- Qua tính toán thiết kế sơ bộ, phân tích ưu nhược điểm của dầm I DƯL và dầmthép liên hợp BTCT và so sánh các chỉ tiêu về vật liệu, kỹ thuật, kinh tế, mỹquan, khai thác và duy tu bảo dưỡng ở trên thấy rõ nhưng ưu điểm nổi bật của

cầu dầm I DƯL nên lựa chọn phương án I thiết kế, xây dựng cầu dầm I DƯL Kết Luận: lựa chọn phương án dầm I DƯL căng trước

PHẦN II:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤ5.1 Kích thước cơ bản

Mũ trụ:

- Chiều dài mũ A (ngang cầu)

+ a1: Khoảng cách từ mép đá kê đến mép mũ

trụ a1 = (30:50)cm tuỳ loại gối cầu

+ a2:Khoảng cách tim các dầm chủ theo

ngang cầu

+ n: Số dầm chủ theo ngang cầu

+ Khoảng cách từ mép gối đến mép đá kê≥(15:20)cm

Hình 5.1 Bố trí gối trên mố trụ dọc cầu

Gọi: ∆ - khe hở giữa 2 đầu kết cấu nhịp

+ Nếu trên trụ đặt 2 gối cố định thì lấy ∆min = 5cm

+ Nếu trên trụ đặt 1 gối cố định + 1 gối di động ∆min =5cm +α×t0×l=10 cm

Trong đó: +t0: chênh lệch nhiệt độ (giữa nhiệt độ khi đặt dầm lên gối với nhiệt độ nóng hoặc lạnh nhất)

+α: hệ số biến dạng do nhiệt độ của kết cấu nhịp +l: chiều dài nhịp tính toán

Hình 5.2 Bố trí đá kê gối và đá kê gối

+: b1, b1’ là khoảng cách từ tim gối đến đầu mút kết cấu nhịp, nhịp trái và phải;

+:b0, b0’ là kích thước thớt dưới của gối theo dọc cầu;

+: a0, a0’ là kích thước thớt dưới của gối theo ngang cầu

+ :(15¸20)cm là khoảng cách từ mép thớt gối đến mép đá kê gối a là khoảng cách mép

đá kê đến mép mũ trụ; a xác định theo Quy trình, amin= 15÷20cm

- Đối trụ trên cạn: trụ đặc thân hẹp được bo tròn

- Chiều rộng(ngang cầu):

8 Cäc khoan nhåi, D=1.0m L=30m EL4

1000 4000 1000 6000

- Trụ cầu bằng BTCT, cường độ bê tông 30MPa, bề rộng bằng 11.0m Móng mỗi

mố đặt trên hệ cọc gồm 8 cọc khoan nhồi, D = 1.0m, chiều dài L= 30m

5.2 Các tải trọng tác dụng lên trụ

5.2.1 Tĩnh tải

- Tĩnh tải kết cấu phần trên + thiết bị phụ (DC)

Tĩnh tải truyền xuống trụ thông qua các dầm tại vị trí gối do 2 nhịp kê trên trụ, do hai nhịp đối xứng nhau nên tĩnh tải tác dụng xuống trụ theo phương dọc chỉ có áp lực tập trung, không có Mômen

- Tĩnh tải kết cấu phần dưới:

+ Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ tính theo công thức: p= v • γ

Tổng cộng 4084.43 7462,02

5.2.2 Hoạt tải

Vẽ đường ảnh hưởng phản lực gối lên trụ

Xếp hoạt tải HL-93 bất lợi nhất theo phương dọc cầu;

Xác định phản lực gối do hoạt tải tác dụng lên trụ

110 kn 110kn

Tính toán giá trị hoạt tải

Tải trọng Điểm Tung độ dah Tải trọng Phản lực Đơn vị

- Hoạt tải trên nhịp: LL = 1286.265KN

- Xung kích (25%) (1+IM/100 = 1,25: IM = 185.972KN

5.2.3 Tải trọng người đi bộ (PL)

Tải trọng tiêu chuẩn người đi bộ: qnd = 3 KN/

- Bề rộng đường người đi bộ: bnd = 2 m

- Phản lực gối do tải trọng người đi bộ: PLt = 72.90 KN