Luận văn : Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Cầu - Thiết kế cầu theo tiêu chuẩn 22TCN – 272 – 05

[r]

CH ƯƠ NG 1

GI I THI U CHUNG Ớ Ệ

1.1 Đ T V N Đ Ặ Ấ Ề

- Bê tơng c t thép là lo i v t li u hàng đ u trong lĩnh v c xây d ng c b n cũng nhố ạ ậ ệ ầ ự ự ơ ả ư trong lĩnh v c xây d ng c u So v i thép, bê tơng c t thép, đ t bi t là bê tơng c t thép dự ự ầ ớ ố ặ ệ ố ự

ng l c cĩ nhi u u đi m tr i nh v t li u đ a ph ng d ki m và r ti n, cĩ th khai

thác m i n i, cĩ đ b n và đ n đ nh ch ng ăn mịn cao, thích ng đở ọ ơ ộ ề ộ ổ ị ố ứ ược v i khí h u,ớ ậ mơi trường kh c nghi t, do đĩ các cơng trình b ng bê tơng c t thép ít t n cơng b o qu nắ ệ ằ ố ố ả ả

và tu i th cao Sang th k m i, v i đà phát tri n khoa h c k thu t, cơng ngh ch t oổ ọ ế ỷ ớ ớ ể ọ ỷ ậ ệ ế ạ

bê tơng đã đ t đạ ược nh ng thành t u to l n Nhi u lo i bê tơng ch t lữ ự ớ ề ạ ấ ượng cao ra đ i nhờ ư

bê tơng cường đ cao (t i 200 MPa), bê tơng ít co ngĩt, bê tơng ch ng ăn mịn, các lo i bêộ ớ ố ạ tơng c t s i cĩ cố ợ ường đ ch u cao… Song song v i cơng ngh bê tơng, ngành luy n kimộ ị ớ ệ ệ cũng đã ch t o đế ạ ược các lo i thép cĩ cạ ường đ ch u kéo t i 2000 MPa, các lo i c t s iộ ị ớ ạ ố ợ cacbon cĩ kh năng ch ng ăn mịn…ả ố

- Các thành t u m i trong lĩnh v c bê tơng và c t thép m ra tri n v ng l n h n n aự ớ ự ố ở ể ọ ớ ơ ữ trong s nghi p phát tri n các cơng trình bê tơng c t thép V i u đi m trên, hi n nay ự ệ ể ố ớ ư ể ệ ở

nước ta h u h t các c u l n, nh trên đầ ế ầ ớ ỏ ường ơ tơ đ u đề ược xây d ng b ng bê tơng c tự ằ ố thép và bê tơng d ng l c.ự ứ ự

1.2 N I DUNG THI T K Ộ Ế Ế

- Thi t k c u theo tiêu chu n 22TCN – 272 – 05.ế ế ầ ẩ

- Tính tốn thi t k chi ti t 1 k t c u nh p theo phế ế ế ế ấ ị ương án đã ch n.ọ

- Tính tốn thi t k chi ti t 1 tr ế ế ế ụ

- Tính tốn thi t k chi ti t 1 m c u.ế ế ế ố ầ

- Thi t k k thu t thi cơng.ế ế ỹ ậ

1.3 Đ T ĐI M T NHIÊN KHU V C XÂY D NG C U Ặ Ể Ự Ự Ự Ầ

+ L p 1: Bùn sét l n bùn th c v t màu xám đen dày 21,9 m L p này phân b ớ ẫ ự ậ ớ ố

t đ sâu 1,6m đ n 23,5m, v i các ch tiêu c lý đ c tr ng nh sau: gĩc ma sát ừ ộ ế ớ ỉ ơ ặ ư ư trong j = 20 28’, h s r ng e = 2,24, đ s t B = 1,6 , đ m W = 81,0 %, ch s d o ệ ố ỗ ộ ệ ộ ẩ ỉ ố ẻ

Id = 23, đ r ng n = 69,0 %, l c dính c = 0,22 kg/cm ộ ỗ ự 2, t tr ng D = 2,66 ỉ ọ

+ L p 2: Sét pha, màu nâu vàng, tr ng thái d o c ng đ n n a c ng dày h = ớ ạ ẻ ứ ế ử ứ 2,5m L p này phân b t đ sâu 23,5m đ n 26,0m, v i các ch tiêu c lý đ c tr ng ớ ố ừ ộ ế ớ ỉ ơ ặ ư

nh sau: gĩc ma sát trong j = 13 ư 0 23’, h s r ng e = 0,56, đ s t B = 0,2, đ m W ệ ố ỗ ộ ệ ộ ẩ

= 19,8 %, ch s d o I ỉ ố ẻ d = 8,5, đ r ng n = 19,9 %, l c dính c = 0,35 kg/cm ộ ỗ ự 2, t tr ng ỉ ọ

D = 2,72

+ L p 3 ớ : Cát pha, màu xám , tr ng thái d o c ng dày h = 4,1 m ạ ẻ ứ L p này ớ phân b t đ sâu 26,0m đ n 30,1m v i các ch tiêu c lý đ c tr ng nh sau ố ừ ộ ế ớ ỉ ơ ặ ư ư : gĩc

ma sát trong j = 170 11’, h s r ng e = 0,61, đ s t B = 0,40, đ m W = 20,9 %, ệ ố ỗ ộ ệ ộ ẩ

ch s d o I ỉ ố ẻ d = 6,0, đ r ng n = 38,1 %, l c dính c = 0,24 kg/cm ộ ỗ ự 2 , t tr ng D = 2,68 ỉ ọ

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 1

+ L p 4: Đ t sét k p th u kính cát, màu xám , tr ng thái d o c ng dày h = ớ ấ ẹ ấ ạ ẻ ứ 6,9 m L p này phân b t đ sâu 30,1m đ n 37,0m, v i các ch tiêu c lý đ c ớ ố ừ ộ ế ớ ỉ ơ ặ

tr ng nh sau: gĩc ma sát trong j = 7 ư ư 0 33’, h s r ng e = 1,17, đ s t B = 0,39, đ ệ ố ỗ ộ ệ ộ

m W = 42,3 %, ch s d o I

ẩ ỉ ố ẻ d = 19,7, đ r ng n = 53,9 %, l c dính c = 0,24 kg/cm ộ ỗ ự 2,

t tr ng D = 2,70 ỉ ọ

+ L p 5ớ : Đ t sét pha, màu xám đen, tr ng thái d o c ng dày h = 3,0 mấ ạ ẻ ứ

L p này phân b t đ sâu 37,0m đ n 40,0 m, v i các ch tiêu c lý đ c tr ng nh sauớ ố ừ ộ ế ớ ỉ ơ ặ ư ư : gĩc ma sát trong j = 70 10’, h s r ng e = 0,7, đ s t B = 0,29, đ m W = 23,9 %, ệ ố ỗ ộ ệ ộ ẩ

ch s d o I ỉ ố ẻ d = 11,5, đ r ng n = 40,7 %, l c dính c = 0,35 kg/cm ộ ỗ ự 2, t tr ng D = 2,67 ỉ ọ

Nh n xét ậ : đi u ki n đ a ch t cơng trình khu v c xây d ng c u đề ệ ị ấ ự ự ầ ược th hi n c thể ệ ụ ể trong h s báo cáo kh o sát đ a ch t Nhìn chung, l p đ t y u tồ ơ ả ị ấ ớ ấ ế ương đ i dày, phân bố ố

đ n đ sâu t ế ộ ừ 1,6m đ n 23,5m ế , dướ ới l p đ t y u là l p sét cát và cát cĩ s búa chu nấ ế ớ ố ẩ tăng d n theo đ sâu Dầ ộ ưới cùng là đ t sét pha, màu xám đen, tr ng thái d o c ng ấ ạ ẻ ứ cĩ

s búa chu n tố ẩ ương đ i l n Qua t ng quan đ a ch t, ta nh n th yố ớ ổ ị ấ ậ ấ :

- L p đ t cĩ kh năng ch u l c t t n m khá sâu, do đĩ ch cĩ gi i pháp mĩng c c làớ ấ ả ị ự ố ằ ỉ ả ọ phù h p v i k t c u m tr , trong đĩ mũi c c ph i đợ ớ ế ấ ố ụ ọ ả ược h vào l p s 4 ho c l p 5.ạ ớ ố ặ ớ

- Khí t ượ ng, thu văn: ỷ

- Khí h u trong vùng mang đ c tính chung c a vùng khí h u đ ng b ng Nam B :ậ ặ ủ ậ ồ ằ ộ nĩng m quanh năm v i mùa m a t tháng 5 đ n tháng 11 Mùa khơ b t đ u t tháng 12ẩ ớ ư ừ ế ắ ầ ừ

đ n tháng 4 năm sau, trong th i gian này r t ít m a, lế ờ ấ ư ượng m a khơng đáng k ư ể

1.4 QUY MƠ VÀ TIÊU CHU N K THU T Ẩ Ỹ Ậ

- Quy mơ:

- C u xây d ng vĩnh c u b ng BTCT và BTD L.ầ ự ử ằ Ư

- T i tr ng thi t k : HL – 93.ả ọ ế ế

- Kh thơng thuy n: tĩnh khơng thơng thuy n H = 3,5m, kh u đ thơng thuy n B =ổ ề ề ẩ ộ ề 25m

- Kh c u:ổ ầ

+ Ph n xe ch y:ầ ạ 4,0 m * 2 = 8,0 m

+ Lan can đường ơ tơ: 0,3m * 2 = 0,7 m

+ T ng c ng:ổ ộ 8,70 m

- Đ d c m t c u: 2%.ộ ố ặ ầ

- Tr c d c c u đắ ọ ầ ược thi t k trên nguyên t c bám sát tr c d c hi n h u đ gi m t iế ế ắ ắ ọ ệ ữ ể ả ố

đa kh i lố ượng đào đ p, theo các tiêu chu n sau:ắ ẩ

+ Đ d c d c 3%.ộ ố ọ

+ Tim c u trùng v i tim tuy n và vuơng gĩc v i tim dịng ch y.ầ ớ ế ớ ả

+ Chi u dài tồn c u (tính đ n đuơi m ) L = 171,342 m.ề ầ ế ố

- Tiêu chu n thi t k : ẩ ế ế

- Tiêu chu n thi t k c u 22TCN 272 – 05.ẩ ế ế ầ

- Tiêu chu n thi t k mĩng c c: TCXD 205 - 1998.ẩ ế ế ọ

1.5 PH ƯƠ NG ÁN XÂY D NG C U Ự Ầ

1.5.1 Ph ươ ng án 1:

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 2

- Chi u dài c u: 167,5mề ầ

- S đ k t c u: 5 x 33,5m.ơ ồ ế ấ

- Tr c d c c u b trí 3%.ắ ọ ầ ố

- K t c u thế ấ ượng t ng:ầ

+ K t c u nh p: g m 5 nh p d m thép và bê tơng c t thép liên h p M t c tế ấ ị ồ ị ầ ố ợ ặ ắ ngang c u g m 5 d m dài 33,5m đ t cách nhau kho ng 1.8m B n BTCT m t c u dàyầ ồ ầ ặ ả ả ặ ầ 20cm b ng BT c p đá 1x2, bên trên là l p mui luy n dày 0,042 m l p ch ng th m dàyằ ấ ớ ệ ớ ố ấ 0,0,005 m, l p bê tơng b o v 0,043 m và l p bê tơng Atfan dày 0,05m.ớ ả ệ ớ

+ Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can c p 3.ấ

- K t c u h b :ế ấ ạ ộ

+ Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can c p 3.ấ

- K t c u h b :ế ấ ạ ộ

+ Tr : tr thân h p b ng BTCT đ t trên b c c bê tơng c t thép 0,4 x 0,4 m dàiụ ụ ẹ ằ ặ ệ ọ ố 39,3 m

+ M : m ch U b ng BTCT đ t trên b c c bê tơng c t thép 0,4 x 0,4 m dàiố ố ữ ằ ặ ệ ọ ố 34,35 m

1.5.1 Ph ươ ng án 2:

- Chi u dài c u: 167,5mề ầ

- S đ k t c u: 5 x 33,5m.ơ ồ ế ấ

- Tr c d c c u b trí 3%.ắ ọ ầ ố

- K t c u thế ấ ượng t ng:ầ

+ K t c u nh p: g m 5 nh p d m BTCT D L ch T căng trế ấ ị ồ ị ầ Ư ữ ước M t c t ngangặ ắ

c u g m 5 d m dài 33,5m đ t cách nhau kho ng 1.8m B n BTCT m t c u dày 20cmầ ồ ầ ặ ả ả ặ ầ

b ng BT c p đá 1x2, bên trên là l p mui luy n dày 0,042 m l p ch ng th m dày 0,0,005 m,ằ ấ ớ ệ ớ ố ấ

l p bê tơng b o v 0,043 m và l p bê tơng Atfan dày 0,05m.ớ ả ệ ớ

+ Lan can: lan can đường ơ tơ và lan can c p 3.ấ

- K t c u h b :ế ấ ạ ộ

+ Tr : tr thân h p b ng BTCT đ t trên b c c bê tơng c t thép 0,4 x 0,4 m dàiụ ụ ẹ ằ ặ ệ ọ ố 39,3 m

+ M : m ch U b ng BTCT đ t trên b c c bê tơng c t thép 0,4 x 0,4 m dàiố ố ữ ằ ặ ệ ọ ố 34,35 m

1.5.3 Ph ươ ng Án Thi t K ế ế

- Ch n phọ ương án 2 làm phương án thi t k ế ế

THI T K LAN CAN – B N M T C U Ế Ế Ả Ặ Ầ

2.1 LAN CAN :

2.1.1 L a ch n kích th ự ọ ướ c và b trí thép trong lan can ố

- L a ch n và b trí thép nh hình v ự ọ ố ư ẻ

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 3

3 2

BỐ TRÍ THÉ P

- Lan can Bê tơng C30 cĩ :

fc' = 30 MPa

gC = 2,5 T/m3 = 0,000025 N/m3

- Thép nhĩm AII cĩ :

fy1 = 280 MPa

- Lan can thép dùng thép CT3

fy2 = 200 MPa

gAs = 7,85 T/m3 = 0,000079 N/m3

- Lan can bê tơng cĩ ti t di n : ế ệ

b1 = 200 mm

h1 = 300 mm

mm b

mm b

mm b

L

350

200

2 2







=

=

h2 = 300 mm

b3 = 350 mm

h3 = 300 mm

- Kho ng cách gi a các c t lan can là L = 2000 mm ả ữ ộ

- B trí thép ố

f1 = 12 mm

f2 = 12 mm

2.1.2 Xác đ nh kh năng ch u l c c a t ị ả ị ự ủ ườ ng lan can

2.1.2.1 Kh năng ch u l c c a d m đ nh M ả ị ự ủ ầ ỉ b

- Khơng cĩ d m đ nh nên M ầ ỉ b = 0

2.1.2.2 Kh năng ch u l c c a t ả ị ự ủ ườ ng tr c th ng đ ng M ụ ẳ ứ w H

- Do c t thép b trí đ i x ng nên ta cĩ mơmen âm và mơmen d ố ố ố ứ ươ ng đ u = ề nhau

- Đ i v i ti t di n thay đ i ta qui đ i v ti t di n hình ch nh t t ố ớ ế ệ ổ ổ ề ế ệ ữ ậ ươ ng

đ ươ ng cĩ di n tích b ng v i di n tích ban đ u nh ng khơng làm thay đ i chi u ệ ằ ớ ệ ầ ư ổ ề cao c a lan can ủ

- Chia hình v thành các ph n nh sau : ẽ ầ ư

Ti t di n ph n 1 nh hình v ế ệ ầ ư ẽ

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 4

S = b1 * h1 = 200 * 300 = 60000 mm2

H s qui đ i chi u cao vùng nén c a bê tơng ệ ố ổ ề ủ b1 là :

Ti t di n ph n 2 nh hình v ế ệ ầ ư ẽ

S = b2 * h2 = 275 * 300 = 82,500 mm2

H s qui đ i chi u cao vùng nén c a bê tơng ệ ố ổ ề ủ b1 là :

Ti t di n ph n 3 nh hình v ế ệ ầ ư ẽ

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 5

mm f

f A a

c

y s

41 , 12 1

* 30

* 85 , 0

280

* 13 , 1 1

*

* 85 , 0

*

=

84 , 0 ) 28 30 (

* 7

05 0 85 , 0 ) 28 (

* 7

05 0 85 ,

β

45 , 0 094 , 0 158

* 84 , 0

41 , 12

* 1

<

=

=

=

⇒

s

a d

c

β

mm N

mm N

a d f A

Mw s y s

13 , 43240 2

14 , 12 158

* 200

* 13 , 1

* 9 , 0

13 , 43240 )

2 (

*

*

*

=











=

=

−

=

2 2

1

2

300

3

* 4

12

* 14 , 3

* 4

*

mm h

n

2

12 2

12 30 200 2

2

2

−

−

mm f

f A a

c

y s

41 , 12 1

* 30

* 85 , 0

280

* 13 , 1 1

*

* 85 , 0

*

=

84 , 0 ) 28 30 (

* 7

05 0 85 , 0 ) 28 (

* 7

05 0 85 ,

β

45 , 0 064 , 0 233

* 84 , 0

41 , 12

* 1

<

=

=

=

⇒

s

a d

c

β

mm N

mm N

a d f A

69 , 64604 2

14 , 12 233

* 280

* 13 , 1

* 9 , 0

69 , 64604 )

2 (

*

*

*

=











=

=

−

=

2 2

2

2

300

3

* 4

12

* 14 , 3

* 4

*

mm h

n

2

12 2

12 30 275 2

2

2

−

−

( tham kh o S tay XD C u trang 547 ) ả ổ ầ

- Ap l c h n h p bê tơng tác d ng vào m t bên ván khuơn ự ỗ ợ ụ ặ

H = 5,33 m

v = 1,33 m Dùng đ m ch n đ ng bên trong ầ ấ ộ

T 3 đi u ki n trên ta tra b ng 2.9.7 - S tay XD C u trang 547, ch n áp l c ừ ề ệ ả ổ ầ ọ ự tính tốn

Trong đĩ :

k1 : h s xét đ n nh h ệ ố ế ả ưở ng c a đ s t c a h n h p bê tơng s = 8-10 ủ ộ ụ ủ ỗ ợ

→ k1 = 1,2

k2 : h s xét đ n nh h ệ ố ế ả ưở ng c a nhi t đ c a h n h p bê tơng 28-32 ủ ệ ộ ủ ỗ ợ 0C

→ k2 = 0,85

- T i tr ng ch n đ ng khi đ bê tơng ( m c 7 trang 549 - S tay XD C u ) ả ọ ấ ộ ổ ụ ổ ầ

p2 = 200 kG/cm2

7.2.7.3 Tính c p pha thành ố

7.2.7.3.1 Tính thanh s ườ n ngang

* Theo đi u ki n c ề ệ ườ ng đ ộ

- T h p t i tr ng trên 1m dài ván khuơn ổ ợ ả ọ

q =( p1 + p1 ) * L = ( 2907 + 200 ) * 1,0 = 3107 kG/m2

- Xác đ nh t i tr ng tác d ng lên thanh s ị ả ọ ụ ườ n ngang

- Ch n kho ng cách 2 thanh s ọ ả ườ n ngang L = 1,0 m

- Ch n kho ng cách 2 thanh ch ng l = 1,0 m ọ ả ố

- Mơmen l n nh t phát sinh trong thanh s ớ ấ ườ n ngang

- V i W ớ x = 39,45 cm3 ta ch n thép L ọ 100x100x12 cĩ Wx = 71,4 cm3

7.2.7.3.2 Tính thanh gi ng ằ

Trong đĩ

+ F : là di n tích truy n t i c a ván khuơn F = 1,0 * 1,0 = 1,0 m ệ ề ả ủ 2 + q : l c tác d ng lên 1m ự ụ 2 ván khuơn q = 3107 kG/m2

- Ki m tra đ b n ể ộ ề

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 240

2

2 2

1 1

/ 0 , 2907 85

, 0

* 2 , 1

* ) 78 , 0 33 , 1

* 27 , 0 (

* 2500

/ 0 , 2907

*

* ) 78 0

* 27 0 (

*

m kG

m kG k

k v

= +

= +

=λ

m kG

H q

q 8285 , 3 /

2

33 , 5

* 3107 2

*

cm kG m

kG l

q

10

1

* 3 , 8285 10

3

2100

33 , 82853 ]

M

σ

kg q

F

T = * = 1 * 3107 = 3107

2100

0 , 3107

cm

N F F

N

=

=

=

⇒

=

σ σ

Thanh gi ng ch u kéo đúng tâm, v y ta ch n thép f = 20 thép nhĩm CI làm ằ ị ậ ọ thanh gi ng cĩ F = 3,14 cm ằ 2

V y thanh gi ng đ m b o đ b n ậ ằ ả ả ộ ề

SVTH: TRẦN NGỌC TRÍ Lớp CĐ04 - ĐT Trang 241