Thiết kế cầu Hiệp Ân Thiết kế cầu Hiệp Ân Thiết kế cầu Hiệp Ân luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
Trang 2CHƯƠNG I: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I
I DỮ LIỆU BAN ðẦU:
1 Khổ cầu:
2 Tĩnh không thông thuyền:
- Chiều cao thông thuyền: Hth = m
- Chiều rộng thông thuyền: Bth = m
- Mực nước thông thuyền: MNTT = + m
- Mực nước cao nhất: MNCN = + m
- Mực nước thấp nhất: MNTN = m
3 Tải trọng thiết kế:
- Tải trọng xe thiết kế : HL - 93
- Tải trọng người ñi bộ: kg/m2 = 3 KN/m2
II ðIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:
1 ðịa chất tại công trình:
- Trong quá trình khảo sát ñịa chất ñã tiến hành thi công khoan lấy mẫu 8 lỗ khoan tại công trình,
-2.29
1.50.25
10.52x0.25 + 2x1.5 + 7 =
300
3.52.51.412.2
- Trong quá trình khảo sát ñịa chất ñã tiến hành thi công khoan lấy mẫu 8 lỗ khoan tại công trình,gồm:
+ 2 lỗ khoan dưới nước, có chiều sâu khoan 70m
+ 6 lỗ khoan trên cạn, với 4 lỗ khoan sâu 50m và 2 lỗ khoan sâu 20m
2 Nhiệt ñộ:
- Nhiệt ñộ trung bình năm là 27.1oC Nhiệt ñộ cao nhất vào khoảng tháng 2 ñến tháng 6, trong ñó
ñã ghi nhận ñược giá trị cao nhất tuyệt ñối là 40oC Nhiệt ñộ thấp nhất vào tháng 10 ñến tháng 01 năm sau
+ Mực nước trong khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng theo triều khá mạnh tạo ra cơ chế dòngchảy trong vùng quyết ñịnh ñến khả năng vận tải và tạo sóng trên sông
+ Mực nước cao nhất (MNCN) tần suất 1% tại trạm Cầu Chữ Y là +1.45m (cao ñộ chuẩnHòn Dấu)
+ Mực nước cao nhất tần suất 5% tại trạm Cầu Chữ Y là +1.41m (theo cao ñộ chuẩn Hòn Dấu)(ñây là mực nước mà khu ñường sông Sở giao thông công chánh ñề nghị lấy làm mực nước thông thuyền)
+ Mực nước thấp nhất (MNTN) tần suất 99% cũng tại trạm Cầu Chữ Y là -2.123m (theo cao
ñộ Hòn Dấu)
+ Mực nước ngập thường xuyên (MNNTX) lấy theo công trình cầu Nguyễn Tri Phương
là +0.40 (cao ñộ chuẩn hòn dấu)
Trang 3III THIẾT LẬP SƠ ðỒ BỐ TRÍ CHUNG VÀ TÍNH TOÁN CAO ðỘ:
1 Sơ ñồ bố trí chung của cầu:
- Căn cứ vào ñiều kiện ñịa hình, ñịa chất và thủy văn ta bố trí sơ ñồ cầu gồm:
+ Kết cấu thượng tầng:
Nhịp dẫn (4 nhịp): Lb = mNhịp chính (thông thuyền): Lc = 33 m+ Kết cấu hạ tầng:
Mố: gồm 2 mố M1 và M2 nằm trên bờ
Trụ: gồm 4 trụ T1, T4 nằm trên bờ và T2, T3 dưới nước
2 Tính toán cao ñộ thiết kế:
a) Cao ñộ ñáy dầm nhịp thông thuyền: (chọn theo hai ñiều kiện sau:)
CððDI33 ≥ MNCN + 0.5 m =2.2 + 0.5 = mCððDI33 ≥ MNTT + Hth = 1.41 + 3.5 = mCððDI33 = max(MNTT + Hth , MNCN + 0.5 m) = max(2.7 , 4.91) = m
ðể ñảm bảo cho giao thông ñường thủy ta cho CððD tại vị trí gối là:+ m
- Cao ñộ ñỉnh gối: CððG = CððDI33 = m
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXMI33 = CððG - hg - hñk =4.995 - 0.065 - 0.22 = m
c) Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ P2 và P3: (phía nhịp dẫn)
- Chiều cao dầm I33: hd-I33 = m
- Chiều cao dầm I24.54: hd-I24.54 = m
- Cao ñộ ñáy dầm CððDI24.54 = CððDI33 + hdI33 - hdI24.54 - 0.002
= 4.995 + 1.4 - 1.143 -0.002 = m0.002 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXMI24.54 = CððDI24.54 - hg - hñk =5.25 - 0.05 - 0.22
d) Cao ñộ ñáy bệ móng trụ P2 và P3:
- ðể ñảm bảo cho tàu không bị va ñập ta cho CððBM tại vị trí trụ 2 và 3 là: m
e) Cao ñộ mũi cọc của trụ P2 và P3:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 58 m
5.254.995
Trang 4f) Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ P1 và P4:
- Cao ñộ ñáy dầm CððD = CððDI24.54 - 0.48 = 5.25 -0.48 = m
0.48 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXM = CððD - hg - hñ4.77 - 0.05 - 0.22 = m
g) Cao ñộ ñáy bệ móng trụ P1 và P4:
- ðể ñảm bảo không bị xói lở ảnh hưởng ta chọn CððBM tại vị trí trụ 1 và 4 là: m
h) Cao ñộ mũi cọc của trụ P1 và P4:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 50 m
- Cao ñộ mũi cọc: CðMC = CððBM - Lcọc =0.28 - 50 = m
i) Cao ñộ ñỉnh xà mũ mố M1 và M2:
- Cao ñộ ñỉnh gối: CððG = CððDI24.54 - 1.39 = 5.25 - 1.39 = m
1.39 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- ðể ñảm bảo cho các cọc và yêu cầu chịu lực ta cho CððBM tại vị trí hai mố là: m
k) Cao ñộ mũi cọc của mố M1 và M2:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 50 m
Trang 53 Các số liệu sơ bộ mặt cắt ngang phần trên của cầu:
0.05
tw
Số lượng dầm chủ
mDầm chính I33
m
0.2
Kết cấu Kí hiệu Giá trị Số lượng ðơn vị
732.4
mm
Chiều dày lề bộ hành
Lan can - Lề người ñi
mChiều cao ñá vỉa hè
Chiều rộng gờ lan can
Chiều cao gờ lan can
Dầm ngangChiều cao dầm
Trang 6Chiều dài kết cấu nhịp L 24.54
Chiều dài tính toán nhịp Ltt 24.54
0.1
mLan can - Lề người ñi
m
-4 Các số liệu sơ bộ mặt cắt ngang phần dưới của cầu:
a) Mặt cắt ngang trụ P2 và P3 của cầu:
Trang 7Khoảng cách từ tim gối ñến ñầu dầm I24.54
Kết cấu
b"1b'1
Khoảng cách giữa 2 dầm cạnh nhau
Khoảng cách từ mép ngoài mũ trụ ñến mép ñá kê gối dầm I33
Khoảng cách từ mép ngoài mũ trụ ñến mép ñá kê gối dầm I24.54
Chiều rộng gối cầu dầm I24.54 (dọc cầu)
Chiều rộng gối cầu dầm I33 (dọc cầu)
Khoảng cách từ tim gối ñến ñầu dầm I33
a1
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I24.54
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I33
Chiều rộng tối thiểu của xà mũ trụ (dọc cầu)
2
Bmin
Kí hiệuKết cấu
Khoảng cách từ mép ngoài mũ trụ ñến mép ñá kê gối dầm
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm
mmChiều dài tối thiểu của xà mũ trụ (ngang cầu) Amin 10
a3 a1
Trang 8Khoảng cách từ mép ngoài mũ mố ñến mép ñá kê gối dầm I24.54 b1 0.9
m
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I24.54
m
1.4
Kết cấu
m
Chiều rộng tối thiểu của xà mũ mố (dọc cầu) Bmin
mKhoảng cách từ mép ngoài mũ mố ñến mép ñá kê gối dầm a1 0.57 m
ðơn vịChiều dài gối cầu dầm (ngang cầu)
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm a3 0.15
Chiều dài tối thiểu của xà mũ mố (ngang cầu) Amin
10.5
IV TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MÓNG:
- Trọng lượng riêng của bê tông KN/m3
- Trọng lượng riêng của lớp phủ KN/m3
558
22.56
160225
Diện tíchKết cấu
Dầm I33Thể tíchDiện tích
Trang 910000
7501500
600
50001500
161.994
1.841
0.150.2
8.332
58.21277.616
7.063
43.28957.718
2.002104.221145.326
Trụ P2
-
-(KN)
3832.878Thân
1500
1307.653
Thể tích
8.8255.598
207.44610.545 248.018
(m3)(m2)
9.266
11.18.4
Xà mũ
Tổng
Bệ móng
Nhịp I33Nhịp I24.54
Trụ P2Diện tích Trọng lượng
300350
Trang 10b) Hoạt tải gây ra trên trụ P2:
Trang 11145 KN
145 KN
35 KN
145 KN
35 KN
145 KN
145 KN
Do tải trọng của xe 3 trục lớn hơn nên ta chọn ñể tính toán==> Pt = KN
c) Hoạt tải gây ra trên mố M1:
55.21572.9128.115
128.1151214.596
700.038
∑Piyi
KN
KN
Tải trọng làn (Plàn=ωi x q làn)
821.71660
214.7216
29070290
1.51.5
Tải trọng người(Pn=qn x ωi x blề)
55.2151.5
Tải trọngtrục (Pi)
Diện tích ðAH(ωi=1/2xLttx1)
Trang 1235 KN
145 KN
145 KN
Do tải trọng của xe 3 trục lớn hơn nên ta chọn ñể tính toán==> Pt = KN
d) Tổ hợp tải trọng tác dụng lên bệ móng: (cường ñộ I)
Tải trọng người(Pn=qn x ωi x blề)KN
55.215
55.21555.215
55.215
người ñi bộ
Bề rộng lề (Plàn=ωi x q làn)
Tải trọng làn
114.111
114.111114.111
114.11112.27
11.0245.5 12.27
KN (ωi=1/2xLttx1)Tung ñộ
1.5
29070
0.951
220209.2290
Trang 13+ ðối với tĩnh tải: γi =+ ðối với hoạt tải: γi
1-4.22
1.75
1321.42
9397.732125.5411523.273174.831214.60
- Cao ñộ ñáy bệ móng là: m
=> Chiều dài thực tế của cọc l[(-62.22( - (-4.22)] + 1 = m
=> Chiều dài tính toán của cọc là: m
- Cọc sử dụng bê tông Mác:
- Cường ñộ chịu nén của bê tông, Rb Mpa = KN/m2(Bảng 4_TCVN 5574-1991)
- Cường ñộ chịu nén của cốt thép, R kg/cm2 = KN/m2
- Cốt thép dọc chủ: Φ = 22 mm = m với số thanh thép là: n =32 thanh
- Diện tích của cốt thép dọc chủ, Fa = n x (π x D2)/4 =32 x ( 3.14 x 0.022^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của bê tông, Fc = (π x Dcọc2)/4 =(3.14 x 1.2^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = Fc - F1.1304 - 0.01216 = m2
- Diện tích của mũi cọc tựa lên ñất nền, F = Fc = m2
- Chu vi tiết diện của thân cọc, u = π x Dcọc3.14 x 1.2 = m
- Sức kháng cọc của ñất ở mũi cọc, R = T/m2 = KN/m2
b) Xác ñịnh sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu:
Pvl(gh) = ϕ(RaFa + m1m2RbFb)
0.0121580.022
1.13041.118242
350
167000
1672800
Pvl(gh) = ϕ(RaFa + m1m2RbFb)Trong ñó:
Trang 14m1: hệ số ñiều kện làm việc, ñối với cọc ñược nhồi bê tông qua ống dịch chuyển thẳng ñứ
1.118242167000
86296.5
1.4
61640.36
0.90.85
48.33
∑ +
gh
l f m u RF m m
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc, cọc tựa lên lớp cát mịn và thô nên m =1
mr: hệ số ñiều kiện làm việc của ñất dưới mũi cọc, m1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
li: chiều dày lớp phân tố thứ i (bỏ qua lớp bùn sét hữu cơ không chịu lực)
fi: lực ma sát bên củañấtaà thân cọc
1.13043.768
0.521.52
01
01.06
02.12
Trang 1522.2
58.2
23.2
221.2
3
222
2
6.67.2
2.523.52
2
24.226.228.2
15.217.219.221.2
30.2
16.218.220.2
9.211.2
0
25.227.229.2
2
4.52mịn0000
0000
0000
1.822.26
5.02
2.394.424.624.82
5.225.42
9.249.6410.04
11.96
10.4410.8411.1611.56
3.644.522.8688.84
5.986.226.42
7.02
12.8413.2413.6412.44
14.04
6.626.82
0.702
14.0436.3
38.3
22
37.339.343.3
40.342.3
7.027.02
5.58
00.2340.234
5.78
7.027.02
42.344.346.3
2
1.4
5552
7
0.2340.2340.23449.3
2
7.027.027.027.027
24
25
14333.004mịn
14.0414.044.91414mịn
3686.725
14.0414.0414.04
7.027.02
nh
1)(
φ
Trang 16Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc của cọc trong ñất, m = 1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
β: hệ số xét ñến ảnh hưởng của moment và trọng lượng ñài, β = 1 ÷ 1.5
ñể an toàn ta chọn β =
n = β
537.7539752.8554
Ntt: là sức chịu tải tính toán của 1 cọc, Ptt = KN
ðể thuận lợi cho việc bố trí thi công và ñảm bảo an toàn nên ta chọn số cọ4 cọc
(ðảm bảo ñiều kiện ban ñầu là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
3 Bố trí cọc trong móng trụ P2:
- Ta bố trí cọc theo hình thức lưới ô vuông trên mắt bằng, theo các số liệu sau:
+ Tổng số lượng cọc trong móng: n = 4 cọc
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n dọc = 2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: a dọc = m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: b dọc = m
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: nngang2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: angang m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: bngang m
- Thỏa mãn với các qui ñịnh trong 22TCN 272-05
0.25
1.5 x 11523.27537.753888 = 32.14278
3.8
5.1
11523.27537.7539
(cọc)
=> n =
0.251.5
Trang 17ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN QUỐC HÙNG
10.28
=> Chiều dài thực tế của cọc l[(-49.72( - (0.28)] + 1 = m
=> Chiều dài tính tốn của cọc là: m
- Cọc sử dụng bê tơng Mác:
- Cường độ chịu nén của bê tơng, Rb Mpa = KN/m2(Bảng 4_TCVN 5574-1991)
- Cường độ chịu nén của cốt thép, R kg/cm2 = KN/m2
- Cốt thép dọc chủ: Φ = 22 mm = m với số thanh thép là: n =32 thanh
- Diện tích của cốt thép dọc chủ, Fa = n x (π x D2)/4 =32 x ( 3.14 x 0.022^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của bê tơng, Fc = (π x Dcọc2)/4 =(3.14 x 1.2^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = Fc - F1.1304 - 0.01216 = m2
- Diện tích của mũi cọc tựa lên đất nền, F = Fc = m2
- Chu vi tiết diện của thân cọc, u = π x Dcọc3.14 x 1.2 = m
- Sức kháng cọc của đất ở mũi cọc, R = T/m2 = KN/m2
b) Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu:
Pvl(gh) = ϕ(RaFa + m1m2RbFb)Trong đĩ:
0.022
0.0121581.13041.1182421.1304
Trong đĩ:
m1: hệ số điều kện làm việc, đối với cọc được nhồi bê tơng qua ống dịch chuyển thẳng đứ
cĩ ống vách thì m1 = 0.85
Trang 18m2: hệ số ñiều kiện làm việc kể ñến phương pháp thi công cọc có sử dụng ốngvách nên: m2 =
ϕ: hệ số uốn dọc của cọc, phụ thuộc vào chiều dài tự do và hình dáng kích thước của cọVới: Ltt/D = 50/1.2 = => ϕ =
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc, cọc tựa lên lớp cát mịn và thô nên m =1
mr: hệ số ñiều kiện làm việc của ñất dưới mũi cọc, m1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
li: chiều dày lớp phân tố thứ i (bỏ qua lớp bùn sét hữu cơ không chịu lực)
fi: lực ma sát bên củañấtaà thân cọc
Trang 191)(
φ
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc của cọc trong ñất, m = 1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m0.6
Trang 20β: hệ số xét ñến ảnh hưởng của moment và trọng lượng ñài, β = 1 ÷ 1.5
ðể thuận lợi cho việc bố trí thi công và ñảm bảo an toàn nên ta chọn số cọ4 cọc
(ðảm bảo ñiều kiện ban ñầu là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
5 Bố trí cọc trong móng trụ P2:
- Ta bố trí cọc theo hình thức lưới ô vuông trên mắt bằng, theo các số liệu sau:
+ Tổng số lượng cọc trong móng: n = 4 cọc
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n dọc = 2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: a dọc = m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: b dọc = m
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: nngang2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: angang m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: bngang m
- Thỏa mãn với các qui ñịnh trong 22TCN 272-05
Trang 21ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN QUỐC HÙNG
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN II
I DỮ LIỆU BAN ðẦU:
2 Tĩnh khơng thơng thuyền:
2x0.25 + 2x1.5 + 7 = 10.5
Trang 22- Chiều cao thông thuyền: Hth = m
- Chiều rộng thông thuyền: Bth = m
- Mực nước thông thuyền: MNTT = + m
- Mực nước cao nhất: MNCN = + m
- Mực nước thấp nhất: MNTN = m
3 Tải trọng thiết kế:
- Tải trọng xe thiết kế : HL - 93
- Tải trọng người ựi bộ: kg/m2 = 3 KN/m2
II đIỀU KIỆN TỰ NHIÊN:
1 địa chất tại công trình:
- Trong quá trình khảo sát ựịa chất ựã tiến hành thi công khoan lấy mẫu 8 lỗ khoan tại công trình,gồm:
+ 2 lỗ khoan dưới nước, có chiều sâu khoan 70m
+ 6 lỗ khoan trên cạn, với 4 lỗ khoan sâu 50m và 2 lỗ khoan sâu 20m
2 Nhiệt ựộ:
- Nhiệt ựộ trung bình năm là 27.1oC Nhiệt ựộ cao nhất vào khoảng tháng 2 ựến tháng 6, trong ựó
ựã ghi nhận ựược giá trị cao nhất tuyệt ựối là 40oC Nhiệt ựộ thấp nhất vào tháng 10 ựến tháng 01 năm sau
3 Gió:
- Khu vực thành phố Hồ Chắ Minh có hướng gió không nhất ựịnh trong năm Tốc ựộ gió bìnhquân của nhiều năm là 2,8m/s, tốc ựộ gió lớn nhất theo hướng Tây Ờ Tây Nam là 36m/s
2.2-2.293.5
300
2.51.41
quân của nhiều năm là 2,8m/s, tốc ựộ gió lớn nhất theo hướng Tây Ờ Tây Nam là 36m/s
4 Thủy văn:
- Khu vực thi công công trình thuộc vùng chịu ảnh hưởng nhiều của mưa lũ và chế ựộ thủy triềuBiển đông - chế ựộ bán nhật triều Mực nước cao nhất hàng năm xuất hiện vào mùa mưa, khoảng tháng 8ựến tháng 10 Mực nước thấp nhất, trong ựó ựạt thấp nhất hàng năm xuất hiện vào khoảng tháng 2, tháng 3.Dưới ựây là số liệu về mực nước lịch sử theo số liệu của trạm quan trắc Cầu Chữ Y:
+ Mực nước trong khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng theo triều khá mạnh tạo ra cơ chế dòngchảy trong vùng quyết ựịnh ựến khả năng vận tải và tạo sóng trên sông
+ Mực nước cao nhất (MNCN) tần suất 1% tại trạm Cầu Chữ Y là +1.45m (cao ựộ chuẩnHòn Dấu)
+ Mực nước cao nhất tần suất 5% tại trạm Cầu Chữ Y là +1.41m (theo cao ựộ chuẩn Hòn Dấu)(ựây là mực nước mà khu ựường sông Sở giao thông công chánh ựề nghị lấy làm mực nước thông thuyền)
+ Mực nước thấp nhất (MNTN) tần suất 99% cũng tại trạm Cầu Chữ Y là -2.123m (theo cao
ựộ Hòn Dấu)
+ Mực nước ngập thường xuyên (MNNTX) lấy theo công trình cầu Nguyễn Tri Phương
là +0.40 (cao ựộ chuẩn hòn dấu)
III THIẾT LẬP SƠ đỒ BỐ TRÍ CHUNG VÀ TÍNH TOÁN CAO đỘ:
1 Sơ ựồ bố trắ chung của cầu:
- Căn cứ vào ựiều kiện ựịa hình, ựịa chất và thủy văn ta bố trắ sơ ựồ cầu gồm:
+ Kết cấu thượng tầng:
Nhịp dẫn (4 nhịp): Lb = 24 mNhịp chắnh (thông thuyền): Lc = 35 mNhịp chắnh (thông thuyền): Lc = 35 m+ Kết cấu hạ tầng:
Mố: gồm 2 mố M1 và M2 nằm trên bờ
Trang 23Trụ: gồm 4 trụ T1, T4 nằm trên bờ và T2, T3 dưới nước.
2 Tính toán cao ñộ thiết kế:
a) Cao ñộ ñáy dầm nhịp thông thuyền: (chọn theo hai ñiều kiện sau:)
CððDI35 ≥ MNCN + 0.5 m =2.2 + 0.5 = mCððDI35 ≥ MNTT + Hth = 1.41 + 3.5 = mCððDI35 = max(MNTT + Hth , MNCN + 0.5 m) = max(2.7 , 4.91) = m
ðể ñảm bảo cho giao thông ñường thủy ta cho CððD tại vị trí gối là:+ m
b) Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ P2 và P3: (phía nhịp chính)
- Cao ñộ ñỉnh gối: CððG = CððDI35 = m
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXMI35 = CððG - hg - hñk =4.995 - 0.065 - 0.22 = m
c) Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ P2 và P3: (phía nhịp dẫn)
- Chiều cao dầm I35: hd-I35 = m
- Chiều cao dầm I24: hd-I24 = m
- Cao ñộ ñáy dầm CððDI24 = CððDI35 + hdI35 - hdI24 - 0.002
0.065
0.22
1.41.143
2.74.91
4.914.995
4.995
4.71
= 4.995 + 1.4 - 1.143 -0.002 = m0.002 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXMI24 = CððDI24 - hg - hñk =5.25 - 0.05 - 0.22
d) Cao ñộ ñáy bệ móng trụ P2 và P3:
- ðể ñảm bảo cho tàu không bị va ñập ta cho CððBM tại vị trí trụ 2 và 3 là: m
e) Cao ñộ mũi cọc của trụ P2 và P3:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 58 m
- Cao ñộ mũi cọc: CðMC = CððBM - Lcọc =-4.22 - 58 = m
f) Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ P1 và P4:
- Cao ñộ ñáy dầm CððD = CððDI24 - 0.48 =5.25 -0.48 = m
0.48 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
Trang 24h) Cao ñộ mũi cọc của trụ P1 và P4:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 50 m
- Cao ñộ mũi cọc: CðMC = CððBM - Lcọc =0.28 - 50 = m
i) Cao ñộ ñỉnh xà mũ mố M1 và M2:
- Cao ñộ ñỉnh gối: CððG = CððDI24 - 1.39 =5.25 - 1.39 = m
1.39 là mức chênh lệch giữa hai vị trí dầm do ñộ dốc dọc cầu
- Chiều cao gối: hg = m
- Chiều cao ñá kê gối: hñk = m
- Cao ñộ ñỉnh xà mũ trụ: CððXMmố = CððG - hg - hñk =3.86 - 0.05 - 0.17 = m
j) Cao ñộ ñáy bệ móng mố M1 và M2:
- ðể ñảm bảo cho các cọc và yêu cầu chịu lực ta cho CððBM tại vị trí hai mố là: m
k) Cao ñộ mũi cọc của mố M1 và M2:
- Chiều dài cọc sơ bộ: Lcọc = 50 m
- Cao ñộ mũi cọc: CðMC = CððBM - Lcọc =1.64 - 50 = m
0.050.17
3 Các số liệu sơ bộ mặt cắt ngang phần trên của cầu:
7
mChiều dài kết cấu nhịp L
Trang 25ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN QUỐC HÙNG-
Chiều cao đá vỉa hè
mBản mặt cầu
Chiều rộng cánh trên bt 0.35
mDầm ngang
-mChiều rộng lề bộ hành
Trang 26ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD: T.S NGUYỄN QUỐC HÙNG-
4 Các số liệu sơ bộ mặt cắt ngang phần dưới của cầu:
a) Mặt cắt ngang trụ P2 và P3 của cầu:
ðơn vị
Khoảng cách từ mép ngồi mũ trụ đến mép đá kê gối dầm I35 b"1 0.25 mKhoảng cách từ mép ngồi mũ trụ đến mép đá kê gối dầm I24 b'1 0.5 m
Trang 27Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I24 b'4 0.2 m
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I35 b"4 0.15 m
Khoảng cách từ mép ngoài mũ trụ ñến mép ñá kê gối dầm a1 0.3 m
m
Chiều dài tối thiểu của xà mũ trụ (ngang cầu) Amin
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm a3 0.15 m
Khoảng cách từ mép ngoài mũ mố ñến mép ñá kê gối dầm I24 b1 0.9 m
mKhoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm I24 b4 0.145 m
b0 b4
b1
Bmin
(n-1).a2 a0/2
a3 a1
Trang 28Amin = 2.a1 + 2.a3 + a0 + (n-1).a2
- Kích thước sơ bộ của dầm chính
Khoảng cách từ mép ngoài mũ mố ñến mép ñá kê gối dầm a1 0.57 m
ðơn vị
Khoảng cách từ mép ngoài ñá kê gối ñến mép ngoài gối dầm a3 0.15 m
- Trọng lượng riêng của thép KN/m3
- Trọng lượng riêng của bê tông KN/m3
- Trọng lượng riêng của lớp phủ KN/m3
Trọng lượng Diện tíchKết cấu
Diện tích Thể tích
(m3) (KN)(m2) (m3)
Tổng cộng tải trọng phần trên cầu (KN):
Trang 29- Kích thước sơ bộ của trụ P2 và mố M1:
-
620400
Trang 30b) Hoạt tải gây ra trên trụ P2:
145 KN
145 KN
35 KN
145 KN
35 KN
145 KN
145 KN
Trang 31Tải trọng làn Bề rộng lề
KN (ωi=1/2xLttx1) người ñi bộ(yi)
Tải trọng ∑PiyiDiện tích ðAH
238.1290
5
6
7
8
Do tải trọng của xe 3 trục lớn hơn nên ta chọn ñể tính toán==> Pt = KN
c) Hoạt tải gây ra trên mố M1:
35 KN
145 KN
145 KN
Trang 322
Tải trọng người(Pn=qn x ωi x blề)KN
54
Tung ñộ Tải trọng ∑Piyi
ðAH trục (Pi)
Diện tích ðAHTải trọng làn Bề rộng lề (ωi=1/2xLttx1)(Plàn=ωi x q làn)
KN (blề) mm
người ñi bộ
111.612
290
KN(yi) KN
KN
3
4
Do tải trọng của xe 3 trục lớn hơn nên ta chọn ñể tính toán==> Pt = KN
d) Tổ hợp tải trọng tác dụng lên bệ móng: (cường ñộ I)
5454
111.612
Trang 33=> Chiều dài thực tế của cọc l[(-62.22( - (-4.22)] + 1 = m
=> Chiều dài tính toán của cọc là: m
- Cọc sử dụng bê tông Mác:
- Cường ñộ chịu nén của bê tông, Rb Mpa = KN/m2(Bảng 4_TCVN 5574-1991)
- Cường ñộ chịu nén của cốt thép, R kg/cm2 = KN/m2
- Cốt thép dọc chủ: Φ = 22 mm = m với số thanh thép là: n =32 thanh
- Diện tích của cốt thép dọc chủ, Fa = n x (π x D2)/4 =32 x ( 3.14 x 0.022^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của bê tông, Fc = (π x Dcọc2)/4 =(3.14 x 1.2^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = Fc - F1.1304 - 0.01216 = m2
- Diện tích của mũi cọc tựa lên ñất nền, F = Fc = m2
- Chu vi tiết diện của thân cọc, u = π x D 3.14 x 1.2 = m
-4.22
5958
350
1
1.2-62.2
- Chu vi tiết diện của thân cọc, u = π x Dcọc3.14 x 1.2 = m
0.012158167000
Trang 34Fb = m2
==> Pvl(gh) = 0.59 x (280000 x 0.012158 + 0.85 x 0.9 x 167000 x 1.118242) = KNVậy sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu là:
Với: Ktc = (Số cọc dự kiến là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
c) Xác ñịnh sức chịu tải của cọc theo ñất nền:
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc, cọc tựa lên lớp cát mịn và thô nên m =1
mr: hệ số ñiều kiện làm việc của ñất dưới mũi cọc, m1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
li: chiều dày lớp phân tố thứ i (bỏ qua lớp bùn sét hữu cơ không chịu lực)
fi: lực ma sát bên củañấtaà thân cọc
STT Chiều dàyðộ sâu ðộ sâu trung Loại ñất hay Lực ma sát fili
Trang 35Pñn(tt) = Pñn(gh)/Ktc = 5161.4/1.4 = KN
Với: Ktc = (Số cọc dự kiến là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
d) Xác ñịnh sức chịu nhổ của cọc:
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc của cọc trong ñất, m = 1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
nh
1)(
φ
Như vậy sức chịu tải tính toán của cọc là: Ptt = Min(Pvl,Pn,Φnh) = Min(61640.36,5161,537.75)
Trang 36β: hệ số xét ñến ảnh hưởng của moment và trọng lượng ñài, β = 1 ÷ 1.5
ñể an toàn ta chọn β =
Ntt: là tải trọng thẳng ñứng tác dụng lên bệ móng, N KN
Ntt: là sức chịu tải tính toán của 1 cọc, Ptt = KN
ðể thuận lợi cho việc bố trí thi công và ñảm bảo an toàn nên ta chọn số cọ4 cọc
(ðảm bảo ñiều kiện ban ñầu là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
=> n = 1.5 x 10905.23 = 30.41884 (cọc)
537.753888
+ Tổng số lượng cọc trong móng: n = 4 cọc
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n dọc = 2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: a dọc = m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: b dọc = m
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: nngang2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: angang m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: bngang m
- Thỏa mãn với các qui ñịnh trong 22TCN 272-05
Trang 37=> Chiều dài thực tế của cọc l[(-49.72( - (0.28)] + 1 = m
=> Chiều dài tính toán của cọc là: m
- Cọc sử dụng bê tông Mác:
- Cường ñộ chịu nén của bê tông, Rb Mpa = KN/m2(Bảng 4_TCVN 5574-1991)
- Cường ñộ chịu nén của cốt thép, R kg/cm2 = KN/m2
- Cốt thép dọc chủ: Φ = 22 mm = m với số thanh thép là: n =32 thanh
- Diện tích của cốt thép dọc chủ, Fa = n x (π x D2)/4 =32 x ( 3.14 x 0.022^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của bê tông, Fc = (π x Dcọc2)/4 =(3.14 x 1.2^2)/4 = m2
- Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = Fc - F1.1304 - 0.01216 = m2
- Diện tích của mũi cọc tựa lên ñất nền, F = Fc = m2
- Chu vi tiết diện của thân cọc, u = π x D 3.14 x 1.2 = m
1.2-49.72
10.28
5150
0.85
0.9
2800000.012158167000
Rb =
==> Pvl(gh) = 0.59 x (280000 x 0.012158 + 0.85 x 0.9 x 167000 x 1.118242) = KN
1670001.118242
86296.5
Trang 38Vậy sức chịu tải tính toán của cọc theo vật liệu là:
Với: Ktc = (Số cọc dự kiến là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
c) Xác ñịnh sức chịu tải của cọc theo ñất nền:
Trong ñó:
m: hệ số ñiều kiện làm việc, cọc tựa lên lớp cát mịn và thô nên m =1
mr: hệ số ñiều kiện làm việc của ñất dưới mũi cọc, m1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
li: chiều dày lớp phân tố thứ i (bỏ qua lớp bùn sét hữu cơ không chịu lực)
fi: lực ma sát bên củañấtaà thân cọc
1.4
39001.13043.768
fili000
Trang 39m: hệ số ñiều kiện làm việc của cọc trong ñất, m = 1
mf: hệ số làm việc của ñất ở mặt bên của cọc (cọc nhồi dưới nước), m
nh
1)(
φ
e) Xác ñịnh số lượng cọc trong móng:
444.7835
Trang 40Ta xác ñịnh số lượng cọc thông qua sức chịu tải tính toán của cọc và tải trọng tác dụng lên bệmóng, theo công thức sau:
Ntt
PttTrong ñó:
β: hệ số xét ñến ảnh hưởng của moment và trọng lượng ñài, β = 1 ÷ 1.5
ñể an toàn ta chọn β =
Ntt: là tải trọng thẳng ñứng tác dụng lên bệ móng, N KN
Ntt: là sức chịu tải tính toán của 1 cọc, Ptt = KN
ðể thuận lợi cho việc bố trí thi công và ñảm bảo an toàn nên ta chọn số cọ4 cọc
(ðảm bảo ñiều kiện ban ñầu là: 1 ≤ n = 4 ≤ 6)
5 Bố trí cọc trong móng trụ P2:
- Ta bố trí cọc theo hình thức lưới ô vuông trên mắt bằng, theo các số liệu sau:
+ Tổng số lượng cọc trong móng: n = 4 cọc
+ Số hàng cọc theo phương dọc cầu: n dọc = 2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: a dọc = m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: b = m
1.5
0.00444.7835
+ Số hàng cọc theo phương ngang cầu: nngang2 hàng
+ Khoảng cách giữa hai hàng cọc: angang m
+ Khoảng cách từ mép ngoài bệ ñến mép cọc: bngang m
- Thỏa mãn với các qui ñịnh trong 22TCN 272-05