Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dầm từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu hoàn chỉnh.. Phương pháp này có thể áp dụng thích hợp để thi c
Trang 1Đồ Án
Trang 2Mục Lục
PHẦN II 126
THIẾT KẾ KỸ THUẬT 126
CHƯƠNG I 127
GIỚI THIỆU CHUNG 127
I – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCTDƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BĂNG 127
II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN 128
II.1 – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 128
II.2 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU 128
II.2.1 – Kết cấu phần trên 128
II.2.2 – Kết cấu phần dưới 129
CHƯƠNG II 130
TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC 130
I CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CẦU CHÍNH 130
II TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ 130
CHƯƠNG III 135
TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG CÁC GIAI ĐOẠN 135
I TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 1 (DC ): 135
II TĨNH TẢI GIAI ĐOẠN 2 (DW) : 135
III TÍNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU NHỊP 136
III.1 NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ GIAI ĐOẠN THI CÔNG 136
1 Các sơ đồ tính : 136
1.1.Thi công đúc hẫng đối xứng ra hai bên trụ 136
1.2 Đổ bê tông xong đốt hợp long ở nhịp biên nhưng bê tông chưa đông cứng : 138
1.3 Hợp lọng xong nhịp biên và bê tông đã hóa cứng : 138
1.4.Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng 139
1.5 Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng 139
1.6 Giai đoạn khai thác 140
2 Tính toán nội lực tác dụng lên kết cấu nhịp giai đoạn thi công : 140
2.1.Thi công đúc hẫng đối xứng từ hai bờ ra trụ 141
2.3 Hợp long xong nhịp biên và bê tông đã đông cứng : 148
2.4 Hợp long xong nhịp giữa nhưng bê tông chưa đông cứng 149
2.5 Hợp long xong nhịp giữa và bê tông đã đông cứng 151
III.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC 152
2 Tổ hợp theo trạng thái giới hạn sử dụng : 157
III.3 TỔNG HỢP NỘI LỰC TÍNH TOÁN: 160
Giai đoạn thi công : 160
2 Giai đoạn khai thác( Sử dụng) : 161
CHƯƠNG IV 163
Trang 3TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 163
I- TÍNH LƯỢNG CỐT THÉP TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG 163
I.1 Đặc trưng vật liệu : 163
I.2 Quy đổi mặt cắt : 164
I.3 Xác định số bó cốt thép DƯL trong giai đoạn thi công: 165
1.3.1 Xác định vị trí TTH của mặt cắt 165
1.3.2 Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết 166
1.3.2.1 Tính và bố trí cốt thép cho mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công 167
1.3.2.1.2) Kiểm toán mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công : 168
II.2.1 Tính và bố trí cốt thép cho mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn khai thác 172
CHƯƠNG V 177
KIỂM TOÁN KẾT CẤU NHỊP 177
I KIỂM TOÁN GIAI ĐOẠN THI CÔNG 177
I.1.Quy đổi mặt cắt đỉnh trụ về mặt cắt chữ T 177
I.2 Tính mất mát ứng suất trong giai đoạn thi công 178
I.2.1.2.Thép cường độ cao: 179
I.2.1.3 Thép thường: 179
I.2.2 xác định diện tích cốt thép dự ứng lực cần thiết: 179
I.2.3 Tính đặc trưng hình học mặt cắt đỉnh trụ (Đã bố trí cốt thép DƯL ) 180
I.2.4 Tính toán mất mát ứng suất: 180
I.2.4.1 Mất mát do ma sát (Theo 5.9.5.2.2b-1) 181
I.2.4.2 Mất mát do thiết bị neo (Theo điều 5.9.5.2) 182
I.2.4.5 Mất mát do từ biến (5.9.5.4.3) 184
I.2.4.6 Mất mát do tự chùng (5.9.5.4.4) 184
I.3 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I tại mặt cắt 20-20 (mặt cắt đỉnh trụ) 185
Trang 4PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT
Trang 5CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG
I – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU BTCTDƯL
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BĂNG
Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dầm từng đốt theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía hoặc hẫng dần từ bờ ra Phương pháp này có thể áp dụng thích hợp để thi công các kết cấu liên tục, cầu dầm hẫng , cầu khung hoặc cầu dây xiên dầm cứng BTCT
Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng :
- Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng , kết cấu nhịp BTCT được đúc trên đà giáo di động theo từng đốt nối liền nhau đối xứng qua trụ cầu Cốt thép thường của các khối được liên kết với nhau trước khi đúc bê tông để đảm bảo tính liền khối và chịu cắt tốt của kết cầu Sau khi bê tông đốt dầm đủ cường độ cần thiết thì các đốt dầm này được liên kết với các đốt đã đúc trước đó nhờ cốt thép DƯL
- Phần cánh hẫng của kết câu nhịp BTCT đã thi công xong phải đảm bảo đủ khả năng nâng đỡ trọng lượng của các đốt dầm thi công sau đó cùng với trọng lượng giàn giáo ván khuôn đúc dầm và các thiết bị phục vụ thi công
- Để đảm bảo ổn định chống lật trong suốt quá trình thi công đúc hẫng phải đảm bảo tính đối xứng của hai cánh hẫng ( Thi công hẫng từ trụ ra ) hoặc nhờ trọng lượng bản thân của nhịp sát bờ đã đúc trên đà giáo làm đối trọng Đối các sơ
đồ cầu khung , đốt dẩm trên đỉnh trụ được liên kết cứng với thân trụ nhờ các cáp thép DƯL chạy suốt trên chiều cao trụ , Với các sơ đồ cầu dầm đốt này cũng được liên kết cứng tạm thời vào trụ cầu nhờ các gối tạm và các cáp thép hoặc các thanh thép DƯL mà sau khi thi công xong sẽ tháo bỏ
- Ở giai đoạn thi công hẫng , kết cấu nhịp chỉ chịu mô men âm do đó chỉ cần bố trí cốt thép DƯL ở phía trên Sau khi thi công xong 1 cặp đốt dầm đối xứng thì căng kéo cốt thép DƯl từ đầu mút này sang đầu mút kia và bơm vữa bê tông lấp kín khe hở giữa cốt thép và thành ống ngay để bảo vệ cốt thép
- Sau khi đúc xong đốt cuối cùng của các cánh hẫng tiến hành nối ghép chúng thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh
Việc đúc hẫng từng đốt trên đà giáo di động giảm được chi phí đà giáo Ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng với 1 thao tác lặp lại sẽ giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động
Phương pháp đúc hẫng thích hợp với xây dựng các dạng kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi , khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ đáy ván khuôn cho hợp
lý
Trang 6Phương pháp thi công đúc hẫng không phụ thuộc vào không gian dưới cầu do đó
có thể thi công trong điều kiện sông sâu , thông thuyền hay xây dựng các càu vượt trong thành phố , các khu công nghiệp mà không cho phép đình trệ sản xuất hay giao thông dưới công trình
II – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG ÁN
II.1 – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
- Quy trình thiết kế : 22TCN272 –05 Bộ Giao thông vân tải
- Tải trọng thiết kế :
+) Hoạt tải HL93 ,
+) Người đi : 3KN/m2
II.2 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU
- Sơ đồ cầu : 4x33 + 75 + 120 + 75 + 3x33
- Chiều dài toàn cầu Lc = 511 m , khổ cầu 8+2x1,5 m
II.2.1 – Kết cấu phần trên
- Một liên dầm liên tục ở giữa , 2 bên là các nhịp dầm giản đơn L=33m
- Dầm khung liên tục BTCTDƯL 3 nhịp ( 75 + 120 + 75 ) tiết diện hình hộp , vách nghiêng , chiều cao dầm thay đổi H= 7m trên trụ đến H=3m tại giữa nhịpvà đầu dầm ,
bề rộng đáy dầm hộp B=5m
- Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực
và mỹ quan kiến trúc
- Mặt cắt hộp dạng thành xiên
+) Chiều dày bản nắp : tb = 30 (cm)
+) Chiều dày bản đáy : Tại mặt cắt gối là 100 cm , tại mặt cắt giữa nhịp là 30 cm +) Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm
+) Chiều dày sườn dầm : Tại trụ ts = 80 cm , Tại mặt cắt giữa nhịp ts = 50 cm
- Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp
1- Bê tông mác có:
+) f’c = 40 (MPa)
+) c = 24,5 (kN/m3)
+) Ec = 32979,77 (MPa)
2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau:
+) Diện tích một tao Astr = 1,387 mm2
+) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa
+) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5%
3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12
4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu:
+) fy = 420 (MPa)
- Dầm dẫn : bằng bê tông cốt thép DƯL có chiều dài L = 33m , Mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ tiết diện chữ T , chiều cao h = 1,5 m , đặt cách nhau 2,3m
Trang 7- Trắc dọc cầu theo bán kính R = 3866 m , trong phạm vi 270m , tiếp theo dốc 3%
về phía 2 mố và đường đầu cầu , Độ dốc ngang cầu in = 2%
- Mặt cầu BT Asphan 7cm , dưới là lớp phòng nước 4mm
- Gối cầu , khe co giãn bằng cao su , lan can bằng thép , Thoát nước và chiếu sáng theo quy định hiện hành
- Bản mặt cầu trên nhịp dẫn giản đơn bằng BTCT 15 cm , Lớp phủ mặt cầu gồm 3 lớp : Lớp bê tông tạo dốc 4cm , lớp phòng nước 0,4cm , Lớp bê tông asphan 7cm ; độ dốc ngang cầu in = 2%
II.2.2 – Kết cấu phần dưới
a) Cấu tạo trụ cầu :
- Trụ cầu dùng loại trụ thân đặc bằng BTCT đổ bê tông tại chỗ bê tông có cường
độ chịu nén f’c = 30Mpa
- Trụ T1, T2, T3 , T8, T9 : được đặt trên móng cọc đóng : d = 40 cm
- Trụ T4, T7 : được đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 100 cm
- Trụ T5, T6: được đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm
- Phương án móng : Móng cọc đài thấp
b) Cấu tạo mố cầu
- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo f’c = 30Mpa
- Mố của kết cấu nhịp dẫn được đặt trên móng cọc đóng d= 40 cm
Trang 8CHƯƠNG II TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
I CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CẦU CHÍNH
- Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên
Lnb= (0,6 0,8) chiều dài nhịp giữa Lng
+) Trong phương án này chọn Lng = 120m
+) Lấy : Lnb = 75 m
Sơ đồ bố trí chung nhịp cầu chính :
- Xác định kích thước mặt cắt ngang : Dựa vào các công thức kinh nghiệm ta chọn mắt cắt ngang như hình vẽ :
II TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA DẦM CHỦ
II.1 – Phân chia đốt dầm
Nguyên tắc chung phân chia đốt dầm :
- Chọn chiều dài đốt K0 trên phần đà giáo mở rộng trụ : Trong phương pháp đúc hẫng cân bằng , Chiều dài của đốt K0 thường vào khoảng 12-14 m, để có đủ diện tích mặt
1 8 0 0
1 0 0 0
4 0 0
5 0 0
3 2 8 0
3 0 0
5 0 0
8 0 0
1 0 0 0
7 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0
4 0 0
Trang 9bằng cho việc lắp đặt 2 xe đúc đối xứng nhau trên đó mà thi công hai cánh hẫng đối xứng
nhau
- Chọn chiều dài đốt hợp long nhịp chính : Có thể lấy trong khoảng 2-4 m
- Phần còn lại của chiều dài cánh hẫng có thể lấy trong khoảng từ 2,5 – 4 m , Theo
dọc cầu sẽ có từng nhóm đốt, mỗi nhóm gồm các đốt có chiều dài giống nhau , Các nhóm
khác nhau có chiều dài khác nhau Chiều dài của đốt được chọn sao cho tận dụng hết
năng lực của thiết bị xe đúc Ví dụ trọng lượng của xe đúc nên gần bằng với khả năng
treo của xe đúc Như vậy sẽ giảm bớt số xe đốt đúc hẫng Mặt khác khối lượng bê tông
mỗi đốt phải phù hợp với khả năng cung cấp bê tông đến công trường
- Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bị hiện có của
đơn vị thi công ta phân chia các đốt dầm như sau :
+) Đốt trên đỉnh trụ : do = 14m (khi thi công sẽ tiến hành lắp đồng thời 2 xe đúc trên trụ)
+) Đốt hợp long nhịp giữa : dhl = 2m +) Đốt hợp long nhịp biên : dhl = 2m +) Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo : ddg = 14 m +) Số đốt ngắn trung gian : n = 4 đốt , chiều dài mỗi đốt : d = 3 m +) Số đốt trung gian còn lai : n = 10 đốt , chiều dài mỗi đốt d = 4 m
- Sơ đồ phân chia đốt dầm :
+) Nhịp giữa :
14
+) Nhịp biên :
1
16'
II.2 – Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm
- Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol bậc 2 theo phương trình :
Y = ax2 + bx +c
- Lấy điểm dưới cùng của đốt hợp long làm gốc toạ độ , trục x , y có chiều như hình
vẽ :
- Do đường cong đi qua gốc toạ độ nên c=0 , đồng thời đường cong đi qua 2 điểm A(-58,5;4,0) và B(58,5;4,0) nên có dạng :
4,0 = a.58,52 + 58,5.b
A(58,5;4,0)
Y B(-58,5;4,0)
Trang 104,0 = a.58,52 - 58,5.b
- Từ hai phương trình trên ta tính được :
A = 0,001169 B=0
Vậy phương trình có dạng:
Y = 0,001169.x2
II.3 – Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm
- Tính toán tương tự ta có phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm như sau ( Với gốc toạ độ chọn tại mặt trên của đáy dầm tại vị trí giữa nhịp) :
Y = 0,00108119.x2 – 0,000097307
II.4 – Xác định cao độ mặt dầm chủ
-Mặt cầu nằm trên đường cong đứng bán kính R = 3866 m
II.5 – Xác định các kích thước cơ bản và đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện
Sau khi khai báo mặt cắt thay đổi trong MiDas xong , ta tính được kích thước của các mặt cắt như sau :
½ Mặt cắt dầm chủ
BI1 BI1-2
BI3 BI3-2
B01 B02 B03
B01-2
- Bảng các kích thước hình học của mặt cắt :
HO2 0.5 0.5182 0.5274 0.536 0.5441 0.5516 0.5608 0.569
HO3 6.2 5.4532 5.0774 4.724 4.3929 4.0841 3.7071 3.3698 BO1 2.25 2.2548 2.2574 2.26 2.2626 2.2652 2.2687 2.2722 BO1-2 1.85 1.8952 1.9199 1.9346 1.9693 1.994 2.0269 2.0598 BO2 1.25 1.1706 1.1273 1.084 1.0407 0.9974 0.9397 0.8819
Trang 11HI1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 HI2 0.4 0.4182 0.4274 0.436 0.4441 0.4516 0.4608 0.469 HI3 4.7 4.1262 3.8375 3.566 3.3116 3.0744 2.7848 2.5256 HI4 0.6 0.5545 0.5316 0.51 0.4898 0.471 0.448 0.4274 HI5 1 0.8725 0.8083 0.748 0.6915 0.6388 0.5744 0.5168
BI3-2 1.3 1.4052 1.4626 1.52 1.5774 1.6348 1.7113 1.7878
MC 8 MC 9 MC 10 MC 11 MC 12 MC 13 MC 14 MC 15
HO2 0.5763 0.5826 0.5879 0.5923 0.5956 0.5981 0.5995 0.6
HO3 3.0722 2.8143 2.596 2.4175 2.2786 2.1794 2.1198 2.1 BO1 2.2757 2.2791 2.2826 2.2861 2.2896 2.293 2.2965 2.30 BO1-2 2.0927 2.1256 2.1585 2.1914 2.2243 2.2572 2.2901 2.323 BO2 0.8242 0.7664 0.7087 0.651 0.5932 0.5355 0.4777 0.42 BO3 2.9002 2.9544 3.0087 3.063 3.1172 3.1715 3.2257 3.28
HI2 0.4763 0.4826 0.4879 0.4923 0.4956 0.4981 0.4995 0.5 HI3 2.2969 2.0988 1.9311 1.7939 1.6872 1.611 1.5652 1.55 HI4 0.4093 0.3936 0.3802 0.3694 0.3609 0.3548 0.3512 0.35 HI5 0.466 0.422 0.3847 0.3542 0.3305 0.3136 0.3034 0.3 BI1 3.0783 3.0957 3.113 3.1304 3.1478 3.1652 3.1826 3.2
BI3 2.4617 2.5243 2.587 2.6496 2.7122 2.7748 2.8374 2.9 BI3-2 1.8643 1.9409 2.0174 2.0939 2.1704 2.247 2.3235 2.4
- Bảng tính toán đặc trƣng hình học của mặt cắt đầm chủ
Tên
MC
x
(m)
h (m)
hd
(cm)
B (m)
Bd
(m)
Bs (cm)
F (cm2)
S (cm3)
Yo (cm)
J (cm4)
0 0 7 108.40 12 5 80 133628 4.41E+07 329.69 9.86E+09
1 7 6.2714 95.61 12 5.1492 76.4 122050 3.67E+07 301.06 7.42E+09
2 10 5.9048 89.17 12 5.2306 74.9 116440 3.34E+07 286.84 6.35E+09
3 13 5.56 83.09 12 5.312 73.4 111147 3.04E+07 273.50 5.43E+09
4 16 5.237 77.39 12 5.3934 71.9 106171 2.77E+07 261.02 4.65E+09
5 19 4.9357 72.06 12 5.4748 70.3 101472 2.53E+07 249.36 3.99E+09
6 23 4.5679 65.52 12 5.5834 68.3 95759 2.25E+07 235.11 3.26E+09
7 27 4.2388 59.65 12 5.6918 66.3 90613 2.01E+07 222.31 2.68E+09
8 31 3.9485 54.44 12 5.8004 64.2 86007 1.81E+07 210.94 2.22E+09
9 35 3.6969 49.89 12 5.9088 62.2 82006 1.65E+07 201.00 1.86E+09
10 39 3.4839 46.00 12 6.0174 60.2 78578 1.51E+07 192.50 1.59E+09
11 43 3.3098 42.77 12 6.126 58.1 75701 1.40E+07 185.47 1.39E+09
Trang 1212 47 3.1742 40.19 12 6.2344 56.1 73428 1.32E+07 179.89 1.24E+09
13 51 3.0775 38.28 12 6.343 54.1 71735 1.26E+07 175.81 1.14E+09
14 55 3.0193 37.02 12 6.4514 52 70599 1.22E+07 173.20 1.08E+09
15 59 3 36.42 12 6.56 50 70072 1.21E+07 172.06 1.07E+09
Trong đó :
+) F : Diện tích tính đổi của mặt cắt +) S : Mômen tĩnh của mặt cắt với đáy dầm
+) Yo : Khoảng cách từ trục trung hoà đến đáy dầm +) J : Mômen quán tính của mặt cắt dầm với trục trung hoà +) hd : Chiều cao bầu dầm tính đổi
+) bd : Chiều rộng đáy mặt cắt hộp +) Bs : Bề rộng của sườn dầm +) h : Chiều cao của dầm +) B : Bề rộng đỉnh mặt cắt hộp