Thiết kế cầu qua sông m154 đatn

Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ .... Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 8

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ (25%) 9

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 10

1.1 Nhiệm vụ đồ án 10

1.2 Các điều kiện tự nhiên, khí hậu tại vị trí xây dựng cầu 10

1.2.1 Điều kiện địa hình, địa mạo 10

1.2.2 Điều kiện khí hậu, khí tượng, thuỷ văn, thuỷ lực 11

1.2.3 Điều kiện địa chất 11

1.3 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến 11

1.3.1 Dân cư và sự phân bố dân cư 11

1.3.2 Tình hình kinh tế - Chính trị - Văn hóa - Xã hội của vùng 11

1.3.3 Các định hướng phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong tương lai 12

1.4 Các điều kiện thi công 12

1.4.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu 12

1.4.2 Điều kiện cung cấp máy móc 12

1.4.3 Điều kiện cung cấp nhân lực 12

1.4.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt 13

1.4.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc 13

1.5 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật 13

1.5.1 Về thiết kế 13

1.5.2 Về khảo sát địa hình, địa chất 14

1.5.3.Về thi công và nghiệm thu 14

1.6.Phân tích sự cần thiết phải đầu tư 14

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 15

2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ 15

2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ 15

2.3.Phương án 1: Cầu dầm I BTCT DƯL nhịp 7x31(m) 15

2.4 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 5nhịp: 5x43(m) 16

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN I CẦU ĐƠN GIẢN BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 18

3.1 Giới thiệu chung về phương án 18

3.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 18

3.3 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu 21

3.3.1 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị 21

3.3.2 Tĩnh tải phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh 22

3.4 Tính toán khối lượng mố, trụ 23

3.4.1 Khối lượng mố 23

3.4.2 Khối lượng trụ 24

3.5 Tính toán số lượng cọc 25

3.5.1 Áp lực lớn nhất tác dụng lên mố, trụ 25

3.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ 29

3.5.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 33

3.5.4 Tính toán giá thành 35

CHƯƠNG 4 39

PHƯƠNG ÁN II: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT 39

4.1 Giới thiệu chung về phương án 39

4.2 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu 41

4.2.1 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị 41

4.2.2 Tĩnh tải phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh 41

4.2.3 Tĩnh tải bản mặt cầu 42

4.3 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 42

4.4 Tính toán khối lượng mố trụ 46

4.4.1 Tính toán khối lượng mố: 46

4.4.2 Khối lượng trụ 47

4.5 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ: 48

4.5.1 Áp lực lớn nhất tác dụng lên mố, trụ 48

4.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ 51

4.5.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 51

CHƯƠNG 5 59

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN 59

5.1 Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật: 59

5.2 So sánh các phương án theo giá thành dự toán: 59

5.3 So sánh các phương án theo điều kiện thi công chế tạo: 59

5.3.1 Phương án 1: Cầu dầm đơn giản BTCT DUL 59

5.3.2 Phương án 2: Cầu dầm liên hợp bản BTCT nhịp giản đơn 60

5.4 So sánh phương án theo điều kiện khai thác sử dụng 60

5.5 Kết luận và kiến nghị : 60

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT (45%) 61

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ DẦM CHỦ 62

1.1 Số liệu ban đầu 62

1.1.1 Số liệu thiết kế 62

1.1.2 Thống kê vật liệu 62

1.2 Thiết kế cấu tạo 63

1.2.1 Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang cầu 63

1.2.2 Lựa chọn các thông số: 63

1.3 Tính nội lực dầm chủ 64

1.3.1 Tính hệ số phân bố ngang 64

1.4 Tính toán nội lực dầm chủ 66

1.4.1 Các hệ số cho tĩnh tải p 66

1.4.2 Các giai đoạn làm việc và tải trọng tác dụng 66

1.4.2.1 Các giai đoạn làm việc 66

1.4.2.2 Tải trọng tác dụng 66

1.4.3 Tính toán nội lực dầm chủ do tĩnh tải 68

1.9: Sơ đồ chất tải lên đah Lực cắt tại vị trí gối 72

1.4.4 Tính toán nội lực dầm chủ do hoạt tải thiết kế 75

1.4.5 Tổ hợp nội lực 79

1.5 Tính toán và bố trí cốt thép 81

1.5.1 Tính toán diện tích cốt thép 81

1.5.2 Bố trí cốt thép DƯL cho dầm chủ 82

1.6 Đặc trưng hình học của các mặt cắt dầm theo các giai đoạn làm việc 84

1.6.1 Tiết diện quy đổi 84

1.6.2 Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn 1: 85

1.6.3 Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn 2: 88

1.6.4 Đặc trưng hình học tiết diện trong giai đoạn 3: 90

1.7 Tính toán mất mát ứng suất 91

1.7.1 Mất mát ứng suất do ma sát f PF 92

1.7.2 Mất mát ứng suất do biến dạng của neo 94

1.7.3 Mất mát ứng suất do nén đàn hồi f pES 94

1.7.4 Mất mát ứng suất do co ngót trong bê tông 95

1.7.5 Mất mát ứng suất do từ biến trong bê tông 95

1.7.6 Mất mát ứng suất do chùng cốt thép DƯL 96

1.7.7 Tổng hợp các mất mát ứng suất 97

1.8 Kiểm toán TTGH cường độ 1 98

1.8.1 Kiểm toán cường độ uốn 98

1.8.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép dự ứng lực 101

1.8.3 Tính cốt đai và kiểm toán cắt ở trạng thái giới hạn cường độ I: 102

1.9 Kiểm toán TTGH sử dụng 108

1.9.1 Các giới hạn ứng suất trong bê tông 108

1.9.2 Tính toán ứng suất thớ trên 108

1.9.3 Tính toán ứng suất thớ dưới 111

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRỤ T1 116

2.1 Số liệu thiết kế 116

2.1.1 Số liệu chung 116

2.1.2 Số liệu kết cấu phần trên 116

2.1.3 Số liệu trụ 116

2.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên trụ 117

2.2.1 Tĩnh tải (DC, DW) 117

2.2.2 Hoạt tải xe (LL) 118

2.2.3 Hoạt tải người đi (PL) 122

2.2.4 Lực hãm xe (BR) 123

2.2.5 Lực ly tâm (CE) 123

2.2.6 Tải trọng gió (WL,WS) 124

2.2.7 Tải trọng nước (WA) 128

2.2.8 Lực va tàu thuyền vào trụ (CV) 131

2.3 Tổ hợp tải trọng theo các trạng thái giới hạn lên các mặt cắt 134

2.3.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt xà mũ I-I 134

2.3.1.1 Tải trọng do tỉnh tải truyền xuống 134

2.3.1.2.Tải trọng do hoạt tải truyền xuống 135

2.3.1.3.Tải trọng do tỉnh tải bản thân phần hẩng của xà mũ 135

2.3.1.4 Tổ hợp nội lực tại mặt cắt I-I 136

2.3.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đỉnh móng II-II 137

2.3.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy móng III-III 146

2.4 KIỂM TOÁN MẶT 155

2.4.1 KIỂM TRA MẶT CẮT ĐỈNH BỆ 155

2.4.1.1.Tính đặc trưng hình học của mặt cắt 155

2.4.2.1 Các đăc trưng của vật liệu và tổ hợp tải trọng 164

2.4.2.4 Kiểm tra nứt (A5.7.3.4): 168

2.4.3 KIỂM TOÁN MẶT CẮT ĐÁY BỆ 170

2.4.3.1 Xác định sức chịu tải của cọc: 171

2.4.3.3 Kiểm tra cường độ của nền đất: 175

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG (30%) 184

CHƯƠNG 1:THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 185

1.1 Nhiệm vụ thiết kế: 185

1.2 Các số liệu thiết kế: 185

1.3 Đặc điểm khu vực xây dựng cầu: 185

1.3.1 Vật liệu: 185

1.3.2 Nhân lực và máy móc: 185

1.3.2 Điều kiện khí hậu và dân cư: 186

1.4 Kỹ thuật thi công các hạng mục công trình: 186

1.4.1 Công tác chuẩn bị 186

1.4.2 Chọn thời điểm thi công trụ cầu: 188

1.4.3 Trình tự thi công chính trụ cầu bao gồm: 188

1.5 Đề xuất các giải pháp và lựa chọn giải pháp thi công hố móng: 188

1.6 Phân tích so sánh chọn phương án thi công: 189

1.6.1 Phương pháp thi công dùng vòng vây cọc ván thép: 189

1.6.2 Phương pháp thi công đào trần : 190

1.7 Trình tự thi công trụ: 190

1.8 Các công tác trong quá trình thi công trụ: 191

1.8.1 Công tác chuẩn bị 191

1.8.1.1 Lán trại kho bãi 191

1.8.1.2 Nguyên vật liệu 191

1.8.1.3 Nhân lực và máy móc 191

1.8.2 Công tác định vị tim trụ: 192

1.8.2.1 Mục đích và ý nghĩa của công tác đo đạc 192

1.8.2.2Thi công đắp đảo đất 192

1.8.2.3.Xác định ổn định hố móng đào trần 192

1.9 Trình tự thi công cọc khoan nhồi: 196

1.9.1 Công tác chuẩn bị thi công: 196

1.9.2 Yêu cầu về vật liệu, thiết bị: 196

1.10 Hố móng đào trần có vòng vây đất bên ngoài : 201

1.11 Thi công đào đất hố móng: 201

1.12 Thi công đổ lớp bê tông đệm đáy: 202

1.13 Thi công bệ trụ: 202

1.14 Tính toán ván khuôn 204

1.15 Thi công thân trụ 210

1.15.1 Trình tự thi công 210

1.16.2 Tính toán ván khuôn 211

1.17 Thi công xà mũ: 218

1.17.1 Trình tự thi công: 218

1.17.2 Tính toán ván khuôn: 219

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 226

2.1 Giới thiệu chung 226

2.2 Đặc điểm lao lắp các dầm chủ BTCT đúc sẵn 226

2.3 Các điều kiện để chọn phương án thi công 226

2.4 Các phương án thi công 227

2.4.1 Phương án 1: Dùng trục long môn 227

2.4.2 Phương án 2: Dùng tổ hợp mút thừa loại nhỏ (giá ba chân) 227

2.5.Ưu nhược điểm của các phương án 228

2.5.1 Phương án I: Dùng cần trục long môn 228

2.5.2 Phương án 2: Dùng tổ hợp mút thừa loại nhỏ (giá ba chân) 228

2.6 So sánh chọn phương án 228

2.6.1 Phương án 1 228

2.6.2 Phương án 2 228

2.6.3.Trình tự thi công nhịp 229

2.7 Tính toán và kiểm tra phương án chọn 229

2.7.1 Kiểm tra lật theo phương dọc cầu 229

2.7.2 Kiểm tra lật theo phương ngang cầu 230

2.7.2.1 Khi chưa lao dầm: 231

2.7.2.2 Khi lao dầm: 232

2.7.3 Tính toán lực kéo, lực hãm 232

2.7.3.1 Tính toán lực kéo, lực hãm dầm I BTCT DƯL 31m khi lao dọc trên xe goòng 232

2.7.3.2 Tính cáp treo dầm 233

2.7.3.3 Tính ổn định của dầm I BTCT DƯL khi lao dọc trên xe goòng 234

CHƯƠNG 3: 235

LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG TRỤ T1 235

3.1 Trình tự thi công chung trụ T1: 235

3.2 Trình tự thi công chi tiết trụ T1 235

3.3 Biên chế nhân công máy móc cho từng chi tiết 245

TÀI LIỆU THAM KHẢO 254

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước Trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành xây dựng cầu đường thuộc Trường PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TẠI KON TUM Trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tâm của các Thầy Cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi và trau dồi chuyên môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp một phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sông

đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc

Do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy Giáo

TS Nguyễn Văn Mỹ và các giảng viên trong bộ môn Khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

PHẦN I THIẾT KẾ SƠ BỘ

(25%)



- Phương án I: Cầu Dầm BTCT DƯL

- Phương án II: Cầu Dầm Thép LH

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Nhiệm vụ đồ án

- Thiết kế cầu vượt sông M154

- Qui mô xây dựng: Vĩnh cửu

1.2 Các điều kiện tự nhiên, khí hậu tại vị trí xây dựng cầu

1.2.1 Điều kiện địa hình, địa mạo

Địa hình tỉnh Quảng Bình thấp dần từ tây sang đông, phía tây là dãy Trường Sơn với nhiều đỉnh núi cao trên 1.000 m, phía đông địa hình thấp dần nhưng do chiều ngang hẹp nên độ dốc địa hình ở Quảng Bình khá lớn Theo cấu trúc địa hình - địa mạo, có thể chia Quảng Bình thành 4 vùng:

- Vùng núi ở phía tây có diện tích 522.624 ha, chiếm 65% diện tích tự nhiên Phần lớn diện tích vùng này là các núi có độ cao 500-600 m cấu tạo bởi đá phiến biến chất, cát - bột kết Các núi có độ cao trên 1.000 m được cấu tạo bởi đá xâm nhập, với các đỉnh nhọn, sườn dốc (độ dốc trung bình 25o), độ chia cắt sâu trung bình 250-500 m Đặc trưng tiêu biểu nhất của vùng núi Quảng Bình là địa hình karst phân bố rộng rãi với 2 khối đá vôi rất lớn là Kẻ Bàng và Khe Ngang

- Vùng đồi trung du có diện tích 161.775 ha, chiếm 20% diện tích tự nhiên, chạy dọc theo các thung lũng sông lớn như Rào Nậy, Kiến Giang; độ cao thay đổi từ 50 đến

250 m, độ dốc trung bình 3-8o và được cấu tạo bởi các trầm tích lục nguyên, đá biến chất Do bị tác động mạnh của quá trình bóc mòn, rửa trôi nên địa hình có dạng mềm mại, thường là các quả đồi độc lập hoặc dãy đồi thấp dạng dải

- Vùng đồng bằng duyên hải có độ cao nhỏ hơn 15 m với diện tích 88.561 ha, chiếm 11% diện tích tự nhiên và địa hình có nguồn gốc mài mòn - bồi tụ

- Vùng cát ven biển chạy dài dọc phía đông của tỉnh, diện tích khoảng 32.140 ha, chiếm 4% diện tích tự nhiên, độ cao thay đổi từ vài mét cho đến vài chục mét, độ dốc lớn Tại vùng này, do tác động của gió và nước, hiện tượng cát bay, cát lấp diễn ra rất mạnh

Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đến việc xây dựng cầu

1.2.2 Điều kiện khí hậu, khí tượng, thuỷ văn, thuỷ lực

1.2.2.1 Điều kiện khí hậu, khí tượng

Quảng Bình nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa và luôn bị tác động bởi khí hậu của phía Bắc và phía Nam và được chia làm hai mùa rõ rệt:

+ Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau Lượng mưa trung bình hàng năm 2.000 - 2.300mm/năm Thời gian mưa tập trung vào các tháng 9, 10 và 11

+ Mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8 với nhiệt độ trung bình 24oC - 25oC Ba tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7 và 8

1.2.2.2.Điều kiện thuỷ văn, thuỷ lực

- Mực nước cao nhất : +7,0 m

- Mực nước thông thuyền: +4,0 m

- Mực nước thi công: +2,5m

- Mực nước thấp nhất: +0,0 m

1.2.3 Điều kiện địa chất

Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:

- Lớp 1: Lớp Cát, dày 2,5 m

- Lớp 2: Lớp sét dẻo chiều dày trung bình 5,50m

- Lớp 3: Lớp Cát hạt trung dày vô cùng

1.3 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến

1.3.1 Dân cư và sự phân bố dân cư

Thời gian gần đây khu vực đang được đẩy mạnh phát triển về mọi mặt Cùng với sự phát triển không ngừng về kinh tế, trình độ dân trí cũng được nâng cao rõ rệt, đồng thời do nắm bắt kịp thời các chủ trương của nhà nước nên tình hình dân số của vùng trong mấy năm gần đây tương đối ổn định

Dân cư của vùng phân bố tương đối đồng đều, mật độ dân cư tương đối lớn Ở gần vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều Do đó trước khi thi công phải đảm bảo được công tác đền bù giải tỏa để tạo mặt bằng thi công cầu Trong quá trình thi công cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho khu vực xây dựng cầu

Dân cư của vùng chủ yếu là người Kinh nên về phong tục tập quán không có gì đáng lưu ý

1.3.2 Tình hình kinh tế - Chính trị - Văn hóa - Xã hội của vùng

Tình hình kinh tế của vùng những năm gần đây có sự phát triển rất mạnh mẽ, thu nhập bình quân đầu người cao và ngày càng tăng lên Mức sống của người dân ngày càng được nâng cao, kéo theo đó là nhu cầu về đi lại về giao thông ngày càng tăng cao, điều

đó yêu cầu nhất thiết phải xây dựng nhiều tuyến đường, nhiều cây cầu mới để giải quyết các nhu cầu ngày càng cao của người dân

Khu vực xây dựng cầu nằm trên đường quốc lộ 1A Tình hình chính trị quốc phòng của khu vực rất ổn định Các cụm dân cư có các cán bộ tuyên truyền về chính sách của Đảng, giáo dục chính trị cho nhân dân, nhờ vậy mà lòng tin của nhân dân vào đảng ngày càng tăng cao, dân chúng ngày càng yêu nước hơn

1.3.3 Các định hướng phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong tương lai

Đây là khu vực có điều kiện rất thuận lợi để phát triển kinh tế trong tương lai Nằm ở trên đường quốc lộ 1A đi qua nên điều kiện giao thông thương mại giữa các vùng rất thuận lợi Vì vậy khu vực được đánh giá là sẽ phát triển năng động và nhanh chống trong tương lai và vấn đề phát triển cơ sở hạ tầng khu vực mà đặc biệt là hệ thống giao thông vận tải được xem là vấn đề trọng yếu để góp phần thực hiện thành công mục tiêu phát triển khu vực về mọi mặt

1.4 Các điều kiện thi công

1.4.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu

Vật liệu sử dụng cho công trình thì vùng đều có thể cung cấp được và rất thuận lợi: + Đất đắp: Đất đắp có thể sử dụng mỏ đất tại xã Tuyên Hóa Đường vào khai thác thuận lợi, đất tại đây thuộc loại đất sét pha cát lẫn dăm sạn, trữ lượng khoảng

>500000m3 Hiện mỏ đất này đang được khai thác nhằm phục vụ cho các công trình xây dựng

+ Đá: Mỏ đá Lèn Na nằm ở địa bàn xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, TP Quảng Bình

Đá ở đây là loại đá granít màu xám xanh đốm đen, trữ lượng khoảng >700000 m3 Mỏ

đá cách công trình khoảng 10km, đường vận chuyển bằng bê tông nhựa rất thuận lợi Hiện mỏ đá đang được khai thác nhằm phục vụ cho các công trình xây dựng trong khu vực

+ Cát: 2 Mỏ cát ngay tại khu vực Tuyên Hóa, Bố Trạch Cát ở đây có chất lượng đạt yêu cầu, khả năng cung cấp 1000m3/ngày

+ Xi măng: Xi măng được vận chuyển từ công ty cổ phần xi măng Sông Danh Các loại xi măng đảm bảo được các chỉ tiêu kỹ thuật mà công trình cần

1.4.2 Điều kiện cung cấp máy móc

Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc phục vụ cho việc thi công cầu như: Máy khoan cọc nhồi, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông, máy bơm bê tông, máy đầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác Đảm bảo quá trình thi công được tiến hành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công

1.4.3 Điều kiện cung cấp nhân lực

Khu vực có số lượng người dân nằm trong độ tuổi lao động chiếm tỉ lệ lớn Người dân

có tính cần cù, chịu khó, ham học hỏi và được đào tạo khá tốt, có khả năng tiếp nhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật Đây là một trong thế mạnh, là nguồn lực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội

Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời tiết với năng suất cao

Đội ngũ công nhân đã từng đi thi công nhiều công trình, đã có nhiều kinh nghiệm trong công việc, làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết

1.4.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt

Đơn vị thi công cung cấp đầy đủ các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt của anh em công nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường Đảm bảo sự quan tâm tốt đến sức khoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn

Các nhu yếu phẩm này có thể được mua tại các chợ hoặc tại các quán hàng kinh doanh gần trên địa bàn thi công

Địa phương mà tuyến đi qua đã có điện lưới quốc gia rất ổn định đảm bảo cung cấp đầy đủ cho các loại máy móc chạy bằng điện và đảm bảo cung cấp đầy đủ cho nhu cầu sinh hoạt của anh em công nhân tại công trường

1.4.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc

Gần khu vực thi công công trình có trạm y tế xã do đó đảm bảo khi có sự cố, tai nạn gì trên công trường cũng có thể chuyển nhanh chóng đến trạm y tế kịp thời Đồng thời trên công trường cũng có một số thuốc men trị thương thường gặp trên công trường Trường hợp bất trắc có thể xảy ra thương tích nặng thì có thể đưa đến bệnh viện

Ngoài thời gian ban ngày làm việc tại công trường thì các ngày lễ, ban đêm anh em công nhân và các cán bộ kỹ thuật làm việc tại công trường có thể sinh hoạt văn hoá tại trung tâm văn hoá xã, hoặc học bồi dưỡng nghiệp vụ tại các trung tâm gần đó

Khu vực tuyến đi qua đã có mạng lưới điện thoại rất phát triển và ổn định Các mạng điện thoại không dây được phủ sóng trên toàn khu vực với chất lượng phủ sóng tốt và hầu như không gặp trở ngại gì Chính vì vậy mà tại công trường có thể lắp đặt điện thoại và các cán bộ, công nhân có thể sử dụng điện thoại di động tại công trường phục

vụ cho việc liên lạc giữa các tổ đội, các bộ phận thi công dể dàng, thuận lợi để quá trình thi công có thể diễn ra một cách cơ động, nhanh chóng và chính xác

1.5 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật

Gồm các quy trình, qui phạm thiết kế

1.5.1 Về thiết kế

Tiêu chuẩn về tải trọng gió TCVN 2737 – 95

Tiêu chuẩn về tải trọng do nhiệt TCVN 4088 – 85

Tiêu chuẩn về thiết kế chống động đất 22TCN 221 – 95

Tiêu chuẩn về giao thông đường thủy nội địa: TCVN 5664 – 92

Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ do mưa rào 22TCN 220 – 95

Gối cao su bản thép, tiêu chuẩn co dãn cao su AASHTO M251-92

Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237 – 01

Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054– 05

Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211– 06

Quy định nội dung tiến hành lập hồ sơ báo cáo NTKT và báo cáo NCKT các dự án xây dựng kết cấu hạ tầng GTVT 22TCN 268-2000

1.5.2 Về khảo sát địa hình, địa chất

Tiêu chuẩn TCXĐVN 309-2004 “công tác trắc địa xây dựng công trình-Yêu cầu chung”

Quy trình khoan thăm dò địa chất 22TCN 259-2000

Quy trình lấy mẫu nguyên dạng ATSM D1587

1.5.3.Về thi công và nghiệm thu

Quy trình đóng cọc thi công và nghiệm thu TCXDVN 286-2003

Cầu cống-Quy phạm thi công và nghiệm thu 22TCN 266-2000

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép quy phạm thi công và nghiệm thu TCVN 4452-87

Quy trình thi công và nghiệm thu cấp phối đá dăm TCVN8859-2011

Quy trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa TCVN8819-2011

Quy trình thi công và nghiệm thu cấp nền đường TCVN9436-2012

1.6.Phân tích sự cần thiết phải đầu tư

Các tuyến quốc lộ chính chạy qua địa bàn tỉnh Quảng Bình bao gồm quốc lộ 1A nối Quảng Bình với Hà Tĩnh ,Quảng Trị và Huế, quốc lộ 1A nối với khu kinh tế Hòn La , còn quốc lộ 12A tới Khu kinh tế cửa khẩu Cha Lo và nối với quốc lộ Khămmuon của Lào Do đặc điểm hệ thống sông, suối của tuyến đường quốc lộ 12A nhỏ hẹp và dộ dốc lớn nên không thuận lợi cho phát triển giao thông đường thuỷ Vấn đề giao thông

đi lại giữa hai bên bờ sông chỉ có thể thực hiện bằng các phương tiện tàu thuyền nhỏ qua sông, do đó nó không đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân sống tại đây

và không đảm bảo an toàn cho người qua sông Vì vậy mà việc thi công cầu qua sông M154 được xem là vấn đề hết sức cần thiết nhằm đáp ứng nguyện vọng, sự mong mỏi của người dân sống hai bên sông nói riêng và toàn khu vực nói chung Khi cầu được xây xong sẽ tạo điều kiện thuận lợi để nhân dân khu vực hai bên sông

có thể dễ dàng giao lưu, buôn bán với nhau

Như vậy việc xây dựng cầu qua sông M154 là rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng Cầu xây dựng sẽ vừa giải quyết nhiều vấn đề giao thông đi lại trong khu vực, vừa góp phần hoàn thiện cơ sở hạ tầng giao thông, nhằm thúc đẩy đầu tư, đưa nền kinh tế của các khu vực hai bên cầu nói riêng và của tỉnh Quảng Bình nói chung ngày càng phát triển để tương xứng với vị thế xứng đáng của mình

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ

2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ

- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước công nghệ thi công cầu ngày càng phát

triển mạnh mẽ, việc áp dụng các công nghệ thi công hiện đại vào các công trình cầu không còn là một vấn đề quá lớn Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ thi công còn phụ thuộc vào tình hình khu vực và điều kiện thi công

- Cầu M154 thuộc địa bàn tỉnh Quảng Bình là một cầu nằm trên đường quốc lộ 12A bắc qua con sông rộng với các đặc trưng khu vực xây dựng cầu như đã nêu trên thì có thể thực hiện với nhiều phương án cầu, kết cấu khác nhau Mặt khác giữa các công nghệ thi công không có công nghệ nào là tối ưu toàn bộ mà chỉ có công nghệ này tối

ưu và khả thi hơn công nghệ kia mà thôi

- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý về mặt kết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là tính kinh tế của công trình và phù hợp với khả năng của các đơn vị thi công

- Trên cơ sở đó ta đề xuất kết cấu thượng bộ của 2 phương án là cầu đơn giản dầm I và cầu giàn thép thi công bằng cẩu lắp

2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ

- Kết cấu hạ bộ của 2 phương án cầu cũng được đề xuất với kết cấu trụ đặc

- Sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép và dùng loại cọc khoan nhồi để tăng cường sức chịu tải khi chịu tải trọng lớn từ kết cấu thượng bộ Mặt dù cấu tạo trụ cầu và một số

bộ phận hơi phức tạp, thi công tương đối khó khăn nhưng với ưu điểm nổi trội là tăng

vẽ mỹ quan cho công trình cầu

Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông như sau:

2.3.Phương án 1: Cầu dầm I BTCT DƯL nhịp 7x31(m)

),max( 0 0

0 0





yc tt

yc tt

L L

L L

L

Vậy khẩu độ đạt yêu cầu

+ Cầu dầm I BTCT DƯL nhịp giản đơn 7 nhịp Mặt cắt ngang dầm là dạng I gồm 5 dầm, chiều dài mỗi nhịp là Lnhịp = 31m, tổng chiều dài cầu 7×31m = 217 m

+ Dầm dài 31m, chiều cao dầm 1,7m

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

+ Các lớp mặt cầu: Lớp bê tông nhựa 12,5 dày 7cm

Lớp CPĐD loại I, Dmax 25 dày 15cm

Lớp CPĐD loại II, Dmax 37,5 dày 30cm

Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K98

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

-Kết cấu mố:

Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng mố dùng móng cọc khan nhồi

có đường kính: 100cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 25m(mố MA và MB)

Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 200x20*300cm Gia cố 1/4 mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết diện 100x50cm

-Kết cấu trụ:

Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa Móng trụ dùng móng cọc đóng có đường kính: 100cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 25m

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Thi công bán lắp ghép, dầm I được thi công theo công nghệ cẩu lắp

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc đóng

2.4 Phương án 2: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 5nhịp: 5x43(m) Độ dốc dọc cầu

%

),max( 0 0

0 0





yc tt

yc tt

L L

L L

Trong đó:

yc

L0 = 210m: khẩu độ tĩnh không yêu cầu

+ Cầu dầm I BTCT DƯL nhịp giản đơn 5 nhịp Mặt cắt ngang dầm là dạng I gồm 5 dầm, chiều dài mỗi nhịp là Lnhịp = 43m, tổng chiều dài cầu 5×43m = 215m

+ Dầm dài 43m, chiều cao dầm 2.2m

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

+ Các lớp mặt cầu: Lớp bê tông nhựa 12,5 dày 7cm

Lớp CPĐD loại I, Dmax 25 dày 15cm

Lớp CPĐD loại II, Dmax 37,5 dày 30cm

Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K98

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Thi công bán lắp ghép, dầm thép chữ I được thi công theo công nghệ cẩu lắp

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc đóng

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN I CẦU ĐƠN GIẢN BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC

3.1 Giới thiệu chung về phương án

Kết cấu nhịp cầu dầm I bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp đơn giản gồm 7 nhịp 31m Mặt cắt ngang dầm là dạng I

Một nhịp có 5 dầm ngang đặt ở hai đầu nhịp và giữa nhịp Gồm 5 dầm chủ cao 1,7m khoảng cách hai dầm chủ là 2,2m, phần hẫng 1,1m Bản mặt cầu dày 20cm

3.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

Chiều cao dầm chủ 1,7m Gồm 5 dầm chủ, mỗi dầm đặt cách nhau 2,2m Tại các đoạn

ở hai đầu và ở giữa dầm chủ có bố trí các dầm ngang Các tấm đan được đặt trên khe của dầm chủ để đổ bản mặt cầu sau này

10 65

- Bản mặt cầu :Fbmc=10.5x0,2+0,1x0,08x2+0,08x0,63=2.11 (m2)

- Trọng lượng bản mặt cầu: Gmc=2,11x24=50.55 (kN/m)

- Trọng lượng tấm đan: Gtd = 4x0,08x1x1,45x24=11.14 (kN/m)

- Dầm ngang: Gồm 5 dầm bố trí theo cấu tạo

+ 2 dầm ngang tại gối

Chiều cao dầm ngang: hdn < hdc =1,7 m

Bề dày dầm ngang là 20cm

+ 3 dầm giữa nhịp:

Chiều cao dầm ngang: hdn > 2/3 hdc =1,13 m

Bề dày dầm ngang là 20cm

3.3 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu

3.3.1 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị

Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1m dài là:

Hình 3.7: Cấu tạo lan can

Thể tích ống thép đường kính 10cm dày 4mm dài 31m:

Số lượng

Thể tích trên 1 nhịp (m3)

Hàm lượng thép (kN/m3)

Trọng lượng thép (kN)

Trọng lượng

bê tông (kN)

Trọng lượng trên 1m dài (kN/m)

Với diện tích phần gờ chắn bánh: Fb =(0,25+0,15)/2x0.25=0,05m2, liên tục cách 0.5m

bố trí 1 cái ở 2 bên cầu

Thể tích gờ chắn bánh: Vp= 0,05×2×12,5x2= 2.5 m3

Khối lượng BT trong gờ chắn bánh: Gcb = Vcb×γc = 2,5×2,4x10= 60 kN

Khối lượng trên 1m dài: Gcb = Gcb/31 = 60/31= 1,94kN/m

3 Bê tông tường đỉnh KN =(0,5x2,2+(0,2+0.5)/2x0.7)x10.5x24 338.94

4 Bê tông tường cánh KN =(1x2+1x3.0+1.8x(3.0 +2.0)/2)x0.3x2x24 136.8

Hình 3.10: Cấu tạo trụ cầu

Cấu tạo 6 trụ tương tự nhau, ngoại trừ chiều cao của thân trụ là khác nhau:

- Chiều cao thân trụ 1,6 là 5,0 m

- Chiều cao thân trụ 2, 5 đều là 10,0 m

- Chiều cao thân trụ 3, 4 đều là 13,5 m

P MÔ= 1,25× (3975,9+149,01)= 5156,14 kN

CD

PL LL

P  – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố

yi : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố

q1= 9,3 KN/m; HL93 tải trọng thiết kế

T = 1,25 m: Bề rộng làn người đi bộ

PL = 3,0 KN/m2: Tải trọng đoàn người

ω = 15,2 m2: Tổng diện tích đ.a.h phản lực lên mố

ÐAH Rg DC+DW LL+PL

4,3 m 4,3 m

 15,2m2

Hình 3.11: Đường ảnh hưởng phản lực tại mố và chất tải bất lợi

Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):

CD

PL

LL

P  =1,75×2×1 [0,5x(1+0,25) ×(145× (1+0,858)+35×0,717) + 9,3×15,2 ] + 1,75×2×1,25×3,0×15,2 = 1338,48 kN

Xét xe tải thiết kế (xe 2 trục) :

P  – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên trụ

: Tổng diện tích đah áp lực lên mố

q1= 9,3 KN/m; HL93 tải trọng thiết kế

T = 1,25 m: Bề rộng làn người đi bộ

PL = 3,0 KN/m2: Tải trọng đoàn người

ω = 30,4 m2: Tổng diện tích đ.a.h phản lực lên mố

Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi Hơn nữa, để tính phản lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:

“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết

kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục 3.6.1.3.1 22TCN25,332-05)

4,3 m 4,3 m 1,2 m

1 0,96 0,858

30,4 m

145 145 35

110 110

 30,4m2

ÐAH Rt

PL LL 30,4 m

4,3 m 4,3 m 145 145 35

KCN

P

PL

LL

P  = LL×n×m x0,9[0,5x(1+IM) Piyi + 9,3ω]+ PL×2T×PL×ω

Tóm lại: trường hợp khống chế của các trụ là:

3.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ

+ Chọn cọc khoan nhồi có đường kính 1m, dự kiến chiều dài cọc ở mố, trụ là 30m

+ Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:

Ptt = min{Qr, Pr}

3.5.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

+ Sức kháng dọc trục danh định:(điều 5.7.4.4)

Pn = 0,85.[0,85.f’c.(Ap-Ast) +fy.Ast] Trong đó:

f’c - Cường độ chịu nén của BT cọc (MPa), f’c = 30MPa

+ Sức kháng dọc trục tính toán:

Pr = .Pn

Với : Hệ số sức kháng mũi cọc,  = 0,75

Pr = 0,75.19699,399 = 14774,55 (kN)

3.5.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền

Cọc khoan nhồi nằm trong 2 lớp đất nên ta cần tính sức kháng bên ở 2 lớp đất; mũi cọc nằm ở tầng đất cát hạt trung nên ta tính sức kháng mũi cọc cho lớp đất cát

Sức kháng thành bên thân cọc trong lớp đất dính:Q =si   qs L U i (kN)

Bảng 3.13 Sức kháng thành bên thân cọc trong đất dính

Q =  q L U i (kN)

Lớp

Chiều dài cọc hữu hiệu nằm trong các lớp đất

Chu vi cọc

Số nhát búa (SPT)

Sức kháng cắt không thoát nước

Hệ số dính bám

Sức kháng

bề mặt đơn vị

Sức kháng thành bên

Li (m) U(m) N Su (kPa)  q (kPa)s Q (kN)si

Sức kháng thân cọc danh định trong các lớp đất dính Q kNs  2568.91

Sức kháng mũi cọc trong lớp cát hạt trung:

- Vì chiều sâu lớp đất và tính chất cơ lý không thay đổi tại mố và trụ nên tính sức kháng mũi cọc chung cho cả mố và trụ

Tính toán sức kháng mũi cọc khoan nhồi trong lớp cát hạt trung theo phương pháp sức chịu tải của cọc chống:

qp=N S c u

6(1 0.2 )

c

Z N

Sức kháng mũi cọc:

Qp

Sức kháng tính toán của cọc:

QR

Sức kháng dọc trục tính toán:

Pr

Sức chịu tải tính toán của cọc: Ptt

Trong đó: n - Số lượng cọc tính toán

: hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng  = 1,3 đối với trụ

 = 1,6 đối với mố

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

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

1500 3000

Bảng 3.5.Bảng thống kê vật liệu toàn bộ cầu phương án I

vị

khối lượng

bê tông dầm f'c=50MPa m3 661,25

10

2 mố cầu

12

6 trụ cầu

14 60 cọc BTCT

Cốt thép thường ASTM A706M

Bảng 3.6.Bảng dự toán chi tiết xây dựng của phương án 1 - Cầu BTCT DƯL

STT Kết Cấu MĐM Vật Liệu Đơn Vị Khối Lượng

Đơn Giá (Đồng) Thành Tiền Vật

Liệu

Nhân Công Máy Móc Vật Liệu Nhân Công Máy Móc

Bảng 3.7.Tổng dự toỏn xõy dựng của phương ỏn 1 - Cầu BTCT DƯL

7 Chi phí đền bù CGMP G6 Tạm tính 2,000,000,000

6 Tổng cộng(1+2+3+4+5) G G1+ +G6 18,683,230,130

(Bằng chữ: Mười tỏm tỉ sỏu trăm tỏm mươi ba triệu hai trăm ba mươi nghỡn một trăm ba mươi đồng chẵn.)

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG ÁN II: CẦU DẦM THÉP LIÊN HỢP BẢN BTCT

4.1 Giới thiệu chung về phương án

ổn định của dầm thép khi nén

- Qua một số đặc điểm của dầm liên hợp như trên ta có thể chọn tiết diện dầm như sau:

Sơ bộ chọn tiết diện dầm liên hợp

Kết cấu nhịp cầu dầm thép liên hợp bản BTCT nhịp đơn giản gồm 5 nhịp 43 m Mặt cắt ngang dầm là dạng I

Một nhịp có các hệ liên kết ngang đặt cách nhau 3m Gồm 5 dầm chủ cao 2.2m khoảng cách hai dầm chủ là 2.1m, phần hẫng 1.05m Bản mặt cầu dày 20cm