Đồ án thiết kế hầm giao thông Đại học Xây Dựng Hà Nội

đồ án thiết kế hầm giao thông qua núi dài 550m qua núi , khổ hầm theo tiêu chuẩn AASHTO , thiết kế chi tiết mặt cắt ngang , tính toán phần mền sap2000, thiết kế neo BTCT, hộ chiếu khoan nổ mìn , biểu đồ chu kì đào ..... ( đồ án mang tính chất tham khảo dành cho sinh viên và các bạn đọc tìm hiểu )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH

NGẦM

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HẦM GIAO THÔNG

2%

25.4 8

25.4 3

25.3 8

25.3 4

25.3 0

25.2 6

25.2 0

25.1 6

25.1 0 25

25.4 3

25.3 8

25.3 4

25.3 0

25.2 6

25.2 0

25.1 6

25.1 0

10.2 3 9.25

12.8 4

10.2 3

14.5 1

10.2 3

132.

5 141.75 160

187.

5

215 227.8 4

242.

5 270

297.

5 307.73 325

352.

5 380

407.

5 422.0 1 435

462.

5

490 500.2 3

517.

5

550

571 6.00

R'1=4

THÔNG SỐ HÌNH HỌC CHO NỬA KẾT CẤU HẦM

Các bước thực hiện trong SAP 2000

Bước 1: Nhập sơ đồ tính vào chương trình

Bước 2: Thiết lập hệ thống đơn vị đo và mặt phẳng làm việc

Bước 3: Khai báo vật liệu

Bước 4: Khai báo mặt cắt

Bước 5: Gán vật liệu và tiết diện cho phần tử

Bước 6: Khai báo điều kiện biên

Bước 7: Khai báo và gán các trường hợp tải trọng

Bước 8: Tổ hợp tải trọng theo các trường hợp

Bước 9: Chạy chương trình

Bước 10: Xuất kết quả

Cách nhập sơ đồ tính vào chương trình đó là sử dụng các hình vẽ đã có sẵn về kết cấu vỏ hầm từ đó thiết lập sơ đồ tính trong chương trình AutoCad rồi Import vào trong chương trình Sap2000

Khởi động chương trình Sap2000 phiên bản được sử dụng là Sap2000 V21

Thiết lập hệ thống tọa độ trong Sap 2000 : Bằng cách kích vào góc dưới bên phải giao diện, ta sử dụng hệ thống đơn vị

Metric (Tonf, m, C)

Gọi menu File > Import > AutoCad.dxf File… ()

Hình Error! No text of specified style in document.-1 Gọi hộp thoại để Import sơ đồ tính

Hình Error! No text of specified style in document.-2 Đường dẫn file cad

Sau khi mở file sodochiadot_import sap, xuất hiện hộp hội thoại Import information để cài đặt các thông tin của file cad import vào SAP

Hình Error! No text of specified style in document.-3 Lựa chọn mặt phẳng kết cấu và đơn vị

Chọn Y trong mục Global Up Diẻction (để kết cấu nằm trong mặt phẳng XZ)

Đơn vị dài chọn mm trong mục Units (phù hợp với đơn vị vẽ trong AutoCad)

Nhấp nút OK để kết thức hộp thoại khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại DXF Import

Hình Error! No text of specified style in document.-4 Lựa chọn layer import

Ở đây lựa chọn Dim trong mục Frames (nét vẽ Layer đã sử dụng để vẽ kết cấu trong AutoCad)

Kết thúc hộp thoại bằng cách ấn vào OK Quá trình Import kết cấu từ AutoCad vào chương trình Sap2000 đã hoàn thành

Hình Error! No text of specified style in document.-5 Sơ đồ vị trí sau khi import vào sap

Dể mô hình đường trục hầm bằng phần tử thanh, vào Draw/ Draw Frame/ Cable/Tendon, sau đó xóa các gối ở chân vòm

Hình Error! No text of specified style in document.-6 Vẽ sơ đồ trục hầm

Ta được sơ đồ tính hoàn thiện

Hình Error! No text of specified style in document.-7 Sơ đồ tính trong SAP

b Khai báo vật liệu

Vật liệu cần khai báo bao gồm 3 loại : Bê tông vỏ hầm, vật liệu sử dụng cho phần tử gối nén và gối kéo

Do giả sử khi tính toán ta thay sự làm việc của đất đá bằng các gối đàn hồi, tại các vị trí vỏ hầm chuyển vị ra ngoài xuất hiện kháng lực đàn hồi thì ta thay bằng gối nén, còn tại các vị trí vỏ hầm chuyển vị vào trong thì không xuất hiện kháng lực đàn hồi, tuy nhiên để sơ đồ kết cấu không đổi thì ta vẫn khai báo gối kéo với Modulus biến dạng rất nhỏ để không làm thay đổi nội lực trong kết cấu

Vào Define/ Materials…xuất hiện hộp thoại Define Materials

Hình Error! No text of specified style in document.-8 Khai báo vật liệu

Chọn Add New Material… để khai báo vật liệu mới

Nhập tên vật liệu ở mục Material Name and Display Color : betongvoham

Chọn loại vật liệu ở mục Material Type : Concrete

Nhập trọng lượng riêng của vật liệu ở Weight pẻ Unit Volume : 2.4 T/m3

Nhập mô đun đàn hồi của vật liệu ở mục Modulus of Elasticity E = 2.3×106

Các thông số khác như hệ số poisson’s U, mô đun đàn hồi trượt G, hệ số giãn nở vì nhiệt A khi không có số liệu cụ thể được lấy theo mặc định của vật liệu bê tông trong chương trình

Hình Error! No text of specified style in document.-9 Khai báo bê tông vỏ hầm

 Khai báo vật liệu cho gối nén

Chọn Add New Material… để khai báo vật liệu mới

Nhập tên vật liệu ở mục Material Name and Display Color : GOINEN

Chọn loại vật liệu ở mục Material Type : Concrete

Nhập trọng lượng riêng của vật liệu ở Weight pẻ Unit Volume : 0 T/m3

Nhập mô đun đàn hồi của vật liệu ở mục Modulus of Elasticity E = 21769T/m3

Các thông số khác như hệ số poisson’s U, mô đun đàn hồi trượt G, hệ số giãn nở vì nhiệt A không xét đến lấy bằng 0

Hình Error! No text of specified style in document.-10 Khai báo vật liệu gối nén

Khai báo vật liệu cho gối kéo

Tương tự như khai báo với vật liệu gối nén do địa tầng không chịu nén nên vật liệu của gối kéo được lấy có mô đun đàn hồi rất nhỏ Ở đây để đảm bảo ảnh hưởng của phần tử thanh gối chịu kéo làm việc cùng với kết cấu là không đáng kể có thể lấy

mô đun đàn hồi cho vật liệu gối nén là E = 10-10

Tiến hành nhập khai báo như khai báo vật liệu gối nén kết quả

Hình Error! No text of specified style in document.-11 Khai báo vật liệu gối kéo

Kết quả sau khi khai báo xong đƣợc 3 loại vật liệu

Hình Error! No text of specified style in document.-12 Kết quả khai báo vật liệu

Vào Define/ Section Properties / Frame section…xuất hiện hộp thoại Frame properties :

Hình Error! No text of specified style in document.-13 Khai báo tiết diện

Click vào Add new Property…để khai báo mặt cắt xuất hiện hộp thoại Add Frame section Property, trong Frame section Property Type chọn: Concrete/ Rectangular :

Hình Error! No text of specified style in document.-14 Lựa chọn loại vật liệu và tiết diện

Sau đó khai báo các dữ liệu MC1 đến MC21

Hình Error! No text of specified style in document.-15 Khai báo mặt cắt tiết diện

Define/ Section Properties/ Frame Section/ Add New Property/ Trong Frame Section Property Type chọn Concrete/ Rectangular -> Khai báo mặt cắt tiết diện gối nén, gối kéo Các thƣ mục cần quan tâm và đƣợc nhập nhƣ hình : Section Name : Tên mặt cắt

Material : Vật liệu sử dụng

Depth(t3) : Chiều cao mặt cắt (lấy bằng khoảng giữa hai điểm giữa của hai cạnh chung đỉnh)

Width(t2) : Chiều rộng mặt cắt (lấy bằng 1m)

Hình Error! No text of specified style in document.-16 Khai báo tiết diện gối kéo

Hình Error! No text of specified style in document.-17 Khai báo tiết diện gối nén

 Gán mặt cắt cho các tiết diện

 Gán mặt cắt thay đổi cho các tiết diện

Tiến hành chọn các phần tử cần gán/ Assign/ Frame/ Frame Section… Xuất hiện hộp thoại Frame Properties/ Trong mục Properties : Chọn loại tiết diện cần gán/ OK

Chú ý : Trong công tác gán tiết diện cho gối, để giảm quá trình lặp, theo kinh nghiệm thì kháng lực đàn hồi xuất hiện ngoài khoảng 2φ = 90º ÷ 150º Do vậy ban đầu ta chọn 8 gối mỗi bên đối với đỉnh vòm làm gối kéo

Hình Error! No text of specified style in document.-18 Tiết diện sau khi gán

Tại vị trí chân vòm được mô hình là ngàm đàn hồi, tuy nhiên do lực dọc trong vỏ hầm lớn nên chuyển vị ngang nhỏ Vì vậy khai báo độ cứng theo phương ngang tại tiết diện chân vòm lớn Cụ thể độ cứng theo các phương như sau:

Độ cứng chuyển vị thẳng theo phương ngang: SDx = 1010 T/m

Độ cứng chuyển vị thẳng theo phương đứng:

⁄

Độ cứng chuyển vị theo phương dọc: SDy = 0

Độ cứng chuyển vị xoay quanh trục x: SRx = 0

Độ cứng chuyển vị xoay quanh trục z: SRz = 0

Độ cứng chuyển vị xoay quanh trục y:

Trong đó: + : Hệ số kháng đàn hồi tại chân vòm

+ : Moment quán tính tại tiết diện chân vòm

Chọn nút tại vị trí hai chân vòm/ Assign/ Joint/ Springs…xuất hiện hộp thoại Joint Springs Sau đó nhập các giá trị độ cứng

đã tính và chọn các mục như sau:

Chọn hệ trục tạo độ trong mục Coordinate System là GLOBAL

Nhập các số liệu độ cứng đã tính vào các mục tương ứng Nhấn OK để hoàn thành

Hình Error! No text of specified style in document.-19 Khai báo gối đàn hồi

Các gối đàn hồi được mô hình bằng các thanh 2 đầu khớp có chiều dài 1m với tiết diện chữ nhật 1.0×0.552 m và vật liệu thanh có độ cứng E = K = 227174.63(T/m3) Nút thanh phía địa tầng được khai báo là ngàm Trình tự khai báo như sau: Chọn các nút đầu phía địa tầng của thanh làm gối/ Assign/ Joint/ Restraints…/ xuất hiện hộp thoại Joint Restraints

Tạo liên kết ngàm bằng cách tích hết vào các ô trong mục Restraints in Joint Local Directions hoặc có thể khai báo nhanh bằng cách chọn biểu tượng ngàm trong mục Restraints

Hình Error! No text of specified style in document.-20 Khai báo gối là ngàm

Để tạo thanh hai đầu khớp, tiến hành chọn tất cả các thanh/ Assign/ Frame/ Releases/ Partial Fixity…/ xuất hiện hộp thoại Assign Frame Releases Chọn hỉai phóng moment theo trục 2-2 và 3-3 ở đầu và cuối thanh, việc lựa chọn được thể hiện ở hình:

Hình Error! No text of specified style in document.-21 Giải phóng liên kết

Kết quả sau khi khai báo điều kiện biên như hình:

Hình Error! No text of specified style in document.-22 Khai báo xong điều kiện biên

Tải trọng tác dụng lên kết cấu bao gồm : Trọng lượng bản thân kết cấu, áp lực địa tầng thẳng đứng, áp lực địa tầng nằm ngang Trình tự khai báo như sau :

Define/ Load Patterns…xuất hiện hộp thoại Define Load Patterns/ Sau đó khai báo các trường hợp tải trọng như hình

Hình Error! No text of specified style in document.-23 Khai báo các loại tải trọng

Các tổ hợp tải trọng cần phải được tổ hợp theo các trạng thái giới hạn, theo các trường hợp để tạo ra nội lực lớn nhất trong kết cấu Trong phạm vi đồ án, cũng như theo kinh nghiệm ta chỉ cần tổ hợp theo 2 trường hợp của TTGHCĐ

Define/ Load Combination…/ xuất hiện hộp thoại Define Load Combination/ Add New Combination/ Xuất hiện hộp thoại Load Combination Data

Các mục được nhập như hình

Hình Error! No text of specified style in document.-24 Các hệ số tổ hợp TH1

Hình Error! No text of specified style in document.-25 Các hệ số tổ hợp TH2

Tải trọng bản thân được tính toán dựa trên kích thước hình học của kết cấu và dung trọng riêng của vật liệu làm kết cấu vỏ hầm Tải trọng này sẽ được chương trình Sap2000 tự động tính toán khi ta khai báo Để gán tải trọng bẳn thân ta tiến hành lệnh như sau :

Chọn các thanh thuộc kết cấu vỏ hầm/ Assign/ Frame Loads/ Gravity…/ Xuất hiện hộp thoại Frame Gravity Loads :

Các mục được nhập như hình

Nhấn OK để hoàn thành gán tải trọng bản thân

Hình Error! No text of specified style in document.-26.Gán tải trọng bản thân

Hình Error! No text of specified style in document.-27 Kết quả sau khi gán tải trọng bản thân

Lựa chọn các thanh mà ALĐT TĐ tác dụng vào (các thanh từ tim ngang hầm trở lên đỉnh vòm) Sau đó vào Assign/ Frame Loads/ Distributed/ Xuất hiện hộp thoại Frame Distrybuted Loads :

Trong mục Load Pattern Name chọn trường hợp tải trọng là ALDT_D

Trong mục Uniform Load và Direction chọn hệ trục GLOBAL và Z Projected

Nhập tải trọng là -4.3987

Hình Error! No text of specified style in document.-28 Gán áp lực địa tầng đứng

Hình Error! No text of specified style in document.-29 Kết quả gán áp lực địa tầng đứng

Hình Error! No text of specified style in document.-30 Gán áp lực địa tầng nằm ngang

Hình Error! No text of specified style in document.-31 Kết quả gán áp lực địa tầng nằm ngang

Theo nguyên lý tính toán của phương pháp thay thanh là vùng xuất hiện kháng lực đàn hồi là chưa biết và phải tính lắp dần Khi tính toán bằng phần mềm Sap2000 để thực hiện được điều này, ban đầu ta gán cho các gối là chịu nén sau đó chạy chương trình, xuất phản lực tại các gối, gối nào có phản lực dương (chịu kéo) thì phải gán lại cho gối ấy là kéo Quá trình lặp được thực hiện cho đến khi tất cả các gối nén đều mang giá trị ấm (chịu nén)

Sau khi ấn F5 để chạy chương trình thì xuất hiện hộp thoại Set Load Case to Run Ở trường hợp tải trọng (Case Name) : DEAD, MODAL ta chọn Do Not Run Case Sau đó chọn Run Now như hình :

Hình Error! No text of specified style in document.-32 Kết quả gối kéo gối nén

Ta được kết quả nội lực cho các tổ hợp :

Hình Error! No text of specified style in document.-33.Lực dọc TH1

Hình Error! No text of specified style in document.-34.Lực dọc TH2

Hình Error! No text of specified style in document.-35.Moment TH1

Hình Error! No text of specified style in document.-36.Moment TH2

TH Frame Station OutputCase CaseType P V2 V3 T M2 M3

TH1

1 0 TH1 Combination -111.222 3.4093 4.059E-16 0 3.53E-16 3.45552

1 0.2674 TH1 Combination -109.459 3.4766 4.142E-16 0 2.44E-16 2.53496

1 0.53479 TH1 Combination -107.732 3.5465 4.227E-16 0 1.32E-16 1.59604

1 0 TH2 Combination -111.483 3.7201 4.434E-16 0 3.62E-16 3.52984

1 0.2674 TH2 Combination -109.725 3.7222 4.437E-16 0 2.43E-16 2.53488

1 0.53479 TH2 Combination -108.003 3.7269 4.443E-16 0 1.25E-16 1.53901

MÁY KHOAN HẦM BOOMER 352

KÍCH THƯỚC CỦA MÁY KHOAN BOOMER 352

KÍCH THƯỚC LÀM VIỆC CỦA MÁY KHOAN

XE VOLVO A25D KHI DI CHUYỂN

XE VOLVO A25D KHI DỰNG THÙNG

MÁY CÀO VƠ MSC-180

MÁY BƠM BÊ TÔNG PUTZMEISTER-BSA 1409D

MÁY PHUN BÊ TÔNG SIKA-PM500

XE VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG Cifa-RHS110

VÁN KHUÔN TRƢỢT

`

SƠ ĐỒ ĐÀO BẬC THANG

XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH NHÂN TRONG S’

2 2 2

0.5 0.5 0.6

nổ / 1lỗ kg)

tổng khối l-ợng thuốc nổ (kg)

i

iii iv v

1 - 4

5 - 15

16 - 35 36-49 50-62

0 25 50 75 100

2.34 2

4 11 20 14 13

0.8 0.5

3.2 5.5 10 7 7.8 ii

33.5 T?ng

diện tích tiết diện g-ơng đào b-ớc đào

kh? I LU ? NG đá nổ chiều sâu khoan

hệ số sử dụng lỗ mìn

số lỗ mìn tổng chiều dài các lỗ khoan

khối l-ợng thuốc nổ

số l-ợng kíp nổ

số l-ợng dây nổ l-ợng tiêu hao thuốc nổ đơn vị thực tế l-ợng tiêu hao kíp nổ đơn vị

l-ợng tiêu hao dây nổ đơn vị chi phí mét khoan đơn vị

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

m

L?

-Kg Kíp