ĐỒ ÁN TỐ NGHIỆP XÂY DỰNG CẦU ĐÚC HẪNG

Trang 1

Mục lục Phần 1: Thiết kế sơ bộ

GI I THIệU CHUNGÍ 12

CHơNG 1: PHơNG áN Sơ Bẫ 1 13

CầU DầM BTCT DL đểC HẫNG CâN BằNG 13

1.1 tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân bằng 13

1.1.1 Lịch sử phát triển 13

1.1.2 Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng 13

1.2 giới thiệu chung về phơng án 14

1.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 14

1.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu 14

1.2.2 Sơ đồ kết cấu 14

1.3 số liệu tính toán 15

1.3.1 Khổ cầu 15

1.3.2 Khổ thông thuyền 15

1.3.3 Tải trọng thiết kế 15

1.3.4 Các yếu tố hình học của cầu 15

1.3.5 Vật liệu thiết kế 15

1.4 các hệ số tính toán 16

1.4.1 Hệ số tải trọng 16

1.4.2 Hệ số xung kích 16

1.4.3 Hệ số làn xe 16

1.5 kích thớc cấu tạo dầm chủ 17

1.5.1 Cấu tạo dầm chủ 17

1.5.2 Cấu tạo dầm ngang 22

1.5.3 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu 22

1.5.4 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 22

1.6 xác định tĩnh tảI tác dụng lên dầm chủ 22

Trang 2

1.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I 22

1.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II 23

1.7 tính toán nội lực 25

1.7.1 Nguyên tắc tính toán 25

1.7.2 Tính toán nội lực 25

1.8 tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 34

1.8.1 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt giữa nhịp 34

1.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt nhịp biên 37

1.8.3 Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt trên đỉnh trụ 41

1.9 tính toán mố cầu 45

1.9.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 45

1.9.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố 48

1.9.4 Bố trí cọc trong móng mố 54

1.10 tính toán trụ cầu 59

1.10.1 Kích thớc cấu tạo của Trụ T4 59

1.10.2 Các mặt cắt kiểm toán trụ 60

1.10.2 Tính trọng lợng các bộ phận trụ 61

1.10.3 Tính trọng lợng áp lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp 61

1.10.4 Tính áp lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN 61

1.10.5 Tính áp lực nớc 62

1.10.6 Tổng hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 62

1.10.7 Bố trí cọc trong móng trụ 63

CầU DΜN THéP LIêN TễC 69

2.1 giới thiệu chung phơng án 69

2.1.1 Bố trí chung cầu 69

2.1.2 Kết cấu phần trên 69

2.1.3 Kết cấu phần dới 69

2.1.4 Tính toán phơng án sơ bộ: 69

Trang 3

2.2 Tính toán kết cấu nhịp chính 71

2.2.1 Xác định kích thớc hình học dàn 71

2.2.2 Tĩnh tải của cầu dàn 72

2.2.4 Hệ số phân bố ngang 75

2.2.5 Tính toán dàn: 75

2.3 Tính mố M1: 79

2.3.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 79

2.3.2 Kích thớc cấu tạo mố 80

2.3.4 Bố trí cọc trong móng 88

2.4 tính toán trụ cầu T4 .93

2.4.1 Cấu tạo trụ cầu 93

2.4.2 Xác định tổ hợp tải trọng chính tại mặt cắt đáy bệ 93

2.4.3 Bố trí cọc trong móng 95

2.5 phơng án thi công chỉ đạo 101

2.5.1 Thi công mố 101

2.5.2 Thi công trụ cầu 102

2.5.3 Thi công kết cấu nhịp chính 103

CầU DâY VăNG 105

3.1 tổng quan về cầu treo dây văng 105

3.3.1 Khổ cầu 107

Trang 4

3.3.3 Tải trọng thiết kế: 107

3.3.4 Các yếu tố hình học của cầu: 107

3.3.5 Vật liệu thiết kế: 107

3.5.1 Cấu tạo chung: 110

3.5.2 Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu chính 110

3.6 xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 111

3.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II: 111

3.7 tính toán nội lực và chọn tiết diện dây văng 112

3.7.1 Chọn loại cáp làm dây văng: 112

3.7.2 Tính góc nghiêng của dây văng so với phơng nằm ngang: 112

3.7.3 Tính toán nội lực trong các dây văng do tĩnh tải giai đoạn I: 113

3.7.4 Tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và Hoạt tải: 114

3.7.5 Tính toán nội lực trong dây văng do Tĩnh tải, Lực căng và Hoạt tải: 117

3.8 tính toán mố cầu 119

3.8.1 Kích thớc cấu tạo mố 119

3.8.4 Bố trí cọc trong móng mố 125

3.9 tính toán tháp cầu 131

3.9.1 Kích thớc cấu tạo của Tháp T1 131

3.9.2 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng trụ 133

3.9.3.Bố trí cọc trong móng trụ 135

139

CHơNG 4 140

Trang 5

SO SáNH V L A CH N PHΜ Ù Ä ơNG áN CầU 140

4.1 nguyên tắc lựa chọn phơng án cầu 140

4.2 so sánh u nhợc điểm của từng phơng án 140

4.2.1 Phơng án 1: Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 140

4.2.2 Phơng án 2: Cầu dàn thép 141

4.2.3 Phơng án 3: Cầu dây văng 141

4.3 Lựa chọn Phơng án 142

CHơNG 5 143 TíNH TOáN DầM CHẹ 143

5.2.1 Khổ cầu 145

5.2.4 Các yếu tố hình học của cầu 145

5.2.5 Vật liệu thiết kế 145

5.4.1 Cấu tạo dầm chủ 148

5.4.2 Tính toán đặc trng hình học tiết diện dầm chủ 151

5.4.3 Cấu tạo dầm ngang 153

5.4.4 Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu 153

Trang 6

5.5 xác định tảI trọng tác dụng lên dầm chủ 154

5.5.3 Tải trọng thi công 155

5.5.4 Hoạt tải 155

5.6 các tổ hợp tải trọng 156

5.6.1 Tổ hợp theo TTGH Cờng độ I 156

5.6.2 Tổ hợp theo TTGH Sử dụng 156

5.7 tính toán nội lực 157

5.7.1 Nguyên tắc tính toán 157

5.7.2 Các sơ đồ tính toán nội lực 157

5.7.3 Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki 157

5.7.4 Sơ đồ 2: Thi công hợp long nhịp giữa 161

5.7.5 Sơ đồ 3: Dỡ bỏ tải trọng thi công: 164

5.7.6 Sơ đồ 4: Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 166

5.7.7 Sơ đồ 5: Sơ đồ chịu hoạt tải tải khai thác 168

5.7.8 Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt tính toán qua các giai đoạn 171

5.8 tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ 174

5.8.1 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 174

5.8.2 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen âm 175

5.8.3 Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen dơng 180

5.8.4 Tính toán Đặc trng hình học tại các mặt cắt tính toán 181

5.8.5 Tính toán mất mát ứng suất 184

5.8.5.2 Tính toán mất mát ứng suất 186

5.9 kiểm toán dầm chủ theo ttgh cờng độ I 188

5.9.1 Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen âm qua các giai đoạn: .188

5.9.2 Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen dơng: 200

5.9.3 Kiểm tra các giới hạn cốt thép 200

5.9.4 Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu lực cắt của dầm chủ 203

Trang 7

5.10 kiểm toán dầm chủ theo ttgh sử dụng 209

5.10.1 Tính duyệt mặt cắt theo điều kiện chống nứt: 209

CHơNG 6 226 TíNH TOáN BảN MặT CầU 226

6.1 sơ đồ tính toán bản mặt cầu 226

6.1.1 Sơ đồ tính toán bản mặt cầu: 226

6.1.2 Nguyên tắc tính toán: 227

6.2 tính toán nội lực bản mặt cầu 228

6.2.1 Nội lực bản chịu mô men dơng 228

6.2.2 Xác định nội lực bản hẫng 230

6.3 tính toán bố trí cốt thép bản mặt cầu 232

6.3.1 Đặc trng cơ lý của vật liệu: 232

6.3.2 Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen âm tại mặt cắt trên gối 1 233

6.3.3 Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen dơng tại mặt cắt giữa nhịp: 234

6.3.4 Kiểm tra điều kiện giới hạn cốt thép: 235

6.3.5 Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu cắt: 237

CHơNG 7 226 TíNH TOáN Mẩ CầU 226

7.1 số liệu tính toán thiết kế mố cầu 226

7.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp thiết kế 226

7.1.5 Vật liệu Bê tông mố 226

7.1.6 Vật liệu Bê tông dầm 227

7.1.7 Vật liệu Bê tông dầm ngang + bản 227

7.1.8 Cốt thép thờng 227

7.1.9 Bê tông atphan+ nớc 227

7.1.10 Đất đắp sau mố 227

7.2 cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 228

Trang 8

7.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang 228

7.2.3 Kích thớc bản bê tông (Slab) 229

7.2.4 Dầm ngang (Transerve beam) 229

7.2.7 Cấu tạo lan can 230

7.3 Cấu tạo mố cầu 231

7.3.1 Kích thớc cơ bản của mố 231

7.4 tính toán tải trọng tác dụng lên mố 233

7.4.1 Các mặt cắt kiểm toán mố 233

7.4.2 Các tải trọng tác dụng lên mố 234

7.4.3 Trọng lợng các bộ phận của mố 234

7.4.4 áp lực thẳng đứng lên mố do trọng lợng KCN 235

7.4.5 áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp 235

7.4.6 áp lực thẳng đứng khi hoạt tải đứng trên bản quá độ 237

7.4.7 Tính áp lực ngang của đất 238

7.4.8 Tính lực hãm xe tác dụng mố 244

7.4.9 Tính lực hãm xe tác dụng mố 245

7.4.10 Lực ly tâm (CE): 245

7.4.11 Nội lực do tải trọng nớc WA: 245

7.5 tính toán mặt cắt đáy bệ i-i 246

7.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 246

7.5.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ (mặt cắt I-I) 247

7.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng thân (mặt cắt II-II) 257

7.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng đỉnh (mặt cắt III-III) 268

7.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm tờng cánh (mặt cắt IV-IV) 274

278

7.6 tính toán bản quá độ 279

7.6.1 Sơ đồ tính toán: 279

7.6.2 Tĩnh toán nội lực lên bản quá độ: 279

Trang 9

7.7 Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi 282

7.7.1 Bố trí cọc trong móng của Mố M0: 282

7.7.2 Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: 282

7.7.3 Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: 283

7.7.4 Tính toán nội lực dọc trục trong các cọc: 285

7.7.5 Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: 286

CHơNG 8 32 TíNH TOáN TRễ CầU 32

8.1 số liệu thiết kế 32

8.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp 32

8.1.5 Bêtông trụ 32

8.1.6 Bêtông dầm 33

8.1.7 Bêtông dầm ngang + Bản 33

8.1.8 Bêtông cọc 33

8.1.9 Bêtông atphan + Nớc 33

8.1.10 Cốt thép thờng 33

8.2 Cấu tạo kết cấu nhịp 34

8.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang cầu 34

34

8.2.2 Kích thớc cấu tạo của dầm chủ (Beam) 34

8.2.4 Cấu tạo lan can 35

8.3 Cấu tạo kết cấu nhịp 36

8.3.1 Kích thớc cơ bản của trụ 36

8.4 tính toán tải trọng tác dụng lên trụ 38

8.4.1 Các mặt cắt kiểm toán trụ 38

Trang 10

8.4.2 Tính trọng lợng các bộ phận trụ 39

8.4.3 Tính áp lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp 39

8.4.4 Tính áp lực thẳng đứng do hoạt tải trên kết cấu nhịp 39

8.4.4 Tính lực hãm xe tác dụng lên trụ 41

8.4.5 Lực ly tâm (CE): 41

8.4.6 Tính lực ma sát gối cầu 41

8.4.7 Tính áp lực nớc 42

8.4.8 Tính áp lực gió tác dụng lên trụ cầu 44

8.5 tính toán mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I): 46

8.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 46

8.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 47

8.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân thân trụ (Mặt cắt II-II) 55

8.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt III-III) 64

8.5.5 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt IV-IV) 68

8.6 Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi 73

8.6.1 Bố trí cọc trong móng của Trụ T4: 73

8.6.2 Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: 73

8.6.3 Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: 73

8.6.4 Tổ hợp tải trọng bất lợi xét tới mặt cắt đáy móng: 76

8.6.5 Kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc: 76

8.6.6 Tính toán nội lực trong các cọc của móng: 77

8.6.7 Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: 82

CHơNG 9 82 THIếT Kế THI CôNG CHI TIếT 82

9.1 Tính toán ổn định chống lật khi thi công đúc hẫng 82

9.1.1 Nguyên tắc chung 82

9.1.2 Các thông số tính toán: 82

9.1.4 Mômen lật do các tổ hợp tải trọng bất lợi trong thi công: 83

9.1.5 Tính toán số lợng thanh Cờng độ cao cần thiết: 85

Trang 11

9.2 tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy 90

9.3 tính toán thiết kế tờng vây cọc ván thép 91

9.3.1 Tính toán theo điều kiện ổn định của vòng vây cọc ván 91

9.3.2 Chọn vòng vây cọc ván thép .91

9.3.3 Tính hệ số áp lực ngang của đất 91

9.3.4 Xác định chiều sâu chôn cọc ván thép 92

9.3.5 Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 1 94

97

9.4 Tính toán thiết kế đà giáo mở rộng trụ 99

9.4.1 Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ T4: 99

9.4.2 Các tải trọng tác dụng lên đà giáo: 99

9.4.3 Tính toán nội lực 100

Trang 12

Giới thiệu CHUNG

1 Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Tiêu chuẩn 22TCN - 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải

- Tải trọng thiết kế : HL93

2 Quy mô công trình

Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm

3 Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I

5 Đặc điểm địa chất, thuỷ văn

Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNCN: + 7,00 m

- MNTT : + 4,50 m

- MNTN: + 2,30 m

Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn

Trang 13

Chơng 1: phơng án sơ bộ 1 Cầu dầm btct dl đúc hẫng cân bằng 1.1 tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân bằng

1.1.1 Lịch sử phát triển.

Trong số rất nhiều công nghệ thi công cầu BTCT, công nghệ thi công hẫng nổi lênvới nhiều u điểm và đã đợc áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới cũng nh ở Việt Nam.Từnăm 1977 phơng pháp đúc hẫng và lắp hẫng đã đợc áp dụng để thi công một số câycầu ở Việt Nam nh: cầu Rào, Niệm, An Dơng ở Hải Phòng (lắp hẫng), cầu khung T-dầm

đeo theo sơ đồ tĩnh định nhiều nhịp ở công trờng cầu Bình ở Quảng Ninh, cầu NôngTiến ở Tuyên Quang, cầu Phú Lơng trên QL5, gần đây có cầu Thanh Trì và cầu VĩnhTuy bắc qua sông Hồng ở Hà Nội v.v

1.1.2 Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng

Phơng pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồhẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh Có thể thi công hẫng từ trụ đốixứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công hẫng dần từ bờ ra Ưu điểm nổibật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo giảm đợc chi phí đàgiáo Mặt khác đối với các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao

độ ván khuôn Phơng pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nớc và

và không gian dới cầu Loại cầu này thờng sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m vàlớn hơn nữa

ở nớc ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã xây dựng nh cầu Phù Đổng, cầuNon Nớc, cầu Hoà Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh

Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phơng án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi côngtheo công nghệ đúc hẫng cân bằng

Trang 14

1.2 giới thiệu chung về phơng án

1.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế

- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế ờng ô tô TCVN 4054 - 05

đ-1.2.2 Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu

a Đặc điểm về kinh tế xã - hội

Cầu nằm trên đờng quốc lộ nối liền các trung tâm kinh tế của vùng

b Đặc điểm về thủy lực – thủy văn

Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:

- MNCN: + 7,00 m

- MNTT: + 4,50 m

- MNTN: + 2,30 m

c Đặc điểm về địa hình - địa chất

Đặc điểm địa chất:

- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m

- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m

- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m

- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m

- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn

- Trụ phần cầu chính dùng trụ thân rộng bằng BTCT

- Trụ cầu dẫn dùng trụ thân hẹp bằng BTCT

- Hai mố dùng mố chữ U-BTCT

- Móng dùng móng cọc khoan nhồi BTCT

Tiêu đề	Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Tác giả	Phạm Quang Duy
Trường học	Đại học Giao thông vận tải
Chuyên ngành	Xây dựng cầu đường
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	12,75 MB