Thiết kế cầu sông tranh, thuộc dự án thủy điện sông tranh, tỉnh quảng nam

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên của ngành xây dựngcầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tình của các

Trang 1

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA XD CẦU ĐƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đường

- Giáo viên hướng dẫn: GV ThS Nguyễn Lan

I- CÁC SỐ LIỆU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP:

1 Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu Sông Tranh, thuộc dự án

Thủy Điện Sông Tranh, tỉnh Quảng Nam

2 Các số liệu đồ án:

- Mặt cắt ngang sông

- Các số liệu địa chất

- Các số liệu thủy văn

- Các chỉ tiêu kỹ thuật chính: Khẩu độ Lo, Khổ cầu, Cấp thôngthương, Tải trọng thiết kế

- Qui trình thiết kế: 22 TCN 18-79 (hoặc 22 TCN 272-05)

(Kèm theo bản vẽ mặt cắt dọc sông thể hiện số liệu địa hình, địa chất, thủy văn)

II- NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:

1 – Thiết kế sơ bộ: (30%)

- Phân tích, đánh giá các số liệu địa phương (địa hình, địa chất,thủy văn, các chỉ tiêu kỹ thuật chính) đề xuất ít nhất 2 phương ánvượt sông khả thi

- Tính toán khối lượng, kiểm toán sơ bộ cấu kiện chịu lực chính (kếtcấu nhịp), tổng hợp khối lượng vật liệu, tính toán khái toán xâydựng các phương án

- Phân tích, so sánh các phương án, lựa chọn 1 phương án hợp lýnhất

2 – Thiết kế kỹ thuật: (55%)

- Thiết kế bản mặt cầu

- Điều chỉnh nội lực

SVTH: Hµ V¨n H©n – Líp 02X3B Trang 1

Trang 2

- Chuyên đề: Khảo sát các tính năng phân tích tải trọng di độngcủa phần mềm MIDAS/ Civil

3 – Thiết kế thi công: (15%)

- Thiết kế thi công kết cấu nhịp

III- YÊU CẦU THUYẾT MINH VÀ BẢN VẼ:

- Thuyết minh đánh máy in trên khổ giấy A4, tổng số trang từ

80-150 Quy cách thuyết minh đồ án tốt nghiệp theo qui định chung củaKhoa Xây Dựng Cầu đường

- Bản vẽ khổ giấy A1, số lượng ít nhất từ 8-9 bản

IV- NGÀY GIAO: 07/02/2007

V- NGÀY HOÀN THÀNH: /06/2007

Đà Nẵng, ngày… tháng 02 năm 2007

THÔNG QUA BM CẦU-HẦM

Tổ trưởng Giáo viên hướng dẫn

GVC.Th.S Lê Văn Lạc GV.Th.S Nguyễn Lan

Kết quả điểm đánh giá:

Ngày tháng năm 2007

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Trang 3

(Ký & ghi rõ họ tên)

Trang 4

Trang 5

Trang 6

LỜI CẢM ƠN

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

Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên của ngành xây dựngcầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua, với sự dạy

dỗ tận tình của các thầy cô trong khoa em luôn cố gắng học hỏi và trao dồi thêm chuyênmôn để phục tốt cho công việc sau khi ra trường và mong rằng với những kiến thức đãđược tiếp thu được trong quá trình học tập sẽ góp một phần nhỏ công sức vào công việcxây dựng đất nước

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài tìm được đã phần nào giúp em làm quenvới nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông, để sau này khi tiếp xúc với công việc sẽbớt đi những bỡ ngỡ, khó khăn Đây là lần đầu tiên em vận dụng những kiến thức cơ bản

để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên không thể tránh những sai sót Vì vậy kínhmong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho em

Cuối cùng cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Th.S NguyễnLan và toàn thể các thầy cô trong khoa Xây Dựng Cầu Đường đã tận tình chỉ dẫn cho emhoàn thành đồ án này

Trang 7

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương 1: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Đề tài: THIẾT KẾ CẦU SÔNG TRANH II HUYỆN BẮC TRÀ MY TỈNH

QUẢNG NAM

1 Khái quát chung về huyện Bắc Trà My:

1.1 Tình hình kinh tế - xã hội:

1.1.1 Giới thiệu chung:

Huyện Bắc Trà My là một huyện miền núi thuộc tỉnh Quảng Nam

Du lịch là ngành kinh tế tổng hợp mang tính xã hội cao, có vai trò về mặt giao lưu kinh

tế - chính trị - văn hoá - xã hội giữa các địa phương trong nước và quốc tế Đồng thờităng cường sự tin cậy, hiểu biết lẫn nhau giữa các dân tộc, góp phần củng cố hoà bình,nâng cao trình độ dân trí cho người dân địa phương Trong những năm gần đây, Đảng vàNhà nước đã có nhiều nghị quyết, chỉ thị quan trọng về việc phát triển ngành kinh tế dulịch với mục tiêu đưa du lịch thành ngành kinh tế mũi nhọn

Tuy nhiên để phát triển du sinh thái thì cần phải đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng trongkhu vực tạo sự thuận lợi cho các nhà đầu tư, tham gia đầu tư hoàn chỉnh hệ thống du lịch

1.1.2 Mục tiêu:

Từng bước phát triển ngành du lịch trong toàn cụm thành một ngành kinh tế mũi nhọn,tương xứng với tiềm năng vốn có, tạo ra sự chuyển dịch về cơ cấu kinh tế theo hướngphát triển khu vực dịch vụ, du lịch và thương mại

Tạo sự thuận lợi cho các nhà đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng ở các điểm du lịch đượcquy hoạch ở huyện Bắc Trà My Làm cơ sở xây dựng các dự án đầu tư vào lĩnh vực dulịch trên địa bàn, kêu gọi vốn đầu tư phát triển du lịch trong và ngoài nước tại các điểmkhai thác du lịch trong khu vực dự án

Tạo sự thuận lợi cho việc đi lại, phát triển dân sinh kinh tế và an ninh quốc phòngtrong khu vực Từng bước thực hiện quy hoạch chung phát triển kinh tế - xã hội huyệnBắc Trà My

Từng bước hoàn thiện mạng lưới giao thông nội thị và khu vực

1.1.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội:

Bắc Trà My là một huyện nhỏ kinh tế của đại đa số dân cư trong vùng còn rất khókhăn Phần lớn nhân dân trong vùng làm nông nghiệp Mức sống ở đây còn thấp

Trang 8

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng Trong những năm gần đây, được sự quan tâm chỉ đạo, đầu tư của chính phủ và các tổchức đoàn thể trong cũng như ngoài nước tình hình kinh tế của huyện từng bước được cảithiện đời sống dân cư dần được nâng cao.

1.2 Mạng lưới giao thông trong khu vực:

Để cho việc giao thông giữa các vùng ở hai bên bờ được thuận tiện và phát triển dulịch thì việc thăm do địa chất, xây dựng cầu nối liền hai bờ là cần thiết Cầu sẽ đáp ứngđược nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địaphương Từ đó sẽ phát triển được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nângcao đời sống kinh tế văn hóa của người dân địa phương nói chung

Hệ thống giao thông của huyện chủ yếu là đường đất chỉ có một số ít mới được cải tạo

và nâng cấp thành các tuyến đường cấp thấp

Trong khu vực dự án hệ thống giao thông đã và đang được xúc tiến đầu tư xây dựng,tạo thành hệ thống giao thông liên hoàn, đường kết nối với nhau bằng các đường liên xã,liên thôn

2 Các số liệu ban đầu:

2.1 Địa chất:

Đơn vị khảo sát tiến hành khoan thăm dò tại vị trí lỗ khoan, chi tiết mặt cắt địa chấtcác lỗ khoan được thể hiện trong bản vẽ “MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CẦU SÔNG TRANHII”

2.2 Thuỷ văn:

- Mực nước khảo sát: 84,59m (Tháng 3/2005)

2.3 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình:

Qui mô xây dựng : vĩnh cửu

Tần suất lũ thiết kế : p = 1%

Tải trọng thiết kế : HL-93 và đoàn người 400 KG/m2

Khổ cầu : K = 7 + 2x0,5 (m)

Khổ thông thuyền : Sông không thông thuyền

2.4 Phạm vi nghiên cứu của đồ án:

+ Thiết kế sơ bộ : 30 %

+ Thiết kế kỹ thuật : 55 %

+ Thiết kế thi công : 15 %

3 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI CỦA CÔNG TRÌNH:

3.1 Điều kiện địa hình:

Mặt cắt dọc dạng khá đối xứng, rất thuận tiện cho việc bố trí kết cấu nhịp đối xứng

Trang 9

3.2 Điều kiện địa chất:

Điều kiện địa chất lòng sông được trình bày cụ thể ở phần trên

3.3 Điều kiện khí hậu - thuỷ văn:

3.3.1 Điều kiện khí hậu:

Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanhnăm khoảng 25oC Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 37oC Giai đoạn từ tháng 2tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu

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

3.3.2 Điều kiện thuỷ văn:

Số liệu thuỷ văn:

- Mực nước khảo sát: 84,59m (Tháng 3/2005)

3.4 Điều kiện cung ứng vật liệu:

3.4.1 Nguồn vật liệu cát, sỏi sạn:

Có thể dùng vật liệu địa phương Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây có chất lượng tốt đảm bảotiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu

3.4.4 Năng lực và máy móc thi công:

Về mặt Công ty: công ty đấu thầu có đầy đủ phương tiện và thiết bị phục vụ thi công,đội ngũ công nhân, kỹ sư chuyên có môn cao và dày dạn kinh nghiệm trong vấn đề thiết

kế và xây dựng, hoàn toàn có thể đưa công trình vào khai thác đúng tiến độ Đặc biệt độingũ kỹ sư và công nhân đã dần tiếp cận được những công nghệ mới về xây dựng cầu.Mặt khác khi có công việc đòi hỏi nhiều nhân công thì có thể thuê dân cư trong vùng, nênkhi thi công công trình không bị hạn chế về nhân lực Còn đối với máy móc thiết bị cũng

có thể thuê nếu cần

3.5 Điều kiện kinh tế xã hội của khu vực cầu:

Qua kết quả báo cáo và khảo sát thống kê cho thấy khu vực đầu tư xây dựng có mật độphân bố dân trung bình, nghề nghiệp chủ yếu là nông nghiệp, bên cạnh đó là buôn bánSVTH: Hµ V¨n H©n – Líp 02X3B Trang 9

Trang 10

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng nhỏ và tập trung như hàng quán, chợ búa trong vùng Nhân dân ở đây cũng là nguồn nhânlực cần thiết trong quá trình xây dựng công trình cầu.

3.6 Hiện trạng giao thông và sự cần thiết đầu tư:

Để cho việc giao thương giữa các vùng ở hai bên sông được thuận tiện thì việc thăm

dò địa chất, xây dựng cầu nối liền hai bờ là cần thiết Cầu sẽ đáp ứng được nhu cầu giaothông, trao đổi buôn bán, giao lưu văn hóa giữa các vùng của địa phương Từ đó sẽphát triển được ngành dịch vụ du lịch của địa phương nói riêng, nâng cao đời sống kinh

tế văn hóa của người dân địa phương nói chung

Chương 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

I Phương án I:

I.1 Kết cấu thượng bộ:

+ Cầu dây văng dầm cứng liên tục BTCT f'c = 50MPa, 3 nhịp: 57 + 118 + 57 (m)+ Trụ lan can bằng BTCT, tay vịn bằng Inox

+ Các lớp mặt cầu:

- Lớp tạo mui luyện dày trung bình 7cm

- Lớp phòng nước dày 1cm

- BTN hạt mịn rải nóng dày 6,5cm

+ Khe co giãn bằng cao su cốt thép bản

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

I.1 Kết cấu hạ bộ:

+ Tháp cầu bằng BTCT f'c = 50MPa tiết diện hộp

+ Mố cầu dạng mố chữ U BTCT f'c = 30MPa

+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30MPa

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp lắp hẫng cân bằng qua tim tháp;+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bêtông tại chỗ;

+ Thi công tháp: đổ bêtông tại chỗ sử dụng ván khuôn trượt

II Phương án II:

II.1 Kết cấu thượng bộ:

+ Dầm liên tục BTCT f'c = 50MPa, 3 nhịp: 64 + 104 + 64 (m);

+ Trụ lan can bằng BTCT, tay vịn bằng Inox;

Trang 11

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng + Khe co giản bằng cao su cốt thép bản;

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

+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30MPa

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Dầm liên tục được thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng;

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bêtông tại chỗ;

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ bêtông tại chỗ;

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

Trang 12

* PHƯƠNG ÁN I: CẦU DÂY VĂNG DẦM CỨNG BTCT

* PHƯƠNG ÁN II: CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT

Trang 13

Phần I: THIẾT KẾ SƠ BỘ HAI PHƯƠNG ÁN

Chương 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I

CẦU DÂY VĂNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG CÂN BẰNG

I Sơ đồ tính:

Phương án I là phương án cầu dây văng 3 nhịp 57 + 118 + 57 (m), hai mặt phẳng dây

có sơ đồ tính toán như sau:

Hình 1: Sơ đồ cầu dây văng

II Tính toán khối lượng các hạng mục công trình:

II.1 Tính toán khối lượng kết cấu thượng bộ:

1 Tính toán khối lượng dầm cứng BTCT:

Dầm liên tục BTCT của cầu dây văng được thi công theo công nghệ lắp hẫng Khoảngcách giữa các dây văng là 6(m) Do có xét đến khối lượng của khối neo, việc bố trí cácdây văng nên chiều dài các khối đúc được chia làm 2 loại: khối dây văng có chiều dài2,8(m) và khối tiêu chuẩn có chiều dài 3,2(m) Do đó, trong 1 khoang dây sẽ có 1 khốitiêu chuẩn và 1 khối dây văng

Dầm liên tục BTCT dài 232(m) của cầu được cấu tạo từ 36 khối đúc dây văng, 32 khốiđúc tiêu chuẩn, 1 đốt hợp long đổ tại chỗ dài 4m và 2 khối K0 tại 2 tháp đổ tại chỗ, chiềudài 1 khối là 12,4(m)

Trang 14

ThuyÕt minh §ơ ¸n Tỉt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÌu §íng

- Diện tích mặt cắt ngang của khối dđy văng:

40

LỚP TẠ O DỐ C 2%

LỚP PHÒNG NƯỚC 1cm LỚP BTN DÀY 6,5cm

(mỗi vâch có chiều dăy 0,3m)

- Diện tích BT của 1 khối neo:

Trang 15

2 Tính toán khối lượng các lớp mặt cầu:

Cấu tạo các lớp mặt cầu xem trên hình – Mặt cắt ngang cầu

+ Lớp mặt cầu gồm 2 lớp: lớp BTN dày 6,5cm và lớp phòng nước dày 1cm

+ Lớp tạo dốc đổ ngay khi đổ bản mặt cầu

* Tính toán khối lượng cho các lớp mặt cầu:

Hình 3: Lan can tay vịn

Trang 16

0,08 -0,13,14

A

2 2

=

- Trọng lượng tay vịn ống thép tính cho toàn cầu:

4.0,0028.(232 – 117.0,15).7,85.9,8 = 184,77 (KN)

Bảng 1: Bảng tổng hợp khối lượng lan can tay vịn

1289,281

4 Tính toán tĩnh tải giai đoạn I và II:

- Tĩnh tải giai đoạn I:

Trang 17

1.1 Cấu tạo tháp cầu:

Hai tháp đều có cấu tạo và kích thước như nhau Ta chi tính cho 1 tháp, tính tổng khốilượng các phần riêng lẻ rồi cộng lại, tháp có cấu tạo như hình vẽ:

150

40 40

926

203 420

203

40

170 90

40 40

200 150

950 150

100 100

1800

100 100

Hình 5: Cấu tạo tháp cầuSVTH: Hµ V¨n H©n – Líp 02X3B Trang 17

Trang 18

1.2 Tính toán khối lượng cho 1 tháp cầu:

- Khối lượng phần đỉnh tháp để neo dây văng: đỉnh tháp cao 10m

Trang 19

Hình 9: Kích thước phần giằng trên gần đỉnh tháp

- Khối lượng phần giằng dưới tháp: phần này có tiết diện đầu giống tiết diện I - I, tiếtdiện giữa giống tiết diện II – II

Trọng lượng tính cho 1 tháp cầu:

1,97083013,5

60,2282

357,088742,483

173738,597DC

Trang 20

2.1 Cấu tạo mố cầu:

Mố là loại mố nặng BTCT M300, 2 mố có kích thước không giống nhau

2.2 Tính khối lượng mố A: (mố trái)

Sử dụng phần mềm Autocad, ta tính được diện tích các mặt cắt của từng bộ phận mố

760 50

Trang 21

Trang 22

Trang 23

- Sơ đồ kết cấu trong cầu dây văng là hệ siêu tĩnh, nội lực trong hệ phụ thuộc độ cứngcủa của các bộ phận cấu thành nên hệ Do đó để tính toán được nội lực trong hệ phải sơ

bộ lựa chọn cấu tạo tiết diện dây văng

- Sử dụng các bó cáp cường độ cao (CĐC) gồm nhiều tao có đường kính danh định15,2mm

Bảng 4: Các chỉ tiêu các bó cáp được sử dụng

Tải trọng giới hạn (βz) (KN) 9634,8 15884,4 23696Tải trọng sử dụng (0,45βz) (KN) 4335,7 7148 10663,4

1 3 5 7 9 11 13 15

Hình: Sơ đồ bố trí dâyBảng 5: Các thông số của dây văng

Trang 24

V Tính toán số lượng cọc trong bệ móng:

n =β

Trong đó:

n : là số lượng cọc tính toán;

β : hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng, β = 1,6;

Ptt: Sức chịu tải tính toán của cọc;

AP: Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng

V.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:

Sử dụng cọc khoan nhồi BTCT đường kính 1,2m; f'c = 30 MPa

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

Ptt = min{Qr, Pr}

Trong đó:

Qr: Sức chịu tải của cọc theo đất nền;

Pr: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

fy : Giới hạn chảy của cốt thép chủ; fy = 420MPa

Thay vào ta được:

Trang 25

Ksp: Hệ số chịu tải không thứ nguyên

d d

d sp

S

t.3001.10

D

S3K

H.4,01d

s

s ≤+

Hs: Chiều sâu chôn cọc vào trong hố đá; Hs = 2000mm

Thay số vào các công thức ta được:

Các bước chính thực hiện trong chương trình:

- Mô hình hóa kết cấu

- Khai báo vật liệu và các dạng mặt cắt dự đoán sẽ dùng trong kết cấu

- Gán các đặc trưng hình học vừa khai báo cho các phần tử trong mô hình

- Khai báo về liên kết và các ràng buột tại các nút của mô hình

- Khai báo các thông tin về tải trọng tác dụng lên kết cấu

- Chạy chương trình và xuất kết quả

Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:

1 Mô hình hóa kết cấu:

Trang 26

- Sơ đồ cầu là dầm liên tục gồm: 57 + 118 + 57 (m) Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽđược mô hình vào trong chương trình gần đúng như kết cấu thật, mô hình bài toán là “môhình không gian”

- Dầm chủ có tiết diện hình hộp vách xiên biên dưới không thay đổi mô tả trong

2 Khai báo vật liệu và các dạng mặt cắt dự đoán sẽ dùng trong kết cấu:

2.1 Khai báo vật liệu:

Vào menu Model, chọn Properties\ Material, xuất hiệ hộp thoại Properties rồi khai

báo các loại vật liệu như trong bảng sau:

Hình 15: Khai báo vật liệu cho các thành phần trong cầu

2.2 Khai báo mặt cắt:

2.2.1 Khai báo mặt cắt tiết diện dầm chủ:

Từ hộp thoại Properties ta chọn Section Nhấn Add để xuất hiện hộp thoại Section

Data.

Trang 27

Trang 28

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng b) Khai báo mặt cắt thân tháp:

Hình 18: Khai báo mặt cắt thân tháp rỗng và thân tháp đặcc) Khai báo mặt cắt phần giằng trên và giằng dưới:

Hình 19: Khai báo mặt cắt phần giằng trên và giằng dưới

Trang 29

ThuyÕt minh §å ¸n Tèt NghiÖp    Khoa X©y Dùng CÇu §êng d) Khai báo mặt cắt phần vát bệ tháp và bệ tháp:

Hình 20: Khai báo mặt cắt phần vát bệ tháp và bệ tháp2.2.3 Khai báo mặt cắt tiết diện dây văng:

Nhập đường kính cáp tương ứng cho 3 loại: 37 tao, 61 tao, 91 tao tương ứng với cácđường kính 0,081; 0,1038 và 0,1268m

Hình 21: Khai báo mặt cắt tiết diện dây văngSVTH: Hµ V¨n H©n – Líp 02X3B Trang 29

Trang 30

3 Gán các đặc trưng hình học vừa khai báo cho các phần tử trong mô hình:

Sau khi đã tạo được các mặt cắt cần dùng trong mô hình, ta tiến hành gán chúng chocác phần tử trong mô hình nhằm phản ảnh sự làm việc của phần tử đúng với thực tế

4 Khai báo về liên kết và các ràng buột tại các nút của mô hình:

- Tạo liên kết giữa các dây văng với các nút dầm bằng liên kết Rigid Linh…

- Tạo liên kết giữa nút dầm trên đỉnh tháp với nút giữa giằng ngang bằng Rigid Link…

Vào: Model\ Boundaries\ Rigid Link…

- Liên kết giữa phần đầu dầm phía mố A, B với nền đất được mô tả bằng gối di động;liên kết giữa trụ và nền đất được mô tả bằng ngàm cứng:

Vào: Model\ Boundaries\ Supports

Trang 31

5 Khai báo các thông tin về tải trọng tác dụng lên kết cấu:

5.1 Khai báo các trường hợp tải trọng:

Vào Load\ Static Load Cases:

Hình 25: Khai báo các trường hợp tải trọng

5.2 Khai báo tải trọng bản thân:

Vào Load\ Self Weight Từ Tab Load Case Name chọn TT 1 rồi điền hệ số -1 vào

ô z trong Tab Self Weight Factor Sau đó nhấn nút Add từ Tab Operation Xem hình

5.3 Khai báo tải trọng phân bố:

Chọn chiều dài toàn bộ cầu rồi vào Load\ Element Beam Loads:

Hình 26: Khai báo tải trọng bản thân và phân bố

5.3 Khai báo hoạt tải:

Vào Load\ Moving Load Anaylisis Data\ Moving Load Code… Chọn AASHTO

LRFD trong danh sách Moving Load Code:

Trang 32

Hình 27: Chọn mã hoạt tải

5.4 Khai báo các làn xe:

Đây là cầu đường núi với tổng bề rộng là 8m, trong đó 7m dành cho phần xe chạy;không có phần dành riêng cho người đi bộ Vì vậy, ta khai báo nếu có xe chạy thì không

có người đi lại trên cầu và ngược lại

Ta khai báo làm 3 làn với 2 làn xe và 1 làn người như sau:

5.5 Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05:

Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:

+ HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn

+ HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn

Trang 33

5.6 Khai báo các lớp xe:

Vào Load\ Moving Load Anaylisis Data\ Vehicle Classes…

Hình 29: Khai báo các lớp xe

5.7 Khai báo các trường hợp tải trọng di động:

Vào Load\ Moving Load Anaylisis Data\ Moving Load Cases…

Hình 30: Khai báo các trường hợp tải trọng di động

6 Khai báo các tổ hợp tải trọng:

Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo các

tổ hợp tải trọng Cách khai báo như sau:

Vào Load > Create Load Cases Using Load Combinations… sẽ xuất hiện hộp thoại

Load Combination Ta tiến hành khai báo các loại tổ hợp tải trọng như sau:

Trang 34

Hình 30: Khai báo các tổ hợp tải trọngBảng 7: Bảng khai báo các tổ hợp tải trọng

2 Tổ hợp 2 Add Xe tải thiết kế + Tải trọng làn 1.75

3 Tổ hợp 3 Add Xe 2 trục + Tải trọng làn 1.75

6 Tổ hợp 6 Add Tổng tĩnh tải + Max(Hoạt tải) 1

7 Chạy chương trình và xuất kết quả:

Nhấn phím F5 để thực hiện lệnh chạy Sau khi chương trình chạy xong ta vào menu

Results để xem các kết quả cần tính toán.

Vào Results\ Reactions\ Reaction Foces\ Moments… để xem phản lực tại đáy móng

mố và trụ

Hình 31: Phản lực tại mố và trụ trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 6 gây ra

IV 3 Tính toán số lượng cọc trong móng mố và tháp:

- Phản lực tại đáy móng mố khi tính đến trọng lượng bản thân mố:

Trang 35

700 200

1800

Hình 33: Bố trí cọc trong móng tháp 1 và tháp 2

V Kiểm toán khả năng chịu lực của dây văng:

Trang 36

- Sử dụng chương trình MIDAS civil để tính nội lực trong các dây văng Các tổ hợp tảitrọng, hệ số tải trọng được lấy như trong phần tính toán phản lực

Bảng 9: Giá trị nội lực trong các tổ hợp bất lợi và kết quả kiểm toán

VI Kiểm toán sơ bộ diện tích tối thiểu của tiết diện dầm chủ:

Diện tích tối thiểu của dầm chủ tại tiết diện có lực dọc lớn nhất:

R

S.k

A≥ max

Trong đó:

+ Smax: Lực dọc tính toán lớn nhất trong dầm chủ do tĩnh tải và hoạt tải

Hình 34: Biểu đồ bao lực dọc trong dầm chủ gây ra bởi tổ hợp 6

- Từ biểu đồ ta có lực dọc lớn nhất trong dầm chủ do tổ hợp tải trọng bất lợi nhất

(Tổng tĩnh tải + Max(Hoạt tải)) gây ra: Smax = - 15683(KN)

+ k = ( 2÷3): hệ số phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ lớn của lực dọc và mômen uốn

trong tiết diện, chiều cao dầm chủ và tổ chức tiết diện Bất lợi nhất chọn k = 3

Trang 37

94,050000

15683.3R

S.k

→ Dầm chủ tiết diện hộp có A = 4,81(m2) > 0,94(m2): Thỏa yêu cầu

VII Tính toán cáp DƯL trong dầm chủ:

- Trong cầu dây văng việc điều chỉnh nội lực nhằm cực tiểu hóa mômen uốn trongdầm cứng là việc làm không thể bỏ qua và có hiệu quả rất cao Sau khi điều chỉnhmômen uốn trong dầm, chủ yếu là do hoạt tải và một phần mômen uốn cục bộ do tĩnh tảigây ra

- Như vậy mômen uốn tính toán trong dầm chủ:

Mtt = Mcb + Mht (KN.m)Trong đó:

+ Mcb: Mômen uốn cục bộ do tĩnh tải, Mcb =

16

ql2

+ q = (DCI + DWII) = (154,07 + 5,56) = 159,63 (KN/m)+ l = 6 (m): Chiều dài khoang dầm

+ Mht: mômen uốn trong dầm do hoạt tải

Hình 35: Biểu đồ bao mômen do hoạt tải gây raBảng 10: Bảng tính mômen uốn tính toán lớn nhất trong dầm chủ do hoạt tải gây ra

Ghi chú:

- MHT1: Mômen uốn trong dầm do tổ hợp 2 gây ra

Trang 38

- MHT2: Mômen uốn trong dầm do tổ hợp 3 gây ra

Bảng 12: Sử dụng cáp DƯL với các đặc trưng

Diện tích 1 tao (mm2) 138.70

Diện tích 1 bó (mm2) 3051,4

Giới hạn bền fpu (MPa) 1860

Giới hạn chảy fpy (MPa) 1670

Môđun đàn hồi (MPa) 197000

Cáp DƯL được sử dụng là loại OWM 19T15 (22 tao 15,2mm) theo tiêu chuẩn ASTMA416-270 (Normal) diện tích 1 tao cáp 138,7mm2

Ống ghen sử dụng là loại đường kính D = 100/107mm

- Điều kiện tính toán: Với mọi tiết diện tổng ứng suất do lực căng trước và mômen tínhtoán gây ra không lớn hơn '

NW

MW

'e.'NA

'N

f

tr

min tr

T T T

Trang 39

( tr T)

tr tr

min T

'e.AW

W.A.A

NW

M'

W'e.A(

W.A

A

NW

M'

n

bó KT tr T

tr tr

min b

NW

MW

'e.'NA

'N

f

d

min d

T T T

d d

min T

We.A

W.A.A

NW

We

.A(

W.A

A

NW

M'

n

bó KT d ' T

d d

NW

MW

e.NA

N

f

d

max d

T T T

d d

max T

We.A

W.A.A

NW

MN

We.A(

W.A

A

NW

Mn

bó KT d T

d d

max b

NW

MW

e.NA

N

f

tr

max tr

T T T

tr tr

max T

We.A

W.A.A

NW

MN

We.A(

W.A

A

NW

Mn

bó KT tr T

tr tr

max b

+ e'T, eT : Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm cốt thép DƯL;

+ A : Diện tích tiết diện bêtông;

+ M : Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán;

Trang 40

+ W : Mômen kháng uốn tiết diện;

+ N : Lực nén trong dầm chủ tại tiết diện tính toán do tác dụng của tĩnh

tải (quy ước lực dọc nén là dương)

• Qui ước lực dọc nén là dương;

• Nb, Ng lần lượt là lực dọc trong dầm chủ tại tiết diện có mômem uốnbất lợi nhất trong nhịp biên và nhịp giữa;

• NT là lực dọc trong dầm chủ tại các tiết diện trên dầm ngang dướicủa các tháp

* Đặc trưng hình học của tiết diện hình hộp:

Kết quả tính toán đặc trưng hình học có được từ chương trình:

Hình 36: Kết quả tính đặc trưng hình học tiết diện Bảng 14: Bảng đặc trưng hình học của tiết diện hình hộp

Tiêu đề	Thiết kế cầu sông Tranh, thuộc dự án thủy điện sông Tranh, tỉnh Quảng Nam
Tác giả	Hà Văn Hân
Người hướng dẫn	GV.Th.S Nguyễn Lan, GVC.Th.S Lê Văn Lạc
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Cầu Đường
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2007
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	174
Dung lượng	5,58 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1]. Bộ Giao Thông Vận Tải. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272–05, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội – 2005	Khác
[2]. PGS. TS. Trần Mạnh Tuân. Tính toán kết cấu bêtông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2002, Hà Nội – 2003	Khác
[3]. GS.TS Lê Đình Tâm – KS Phạm Đình Hòa. Cầu Dây Văng – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội – 2000	Khác
[4]. GS.TS Lê Đình Tâm. Cầu Bêtông cốt thép trên đường ôtô – Tập I – NXB Xây dựng	Khác
[5] GS.TS Nguyễn Viết Trung – TS. Hoàng Hà. Cầu Bêtông cốt thép – Tập I – NXB Giao thông vận tải Hà Nội – 2003	Khác
[6] GS.TS Nguyễn Viết Trung – TS. Hoàng Hà – Th.S Đào Duy Lâm. Các ví dụ tính toán cầu BTCT theo tiêu chuẩn mới 22TCN272-01. NXB Xây Dựng, Hà Nội – 2004	Khác
[7]. Lều Thọ Trình. Cơ học kết cấu tập 1 và 2, NXB Khoa học và Kỹ Thuật Hà Nội – 2001	Khác
[8] Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moia, Jean – Francois Klein. Cable Stayed Bridges. University OF Technology Sydney, Sudney – 2000	Khác
[9] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghĩa. Mô hình hóa và phân tích Kết Cấu Cầu với MIDAS/Civil Tập 1. NXB Xây Dựng, Hà Nội – 2005	Khác