ĐỒ ÁN CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DẦM T
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 117 trang )
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
PHẦN A : THIẾT KẾ SƠ BỘ
Chương 1:
GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG TS28
Các số liệu ban đầu
1. Đặc điểm khu vực xây dựng cầu:
1.1 Địa hình:
Sơng TS28 nằm ở vùng đồng bằng mặt cắt ngang sông gần như đối xứng
1.2 Địa chất:
Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
+ lớp 1: cát hạt trung dày 1,5 m
+ lớp 2: sét dẻo dày 5,5 m
+ lớp 3: sét dẻo cứng
1.3 Thuỷ văn:
Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy:
- Mực nước thấp nhất:
0,00 m.
- Mực nước cao nhất :
7,00 m.
- Mực nước thông thuyền: 4,00 m.
1.4 Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công:
Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ
công việc. Các vật liệu địa phương( đá, cát...) có thể tận dụng trong q trình thi cơng.
1.5 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của cơng trình:
- Cầu vượt sơng cấp V có u cầu khẩu độ thơng thuyền là: B > 20 m.
- Khẩu độ cầu: L0 = 125 m
- Khổ cầu: K=7,5 + 2x1 (m)
- Tải trọng thiết kế:
+ 0,5HL93
+ Đoàn người p = 4,1 (KN/m2)
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-1-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
CHƯƠNG 2:ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ
1. Đề xuất các phương án
Khẩu độ cầu Lo=125 m
Sông cấp V :
Chiều dài nhịp thông thuyền L22 (m)
B>20 m , H>4 m
Cao độ đáy dầm =Max : {MNTT+H+0,5m ; MMCN+0,5(m)}
=Max {4,0+4,0+0,5; 7,0+0,5}
= 8,50 (m)
1.1 Phương án 1: CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT ƯST TIẾT DIỆN CHỮ T
- Loại cầu :
- Sơ đồ nhịp : Sơ đồ nhịp: 4x33 (m).
- Kiểm tra khẩu độ cầu :
Khẩu độ cầu :
Trong đó : +: Tổng chiều dài các nhịp cầu
+ n: số nhịp
+: Chiều rộng khe co dãn
à=0.05m: cầu bê tông cốt thép
à=0.1 m: cầu dầm thép liên hợp bản mặt cầu
+ Btru : chiều rộng trụ cầu theo phương dọc cầu (Btru = 1,6 m).
+ D : khoảng cách từ mép ngoài dầm đến MNCN tại mố (D = 1 m).
(4x33)+(3x0,05) – (3x1,6) – (2x1) = 126.7 (m)
thoả mãn yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: sơ đồ cầu gồm 4 nhịp 4x33 m
- Dầm BTCT ƯST tiết diện chữ T có f’c=45Mpa chiều cao dầm chủ 1,5 m.
- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ 2,1 m
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu cầu về mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt thép.
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-2-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
- Bố trí các lỗ thốt nước =100 bằng ống nhựa PVC.
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp bê tông nhựa dày 7cm.
+Lớp bê tơng bảo vệ dày 3cm.
+Lớp phịng nước dày 0,4cm.
+Lớp vữa đệm dày 1cm.
Kết cấu mố, trụ:
-
Kết cấu mố:
Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa, bản quá độ đầu cầu bằng BTCT có
f’c=25Mpa, đá kê gối BTCT có f’c=25Mpa. Móng mố sử dụng móng cọc BTCT có
f’c=30Mpa kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến là 14m.
-
Kết cấu trụ:
Ba trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c= 30Mpa. Móng trụ dùng
móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=30Mpa, kích thước 40x40cm chiều dài dự kiến
L=14cm.
1.2 Phương án 2:
- Loại cầu : CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT ƯST TIẾT DIỆN CHỮ I
- Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu 3 nhịp: 5x 26 (m).
- Kiểm tra khẩu độ cầu :
Khẩu độ cầu :
Trong đó : +: Tổng chiều dài các nhịp cầu
+ n: số nhịp
+: Chiều rộng khe co dãn
à=0.05m: cầu bê tông cốt thép
à=0.1 m: cầu dầm thép liên hợp bản mặt cầu
+ Btru : chiều rộng trụ cầu theo phương dọc cầu (Btru = 1,6m).
+ D : khoảng cách từ mép ngoài dầm đến MNCN tại mố (D = 1m).
(5x26)+(4x0,1) – (4x1,6) – (2x1) = 122 (m)
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-3-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
thoả mãn yêu cầu
Kết cấu nhịp:
-
Loại cầu : Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST, 5 nhịp 26m.
-
Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm là 2,1 m.Chiều cao
dầm chủ là 1,2 m.
Lan can tay vịn bằng bê tông cốt thép mác 200
-
Các lớp mặt cầu bao gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm
+Lớp bê tông bảo vệ dày 3cm
+Lớp phòng nước dày 0,4cm
+Lớp vữa đệm dày 1cm.
-
Khe co giản làm bằng cao su có cốt thép bản.
-
Móng: Móng cọc BTCT Mác 300. Cọc 40x40 (cm)
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-4-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÁN
Phương án I: Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện chữ T.
Kết cấu nhịp gồm: 33+33+33+33m. Loại kết cấu nhịp giản đơn gồm 4 dầm chủ làm bằng
BTCT ƯST
3.1. Tính tốn khối lượng sơ bộ :
MẶT CẮT NGANG CẦU TL 1:50
-Kết cấu nhịp: gồm 4 nhịp đơn giản có chiều dài các nhịp : 33×4 (m)
-Mặt cắt ngang dần chủ dạng chữ T
* Chiều rộng bản mặt cầu :
Chiều rộng phần xe chạy B1= 7,5 m
Chiều rộng phần người đi bộ 2×1m
Bố trí lề bộ hành khơng cùng mức với mặt đường xe chạy ta dung gờ chắn bánh xe có bề
rộng 25cm
Chiều rộng cột lan can là: B4= 25 cm
2%
2%
Hình 1.1.1: Mặt cắt ngang cầu
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-5-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Chiều rộng bản mặt cầu xác định :
Bmc = 7,5 + 2×1 + 2×0,25 + 2×0,25 = 10,5 (m)
3.1.1. Bản mặt cầu :
a. Số liệu chọn
Theo tiêu chuẩn TCVN 11823:2017 chiều tối thiểu của bản mặt cầu không được nhỏ
hơn 175mm. ở đây PA1 ta chọn 200 mm (chiều dày lớp chịu lực).
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau :
-
Lớp phịng nước có bề dày 4 mm.
-
Lớp bê tơng nhựa dày 70 mm (quy định từ 50 – 70 mm).
-
Lớp bê tông bảo vệ dày 30 mm.
-
Lớp vữa đệm dày 10 mm.
Về việc nghiêng tạo độ dốc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng
việc cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay
trên bản mặt cầu.
b. Tính tốn các thơng số sơ bộ:
Dung trọng của bê tông ximăng là 2,4 T/m3.
Dung trọng của bê tông nhựa là 2,25 T/m3.
Dung trọng của cốt thép là 7,85 T/m3.
-
Tính tốn trọng lượng bản mặt cầu:
2%
Ta có diện tích bản cầu là : 2,1 m2
Thể tích bản mặt cầu : 2,1 × 33 = 69,3 m3
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-6-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Lượng cốt thép trung bình trong 1 m3 thể tích bê tông là 2 KN/m3
Trọng lượng của cốt thép trong bản mặt cầu tính cho 1 nhịp dầm :
69,3 × 2 = 138,6 (KN)
Thể tích cốt thép trong bản mặt cầu là :
=
1,766 (m3)
Vậy thể tích bê tơng của bản mặt cầu là : 69,3 – 1,766 = 67,534 m 3
Trọng lượng bê tơng bản mặt cầu là :
67,534 × 2,4 × 10 = 1620,816 KN
Vậy trọng lượng bản mặt cầu một nhịp dài 33 m là :
DCBMC =138,6 + 1620,816 = 1759.416 KN
-
Tính tốn trọng lượng các lớp phủ mặt cầu:
Lớp BTN dày 7cm có khối lượng trên 1 mét dài là :
DW1 = 0,07 x (7,5+1x2)x 2,25x10 = 14,963 (KN/m).
Lớp bê tơng bảo vệ dày 3cm có khối lượng trên 1 mét dài là :
DW2 = 0,03 x (7,5+1x2)x 2,4x10 = 6,84 (KN/m).
Trọng lượng lớp phòng nước dày 0,4 cm trên 1 mét dài là :
DW3 = 0,004 x(7.5+1x2)x1,5x10 = 0,57 (KN/m).
Trọng lượng lớp vữa đệm dày 1cm trên 1 mứt dài là :
DW4 = 0,01 x (7,5+1x2)x 2,4x10 = 2,28 (KN/m).
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên 1 mét dài là :
DW = 14,963 + 6,84 + 0,57 + 2,28 = 24,653 (KN/m)
Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu cho 1 nhịp dài 33 m là :
DW = 24,653 x 33 = 813,549 (KN)
3.1.2. Lan can :
Vì có dải phân cách cứng nên ta thiết kế lan can tay vịn khơng cần tính lực va của xe
cộ khi có sự cố trên cầu, các thơng số cho như hình vẽ : (mm)
SVTH : Hồng Quốc Việt
-7-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Hình 1.1.2:Kích thước lan can tay vịn.
Với diện tích phần bệ Ab = 0,1175 m2 , liên tục ở 2 bên cầu
Diện tích phần trụ : At = 0,045m2 ,các trụ cách nhau 2m , tổng số lượng là 15,9 trụ
Tiết diện tay vịn :
mỗi đoạn có 4 tay vịn dài 2 m
Thể tích lan can Vlc= 0,1175x33 + 0,045x0,2x15,9 = 4,021 m3
Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %
Ta có thể tích cốt thép trong lan can : Vct =4,021 x 1,5% = 0,06 m3
Khối lượng cốt thép trong lan can là: Gct =0,06 x 7,85 = 0,471 T
Thể tích BT trong lan can: Vbt =4,021 - 0,06 = 3,961 m3
Khối lượng BT trong lan can: Gbt = Vbt×γbt = 3,961 x 2,4 = 9,506 T
Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Glc = Gct + Gbt = 0,471 + 9,506 = 9,977 T
Khối lượng tay vịn: dùng thép rỗng đường kính ngồi 8cm, dày 0,2 cm có diện tích mặt
cắt ngang tay vịn là 0,000316 m2
Gtv = 4 x 31,8 x 0,000316 x 7,85 = 0,316(T).
Khối lượng lan can tay vịn cho 1nhịp : GLC,TV= GBT+GCT+GTV
GLC,TV= GLC+GTV= (9,977 + 0,316) x 2 = 20,586 T
Trọng lượng lan can tay vịn cho 1 nhịp :
DCLC,TV= GLC,TVx10 = 205,86 KN
3.1.3. Gờ chắn bánh xe, lề bộ hành và mối nối :
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-8-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Hình 1.1.3 Gờ chắn bánh xe
Diện tích phần gờ chắn bánh xe là:0,0575(m2).
-
Thể tích phần gờ chắn bánh xe trong 1 nhịp 33 m:
VGCBX=0,0575×33×2=3,795(m3).
-
Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtơng là 2(kN/m3).
-
Trọng lượng cốt thép có trong gờ chắn bánh xe của 1 nhịp :3,795x2= 7,59
(KN)
-
Thể tích cốt thép trong 1 nhịp: =0,097 (m3)
-
Thể tích bê tơng trong 1 nhịp: 3,795-0,097=3,698(m3).
-
Trọng lượng bêtơng trong 1 nhịp: 3,698×2,4×10=88,752(kN).
-
Tổng trọng lượng gờ chắn bánh xe trong 1 nhịp 33m:
DCGCBX =88,752+7,59=96,342 kN
Mối nối:
- Diễn tích mối nối =0.06 m2
- Thể tích của mối nối: 0.06×33×4 = 7.92 m3
- Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bê tơng là 2 (KN/m3).
- Trọng lượng cốt thép trong mối nối: 8,88×2=15.84KN
- Thể tích cốt thép trong mối nối : 17.76/(7.85x10) =0.202 m3
SVTH : Hoàng Quốc Việt
-9-
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
-Thể tích bê tơng trong mối nối: 7.92 – 0,202=7.718 m3
- Trọng lượng bê tơng trong mối nối: 7.718 ×2,4= 15.436 T
- Tổng trọng lượng mối nối: 0,202 x 7.85 + 15.436 = 17.022 T
Hình 1.1.3 Mặt cắt ngang lề bộ hành :
Diện tích phần lề bộ hành là:0,1 (m2).
-
Thể tích phần lề bộ hành trong 1 nhịp 33 m:
VGCBX = 0,1 × 33 × 2=6,6 (m3).
-
Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 thể tích bêtơng là 2(kN/m3).
-
Trọng lượng cốt thép có trong lề bộ hành của 1 nhịp: 6,6 x 2= 13,2 (KN)
-
Thể tích cốt thép trong 1 nhịp: =0,168 (m3)
-
Thể tích bê tơng trong 1 nhịp: 6,6 - 0,168 = 6,432 (m3).
-
Trọng lượng bêtơng trong một nhịp: 6,432 ×2,4×10= 154,368 (kN).
-
Tổng trọng lượng lề bộ hành trong 1 nhịp 33 m:
DCLBH = 13,2 + 154,368 = 167,568 KN
Vậy tổng trọng lượng của gờ chắn bánh xe và lề bộ hành trong 1 nhịp là :
DCGCBX+LBH = 96,342 + 167,568 = 263,91 KN
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 10 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
3.1.4. Dầm chủ : chọn dầm chữ T
+ Cấu tạo dầm:
. Số dầm chủ:
Chọn số dầm chủ là Nb = 5 dầm, khoảng cách các dầm chủ tính theo cơng thức sau:
= = 2,1 m
→ chọn S=2,1 m.
Suy ra : chọn phần cách hẫng
Với
Sk = =
= 1,05 m. Chọn Sk= 1,05 (m)
Chiều cao dầm chủ:
Chiều cao dầm chủ được chọn theo giá trị kinh nghiệm:
1 1
d dc L
15 25 , chọn
L =0,045 x 33 =1,431
Chọn chiều cao dầm chủ là: ddc
L: chiều dài một nhịp 33 m.
=1,5 m
Kích thước dầm chủ được thể hiện như sau: đơn vị (cm).
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 11 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Mặt cắt ngang dầm tại vị trí L/2
Mặt cắt ngang dầm tại vị trí trên gối
Hình 1.1.6:Mặt cắt ngang dầm chủ.
Tính các thơng số sơ bộ của dầm :
Diện tích mặt cắt ngang giữa dầm : Ag = 0,8 m2
Diện tích mặt cắt ngang tại đầu dầm : A’g = 1,140 m2
Thể tích dầm tại vị trí 2 đầu dầm : 1,140 ×2,4×2 = 5,472 m3
× 1 × 2=1,94 m3
Thể tích dầm hai đoạn vuốt đầu dầm :
Thể tích dầm đoạn giữa dầm : 0,8×(33 - 2×2,4 - 2×1) = 20,96 m3
=> Tổng thể tích của 1 dầm : 5,472 +1,94+20,96 = 28,372 m3
Trong dầm chính thì lượng thép chiếm khoảng 2 KN/m3
Suy ra : Trọng lượng thép trong 1 dầm chủ : 28,372 x 2 = 56,744 KN.
Thể tích của thép trong dầm :
=0,723 m3
Suy ra thể tích thực của bêtông : 28,372 – 0,723 = 27,649 m3
Trọng lượng thực của bêtơng : 27,649 × 2,4 × 10 = 663,576 KN
Suy ra khối lượng 1 dầm chủ : 663,576 + 56,744 = 720,32 KN
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 12 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
=> Trọng lượng 5 dầm chủ cho một nhịp 33 m là :
DCDC = 720,32 × 5 = 3601,6 KN
3.1.5. Dầm ngang :
+ Chọn số dầm ngang :
- Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/2 , 1/4L , 3/4L
- Số lượng dầm ngang : Nn= (Nb - 1)×5 = 20 dầm
- Nn : là số dầm ngang
- Nb : là số dầm chủ
Mặt cắt giữa nhịp
Mặt cắt tại gối
Hình 1.1.5:Kích thước dầm ngang.
+ Tính tốn thơng số sơ bộ :
Các thơng số dầm ngang được thể hiện ở hình trên
Bề dày dầm ngang là 20cm
Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí giữa nhịp: 1,915 m2
Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí tại gối : 1,95 m2
Thể tích 1 dầm ngang tại vị trí giữa nhịp : 1,915 × 0,2 = 0,383 m3
Thể tích 1 dầm ngang tại vị trí tại gối : 1,95 × 0,2 = 0,39 m3
=> Tổng thể tích dầm ngang: 0,39x8 + 0,383×12 = 7,716 m3
Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là khb = 2%
Suy ra : thể tích cốt thép : Vshb = khb.Vhb = 0,02×7,716 = 0,154 m3
Khối lượng cốt thép trong dầm ngang: Gshb = Vshb.γs=0,154 ×7,85= 1,209 T
Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 7,716 – 0,154 = 7,562 m3
Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 7,562 ×2,4= 18,149 T
Khối lượng toàn bộ dầm ngang (một nhịp 33m) là :
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 13 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Ghb = Gshb+Gchb = 1,209+ 18,149 = 19,358 T
Trọng lượng toàn bộ dầm ngang cho 1 nhịp 33m là:
DChb = Ghb×10= 19,358 × 10= 19,358 KN
Sử dụng dầm ngang cấu tạo được bố trí tại 5 vị trí : hai dầm ngang tại hai gối, hai dầm
ngang tại vị trí 1/4 và 3/4 dầm, và một dầm ngang chính giữa nhịp.
*Vậy tĩnh tải tác động lên cầu :
Nhịp 33m:
DC = (DCBMC + DCDC + DCDN + DCLCTV +DCgcbx+lbh
)
= (1759,416 + 3601,6 + 193,58 +104,36 +263,91)= 6024,366 KN.
DW= DWLPMC = 813,549 KN
3.2. Mố và trụ cầu:
3.2.1. Mố :
a. Mố A :
Chọn mố chữ U có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
- Theo phương dọc cầu
Do chiều dài nhịp lnhip = 33 m nên chọn b0 = 100 cm
bt
=
b0+(40÷50)cm=100 +40 =140 cm
Mố đổ tồn khối với cùng Cấp bê tơng nên chọn: bm
Kích thước mố trụ như hình vẽ :
=bt
+ (10÷15)cm=150 cm
Hình 1.1.7:Mặt cắt đứng thân mố.
SVTH : Hồng Quốc Việt
- 14 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
-
GVHD : Châu Si Quanh
Theo phương ngang cầu
Do các dầm chủ phân bố đều trên toàn bề rộng mặt cầu. Mà mố làm nhiệm vụ kê đỡ kết
cấu nhịp, nên chọn bề rộng của mố bằng bề rộng toàn cầu, đảm bảo cho mố dủ rộng kê đỡ
tồn bộ các dầm chính.
Amố=10,5m
Kích thước như hình vẽ:
Hình 1.1.8:hình chiếu bằng mố.
Tính khối lượng mố A như sau:
Phần bệ mố: V1 = (2,4×12+ 1,5 ×2,3 × 2) × 1,5=53,55 m3
Phần tường thân :V2 = 4,3 ×1,4×10,5 = 63,21 m3
Phần tường đỉnh: V3=0,5×2,25×10,5 = 11,813 m3
Phần tường cánh:V4 = (3,9×1 + (3,9+2,15) ×0,4×6,05) ×0,5×2= 18,541 m3
Phần đá kê gối: V5 = 0,2×1×1×5 = 1 m3
Phần xà mũ gối: V6=0,9×0,5×10,5 = 4,725 m3
Phần tường tai: V7= (0,3+0,6) ×0,5×0,2×10 = 0,9 m3
Phần bản giảm tải: V8= 0,2×1,5×2×5 = 3 m3
Tổng thể tích tồn bộ mố:Vab = ∑Vi = 156,739 m3
Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 80 kg/m3
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 15 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Từ đó ta có:
Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 156,739 ×0,8 = 125,391 T
Thể tích thép trong mố :
= 1,597 m3
Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 156,739 -1,597 =155,142 m3
Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 155,142 ×2,4= 372,341 T
Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab =372,341 +125,391 = 497,732 T
Trọng lượng tổng cộng mố A: DCab = Gab×10=4977,32 KN
b. Mố B :
Hình 1.1.8:hình chiếu mố B
Tính khối lượng mố B như sau:
Gab =460,388 T
DCab = Gab×10 = 4603,88 kN
SVTH : Hồng Quốc Việt
- 16 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
2.2. Trụ cầu :
Tính tốn với trụ T1 và T2 ,T3,T4.
Kích thước trụ được xác định dựa vào chiều dài nhịp.Chi tiết trên hinh vẽ:
Trụ 1
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 17 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Trụ 2
Trụ 3
Tính cho một trụ T1 :
-Phần bệ trụ:V1=1,5×9,2×3,6=43.2 m3
-Phần thân trụ:V2 = (4,9x1,6 + 0,82x π) x 9,2= 90,616 m3
-Phần mũ trụ:V3 = ( 10,5×0,7 + (6,7+10,5) ×0,5×0,8)×2= 28,46 m3
-Phần đá kê gối:V4 = 1×0,2×1×5= 1 m3
=>Tổng cộng thể tích trụ:VT1 = ∑Vi = 163,276 m3
Hàm lượng cốt thép chiếm kp = 80 kg/1m3 trong thể tích trụ.
Suy ra :
Khối lượng cốt thép trong trụ: Gt = 0,8×163,276 =130,621 T
Thể tích thép trong trụ: Vt = 130,621 /(7,85×10) = 1,664 m3
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 18 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Thể tích BT trong trụ : Vbt= 163,276 –1,664= 161,612 m3
Khối lượng BT trong trụ: Gbt = Vbt ×γc = 161,612 ×2,4 = 387,869 T
Tổng khối lượng trụ:GT1 = Gbt + Gt = 387,869 +130,621 = 518,49 T
Tổng trọng lượng trụ: GT1×10 = 5184,9 KN
Tương tự ta tính lần lượt cho trụ T2,T3 :
-Tổng khối lượng trụ:GT2 = Gbt + Gt =427,646+144,017 = 571,663 T
-Tổng trọng lượng trụ: GT2×10= 5716,63 KN
-Tổng khối lượng trụ:GT3 = Gbt + Gt =371,491+125,106 = 496,597 T
-Tổng trọng lượng trụ: GT3×10 = 496,597 KN
Bảng tổng kết khối lượng của kết cấu phần dưới :
Hạng mục
Khối lượng (T)
Trọng lượng (KN)
Mố A
497,732 T
4977,32 KN
Mố B
460,388 T
4603,88 KN
Trụ T1
518,49 T
5184,9 KN
Trụ T2
571,663 T
5716,63 KN
Trụ T3
496,597 T
496,597 KN
Bảng 1.1.1: Kết quả tính tốn trọng lượng mố và trụ.
SVTH : Hồng Quốc Việt
- 19 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
3.Tính tốn số lượng cọc trong mố và trụ cầu:
3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
3.1.1. Tính mố cầu:
Ở đây ta tính cho mố có khối lượng lớn hơn để tính số cọc bố trí trong mố đó và áp dụng
cho mố cịn lại.
Các tải trọng tác dụng lên mố A :
a) Tĩnh tải:
RTT = Rbt+ Rkcn
Trong đó : Rbt - trọng lượng bản thân của mố.
Rbt =1,25xGmố
Gmố: Trọng lượng bản thân của mố. GM =4977,32 KN
Rbt =1,25×4977,32 =6221,65 KN
Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Rkcn= ×(.DC +.DW) × ω
Với: DC :Trọng lượng bản thân của hệ thống dầm chủ,rào chắn bánh xe trên 1m dài:
DC = 6024,366 / 33 = 182,557 KN/m
DW : tĩnh tải( trọng lượng bản thân của các lớp phủ mặt cầu ) trên 1m dài:
DW = 813,549 / 33 = 24,653 KN/m
: Hệ số tải trọng. lần lượt bằng 1,25 ; 1,5
Suy ra: Rkcn = 1× (1,25×182,557 + 1,5× 27,248) ×16,1 = 6221,65 KN
Vậy RTT = 6221,65 + 4269,33 = 10490,98 KN
b)Hoạt tải tác dụng lên mố:
Với:
Lần lượt chất tải lên nhịp 33 m theo sơ đồ bên dưới, ta tính được hoạt tải tác dụng lên mố
cầu. Hoạt tải thiết kế là 0.5HL93+PL=4,1 KN/m2
Rht – áp lực do hoạt tải ở phần trên tác dụng lên mố.
Ta có chiều dài tính tốn của nhịp: Ltt = Lnhip - 2a =33–2×0,4 = 32,2 m.
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 20 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Hình 1.1.10:đường ảnh hưởng lực cắt tại gối.
Hoạt tải do xe tải 3 trục và 2 trục thiết kế với tải trọng làn và đồn người :
Rht3truc = ×[ γLLm.n{(1+IM).k.∑Pi.yi +Pl.ω}+γPL×2TPLω]
∑Pi.yi = 145×1+ 145×0,8665 +35×0,7329 = 296,294 (KN)
=> Rht3truc = 1[1,75×1×2×{(1+0,25) ×0,5×296,294 +9,3×16,1}+1,75×2×1×4,1×16,1]
= 1403,233 (KN)
Rht2truc = ×[ γLLm.n{(1+IM).k.∑Pi.yi +PL.ω}+γPL×2TPLω]
∑Pi.yi = 110x1 + 110x0,9627 = 215,897 (KN)
=> Rht2truc =1[1,75×1×2×{(1+0,25) ×0,5×215,897 + 9,3x16,1}+1,75×2×1×4,1×16,1]
= 1227,365 (KN)
Trong đó:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng. =D×R×I =1
γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề người đi; T=1(m).
yi(i =13) : tung độ đường ảnh hưởng.
IM : Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL : Tải trọng người đi bộ; PL= 4,1KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 16,1 m2.
Ta có : Rht = max(Rht3truc,Rht2truc )= 1403,233 (KN)
Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố trụ A của cầu :
Rap = RTT+ RHT = 10490,98 + 1403,233 = 11894,21 KN.
Tính tốn tương tự như trên ta có tổng tải trọng tác dụng lên mố B của cầu :
Rap = RTT+ RHT = 10024,18 + 1403,233 = 11427,41 KN.
3.1.2. Tải trọng tác dụng lên trụ cầu:
Tải trọng tác dụng lên trụ T1 đỡ 2 nhịp 33m
Ta tính trụ T1, sau đó các trụ T2,T3,T4 cịn lại tính tương tự :
a) Tĩnh tải:RTT = Rbt+ Rkcn
Trong đó : Rbt- trọng lượng bản thân của trụ.
Rbt =1,25xGt
Với:
Gt : Trọng lượng bản thân của trụ GT1 = 5184,9 KN
T : Hệ số tải trọng. T =1,25
Rbt =1,25x 5184,9 = 6481,125 KN
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 21 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Rkcn – tĩnh tải ở kết cấu nhịp phần trên tác dụng lên mố.
Rkcn= × (.DC +.DW) × ω
Với:DC :Trọng lượng bản thân của hệ thống dầm chủ,rào chắn bánh xe trên 1m dài:
DC = 182,557 KN/m
DW : tĩnh tải( trọng lượng bản thân của các lớp phủ mặt cầu ) trên 1m dài:
DW = 24,653 KN/m
: Hệ số tải trọng. lần lượt bằng 1,25 ; 1,5
Suy ra: Rkcn = 1× (1,25×182,557 + 1,5× 24,653) ×32,2 = 8538,659 KN
Vậy RTT = 6481,125 + 8538,659 = 15019,78 KN
b) Hoạt tải.
Xét các trường hợp xếp xe bất lợi.
+ Trường hợp 1:
Hoạt tải do xe tải 3 trục + tải trọng làn và đoàn người :
Hình 1.1.11: Đường ảnh hưởng lực cắt tại gối giữa.
Rht3truc = ×[ γLLm.n{(1+IM).k.∑Pi.yi +PL .ω } +γPL×2TPLωPL]
∑Pi.yi = 145×1 + 145×0,8665 +35×0,8665 = 300,97 (KN)
=> Rht3truc = 1x[1,75×1×2{(1+0,25)×0,5×300,97 +9,3×32,2}+1,75×2×1×4,1×32,2]
= 2168,552 (KN)
Trong đó:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng. =D×R×I =1
γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề người đi; T=1 (m).
yi(i= 13) : tung độ đường ảnh hưởng.
IM : Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL : Tải trọng người đi bộ; PL= 4,1 KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 32,2 m2.
+ Trường hợp 2:
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 22 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
Hoạt tải do xe tải 2 trục + tải trọng làn và đồn người :
Rht2truc = ×[ γLLm.n{(1+IM).k.∑Pi.yi +PL .ω } +γPL×2TPLωPL]
∑Pi.yi = 110×1 +110×0,9627 = 216,029 (KN)
=> Rht2truc =1x[1,75×1×2{(1+0,25)×0,5×216,029+9,3×32,2}+1,75×2×1×4,1×32,2]
= 1982,445 (KN)
Trong đó:
: Hệ số điều chỉnh tải trọng. =D×R×I =1
γLL, γPL : Hệ số tải trọng; γLL= γPL=1,75
T : Bề rộng lề người đi; T=1 (m).
yi(i= 45) : tung độ đường ảnh hưởng.
IM : Hệ số xung kích; IM = 0,25.
PL : Tải trọng người đi bộ; PL= 4,1 KN/m2.
m : Hệ số làn; m= 1 ứng với số làn xe n = 2
ω: diện tích đường ảnh hưởng : ωLL = ωPL = 32,2 m2.
+ Trường hợp 3:
Hiệu ứng 90% 2 xe tải 3 trục cách nhau 15m.
Rht90% =×[0,9x γLLm.n{(1+IM).k.∑Pi.yi +PL .ω } +γPL×2TPLωPL]
∑Pi.yi =145×0,267+145×0,401+35×0,534+145×1+145×0,8665+35×0,7329
= 411,844 (KN)
Rht90% =1×[0,9×1,75×1×2{(1+0,25)×0,5×411,844 +9,3×32,2}+1,75×2×1×4,1×32,2]
= 2216,187(KN)
SVTH : Hồng Quốc Việt
- 23 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
Tên
trụ
T1
Các TH
xếp xe
∑ω
TH 1
TH 2
TH 3
Tên
trụ
T2
T3
Rbt
Rkcn
Rht
Rap
Rapmax
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
32.2
6481.125
8538.659
2168.552
17188.34
32.2
32.2
6481.125
6481.125
8538.659
8538.659
1982.455
2216.187
17002.24
17235.97
17235,97
Rbt
Rkcn
Rht
Rap
Rapmax
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
Các TH
xếp xe
∑ω
TH 1
32.2
7145.788
8538.659
2168.552
17853
TH 2
32.2
32.2
7145.788
7145.788
8538.659
8538.659
1982.455
2216.187
17666.9
17900.63
17900,63
Rbt
Rkcn
Rht
Rap
Rapmax
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
(KN)
TH 3
Tên
trụ
GVHD : Châu Si Quanh
Các TH
xếp xe
∑ω
TH 1
32.2
6207.463
8538.659
2168.552
16914.67
TH 2
32.2
32.2
6207.463
6207.463
8538.659
8538.659
1982.455
2216.187
16728.58
16962.31
TH 3
16932,31
Bảng 1.1.2:Kết quả tính tốn tải trọng lớn nhất tác dụng lên trụ T1,T2 và T3.
3.2 Tính tốn số lượng cọc:
Theo số liệu khảo sát địa chất thì tính chất của các lớp địa chất ở dưới lịng sơng được
cho như sau:
+ Lớp 1: Cát hạt trung dày 1,5 m.
+ Lớp 2: Sét dẻo dày 5,5 m.
+ Lớp 3: Sét dẻo cứng.
Từ tính chất của các lớp đất nêu trên ta nhận thấy lớp đất tốt nằm ở độ sâu không lớn
lắm lại phù hợp với cọc ma sát. Nên ta chọn cọc ở đây là cọc đóng.
SVTH : Hồng Quốc Việt
- 24 -
Đồ án Thiết kế cầu BTCT
GVHD : Châu Si Quanh
a) Sức chịu tải của cọc ở mố:
Chọn cọc đóng BTCT kích thước 40x40 cm.
Dự kiến chiều dài cọc là: 14 m
Sức chịu tải dọc trục được chia làm hai loại:
Sức chịu tải theo vật liệu (Pvl)
Sức chịu tải theo vật liệu được đánh giá thông qua sức chịu tải theo vật liệu cực hạn
(Pvl) được tính tốn dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu.
Sức chịu tải theo đất nền (Pdn)
Sức chịu tải theo đất nền: tải trọng của cơng trình truyền xuống cọc và được truyền vào
nền đất thông qua một hoặc hai hoặc cả hai phương thức sau đây:
Sức kháng bên (Qs): là phản lực của đất xung quanh cọc với diện tích xung quanh
tiết diện coc.
Sức kháng mũi (Qm) : là phản lực của đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.
Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất của sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu
tải theo đất nền: Pu = min {Pvl;Pdn}
Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn = 0.85 x [0.85 x f’c x (Ac - Ast) + fy x Ast] (MN)
Trong đó:
f’c: Cường độ chiụ nén của BT cọc (Mpa); f’c=30Mpa .
Ac: Diện tíchxung quanh mũi cọc (mm2):160000mm2
Ast: Diện tích cốt thép chịu lực (mm2); dùng 4Φ16 : Ast = 804,4 mm2
+ thể tích một cọc: 0,4 x 0,4 x 14 = 2,24
+ thể tích của cốt thép trong cọc: 804,4 xx 14 = 0,01113
Trọng lượng cốt thép trong 1 cọc: 0,01113 x 7,85 x 10 = 0,8871 KN
+ thể tích bê tông trong cọc: 2,24 – 0,01113 = 2,2287
Trọng lượng bê tông trong 1 cọc là: 2,2287 x 2.4 x 10 = 53,4888 KN
Vậy trọng lượng của một cọc là: 0,8871 + 53,4888 = 54,3759 KN
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420 Mpa.
Thay vào ta được:
Pn = 0.85 x [0.85 x 30 x (160000 – 804,4) + 420 x 804,4] x 10-6 = 3737,735 (KN)
- Sức kháng dọc trục có hệ số:
Pvl = .Pn (KN)
SVTH : Hoàng Quốc Việt
- 25 -
