ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.34 MB, 182 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED
GVHD:PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN
MSSV: 80902034
LỚP: 09080201
Tp HCM, Năm 2014
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
LỜI NĨI ĐẦU
Sau thời gian học tập tại trường ĐH Tôn Đức Thắng, bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với
sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐH Tôn Đức Thắng và các thầy cơ trong
Khoa Kỹ Thuật Cơng trình em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích, trang bị cho công việc của
một kỹ sư tương lai.
Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức
tại trường. Đó là sự đánh giá tổng kết cơng tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh
viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô
giáo bộ môn, đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của cơ : PGS.TS Lê Thị Bích Thủy.
Do thời gian tiến hành làm Đồ án và cơ sở lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn
hạn chế nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em xin kính
mong các thầy cơ trong bộ mơn chỉ bảo để em có thể hồn thiện Đồ án cũng như kiến thức
chun mơn của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2014
Sinh viên : Nguyễn Văn Toàn
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
PHẦN A: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÁN
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Cầu K bắc qua sông Cầu, nằm trên đường Quốc Lộ X thuộc địa phận huyện Hiệp Hòa với
phố Nỉ thuộc huyện Sóc Sơn. Đầu phía Tây là thơn An Lạc, xã Trung Giã, huyện Sóc
Sơn, Hà Nội. Đầu phía Đơng của cầu là thơn Hương Ninh, xã Hợp Thịnh, huyện Hiệp Hịa,
tỉnh Bắc Giang.
1.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Dự án báo cáo nghiên cứu khả thi xây dựng Cầu K nghiên cứu những nội dung chủ yếu sau
đây:
Phân tích quy hoạch phát triển văn hố, kinh tế, giao thơng vận tải khu vực liên quan đến sự
cần thiết đầu tư xây dựng cầu
Đánh giá hiện trạng khai thác tuyến đường, các cơng trình trên tuyến
Rà sốt, đánh giá lại quy mơ cơng trình cầu K trong các nghiên cứu có trước
Lựa chọn quy mơ cơng trình và tiêu chuẩn kỹ thuật
Chọn phương án kỹ thuật cầu và các giải pháp xây dựng
Xác định tổng mức đầu tư
Phân tích hiệu quả kinh tế
Kiến nghị phương án đầu tư.
1.3. ĐỊA HÌNH
Cầu K được bắc qua sơng Cầu, cịn gọi là sơng Như Nguyệt, sơng Thị Cầu, sơng Nguyệt Đức
(xưa kia cịn có tên là sơng Vũ Bình), là con sơng quan trọng nhất trong hệ thống sơng Thái Bình.
Sơng Cầu dài 288 km với chiều sâu trung bình là 3-7 m.. Do địa hình ở đây bằng phẳng nên hai
bờ sơng ở đoạn làm cầu tương đối ổn định. Hình dạng chung của mặt cắt sông không đối xứng,
phần nông nằm bên bờ trái.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Bảng 1.1
STT
1
2
3
5
Lớp đất
Đất sét pha cát lẫn sỏi sạn L1
Đất sét lẫn bột và hữu cơ L2
Đất sét lẫn bột, cát mịn L3
Sét pha cát trạng thái dẻo cứng L5
Chiều dày (m)
14.00
21.00
18.00
20
1.4.KHÍ TƯỢNG &THUỶ VĂN
1.4.1.Khí tượng
Theo thống kê trạm khí tượng Bắc giang, đặc trưng khí tượng của khu vực xây dựng cầu
theo các biểu sau:
Lượng mưa:
2
3
4
5
6
7
8
9
163.4
319.3
412.5
451.7
563.3
486.1
1
62.1
Tháng
8.1
Bảng 1.2
10
11
12 Năm
176
22.3
bình
350.1
trung
30.4
mưa
3067.4
Lượng
(mm)
Độ ẩm khơng khí:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
78
78
81
85
86
87
87
88
87
Tháng
78
Bảng 1.3
11
12
Năm
Độ ẩm
83
bình
76
trung
81
tuyệt đối
tháng,
năm(%)
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
Page 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
1.4.2.Thuỷ văn
Chế độ thuỷ văn ở đây chia ra làm hai mùa rõ rệt, một mùa mưa và một mùa khô. Mùa mưa ở
đây hay mùa lũ thường xảy ra vào tháng 10 và tháng 12 trong năm, lũ sớm bắt đầu vào tháng 9.
Số liệu thiết kế thuỷ văn:
Mực nước cao nhất ứng với p=1%:
+4.2m
Mực nước thông thuyền ứng với p=5%:
+1.5 m
Mực nước thi công:
+0.000 m
Mực nước thấp nhất:
+0.7 m.
Nhận xét:
Sơ bộ ta thấy địa chất ở đây tương đối tốt và ổn định do đó ta có thể sử dụng trụ hay mố đặt
trên hệ móng cọc. Cọc khoan nhồi hoặc cọc đóng sẽ được lựa chọn,đặc biệt khi có địa hình ổn
định.
CHƯƠNG 2:
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN
2.1.QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÁC NGUN TẮC CHUNG
2.1.1.Quy trình thiết kế
Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272 – 05.
2.1.2.Các thơng số kỹ thuật
2.1.2.1.Quy mơ cơng trình
Căn cứ vào kích thước và vai trị kinh tế xã hội của cầu bắc qua sơng Cầu thì cầu phải được
thiết kế với quy mô của cầu lớn, vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực.
Cầu đặt trên Quốc Lộ thuộc đường cấp III đồng bằng.
2.1.2.2.Tải trọng thiết kế
Kiến nghị dùng tải trọng theo 22 TCN 272 - 05
+ Hoạt tải thiết kế : HL93
+ Người đi bộ : 3KN/m2
Tốc độ thiết kế: V = 80 Km/h
2.1.2.3.Khổ cầu
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Chọn khổ cầu: B= 8+ c+ 8+ 2 1.5+ 4x0.25 m ( với c= 0.6m: Barie)
2.1.2.4.Độ dốc dọc cầu
Theo tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng:
Bán kính cong đứng lồi tối thiểu Rmin = 5000m
Độ dốc dọc tối đa imax = 4%
Trong dự án này áp dụng bán kính cong R = 5000 m để thiết kế đường cong đứng trên cầu.
2.1.2.5.Tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến hai đầu cầu
Đảm bảo khai thác êm thuận, an tồn đường hai đầu cầu bắc qua sơng Cầu được thiết kế theo
tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng phù hợp với cải tạo nâng cấp đường Quốc Lộ.
+ Bề rộng nền đường: Bn= 24.60m
+ Bề rồng mặt đường: Bm = 21.60m
+ Độ dốc dọc:
imax = 6%
+ Bán kính đường cong nằm nhỏ nhất:
Rmin=250m
+ Bán kính đường cong đứng lồi nhỏ nhất:
Rmin= 5000m
+ Bán kính đường cong đứng lõm nhỏ nhất: Rmin= 3000m
+ Kết cấu mặt đường:
7cm bê tông at phan
25cm cấp phối đá dăm loại I
50cm móng
Đất đắp tiêu chuẩn
2.1.2.6.Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I
-Khổ tĩnh không
- Chiều dài
: H=20 m ( nhịp lớn )
: B= 80m
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
2.2.ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG CẦU
586.115
Hình 2.1 Mặt cắt ngang sông giả định.
Mặt cắt ngang sông cho thấy độ sâu của lịng sơng khơng đối xứng, có độ lệch chút ít.
Điều kiện địa chất tại vị trí cầu nếu dùng móng cọc khoan nhồi có thể đặt cọc vào lớp cát sỏi
sạn. Điều đó cho phép có thể sử dụng nhịp liên tục để tránh quá nhiều trụ và xe chạy êm thuận
hơn.
Căn cứ vào tính chất của nền đất đắp tại 2 đầu cầu cho phép chiều cao đắp tối đa là 6.5m.
Căn cứ vào các yêu cầu của khổ thông thuyền.
Căn cứ vào điều kiện thi cơng có thể đáp ứng được.
Căn cứ vào u cầu về mỹ quan và cảnh quan xung quanh.
Sau khi xem xét và lựa chọn kiến nghị 3 phương án xây dựng cầu K như sau:
Phương án 1: Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp+ cầu dẫn dầm Super T
Sơ đồ nhịp: 440+45+80+120+80+45+440 m
Cầu chính dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp (80+120+80), tiết diện hộp thi công bằng phương
pháp đúc hẫng cân bằng, chiều cao dầm thay đổi từ 5.5m trên đỉnh trụ cho tới 2.2m ở giữa nhịp.
Cầu dẫn là cầu nhịp đơn giản dầm Super T, bên trái 440m + 45m, bên phải 440m + 45m,
chiều cao dầm là 1.75m.
Tổng chiều dài nhịp là 690 m
Ưu ,nhược điểm của phương án 1
- Ưu điểm:
+ Tránh được bố trí trụ ở chỗ sâu nhất của lịng sơng.
+ Sơ đồ cầu đối xứng hình dáng đẹp hợp với cảnh quan.
+ Cầu thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối với nhịp liên tục , và phương pháp
lao lắp với nhịp dẫn là phương pháp quen thuộc với các nhà thầu trong nước. Quá trình thi công
kết cấu nhịp không gây cản trở thông thương.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
+ Cầu bằng BTCT nên chi phí cho công tác duy tu bảo dưỡng trong giai đoạn khai thác
thấp.
+ Cầu làm việc với biểu đồ mô men hai dấu, tận dụng được khả năng làm việc của vật liệu.
- Nhược điểm:
+ Số lượng trụ nhiều (12 trụ), làm ảnh hưởng đến dịng chảy.
+ Kích thước kết cấu nhịp liên tục lớn lại bằng BTCT do đó khối lượng vật liệu lớn,kết cấu
nặng nề.
+ Thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đổ bê tông tại chỗ do đó việc kiểm sốt
chất lượng bê tơng khó khăn.
Phương án 2:Cầu chính là cầu Extradosed( cầu dầm cáp hỗn hợp)+ cầu dẫn dầm
SuperT
Sơ đồ nhịp: 440+(88+150+88)+440 m
Cầu chính là cầu Extradosed nhịp (88+150+88),tiết diện hộp thi công bằng phương pháp đúc
hẫng cân bằng, chiều cao dầm thay đổi từ 4.5m trên trụ cho tới 2.5m ở giữa nhịp
Cầu dẫn là cầu nhịp đơn giản dầm Super T, nhịp 440m mỗi bên, chiều cao dầm là 1.75m
Tổng chiều dài nhịp là 646m.
Ưu ,nhược điểm của phương án 2
- Ưu điểm:
+ Ưu điểm nổi bật của cầu Extradosed( cầu dầm cáp hỗn hợp) là về mặt kết cấu:kết hợp
giữa kết cấu của cầu dầm cứng và cầu dây văng do vậy đã phát huy được ưu điểm của hai loại kết
cầu trên. Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp là một dạng đặc biệt của cầu dầm cứng
nhịp lớn được bố trí thêm cáp văng làm việc chịu kéo dọc theo chiều dài dầm để tăng cường khả
năng chịu lực của toàn cầu cũng như vượt được khẩu độ lớn hơn. Kích thước dầm nhỏ hơn
phương án 1 do đó kết cấu đỡ nặng nề hơn. Chiều dài của cáp văng ngắn, giảm được sự dao động
của cáp văng do tải trọng gió do đó giảm ứng suất mỏi trong cáp văng.
+Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu kéo cho phép đối với cáp
văng có thể được lấy bằng hoặc nhỏ hơn 60% cường độ giới hạn của cáp cường độ cao.
+Không cần thiết phải điều chỉnh lực căng trong cáp văng sau khi thi công.
+Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt ở trên đỉnh cột tháp (Pylon) để lắp đặt cáp văng, do đó việc
lắp đặt cáp văng rất đơn giản và giảm giá thành nhân công.
+Hệ thống neo cáp văng có thể sử dụng như hệ thống neo trong cầu dầm cứng. Không nhất
thiết phải sử dụng hệ thống neo đắt tiền như trong cầu dây văng.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
+Giá thành xây dựng cũng như duy tu bảo dưỡng thấp hơn so với cầu dây văng.
+Đoạn dầm có chiều cao thay đổi chỉ ở trong phạm vi từ tim trụ đến điểm neo dây đầu tiên,
phần dầm cịn lại có chiều cao khơng đổi do vậy thi cơng sẽ đơn giản hơn so với dầm cứng có
chiều cao thay đổi liên tục khi sử dụng công nghệ đúc hẫng cân bằng.
+ Hình dạng cầu đẹp, phù hợp với cảnh quan thiên nhiên
+ Số trụ ít do đó ít ảnh hưởng đến dịng chảy
- Nhược điểm:
+ Cơng nghệ thi cơng địi hỏi nhiều kinh nghiệm với độ phức tạp cao
+ Thi công đốt đúc trên đà giáo phức tạp hơn so với phương án 1 và 2 do đó việc kiểm
tra chất lượng bê tơng khó khăn hơn.
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 1
3.1.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Mặt cắt dọc sơng cho thấy 2 phía bờ sông rộng và khá bằng phẳng đồng thời mực nước thơng
thuyền khơng cao, càng ra phía giữa sơng lịng sơng càng sâu dần tuy nhiên độ dốc nhỏ. Mặt cắt
sông dài và không đối xứng, sâu dần về bờ bên phải. Vì thế ở đây ta có thể tính tốn và chọn
phương án cầu liên tục 5 nhịp có cầu dẫn ở hai phía, nhịp chính liên tục lớn để tránh phải bố trí
trụ vào chỗ sâu nhất của lịng sơng.
+Khẩu độ thốt nước:
Lo = 690 – (24.8+51.6+23+5x1.6) = 658.4 m > 500m
+Trắc dọc cầu:một phần cầu nằm trên đường cong trịn có R = 5000m, phần cịn lại nằm trên
đường thẳng có độ dốc dọc id = 4%.Độ dốc dọc lớn nhất imax = 4%.
3.2.KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
3.2.1.Dầm hộp phần cầu chính
Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp hai thành xiên có chiều cao thay đổi.
+ Trên gối : H = (1/15 – 1/20)Lnhịp
+ Giữa nhịp : h = (1/30 – 1/ 45)Lnhịp , không nhỏ hơn 2m
Với Lnhịp = 120m, ta chọn H = 5.5m,(H/L= 5.5/120=1/17), h = 2.2m(h/L=2.2/1201/37)
+ Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong có phương trình:
Y=
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
X2 + h
,m
Page 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Với L là chiều dài cánh hẫng cong,
.Vậy phương trình đường cong biên
dưới đáy dầm hộp:
,m
+ Chiều dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn Lx được tính theo cơng thức sau:
,m
Trong đó:
+h2:chiều dày bản đáy của tiết diện trên trụ
+h1:chiều dày bản đáy của tiết diện giữa nhịp
550
300
600
1500 3
50
1000
1700
1800
1000
1000
150
10061/2
1800
5500
1200
1500
500/2
1000
500
250
2200
1500
1500
250 1500
250
700/2
250
800
600
400
1700
800
300
250
1800
8000
300
600
8000
500 1500 250
7300/2
Hình 3.1.MCN trên gối và giữa nhịp
( Xem thêm phần PHỤ LỤC A)
DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN 1
Bảng 3.11
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
ST
T
I
1
2
II
3
4
5
6
7
8
9
Hạng mục
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Đơn vị
Kết cấu phần trên
Bê tơng KCN
Thép KCN
Kết cấu phần dưới
Bê tông mố
Cốt thép mố
Bê tông trụ
Cốt thép trụ
Cọc khoan nhồi D=1m
Cọc khoan nhồi D=1.5m
Giá trị dự tốn xây lắp
chính
Khối
lượng
Nghìn đồng
3
m
3032.8
KN
6672.16
Nghìn đồng
m3
1093.771
KN
875.016
3
m
5670.21
KN
4,536.17
M
1680
M
2170
Nghìn đồng
Đơn giá
(nghìn
đồng)
4,000
2000
850
2,000
850
2,000
4,000
5,000
50,791,019.30
12,131,200.00
13,344,320.00
39,027,733.85
929,705.35
1,750,032.00
4,819,678.50
9,072,340.00
6,720,000.00
10,850,000.00
84,932,775.15
I+ II
Thành tiền
(nghìn đồng)
CHƯƠNG 4
TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN 2
4.1.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Vì tuyến đi qua sơng rộng có thơng thuyền, yêu cầu về tổng nhịp tĩnhvà khổ thông thuyền lớn
(B=80m) do đó phải lựa chọn và đưa ra loại hình cầu có thể vượt được nhịp lớn. Đồng thời lịng
sơng khơng có điều kiện đặc biệt về về địa chất- địa hình- thuỷ văn. Vì vậy đề xuất phương án
cầu Extradosed( cầu dầm cáp hỗn hợp) + cầu dẫn dầm Super T.
+Khẩu độ thoát nước:
Lo = 646 – (24.8+41.6x2+23) = 617.6m > 500 m.
+Trắc dọc cầu: một phần cầu nằm trên đường cong trịn có R = 5000m, phần cịn lại nằm
trên đường thẳng có độ dốc dọc id = 4%.Độ dốc dọc lớn nhất imax = 4%.
PHU ONG ÁN 2: CÇu e x t r a d o s e d
1200
88000
150000
1300
7500
900
88000
3500
3000
+13.180
MNTT: +1,50
MNTN: +0.7
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
4.2.KÍCH THƯỚC CƠ BẢN
4.2.1.Phần cầu chính
4.2.1.1. Dầm hộp phần cầu chính
Mặt cắt ngang dầm gồm 2 hộp với 2 thành xiên và 1 thành giữa thẳng có chiều cao thay đổi.
Các kích thước cơ bản mặt cắt ngang được chọn như sau:
+ Chiều cao tại vị trí trụ chọn H= 4.5m, khi đó H/l = 4.5/150 =1/33 nằm trong khoảng
H=(1/30 1/35)l, với l là khoảng cách tim 2 trụ (l=150m).
+ Chiều cao tại vị trí từ điểm neo cáp đầu tiên đến giữa nhịp chọn h=2.5 m, khi đó
h/l=2.5/150=1/60 nằm trong khoảng h= (1/301/60)l.
( Behaviour and Design of Extradoses Bridges- by Konstantinos Kris Mermigas )
+ Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong từ đỉnh trụ đến điểm neo cáp đầu tiên.
+ Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : d = 25cm.
+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : d = 60cm.
+ Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: d = 30cm.
+ Bề dày sườn dầm: bề dầy sườn dầm ở đỉnh trụ là 50cm, ở đầu điểm neo là 50cm.
+ Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ trụ 100cm giảm theo đường cong tới 30cm tại vị trí điểm
neo cáp đầu tiên.
+Tại vị trí đỉnh trụ có dầm ngang đặc nối cứng với 2 trụ tháp tạo thành hệ khung cứng.
+Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong có phương trình:
Y=
X2 + h (m)
Với L là khoảng cách từ trụ đến điểm neo dây đầu tiên L= 30- 0.53.0= 28.5m.Vậy phương
trình đường cong biên dưới đáy dầm hộp:
Tại vị trí cuối đốt K0 thì x=28.5- (6-3.0/2)= 24 m.
Thế vào được
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
250
8000
250
250
8000
250
300
1500 500
800
1650
1500
2500
1400
1500
300
2500
7451,3
1150
1000
1140
860
1500
1000
400
1000
1500
1016
1500
250
890,3
0
300
865
300
200
890,3
860
600
865
1500
1400
2500
600
3977,1
1016
350
4500
300
800
860
1500
250 1215
500
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
448,8
7451,3
Hình 4.1.MCN trên gối và giữa nhịp
( Xem thêm phần PHỤ LỤC B)
4.6.DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN 2
Bảng 4.7
STT
Hạng mục
Đơn vị
Khối
lượng
Đơn giá
(nghìn
đồng)
Thành tiền
(nghìn đồng)
Nghìn đồng
74,811,516.00
I
Kết cấu phần trên
1
Bê tơng KCN
m3
8864.03
4,000
35,456,120.00
2
Thép KCN
KN
18041.05
2000
36,082,116.00
3
Dây văng
KN
818.32
4000
3,273,280.00
II
Kết cấu phần dưới
Nghìn đồng
42,761,185.26
4
Bê tơng mố
m3
1093.71
850
929,654.35
5
Cốt thép mố
KN
874.968
2,000
1,749,936.00
6
Bê tơng trụ
m3
7664.49
850
743,723.62
7
Cốt thép trụ
KN
6,131.59
2,000
10,439,964.29
8
Bê tông tháp
m3
2797.02
850
2,377,467.00
9
Cốt thép tháp
KN
2237.61
4,000
8,950,440.00
10
Cọc khoan nhồi D=1m
m
1680
4,000
6,720,000.00
11
Cọc khoan nhồi D=1.5m
Giá trị dự tốn xây lắp
chính
m
2170
5,000
10,850,000.00
117,572,701.26
12
Nghìn đồng
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
VẬY VỚI CÁC ƯU ĐIỂM NỔI BẬT VỀ MẶT KẾT CẤU VÀ VẺ ĐẸP KHÔNG GIAN CỦA
CẦU EXTRADOSED NÊN TA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2 ĐỂ THIẾT KẾ KỸ THUẬT.
PHẦN B: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU EXTRADOSED
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ LAN CAN- GỜ CHẮN BÁNH XE
1.1 Sơ đồ tính toán lan can- lề bộ hành và gờ chắn bánh.
W: hoạt tải thiết kế theo quy định trong TCN 13.8.2
a. Các thơng số tính tốn:
- Chiều cao gờ chắn bánh xe:
Hw = 865mm.
- Chiều cao lan can:
HR = 1158mm.
- Cường độ bê tơng :
fc’ = 30Mpa.
Đối với thanh thép hình làm cột và thanh lan can M270 cấp 250 _ TCN 6.4.1.1, ta có:
-Cường độ chảy cốt thép:
fy = 250Mpa.
-Cường độ chịu kéo cột, thanh lan can fu = 400Mpa.
Đối với thép làm lan can và gờ chắn bánh, ta chọn thép thơng thường có:
-Cường độ chảy cốt thép:
fy = 420Mpa.
-Chọn lớp bê tơng bảo vệ tối thiểu
25mm.
-Đường kính cốt thép dọc
dd = 10mm.
-Đường kính cốt thép đai
dđ = 14mm.
-Bước cốt thép đai:
an = 200mm.
-Hoạt tải thiết kế:
w = 0,37N/mm.
1.3. Tính thanh lan can.
Thanh lan can làm bằng thép ống có:
-Đường kính ngồi
D=100mm.
-Đường kính trong
d=92mm.
Chiều dài nhịp lan can
L= 2000mm.
Thanh lan can và cột lan can được hàn khép kín, chiều dài đường hàn 6mm.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
1.3.1. Sơ đồ tính thanh lan can( tay vịn):
Sơ đồ tính:
Bố trí thanh- cột lan can
1.3.2 Tải trọng tác dụng lên thanh lan can.
Tải trọng tác dụng lên thanh lan can gồm có:
-Hoạt tải: Theo 22TCN272-05
+) Tải phân bố:
w = 0,37N/mm.
+) Một tải trọng tập trung:
P= 890N.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
-Tĩnh tải: trọng lượng bản thân lan can:
qtt = γp.F. γ.
Trong đó:
γp = 1,25: hệ số tải trọng lấy theo bảng TCN 3.4.1-1
γ = 7850 Kg/m3 = 7,85x10-5 N/mm3.
Tỷ trọng của thép lấy theo bảng TCN 3.5.1-1
F- là diện tích mặt cắt ngang của thanh (mm2)
F=
qtt = γpxFxγ = 1,25x1206,37x7,85x10-5 = 0,118 N/mm.
1.3.3 Tính nội lực thanh lan can.
-Do tải trọng bản thân gây ra:
+ Momen ở hai đầu ngàm:
+Momen giữa nhịp:
-Do hoạt tải w gây ra:
+Momen ở hai đầu ngàm:
γp = 1,75: hệ số tải trọng do hoạt tải lấy theo bảng TCN 3.4.1-2
+Momen ở giữa nhịp:
-Do lực tập trung gây ra:
+Momen ở hai đầu ngàm:
+Momen ở giữa nhịp:
Nội lực do tải trọng tác dụng lên lan can là:
-Momen giữa nhịp:
M1u = 19729+ 107917+ 222500 = 350146 Nmm.
-Momen tại ngàm:
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
M2u = (-39458)+ (-215833) + (-222500) = -477792 Nmm.
1.3.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của thanh lan can:
Công thức kiểm tra:
Mu ≤ Mp = ΦMn ( TCN 6.10.4-1)
Trong đó:
Mu : momen uốn có kể đến hệ số tải trọng.
Mu = max
= 477792 Nmm.
Φ = 1: hệ số kháng uốn quy định ở điều TCN 6.5.4.2
Mn là momen kháng uốn danh định của vật liệu, tính như sau:
Mn =
Mp = ΦMn = 1,1x107 Nmm.
Ta có Mu ≤ Mp thỏa.
1.4. Tính trụ lan can.
Cấu tạo trụ lan can có dạng cột, có mặt cắt ngang hình chữ I được tạo thành bởi liên kết hàn 2 chi
tiết như hình vẽ. Chân cột liên kết với gờ bê tơng bằng bu lơng cường độ cao.
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
1.4.1 Sơ đồ tính trụ lan can.
Sơ đồ tính trụ lan can là một cột chịu nén và uốn.
Trong đó:
G là trọng lượng bản thân trụ.
W là hoạt tải thanh lan can truyền qua.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
1.4.2. Tải trọng tác dụng lên trụ lan can.
Tải trọng tác dụng lên trụ gồm có trọng lượng bản thân trụ (G), trọng lượng của thanh lan can (P)
và hoạt tải w do thanh lan can truyền qua.
-Tính trọng lượng bản thân trụ lan can:
+Chi tiết 1:
g1 = 2x1,25x110x8x7,85x10-5 = 0,173N/mm.
+Chi tiết 2:
g2 = 1,25x
.
G = g1+g2 = 0,173+0,081 = 0,253N/mm.
-Trọng lượng của thanh lan can:
P= qttxl = 0,118x2000 = 236,75 N.
-Hoạt tải thẳng đứng:
W = wl = 0,37x2000 = 740 N.
-Hoạt tải nằm ngang bằng hoạt tải thẳng đứng = 740 N.
1.4.3. Tính nội lực trụ lan can.
-Tính lực nén dọc trục Pu:
Pu = G +H + 3P +3W = 0,253x785 +3x236,75 +3x740 = 3122,30 N.
Với H = 785mm : chiều cao của trụ lan can.
-Tính momen uốn Mu :
Trụ lan can chịu uốn theo một phương và uốn quanh trục x nên ta chỉ cần tính Mux:
Theo TCN4.5.3.2-2b ta có:
Mux =
TCN4.5.3.2.2b-1
Trong đó:
TCN4.5.3.2.2b-3
TCN4.5.3.2.2b-4
Với:
-Pu là tải trọng tính toán đã nhân hệ số (N)
-Pe là tải trọng uốn dọc tới hạn Ơle (N)
-Φ = 0.9 là hệ số kháng nén dọc trục.
-M2b là momen trên thanh chịu nén do tải trọng lực được tính bằng phương pháp khung đàn hồi
bậc nhất, luôn luôn dương.
-M2s là momen trên thanh chịu nén do lực ngang tính tốn mà gây ra độ oằn được tính bằng
phương pháp khung đàn hồi bậc nhất quy ước, ln ln dương.
Ta có:
TCN4.5.3.2.2b-1
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Trong đó:
u
-L = H =758mm: chiều dài tự do của thanh chịu nén.
-K = 0.75 là hệ số chiều dài hữu hiệu lấy theo điều TCN4.6.2.5
-E = 200000 Mpa là modun đàn hồi của thép.
-I là momen quán tính đối với trục đang xét.
n
-Tính momen kháng uốn M :
Trong đó:
-fu là cường độ chịu kéo dẻo của thép.
-Φ = 1: là hệ số kháng uốn.
-S là momen kháng uốn tiết diện chữ I.
-I là momen quán tính đối với trục x.
-y là khoảng cách từ mép ngoài đến trục trung hịa = 8+(137/2)= 76.5mm.
SVTH: NGUYỄN VĂN TỒN ; MSSV: 80902034
Page 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Vậy:
Ta thấy Mux < ΦMn thỏa mãn.
-Tính sức kháng nén Pr (TCN6.9.4.1)
Sức kháng nén danh định được tính như sau:
Nếu
thì:
(TCN6.9.4.1-1)
Nếu
thì:
(TCN6.9.4.1-2)
(TCN6.9.4.1-3)
Trong đó:
-Ab là diện tích mặt cắt ngang của cột (mm2)
Ab = 110x8x2+137x6 = 2582 (mm2).
-Fy =250 Mpa là cường độ khi chảy của thép.
-E = 200000Mpa là modun đàn hồi của thép.
-K = 0.75 là hệ số chiều dài có hiệu.
-L=H = 758mm là chiều cao cột.
-ry là bán kính quán tính đối với trục mất ổn định:
Ta có:
1.4.4. Kiểm tra khả năng chịu lực của trụ lan can:
-Đối với thanh chịu nén và uốn, lực dọc trục Pu và momen uốn Mux được xác định cùng một hệ số
tải trọng theo phân tích đàn hồi và phải thỏa mãn các quan hệ sau:
+ Nếu
+ Nếu
Trong đó: Pr là sức kháng nén có hệ số.
Φ=0.9 là hệ số sức kháng cho thanh chịu nén lấy theo TCN6.5.4.2
Vì
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Nên:
thỏa mãn.
1.5. Tính gờ chắn bánh:
1.5.1 Điều kiện kiểm toán:
Theo TCN 13.7.3.3 gờ chắn bánh thiết kế như sau:
Phương lực
Lực tác dụng ( KN)
tác dụng
Phương nằm
240
ngang
Ft
Phương
80
thẳng đứng
FV
Phương dọc
80
cầu
FL
Chiều dài lực tác dụng(mm)
Lt = 1070
Lv = 5500
LL = 1070
-Tính lực va vào gờ chắn bánh xe ta xét trường hợp trạng thái giới hạn đặc biệt.
-Trong cầu thì thông thường các lực Fv và FL không gây nguy hiểm cho bó vỉa nên ta chỉ xét lực
Ft phân bố trên chiều dài Lt.
-Tính sức kháng gờ chắn bánh xe theo chiều ngang:
Sức kháng của bê tông được xác định theo phương pháp đường chảy.
Đối với các va xô trong một phần đoạn tường:
Rw =
(8Mb + 8MwH +
)
( điều 13.7.3.4-1 22TCN272-05)
Chiều dài tường tới hạn Lc trên đó đã xảy ra cơ cấu tường chảy phải lấy bằng:
Lc =
+
( điều 13.7.3.4-2 22TCN272-05)
Với các va chạm tại đầu tường hoặc mối nối:
Rw =
Lc =
( điều 13.7.3.4-3 22TCN272-05)
+
( điều A13.3.1-4 22TCN272-05)
Trong đó:
Rw -là sức kháng của bó vỉa (N).
Lc -là chiều dài xuất hiện cơ cấu chảy (mm).
Lt -là chiều dài phân bố của lực theo phương dọc (mm).
Mb -là sức kháng của dầm tại đỉnh tường (N.mm).
Mw-là sức kháng uốn của thép ngang trên một đơn vị chiều dài (N.mm/mm).
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU ĐƯỜNG
GVHD: PGS.TS LÊ THỊ BÍCH THỦY
Mc -là sức kháng uốn của thép đứng trên một đơn vị chiều dài (N.mm/mm).
H – là chiều cao tường bê tơng (mm).
Trong trường hợp tính cho bó vỉa thì Mb = 0.
*Ta có các thơng số thiết kế như sau:
-Chiều cao gờ chắn bánh H=865mm.
-Cường độ chảy cốt thép fy =420Mpa.
-Cường độ bê tông fc’ = 30Mpa.
-Chọn lớp bê tông bảo vệ tối thiểu a0 = 25mm.
-Đường kính cốt thép dọc dd = 10mm.
-Đường kính cốt thép đai dđ = 14mm.
-Bước cốt thép đai an =200mm.
-Hệ số kháng uốn Φ =1.
1.5.2 Sức kháng của gờ chắn bánh xe với trục thẳng đứng( MwH):
-Sức kháng uốn phụ thuộc vào cốt thép ngang trong gờ chắn xe. Cả sức kháng momen dương và
âm đều phải xác định vì cơ cấu đường chảy xuất hiện theo cả hai loại.
-Chiều dày của tường gờ chắn thay đổi và trong tính tốn có thể chia thành 3 đoạn như sau:
+)Chiều cao phần 1: H1 = 535mm.
+)Chiều cao phần 2: H2 = 255mm.
+)Chiều cao phần 3: H3 = 75mm.
*)Bề rộng phần 1: B1 = 150mm.
*)Bề rộng phần 2: B2 = 200mm.
*)Bề rộng phần 3: B3 = 300mm.
-Tiết diện tính tốn và bố trí cốt thép (hình vẽ):
PHẦN 1
PHẦN 2
PHẦN 3
TÍNH PHẦN 1:
Bỏ qua sự tham gia của cốt thép chịu nén, sức kháng uốn dương và âm gần bằng nhau và được
tính:
-Diện tích một thanh thanh thép:
-Số thanh: n= 2 thanh.
SVTH: NGUYỄN VĂN TOÀN ; MSSV: 80902034
Page 25
