ĐỒ án tốt NGHIỆP THIẾT kế cầu EXTRADOSED HAI mặt PHẲNG dây vượt SÔNG SOÀI rạp tập 1 THUYẾT MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ
MINH KHOA XÂY DỰNG

BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED HAI MẶT PHẲNG DÂY
VƯỢT SƠNG SỒI RẠP

TẬP 1: THUYẾT MINH

SINH VIÊN THỰC HIỆN

NGÔ VĂN QUANG

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 8 NĂM 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ
MINH KHOA XÂY DỰNG

BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CẦU EXTRADOSED HAI MẶT PHẲNG DÂY
VƯỢT SƠNG SỒI RẠP

TẬP 1: THUYẾT MINH
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN DUY LIÊM
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN : TS. ĐỖ TIẾN THỌ
SINH VIÊN THỰC HIỆN

: NGÔ VĂN QUANG

MÃ SỐ SINH VIÊN

: 18127039

LỚP

: 181270A

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 8 NĂM 2022


PHẦN THUYẾT MINH


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..............................................................................................
1.1 Giới thiệu cơng trình ...................................................................................................

1.2Giới thiệu chung về cầu extradosed........................................
CHƯƠNG 2 .ĐIỀU KIỆN CHUNG CỦA THIẾT KẾ ....................................................
2.1 Quy mô .......................................................................................................................

2.2Tiêu Chuẩn kĩ thuật ................................................................

2.3Chương trình phân tích tính tốn ...........................................

2.4Nhiệm vụ thiết kế ...................................................................

2.6 Kết cấu nhịp ................................................................................................................

2.7Thông thuyền .........................................................................

2.8Vật liệu....................................................................................

2.8.1 Bê tông ..................................

2.8.2 Cáp dự ứng lực .....................

2.9Tải trọng..................................................................................

2.9.1 Tĩnh tải .................................

2.9.2 Hoạt tải (LL) .........................

2.9.3 Từ biến, co ngót (SH,CR) .....

2.9.4 Nhiệt độ, Gradient nhiệt (TU

2.9.5 Gió ngang lên kết cấu (WS) ..

2.9.6 Gió lên xe cộ (WL) ...............

2.9.7 Lực ly tâm (CE) ....................

2.9.8 Lực hãm xe (BR) ...................
2.9.10 Áp lực dòng chảy (WA) ......................................................................................
2.9.11 Hiệu ứng động đất (EQ) ....................................................................................
CHƯƠNG 3 . PHÂN TÍCH TÍNH TỐN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC............

3.1Mơ hình phân tích tính tốn (Midas civil 2019) ....................

3.2Kết quả phân tích nội lực ......................................................

3.2.1 Nội lực do tĩnh tãi (DC) .......

3.2.2 Nội lực do hoạt tải (DW) .....

3.2.3 Nội lực do ảnh hưởng của nh
3.2.4. Nội lực gây ra do ảnh hưởng của tải trọng gió ngang lên kết cấu (WS)..........

3.2.5 Nội lực gây ra do ảnh hưởng


3.3Đường ảnh hưởng do hoạt tải ................................................

3.4Tổ hợp nội lực (Phần 3 TCVN 11823-20117) ......................
CHƯƠNG 4 .PHÂN TÍCH THI CƠNG VÀ KIỂM TỐN..........................................

4.1Tính tốn trong thi cơng ........................................................

4.1.1 Tải trọng xe đúc (XD) ..........
4.1.2 Tải trọng bê tông ướt (BTU)

4.1.3 Hoạt tải thi công phân bố (C

4.1.4 Lớp phủ, lan can, gờ chắn (D

4.1.5 Lực căng cáp văng (Pc) ......

4.1.6 Lực căng cáp dự ứng lực tro

4.2Trình tự thi cơng ....................................................................

4.3Kiểm tốn ứng suất trong q trình thi cơng hẫng ................

4.4Kiểm toán ứng suất trong giai đoạn khai thác (THSD) ........

4.5Kiểm toán sức kháng uốn và kháng cắt ở trạng thái giới hạn

4.5.1 Sức kháng uốn......................

4.5.2 Sức kháng cắt .......................

4.6Kiểm tra độ võng ...................................................................

4.7Chuyển vị đỉnh tháp ..............................................................

4.8Kiểm toán dây văng ..............................................................

4.8.1 Trong giai đoạn thi công ......

4.8.2 Trong giai đoạn khai thác ....
CHƯƠNG 5 . MẤT MÁT DỰ ỨNG LỰC .....................................................................

5.1Mất mát ứng suất trong các cấu kiện kéo sau .......................

5.2Kiểm tra mất mát ứng suất (MIDAS) ...................................

5.3Kiểm tra giới hạn ứng suất của các bó cáp dự ứng lực..........
CHƯƠNG 6 . THIẾT KẾ NEO TẠM KHI THI CÔNG ĐÚC HẪNG........................
6.1 Mục đích ...................................................................................................................

6.2Tải trọng gây lật ....................................................................

6.3Tính tốn số lượng thanh thép dự ứng lực ............................


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu cơng trình
Cầu Cần Giờ là một cây cầu bắc qua sơng Sồi Rạp, nối 2 huyện Nhà Bè và Cần Giờ thuộc
Tp.Hồ Chí Minh.. Cần Giờ là huyện duy nhất của Thành phố Hồ Chí Minh giáp biển, nằm ở phía
Đơng Nam , cách trung tâm thành phố khoảng 50 km đường bộ. Huyện nằm tách biệt với các địa
phương lận cận. Do bị ngăn cách với các địa phương khác bởi nhiều sông lớn, chưa có cầu bắc
qua nên hiện tại đến Cần Giờ đều phải dùng phà, chủ yếu là phà Bình Khánh. Đường bộ quan
trọng nhất ở Cần Giờ là đường Rừng Sác chạy từ Tây Bắc tới Đông Nam huyện, mới được nâng
cấp xong giữa năm 2011. Vì vậy việc xây dựng cầu Cần Giờ là một bước chuyển mình mạnh mẽ
để Cần Giờ có được sự hội nhập với trung tâm thành phố cũng như nâng tầm nơi đây ngày càng
xa hơn trong tương lai.

Phối cảnh chung cầu Cần Giờ
1.2 Giới thiệu chung về cầu extradosed
Cầu Extradosed là một dạng cầu đặc biệt của cầu bê tông cốt thép dự ứng lực ngồi, trong
đó cáp được đưa ra khỏi mặt cầu và liên kết với trụ tháp đặt ở đỉnh trụ. Đến nay đã có rất nhiều
cầu Extradosed đã và đang được xây dựng tại nhiều nước trên toàn thế giới. Cầu Extradosed
được coi là một loại kết cấu kết hợp giữa hai loại kết cấu sử dụng trong cầu bê tông cốt thép dự
ứng lực nhịp liên tục thông thường và cầu dây văng.
Với các công nghệ thi cơng hẫng hiện đang được áp dụng phổ biến thì moment dương giữa
nhịp của dầm liên tục có chỉ số nhỏ hơn khá nhiều so với moment âm trên gối do đó khơng cần

phải cấu tạo cáp căn ngồi mà chỉ cần cáp căng trong cũng đủ giải quyết được ứng suất kéo tại
khu vực này. Thêm nữa việc không bố trí cáp căn ngồi có độ lệch tâm lớn cho phần mômen
dương sẽ giảm bớt phức tạp về kết cấu và cơng nghệ. Vì vậy chỉ cần bố trí cáp lệch tâm lớn tại
khu vực xuất hiện moment âm trên gối, đó chính là triết lý trong thiết kế cầu Extradosed.

1


CHƯƠNG 2. QUY MÔ VÀ TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT THIẾT KẾ
2.1 Quy mô
Vĩnh cữu.
2.2 Tiêu Chuẩn kĩ thuật
TCVN 11823-2017
AASHTO LRDF 2012
2.3 Chương trình phân tích tính tốn
Midas civil 2019
2.4 Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế 100% kết cấu nhịp.
Khơng tính tốn phần trụ tháp, móng cọc, nhịp dẫn.
2.6 Kết cấu nhịp

Nhịp chính Extradosed
Sơ đồ nhịp tổng thể:4@33 +65+100+65 +4@33.
Nhịp chính 65+100+65:Dầm hộp BTCT dự ứng lực thi công bằng công nghệ đúc hẫng
câng bằng
Thiết kế dầm hộp 2 ngăn 3 vách đứng
Chiều cao dầm:tối thiều 2 m
→Chọn chiều cao dầm giữa nhịp 2m, tại trụ 4m
Các kích thước chiều dày dựa và kinh nghiệm:
+ Bề dày bản trên:250-300 mm

+ Bề dày cánh hẫng:250 mm
+ Bề dày sườn dầm:400-500 mm
→ Chiều dài các khối đúc đề xuất:
+ Khối đúc trên đỉnh trụ:12 m
+ Khối đúc trên đà giáo ở mố:14 m
+ Khối đúc hẫng:2-5.5 m (Phù hợp năng lực của xe đúc)
+ Khối hợp long:2 m

2


Kích thước đốt dầm đúc hẫng
Cáp bản nắp:22T15.7 (VSL hoặc tương đương)
Cáp bản đáy:22T15.7 (VSL hoặc tương đương)
Cáp văng :19T15.7 (VSL hoặc tương đương) Bề
rộng cầu:
+ Phần xe chạy:2x5.5m=11m
+ Lan can, gờ chắn:0.5x2=1m
+ Phần hẫng ngoài để neo dây
văng:1.760m
→ Tổng:13.76 m
Lớp phủ:Bê tông Asphalt 70 mm
Khổ cầu
2.7 Thông thuyền
Sông cấp II:
+Tĩnh cao thông thuyền:> 9.5m
+Tĩnh ngang thông thuyền:> 60m
+Va tàu theo cấp sông
2.8 Vật liệu
2.8.1 Bê tông

'

f

(Mpa)
45
40
35

+ fc' :Cường độ chịu nén của bê tông f

'
c

= 45MPa

3

c


+ Possion:Hệ số possion
+ bt :Trọng lượng riêng bê tông:

+ E :Mô đun đàn hồi:

bt

= 2240 + 2.29 fc' (bảng 6 phần 3 TCVN 11823-2017)

E
c

2.8.2 Cáp dự ứng lực
Cáp dự ứng lực bản nắp (22T15.7)

Số tao trong 1 bó
Đường kính danh định 1 tao (D)
Diện tích 1 tao (Ap)
Tổng Diện tích 1 bó (Aps)
Cường độ kéo đứt (fpu)
Giới hạn chảy (fy)
Mô Đun đàn hồi (Es)
Cáp dự ứng lực bản đáy - Cáp văng (19T15.7)

Số tao trong 1 bó
Đường kính danh định 1 tao (D)
Diện tích 1 tao (Ap)
Tổng Diện tích 1 bó (Aps)
Cường độ kéo đứt (fpu)
Giới hạn chảy (fy)
Mơ Đun đàn hồi (Es)
2.9 Tải trọng
2.9.1 Tĩnh tải (DC,DW)
Tải trọng bản thân kết cấu (DC)
Tải trọng lớp phủ, gờ chắn, lan can, thoát nước… (DW) -DW=31.3KN/m
2.9.2 Hoạt tải (LL)
Xe tải thiết kế:có xét xung kích

4


Xe Tadem:Gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm, chiều ngang các bánh
xe 1800mm
Tải trọng làn:9.3N/mm phân bố đều theo chiều dọc, khơng xét xung kích
Hệ số xung kích:(1+IM/100) với IM=33% (Điều 6.2 11823-03-2017)
Hệ số làn:
Bảng thông số Gradient nhiệt

2.9.3 Từ biến, co ngót (SH,CR)
Độ ẩm:80% -CEB-FIP(2010)
2.9.4 Nhiệt độ, Gradient nhiệt (TU,TG)
Nhiệt độ phân bố đều 11.2.1 TCVN-03-11823-2017 (TU):
+ Nhiệt độ cao nhất:Tmaxtk= 40
+ Nhiệt độ thấp nhất:Tmintk= 12
+ Giả thiết thi công ở nhiệt độ 23 (là nhiệt độ trung bình năm)
Gradient nhiệt (TG):
+ Cần xét tác động nhiệt ở hai điều kiện chênh nhiệt âm (mặt trên lạnh hơn) và chênh nhiệt
dương (mặt trên nóng hơn)
Bảng thơng số Gradient nhiệt

5


Gradient nhiệt trong kết cấu theo phương thẳng đứng (thép- bê tơng)-A=300m
2.9.5 Gió ngang lên kết cấu (WS)
Tốc độ gió thiết kế:V=Vdz = 100 Km/h (Việc lựa chọn còn phụ thuộc vào nghiên cứu và
áp dụng theo điều 8.1 TCVN-11823-17). Giá trị này chỉ giả thiết để tính tốn
(3.8.1.2 .1-1 AASHTO-LRDF 2012)

Áp lực gió:
P
Design − wind


Trusses, Colums, Arches
Beam
Large Flat Surface

Áp lực gió tác dụng lên kết cấu:
+ Phương ngang:
P
Design −wind

2

+ Diện tích chắn gió của dầm hộp:602 m (L=230m)
+ Diện tích chắn gió của trụ tháp:(Từ MNTN tới đỉnh trụ 32 m):78.2 m

2

2.9.6 Gió lên xe cộ (WL)
WL=1.46 N/mm cách mặt cầu 1.8m
2.9.7 Lực ly tâm (CE)
C =số C:
Hệ

f(

CE đặt theo phương ngang đặt cách mặt cầu 1.8m do xe tải 3 trục:
CE = 0.00937 145 2 + 0.00937 35 = 3.04KN
2.9.8 Lực hãm xe (BR)
Lấy 50% gối cố định
BR = 50%(2 145 + 35) = 162.5KN đặt cách mặt cầu 1.8m

2.9.10 Áp lực dòng chảy (WA)
Vận tốc nước thiết kế tính theo lũ thiết kế:V=2.5 ms (giả thiết)
Dọc cầu

: p = 5.14 10

−4

C

(7.3.1 phần 3 TCVN 11823)
Diện tích chắn nước: S=76.73m
WA=1.779x S=1.779x22=136.50KN
Ngang cầu:Giả thiết góc chảy lệch với phương dọc =0
2.9.11 Hiệu ứng động đất (EQ)
Sử dụng phương pháp phổ dạng đơn (phân tích phổ theo phương dọc ngang khi tác động 1
tải trọng nằm ngang rãi đếu 7.4.3.2.2 TCVN 11823-2017)
Lực động đất tác dụng lên kết cấu:

6


EQ=Cms.W/R

W :Trọng lượng bản thân kết cấu
Cms: Hệ số đáp ứng đàn hồi
R : Hệ số điều chỉnh đáp ứng
Giả thiết tính tốn:
Hệ số gia tốc
Loại đất
Hệ số thực địa
Hệ dố điều chỉnh đáp ứng

Tm <0.3s

Tm>0.3s

Cms = A(0.8 + 4Tm)


7


CHƯƠNG 3 . PHÂN TÍCH TÍNH TỐN NỘI LỰC VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC
3.1 Mơ hình phân tích tính tốn (Midas civil 2019)

Mơ hình chung trong phân tích

• Phần tử dầm kiểm tốn (Element)
Chỉ lấy nhóm phần tử đặc trưng để kiểm toán


Thứ tự

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

8


Đốt dầm bên trái trụ T5

Đốt dầm bên phải trụ T5
• Phần tử dây văng kiểm tốn (Element)
Thứ tự
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10

•

Phần tử dây văng trụ T5,T6
Nhóm điều kiện biên (Bourdary)

BG1:Liên kết ngàm bệ trụ - liên kết cứng thân trụ tháp với 2 nhánh tháp
BG2:Liên kết neo tạm khi thi công hẫng (Liên kết cứng)
BG3:Gối di động đầu dầm
BG4:Gối cố định đoạn dầm trên đà giáo
BG5:Dỡ neo tạm, hạ gối

9


3.2 Kết quả phân tích nội lực
3.2.1 Nội lực do tĩnh tãi

Biểu đồ moment My

Biểu đồ lực cắt Fz
NỘI LỰC DO TĨNH TẢI
Element

100

100
101
101
102
102
620
621

621
622
622


623
623
624
624
625

10

6

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

3.2.2 Nội lực do hoạt tải

11


1.75HL93K (xe 3 trục)

Biểu đồ bao moment My xe tải thiết kế

Biểu đồ bao lực cắt Fz do xe 3 trục
1.75HL93M (xe 2 trục)

Biểu đồ bao moment My xe 2 trục

Biểu đồ bao lực cắt Fz do xe 2 trục

12


1.75HL93S (3 xe tải thiết kế cách nhau 15m)

Biểu đồ bao moment My xe S

Biểu đồ bao lực cắt Fz do xe S
Nhận xét:Xe tải gây nội lực nguy hiểm là xe tải thiết kế (HL93K) dùng để xét đến kiểm toán
NỘI LỰC DO XE TẢI THIẾT KẾ (XE 3T)
Element
100
100
101
101
102
102
620
621
621


622
622
623
623
624

13

14


3.2.3 Nội lực do ảnh hưởng của nhiệt độ, gradient nhiệt

Biểu đồ Moment My do do ảnh hưởng của nhiệt độ rãi đều

Biểu đồ lực cắt Fz do do ảnh hưởng của nhiệt độ rãi đều
NỘI LỰC DO NHIỆT ĐỘ RÃI ĐỀU TU
Element
100
100
101
101
102
102
620
621
621
622
622
623
623
624
624
625
625

15