Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.37 MB, 286 trang )
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Lời nói đầu
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá của n-ớc ta hiện nay, xây dựng cơ sở hạ tầng là vấn
đề vô cùng quan trọng, việc xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp hệ thống giao thông là một tất yếu
khách quan. Trong đó công tác xây mới các cầu luôn là nhiệm vụ hàng đầu và đ-ợc đầu t- phát
triển.
Trong những năm gần đây một loạt các cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, thi công bằng ph-ơng
pháp đúc hẫng cân bằng đ-ợc áp dụng phổ biến tại Việt Nam, điển hình nh- các cầu Phú L-ơng,
cầu Sông Gianh, cầu An D-ơng II, cầu Hoà Bình. Mới đây một loạt các cầu liên tục khác trên quốc lộ
1A nh- cầu Hoàng Long, cầu Quán Hầu, trên tuyến đ-ờng nâng cấp quốc lộ 1A đoạn Hà Nội - Lạng
Sơn các cầu Đuống, cầu Bắc Giang, cầu Đáp Cầu đà lựa chọn ph-ơng án thi công cầu liên tục theo
công nghệ đúc hẫn cân bằng.
Các cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục khẩu độ lớn đ-ợc áp dụng phổ biến trên thế giới, sự ra
đời của các loại hình kết cấu này có xuất phát từ một số -u điểm nh- là: Có thể công nghiệp hoá
đ-ợc trong xây dựng cầu, đáp ứng đ-ợc các khẩu độ lớn mà dầm giản đơn BTCT không v-ợt qua
đ-ợc hoặc do kết cấu khác khó thi công, có thể v-ợt qua đ-ợc khu vực có điều kiện địa hình phức
tạp, chi phí duy tu bảo d-ỡng sau này thấp, khai thác triệt để những thành tựu trong công nghiệp vật
liệu xây dựng, thời gian thi công nhanh.
Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục đúc hẫng có thể áp dụng cho các chiều dài nhịp từ 40m 200m một số cầu đà áp dụng khẩu độ trên 200m nh- cầu Confederation ở Canada có 43 nhịp có
chiều dài 250m. Cầu Gateway ở Australia có chiều dài nhịp chính là 260m. Các cầu này đều không
xuất phát từ tính kinh tế mà bị khống chế từ điều kiện tại vị trí xây dựng cầu.
Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực có -u điểm là hình dáng đẹp, khẩu độ v-ợt lớn có thể đảm bảo
đ-ợc các khổ thông thuyền lớn, nhờ công nghệ thi công hẫng trên dàn giáo di động do đó không bị
ảnh h-ởng của n-ớc lũ. Cầu bê tông cốt thép thi công bằng công nghệ đúc hẫng là kết qủa của sự
phát triển của ngành cầu trên thế giới. Đối với Việt Nam tuy mới đ-ợc ứng dụng để xây dựng cầu
ch-a lâu nh-ng nó đà đ-ợc ứng dụng cho nhiều cầu vì nó có thể đảm bảo thông thuyền khẩu độ lớn
lại rất phù hợp với các sông của Việt Nam, các sông của n-ớc ta th-ờng có mặt cắt ngang sông
không lớn nên nếu áp dụng các kết cấu nh- dây văng không phải bao giờ cũng hợp lý. Để đảm bảo
khẩu độ cầu có một số kết cấu nh- là cầu khung T dầm treo, cầu dàn thép, cầu liên tục lắp hẫng.
Các kết cấu này đà đ-ợc áp dụng ®Ĩ x©y dùng mét sè ë n-íc ta. Sau mét thời gian sử dụng nó đÃ
xuất hiện những nh-ợc điểm của mình làm cho tuổi thọ của các công trình cầu giảm. Do đó kết cấu
nhịp liên tục thi công bằng công nghệ đúc hẫng với những -u việt của mình đà và đang đ-ợc sử
dụng rộng rÃi ở n-ớc ta và trên thế giới.
Đ-ợc sự phân công, h-ớng dẫn của cô giáo Th.S Nguyễn Thị Nh- Mai em đà hoàn thành Đồ án tốt
nghiệp với đề tài Thiết kế cầu qua sông với ph-ơng án Cầu dầm bê tông cốt thép ƯST liên tục thi
công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo
trong bộ môn Cầu hầm đặc biệt là cô giáo Th.S Nguyễn Thị Nh- Mai đà giúp đỡ em hoàn thành đồ
án này.
Em xin chân thành cảm ơn
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 – mssv: 11399.47
trang
1
Đồ án tốt nghiệp
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
báo cáo khả thi
trang
2
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Mục Lục
1
báo cáo khả thi ............................................................................................. 142
1.1.
Giới thiệu chung ...............................................................................................14
1.1.1.
Các căn cứ lập dự án .......................................................................................................... 14
1.1.2.
Mục tiêu, đối t-ợng và nội dung nghiên cứu của dự án: ...................................................... 14
1.1.3.
Phạm vi dự án: .................................................................................................................... 14
1.1.4.
đặc điểm kinh tế - xà hội, mạng l-ới giao thông và sự cần thiết đầu t- .............................. 14
1.1.4.1.
Hiện trạng kinh tÕ x· héi tØnh TB: ................................................................................ 14
1.1.4.2.
VỊ n«ng nghiƯp, lâm, ng- nghiệp: .............................................................................. 14
1.1.4.3.
Về th-ơng mại, du lịch và công nghiệp: ...................................................................... 14
1.1.5.
Định h-ớng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu ............................................................... 15
1.1.5.1.
Nông lâm ng- nghiệp:................................................................................................. 15
1.1.5.2.
Công nghiệp, th-ơng mại và du lịch:........................................................................... 15
1.1.6.
Đặc điểm mạng l-ới giao thông:.......................................................................................... 15
1.1.6.1.
Đ-ờng bộ: ................................................................................................................... 15
1.1.6.2.
Đ-ờng thuỷ: ................................................................................................................ 15
1.1.6.3.
Đ-ờng sắt: .................................................................................................................. 15
1.1.6.4.
Đ-ờng không: ............................................................................................................. 15
1.1.7.
Quy hoạch phát triển hạ tầng GTVT ................................................................................... 15
1.1.8.
Các qui hoạch khác có liên quan đến dự án: ...................................................................... 16
1.1.8.1.
Quy hoạch đô thị của thành phố TB: .......................................................................... 16
1.1.8.2.
Dự báo nhu cầu vận tải: .............................................................................................. 16
1.1.9.
Sự cần thiết phải đầu t-: ..................................................................................................... 16
1.1.10.
điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu............................................................................. 16
1.1.10.1.
Vị trí địa lý ................................................................................................................... 16
1.1.10.2.
Đặc điểm địa hình ....................................................................................................... 16
1.1.10.3.
Điều kiện khí hậu thuỷ văn .......................................................................................... 17
1.1.10.3.1. Khí t-ợng : ................................................................................................................. 17
1.1.10.3.2. Thuỷ văn:................................................................................................................... 17
1.1.10.4.
Điều kiện địa chất công trình:...................................................................................... 17
1.1.10.4.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn: ...................................................................................... 17
Svth: hoàng năng tú lớp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang
3
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
1.1.10.4.2. Đặc điểm địa tầng...................................................................................................... 17
2.1.
Tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên tắc thiết kế. ........................................18
2.1.1.
Quy trình thiết kế ................................................................................................................. 18
2.1.2.
Các nguyên tắc thiết kế:...................................................................................................... 18
2.1.3.
Các thông số kỹ thuật cơ bản .............................................................................................. 18
2.1.3.1.
Qui mô công trình: ...................................................................................................... 18
2.1.3.2.
Khổ cầu: ..................................................................................................................... 18
2.1.3.3.
Khổ thông thuyền:....................................................................................................... 18
2.2.
Ph-ơng án vị trí cầu: ......................................................................................18
2.3.
Ph-ơng án kết cấu cầu ..................................................................................18
2.3.1.
Nguyên tắc lựa chọn loại hình kết cấu ................................................................................ 18
2.3.2.
Khái quát chung về đề xuất ph-ơng án về sơ đồ cầu : ....................................................... 19
2.3.2.1.
Yêu cầu về đảm bảo khẩu độ thoát n-ớc, các cao độ khống chế: .............................. 19
2.3.2.2.
Ph-ơng án về vật liệu kết cấu:.................................................................................... 19
2.3.2.3.
Loại hình kết cấu phần trên:........................................................................................ 19
2.3.2.4.
Loại hình kết cấu d-ới: ................................................................................................ 19
2.4.
ph-ơng án kết cấu 1: cầu liên tục 5 nhịp.................................................19
2.4.1.
Tổng quát ............................................................................................................................ 19
2.4.1.1.
Sơ đồ nhịp: ................................................................................................................. 19
2.4.1.2.
Kết cấu phần trên: ...................................................................................................... 19
2.4.1.3.
Các kích th-ớc cơ bản dầm liên tục đ-ợc chọn nh- sau ............................................. 19
2.4.1.4.
Các kích th-ớc mặt cắt ngang dầm hộp đ-ợc chọn sơ bộ: ......................................... 20
2.4.1.5.
Kích th-ớc chung dầm I 33m: ..................................................................................... 20
2.4.1.6.
Kết cấu phần d-ới: ...................................................................................................... 21
2.4.1.7.
Ph-ơng pháp thi công: ................................................................................................ 21
2.4.2.
Tính toán sơ bộ khối l-ợng kết cấu ph-ơng án 1 ................................................................ 21
2.4.2.1.
Tính toán kết cấu nhịp: ............................................................................................... 21
2.4.2.2.
Tính toán kÕt cÊu trơ: .................................................................................................. 26
2.4.2.3.
TÝnh to¸n kÕt cÊu mè: ................................................................................................. 27
2.4.2.4.
Tính toán sơ bộ số l-ợng cọc: .................................................................................... 29
2.4.2.4.1. Xác định sức chịu tải của cọc: ..................................................................................... 29
2.4.2.4.2. Số cọc t¹i mè A1 – A10 ............................................................................................... 30
2.4.2.4.3. Sè cäc trơ P2 - P9 ....................................................................................................... 34
Svth: hoàng năng tú lớp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang
4
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.4.2.4.4. Số cọc trụ P3 – P8.......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.2.4.5. Sè cäc trô P4 – P7....................................................................................................... 37
2.4.2.4.6. Sè cäc trô P5 – P6.......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.4.2.5.
2.4.3.
Tính toán khối l-ợng mặt cầu và các tiện ích công cộng: ............................................ 40
Tổng mức đầu t- ................................................................................................................. 40
2.4.3.1.
Các căn cứ lập Tổng mức đầu t-: ............................................................................... 40
2.4.3.2.
Tổng kinh phí .............................................................................................................. 41
2.5.
Ph-ơng án kết cấu 2: cầu dây văng 3 nhịp ..............................................44
2.5.1.
Tổng quát ............................................................................................................................ 44
2.5.1.1.
Sơ đồ nhịp: ................................................................................................................. 44
2.5.1.2.
Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp ....................................................................................... 44
2.5.1.3.
Số l-ợng dây và chiều dài khoang: ............................................................................. 45
2.5.1.4.
Thiết kế mặt cắt ngang dầm chính: ............................................................................. 45
2.5.1.5.
Tháp cầu:.................................................................................................................... 46
2.5.1.6.
Kết cấu phần trên: ...................................................................................................... 46
2.5.1.7.
Kết cấu phần d-ới: ...................................................................................................... 46
2.5.1.8.
Ph-ơng pháp thi công : ............................................................................................... 46
2.5.2.
Tính toán sơ bộ khối l-ợng kết cấu ph-ơng án 2 ................................................................ 47
2.5.2.1.
Tính toán kết cấu nhịp: ............................................................................................... 47
2.5.2.2.
Tính toán sơ bộ kích th-ớc của tháp, tiết diện dây văng: ............................................ 47
2.5.2.3.
Tính toán khối l-ợng dây cáp: ..................................................................................... 51
2.5.2.4.
Kết cấu bên d-ới: ........................................................................................................ 58
2.5.2.5.
Tính toán số cọc: ........................................................................................................ 58
2.5.2.6.
Tính toán khối l-ợng mặt cầu và các tiện ích công cộng: ............................................ 62
2.5.2.7.
Tổng kinh phí .............................................................................................................. 62
2.6.
Ph-ơng án kết cấu 3: cầu extradosed 3 nhịp ........................................63
2.6.1.
Giới thiệu ph-ơng ¸n thiÕt kÕ: ............................................................................................. 63
2.6.2.
VËt liÖu: ............................................................................................................................... 64
2.6.3.
Chän tiÕt diÖn: ..................................................................................................................... 64
2.6.3.1.
Dầm hộp phần cầu chính: ........................................................................................... 64
2.6.3.2.
Tháp cầu ..................................................................................................................... 65
2.6.3.3.
Hệ cáp văng................................................................................................................ 66
2.6.3.4.
Dầm PCI phần cầu dẫn: ............................................... Error! Bookmark not defined.
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang
5
Đồ án tốt nghiệp
2.6.3.5.
2.6.4.
2.6.4.1.
báo cáo khả thi
Cấu tạo mố trụ cầu: .................................................................................................... 66
Tính toán khối l-ợng công tác: ........................................................................................... 67
Khối l-ợng công tác phần kết cấu nhịp: ...................................................................... 67
2.6.4.1.1. Phần cÇu chÝnh: ........................................................................................................... 67
2.6.4.1.2. PhÇn cÇu dÉn: ................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.6.4.2.
Tính toán khối l-ợng công tác của mố, trụ, tháp cầu: ................................................. 67
2.6.4.2.1. Khối l-ợng mố cầu:...................................................................................................... 67
2.6.4.2.2. Khối l-ợng trụ cầu .......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.6.4.2.3. Khối l-ợng tháp cầu..................................................................................................... 68
2.6.4.3.
Tính toán khối l-ợng lan can và lớp phủ mặt cầu: ....................................................... 68
2.6.4.4.
Tính toán khối l-ợng dây văng. ................................................................................... 68
2.6.4.4.1. Tính sơ bộ tiết diện các dây cáp : ................................................................................ 68
2.6.4.5.
Tính sơ bộ khối l-ợng cọc của trụ, mố: ....................................................................... 70
2.6.4.5.1. Xác định số cọc tại mố A1, A8: ..................................................................................... 70
2.6.4.5.2. Xác định số cọc tại trụ P2 và P7 : .................................. Error! Bookmark not defined.
2.6.4.5.3. Xác định số cọc tại trụ P3 và P6 : .................................. Error! Bookmark not defined.
2.6.4.5.4. Xác định số cọc tại tháp P4 vµ P5 :............................................................................. 73
2.6.4.6.
Tỉng kinh phÝ .............................................................................................................. 75
2.7.
Tỉ chøc thi công ..............................................................................................77
2.7.1.
Trình tự và biện pháp thi công các hạng mục chủ yếu. ....................................................... 77
2.7.1.1.
Mặt bằng bố trí công tr-ờng: ....................................................................................... 77
2.7.1.2.
Thi công mố (cho cả 3PA): ......................................................................................... 77
2.7.1.3.
Thi công trụ (cho cả 3PA): .......................................................................................... 77
2.7.1.3.1. Thi công các trụ trên cạn: ............................................................................................ 77
2.7.1.3.2. Thi công trụ d-ới n-ớc sâu: ........................................................................................ 78
2.7.1.4.
Thi công kết cấu nhịp.................................................................................................. 78
2.7.1.4.1. Ph-ơng án 1 ................................................................................................................ 78
2.7.1.4.2. Ph-ơng án 2 ................................................................................................................ 78
2.7.1.4.3. Ph-ơng án 3 ................................................................................................................ 78
2.7.1.5.
Thi công đ-ờng hai đầu cầu ....................................................................................... 78
2.8.
Đánh giá tác động môi tr-ờng....................................................................78
2.8.1.
Mục đích.............................................................................................................................. 78
2.8.2.
Các tác động tới môi tr-ờng trong giai đoạn xây dựng, khai thác ........................................ 79
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang
6
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.8.3.
Các biện pháp giảm thiểu những tác động bất lợi. .............................................................. 79
2.8.4.
Các kết luận ........................................................................................................................ 79
2.9.
Phân tích -u nh-ợc điểm các ph-ơng án ................................................79
2.9.1.
-u nh-ợc điểm các ph-ơng án ........................................................................................... 79
2.9.1.1.
Ph-ơng án 1 ............................................................................................................... 79
2.9.1.1.1. -u điểm ....................................................................................................................... 79
2.9.1.1.2. Nh-ợc điểm ................................................................................................................. 79
2.9.1.2.
Ph-ơng án 2 ............................................................................................................... 79
2.9.1.2.1. -u điểm: ...................................................................................................................... 79
2.9.1.2.2. Nh-ợc điểm: ................................................................................................................ 80
2.9.1.3.
Ph-ơng án 3 ............................................................................................................... 80
2.9.1.3.1. -u điểm: ...................................................................................................................... 80
2.9.1.3.2. Nh-ợc điểm: ............................................................................................................... 80
2.9.2.
Lựa chọn ph-ơng án kiến nghị ............................................................................................ 80
2.
Thiết kế kĩ thuật ........................................................................................... 822
2.10.
Tính chất vật liệu và tải trọng thiết kế ..................................................82
2.10.1.
Vật liệu ................................................................................................................................ 82
2.10.1.1.
Bê tông ....................................................................................................................... 82
2.10.1.2.
Thép th-ờng (A5.4.3) .................................................................................................. 82
2.10.2.
2.10.2.1.
Tải trọng thiết kế ................................................................................................................. 83
Hoạt tải thiÕt kÕ (A3.6.1.2) ......................................................................................... 83
2.10.2.1.1. Xe t¶i thiÕt kÕ ............................................................................................................. 83
2.10.2.1.2. Xe hai trơc thiÕt kÕ ..................................................................................................... 83
2.10.2.1.3. T¶i träng làn thiết kế .................................................................................................. 83
2.11.
Tính bản mặt cầu. ..............................................................................................83
2.11.1.
Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu. ............................................................................................. 83
2.11.2.
Nguyên tắc tính ................................................................................................................... 84
2.11.3.
Tính toán nội lực trong bản mặt cầu. ................................................................................... 84
2.11.3.1.
Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra. ......................................................... 84
2.11.3.1.1. Nội lực phần nhịp bản giữa hai s-ờn dầm. ................................................................ 84
2.11.3.1.2. Nội lực phần công xôn. .............................................................................................. 87
2.11.3.1.3. Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn c-ờng độ I. .................................................... 89
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 – mssv: 11399.47
trang
7
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.11.3.1.4. Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn sử dụng I. ...................................................... 90
2.11.4.
Thiết kế cốt thép cho bản mặt cầu. ..................................................................................... 90
2.11.5.
Tính toán mất mát ứng suất tr-ớc trong cốt thép bản.......................................................... 91
2.11.5.1.1. MÊt m¸t do ma s¸t. .................................................................................................... 92
2.11.5.1.2. MÊt m¸t do thiết bị neo fPA....................................................................................... 92
2.11.5.1.3. Mất mát ứng suất tr-ớc do co ngắn đàn hồi fPES . ................................................... 93
2.11.5.1.4. MÊt m¸t øng suÊt do co ngãt fpSR. ............................................................................ 94
2.11.5.1.5. MÊt m¸t øng st tr-íc do tõ biÕn fpCR .................................................................... 94
2.11.5.1.6. MÊt m¸t do d·o cèt thÐp fPR .................................................................................... 94
2.11.6.
KiĨm tra tiết diện theo các trạng thái giới hạn. .................................................................... 95
2.11.6.1.1. Kiểm tra ứng suất trong bêtông ................................................................................. 95
2.11.6.1.2. Kiểm tra nøt ............................................................................................................... 96
2.11.6.1.3. KiĨm tra biÕn d¹ng .................................................................................................... 96
2.11.6.1.4. KiĨm to¸n søc kh¸ng n cho tiÕt diƯn. ..................................................................... 97
2.11.6.1.5. Kiểm tra l-ợng cốt thép lớn nhất và nhỏ nhất. ........................................................... 97
2.11.6.1.6. Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện. ...................................................................... 98
2.11.6.1.7. Xác định Vp ............................................................................................................... 99
2.11.6.1.8. Xác định dv và bv ........................................................................................................ 99
2.11.6.1.9. Xác định và . ...................................................................................................... 100
2.11.6.1.10. Tính Vc và Vs .......................................................................................................... 100
2.12.
Thiết kế dầm liên tục .................................................................................... 102
2.12.1.
Xác định kích th-ớc chi tiết dầm........................................................................................ 102
2.12.1.1.
Thiết kế s-ờn hộp. .................................................................................................... 102
2.12.1.2.
Thiết kế đ-ờng cong biên dầm: ................................................................................ 103
2.12.1.3.
Xác định đặc tr-ng hình học các mặt cắt: ................................................................. 103
2.12.2.
2.12.2.1.
Tính toán nội lực dầm liên tục ........................................................................................... 106
Các giai đoạn hình thành nội lực: .............................................................................. 106
2.12.2.1.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn đúc hẫng cân bằng từ trụ ra giữa nhịp................................. 106
Giai đoạn 2: Tháo xe đúc. ............................................................................................................. 106
Giai đoạn 3: Hợp long nhịp biên.................................................................................................... 107
Giai đoạn 4: Căng cáp d-ơng, hạ giàn giáo nhịp biên .................................................................. 107
Giai đoạn 5: Hợp long nhịp 4 và nhịp 6, tháo ngàm trụ T3,T6 - Dỡ ván khuôn đốt hợp long biên . 108
Giai đoạn 6: Căng cáp d-ơng và tháo ván khuôn tại đốt hợp long 4,6 ......................................... 108
Svth: hoàng năng tó – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang
8
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Giai đoạn 7: Hợp long nhịp 5 ........................................................................................................ 108
Giai đoạn 8: Tháo ngàm T4,T5 - Dỡ ván khuôn đốt hợp long nhịp 5. ........................................... 109
Giai đoạn 9: Cầu chịu tĩnh tải hai ....................................................... Error! Bookmark not defined.
Giai đoạn 10: Cầu chịu tác dụng của hoạt tải ............................................................................... 109
2.12.2.2.
Quy đổi tiết diện hộp ................................................................................................. 115
2.12.2.2.1. Nguyên tắc quy đổi nh- sau: ................................................................................... 115
2.12.2.2.2. Đặc tr-ng hình học của tiết diện quy đổi.................................................................. 115
2.12.2.3.
Các tổ hợp tải trọng .................................................................................................. 117
2.12.2.3.1. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn CĐ I ........................................................................ 117
2.12.2.3.2. Tổ hợp theo trạng thái giới hạn SD I ........................................................................ 117
2.12.2.4.
Các bảng tổng hợp nội lực tại các tiết diện: .............................................................. 117
2.12.2.5.
Biểu đồ nội lực ......................................................................................................... 118
2.12.2.6.
Tính toán cốt thép dầm chủ ...................................................................................... 124
2.12.2.6.1. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu. ................................................................................. 124
2.12.2.6.2. Sơ bộ xác định diện tích cốt thép ƯST cần thiết: ..................................................... 125
2.12.2.7.
Tính lại đặc tr-ng hình học của tiết diện. .................................................................. 125
2.12.2.7.1. Giai đoạn 1: ............................................................................................................. 126
2.12.2.7.2. Giai đoạn 2: ............................................................................................................. 126
2.12.2.8.
TÝnh to¸n mÊt m¸t øng suÊt ...................................................................................... 127
2.12.2.8.1. MÊt mát do ma sát fpF tính theo công thức 5.9.5.2.2b-1 ...................................... 127
2.12.2.8.2. Mất mát do thiết bị neo fpA. .................................................................................... 128
2.12.2.8.3. Mất mát do co ngắn đàn hồi fpES (theo ®iỊu 5.9.5.2.3b)......................................... 128
2.12.2.8.4. MÊt m¸t do co ngãt (®iỊu 5.9.5.4.2). ........................................................................ 129
2.12.2.8.5. Mất mát do từ biến (điều 5.9.5.4.3). ......................................................................... 129
2.12.2.8.6. Mất mát do chùng dÃo thép (điều 5.9.5.4.4). ........................................................... 129
2.12.2.9.
Tổng hợp mất mát ứng suất ...................................................................................... 130
2.12.2.10.
Kiểm toán tiết diện. ................................................................................................... 144
2.12.2.10.1. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng. .......................................................... 144
2.12.2.10.2. Kiểm toán theo trạng thái giới hạn c-ờng độ 1 ...................................................... 170
2.13.
Tính toán trụ cầu. .......................................................................................... 180
2.13.1.
Các kích th-ớc cơ bản của trụ: .......................................................................................... 180
2.13.2.
Xác định các tải trọng tác dụng lên trụ: ............................................................................. 180
2.13.2.1.
Tĩnh tải : .................................................................................................................... 180
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang
9
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.13.2.1.1. Tĩnh tải phần 1: ........................................................................................................ 180
2.13.2.1.2. Tĩnh tải phần 2: ........................................................................................................ 181
2.13.2.1.3. Tĩnh tải trụ : ............................................................................................................. 181
2.13.2.2.
Hoạt tải xe thiết kế LL .............................................................................................. 181
2.13.2.3.
Tải trọng hÃm xe (BR) .............................................................................................. 183
2.13.2.4.
Lực va tàu (CV)......................................................................................................... 184
2.13.2.5.
T¶i träng giã .............................................................................................................. 184
2.13.2.5.1. T¶i träng giã ngang cầu tác động lên công trình (WS)............................................ 184
2.13.2.5.2. Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ (WL) :.................................................................... 185
2.13.2.5.3. Tải trọng gió dọc cầu. .............................................................................................. 185
2.13.2.6.
áp lực n-ớc............................................................................................................... 185
2.13.2.7.
Lực ma sát (FR) ........................................................................................................ 185
2.13.2.8.
Hiệu ứng động đất (EQ). ........................................................................................... 186
2.13.3.
Lập các tổ hợp tải trọng tác dụng lên trụ ........................................................................... 186
2.13.4.
Kiểm tra độ mảnh của trụ: ................................................................................................. 198
2.13.5.
Chọn mặt cắt tính toán ...................................................................................................... 198
2.13.6.
Giả thiết cốt thép trụ. ......................................................................................................... 198
2.13.7.
Kiểm toán sức chịu tải của trụ theo các trạng thái giới hạn với các tổ hợp tải trọng đà tính.199
2.13.7.1.
Quy ®ỉi tiÕt diƯn tÝnh to¸n. ........................................................................................ 199
2.13.7.2.
KiĨm tra ®é lƯch t©m cđa tiÕt diƯn............................................................................. 199
2.13.7.3.
KiĨm tra TTGH sư dơng. ........................................................................................... 199
2.13.7.3.1. Kiểm tra ứng suất trong bê tông : ............................................................................ 199
2.13.7.3.2. Kiểm tra nứt trong bê tông : ..................................................................................... 200
2.13.7.4.
Sức kh¸ng nÐn cđa trơ theo nÐn däc trơc (kiĨm to¸n cho TTGHCĐ 1 ) .................... 200
2.13.7.5.
đặc biệt )
Sức kháng nén của trụ theo uốn hai chiều (kiểm toán cho TTGHCĐ 3 và 3a, sử dụng và
............................................................................................................ 201
2.13.7.5.1. Xác định tỉ số khoảng cách giữa các tâm của các lớp thanh cốt thép ngoài biên lên
chiều dầy toàn bộ cột.................................................................................................................... 201
2.13.7.5.2. Xác định sức kháng dọc trục tính toán khi uốn theo 2 ph-ơng. .............................. 201
2.13.7.6.
Kiểm tra kích th-ớc đá tảng. ..................................................................................... 203
2.13.7.7.
KiĨm to¸n cäc: .......................................................................................................... 204
2.13.7.7.1. TÝnh to¸n søc kh¸ng của cọc theo đất nền. ............................................................. 204
2.13.7.7.2. Tính toán sức kháng của cọc theo vật liệu làm cọc. ................................................ 204
2.13.7.7.3. Xác định nội lực tác dụng lên mỗi cọc do các tổ hợp tải trọng ................................. 205
Svth: hoàng năng tú – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 10
Đồ án tốt nghiệp
3.
báo cáo khả thi
thiết kế thi công 197
2.14.
Khái quát chung ............................................................................................. 211
2.14.1.
Thi công móng .................................................................................................................. 211
2.14.2.
Thi công mố trụ ................................................................................................................. 211
2.14.3.
Thi công kết cấu nhịp ........................................................................................................ 211
2.14.4.
Công tác hoàn thiện .......................................................................................................... 211
2.15.
Thi công móng ................................................................................................. 211
2.15.1.
Thi công cọc khoan nhồi ................................................................................................... 211
2.15.1.1.
Công tác chuẩn bị ..................................................................................................... 211
2.15.1.2.
Công tác khoan tạo lỗ ............................................................................................... 211
2.15.1.2.1. Xác định vị trí lỗ khoan ............................................................................................ 211
2.15.1.2.2. Yêu cầu về gia công chế tạo lắp dựng ống vách ..................................................... 211
2.15.1.2.3. Khoan tạo lỗ ............................................................................................................ 212
2.15.1.2.4. Rửa lỗ khoan ........................................................................................................... 212
2.15.1.3.
Công tác đổ bê tông cọc ........................................................................................... 212
2.15.1.3.1. Đổ bê tông cọc ........................................................................................................ 212
2.15.1.3.2. Kiểm tra chất l-ợng cọc và bê tông cọc ................................................................... 212
2.15.1.4.
Thi công cọc ván thép............................................................................................... 212
2.15.2.
Đào đất bằng xói hút ......................................................................................................... 213
2.15.3.
Đổ bê tông bịt đáy ............................................................................................................. 213
2.15.3.1.
Trình tự thi công: ....................................................................................................... 213
2.15.3.2.
Yêu cầu: ................................................................................................................... 213
2.15.4.
Bơm hút n-ớc .................................................................................................................... 213
2.15.5.
Thi công đài cọc ................................................................................................................ 213
2.16.
Thi công trụ ..................................................................................................... 213
2.16.1.
Trình tự thi công: ............................................................................................................... 213
2.16.2.
Tính ván khuôn trụ: ........................................................................................................... 214
2.16.2.1.
Tính ván khuôn đài trụ. ............................................................................................. 214
2.16.3.
Tính toán chiều dày lớp bêtông bịt đáy.............................................................................. 220
2.16.4.
Tính độ chôn sâu cọc ván ................................................................................................. 220
2.17.
Thi công kết cấu nhịp ................................................................................... 220
2.17.1.
Nguyên lý của ph-ơng pháp thi công hẫng ....................................................................... 220
2.17.2.
Trình tự thi công ................................................................................................................ 221
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang 11
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.17.3.
Thi công khối đỉnh trụ K0 ................................................................................................. 221
2.17.4.
Tính toán ổn định cánh hẫng trong quá trình thi công ....................................................... 223
2.17.4.1.
Sơ đồ và tải trọng...................................................................................................... 223
2.17.4.2.
Tính toán thép neo khối đỉnh trụ ............................................................................... 224
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang 12
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
1.Báo cáo khả thi
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang 13
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
1. Nghiên cứu khả thi
1.1.
Giới thiệu chung
- Cầu X v-ợt qua sông LG nằm trên tuyến tránh QL1A đoạn qua thành phố TB tỉnh TB. Dự án đ-ợc xây dựng
trên cơ sở nhu cầu thực tế là cầu nối giao thông của tỉnh với các tỉnh lân cận và là nút giao thông trọng yếu
trong việc phát triển kinh tế vùng ĐBSH trong đó có tỉnh TB.
1.1.1. Các căn cứ lập dự án
Quyết định số /QĐ/GTVT ngày ... / .../ ... của Bộ trëng Bé GTVT vỊ viƯc cho phÐp tiÕn hµnh chn bị
đầu t- lập báo cáo NCKT xây dựng câu X qua thành phố TB tỉnh TB.
Công văn số /GTVT-KHĐT ngày .../.../... của Bộ tr-ởng Bộ GTVT gửi Ban quản lý dự án X về việc giao
nhiệm vụ Chủ đầu t- và lập báo cáo NCKT xây dựng cầu X.
Công văn số /CĐS-QLĐS ngày ... / ... / ... của Cục đ-ờng sông Việt Nam về việc chiều rộng tĩnh không
thông thuyền cầu X.
Thông báo số /GTVT-KHĐT ngày .../.../... về Hội nghị thẩm định báo cáo NCKT dự án mở rộng QL1A.
Văn bản số /CV-UB ngày .../.../... của Uỷ ban nhân dân tỉnh TB về vị trí tuyến tránh QL1A qua thành phố
TB và cầu X.
Một số văn bản liên quan khác.
1.1.2. Mục tiêu, đối t-ợng và nội dung nghiên cứu của dự án:
Dự án xây dựng tuyến tránh QL1A qua thành phố TB và cầu X nhằm nâng cao hiệu quả giao thông trên
toàn đoạn tuyến trong thời gian tr-ớc mắt và có thể tới năm 2020. Cụ thể sẽ nghiên cứu những nội dung chủ
yếu sau đây:
Phân tích những quy hoạch phát triển kinh tế giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết đầu txây dựng cầu.
Đánh giá hiện trạng các công trình hiện tại trên tuyến.
Lựa chọn vị trí xây dựng cầu và tuyến tránh.
Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật và và các giải pháp kết cấu.
Lựa chọn giải pháp kỹ thuật và các giải pháp xây dựng.
Xác định tổng mức đầu t-. Phân tích hiệu quả kinh tế.
Kiến nghị giải pháp thực hiện và ph-ơng án đầu t-.
1.1.3. Phạm vi dự án:
- Trên cơ sở qui hoạch phát triển không gian đô thị đến năm ... của tỉnh TB nói chung và thành phố TB nói
riêng, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến tránh QL1A giới hạn trong khu vực thành phố TB.
1.1.4. đặc điểm kinh tế - xà hội, mạng l-ới giao thông và sự cần thiết đầu t1.1.4.1. Hiện trạng kinh tế xà hội tỉnh TB:
- Tỉnh TB là một tỉnh lớn của cả n-íc. Tuy vËy c¬ së vËt chÊt kü tht cđa tỉnh TB ch-a phát triển. Cơ cấu
kinh tế sản xuất nông nghiệp mang tính đặc tr-ng, sản xuất công nghiệp chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu.
1.1.4.2. Về nông nghiệp, lâm, ng- nghiệp:
- Nông nghiệp tỉnh đà tăng với tốc độ ...% trong thời kỳ ....Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng
trọt, chiếm ...% giá trị sản l-ợng nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi chiếm khoảng ...% giá trị sản l-ợng.
- Tỉnh cũng có diện tích đất lâm nghiệp rất lớn thuận lợi cho trồng cây công nghiệp và chăn nuôi gia súc.
- Với bờ biển kéo dài cũng rất thuận lợi cho việc nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản.
1.1.4.3. Về th-ơng mại, du lịch và công nghiệp:
- Trong những năm qua, hoạt động th-ơng mại và du lịch bắt đầu chuyển biến tích cực.
- Tỉnh TB có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích danh lam thắng cảnh. Nếu đ-ợc đầu t- khai thác đúng
mức thì sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn.
- Công nghiệp của tỉnh vẫn ch-a phát triển: Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý kém, không đủ sức cạnh tranh.
Svth: hoàng năng tú lớp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 14
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
- Những năm gần đây tỉnh đà đầu t- xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu xây dựng, mía đ-ờnglàm đầu
tàu thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển.
1.1.5. Định h-ớng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu
1.1.5.1. Nông lâm ng- nghiệp:
Về nông nghiệp:
+ Đảm bảo tốc độ tăng tr-ởng ổn định, đặc biệt là sản xuất l-ơng thực đảm bảo an toàn l-ơng thực cho xÃ
hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu. Tốc độ tăng tr-ởng nông nghiệp ph-ơng án cao là: ..% giai đoạn
1999-2005; ..% giai đoạn 2006-2010; và ...% giai đoạn 2010-2020.
Về lâm nghiệp:
+ Đẩy mạnh công tác trồng cây rừng nhằm khôi phục và bảo vệ môi tr-ờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi.
Về ng- nghiệp:
+ Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản đặc biệt là nuôi trồng các loại đặc sản và khai thác biển xa.
1.1.5.2. Công nghiệp, th-ơng mại và du lịch:
Tập trung phát triển một số ngành chủ yếu nh- sau:
Công nghiệp chế biến l-ơng thực thực phẩm, mía đ-ờng.
Công nghiệp cơ khí: Sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa và đóng
mới tàu thuyền.
Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, tấm lợp, khai
thác cát sỏi.
Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo các giá trị kim ngạch của vùng là ... triệu USD năm 2010 và ... triệu USD năm
2020. Tốc độ tăng tr-ởng là ...% giai đoạn 1999-2005, ...% giai đoạn 2006-2010 và ...% giai đoạn 2011-2020.
Tiếp tục đầu t- phát triển những địa điểm có tiềm năng phát triển du lịch thành những điểm du lịch và giải
trí. Phát triển cơ sở hạ tầng công cộng và dịch vụ t- nhân cần thiết để thu hút khách du lịch.
1.1.6. Đặc điểm mạng l-ới giao thông:
1.1.6.1. Đ-ờng bộ:
- Năm 2000 đ-ờng bộ tỉnh có tổng chiều dài ... km trong đó gồm đ-ờng nhựa chiếm ...%. Đ-ờng đá đỏ: chiếm
...%. Đ-ờng đất: chiếm ...%
- Các huyện trong tỉnh đà có đ-ờng ôtô đi tới trung tâm. Mạng l-ới đ-ờng bộ phân bố t-ơng đối đều, hầu hết
đ-ờng sỏi đá và đ-ờng đất, trừ quốc lộ 1A.
- Hệ thống đ-ờng bộ vành đai biên giới và đ-ờng x-ơng cá, đ-ờng vành đai trong tỉnh còn thiếu, ch-a liên
hoàn.
- Các công trình v-ợt sông LG trên QL1A: Trên tuyến hiện tại có duy nhất Cầu X cũ.
1.1.6.2. Đ-ờng thuỷ:
- Mạng l-ới đ-ờng thuỷ của tỉnh TB khoảng ... km (ph-ơng tiện từ 1 tấn trở lên đi đ-ợc). Hệ thống sông
th-ờng ngắn và dốc nên khả năng vận chuyển là khá khó khăn.
1.1.6.3. Đ-ờng sắt:
- Hiện tại tỉnh TB có hệ thống vận tải đ-ờng sắt Bắc Nam chạy qua.
1.1.6.4. Đ-ờng không:
- Có sân bay H, tuy vậy chỉ là sân bay nhỏ thực hiện một vài tuyến nội địa.
1.1.7. Quy hoạch phát triển hạ tầng GTVT
- Quốc lộ 1A nối từ thành phố TB qua sông LG đến tỉnh HT. Hiện tại tuyến đ-ờng là một tuyến đ-ờng huyết
mạch quan trọng của Quốc gia. Hiện tại tuyến đi qua trung tâm thành phố TB là một điều không hợp lý. Do
vậy quy hoạch sẽ nắn đoạn qua thành phố TB hiện nay theo vành đai thành phố.
Svth: hoàng năng tú – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 15
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
1.1.8. Các qui hoạch khác có liên quan đến dự án:
1.1.8.1. Quy hoạch đô thị của thành phố TB:
- Trong định h-ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thành phố TB là điều tất yếu. Mở rộng
các khu đô thị mới về phía Bắc, Tây và Đông Nam ra các vùng ngoại vi. Đô thị hoá các khu dân c- nông thôn
thuộc các xà ĐT, PM v.v...
1.1.8.2. Dự báo nhu cầu vận tải:
- Căn cứ vào tốc độ tăng tr-ởng GDP của cả n-ớc và khu vực GB
- Căn cứ vào các báo cáo về nhu cầu vận tải do Viện chiến l-ợc GTVT lập cho QL1 Dự báo tỷ lệ tăng tr-ởng
xe nh- sau:
Theo dự báo cáo: Ô-tô: 2000-2005 :10%
2005-2010 : 9%.
2010-2020 : 7%.
Xe m¸y : 3% cho c¸c năm.
Xe thô sơ : 2% cho các năm.
Theo dự báo thấp:
Ô-tô: 2000-2005 :8%
2005-2010 : 7%.
2010-2020 : 5%.
Xe máy
: 3% cho các năm.
Xe thô sơ
: 2% cho các năm.
1.1.9. Sự cần thiết phải đầu t-:
- Cầu X cũ nằm trên quốc lộ 1A là tuyến huyết mạch của cả n-ớc, lại nằm ở cửa ngõ Thành phố TB, thủ phủ
của cả vùng ĐBSH. Cầu v-ợt sông có chiều dài lớn, tr-ờng hợp cầu hiện tại có sự cố thì giao thông trên
tuyến QL sẽ bị đình trệ hoàn toàn. Cầu cũ hiện đà khai thác đ-ợc gần 20 năm với khổ cầu 2 làn xe. Mặc dù
cầu cũ có đ-ợc cải tạo nâng cấp với khả năng thông xe H30, XB80 và các trụ có thể chịu đ-ợc lực va tàu
thuyền cũng chỉ đáp ứng đ-ợc với l-u l-ợng xe hiện nay. Đến năm 2010 đà cần phải xây dựng thêm 1 cầu
mới 2 làn xe với đáp ứng đ-ợc yêu cầu l-u thông.
- Mặt khác với quy hoạch phát triển của thành phố TB thì việc để tuyến quốc lộ 1A đi qua trung tâm thành
phố là không hợp lý. Nh- vậy việc xây dựng thêm cầu X mới có quy mô vĩnh cửu phù hợp với khả năng l-u
thông là giải pháp cần thiết và cấp bách.
Kết luận:
Việc xây dựng cầu X trên tuyến tránh QL1A qua thành phố TB là rất cần thiết và cấp bách có ý nghÜa
to lín vỊ ph¸t triĨn kinh tÕ x· héi, chÝnh trị và an ninh quốc phòng tỉnh TB, khu vực ĐBSH nói riêng và
cả n-ớc nói chung.
1.1.10. điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu
1.1.10.1.
Vị trí địa lý
- TØnh TB cã diƯn tÝch kho¶ng 17.000km2, n»m ë trung tâm vùng kinh tế ĐBSH. Phía Đông giáp biển Đông với
100 Km bờ biển. Phía Bắc giáp tỉnh TH, phía Nam giáp tỉnh HT. Phía Tây giáp Lào với đ-ờng biên giới chung
là 350 km, có ý nghĩa quan trọng về kinh tế xà hội và an ninh quốc phòng.
1.1.10.2.
Đặc điểm địa hình
Địa hình tỉnh TB hình thành hai vùng đặc thù: vùng đồng bằng ven biển và vùng núi phía Tây.
Địa hình khu vực tuyến tránh đi qua thuéc vïng ®ång b»ng, thuéc khu vùc ®-êng bao thành phố TB hiện
tại. Tuyến cắt qua 1 số khu dân c- ví dụ nh- điểm hai đầu cầu X mới, giao cắt với 1 số Tỉnh lộ và điểm cuối
tuyến nối với QL1A hiện hữu.
Lòng sông tại vị trí dự kiến xây dựng cầu t-ơng đối ổn định, không có hiện t-ợng xói lở lớn.
Svth: hoàng năng tú – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 16
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
1.1.10.3.
Điều kiện khí hậu thuỷ văn
1.1.10.3.1. Khí t-ợng :
- Thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và m-a nhiều, thể hiện
t-ơng phản rõ rệt giữa hai mùa. Mùa đông trùng gió mùa đông bắc kéo dài từ tháng X tới tháng III năm sau,
có thời tiết lạnh ít m-a và khô. Mùa hè trùng với gió Tây Nam kéo dài từ tháng V tới tháng IX, có thời tiết nóng
ẩm và m-a nhiều.
- Nhiệt độ bình quân hàng năm là 27,5oC. Nhiệt độ thấp nhất 10oC. Nhiệt độ cao nhất 40,5oC.
- L-ợng m-a năm lớn nhất: 2500mm. L-ợng m-a năm nhỏ nhất 1200mm. L-ợng m-a bình quân nhiều năm:
1980mm
- Độ ẩm lớn nhất 98%. Độ ẩm nhỏ nhất: 37%. Trung bình năm 80%.
1.1.10.3.2. Thuỷ văn:
- Hàng năm chịu ảnh h-ởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều.
- Tình hình m-a lũ: Mùa lũ hàng năm vào trung tuần tháng 8 đến tháng 11. Ngập lũ chủ yếu do m-a lớn ở
th-ợng nguồn sông LG.
Các số liệu tính toán thuỷ văn dùng trong thiết kế :
Mực n-íc thÊp nhÊt
:
Hmin = +5.65 m
Mùc n-íc cao nhÊt
:
Htk = H1% = +8.47 m
Mùc n-íc th«ng thun
:
Htt = H5% = +8.06 m
1.1.10.4.
Điều kiện địa chất công trình:
1.1.10.4.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn:
- Kết quả quan trắc mực n-ớc d-ới ®Êt sau khi kÕt thóc hè khoan 24 giê, mùc n-ớc này thay đổi từ 0.5 đến
2,5m. Qua thí nghiệm một số mẫu n-ớc cho thấy n-ớc ở đây có khả năng ăn mòn bê tông t-ơng đối mạnh.
- N-ớc mặt ở đây đ-ợc cung cấp chủ yếu bởi n-ớc m-a, qua thÝ nghiƯm mét sè mÉu n-íc cho thÊy n-ớc có
khả năng ăn mòn bê tông yếu
1.1.10.4.2. Đặc điểm địa tầng
- Dọc theo tim cầu,tại các vị trí trụ dự kiến khoan thăm dò 1 lỗ khoan (LC1 ~ LC8), tính chất địa tầng từ trên
xuống cụ thể nh- sau:
Lớp 1 : Đất đắp sét cát màu nâu, nửa cứng dày 3m
Lớp 2 : Bụi lẫn cát màu xám nâu rất mềm dày 12.8m
Lớp 3 : Các cấp phối kém lẫn bụi màu xám nâu trạng thái chặt vừa dày 2.2m
Lớp 4 : Sét cát màu xám nâu, rất mềm dày 3m
Lớp 5 : Bụi màu nâu mềm dày 6.5m
Lớp 6 : Sét gầy lẫn cát màu xám xanh rất cứng dày 10m
Lớp 7 : Cát bụi màu vàng chặt rất dày
Kiến nghị: Giải pháp móng kiến nghị sử dụng cho công trình là móng cọc khoan nhồi và mũi cọc đặt trong
lớp số 7 là lớp cát bụi chặt. Tuỳ theo đặc điểm tải trọng công trình và điều kiện ĐCCT tại từng vị trí mố trụ cầu
để quyết định độ sâu đặt móng cho thích hợp.
Svth: hoàng năng tú líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 17
Đồ án tốt nghiệp
2.
2.1.
báo cáo khả thi
Thiết kế ph-ơng án Cầu
Tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên tắc thiết kế.
2.1.1. Quy trình thiết kế
- Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn AASHTO LRFD 1998
- Tiêu chuẩn thiết kế đ-ờng ô tô TCVN 4054 - 98.
- Tiêu chuẩn thiết kế áo đ-ờng mềm 22 TCN 211- 95.
- Quy trình khảo sát đ-ờng ô tô 22TCN-263-2000
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế:
- Công trình thiết kế vĩnh cửu, hình thức cầu đẹp.
- Đáp ứng đ-ợc các yêu cầu về nhu cầu giao thông trong t-ơng lai .
- Thời gian thi công ngắn, thuận lợi, tính cơ giới cao.
- Sử dụng các công nghệ mới hiện đại trên cơ sở phát huy đ-ợc khả năng sẵn có của các đơn vị thi công
trong n-ớc.
- Giá thành xây lắp công trình hợp lý.
2.1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản
2.1.3.1. Qui mô công trình:
- Cầu đ-ợc thiết kế bằng BTCT và BTCT-DƯL
- Tải trọng: + Xe HL 93
- Tần suất lũ thiết kÕ: P1%
- §é dèc däc thiÕt kÕ i = 2% trên cầu chính và 4% trên cầu dẫn,phần cầu chính bố trí một đ-ờng cong đứng
bán kính R = 5000m.
- Độ dốc ngang 2%
- Động đất cấp 6.
2.1.3.2. Khổ cầu:
- K = 11 + 2x0.5 (m)
- Ba làn xe ô tô chạy rộng 11m
- Bề rộng gờ chân lan can mỗi bên 0.5m.
2.1.3.3. Khổ thông thuyền:
- Cục đường sông có văn bản số/CĐS-QLĐS đề nghị tĩnh không thông thuyền tạo cầu X là sông cấp I: B =
50m, H = 7m.
- Vậy thiết kế cầu có tĩnh không thông thuyền cấp I (B = 50m, H = 7m)
2.2.
Ph-ơng án vị trí cầu:
- Việc lựa chọn vị trí tuyến và vị trí cầu cầu dựa trên các nguyên tắc cơ bản nh- sau:
+ Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông trong khu vực, ít tác động đến môi tr-ờng dân sinh và xà hội.
+ Thuận lợi cho hoạt động giao thông của thành phố VP
+ Thoả mÃn các tiêu chuẩn về hình học của tuyến và cầu.
+ Thoả mÃn yêu cầu về thuỷ văn thuỷ lực.
+ Thuận lợi cho thi công và tổ chức thi công.
+ Có giá thành xây lắp công trình hợp lý.
- Từ các đặc điểm về địa hình, chiều dài tuyến, tổng diện tích giải phóng mặt bằng ta chọn ph-ơng án vị trí
cầu có mặt cắt sông nh- hình vẽ trong các bản vẽ kèm theo.
2.3.
Ph-ơng án kết cấu cầu
2.3.1. Nguyên tắc lựa chọn loại hình kết cấu
- Thoả mÃn khẩu độ thoát n-ớc (tr-ờng hợp này đề bài không khống chế) và khổ thông thuyền.
- Phù hợp với các điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu (đặc biệt là điều kiện địa chất và thuỷ lực, thuỷ
văn)
Svth: hoàng năng tú – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 18
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
- Thoả mÃn các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế và khai thác.
- Công nghệ thi công phù hợp với năng lực các nhà thầu trong n-ớc.
- Chi phí xây dựng hợp lý.
2.3.2. Khái quát chung về đề xuất ph-ơng án về sơ đồ cầu :
Trên cơ sở các nguyên tắc đà nêu, một số lựa chọn chung nhất để tiến hành thiết lập các ph-ơng án là:
2.3.2.1. Yêu cầu về đảm bảo khẩu độ thoát n-ớc, các cao độ khống chế:
- Khẩu độ thoát n-ớc tối thiểu: Không khống chế
- Cao độ đỉnh trụ hoặc mố lớn hơn cao độ Hmax 1% là 0.5m: Hđt,m 8.47 + 0.5 = 8.97m
- Mực n-ớc thông thuyền: Htt = +8.06 m
- Cao độ đáy dầm lớn hơn cao độ khống chế của khổ thông thuyền là +15.06m.
- Tĩnh không ngang tại vị trí nhịp thông thuyền 50m
2.3.2.2. Ph-ơng án về vật liệu kết cấu:
- Trong điều kiện hiện tại về công nghệ thi công, giá thành xây dựng tại Việt Nam, đang có rất nhiều công
trình cầu đà sử dụng vật liệu kết cấu là bê tông cốt thép, hoặc bê tông cốt thép ứng suất tr-ớc. Mặt khác, đây
là vùng biển nồng độ muối cao nên khó có thể áp dụng các kết cấu cầu kim loại. Do đó trong công trình này
ta lựa chọn vật liệu xây dựng là bê tông cốt thép ứng suất tr-ớc.
2.3.2.3. Loại hình kết cấu phần trên:
- ứng với khẩu độ cầu đà tính toán và địa hình thực tế tại khu vực xây dựng các loại hình kết cấu sau có thể
đ-ợc cân nhắc xem xét :
+ Cầu Extradosed
+ Cầu dầm liên tục thi công bằng công nghệ đúc hẫng.
+ Cầu dây văng khẩu độ nhịp trung bình
2.3.2.4. Loại hình kết cấu d-ới:
- Dựa vào kết quả thăm dò địa chất khu vực, kết cấu nền móng đề xuất dùng cho các ph-ơng án là cäc
khoan nhåi ®-êng kÝnh tõ 1m – 2.0m.
- Cã 3 ph-ơng án kết cấu sau đ-ợc đ-a vào xem xét, cùng với ph-ơng án vị trí tuyến đà đ-ợc chọn để tiến
hành so sánh tổng mức đầu t- .
2.4.
ph-ơng án kết cấu 1: cầu liên tục 3 nhịp
2.4.1. Tổng quát
2.4.1.1. Sơ đồ nhịp:
- Cầu dầm bê tông cốt thép ƯST giản đơn + liên tục: ( 40m+80m+120m+80m+40m )
2.4.1.2. Kết cấu phần trên:
- phần cầu chính là cầu dầm hộp liên tục:
Sơ đồ nhịp: 80m + 120m + 80m , có chiều cao thay đổi từ 6.0m tại đỉnh trụ đến 3.0m tại vị trí giữa nhịp.
Chiều dài toàn cầu tính đến đuôi mố là 374.20m trong đó phần cầu chính nằm trên đ-ờng cong đứng R =
5000m là
- Phần cầu dẫn là dầm giản đơn BTCT DƯL Super T cao 175cm.
2.4.1.3. Các kích th-ớc cơ bản dầm liên tục đ-ợc chọn nh- sau
+ Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp đơn thành xiên có chiều cao thay đổi
+ Chiều cao tại vị trí trên trụ chọn H = 6m, khi ®ã H/l = 6/120 = 1/20 n»m trong khoảng H = (1/15 1/20)l, với l
là khoảng cách tim 2 trụ (l = 120m)
+ Chiều cao tại vị trí giữa nhịp chọn h = 3.0m, khi đó H/l = 3/120 = 1/40 n»m trong kho¶ng H = (1/30-1/50)l
+ Chiều cao dầm thay đổi theo đ-ờng cong bậc 2
Chiều cao dầm tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn x đ-ợc tính theo công thức sau:
(h p hm ) 2
y
.x hm
L2
Svth: hoàng năng tú líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 19
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Trong đó:
hp, hm : Chiều cao dầm tại đỉnh trụ và giữa nhịp
L
: Chiều dài phần cánh hẫng.
2.4.1.4. Các kích th-ớc mặt cắt ngang dầm hộp đ-ợc chọn sơ bộ:
+ Bề rộng hộp D = (0.510.59)B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B = 12m, chọn D tại đỉnh trụ bằng 6.7m
Khi đó D/B = 6.7/12 = 0.56
+ Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : d4 = 25cm
+ Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : d3 = 60cm
+ Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: d1 = 30cm
+ Bề dày s-ờn dầm: Bề dầy s-ờn dầm thay đổi tuyến tính từ trên đỉnh trụ tới giữa nhịp 60cm - 30cm
+ Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ 110cm tại vị trí đỉnh trụ và giảm theo đ-ờng cong tới 30cm tại vị trí giữa
nhịp.
Bề dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn Lx đ-ợc tính theo c«ng thøc sau:
h h 2
hx 2 2 1 Lx h1
L
Trong đó:
h2, h1: Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp
L
: Chiều dài phần cách hẫng.
+ Tại vị trí đỉnh trụ, dầm đ-ợc thiết kế dầm ngang đặc, chỉ chừa lại một lối thông có kích th-ớc 1.5x1m và
đ-ợc tạo vút 20x20cm
2.4.1.5. Kích th-ớc chung dầm Super T 40m:
200
3
79
24
24
39
10
10
39
10
157
157
10
31
23
21 5
23
21 5
30
31
30
175
57
3
10 8
57
10 8
3
70
Svth: hoàng năng tú líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 20
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
2.4.1.6. Kết cấu phần d-ới:
- Mố hai đầu cầu kết cấu chữ U BTCT tựa trên nền móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính 100cm.
Sử dụng các trụ BTCT có tiết diện thân đặc đặt trên nền móng các cọc khoan nhồi đ-ờng kính (11.5)m
2.4.1.7. Ph-ơng pháp thi công:
- Phần dầm nhịp liên tục có tiết diện thay đổi đ-ợc thi công bằng ph-ơng pháp đúc hẫng cân bằng, phần dầm
nhịp liên tục có tiết diện không đổi đ-ợc thi công đổ tại chỗ trên giàn giáo cố định, các nhịp giản đơn thi công
bằng giá lao.
2.4.2. Tính toán sơ bộ khối l-ợng kết cấu ph-ơng án 1
2.4.2.1. Tính toán kết cấu nhịp:
- Kết cấu phần trên:
1/2 MặT CắT giữa nhịp
550
550
50
30
1/2 MặT CắT TRÊN TRụ
2%
265
150
154
123
265
150
30
30
30
30
300
25
60
2%
50
50
60
200
20
30
30
110
110
540
20
400
200
Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn 4% và thay đổi đều trên cầu chính với
bán kính cong là R=5000m
Lớp phủ mặt cầu gồm các lớp:
Bêtông nhựa hạt vừa 75mm.
Lớp phòng n-ớc 4mm.
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang 21
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Sơ đồ phân đốt thi công nhịp chính
60.0
K12 K11 K10 K9
K8
4x4=16.0
K7 K6
K5 K4 K3
5.5 1.5
K2 K1
K0
3.0
HL
8x4.5=36.0
6.7
1.0
3.0
Y
12
X
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1516
Tính chiều cao mỗi đốt dầm hộp tại đáy biên ngoài theo đ-ờng cong bậc 2 có ph-ơng trình lµ:
Y1 = a1X2 + b1 , a1 =
6.0 3.0
= 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m
2
56
Chó ý: chiỊu cao phần đốt hợp long và phần đốt trên trụ là không đổi.
Bảng tổng hợp chiều cao tiết diện
Thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Tiết diện
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
S14
S15
S16
a1
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
0.00095663
b1
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
x(m)
-1.00
0.00
4.50
9.00
13.50
18.00
22.50
27.00
31.50
36.00
40.00
44.00
48.00
52.00
57.50
59.00
h(m)
3.00
3.00
3.019
3.077
3.174
3.310
3.484
3.697
3.949
4.240
4.531
4.852
5.204
5.587
6.000
6.000
trang 22
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Phần cầu dẫn: dầm SUPER T
Chiều dài: 40 m
Chiều cao: 1750 mm
Bản mặt cầu là bản liên tục nhiệt đổ tại chỗ, dày 200mm.
Svth: hoàng năng tú lớp 47cđ4 mssv: 11399.47
trang 23
Đồ án tốt nghiệp
báo cáo khả thi
Mặt cắt ngang phần cầu dẫn
12000
11000
1000
1000
2350
2350
1000
2350
2%
2350
1000
Bê tông nhựa 75mm
Lớp phòng n-ớc 4mm
Bản mặt cầu 200mm
Bản đúc sẵn 80mm
2%
1250
500
1250
1000
500
1000
4700
Tính toán khối l-ợng công tác phần kết cấu nhịp chính:
Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng
STT
Tên đốt
Tên mặt cắt
1
K0
S16
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
K0
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
S15
S14
S13
S12
S11
S10
S9
S8
S7
S6
Chiều dài đốt
X (m)
Diện tích mặt cắt Thể tích V(m3)
59.00
1.5
5.5
4
4
4
4
4.5
4.5
4.5
4.5
Svth: hoàng năng tú líp 47c®4 – mssv: 11399.47
31.9528
57.50
52.00
48.00
44.00
40.00
36.00
31.50
27.00
22.50
18.00
31.9528
14.7242
13.8962
13.1366
12.4445
11.8189
11.1933
10.6491
10.1850
9.7995
47.9292
84.4267
57.2408
54.0656
51.1622
48.5268
51.7774
49.1454
46.8768
44.9651
trang 24
Đồ án tốt nghiệp
12
13
14
15
16
K9
K10
K11
K12
1/2HL
báo cáo khả thi
S5
S4
S3
S2
S1
4.5
4.5
4.5
4.5
1
Tổng thể tích
13.50
9.00
4.50
0.00
-1.00
9.4912
9.2587
9.1005
9.0153
9.0153
43.4041
42.1872
41.3082
40.7606
9.0153
712.7914
Thể tích khối đúc phần dầm hộp có chiều cao thay đổi:
Vh thay đổi = 4 x 712.7914 = 2851,1656 m3
Phần dầm hộp đúc trên giàn giáo có chiều cao không đổi h = 3 m, chiều dày bản đáy cũng không đổi bằng
40 cm, chiều dày bản s-ờn không đổi ts = 40 cm. Nh- vậy tiết diện không đổi có diện tích mặt cắt ngang A =
9.0153 m2.
Thể tích phần khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo là:
Vh không đổi = A x 19 x 2 = 9.0153 x 19 x 2 = 342.5814 m3
Thể tích bê tông phần vách trên trụ là:
Avách = 24,1623- 1.76= 22.4023 m2
Vvách = 2xV1v¸ch = 4 x (3 x Av¸ch ) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m3
ThĨ tÝch bª tông phần nhịp liên tục là:
Vliên tục = Vh thay đổi + Vh không đổi + Vvách = 3462.5746 m3
Tính toán khối l-ợng công tác phần kết cấu nhịp dẫn:
Thể tÝch dÇm Super T cđa cÇu dÉn: Vdc=n.V1dÇm=2x5x28.7=287 m3
ThĨ tÝch của dầm ngang: Vdn=0.25x1.42x2.35x4x6x2=40.04m3
Thể tích bản: Vb= 2x40x2.40= 192 m3
Thể tích của tấm đúc sẵn: VT= 2x40x0.128 = 10.2 m3
Thể tích bê tông phần nhịp cầu dẫn:
Vnhịp cầu dẫn = VDc + VDn + VB + VT
= 287+ 40.04+ 192+ 10.2 = 529.24 m3
Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu
Vkết cấu nhịp toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn = 3991.82 m3
Khối l-ợng thép đ-ợc tính theo hàm l-ợng cốt thép th-ờng và cốt thép DƯL tham khảo của các cầu cùng kiểu
kết cấu và có chiều dài nhịp t-ơng đ-ơng đ-ợc thiết kế và thi công trong thời gian gần đây.
- Hàm l-ợng cốt thép th-ờng: 110 (kg/m3 bê tông)
- Hàm l-ợng cốt thép DƯL dầm hộp: 40 (kg/m3 bê tông)
- Hàm l-ợng cốt thép DƯL dầm giản đơn: 30 (kg/m3 bê tông)
Svth: hoàng năng tó – líp 47c®4 – mssv: 11399.47
trang 25
