thiết kế cầu qua sông với phương án '''''''' dầm bê tông cốt thép'''''''', chương 7 ppsx

Chng 7: Ph-ơng án kết cấu 3: cầu
extradosed 3 nhịp
1.1.1.
Giới thiệu ph-ơng án thiết kế:
Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp cầu dẫn dầm giản đơn mỗi bên 1 nhịp
Sơ đồ cầu : 90 + 180 + 90
Khổ cầu : 11 + 2 0.5 m
Tải trọng thiết kế:

Hoạt tải thiết kế : HL93.
Ng-ời đi bộ : 3 KN/m
2
.
Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05
Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7m (Sông cấp III)
Trắc dọc cầu: Toàn bộ cầu nằm trên đ-ờng cong bán kính 6000m (t-ơng ứng với
độ dốc dọc cầu là 1.5%)
Ph-ơng án kết cấu:
Kết cấu phần trên:
+ Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp (90 + 180 + 180). Dầm chủ tiết diện hộp có
s-ờn nghiêng với chiều cao dầm thay đổi từ h = 5.5m trên gối đến h = 3.5m giữa
nhịp.

Kết cấu phần d-ới:
+ Mố: Sử dụng loại mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D =
1m.
+ Trụ:
- Phần cầu chính trụ tháp BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi đ-ờng kính D = 1.5
m.
Kết cấu khác:
+ Khe co giãn bằng cao su.

+ Gối cầu bằng cao su.
+ Lan can cầu bằng bê tông và thép ống
+ Lớp phủ mặt cầu:
- Bêtông nhựa hạt vừa 7cm
- Lớp phòng n-ớc 0.4cm
1.1.2.
Vật liệu:
Bê tông:
+ 50 Mpa dùng cho kết cấu nhịp.
+ 50 Mpa dùng cho tháp cầu.
+ 30 Mpa dùng cho kết cấu mố, trụ, cọc khoan nhồi.
Thép:
Thép th-ờng : AI có R
a
= 1900 kG/cm
2
AII có R
a
= 2600 kG/cm
2
E
s
= 2x10
6
kG/cm
2
(5.4.3.2 22 TCN 272 - 05)

Thép c-ờng độ cao : C-ờng độ chịu kéo : f
pu

= 18600 kG/cm
2
Giới hạn chảy : f
py
= 16000 kG/cm
2
(= 0,85f
pu
)
E
s
= 1,95x10
6
kG/cm
2
(5.4.3.2 22 TCN 272 - 05)
1.1.3.
Chọn tiết diện:
- Cầu Extradosed (cầu BTCT DƯL căng ngoài), hay còn gọi là cầu dầm cáp hỗn
hợp, là dạng kết hợp giữa kết cấu của cầu dầm và cầu dây văng. Do vậy cầu dầm
cáp hỗn hợp phát huy đ-ợc các -u điểm của cả hai loại kết cấu trên.
- Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp là một dạng kết cấu đặc biệt của
cầu dầm cứng nhịp lớn đ-ợc bố trí thêm cáp văng làm việc chịu kéo dọc theo chiều
dài dầm để tăng c-ờng khả năng chịu lực của toàn cầu cũng nh- v-ợt đ-ợc khẩu độ
lớn hơn. Do đó cầu dầm cáp hỗn hợp có một số đặc điểm sau:
+ Chiều cao dầm chủ nhỏ hơn chiều cao cầu dầm cứng có cùng khẩu độ, có thể
tham khảo số liệu h/l = 1/30
1/35, với h là chiều cao của dầm chủ trên trụ tháp, l là
chiều dài nhịp lớn nhất.
+ Chiều cao cột tháp thấp hơn nhiều so với cầu dây văng có cùng khẩu độ, tham

khảo số liệu H/l = 1/8
1/10, với H là chiều cao của tháp.
+ Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu kéo cho phép đối
với cáp văng có thể lấy bằng hoặc nhỏ hơn c-ờng độ giới hạn của cáp CĐC.
+ Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt trên đỉnh cột tháp để đặt cáp văng, do đó việc lắp
đặt cáp văng rất đơn giản, cấu tạo của hệ thống neo cũng không cần phức tạp, có
thể sử dụng hệ thống neo nh- trong cầu dầm cứng.
Qua tham khảo một số cầu đã thiết kế ở Nhật Bản và các n-ớc khác ta chọn sơ bộ
các kích th-ớc nh- sau:
1.1.3.1. Dầm hộp phần cầu chính:
+ Với L
nhịp
= 180m, chọn H = 5.5m tại trụ tháp (H/L
nhịp
= 1/32.7), h = 3.5m tại giữa
nhịp.
+ Chiều dày s-ờn dầm không đổi 40cm.
+ Chiều dày bản mặt cầu 25cm
+ Chiều dày bản đáy thay đổi từ 30cm tại giữa nhịp tới 60cm tại gần trụ
+ Cấu tạo chi tiết mặt cắt ngang dầm hộp tại trụ tháp và ở giữa nhịp đ-ợc thể hiện
nh- hình vẽ d-ới đây.
+ Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc 1.5% (toàn bộ cầu bố trí trên đ-ờng
cong đứng R = 6000 m)
+ Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông có kích th-ớc 2x1.4m
+ Lớp phủ mặt cầu dày gồm các lớp:
- Bêtông nhựa dày 7cm
- Lớp phòng n-ớc dày 0.4cm
- Tĩnh tải phân bố của lớp phủ mặt cầu:
g
lp

= 0.0723 + 0.00415 = 1.67 KN/m
2
.
1.1.3.2. Tháp cầu
- Tháp cầu Extradosed là kết cấu làm việc chịu nén, chiều cao cột tháp thấp, do vậy
ta chọn cột tháp có các tham số nh- sau:
+ Chiều cao cột tháp H
tháp
= 18.0m tính từ bản mặt cầu tới đỉnh của cột tháp
(H
tháp
/L
nhịp
= 1/10 )
+ Tiết diện cột tháp dạng hình chữ nhật đặc, tiết diện không đổi. Có 2 loại tiết diện, ở
chân tháp có kích th-ớc lớn 3.0
3.4m và phần bên trên là tiết diện hình chữ nhật có
kích th-ớc 1.03.0m.
+ Các vị trí neo dây đ-ợc bố trí cách nhau 1m trên cột tháp và sử dụng kết cấu neo
dạng yên ngựa
Cấu tạo chi tiết của tháp cầu thể hiện trong hình vẽ sau:
Tû LÖ : 1/100
1/2 MÆT C¾T B-B
2%2%
L?p phòng nu ? c dày 0.4cm
L?p BT asphant dày 7cm
Tû LÖ : 1/100
1/2 MÆT C¾T A-A
50 550 550 50
1200

50 70
320
520
140
30
50
60
30
25
30
25
360 360
60
30
2555
4
0
60
25
4
0
II - II
IV
IV - IV
1400 520 1650
340 720 340
100
100
9 x 1 = 9m
1200

650
300
300
100400
100
200 300 200 500
1009 x 1 = 9m6505201400100
IV
II
Tû LÖ : 1/100
1/2 A-A
50 550 550 50
1200
II
100
340
300
300
300
Tû LÖ : 1/100
1/2 B-B
2%
2%
L?p phòng nu ?c dày 0.4cm
L?p BT asphant dày 7cm
Hệ cáp văng
- Dùng các tao cáp đ-ờng kính 15.2mm. Cáp văng đ-ợc mạ và bọc nhựa để chống
gỉ. Các tao cáp đ-ợc đặt trong ống HDPE bảo vệ. Khoảng cách điển hình giữa các
cáp văng tại vị trí mặt cầu là 5m.
1.1.3.3. Cấu tạo mố trụ cầu:

+ Mố, trụ BTCT đặt trên nền móng cọc khoan nhồi D = 1-1.5m
T? L? : 1/100
CấU TạO Mố CầU
Tỷ lệ : 1/100
Mặt bằng mố
I I
Tỷ lệ : 1/100
1/2 I - I
125 350 125
600
650 650
5050
245 110 245 395
50
100
90
30
30
125 350 175
D = 100cm
200 475 225
90
30
520
640
3
0
100 100
-44.53
150315410

50
110
20
+1.57