ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU DẦM BTCT DUL VÀ CẦU DÂY VĂNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.55 MB, 270 trang )
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 1 -
Giới thiệu CHUNG
1. Tiêu chuẩn kỹ thuật
- Tiêu chuẩn 22TCN - 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải
- Tải trọng thiết kế : HL93 , tải trọng ngFời 3 KN/m
2
2. Quy mô công trình
Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm.
3. Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I
-Khổ tĩnh không : H=10 m
- Chiều dài : B= 80m
4. Khổ cầu thiết kế
Mặt cắt ngang cầu đFợc thiết kế cho 2 làn xe chạy với vận tốc V=60Km/h
Khổ cầu : 2 x 3.75 + 2 x 3 (m)
5. Đặc điểm địa chất, thuỷ văn
!"#$%!&'$()#*$+,'$-($()./$01!2$
- MNCN : +46.50 m
- MNTT : +42.00 m
- MNTN : +38.00 m
34$0!56$07.$4)8(2$
- Lớp 1a: Bùn á sét hữu cơ
- Lớp 1 : Cát hạt min lẫn ít bụi hữu cơ, xốp đến chặt vừa.
- Lớp 2 : Cát hạt mịn đến trung, lẫn ít sỏi nhỏ; màu xám xanh đen; bão hoà
nFớc; chặt vừa đến chặt. Trong tầng đôi chỗ lẫn thấu kính sét dẻo.
- Lớp 3 : Sét pha nhẹ lẫn nhiều bụi và tạp chất hữu cơ, xám đến xám đen; ẩm,
kém dính. Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng.
- Lớp 4: Sét nhẹ, chứa tạp chất hữu cơ đang phân huỷ, xám vàng, xám đen;
ẩm; kém dính. Trạng thái dẻo cứng đến cứng.
- Lớp 5 : Cát hạt mịn, lẫn bụi mầu nâu sẫm, chặt đến rất chặt.
Từ 44 m xuống đáy hố chứa sỏi và ít cuội nhỏ, kết cấu rất chặt.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 2 -
Mục lục
1.1. Khái quát 4
1.2. Ph-ơng án sơ bộ 1 Cầu dầm liên tục BTCT DƯL thi công theo công nghệ
đúc hẫng cân bằng 5
1.2.1. Tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng 5
1.2.2. Bố trí chung 5
!"!#! Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 6
1.2.4. Tính toán mố cầu 17
1.2.5. Tính toán trụ 22
1.2.6. PhFơng án thi công chỉ đạo 25
1.3. Ph-ơng án sơ bộ 2 Cầu extradosed 27
1.3.1. Tổng quan 27
1.3.2. Bố trí chung 27
!#!#! Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 28
1.3.4. Tính toán mố cầu 35
1.3.5. Tính toán trụ tháp 40
1.3.6. PhFơng án thi công chỉ đạo 43
1.4. Ph-ơng án sơ bộ 3: Cầu dây văng 46
1.4.1. Tổng quan về cầu dây văng 46
1.4.2. Bố trí chung 46
1.4.3. Tính toán thiết kế sơ bộ KCN 47
1.4.4. Tính toán thiết kế mố cầu 51
1.4.5. Tính toán thiết kế sơ bộ trụ tháp: 55
1.4.6. PhFơng án thi công chỉ đạo 59
1.5. so sánh và Lựa chọn ph-ơng án 61
1.5.1. Nguyên tắc lựa chọn phFơng án 61
1.5.2. Fu nhFợc điểm của từng phFơng án 61
1.5.3. Lựa chọn phFơng án 62
2.1. Giới thiệu ph-ơng án kỹ thuật 64
2.1.1. Bố trí chung 64
2.1.2. Mặt cắt ngang điển hình 64
2.1.3. Nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật 64
2.2. Thiết kế kỹ thuật Kết cấu nhịp 65
2.2.1. Tính toán thiết kế bản mặt cầu 65
2.2.2. Điều chỉnh nội lực cầu dây văng 87
2.2.3. Tính toán thiết kế dầm chủ 110
2.2.4. Thiết kế dây văng 147
2.3. Thiết kế mố cầu 155
2.3.1. Cấu tạo chung 155
2.3.2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mố 156
2.3.3. Yêu cầu tính toán 157
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 3 -
2.3.4. Phân tích kết cấu 157
2.3.5. Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt 164
2.3.6. Chọn và tính duyệt mặt cắt 166
2.3.7. Tính toán móng 174
2.4. Thiết kế tháp cầu 184
2.4.1. Các kích thFớc cơ bản: 184
2.4.2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu làm trụ 184
2.4.3. Yêu cầu tính toán: 185
2.4.4. Phân tích kết cấu 185
2.4.5. Tổ hợp tải trọng 193
2.4.6. Chọn và Tính duyệt mặt cắt trụ tháp 205
2.4.7. Tính toán móng 218
ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 4 -
Phần 1. Thiết kế sơ bộ
1.1. Khái quát
Mục đích của thiết kế sơ bộ là đFa ra các phFơng án về kết cấu cũng nhF
giải pháp thi công trên cơ sở một mặt cắt sông đã đFợc khảo sát. Công việc
này đòi hỏi ngFời kỹ sF phải tìm hiểu, phân tích và đánh giá đFợc những đặc
điểm của khu vực xây dựng cầu để từ đó đề ra một số giải pháp phù hợp. Việc
quyết định phFơng án kỹ thuật sẽ phải căn cứ vào thiết kế sơ bộ để lựa chọn
một phFơng án tối Fu.
Yêu cầu tính toán cho ph-ơng án sơ bộ
9-')$(:;'$<=>2$
- Lựa chọn mặt cắt ngang đặc trFng.
- Xác định hiệu ứng tải tác dụng lên KCN theo công nghệ thi công và giai
đoạn khai thác. Tổ hợp tải trọng theo TTGH CFờng độ I .
- Sơ bộ bố trí cốt thép dự ứng lực hoặc số tao cáp trong các dây văng
(cáp văng) .Kiểm toán sức kháng uốn của dầm tại 2 mặt cắt giữa nhịp
và đỉnh trụ.
9-')$(:;'$%?($48#$@)A'$BCD!2 Tính toán một mố, một trụ
- Sơ bộ lựa chọn các kích thFớc cơ bản của mố, trụ.
- Xác định các hiệu ứng tải, tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ móng theo
TTGH CFờng độ I. Sơ bộ xác định số cọc trong móng.
sơ bộ lụa chọn các kích thuớc chủ yếu
(Chiều dài nhịp, mặt cắt ngang đặc trung, vị trí và kích thuớc mố, trụ, cọc)
P
hân tích kết cấu
Xác định các hiệu úng tải
xác định các hệ số và tổ hợp tải trọng theo TCKt
( Điều 3.4- 22TCn 272-05)
Sơ bộ bố trí cáp dul tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công
sơ bộ bố trí cáp dul tại mặt cắt đỉnh trụ và giũa nhịp giai đoạn khai thác
Các thông số đầu vào
(TCKT, khổ cầu , khổ thông thuyền)
T
ính duyệt súc kháng uốn
tại mặt cắt đỉnh trụ và mặt cắt giũa nhịp
trong giai đoạn thi công và khai thác
(Mục 5.7- 22TCn 272-05)
T
ính toán các hiệu ứng tải tác dụng lên KCPD tại mặt cắt đỉnh bệ móng
Tổ hợp tải trọng theo các TTGH, sơ bộ xác định số cọc trong móng
Hình 1: Trình tự tính toán thiết kế phFơng án sơ bộ
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 5 -
1.2.
1.2.1. Tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng
PhFơng pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt
theo sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh. Có thể thi
công hẫng từ trụ đối xứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công
hẫng dần từ bờ ra. Ưu điểm nổi bật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt
dầm trên đà giáo giảm đFợc chi phí đà giáo. Mặt khác đối với các dầm có
chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao độ ván khuôn. PhFơng
pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nFớc và và không
gian dFới cầu Loại cầu này thFờng sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m
và lớn hơn nữa.
ở nFớc ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã xây dựng nhF cầu
Phù Đổng, cầu Non NFớc, cầu Hoà Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh !!!$
$ Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phFơng án cầu liên tục BTCT dự ứng
lực thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
1.2.2. Bố trí chung
1
:
1
1
:
1
3@40 3@40
mntt:+42.00
mncn:+46.50
75 120 75
Hình 2: Sơ đồ bố trí chung toàn cầu
!"!"! ! %&'$()*$(+,-+$
Dầm hộp liên tục 3 nhịp có chiều cao thay đổi, bằng bêtông Grade 4500.
CTDƯL loại tao cáp 7 sợi xoắn có đFờng kính danh định 15,2 mm.
ỉ Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 6 m.
ỉ Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 6 -
250 3000 250
2500
1200 2020
3220 292
3738
300
6000
14500
2@3750 250 3000 250
3200 3220830
1800
600
250
Hình 3: Kích thFớc sơ bộ mặt cắt ngang đặc trFng
!"!"!"! '+./$()*$01-2$6 nhịp dẫn là dầm giản đơn Super T khẩu độ 40m$
Chiều cao 1.75 m
Cốt thép DƯL kéo trFớc là loại tao 7 sợi xoắn, đFờng kính tao là 12.7 mm.
!"!"!#! &3*$456$478$()*$
- Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ tại chỗ, BT cấp A có f
c
= 30 Mpa
- Các trụ đFợc dựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 1,5m
- PhFơng án móng : Móng cọc đài cao .
!"!"!9! &3*$456$:;$()*$
- Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ, BT cấp A có f
C
= 30 MPa .
- Mố của kết cấu nhịp dẫn đFợc đặt trên móng cọc khoan nhồi D=1 m
1.2.3. Tính toán thiết kế sơ bộ KCN
!"!#! ! <=($> +$4?-+$4@A$BACA$>65-$ $DE&F$GH$4?-+$4@A$BACA$>65-$"$DEIF$
Tính tĩnh tải giai đoạn I:
Tĩnh tải giai đoạn 1 chính là trọng lFợng bản thân của các đốt dầm.
6m 4@3m 5@4m 2m/2
K0
K1K2
K3K4
K5
K6
K7
K8K9
K10
K11K12
K13
K14
K15
HL
Hình 4: Sơ đồ phân đốt
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 7 -
Tính tĩnh tải giai đoạn II
Các thông số vật liệu (Bảng 3.5.1-1- 22TCN 272 -05)
Trọng lFợng riêng của Bêtông: 2,5 T/m
3
= 24,5 kN/m
3
Trọng lFợng riêng của BT asphalt: 2,25 T/m
3
= 22,1 kN/m
3
Trọng lFợng riêng của thép: 7,85 T/m
3
= 77 kN/m
3
Trọng lFợng gờ chắn bánh
- Chiều cao gờ chắn bánh: 0.2 m
- Chiều rộng gờ chắn bánh: 0.25 m
- Diện tích mặt cắt ngang gờ: 0.045 m
2
Trọng lFợng rải đều của gờ chắn bánh : g
cb
= 2,21 kN/m
Trọng lFợng lớp phủ mặt cầu:
- Lớp BT asphalt dày: 0.07 m
- Lớp chống thấm dày: 0.004 m
- Lớp bêtông xi măng tạo dốc dày : 0.05 m
Tổng chiều dày lớp phủ : 0.124 m
Trọng lFợng rải đều của lớp phủ mặt cầu: g
lp
= 26,5 kN/m
Trọng lFợng lan can và tay vịn
- Gờ chân lan can có trọng lFợng : 2,21 kN/m
- Tay vịn bằng thép có trọng lFợng: 2,65 kN/m
Trọng lFợng rải đều của tay vịn, lan can: g
lc
= 4,86 kN/m
Trọng lFợng của lớp bêtông lề ngFời đi
- Chiều dày lớp bêtông lề đi bộ: 0.1 m
Trọng lFợng rải đều của lề ngFời đi bộ: g
le
= 14,72 kN/m
Vậy tổng tĩnh tải phần II là g
DW
= 48,28 kN/m
1.2.3.2. J,-+$46=-$GH$K;$47,$(;4$4+L/$:M4$(N4$>O-+$478$BACA$>65-$4+A$(P-B
1.2.3.2.1 Các giai đoạn và tải trọng thi công
Tải trọng thi công bao gồm :
+) Trọng lFợng bản thân các đốt dầm
+) Trọng lFợng bêtông Fớt của đốt dầm.
+) Tải trọng của các thiết bị thi công, vật tF
+) Trọng lFợng 1 xe đúc : P
XD
= 800 KN, M
XD
= 1600 kNm
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 8 -
Các giai đoạn thi công bất lợi nhất :
QR$>S$ $2$Giai đoạn đúc hẫng đối xứng đốt dầm cuối cùng trFớc khi hợp long.
P
M
P
M
Hình 5
QR$>S$"2$Giai đoạn hợp long nhịp biên bên trái và bên phải
HL
P
M
$
Hình 6
QR$>S$#$: Giai đoạn hợp long đốt giữa nhịp.
HL
P
M
Hình 7
1.2.3.2.2 Kết quả nội lực của từng giai đoạn thi công:
Sử dụng chFơng trình Midas/Civil 6.30 để tính toán và phân tích nội lực
ta đFợc kết quả nội lực mômen âm trên đỉnh trụ ứng với từng sơ đồ nhF sau:
Sơ đồ 1: Đúc hẫng đối xứng các đốt dầm:
M = 417 105 (kNm)
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 9 -
417 105 KNm417 105 KNm
Sơ đồ 2: Hợp long nhịp biên phải
M= 479 373 kNm
479 373 KNm
Hợp long nhịp biên trái
M= 502 715 KNm
502 715 KNm
Sơ đồ 3: Hợp long nhịp giữa
M = 506 589 kNm
506 589 KNm
NhF vậy, giá trị mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ trong quá trình thi
công là:
M= 506 589 kNm
1.2.3.2.3 Tổ hợp tải trọng giai đoạn thi công:
Theo quy định Điều 3.4.2- Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thi công:
Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng kết cấu và các phụ kiện không đFợc lấy nhỏ
hơn 1.25.
Vậy ứng lực tính toán tại mặt cắt đỉnh trụ trong giai đoạn thi công là:
M
u
= 1.25*M=1.25* 506 5896 = 633 236 (kNm)
1.2.3.2.4 Bố trí cốt thép
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 10 -
1.2.3.2.4.1 Xác định bề rộng bản cánh hữu hiệu (b
e
) Điều 4.6.2.6.2
Các dầm hộp và dầm bêtông phần đoạn và các dầm hộp đúc tại chỗ: Có
thể giả thiết bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu bằng bề rộng bản cánh thực nếu
nhF:
i
lb 1.0
0
3db
Trong đó:
d
0
: Chiều cao của kết cấu nhịp, d
0
=6000 mm
l
i
: chiều dài nhịp quy Fớc
Đối với dầm liên tục, l
i
= 0.8l đối với nhịp cuối
l
i
= 0.6l đối với nhịp giữa
Đối với mặt cắt trên trụ, ta có l
i
= 0,8*75 000=60 000 (m)
b: Chiều rộng thực của bản cánh tính từ bản bụng dầm ra mỗi phía, nghĩa là b
1
,
b
2
, b
3
trong hình vẽ (mm)
6000
b1=3172
b2=3572
b3=2767
b1=3172
b2=3572
b3=2767
Ta có: b1= 3172 (mm); b2=3572 (mm); b3= 2767 (mm)
Kiểm tra điều kiện ta thấy:
b1, b2, b3 < 0,1 * 60 000 =6000 mm
b1, b2, b3 < 3* d
0
= 3 * 6000 =18000 mm
Vậy bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu (b
e
)=bề rộng thực của bản cánh chịu nén.
1.2.3.2.4.2 Quy đổi mặt cắt hộp trên đỉnh trụ về mặt cắt chữ T ta đFợc:
Nguyên tắc quy đổi:
- Giữ nguyên chiều cao dầm chủ.
- Giữ nguyên diện tích mặt cắt dầm chủ.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 11 -
bw
H
A
ps
TTH
as
dp
c
hf
b
M
Hình 8: Mặt cắt chịu uốn tại đỉnh trụ
H= 6000
(mm)
hf= 857.288
(mm)
b= 6400
(mm)
bw= 937.246
(mm)
Ta có:
f
pu
=1860 (Mpa)
f
py
= 0.9 f
pu
= 0.9*1860 = 1674 (Mpa)
Khi đó :
28.0
1860
1674
04,12 =
=k
f
c
=45 (Mpa)
729.0
)2856(
)4556(*)65.085.0(
65.0
1
=
+=
1.2.3.2.4.3 Sơ bộ chọn cáp dự ứng lực:
Chọn 24 bó cáp dự ứng lực, mỗi bó gồm 19 tao 15ly2, giả thiết khoảng cách từ
trọng tâm CT DƯL đến thớ trên của mặt cắt là 150mm .
Khi đó A
ps
= 24*19*140 = 63840 (mm
2
)
d
p
= H 150 = 6000-150 =5850 (mm)
1.2.3.2.4.4 Xác định vị trí TTH:
Giả sử TTH đi qua sừơn, theo 5.7.3.1.1-3 ta có:
f
p
pu
pswc
fwcysyspups
h
d
f
kAbf
hbbffAfAfA
c
+
+
=
1
1
85.0
)(85.0
(5.7.3.1.1-3)
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 12 -
370
5850
1860
*63840*28.0246,937*729,0*45*85,0
288,857*)246,9376400(*45*729,0*85,01860*63840
=
+
=c
Do c= - 370 mm <0, nên TTH đi qua bản cánh. Khi đó theo 5.7.3.1.1-4, ta có:
p
pu
psc
ysyspups
d
f
kAbf
fAfAfA
c
+
+
=
1
85.0
(5.7.3.1.1-4)
)(207,645
5850
1860
*63840*28.06400*729.0*45*85,0
1860*63840
mmc =
+
=
Khi đó, chiều dày của khối ứng suất tFơng đFơng là:
a = c*
1
= 645,207 * 0,729 = 470,079 (mm)
ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL là :
)(56,1802
5850
207,645
*28.011860 MPaf
ps
=
=
1.2.3.2.4.5 Sức kháng uốn danh định của mặt cắt là :
+=
22
)
2
(
a
dfA
a
dfA
a
dfAM
syssysppspsn
(Điều 5.7.3.2.3)
)(64614410*
2
079,470
5850*56,1802*63840
6
kNmM
n
=
=
Vậy sức kháng uốn tính toán của mặt cắt là:
M
r
= 1*646144=646 144 (kNm)
Kiểm tra: M
r
=646 144 > M
u
= 633 236 (kNm) : Đạt
%T4$U*V-2$$
Số bó cáp bố trí ở mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công là 24 bó (19 tao 15ly2)
!"!#!#! W;$47,$(;4$4+L/$EXY$BACA$>65-$Z+CA$4+=($
1.2.3.3.1 Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ ở giai đoạn khai thác
1.2.3.3.1.1 Xác định các hiệu ứng tải:
Sơ đồ chịu lực: Dầm liên tục 3 nhịp. Sử dụng chFơng trình Midas/Civil 6.03 để
phân tích kết cấu.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 13 -
Các tải trọng:
- Tải trọng do tĩnh tải phần 2 (DW)
- Tải trọng do hoạt tải (Xe tải thiết (hoặc xe 2 trục thiết kế) + tải trọng làn)
- Tải trọng ngFời đi bộ.
Đối với hoạt tải xe, hiệu ứng tính toán phải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trFờng
hợp:
- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn
- 90% Hiệu ứng của hai xe tải + 90% hiệu ứng của tải trọng làn, mỗi xe
cách nhau 15 m và khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m.
- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn
Kết quả nhF sau:
Mômen uốn
Loại tải trọng
(kNm)
Tĩnh tải phần 2 64 552
Xe tải thiết kế 11446.9
Xe hai trục thiết kế 7781.27
Tải trọng làn 31035.4
Tải trọng ngFời đi bộ 29463.6
2 xe tải 21285.2
Vậy ta có bảng tổng hợp nội lực giai đoạn khai thác nhF sau:
M(DW) M(LL+IM+PL)
(kNm) (kNm)
69 552 81341.3
1.2.3.3.1.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH CFờng độ I: theo Điều 3.4.1
Giá trị mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn khai thác là:
M
u
= 1,5 * 56197,7 + 1,75 * 81341,3= 246675,3 (kNm)
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 14 -
1.2.3.3.1.3 Tính toán và bố trí CT DƯL
a) Sơ bộ chọn số bó cáp DƯL trên mặt cắt đỉnh trụ:
Chọn số bó trên mặt cắt ngang 10 bó (19 tao 15ly2), giả thiết khoảng cách từ
trọng tâm các bó cáp DƯL đến mép chịu kéo (mép trên cùng của mặt cắt) là
150 mm.
Ta có: A
ps
= 10*19*140= 26600 (mm
2
)
d
p
= 6000-150=5850 (mm)
b) Xác định vị trí trục trung hoà:
Giả sử TTH đi qua sFờn, khi đó theo 5.7.3.1.1-3, ta có:
2844
5850
1860
*26600*28.0246,937*729,0*45*85,0
288,857*)246,9376400(*45*729,0*85,01860*26600
=
+
=c
Do c< 0 nên TTH đi qua bản cánh. Theo 5.7.3.1.1-4, ta có:
)(768,273
5850
1860
*26600*28.06400*729.0*45*85,0
1860*26600
mmc =
+
=
Khi đó a = 0,729*273,77 = 199,58 (mm)
ứng suất trung bình trong CT DƯL là :
)(63,1835
5850
77,273
*28.011860 MPaf
ps
=
=
c) Sức kháng uốn danh định của mặt cắt là :
)(28077210*
2
58,199
5850*63,1835*26600
6
kNmM
n
=
=
Vậy sức kháng uốn tính toán của mặt cắt là:
M
r
= 1* 280 772=280 772 (kNm)
%A[:$47C: M
r
=280772 > M
u
=246675,3 (kNm) : Đạt
Kết luận:
Số bó cáp bố trí trong mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công là 10 bó (19 tao
15ly2)
1.2.3.3.2 Bố trí CT DƯL mặt cắt giữa nhịp trong giai đoạn khai thác
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 15 -
1.2.3.3.2.1 Xác định các hiệu ứng tải
Sử dụng ChFơng trình Midas/ Civil 6.03 để phân tích kết cấu, ta thu đFợc kết
quả nội lực do các tải trọng gây ra tại mặt cắt giữa nhịp nhF sau:
Mômen uốn
Loại tải trọng
(kNm)
Tĩnh tải phần 2 17352
Xe tải thiết kế 8040.022
Xe hai trục thiết kế 5805.706
Tải trọng làn 10743.2
Tải trọng ngFời đi bộ 10199.1
Ta có bảng tổng hợp các hiệu ứng lực do các loại tải trọng gây ra là:
M(DW) M(LL+IM+PL)
(kNm) (kNm)
17352 30992.3
1.2.3.3.2.2 Tổ hợp tải trọng theo TTGH CFờng độ I
Theo điều 3.4.1, ứng lực tính toán tác dụng lên mặt cắt giữa nhịp trong giai
đoạn khai thác là:
M
u
= 1,5 * 17352 + 1,75 * 30992,3 = 80 264,57 (kNm)
1.2.3.3.2.3 Tính toán bố trí CT DƯL
Quy đổi mặt cắt giữa nhịp về mặt cắt chữ T nhF sau:
b
hf
bw
H
Aps
dpdp
ap
TTH
c
M
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 16 -
H= 2500
(mm)
hf= 365.626
(mm)
b= 14500
(mm)
bw= 815.942
(mm)
a) Sơ bộ chọn cáp dự ứng lực:
Chọn 8 bó cáp dự ứng lực, mỗi bó gồm 19 tao 15ly2, giả thiết khoảng cách
từ trọng tâm CT DƯL đến thớ trên của mặt cắt là 150mm .
Khi đó A
ps
= 8*19*140 = 21280 (mm
2
)
d
p
= H 150 = 2500-150 =2350 (mm)
b) Xác định vị trí TTH:
Giả sử TTH đi qua sừơn, theo 5.7.3.1.1-3 ta có:
3637
2350
1860
*21280*28.0942,815*729,0*45*85,0
626,365*)912,81514500(*45*729,0*85,01860*21280
=
+
=c
Do c= - 3637 mm <0, nên TTH đi qua bản cánh. Khi đó theo 5.7.3.1.1-4, ta có:
)(822,96
2350
1860
*21280*28.014500*729.0*45*85,0
1860*21280
mmc =
+
=
Khi đó, chiều dày của khối ứng suất tFơng đFơng là:
a = c*
1
= 96,822 * 0,729 =70,542 (mm)
ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL là :
)(54,1838
2350
822,96
*28.011860 MPaf
ps
=
=
c) Sức kháng uốn danh định của mặt cắt là :
)(9056210*
2
542,70
2350*54,1838*21280
6
kNmM
n
=
=
Vậy sức kháng uốn tính toán của mặt cắt là:
M
r
= 1*90 562 =90 562 (kNm)
Kiểm tra: M
r
=90 562 > M
u
= 80 264,57 (kNm) : Đạt
Kết luận: $Số bó cáp bố trí ở mặt cắt giữa nhịp giai đoạn thi công là 8 bó (19
tao 15ly2)
!"!#!9! J\-B$+]/$K;$47,$^R$K_$&J$EXY$
LFợng CT tính toán
Số bó
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 17 -
GĐTC GĐKT bố trí
Mặt cắt đỉnh trụ 24 10 24 (bó 19tao 15.2)
Mặt cắt giữa nhịp - 8 8 (bó 19tao 15.2)
1.2.4. Tính toán mố cầu
!"!9! ! &3*$456$:;2$
6122
2000
1200
1500
3197
1205
400
I I
4005097
1900
3000 10001000
250
1750
Hình 9 : Cấu tạo mố cầu
!"!9!"! <=($> +$4\$+]/$4@A$47`-B$(+,-+$45A$:M4$(N4$a$b$a$
- Trọng lFợng mố và trọng lFợng bản thân của bệ móng.
- Trọng lFợng kết cấu nhịp.
- Trọng lFợng của lớp phủ, lan can, gờ chắn.
- Hoạt tải HL 93
- Tải trọng ngFời đi bộ
1.2.4.2.1 Trọng lFợng của KCN:
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 18 -
500 3000 250 7500 250 3000 500
15000
1100
6@2050=12300
1100
1750
200
Hình 10: Cấu tạo mặt cắt ngang cầu dẫn
Tải trọng thẳng đứng do KCN P(kN)
Trọng lFợng dầm chủ 3972.593
Trọng lFợng bản mặt cầu 2131.5
Trọng lFợng tấm bêtông 174.930
Trọng lFợng dầm ngang 2.780
Tổng 3140.901
1.2.4.2.2 Trọng lFợng lan can, gờ chắn và lớp phủ mặt cầu:
gII= 48.278
(kN/m)
P (DW) 965.561
(kN)
1.2.4.2.3 Hoạt tải xe và ngFời
Phản lực gối P*số làn*hệ số làn
Tải trọng
(chFa có hệ số)
(kN)
Xe tải thiết kế 301.416 602.832
Xe 2 trục thiết kế 216.633 433.265
Tải trọng làn 182.28 364.560
NgFời đi bộ 176.4 352.80
P(LL,IM,PL)
1470.90
1.2.4.2.4 Trọng lFợng bản thân của mố
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 19 -
Các bộ phận của mố P(kN)
Trọng lFợng của tFờng đầu 322.567
Trọng lFợng của tFờng cánh 528.664
Trọng lFợng của tFờng trFớc 2189.477
Trọng lFợng của tFờng che 23.52
Trọng lFợng đá kê gối 13.72
Trọng lFợng bệ móng 3401.512
Tổng 6479.47
1.2.4.2.5 Tổ hợp tải trọng theo TTGH CĐ I
Tải trọng
áp lực
(KN)
Hệ số tải trọng Pu (kN)
Trọng lFợng mố(DC) 6479.47
1.25 8099.330
Trọng lFợng bản thân của KCN(DC) 3140.901
1.25 3926.127
Trọng lFợng lớp phủ (DW) 965.561
1.5 1448.341
Lực đẩy nổi (DC) =N mố ngập nFớc 0.000
0.9 0
Hoạt tải(LL+IM+PL) 1470.900
1.75 2574.074
ứng lực tính toán (Pu)
16047.875
!"!9!#! W;$47,$(`($476-B$Kc$:d-B$:;$
Móng mố đFợc thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1,0 m
1.2.4.3.1 Tính sức kháng của cọc
1.2.4.3.1.1 Sức kháng của cọc theo vật liệu
) 85,0(
Sycccoc
AfAfQ
+
=
Trong đó
: hệ số sức kháng
F
c
: CFờng độ chịu nén quy định của bêtông cọc
A
c
: diện tích phần bêtông của cọc
F
y
: Giới hạn chảy của cốt thép cọc
A
s
: diện tích cốt thép của tiết diện cọc
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 20 -
Dcọc= 1
(m)
fc'= 30
(Mpa)
=
0.9
Ac= 0.7755
(m2)
fy= 240000
(kN/m2)
Số thanh cốt thép 16
DK thanh 28
(mm)
As= 0.00985
(m2)
Qcọc= 19926.82
(kN)
1.2.4.3.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền
Sức kháng đỡ tính toán của cọc theo đất nền đFợc xác định theo Điều
10.7.2.3-2 nhF sau:
pqpsqs
QQQ +=
Trong đó:
qs
: hệ số sức kháng thân cọc, quy định ở Điều 10.5.5-2
qp
: hệ số sức kháng mũi cọc, quy định ở Điều 10.5.5-2
Q
s
: sức kháng thành thân cọc (N)
Sss
AqQ =
q
s
: sức kháng đơn vị thân cọc (Mpa)
A
s
: diện tích bề mặt thân cọc (mm
2
)
Q
p
: sức kháng mũi cọc
ppp
AqQ
=
q
p
: sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa)
A
p
: diện tích mũi cọc (mm
2
)
Diện tích mặt cắt ngang một cọc )(785,0
4
)1(
4
2
22
m
D
A
P
===
Chu vi tiết diện cọc:
)(1416,31. mDP
=
=
=
a. Sức kháng thân cọc:
Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất dính đFợc xác định theo phFơng pháp :
q
s
= S
u
(10.8.3.3.1-1)
trong đó : : hệ số dính bám
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 21 -
S
u
: cFờng độ kháng cắt không thoát nFớc trung bình (Mpa)
Sức kháng thân cọc đơn vị trong đất rời đFợc Fớc tính theo chỉ số SPT (N) nhF
sau:
q
s
= 0,0025 N < 0,19 (Mpa) (theo Quiros và Reese 10.8.3.4.2-1)
STT
Loại
đất
Chiều
dày
SPT
Su
q
s
(Mpa)
Qs(N)
qs
sqs
Q.
1
Cát 3
8
- - 0.02
188495.6
0.45
84823.002
(N)
6.3
17
- - 0.043
841161.4
0.45
378522.645
(N)
2
Cát 4
27
- - 0.068
848230.0
0.45
381703.507
3
Sét 4
6
0.225
0.49
0.11
1385442.4
0.7
969809.652
(N)
1.2
6
0.225
0.49
0.11
415632.7
0.7
290942.896
(N)
4
Sét 3.5
9
0.225
0.49
0.11
1212262
0.7
848583.446
(N)
5
Cát 2
49
- - 0.123
769690.2
0.45
346360.590
(N)
1
50
- - 0.125
392699.1
0.45
176714.587
(N)
Lcọc=
25
3477.460
(kN)
b. Sức kháng mũi cọc:
Do mũi cọc đặt vào lớp đất cát, theo 10.8.3.4.3-1, ta có:
Theo Reese và Wright, q
p
= 0.064 N đối với chỉ số SPT (N) <60
Vậy, mũi cọc đặt vào tầng đất cát có SPT = 50, nên:
q
p
= 0,064*50=3,2 (Mpa)
45.0=
qp
Q
p
=
qp
*A
P
* q
p
=0,45* 3,2*10
6
*0,785=1,1309 .10
6
(N)=1130,973 (KN)
NhF vậy, sức kháng tính toán của cọc theo đất nền là :
Q = 3477,460+1130,973=4802,4 (KN)
1.2.4.3.1.3 Sức kháng tính toán của cọc là
[P] = 4802,43 (kN)
1.2.4.3.2 Sơ bộ xác định số cọc trong móng:
12.6
4,4802
875,16047
*5,1
][
===
P
P
n
u
(cọc)
Chọn n = 8 cọc.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 22 -
Sơ đồ bố trí cọc nhF sau:
1000
3000
1000
1100
3@4200=12600
1100
Hình 11: Bố trí cọc trong bệ móng
1.2.5. Tính toán trụ
!"!e! ! &3*$456$4782$
12325
1200 6400
36002500
ỉ1500
1200
1500
4@4500
1500
mntt:+42.00
+37.50
500
2500
1200
I I
Hình 12: Cấu tạo trụ
!"!e!"! J\$+]/$4@A$47`-B$Uf($(+,-+$45A$:M4$(N4$aba$
Tải trọng bao gồm:
- Trọng lFợng bản thân KCN
- Tĩnh tải phần II: lớp phủ, gờ chắn, lan can.
- Hoạt tải HL 93 và tải trọng ngFời.
Sử dụng chFơng trình Midas/Civil 6.03 để xác định nội lực do các tải trọng gây
ra.
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 23 -
Theo điều 3.6.1.3.1- Tác dụng của hoạt tải xe thiết kế: Phản lực tại chân cột
tháp do hoạt tải lấy giá trị lớn hơn trong 3 trFờng hợp sau:
- Hiệu ứng do một xe tải + tải trọng làn
- 90% Hiệu ứng của (hai xe tải + tải trọng làn), mỗi xe cách nhau 15 m và
khoảng cách giữa hai trục sau là 4,3 m.
- Hiệu ứng do một xe hai trục + tải trọng làn
Kết quả nhF sau:
Tải trọng
P (KN)
Hệ số tải trọng
Pu (kN)
Trọng lFợng trụ + bệ(DC) 25265.343 1.25 31581.679
Trọng lFợng bản thân của KCN(DC) 33472.27 1.25 41840.338
Trọng lFợng lớp phủ (DW) 5628.733 1.5 8443.0995
Lực đẩy nổi (DC) =Ntrụ+bệ ngập nFớc -8159.958 0.9 -7343.96
Hoạt tải(LL+IM) 3575.506 1.75 6257.1348
Tải trọng ngFời đi bộ (PL) 2211.934 1.75 3870.8845
ứng lực tính toán (Pu)(kN)
85581.5
!"!e!#! W;$47,$(`($476-B$Kc$478$
Móng đFợc thiết kế là móng cọc khoan nhồi, D = 1,5 m
Chiều dài cọc ngập trong đất L=25,3 m
1.2.5.3.1 Xác định sức kháng tính toán của cọc
1.2.5.3.1.1 Sức kháng của cọc theo vật liệu
(
)
syccVL
AfAfQ
+
=
85,0
D= 1.5
(m)
fc'= 30
(Mpa)
=
0.9
Ac= 1.7545
(m2)
fy= 240000
(kN/m2)
Số thanh ct
24
DK thanh 28
(mm)
As= 0.01478
(m2)
Qcọc= 43408.9
(kN)
1.2.5.3.1.2 Sức kháng của cọc theo đất nền
a. Sức kháng thân cọc
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 24 -
STT
Loại
đất
Chiều
dày(m)
SPT
Su
(Mpa)
qs(Mpa)
Qs(N)
qs
sqs
Q
1 Cát 2.5 8 - - 0.02 235619.45
0.45
106028.752
(N)
2.3 17 - - 0.0425 460636.02
0.45
207286.210
(N)
2 Cát 2.5 25 - - 0.0625 736310.78
0.45
331339.850
(N)
2 29 - - 0.0725 683296.40
0.45
307483.381
(N)
3 Sét 2 6 0.225
0.49
0.11025
1039081.8
0.7 727357.239
(N)
3 6 0.225
0.49
0.11025
1558622.7
0.7 1091035.86
(N)
4.5 9 0.225
0.49
0.11025
2337934.0
0.7 1636553.79
(N)
4 Sét 3.5 23 0.225
0.49
0.11025
1818393.1
0.7 1272875.17
(N)
5 Cát 1.5 49 - - 0.1225 865901.48
0.45
389655.664
(N)
1.5 50 - - 0.125 883572.93
0.45
397607.820
(N)
Lcọc=
25.3 6467.224 (kN)
b. Sức kháng mũi cọc:
q
p
= 0,064*50*1270/1500=2,709 (Mpa)
Q
P
= 0,45* 1,767*10
6
*2,709=2154,5 (kN)
c. Sức kháng của cọc theo đất nền là:
Q = 2154,5 + 6467,224 =8621,728 (KN)
1.2.5.3.1.3 Sức kháng tính toán của cọc là:
[P]= 8621,728 (KN)
1.2.5.3.2 Bố trí cọc trong móng
Sơ bộ xác định số lFợng cọc:
8,14
728,8621
5,85581
*5,1
][
===
P
P
n
u
(cọc)
Chọn n=15 cọc
Sơ đồ bố trí cọc nhF sau:
1500
9000
1500
1500 18000 1500
21000
12000
Hình 13: Bố trí cọc trong bệ móng
Bộ môn Cầu Hầm Đồ án tốt nghiệp
- 25 -
1.2.6. Ph-ơng án thi công chỉ đạo
!"!g! ! J+A$(P-B$:;2$
- Chuẩn bị mặt bằng thi công
- Khoan cọc đến cao độ thiết kế
- Xói hút, rửa lòng cọc, đặt lồng cốt thép và đổ bêtông cọc.
- Đào hố móng, đập đầu cọc, đổ lớp bêtông đệm móng.
- Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bêtông bệ móng.
- Lấp đất đến cao độ đỉnh móng, lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép,
đổ bêtông phần tFờng thân mố, xà mũ, tFờng đầu, tFờng cánh mố.
- Tháo dỡ ván khuôn, đà giáo.
- Đắp đất nền đFờng, xây tứ nón, chân khay, hoàn thiện mố.
!"!g!"! J+A$(P-B$478$$
- Đóng cọc định vị và vòng vây cọc ván thép.
- Thi công đảo nhân tạo.
- Khoan cọc, trong qúa trình khoan có sử dụng dung dịch Bentonite để ổn
định thành vách. Hạ lồng cốt thép, đổ bêtông cọc.
- Đào đất tới cao độ thiết kế, đổ bêtông bịt đáy dày 1m.
- Hút nFớc ra khỏi hố móng và đổ bêtông bệ móng.
- Lắp dựng ván khuôn, đà giáo, cốt thép, đổ bêtông thân trụ.
- Khi bêtông đạt cFờng độ, tiến hành tháo dỡ cọc ván thép, ván khuôn,
thanh thải dòng chảy.
!"!g!#! J+A$(P-B$%&'$
1.2.6.3.1 Thi công KCN cầu dẫn
Thi công nhịp dẫn bằng giá long môn.
- Chế tạo dầm trong bãi đúc.
- Làm đFờng di chuyển cho giá long môn trên vị trí bãi sông gần bờ.
- Vận chuyển dầm ra vị trí.
