ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ XÂY DỰNG CẦU ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG M807
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.92 MB, 246 trang )
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
PHẦN I: 4
THIẾT KẾ SƠ BỘ 4
(30%) 4
CHƯƠNG I: 5
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG M8/07 5
CHƯƠNG II: 12
THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL 12
2. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :
17
3 .TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.
19
4. TÍNH TOÁN CÁP DỰ ỨNG LỰC TRONG DẦM CHỦ.
32
5. KIỂM TOÁN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ.
39
6. BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG PHƯƠNG ÁN I:
43
CHƯƠNG III: 44
2. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :
49
3 .TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.
51
5. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC CỦA DẦM CHỦ TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP:
62
6. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC:
71
7. KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠNG CƯỜNG ĐỘ I:
73
8. BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU:
74
CHƯƠNG IV: 77
2. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :
82
3 .TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.
83
4 .TÍNH TOÁN KIỂM TRA TIẾT DIỆN THANH DÀN:
91
5. BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG VẬT LIỆU:
93
2. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN THEO GIÁ THÀNH DỰ TOÁN:
96
4. SO SÁNH PHƯƠNG ÁN THEO ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC SỬ DỤNG
98
1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO:
123
2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀ HỆ SỐ TẢI TRỌNG:
124
4. KẾT CẤU NHỊP TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG :
129
5. MẤT MÁT ỨNG SUẤT:
142
6. KIỂM TRA CÁC TIẾT DIỆN TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG THEO TTGH
CƯỜNG ĐỘ I :
145
7. KIỂM TOÁN CÁC TIẾT DIỆN TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC – SỬ DỤNG
THEO TTGHCĐI :
149
8. KIỂM TRA CÁC TIẾT DIỆN TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC- SỬ DỤNG
THEO TTGHSD:
161
TÀI LIỆU THAM KHẢO
246
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 1
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
LỜI CẢM ƠN
Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng hạ tầng cơ sở đã trở nên
thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước,
trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng, phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên ngành Xây dựng
Cầu đường thuộc trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua với sự dạy
dỗ tận tâm của các thầy cô giáo trong khoa, em luôn cố gắng học hỏi và trau dồi chuyên
môn để phục vụ tốt cho công việc sau này, mong rằng sẽ góp một phần công sức nhỏ bé
của mình vào công cuộc xây dựng đất nước.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 2
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp với đề tài giả định là thiết kế cầu qua sông
M8/07, đã phần nào giúp em làm quen với nhiệm vụ thiết kế một công trình giao thông
để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc.
Được sự hướng dẫn kịp thời và nhiệt tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Mỹ đến
nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn
hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn
nên chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong quý thầy cô thông
cảm và chỉ dẫn thêm cho em.
Cuối cùng cho phép em được kính gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo ThS.
Nguyễn Văn Mỹ đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Đà nẵng, tháng 06 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tuấn
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 3
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
PHẦN I:
THIẾT KẾ SƠ BỘ
(30%)
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 4
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG
M8/07
1. QUY HOẠCH TỔNG THỂ XÂY DỰNG PHÁT TRIỂN TỈNH QUẢNG NAM:
1.1. Vị trí địa lý chính trị :
Cầu qua sông M8/07 thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam. Công trình cầu M8/07 nằm trên
tuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược phát
triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối liền
hai trung tâm kinh tế, chính trị.
Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương
đối đông. Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên
tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất. Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất
kém.
1.2. Dân số đất đai và định hướng phát triển :
Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiều
trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng đều. Dân
cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ du
lịch. Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp.
Vùng này có cửa biển đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe
phục vụ du lịch rất lớn. Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công
nghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây.
2. THỰC TRẠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG :
2.1. Thực trạng giao thông :
Một là cầu qua sông M8/07 đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động của môi trường,
do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày
càng tăng.
Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu bị
hạn chế đáng kể.
2.2. Xu hướng phát triển :
Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ
sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 5
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
3. NHU CẦU VẬN TẢI QUA SÔNG M8/07:
Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe
chạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể.
4. SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CẦU QUA SÔNG M8/07 :
Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông
M8 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết. Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông
ngày càng cao của địa phương. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát
triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch.
Cầu M8/07 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh
Quảng Nam. Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và
vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của
tỉnh.
Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai
khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là
cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh.
5. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN NƠI XÂY DỰNG CẦU :
5.1. Địa hình :
Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ
chức xây dựng cầu.
5.2. Khí hậu :
Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết phân chia rõ rệt theo
mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau. Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh
hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đối cao
do gần cửa biển.
5.3. Thủy văn :
Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định, mực
nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm
khảo sát đo đạc ta xác định được:
MNCN: 9,0m.
MNTT: 6,0m
MNTN: 2,0m
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 6
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
5.4. Địa chất :
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác định được các lớp
địa chất như sau:
Lớp 1: Cát pha trạng thái rời rạc dày 1,5m.
Lớp 2: Sét pha dày 5,5m.
Lớp 3: Sét ở tạng thái nữa cứng dày vô cùng.
Với địa chất khu vực như trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi khoan
xuống dưới lớp cuối cùng khoảng 5m là lớp sét ở trạng thái nữa cứng và tính toán cọc
vừa chống vừa ma sát.
5.5. Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu :
Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá được vận
chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo cường
độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch,
cường độ và số lượng.
Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các loại
thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý lớn ở
các khu vực lân cận.
Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp
ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình xây
dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.
Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự
cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao
thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công
nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu.
Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu
đường có kinh nghiệm trong thi công. Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng cầu
khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ thuật,
công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao. Các đội thi công được trang bị
máy móc thiết bị tương đối đầy đủ. Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc
thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công đảm bảo
tiến độ đã đề ra.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 7
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
6. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT ĐỂ THIẾT KẾ CẦU VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU :
6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật :
Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:
- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu.
- Tải trọng: đoàn xe HL-93 và đoàn người 300daN/m
2
.
- Khổ cầu B= 8,0+ 2
×
1,5(m)
- Khẩu độ cầu: 245(m).
- Độ dốc ngang : 2%.
- Sông thông thuyền cấp: cấp VII.
6.2 Giải pháp kết cấu :
6.2.1 Kết cấu mố trụ:
Kết cấu mố:
- Mố được thiết kế bằng BTCT có f’c=30Mpa.
Kết cấu trụ:
- Dùng kết cấu trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa.
Theo địa chất tại khu vực xây dựng cầu ta sử dụng móng cọc khoan nhồi tính toán theo
cọc chống ngàm vào trong đá 1~1,5m.
6.2.2 Kết cấu nhịp:
Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vào
khẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:
Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 3 nhịp: 70+100+70=240m
Phương án 2: cầu BTCT ƯST dầm Super T 7 nhịp: 7 x 36= 252m
Phương án 3: cầu dàn thép 3 nhịp: 3 x 80=240m
Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 70+100+70m
Khẩu độ cầu :
∑
=−−++= mL
TK
9,23705,1*22*27010070
0
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Cầu gồm 3 nhịp dầm bằng BTCT ƯST có f’c=50Mpa là dầm liên tục thi công
theo công nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 70+100+70m=240m.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 8
%5%89,2%100
245
2459,237
%100
0
0
0
<=×
−
=×
−
∑
L
LL
TK
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
- Các lớp mặt cầu gồm :
+Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước dày 1,5cm.
- Lề bộ hành cùng mức.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC.
Kết cấu mố, trụ:
- Kết cấu mố:
Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc khoan
nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1) và 10,3m (mố M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 300
×
300
×
20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân
khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 100
×
50cm.
- Kết cấu trụ:
Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụ
T1; T2).
Phương án 2: cầu dầm BTCT ứng suất trước 7 nhịp 36m
Khẩu độ cầu :
∑
=−−+= mL
TK
6,2402*05,16*6,105,0*636*7
0
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp: 36 x 7(m).
- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện Super T có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ
1,5m.
- Mặt cắt ngang có 7 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,4 m.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 9
%5%79,1%100
245
2456,240
%100
0
0
0
<=×
−
=×
−
∑
L
LL
TK
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước 1,5cm.
- Lề bộ hành cùng mức.
- Chân đế lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, phần trên của lan can tay
vịn làm bằng các ống thép tráng kẽm.
Kết cấu mố trụ:
-Kết cấu mố:
Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc khoan
nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1 và M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 300
×
300
×
20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân
khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 100
×
50cm.
-Kết cấu trụ:
Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụ
T1, T2, T3, T4, T5, T6).
Phương án 3: cầu dàn thép 3 nhịp 80m.
Khẩu độ cầu :
∑
=−−+= mL
TK
9,2342*05,12*6,11,0*280*3
0
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 3 nhịp dàn thép: 3 x 80(m).
- Dàn thép gồm 10 khoan với d = 8m, chiều cao dàn chủ h = 9m.
- Mặt cắt ngang có 6 dầm dọc phụ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,6 m.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 10
%5%12,4%100
245
2459,234
%100
0
0
0
<=×
−
=×
−
∑
L
LL
TK
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
+Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước 1,5cm.
- Lề bộ hành khác mức.
Kết cấu mố trụ:
- Kết cấu mố:
Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc
khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (mố M1) và 10,3m
(mố M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 300
×
300
×
20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân
khay đặt dưới mặt đất sau khi xói 0,5m tiết diện 100
×
50cm.
- Kết cấu trụ:
Năm trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc khoan nhồi bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m (trụ
T1, T2)
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 11
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
CHƯƠNG II:
THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT
DƯL
1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH:
1.1. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:
Kết cấu nhịp: gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau : 70 + 100 + 70 = 240m.
Sử dụng kết cấu dầm hộp bêtông cốt thép, dạng thành xiên, bêtông dầm có cường độ 28
ngày f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa, cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính 15,2mm và
12,7mm.
Mặt cắt ngang cầu có cấu tạo như sau:
1/2 mặt cắt ngang tại gối trên trụ 1/2 mặt cắt ngang tại gối trên mố
2
%
1
5
2
%
2
%
2
%
L? P PHÒNG NU? C
DÀY 1.5cm
L? P BTN DÀY 6cm
25
60
35
19
25
120
25
60 60
35
19
25
120250
400
150 137
50
150 234/2
25
25 150 25
50
2525 100 25
25
150
137 150
25
25 150 25
800/2
2515025
800/2
1
5
242
272
Hình 1.2.1: Mặt cắt ngang dầm tại trụ và mố.
2
%
1
5
2
%
1
5
2
%
2
%
L? P PHÒNG NU? C
DÀY 1.5cm
L? P BTN DÀY 6cm
25
60
35
19
25
120
25
60 60
35
19
25
120250
150 137
50
150
234/2
25
45
150
137 150
25
25 150 25
800/2
25
15025
800/2
45
25
234/2
543
Hình 1.2.2: Mặt cắt ngang dầm tại giữa nhịp.
* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình : y = a
1
.x
2
+ c
1
(1)
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 12
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
200/2
300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300
S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17
y
x
450 100
300/2
4900
HL K14 K13 K12 K11 K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0
S1S2
Hình1.2.3: Mặt cắt dọc cánh hẫng.
Xác định các hệ số:
=⇒=
=⇒=
2,35,47
25,20
yx
yx
⇒
+=
=
25,25,47.2.3
25,2
2
1
1
a
c
Thế vào phương trình (1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:
y
t
=
25,2256
95,0
.x
2
+ 2,25
* Biên dưới bản đáy có phương trình : y = a
2
.x
2
+ c
2
(2)
Xác định các hệ số :
=⇒=
=⇒=
0,45,47
5,20
yx
yx
⇒
+=
=
5,25,47.4
25,2
2
2
2
a
c
Thế vào phương trình (2) ta suy ra phương trình biên dưới bản đáy dầm như sau:
y
d
=
25,2256
5,1
.x
2
+ 2, 5
Từ phương trình đường cong biên trên và biên dưới bản đáy ta xác định được chiều cao
dầm hộp, chiều dày bản đáy từng tiết diện như sau :
d
yh =
(m)
d
δ
=y
d
– y
t
=
25,2256
55,0
.x
2
+0,25 (m)
Diện tích tại các mặt cắt:
( )
[ ]
( ) ( )
[ ]
( )
)(5,05,03,111,55,05,03,116
19,125,05,1
2
25,05,0
5,045,037,1
2
5,035,0
5,1
2
35,025,0
2
2
myytgyytg
A
ttdd
−×−×°−−−×−×°−+
+
×+×
+
+×+×
+
+×
+
×=
Phần tiết diện hình hộp có bản chắn ngang (trên trụ và trên mố):
-Trên trụ:
( )
)(56,21
25,025,075,0255,3
2
13,342,2
5,013,337,1
2
5,035,0
5,1
2
35,025,0
2
2
m
A
tt
=
×−×−×
+
+×+×
+
+×
+
×=
-
Trên mố:
)(24,17206,2
2
72,213,3
5,013,337,1
2
5,035,0
5,1
2
35,025,0
2
mA
tm
=×
×
+
+×+×
+
+×
+
=
Tính toán đốt hợp long ở giữa(đo trong Autocad):
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 13
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
A
hl
=7.653(m
2
)
Từ đó ta tính được thể tích của mỗi đốt theo công thức sau:
i
ii
i
l
AA
V ×
+
=
+
2
1
(m
3
)
Với l
i
: chiều dài đốt tính toán.
Trọng lượng mỗi đốt tính toán : DC
i
= V
i
x 25 (KN)
Bảng 1.2.1: Bảng tính toán khối lượng các đốt dầm :
Đốt
Mặt
cắt
yd(m) Yt(m) A(m²)
CD
tính
toán(m)
Thể tích
đốt(m³)
KL
đốt(KN)
K0
S1 4,000 3,200 10,473
1 10,409 260,226
S2 3,938 3,160 10,345
S2 3,938 3,160 10,345
4,5 45,299 1132,474
S3 3,673 2,993 9,788
K1
S3 3,673 2.993 9,788
3 28,843 721,080
S4 3,511 2,890 9,441
K2
S4 3,511 2,890 9,441
3 27,830 695,758
S5 3,362 2,796 9,113
K3
S5 3,362 2,796 9,113
3 26,880 671,999
S6 3,224 2,709 8,807
K4
S6 3,224 2,709 8,807
3 25,996 649,894
S7 3,098 2.629 8,524
K5
S7 3,098 2,629 8,524
3 25,181 629,529
S8 2,985 2,557 8,264
K6
S8 2,985 2,557 8,264
3 24,439 610,981
S9 2,883 2,493 8,029
K7
S9 2,883 2,493 8,029
3 23,773 594,318
S10 2,793 2,436 7,820
K8
S10 2,793 2,436 7,820
3 23,184 579,604
S11 2,715 2,386 7,637
K9
S11 2,715 2,386 7,637
3 22,676 566,892
S12 2,650 2,345 7,481
K10
S12 2,650 2,345 7,481
3 22,249 556,227
S13 2,596 2,311 7,352
K11
S13 2,596 2,311 7,352
3 21,906 547,649
S14 2,554 2,284 7,252
K12
S14 2,554 2,284 7,252
3 21,648 541,189
S15 2,524 2,265 7,180
K13
S15 2,524 2,265 7,180
3 21,475 536,869
S16 2,506 2,254 7,137
K14
S16 2,506 2,254 7,137
3 21,388 534,705
S17 2,500 2,250 7,122
Tổng 9829,394
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 14
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
Vậy tổng khối lượng toàn bộ kết cấu nhịp là:
DC
tb
= 9829,394 x 4 + 7,653 x 2 x 3 x 25 + 17,24 x 1,5 x 2 x 25 + 21,56 x 2 x 3 x 25
+ 7,653 x 2 x 19 x 25
= 52262,876 (KN)
⇒ Trọng lượng bản thân dầm chủ trên một mét dài cầu là:
DC
dc
= 52262,876 /240 = 217,76 (KN/m).
1.2. Tính toán khối lượng mố:
Mố là loại mố chữ U BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:
550
200
200 72
302 100
530
200
80
30
20
20
35
220
50 50
1200
1100
100
100
30
310
273
140
Hình 1.2.4: Cấu tạo mố chữ U phương án I.
-Tường cánh:
)(216,2025,01,372,002,3
2
1,33,5
3,51
3
mV
tc
=××
×+×
+
+×=
-Tường ngực :
)(433,10123,073,2112,0
2
2,035,0
3
mV
tn
=××+××
+
=
-Thân mố:
)(6.33124,12
3
mV
tm
=××=
-Bệ mố:
)(1321225,5
3
mV
bm
=××=
-Đá tảng:
)(48,018,03,02
3
mV
đt
=×××=
→
Thể tích bê tông của 1 mố:
)(729,19648,01326,33433,10216,20
3
mV
bt
=++++=
→
Trọng lượng bê tông của 1 mố:
)(225,491825729,196
1
KNDC
mbt
=×=
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 15
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
→
Trọng lượng bê tông của 2 mố:
)(45,98362225,4918
2
KNDC
mbt
=×=
Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m
3
bêtông của mố là 100Kg/m
3
. Khối lượng
thép trong 2 mố:
2 x 196,729 x 0,10 = 39,346 (T) =393,46(KN)
1.3. Tính khối lượng trụ:
Trụ T1 và trụ T2 có kích thướt giống nhau như hình vẽ dưới đây:
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 16
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
Hình 1.2.5: Cấu tạo trụ liên tục
+ Thể tích bê tông 1 trụ:
)(78,3783,018,02
115.1115,1126,51
2
6,1266,104
266,12
3
22
m
V
tr
=×××+
+××+××+××+×
×+×
+××=
ππ
→
Trọng lượng bê tông 1 trụ :
)(5,94692578,378 KNDC
tr
=×=
Khối lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m
3
bêtông trụ là 100Kg/m
3
. Khối lượng thép
trong 1 trụ: 378,78 x 0,1= 37,878 (T) = 378,78(KN)
+ Trọng lượng bê tông cho cả 2 trụ : DC
2tr
= 9469,5 x 2 = 18939(KN)
→
Tổng khối lượng thép cho cả 2 trụ : 378,78 x 2 = 757,56(KN)
2. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :
2.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu:
Kêt cấu lớp phủ mặt cầu dày 75mm gồm:
+ Lớp bê tông nhựa.
+ Lớp phòng nước.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 17
150150
100
50 50
30
100
600
100 100
30
100
100
100
100
560
200
100
1150
1260
760
300
450
600
100
100
200 100 1250
100100
200
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
Thể tích lớp phủ mặt cầu: V
MC
= 0,075 x 11 x 240 = 198 ( m
3
).
Trọng lượng lớp phủ mặt cầu trên một mét dài:
D
MC
)/(56,18)/(856,1
240
25,2
mKNmT
V
MC
==
×
=
⇒
D
MC
= 18,56(KN/m).
2.2. Trọng lượng phần chân lan can tay vịn, lan can, tay vịn, đá vỉa :
Cấu tạo của lan can, tay vịn, phần chân lan can tay vịn, đá vỉa như hình vẽ:
25
20
2000 2000 2000
600600
250
200
24000
50
?ng INOX Ø12cm dày 2mm
dai thép dày 2mm
25
Hình 1.2.6: Cấu tạo lan can, tay vịn và phần chân lan can tay vịn.
- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính Φ120, bề dày 2mm. Trọng
lượng trên một mét dài của ống INOX này là 1 (Kg/m).
Mỗi đoạn ống INOX dài l
TV
= 2m, số lượng ống INOX trên toàn bộ chiều dài cầu :
n
TV
=528 ⇒ L
TV
= 528 x 2 = 1056 ( m ).
Trọng lượng tay vịn bằng ống INOX trên một mét dài cầu:
DW
TV
)/(044,0)/(0044,0
240
101056
240
10
33
mKNmT
L
TV
==
×
=
×
=
−−
⇒
DW
TV
=0,044(KN/m).
- Lan can làm bằng đai thép dày 2mm, rộng 50mm. Diện tích đai thép:
A
LC
=0,00517(m
2
) (đo trong AUTOCD)
Số lượng lan can bằng đai thép trên toàn bộ chiều dài cầu: n
LC
=242. Trọng lượng
riêng của thép lấy bằng 7,85(T/m
3
).
Trọng lượng lan can trên một mét dài cầu:
DW
LC
)/(021,0)/(0021,0
240
24285,705,000517,0
mKNmT ==
×××
=
⇒
DW
LC
=0,021(KN/m).
- Trọng lượng phần chân của lan can tay vịn trên một mét dài cầu:
DW
clctv
)/(625,6252240
240
2,035,025,025,0
mKN=
×××
×+×
=
⇒
DW
CLCTV
= 6,625(KN/m).
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 18
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
- Cứ 7m chừa 1m để thoát nước. Do vậy khối lượng của đá vỉa trên một mét dài cầu
là:
DW
ĐV
)/(461,22560725,0
2402
25,02,0
mKN=××××
×
+
=
⇒
DW
ĐV
= 2,461(KN/m).
⇒ Tổng tĩnh tải giai đoạn 2:
DW
= DW
MC
+DW
TV
+DW
LC
+DW
CLCTV
+DW
ĐV
= 27,711(KN/m)
3 .TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG BỆ MÓNG MỐ, TRỤ.
3.1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:
Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:
P
tt
= min{Q
r
, P
r
}.
* Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
P
n
= 0,85.[0,85.f
′
c
.(A
p
-A
st
) +f
y
.A
st
] (MN)
Trong đó:
f
′
c
: Cường độ chụ nén của BT cọc(Mpa); f
′
c
=30Mpa.
A
p
: Diện tích mũi cọc(mm
2
); A
P
=785mm
2
.
A
st
: Diện tích cốt thép chủ (mm
2
); dùng 20φ20 : A
st
= 6283mm
2
f
y
: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); f
y
= 420Mpa
Thay vào ta được:
P
n
= 0,85[0,85.30.(785-6283)+420.6283]=19130KN
- S ức kháng dọc trục tính toán:
P
r
= f.P
n
; MN
Với f : Hệ số sức kháng mũi cọc, f = 0,75
P
r
=0,75.19130=14347,5KN
* Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hện trường CPT có kết quả xuyên như sau:(Hình2.7)
- Sức kháng tính toán của các cọc Q
R
có thể tính như sau:
Q
R
= ϕ.Q
n
= ϕ
qp
.Q
p
+ ϕ
qs
.Q
s
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 19
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
a
b
c
e
g
h
f
i
0 5 150.050.10.2 30
8.D=8m4.D=4m
fs(MPa)
qc(MPa)
L+4.D
L
L-8.D
SET PHA 5,5m
SET NUA CUNG
h
CAT PHA DAY 1,5m
Hình 1.2.7: Kết quả xuyên CPT
0 5 150.050.10.2 30
6
10.7
9.5
10.2
28.7
30.8
25.5
31.6
29
33.2
35.2
31.6
28.7
29.2
0.05
0.02
0.07
0.06
0.159
0.15
0.12
0.16
0.15
0.17
0.16
0.168
0.168
0.15
8.D=8m4.D=4m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
fs(MPa) qc(MPa)
L+4.D
L
L-8.D
a
b
c
d
e
g
h
f
i
0.019
0.015
5.8
5
Hình 1.2.8: Chia nền đất thành các lớp phân tố.
+ Q
p
: Sức kháng mũi cọc Q
p
= q
p
.A
p.
q
p
: Sức kháng đơn vị mũi cọc.
A
p
: Diện tích mũi cọc, A
p
=0,785(m
2
)
+ Q
s
: Sức kháng than cọc
+ ϕ
qp
: Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng
10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc.
+ ϕ
qs :
Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng
10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc
và sức kháng thân cọc.
* Tính sức kháng mũi cọc Q
p
:
Sức kháng mũi cọc Q
p
(MN) có thể được tính như cho trong Hình 10.7.3.4.3b (Phương
pháp tính sức chịu đầu cọc) -Trang 56.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 20
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
2
21 cc
p
q
+
=
Với : q
c1
: giá tri trung bình của q
c
trên toàn bộ chiều sâu 4D dưới mũi cọc
(đoạn a-b-c-d).
Đoạn a-b b-c c-d
qci.∆zi
16,575 63,9 43,425
)(913,30
4
425,439,63575,16
1
Mpaq
x
=
++
=⇒
q
x2
: là giả trị trung bình qc từ L xuống 4D+L theo con đường có qc nhỏ nhất
(e-c-d), từ hình ta có ngay q
cx2
=28,7(MPa).
).(331,28
2
913,307,25
2
21
MPa
q
cxcx
cx
=
+
=
+
=⇒
- Từ kết quả xuyên ta thấy rằng từ 0,7D - 4D dưới mũi cọc, giá trị q
cx
vừa tính là nhỏ nhất
(vì khi xD<4D thì cả q
cx1
và q
cx2
đều lớn hơn). Do đó, q
c1
=q
cx
=28,331(MPa).
- q
c2
: giá tri trung bình của q
c
trên toàn bộ khoảng cách 8D bên trên mũi cọc
(đoạn e-f-g-h-i).
Đoạn e-f f-g g-h h-i
qci.∆zi
33,2 21,77 87 63,525
⇒
)(68,25
8
63,5258721,7733,2
2
MPaq
c
=
+++
=
).(27
2
68,25331,28
2
)(
21
MPa
q
cc
c
=
+
=
+
=⇒
Tuy nhiên trong mọi trường hợp thì q
c
<q
pL
=15(MPa), do đó q
c
=15(MPa).
⇒ Q
p
= q
p
.A
p.
= 15.0,785=11,775(MN) =11775(KN).
* Tính ma sát bề mặt danh định của cọc Q
s
:
Sức kháng ma sát bề mặt danh định của cọc Q
s
(N) có thể tính như sau:
+
=
∑∑
==
2
11
,
.8
N
i
isisiisi
Ni
i
sicss
hafhaf
Di
Li
KQ
K
s,c
: các hệ số hiệu chỉnh., tra biểu đồ ta được K
s,c
= 0,6.
L
i
: chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m).
D : chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm), D=1m.
f
si
: sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa).
a
si
: chu vi cọc tại điểm xem xét (m), a
si
=3,14m.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 21
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
hi : khoảng chiều dài tại điểm xem xét (m).
N1 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D, 8 khoảng.
N2 : số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 2D và mũi cọc, 3 khoảng.
Bảng 1.2.2: Bảng tính toán sức kháng bề mặt.
Lớp địa
chất
li(m) A=li/8Di(m) a
si
(m) hi(m) f
si
(Mpa) Q
s
(MN)
Sét pha 3m
3,500
0,438
3,140 1,000
0,020
0,016
4,500 0,563 0,050 0,053
5,500 0,688 0,070 0,091
6,500 0,813 0,060 0,092
Sét nửa cứng
7,500 0,938 0,159 0,281
8,500 1,063 0,150 0,300
9,500 1,188 0,120 0,268
10,500 1,313 0,160 0,396
11,500 1,438 0,150 0,406
12,500 1,563 0,170 0,500
Tổng 2,404
- Vậy Q
R
= ϕ.Q
n
= ϕ
qp
.Q
p
+ ϕ
qs
.Q
s
= 0,55.11,775+0,55.2,404=7,79845(MN)=7798,45(KN).
- Sức chịu tải tính toán của cọc:
⇒P
tt
= min{Q
R
, P
r
}=min{7,798; 14,347}= 7,798MN.
3.2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
Để xác định phản lực lớn nhất tại đáy bệ mố, bệ trụ em sử dụng chương trình Midas Civil 6.3.0.
*Các bước chính thực hiện trong chương trình:
- Mô hình hóa kết cấu.
- Khai báo các làn xe.
- Khai báo các tải trọng theo 22TCN272-05: Xe Tải thiết kế + Tải trọng làn, Xe 2 trục +
tải trọng làn.
- Khai báo tải trọng đoàn người.
- Khai báo các lớp xe.
- Khai báo các trường hợp tải trọng di động, gán các tải trọng di động vào các làn cho
phù hợp.
- Khai báo các truờng hợp tải trọng di động và các tổ hợp tải trọng có xét đến hệ số tải
trọng, hệ số xung kích.
- Khai báo các trường hợp tải trọng thi công ứng với các giai đoạn thi công đúc hẫng.
- Cụ thể các bước mô hình hóa kết cấu và tổ hợp tải trọng như sau:
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 22
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
3.2.1. Mô hình hóa kết cấu:
- Sơ đồ cầu là một dầm hộp trên các trụ và 2 mố.
- Toàn bộ kết cấu cầu liên tục sẽ được mô hình vào trong chương trình gần đúng như kết
cấu thật, mô hình bài toán là mô hình không gian.
- Dầm chủ tiết diện hộp thay đổi theo phương dọc cầu được mô tả trong chương trình là
phần tử Beam ứng với các mặt cắt ngang tại các vị trí khác nhau. Mặt cắt ngang dầm chủ
được khai báo trong chương trình với các thông số cụ thể như sau: (Xem hình vẽ)
- Kết cấu trụ gồm mũ trụ, bệ thân trụ, bệ trụ cũng được mô tả bằng phần tử Beam với các
kích thước theo các phương, sự thay đổi tiết diện của mặt cắt mũ trụ hoàn toàn tưong tự
như kết cấu thật:
- Trong chương trình không khai báo các phần tử mố, không có liên kết dầm với trụ mà
chỉ tạo các gối cố định và gối di động nên khi tính phản lực tại trụ và mố cần phải cộng
thêm phản lực do bản thân trụ và mố.
- Để mô tả sự liên kết giữa mũ trụ và dầm chủ ta khai báo bằng các gối đàn hồi với các độ
cứng rất lớn (1000000000).
Khai báo MCN dầm chủ với các số liệu cụ thể như sau:
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 23
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 24
Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu theo 22TCN 272-05
Hình 1.2.9: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại hợp long và đoạn dầm đúc trên giàn
giáo.
Hình1. 2.10: Kết quả khai báo mặt cắt ngang dầm tại trụ.
SVTH: Nguyễn Văn Tuấn - Lớp 02X3B Trang 25
