CHƯƠNG III THIẾT kế sơ bộ PHƯƠNG án 1( cầu CHÍNH dầm LIÊN tục 3 NHỊP, cầu dẫn dầm GIẢN đơn PCI ) ( sơ đồ PHÂN NHỊP 40 + 80 + 120 + 80 + 40 )
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (332.22 KB, 34 trang )
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Chơng III:
Thiết kế sơ bộ phơng án 1
( Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp, cầu dẫn dầm giản đơn PCI )
( Sơ đồ phân nhịp 40 + 80 + 120 + 80 + 40 )
I.
Giới thiệu phơng án thiết kế:
-
Sơ đồ nhịp: 40 + 80 + 120 + 80 + 40 m
-
Khổ cầu: K =12m
-
Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCVN 272-05 với tải trọng thiết kế HL93
-
Khổ thông thuyền: B = 50 m, H = 7 m
-
Khẩu độ thoát nớc: L0=358.5 - 8 = 350.8 > 300m
-
Trắc dọc cầu: toàn bộ cầu nằm trên đờng thẳng, độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn
i=4% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong là R=5000m
Phơng án kết cấu:
-
Kết cầu phần trên:
+ Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp (80 + 120 + 80). Dầm liên tục tiết diện hộp 2 thành
nghiêng. Chiều cao dầm trên trụ là H = 6.7 m, giữa nhịp là h = 3.0 m, chiều cao phần dầm
đúc trên giàn giáo cố định không đổi là h = 3.0 m.
+ Cầu dẫn dầm đơn giản Super T 1x 40m, mỗi bên và sau khi thi công bản sẽ đợc nối
liên tục nhiệt. Chiều cao dầm không đổi h = 1.75m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm Super T
-
Kết cấu phần dới:
+ Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tờng thẳng, đặt trên móng cọc khoan
nhồi đờng kính D = 1m.
+ Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi có D= 1.5m và D= 2.0m
-
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 mịn 75mm
Lớp phòng nớc 4mm.
II.
-
Chọn tiết diện
Dầm hộp phần cầu chính: Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang
có tiết diện hình hộp đợc coi là thích hợp về khả năng chịu lực ( đặc biệt là khả năng
SVTH: Hoàng Năng Tú
11
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
chống xoắn) cũng nh phân bố vật liệu. Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp thành xiên
có chiều cao thay đổi dần từ mố trụ ra giữa nhịp.
-
Trên gối : H = (1/15 1/20)Lnhịp
-
Giữa nhịp : h = (1/30 1/ 45)Lnhịp ; không nhỏ hơn 2m.
Với Lnhịp = 120m, ta chọn H = 6.0 m, h = 3.0 m.
Khi đó :
-
H/l = 6.0/120 = 1/20 , h/l = 3.0/120 = 1/40.
-
Chiều cao phần dầm biên không thay đổi h = 3.0 m.
-
Khoảng cách tim 2 thành hộp D = (
1 1
ữ )B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B =
1.9 2
11.7m, với D = 6.00m ta có D/B = 1/1.95
-
Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : 25cm
-
Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : 60 cm
-
Đáy dầm biến thiên theo quy luật đờng cong bậc 2 có phơng trình là:
Y=
H-h 2
X +h
L2
,m
Với L là chiều dài cánh hẫng cong, L = 56 m.Vậy ta có phơng trình đờng cong biên dới đáy dầm hộp là:
Y=
-
6.0 3.0 2
X + 3.0
56 2
,m
Chiều dày bản đáy thay đổi theo đờng parabol từ chiều dày tại mép trụ là 100 cm đến
chiều dày giữa nhịp là 30 cm.
Hbđ =
-
,cm
Chiều dày sờn dầm thay đổi tuyến tính, tại gối là 60cm, tại giữa nhịp là 30cm.
Hsd =
-
110 30 2
X + 40
56 2
60 30
X + 30
56
,cm
Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông có kích thớc : Trên gối nhịp chính
bxh = 1x1.7m, đợc tạo vút 30x00cm.
.
SVTH: Hoàng Năng Tú
12
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
MCN 1/2 mặt cắt trên trụ và giữa nhịp
12000
11000
1500
Bê tông nhựa 75mm
Lớp phòng nước 4mm
Bản mặt cầu 300mm
1404
1519
1199
2%
2897
1539
150
300
1800
414 1000
3000
350
550
500
400
2200
330
2292
600
5900
6700
Vút
20x20cm
400
350
550
600
2%
500
250
250
500
150
-
1539
1000
1504
2200
1000
330
1159
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 nớc 4mm.
Sơ đồ phân đốt thi công nhịp chính
60.0
K12 K11 K10 K9
K7
K6
K5 K4 K3
5.5 1.5
K2 K1
K0
3.0
K8
4x4=16.0
6.7
8x4.5=36.0
HL
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 đờng cong bậc 2 có phơng
trình là:
Y1 = a1X2 + b1
SVTH: Hoàng Năng Tú
13
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
a1 =
Nghiên cứu khả
6.0 3
= 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m
56 2
Chú ý: chiều 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
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
Phần cầu dẫn: dầm SUPER T
+ Chiều dài: 40000 mm
+ Chiều cao: 1750 mm
+ Bản mặt cầu là bản liên tục nhiệt đổ tại chỗ, dày 200mm.
SVTH: Hoàng Năng Tú
14
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Mặt cắt ngang phần cầu dẫn
12000
11000
1000
1000
2350
III.
-
2350
1000
2350
4700
2350
1000
2%
1250
1000
Bê tông nhựa 75mm
Lớp phòng nước 4mm
Bản mặt cầu 200mm
Bản đúc sẵn 80mm
2%
1250
500
1000
500
Cấu tạo mố trụ cầu
Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tờng thẳng, đặt trên móng cọc khoan
nhồi đờng kính D = 1m.
-
Bản quá độ : Hay bản giảm tải có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đờng khi vào
cầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố khi hoạt tải đứng trên lăng thể
phá hoại. Bản quá độ bằng BTCT dày 30cm, dài 3.0m. Bản quá độ đợc đặt nghiêng 2%,
một đầu gối lên vai kê, một đầu gối lên dầm kê bằng BTCT, đợc thi công bằng phơng
pháp đổ tại chỗ, đổ thành tấm cách tờng cánh của mố 2 ữ 3 cm.
-
Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi, sử dụng cọc đờng kính D=1.5 m
và đờng kính D = 2.0m.
SVTH: Hoàng Năng Tú
15
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Cấu tạo mố
Mặt cắt a - a
800 1000
2%
3000
1850
250
B
6000
1000
750
7800
500
3265
400
Bản quá độ
B
1:1
2600
01
10
MĐTN
1500
2200
500 1000
1800
5000
2000
1000
1000 500
Mặt cắt B - b
8800
1700
500 800 1000
1000
A
SVTH: Hoàng Năng Tú
16
6500
5500
10@500
Cốt thép chờ
500
3800
A
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
SVTH: Hoàng Năng Tú
17
Nghiên cứu khả
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Cấu tạo trụ nhịp dẫn
1000
4700
1000
1000
1000
1000
1000
11900
A
4900
4900
16500
3500
3500
500
A
MC A-A
0
R100
0
2000
R10
0
4700
Cấu tạo trụ nhịp chính
5000
1500
1500
1500
1500
0
50
R1
3000
R15
00
5000
SVTH: Hoàng Năng Tú
18
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
IV.
-
Nghiên cứu khả
Vật liệu
Bê tông:
+ fc' =30 MPa cho các kết cấu không ƯST
+ fci' =40 MPa, fc' =55 MPa cho các kết cấu ƯST
+ fc' : cờng độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày
+ fci' : cờng độ nén quy định của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo dự ứng lực)
-
Thép: (5.4.3.2- 22 TCN 272 - 05)
+ Thép thờng: fy= 400 MPa, Es =200000 MPa
+ Thép cờng độ cao:
Cờng độ chịu kéo: fpu=1860 MPa.
Giới hạn chảy: fpy=0.9 x fpu (đối với thép có độ tự chùng thấp )
Mô đun đàn hồi: Ep=197000 MPa
Thép tự chùng thấp: loại thép dự ứng lực kéo mà mất mát ứng suất do thép tự
chùng đợc giảm đáng kể do xử lý kéo ở nhiệt độ cao ngay trong lúc chế tạo.
-
Lớp phủ: sử dụng bê tông nhựa hạt mịn, =2.25 T/m3
SVTH: Hoàng Năng Tú
19
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
V.
Tính toán khối lợng công tác:
V.1
Khối lợng công tác phần kết cấu nhịp:
Nghiên cứu khả
V.1.1 Phần cầu chính
Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng
-
1
K0
S16
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
K0
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
K11
K12
1/2HL
S15
S14
S13
S12
S11
S10
S9
S8
S7
S6
S5
S4
S3
S2
S1
1.5
5.5
4
4
4
4
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
1
Tổng thể tích
59.00
31.9528
57.50
52.00
48.00
44.00
40.00
36.00
31.50
27.00
22.50
18.00
13.50
9.00
4.50
0.00
-1.00
31.9528
14.7242
13.8962
13.1366
12.4445
11.8189
11.1933
10.6491
10.1850
9.7995
9.4912
9.2587
9.1005
9.0153
9.0153
47.9292
84.4267
57.2408
54.0656
51.1622
48.5268
51.7774
49.1454
46.8768
44.9651
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 sờn 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 = 2xV1vách = 4 x (3 x Avách ) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m3
-
Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là:
Vliên tục = Vh thay đổi + Vh không đổi + Vvách = 3462.5746 m3
SVTH: Hoàng Năng Tú
20
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
V.1.2 Phần cầu dẫn
-
Thể tích dầm Super T của cầu dẫn: Vdc=n.V1dầm=2x5x28.7=287 m3
-
Thể tích 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
V.2
Tính toán khối lợng công tác của trụ mố
Khối lợng mố cầu
Mố
Bệ mố
A1
97.500
A6
97.500
Vậy :
Tờng cánh
25.510
25.510
Tờng đỉnh
20.735
20.735
Tờng trớc
111.240
111.240
Tổng
254.985
254.985
+ Tổng khối lợng công tác bê tông mố: Vmố = 509.97 m3
+ Khối lợng bản quá độ cho cầu: V=11.2 m3
Khối lợng trụ cầu
Trụ
P2
P3
P4
P5
Chiều cao (m)
10.300
17.500
18.100
8.200
Tổng
Xà mũ (m3)
40.320
0.000
0.000
40.320
80.640
Thân trụ
114.742
409.472
423.511
91.348
1039.073
Bệ trụ
552.000
768.000
768.000
552.000
2640.000
-
Tổng khối lợng bê tông trụ: V= 3759.713 m3
-
Tính toán khối lợng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu
Tổng
707.062
1177.472
1191.511
683.668
3759.713
+ Lan can:
VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3 x 374.2 = 224.52 m3
+ Diện tích lớp phòng nớc dày 0.4 cm:
APhòng nớc = 11 x 374.2 = 4116.2 m2
+ Thể tích bê tông nhựa:
VBê tông nhựa = 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m3 )
SVTH: Hoàng Năng Tú
21
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
VI.
Nghiên cứu khả
Xác định sức chịu tải của cọc:
o Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
+ Bêtông: fc' =30 MPa
+ Cốt thép chịu lực: fy =400 MPa
+ Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
c
=.Pn
PVL
Trong đó :
Pn=0.8x( 0.85 x fc' x Ac + fy x As)
(đối với cấu kiện có cốt thép đai thờng, điều 5.7.4.4).
Với:
: hệ số sức kháng, = 0.75 (5.5.4.2.1 22 TCN 272-05)
Ac : Diện tích nguyên của bê tông(m2)
fc: Cờng độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc =3000 (T/m2)
As : Diện tích cốt thép chịu lực (m2).
Chọn sơ bộ: 18 25 cho cọc D=1m, và 24 35 cho cọc D=1.5m, 50 36 cho cọc
D=2m
+ D=1m:
18x x(25x10 3 )2
As=
=0.0088 m2
4
Ac =
x12
=0.785 m2
4
1 =
As
= 1.125% > 0.8
Ac
+ D=1.5 m:
24x x(35x10 3 )2
As=
=0.023 m2
4
Ac =
x1.52
=1.767 m2
4
1.5 =
As
= 1.31% > 0.8
Ac
+ D=2.0 m:
50x x(36x10 3 )2
As=
=0.05 m2
4
SVTH: Hoàng Năng Tú
22
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Ac=
x2 2
=3.142 m2
4
1 =
As
= 1.65% > 0.8
Ac
Nghiên cứu khả
( Hàm lợng cốt thép thoả mãn điều 5.13.4.5.2 22 TCN 272-05)
fy: giới hạn chảy của thép chịu lực, fy =40000( T/m2)
+ Với cọc D = 1m:
PVL =0.75x0.8x[0.85x3000x(0.785-0.0088)+40000x0.0088] = 1487.71 ( T )
c
+ Với cọc D = 1.5m:
PVL =0.75x0.8x[0.85x3000x(1.767- 0.023)+40000x0.023] = 3423.993 ( T )
c
+ Với cọc D = 2m:
PVL =0.75x0.8x[0.85x3000x(3.142-0.05)+40000x0.05] = 6322.109( T )
c
o Sức chịu tải tính toán theo đất nền:
Q R = x ( ( qp xq p + qs xq s ) Q c )
Trong đó:
+ :hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc
+ qp : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của mũi cọc
+ qp: sức kháng đầu cọc danh định (T/m2)
+ qs : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc
+ qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2)
+ Qc: trọng lợng bản thân cọc ( T ).
-
Tính toán sức kháng danh định của cọc gồm sức kháng thành bên và sức kháng mũi
theo công thức của Reese và Wright (1977) (10.8.3.4 22 TCVN 272-05):
+ Sức kháng thành bên:
Với N 53: qS=0,0028N (MPa)
Với 53 < N 100 : qs=0,0021(N-53) + 0.15 (MPa)
+ Sức kháng mũi cọc:
qP=0,064.N (MPa) đối với N 60
qP=3.8 (MPa) đối với N > 60
+ Sức kháng tính toán phải xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm sẵn có
trong điều kiện tơng tự. (10.8.3.4.1)
SVTH: Hoàng Năng Tú
23
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
+ Sơ bộ chọn hệ số sức kháng cho cả sức kháng thành bên và sức kháng mũi là:
=0.65 ( Điều 10.8.3.4.1 Sức kháng tính toán phải đợc xác định bằng cách sử dụng các
kinh nghiệm trong điều kiện tơng tự )
+ Theo quy định của 10.8.3.9 22 TCN 272-05 ta cần chiết giảm sức kháng của cọc
đơn do ảnh hởng của nhóm cọc. Với khoảng cách các cọc chọn L=3D ta có hệ số chiết
giảm =0.7 ( 10.8.3.9.3 22 TCN 272-05)
Tính sức chịu tải của cọc D=1m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 45m
Lớp
1
2
3
4
5
N
0.0
5.4
17.5
22.0
36.1
li
4.0
12.5
3.5
11.0
14.0
Chiều sâu
4.0
16.500
20.000
31.000
45.000
U (m)
3.142
3.142
3.142
3.142
3.142
A(m2)
0.7854
0.7854
0.7854
0.7854
0.7854
qs
0
0.015
0.049
0.062
0.101
qp
QR
2.31
348.632
Vậy QR = 348.632T
Tính sức chịu tải của cọc D=1.5m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 50m
Lớp
1
2
3
4
5
N
0.0
5.4
17.5
22.0
36.1
li
4.0
12.5
3.5
11.0
19.0
Chiều sâu
4.0
16.500
20.000
31.000
50.000
U (m)
4.712
4.712
4.712
4.712
4.712
A(m2)
1.767
1.767
1.767
1.767
1.767
qs
0
0.0152
0.049
0.061
0.1011
qp
QR
2.3104
608.413
Vậy QR =608.413 T
Tính sức chịu tải của cọc D= 2.0m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 57m
Lớp
1
2
3
4
5
N
0.0
5.4
17.5
22.0
36.1
li
4.0
12.5
3.5
11.0
26.0
Chiều sâu
4.0
16.500
20.000
31.000
57.000
U (m)
6.283
6.283
6.283
6.283
6.283
A(m2)
qs
3.14159
0
3.14159 0.01524
3.14159 0.049
3.14159 0.0616
3.14159 0.10108
qp
P
2.3104
949.035
Vậy: QR = 949.035 T
o Sức kháng nhổ của cọc
Theo quy định của điều 10.8.3.7.2: Sức kháng nhổ của cọc khoan đơn có thể ớc tính
theo cách tơng tự nh để xác định xác định sức kháng thành bên với cọc khoan đơn chịu
nén. Chọn hệ số sức kháng nhổ =0.5 ta có sức kháng nhổ của cọc D = 2.0m có chiều
dài từ mặt đất tự nhiên 57m ta có sức kháng nhổ của cọc đơn gồm sức kháng thành bên và
trọng lợng bản thân của cọc:
SVTH: Hoàng Năng Tú
24
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
P = x(qp xq p +Q c )
Trong đó:
+ :hệ số chiết giảm do ảnh hởng của nhóm cọc ( =0.7 )
+ qs : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc
+ qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2)
+ Qc: trọng lợng bản thân cọc ( T ).
Vậy sức kháng nhổ của cọc đơn D2.0m : P = 1236.347T
VII.
a.
Tính toán sơ bộ móng của mố trụ:
Số liệu địa chất:
Lớp Chiều dày(m)
1
4
2
12.5
3
3.5
4
11
5
Rất dày
b.
Mô tả
Đất đắp ( cát pha lẫn đá )
Sét béo, xanh, xám đen, mềm đến trung bình cứng
Sét béo, nhiều màu (nâu, xám, vàng) rất cứng
Cát pha, vàng xám, xanh xám, chặt vừa
Cát pha, vàng xám, xanh xám, chặt
NTB
0.0
5.4
17.5
22.0
36.1
Xác định số cọc tại mố A1 , A6
a. Số cọc của mố A1:
Xác định tải trọng tác dụng lên mố A0 :
-
Tải trọng thờng xuyên (DC, DW): gồm trọng lợng bản thân mố và trọng lợng kết cấu
nhịp
+ Trọng lợng bản thân mố:
PMố = 2.5xVMố = 2.5 x 254.985 = 637.463 T
+ Trọng lợng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can):
Trọng lợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang):
gdầm =
5 ì 28.7 ì 2.5 0.25 ì 1.42 ì 2.35 ì 4 ì 6 ì 2.5
+
= 10.22 T/m
40
40
Trọng lợng kết cấu bản mặt cầu:
gbản = 2.40 x 2.5 = 6.00 T/m
Trọng lợng lớp phủ:
glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m
Trọng lợng lan can:
glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m
Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối tại mố:
SVTH: Hoàng Năng Tú
25
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Đah áp lực gối tại mố
40 m
1
+ Diện tích đờng ảnh hởng áp lực mố: = 20
DC = PMố+ (gdầm + gbản + glan can ) x
= 637.463 + ( 10.22 + 6.00 + 1.44 ) x 20 = 990.663 T
DW = glớp phủ x = 1.856 x 20 = 37.120 T
-
Hoạt tải: do tải trọng HL93
+ Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế:
P=14.5T P=14.5T P=3.5T
w=0.93T/m
40 m
0.79
1
4.3m
0.89
4.3m
LL = nxmx[(1+
IM
).(Pi .yi)+ Wlàn.]
100
Trong đó:
+ n : Số làn xe , ( n = 1, 2, 3 ).
+ m : Hệ số làn xe, ( m = 1.2, 1, 0.85 ) (3.6.1.1.2 22 TCVN272-05)
+ IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn
dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+
IM
) = 1.
100
+ Pi, yi : Tải trọng trục xe, tung độ đờng ảnh hởng.
+ : Diện tích đờng ảnh hởng.
+ Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m
LL1l(Xe tải)= 1 x 1.2 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20}
= 58.524(T)
LL2l(Xe tải)= 2 x 1 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20}
= 97.54 (T)
SVTH: Hoàng Năng Tú
26
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
LL3l(Xe tải)= 3 x 0.85 x {1x[14.5x(1 + 0.87) + 0.739 x 3.5)] + 0.93 x 16.5}
= 124.3635 (T)
+ Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế
P=11T P=11T
w=0.93T/m
40 m
1
0.97
1.2m
LL1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 48.324(T)
LL2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]=80.54 (T)
LL3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 102.688 (T)
Vậy: LL= max(LL(Xe tải), LL(Xe 2 trục) ) = 124.364 (T)
Tổng tải trọng tính toán dới đáy bệ mố ở trạng thái giới hạn cờng độ Ilà:
PĐáy bê =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL
PĐáy bệ = 1.25x 990.663 + 1.5x 37.12 + 1.75 x 124.364 =1511.645 ( T )
Số cọc đợc xác định sơ bộ theo công thức:
nc = xP/Pcọc
Trong đó:
+ : Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn (sơ bộ chọn =1.5 )
+ P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ.
+ Pcọc = min (Pvl, Pnđ).
Xác định số lợng cọc khoan nhồi cho móng mố A1:
+ Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
PĐáy bê = 1511.645 (T)
+ Dự kiến dùng cọc D=1m mũi cọc đặt ở cao độ - 42.6m, các cọc đợc bố trí trong
mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a 3D (D: đờng kính cọc khoan nhồi).
Pcọc = Min (QR, PVl) = Min (348.632, 1487.71) = 348.632 (T)
Vậy số lợng cọc sơ bộ là :
nc = ì
SVTH: Hoàng Năng Tú
P
1511.645
= 1.5 ì
= 6.5 (cọc).
Pcoc
348.632
27
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Dùng 8 cọc khoan nhồi 1000 mm bố trí cự ly các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện
trên hình vẽ.
13000
3600
3600
3600
1100
3000
ỉ1000
1000
5000
1000
1100
b. Số cọc mố A11
Do tính đối xứng của mố cầu và cấu tạo tơng tự địa chất ở hai bên bờ sông (theo đề bài
ra) nên ta chọn số cọc ở mố A6 là n =8 cọc, có cấu tạo và bố trí với cao độ mũi cọc -42.9m
trên bệ tơng tự nh mố A0
c.
Xác định số cọc tại trụ P2 - P5
a. Số cọc của trụ P2:
-
Tải trọng thờng xuyên (DC, DW): gồm trọng lợng bản thân trụ và trọng lợng kết cấu
nhịp:
+ Trọng lợng bản thân trụ:
Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.5 x 390.433= 937.039 T
+ Trọng lợng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can):
Trọng lợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang):
gdầm =
5 x 24.7 x 2.4
0.25x1.32x2.35x4x5
+
= 9.099 T/m
33
32.95
Trọng lợng kết cấu bản mặt cầu:
gbản = 2.468 x 2.4 = 5.923 T/m
Trọng lợng lớp phủ:
glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m
Trọng lợng lan can:
glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m
SVTH: Hoàng Năng Tú
28
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối:
33m
33m
Dah R 3
1
Diện tích đờng ảnh hởng áp lực trụ: = 33
DC= PTrụ+ (gdầm + gbản + glan can) x
= 937.039 +( 9.099 + 5.923 + 1.44 ) x 33= 1480.302 (T)
DW = glớp phủ x = 1.856 x 33 = 61.256 (T)
-
Hoạt tải:do tải trọng HL93. ứng lực phải đợc lấy giá trị lớn hơn trong các trờng hợp
+ TH1: Theo quy định của quy trình 22TCN 272-05 (điều 3.6.1.3.1) :
Đối với các mômen âm giữa các điểm uốn ngợc chiều khi chịu tải trọng rải đều trên
các nhịp và chỉ đối phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có
khoảng cách trục bánh trớc xe này đến trục bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp 90% hiệu
ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗi xe tải phải lấy
bằng 4300mm.
3.5T 14.5T 14.5T
4.3 4.3
3.5T
15
14.5T 14.5T
w(LL) = 0.93T
4.3 4.3
33m
33m
0.8697
1
0.8697
0.4512
0.2848
0.1545
LL = 90%.[n.m.(1+
IM
).(Pi .yi )+ n.m.Wlàn.]
100
Trong đó:
n : Số làn xe , n = 3.
m: Hệ số làn xe, m = 0.85 (3.6.1.1.2 22 TCVN272-05)
IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn
toàn dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+
IM
) = 1.
100
Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đờng ảnh hởng.
: Diện tích đờng ảnh hởng.
Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93 T/m .
SVTH: Hoàng Năng Tú
29
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
LL(Xetải) = 0.9x3x0.85x{1x(1+0.8697+0.4512+0.2848)x14.5+
+1x(0.8697+0.1545)x3.5 + 0.93x33} = 165.372 (T)
+ TH2: xe tải thiết kế + tải trọng làn
3.5T 14.5T
14.5T
w(LL) = 0.93T
4.3 4.3
33m
33m
0.8697
1
0.8697
LL(Xe tải) = 3x0.85x{1x(1+0.8697)x14.5 + 1x0.8697x3.5 + 0.93x33}
= 155,154 (T)
+ TH3: Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn:
11T 11T
w(LL) = 0.93T
1.2
33m
33m
0.96
1
LL(Xe 2 trục) = 0.9x3 x 0.85 x {1 x[11x(1+0.96] + 0.93x 33}
= 133.268 (T)
Vậy:
LL = max ( LLTH! , LLTH2 , LLTH3 ) = 165.372 (T)
Tổng tải trọng tính toán dới đáy đài ở TTGHCĐ1 là :
PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL
=1.25x 1480.302 + 1.5x 61.256 + 1.75x 165.372 = 2231.662 T
+ Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
PĐáy đài = 2231.662 (T)
+ Với phản lực đó ta chọn cọc đờng kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 49.5m
+ Các cọc đợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a 3D
(D : Đờng kính cọc khoan nhồi).
Ta có: P = Min (Pđn , PVl) = Min (608.413, 3423.993 ) =608.413( T )
+ Vậy số lợng cọc sơ bộ là :
nc = ì
SVTH: Hoàng Năng Tú
P
2231.662
= 1.5 ì
= 5.5 (cọc).
Pc
608.413
30
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Dùng 8 cọc khoan nhồi 1500 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên bản
vẽ.
Mặt bằng móng trụ P3
16500
4500
4500
4500
1500
1500
1500
4500
1500
7500
ỉ1500
b. Số cọc ở các trụ P1, P2 , P8,P9,P10
Các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 phần cầu dẫn có cấu tạo giống nhau, chỉ khác nhau là do
chiều cao của thân trụ khác nhau để nâng dần cao độ cầu (Độ dốc 4%).Do đó tải trọng tác
dụng tại đáy đài có thể sơ bộ lấy giống nhau và giống trụ P 3 là trụ có chiều cao lớn
nhất.Vì vậy các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 có cùng số cọc và cùng mặt bằng móng nh trụ P3.
c. Xác định số cọc tại trụ P2, P5
-
Tải trọng thờng xuyên (DC, DW): gồm trọng lợng bản thân trụ và trọng lợng kết cấu
nhịp:
+ Trọng lợng bản thân trụ:
Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 707.062 = 1696.9488 T
+ Trọng lợng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can):
Trọng lợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang):
gdầm =
5 ì 28.7 ì 2.4 0.25 ì 1.42 ì 2.35 ì 4 ì 6
+
= 10.22 T/m
40
40
Trọng lợng kết cấu bản mặt cầu:
gbản = 2.4 x 2.4 = 5.76 T/m
Trọng lợng kết cấu nhịp chính:
gnhịp =
SVTH: Hoàng Năng Tú
712.791x2.4 + 9.015x20x2.4
=26.793 T/m
80
31
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Trọng lợng lớp phủ:
glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m
Trọng lợng lan can:
glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m
Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối ( gần đúng ):
40m
80m
1
Diện tích đờng ảnh hởng áp lực trụ: 1 = 20, 2 = 40, = 60
DC = PTrụ + (gcầu dẫn + glan can )x1 + (g dầm liên tục + glan can)x2
= 1696.9488 + (10.22 + 5.76 + 1.44 ) x 20 + ( 26.793 +1.44 ) x 40
= 3174.6688 (T)
DW = glớp phủ x = 1.856 x 60 = 111.36 ( T )
-
Hoạt tải: do tải trọng HL93 (LL) bao gồm 3 trờng hợp, chọn trờng hợp lớn hơn
+ TH1: 90% (2 xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế )
14.5T 14.5T 3.5T
14.5T 14.5T 3.5T
w(LL) = 0.93T
4.3m
80m
0.651
4.3m
0.705
1
15m
0.759
4.3m
0.946
0.893
40m
4.3m
LL = 90% x n x m x [(1+
IM
).(Pi .yi )+ Wlàn.]
100
Trong đó:
n : Số làn xe , n = 3.
m : Hệ số làn xe, m = 0.85
IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn
toàn dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+
IM
) = 1.
100
Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đờng ảnh hởng.
: Diện tích đờng ảnh hởng.
SVTH: Hoàng Năng Tú
32
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m .
LL(Xe tải)= 0.9x3x0.85 x [1x14.5x(1+0.893+0.759+0.705) +
+ 1x3.5x(0.9463+0.6513) + 0.93 x 60]
= 252.601 (T )
+ TH2: Xe tải thiết kế + tải trọng làn
3.5T 14.5T 14.5T
w(LL) = 0.93T
4.3m
80m
0.946
4.3m
0.893
40m
1
LL = n x m x [(1+
IM
).(Pi .yi )+ Wlàn.]
100
Trong đó:
n : Số làn xe , n = 3.
m : Hệ số làn xe, m = 0.85
IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn
toàn dới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+
IM
) = 1.
100
Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đờng ảnh hởng.
: Diện tích đờng ảnh hởng.
Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m .
LL(Xe tải)= 3x0.85 x [1x14.5x(1 + 0.9463) + 1x3.5x 0.893 + 0.93 x 60 ]
= 222.224 (T )
+ TH3: xe hai trục thiết kế+ tải trọng làn:
SVTH: Hoàng Năng Tú
33
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
11T 11T
w(LL) = 0.93T
1.2m
80m
1
0.9636
40 m
LL(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x [1x11x(1 + 0.9636 ) + 0.93 x 60]
= 197.369 (T)
Vậy: LL = max (LLTH1, LLTH2, LLTH3 ) = 252.601 ( T )
Tổng tải trọng tính toán dới đáy đài là:
PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL
=1.25 x 3174.6688 + 1.5 x 111.36 + 1.75x 252.601 = 4577.388 T
Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cờng độ I là:
PĐáy đài = 4577.388 (T)
Với phản lực đó ta chọn cọc đờng kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 54.9m
Các cọc đợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a 3D (D :
Đờng kính cọc khoan nhồi). Ta có :
P = Min (Pđn , PVl) = Min (608.413, 3423.993 ) =608.413 ( T )
Vậy số lợng cọc sơ bộ là :
nc = ì
P
4577.388
= 1 .5 ì
= 11.3 (cọc).
Pc
608.413
Dùng 16 cọc khoan nhồi 1500 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc đợc thể hiện trên
hình vẽ.
SVTH: Hoàng Năng Tú
34
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu hầm
thi
Nghiên cứu khả
Mặt bằng móng trụ P2
16500
4500
4500
4500
1500
1500
1500
00
1500
4500
16500
4500
4500
ỉ
15
d. Trụ P5 cũng sử dụng loại cọc và cách bố trí tơng tự nh trụ P2
e. Xác định số cọc của trụ P3
-
Tải trọng thờng xuyên (DC , DW): gồm trọng lợng bản thân trụ và trọng lợng kết cấu
nhịp:
+ Trọng lợng bản thân trụ:
Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 1177.472 = 2825.932 ( T )
+ Trọng lợng kết cấu nhịp (Hệ dầm mặt cầu, lớp phủ, lan can):
Trọng lợng lớp phủ:
glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m
Trọng lợng lan can:
glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m
Trọng lợng hệ dầm mặt cầu:
gnhịp biên = 26.793 T/m
gnhịp giữa =
2x712.791x2.4
=28.512T/m
120
Vẽ đờng ảnh hởng áp lực gối trụ P6 ( gần đúng)
80m
120m
1
Diện tích đờng ảnh hởng áp lực trụ: 1 = 40, 2 = 60, = 100.
DC = PTrụ + gnhịp biên x 1 + gnhịp giữa x2 + glan can x
= 2825.932 + 26.793 x 40 + 28.512 x 60 + 1.44 x 100
SVTH: Hoàng Năng Tú
35
GVHD: TH.S Nguyễn Nh Mai
