Thuyết minh mẫu đồ án lập dự án công trình cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.93 MB, 110 trang )
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN VƯỢT SÔNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC
PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
1. Đặc điểm của khu vực xây dựng cầu:
1.1. Địa hình:
Khu vực ven sông khá bằng phẳng, mặt cắt ngang sông không đối xứng.
1.2. Địa chất:
Địa chất lòng sông tương đối tốt, số liệu khảo sát địa chất lòng sông cho thấy có 3
lớp đất:
+ Lớp 1: Bùn cát dày (0.7m).
+ Lớp 2: Sét mềm (B=6) dày 4m.
+ Lớp 3: Cát lẫn cuội sỏi (e= 0.3) dày vô cùng.
1.3. Thuỷ văn:
Số liệu khảo sát thuỷ văn cho thấy:
+ Mực nước cao nhất: + 7.19 m.
+ Mực nước thông thuyền: + 3.93 m.
+ Mực nước thấp nhất: + 0.79 m.
1.4. Điều kiện cung cấp vật liệu, nhân công:
Nguồn nhân công lao động khá đầy đủ, lành nghề, đảm bảo thi công đúng tiến độ
công việc. Các vật liệu địa phương (đá, cát...) có thể tận dụng trong quá trình thi công.
2. Các chỉ tiêu kỹ thuật:
+ Cầu vượt sông cấp V có yêu cầu khẩu độ thông thuyền là 30 m.
+ Khẩu độ cầu: L0 = 166 m.
+ Khổ cầu: 10.5 + 2×0.75 m.
+ Tải trọng thiết kế: HL93.
+ Đoàn người PL = 3 KN/m2.
3. Đề xuất các phương án vượt sông:
3.1. Giải pháp chung về kết cấu:
3.1.1. Kết cấu nhịp:
Do sông cấp V yêu cầu khẩu độ thông thuyền 20 m, nên bố trí nhịp giữa >22m.
3.1.2. Mố:
Chiều cao đất đắp sau mố tương đối nhỏ <8 m, nên ta dùng mố chữ U cải tiến.
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 1
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
3.1.3. Trụ:
Chiều cao trụ không lớn lắm, ta dùng trụ đặc thân hẹp, không giật bậc.
3.1.4. Móng:
Điều kiện địa chất lòng sông khá tốt nên đề xuất dùng móng cọc đóng ma sát đài
thấp hoặc đài cao.
3.2. Đề xuất các phương án vượt sông:
3.2.1. Chọn cao độ đáy dầm cầu:
Cao độ đáy dầm cầu được chọn theo 2 điều kiện sau:
+ Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNCN + 1.0m = 7.19m + 0.5m = 7.69m.
+ Cao độ đáy dầm cầu ≥ MNTT + HTT =3.93 m + 4.0m = 7.93m
(HTT: Tra bảng với sông cấp 5 là: 4.0m).
Vậy ta chọn cao độ đáy dầm cầu là 9.5m.
3.2.2. Phân nhịp:
Các căn cứ để phân nhịp như sau:
+ Khẩu độ cầu: L0=166m.
+ Yêu cầu thông thuyền: Cấp V → Ltt ≥ 32m.
Chiều dài toàn nhịp: L = L0tk + (5÷8) = 166 + 8 = 174(m).
3.2.2.1. Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT ứng suất trước lắp ghép chữ I:
Phân nhịp 5×35m
Khẩu độ tính toán: L0tt = L - 2×bm - nt×bt = 166 - 2×1 - 4×1.6 = 157.6 m.
Kiểm tra điều kiện: = = = 0.49% < 5% .
→ Thỏa mãn điều kiện.
3.2.2.2. Phương án 2: Cầu dầm liên tục BTCT dự ứng lực : Phân nhịp 50 +74+50
Khẩu độ tính toán: L0tk = L - 2×bm - nt×bt = 174 - 2×1 - 2×2.2 = 167.6 m.
Kiểm tra điều kiện: = = = 0.95% < 5% .
→ Thỏa mãn điều kiện.
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 2
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
PHƯƠNG ÁN 1:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC LẮP GHÉP CHỮ I
( 5 nhịp × 32m)
1. NHỊP 32m :
Mặt cắt ngang
1.1. Bản mặt cầu :
1.1.1. Số liệu chọn:
- Theo 22TCN272 - 05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm
(không kể lớp hao mòn) - điều 9.7.1.1. Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao
mòn 15mm. Đối với bản hẫng của dầm ngoài cùng, chiều dày bản phải cộng thêm
25mm - điều 13.7.3.5.1. Từ những điều trên ta chọn chiều dày bản là 200mm.
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:
+ Lớp phòng nước chọn 0.4 cm (dùng redcon 7)
+ Lớp bêtông nhựa dày 7 cm (bt atphan mac 15)
+ Lớp mui luyện dày 13 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.
Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc
cho chênh gối của các dầm T kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên
bản mặt cầu.
1.1.2. Tính toán các thông số sơ bộ :
+ Dung trọng của bêtông ximăng là 2.4 T/m3.
+ Dung trọng của bêtông nhựa là 2.25 T/m3.
+ Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3.
+ Thể tích của lớp BT nhựa Vas=Apmc ×30 = 13×0.07×30 = 27.3 m3.
+ Khối lượng lớp BT nhựa Gas=Vas×2.25 = 27.3×2.25 = 61.425 T.
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 3
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+ Khối lượng lớp phòng nước dày 0.4cm: 0.004×30×14×1.5 = 2.52 T.
+ Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% :2× 0.5×6.5×6.5.0.02×30×2.2 = 55.77 T.
=> Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 119.715 T.
1.2. Lan can :
Vì không có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả năng chống lại
lực va của xe, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:
+ Với diện tích phần bệ Ab = 500×500 -
= 174500mm2 , liên tục 2 bên cầu
+ Diện tích phần trụ :At = 60000mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số
lượng là 15 trụ.
+ Thể tích bê tông Vcp =0.1745×30×2+0.6×0.1×15×2 = 12.27 m3.
+ Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %.
+ Ta có thể tích cốt thép trong lan can :
Vsp = Vp.kp = 12.27×1,5% = 0,184m3.
+ Khối lượng cốt thép trong lan can là:
Gsp = Vsp.γs = 0.184×7.85 = 1,444 T.
+ Thể tích BT trong lan can:Vcp = Vcp – Vsp = 12.27 – 0.184 = 12.086m3.
+ Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 12.086×2.4 = 28.992 T.
+ Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1.444 + 28.992 = 30.436 T.
1.3.Dầm chủ:
3.1.Cấu tạo dầm chủ:
1.
Chọn các kích thước dầm như hình vẽ
sau:
+ Với khổ cầu 9.5 + 2×1.5, ta có bề rộng cầu:
B = 9.5 + 2×1.5 +2×0.25+ 2×0.5 = 14.0 m.
+ Chọn số lượng dầm chủ là: n = 7 dầm.
+ Chọn loại dầm chữ T.
+ Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
B 14
= = 2m.
n 7
S=
Chọn S = 2m.
+ Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến cánh
hẫng:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 4
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
Sk =
B − ( N − 1) xS 14 − (7 − 1) x 2
=
= 1m.
2
2
+ Chiều cao
Tại vị trí giữa dầm
H
(
GVHD:TS.Cao Văn
tối
thiểu
dầm
chủ:
=
g
1 1
1 1
÷ ) × lnhip = ( ÷ ) × 30 = (1.2 ÷ 2)m.
15 25
15 25
+ Ta chọn chiều cao dầm chủ là 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút nguyên :
→Chọn Lbhgr = 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút xiên dầm :
Lbhsk = 0.5Hg= 0.5×1.5 = 0.75 m.
→Chọn Lbhsk = 1 m.
1.3.2. Tính khối lượng của dầm chủ:
Từ những kích thước đã chọn ở trên ta có:
+ Diện tích mặt cắt ngang ở giữa dầm: 0.84 m2.
+ Diện tích mặt cắt ngang ở đầu dầm: 1.18 m.2
+ Thể tích dầm chính chưa tính đoạn vút:
Vg1 = 0.84×(30 - 2×1.5 - 2×1) = 21 m3.
+ Thể tích đoạn vút hai bên dầm :
Vbhgr = 2×1.18×1.5=3.54 m3.
+ Thể tích đoạn vút xiên :
Vbhsk = 2×Lbhsk×
0.84 + 1.18
2
= 2×1×
0.84 + 1.18
2
Tại vị trí đầu dầm
= 2.02 m3.
+ Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm T:
Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 3.54 + 2.02 = 5.56 m3.
+ Thể tích của một dầm T: Vg = Vg1 + Vbh = 21 + 5.56 = 26.56m3.
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm chính là: kp = 300kg/1m3BT.
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính: Gsg = Vg× kp = 26.56×300×10–3= 7.968 T.
=>Thể tích cốt thép : Vsg = Gsg÷ γc = 7.968÷7.85 = 1.015m3.
+ Thể tích bê tông trong dầm chính : Vcg = Vg–Vsg = 26.56 - 1.015 = 25.545 m3.
+ Khối lượng bê tông trong dầm chính : Gcg = Vcg.γc= 25.545×2.4 = 61.308 T.
+ Khối lượng toàn bộ 1 dầm chính là: Gg = Gsg+Gcg = 7.968 + 61.308 = 69.276 T.
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 5
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
1.4. Dầm ngang:
1.4.1. Chọn số dầm ngang:
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/4, L/2
Số lượng dầm ngang : 30 dầm.
1.4.2. Tính toán thông số sơ bộ:
Các thông số dầm ngang được thể hiện ở hình trên:
Nhịp dầm
Đầu dầm
+ Bề rộng dầm ngang là 20cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 1.9 m2
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 1.82 m2
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 0.2×1.9 = 0.38 m3
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 0.2×1.82 = 0.364 m3
=>Tổng thể tích dầm ngang : 0.38×18 + 0.364×12 = 11.208 m3
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là 300kg/1m3BT
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính:
Gshb = Vhb× kp = 300×10–3×11.208 = 3.3624 T.
=>Thể tích cốt thép: Vshb = Gshb÷ γc = 0.428 m3
+ Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 11.208 ˗ 0.428 = 10.78 m3
+ Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 10.78×2.4 =25.872 T.
+ Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb= 3.3624 + 25.872 = 29.2344 T
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 30m:
STT
Hạng mục
Số lượng
1
2
3
Lan can, tay vịn
Lớp phủ
Dầm ngang
2
1
30
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Tổng khối
lượng (T)
30.436
119.715
29.2344
Trang 6
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
4
Dầm chủ
Tổng cộng
GVHD:TS.Cao Văn
7
484.932
668.0414
2. MỐ VÀ TRỤ CẦU:
2.1.Mố:
2.1.1. Mố A:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 5.5m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 30m, chọn
mố chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
Mố trái của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
●
Tính khối lượng mố như sau:
+ Phần thân mố và tường đỉnh:
V1 = 7.725×14 = 108.15 m3
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 7
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+ Phần tường cánh: (dày 0.4m)
V2 = 2×0.4×16.73 = 13.384 m3
+ Phần đá kê gối:
V3 = 0.2×0.9×1×7 = 1.26 m3
+ Phần bệ mố:
V4 = 2×3×15= 90 m3
+ Tổng thể tích toàn bộ mố:Vab = ∑Vi = 212.794 m3
+ Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT.
=>Từ đó ta có:
+ Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 200×10–3×212.794 = 42.559T.
+ Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab - Vsab = 212.794 - 42.559 ÷ 7.85 = 207.37 m3
+ Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc =207.37×2.4 = 497.688 T.
+Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 497.688 + 42.559 = 540.247 T
2.1.2. Mố B:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 4.55m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 30m, chọn
mố chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
Mố phải của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 8
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
● Tính khối lượng mố như sau:
+ Phần thân mố và tường đỉnh:
V1 = 6.225×14 = 87.15 m3
+ Phần tường cánh: (dày 0.4m)
V2 = 2×0.4×11.845 = 9.476 m3
+ Phần đá kê gối:
V3 = 0.2×0.9×1×7 = 1.26 m3
+ Phần bệ mố:
V4 = 2×3×15 = 90 m3
+ Tổng thể tích toàn bộ mố:
Vab = ∑Vi = 87.15 + 9.476 + 1.26 + 90 = 187.886 m3
+ Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT.
=>Từ đó ta có
+ Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 200×10–3×187.886 = 37.577 T
+ Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab - Vsab = 187.886 - 37.577÷7.85 = 183.099m3
+ Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc = 183.099×2.4 = 439.438T
+ Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 439.438 + 37.577 = 477.015T
2.2. Trụ cầu:
Chọn kích thước trụ như hình vẽ:
Trụ của phương án cầu dầm bán lắp ghép chử T
+ Phần bệ trụ:V1 = 2×3×10 = 60 m3
+ Phần thân trụ:V2 = 6.6×( 7.8×1.2 + 3.14×0.62) = 69.237m3
+ Phần xà mũ trụ:V3 = 0.7×1.6×14 + 0.8×1.6×(14 + 9)÷2 = 30.4 m3
+ Phần đá kê gối:V4 = 1.1×1×0.2×7 = 1.54 m3
+ Tổng cộng thể tích trụ:
Vp1 = ∑Vi = 60 + 69.237 + 30.4 + 1.54 =161.177m3
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 9
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+ Khối lượng cốt thép kp = 200kg/1m3 BT
=>Suy ra :
Khối lượng cốt thép trong trụ:
Gsp = 200×10–3×161.177 = 32.235 T.
+ Thể tích cốt thép trong trụ:
Vsp = 32.235 ÷ 7.85 = 4.106 m3
+ Thể tích BT trong trụ:
Vcp = Vp1 - Vsp = 161.177 - 4.106 = 157.071m3
+ Khối lượng BT: Gcp = 157.071×2.4 = 376.97 T.
+ Tổng khối lượng trụ:Gp1 = Gcp + Gsp = 376.97 + 32.235 = 409.205T.
Bảng tổng kết khối lượng của kết cấu phần dưới :
Hạng mục
Mố A
Mố B
Trụ 1
Trụ 2
Trụ 3
Trụ 4
Tổng
Khối lượng (T)
540.247
477.015
409.205
409.205
409.205
409.205
2654.082
3. TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MỐ VÀ TRỤ:
3.1.Tính toán áp lực tác dụng lên mố và trụ cầu:
3.1.1. Xét mố cầu:
a, Xét mố cầu A:
Sơ đồ tính:
DC = = ×9.81= 178.085 kN/m.
DW = ×9.81 = ×9.81 = 39.15 kN/m.
PL = 4.3 kN/m2.
Chiều dài tính toán của nhịp:
Ltt = lnhịp – 2a
Với chọn a = 0.3 ( đối với 33 ≥ ltt ≥ 24).
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 10
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
=> Ltt = 30 - 2×0.3 = 29.4m.
Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):
HL93: 35–145–145 kN.
Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:
∑PA = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
CĐ1
Vậy, PKCN = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4÷2 = 4148.8 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×540.247×9.81 = 6624.78 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N= = = 2.71: vậy chọn n = 2(làn).
m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
= max (145×1+145×0.854+35×0.707 ; 110×1+110×0.96)
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 11
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
= max (293.575 ; 215.6) = 293.575 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×293.575 = 190.824 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×190.824+1.75×2×1×9.3×29.4÷2+
1.75×4.3×2×1.5×29.4÷2] = 1645.2 (kN)
∑PA = 4148.8 + 6624.78+ 1645.2 = 12418.78 (kN).
b, Xét mố cầu B:
Sơ đồ tính:
DC = = ×9.81= 178.805 kN/m.
DW = ×9.81 = ×9.81 = 39.15 kN/m.
PL = 4.3 kN/m2.
Chiều dài tính toán của nhịp:
Ltt = lnhịp – 2a
Với chọn a = 0.3 ( đối với 33 ≥ ltt ≥ 24).
=> Ltt = 30 - 2×0.3 = 29.4m
Xét xe tải thiết kế (xe 3 trục):
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 12
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
HL93: 35–145–145 kN.
Tải trọng làn: TTL = 9.3 kN.
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ mố:
∑PB = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η ×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4÷2 = 4148.8 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mmố×9.81 = 1.25×477.015×9.81 = 5849.4 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N= = = 2.71: vậy chọn n = 2(làn).
m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
= max (145×1+145×0.854+35×0.707 ; 110×1+110×0.96)
= max (293.575 ; 215.6) = 293.575 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×293.575 = 190.824 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×190.824+1.75×2×1×9.3×29.4÷2+
1.75×4.3×2×1.5×29.4÷2] = 1645.2 (kN)
∑PB = 4148.8 + 5849.4 + 1645.2 = 11643.4 (kN).
3.1.2.Xét trụ cầu :
Ở đây bốn trụ cầu có chiều cao và tải trọng tác động như nhau, nên ta chỉ tính cho
một trụ còn các trụ kia tương tự.
Trụ P1
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 13
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
Cần chú ý rằng: trong trường hợp này, việc xếp xe sẽ được tiến hành đối với
từng trụ một, đối với từng loại xe một để xét trường hợp bất lợi. Hơn nữa, để tính phản
lực gối phải tổ hợp xe theo một cách thứ hai nữa như sau:
“ Lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe
này cách bánh sau xe kia là 15000 mm tổ hợp với 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết
kế, khoảng cách giữa các trục 145 kN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm”( mục
3.6.1.3.1 22TCN25,332–05)
Hình vẽ xếp xe và các kết quả tính toán được cho ở bên dưới:
Hình vẽ xếp xe trụ P1:
Trường hợp 1:
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:
∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
CĐ1
Vậy, PKCN = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4 = 8297.6 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×409.205×9.81 = 5017.88 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N= = = 2.71: vậy chọn n = 2(làn).
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 14
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = max (145×φ1+145×φ2+35×φ3 ; 110×φ1+110×φ4)
= max (145×1+145×0.854+35×0.854 ; 110×1+110×0.96)
= max (298.72 ; 215.6) = 298.72 (kN).
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×298.72 = 194.168 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×194.168+1.75×2×1×9.3×29.4+
1.75×4.3×2×1.5×29.4] = 2470.16(kN)
∑P1 = 8297.6 + 5017.88 + 2470.16 = 15785.64(kN).
Trường hợp 2:
Tổng tải trọng lớn nhất tại đáy bệ trụ:
∑P1 = PKCNCĐ1 + PmốCĐ1 + PLL+PLCĐ1
Xác định các giá trị:
PKCNCĐ1 = η ×(γDC×DC + γDW×DW)×ω.
Trong đó: γDC = 1.25
γDW = 1.5
η = η D × η R × η I ≥ 0.95 (chọn η = 1).
Vậy, PKCNCĐ1 = 1×(1.25×178.805 + 1.5×39.15)×29.4 = 8297.6 (kN).
PmốCĐ1 = γDC ×mtrụ×9.81 = 1.25×409.205×9.81 = 5017.88 (kN).
PLL+PLCĐ1 = η ×[0.9×(γLL ×n×m×(1 + IM)×∑Pi×φi + γLL×n×m ×9.3×ω)+ γPL×PL×2T×ω]
Trong đó: γLL = 1.75
γPL = 1.75
(1 + IM) = 1.25
n: số làn xe. N= = = 2.71: vậy chọn n = 2(làn).
m: hệ số phụ thuộc làn xe, m = 1 khi n =2.
∑Pi×φi = 145×φ1+145×φ2+35×φ3 + 145×φ4+145×φ5+35×φ6
= 145×1+145×0.854+35×0.707 +145×0.197+145×0.344+35×0.49
=389.17 (kN)
Vì tải trọng là: 0.65HL93, nên ∑Pi×φi = 0.65×389.17 = 252.96 (kN).
Vậy,
PLL+PLCĐ1 = 1×[0.9×(1.75 ×2×1×(1 + 0.25)×252.96+1.75×2×1×9.3×29.4)+
1.75×4.3×2×1.5×29.4] = 2521 (kN)
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 15
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
∑P1 = 8297.6 + 5017.88+ 2521 = 15836.48(kN).
Tải trọng tác dụng tại trường hợp bất lợi hơn nên ta lấy gia trí tải trọng theo
trường hợp 2.
+Kích thước và cấu tạo bản quá độ:
–Trọng lượng bản quá độ:
Gqđ = 4×13.2×0.2×2.4×9.81=248.62 kN.
Bảng tổng kết giá trị tải trọng tại bệ :
Hạng mục
Tải trong (kN)
Mố A
12418.78
Mố B
11643.4
Trụ 1
15836.48
Trụ 2
15836.48
Trụ 3
15836.48
Trụ 4
15836.48
II. Tính số lượng cọc trong bệ móng mố, trụ:
1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:
Sử dụng cọc đóng bằng BTCT TD 40x40cm. Chiều dài cọc dự kiến là 19,5 m. Phần
ngàm vào đài cọc dài 30cm, đoạn đập đầu cọc dài 20cm, , vậy phần cọc cắm vào đất là
19m.
Cọc trong móng có thể phá hoại do một trong hai nguyên nhân sau:
- Bản thân cường độ vật liệu làm cọc bị phá hoại.
- Đất nền không đủ sức chịu tải.
Do vậy khi thiết kế cần phải xác định cả hai trị số về sức chịu tải của cọc. Sức chịu
tải của cọc theo cường độ vật liện (Pr) và sức chịu tải theo cường độ đất nền (Qr).
Sức chịu tải tính toán của cọc được lấy như sau:
Ptt= min
{ Pr , Qr }
.
1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 16
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
Pr= ϕPn.
Trong đó:
Cọc BTCT có :
Pn= ϕ×[0,85×f’c×(Ag –Ast) + fy×Ast].
Pr- Sức kháng lực dọc trục tính toán (N).
Pn- Sức kháng lực dọc trục danh định (N).
f’c- Cường độ qui định của bêtông ở tuổi 28 ngày; f’c = 30MPa.
Ag- Diện tích mũi cọc(mm2); Ag= 160000 mm2.
fy- Giới hạn chảy qui định của cốt thép (MPa); fy = 420MPa.
Ast- Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 4φ16, Ast= 804,4mm2.
ϕ- Hệ số sức kháng, tra bảng 3.12 trang 124 sách Nền móng; ϕ= 0,83.
Thay các giá trị vào công thức trên ta được:
×
×
×
×
Pn=0.83 [0.85 30 (160000 – 804.4) + 420 804.4]= 3649.788(kN).
1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Giả thiết lực ma sát quanh thân cọc phân bố đều theo chiều sâu trong phạm vi
mỗi lớp đất và phản lực ở mũi cọc phân bố đều trên tiết diện ngang của cọc. Sức chịu
tải của cọc được xác định theo công thức:
× × α 1u ∑τ i li + α 2 .R.F )
Pdn = 0,7 m (
Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong dất, lấy m=1.
α1 ,α 2
: hệ số kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất
với cọc và sức chịu tải của đất ở mũi cọc, chọn phương pháp hạ cọc bằng cách đóng
α 1 = 1 α 2 = 0,9
cọc đặc bằng búa Diesel nên
;
F: Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc; F = 0,16m2
R: cường độ giới hạn trung bình của lớp đất ở mũi cọc, tra bảng phụ lục 3.3
trang 253 sách Nền móng, R=470(T/m2).
U: chu vi tiết diện ngang thân cọc u = 1,6m
fi: ma sát giữa cọc và đất.
Cọc tiết diện 40x40cm, chiều dài l = 19,5m, đóng xuyên qua các lớp:
- Lớp 1: á sét B=0,4;
- Lớp 2: sét B =0,4;
- Lớp 3: á cát dày vô cùng, độ sệt B=0,3.
Trình tự tính toán:
≤
- Chia các lớp đất mà cọc đi qua thành các lớp phân tố có chiều dày l i 2m;
- Dựa vào các số liệu ta có bảng xác định fi và R như sau:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 17
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
Lớp đất
Li (m)
1
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
Á sét dày 9m
Sét dày 9m
Á sét dày ∞
Tổng
zi (m)
0.5
2
4
6
8
10
12
14
16
17
18.5
GVHD:TS.Cao Văn
Trạng
thái
B = 0.4
B = 0.4
B=0.3
τi
τ i .li
(T/m2)
0.75
2.1
2.7
3.1
3.3
3.4
3.56
3.72
3.86
3.92
5
(T/m)
0.75
4.2
5.4
6.2
6.6
6.8
7.12
7.44
7.72
3.92
5
61.15
z (m)
R
(T/m2)
19
470
Thay các thông số vừa tìm được vào trên ta được sức chịu tải của cọc theo đất nền :
Pdn = 0,7.1.( 0,9x0,16x470 + 1x1,6x61.15) = 115,864T = 1158,64 kN.
Giả thiết Pđn =1160 kN.
3.2.Tính toán số lượng cọc ở mố và trụ cầu:
Xác định số lượng cọc ở trụ và mố theo công thức:
β.
∑P
CD1 max
i
min( Pvl , Pdn )
n=
Trong đó β : hệ số kể đến tải trọng ngang và mômen.
β=1,6 đối với mố và β=1,5 đối với trụ
BẢNG TỔNG KẾT CHỌN CỌC CUỐI CÙNG
β
Pmố/trụ
Mố A
1.6
12418.78
Mố B
1.6
11643.4
Trụ P1
1.5
15836.48
Trụ P2
1.5
15836.48
Trụ P3
1.5
15836.48
Trụ P4
1.5
15836.48
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Pcọc
1160
1160
1160
1160
1160
1160
ntính
nchọn
17.13
18
16.06
18
20.48
21
20.48
21
20.48
21
20.48
21
Trang 18
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
Bố trí cọc trong mố A và mố B:
Bố trí cọc trong mố các trụ:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 19
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
PHƯƠNG ÁN 2:
CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BÊTÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC BÁN LẮP GHÉP CHỮ I
( 4 nhịp × 37 m)
1. NHỊP 40m :
Mặt cắt ngang
1.2. Bản mặt cầu :
1.2.1. Số liệu chọn:
- Theo 22TCN272 - 05 chiều dày tối thiểu bản mặt cầu không được nhỏ hơn 175 mm
(không kể lớp hao mòn) - điều 9.7.1.1. Khi chọn chiều dày bản phải cộng thêm lớp hao
mòn 15mm. Đối với bản hẫng của dầm ngoài cùng, chiều dày bản phải cộng thêm
25mm - điều 13.7.3.5.1. Từ những điều trên ta chọn chiều dày bản là 200mm.
Chiều dày các lớp còn lại chọn như sau:
+ Lớp phòng nước chọn 0.4 cm (dùng redcon 7)
+ Lớp bêtông nhựa dày 7 cm (bt atphan mac 15)
+ Lớp mui luyện dày 14 cm ở giữa MCN cầu để tạo độ dốc ngang.
Để tạo độ dốc dọc nước chảy 2% của bản mặt cầu có thể được tiến hành bằng việc
cho chênh gối của các dầm I kê lên trụ hoặc mố mà không cần tạo độ chênh ngay trên
bản mặt cầu.
1.2.2. Tính toán các thông số sơ bộ :
+ Dung trọng của bêtông ximăng là 2.4 T/m3
+ Dung trọng của bêtông nhựa là 2.25 T/m3
+ Dung trọng của cốt thép là 7.85 T/m3
+ Thể tích bản mặt cầu : 0.2×37×14+2×0.5×0.7×0.08×37 = 105.672 m3
=> Khối lượng bản mặt cầu : 105.672×2.4 = 253.613 T.
+ Thể tích của lớp BT nhựa Vas=Apmc×L = 13×0.07×37 = 33.67 m3
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 20
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+ Khối lượng lớp BT nhựa Gas= Vas×2.25 = 33.67×2.25 = 75.76 T.
+ Khối lượng lớp phòng nước dày 0.4cm: 0.004×37×14×1.5 = 3.108 T.
+ Khối lượng lớp tạo độ dốc 2% : 0.02×6.5×0.5×6.5×2×37×2.2 = 68.783 T.
=>Khối lượng lớp phủ mặt cầu : 147.651 T.
1.2.3. Tấm đan
* Cấu tạo tấm đan như hình vẽ:
+ Khối lượng 1 tấm đan BTCT: 1.4×0.08×1×2.5 = 0.28 T.
+ Trọng lượng tấm đan cho nhịp 37m: 37×6×0.28= 62.16 T.
1.3. Lan can :
Vì không có dãi phân cách nên ta thiết kế lan can tay vịn cứng có khả năng chống lại
lực va của xe, các thông số kỹ thuật cho như trên hình vẽ:
+Với diện tích phần bệ Ab = 500×500 -
= 174500mm2 , liên tục 2 bên cầu
+Diện tích phần trụ :At = 60000mm2 ,các trụ cách nhau 2m, tổng số
lượng là 19 trụ.
+Thể tích bê tông Vcp =0.1745×37×2+0.06×19×2 = 15.193 m3.
+Hàm lượng cốt thép trong lan can chiếm kp = 1,5 %.
+Ta có thể tích cốt thép trong lan can :
Vsp = Vp.kp = 15.193×1,5% = 0,228m3.
+Khối lượng cốt thép trong lan can là:
Gsp = Vsp.γs = 0.228×7.85 = 1,79 T.
+Thể tích BT trong lan can:Vcp = Vcp – Vsp = 15.193 – 0.228 = 14.965m3.
+Khối lượng BT trong lan can: Gcp = Vcp.γc = 14.965×2.4 = 35.916 T.
+Vậy, khối lượng toàn bộ lan can là: Gp = Gsp + Gcp = 1.79 + 35.916= 37.706 T.
1.4.Dầm chủ:
1.3.1.Cấu tạo dầm chủ:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Chọn các kích thước dầm như hình vẽ sau:
Trang 21
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+Với khổ cầu 9.5 + 2×1.5, ta có bề rộng cầu:
B = 9.5 + 2×1.5 +2×0.25+ 2×0.5 = 14.0 m.
+ Chọn số lượng dầm chủ là: n = 7 dầm.
+ Chọn loại dầm chữ I.
+ Do đó khoảng cách giữa các dầm chủ:
B 14
= = 2m.
n 7
S=
Chọn S = 2m.
+ Khoảng cách từ dầm chủ ngoài cùng đến
cánh hẫng:
Sk =
B − ( N − 1) xS 14 − (7 − 1) x 2
=
= 1m.
2
2
+ Chiều cao tối thiểu dầm chủ:
g=
H
1 1
1 1
( ÷ ) × lnhip = ( ÷ ) × 37 = (1.48 ÷ 2.45)m.
15 25
15 25
Tại vị trí đầu dầm
+ Ta chọn chiều cao dầm chủ là 1.85 m.
+ Chiều dài đoạn vút nguyên :
→Chọn Lbhgr = 1.5 m.
+ Chiều dài đoạn vút xiên dầm :
Lbhsk = 0.5Hg= 0.5×1.85 = 0.925 m.
→Chọn Lbhsk = 1 m.
1.3.2. Tính khối lượng của dầm chủ:
Từ những kích thước đã chọn ở trên ta có:
+ Diện tích mặt cắt ngang ở giữa dầm: 0.648 m2.
+ Diện tích mặt cắt ngang ở đầu dầm: 1.144 m.2
+ Thể tích dầm chính chưa tính đoạn vút:
Vg1 = 0.648×(37 - 2×1.5 - 2×1) = 20.736 m3.
+ Thể tích đoạn vút hai bên dầm :
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 22
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
Vbhgr = 2×1.144×1.5=3.432 m3.
+ Thể tích đoạn vút xiên :
Tại vị trí đầu dầm
Vbhsk = 2×Lbhsk×
0.648 + 1.144
2
= 2×1×
0.648 + 1.144
2
= 1.792 m3.
+ Thể tích toàn bộ đoạn vút của một dầm T:
Vbh = Vbhgr + Vbhsk = 3.432 + 1.792 = 5.224 m3.
+ Thể tích của một dầm T: Vg = Vg1 + Vbh = 20.736 + 5.224 = 25.96m3.
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm chính là: kp = 300kg/1m3BT.
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính: Gsg = Vg× kp = 25.96×300×10–3= 7.788 T.
=>Thể tích cốt thép : Vsg = Gsg÷ γc = 7.788÷7.85 = 0.992m3.
+ Thể tích bê tông trong dầm chính : Vcg = Vg–Vsg = 25.96 - 0.992 = 24.968 m3.
+ Khối lượng bê tông trong dầm chính : Gcg = Vcg.γc= 24.968×2.4 = 59.923 T.
+ Khối lượng toàn bộ 1 dầm chính là: Gg = Gsg + Gcg = 7.788 + 59.923 = 67.711 T.
1.4. Dầm ngang:
1.4.1. Chọn số dầm ngang:
Dầm ngang được bố trí tại vị trí : hai đầu dầm cầu, L/4, L/2
Số lượng dầm ngang : 30 dầm.
1.4.2. Tính toán thông số sơ bộ:
Các thông số dầm ngang được thể hiện ở hình trên:
Nhịp dầm
Đầu dầm
+ Bề rộng dầm ngang là 20cm.
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí nhịp dầm : 2.66 m2
+ Diện tích mặt cắt ngang dầm tại vị trí đầu dầm : 2.444 m2
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị nhịp dầm : 0.2×2.66 = 0.532 m3
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 23
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
+ Thể tích 1 dầm ngang tại vị đầu dầm : 0.2×2.444 = 0.4888 m3
=>Tổng thể tích dầm ngang : 0.532×18 + 0.4888×12 = 15.442 m3
+ Hàm lượng cốt thép theo thể tích trong dầm ngang là 300kg/1m3BT
+ Khối lượng cốt thép trong dầm chính:
Gshb = Vhb× kp = 300×10–3×15.442 = 4.6326 T.
=>Thể tích cốt thép: Vshb = Gshb÷ γc = 4.6326÷7.85 = 0.59 m3
+ Thể tích bê tông trong dầm ngang : Vchb = Vhb–Vshb = 15.442 - 0.59 = 14.852 m3
+ Khối lượng bê tông trong dầm ngang : Gchb = Vchb.γc= 14.852×2.4 =35.645 T.
+ Khối lượng toàn bộ dầm ngang là: Ghb = Gshb+Gchb = 4.6326+35.645 = 40.2774 T.
Bảng tổng kết khối lượng vật liệu cho kết cấu phần trên của nhịp 30m:
STT
1
2
3
4
5
6
Tổng cộng
Hạng mục
Số lượng
Lan can, tay vịn
Lớp phủ
Dầm ngang
Tấm đan
Bản mặt cầu
Dầm chủ
2
1
30
222
1
7
Tổng khối
lượng (T)
37.706
147.651
35.645
62.16
253.613
473.977
1010.752
1. MỐ VÀ TRỤ CẦU:
2.1. Mố:
2.1.1. Mố A:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 8.5m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 37m, chọn
mố chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 24
ĐAMH: Lập dự án công trình cầu
Lâm
GVHD:TS.Cao Văn
Tính khối lượng mố như sau:
+ Phần thân mố và tường đỉnh:
V1 = 11.975×14 = 167.65 m3
+ Phần tường cánh: (dày 0.4m)
V2 = 2×0.4×39.42= 31.536 m3
+ Phần đá kê gối:
V3 = 0.2×0.9×1×7 = 1.26 m3
+ Phần bệ mố
V4 = 2×3×15= 90 m3
+ Tổng thể tích toàn bộ mố:Vab = ∑Vi = 290.446 m3
+ Theo thống kê thì hàm lượng cốt thép trong mố khoảng kab = 200kg/1m3 BT.
=>Từ đó ta có:
+ Khối lượng cốt thép trong mố: Gsab = 200×10–3×290.446 = 58.0892 T.
+ Thể tích BT trong mố:Vcab = Vab-Vsab = 290.446 - 58.0892÷7.85 = 283.046 m3
+ Khối lượng BT trong mố:Gcab = Vcab.γc =283.046×2.4 = 679.31 T
+ Khối lượng tổng cộng mố:Gab = Gcab + Gsab = 679.31 + 58.0892 = 737.4T
2.1.2. Mố B:
Ta có chiều cao đất đắp của mố là 5m, dầm kê lên mố là dầm có nhịp 37m, chọn mố
chữ U cải tiến có các kích thước cho như trên hình vẽ sau:
SVTH: Nguyễn Văn Thạch
Trang 25
