Đồ Án Tốt Nghiệp Cầu Đúc Hẫng Cân Bằng (Kèm Cad, Excel, Midas)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.93 MB, 564 trang )
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
Đề tài : THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
Qui mô thiết kế : Vónh cửu
Tiêu chuẩn thiết kế
: 22TCN 272-05
Sơ đồ nhòp thiết kế
: 51 + 76 + 84 + 76 + 51 m.
Tổng chiều dài cầu
: 338 m
Trong đó:
Nhòp chính
: 84 m
Nhòp kế biên
: 2x76 m
Nhòp biên
: 2x51 m
Mố cầu
: 2x5m
Khổ cầu
: 2x1.5 + 2x0.3+ 2x0.2 + 7 = 11 m
Trong đó:
Lề bộ hành
: 2x1.5 m
Lan can
: 2x0.3 m
Dải an toàn giữa mép trong làn xe với mép bó vỉa : 2x0.2 m
Phần xe chạy
: 2x3.5 m
Tải trọng thiết kế : HL93, Người 300KG/m2
Khổ thông thuyền
Chiều cao thông thuyền
:7m
Bề rộng thông thuyền
: 50 m
Thuỷ văn:
MNCN : +7.2m
MNTT : +5.5m
MNTN : +4.0m
Trang : 3
Giải pháp kết cấu nhòp :
Cầu dầm hộp đúc hẫng cân bằng 5 nhòp :
Nhòp chính
: Dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng 84 m
Sơ đồ kết cấu nhòp
: 51 + 76 + 84 + 76 + 51 (m)
Điều kiện đòa chất :
Lớp
H
C
ϕ
γw
(m)
KN/m2
(độ)
T/m3
Lớp 1 Bùn sét hữu cơ màu xám xanh
9.6
8.2
6 0 04 '
1.48
0
Lớp 2 Sét cát màu xám xanh, xám vàng
6.4
14
10 0 49 '
1.85
1-13
Lớp 3 Sét màu xám vàng, dẻo cứng
10.5
31.3
210 28 '
2.01
13-28
Lớp 4 Sét pha, màu nâu nhạt, cứng
2.5
12.5
7 010 '
1.74
15-18
9
0
23 0 52 '
19.9
15-50
14.2
33.5
2.12
50
đất
Loại đất
Lớp 5 Cát mòn đến trung kết cấu rất chặt
Lớp 6
Sét màu nâu vàng, lẫn nhiều sỏi sạn,
trạng thái cứng
26 0 39 '
SPT
Nội dung thiết kế kỹ thuật cho phương án chính
•
Đề xuất hai phương án thiết kế cầu
•
So sánh để chọn phương án chính để thiết kế chi tiết
•
Thiết kế lan can
•
Thiết kế bản lề bộ hành
•
Thiết kế bản mặt cầu
•
Thiết kế dầm chủ
•
Thiết kế mố, móng mố
•
Thiết kế trụ, móng trụ
•
Thiết kế thi công
Trang : 4
CHƯƠNG II :
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG
VÀ CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ
2.1. GIỚI THIỆU VỀ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG.
Hiện nay, việc xây dựng cầu qua các sông rộng và sâu, có nhu cầu lưu thông đường
thuỷ lớn và điều kiện đòa chất phức tạp đang đòi hỏi phải sử dụng các loại nhòp khẩu
độ lớn. Trong rất nhiều công nghệ để thi công cầu BTCT thì công nghệ thi công đúc
hẫng có nhiều ưu điểm và được ứng dụng rộng rãi trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Các ưu điểm có thể kể đến : hệ đà giáo phần lớn được treo trên dầm và luân chuyển
nên giảm đáng kể khối lượng ván khuôn đà giáo, cơ giới hoá thi công, tăng năng suất
lao động, không cản trở giao thông đường thuỷ, đường bộ phía dưới cầu trong thời
gian thi công. Các nghiên cứu về lí thuyết và đúc kết kinh nghiệm thực tiễn trong và
ngoài nước cho thấy phạm vò ứng dụng có hiệu quả của công nghệ đúc hẫng trong
khoảng từ 70m đến 150m.
Từ 1977, phương pháp lắp hẫng cầu khung T dầm đeo thuộc sơ đồ kết cấu tónh đònh
đã được áp dụng để thi công ở nhiều tỉnh thành ở nước ta (cầu An Dương ở Hải
Phòng, cầu Bình ở Quảng Ninh, Cầu Nông Tiến ở Tuyên Quang,…)
Cây cầu đầu tiên được lựa chọn để thực hiện mục tiêu chuyển giao và ứng dụng công
nghệ đúc hẫng có sơ đồ kết cấu siêu tónh là cầu Phú Lương trên quốc lộ 5, tỉnh Hải
Dương. Cầu chính có sơ đồ nhòp 64.84+2x102+64.84m bằng bêtông ứng suất trước,
mặt cắt ngang gồm 2 hộp riêng biệt vách đứng, mỗi hộp rộng 11m. tổng bề rộng cầu
23m. đối tác chuyển giao là Hãng tư vấn VSL- Th Só (nay thuộc tập đoàn Bouyge –
Pháp). Đơn vò tiếp nhận về thiết kế là Tổng công ty TVTKGTVT; Đơn vò tiếp nhận về
xây dựng là Tổng công ty xây dựng công trình giao thông 1.
Sau khi đã tham khảo các kinh nghiệm thiết kế, giải quyết thi công cầu Phú Lương và
kinh nghiệm tư vấn giám sát cầu sông Gianh các kó sư tư vấn trong nước đã mạnh dạn
đi từng bước vững chắc trong việ triển khai thiết kế, giám sát xây dựng nhiều cầu
dầm hộp dạng liên tục, bêtông ứng suất trước thi công theo phương pháp đúc hẫng
cân bằng.Khẩu độ nhòp chính tư ø61m, 63m, 70m, 78m, 85m, 90m, 100m, 102m, 110m,
Trang : 5
120m, 130m, 135m, và lớn nhất ở cầu Hàm Luông Bến Tre. Các cầu dầm hộp đã
được xây dựng trong nước ta thời gian qua có mặt cắt ngang gồm hai, ba vách đứng
hoặc hai vách xiên, bề rộng cầu thay đổi từ 9 m đến 23m với ứng suất trước nằm trong
hoặc nằm ngoài bê tông.
2.2. VẬT LIỆU :
2.2.1. Bê tông dầm :
Sử dụng bê tông có tỉ trọng thông thường.
Có hệ số giãn nở vì nhiệt: c =10.8 x 10-6/oC.
Cường độ chòu nén: f’c =50MPa.
3
Trọng lượng bê tông: γ c = 25KN / m .
Môđun đàn hồi: E c = 0.043 × γ c1.5 × fc, = 38007MPa .
Hệ số Poisson: 0.2
2.2.2. Cốt thép thường:
Cường độ Rs = 300 (MPa).
Modun đàn hồi Es = 200000 (MPa).
Giới hạn chảy fy = 420 (MPa).
2.2.3. Cốt thép dự ứng lực:
Mác thép M270.
Dùng tao 12 sợi 15.2mm .
Đường kính danh đònh: Ap = 140mm2.
Cường độ kéo đứt: fu =1860MPa.
Cường độ kéo chảy fy =0.9xfu = 1674MPa.
Môđun đàn hồi: E p = 197000MPa .
Lực kích : fpj = 0.74xfu=1376.4MPa.
2.2.4. Ống gen:
Có dạng nữa cứng và được mạ kẽm toàn bộ.
2.2.5. Neo:
Trang : 6
Dùng neo sống.
Neo của hảng VSL kiểu EC.
2.2.6. Thanh dự ứng lực:
Dùng thép loại 2, có gờ Φ40.
Diện tích thanh: A =1256.6 mm2.
Cường độ chòu kéo: fu =1035 MPa.
Giới hạn chảy: fy = 0.8xfu =828 MPa.
Môđun đàn hồi: E p = 207000MPa .
2.2.7. Xe đúc ,ván khuôn:
Tổng trọng lượng (gồm cả ván khuôn): CE = 80T.
Độ lệch tâm e = 1 m so với cuối đốt phía trước.
2.3. TIẾN ĐỘ VÀ TRÌNH TỰ THI CÔNG:
Tiến độï thi công của hai bên cánh hẫng là như nhau và bốn trụ cùng thi công đồng
thời. Quá trình thi công hẫng thường được tiến hành từ mỗi trụ ra đối xứng đều 2 phía
theo dọc tim cầu. Nếu là cầu khung thì phần trên trụ là đốt K0 được nối cứng ngay từ
đầu với kết cấu nhòp. Nếu là cầu dầm thì bên trên đỉnh trụ đặt gối kê tạm bằng
BTCT, trên đó đúc đốt dầm trên trụ rồi kéo căng các thanh hoặc bó thép cốt thép
DUL tạm thời để liên kết cứng tạm thời kết cấu nhòp với trụ nhằm đảm bảo ổn đònh
chống lật trong suốt quá trình thi công hẫng. Đoạn dầm sát mố của nhòp biên có thể
lắp ghép hay đúc tại chỗ trên dàn đà giáo cố đònh.
Sau khi thi công hẫng xong thì phải hợp long theo một trình tự được dự kiến kỹ lưỡng.
Trước hết hợp long nhòp biên, nối đoạn thi công trên đà giáo cố đònh với một cánh
hẫng. Tháo dỡ giá đỡ và các gối kê tạm rồi kề dầm lên gối chính thức. Tiếp theo sẽ
hợp long để nối các phần cánh hẫng còn lại với nhau theo thứ tự từ biên vào giữa để
tạo thành hệ dầm siêu tónh có số bậc siêu tónh tăng dần sau mỗi lần hợp long.
Đốt trên đỉnh trụ K0.
Các đốt hẫng còn lại.
Đốt trên đà giáo.
Hợp long biên
Trang : 7
Hợp long kế biên
Hợp long giữa.
Hoàn thiện.
Trình tự thi công ảnh hưởng rất lớn đến nội lực trong kết cấu khi thi công.
Ta hợp long 2 nhòp biên trước rồi sau đó hợp long nhòp kế biên, rồi đến nhòp giữa.
Trình tự thi công như trên thì mức độ nguy hiểm cuả kết cấu rất thấp do điều chỉnh độ
vồng kết cấu lúc hợp long, mặt khác hợp long biên trước sẽ có thể di chuyển máy
móc vật liệu từ bờ ra dễ dàng.
Cách căng kéo cáp:
Neo dùng đều là neo sống.
Việc căng kéo cáp phải đảm bảo tính đối xứng qua tim dọc cầu.
Căng từng đầu một.
2.4. CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU NHỊP .
2.4.1. Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu
- Thiết kế cầu phải phù hợp với quy hoạch tổng thể.
- Mặt cắt ngang cầu phù hợp với mặt cắt ngang đường và phải dựa trên kết quả điều
tra lưu lượng xe và tính toán dự báo nhu cầu vận tải trong khu vực.
- Bảo đảm khổ tónh không thông thuyền và tónh không xe chạy cho các đường chạy
dưới.
- Sơ đồ nhòp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc
tận dụng thiết bò công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước.
- Thời gian thi công ngắn, thi công thuận tiện, đảm bảo tính khả thi trong quá trình
thi công.
- Hạn chế tối đa tác động tới môi trường.
- Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng.
- Kiểu dáng kiến trúc phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng.
- Đạt hiệu quả kinh tế cao, giá thành rẻ.
2.4.2. Phương án 1
Trang : 8
CẦU DẦM HỘP BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC
ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG
Cầu được bố trí theo sơ đồ: 51 + 76 + 84 + 76 + 51 m.
Cầu gồm 4 trụ T1, T2, T3, T4 và 2 mố M0, M5.
Trên cả 4 trụ đều đúc hẫng cân bằng.
Đường cong đứng R = 5000m.
Độ dốc dọc cầu: 3%.
Độ dốc ngang cầu: 2%.
Tiêu chuẩn thiết kế
Quy trình thiết kế : 22TCN – 272 – 05 Bộ Giao thông vân tải
Tải trọng thiết kế : HL93, đoàn Người bộ hành 3.10-3MPa
Kết cấu phần trên:
Cầu được thi công theo phương pháp đúc hẫng cầu bằng đối xứng.
Dầm tiết diện hình hộp có chiều cao tại gối 5.0 m, tại giữa nhòp và phần nhòp biên có
chiều cao 2.0 m. Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol bậc 2 đảm bảo yêu
cầu chòu lực và mỹ quan.
Mặt cắt ngang cầu dạng hình hộp vách đứng, phần cánh hẫng của hộp 2500 mm, sườn
dầm có chiều dầy 500 mm, bản nắp hộp không thay đổi dầy 300 mm, bản đáy hộp
thay đổi từ 800 mm tại gối đến 300 mm tại giữa nhòp.
Trang : 9
1/2 MỈT C¾T TR£N TRơ
1/2 MỈT C¾T GI÷A NHIP
11000
200 1500 300
1500 500 1000
1000 1000
1500
300 1100
2000
1000 500 1500
3500
300
300 300 850 600
1500
3500
3300
5000
1450
300 1500 200
300
2200
2200
800300
300
2500
3000
3000
2500
Hình 1.2 - Mặt cắt ngang kết cấu nhòp
Kết cấu phần dưới
- Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp, dùng bê tông có :
+) f’c = 35 (MPa).
+) γc = 25 (kN/m3).
'
+) E c = 0.043 × γ1.5
0 × f c = 31799 (MPa).
- Trụ cầu chính: được dựng trên móng cọc khoan nhồi: D = 1.50 m.
- Phương án móng: Móng cọc đài cao.
- Mố cầu dùng loại mố U BTCT, dùng bê tông có :
+) f’c = 35 (MPa).
+) γc = 25 (kN/m3).
'
+) E c = 0.043 × γ1.5
0 × f c = 31799 (MPa).
- Mố của kết cấu nhòp dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi: D = 1.20 m
Trang : 10
BỐ TRÍ CHUNG PHƯƠNG ÁN 1
TỶ LỆ : 1/50
640 50
510 0
760 0
i = 1.6%
i = 2.8%
i = 0.4%
1:1.5
+4.293
+3.85
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
MNTN +1.0
+2.461
+1.27
3
2
-21.307
-24.507
4
5
-24.361
-24.039
-26.861
-32.039
5
6
-37.724
6
4
-25.754
3
-18.392
-21.292
5
-31.892
-35.301
-41.149
-43.730
M1
T1
-50.083
6
-41.807
-41.149
6
6
-37.724
-36.840
6
-40.916
4
4
5
-35.539
-35.861
-36.691
-36.840
-2 .842
5
5
-32.871
-8.392
3
3
3
4
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
-1 .393
-13.539
-13.861
-20.271
-21.871
1
-7.139
3
4
0 20 4 0 6 0
1
1
2
+8.108 0 20 4060
+8.16
+10.16
+3.758
+3.85
020 40 60
+1.27
-7.461
-7.365
5 0 64 0
+3.7
1
1
510 0
i = 2.8%
+ 6. 3 5
MNTT +5.50
CĐ CHUẨN 0.0
+2.139
020 40 60
1
-7.071
MNCN +7.30
+3.7
0 20 4060
760 0
i = 1.6%
i = 0.4%
Khổ thông thuyền 9m x 60m
+12.91
+10.16
0 20 40 60 +8.16
+5.635
35090
840 0
-43.730
T3
T2
-49.760
T4
M2
28
5 .2 5 8
5.378
5.814
20.0
14.18 5.82
20.0
C8
C9 HLG Km 0+20
C3
HLKB C4
3 0 .0
308 .18
320 .0
T3 C2
C1
8.18 1 .82
C5 T4
20 . 0
17.51 5.67 4.67
C6
M2
C7
HLB
C7 T2
12.18 7.82
10.38 8
1 0 .9 2
1 .08 4
3 .4 1 4
3.432
20.0
10.18 9.82
359 .69
365.36
370.03
3 .0 1
20.0
8.18 1 .82
0+3 70 Km
0.476
2 .0 9 3
2.394
20.0
3 .3
88..14007
-2 .7 1
-5 .23
-4. 6 7
24
15. 572
15 .375
15.207
1166..210470
20
3.743
2 .5 7
2.174
16
2.18
17 .765
17. 6 3
12
8
274.18
280 .0
C6
4
260 .0
C5 HLKB
1
2 0 .0
232.18
2 4 0 .0
T1 C4
120.0
C3
HLB
C2
6.18 13.82
1 0 .0
106.18
1 5 .0
2 0 .7 5
Khoảng cách
cộng dồn (m)
Tên cọc Km 0+15 M1
12.18 7.82
140 .0
148.18
160.0
5.140
4.693
20.0
5.75 17.43
4 .3 0
6 .4 6
6 .0 7
5.858
20.0
6 0 .0
7 2 .1 8
80.0 0
88..34098
1.82
1 .0 2
1 0 .6 9
Khoảng cách
lẻ (m)
3480..108
CĐTN (m)
1
334420..108
4
17 .257
17.069
16 .7 2
8
17 .9 8
12
18 .398
18 .307
18.23
16
180.0
190.18
2 0 .0
20
18. 485
18.496
18.483
18.24
18 .319
18 .404
28
24
18 .0 3
17.682
17 .790
32.2
CĐTK (‰)
16 .801
17. 103
17. 281
15. 426
15.624
1166..214805
CĐTK (m)
MẶT BẰNG CẦU
1/2 MẶT BẰNG CỌC MỐ, TRỤ
12 0 0
640 0
120 0
120 0
640 0
120 0
41950
950
2%
2%
2%
2% 2 %
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2% 2 %
2%
2%
2%
180
180
41950
35090
720 0
1 0 7040
950
1/2 MẶT BẰNG GỐI ĐỈNH MỐ TRỤ
TỶ LỆ : 1/50
6450
510 0
760 0
840 0
35090
760 0
510 0
6450
Trang : 11
Phương án 2
CẦU DÀN THÉP NHỊP LIÊN TỤC
Cầu được bố trí theo sơ đồ: 2x34.5m + 56m + 88m + 56m + 2x34.5m.
Chiều dài toàn cầu: L = 338 m.
Cầu gồm 4 trụ T1, T2, T3, T4, T5, T6 và 2 mố M0, M7.
Nhòp dẫn là dầm Super T bê tông cốt thép 35 m.
Độ dốc dọc cầu: 2%.
Độ dốc ngang cầu: 2%.
Tiêu chuẩn thiết kế
Quy trình thiết kế : 22TCN – 272 – 05 Bộ Giao thông vân tải
Tải trọng thiết kế : HL93, đoàn Người bộ hành 3.10-3MPa
Kết cấu phần trên
Dàn có chiều cao 9m, chiều dài khoang 8m. Dàn loại tam giác không có thanh đứng,
thanh treo.
Phần nhòp dẫn là dầm Super T bê tông cốt thép 35 m, chiều cao dầm 1.7 m, mặt cát
ngang cầu gồm 6 dầm
Vật liệu dùng cho kết cấu :
Bê tông loại B ( 50 MPa ).
Thép cấu tạo dùng theo ASTM A 706M
Thép hợp kim thấp.
Kết cấu phần dưới
Dùng loại trụ thân cột bê tông cốt thép thường đổ tại chỗ.
Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi d =1.5 m đổ tại chỗ.
Dùng mố chữ U bê tông cốt thép .
Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đường kính cọc 1.2 m.
Trang : 12
BỐ TRÍ CHUNG PHƯƠNG ÁN 2
TỶ LỆ : 1/500
348730
510 50
3450
80
3450
0 2040 60
560 0
800
+15.29
+15.27
+5.635
+4.31
+4.293
+3.67
+1.27
3
4
5
12 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.5m, L=45m
-40.687
M0
-41.130
-2 .842
-25.754
8 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
T2
4
5
-31.892
-35.4 9
-41.807
-41.130
6
-50.083
-21.292
4
-35.301
-35.539
-43.730
-18.392
5
5
6
-8.392
3
6
-40.916
T1
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
3
-24.039
4
-32.039
-26.861
-35.861
-36.691
+4.31
-1 .393
3
-24.361
+14.06
+8.108 0 20 4060
1
12 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.5m, L=45m
-13.539
5
6
1:1.5
1
2
5
-32.871
0 204060
+3.758
1
3
-21.307
4
-24.507
+17.82
+3.67
0 20 40 60
+1.27
12 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.5m, L=45m
-13.861
50510
i = 2%
-7.139
2
12 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.5m, L=45m
3
-37.724 -35.4 9
3450
+12.06
+2.461
-7.461
-7.365
8 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
MNTN +1.0
1
1
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
80
+3.7
CĐ CHUẨN 0.0
+2.139
020 40 60
1
6
3450
+15.27
MNTT +5.50
+3.7
0 20 4060
+15.29
Khổ thông thuyền 9m x 60m
MNCN +7.30
+12.06
-20.271
4 -21.871
135
i = 2%
+17.82
1:1.5
-7.071
560 0
i = 2%
i = 2%
+14.06
135
-37.724
6
-40.687
-43.730
T3
T4
-49.760
T5
T6
M7
8.100
20.0
20.0
280.0
290.18
300.0
C1
T4 C2
C3
C4 T5 C5
4.85 15.15
19.03 5.50 5.50
C6 T5
C7
M5
3450
50
0+ 370 Km
10.18 9.82
20
359.03
364.53
370.03
19
340.0
16
320.0
324.85
12
15. 851
15.619
15.379
16.232
5.814
6.327
20.0
8
10.316
10.894
1 .084
16.632
16.535
3.432
4. 234
5.258
14.18 5.82
260.0
10.18 9.82
17.6 3
17. 25
17.032
3. 0 1
20.0
20.0
17. 732
18. 021
18.233
C9 G Km 0+20
18.123
C8
2. 178
2.394
C7 T3
0.476
C6
1
234.18
240.0
C4 T2 C5
1
2 0.0
180.0
190.18
200.0
T1 C3
4
18.198
18. 207
18.199
160.00
18.121
140.0
146.18
C2
6.18 13.82
4
-2.7 1
-5.233
-4.6 7
3.743
2.7 3
120.00
15.0
20.51
Khoảng cách
cộng dồn (m)
Tên cọc Km 0+15 M0
10.18 9.82
8
2. 174
4.3 0
20.0
5.51 19.49
12
17.964
18.021
5.858
5. 624
5.140
20.0
80.0
90.18
10 .00
Khoảng cách
lẻ (m)
18
17.727
6. 508
6. 4 6
20.0
650.0.51
10.976
10.603
CĐTN (m)
17.024
17. 2 5
17.410
8.308
15.51 4.49
CĐTK (‰)
16. 538
16. 624
16.240
20
40.0
15.619
15.851
CĐTK (m)
MẶT BẰNG CẦU
1/2 MẶT BẰNG CỌC MỐ, TRỤ
3450
1/2 MẶT BẰNG GỐI ĐỈNH MỐ TRỤ
TỶ LỆ : 1/500
560 0
800
560 0
3450
2%
2%
2%
2% 2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2% 2%
2%
2%
2%
180
180
3450
1 07400
50
348730
Trang : 13
PHAÀN 1
THIEÁT KEÁ SÔ BOÄ
Trang : 14
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Cầu được bố trí theo sơ đồ: 51 + 76 + 84 + 76 + 51 m.
Cầu gồm 4 trụ T1, T2, T3, T4 và 2 mố M0, M5.
Trên cả 4 trụ đều đúc hẫng cân bằng.
Đường cong đứng R = 5000m.
Độ dốc dọc cầu: 3%.
Độ dốc ngang cầu: 2%.
Trang : 15
BỐ TRÍ CHUNG PHƯƠNG ÁN 1
TỶ LỆ : 1/50
510 0
760 0
i = 1.6%
i = 2.8%
i = 0.4%
1: .5
+4.293
+3.85
MNTN +1.0
+1.27
2
5
-24.361
-24.039
-26.861
-32.039
6
-37. 24
-36.840
6
4
-25.754
3
-18.392
-21.292
5
-31.892
-35.301
-41. 49
6
6
-43.730
M1
T1
-50. 83
-37. 24
-36.840
6
-40.916
-41.807
-41. 49
-43.730
T3
T2
-49.760
4
4
5
-35. 39
-35.861
-36. 91
-2 .842
5
5
-8.392
3
3
5
-32.871
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
-1 .393
-13.539
3
4
1
-7.139
3
-21.307
4
-24.507
1
1
-13.861
-20.271
4 -21.871
+10.16 +8.108 0 204060
+8.16
0 204060
+3.758
+3.85
020 4060
+1.27
2
3
i = 2.8%
+2.461
-7.461
-7.365
50 640
+3.7
1
1
6 CỌC KHOAN NHỒI
D=1.2m, L=45m
510 0
+6.35
MNT +5. 0
CĐCHUẨN 0. 0
+2.139
020 40 60
1
-7.071
MNCN +7.30
+3.7
0 20 4060
760 0
i = 1.6%
i = 0.4%
Khổ thông thuyền 9m x 60m
+1.27
+10.16
0 20 40 60 +8.16
+5.635
35090
840 0
T4
6
Hình 1.1 Bố trí chung PASB Cầu Dầm hộp
BTDƯL liên tục 5 nhòp đúc hẫng
640 50
M2
16.801
17.103
17.281
1177..68920
18.0 3
18.24
18.319
18.404
18.485
18.496
18.483
18.398
18.307
18.23
17.9 8
1177..6653
17.257
17.069
16.7 2
16.21047
1155..37725
15.207
6.4 6
6.07
5.858
54..164903
4.3 0
3.743
2.5 7
2.174
-2.7 1
-5.23
-4.6 7
0.476
2.093
2.394
3.0 1
33..441342
5.258
5.378
5.814
8.1407
1100..3982
1 .084
Khoảng cách
lẻ (m)
20. 0 12.18 7.82 20. 0 6.18 13.82 20. 0 8.18 1 .82 20. 0 10.18 9.82 20. 0 12.18 7.82 20. 0 14.18 5.82 20. 0 8.18 1 .82 20. 0
1155..462264
16.214805
32.
110..06 29
8.34098
CĐTK (m)
CĐTK (‰)
28
24
20
16
12
8
4
1 1
4
8
12
16
20
24
28
3 .3
CĐTN (m)
1.82
17.51 5.67 4.67
1250..075
3480.180
60. 0
72.18
80. 0
11006..018
120. 0
140. 0
148.18
160. 0
180. 0
190.18
20 .0
2 0. 0
232.18
240. 0
260. 0
227840..180
30 .0
308.18
320. 0
3420.108
335695..6396
370. 3
Khoảng cách
cộng dồn (m)
Tên cọc Km 0+15 M1
2.18
5.75 17.43
C5 HLKB C6
C7 T2 C8
C9 HLG Km 0+20
C1 T3 C2
C3 HLKB C4
C5 T4 C6
C7
M2
0+370 Km
C3 T1 C4
HLB
HLB
C2
Trang : 16
1.2. TÍNH TOÁN SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP:
1.2.1. Chia đốt dầm:
Công tác chia đốt dầm tuỳ thuộc vào năng lực thi công của xe đúc. Ta chia đốt như
sau:
43000
6000
3@3000
k0
k1
4@3500
k3
k2
k4
k5
3@4000
k6
k7
k8
2000
k9
k10
3000
Hình 1.3 : Phân chia đốt dầm trụ P2-P3
Đốt trên đỉnh trụ K0P2 dài 12m.
Các đốt P2K1 – P2K3 dài 3 m.
Các đốt P2K4 – P2K7 dài 3.5 m.
Các đốt P2K8 – P2K10 dài 4 m.
35000
6000
k0
5@2400
k1
k2
k3
5@3000
k4
k5
k6
k7
k8
2000
k9
k10
HL
3000
Hình 1.4 : Phân chia đốt dầm trụ P1-P4
Đốt trên đỉnh trụ K0P1 dài 12m.
Các đốt P1K1 – P1K5 dài 2.4 m.
Các đốt P1K6 – P1K10 dài 3 m.
Trang : 17
HL
1.2.2. Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện
Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo quy luật parabol bậc 2.
Xác đònh đường cong đáy dầm như sau :
Đường cong đáy dầm trên cánh hẫng trụ P2-P3
y
3 0.3 1.7
4.2
b1(0;0.8)
0.8
5.0
81
b3(40.5;3.3)
b2(81;0.8)
a3(40.5;3)
a1(0;0)
x
a2(81;0)
Hình 1.5 - Sơ đồ xác đònh phương trình thay đổi dầm
y =−
12 2 12
x + x
812
81
y =−
10 2 10
x + x + 0.8
812
81
s0
k0
s1
s2
k1
s3
k2
s4
k3
s5
k4
s6
k5
s7
k6
s8
k7
s9
k8
s10
k9
s11
k10
Hình 1.6 : Phân chia các mặt cắt ngang dầm tại trụ P2-P3
Đường cong đáy dầm trên cánh hẫng trụ P1-P4
y =−
12 2 12
x + x
652
65
y =−
10 2 10
x + x + 0.8
652
65
Trang : 18
HL
y
3 0.3 1.7
4.2
b1(0;0.8)
0.8
5.0
65
b3(32.5;3.3)
b2(65;0.8)
a3(32.5;3)
a1(0;0)
a2(65;0)
Hình 1.7 - Sơ đồ xác đònh phương trình thay đổi dầm
s12
s13
s14
k1
k0
s15
s16
k3
k2
s17
k4
s18
k5
s19
k6
s20
k7
s21
k8
s22
k9
s23
k10
HL
3000
Hình 1.8 : Phân chia các mặt cắt ngang dầm tại trụ P1-P4
Ta xác đònh được chiều cao dầm tại các mặt cắt như sau:
Mặt cắt
Khoảng cách lẻ
(m)
Cộng dồn
(m)
Chiều cao dầm
(m)
Chiều dày bản đáy
(m)
S0
0
0
5.000
0.800
S1
4.5
4.5
4.370
0.695
S2
3
7.5
3.992
0.632
S3
3
10.5
3.646
0.574
S4
3
13.5
3.333
0.522
S5
3.5
17
3.010
0.468
S6
3.5
20.5
2.732
0.422
S7
3.5
24
2.498
0.383
S8
3.5
27.5
2.309
0.352
Trang : 19
x
S9
4
31.5
2.148
0.325
S10
4
35.5
2.046
0.308
S11
4
39.5
2.002
0.300
HL
1
40.5
2.000
0.300
S12
0
0
5.000
0.800
S13
4.5
4.5
4.227
0.671
S14
2.4
6.9
3.861
0.610
S15
2.4
9.3
3.529
0.555
S16
2.4
11.7
3.229
0.505
S17
2.4
14.1
2.962
0.460
S18
2.4
16.5
2.727
0.421
S19
3
19.5
2.480
0.380
S20
3
22.5
2.284
0.347
S21
3
25.5
2.139
0.323
S22
3
28.5
2.045
0.308
S23
3
31.5
2.003
0.300
HL
1
32.5
2.000
0.300
1/2 MÆT C¾T TR£N TRô
1/2 MÆT C¾T GI÷A NHIP
11000
200 1500 300
1500 500 1000
1500
300 1100
2000
1000 1000
300
300 300 850 600
1000 500 1500
3500
3300
1500
3500
300
300
2200
2200
800300
5000
1450
300 1500 200
2500
3000
3000
2500
Trang : 20
Các kích thước thay đổi phụ thuộc vào vò trí mặt cắt bao gồm : chiều cao dầm và
chiều dày bản đáy.
Đặc trưng hình học của tiết diện được xác đònh theo công thức:
1
Diện tích mặt cắt ngang. A = × ∑ ( x i − x i +1 ) × ( yi − yi +1 )
2
1
× ∑ ( x i − x i +1 ) × ( y i2 + yi × y i +1 + yi2+1 )
Toạ độ trọng tâm mặt cắt. y c =
6× A
1
2
2
Mô men tónh của mặt cắt đối với trục x. Sx = × ∑ ( x i − x i+1 ) × ( yi + yi × yi +1 + yi +1 )
6
Mô men quán tính đối với trục trung hoà
1
I x = × ∑ ( x i − x i+1 ) × ( y3i + yi2 × yi +1 + yi × yi2+1 + yi3+1 )
12
Trong đó: i,i+1,… các điểm gấp khúc liên tục tạo nên dầm hộp.
2
1 12
3
4
5
20
21 22 13 14
19
18
11
15
8
9
10
16
17
6
7
Hình 1.9 : Đánh số các điểm gấp khúc liên tục để tính đặc trưng hình học
Các đặc trưng hình học của tiết diện được tính toán rồi lập thành bảng sau :
Bảng các đặc trưng hình học tại các mặt cắt ngang
Mặt cắt
Li Cộng dồn
(m)
(m)
H
(m)
h
(m)
A
(m2)
Sx
(m3)
Ytg
(m)
Ybg
(m)
Ith
(m4)
S0
0
0
5.000 0.800 12.765 31.998 2.507 2.493 48.0330
S1
4.5
4.5
4.370 0.695 11.611 24.581 2.117 2.253 33.5238
S2
3
7.5
3.992 0.632 10.917 20.604 1.887 2.104 26.2769
S3
3
10.5
3.646 0.574 10.283 17.289 1.681 1.965 20.5696
S4
3
13.5
3.333 0.522
9.709
14.550 1.499 1.835 16.1154
Trang : 21
S5
3.5
17
3.010 0.468
9.117
11.979 1.314 1.696 12.1826
S6
3.5
20.5
2.732 0.422
8.606
9.976
1.159 1.572
9.3128
S7
3.5
24
2.498 0.383
8.178
8.447
1.033 1.465
7.2551
S8
3.5
27.5
2.309 0.352
7.832
7.311
0.934 1.376
5.8141
S9
4
31.5
2.148 0.325
7.537
6.415
0.851 1.297
4.7356
S10
4
35.5
2.046 0.308
7.349
5.879
0.800 1.246
4.1184
S11
4
39.5
2.002 0.300
7.268
5.657
0.778 1.224
3.8699
HL
1
40.5
2.000 0.300
7.265
5.648
0.777 1.223
3.8597
S12
0
0
5.000 0.800 12.765 31.998 2.507 2.493 48.0330
S13
4.5
4.5
4.227 0.671 11.347 23.030 2.030 2.197 30.6486
S14
2.4
6.9
3.861 0.610 10.678 19.318 1.809 2.052 24.0247
S15
2.4
9.3
3.529 0.555 10.068 16.232 1.612 1.916 18.8211
S16
2.4
11.7
3.229 0.505
9.518
13.690 1.438 1.790 14.7708
S17
2.4
14.1
2.962 0.460
9.028
11.616 1.287 1.675 11.6494
S18
2.4
16.5
2.727 0.421
8.598
9.945
1.157 1.570
9.2703
S19
3
19.5
2.480 0.380
8.145
8.335
1.023 1.457
7.1098
S20
3
22.5
2.284 0.347
7.786
7.167
0.921 1.363
5.6372
S21
3
25.5
2.139 0.323
7.520
6.367
0.847 1.293
4.6794
S22
3
28.5
2.045 0.308
7.348
5.877
0.800 1.246
4.1168
S23
3
31.5
2.003 0.300
7.270
5.662
0.779 1.224
3.8755
HL
1
32.5
2.000 0.300
7.265
5.648
0.777 1.223
3.8597
Trang : 22
Vì quá trình thi công cầu đúc hẫng trải qua nhiều giai đoạn khác nhau, qua mỗi giai
đoạn thì các đặc trưng vật liệu (cường độ chòu nén, môđun đàn hồi…) và đặc trưng
hình học tiết diện (diện tích, momen quán tính…) lại thay đổi.
Đặc trưng vật liệu:
t
× fc,
α + β× t
Cường độ của bê tông:
fci, =
Môđun đàn hồi bê tông:
E ci = 0.043 × γ1.5
× fci,
c
Tỉ số môđun giữa cáp DƯL và BT: n ps =
Ep
E ci
Trong đó: α, β hệ số phụ thuộc vào loại xi măng và cách bảo dưỡng.
α = 4, β = 0.85: Xi măng loại I và bảo dưỡng ẩm.
t tuổi của bê tông tính đến thời điểm khảo sát, đơn vò ngày.
Ta tính đặc trưng vật liệu của đốt K0 lúc căng cáp đốt K1. Còn các giai đoạn khác ta
tính toán tương tự.
,
Cường độ bê tông: fci =
40
× 50 = 47.619 MPa .
4 + 0.85 × 40
1.5
Môđun đàn hồi bê tông: Eci = 0.043 × 2500 47.619 = 37091MPa .
Tỉ số môđun giữa cáp DƯL và BT: n ps =
200000
= 5.311 .
27091
Bảng cường độ bê tông theo thời gian
f'c
(MPa)
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
Lúc căng cáp đốt
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9 K10
HL HL
HL
biên kế biên giữa
50.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
50.0
42.3
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
50.0
49.2
42.3
0.0
0.0
0.0
0.0
50.0
50.0
49.2
42.3
0.0
0.0
0.0
50.0
50.0
50.0
49.2
42.3
0.0
0.0
50.0
50.0
50.0
50.0
49.2
42.3
0.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
49.2
42.3
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
49.2
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
Trang : 23
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
37694.2
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
34939.0
37694.2
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
Trang : 24
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
0.0
38007.0
38007.0
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
0.0 42.3 49.2 50.0 50.0
0.0 0.0 42.3 49.2 50.0
0.0 0.0 0.0 42.3 49.2
0.0 0.0 0.0 0.0 42.3
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
K8
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
K7
38007.0
38007.0
38007.0
K6
38007.0
38007.0
38007.0
K5
38007.0
38007.0
38007.0
K4
38007.0
38007.0
Eci
(MPa)
38007.0
38007.0
38007.0
K3
37694.2
38007.0
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
34939.0
0.0
37694.2
38007.0
K2
34939.0
37694.2
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
0.0
0.0
34939.0
38007.0
K1
0.0
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
K0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
0.0
K5
0.0
K3
0.0
K2
0.0
K1
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
0.0
K0
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
K4
0.0
K7
K8
K9
K10
HL
biên
HL
kế biên
HL
giữa
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
0.0
0.0 50.0
50.0
50.0
0.0
0.0
0.0
0.0
50.0
50.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
50.0
Bảng modun đàn hồi bê tông theo thời gian
Lúc căng cáp đốt
HL
HL
HL
K9 K10
kế
biên
giữa
biên
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
HL
giữa
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
np
K0
K1
K2
K3
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9 K10
HL HL
HL
biên kế biên giữa
5.18
0.00
0.00
0.00
5.18
5.64
0.00
0.00
5.18
5.23
5.64
0.00
5.18
5.18
5.23
5.64
5.18
5.18
5.18
5.23
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
Trang : 25
38007.0
0.0
38007.0
38007.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
HL
biên
38007.0
38007.0
38007.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
K10
38007.0
38007.0
38007.0
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
37694.2
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
K9
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
37694.2
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
K8
0.0
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
37694.2
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
K7
0.0
HL
kế biên
0.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
38007.0
37694.2
34939.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
K6
Bảng tỷ số modun đàn hồi giữa thép DUL và bê tông theo thời gian
Lúc căng cáp đốt
5.18
5.18
5.18
5.18
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
HL
biên
HL
kế biên
HL
giữa
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.64
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.23
5.64
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.18
5.23
5.64
0.00
0.00
0.00
0.00
5.18
5.18
5.23
5.64
0.00
0.00
0.00
5.18
5.18
5.18
5.23
5.64
0.00
0.00
5.18
5.18
5.18
5.18
5.23
5.64
0.00
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.23
5.64
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
5.18
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.18
5.18
5.18
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5.18
5.18
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00
5.18
1.3. THIẾT KẾ SƠ BỘ GIAI ĐOẠN ĐÚC HẪNG
1.3.1. Xác đònh sơ bộ số cáp dự ứng lực cho giai đoạn đúc hẫng
Ta sẽ tính cáp cho giai đoạn thi công, sau đó ta lấy lớn hơn lượng cáp cần thiết để đủ
khả năng làm việc trong giai đoạn khai thác.
Số cáp sơ bộ được chọn theo công thức :
A ps =
Mu
a'
f pu × d ,p − ÷
2
Trong đó:
Mu momen được xác đònh từ midas trong giai đoạn đúc hẫng.
Khoảng cách từ mép ngoài chòu nén đến trọng tâm của cáp dự ứng
hvtt
,
lực, tạm lấy d p = H − t s +
÷
2
'
'
'
Chiều cao vùng chòu nén tối đa, c = 0.42 × d p ⇒ a ' = c × β1 .
Hệ số điều chỉnh,
β1 = 0.85 −
f c' − 28
50 − 28
× 0.05 = 0.85 −
× 0.05 = 0.693
7
7
Trang : 26
Cường độ chòu kéo cáp, fpu =1860 MPa.
Số bó cốt thép tại mỗi mặt cắt :
np =
A ps
A1bo
Sử dụng cáp 15.2mm. Trên trụ P2-P3, 1 bó dùng 19 tao vậy diện tích 1 bó cáp
A1bo = 140 × 19 = 2660 mm 2 .
Sử dụng cáp 15.2mm. Trên trụ P2-P3, 1 bó dùng 12 tao vậy diện tích 1 bó cáp
A1bo = 140 × 12 = 1680 mm 2 .
Do số lượng bó cáp trên các nhòp giống nhau nên chọn số lượng cáp theo từng mặt
cắt chung cho cả các tiết diện trên các trụ như sau :
Chọn số
bó cáp
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
Lúc thi công đốt
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
K8
K9
K10
2
2
4
4
2
6
6
4
2
8
8
6
4
2
10
10
8
6
4
2
12
12
10
8
6
4
2
14
14
12
10
8
6
4
2
16
16
14
12
10
8
6
4
2
18
18
16
14
12
10
8
6
4
2
20
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
22
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
Trang : 27
