ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU - TRƯỜNG ĐH GTVT HÀ NỘI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.72 MB, 188 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN: VẬT LIỆU XÂY DỰNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-------------------------

Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2016
GIẤY GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CƠ SỞ
-

Căn cứ mục đích, yêu cầu đào tạo của chuyên ngành Vật liệu và công nghệ xây dựng
giao thông;

-

Căn cứ đề cương nhiệm vụ thực hiện của đề tài tốt nghiệp cho sinh viên lớp Vật liệu
và công nghệ xây dựng khóa 53;
Bộ môn Vật liệu Xây dựng quyết định giao nhiệm vụ thiết kế cơ sở của đồ án tốt
nghiệp cho sinh viên:
- Họ và tên sinh viên: Hoàng Thị Huyền Trang;
- Lớp: Vật liệu và công nghệ xây dựng giao thông – Khóa 53
Công trình: vượt qua sông Ninh Cơ, nối liền T.T Yên Định - Hải Hậu và T.T Liễu
Đề - Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định, tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình như sau :
- Quy mô công trình: cầu bê tông cốt thép dự ứng lực;
- Tải trọng: hoạt tải HL 93 ; người 3 kN/m2;
- Khổ cầu: W= 2x3,5 + 2x2
- Bề rộng mặt cầu B = W + = 12m;
Phân cách giữa 2 làn xe bằng vạch sơn;
- Đường hai đầu cầu: theo tiêu chuẩn đường cấp IV;

- Khổ thông thuyền cấp V: B = 25m, H = 3,5m;
- Tần suất lũ thiết kế: P = 1%; H1% = +11m;
- Quy phạm thiết kế:
+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05;
+ Tham khảo tiêu chuẩn thiết “Thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN 20 –
79”;
+ Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô 4054-2005.
BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. Thái Khắc Chiến

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp là sự tổng hợp kiến thức các môn được trang bị trong trường cũng
như các kinh nghiệm mà sinh viên thu nhận được trong suốt quá trình nghiên cứu và
làm đồ án. Nó thể hiện kiến thức cũng như khả năng thực hiện các ý tưởng trước một
công việc, là bước ngoặt trong việc áp dụng những lý thuyết được học vào công việc
sau này. Đồng thời nó cũng giúp sinh viên xem xét, tổng hợp lại toàn bộ kiến thức của
mình được học dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của các giáo viên đã trực tiếp tham gia
giảng dạy mình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.
Sau thời gian tham gia học tập và nghiên cứu tại trường, với đầy đủ các yêu cầu của
nhà trường đề ra, em đủ điền kiện để tham gia làm đồ án tốt nghiệp chuyên ngành:
“ Vật liệu & CNXDGT” dưới sự hướng dẫn của giảng viên: TS. Thái Khắc Chiến.
Nhiệm vụ của đồ án đề ra bao gồm:
-

Thiết kế 2 phương án sơ bộ theo số liệu được giao.
Lựa chọn và lập phương án thi công tổng thể cho phương án thiết kế kỹ thuật.
Chuyên đề vật liệu : Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất kéo trước khi ép chẻ đến độ

thấm ion Clo của bê tông có = 50MPa.
Đồ án được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ của giáo viên
hướng dẫn. Xong do sự hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như kinh nghiệm thực
tế của bản thân nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự góp ý của các
thầy, cô giáo để đồ án được hoàn chỉnh hơn, giúp em hoàn thiện hơn kiến thức chuyên
môn để khỏi bỡ ngỡ trước công việc thực tế sau khi tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của thầy TS. Thái Khắc
Chiến, cũng như toàn thể các thầy cô giáo đã giúp đỡ em trong quá trình học tập tại
trường.
Hà Nội, ngày 9 tháng 1 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Huyền Trang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NỘI DUNG VÀ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Hà Nội, ngày 9 tháng 1 năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

TS. Thái Khắc Chiến

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT
NỘI DUNG VÀ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

đường hướng tâm, đường vành đai. Đây là cầu đường đảm bảo lượng giao thông từ
khu vực Đông Bắc bộ thông về phía Tây Bắc cũng như lượng giao thông khu vực các
tỉnh Hà Nam, Thái Bình… về phía Đông.
Cầu Đông Bình nằm trên quốc lộ 37B kết nối T.T Liễu Đề huyện Nghĩa Hưng và
T.T Yên Định huyện Hải Hậu. Cầu bắc qua sông Ninh Cơ, cách cầu phao hiện tại
khoảng 500m về hạ lưu với chiều dài 228,5m.

7

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
CẦU VÀ QUY MÔ DỰ ÁN, PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Vị trí địa lý
Nam định là một tỉnh nằm ở phía nam đồng bằng Bắc Bộ, thuộc vùng duyên hải
Bắc Bộ, Việt Nam. Giới hạn ở tọa độ: 19°54′ - 20°40′ độ vĩ Bắc, 105°55′ - 106°45′ độ
kinh Đông. Diện tích toàn tỉnh: 1669
Địa giới Nam Định:
Phía Bắc giáp với tỉnh Thái Bình;
Phía Nam giáp với tỉnh Ninh Bình;
Phía Tây Bắc giáp với tỉnh Hà Nam;
Phía Đông giáp biển (vịnh Bắc Bộ).
2.2. Đặc điểm địa hình địa mạo
Địa hình tương đối bằng phẳng, chủ yếu là đồng bằng thấp trũng và đồng bằng ven
biển. Khu vực phía tây bắc tỉnh tập trung một số ít đồi núi thấp như Bảo Đài, Ngô Xá
(còn gọi là Thương Sơn, Mai Sơn – Ý Yên), Côi Sơn (còn gọi là núi Gôi), Non Côi,
Hổ Sơn, Kim Bảng nay là Kim Thái, Trang Nghiêm tức núi Ngăm (Vụ Bản)…. Nam
Định có bờ biển dài 72 km từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy.
2.3. Điều kiện khí hậu
Nam Định mang đầy đủ đặc điểm khí hậu của khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩm
mưa nhiều.

-

Nhiệt độ trung bình: 23o–24oC. Tháng lạnh nhất là các tháng 12 và 1, với nhiệt độ

-

trung bình từ 16 – 17°C. Tháng 7 nóng nhất, nhiệt độ khoảng trên 29°C.
Độ ẩm trung bình: 80–85%.
Tổng số ngày nắng: 250 ngày. Tổng số giờ nắng: 1650–1700 giờ.
Lượng mưa trung bình: 1750–1800 mm.
+ Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10;
+ Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau;
Tốc độ gió trung bình: 2–2,3 m/s.
Thuỷ triều tại vùng biển Nam Định thuộc loại nhật triều, biên độ triều trung bình từ

-

1,6 – 1,7 m; lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m.
Mặt khác, do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ nên hàng năm Nam Định thường chịu

-

ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân 4–6 cơn bão/năm (khoảng từ
tháng 7 đến tháng 10).
2.4. Đặc điểm thủy văn
2.4.1. Đặc điểm thủy văn sông ngòi khu vực
Nam Định là vùng đất nằm giữa hạ lưu hai con sông lớn của đồng bằng Bắc Bộ là
sông Hồng và sông Đáy. Sông Hồng chảy vào Nam Định từ xã Mỹ Trung, huyện Mỹ

8
Lộc qua thành phố Nam Định và các huyện Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường, Giao
Thuỷ rồi đổ ra biển Đông ở cửa Ba Lạt, tạo thành địa giới tự nhiên phía đông bắc giữa
Nam Định với tỉnh Thái Bình. Sông Đáy chảy vào địa phận Nam Định từ xã Yên
Phương, huyện Ý Yên qua huyện Nghĩa Hưng rồi đổ ra biển ở cửa Đáy, trở thành địa
giới tự nhiên giữa Nam Định với Ninh Bình. Dòng chảy của sông Hồng và sông Đáy
kết hợp với chế độ nhật triều đã bồi tụ tại vùng cửa hai sông tạo nên 2 bãi bồi lớn ven
biển là Cồn Lu, Cồn Ngạn (Giao Thuỷ) và vùng Cồn Trời, Cồn Mờ (Nghĩa Hưng).
Ngoài hai con sông lớn, trong tỉnh còn có những chi lưu của sông Hồng chảy sang
sông Đáy hoặc đổ ra biển. Từ bắc xuống nam có sông Đào làm địa giới quy ước cho
hai vùng nam bắc tỉnh, sông Ninh Cơ đổ ra cửa Lác (thường gọi là Gót Chàng), sông
Sò (còn gọi là sông Ngô Đồng) đổ ra cửa Hà Lạn.
2.4.2. Hình thái đặc trưng của sông Ninh Cơ
Sông Ninh Cơ là một phân lưu ở hạ nguồn của sông Hồng chảy qua tỉnh Nam Định.
Điểm bắt đầu của nó là nơi tiếp giáp hai xã Trực Chính (huyện Trực Ninh) và Xuân
Hồng (huyện Xuân Trường). Nó chảy qua ranh giới hai huyện Trực Ninh, Xuân
Trường, sau đó xuyên ngang qua huyện Trực Ninh rồi đổi hướng để tạo thành ranh
giới tự nhiên giữa huyện này với huyện Nghĩa Hưng. Đoạn sau đó là ranh giới giữa hai
huyện Nghĩa Hưng (phía tây) và Hải Hậu (phía đông), cuối cùng sông đổ ra cửa Lạch
Giang (còn gọi là cửa Ninh Cơ) tại nơi tiếp giáp giữa xã Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng) và
thị trấn Thịnh Long (Hải Hậu).
Cầu Lạc Quần là cầu bê-tông duy nhất bắc qua sông này, phía Bắc cầu là huyện
Trực Ninh, phía Nam cầu là huyện Xuân Trường. Cùng với đó, nối hai bên bờ sông
còn có cầu phao Ninh Cường, các bến phà Hải Minh, Thịnh Long và một vài bến đò
khác. Con sông này chảy gần như hình sin theo hướng Bắc Đông Bắc - Tây Nam với
chiều dài khoảng 55 km. Nó đem lại nguồn nước và phù sa khá tốt cho 2 huyện Nghĩa
Hưng và Trực Ninh.
-

Tần suất lũ thiết kế ; = +11 m.

-

Khổ thông thuyền: B = 25 m; H = 3,5 m.

-

Mực nước thông thuyền: = +8,6 m.
2.4.3. Đặc trưng hình thái xây dựng cầu
Đoạn sông xây dựng cầu tương đối bằng phẳng và ổn định. Bãi sông hai bên phát
triển mạnh, hiện tại có nhiều sú, vẹt được trồng ở bãi sông gần bờ để ngăn sóng chống
xói lở bờ sông. Hai bên bờ sông có đê ngăn lũ không để nước sông tràn vào đồng.

9
Tại khu vực xây dựng cầu, lũ lớn xuất hiện vào các năm 1987, 1989 và 1978.
2.5. Điều kiện địa chất
Khu vực khảo sát công trình có mực nước ngầm xuất hiện khá nông, mực nước
ngầm chủ yếu phụ thuộc theo tầng, mùa và lưu lượng nước triều cường và nước trên
các con sông, độ sâu mực nước ngầm ổn định từ -0,5 m đến 9,0 m so với mặt đất tự
nhiên. Nước sông có khả năng xâm thực mạnh theo chỉ tiêu SO4.
Căn cứ vào kết quả khảo sát ĐCCT, địa chất khu vực dự kiến xây dựng cầu Đông
Bình được chia ra thành các lớp đất đá từ trên xuống dưới như sau:
+
+
+
+
+
+
+

+

Lớp 1: Bùn á - sét màu xám xanh, xám đen, lẫn hữu cơ.
Lớp 2: Cát bụi màu xám xanh, xám vàng, bão hòa nước, rời.
Lớp 3: Sét cát màu xám xanh, xám đen, trạng thái dẻo.
Lớp 4: Sét màu xám xanh loang đỏ trắng, lẫn sét, trạng thái dẻo cứng.
Lớp 5: Cát hạt nhỏ màu xám vàng, xám trắng, chặt vừa.
Lớp 6: Cát hạt vừa màu xám vàng, chặt vừa.
Lớp 7: Sét pha nâu vàng lẫn dăm sạn, trạng thái nửa cứng.
Lớp 8: Sét màu xám vàng, trạng thái cứng.
2.6. Quy mô tiêu chuẩn và phương án thiết kế

-

Quy mô công trình: cầu bê tông cốt thép dự ứng lực;

-

Tải trọng: hoạt tải HL 93; người 3 kN/m2;

-

Khổ cầu: W= 2x3.5 + 2x2m;

-

Bề rộng mặt cầu B = W + 2 = 12m;
Phân cách giữa 2 làn xe bằng vạch sơn;

-

Đường hai đầu cầu: theo tiêu chuẩn đường cấp IV;

-

Khổ thông thuyền cấp V: B = 25m; H = 3,5m;

-

Tần suất lũ thiết kế: P = 1%; H1% = +11 m;

-

Quy phạm thiết kế:
+ Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05;
+ Tiêu chuẩn thiết kế đường 4054-2005;
-

Dựa vào các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, điều kiện địa chất thủy văn, quy mô
cấp công trình. Cầu Đông Bình được thiết kế với 2 phương án so sánh:

+ Phương án 1: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép DUL super T, L=38,3 m;
+ Phương án 2: Cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép DUL mặt cắt chữ I, L=33 m.

10

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I
Cầu dầm giản đơn BTCT DƯL, mặt cắt super-T
(Sơ đồ nhịp : 5x39,5 m)

3.1. Tổng quan cầu dầm BTCT dự ứng lực super-T
3.1.1. Lịch sử phát triển
Ở Việt Nam, dầm Super -T được ứng dụng đầu tiên cho các nhịp cầu dẫn của dự án
cầu Mỹ Thuận thông qua sự giúp đỡ và chuyển giao công nghệ của chính phủ
Australia. Chiều dài của dầm Super-T được phát triển lên L n=40m và đặc biệt là đầu
dầm được làm khấc để che phần nhô của xà mũ trụ, tạo mỹ quan đẹp cho tổng thể toàn
bộ công trình và phù hợp với kế cấu dây văng nhịp lớn của cầu chính. Sau đó trong dự
án cải tạo Quốc lộ 10, dầm super–T được áp dụng trong các cầu Tân Đệ và Quý Cao.
Hiện nay, dầm super-T đang được ứng dụng rộng rãi trong hàng loạt dự án lớn trên
khắp mọi miền nước ta. Miền Bắc với các dự án cầu Tân Đệ, cầu Quý Cao trên Quốc
lộ 10, cầu Yên Lệnh trên quốc lộ 39, cầu vượt đồi A1 Điện Biên,....Miền Trung với
cầu Chợ Dinh, cầu Thuận An ở Huế, cầu Rộ trên đường Hồ Chí Minh,....Miền Nam
với cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miêu,....
3.1.2. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của dầm super-T
- Ưu điểm:
+ Tiết kiệm chi phí
+ An toàn trong thi công
+ Hình dáng đẹp
+ Hiệu quả kết cấu
+ ổn định
+ tốc độ xây dựng
-

Nhược điểm:
+ Do cánh dầm rộng nên khi áp dụng cho các cầu trên đường cong, có siêu cao cần

phải có biện pháp xử lý bề rộng cánh và tránh tạo bản mặt cầu quá dầy.
+ Dầm được chế tạo theo phương pháp căng trước thích hợp với chế tạo trong công

xưởng. Kết cấu bê tông thành móng đòi hỏi cao về công tác quản lý chất lượng.

+ Gối nghiêng dầm dẫn tới nảy sinh lực cắt tại gối gây ra bởi trọng lượng kết cấu.
- Phạm vi áp dụng
+ Dầm super-T sử dụng hợp lý cho các cầu lớn có nhiều nhịp dẫn, các cầu vượt

đường oto và cầu vượt thành phố.
+ Chiều dài sử dụng ưu việt nhất: 30-40m.

11
3.2. Giới thiệu chung phương án thiết kế
3.2.1. Số liệu ban đầu
-

Các kích thước chung và đặc trưng kết cấu
+
+
+
+
+
+
+

L = 38,3 m
Ltt = 38,3 – 2.0,35 = 37,6 m
a = 2,4 m
W = 7+2 x2 = 11 m
B = 12m
HL-93, người 3 kN/m2
Ltc = 208,5 m.

Chiều dài toàn dầm:
Chiều dài tính toán:
Khoảng cách giữa các dầm:
Khổ cầu:
Bề rộng cầu:
Tải trọng:
Tổng chiều dài cầu:

3.2.2. Đặc trưng vật liệu
3.2.2.1 Cốt thép cường độ cao
- Theo tiêu chuẩn ASTM A416M – Grade 270 của hãng VSL
+ Đường kính danh định 1 tao:
+ Diện tích danh định 1 tao:
+ Cường độ chịu kéo:
+ Cường độ kéo chảy:
+ Ứng suất trong thép khi kích:
+ Ứng suất trong thép sau khi mất mát ứng suất:
3.2.2.2 Cốt thép thường
-

Theo tiêu chuẩn ASTM 706M
Mô đun đàn hồi :
Giới hạn chảy :
Ứng suất kéo của cốt thép do tải trọng sử dụng:

15,2mm
Aps = 143,3mm2
fpu = 1860MPa
fpy = 0,85 fpu = 1581MPa
fpj = 0,7fpu = 1302MPa

fpi = 0,8fpy = 1265MPa

Es = 200000MPa
f sy = 420MPa
fsa = 0,6fsy = 252MPa

3.2.2.3 Bê tông
- Bê tông dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu:

γc

+ Khối lượng thể tích bê tông:
+ Cường độ chịu nén ở 28 ngày:
+ Mô đun đàn hồi:

= 2400 kg/ = 24kN/;
= 40MPa;
= 0,043.. = 3,198.MPa;
Eci
Ec
+ Mô đun đàn hồi của bê tông lúc căng kéo:
= 0,85. = 27183MPa;
+ Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông: = 0,63.
Trong đó

λ

λ

. =3,984MPa;

=1

+ Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông: α = 1,08.10-5
- Bê tông móng, mố, trụ cầu ở 28 ngày tuổi:
+ Cường độ chịu nén ở 28 ngày:
+ Khối lượng thể tích của bê tông:

= 30MPa;
γ c = 2400kg / m 3 = 24kN / m 3

12
+ Mô đun đàn hồi:

= 0,043. . = 2,769. MPa;

3.2.3. Phương án kết cấu
- Kết cấu phần trên
Kết cấu phần trên gồm 5 nhịp dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép DƯL căng trước
có chiều dài mỗi nhịp 39,5m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm chủ tiết diện super-T cao
1,75m; dài 38,3m đặt cách nhau 2,4m.
+ Bản mặt cầu đổ tại chỗ bằng bê tông cốt thép 40 Mpa, dày 20cm.
+ Độ dốc dọc cầu nhịp 1, 2, 4, 5 là 1,5%; độ dốc dọc cầu của nhịp 3 là 0%.
+ Độ dốc ngang cầu là 1,5%.

Mặt cắt ngang cầu:

Hình I.3.2.3.1.1.1: 1/2 MCN giữa nhịp và 1/2 MCN đầu dầm cắt khấc
- Kết cấu phần dưới

+ Mố: Hai mố M1, M2 đối xứng, loại mố nặng chữ U, BTCT thường, đặt trên móng
cọc khoan nhồi đường kính D = 1m.
+ Trụ: Trụ đặc T1, T2, T3, T4, BTCT thường, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường
kính D =1m.
- Mặt cầu và các công trình phụ trợ
+ Lớp phủ mặt cầu dày 19,4cm, bao gồm:
o Lớp mui luyện dày 12cm;
o Lớp phòng nước dày 0,4cm;
o Lớp bê tông Asphalt dày 7 cm;
+ Trên các trụ, mố bố trí các gối cao su bản thép.
+ Khe co giãn bằng cao su.
+ Lan can cầu bằng bê tông và ống thép.

13

Hình I.3.2.3.1.1.2: Bố trí chung phương án 1
3.3. Chọn tiết diện
- Cấu tạo dầm chủ

Dầm super–T tiết diện dạng lòng máng với các kích thước như sau:
+ Đoạn cắt khấc : = 1000mm
+ Đoạn dầm đặc : = 1200mm

25

100

1750

100

1015

735

50

2360
890

80
226

700

50
210 300

735

75100

• Mặt cắt L/2

14
Hình I.3.3.1.1.1.1: Cấu tạo MCN dầm tại L/2

• Đoạn dầm đặc

1750

2360

700

Hình I.3.3.1.1.1.2: Cấu tạo MCN dầm tại L/4
• Mặt cắt gối

100

800

572

75

2360

890

Hình I.3.3.1.1.1.3: Cấu tạo MCN dầm trên gối
- Bố trí vách ngăn:
+ Mỗi dầm bố trí 2 vách ngăn
+ Chiều dày vách ngăn: tvn= 150 mm
- Cấu tạo bản bê tông mặt cầu
+ Chiều dày bản bê tông
+ Chiều dài phần cánh hẫng
+ Chiều dài phần cánh hẫng phía trong

+ Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp
- Cấu tạo dầm ngang
+ Dầm Super T chỉ bố trí dầm ngang ở hai mặt cắt gối
+ Tại mặt cắt gối
+ Cấu tạo dầm ngang tại mặt cắt gối:

ts
= 200 mm
de= 1200 mm
S/2 = 1200 mm
Hcb = 1950 mm
ndn

=

8 dầm

15
1184

100

1000

600

75

100

1490

+
+
+

Chiều cao
Bề rộng bdn
Chiều dày

Hình I.3.3.1.1.1.4: Cấu tạo dầm ngang trên gối
hdn = 600 mm
=
1490 mm
tdn = 1000 mm

3.4. Sơ bộ tính tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ
 Tải trọng bản thân
Chia làm 3 phần: Đoạn cắt khấc + Đoạn dầm đặc + Đoạn giữa.
- Đoạn cắt khấc:
+ Diện tích mặt cắt ngang: A0 = 0,915m2
+ Chiều dài đoạn cắt khấc: l0 = 2.1 = 2m
+ Trọng lượng đoạn cắt khấc: DCdc0 = 24.0,915.2 = 43,92 kN
- Đoạn dầm đặc:
+ Diện tích mặt cắt ngang : A1 = 1,67m2
+ Chiều dài đoạn dầm đặc: l1 = 2.1,2 + 2.0,15 = 2,7m
+ Trọng lượng đoạn dầm đặc : DCdc1 = 24.1,67.2,7 = 108,216 kN
- Đoạn giữa:
+ Diện tích mặt cắt ngang : A2 = 0,627m2

+ Chiều dài đoạn giữa
: l2 = 33,6 m
+ Trọng lượng đoạn giữa : DCdc2 = 24.0,627.33,6 = 505,613 kN
- Vậy tải trọng rải đều lên 1m chiều dài dầm chủ do trọng lượng bản thân dầm:

DCdc 0 + DCdc1 + DCdc 2 43,92 + 108,216 + 505,613
=
Ltt
37,6

= 17,493 (kN/m)

 Tải trọng do dầm ngang
- Diện tích mặt cắt ngang: Adn = 0,851m2

1
1
mc
( Adn .tdn ).γ bt .ndn
(0,851.1).24.2
db
2
2
DCdn =
=
Ltt
37,6

= 0,543 (kN/m)

1
1
mc
( Adn .tdn ).γ bt . 2ndn
(0,851.1).24.2.2
dg
2
2
DCdn =
=
Ltt
37,6
 Tải trọng do tấm nắp dầm

= 1,086 (kN/m)

16
DCnap =

γ bt .Bn .Ln .hn 24.0,89.33, 6.0, 05
=
Ltt
37, 6

= 0,954 (kN/m)

 Tải trọng do bản mặt cầu
DCbmc =

γ bt .Bbmc .Lbmc .h f 24.12.37, 6.0, 2
=
ndc .Ltt
5.37, 6

= 11,52 (kN/m)

 Tải trọng do lớp phủ mặt cầu
- Lớp phủ bê tông asphalt: = 22,5 kN/

DCtd =

γ bt. . Atd . Ltt 22,5.(0,07 + 0,004).11.37,6
=
ndc . Ltt
5.37,6

= 3,663(kN/m)

 Tải trọng do lớp mui luyện tạo dốc
- Lớp mui luyện: = 0,12m; = 24 kN/

DCtd =

γ bt . . Atd . Ltt 24.0,866.37,6
=
ndc . Ltt
5.37,6

= 4,157 (kN/m)

 Tải trọng do lan can
- Sử dụng lan theo tiêu chuẩn AASHTO:

Hình I.3.4.1.1.1.1: Cấu tạo lan can theo AASHTO

DClcdb = 6,970
DClcdg = 0

kN/m

kN/m

Bảng I.3.4.1.1.2: Bảng tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên 1m chiều dài dầm chủ
Loại tĩnh tải
Tĩnh tải bản thân dầm chủ
Tĩnh tải do dầm ngang

Dầm giữa (kN/m)
17,493
1,086

Dầm biên (kN/m)
17,493
0,543

17
Tĩnh tải do bản mặt cầu
Tĩnh tải do lan can

Tĩnh tải do lớp phủ
Tĩnh tải do lớp mui luyện
Tĩnh tải do tấm nắp
Tổng

11,52
0
3,663
4,157
0,954
38,873

11,52
6,970
3,663
4,157
0,954
45,3

3.5. Sơ bộ tính mố cầu M1
Mố: Mố M1 là loại mố nặng chữ U, BTCT tường thẳng, đặt trên móng cọc khoan
nhồi đường kính D =1,0m.
Bản quá độ: Có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đường 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 25cm, dài 4,5m, rộng 11m. Bản quá độ được đặt nghiêng
10%, một đầu gối lên vai kê, một đầu gối trên dầm kê bằng BTCT, được thi công lắp
ghép.

Hình I.3.5.1.1.1.1: Cấu tạo bản quá độ
Chọn kích thước sơ bộ của mố như sau:

- Tường đỉnh:
+ Chiều cao: h = hdầm + hgối + hđá kê

÷

+ Chiều dày: b = (30 50)cm
+ Chiều rộng: l = Btoàn cầu
- Tường thân:
+ Chiều dày : Thường có chiều dày không đổi và không nhỏ hơn 1,5m.
+ Chiều rộng: l = Btoàn cầu
- Tường cánh:
+ Xác định chiều dài tường cánh căn cứ vào: Độ dốc taluy nón mố 1: n

18
Theo quy trình 22TCN272-05:
H

≤

6m độ dốc 1:1 (cầu ô tô); 1:1,25 (cầu đường sắt).

H > 6m độ dốc 1:1,25 (cầu ô tô); 1:1,5 (cầu đường sắt).
Đối với s: H

≤

6m => s =0,65m

H > 6m => s= ( 0,75

÷

1)m

Có thể xác định chiều dài tường cánh theo công thức sau: Lc = nH +s

÷

-

+ Chiều dày tường cánh: (40 50) cm
Bệ mố: Để đảm bảo sự truyền tải trọng đồng đều xuống các cọc thì chiều dày bệ phải

≥

2m. Cao độ đáy bệ đến đường xói lở phải thỏa mãn h> h xói lở . Chọn cao độ đáy bệ

thấp hơn mặt đất tự nhiên 0,5m.
3.5.2. Các kích thước hình học của mố

19
Hình I.3.5.2.1.1.1: Kích thước hình học mố

Hình I.3.5.2.1.1.2: Mặt đứng và mặt bên mố
Bảng I.3.5.2.1.2: Kích thước theo phương dọc cầu
ST
T
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Tên kích thước
Chiều rộng bệ mố
Bề rộng tường cánh (phần dưới)
Bề dày tường thân
Khoảng cách từ tường thân đến mép ngoài bệ
Bề rộng tường cánh (phần đuôi)
Bề rộng tường cánh (toàn bộ)
Khoảng cách từ tường đỉnh đến mép ngoài tường
thân
Bề dày tường đầu
Kích thước phần đỡ bản dẫn
Khoảng cách từ tim gối đến mép ngoài tường thân
Kích thước đá kê gối theo phương dọc cầu

Chiều rộng đất đắp trước mố
Chiều dày bệ mố
Kích thước tường cánh
Kích thước tường cánh
Kích thước tường cánh
Chiều cao mố (đáy bệ đến đỉnh tường đầu)

Kí

Giá

Đơn vị

hiệu
a1
a2
a3
a4
a5
a6

trị
6,000
3,100
1,450
1,450
2,500
6,000

tính

m
m
m
m
m
m

a7

1,050

m

a8
a9
a10
a11
a12
b1
b2
b3
b4
b5

0,400
0,300
0,600
0,700
0,823
2,000

2.350
2,500
1,376
8.000

m
m
m
m
m
m
m
m
m
m

20
ST

Tên kích thước

T
18
19
20
21
22
23

Chiều cao tường thân
Chiều cao tường đầu
Tổng chiều cao tường thân và tường đầu
Chiều cao đá kê gối
Chiều cao từ mấu đỡ bản quá độ đến đỉnh gờ lan can
Kích thước mấu đỡ bản quá độ

Kí

Giá

Đơn vị

hiệu
b6
b7
b8
b9
b10
b11

trị
3,556
2,444
6,000
0,200
0,976
0.300

tính

m
m
m
m
m
m

Bảng I.3.5.2.1.3: Kích thước theo phương ngang cầu:
STT
1

Kí

Tên kích thước
Bề dày tường cánh
Chiều rộng bệ mố theo phương ngang

2

cầu
3
Bề rộng mố theo phương ngang cầu
4
Bề rộng đá kê gối
5
Số lượng đá kê gối
3.5.3. Xác định tải trọng tác dụng lên mố

Giá trị

hiệu
c1

Đơn vị

0,500

tính
m

c2

12,000

m

c3
c4
Nđk

12,000
0,800
5,000

m
m
Đá kê

 Tĩnh tải

Bảng I.3.5.3.1.1: Tính toán thể tích các bộ phận mố cầu
STT

Tên kết cấu

Công thức tính

Thể tích

1

Bệ mố

Vbm = b1.a1.c2

(m3)
144

2

Tường thân

Vtt = a3.b6.c3

61,87

3

Tường đầu (trên)

Vtđ = a8.b7.c3

11,73

4

Mấu đỡ bản quá độ

Vmđ = (b11+a9/2).a9.(c3-2.c1)

1,49

5

Tường cánh (phần đuôi)

Vtcd = 2.(2b4+b3).a5.c1

13,13

6

Tường cánh (phần thân)

Vtct = 2.(b2+ b3 + b4).a2.c1

19,3

7

Đá kê gối

Vđk = nđk.(a11.b9.c4)

0,56

8

Tường tai

Vtt = 2.1,05.0,2.1,7

0,714

 Tải trọng bản thân mố
Pmố = (144+61,87+11,73+1,49+13,13+19,3+0,56+0,714)x24= 6067,06 (kN)
- Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối tại mố:

21
37,6m

1

W= 18,8 m
- Tĩnh tải giai đoạn 1 tác dụng lên mố:
DC = PMố+ ndc . (qdc + qdn + qbmc + qtn + qlc ).w
= 6067,06 + 2.(17,493 + 0,543 + 11,52 + 0,954 + 6,97).18,8
+ 3.(17,493 + 1,086 + 11,52 + 0,954 + 0).18,8
= 9253,08 (kN)

- Tĩnh tải giai đoạn 2 tác dụng lên mố :
DW = ndc .(qlớp phủ + qtạo dốc ).w = 5.(3,663+4,157).18,8 = 735,08 (kN)
 Hoạt tải:
-Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế + người:
p(ng)=3kN/m 2

145kN

145kN 35kN
L=9,3kN/m

1 0,886 0,771

4,3m

4,3m

37,6m

Đường ảnh hưởng phản lực gối tại mố
+ Biểu thức tính Tải trọng xe tải + tải trọng làn:

LL = n.m.(1+

IM
100

).(Pi .yi )+ n.m.Wlàn.w

+ Biểu thức tính Tải trọng người đi:

PL = n.Bng.png.w
Trong đó:
n : Số làn xe , n = 2.
m : Hệ số làn xe, m = 1.

IM : Lực xung kích (lực động ) của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+
Pi, yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng.

IM
100

) = 1.

22
w: Diện tích đường ảnh hưởng.
Wlàn, png : Tải trọng làn và tải trọng người: Wlàn = 9,3 kN/m , png = 3kN/m2
 LLxe tải = 2.1.1.(1.145 + 0,886.145 + 0,771.35) + 2.1.9,3.18,8 = 950,59(kN)
 PL = 2.2.3.18,8 = 225,6 (kN)
-

Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế + người:
p(ng)=3kN/m2

110kN 110kN
L=9,3kN/m

1

0,968

1,2m

37,6m

 LLxe 2 trục = 2.1.1.(1.110 + 0,968.110) + 2.1.9,3.18,8 = 728,64 (kN)
 PL = 2.2.3.18,8 = 225,6 (kN)

Vậy: LL=max(LL(Xe tải), LL(Xe 2 trục) ) = LL(Xe tải)= 950,59 (kN)
Bảng I.3.5.3.1.2: Tổng tải trọng tính toán dưới đáy bệ (theo TTGHCĐ I):
Trạng thái

Nguyên nhân
Nội lực
P(kN)

DC
(gDC = 1.25)
9253,08

DW
(gDW = 1.5)
735,08

giới hạn

LL
(gLL = 1.75)
950,59

PL
(gPL= 1.75)
225,6

Cường độ I
14727,3

 PĐáy bệ = 14727,3 (kN)
3.5.4. Tính toán bố trí cọc khoan nhồi trong móng
3.5.4.1 Số liệu địa chất – thủy văn
-

Số liệu địa chất
Qua số liệu thăm dò tại lỗ khoan ở khu vực xây dựng cầu địa chất có cấu tạo như sau:
Lớp đất
2
3
4
5
6
7
8

Chiều dày
1,7
3,8
3,5
6,5
7,9
4,5

Rất lớn

Loại đất
Cát bụi
Sét cát
Sét dẻo cứng
Cát hạt nhỏ
Cát hạt vừa
Sét nửa cứng
Sét cứng

N (SPT/300mm)
5
12
18
20
25
30
55

(MPa)
0,083
0,09
0,1
0,15

23

Kết luận: Căn cứ vào kết quả khảo sát, khoan thăm dò địa chất công trình tại vị trí

xây dựng cầu, kiến nghị: móng mố cầu phải đặt vào lớp số 8.
-

Số liệu thủy văn
+
+
+

Cao độ mực nước cao nhất
Cao độ mực nước thi công
Mực nước thông thuyền

MNCN = + 11,0 m
MNTC = + 6,2m
MNTT = + 8,6m

3.5.4.2 Số liệu thiết kế

-

Chọn cọc khoan nhồi có đường kính D = 1m
Độ xiên của cọc trong đất:
0
Cao độ đỉnh bệ móng:
CĐIM = +8,08 m
Cao độ đáy bệ móng:
CĐAM = +6,08 m
Cao độ mặt đất tự nhiên
MĐTN = +8,48 m
Cao độ mũi cọc:

CĐMC = -25.92 m
Chiều dài cọc dự kiến:
L = 32 m (Tính từ đáy bệ)
Chiều dài đập bỏ bê tông đầu cọc:
1,0 m
Tổng chiều dài cọc:
33,0m
Chiều dài của cọc trong đất:
L = 32 m
Chiều dài tự do của cọc:
L0 = 0 m
Cường độ chịu nén bêtông thân cọc: = 30 MPa
Trọng lượng riêng của bêtông:
γc = 2400 kg/m3 = 24 kN/m3
Modul đàn hồi của bêtông:
Ec=0,043.. =27691MPa.
Modul đàn hồi của bêtông:
Ec=0,043..=27691MPa.

-

Diện tích mặt cắt ngang cọc:
Ag = π.D /4 = 3,14.1/4 = 0,7854 m2
Momen quán tính:
I = = 3,14.1/64 = 0,04906 m4
Chu vi mặt cắt ngang cọc:
P = π.D = 3,14.1 = 3,14 m
Cốt thép có gờ theo tiêu chuẩn ASTM A615 Grade 60:

2

f =420MPa

-

+ f u =620MPa ; y
;
+ Môđun đàn hồi của thép: Es = 200000 MPa;
Đường kính thanh cốt thép dọc:
D = 32mm
Diện tính 1 thanh cốt thép:
Ab = ./4 = 804,2 mm2
Số lượng thanh thép dọc:
n = 16 thanh.
Tổng diện tích thép:
As = 16.804,2 = 12868 mm2
Đường kính cốt đai: cốt đai xoắn:
D = 13 mm.

3.5.4.3 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc.
1. Tính toán sức chịu tải của cọc

P = min[PR ,Q R ]
Trong đó:
P: sức chịu tải giới hạn của cọc
PR: sức chịu tải giới hạn của cọc theo vật liệu
QR: sức chịu tải giới hạn của cọc theo đất nền

24

 Tính toán sức chịu tải theo vật liệu
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: ( 5.7.4.4 –1, Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)

PR =φPn
Đối với cấu kiện có thép đai xoắn:

Pn =0,85.[A s .f y +0,85.f c' .(A g -A s )]

( 5.7.4.4 –2, Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)

Trong đó:
fy = 420MPa: Cường độ giới hạn chảy của thép dọc.
f'c = 30MPa: Cường độ chịu nén của bêtông ở tuổi 28 ngày.
As = 12868 mm2 : Diện tích cốt thép dọc.
Ag = 0,7854 m2 : Diện tích mặt cắt ngang cọc.
φ

= 0,75: Hệ số sức kháng (quy định ở mục 5.5.4.2).

6
Vậy: Pn =0,85.[12868.420+0,85.30.(0,7854.10 -12868)]=21338,5kN

 PR = 0,75.21338,5 = 16003,9 (kN).
 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền
Công thức tính toán:

Q R =φqp .Qp +φqs .Qs
Trong đó:

φ qp

φ qs

Q p =q p .A p Qs =q s .A s
;

: hệ số sức kháng ở mũi cọc,

: hệ số sức kháng ở thân cọc, (theo Horvath và Kenney, 1979)

Q P : sức kháng mũi cọc (N)
QS : sức kháng thân cọc (N)
qp

: sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)

q s : sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
Ap : diện tích mũi cọc (mm2)
As : diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
- Sức kháng thân cọc
+ Đối với đất dính ta tính theo phương pháp α :

qS =α.Su
Trong đó: Su - Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)

α

- Hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM)

25
Theo AASHTO 2007 hệ số α được lấy như sau:
α = 0,55

khi

Su
≤ 1,5
ρa

S

S
α=0,55-0,1 u -1,5 ÷
1,5 ≤ u ≤ 2,5
ρa
 ρa
 khi
Trong đó: Su = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa)
α= hệ số dính bám (DIM)
ρa= áp suất không khí (=0,101 MPa =101 kN/m2)
+

Đối với đất rời:
(theo Meyerhof, 1976)

Kết quả sức kháng thân cọc theo đất nền như sau :
Bảng I.3.5.4.3.2: Sức kháng thân cọc theo đất nền
Lớ

As

Su

N

qs

Qs

(m)

(m2)

(MPa)

(SPT)

(MPa)

(kN)

Cát bụi
Sét cát
Sét dẻo cứng
Cát hạt nhỏ
Cát hạt vừa
Sét nửa

1,7

3,8
3,5
6,5
7,9
4,5

5,34
11,93
10,99
20,41
24,81
14,13

0,083
0,09
0,1

5
20
25
-

0,55
0,55
0,55

0,005
0,046
0,050
0,019

0,024
0,055

26,70
548,78
549,5
387,79
595,44
777,15

cứng
Sét cứng

4,1

12,87

0,15

-

0,55
∑ Qsi =

0,083

1068,21
3953,57

p

Loại đất

đất
2
3
4
5
6
7
8

Tổng cộng sức kháng thân cọc :
 Sức kháng thân cọc : Qs= 3953,57 (kN)
- Sức kháng mũi cọc

Đối với cọc chịu tải trọng dọc trục trong đất dính, sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
của cọc khoan tính như sau:

q p =N c .Su ≤ 4

 z 
N c =6 1+0,2  ÷ ≤ 9
 D 

Trong đó:
D: đường kính cọc khoan, D = 1000mm.
z: độ xuyên của cọc khoan, z = 32000mm.
Su : cường độ kháng cắt không thoát nước, Su = 0,15 MPa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH VẬT LIỆU - TRƯỜNG ĐH GTVT HÀ NỘI

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về