3 cau dan thepviet
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (202.08 KB, 25 trang )
ThiÕt kÕ s¬ bé
PAsb cÇu dµn thÐp liªn tôc
ch−¬ng iii
PASB cÇu dµn thÐp liªn tôc
NguyÔn xu©n viÖt
54
cÇu ®−êng s¾t k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
chơng iii
PASB cầu dàn thép liên tục
3.1
Giới thiệu chung
3.1.1 Bố trí chung cầu
Cầu đợc bố trí theo sơ đồ: 2x33 + 80 + 100 + 80 + 2x33m.
Chiều dài toàn cầu: L = 400m.
Cầu gồm 8 trụ P1, P2, P3, P4, P5, P6 và 2 mố A1,A2.
Hai nhịp dẫn dầm I 33m từ mố A1-P1-P2 và từ mố A2-P6-P5.
Đờng cong đứng R = 5000m, L = 400m.
Độ dốc dọc cầu : 4%.
Độ dốc ngang cầu : 2%.
3.1.2 Kết cấu phần trên
Cầu đợc thi công theo phơng pháp lắp hẫng cầu bằng đối xứng.
Dàn có chiều cao 10m, chiều dài khoang 10.m. Dàn loại tam giác không có thanh
đứng, thanh treo.
Phần nhịp dẫn có mặt cắt chữ I, chiều cao dầm 1.7m gồm 6 dầm đợc liên kết với
nhau bằng hệ liên kết ngang.
Vật liệu dùng cho kết cấu:
Bê tông mác 40 Mpa.
Thép cấu tạo dùng theo ASTM A 706M
Thép hợp kim thấp.
3.1.3 Kết cấu phần dới
3.1.3.1 Trụ cầu
Dùng loại trụ thân cột cho bốn trụ P2, P3, P4, P5 bê tông cốt thép thờng đổ tại chỗ.
Phơng án móng: dùng móng cọc khoan nhồi D = 1m, L = 24m.
Nguyễn xuân việt
55
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
3.1.3.2 Mố cầu
Dùng mố chữ U bê tông cốt thép .
Phơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đờng kính cọc D = 1m, L =
24m.
3.2
Tính toán phơng án sơ bộ
9 Tính toán lựa chọn kết cấu nhịp.
9 Tính duyệt các thanh dàn chủ .
9 Tính toán một trụ, 1 mố, sơ bộ tính toán cọc.
3.2.1 Tính toán kết cấu nhịp dàn chủ
3.2.1.1 Xác định kích thớc hình học dàn
Xác định chiều cao dàn chủ
Chiều cao dàn chủ đợc chon theo các yêu cầu sau:
Trọng lợng thép của dàn chủ nhỏ.
Bảo đảm tĩnh không thông thuyền và thông xe.
Chiều cao kiến trúc nhỏ đối với cầu dầm chạy trên.
Đảm bảo độ cứng theo phơng đứng của kết cấu nhịp: f < fchi phí
Đảm bảo mỹ quan và phù hợp với cảnh quan ở khu vực xây cầu.
Nh vậy chọn chiều cao dàn bằng h = 10m.
Tiết diện các thanh dàn chủ.
Các thanh có tiết diện chữ H riêng thanh cổng cầu có tiết diện hộp .
Kích thớc của mặt cắt các thanh đợc thể hiện trên hình vẽ:
b
t
h
t
hc
h
hc
b
Nguyễn xuân việt
56
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Bảng số liệu các thanh cần chọn
Chiều
cao,
h(cm)
60
60
60
Tên thanh
Thanh biên trên
Thanh biên dới
Thanh xiên trong
Thanh cổng tiết diện
60
hộp
Bề dày
Chiều rộng,
bản bụng,
b(cm)
t (cm)
50
2
50
2
48
2
Chiều dày
bản cánh
,hc(cm)
3.2
4.0
2.8
Diện tích
thanh , Aa
(m2)
0.0427
0.0504
0.0378
40
1.2
0.0234
1.2
Cấu tạo hệ dầm mặt cầu.
Hệ dầm mặt cầu bao gồm dầm dọc và dầm ngang để đỡ mặt cầu và truyền tải trọng
từ mặt cầu tới dàn chủ. Để đảm bảo cho tải trọng truyền vào các nút dàn chủ dầm
ngang đợc bố trí tại các nút dàn còn dầm dọc tựa lên dầm ngang. Dầm dọc và dầm
ngang phải đợc liên kết chắc chắn để tạo thành hệ dầm mặt cầu.
Chọn liên kết giữa dầm dọc và dầm ngang là dạng cánh dầm dọc và dầm ngang
bằng nhau.
Cấu tao dầm ngang
Chiều cao dầm ngang và các kích thớc chon :
h = 80 cm, b = 32cm ,hc = 3,2cm ,t = 2cm
Cấu tạo dầm dọc
Chiều cao dầm dọc và các kích thớc chon :
h = 80 cm, b = 32cm ,hc = 3,2cm ,t = 2cm
3.2.1.2 Tĩnh tải của cầu dàn
Trọng lợng bản thân dàn
Diện tích các thanh dàn chủ nh sau:
ABiên trên= 0,0427
(m2).
ABiên dới= 0,0504
(m2).
Axtrong = 0,0267 (m2).
Acổngcầu = 0,0234
(m2).
Trọng lợng của từng loại thanh:
Nguyễn xuân việt
57
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
DCBiên trên= 0,0427 ì 8 ì 78.5
DCBiên dới
= 26.8 kN
= 0,0504 ì 8 ì 78.5
= 31.65 kN
DCxiêntrong = 0,0267ì
4 2 + 8.5 2 ì78.5 = 19.70 kN
DCcổngcầu = 0,0234ì
4 2 + 8.5 2 ì78.5 = 17.26 kN
Trọng lợng tổng của từng loại thanh.
DCBiên trên = 29 ì 26.8 = 777.2 kN
DCBiên dới = 30 ì 31.65 = 949.5 kN
DCxiêntrong = 54 ì 19.70 = 1063.8 kN
DCcổngcầu = 6 ì 17.26 = 103.56 kN
ặDCdàn = 2894.06 kN
Trọng lợng các dầm ngang
Ta bố trí dầm ngang tại các nút dàn vậy toàn cầu có 26 dầm ngang kích thớc dầm
ngang nh hình vẽ:
3.2
32
80
2
Adngang = 0,0352 (m2).
DCdngang = 0,0352 ì9ì 78.5 = 24.87 kN
ặDCdngang = 31 ì 24.87 = 770.9 kN.
Nguyễn xuân việt
58
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Trọng lợng dầm dọc
Khẩu độ dầm dọc bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, toàn cầu có 5ì29=145
dầm dọc. ở đây bố trí 5 dầm dọc đối xứng nhau qua tim dàn. Khoảng cách giữa hai
dầm dọc là 1.8 (m). Hình vẽ:
3.2
32
80
2
Addọc = 0,0352 (m2).
DCddọc = 0,0352 ì8ì 78.5 = 22.1 kN
ặDCddọc = 145 ì 22.1 = 3204.5 kN.
Hệ liên kết dọc:
Lấy DClkd = 1 kN/m.
Lề ngời đi bộ
Phần lề ngời đi bộ bố trí hẫng ra ngoài mặt phảng dàn. Phần hẫng này có tải trọng
tác dụng nhỏ, ta vẫn dùng thép chữ I nh dầm ngang nhng có vát góc và một dầm
dọc.
Đoạn hẫng này dài 2.75 (m) ặTrọng lợng phần hẫng này:
qhẫng ngang = 0,0352ì 2.25ì 78.5 = 7.6 kN
Toàn cầu có 30 nút dàn bố trí nh vậy (tính cho một bên lề ngời đi)
ặDChẫng ngang = 30ì7.6 = 228 kN.
Thanh dọc để nối các đoạn hẫng này dùng thép I500 dài 8 (m). Toàn cầu có 29 đoạn
(tính cho một bên lề ngời đi)
Trọng lợng của nó là: qhẫng dọc = 19.59ì29 = 1155.8 kN
Bản bê tông mặt cầu lề ngời đi:
DWBảnbt = 0.15ì24ì2.75= 9.9 (kN/m)
Nguyễn xuân việt
59
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Trọng lợng lan can tay vịn
Vbt = ( 0,5ì0,25 0.1x0.25/2 )ì240 = 27.(m3)
Vth=
.0,12
4
x240=1.884 (m3)
ặ DWlc +tayvin =
27 ì 24 + 1.884 x78.5
= 3.4 kN/m
240
Trọng lợng lớp phủ mặt cầu phần xe chạy
+ Bê tông át phan chiều dày 5 cm:
0.05 ì 23
= 1.15 kN/m2
+ Bê tông xi măng bảo hộ dày 3cm:
0.03 ì 24
= 0.72 kN/m2
+ Lớp phòng nớc dày1 cm:
0.01 ì 15
= 0.15 kN/m2
+ Lớp mui luyện dày 1.03 cm:
Tổng cộng:
0.0103 ì 24 =0.24 kN/m2
DWLP = 2.26 kN/m2
ặ Tĩnh tải rải đều của lớp phủ mặt cầu là:
LP
= 2.26 ì8 = 18.08 kN/m
DWTC
LP
= 1.25 ì 18.08 =22.6 kN/m
DWTT
Tổng hợp kết quả
Tĩnh tải giai đoạn I
Trọng lợng một mặt phẳng dàn :
ặ P =
1
(DCdngang + DCddọc )+DCdàn =
2
=
1
(770.9+3204.5)+2894.06 = 4881.76 kN
2
Vậy tổng trọng lợng tính cho 1 dàn giai đoạn I là:
DC = 4881.76+1155.8+228=6265.56 kN
Vậy tĩnh tải rải đều trên 1 m dài cầu tính cho một dàn giai đoạn I là:
DCTC =
6265.56
+ 1= 27.1 (kN/m)
240
Nguyễn xuân việt
60
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
DCTT = 1.25ì DCTC= 33.88 (kN/m)
Tĩnh tải giai đoạn II:
DWTC =9.9+3.4+18.08=31.38 kN/m.
3.2.1.3 Hệ số phân bố ngang
Điều 4.6.2.4 Tiêu chuẩn 22TCN:272-01 cho phép dùng quy tắc đòn bẩy để tính hệ số
phân bố tải trọng trong dàn.
gHL-93 = 0.5(0.896+0.708+0.594+0.406)=1.302
gNg = 0.5ì2(1.05+1.26)=2.31
3.2.1.4 Tính hệ mặt cầu
Tính dầm dọc
Dầm dọc làm việc nh một dầm liên tục tựa trên các gối đàn hồi. Dầm dọc chịu uốn
dới tác dụng của tải trọng thẳng đứng đồng thời dầm dọc còn chịu lực dọc do tham
gia làm việc chung với dàn chủ. Để đơn giản tính toán, có thể coi dầm dọc liên kết
bằng khớp với dầm ngang, nghĩa là đối với tải trọng thẳng đứng đợc phép tính dầm
dọc nh một dầm giản đơn có khẩu độ bằng khoảng cách giữa hai dầm ngang, tức là
bằng chiều dài khoang dàn d.
Tính hệ số phân bố ngang cho dầm dọc:
Công thức tính toán:(bảng 4.6.2.2.2a-1)
Hệ số phân bố ngang cho dầm phía trong:
S S Kg
G = 0.075 +
3
2900 L L.t s
0.6
0.2
0.1
Trong đó:
S
: khoảng cách giữa các dầm dọc, S = 1.8m
L
: Nhịp của dầm dọc, L = 10 m.
Kg
: Hệ số độ cứng dọc:(điều 4.6.2.2.1-1)
Kg = n (I + A.eg2)
Ed
n = Eb
(điều 4.6.2.2.1-2)
Nguyễn xuân việt
61
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Ed
: Môdun đàn hồi của dầm dọc, Ed = 200000 MPa
Eb
: Môdun đàn hồi của bản mặt cầu, Eb = 31500 MPa.
eg
: khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và bản mặt cầu(mm).
ts
: chiều dày bản bêtông mặt cầu, ts = 0.11m.
A
: diện tích của dầm dọc, A = 0.0352 m2
Thay số vào công thức ta có:
Gtrong = 0.444.
Hệ số phân bố ngang cho dầm dọc ngoài:
G = e.Gtrong
de
Với e = 0.77 +
;
2800
de : chiều dài hẫng của phần đờng xe chạy:de = 1.2m
Thay số ta có :G = 1.1986 x 0.444 = 0.532.
Tính nội lực dầm dọc
Tải trọng tác dụng lên dầm dọc gồm có:
+ Tĩnh tải tác dụng lên dầm dọc gồm tĩnh tải phần mặt cầu phân bố cho 1 dầm
dọc : DW = 22.6/5 = 4.52 (KN/m).
+ Trọng lợng bản thân dầm, có kể hệ liên kết dọc.
+ Hoạt tải.
Nội lực trong dầm dọc nh sau (tính với dầm dọc ở biên là dầm dọc chịu tải nặng
nhất)
+ Khi xếp tải với xe tải thiết kế Truck:
Mdamdoc = 748.34 kNm.
+ Khi xếp tải với xe 2 trục thiết kế Tandem:
Mdamdoc = 816.44 kNm.
Tính dầm ngang
Coi sơ đồ tính dầm ngang là dầm 2 đầu khớp, khẩu độ tính toán B là khoảng cách tim
hai dầm chủ. Dầm ngang nhận áp lực S từ dầm dọc truyền xuống. Trọng lợng của
dầm ngang nhỏ so với S nên trong tính toán có thể bỏ qua.
Nguyễn xuân việt
62
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Có 5 dầm dọc nên có 5 phản lực gối tác dụng lên dầm ngang.
Mdamngang = 2185.81 kNm.
3.2.1.5 Tính toán các thanh dàn chính
Sau khi xác định song sơ đồ, các kích thớc của các thanh và tính toán các tĩnh tải
giai đoạn I và II thì ta tiến hành vẽ sơ đồ cầu trong Sap2000 khai báo các đặc trng
cần thiết sau đó cho chơng trình chạy và xác định đợc các đờng ảnh hởng cho
các thanh của dàn. Nhng trong phơng án sơ bộ ta chỉ xác định đờng ảnh hởng
của một số thanh mà cho là bất lợi nhất.
Ta xác định đờng ảnh hởng của các thanh:
9 Thanh biên trên chịu kéo tại vị trí trụ.
9 Thanh biên dới chịu kéo tại vị tri giữa nhịp.
9 Thanh xiên tại gối chịu uốn, nén.
Vẽ đờng ảnh hởng
Để vẽ đờng ảnh hởng nội lực các thanh cần tính toán của dàn nên sử dụng phần
mềm SAP2000 để tính và vẽ.
Các bớc tiến hành:
Mô hình kết cấu.
Khai bao vật liệu và các đặc trng hình học của thanh dàn.
Gán mặt cắt và tải trọng tác dụng lên dàn.
Khai báo làn xe và gán làn xe.
Cho chơng trình phân tích kết cấu.
Mô hình kết cấu:
Đờng ảnh hởng nội lực thanh 99:
Nguyễn xuân việt
63
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Đờng ảnh hởng nội lực thanh 105:
Đờng ảnh hởng nội lực thanh 49:
Xác định nội lực các thanh
Khai báo tải trọng vào chơng trình SAP2000 ta đợc các kết quả nội lực
Sử dụng tổ hợp sau để tính :
DL = 1.25DC+1.5DW
LL = 1.75ì1.302ì1.25ìLL
THTANDEM = DL+LL(TANDEM+LANE)+2.31ìPL
THTRUCK = DL+LL(TRUCK+LANE)+2.31ìPL
Bảng tổng hợp kết quả nội lc
Thanh
99
105
49
DC+PL+HL93K
Min
6150.9
-9588.1
-7294.9
Max
11638.2
-2979.0
-3684.7
DC+PL+HL93M
Min
6198.1
-9102.6
-6999.0
Max
11345.6
-3056.8
-3709.2
Duyệt tiết diện các thanh dàn
Bảng số liệu các thanh cần chọn
Tên thanh
Nguyễn xuân việt
Chiều
Chiều rộng, Bề dày
64
Chiều dày
Diện tích
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
cao,
H(cm)
b(cm)
bản
bụng, t
(cm)
bản cánh
,hc(cm)
thanh , Aa
(m2)
Thanh biên trên
60
50
2
3.2
0.0427
Thanh biên dới
Thanh xiên trong
Thanh cổng tiết
diện hộp
60
60
50
48
2
2
4.0
2.8
0.0504
0.0378
60
40
1.2
1.2
0.0234
Duyệt tiết diện thanh 99
Các đặc trng hình học của mặt cắt:
An
(cm2)
427.2
Anr
(cm2)
363.12
J(cm4)
Iy-y(cm4)
Ix-x(cm4)
ry(cm)
rx(cm)
1187.7998
284037.38
66702.4
25.785
12.496
Kiểm tra với điều kiện bề cờng độ:
=
P 1163820
=
= 320.5 Mpa
363.12
Anr
ặ =320.5 Mpa < Fu = 420 Mpa Đạt
Duyệt tiết diện thanh 105
Các đặc trng hình học
An
(cm2)
Anr
(cm2)
J(cm4)
Iy-y(cm4)
IX-X(cm4)
ry(cm)
x
504
438.4
2161.12
337568
83368
25.88
12.861
(cm)
Kiểm tra với điều kiện bề cờng độ:
=
Trong đó:
958810
P
=
= 218.7 Mpa
438.4
f Anr
f = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2)
ặ =218.7 Mpa < Fu = 420 Mpa Đạt
Nguyễn xuân việt
65
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Duyệt tiết diện thanh 49
Các đặc trng hình học
An
(cm2)
Anr
(cm2)
234.24 199.104
J(cm4)
Iy-y(cm4)
IX-X(cm4)
ry(cm)
x
127991.03
121210.7
67844.6
22.747
16.6382
(cm)
Kiểm tra với điều kiện bề cờng độ:
=
P
729490
=
= 366.3 Mpa
f Anr
199.1
f = 1, hệ số kháng uốn (Điều 6.5.4.2)
Trong đó:
ặ =366.3 Mpa < Fu = 420 Mpa Đạt
3.2.2 Tính toán trụ cầu
Trụ cầu là dạng trụ hai cột đổ tại chỗ bằng BTCT thờng 35Mpa, cốt thép theo ASTM
A706M.
3.2.2.1 Tải trọng tác dụng lên trụ
Tải trọng bản thân trụ
Khối lợng riêng bê tông: = 2.5 (T/m3)
Thể tích thân trụ:
Thể tích phần thân đặc:
VĐặc =((11.4-3.0)3.0+
ì 3.0 2
)6= 193.61 (m3)
4
Thể tích hai cột:
ì 22
VCột=2(
)7= 43.98 (m3)
4
Thể tích xà mũ:
VMũ = 14ì1.5ì2.5=52.5 (m3)
Trọng lợng thân trụ: Wtrụ = (193.61+43.98+52.5)ì24 = 6962.16 kN.
Thể tích bệ :
Nguyễn xuân việt
V = 14.4ì8ì2.5 = 288 (m3)
66
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
WBệ =288ì24=6192 kN
Trọng lợng bệ:
Lực đẩy nổi MNTN
Lực đẩy nổi ở đây chỉ tính cho phần bệ và phần trụ thân đặc ngập trong nớc:
V=1931.6+2880 =-4811.6 kN
Tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và ngời
Sử dụng chơng trình Sap 2000 để tính và vẽ đờng ảnh hởng phản lực gối trụ P4.
Tiến hành đặt tải lên đờng ảnh hởng phản lực gối để xác định phản lực gối do tĩnh
tải gây ra:
Đờng ảnh hởng phản lực gối:
Sau khi đặt các tổ hợp tải trọng lên đờng ảnh hởng ta đợc kết quả phản lực gối
là:
Tổ hợp DC+PL+HL93K:
Tổ hợp DC+PL+HL93M:
Tổ hợp DC+PL+4HL93K:
Nguyễn xuân việt
67
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Gối
DC+PL+HL93M
DC+PL+HL93K
DC+PL+4HL93k
P4
33017.7
32714
33497.4
Tổng tải trọng lợng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ
P = 33497.4 + 6192 + 6962.16 - 4181.6 = 42469.96 kN
3.2.2.2 Tính toán sơ bộ số cọc
Các thông số kỹ thuật của cọc:
Đờng kính cọc D = 1m
Diện tích tiết diện cọc As = 3.14*12/4 = 0.785 m2
Chiều dài cọc L = 24m
Chiều dài cọc chôn trong đất: L1 = 24m
Chi vi cọc P = 3.14*1= 3.14m
Sức chịu tải của cọc đợc tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-01 )
QR=pqQP+qsQS
với:
Qp = qp Ap
(10.7.3.2-3)
Qs = qs As
(10.7.3.2-4)
trong đó:
Qp
=
sức kháng mũi cọc (N)
Qs
=
sức kháng thân cọc (N)
qp
=
sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
qs
=
sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
As
=
diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Ap
=
diện tích mũi cọc (mm2)
Nguyễn xuân việt
68
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
qp
=
PAsb cầu dàn thép liên tục
hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3
dùng cho các phơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi
cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qp = 0.55.
qs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng
cho các phơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức
kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0.65, Đối với đất cát qs = 0.55.
Khí tính sức kháng thành bên bỏ qua 1.5m chiều dài cọc tính từ mặt đất trở xuống và
1D tính từ chân cọc trở lên.
Bảng 4.2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo ma sát thành bên
Chiều
Số
dày
lớp
thực
đất
(m)
Chiều
dày
tính
toán
Loại
đất
N
Su
qs (rời)
Qs
(Mpa)
(kN)
(m)
Lớp 1
0.5
4.5
Rời
12
0.03
190.76
Lớp2
6
7.5
Rời
23.5
0.05875
622.6
Lớp 3
11.5
5
Rời
35
0.0875
1112.74
Lớp 4
6
18.5
Rời
50
Tổng
24
0.6
0.35
3214.58
5140.67
Sức chịu tải tại đơn vị tại mũi cọc đợc xác định nh sau:
qp = NcSu 4
(10.8.3.3.2-1)
Nc = 6[1+ 0,2 (Z/D)] 9
(10.8.3.3.2-2)
ở đây:
trong đó:
D
=
đờng kính cọc khoan (mm)
Z
=
độ xuyên của cọc khoan (mm)
Su
=
cờng độ kháng cắt không thoát nớc (MPa), Su = 0.6
Nc = 6[1+0.2(7.5/1)] = 15 > 9, lấy Nc = 9
qp = 9*0.6 = 5.4>4, lấy qp = 4.
Nguyễn xuân việt
69
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Sức chịu tải tại mũi cọc
QRmũicọc = =pq qp Ap = 0.55x4x0.785x1000 = 1727kN
Tổng sức chịu tải của một cọc đơn
QR = 5140.67 + 1727kN = 6867.67 kN
Số cọc cần bố trí N = 1.5x
Vu
42469.96
= 1.5x
= 9.27 cọc
QR
6867.67
Bố trí 12 cọc nh sau:
10
0
9000
10
0
1600
Hình 4.2.2.2 Bố trí cọc trong móng trụ
Nguyễn xuân việt
70
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
3.2.3 Tính toán mố cầu
Cầu bao gồm 2 mố: Mố A1 và A2
Mố cầu: sử dụng mố U bê tông cốt thép. Mố cầu chịu tải trọng truyền xuống từ kết
cấu nhịp dầm I cao 1,5 m.
Mố chữ U bê tông cốt thép đổ tại chỗ có đặt trên móng cọc khoan nhồi.
Vật liệu:
Bê tông cờng độ 35Mpa.
Cốt thép thờng cờng độ chịu kéo 420 Mpa
Cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đổ tại chỗ D = 1m, L = 24m.
3.2.3.1 Tải trọng tính toán mố cầu
Tĩnh tải bản thân mố
Tĩnh tải mố bao gồm toàn bộ tải trọng bản thân của kết cấu mố cũng nh của bệ
móng(DC).
Trọng lợng bản thân của mố tính với mặt cắt đáy bệ mố (II-II)
L
F
X
e
M
(m )
(m)
(kN)
(m)
(m)
(kNm)
A
B*
C
B
3.00
4.20
2.44
6.72
13.400
13.400
13.400
13.400
986
1380
801
2208
0.818
2.650
4.336
2.650
1.682
-0.150
-1.836
-0.150
1659
-207
-1470
-331
D
E
F
G
H
J
Tổng
1.40
3.67
4.29
7.13
-
13.400
13.400
1.000
1.000
1.000
1.000
-
460
90
105
175
6206
3.700
3.450
4.360
3.700
4.350
6.370
-
-1.200
-0.950
-1.860
-1.200
-1.850
-3.870
-0.294
-437
-167
-195
-677
-1826
Thành
phần
A
2
Nguyễn xuân việt
71
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Phản lực gối do hoạt tải tác dụng
Sử dụng chơng trình Sap 2000 để tính toán và vẽ đờng ảnh hởng của phản lực
gối. Từ đờng ảnh hởng này ta sẽ đi xếp tải trọng bản thân kết cấu nhịp gồm tĩnh tải
I và tĩnh tải II ta sẽ thu đợc các kết quả tính toán về phản lực gối.
Hoạt tải thiết kế
Hệ số làn m = 0.65
Lực xung kích IM = 25%.
PHL93 = (1+IM)ìmìnìPìy (KN)
Trong đó :
m - hệ số làn xe
n - số làn xe
PHL93k = 1.25ì2(145(1+0.87)+35x0.73)= 691.2 KN
PHL93m = 1.25ì2(110(1+0.96))= 539 KN
Mômen do phản lực gối đối với mặt cắt đỉnh móng Mu= 0
Diện tích đờng ảnh hởng phản lực gối phần trên trụ là S = 16.2, chiều dài phần
diện tích này L= 32.4 m
PLàn =ìp=2ì16.2ì9.3= 301.32 KN
ặPHL-93k = 691.2 + 301.32 = 992.52 KN
ặPHL-93m= 539 + 301.32 = 840.32 KN
Tải trọng ngời
Xếp tải trọng ngời 3 kN/m2 lên phần đờng ảnh hởng dơng để có phản lực gối
nguy hiểm nhất.
PPL = 2ìqPLìA+
Trong đó:
qPL - tải trọng rải đều ngời , qPL = 2ì3 = 6KN/m
A+ - diện tích phần đờng ảnh hởng phản lực gối dơng
A+ = 16.2
Nguyễn xuân việt
72
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
2 - xếp ngời lên cả hai làn
PPL = 2ì6ì16.2 = 194.4 KN
Tải trọng
P(T)
DL+HL-93(Tandem+lane)+PL
18174.3
DL+HL-93(Truck+lane)+PL
18730.4
Tổng trọng lợng tác dụng lên đáy mố
P = 6206 + 18730.4 = 24936.4 kN
3.2.3.2 Tính toán sơ bộ số cọc
Các thông số kỹ thuật của cọc:
Đờng kính cọc D = 1m
Diện tích tiết diện cọc As = 3.14*12/4 = 0.785 m2
Chiều dài cọc L = 24m
Chiều dài cọc chôn trong đất: L1 = 24m
Chi vi cọc P = 3.14*1= 3.14m
Sức chịu tải của cọc đợc tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-01 )
QR=pqQP+qsQS
với:
Qp = qp Ap
(10.7.3.2-3)
Qs = qs As
(10.7.3.2-4)
trong đó:
Qp
=
sức kháng mũi cọc (N)
Qs
=
sức kháng thân cọc (N)
qp
=
sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
qs
=
sức kháng đơn vị thân cọc (MPa)
As
=
diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Ap
=
diện tích mũi cọc (mm2)
Nguyễn xuân việt
73
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
qp
=
PAsb cầu dàn thép liên tục
hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3
dùng cho các phơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi
cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qp = 0.55.
qs =
hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng
cho các phơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức
kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0.65, Đối với đất cát qs = 0.55.
Khí tính sức kháng thành bên bỏ qua 1.5m chiều dài cọc tính từ mặt đất trở xuống và
1D tính từ chân cọc trở lên.
Bảng 4.2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo ma sát thành bên
Chiều
Số
dày
lớp
thực
đất
(m)
Lớp
1
Lớp2
Lớp
3
Lớp
4
Tổng
Chiều
dày
tính
toán
Loại
đất
N
Su
qs (dính)
qs (rời)
Qs
(Mpa)
(Mpa)
(kN)
(m)
0.5
0.5
Rời
12
0.03
190.76
6
6
Rời
23.5
0.05875
622.6
11.5
11.5
Rời
35
0.0875
1112.74
6
6
Rời
50
0.6
0.35
0.21
24
3214.58
5140.67
Sức chịu tải tại đơn vị tại mũi cọc đợc xác định nh sau:
qp = NcSu 4
(10.8.3.3.2-1)
Nc = 6[1+ 0,2 (Z/D)] 9
(10.8.3.3.2-2)
ở đây:
trong đó:
D
=
đờng kính cọc khoan (mm)
Z
=
độ xuyên của cọc khoan (mm)
Su
=
cờng độ kháng cắt không thoát nớc (MPa), Su = 0.6
Nguyễn xuân việt
74
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
PAsb cầu dàn thép liên tục
Nc = 6[1+0.2(7.5/1)] = 15 > 9, lấy Nc = 9
qp = 9*0.6 = 5.4>4, lấy qp = 4.
Sức chịu tải tại mũi cọc
QRmũicọc = =pq qp Ap = 0.55x4x0.785x1000 = 1727kN
Tổng sức chịu tải của một cọc đơn
QR = 5140.67 + 1727kN = 6867.67 kN
Số cọc cần bố trí N = 1.5x
Vu
24936.4
= 1.5x
= 5.45 cọc
QR
6867.67
Chọn 8 cọc đờng kính 1000
Bố trí 8 cọc nh sau:
125
125
5000
16000
Hình 4.2.3.2 Bố trí cọc trong móng mố
Nguyễn xuân việt
75
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
3.3
PAsb cầu dàn thép liên tục
Đề xuất phơng án thi công
3.3.1 Thi công mố
Bớc 1: Chuẩn bị mặt bằng
-
San ủi mặt bằng (dùng máy ủi).
-
Định vị các tim cọc
-
Tập hợp máy móc thiết bị vật liệu chuẩn bị thi công mố
Bớc 2: Thi công cọc khoan nhồi
-
Định vị chính xác tim cọc, khoan tạo lỗ bằng máy khoan Bauer
-
Vệ sinh lỗ khoan sau khi khoan xong
-
Lắp dựng lồng cốt thép trong lỗ khoan
-
Đổ bê tông cọc khoan nhồi
Bớc 3: Đào đất, đập đầu cọc
-
Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế.
-
Đập đầu cọc vệ sinh hố móng.
-
Rải bê tông lát 20cm.
Bớc 4: Thi công bệ mố
-
Bố trí cốt thép dựng ván khuôn bệ mố.
-
Đổ bê tông bệ mố.
Bớc 5: Thi công thân mố
-
Bố trí cốt thép dựng ván khuôn thân mố.
-
Đổ bê tông thân mố đến cao độ đá kê gối.
-
Bố trí cốt thép dựng ván khuôn và đổ bê tông phần còn lại.
-
Đắp đất nón mố và hoàn thiện.
3.3.2 Thi công trụ cầu
Bớc 1: Chuẩn bị mặt bằng
-
Đo đạc xác định tim trụ, tim cọc ván thép, khung định vị.
Nguyễn xuân việt
76
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
-
PAsb cầu dàn thép liên tục
Hạ khung định vị đóng cọc ván thép.
Bớc 2: Thi công cọc khoan nhồi
-
Định vị chính xác tim cọc, khoan tạo lỗ bằng máy khoan Bauer
-
Vệ sinh lỗ khoan sau khi khoan xong
-
Lắp dựng lồng cốt thép trong lỗ khoan
-
Đổ bê tông cọc khoan nhồi
Bớc 3: Thi công bệ trụ
-
Dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào hố móng đến cao độ thiết kế.
-
Đập đầu cọc vệ sinh hố móng.
-
Rải bê tông lát 20cm.
-
Bố trí cốt thép dựng ván khuôn bệ.
-
Đổ bê tông bệ trụ.
Bớc 4: Thi công thân trụ
-
Bố trí cốt thép dựng ván khuôn thân trụ.
-
Đổ bê tông thân trụ.
3.3.3 Thi công kết cấu nhịp dàn chủ
Kết cấu nhịp dàn có các thanh dàn chế tạo tại nhà máy dới dạng các thanh cấu
kiện, các bản nút và các bu lông liên kết. Đợc chở đén cống trờng, trên công
trờng tổ chức lắp ráp thành kết cấu nhịp dàn. Tổ chức bãi xếp cấu kiện bãi này phải
đợc kê cao, khi xếp cấu kiện phải lần lợt thứ tự. Cấu kiện lắp trớc xếp sau, cấu
kiện lắp sau xếp trớc.
Đối với công trình này do nớc sâu, sông có yêu cầu thông thuyền do vậy ta tiến
hành thi công theo phơng pháp lao kéo dọc.
Bớc 1 :
-
Tạo mặt bằng công trờng
-
Lắp dựng các thiết bị phục vụ cho lắp dàn
-
Tiến hành làm đờng trợt cho dàn.
-
Lắp đà giáo mở rộng trụ
Nguyễn xuân việt
77
cầu đờng sắt k43
Thiết kế sơ bộ
-
PAsb cầu dàn thép liên tục
Lắp kết cấu nhịp trong bờ.
Bớc 2:
-
Sử dụng tời kéo, múp di động kéo dọc dàn .
-
Lắp mũi dẫn dài 30m.
-
Lao dầm thép.
-
Tiến hành lắp nhịp tiếp theo ở đờng đầu cầu
Bớc 3:
-
Sau khi đầu dàn của nhịp biên kê lên gối ta tiến hành neo tạm vào trụ và
tiến hành nối với nhịp còn lại.
-
Sau khi lắp xong lại tiến hành lao kéo dọc có mũi dẫn.
Bớc 4:
-
Hoàn thiện các phần còn lại .
Bớc 5:
-
Lắp giá 3 chân
-
Lao dầm 30 m ra ngoài trụ
-
Hạ dầm xuống trụ
Nguyễn xuân việt
78
cầu đờng sắt k43
