Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ đồ án thiết kế cầu dầm t btct dự ứng lực căng trước...

Tài liệu đồ án thiết kế cầu dầm t btct dự ứng lực căng trước

.DOC
65
3105
80

Mô tả:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1 CẦU BÊTÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC DẦM T CĂNG TRƯỚC (Thiết kế theo Quy Trình 22 TCN 272-05) CHƯƠNG I THIẾT KẾ CƠ SỞ 1.1. Nhiệm vụ thiết kế 1.1.1. Giới thiệu công trình Trong phần này cần phải nêu được vị trí xây dựng công trình như: Công trình thuộc địa phận tỉnh NGHỆ AN , huyện QUỲNH LƯU ,bắc qua sông MAI GIANG Khu vực xây dựng cầu là vùng đồng bằng, bờ sông rộng và bằng phẳng, dân cư tương đối đông. Cầu nằm trên tuyến đường chiến lược được làm trong thời kỳ chiến tranh nên tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống nhất. Mạng lưới giao thông trong khu vực còn rất kém 1.1.2. Quy trình quy phạm sử dụng Khi tiến hành thực hiện một dự án công trình cầu thì có rất nhiều quy trình quy phạm đi kèm theo. Đối với từng hạng mục kết cấu đã có những quy trình khác nhau (như riêng về cọc khoan nhồi cũng đã có những quy phạm riêng…) và trong từng kết cấu theo từng công đoạn cũng có những quy phạm khác nhau (quy trình về thiết kế, thi công, nghiệm thu….).Ở đây, có thể kể đến một vài các quy trình, quy phạm được sử dụng như: - Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05; - Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô: TCVN 4054: 2005; - Tiêu chuẩn động đất TCXDVN 375: 2006. -Tiêu chuẩn thi cụng và nghiệm thu cọc khoan nhồi: 22TCN 257 -2000; - Tiêu chuẩn kỹ thuật hàn cầu thép: 22TCN 280 -01; - Tiêu chuẩn kỹ thuật sơn cầu thép và kết cấu thép: 22TCN 235-97; - Quy trình thiết kế cụng trình phụ tạm và thiết bị phụ trợ thi công cầu: 22TCN 200-89; - Quy trình thi công và nghiệm thu cọc công trình nền móng: TCXD 79-1980; - Quy trình thử nghiệm cọc: TCXD 88 -1992; - Quy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép lắp ghép: TCVN 4453 -1995; - Quy trình thi công và nghiệm thu cầu dầm thộp liên kết bằng bu lông cường độ cao: 22TCN24-84; - Quy trình thi công và nghiệm thu dầm cầu bê tông cốt thép ứng suất trước: 22TCN 247 -98; 1.1.3. Mục tiêu của dự án Thuận tiện cho giao thông đi lại, rút ngắn khoảng cách giữa 2 xã. Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội cũng như về giao thông vận tải ở hiện tại và trong tương lai, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của việc lưu thông và vận chuyển hàng hoá cũng như sự tăng trưởng về lưu lượng và tải trọng xe. Vì vậy, việc đầu tư xây dựng cầu này là cần thiết và cấp bách. 1.1.4. Sự cần thiết phải đầu tư Một dự án được quyết định thực hiện hay không thì nó phải đạt được các mục tiêu mà chủ đầu tư đề ra. Có rất nhiều các mục tiêu mà một công trình cầu cần phải đạt được, tuy nhiên bên cạnh đó cũng còn tùy từng công trình mà người ta xây dựng để đạt những mục tiêu khác nhau. Thông thường, một dự án có cần phải đạt được một số mục tiêu sau: - Mục tiêu về mặt thương mại – dịch vụ - Mục tiêu kinh tế - Mục tiêu về giao thông đi lại của người dân trong vùng - Mục tiêu về quân sự Và ngoài ra còn nhiều các mục tiêu khác nữa, nói chung tùy tùng vị trí xây dựng và mục đích xây dựng của từng đơn vị chủ đầu tư. 1.2. Điều kiện tự nhiên Khoảng cách giữa 2 xã cách nhau bởi con sông Châu Giang mỗi lần đi lại phải mất quãng đường rất xa. Mà mùa mưa thì đường ngập nước đi lại khó khăn nên người dân xin chính quyền xã đề lên Tỉnh xin ngân sách nhà nước làm cây cầu nối liền 2 xã để người dân đi lại được thuận tiện hơn. Vùng này có phong cảnh đẹp, là một nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe phục vụ du lịch rất lớn. Mặt khác trong vài năm tới nơi đây sẽ trở thành một khu công nghiệp tận dụng vận chuyển bằng đường thủy và những tiềm năng sẵn có ở đây. 1.3. Điều kiện địa chất Tại vị trí khi xây dựng cầu về mặt địa chất gồm có các loại đất: đất cát pha, cát hạt mịn, cát hạt vừa, sét chặt lẫn sỏi sạn 1.4. Điều kiện thủy văn Tại vị trí xây dựng cầu thi hàng năm mực nước cao nhất là -11.47m và mực nước thấp nhất là -16.97m Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình xói lở hầu như không xảy ra. Ở những chổ có nước, mặt trên của bệ đặt thấp hơn mực nước từ 0,3÷ 0,5m, còn ở những nơi không có nước mặt thì gờ móng đặt ở cao độ mặt đất sau khi sói lở. Do độ ẩm không khí khá cao thêm vào đó là điều kiện khí hậu khắc nghiệt nên loại vật liệu chủ đạo là bê tông cốt thép. Kết cấu thép vẫn có thể sử dụng nếu có điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp thời 1.5. Quy mô - Kỹ thuật - Cấp hạng công trình cầu Theo số liệu cấp hạng công trình cầu là cấp IV địa hình đồng bằng 1.5.1. Vị trí cầu, quy mô, khổ cầu, tĩnh không thông thuyền Cầu nối liền giữa 2 xã Vũ Bản và Bồ Đề. Cầu được thiết kế với khổ cầu là 7+2x1 và khổ thông thuyền là 30x5 . Tiến hành xây dựng cầu BTCT nhịp giản đơn với chiều dài cầu là 146.47m 1.5.2. Tải trọng và tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ là tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05 với tải trọng thiết kế là HL – 93 cùng với tải trọng người. 1.6. Lập các phương án cầu Sơ đồ nhịp là 5 nhịp giản đơn mỗi nhịp 33m Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông như sau: *Phương án I: Loại cầu : Cầu nhịp giản đơn BTCT DƯL dầm chữ I. Chọn chiều dài nhịp gồm: 5 nhịp 33 m bằng BTCT ƯST, mỗi nhịp có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2 m. -Kết cấu mố trụ: +Trụ cầu ta sử dụng trụ đặc thân hẹp, đổ tại chỗ. +Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến. -Các lớp mặt cầu gồm có: +Lớp Bê tông atphan dày 10cm +Lớp vữa đệm dày 5cm +Khe co giản làm bằng cao su có cốt thép bản dày 8cm. +Móng cọc khoan nhồi có đường kính 1,5m *Phương án II: Loại cầu : Cầu nhịp giản đơn BTCT DƯL dầm chữ T. Chọn chiều dài nhịp gồm: 5 nhịp 33 m bằng BTCT ƯST, mỗi nhịp có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2 m. -Kết cấu mố trụ: +Trụ cầu ta sử dụng trụ đặc thân hẹp, đổ tại chỗ. +Mố cầu: sử dụng mố chữ U cải tiến. -Các lớp mặt cầu gồm có: +Lớp Bê tông atphan dày 10cm +Lớp vữa đệm dày 5cm +Khe co giản làm bằng cao su có cốt thép bản dày 8cm. +Móng cọc khoan nhồi có đường kính 1,5m 1.6.1. Sơ đồ nhịp 33000 50 146470 50 33000 33000 50 33000 MNCN: -11,47 MNTT: -13,97 MNTN: -16,97 -16,99 -17,45 -19,26 -21,47 -21,47 8 c?c L= 15 m 8c?c L= 15 m 6 c?c L= 15 m -32,45 -31,99 6 c?c L= 15 m -34,26 M1 6c?c L= 15 m -36,47 -36,47 T1 T2 T3 1.6.2. Kết cấu nhịp. *Cầu dầm BTCT DƯL kéo trước nhịp giản đơn tiết diện dầm chủ chữ T Mặt cắt ngang kết cấu nhịp M2 MCN K? T C? U NH?P 1 2 MCN GI? A NH? P 300 1 2MCN T? I G? I L?p bê tông nh?a dày 10 cm 500 L?p v?a d?m dày 5cm 100 200 1000 2% L?p cách nu?c dày 1cm 2x2000 2x2000 1000 1.6.2.1 Chiều dài tính toán kết cấu nhịp Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp là 33 m 1.6.2.2 Quy mô mặt cắt ngang cầu Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu: + Bề rộng phần xe chạy Bxe  7m + Bề rộng người đi bộ B  2 x1 m + Bề rộng chân lan can B=0.5m + Bề rộng toàn cầu B=10m + Số làn xe thiết kế nlàn  2 Khoảng cách giữa các dầm chủ là S   1100  S  4900  mm Số dầm chủ thiết kế chọn như sau : => chọn ndâm  5 dầm => chọn S=2000mm + Chiều dài phần cánh hẫng: D=1000m 6.3 Kích thước mặt cắt ngang dầm chủ 1.6.3.1 Tại mặt cắt L/2 300 200 200 200 1800 600 Cấu tạo mặt cắt L/2 - Chiều cao dầm chủ: h = 1650 mm + Bề rộng bầu dầm: b1 = 600 mm + Chiều cao bầu dầm: h1 = 300 mm + Bề rộng vút bầu dầm: b2 = 200 mm + Chiều cao vút bầu dầm: h2 = 200 mm - Kích thước sườn dầm: + Bề rộng sườn dầm: b3 = 200 mm + Chiều cao sườn dầm: h3 = 750 mm + Bề rộng bản cánh trên: b7 = 600 mm + Chiều cao cánh trên: h5 = 200 - Kích thước bầu dầm: - Kích thước bản cánh trên: mm + Bề rộng vút bản cánh trên: b4 = 200 mm + Chiều cao vút bản cánh trên: h4 = 200 mm + Bề rộng sườn dầm: b1 = 600 mm + Chiều cao sườn dầm: h7 = 1450 + Bề rộng bản cánh trên: b7 = 600 mm + Chiều cao cánh trên: h5 = 200 mm - Chiều dày bản bêtông ts = 160 mm - Chiều dài phần cánh hẫng de= - Chiều dài phần cánh hẫng phía trong S/2 = 1000mm - Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp Hcb = 1810 mm 1.6.3.2. Mặt cắt tại gối 1450 200 1800 600 Mặt cắt tại gối Kích thước sườn dầm: mm - Kích thước bản cánh trên: 1.6.3.3. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu 1000mm 1.6.3.4. Kết cấu mố trụ. 7710 2300 1500 460 740 5500 1:1 500 2000 1000 1200 1000 3000 1000 1.7. Lựa chọn phương án 1.7.1. Tính toán khối lượng DẦM CHỮ DẦM CHỮ T CHƯƠNG II THIẾT KẾ KỸ THUẬT I: Chọn sơ bộ kết cấu nhịp 1. Lựa chọn dạng mặt cắt và kích thước mặt cắt ngang cầu Chọn số dầm chủ: 5 dầm Khoảng cách giữa dầm chủ : 2000mm Lề người đi đồng mức với mặt cầu phần xe chạy và được ngăn cách bằng giải phân cách Bố trí dầm ngang tại các vị trí gối cầu, ¼ nhịp tính toán và giữa nhịp Chiều rộng mối nối là 200mm 2. Thiết kế dầm chủ Dầm chủ là dầm chữ T làm bằng BTCT DƯL 1 1 h(  ) L  1,5  1,83 ( m). 18 22 + Chiều cao dầm chủ Chọn h=1,65m = 1650 mm + Chiều rộng bản cánh bf=2000 mm + Chiều dày bản cánh hf=200 mm bw  15  20 (cm). +Chiều dày sườn dầm Chọn: bw = 20(cm) = 200 (mm). + Kích thước bầu dầm + Bề rộng bầu dầm: b1 = 600 mm + Chiều cao bầu dầm: h1 = 300 mm + Bề rộng vút bầu dầm: b2 = 200 mm + Chiều cao vút bầu dầm: h2 = 200 mm 200 300 200 200 1800 600 ta cã b¶ng sau: tham sè ChiÒu dµi nhÞp KhÈu ®é nhÞp tÝnh to¸n T¶i träng HL93 Tæng bÒ réng cÇu MÆt xe ch¹y Gê ch¾n xe LÒ ngêi ®i Lan can kÝ hiÖu L trÞ sè 33 ®¬n vÞ m Ltt 32,4 m B B1 B2 B3 10 7 0 2 1 m m m m m MCN K? T C? U NH?P MCN GI? A NH? P 300 1 2MCN T? I G? I L?p bê tông nh?a dày 10 cm L?p v?a d?m dày 5cm 500 1 2 100 200 1000 2% 2x2000 L?p cách nu?c dày 1cm 2x2000 1000 §Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc c¾t cña dÇm, sên dÇm ®îc më réng ë trªn gèi: 600 300 3. CÊu t¹o dÇm ngang. + ChiÒu réng dÇm ngang: Bn =1800 mm + ChiÒu cao dÇm ngang: n = 1150 (mm). + Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c dÇm ngang: 2000 (mm). +ChiÒu dµy dÇm ngang: tn = 200 mm +DiÖn tÝch dÇm ngang : A=1800x1150=2070000 ( mm2 ) +ThÓ tÝch dÇm ngang : V=0.414 ( m3) II.TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ 1. X¸c ®Þnh t¶i träng thêng xuyªn. a. T¶i träng b¶n th©n cña c¸c bé phËn kÕt cÊu vµ thiÕt bÞ phô phi kÕt cÊu (DC). *tÝnh cho dÇm trong + DÇm däc chñ: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn: Aco = h f .b f  B S .hS  b w ( h  h f  hS )  2.( Fvutcanh  Fvutsuon ) Aco = 0,2. 1,8+ 0,6.0,3 + 0,2(1,65 – 0,2 – 0,3) +2(0,5* 0,22 +0.5* 0.22 ) Aco = 0,85 DCl =  BT . Aco . → Träng lîng dÇm chñ (trªn 1m dµi): g1 = 24.525x0.85x 1 = 20.846(KN/m). + DÇm ngang: Träng lîng dÇm ngang Träng lîng mét dÇm ngang Wn=Vn* Yc=0.4736*24.525=11.756 KN Träng lîng r¶i ®Òu do dÇm ngang g2=7*11.756/(32200/1000)=2.556KN/m Träng lîng mèi nèi phÇn c¸nh T : g3 =(300/1000)*(160/1000)*24.525=1.177 KN/m Tæng t¶i träng: g = g1 + g2 + g3= 24.58(KN/m). b. T¶i träng b¶n th©n cña líp phñ mÆt vµ c¸c tiÖn Ých c«ng céng (DW). Trọng lượng riªng BTAsphalt mặt cầu KN/m3 Trọng lượng riªng lớp phßng nước 15KN/m3 yAtphan= 22.073 Yphßng + Líp phßng níc dµy 10 (cm): q1 = 10.230 .15  0.345 (KN/m). 1000 +Líp bª t«ng xim¨ng b¶o vÖ 40 mm q2=0.04*2.3*24.525=2. 256 KN/m + Líp bª t«ng Asfan dµy 5 (cm): q3 = 50.2300 * 20.073  2.538 (KN/m). 1000 +Líp mui luyÖn dµy trung b×nh 20 mm q4= (20*2300/100)*24.525 =1.128 (KN/m) Tæng träng lîng líp phñ mÆt cÇu: DWi = q1 + q2 + q3 + q4 = 6. 268 (KN/m). * §èi víi dÇm biªn T¶i träng DC Trong lîng b¶n th©n dÇm chñ 17.695 KN/m níc= Träng lîng dÇm ngang ( chØ chÞu 1/2 so víi dÇm trong) 1.278 KN/m Träng lîng mèi nèi phÇn c¸nh T 0.589 KN/m Träng lîng lan can 6 KN/m → DCe = 25.561 KN/m T¶i träng DW + Líp phßng níc dµy 10 (cm): q1 = 10.230 .15  0.345 (KN/m). 1000 +Líp bª t«ng xim¨ng b¶o vÖ 40 mm q2=0.04*2.3*24.525=2. 256 KN/m + Líp bª t«ng Asfan dµy 5 (cm): q3 = 50.2300 * 20.073  2.538 (KN/m). 1000 +Líp mui luyÖn dµy trung b×nh 20 mm q4= (20*2300/100)*24.525 =1.128 (KN/m) Tæng träng lîng líp phñ mÆt cÇu: DWi = q1 + q2 + q3 + q4 = 6. 268 (KN/m 2. X¸c ®Þnh néi lùc dÇm chñ do ho¹t t¶i ë c¸c mÆt c¾t ®Æc trng. Ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n t¹i c¸c mÆt c¾t: L tt/2, Ltt/4, Ltt/3, C¸ch gèi 1.5 m , gèi. 2.1. X¸c ®Þnh néi lùc tÝnh to¸n t¹i mÆt c¾t gi÷a dÇm. a. Do t¶i träng b¶n th©n cña c¸c bé phËn kÕt cÊu vµ thiÕt bÞ phô phi kÕt cÊu (DC) Ta cã: M = [(8,05.16,1).21.428] = 2777.138 (KN.m). Q = 0 (KN). b. Do t¶i träng b¶n th©n cña líp phñ mÆt vµ c¸c tiÖn Ých c«ng céng (DW). Ta cã: M = [(8,05.16,1).6.268] = 812.373 (KN.m). Q = 0 (KN). c. Do ho¹t t¶i: + Do xe t¶i thiÕt kÕ (xe 3 trôc): §.a.h.M 4,3 m 145 KN 145 KN 4,3 m 0,366 35 KN 8,05 5,9 35 KN 145 KN 4,3 m 0,5 0,5 5,9 145 KN 4,3 m 0,4 §.a.h.Q Ta cã: M = [8,05.145 + 5,9(145 + 35)] . 0,653 = 1457.152(KN.m). Q = [145.0,5 + 145.0,366 + 35.0,4]. 0,793 = 124,488 (KN). + Do xe 2 trôc: 110 KN 8,05 7,45 110 KN 1,2 m §.a.h.M 0,5 0,5 0,463 §.a.h.Q M = [8,05.110 + 110.7,45] . 0,653 = 1113,365 (KN.m). Q = [110.0,5 + 110.0,463] .0,793 = 41,37 (KN). + Do t¶i träng lµn: 8,05 9,3 (KN/m) §.a.h.M 9,3 (KN/m) 0,5 0,5 Ta cã: 110 KN 110 KN 1,2 m §.a.h.Q Ta cã: M = [8,05. 16,1. 9,3]. 0,653 = 787.078 (KN.m). Q = 0 (KN). + Do t¶i träng bé hµnh (PL): 8,05 3 (KN/m) §.a.h.M 0,5 0,5 3 (KN/m) Ta cã: §.a.h.Q M = [8,05. 16,1. 3]. 0,653= 253.896 (KN.m). Q = 0 (KN). + Do lùc xung kÝch ®éng lùc cña xe (IM): - Do xe 3 trôc: MIM = 25%M3T = 0,25* 1821,441= 455.36 (KN.m). QIM = 25%Q3T = 0,25*124,488 = 31.122 (KN). - Do xe 2 trôc: MIM = 25%M2T = 0,25. 1113,365 = 278.34 (KN.m). QIM = 25%Q2T = 0,25. 105,09 = 26. 2725 (KN).
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan