đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu đại học xây dựng
PHẦN 1
THIẾT KẾ SƠ BỘ
(25%)
PA1: -THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT ƯST NHỊP
7x32m
PA2: -THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM THEP
́ LIÊN HỢP NHỊP 5x42m
PA3:-THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU GIÀN THÉP NHỊP 3x70m
TRẦN VĂN HỢP
Trang 1
PHẦN 1: THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG LTC06
1.1. Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Quảng Bình
1.1.1. Vị trí địa lý chính trị
Cầu qua sông LTC06 thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình. Công trình cầu LTC06 nằm
trên tuyến đường nối trung tâm thị xã với một vùng có nhiều tìm năng trong chiến lược
phát triển kinh tế của tỉnh, tuyến đường này là một trong những cửa ngõ quan trọng nối
liền hai trung tâm kinh tế, chính trị.
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. Dân số đất đai và định hướng phát triển
Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 4 km nên dân cư ở đây sinh sống tăng nhiều
trong một vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân c ư đ ồng đ ều.
Dân cư sống bằng nhiều nghề nghiệp rất đa dạng như buôn bán, kinh doanh các dịch vụ
du lịch. Bên cạnh đó có một phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp.
Vùng này có cửa biển 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.
1.2. Thực trạng và xu hướng phát triển mạng lưới giao thông
1.2.1. Thực trạng giao thông
Một là cầu qua sông LTC06 đã được xây dựng từ rất lâu dưới tác động c ủa môi
trường, do đó nó không thể đáp ứng được các yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe
cộ ngày càng tăng.
Hai là tuyến đường hai bên cầu đã được nâng cấp, do đó lưu lượng xe chạy qua cầu
bị hạn chế đáng kể
1.2.2. Xu hướng phát triển
Trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một
cơ sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông.
1.3. Nhu cầu vận tải qua sông LTC06
Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới l ưu l ượng
xe chạy qua vùng này sẽ tăng đáng kể.
1.4. Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông LTC06
Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông
LTC06 nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết. Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao
thông ngày càng cao của địa phương. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh
tế phát triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch.
TRẦN VĂN HỢP
Trang 2
Cầu LTC06 nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh
Quảng Bình. Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và
vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội c ủa
tỉnh.
Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa
hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh.Việc cần thiết phải xây dựng cầu mới
là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh.
1.5. Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu
1.5.1. Địa hình
Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đ ối b ằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ
chức xây dựng cầu.
1.5.2. Khí hậu
Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Thời tiết phân chia rõ rệt theo
mùa, lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau. Ngoài ra ở đây còn chịu ảnh
hưởng trực tiếp của gió mùa đông bắc vào những tháng mưa, độ ẩm ở đây tương đ ối
cao do gần cửa biển.
1.5.3. Thủy văn
Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn đ ịnh, mực
nước chênh lệch giữa hai mùa: mùa mưa và mùa khô là tương đối lớn, sau nhiều năm
khảo sát đo đạc ta xác định được:
MNCN: +7.1m.
MNTT: +3.2m
MNTN: +1.5m
1.5.4. Địa chất
Trong quá trình khảo sát đã tiến hành khoan thăm dò địa chất và xác đ ịnh đ ược các
lớp địa chất như sau:
Lớp 1: Sét .
Lớp 2: Cát hạt mịn.
Lớp 3: Cát hạt thô dày vô cùng.
1.5.5. Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu
Vật liệu đá: vật liệu đá được khai thác tại mỏ gần khu vực xây dựng cầu. Đá đ ược
vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận tiện. Đá ở đây đảm bảo
cường độ và kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu.
Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng được khai thác gần vị trí thi công, đ ảm bảo đ ộ
sạch, cường độ và số lượng.
TRẦN VĂN HỢP
Trang 3
Vật liệu thép: sử dụng các loại thép trong nước như thép Thái Nguyên,… hoặc các
loại thép liên doanh như thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép được lấy tại các đại lý
lớn ở các khu vực lân cận.
Xi mămg: hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh thành luôn đáp
ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho các công trình
xây dựng rất thuận lợi, luôn đảm bảo chất lượng và số lượng mà yêu cầu công trình
đặt ra.
Thiết bị và công nghệ thi công: để hòa nhập với sự phát triển của xã hội cũng như sự
cạnh tranh theo cơ chế thị trường thời mở cửa, các công ty xây dựng công trình giao
thông đều mạnh dạn cơ giới hóa thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị và công
nghệ thi công hiện đại nhất đáp ứng các yêu cầu xây dựng công trình cầu.
Nhân lực và máy móc thi công: hiện nay trong tỉnh có nhiều công ty xây dựng c ầu
đường có kinh nghiệm trong thi công. Về biên chế tổ chức thi công các đội xây dựng
cầu khá hoàn chỉnh và đồng bộ. Cán bộ có trình độ tổ chức và quản lí, nắm vững về kỹ
thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao. Các đội thi công được trang
bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ. Nhìn chung về vật liệu xây dựng, nhân lực, máy
móc thiết bị thi công, tình hình an ninh tại địa phương khá thuận lợi cho việc thi công
đảm bảo tiến độ đã đề ra.
1.6. Các chỉ tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu và giải pháp kết cấu
1.6.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật
Việc tính toán và thiết kế cầu dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật sau:
- Quy mô xây dựng: vĩnh cửu.
- Tải trọng: đoàn xe 0.5HL -93 và đoàn người 300 daN/m2.
- Khổ cầu B= 10.5+ 2 × 1.5(m)
- Khẩu độ cầu: L0=210(m).
- Độ dốc ngang : 2%.
- Sông thông thuyền cấp: Cấp VI
1.6.2. Kết cấu nhịp
Từ các chỉ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, căn cứ vào
khẩu độ cầu,… như trên ta có thể đề xuất các loại kết cấu như sau:
Phương án 1: Cầu dầm giản đơn BTCT ƯST dầm chữ I 7 nhịp: 7 x 32 = 224m
Phương án 2: Cầu dầm theṕ liên lợp 5 nhịp: 5 x 42 = 210m
Phương án 3: Cầu giàn thép 3 nhịp: 3 x 70=210m
1.6.2.1. Phương án 1: Cầu BTCT ƯST dầm chữ I nhịp: 7 x 32m = 224m
Yêu cầu :
tt
yc
0
0
L −L
max( L , L
tt
yc
0
0
)
≤ 5%
Trong đó :
TRẦN VĂN HỢP
Trang 4
L 0 yc = 210 m: Khẩu độ tĩnh không yêu cầu.
L 0 tt : Khẩu độ tĩnh không thực tế của cầu.
tt
L0 = ∑ L0 i = ∑ li − ∑ bi − btr − bph
Σloi : Tổng chiều dài tĩnh không của các nhịp ứng với mực nước cao nhất.
Σli : Tổng chiều dài các nhịp tính theo tim trụ.
Σbi: Tổng chiều dài tĩnh không ứng với mực nước cao nhất do trụ chiếm chỗ.
btr,bph: Phần ăn sâu của công trình (mố, mô đất hình nón trước mố,..) vào tĩnh
không tại mực nước cao nhất ở mố trái và mố phải tính tới đầu kết cấu nhịp.
Khẩu độ cầu :
∑L
tt
0
= 7 × 32 + 8 × 0,05 − 1,6 × 6 − 1 × 2 = 212,8m
Ltt0 − L0yc
L0yc
× 100% =
212.8 − 210
210
× 100% = 1.3% ≤ 5%
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 7 nhịp: 7 x 32(m).
- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện chữ I có f’c = 40Mpa chiều cao dầm chủ
1,6m.
- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,3 m.
- Lan can tay vịn bằng BTCT và dãy phân làn, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước dày 0,4cm.
Kết cấu mố trụ:
-Kết cấu mố:
Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc
đóng có KT:35x35cm ,bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 14m (mố M1 và
M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 125 × 300 × 20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết
diện 70 × 50cm.
-Kết cấu trụ:
TRẦN VĂN HỢP
Trang 5
Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ dùng
móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m
(trụ T1, T2, T3,T4,T5,T6).
1.6.2.2. Phương án 2: Cầu dâm
̀ thep
́ liên hợp 5 nhịp: 5x42m= 210m
Khẩu độ cầu :
∑L
tt
0
= 5 × 42 + 6 × 0.1 − 1.8 × 4 − 1 × 2 = 201.4m
Ltt0 − L0yc
L0yc
× 100% =
201.4 − 210
210
× 100% = 4.9 ≤ 5%
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 5 nhịp: 5 x 42(m).
- Dầm theṕ liên hợp chiều cao dầm chủ 1,57m.
- Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,3 m.
- Lan can tay vịn bằng BTCT và dãy phân làn, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Bố trí các lỗ thoát nước Φ =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước dày 0,4cm.
Kết cấu mố trụ:
-Kết cấu mố:
Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc
đóng có KT:35x35cm ,bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 14m (mố M1 và
M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 125 × 300 × 20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết
diện 70 × 50cm.
-Kết cấu trụ:
Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ dùng
móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (trụ
T1, T2,T3,T4).
1.6.2.3. Phương án 3: Cầu giàn thép nhịp: 3 x 70m = 210m
Khẩu độ cầu :
tt
L0 = 3x70=210+(4x0,1) –(2x2)-(2x1)= 204.4m.
TRẦN VĂN HỢP
Trang 6
Ta có:
Ltt0 − L0yc
(
tt
0
yc
0
max L , L
)
x100% =
204.4 − 210
210
x100% = 2.6% ≤ 5%
Vậy đạt yêu cầu.
Kết cấu nhịp:
- Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 3 nhịp giàn thép: 3 x 70(m).
- Dàn thép gồm 10 khoan với d = 6,5m, chiều cao dàn chủ h = 8,0m.
- Mặt cắt ngang có 6 dầm dọc phụ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 1,6 m.
- Bản mặt cầu bằng BTCT f’c = 30Mpa dày 20cm
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
- Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp BTN hạt mịn dày 7cm tạo mui luyện 2%.
+Lớp phòng nước dày 0,4cm.
Kết cấu mố trụ:
-Kết cấu mố:
Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng cọc
đóng có KT:35x35cm ,bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (mố M1 và
M2).
Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 114 × 300 × 20cm. Gia cố 1/4
mô đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M10 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; tiết
diện 70 × 50cm.
-Kết cấu trụ:
Trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ dùng
móng cọc đóng có KT:35x35cm, bằng BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 15m (trụ
T1,T2).
TRẦN VĂN HỢP
Trang 7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
CẦU DẦM BTCT ƯST NHỊP GIẢN ĐƠN 7x32M
2.1. Bố trí chung phương án 1
Kết cấu nhịp : Gồm 7 nhịp giản đơn có sơ đồ như sau :
7 x 32m = 224(m).
Theo phương dọc cầu :
2 2430
5
175
3200
200
5
32 00/2
300
0.00
105
90
90
45
90
1.76m
45
105
300
105
45
45
105
3 200
20
2.20m
45
45
105
45
105
45
105
f'c =30MPa, L = 15m
40
150
1.76m
105
300
50
90
0.00
90
45
105
45
50
+3.58m
1 50
1 20
7 00
90
2.20m
300
20
1 20
90
30 300
+8.08m
300
20
+8.59m
125 125
50
90
1.31m
300
105
45
LÅÏP 3 : CAÏT HAÛT THÄ DAÌY VÄ CUÌNG
27 COÜC BTCT 35X35 cm
5
40
1 60
140
1 40
20
MNTT:3.20
90
105
+9.14m
80 60
1 60
MNTN:1.50
90
300
2%
80 60
140
+9.69m
20
900
900
MNTC:1.50
90
1.31m
45
105
LÅÏP 2 : CAÏT HAÛT MËN DAÌY 4m
5
1 50
90
160
20
150
LÅÏP 1 : SEÏT 4m
3 200
120
150
50
800
125 125
MNCN:7.1
120
150
50
5
800
20
CÂDD = 10.05m
+9.69m
20
120
120
150
1 50
+3.58m
3 200
80 60
140
160
20
50
350
5
1 50
20
20
2%
+9.14m
80 60
160
140
+8.59m
80 60
140
160
20
300
495
+8.08m
3200/2
200 175
2 00
495
200
2 00
10
200
3200
200
5
50
MÄ ÂÁÚT H ÇN H NOÏN
ÂAÏ HÄÜC XÁY VÆÎA M10,daìy 25cm
5
200 175
80 60
1 : 1.2
100
2 00
430
200
3200
700
200
I
200
200
I
5
COÜC DÁÙN VAÌO CÁÖU
(15x15x60)CM BTCT M20
27 COÜC BTCT 35X35 cm
f'c =30MPa, L = 15m
10.92m
10.9 2m
21 COÜC BTCT 35X35 cm
21 COÜC BTCT 35X35 cm
f'c =30MPa, L = 15m
21 COÜC BTCT 35X35 cm
f'c =30MPa, L = 15m
21 COÜC BTCT 35X35 cm
15.80m
16.26m
21 COÜC BTCT 35X35 cm
f'c =30MPa, L = 15m
f'c =30MPa, L = 15m
16.70m
21 COÜC BTCT 35X35 cm
f'c =30 MPa, L = 15m
f'c =30MPa, L = 15m
15.80m
16.26m
16.70m
Hình 1.1:Theo phương dọc cầu
2.1.1. Tính toán khối lượng sơ bộ cho các hạng mục công trình.
2.1.2. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:
Dầm BTCT DƯL dài 32m. Mặt cắt ngang gồm 6 dầm chử I đặt cách nhau 230cm. Bố
trí như hình vẽ :
1450
1050
525
20
+11.97m
LÅÏP BÃ TÄNG NHÆÛ
A CHÀÛ
T DAÌY 7.0CM
LÅÏP PHOÌNG NÆÅÏC DAÌY 0.4CM
BAÍN MÀÛ
T CÁÖ
U DAÌY 20CM
2%
150
25
20
50
40
8
30
12
170
8
12
12
40
35
2%
25
100
525
15 25 15
25
35
150
100
15 25 15
25
10
160
160
60
20
60
1 :
1 .2
25
115
5
140
60
25
60
25
65
100
100
230
60
100
230
60
230
100
60
100
60
230
230
100
150
300
50
80
880/2
250
1450/2
720/2
50
150
700
+5.08 m
1550/2
+3.58m
0.05 m
50
150
10.92m
980/2
230
1.31m
230
230
85
15.80m
52
125
125
125
Hình 1.2:Cấu tạo mặt cắt ngang cầu
TRẦN VĂN HỢP
Trang 8
160
60
25 20
20
4
10
30
160
20
12
10
12
10
83
12 8
80
60
60
Hình 1.3: Mặt cắt ngang đoạn giữa dầm chủ và đoạn đầu dầm
245
140 75
30
- Dầm chủ: Gồm 6 dầm chính, tiết diện chữ I, khoảng cách giữa các dầm là 2.3m.
+ Chiều cao dầm : h dc = 1.6(m)
+ Bản mặt cầu dày : b bmc =20(cm)
- Ban
̉ măṭ câu:F
̀ mc =0.2*32*14.5+0,08*0,28*32 = 93,5m3
- Trong lượng ban
̉ măṭ câu:G
̀
mc=93,5*25=2337,5(kN)=73 (kN/m)
-Trong
̣ lượng tâm
́ đan:
200
200
170
8
Hình 1.4: Tấm đan
TRẦN VĂN HỢP
Trang 9
Gtd=2*1,7*0.08*80*25=54,4(kN)=1,7 (kN/m)
DCtd = 54,4
- Dầm ngang: Gồm 6 dầm ngang bố trí theo cấu tạo.
+ 2 dầm ngang tại gối, 3 dầm giữa nhịp có :
Chiều cao dầm ngang h dn =1.52(m)
Bề dày b dn = 0,2(m)
Chiều dài ldn =1.7(m)
+ 3 dầm giữa nhịp có :
Chiều cao dầm ngang h dn =1,27(m)
Bề dày b dn = 0,2(m)
Chiều dài ldn =1.7(m)
4
12
150
10
136
20
152
127
30
20
83
1212
150
170
20
170
Hình 1.5: Mặt cắt dầm ngang đoạn giữa nhịp và dầm ngang đoạn đầu dầm
* Diện tích các đoạn trên dầm chủ:
- Đầu dầm : Fdc =0,6.1,6 + 2.((0,12+0,16)/2).0.1= 0.98 m2.
- Giữa dầm :
Fdc=
1
1
2
0.32 × 0.8 − ( 2 × 0.1× 0.08) − 2 × 2 0.3 × 0.12 + 0.63 × 0.2 + 0.45 × 0.6 − 2 × 2 0.2 × 0.2 = 0.39m
-
Đoạn vuốt: Fdc = 0.98+0.39/2 = 0.685m2.
* Diện tích dầm ngang.
1
2
2
- Taị gôí : Fdn =1.7 × 1.52 − 2 × 0.12 × 0.1 + 2 × × 0.1 × 0.04 = 2.55m .
- Taị giữa nhip
̣ :
TRẦN VĂN HỢP
Trang 10
1
2
1
2
2
Fdn =1.27 × 1.7 − 2 × × 0.2 × 0.2 + 2 × 0.3 × 0.12 + 2 × × 0.12 × 0.3 = 2.011m
Bảng1.1: Tông
̉ hợp khối lượng dầm 32 m
TT
Hang
̣ muc̣
tinh
́ toań
Đơn vị
Công thức tinh
́
Khôí
lượng
1
Dâm
̀ chủ
1.1
Bê tông đoaṇ đâù dâm
̀
KN
0.98*1.7*2*25
83.33
1.2
Bê tông đoaṇ vuốt
KN
0.685*0.75x2*25
25.68
1.3
Bê tông đoaṇ giữa dâm
̀
KN
0.39*[(32-(2x1.7)+(2*0.75)]*25
264.22
Bê tông toan
̀ dâm
̀
KN
1.7
Côt́ theṕ trong dâm
̀
KN
1*(373.23/25)
14.92
2
Dâm
̀ ngang
2.1
Giữa nhip(V
̣
1)
KN
2.011*0.2*25
10.05
2.2
Taị gôi(V
́ 2)
KN
2.55*0.2*25
12.75
2.3
Bê tông dâm
̀ ngang
KN
4x(3V1+2V2)
228
2.4
Côt́ thep
́ dâm
̀ ngang
KN
4x(3V1+2V2)/25*1
9.12
373.23
2.2. Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu
2.2.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu:
- Lớp bê tông nhựa dày 7,0cm : DWbtn = 0.07x14.5x22.5 = 22.83 (KN/m)
- Lớp phòng nước dày 0,4cm : DWpn = 0.004x14.5x18 = 1.04 (KN/m)
⇒ DWmc = 23.87 (KN/m).
2.2.2. Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)
2.2.3. Trọng lượng phần lan can, tay vịn :
- Cấu tạo lan can tay vịn như sau:
15
10
10
220
25
20
180
120
20
100
20
15
20
Hình 2.1: Cấu tạo và kích thước lan can tay vịn
TRẦN VĂN HỢP
Trang 11
180
20
180
35
20
25
Hình 2.2: Cấu tạo và kích thước gờ chắn bánh
Ta bố trí các cột lan can trên 1 nhịp 32 m với khoảng cách 2,0 m,. Vậy toàn nhịp có
2.17=34 cột.
- Khối lượng các cấu kiện như bảng dưới đây:
Bảng 1.2: Khối lượng các cấu kiện
STT
Hang
̣ muc̣
tinh
́ toań
Đơ
n
vị
1
Bê tông trụ Lan can
KN
2
3
Bê tông Tay viṇ
Bê tông đế lan can
4
Gờ chắn bánh
Bê tông lan can, tay vin,
̣
gờ chắn bánh
Côt́ thép lan can, tay vin,
̣
gờ chắn bánh
Cach
́ tinh
́
(0,2*1*0.22*0.1*0.15*0.2)*2*17*25
KN (0,1*0.15*2.2)*2*32*25
KN (0,2*0,25)*2*32*25
KN 0,35*(0,2+0,25)/2*1.8*32*25
KN
KN
(296.1/25)*1
Khôí
lượng
28.9
52.8
80
134.4
296.1
11.84
Tĩnh tải của phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh trên một mét dài cầu:
DClctv = (296.1+11.84)/32 = 9.62 (KN/m)
* Tông
̉ tinh
̃ taỉ tać dung
̣ lên toan
̀ bộ nhip
̣ 32m:
-Giai đoan
̣ 1:
DC1 = DC dc + DC dn = 6(373.23 + 14,92) + (228 + 9,12) = 3751,62kN
-Giai đoan
̣ 2:
DC 2 = DC1 + DC bmc + DC lc + gc + DC td = 3751,62 +
(2337,5 + 73) + (296,1 + 11,84) + 544 = 6470,06kN
DW = 763.84 kN
*Tông
̉ tinh
̃ taỉ phân bố đêu
̀ trên toan
̀ nhip
̣ 32m:
DC 228 =
DW =
DC 2 6470,06
=
202,28kN / m
28
28
763,84
= 23,85kN / m
32
2.3. Tính toán khối lượng mố, trụ:
2.3.1. Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho mố:
TRẦN VĂN HỢP
Trang 12
- Dùng 2 mố chữ U cải tiến bằng bê tông cốt thép có fc =30MPa. Móng mố dùng
cọc đóng bằng bê tông cốt thép có fc =30MPa , chiều dài dự kiến là 16m .
- Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng bê tông cốt thép 125x300x20 (cm). Gia
cố 1/4 mô đất bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm , đệm đá 4x6 dày 10cm
Cấu tạo mố A và B :
30
37
60
270
350
120
50
1350
50
100
230
100
400
300
150
50
50
50
150
150
50
160
350
1550
230
230
775
230
190
190
50
190
625
775
230
230
190
190
190
625
190
50
50
30 120
Hình 2.3: Cấu tạo mố MA và MB
Tính toán khối lượng:
Bảng 1.3: Tông
̉ hợp khôí lượng cho mố A và B
TT
1
2
3
4
5
6
7
Hang
̣ muc̣
tinh
́ toań
Bê tông bệ
mố
Bê tông thân
mố
Bê tông
tường đinh
̉
Bê tông
tường cánh
Bê tông đá
tang
̉
Bê tông mố
Khối lượng
TRẦN VĂN HỢP
Đơn vị
KN
Cach
́ tinh
́
Khôí
lượng
KN
15,5*1,5*3,5*25
2034,4
KN
1,5*3*14,5*25
1631,2
KN
[0,3*2,15*14,5*+(0,37+0,27)/2*0,2*14,5]*25
257
KN
[4*1*0,5+(4+1)*2,7*0,5/2+1,6*1*0,5]*2*25
300,1
KN
0,25*0,6*1*6*25
22,5
4245,2/25
4582,2
169,8
KN
m3
Trang 13
BT mố
* Khối lượng cốt thép trong mố: Ta lấy sơ bộ cốt thép trong mố bằng 100Kg/m3
Gtm= 1 x 169,8= 169,8 (KN).
2.3.2. Tính toán khối lượng bê tông cốt thép cho trụ:
- Kết cấu trụ: Sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c = 30MPa. Móng tr ụ
dùng móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 15m.
1380
160
20
100
25
60
20
80
25
80 60
140
60
250
120
700
720
880
150
R60
150
50
980
300
TRUÛ
T1,T6
Hình 2.4: Cấu tạo trụ T1 và T6
1380
20
20
100
25
60
80
25
160
80 60
140
60
250
120
800
720
880
150
R60
150
50
980
300
TRUÛ
T2,T5
Hình 2.5: Cấu tạo trụ T2 và T5
TRẦN VĂN HỢP
Trang 14
100
25
160
20
20
60
80
25
80 60
140
60
250
900
720
880
120
150
R60
150
50
980
300
TRUÛ
T3,T4
Hình 2.6: Cấu tạo trụ T3 và T4
Bảng 1.4: Tính toán khối lượng:
TT
Hang
̣ muc̣
tinh
́ toań
*
1
2
3
4
5
6
Trụ 1,6
Bê tông bệ trụ
Bê tông thân trụ
Bê tông xà mũ
Bê tông đá tang
̉
Bê tông trụ 1 và 6
KL BT trụ 1 và 6
Khối lượng cốt thép
trụ 1 và 6
Trụ 2,5
Bê tông bệ trụ
Bê tông thân trụ
Bê tông xà mũ
Bê tông đá tang
̉
Bê tông trụ 2 và 5
KL BT trụ 2 và 5
Khối lượng cốt thép
trụ 2 và 5
Trụ 3,4
Bê tông bệ trụ
Bê tông thân trụ
Bê tông xà mũ
Bê tông đá tang
̉
Bê tông trụ 3 và 4
KL BT trụ 3 và 4
Khối lượng cốt thép
trụ 3 và 4
7
*
1
2
3
4
5
6
7
*
1
2
3
4
5
6
7
TRẦN VĂN HỢP
Đơn
vị
KN
KN
KN
KN
KN
KN
m3
Cach
́ tinh
́
3*9,8*1,5*25
[7,2*7*1,2+(3,14*0,62 )/4*7]*25
[((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25
(1*0,6*0,25)*12*25
3326,8/25
KN
KN
KN
KN
KN
KN
m3
1102,5
1561,5
617,8
45
3326,8
133,1
0,9*133,1
119,79
3*9,8*1,5*25
[7,2*8*1,2+(3,14*0,62 )/4*8]*25
[((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25
(1*0,6*0,25)*12*25
1102,5
1784,5
617,8
45
3549,8
142
3549,8/25
KN
KN
KN
KN
KN
KN
m3
KN
Khôí
lượng
0,9*142
127,8
3*9,8*1,5*25
[7,2*9*1,2+(3,14*0,62 )/4*9]*25
[((0.6+1,4)*2,5/2)*2+8,8*1,4*1,6]*25
(1*0,6*0,25)*12*25
1102,5
2007,6
617,8
45
3772,9
150,9
135,8
3772,9/25
0,9*150,9
Trang 15
2.4. Tính toán khối lượng bản dẫn và gối kê bản đầu cầu.
2.4.1. Tính toán khối lượng bản dẫn đầu cầu:
- Bản dẫn đầu cầu được thi công lắp ghép có kích thước và cấu tạo như hình vẽ:
300
300
125
20
Hình 2.7: Cấu tạo bản dẫn
- Trong phương án này ta bố trí 4x2 bản dẫn đầu cầu. Kích thước (300x125x20)cm
bằng bê tông cốt thép f’c=30Mpa.
- Khối lượng bê tông bản dẫn đầu cầu:
1,25 x 3 x 0.2 x 10 x 2 = 150 (m3)
- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu:
150 x 25 = 3750 (KN)
- Khối lượng cốt thép trong bản dẫn đầu cầu: 3750/25*1 = 150 (KN)
2.4.2. Tính toán khối lượng gối kê của bản dẫn đầu cầu:
- Kích thước và cấu tạo gối kê bản quá độ như sau:
1330
30
30
60
Hình 2.8: Gối kê bản quá độ
- Khối lượng gối kê bản dẫn đầu cầu: (0,6+0,3)/2*0,3*13,3 *2= 3,51 (m3)
- Trọng lượng bê tông bản dẫn đầu cầu: 3,51 * 25 = 7,75 (KN)
- Khối lượng cốt thép gối kê bản dẫn đầu cầu:7,75 *1/25 = 3,51 (KN)
2.5 Tính toán số lượng cọc cho mố và trụ cầu.
2.5.1. Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc cuả mố và trụ câu
̀ :
Pal =PKCN + PMỐ/TRỤ +Pht .
Trong đó : PKCN :trọng lượng kết cấu nhịp và các lớp phủ mặt cầu.
PMỐ/TRỤ : trọng lượng bản thân mố hoặc trụ.
Pht : tải trọng của hoạt tải.
+ Mố A :
- Tĩnh tải truyền xuống:
TRẦN VĂN HỢP
Trang 16
PKCN = (γdc.DC + γdw.DW). ω
Trong đó:
γdc : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γdw : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
ω : diện tích đah của mố
DC , DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng
DW
DC
1.00
d.a.h.Rg(MA)
=15,7
31.4
Hình 2.9: Đường ảnh hưởng áp lực lên mố do tĩnh tải
- Trọng lượng do kết cấu nhịp 28m truyền xuống :
PKCN=(γdc.DC + γdw.DW). ω
PKCN =[ 202,28x1,25 + 23,85.1,5]x15,7 = 4531,4 kN
- Trọng lượng do bản thân mố truyền xuống :
Pmố = 1,25. (4582,2) = 5727,75 (kN)
* Hoạt tải:
+ Hoạt tải do đoàn người +xe 3 trục + tải trọng làn:
P1 = 0, 5γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω
Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1,5 (m)
PL : tải trọng người đi = 3,0 (kN/m2)
m: hệ số làn xe . Ba làn xe thì m = 0,85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích đah của mố
TRẦN VĂN HỢP
Trang 17
1.2 110KN
110KN
145KN 145KN 35KN
4.3
4.3
PL
0.71
0.85
0.95
1.00
DC
d.a.h.Rg(M A)
=15,7
31.4
Hình 2.10: Đường ảnh hưởng áp lực lên mố do hoạt tải
P1 = 0, 5x1,75x0,85x3.(145x1 + 145x0,95 + 35x0,71)x(1 + 0,25)
+ 1,75.0,85.3.9,3.15,7+1,75.2.1,5.3,0.15,7 = 1756,76(kN)
+ Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:
P2 = 0,5 γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω
= 0, 5.1,75.0,85.3.(110.1 + 110.0,95).(1 + 0,25)
+ 1,75.0,85.3.9,3.15,7+1,75.2.1,5.3,0.15,7 = 1497,09 (kN)
Vậy tổng áp lực tác dụng lên mố A,B :
Pal = PKCN + P1 + Pmố = 4531,4 + 1756,76+ 5727,75 = 12015,91 (kN)
+ Trụ 1,6 :
- Trọng lượng bản thân trụ :
Ptrụ =1,25x3326,8 = 4158,5 (KN)
- Trọng lượng kết cấu nhịp, trọng lượng lan can tay vịn, đá vĩa và các lớp mặt
cầu truyền xuống:(tức là trọng lượng của tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II truy ền
xuống)
- Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống:
PKCN = (γdc.DC + γdw.DW).Ω
Trong đó:
γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25
γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5
Ω : diện tích đah của trụ 1,6
DC, DW : đã giải thích ở phần tính khối lượng
1.2
0.95
1.00
0.85
145KN 145KN
4.3
4.3
35KN
PL
DC
0.85
110KN
d.a.h.Rg(T1)
=15,7
=15,7
31,4
TRẦN VĂN HỢP
31,4
Trang 18
Hình 2.11: Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ do hoạt tải
PKCN = (1,25 × 202,28 + 23,85 × 1,5) × 31,4 = 9062,8(kN)
- Hoạt tải do đoàn người +xe tải + tải trọng làn:
P1 = 0, 5 γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+ γ.2.Tn.PL.Ω
Trong đó:
γ : hệ số tải trọng = 1,75
Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1,5(m)
PL : tải trọng người đi = 3,0 (kN/m2)
m: hệ số làn xe . Ba làn xe thì m =0,85
n : số làn xe = 3
IM : lực xung kích = 25%
Ω : diện tích d.a.h của trụ T1,6
1.2
110KN
PL
9.3KN/m
0.85
0.95
1.00
0.85
145KN 145KN 35KN
4.3
4.3
d.a.h.Rg(T1)
=15,7
=15,7
31,4
31,4
Hình 2.12: Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ do tĩnh tải và hoạt tải
P1 = 0,5. 1,75.0,85.3.(145.1 + 145.0,85+ 35.0,85).(1 + 0,25)
+ 1,75.0,85.3.9,3.31,4 +1,75.2.1,5.3,0.31,4 = 2628,83 (kN)
- Hoạt tải do đoàn người +xe hai trục + tải trọng làn:
P2 = 0, 5 γ.m .n.(110.y1 + 110.y2 ).(1 + IM) + γ.m.n.9,3.Ω+γ.2.Tn.PL.Ω
= 0, 5.1,75.0,85.3.(110.1 + 110.0,95).(1 + 0,25)
+ 1,75.0,85.3.9,3.31,4 +1,75.2.1,5.3,0.31,4 = 2395,94 (kN)
- Trường hợp 2 xe tải thiết kế cách nhau 15m:
110KN
1.2
TRẦN VĂN HỢP
PL
9,3KN/m
d.a.h.Rg(T1,6)
=15,7
=15,7
31.4
0.11
0.24
0.38
0.85
0.95
1.00
0.85
35KN 145KN 145KN 35KN145KN145KN
4.3 4.3
15m
4.3 4.3
31.4
Trang 19
Hình 2.13: Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ trường hợp 2 xe cách nhau 15m
P3=0,9.{γLL.n.m.(1+IM).0,5.∑Pi.yi+γTTL.n.m.9,3.ω}+γPL.2.Tn.PL.ω
P3=0,9.{1,75.3.0,85.1,25. 0,5.(145.(0,85+1+0,24+0,11)+35.(0,85+0,38)
+1,75.3.0,85.9,3.31,4}+1,75.2.1,5.3.31,4 = 2594,93(KN
- Vậy tổng tải trọng tác dụng lên trụ T1,6:
Pal = PKCN + P3 + Ptrụ = 9062,8+ 2594,93+ 4158,5 = 15816,23 (kN)
+Trụ 2,5 :(Tương tự trụ 1):
- Trọng lượng do kết cấu nhịp truyền xuống :
PKCN= (202,28 × 1,25 + 23,85 × 1,5).31,4 = 9026,82(kN)
- Trọng lượng bản thân trụ :
Ptrụ =1,25.(3549,8) = 4437,25 (KN)
- Tải trọng do hoạt tải truyền xuống :
P3=0,9.{γLL.n.m.(1+IM).0,5.∑Pi.yi+γTTL.n.m.9,3.ω}+γPL.2.Tn.PL.ω
P3=0,9.{1,75.3.0,85.1,25. 0,5.(145.(0,85+1+0,24+0,11)+35.(0,85+0,38)
+1,75.3.0,85.9,3.31,4}+1,75.2.1,5.3.31,4 = 2594,93(KN
Vậy tổng áp lực tác dụng lên trụ 2,5 :
PalT2 = 9026,82+ 2594,93 + 4437,25 = 16059 (kN)
+Trụ 3,4 :
- Trọng lượng do kết cấu nhịp truyền xuống :
PKCN= (202,28 × 1,25 + 23,85 × 1,5).31,4 = 9026,82(kN)
- Trọng lượng bản thân trụ :
Ptrụ =1,25.(3772,9) = 4716,12 (KN)
- Tải trọng do hoạt tải truyền xuống :
P3=0,9.{γLL.n.m.(1+IM).0,5.∑Pi.yi+γTTL.n.m.9,3.ω}+γPL.2.Tn.PL.ω
P3=0,9.{1,75.3.0,85.1,25. 0,5.(145.(0,85+1+0,24+0,11)+35.(0,85+0,38)
+1,75.3.0,85.9,3.31,4}+1,75.2.1,5.3.31,4 = 2594,93(KN
Vậy tổng áp lực tác dụng lên trụ 3,4 :
PalT3 = 9026,82+ 2594,93 + 4716,12 = 16337,87 (kN)
2.5.2. Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố,trụ
2.5.2.1. Tính toán sức chịu tải của cọc:
Cọc dùng cho phương án này ,chon cọc bêtông cốt thép. tiết diện (35 x35) bêtông làm
cọc M300 có Rn =130(kg/cm2).
2.5.2.2. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : [mục 5.7.4.4, trang 37, 22TCN272- 05]:
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức :
TRẦN VĂN HỢP
Trang 20
- Xem thêm -