đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu thiết kế cầu dầm liên tục đúc hẫng
PHẦN MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
I. HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG VÀ SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ
Để cân bằng kinh tế cho hai bên bờ sông thì nhất thiết phải xây dựng công trình này bởi
vì hiện tại việc giao thông của hai vùng chủ yếu là tàu và thuyền, do đó khi công trình
này được đưa vào sử dụng thì nó sẽ thuận lợi cho việc giao thương giữa các vùng ở hai
bên bờ sông ,điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông, trao đổi buôn bán, giao lưu
văn hóa... giữa các vùng của địa phương. Nhất là đáp ứng nhu cầu đi lại của các em học
sinh tránh tình trạng phải đua các em đi học bằng các phương tiện không đảm chất lượng
trên sông.
II. CÁC SỐ LIỆU CƠ BẢN
2.1. Địa hình: Sông 020/L nằm ở vùng đồng bằng duyên hải thuộc Thị trấn Kiến Giang,
Huyện Lệ Thủy, Tỉnh Quảng Bình
2.2. Địa chất: Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
- Lớp bùn cát dày 0,8m
- Lớp cát hạt vừa (e=0,6) dày 4m
- Lớp cát lẫn sỏi sạn (e=0,2) dày vô cùng
Chiều dày các lớp được ghi rõ tại các vị trí lỗ khoan, đối với những vị trí không có trị số
chiều dày ta có thể dùng các phương pháp của địa chất công trình cho các lớp gần nhau
có cùng tính chất.
2.3. Thuỷ văn
- Mực nước cao nhất :
33,35 m.
- Mực nước thông thuyền: 31,60 m.
- Mực nước thấp nhất:
27,90 m.
2.4. Các tiêu chuẩn kỹ thuật của công trình
- Quy mô xây dựng: Vĩnh cửu
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN272-05
- Khẩu độ cầu: L0 = 188(m)
- Khổ cầu B = 7 + 2 1(m)
- Tải trọng: đoàn xe 0.65HL93 và đoàn người 2,2KN/m2
- Độ dốc ngang : 2%
- Sông thông thuyền cấp: Cấp V
- Tần suất thiết kế: P = 1%
III. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI TẠI KHU VỰC CẦU
1
3.1. Điều kiện địa hình
- Khu vực xây dựng cầu nằm trong vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối bằng
phẳng rất thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công cũng như việc tổ
chức xây dựng cầu.
- Sông cấp V (chiều rộng khổ thông thuyền 25m) và khẩu độ cầu Lo=188 m.
3.2. Điều kiện địa chất
- Địa chất ở khu vực xây dựng cầu được chia thành 3 lớp khá rõ rệt:
+ Lớp bùn cát dày 0,8m
+ Lớp cát hạt vừa (e=0,6) dày 4m
+ Lớp cát lẫn sỏi sạn (e=0,2) dày vô cùng
3.3. Điều kiện khí hậu - thuỷ văn
3.3.1. Điều kiện khí hậu
- Khu vực xây dựng tuyến thuộc vùng khí hậu hay thay đổi, nhiệt độ trung bình quanh
năm khoảng 27oC. Vào mùa hè nhiệt độ cao nhất có thể lên tới 38 oC. Giai đọan từ tháng 2
tới tháng 9 nắng kéo dài, ít có mưa, nên thuận lợi cho việc thi công cầu.
- Vào mùa đông thường có gió mùa đông bắc làm nhiệt độ giảm và thường có mưa kéo
dài, nhiệt độ trung bình 15-20oC. Độ ẩm : 90%.
- Ngoài các yếu tố nói trên các đều kiện tự nhiên còn lại không ảnh hưởng nhiều đến việc
xây dựng cầu.
3.3.2. Điều kiện thuỷ văn
- Khu vực này thuộc hạ lưu sông nên mực nước thay đổi ít vào các mùa.
- Các số liệu thuỷ văn :
+ Mực nước cao nhất :
33,35 m.
+ Mực nước thông thuyền: 31,60 m.
+ Mực nước thấp nhất:
27,90 m.
- Sông có tàu thuyền qua lại phục vụ cho việc đánh bắt hải sản và vận chuyển hàng hoá
nhỏ trong vùng. Cấp thông thuyền của sông 020/L là cấp V.
- Tình hình xói lở: do dòng sông không uốn khúc và chảy khá êm nên tình hình xói lở hầu
như không xảy ra.
3.4. Điều kiện dân cư, văn hóa, xã hội
- Dân cư đa số là dân tộc kinh, sống chủ yếu bằng ngề trồng trọt,chăn nuôi và một số kinh
doanh nhỏ. Phân bố dọc xung quanh 2 bên bờ sông nhưng không quá gần bờ nên tận
dụng được nguồn lao động địa phương, và thuận lợi cho việc bố trí lán trại,vật liệu, máy
móc, thi công.
3.5. Điều kiện cung ứng vật liệu, máy móc nhân lực
3.5.1. Nguyên vật liệu
2
- Vật liệu đá dăm: Các loại đá dăm với các kích thước theo tiêu chuẩn được khai thác tại
các mỏ đá trên địa bàn và được tập kết tại các xí nghiệp hoặc mỏ khai thác như: Xí
nghiệp SXVL XD thuộc Cty CPXDCTGT Kiến Giang; Mỏ đá Sơn Thủy; Cty CP Khoáng
sản Lô ôc Thủy. Đá được vận chuyển đến vị trí thi công bằng đường bộ một cách thuận
tiện.
- Vật liệu cát, sạn: Cát, sạn trên địa bàn được khai thác và tập kết tại các bãi ven sông,
phân bố đều khắp trên các huyện như: Bãi tập kết cát sạn VLXD Sông Kiến Giang – Lê ô
Thủy. Qua khảo sát, đánh giá chất lượng thì cát sạn ở bãi khai thác Sông Kiến Giang –
Lê ô Thủy vừa gần vị trí thi công, vừa đảm bảo độ sạch, cường độ và số lượng nên ta chọn
địa điểm này là nguồn cung cấp cát, sạn phục vụ cho thi công công trình.
- Vật liệu thép: Các loại thép phổ biến trong xây dựng đều có mặt trên thị trường huyê nô
Lê ô Thủy như :thép Thái Nguyên, Việt-Nhật, Việt-Úc…Qua khảo sát, đánh giá chất lượng
và yêu cầu của chủ đầu tư, chọn sử dụng thép Thái Nguyên lấy nguồn từ Công ty TNHH
Hoàng Nga, đây là tổng đại lý sắt thép của TISCO Thái Nguyên, Hòa Phát, DANA Ý tại
Lê ô Thủy.
- Xi măng: Trên địa bàn huyê ôn có nhiều chủng loại xi măng của các nhà sản xuất uy tín
trong nước cũng như các sản phẩm trong tỉnh như: Xi măng Bỉm Sơn, Xi măng Sông
Gianh, Xi Măng Trường Sơn, Xi Măng PCB được cung cấp bởi các xí nghiệp, đại lý trên
địa bàn luôn luôn đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng.
3.5.2. Nhân lực và máy móc thiết bị thi công
- Nguồn nhân lực: Đơn vị thi công là Công ty CPXDCD Giang Sơn, nằm trên địa bàn
huyện.Với kinh nghiệm nhiều năm trong nghề, đơn vị thi công đã từng thi công ở nhiều
công trình tương tự đạt chất lượng và hoàn thành đúng tiến độ. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật
giàu kinh nghiệm, có trình độ và có khả năng quản lý tốt.Nguồn lao động địa phương dồi
dào.
- Thiết bị, máy móc và công nghệ thi công: Khả năng cung cấp máy móc, thiết bị thi
công của đơn vị thi công khá đầy đủ.Có đủ khả năng để thi công mà không cần phải chọn
đối tác.
=> Kết luận: Nhìn chung về VLXD, 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.
3.6. Nguyên tắc thiết kế chung
- Đảm bảo mọi chỉ tiêu kỹ thuật đã được duyệt.
- Kết cấu phải phù hợp với khả năng và thiết bị của các đơn vị thi công.
- Ưu tiên cho các phương án có tính kinh tế cao.
- Quá trình khai thác an toàn và thuận tiện .
3.7. Đề xuất các phương án thiết kế sơ bộ
3
Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở phần trên, ta đề xuất các phương án vượt sông như
sau:
3.7.1. Phương án I: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST 55+86+55m
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Sơ đồ nhịp : Sơ đồ cầu liên tục 3 nhịp: 55+86+55 (m).
+ Tiết diện hình hộp BTCT Mác 500, chiều cao thay đổi từ 2,5m đến 5,0m.
+ Chân đế lan can tay vịn bằng BTCT cao 60cm, Mác250. Phần trên của lan can tay vịn
làm bằng các ống thép tráng kẽm cao 60cm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
+ Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
+ Các lớp mặt cầu gồm :
Lớp BT nhựa dày 7,0cm.
Lớp phòng nước dày 0,4cm.
Lớp mui luyện dày 5,0cm.
- Mô tả kết cấu phần dưới :
+ Dạng mố: Mố BTCT chữ U Mác 300.
+ Trụ: Dạng trụ đặc thân hẹp BTCT Mác 300 không có xà mũ.
+ Móng: Móng cọc khoan nhồi D =1m, BTCT Mác 300. Kích thước dự kiến là D = 1m;
L = 16m cho mố M1; M2; và 28m cho trụ T1;T2
- Đường dẫn hai đầu cầu:
+ Lớp BTN mịn 8cm.
+ Lớp BTN rỗng 6cm.
+ Lớp CPĐD dày 18cm.
+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm.
+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95.
- Kiểm tra khẩu độ cầu :
LTK
0 Lcâu 2.Bmô n.Btru 196 2.2 2.2 188m
LTK
0 L0
TK
0
max( L ; L0 )
100%
Vậy đạt yêu cầu.
188 188
188
100% 0% 5%
3.7.2. Phương án II: Cầu dầm thép liên hợp bản BTCT 4 nhịp: 4 x 49 = 196m
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Sơ đồ nhịp : 4x49 (m).
+ Chiều cao dầm thép 2,4m. Mặt cắt ngang có 5 dầm chính, khoảng cách giữa các dầm
chủ là 2,0m.
+ Chân đế lan can tay vịn bằng BTCT cao 60cm, Mác250. Phần trên của lan can tay vịn
làm bằng các ống thép tráng kẽm cao 60cm, đáp ứng yêu cầu về mặt mỹ quan.
+ Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
+ Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BT nhựa dày 7,0cm.
Lớp phòng nước dày 0,4cm
4
Lớp mui luyện dày 5,0cm.
- Mô tả kết cấu phần dưới:
+ Dạng mố: Mố BTCT chữ U Mác 300.
+ Trụ: Dạng trụ đặc BTCT Mác 300 có xà mũ.
+ Móng: Móng cọc đóng BTCT Mác 300. Kích thước dự kiến là 40x40cm;
L = 12m cho mố M1; M2; và 15m cho trụ T1;T2 và T3.
- Đường dẫn hai đầu cầu:
+ Lớp BTN mịn 8cm.
+ Lớp BTN rỗng 6cm.
+ Lớp CPĐD dày 18cm.
+ Lớp CP đất đồi K98 dày 30cm.
+ Nền đường được đắp từ đất đồi, lu lèn đến độ chặt K95.
- Kiểm tra khẩu độ cầu:
L
L
TK
0
Lcâu 2.Bmô n.Btru 196,3 2.1, 6 3.1, 6 188,3m
TK
0
L0
max( LTK
0 ; L0 )
100%
Vậy đạt yêu cầu.
188,3 188
188,3
100% 0,16% 5%
PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
5
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DỰ ỨNG LỰC
I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1. Kết cấu thượng bộ
- Kết cấu nhịp gồm 3 nhịp liên tục, nhịp chính dài 86 m và hai nhịp phụ dài 55m
- Dầm cầu là dầm hộp BTCTDƯL, dạng thành đứng, bêtông dầm có cường độ 28 ngày
f’c (mẫu hình trụ): 50 Mpa.Chiều cao dầm thay đổi từ 2,5-5,0m.
- Các lớp mặt cầu: + Bê tông nhựa dày 70cm
+ Lớp phòng nước dày 0.4cm
+ Lớp mui luyện dày 5cm
- Lan can tay vịn bằng ống thép tráng kẽm
- Bố trí lỗ thoát nước bằng ống nhựa PVC 150
1.2. Kết cấu hạ bộ
1.2.1.Mố cầu
- Mố chữ U cải tiến, thân mố bằng BTCT, đổ bê tông tại chỗ M300.
- Móng mố: Dùng coc khoan nhồi. Kích thước dự kiến ban đầu là D = 1m; L = 16m
- Dùng gối cao su bản thép
1.2.2. Trụ cầu
6
- Dùng trụ đặc thân hẹp bằng bê tông cốt thép, đổ bê tông tại chỗ M300
- Móng trụ: Dùng cọc khoan nhồi. Kích thước dự kiến ban đầu là D = 1m; L = 28m
- Dùng gối cao su bản thép
1/2 MÀÛ
T CÀÕ
T DOÜ
C TIM CÁÖ
U TL:1/200
19600/2
19600/2
II
50 200
5
200
200
III
I
II
300
+34.35
+28.95
250
500
200 100
300
MNTN: +27.90
175
200
125
300
175
+24.55
175
200
175
125
300
125
125
+14.95
M2
8COÜ
C KHOAN NHÄÖ
I
D=1m, L=28m
8COÜ
C KHOAN NHÄÖ
I
D=1m, L=28m
-2.45
34.00
33.17
9.10
222.35
191.38
10.00
213.25
11.87
203.25
16.62
33.17
32.85
31.19
13.96
159.50
13.96
145.54
14.16
29.22
25.69
27.76
11.25
131.38
91.12
69.71
9.89
120.13
19.12
110.24
12.03
27.45
25.58
24.54
27.25
9.38
79.09
16.67
53.04
12.71
40.33
12.50
27.14
27.14
29.84
31.30
12.50
27.83
13.54
15.33
11
1.79
9
TÃNCOÜ
C
32.44
33.37
8
10
-0.45
T2
T1
175.12
M1
K/C CÄÜ
NGDÄÖ
N (m)
+29.95
125
+13.95
MSS:0.00m
KHOAÍNGCAÏCHLEÍ(m)
200 50
300
6COÜ
C KHOANNHÄÖ
I
D=1m, L=16m
CAÏTLÁÙ
NSOÍISAÛ
N
(e=0.2) DAÌY VÄ CUÌNG
CAOÂÄÜTÆÛNHIÃN (m)
100 200
+26.55
6COÜ
C KHOANNHÄÖ
I
D=1m, L=16m
3
410
+35.75
125
125
250
125
250
50 200
700
CAÏT HAÛ
T VÆÌA(e=0.6)
DAÌY 4m
MNTT:+31.60
50
400
2
200
MNCN:+33.35
I
+34.35
50
5
100
420
III
250
BUÌNCAÏTDAÌY 0.8m
50
1
140
+38.25
+35.75
520
CAÏC LÅÏP ÂËA CHÁÚ
T:
- BTNC12.5DAÌY 8cm
- BTNC19 DAÌY 6cm
- BAÍN GIAÍM TAÍI 20cm
- CPÂD LOAÛ
II, Dmax 25DAÌY 18cm
- NÃÖ
N ÂÀÕ
P K98
5500
+40.19
200
200
3BAÍN GIAÍMTAÍI BTCTf ,c=30MPa
i=10%, KT(3x3x0.2)m
460
100
HÄÜLAN MÃÖ
M
8600
100
1/2 CHÊNHDIÃÛ
NCÁÖ
U TL:1/200
5500
Hình 2. 1. Mă ăt cắt dọc cầu
MÀÛ
T CÀÕ
T THEOPHÆÅNGNGANGCÁÖ
U TL:1/50
1050
100 25
350
25 100
350
60 60
50
1/2 MÀÛ
T CÀÕ
T II-II
25
160
60
400
60 20
20
25
275
350
50
600
50
125
250
1150/2
10 80 20
100 30
100
100
275
1050/2
+34.05
100
50
25
50
25
50
25
30
40
20
20
40
500
150
60
250
250
25
30
150
50
25
20 100 20
25
1525
- BTNC 12.5 DAÌY 7cm
- LÅÏP PHOÌNGNÆÅÏC DAÌY 0.4cm
125
+27.05
50
hd=11m
1/2 MÀÛ
T CÀÕ
T I-I
+28.95
250
1150/2
450
+24.55
125
300
125
150
+13.95
-2.45
MC ngang tại giữa nhịp
MC ngang tại trụ
Hình 2. 2. Mă ăt cắt ngang cầu
II. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH
2.1. Tính toán khối lượng kết cấu nhịp
2.1.1. Tỉnh tải giai đoạn I (DC)
Phương trình đường cong biên trên và biên dưới đáy dầm
- Kết cấu nhịp : Gồm 3 nhịp liên tục có sơ đồ như sau : 55 + 86 + 55 = 196 (m)
4100
9@4000
O(0;0)
Y
K8
S7
K7
S6
K6
S5
K5
S4
K4
S3
K3
S2
K2
S1
S0
SÂT
X
K1
K0
H0
K9
S8
Y=H0 - H0.5
S9
200
H0.5
S10
600
Hình 2. 3. Hệ tọa độ gắn vào phương trình đường cong dầm
- Lấy gốc tọa độ như hình vẽ: Gốc tọa độ giữa nhịp, trục Oy hướng xuống.
* Biên dưới của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình:
7
yd = a1.x2 + b1.x+c1
(I-1)
- Xác định các hệ số:
+ Tại vị trí x = 0; y = 0: c1 = 0
+ Tại vị trí cực trị: x = 0; y’= 0 2.a1.x + b1 = 0 b1 = 0
+ Tại vị trí x = Ln= 40,5; y = H0 - H0,5 H0 - H0.5 = a1.(Ln)2
a1
H 0 H 0,5
( Ln )
2
5 2,5
2
86
1 1
2
1, 487.103
- Thế vào phương trình (I-1) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:
yid = 1,487.10-3. (xi)2
- Thay các giá trị xi =
( K i 1 K i ) vào phương trình để tìm giá trị yi tương ứng.
- Chiều cao dầm cần vẽ tại mặt cắt i tương ứng sẽ là: Hid = H0,5+yid
Bảng 2. 1. Tọa độ (xi; yi) đường cong biên dưới tại vị trí các mặt cắt
TT
Mặt cắt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
S10
S9
S8
S7
S6
S5
S4
S3
S2
S1
S0
Tọa độ
xi (m)
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
41
Hi = H0,5 + yi
(m)
2,500
2,524
2,595
2,714
2,881
3,095
3,357
3,666
4,023
4,427
5,000
yi (m)
0,000
0,024
0,095
0,214
0,381
0,595
0,857
1,166
1,523
1,927
2,500
* Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình:
yt = a2.x2 + b2.x+c2
(I-2)
- Xác định các hệ số:
+ Tại vị trí x = 0; y = 0: c2 = 0
+ Tại vị trí cực trị: x = 0; y’= 0 2.a2.x + b2 = 0 b2 = 0
+ Tại vị trí x = Ln= 40,5; y = H0 - H0,5 H0 - H0.5 = a2.(Ln)2
a2
H 0 H 0,5
( Ln )
2
4, 4 2, 2
2
86
1 1
2
1,309.103
- Thế vào phương trình (I-2) ta suy ra phương trình biên trên bản đáy dầm như sau:
yit = 1,309.10-3.(xi)2
- Thay các giá trị xi =
( K i 1 K i ) vào phương trình để tìm giá trị yi tương ứng.
- Chiều cao dầm cần vẽ tại mặt cắt i tương ứng sẽ là:
Hit = H0,5+yit
Bảng 2. 2. Tọa độ (xi;yi) đường cong biên trên tại vị trí các mặt cắt
8
Hi = H0,5+yi
xi (m)
yi(m)
(m)
1
S10
0
0
2,200
2
S9
4
0,021
2,221
3
S8
8
0,084
2,284
4
S7
12
0,188
2,388
5
S6
16
0,335
2,535
6
S5
20
0,523
2,723
7
S4
24
0,754
2,954
8
S3
28
1,026
3,226
9
S2
32
1,340
3,540
10
S1
36
1,696
3,896
11
S0
41
2,200
4,400
- Từ phương trình biên trên và biên dưới của bản đáy dầm ta xác định được chiều dày của
TT
Mặt cắt
Tọa độ
đáy dầm và chiều cao của dầm thay đổi theo tọa đô ô x:
+ Hi = Hid (m)
+ = Hid – Hit = 0,178.10-3. (xi)2 (m)
- Sử dụng chương trình Midass 2011, Mô hình hóa và gán các thông số cho các mặt cắt đốt
dầm (Các bước được trình bày cụ thể ở phần “PL1_mục I”); Ta có trọng lượng các đốt dầm
như sau:
Bảng 2. 3. Trọng lượng các đốt dầm
Số Tên vật TL riêng
TT Tên MC
hiệu
liệu
(KN/m3)
MC đỉnh
1
1 BT dầm 2.50E+01
trụ
2 MC HL
1 BT dầm 2.50E+01
MC trên
3
1 BT dầm 2.50E+01
mố
S10' S9'
4
1 BT dầm 2.50E+01
Chiều dài Diện tích Diện tích
đốt
trong
ngoài
2
(m)
(m )
(m2)
TL từng
đốt
(KN)
4.00E+00 2.37E+01 1.21E+02 3.40E+03
2.60E+01 3.91E+02 6.59E+02 4.92E+03
2.00E+00 9.46E+00 5.07E+01 8.62E+02
4.00E+00 6.02E+01 1.01E+02 7.58E+02
5
S9' S8'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.05E+01 1.02E+02 7.67E+02
6
S8' S7'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.12E+01 1.03E+02 7.83E+02
9
S7' S6'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.22E+01 1.04E+02 8.07E+02
10
S6' S5'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.36E+01 1.05E+02 8.40E+02
11
S5' S 4'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.52E+01 1.07E+02 8.81E+02
12
S S
'
3
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.72E+01 1.09E+02 9.30E+02
13
S S
'
2
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.96E+01 1.12E+02 9.88E+02
14
'
1
S S
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 7.23E+01 1.15E+02 1.05E+03
15
S S
'
0
1
BT dầm 2.50E+01 5.00E+00 9.46E+01 1.49E+02 1.42E+03
16
S0 S 1
1
BT dầm 2.50E+01 5.00E+00 9.46E+01 1.49E+02 1.42E+03
17
S1 S 2
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 7.23E+01 1.15E+02 1.05E+03
18
S2 S 3
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.96E+01 1.12E+02 9.88E+02
'
4
'
3
'
2
'
1
9
Chiều dài Diện tích Diện tích TL từng
Số Tên vật TL riêng
đốt
trong
ngoài
đốt
TT Tên MC
hiệu
liệu
3
2
2
(KN/m )
(m)
(m )
(m )
(KN)
19 S3 S 4
1 BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.72E+01 1.09E+02 9.30E+02
20 S 4 S 5
1 BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.52E+01 1.07E+02 8.81E+02
21
S5 S 6
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.36E+01 1.05E+02 8.40E+02
22
S6 S 7
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.22E+01 1.04E+02 8.07E+02
23
S7 S 8
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.12E+01 1.03E+02 7.83E+02
24
S8 S 9
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.05E+01 1.02E+02 7.67E+02
25
S9 S 10
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.02E+01 1.01E+02 7.58E+02
26
S 10 S9
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.02E+01 1.01E+02 7.58E+02
27
S 9 S8
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.05E+01 1.02E+02 7.67E+02
28
S 8 S7
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.12E+01 1.03E+02 7.83E+02
29
S 7 S6
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.22E+01 1.04E+02 8.07E+02
30
S 6 S5
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.36E+01 1.05E+02 8.40E+02
31
S 5 S4
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.52E+01 1.07E+02 8.81E+02
32
S 4 S3
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.72E+01 1.09E+02 9.30E+02
33
S3 S 2
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.96E+01 1.12E+02 9.88E+02
34
S 2 S1
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 7.23E+01 1.15E+02 1.05E+03
35
S1 S0
1
BT dầm 2.50E+01 5.00E+00 9.46E+01 1.49E+02 1.42E+03
36
S0' S1'
1
BT dầm 2.50E+01 5.00E+00 9.46E+01 1.49E+02 1.42E+03
37
S1' S 2'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 7.23E+01 1.15E+02 1.05E+03
38
S 2' S3'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.96E+01 1.12E+02 9.88E+02
39
S S
'
4
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.72E+01 1.09E+02 9.30E+02
40
S S
'
5
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.52E+01 1.07E+02 8.81E+02
41
S S
'
6
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.36E+01 1.05E+02 8.40E+02
42
S S
'
7
'
3
'
4
'
5
'
6
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.22E+01 1.04E+02 8.07E+02
43
S S
'
8
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.12E+01 1.03E+02 7.83E+02
44
S8' S9'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.05E+01 1.02E+02 7.67E+02
45
S9' S10'
1
BT dầm 2.50E+01 4.00E+00 6.02E+01 1.01E+02 7.58E+02
'
7
Tổng trọng lượng KCN (DC)
4.61E+04
Tổng trọng lượng tĩnh tải giai đoạn I là: DC = 46100 (KN)
2.1.2. Tĩnh tải giai đoạn II (DW)
2.1.2.1. Trọng lượng các lớp mặt cầu
- Lớp BTN dày 7cm
10
- Lớp phòng nước dày 0,4cm
- Lớp mui luyện dày 5cm
Bảng 2. 4. Kết quả tính toán khối lượng lớp phủ mặt cầu:
Chiều
Blớp phủ Diện tích
TLR Trọng lượng
dày
Lớp vật liệu
(m)
(m)
(m2)
(KN/m3)
(KN/m)
Lớp Bê tông nhựa
0,07
9,5
0,665
22,5
14,963
Lớp phòng nước
0,004
9,5
0,038
18
0,684
Tổng trọng lượng lớp phủ MC trên một mét dài DWpmc
15,647
2.1.2.2. Trọng lượng phần lan can, tay vịn
- Cột lan can làm bằng đai thép cách nhau 2m, có kích thước dày 2mm ,
rộng 150mm
- Tay vịn được làm bằng các ống INOX, đường kính 100, bề dày 2mm
- Bệ đáy cột lan can : Kích thước 60x50 cm
Lan can Ø150,ä=2mm
415
Tay vën Inox Ø100,ä=2mm
200
15
25
10
Bã täng
30
60
60
200
50
Hình 2. 4. Cấu tạo hệ thống lan can tay vịn
Bảng 2. 5. Kết quả tính toán khối lượng lan can tay vịn:
TT
Tên cấu
kiện
Diện
Thể tích V
tích F
(m2)
(m3)
TLR
Trọng
lượng
Số lượng
(KN/m3)
(KN)
(cái)
Trọng
lượng
(KN)
196
1.2 198 4,363
0,00047 0,00028072 78,50 0,022036
2
196
2
Tay vịn 0,00031 0,00062172 78,50 0,048805
19,132
.4 392
2
3 Bệ lan can
0,20
39,20
25,00 980,00
2,00
1960,00
Đèn chiếu
4
0,00085 0,0093258 78,50 0,732075
12,00
7,320753
sáng
- Tổng trọng lượng toàn bộ lan can tay vịn trên toàn chiều dài cầu 196m
1990,815
(DWlc+tv+blc)
- Trọng lượng lan can tay vịn trên 1m dài cầu là (KN/m)
10,157
1
Lan can
* Cách tính diện tích các cấu kiện như sau:
+ Lan can: F
3,14
(0,152 0,1482 ) 0, 000468m 2
4
+ Tay vịn: F
3,14
(0,12 0, 0982 ) 0, 000311m 2
4
11
+ Bệ lan can: f (0, 25.0,6)
0,3 0,1
.0, 25 0, 2m 2
2
+ Đèn chiếu sáng:
3,14 0.196 0, 078 0.196 0, 078
F
0, 004
4
2
2
2
2
2
0, 00085m
Tổng trọng lượng tĩnh tải giai đoạn II là:
DW = DWpmc+ DWlc+tv+blc = 15,647 + 10,157 = 25,804(KN/m)
2.2. Tính khối lượng trụ cầu (DCTrụ)
- Trụ cầu thuộc loại trụ toàn khối bằng bê tông, vì trụ chỉ chịu nén dọc trục, nên cốt thép
bố trí trong trụ mang hình thức cấu tạo, mục đích là để chống hiện tượng co ngót, từ biến
tại bề mặt của trụ, trụ có kích thước cấu tạo như hình vẽ:
- Cấu tạo trụ T1 và T2:
100
100
100
R100
700
100
600
700
100
20
20
100
125
200
175
250
250
175
125
1150
Hình 2. 5. Cấu tạo
T1trụ T1
12
100
100
R100
700
100
400
500
100
20
100
20
100
125
175
1150
250
200
250
175
125
Hình 2. 6. Cấu tạo
T2trụ T2
Bảng 2. 6. Tổng hợp khối lượng trụ T1 và T2
TT
Trọng
Trọng
Số
Trọng
lượng Bê
lượng
Bê
lượng
lượng CT
tông
tông
Thể tích
Cấu
kiện
(m3)
I
(KN)
(cái)
(KN)
(KN)
1
2841,84
118,41
1
2
3795
9,6
6646,44
158,125
0,4
276,935
TRỤ T1
2
2
3,14.2
3,14.2
.7
.1 7.7.2 118, 41 2841,84
4
2.4
11,5.5,5.2,5 158,125
2 Bệ trụ
3795
3 Đá tảng
1.1.0,2 = 0,2
4,8
1 Thân trụ
Trọng lượng T1 (DCT1)
II
TRỤ T2
3,14.22
3,14.22
.5
.1 7.5.2 84,13
4
2.4
11,5.5,5.2,5 158,125
5 Bệ trụ
6 Đá tảng
1.1.0,2 = 0,2
4 Thân trụ
Trọng lượng T2 (DCT2)
2019,12
1
2019,12
84,13
3795
4,8
1
2
3795
9,6
158,125
0,4
242,655
5823,72
2.3. Tính khối lượng mố cầu (DCMố)
- Mố cầu thuộc loại mố chữ U cải tiến, toàn khối bằng bê tông cốt thép, kích thước,
cấu tạo của mố như hình vẽ:
13
50
30
950
50
30
100
20
100
400
520
680
100
20
40
20
20
20
50
60
100
460
50
50
200
100
200
1150
250
250
50
50
Hình 2. 7. Cấu tạo mố 1 (M1)
50
410
20
30
100
300
420
20
20
580
40
100
20
100
20
100
50
30
950
60
50
50
50
50
100
200
200
50
250
250
1150
Hình 2. 8. Cấu tạo mố 2 (M2)
Bảng 2. 7. Tổng hợp khối lượng mố 1(M1) và mố 2(M2)
TT Hạng mục
Thể tích V
(m3)
1
2
3
MỐ 1
Bệ mố
11,5.5,5.2,5 = 158,125
3795
0, 6 0,3
2,8.0,5
0,3 16,118
Tường đỉnh
386,82
2
1 6, 2
.(4, 6 2) 2.6, 7 .0,5 11,38 273,12
Tường cánh
2
Thân mố+Mũ
mố
5 Bản giảm tải
4
6
Trọng
TL Bê Số
TL Cốt
tông lượng lượng Bê Thép
tông
(KN) (cái)
(KN)
(KN)
Đá kê BGT
1
3795
158,125
1
386,82
16,1175
2
546,24
22,76
2.4.10,5 = 84
2016
1
2016
84
3.3.0,2 =1,8
0, 4 0, 2
.0, 2 .9 0,54
2
43,2
3
129,6
5,4
12,96
1
12,96
0,54
14
Thể tích V
TT Hạng mục
(m3)
7
1
2
3
4
5
6
7
Đá tảng
Trọng
TL Bê Số
TL Cốt
tông lượng lượng Bê Thép
tông
(KN) (cái)
(KN)
(KN)
1.1.0,2 = 0,2
4,8
Mố 1 (DCM1)
MỐ 2
Bệ mố
11,5.5,5.2,5 = 158,125
3795
0, 6 0,3
2,8.0,5
0,3 16,118
Tường đỉnh
386,82
2
1 5, 2
.(4,1 2) 2.5, 7 .0,5 8,955 214,92
Tường cánh
2
Thân mố+Mũ
2.3.10,5 = 63
1512
mố
Bản giảm tải
3.3.0,2 =1,8
43,2
0, 4 0, 2
.0, 2 .9 0,54
Đá kê BGT
12,96
2
Đá tảng
1.1.0,2 = 0,2
4,8
2
Mố 2 (DCM2)
9,6
0,4
6896,22 287,343
1
3795
158,125
1
386,82
16,1175
2
429,84
17,91
1
1512
63
3
129,6
5,4
1
12,96
0,54
2
9,6
0,4
6275,82 261,493
2.4. Tính toán và bố trí số lượng cọc cho mố trụ cầu
2.4.1. Tính áp lực tác dụng lên mố, trụ cầu
Lực thẳng đứng tính toán tác dụng lên mố, trụ:
A p = 1,25.DCbt + R tt
Trong đó:
- DCbt : Trọng lượng bản thân mố, trụ (KN)
- Rtt : Lực thẳng đứng do tĩnh tải giai đoạn 1, 2 và hoạt tải tác dụng lên mố, trụ (KN)
- Rtt = η.{( DC .DC+ DW .DW). + nh.n.m.[(1+IM).Piyi + LL.+]
+ nh.2T.PL.+}
+ η = ηD.ηR.ηI 0,95: hệ số điều chỉnh tải trọng.
+ = +--, là tổng diện tích đường ảnh hưởng tác dụng lên mố,trụ.
+ DC 1, 25; DW 1,5 khi >0; là các hệ số tải trọng
+ DC 0,9; DW 0, 65 khi <0; là các hệ số tải trọng
+ nh 1, 75 ; là hệ số vượt tải
+ n: Số làn xe
+ m: Hệ số làn xe
+ IM = 25%, hệ số xung kích; (1+IM) =1,25
+ Pi, yi : Tải trọng trục bánh xe và tung độ đường ảnh hưởng tương ứng
15
+ LL = 9,3KM/m; tải trọng làn thiết kế
+ PL = 2,2KN/m2: tải trọng đoàn người (KN/m)
+ + : Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng chiều dài đặt tải (phần dương)
* Chú ý: Theo nhiệm vụ đồ án tải trọng là 0,65HL93
- Để xác định áp lực lớn nhất tác dụng lên mố trụ ta sử dụng chương trình
MIDAS/Civil 7.1.0 để tính toán. Các bước được trình bày cụ thể ở phần “PL1_mục I”.
* Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết
Các trường hợp xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng đỉnh mố M1 (Mố M2 xếp đối
xứng với mố M1 ở vị trí giữa nhịp)
Hình 2. 9. Xếp xe tải thiết kế +TTL lên d.a.h phản lực mố 1
Hình 2. 10. Xếp xe tải hai trục +TTL lên d.a.h phản lực mố 1
Hình 2. 11. Xếp tải trọng người lên d.a.h phản lực mố 1
Các trường hợp xếp tải bất lợi nhất lên đường ảnh hưởng đáy bệ trụ T1 (Trụ T2 xếp đối
xứng với trụ T1 ở vị trí giữa nhịp)
Hình 2. 12. Xếp xe tải thiết kế +TTL lên d.a.h phản lực trụ T1
16
Hình 2. 13. Xếp xe tải hai trục +TTL lên d.a.h phản lực trụ T1
Hình 2. 14. Xếp 2 xe tải cách nhau 15m + TTL lên d.a.h phản lực trụ T1
Hình 2. 15. Xếp tải trọng người lên d.a.h phản lực trụ T1
- Kết quả phản lực lớn nhất của tổ hợp các loại tải trọng gây ra bất lợi nhất ở mố trụ là:
+ Tổ hợp 1: 1,25DC+1,5DW+1,75HL93K+1,75PL
+ Tổ hợp 2: 1,25DC+1,5DW+1,75HL93M+1,75PL
+ Tổ hợp 3: 1,25DC+1,5DW+0,9.1,75.HL93S+0,9.1,75LL+1,75PL (Chỉ xét trụ)
Trong đó:
+ HK93K: Xe tải thiết kế
+ HL93M: Xe hai trục
+ HL93S: Hiệu ứng 90% của hai xe tải cách nhau tối thiểu 15m.
* Chú ý: Riêng TH3, vì trong Midas không có phần khai báo hệ số xung kích cho trường
hợp “2 xe tải cách nhau tối thiểu 15m” nên khi tổ hợp ta phải nhân thêm hệ số 1,25 vào
mới có kết quả chính xác.
Hình 2. 16. Giá trị phản lực lớn nhất do tổ hợp 1 gây ra tại đỉnh mố cầu
17
Hình 2. 17. Giá trị phản lực lớn nhất do tổ hợp 3 gây ra tại đáy bệ trụ cầu
(Do không mô hình mố nên ta chỉ nhận được giá trị phản lực tại đỉnh Mố. Để có giá
trị phản lực ở đáy bệ mố, ta phải lấy giá trị này cộng với 1,25DCbt .)
TT
Bảng 2. 8. Áp lực tác dụng lên mố, trụ cầu
Ap
1,25.DCbt
Vị trí
(KN)
(KN)
∑Ap
(KN)
1
Mố 1
4799,5
1,25(6896,22+287,343)
13778,85
2
Trụ 1
42359,1
-
42359,10
3
Trụ 2
41288,4
-
41288,40
4
Mố 2
4799,5
1,25(6275,82+261,493)
12971,14
2.4.2. Tính toán sức chịu tải của cọc
- Cọc bố trí cho mố, trụ cầu là cọc khoan nhồi đường kính d = 1,0 m, dự kiến chiều dài cọc
ở mố là 16m và chiều dài cọc ở trụ là 28m.
- Sức chịu tải dọc trục được chia làm 2 loại: + Sức chịu tải theo vật liệu (P vl)
+ Sức chịu tải theo đất nền (QR)
- Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy: Ptt = min{Pvl, QR}
2.4.2.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Pn= 0,85.[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast] (N)
Trong đó:
-
f'c: cường độ chịu nén của BT cọc (Mpa), f'c = 30 Mpa
-
Ap: diện tích mũi cọc (mm2), Ap = 785000 mm2
-
Ast: diện tích cốt thép chủ (mm2), dùng 18 20: Ast = 5652 mm2
-
fy: giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa), fy = 420 Mpa
Thay vào ta được:
Pn = 0,85.[0,85.30.(785000-5652)+420.5652]
= 18,910.106 (N) = 18910 (KN)
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr = .Pn (MN)
Với: hệ số sức kháng mũi cọc, = 0,75
18
Pr = 0,75.18910 = 14182,5 (KN)
2.4.2.2. Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền
QR Qn qp .Q p qs .Qs
* Công thức tổng quát:
Trong đó:
- Qp : Sức kháng mũi cọc (N).
- Qs : Sức kháng thân cọc (N).
- q p : Sức kháng đợn vị mũi cọc (MPa).
- qs : Sức kháng đợn vị thân cọc (Mpa).
- Ap : Diê ôn tích mũi cọc (mm2).
- As : Diê nô tích thân cọc (mm2).
- qp : Hê ô số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc (10.8.3.4)
- qs : Hê ô số sức kháng đối với sức kháng thân cọc (10.8.3.4)
* Tính toán theo Reese và Wright 1977:
- Tính sức kháng thân cọc: Qs qs .A s (N)
+ qs = 0,028N , Với N 53 (10.8.3.4.2-1)
+ As = (3,14.d).li (mm2)
- Tính sức kháng thân cọc: Q p q p .A S (N)
+ q p = 0,064N ,Với N 60 (10.8.3.4.3-1)
+ Ap = 3,14.d2/4 (mm2)
- Hệ số chiết giảm của nhóm cọc: 0, 7 (Kết quả đã được nội suy)( 10.8.3.9.3)
- Trọng lượng bản thân cọc: W=Acọc.Lcọc( ( bt 10) (N)
Công thức tính sức chịu tải của cọc theo đất nền (đất rời) được viết lại:
QR (Q p Qs ) W 0, 7( Ap .q p As .qs ) W
Lưu ý: Hai hệ số qp và qs trong TC 22TCN272-05 không quy định, tạm chấp nhận giá trị
hai hệ số này bằng 1. Theo nghiên cứu của PGS.TS. Trần Đức Nhiệm và Th.S. Ngô Châu
Phương_Trường ĐH Giao thông Vận tải thì độ tin cậy của công thức Reese và Wright 1977
so với kết quả thử tải tĩnh là 0,97673.
a) Tính toán mố 1
Tính sức kháng thân cọc
Bảng 2. 9. Bảng tính toán sức kháng thân cọc
Vị
Lớp đất
trí
Mố 2.(Cát
1 chặt vừa
e=0,6)
3.(Cát lẫn
sỏi sạn
e=0,2)
Độ sâu Hi
Li
Ni
qs
(Nhát búa
(MPa)=(N/mm2)
/300mm)
27
0,0756
(m)
(m)
0
0
1,68
1,68
28
3,18
4,68
6,18
1,5
1,5
1,5
29
30
31
As
Qs
(mm2)
(KN)
0
0
0,0784
5275200
413,576
0,0812
0,0840
0,0868
4710000
4710000
4710000
382,452
395,640
408,828
19
Vị
Lớp đất
trí
Độ sâu Hi
(m)
Li
Ni
qs
(Nhát búa
(m)
(MPa)=(N/mm2)
/300mm)
1,5
32
0,0896
1,5
33
0,0924
1,5
34
0,0952
1,5
35
0,0980
1,5
36
0,1008
1,32
38
0,1064
7,68
9,18
10,68
12,18
13,68
15
Qs 4283,4624
Tính sức kháng mũi cọc
- Theo Reese và Wright 1977:
As
Qs
(mm2)
(KN)
4710000
4710000
4710000
4710000
4710000
4144800
422,016
435,204
448,392
461,580
474,768
441,007
+ Sức kháng ở mũi cọc được tính: Q p q p .A p (N)
Trong đó:
q p = 0,064N , Với N 60 (10.8.3.4.3-1)
= 0,064.38 = 2,432 (MPa) = 2432(KN/m2)
Ap= 3,14.12/4 = 0,785 (m2)
Q p q p .A p = 2432.0,785 = 1909,12 (KN)
Tính trọng lượng bản thân cọc:
W= Acọc.Lcọc ( bt 10) =
3.14.12
.15.(25 10) 176, 625 (KN)
4
Tổng sức kháng của cọc:
QR 0, 7(Q p Qs ) W 0,7(1909,12 4283, 4624) 176, 625 4158,183 (KN)
b) Tính toán trụ T1
Tính sức kháng thân cọc
Bảng 2. 10. Bảng tính toán sức kháng thân cọc
20
- Xem thêm -