đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ thiết kế kĩ thuật thiết kế thi công và tổ chức thi công cầu dầm chữ i
LỜI CẢM ƠN
Trong mục tiêu phát triển của đất nước ta đến năm 2020 trở thành một nước công
nghiệp, do đó nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng đã trở nên thiết yếu nhằm phục vụ
cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước, đặc biệt là nhu cầu phát
triển mạng lưới giao thông vận tải.
Là một sinh viên ngành xây dựng Cầu đường thuộc trường Đại Học Đông á, với
sự dạy dỗ tận tình của thầy cô giáo, em luôn cố gắng học hỏi và trao dồi kiến thức
chuyên môn để phục vụ cho công việc sau này, mong rằng với những kiến thức mình
có được sẽ góp một phần công sức nhỏ bé của mình vào công cuộc xây dựng đất nước.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, với đề tài thiết kế cầu qua sông H5, đã phần
nào giúp em làm quen với công việc thiết kế một đồ án công trình cầu thực tế, vốn là
công việc của một kỹ sư cầu đường.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.s Lương Vĩnh Phú đến nay em đã hoàn
thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng
các kiến thức cơ bản để thực hiện một đồ án lớn nên em không tránh khỏi những thiếu
sót nhất định. Vậy kính mong quí thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm.
Cuối cùng cho phép em gởi lời biết ơn chân thành đến quí thầy cô giáo trong
khoa Xây Dựng Cầu Đường, đặc biệt là thầy Th.s Lương Vĩnh Phú đã tận tình hướng
dẫn em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Bùi Xuân Thuần
Nguyễn Văn Tiến
MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ...................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CẦU H4.......................................................................2
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG:.....................................................................................................................2
1.1.1.Tên đề tài:...........................................................................................................................2
1.1.2.Vị trí công trình:.................................................................................................................2
1.1.3.Số liệu ban đầu:..................................................................................................................2
1.1.4.Qui mô và các tiêu chuẩn thiết kế:......................................................................................2
1.2. CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CẦU:.....................................................2
1.2.1.Điều kiện địa hình:..............................................................................................................2
1.2.2.Điều kiện địa chất:..............................................................................................................2
1.2.3.Điều kiện khí hậu thuỷ văn:.................................................................................................3
1.2.4. Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực xây dựng cầu:...............................................................3
1.2.5. Đánh giá các điều kiện địa phương và đề xuất các phương án vượt sông:........................5
1.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG...............................................................................6
1.3.1: Phương án I.......................................................................................................................6
1.3.2. Phương án II......................................................................................................................8
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1...........................................................................9
2.1.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG KẾT CẤU NHỊP:..............................................................................9
2.1.1: Sơ bộ các thông số của phương án I..................................................................................9
2.2: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG MỐ TRỤ CẦU:.............................................................................13
2.2.1: Tính toán khối lượng mố cầu:..........................................................................................13
2.2.2: Tính toán khối lượng trụ cầu:..........................................................................................14
2.3. TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MỐ, TRỤ:...................................................................16
2.3.1: Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:.............................................................................16
2.4: TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MỐ, TRỤ:...................................................................21
2.4.1: Xác định sức chịu tải tính toán của cọc:..........................................................................21
2.4.2: Xác định số lượng cọc và bố trí cọc:................................................................................24
CHƯƠNGIII: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 2.........................................................................44
3.1. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG NHỊP DẦM THÉP.........................................................................44
3.1.1. Tính toán khối lượng bản mặt cầu....................................................................................44
3.1.2. Tính toán khối lượng lan can-tay vịn:..............................................................................44
3.1.3. Khối lượng đá vỉa:...........................................................................................................45
3.1.4. Tính toán khối lượng các lớp mặt cầu:.............................................................................45
3.1.5. Tính toán khối lượng dầm chủ:........................................................................................46
3.2. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG MỐ, TRỤ:......................................................................................50
3.2.1. Tính toán khối lượng mố cầu:..........................................................................................50
3.2.2. Tính toán khối lượng trụ cầu:...........................................................................................51
TRỤ T2: CŨNG TƯƠNG TỰ T1 VÀ T2 NHƯNG H KHÁC NHAU.................................................52
VTRU=264,22+163,98=428,2..............................................................................................................52
3.3. TÍNH TOÁN ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN MỐ, TRỤ....................................................................53
3.3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ..............................................................................53
3.4.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MỐ, TRỤ.....................................................................56
3.4.1. Xác định sức chịu tải tính toán của cọc............................................................................56
3.4.2 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc..................................................................................59
CHƯƠNG IV: SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN.............................................................................63
4.1. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN..............................................................................................63
4.2. SO SÁNH THEO CÁC ĐIỀU KIỆN.............................................................................................63
4.2.1 Theo điều kiện kinh tế........................................................................................................63
4.2.2. Theo điều kiện chế tạo:....................................................................................................63
4.2.3. Theo điều kiện duy tu bảo dưỡng:....................................................................................64
4.2.4. Theo điều kiện sử dụng vât: liệu địa phương....................................................................64
4.2.5. Theo điều kiện mỹ quan – tác động môi trường:..............................................................64
PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT...................................................................................................66
CHƯƠNG V: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU......................................................................................67
5.1/ SỐ LIÊÊU ĐẦU VÀO :...................................................................................................................67
5.2/ SƠ ĐỒ TÍNH :...............................................................................................................................67
5.3/ XÁC ĐỊNH NÔÊI LỰC BẢN HẪNG :...........................................................................................67
5.3.1/ Sơ đồ tính.........................................................................................................................67
5.3.2/ Xác định tải trọng tác dụng..............................................................................................68
5.4/ XÁC ĐỊNH NÔÊI LỰC BẢN KIỂU DẦM :...................................................................................69
5.4.1/ Sơ đồ tính.........................................................................................................................69
5.4.2/ Xác định tải trọng tác dụng..............................................................................................69
5.4.3/ Tính toán mômen..............................................................................................................69
5.4.4/ Tính lực cắt tại ngàm.......................................................................................................71
5.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỊU LỰC :..........................................................................................72
5.5.1 Cốt thép chịu momen dương:............................................................................................73
5.5.2 Cốt thép chịu momen âm:................................................................................................74
5.6. CỐT THÉP PHÂN BỐ :................................................................................................................76
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ DẦM CHỦ DẦM KẾ BIÊN CHỮ I BTCT DƯL NHỊP 26M............77
6.1. CẤU TẠO DẦM CHỦ:.................................................................................................................78
6.2. LỰA CHỌN CÁC HỆ SỐ:............................................................................................................78
6.2.1. Hệ số làn:.........................................................................................................................78
6.2.2. Các hệ số do tĩnh tải:.......................................................................................................78
6.2.3. Hệ số sức kháng :.............................................................................................................79
6.2.4. Hệ số phân bố ngang của hoạt tải theo làn:.....................................................................79
6.3. HỆ SỐ ĐIỀU CHỈNH TẢI TRỌNG:.............................................................................................82
6.4. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG:.......................................................82
6.4.1. Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ:...........................................................................82
6.5. ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG MÔMEN VÀ LỰC CẮT TẠI CÁC MẶT CẮT ĐẶC TRƯNG:...........82
6.5.1. Xác định các mặt cắt đặc trưng:......................................................................................82
6.5.2. Đường ảnh hưởng mô men, lực cắt và sơ đồ xếp tải lên đường ảnh hưởng tại các mặt cắt
đặc trưng:.............................................................................................................................................83
6.6. TÍNH NỐI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM KẾ BIÊN............................................74
6.6.1. Nội lực tĩnh tải tác dụng lên dầm kế biên tại các mặt cắt đặt trưng theo TTGH cường độ I
và TTGH sử dụng :...............................................................................................................................74
6.6.2. Nội lực hoạt tải tác dụng lên dầm kế biên tại các mặt cắt đặt trưng theo TTGH cường độ
I và TTGH sử dụng :............................................................................................................................75
6.6.3. Tổ hợp nội lực tác dụng lên dầm kế biên tại các mặt cắt đặt trưng theo TTGH cường độ I
và TTGH sử dụng :...............................................................................................................................77
6.7. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP.................................................................................................79
6.7.1. Chọn sơ bộ số lượng cáp dự ứng lực................................................................................79
6.7.2. Bố trí cốt thép DƯL theo phương dọc dầm.......................................................................80
PHẦN III. THIẾT KẾ THI CÔNG...................................................................................................85
CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ THI CÔNG MỐ A................................................................................86
7.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ :....................................................................................................................86
7.1.1. Số liệu chung :..................................................................................................................86
7.1.2. Số liệu kết cấu phần trên :................................................................................................86
7.1.3. Số liệu mố:.......................................................................................................................86
7.1.4. Kích thước mố:.................................................................................................................86
7.2. SƠ LƯỢC VỀ ĐẶC ĐIỂM XÂY DỰNG:....................................................................................87
7.2.1. Đặc điểm mố A:................................................................................................................87
7.2.2. Điều kiện thi công:...........................................................................................................87
7.3.TRÌNH TỰ THI CÔNG MỐ A:......................................................................................................89
7.4. KỸ THUẬT THI CÔNG MỐ A:...................................................................................................90
7.4.1. Công tác chuẩn bị:...........................................................................................................90
7.4.2. Công tác đóng cọc:..........................................................................................................93
7.4.3. Đào đất hố móng bằng máy đào kết hợp với nhân công:.................................................98
7.4.4. Đập vỡ đầu cọc ,vệ sinh hố móng:...................................................................................99
7.4.5. Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông bệ mố:.............................................................99
7.4.6. Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông thân mố,tường cánh:.....................................101
7.4.7. Lắp dựng cốt thép ,ván khuôn đổ bê tông tường đỉnh,tường cánh:...............................104
7.4.8. Công tác hoàn thiện:......................................................................................................104
7.5. TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN:......................................................................................................104
7.5.1. Tính toán ván khuôn thi công bệ:...................................................................................104
7.5.2. Tính toán ván khuôn thi công thân mố:..........................................................................110
7.5.3. Tính toán ván khuôn thi công tường đỉnh:......................................................................116
7.5.4. Tính toán ván khuôn thi công tường cánh:.....................................................................118
CHƯƠNG VIII. THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP..............................................................................122
8.1. GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................................................................122
8.2. ĐẶC ĐIỂM LAO LẮP CÁC DẦM CHỦ BTCT DƯL ĐÚC SẴN.............................................122
8.3. CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỂ CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG..........................................................123
8.4. CÁC PHƯƠNG ÁN THI CÔNG.................................................................................................123
8.5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN..........................................................................124
8.6. SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN................................................................................................125
8.7. TÍNH TOÁN KIỂM TRA PHƯƠNG ÁN CHỌN........................................................................126
8.7.1. Tính toán hệ dầm dẫn trong quá trình lao dầm..............................................................126
8.7.2. Tính toán lực kéo, lực hãm.............................................................................................127
8.7.3. Tính toán giá lao ngang:................................................................................................131
8.7.4. Tính toán cáp treo dầm...................................................................................................132
CHƯƠNG 9. TIẾN ĐỘ THI CÔNG MỐ A....................................................................................134
9.1. CƠ SỞ TÍNH CÔNG CA............................................................................................................134
9.1.2. Dựa vào khối lượng đã tính ở phần trước.....................................................................134
9.1.3. Dựa vào định mức 1776 – 2007 nhà xuất bản Bộ xây dựng ban hành ngày 16 tháng 8
năm 2007 của Bộ xây dựng................................................................................................................135
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................141
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1: Bảng tính toán khối lượng 1 kết cấu nhịp 26m.............................................10
Bảng 2-2: Bảng tính toán khối lượng dầm ngang, bản mặt cầu, tấm đan 1 kết cấu nhịp
26m..................................................................................................................................11
Bảng 2-3: Bảng tính trọng lượng một nhịp cầu (L = 26m)............................................11
Bảng 2-4: Bảng tính toán khối lượng lan can – tay vịn một nhịp..................................12
Bảng 2-5: Bảng tính toán khối lượng đá vỉa cho một nhịp............................................12
Bảng 2-6: Bảng tính toán khối lượng mố cầu................................................................14
Bảng 2-7: Bảng tính toán khối lượngtrụ cầu..................................................................15
Bảng 2-8: Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ.........................................16
Bảng 2-9: Bảng tổng tải trọng tác dụng lên mố, trụ cầu................................................21
Bảng 2-10: Bảng tổng áp lực tính toán tác dụng lên mố, trụ cầu..................................21
Bảng 2.11. Bảng giá trị các lớp đất.................................................................................24
Bảng 2-12: Bảng tổng kết số lượng cọc tính toán và chọn............................................25
Bảng 3-1: Tính toán khối lượng bản mặt cầu:................................................................44
Bảng 3-2: Bảng tính toán khối lượng lan can – tay vịn một nhịp..................................45
Bảng 3-3: Bảng tính toán khối lượng đá vỉa cho một nhịp............................................45
Bảng 3-4: Bảng tính toán khối lượng các lớp mặt cầu 1m...........................................45
Bảng 3-5: Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang.............................................................49
Bảng 3-6: Bảng tính toán khối lượng mố cầu................................................................50
Bảng 3-7: Bảng tính toán khối lượng các trụ cầu...........................................................51
Bảng 3-8: Bảng tính toán khối lượng các trụ cầu.T2.....................................................52
Bảng 3-9: Áp lực tính toán do trọng lượng bản thân mố, trụ.........................................53
Bảng 3-10: Áp lực tính toán do hoạt tải.........................................................................56
Bảng 3-11: Bảng tổng áp lực tính toán tác dụng lên mố, trụ cầu...................................56
Bảng 3.12. Bảng giá trị các lớp đất................................................................................58
Bảng 3-13: Bảng tổng kết số lượng cọc tính toán và chọn............................................59
Bảng 3-14: Bảng tổng hợp khối lượng phương án 2......................................................60
Bảng 5.1. Tổng hợp chiều dài.........................................................................................68
Bảng 5.2. Tổng hợp nội lực thiết kế bản mặt cầu...........................................................72
Bảng 6.1: Các hệ số tĩnh tải............................................................................................79
Bảng 6.8: Bảng tổng hợp các yếu tố đoạn vuốt cong của cáp DWL.............................81
Bảng 6-9: Bảng toạ độ các bó cáp DƯL được uốn cong..............................................81
Bảng 6.10:Bảng tính tọa độ trong tâm của các bó cáp DƯL tính từ đáy dầm...............84
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Mặt cắt ngang cầu.........................................................................................9
Hình 2.2: Kích thước dầm chủ (nhịp 26m).................................................................9
Hình 2.3: Kích thước mặt dầm ngang dầm, tấm đan(nhịp26m)................................10
Hình 2-4: Cấu tạo lan can-tay vịn..............................................................................12
Hình 2-5: Cấu tạo đá vỉa.............................................................................................12
Hình 2-6: Cấu tạo mố cầu..........................................................................................13
Hình 2.7: Cấu tạo trụ cầu 1 & 2.................................................................................14
Hình 2.8: Cấu tạo trụ cầu 3,4.....................................................................................15
Hình 2-9: Đường ảnh hưởng áp lực mố và chất tải bất lợi........................................17
Hình 2-10: Đường ảnh hưởng áp lực trụ3,4 và chất tải bất lợi.................................19
Hình 2-11: Đường ảnh hưởng áp lực trụ 1,2 và chất tải bất lợi.................................19
Hình 2-12: Mặt bằng bố trí cọc ở bệ mố A, B...........................................................25
Hình 2-13: Mặt bằng bố trí cọc ở bệ trụ:T1&T2.......................................................26
Hình 2-14: Mặt bằng bố trí cọc ở bệ trụ:T3&T4.......................................................26
Hình 3-1: Mặt cắt ngang cầu......................................................................................44
Hình 3-2: Cấu tạo lan can-tay vịn..............................................................................44
Hình 3-3: Cấu tạo đá vỉa.............................................................................................45
Hình 3-4: Đường ảnh hưởng mômen tại ¼ nhịp và chất tải bất lợi..........................47
Hình 3-5: Đường ảnh hưởng áp lực theo PP đòn bẩy................................................48
Hình 3-6: Cấu tạo mố cầu..........................................................................................50
Hình 3-7: Cấu tạo trụ cầu.T1,T3................................................................................51
Hình 3-8: Cấu tạo trụ cầu.T2......................................................................................52
Hình 3-9: Đường ảnh hưởng áp lực mố và chất tải bất lợi........................................54
Hình 3-10: Mặt bằng bố trí cọc ở bệ mố A,B............................................................59
Hình 3-11: Mặt bằng bố trí cọc ở bệ trụ: T1; T2.......................................................59
Hình 5.1. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu.......................................................................67
Hình 5.2. Sơ đồ đường ảnh hưởng mômen 1/2S.......................................................70
Hình 5.3. Đường ảnh hưởng lực cắt tại gối...............................................................71
Hình 6.1: Cấu tạo dầm chủ.........................................................................................78
Hình 6.2. Tiết diện quy đổi.........................................................................................80
Hình 6.3. Bố trí cáp DƯL tại mặt cắt giữa nhịp.........................................................80
Hình 6-4. Bố trí cáp DƯL theo phương dọc cầu.......................................................80
Hình 7-1: Cấu tạo mố A.............................................................................................87
Hình 7-2: San ủi mă Êt bằng..........................................................................................91
Hình 7-3: Sơ đồ đúc cọc BTCT.................................................................................92
Hình 7-4: Sơ đồ xác định tim mố...............................................................................93
Hình 7-5: Sơ đồ đóng cọc tại mố A............................................................................98
Hình 7-6: Đào đất hố móng........................................................................................98
Hình 7-7: Vê Ê sinh, đâ Êp đầu cọc..................................................................................99
Hình 7-8: Sơ đồ lắp dựng ván khuôn bê Ê mố............................................................100
Hình 7-9: Sơ đồ lắp dựng ván khuôn thân mố,tường cánh......................................103
Hình 7-10: Sơ đồ lắp dựng ván khuôn tường đỉnh,tường cánh...............................104
Hình 7-11: Cấu tạo ván khuôn thi công bệ mố........................................................105
Hình 7- 12: Sơ đồ áp lực bê tông tác dụng lên ván khuôn......................................105
Hình 7-13: Biểu đồ áp lực tính toán,tiêu chuẩn.......................................................106
Hình 7- 14: Ván khuôn bất lợi nhất..........................................................................107
Hình 7-15: Sơ đồ tính thép sườn đứng, sườn ngang................................................109
Hình 7- 16: Cấu tạo ván khuôn thân mố A...............................................................111
Hình 7-17: Sơ đồ áp lực bê tông tác dụng lên ván khuôn........................................111
Hình 7-18: Biểu đồ áp lực tính toán,tiêu chuẩn.......................................................112
Hình 7-19: Cấu tạo ván khuôn bất lợi và biểu đồ áp lực đổ bê tông thân mố.........113
Hình 7- 20: Sơ đồ tính thanh nẹp tăng cường đứng, ngang.....................................115
Hình 7-21: Cấu tạo ván khuôn tường đỉnh...............................................................117
Hình 7-22: Sơ đồ áp lực bê tông tác dụng lên ván khuôn.......................................117
Hình 7-23: Cấu tạo ván khuôn tường cánh..............................................................120
Hình 7-24: Sơ đồ áp lực bê tông tác dụng lên ván khuôn.......................................120
Hình 8.1. Cấu tạo dầm dẫn và mũi dẫn....................................................................126
Hình 8.2. Sơ đồ tính ổn định lật theo phương dọc cầu............................................127
Hình 8-3. Sơ đồ tính ổn định khi lao dầm BTCT....................................................130
Hình 8-4. Tiết diện dầm H400 có sườn tăng cường đứng và bản biên...................131
Hình 8-5: Biểu đồ nội lực.........................................................................................132
Hình 8-6: Sơ đồ tính toán cáp treo dầm...................................................................132
PHẦN I:
THIẾT KẾ SƠ BỘ
(30%)
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CẦU H4
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 2 PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
1
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH CẦU H4
1.1.Giới thiệu chung:
1.1.1.Tên đề tài:
- Thiết kế và thi công Cầu H4 nằm trong hạng mục cầu và đường thi công vận
hành thuộc Huyện Lệ THủy, Tỉnh Quảng Bình.
1.1.2.Vị trí công trình:
- Cầu H4 thuộc địa phận Huyện Lệ THủy, Tỉnh Quảng Bình,Cầu Bắc Sông Kiến
Giang
1.1.3.Số liệu ban đầu:
- Bình đồ khu vực cầu
- Trắc dọc cầu
- Các hố khoan: HK1- HK17
1.1.4.Qui mô và các tiêu chuẩn thiết kế:
- Tên công trình: cầu H4
- Qui mô xây dựng: Vỉnh cữu.
- Tiêu chuẩn thiết kế: 22TCN 272-05
- Tải trọng thiết kế: HL-93, đoàn người 2.8 (KN/m2)
- Khẩu độ cầu: Lo = 125(m)
- Khổ cầu: K= 6 + 2x1,5 (m)
- Khổ thông thuyền: yêu cầu thông thuyền cấp VI
1.2. Các điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu:
1.2.1.Điều kiện địa hình:
- Khu vực xây dựng cầu thuộc huyện vùng đồng bằng nên có địa hình tương đối
bằng phẳng, về mùa lũ nước về chậm. Hai bên có các bãi sông khá rộng rất thuận lợi
cho việc bố trí mặt bằng thi công cầu.
1.2.2.Điều kiện địa chất:
- Theo số liệu khảo sát địa chất thu thập được tại 17 hố khoan, địa chất lòng sông
tại vị trí xây dựng cầu gồm 3 lớp đất đá như sau:
+ Lớp 1: Lớp Á Sét
+ Lớp 2: Lớp Cát Hạt Mịn,Chặt Vừa
+ Lớp 3: Lớp Cát Hạt Trung, Chặt.
2
* Nhận xét : Từ số liệu địa chất cho thấy, tại khu vực xây dựng cầu địa chất gồm
những lớp đất khá tốt, do đó ta có thể đưa ra những phương án nền móng khác nhau
cho công trình cầu.
1.2.3.Điều kiện khí hậu thuỷ văn:
1.2.3.1.Điều kiện khí hậu :
- Khu vực xây dựng chịu ảnh hưởng của vùng khi hậu Bắc trung bộ kết hợp với
gió Lào hanh khô từ phía tây làm cho mùa khô thường kéo dài hơn. Khí hậu phân làm
2 mùa khá rõ rệt:
-Mùa khô: kéo dài từ tháng 2 tới tháng 9, trong mùa này nắng kéo dài ít có mưa.
Nhiêt độ trung bình vào khoảng 29oC ,nhiệt độ cao nhất có khi lên tới 36 oC, nhiệt độ
thấp nhất khoảng 25-26oC.
-Mùa mưa: bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 1 năm sau kèm theo gió mùa đông bắc
làm nhiệt độ giảm, nhiêt độ trung bình vào khoảng 18-20oC.Mùa này mực nước dưới
sông thường dâng cao do lũ từ thượng nguồn đổ về do vậy cần có các biện pháp hữu
hiệu để bảo vệ công trình trong mùa mưa.
- Khu vực xây dựng tuyến có nhiệt độ trung bình quanh năm khoảng 28oC, có độ
ẩm trung bình hằng năm 80% do vậy khà thuận lợi cho việc xây dựng cầu.
1.2.3.2.Điều kiện thuỷ văn :
- Khu vực này có địa hình đồng bằng nên tương đối bằng phẳng, về mùa lũ mực
nước tập trung ít, thoát nước nhanh.
- Các số liệu thuỷ văn được khảo sát năm 2012 như sau:
- MNCN : +7,3 m
- MNTT : +2,5 m
- MNTN : -0,25 m
* Nhận xét: Với đặc điểm khí tượng thủy văn khu vực nêu trên, việc thi công cầu
tương đối thuận lợi, có thể thực hiện được quanh năm. Tuy nhiên do mùa khô kéo dài
gần 8 tháng nên có thể thi công tốt nhất vào tháng 2 đến tháng 9
1.2.4. Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực xây dựng cầu:
1.2.4.1. Điều kiện cung cấp vật liệu xây dựng:
- Cầu A2 được xây dựng ở Huyện Lệ THủy, Tỉnh Quảng Bình cách thành phố
Đồng Hới chừng 65 km về phía tây, đây là một huyện có đặc điểm vùng kinh tế nông
3
nghiệp là chính, chưa có nhiều các nhà máy xí nghiệp và cơ xưởng phục vụ và cung
cấp vật liệu để thi công công trình, vật liệu được khai thác bằng thủ công là chính.
-Cát sỏi, sạn lấy tại sông mỏ cách 5 km.
-Xi măng, sắt thép lấy tại các nhà máy ở các tỉnh khác tập trung đến.
-Đá lấy từ các mỏ đá lèn hai vai xã Huyện Lệ THủy, Tỉnh Quảng Bình .
-Các vật liệu khác như đất, gỗ lấy tại địa phương.
-Một số vật liệu và phụ kiện đặc biệt được lấy từ nơi khác hoặc nhập ngoại.
1.2.4.2. Điều kiện nhân vật lực phục vụ thi công:
- Đơn vị nhà thầu có đầy đủ phương tiện máy móc và thiết bị phục vụ xây dựng
cầu, đội ngũ công nhân và kỹ sư có trình độ chuyên môn cao và giàu kinh nghiệm, đã
từng thực hiện thi công nhiều công trình cầu với quy mô khác nhau. Vì vậy có thể đưa
công trình vào khai thác đúng tiến độ, đặc biệt đội ngũ công nhân và kỹ sư đã dần tiếp
cận nhiều công nghệ mới về xây dựng cầu.
1.2.4.3. Tình hình kinh tế - xã hội khu vực xây dựng cầu:
- Tỉ lệ dân số trong độ tuổi lao động chiếm 65%. Mức sống của người dân nhìn
chung vẫn còn thấp, dân cư ở đây sống chủ yếu là dựa vào nông nghiệp và tiểu thủ
công nghiệp.
- Nông nghiệp hiện là ngành kinh tế chủ đạo chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ
cấu kinh tế và thu hút tới 80% lực lượng lao động, các loại cây nông nghiệp chủ đạo là
Lúa, Ngô ,Khoai ….
- Hệ thống giáo dục văn hoá xã hội : tại thị trấn có các trường phổ thông trung
học, trung tâm y tế, ở cấp xã đều có trường tiểu học và các trường mẫu giáo, trạm y tế,
dân cư trong khu vực được dùng điện 100%.
- Trong những năm gần đây đã có nhiều chuyển biến tích cực về mọi mặt đời
sống kinh tế, văn hoá, xã hội nhưng thay đổi nhanh nhất là về mặt kinh tế, nhờ áp dụng
Khoa Học Công Nghệ vào sản xuất, thâm canh tăng vụ, chuyển đổi cây trồng vật nuôi
mà đời sống của người dân ngày một nâng cao.
- Giao thông:
- Huyện Lệ THủy, Tỉnh Quảng Bình có một số con đường nối liền với các
huyện lân cận và nối với Thành phố Đồng Hới nên giao thông khá thuận lợi cho xây
dựng cầu. Ngoài ra còn có các đường liên thôn, thị trấn phục vụ cho việc đi lại của
nhân dân trong vùng.
4
- Cấp nước: sử dụng nguồn nước tại chỗ để thi công công trình cầu.
- Cấp điện: trong vùng đã phủ kín mạng lưới điện quốc gia nên việc sử dụng điện
phục vụ thi công cầu là rất thuân lợi.
- Bưu chính viễn thông: Mạng lưới thông tin liên lạc đã về tận các thôn xóm, hệ
thống các bưu điện văn hoá xã ngày càng hoàn thiện nên việc thông tin liên lạc hết sức
thuận lợi.
1.2.4.4.Sự cần thiết phải đầu tư:
- Cầu A2 là một hạng mục nằm trong công trình nằm trên tuyến đường chính của
huyện, cầu nằm trên tuyến đường đi từ phía Tây-Nam huyện ra phía Đông – Bắc
huyện và giao với đường quốc lộ I, cầu được xây dựng nhằm phục vụ cho công việc
xây dựng và phát triển kinh tế huyện nhà, đồng thời đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân
dân. Vì mục đích đó nên cần thiết phải đầu tư xây dựng chiếc cầu này.
1.2.5. Đánh giá các điều kiện địa phương và đề xuất các phương án vượt sông:
*Địa hình:
- Địa hình ở đây khá bằng phẳng, lòng sông đối xứng và tương đối bằng phẳng,
tuy nhiên mực nước cao nên gây khó khăn trong quá trình thi công.
*Địa chất:
- Địa chất tại khu vực sông H4 gồm các tầng đất cát và sét do đó ta có thể đưa ra
các giải pháp nền móng khác nhau như: móng cọc, móng cọc khoan nhồi bệ cao hoặc
bệ thấp.
*Thuỷ văn:
- Mực nước về mùa khô khá thấp trong khi đó về mùa lũ lại rất lớn, đây là điều
kiện quyết định cao độ đáy dầm, trong khi đó mực nước thấp quanh năm là điều kiện
để tổ chức xây dựng các hạng mục của công trình cầu.
- Sông có yêu cầu thông thuyền cấp IV, do đó việc đề ra các sơ đồ kết cấu có
chiều dài nhịp khác nhau, phù hợp vói yêu cầu thông thuyền yêu cầu. cao độ đáy dầm
phải cao hơn MNTT là 9m.
*Khí hậu:
- 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, đặc biệt là bê tông cốt thép ứng suất trước.
Vật liệu thép vẫn được sử dụng nếu có điều kiện bảo quản tốt, sửa chữa gia cố kịp
thời.
5
*Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực thiết bị :
- Nguồn vật liệu cát, sỏi có thể dùng vật liệu địa phương. Vật liệu cát, sỏi sạn ở đây
có chất lượng tốt, đá được lấy từ mỏ đá đảm bảo tiêu chuẩn để làm vật liệu xây dựng cầu.
Vật liệu thép:
-Sử dụng các loại thép của các nhà máy luyện thép trong nước như thép Thái
Nguyên, Biên Hoà...hoặc các loại thép liên doanh như Việt-Nhật, Việt -Úc...
- Nguồn thép được lấy từ các đại lý lớn ở thành phố Vinh. Hoặc ta có thể đặt
hàng về tận nơi công trình.
Xi măng :
-Hiện nay các nhà máy xi măng đều được xây dựng ở các tỉnh, thành luôn đáp
ứng nhu cầu phục vụ xây dựng. Các kết cấu bê tông mác thấp dùng xim ăng Hải
Phòng, còn các kết cấu chịu lực chính dùng ximăng Bỉm Sơn.
-Nói chung vấn đề cung cấp xi măng rất thuận lợi, giá rẻ luôn đảm bảo chất
lượng và số lượng mà yêu cầu công trình đặt ra.
Thiết bị và công nghệ thi công :
-Để hoà nhập với sự phát triển của xã hội cũng như đáp ứng nhu cầu nhiều về số
lượng tốt về chất lượng, các công ty xây dựng công trình giao thông đã mạnh dạn cơ
giới hoá thi công, trang bị cho mình máy móc thiết bị với công nghệ thi công hiện đại;
các đơn vị có nhiều kinh nghiệm trong thi công cầu phải kể đến là Công ty cầu Thăng
Long, Tổng công ty xây dựng trường sơn…,các công ty thuộc các tổng công ty xây
dựng công trình giao thông, đây là các đơn vị đã thực hiện hầu hết các công trình cầu
trong nước.
1.3. Đề xuất các phương án vượt sông.
1.3.1: Phương án I.
- Mô tả kết cấu phần trên:
+ Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu giản đơn bản liên tục nhiệt 5 nhịp: 5x26(m).
- Dầm giản đơn BTCT ƯST tiết diện I có f’c = 40Mpa.
+ Chiều cao dầm chủ: Nhịp 26m Hdc=1,4m.
- Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,0 m.
- Chân đế lan can, cột lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT, đáp ứng yêu
cầu về mặt mỹ quan.
- Gối cầu sử dụng gối cao su cốt bản thép.
6
- Bố trí các lỗ thoát nước =100 bằng ống nhựa PVC
- Các lớp mặt cầu gồm:
+ Lớp bêtông atfan dày 6cm.
+ Lớp phòng nước dày 0,5cm.
+ Lớp tạo mui luyện 2%.
- Lề bộ hành cùng mức.
* Kết cấu hạ bộ:
- Kết cấu mố: Hai mố chữ U bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng móng
cọc đóng bằng BTCT có f’c=35Mpa.
- Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT 300x210x20cm. Gia cố 1/4 mô
đất hình nón bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm cát sỏi dày10cm; chân khay
đặt dưới mặt đất với tiết diện 100x50cm.
- Kết cấu trụ: Sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=35Mpa.
- Kiểm tra khẩu độ cầu:
Khẩu độ cầu :
Ltko LC bi Ln ( tr ) Ln ( ph ) 2.1(m)
(1-1)
Trong đó : Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m).
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m).
Ln(tr) và Ln(ph) : Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m).
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu cầu.
Lotk= (130+0,05.6) – (4.1,2) – 2.1 = 123,5m.
Ltk0 L0yc
tk
0
yc
0
max(L , L
123,5 125
100% 1,2% 5%
125
thoả mãn yêu cầu
(1-2)
- Phương pháp thi công dự kiến:
+Dầm giản đơn I thi công theo phương pháp bán lắp ghép
+ Thi công cọc: Tạo mặt bằng thi công, sau đó tiến hành đóng cọc đến cao độ
thiết kế, tiếp theo đào đất hố móng. Đào đất tiến hành vệ sinh và đập đầu cọc.
+ Thi công mố: Đào đất hoặc đắp đê quay chắn đất (đắp lấn), hút nước (nếu có),
đập bêtông đầu cọc, đổ bê tông đệm M100 dày 10cm, dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê
tông
+ Thi công trụ: Xử lý bề mặt bệ trụ; dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông trụ.
7
1.3.2. Phương án II.
+ Mô tả kết cấu phần trên:
-Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm 4 nhịp: 4x33(m).
-Dầm giản đơn thép liên hợp bản BTCT dày 20cm có f’c= 30Mpa chiều cao dầm
chủ 2,0m.
-Mặt cắt ngang có 5 dầm chủ, khoảng cách giữa các dầm chủ là 2,0 m.
-Chân đế lan can, cột lan can tay vịn và dải phân cách bằng BTCT.
-Bố trí các lỗ thoát nước =100 bằng ống nhựa PVC
-Các lớp mặt cầu gồm:
+Lớp bêtông atfan dày 6cm.
+Lớp phòng nước dày 0,5cm.
+Lớp tạo mui luyện 2%.
-Lề bộ hành cùng mức.
*Kết cấu hạ bộ:
-Kết cấu mố: Hai mố chữ U cải tiến bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng mố dùng
móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=35Mpa.
-Trên tường ngực bố trí bản giảm tải bằng BTCT. Gia cố 1/4 mô đất hình nón
bằng đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm cát sỏi dày10cm, chân khay đặt dưới mặt
đất với tiết diện 100x50cm
-Kết cấu trụ: Sử dụng loại trụ đặc thân hẹp bằng BTCT có f’c=30Mpa. Móng trụ
dùng móng cọc đóng bằng BTCT có f’c=35Mpa.
- Kiểm tra khẩu độ cầu:
Khẩu độ cầu :
Ltko LC bi Ln ( tr ) Ln ( ph ) 2.1(m)
(1-3)
Trong đó : Lc : Tổng chiều dài nhịp và khe co giãn (m).
bi : Tổng số chiều dày của các trụ tại MNCN (m).
Ln(tr) và Ln(ph) : Chiều dài mô đất hình nón chiếu trên MNCN (m).
1m : Độ vùi sâu của công trình vào mô đất hình nón ở đường vào đầu cầu.
Lotk= (132+0,10.5) – (3.1,4) - 2x1 = 126,3m.
Ltk0 L0yc
tk
0
yc
0
max(L , L
126,3 125
100% 1,04% 5% thoả mãn yêu cầu
125
8
(1-4)
CHƯƠNG II:
THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN 1
2.1.Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:
2.1.1: Sơ bộ các thông số của phương án I.
Cầu bê tông cốt thép có 5 nhịp gồm 5 nhịp 26 khoảng cách giữa các dầm là 2,0m.
1000/2
25
20
150
25
1000/2
600/2
600/2
150
25
20
5
12
80
12
5
20
120
LÅÏP BTN DAÌY 6cm
LÅÏP PHOÌNG NÆÅÏC DAÌY 0.5cm
11.84m
170
20
60
60
80
80
200
70
20
139
91
140
75 20
25
60
80
200
200
Hình 2.1 Mặt cắt ngang cầu.
2.1.1.2:Tính toán khối lượng dầm chủ:
*/ Tính cho kết cấu nhịp 26 m.
140
** Kích thước các bộ phận kết cấu nhịp 26m như sau:
130
70
9
80
200
75
100
16
12125
140
71
20 20
MCN dầm chủ đoạn giữa dầm
MCN dầm chủ đoạn đầu dầm
Hình 2.2: Kích thước dầm chủ (nhịp 26m)
Bảng 2-1: Bảng tính toán khối lượng 1 kết cấu nhịp 26m.
Cấu kiện
Diện tích đoạn đầu
dầm
Diện tích đoạn giữa
dầm
Thể tích BT
Đoạn đầu dầm
Thể tích BT
Đoạn vuốt
Thể tích BT
Đoạn giữa dầm
Thể tích BT
1 dầm chủ
Thể tích BT
Kí
Biểu thức
hiệu
A1
A2
0,6.1,40+(0,12+0,16)/2.0,10.2
0,6.0,2+(0,2+0,6)/2.0,2+0,2.0,71
+(0,2+0,8)/2.0,12+0,12.0,80+0,6.0,05
Kết
Đơn
quả
vị
0,868
m2
0,528
m2
V1
0,868.1,5.2
2,604
m3
V2
(0,868+0,528)/2.1.2
1,396
m3
V3
0,528.26-2.2,5
8,73
m3
V1dc
2,604+1,396+8,73
12,73
m3
V5dc
12,73.5
63,65
m3
5 dầm chủ
2.1.1.3:Tính toán khối lượng dầm ngang:
*/ Tính cho nhịp 26 m.
- Dầm ngang được bố trí tại 3 mặt cắt nhịp cầu.
10
150
20
10
20
10
30
180
20
140
Diện tích dầm ngang giữa nhịp
Diện tích dầm ngang đầu nhịp
Hình 2.3: Kích thước mặt dầm ngang dầm, tấm đan(nhịp26m)
Bảng 2-2: Bảng tính toán khối lượng dầm ngang, bản mặt cầu, tấm đan
1 kết cấu nhịp 26m.
Kí
Cấu kiện
Biểu thức
hiệu
Kết
Đơn
quả
vị
Thể tích BT tấm đan
Vtđ
0,05.1,4.26.4
7,28
m3
Thể tích BT bản mặt cầu
Vbmc
(0,2.10,0+0,12.5,5).26
69,16
m3
1,54
m3
2,98
m3
Thể tích BTdầm ngang
giữa nhịp
Thể tích BT dầm ngang
đầu nhịp
4.0,2.(1,8.1,15 – 0,2.0,2-
V1dn
(0,12+0,24)/2.2.0,3)
8.0,2.(1,4.1,35- 2.
V2dn
(0,12+0,16)/2.0,1)
* Trọng lượng các bộ phận kết cấu nhịp:
Bảng 2-3: Bảng tính trọng lượng một nhịp cầu (L = 26m)
Khối
TT Tên cấu kiện
lượng BT
(m3)
Hàm
Lượng
thép
1
Dầm chủ
63,65
(KN/m3)
1,200
2
3
4
Dầm ngang
Bản mặt cầu
Tấm đan
4,52
69,16
7,00
1,200
1,200
1,0
11
Trọng
Trọng
Khối lượng
lượng
lượng
cấu kiện
thép( KN)
BT(KN)
KN)
76,38
1833,12
1909,50
5,424
82,99
7,00
130,18
1991,76
168,00
135,60
2074,75
175,00
- Xem thêm -