ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Lời cảm ơn.
Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì Giao thông là bộ mặt,
là huyết mạch của một quốc gia. Đất nước ta đang trong thời kỳ phát triển nhanh chóng
thì nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng
trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước. Trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây
dựng cơ bản, phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, chúng em là những công dân,
những nguời kỹ sư tương lai thì chúng em phải làm sao trang bị cho mình những kiến
thức cần thiết để sau này ra trường là một người có ích cho xã hội, góp một phần công
sức của mình vào công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc.
Trong học kỳ này em được Khoa giao đồ án tốt nghiệp với đề tài thực tế là “Thiết
kế cầu Nam Ô”; nằm trong Dự án tín dụng nghành GTVT để cải tạo mạng lưới đường
quốc gia ( giai đoạn một) .
. Qua đó phần nào giúp em làm quen thêm với nhiệm vụ thiết kế một công trình
giao thông để sau này khi tốt nghiệp ra trường sẽ bớt đi những bỡ ngỡ trong công việc.
Mặt khác, việc thiết kế này là cơ hội để em học hỏi thêm những kiến thức mới đồng thời
cũng cố lại kiến thức đã học, đúc kết cho mình những kinh nghiệm cho công việc sau
này.
Do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên vận dụng kiến thức cơ
bản để thực hiện tổng hợp một đồ án lớn nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu
sót. Vậy kính mong quý thầy cô xem xét và chỉ dẫn cho em.
Cuối cùng cho phép em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy giáo
Th.S Đỗ Việt Hải cùng các thầy cô giáo trong Khoa Xây dựng Cầu Đường đã tận tình
hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Kính chúc các thầy cô trong Khoa luôn mạnh khỏe, ngày càng cống hiến nhiều
hơn nữa cho sự nghiệp giáo dục và xây dựng đất nước.
Đà nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2009
Sinh viên thực hiện
NguyễnThanh Liêm
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 1
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ.............................................................................................2
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG. VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN ..................2
1.1 Hiện trạng cầu Nam Ô cũ.......................................................................................2
1.2. Cầu Nam Ô đường bộ mới.....................................................................................2
1.3. Căn cứ thiết kế:......................................................................................................2
1.4. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu.............................................................2
1.5. Các điều kiện kác (PL1.5)......................................................................................4
1.6. Qui mô và tiêu chuẩn thiết kế................................................................................4
1.7. Đề xuất các phương án vượt sông:........................................................................5
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI MSS...................................................................6
2.1. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình.....................................................6
2.2. Tính toán số lượng cọc::.......................................................................................10
2.2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ................................................................13
2.2.3. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc cho mố, trụ cầu:......................................16
2.3 Sơ bộ xác định số bó cáp DƯL bố trí theo phương dọc cầu................................18
2.4. Kiểm toán các tiết diện đặc biệt của dầm chủ ở TTGH cường độ.....................21
2.5. Tổng hợp khối lượng:...........................................................................................25
2.6. Tính giá thành phương án I.................................................................................26
CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CẦU VÒM....................................................................27
3.1. Tiết diện vòm chủ.................................................................................................27
3.2. Tính toán khối lượng phần cầu vòm ống thép nhồi bê tông:..............................30
3.3. Tính toán khối lượng phần cầu dẫn dạng dầm Supper T giản đơn:....................33
3.4. 3.4 Tính toán khối lượng phần kết cấu hạ bộ......................................................34
3.5.Tinhs toán số lượng cọc........................................................................................35
3.6. Dầm super T.........................................................................................................39
3.6.3 Xác định số lượng cọc cho mố trụ.....................................................................40
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 2
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
3.7 Kiểm toán tiết diện sườn vòm 106m....................................................................41
3.8 Kiểm toán thanh treo.............................................................................................44
3.9.Tính giá thành phương án II.................................................................................48
3.10 So sánh chọn phương án ....................................................................................50
PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT................................................................................52
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG NGAG CẦU.............................52
4.1 Cấu tạo dầm...........................................................................................................52
4.2.Nguyên lý tính toán...........................................................................................53
4.3. Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu.......................................53
4.4.Xác định tải trọng tính toán:..............................................................................53
4.5.Nội lực trong dầm theo phương ngang tại các tiết diện đặc biệt......................55
4.6.Nội lực do tỉnh tải gây ra...................................................................................56
4.7.Nội lực do hoạt tải gây ra..................................................................................57
4.8 Tính toán cốt thép chịu mômen.........................................................................60
4.8.4 .Tính toán cốt thép phân bố........................................................................62
4.8.5.Tính toán cót thép chống co ngót nhiệt độ.................................................63
4.9.Kiểm tra khả năng chịu lực các tiết diện..........................................................63
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG DOC CẦU................................66
5.1.Tổng quan công nghệ MSS...................................................................................66
5.2.Quá trình hình thành nội lực cầu theo công nghệ MSS.......................................67
5.3.Tải trọng và hệ số tải trọng:..................................................................................68
5.4 Mô hình hóa bằng Midas 7.1...............................................................................73
5.5. Các nguyên tắc tính toán......................................................................................73
5.6. Xác định nội lực trong dầm.................................................................................73
5.7. Kết quả nội lực trong giai đoạn thi công.............................................................74
5.8. Nội lực trong giai đoạn khai thác........................................................................75
5.9. Kết quả nội lực trong giai đoạn khai thác( chưa tính cáp).................................76
5.10. Tính toán và bố trí cốt thép................................................................................77
5.10.1 Tính toán cáp DƯL:.....................................................................................77
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 3
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
5.10.2 Bố trí cáp DƯL:............................................................................................80
5.11. Tính toán mất mát ứng suất ở các mặt cắt:........................................................80
5.12. Kiểm toán dầm...................................................................................................81
5.12.1 .Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ.............................................81
5.12.2 .Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước:.............................................84
5.12.3. Kiểm toán sức kháng cắt.............................................................................86
5.10.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng:...............................................90
5.10.5 Chuyển vị trong giai đoạn khai thác............................................................94
CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN TRỤ CẦU P4...................................................................95
6.1. Tổng quát
.........................................................................................................95
6.2. Kết cấu phần trên.................................................................................................95
6.3. Số liệu trụ.............................................................................................................95
6.4. Các loại tải trọng tác dụng lên trụ........................................................................96
6.5. Tổ hợp tải trọng tác dung lên các mặt cắt..........................................................101
6.6. Kiểm toán các mặt cắt........................................................................................103
6.6.1 . Các kích thước hình học của mặt cắt than trụ...........................................103
6.6.2 Tổ hộp nội lực tại các mặt cắt:
. 104
6.6.3 Kiểm tra cấu kiện chiệu nén.........................................................................105
6.6.4 Kiểm tra cấu kiện chịu uốn..........................................................................105
6.6.5 . Kiểm tra điều kiện uốn hai chiều...............................................................106
6.7. Kiểm tra nứt........................................................................................................110
6.8. Kiểm tra lượng cốt thép.....................................................................................110
PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG...............................................................................112
CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ THI CÔNG TRU P1...........................................................112
7.1. Đặc điểm cấu tạo trụ P1
.................................................................................112
7.2. Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu ...........................................................113
7.3. Đề xuất các phương án thi công trụ P1..............................................................113
7.4. Trình tự thi công trụ P1
..................................................................................114
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 4
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
7.5. Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: .............................................114
7.6. Xây dựng vòng vây cọc ván thép ..................................................................117
7.6.2 Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy...................................................................118
7.7. Tính toán cọc ván thép
...................................................................................120
7.7.1 Các nguyên tắc tính toán................................................................................120
7.7.2 Xác định chiều sâu ngàm cọc ván:
121
7.7.3 Tính ổn định cọc ván thép và tính toán thanh chống.....................................123
7.8. Hút nước hố móng ..........................................................................................127
7.9. Thi công bệ cọc, thân trụ
................................................................................127
7.9.2. Tính toán ván khuôn......................................................................................127
7.10. Thi công thân trụ
.........................................................................................132
CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP MSS....................................132
8.1 Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công........................................132
8.2 Mô tả nguyên lí làm việc của công nghệ...........................................................134
8.3 Đặc điểm kỹ thuật công nghệ- Giải pháp đẩy dưới đúc trên
134
8.4 Cấu tạo hệ thống thiết bị công nghệ..................................................................136
8.5. Công tác chuẩn bị...............................................................................................141
8.6. Các bước thi công chính....................................................................................141
8.7 Công nghệ đúc BT hịp dầm................................................................................141
8.8Một số hướng dẫn chi tiết....................................................................................142
8.9 Yêu cầu kỹ thuật..................................................................................................142
8.10 .Tính toán phần dàn chính.................................................................................143
8.10.1 .Tính toán thiết kế hệ kết cấu ĐGDĐ..........................................................143
8.10 .2 Kết quả tính toán:
8.11 Thiết kế tru phụ :
145
146
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................149
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 5
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ.............................................................................................1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG. VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN ..................1
Tổng quan chung...........................................................................................................1
1.5. Các điều kiện kác (PL1.5)......................................................................................1
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ BỘ PAI MSS...................................................................3
2.1. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình.....................................................3
2.2. Tính toán số lượng cọc::.........................................................................................6
2.2.2 Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ..................................................................6
CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CẦU VÒM....................................................................13
3.3.2Tính toán khối lượng dầm ngang và dầm dọc....................................................13
3.4.1 Tính toán khối lượng phần kết cấu hạ bộ..........................................................16
3.5.2. Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
18
3.6. Dầm super T.........................................................................................................26
PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT................................................................................37
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG NGAG CẦU.............................37
4.6.Nội lực do tỉnh tải gây ra...................................................................................37
4.7.Nội lực do hoạt tải gây ra..................................................................................37
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN DẦM THEO PHƯƠNG DOC CẦU................................46
5.6.1 Mô hình hóa trong giai đoạn thi công
46
5.7. Kết quả nội lực trong giai đoạn thi công.............................................................50
5.11. Tính toán mất mát ứng suất ở các mặt cắt:........................................................56
5.12. Kiểm toán dầm...................................................................................................61
5.12.3. Kiểm toán sức kháng cắt.............................................................................61
5.12.4 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn sử dụng:...............................................66
5.12.5 Chuyển vị trong giai đoạn khai thác............................................................78
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 6
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN TRỤ CẦU P4...................................................................81
6.2. Kết cấu phần trên.................................................................................................81
PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG................................................................................81
CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ THI CÔNG TRU P1.............................................................81
7.2. Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu .............................................................81
7.5. Các công tác chính trong quá trình thi công trụ: ...............................................82
7.6. Xây dựng vòng vây cọc ván thép ...................................................................88
7.6.2 Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy.....................................................................88
7.7. Tính toán cọc ván thép
.....................................................................................89
7.8. Hút nước hố móng ............................................................................................89
7.9. Thi công bệ cọc, thân trụ
..................................................................................90
CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP MSS......................................91
8.1.1 Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công.......................................91
8.4 Cấu tạo hệ thống thiết bị công nghệ....................................................................92
8.5. Công tác chuẩn bị.................................................................................................99
8.6. Các bước thi công chính......................................................................................99
8.8 Một số hướng dẫn chi tiết...................................................................................102
8.9 Yêu cầu kỹ thuật..................................................................................................104
PHẦN I:
THIẾT KẾ SƠ BỘ ( 30%)
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG
VÀ ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VƯỢT SÔNG.
Cầu Nam Ô bắt qua sông Cu Đê , thuộc địa phận Quận Liên chiểu, TP Đà Nẵng
nằm trong Dự án tín dụng nghành GTVT để cải tạo mạng lưới đường quốc gia giai đoạn
một .
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 7
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Tổng quan chung ( phục lục C1)
1.1 Hiện trạng cầu Nam Ô cũ:
Cầu Nam ô cũ cho đường bộ có kết cấu 13 nhịp dầm BTCT khẩu độ 24.7m, chiều
rộng cầu 1.3+7.6+1.3=10.2m . Chiều dài toàn cầu 321.4m. Đáy dầm ở cao độ +4.39m
Kết cấu trụ có xà mũ bằng BTCT đặc trực tiếp lên móng cọc đường kính 0.6m bằng
BTCT , mố bằng BTCT . Cầu được xây dựng năm 1984 , trình trạng đã xuống cấp . Tại
vị trí mố và trụ không có hiện tượng xói lở hay dịch chuyển dòng , thượng lưu và hạ lưu
dòng sông tương đối ổn định .
Phía hạ lưu cầu Nam Ô là cầu đường sắt , có kết cấu nhịp dàn thép , trụ BTCT .
Cao độ đường sắc tương tự như cao độ đường bộ.
1.2 Cầu Nam Ô đường bộ mới :
Cầu Nam Ô mới cho đường bộ tại Km 916+919.88 đến Km 917240.08 trên quốc lộ
1A hướng đi Huế vào Đà Nẵng. Theo phương ngang tim cầu Nam Ô mới nằm cách cầu
cũ 15.1m về phía thượng lưu .
1.3 Căn cứ thiết kế :
- Nghị định 16/2008/NĐ_CP ngày 07/02/2005 của chính phủ về việc quản lý dự án
đầu tư xây dựng công trình ;
- Nghị định 209/2004/ NĐ_CP ngày 16/12/2004 của chính phủ về việc quản lý chất
lượng công trình;
- Quyết định số 3558/QD-GTVT ngày 31/12/2002 của bộ trưởng Bộ GTVT về việc
phê duyệt BCNCKT dự án cầu Nam Ô .
1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cầu
1.4.1 Địa hình .
Cầu Nam Ô bắc qua sông Cu Đê , thuộc địa phận quận Liên Chiểu , TP Đà Nẵng.
Khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng , cao độ thay đổi không nhiều . Hai bên bề
sông là khu dân cư . Cầu nằm trong khu vực đồng bằng ven biển nên chịu ảnh hưởng của
thủy triều.
1.4.2 Khí tượng
Cầu nằm trong khu vực TP Đà Nẵng , khí hậu mang đặc trưng khí hậu nam trung bộ
. Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt , mùa mưa thường trùng với mùa đông , mùa hạ thường
trùng với mùa khô.
Nhiêt độ trung bình năm là 25.70 C, nhiệt độ cao nhất đạt 40,90C, nhiệt độ thấp
nhất đạt 9,20C
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 8
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Độ ẩm trung bình năm đạt 82%
Khu vực cầu có lượng mưa khá lớn , lượng mưa trung bình nhiều năm đạt
2250mm, số ngày mưa 140-150 ngày. Tốc độ gió trung bình năm 1.7m/s . Tốc độ gió
max khi có gió bão là 40m/s.
1.4.3 Đặc điểm thủy văn , thủy lực công trình
-Lưu lượng Q1%=4300 m3/s
-Mực nước H1% =+3.17m ; H2% =+3.07m ; H5% =+2.92m ; H10% =+2.81m ;
Hmin =-2.40m
-Khẩu độ cần thiết L0 =290m
-Vận tốc ứng với tần suất thiết kế 1.03m/s
-Sông Cu Đê chị ảnh hưởng của chế độ nhật triều .Biên độ trung bình khoản 0.81.2m , lớn nhất đạt 1.5m.
-Lũ có thể kéo dài trong 7-10 ngày . Mực nước lũ lớn nhất điều tra H max1964 =2.80m ,
Hmax1999 =2.17m , Hmax2001 =1.36m.
Kết quả phân tích xói như sau
Điểm tính Chiều xâu xói chung
T1
T2
T3
T4
T5
T6
0.76
0.76
0.76
0.76
0.76
0.76
Chiều xâu xói cục
bộ
3.41
3.73
4.87
0.85
7.37
4.01
Cao độ sau khi xói cục bộ
-3.27
-6.45
-12.75
-17.81
-21
-7.68
1.4.4 Địa chất công trình.
Công tác khảo sát địa chất công trình được thực hiện trên 16 lỗ khoan được thực
hiện trên hai nhánh tuyến dọc theo trụ tim của hai nhánh cầu, trụ 1 dọc theo trụ tim của
nhánh cầu phía thượng lưu , trục 2 dọc heo dọc tim cầu nhánh phía hạ lưu , mõi trục
khoan 8 lỗ , tổng độ sâu 552.7m , kết hợp xuyên tĩnh SPT trong lỗ khoan (132 lần) . Kết
quả công tác khảo sát tại thực địa và thí nghiệm trong phòng cho thấy toàn bộ khu vực
nằm trong vùng có trầm tích đệ tứ , bùn cát pha, cát hạt mịn đến thô, sét , sét pha , cuội,
đá tảng đa khoán, (a,bmQIV) và (mQIII). Đá cát kết, bột kết, sét kết có tuổi beogen
(N30) . Các thành tạo này được phân chia từ trên xuống dưới như sau :
Lớp 1a : Bùn cát pha màu xám đen, phân bố phía Đà Nẵng , chiều dày lớp 0.8-5.0m
Lớp 1b : Đất cát lẫn đá hộc san nền đường đang khai thác có bề dày lớp từ 1.6-6m
Lớp 1c : Cát hạt mịn đến thô lẫn vỏ sò hến, màu xám ,xám trắng , trạng thái xốp
đến chặt vừa có bề dày lớn nhất là 15m , chiều dày thay đổi từ 3.15-15m
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 9
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Lớp 1d : Cát mịn đến thô lẫn sỏi sạn, trạng thái rất chặt. Dày từ 3.3-5.3m
Lớp 2: Sét màu xám , xám xanh trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy. Chiều dày 1.46.5m
Lớp 3: Sét pha lẫn sỏi sạn; trạng thái chặt vừa đến chặt .Chiều dày thay đổi từ 4.414.4m
Lớp 4: Cuội , đá tảng đa khoán rất chặt, chiều dày thay đổi từ 3.1-9.7m
Lớp 5: Sét kết chặt màu xám xanh, xám vàng . Chiều dày vô cùng và lỗ khoan chưa
khoan hết lớp này.
1.5 Các điều kiện khác (Phục lục CI 1.5 )
1.6 Qui mô và tiêu chuẩn thiết kế
1.6.1 Qui mô
-Cầu được xây dựng vĩnh cửu bằng BTCT và bằng BTCT DƯL
-Tải trọng thiết kế HL93 , người 300 KG/m2
-Tần suất thiết kế : H1%=+3.17m ; H thông thuyền 5% =2.92m
-Động đất cấp 7 ( thang MSK-64) . Hệ số gia tốc nền A=0.094
-Khổ thông thuyền B=15m, H=3.5m
-Đường hai đầu cầu theo tiêu chuẩn đường đô thị cấp II, tốc độ V=80Km/h
(TCXDVN 104-2005) : móng cấp phối đá dăm , mặt cấp cao A1, Eyc=1600 daN/cm2
.
1.6.2 Tiêu chuẩn thiết kế
- Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN -272-05, tham khảo AASHTO 1998;
- Công trình giao thông trong vùng có động đất – Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN
221-95;
- Tiêu chuẩn ACI 318-89;
1.7 Đề xuất các phương án vượt sông
1.7.1 Phương án I: Cầu liên tục thi công theo công nghệ đà giáo di động.
1.7.1.1 Giải pháp thiết kế:
-Sơ đồ cầu:
34m + 6@42m + 34m
Khẩu độ cầu :
L
34 6 42 34 7 2 2 1.5 303m
TK
0
L
TK
0
L0
L0
100%
303 290
290
100% 4.48% 5%
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 10
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Vậy đạt yêu cầu.
-Kết cấu nhịp:
-Mố:
-Trụ:
-Cọc:
-Lan can tay vịn:
mạ kẽm.
-Khe co dãn:
-Các lớp mặt cầu:
Dầm hộp BTCT DƯL, BT dầm f’ c = 50MPa.
BT mố f’ c = 30MPa.
Trụ đặc thân hẹp, BT trụ f’ c = 30MPa.
Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’ c = 30MPa.
Phần đế bằng BTCT f’ c = 25MPa, phần trên bằng ống thép
Bằng cao su cốt thép bản.
Lớp phòng nước dày 1.0cm;
Lớp BTN dày 6.5cm.
-Thoát nước:
Các ống thoát nước bằng ống nhựa P.V.C Ø100.
1.7.1.2 Giải pháp thi công chủ đạo:
-Kết cấu nhịp:
Thi công theo công nghệ đà giáo di động.
-Trụ, mố:
Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ BT tại chỗ.
-Cọc:
Thi công theo công nghệ cọc khoan nhồi.
1.7.2 Phương án II: Cầu vòm ống thép nhồi BTCT kết hợp dầm SuperT
1.7.2.1 Giải pháp thiết kế:
-Sơ đồ cầu:
40m + 66m + 106m.+ 66m +40m
Khẩu độ cầu :
L
TK
0
2( 40 66) 106 0.1 4 4 3.5 2 1.5 301.4m
TK
L0
L
0
L0
100%
301.4 290
290
100% 3.93% 5%
Vậy đạt yêu cầu.
-Kết cấu nhịp:
Vòm ống thép nhồi bê tông gồm có 3 nhịp là
(66+106+66)m. Ống thép được nhồi bằng BTCT cấp C50
Hai nhịp dẫn dầm SuperT nhịp 40m BTCT cấp C50
khoảng cách giữa các dầm là 2.13 m
-Mố:
BT mố f’ c = 30MPa.
-Cọc:
Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’ c = 30MPa.
-Lan can tay vịn:
Phần đế bằng BTCT f’ c = 25MPa, phần trên bằng
ống thép mạ kẽm.
-Khe co dãn:
Bằng cao su cốt thép bản.
-Các lớp mặt cầu: Lớp phòng nước dày 1.0cm;
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 11
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Lớp BTN dày 6.5cm.
-Thoát nước:
Các ống thoát nước bằng ống nhựa P.V.C Ø100.
1.7.2.2 Giải pháp thi công chủ đạo:
-Kết cấu nhịp vòm: Lao lắp hẫng hệ vòm thép bằng giá treo
Nhồi BT vào ống theo phương pháp đổ bằng bơm áp lực đẩy lên
-Mố:
BT mố f’ c = 30MPa.
-Cọc:
Cọc khoan nhồi D = 1.5m, BT cọc f’ c = 30MPa.
CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN I- CẦU LIÊN TỤC THI
CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG.
2.1 Tính toán khối lượng các hạng mục công trình ( chi tiết xem phụ lục C2-2.1):
Với trắc ngang cầu như hình vẽ bên dưới nên để đơn giản ta chỉ tính cho một bên
tim cầu rồi nhân đôi.
2.1.1 Tính khối lượng dầm chủ:
Dầm chủ dạng 2 hộp đơn thành xiên đặt cạnh nhau, bêtông dầm có cường độ 28
ngày f’ c = 50Mpa (mẫu hình trụ), cốt thép DƯL dùng loại tao có đường kính danh định
15.2mm.
Sơ đồ kết cấu nhịp của cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đà giáo di động
34 +6@42 + 34m . Mặt cắt ngang gồm 2 hộp đơn thành xiên đặt cạnh nhau có kích thước
như hình vẽ:
1
À Õ -A L:11 0
T T
2 M ÛCÀ A T / 0
1
À CÀ B L:11 0
T T
2 M Û Õ -BT / 0
LÅÏ BÃTÄNGNH ÛHAÛMË D Y 6 cm
P
Æ T N AÌ .5
A
LÅÏ PHO GN ÅÏ D Y 1
P
N
Ì Æ C AÌ cm
1
150
150
75
176
25
260
100
2.8
75
2%
2@375 =750
120
2%
4530
100
+
8.70m
20
217
280
85
2.8
1
150
150
75
450
176
120
85
+
8.41m
450
Hình 2.1.1_ Trắc ngang cầu.
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
50
Trang 12
25
75
260
120
75
30
217
30
120
75
4530
2@
375 =750
20 115
20
25 120
280
16 99
2500
50
700
½ Mặt cắt sát trụ
45
700
½ Mặt cắt giữa nhịp
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Để tính khối lượng BT dầm chủ ta sử dụng chức năng đo diện tích của phần mềm
ACAD, ta được:
Diện tích MCN tính cho một hộp giữa nhịp : 7.76m2.
Diện tích MCN tính cho một hộp trên trụ: 8.52m2.
=> Khối lượng BT dầm : 2476.90m3.
=> Khối lượng BT dầm trên mét dài: 185.77 KN / m.
Lượng cốt thép trung bình trong 1m3 BT dầm là 2KN/m3.
=> Khối lượng cốt thép trong dầm chủ: 4953.8KN.
2.1.2 Tính toán khối lượng mố:
2.1.2.1 Mố trái:
530
480
50
20
25
410
330
485
819
279
809
150
250
200
250
270
819
150
218
200
150
203
80
290
30
100 50
50
30
155
30 60
1.9%
620
1250
150
25
410
80
65
75
150
75
0
30
240
530
50
330
485
1250
Hình 2.1.2.1_Cấu tạo mố trái.
2.1.2.2 Mố phải:
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 13
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
530
480
50
155
30
80
203
25
20
410
30
100 50
290
150
330
485
30 60
1.9%
50
853
150
244
863
218
323
863
150
200
250
250
270
620
1250
485
330
410
25
150
150
75
75
65
80
0
240
530
50
1250
Hình 2.1.2.2_Cấu tạo mố phải.
Bảng tổng hợp khối lượng mố
Mố T cánh Thân M Bệ M Bản GT Xà mũ Tổng KLBT(m3) Tổng KLCT(KN)
A0 10.48
86.38 193.75
6.3
0.21
297.12
297.12
A8 11.07
98.88 193.75
6.3
0.21
310.21
310.21
2.1.3 Tính toán khối lượng trụ:
Mặt cắt ngang dạng hộp đôi và trụ đôi , ta tính khối lượng cho trụ đơn
250
250
H
450
H
450
250
250
950
650
450
200
200
650
330
950
Hình 2.1.3_Cấu tạo trụ.
Bảng tổng hợp khối lượng trụ
Trụ
H(m)
Bệ trụ
Thân trụ
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Tổng
Tổng
Trang 14
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
(m3)
154.38
154.38
154.38
154.38
154.38
154.38
154.38
5.79
9.9
14.72
17.11
20.73
19.82
12.38
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
(m3)
47.13
80.59
119.82
139.28
168.74
161.33
100.77
KLBT(m3)
201.51
234.97
274.2
293.66
323.12
315.71
255.15
KLCT(KN)
201.51
234.97
274.2
293.66
323.12
315.71
255.15
2.1.4 Tính toán khối lượng lan can tay vịn:
MÀÛCÀÕI- I
T T
3
0
1
2
3
2
30
0
200
6
1
3
4
4
5
2
0
15
1
5
2
0
2
0
12
00
I
15
2
5
200
25
5
0
I
Hình 2.1.4_ Cấu tạo lan can tay vịn.
Khối lượng phần thép mạ kẽm, lấy DWlctv = 0.4KN/m.
Khối lượng bê tông : 67.2m3
Khối lượng cốt thép trong BT: 67.20KN.
5.68KN / m
Khối lượng lan can tay vịn trên mét dài:DC1
2.1.5 Tính toán khối lượng dải phân cách:
500
500
50
200
600
400
250 250
Tính cho một nửa dải phân cách :
Khối lượng phần BT: 67.20m3
Khối lượng cốt thép trong BT :67.20KN
Khối lượng dải phân cách trên mét dài:DC2 5.68KN / m
2.1.6 Tính toán khối lượng các lớp BMC:
Các lớp BMC gồm: - Lớp phòng nước dày 1cm.
- Lớp BTN dày 6.5cm.
Khối lượng lớp phòng nước: 35.2m3.
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 15
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Khối lượng lớp BTN : 228.8m3.
Khối lượng các lớp BMC trên một mét dài:DW 17.38KN / m.
2.2. Tính toán số lượng cọc:
2.2.1 Xác định sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi:
Chọn cọc = 1.5m, L = 40÷46m trong đó đoạn ngàm vào đài là 1m.
Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:
Ptt = min{Qr, Pr}.
Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu:
- Sức kháng dọc trục danh định:
Pn = 0.85[0.85f’c (Ap-Ast) + fyAst] ;
(N)
Trong đó:
f’c : Cường độ chịu nén của BT cọc; f’c= 30 MPa.
Ap: Diện tích mũi cọc; Ap = 1767145.87 mm2.
fy: Gới hạn chảy của cốt thép chủ; fy = 420 MPa.
Ast: Diện tích của cốt thép chủ; dùng 20f20 => Ast = 6283.19mm2.
Thay vào, ta được:
Pn = 0.85{0.85 30 (1767145.87 - 6283.19) + 420 6283.19}
= 40.41x106 N = 40.41MN.
- Sức kháng dọc trục tính toán:
Pr = f Pn = 0.75 40.41= 30.31MN.
f = 0.75 là hệ số sức kháng mũi cọc
(5.5.4.2)
Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:
Sức chịu tải của cọc được chia thành sức kháng bên và mũi như sau:
QR = Qn = qpQp+ qsQs
qs-Hệ số sức kháng thành bên của cọc khoan đơn
qp- Hệ số sức kháng mũi cọc của cọc khoan đơn
Theo
bảng 10.5.5.3 ta có:
-2 2 m
. 4
0 0
.0
Điều kiện
Sức kháng thành bên trong đất sét
Sức kháng thành bên trong đất cát
Sức kháng mũi cọc trong đất cát
Sức kháng mũi cọc trong đất sét
1
b
z
2 0
.0
4 0
.0
6 0
.0
8 0
.0
-1 . 7
32
2
1 .0
0 0
1 .0
2 0
1 .0
4 0
-1 . 7
79
1 .0
6 0
-1 . 7
97
1 .0
8 0
2
-2 . 7
41
Hệ số sức kháng
0.36
0.70
0.36
0.55
2 .0
0 0
2 .0
2 0
2 .0
4 0
3
-3 . 7
01
4
-3 . 7
62
2 .0
6 0
2 .0
8 0
3 .0
0 0
3 .0
2 0
3 .0
4 0
3 .0
6 0
Sinh viªn -42.24mhiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
thùc
5
-3 . 7
97
3 .0
8 0
4 .0
0 0
P1
Trang 16
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Hình II.1.8_ Số liệu SPT tại lổ khoan 1.
Ghi chú: - Lớp 1b: Cát xốp đến chặt.
- Lớp 2: Sét dẻo mềm đến dẻo chảy.
- Lớp 3Cát pha sét pha xen kẹp.
- Lớp 4: Cuội đa khoán, cuội tảng rất chặt.
-Lớp 5: Sét kết, cát kết cứng chắc
Số đọc SPT hiệu chỉnh theo năng lượng tiêu chuẩn 60%:
N60 = N CE
Với: N Số nhát đập để ống xuyên được 300mm;
CE = 40/60: Năng lượng hữu ích của thí nghiệm SPT là 40%.
-Đối với đất rời:
Sức kháng thân cọc cho cọc khoan nhồi được tính như sau:
Qs = qsAs (N)
Trong đó: qs:sức kháng đơn vị thân cọc (MPA)
As:diện tích bề mặt thân cọc (mm2)
Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng (10.8.3.4.2-1)-272-05 :
Tổng kết các phương pháp đánh giá sức kháng mặt bên, qs, MPA của cọc khoan:
Tham khảo Reese và Wright : qs=0.0028N đối với N≤53
qs=0.00021(N-53)+0.15 đối với 53≤N≤100
Sức kháng mũi cọc của cọc khoan nhồi được xác định như sau:
Qp = qpAp (N) (Điều 10.7.3.2-3)
Trong đó: qp:sức kháng đơn vị mũi cọc (MPA)
Ap:diện tích mũi cọc (mm2)
Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định cho cọc khoan nhồi được xác định:
qp =
0,038 N corr Db
ql (Điều 10.7.3.4.2a-1)
D
Ncorr = [0.77log10(
1.92
)]N (Điều 10.7.3.4.2a-2)
'v
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 17
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Trong đó:
Ncorr là số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ, 'v
(búa/300mm)
'v ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (MPA)
N số đếm SPT đo được (búa/300mm)
D đường kính cọc (mm)
Db chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm)
ql sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0.4N corr cho cát và 0.3Ncorr cho bùn không
dẻo (MPA)
Để đơn giản cho tính toán lấy công thức trong bảng (10.8.3.4.3-1)-272-05 :
Tổng kết các phương pháp dùng để ước tính Sức kháng mũi cọc, q p (MPA) của cọc
khoan:
Tham khảo Reese và O’Neill: qp=0.057N đối với N≤75
Reese và Wright: qp=0.064N đối với N≤60
Bảng kết quả xác định sức chịu tải của cọc tại các vị trí mố tụ
Trụ ,Mố
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
A0
A8
C. dài cọc
m
40
46
46
46
46
46
40
40
40
qp
Mpa
3.021
3.078
3.078
3.078
3.021
3.135
2.964
2.907
2.907
qs
Mpa
0.0748
0.0779
0.0799
0.0774
0.0831
0.0763
0.08
0.0665
0.0707
Qp
KN
5338.5
5338.5
5439.3
5439.3
5338.5
5540
5237.8
5137.1
5137.1
Qs
Qr
KN
KN
14099 6997.7
15705 7575.7
16885 8036.6
16783 8000.2
18006 8404.2
16540 7948.8
14250 7015.71
12541 6364.2
1320 6644.7
(Chi tiết tính toán xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền xem PL C2-2.2.1)
2.2.2.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ:
Để xác định áp lực lớn nhất tác dụng lên mố trụ ta sử dụng chương trình
MIDAS/Civil 7.1 để tính toán. Do cầu gồm hai hộp đặt song song nhau thông qua dải
phân cách làm viêc một cách độc lập, để đơn giản ta chỉ tính cho một hộp.
2.2.2.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:
<1>_Mô hình hóa kết cấu ;
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 18
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
<2>_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu;
<3>_Khai báo các làn xe;
<4>_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế +
tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;
<5>_Khai báo các lớp xe;
<6>_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;
<7>_Khai báo các trường hợp tải trọng;
<8>_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;
<9>_Khai báo các tổ hợp tải trọng;
<10>_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết.
Hình 2.2.1.1_ Sơ đồ kết cấu dưới dạng không gian.
Vì hai dầm hộp được đặc trên hai mố trụ độc lập nên làm việc như hai cầu độc lập
nhau , để giảm khối lượng tính toán chương trình việc mô hình hóa tính toán chỉ tiến
hành một bên cầu:
Hình 2.2.1.2_ Sơ đồ kết cấu độc lập dưới dạng không gian.
2.2.2.2.Cụ thể các bước thực hiện: ( Xem phục lục C2-2.2.2.2)
Cầu dầm liên tục gồm 8 nhịp , gối cố định được đặc ở giữa tại trụ P4
AO
34m
P1
42m
P2
42m
P3
42m
P4
42m
P5
42m
P6
42m
P7
34m
A8
Quá trình mô hình hóa được thực hiên một cách nhanh hơn bằng cách sử dụng
chức năng Wizard MSS , nhưng chỉ cho được mô hình theo yêu cầu còn các thông số như
tải trọng , cáp DUL , cách bố trí cáp … thì phải chỉnh sữa theo yêu cầu thiết kế. Cáp
DUL được khai báo nhưng không tổ hợp vào các trạng thái nộ lực.
Khai báo các tổ hợp tải trọng:
Tải trọng tác dụng thẳng đứng tính đến đỉnh trụ bao gồm:
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - Líp 04X3D
Trang 19
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
Khoa X©y Dùng CÇu §êng
Trọng lượng bản thân dầm DC do chương trình tự tính (tĩnh tải giai đoạn 1)
Trọng lượng bản thân các lớp mặt cầu phân bố điều DW=17.38 KN/m
Lan can tay vịn DC1 =5.68 KN/m phân bố điều toàn cầu
Dải phân cách DC2 =5.68 KN/m phân bố điều toàn cầu
Hoạt tải HL-93, tải trọng người đi bộ
Khai báo xe :
Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:
HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn.
HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn.
Khai báo các làn xe:
Trong tổ chức giao thông thì mỗi chiều (1 hộp) gồm 2 làn xe cơ giới, 1 làn dành
cho xe thô sơ và người đi bộ. Với dạng mặt cắt ngang cầu không có gờ chắn bánh bề
rộng mặt cầu là 11m được phân làm 3 làn xe kỹ thuât bề rộng làn B=3m và 1 làn cho
người đi bộ 1.5m
Bảng _Làn xe và độ lệch tâm.
Bề rộng làn(m) Độ lệch tâm (m)
Tên làn xe
3
Làn 1 (xe)
0
3
Làn 2 (xe)
-3
3
Làn 3(xe)
+3
1.5
Làn 4 (người)
+3.75
Hình 2.2.8_ Kết quả làn xe được khai báo .
Khai báo hoạt tải người đi bộ :
Hoạt tải người đi bộ 3KN/m 2 phân bố trên bờ rộng 1.5m : P=3×1.5=4.5 KN/m được
mô hình hóa xe đặc biệt có tải trọng trục P=4.5KN/m
Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH cường độ:
Bảng Các hệ số tải trọng tính toán.
STT Trường hợp Tải trọng
Mô tả
1
DC
Tỉnh tải giai đoạn 1
2
DW
Tỉnh tải giai đoạn 2
Sinh viªn thùc hiÖn: NguÔn Thanh Liªm - tải xe 2 trục và tải trọng làn
3
HL93-TDM
Hoạt Líp 04X3D
4
HL93-TRK
Hoạt tải xe tải và tải trọng làn
5
Đoan nguoi
Tải trọng người
Hệ số tải trọng
1,25
1,5
Trang 20
1,75
1,75
1,75
- Xem thêm -
.DOC 
155 
233 
69 
