Tài liệu Thuyết minh đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu đầy đủ

Chương 1: Giới thiệu chung PHẦN I: LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1. Giới thiệu về dự án - Quốc lộ 279 xuất phát từ Hà Khẩu- tỉnh Quảng Ninh kéo dài qua các tỉnh Bắc Giang, Lạng Sơn, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Hà Giang, Sơn La, Điện Biên và kết thúc tại Tây Trang- tỉnh Lai Châu ( giáp biên giới Việt Lào). Toàn tuyến có tổng chiều dài 623 km. - Dự án Đoạn nối Quốc lộ 3 với Quốc lộ 2 thuộc 2 địa bàn tỉnh Bắc Kạn và Tuyên Quang được đầu tư xây dựng nhằm thông suốt tuyến QL279 với lý trình điểm đầu: Km 192+300 (giao với QL3 tại Nà Phặc- tỉnh Bắc Kạn) và điểm cuối của dự án nằm tại xã Liên Hợp (ranh giới giữa tỉnh Tuyên Quang và tỉnh hà Giang) với tổng chiều dài 156 km. - Cầu Khuồi A là công trình cầu thuộc dự án đoạn nối Quốc lộ 3 với Quốc lộ 2 thuộc 2 tỉnh Bắc Kạn và Tuyên Quang. Công trình cầu Khuồi A có lý trình Km70+415.01 (thuộc gói thầu số 7- Km67+00-:- Km 71+00) vượt qua sông Năng thuộc địa bàn xã Cao Trĩ, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn ( ranh giới với xã Đà Vị, huyện Ba Hang, tỉnh Tuyên Quang). - Chính vì tầm quan trọng của Quốc lộ 279 ( vành đai biên giới số 2) về sự nghiệp phát triển kinh tế, dân sinh, Quốc phòng nói chung do vậy việc đầu tư xây dựng thông suốt tuyến đường QL279 đi qua địa bàn 2 tỉnh Bắc Kạn và Tuyên Quang là hết sức cần thiết. - Xây dựng dự án Cầu Khuồi A có ảnh hưởng tích cực đến sự phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao đời sống nhân dân, khắc phục tình trạng đi lại khó khăn cho nhân dân khu vực, đảm bảo vệ sinh môi trường, ổn định dân cư và tái tạo điều kiện xây dựng các công trình lân cận khác. - Tăng cường khả năng thông xe, mở rộng làn xe, đồng thời liên hệ đồng bộ với các trục đường theo quy hoạch tạo thành mạng lưới giao thông liên hoàn. - Việc xây dựng dự án này sẽ thúc đẩy sự phát triển của các ngành khác như: Nông nghiệp, lâm nghiệp, du lịch…… và đặc biệt là tránh ùn tắc giao thông về mùa mưa, tạo thành mạng lưới giao thông suốt bốn mùa. - Về xu hướng phát triển trong chiến lược phát triển kinh tế của tỉnh vấn đề đặt ra đầu tiên là xây dựng một cơ sở hạ tầng vững chắc trong đó ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông. - Nhu cầu vận tải qua sông Năng: Theo định hướng phát triển kinh tế của tỉnh thì trong một vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng này tăng đáng kể - Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông Năng: + Qua quy hoạch tổng thể xây dựng và phát triển của tỉnh và nhu cầu vận tải qua sông Năng nên việc xây dựng cầu mới là cần thiết. Cầu mới sẽ đáp ứng được nhu cầu giao thông ngày càng cao của địa phương. Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành kinh tế phát triển đặc biệt là ngành dịch vụ du lịch. Chương 1: Giới thiệu chung + Cầu Khuồi A nằm trên tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng của tỉnh Bắc Kạn. Nó là cửa ngõ, là mạch máu giao thông quan trọng giữa trung tâm thị xã và vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu và phát triển kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh. + Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại giữa hai khu vực, là nơi giao thông hàng hóa trong tỉnh cũng như ngoài tỉnh. + Do tầm quan trọng như trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu mới là cần thiết và cấp bách nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế chung của tỉnh. 1.1.Tổ chức thực hiện 1.2. Các căn cứ pháp lý liên quan dể lập dự án đầu tư xây dựng công trình. 1.3. Đối tượng nghiên cứu 1.4. Phạm vi dự án 1.5. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn dự kiến áp dụng. - Tiêu chuẩn kỹ thuật: + Cầu xây dựng bằng BTCT DƯL + Tần xuất thiết kế P=2% + Tải trọng thiết kế HL93 ,người 300daN/m2 - Tiêu chuẩn thiết kế: + Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22TCN272-05 + Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN-4054-05 + Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237-01 + Ngoài ra con tham khảo các Tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn ngành hiện hành. - Tiêu chuẩn vật liệu và hướng dẫn sử dụng: + Bê tông: Chương 1: Giới thiệu chung Mác bê tông (MPa) Loại kết cấu sử dụng 40 Dầm BTCT DƯL kéo sau, mối nối dọc 35 Dầm ngang, bê tông lưới thép mặt cầu 25 Mố, lan can 20 Bản quá độ 10 Bê tông đệm, lót hố móng + Vữa xi măng tạo dốc thoát nước trên mặt mố trụ sử dụng loại 25MPa. + Vữa xi măng lấp lòng ống gen sử dụng loại 40MPa. + Các mép của kết cấu bê tông lộ ra ngoài cần phải được vát cạnh 2x2cm. + Gối cầu: sử dụng gối cao su cốt bản thép + Khe co giãn: sử dụng khe co giãn cao su (khe hở = 50mm). 1.6. Lập dự án đầu tư xây dựng công trình 1.6.1. Đặc điểm tự nhiên – kinh tế - xã hội – mạng lưới giao thông. 1.6.1.1. Đặc điểm tự nhiên 1.6.1.1.1. Vị trí địa lý 1.6.1.1.2. Địa hình, tài nguyên khoáng sản, nguồn nước 1.6.1.1.3. Khí hậu 1.6.1.1.4. Thủy văn - Q2%= 82.78 m3/s - H2%=149.05m - V2%=3.18m3/s 1.6.1.1.5. Vật liệu xây dựng: loại VLXD, vị trí, trữ lượng và đặc trưng của vật liệu. 1.6.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội 1.6.2.1. Tình hình dân số 1.6.3. Đặc điểm mạng lưới giao thông của vùng 1.6.3.1. Mạng lưới giao thông đường bộ - Tỉnh Bắc Kạn đang xác định tập trung xây dựng đầu tư bằng nguồn vốn nhà nước và kết hợp với chủ trương nhà nước và nhân dân cùng làm để phát triển mạng lưới giao thông phù hợp với chương trình xây dựng nông thôn mới. 1.6.3.2. Mạng lưới giao thông đường thủy - Vị trí công trình đi qua suối lòng suối gọn, không thông thuyền và chỉ có cây trôi. 1.6.3.3. Đánh giá chung về tình hình giao thông vận tải của vùng - Trong một vài năm trở lại đây lượng du khách thập phương đến tham quan hồ Ba Bể ngày càng tăng, kéo theo đó là lưu lượng xe tham gia giao thông trên vùng tăng một cách Chương 1: Giới thiệu chung rõ rệt. Cùng với đó là sự phát triển của nhân dân trong vùng ngày càng được cải thiện, phương tiện giao thông của vùng tăng rất nhanh. - Cầu Khuồi A nằm trên dự án QL279 đoạn nối QL2 với QL3 đây là tuyến đường quan trọng của vùng. 1.7. Sự cần thiết và mục tiêu đầu tư 1.7.1. Định hướng phát triển giao thông vận tải của vùng 1.7.2. Dự báo nhu cầu vận tải trên tuyến 1.7.3. Giao thông với công tác an ninh – quốc phòng 1.7.4. Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu 1.7.5. Đặc điểm địa hình - Vị trí xây dựng công trình Cầu Khuồi A (Km 70+415.01) nằm ở vùng đồi núi cao, địa hình chia cắt bởi đồi núi, thung lũng tạo nên dòng sông Năng chảy đổ về dòng sông Sông Năng 1.7.6. Đặc điểm địa chất 1.7.6..1. Địa tầng Theo kết quả thăm dò địa chất và báo địa chất công trình, địa tầng khu vực xây dựng cầu từ trên xuống dưới như sau: + Lớp số 1: Lớp phủ sườn đồi: Sét pha màu xám đen, lẫn rễ cây, dăm sạn, xốp có chiều dày từ 0,5m đến 1,0 m. Lớp này xuất hiện ở các lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp 148.188m, ở lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 155.33m + Lớp số 2: Đá dăm sạn, màu xám vàng đến nâu đỏ, nguồn gốc phong hoá từ đá phiến sét, bột, cát kết, trạng thái cứng có chiều dày từ 1m đến 1,1 m. Lớp này xuất hiện ở lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp là 147,08m, lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 154,33m. Giá trị SPT Ntb/30cm =43, sức chịu tải quy ước R = 3.5KG/cm2 + Lớp số 3: Lớp đá phiến sét, bột, cát kết phong hoá nứt nẻ mạnh có chiều dày thay đổi từ 2.5m đến 3.4m. Lớp này xuất hiện ở các lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp 143,68m, lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 151,83m; cường độ kháng nén khô Rn = 99,4KG/cm2, cường độ kháng nén bão hoà Rnbh = 77,80KG/cm2. 1.7.6..2. Đặc điểm thủy văn của suối. - Kết quả tính toán thủy văn + Q2%= 85.5 m3/s + H2%=158.95m + V2%=3.06m3/s - Dựa vào kết quả tính toán số liệu thủy văn và điều kiện địa hình thực tế để đưa ra khẩu độ cần thiết: Bct= 33 m 1.8. Quy mô công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật 1.8.1. Quy trình thiết kế và cá nguyên tắc chung Chương 1: Giới thiệu chung 1.8.1.1. Quy trình khảo sát và thiết kế - Khảo sát: + Quy trình khảo sát đường ô tô 22 TCN 263 – 2000. + Quy trình khoan thăm dò địa chất công trình 22 TCN 259 – 2000. + Tính toán đặc trưng dòng chảy lũ 22 TCN 220 – 95. - Thiết kế: + Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 – 05. + Điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237 – 01. + Ngoài ra còn tham khảo cáo tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn ngành hiện hành. - Phạm vi khảo sát: Khảo sát thu thập số liệu phục vụ thiết kế xây dựng công trình + Khảo sát tuyến: Bình đồ, trắc dọc, trắc ngang. + Khảo sát các công trình liên quan đến tuyến. + Khảo sát điều tra nguồn cung ứng vật liệu. - Khảo sát thủy văn, điều tra thủy văn công trình - Khảo sát địa chất dọc tuyến, địa chất công trình. 1.8.1.2. Các thông số kỹ thuật a. quy mô công trình - Cầu xây bằng BTCT DƯL. b. Tải trọng thiết kế - Tải trọng thiết kế HL93 (tham khảo H30, XB80) người 300 daN/cm2. c. Khổ cầu: B = 0.5 + 6 + 0.5 = 7 m d. Độ dốc dọc cầu: i= 0% e. Tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến hai bên đầu cầu - Đường hai đầu cầu miền núi cấp IV, nền đường rộng 8 m f. Khổ thông thuyền - Sông không có thông thuyền, có cây trôi. 1.8.1.3. Phương án vị trí cầu Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu: * Việc lựa chọn phương án xây dựng cầu dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản sau: - Đảm bảo về mặt kinh tế, vốn đầu tư nhỏ và hoàn vốn nhanh. - Đảm bảo về mặt kỹ thuật, đủ khả năng chịu lực theo thiết kế đảm bảo ổn định và tuổi thọ cao. - Đảm bảo về mặt mỹ quan, hoà cùng với cảnh quan xung quanh tạo dáng đẹp. * Dựa trên các nguyên tắc đó ta đi vào phân tích những yếu tố cần chú ý: + Phương án lập ra phải dựa vào điều kiện địa chất thuỷ văn và sông có thông thuyền. + Cố gắng sử dụng định hình sẵn có để thi công cơ giới hoá, thuận tiện cho việc thi công và giảm giá thành chế tạo theo định hình. Chương 1: Giới thiệu chung + Tận dụng vật liệu có sẵn ở địa phương. + áp dụng các điều kiện và phương pháp thi công tiên tiến 1.8.1.4. Đề xuất phương án chọn vị trí cầu Dựa vào mặt cắt ngang sông, khẩu độ cầu cũng như sông có yêu cầu thông thuyền ta đề xuất các phương án vượt sông sau: - Phương án 1: Kết cấu gồm 1 nhịp cầu dầm T bê tông cốt thép DƯL kéo sau. Mặt cắt ngang có 3 dầm chữ T với khoảng cách dầm là 2450 mm được liên kết với nhau bằng bản mặt cầu và hệ thống dầm ngang - Phương án 2: Kết cấu gồm 1 nhịp dầm liên hợp thép bản BTCT. Kết cấu nhịp Cầu dầm liên hợp thép bản BTCT. Mặt cắt ngang có 3 dầm thép I, khoảng cách giữa các dầm là 2450 mm được liên kết với nhau bằng hệ thống dầm ngang, liên kết dọc, liên kết ngang, neo và bản mặt cầu 1.9. Giải pháp và kết quả thiết kế a. Kết cấu phần trên: - Cầu nằm trên đường thẳng: Cầu được đặt vuông góc với dòng chảy. - Cầu dầm giản đơn bằng BTCT DƯL - Mặt cắt ngang nhịp gồm 3 phiến dầm. - Độ dốc ngang cầu 2% thực hiện bằng thay đổi cao độ đá kê gối. - Độ dốc dọc cầu 0%. - Lớp phủ mặt cầu gồm lớp bê tông lưới thép 35Mpa (độ thấm bằng 8) dày Tmin= 10 cm, lưới thép D6 đan ô 75x75mm. - Bố trí khe co giãn cao su. - Gối cầu dung gối cao su cốt bản thép - Lan can bằng BTCT và ống thép mạ kẽm. b. Kết cấu phần dưới: - Hai mố kiểu tường BTCT trên nền thiên nhiên có gia cố neo chống trượt D32@1m c. Đường hai đầu cầu: - Nền đường hai đầu cầu rộng 8m, mặt đường rộng 7.0m. - Kết cấu mặt đường gồm: Lớp láng nhựa 4.5Kg/m2 dày 3cm. Móng gồm lớp đá dăm tiêu chuẩn dày 32cm. 1.10. Biện pháp tổ chức thi công a. Thi công mố: - Bước 1: + Tập kết vật tư thiết bị đến công trường. + San đất tạo mặt bằng thi công, đào đất hố móng đến vị trí thiết kế. + Xác định vị trí tim hố móng, Vị trí cắm các cọc neo chống trượt D32. - Bước 2: + Khoan các lỗ cắm neo bằng thép D32. Chương 1: Giới thiệu chung + Cắm các cọc neo D32 vào đúng vị trí. - Bước 3: + Thi công lớp bê tông tạo phẳng M100 dày 10cm, + Lắp dựng cốt thép bệ mố + Lắp dựng hệ thống đà giáo ván khuôn để thi công đổ bê tông bệ mố + Đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông. + Lấp đât hố móng đến cao độ đỉnh bệ. - Bước 4: + Lắp dựng đà giáo ván khuôn, cốt thép thân mố và tường cánh. + Đổ bê tông thân mố và tường cánh, bảo dưỡng. + Thi công lan can. - Bước 5: + Tháo dỡ đà giáo, ván khuôn. + Thi công các kết cấu phụ trợ + Hoàn thiện mố b. Thi công kết cấu nhịp - Bước 1: + Đúc bãi đúc dầm đến cao độ thiết kế. + Đúc dầm trên nền đường đầu cầu phía Bắc Kạn. + Lắp dựng hệ thống giá 3 chân + Đưa dầm vào vị trí để tiến hành lao kéo dọc. - Bước 2: + Lao dọc từng phiến dầm vào nhịp trên dầm tạm bằng tời kéo và hãm. + Khi dầm tới vị trí, dung poóc tích sàng ngang dầm vào vị trí gối. + Lặp lại các thao tác cho tới khi lao hết nhịp. + Thi công dầm ngang, mối nối. - Bước 3: + Tháo dỡ dầm và trụ tạm + Đào khơi thông dòng chảy + Thi công lan can, lớp mặt cầu + Dọn dẹp công trường, hoàn thiện cầu 1.11. Giải phóng mặt bằng và tác động đến môi trường 1.11.1. Giải phóng mặt bằng - Khối lượng giải phóng mặt bằng bao gồm: Đền bù di chuyển các vật kiến trúc, công trình ngầm, đất đai, cây cối… trong phạm vi ảnh hưởng mặt bằng. - Biện pháp thực hiện: Chủ đầu tư kết hợp với chính quyền địa phương và các cơ quan liên quan tiến hành làm các thủ tục đền bù di chuyển theo chế độ chính sách của nhà Chương 1: Giới thiệu chung nước và có trách nhiệm bàn giao mặt bằng cho đơn vị thi công đúng thời hạn, đảm bảo tiến độ công trình. - Tái định cư: Do khối lượng di dời nhà dân trong phạm vi thi công nên không đề cập phương án bố trí tái định cư. 1.11.2. Tác động đến môi trường - Việc đánh giá tác động của dự án môi trường tự nhiên và kinh tế - xã hội được thực hiện theo từng giai đoạn (chuẩn bị, xây dựng và vận hành) của dự án và phải được cụ thể hóa cho từng nguồn gây tác động, đến từng đối tượng bị tác động. Mỗi tác động đều phải được đánh giá một cách cụ thể, chi tiết về mức độ, về quy mô không gian và thời gian (đánh giá một cách định tính, định lượng, chi tiết và cụ thể cho dự án đó, không đánh giá một cách chung chung) và so sánh, đối chiếu với các tiêu chuẩn, quy chuẩn, quy định hiện hành. Trong đó: + Nguồn gây tác động có liên quan đến chất thải: tất cả các nguồn có khả năng phát sinh các loại chất thải rắn, lỏng, khí cũng như các loại chất thải khác trong quá trình triển khai thực hiện dự án. + Nguồn gây tác động không liên quan đến chất thải: tất cả các nguồn gây tác động không liên quan đến chất thải, như: xói mòn, trượt, sụt, lở, lún đất; xói lở bờ sông, bờ suối, bờ hồ, bờ biển; bồi lắng lòng sông, lòng suối, lòng hồ, đáy biển; thay đổi mực nước mặt, nước ngầm; xâm nhập mặn; xâm nhập phèn; biến đổi vi khí hậu; suy thoái các thành phần môi trường; biến đổi đa dạng sinh học và các nguồn gây tác động khác. + Đối tượng bị tác động: tất cả các đối tượng tự nhiên, kinh tế, văn hóa, xã hội, tôn giáo, tín ngưỡng, di tích lịch sử và các đối tượng khác trong vùng dự án và các vùng kế cận bị tác động bởi từng nguồn gây tác động liên quan đến chất thải, từng nguồn gây tác động không liên quan đến chất thải trong các giai đoạn của dự án (chuẩn bị, xây dựng và vận hành) và bởi các rủi ro, sự cố môi trường trong quá trình xây dựng và vận hành của dự án. - Dự báo những rủi ro, sự cố môi trường do dự án gây ra: chỉ đề cập đến những rủi ro, sự cố có thể xảy ra bởi dự án trong quá trình xây dựng và vận hành của dự án. - Đối với các tác động xấu: + Mỗi loại tác động xấu đến các đối tượng tự nhiên và kinh tế - xã hội đã xác định đều phải có kèm theo biện pháp giảm thiểu tương ứng, có lý giải rõ ràng về ưu điểm, nhược điểm, mức độ khả thi, hiệu suất/hiệu quả xử lý. Trong trường hợp việc triển khai các biện pháp giảm thiểu của dự án liên quan đến nhiều cơ quan, tổ chức, phải kiến nghị cụ thể tên các cơ quan, tổ chức đó và đề xuất phương án phối hợp cùng giải quyết. + Phải chứng minh được rằng, sau khi áp dụng biện pháp giảm thiểu, các tác động xấu sẽ được giảm đến mức nào, có so sánh, đối chiếu với các tiêu chuẩn, quy chuẩn, quy định hiện hành. Trường hợp bất khả kháng, phải nêu rõ lý do và có những kiến nghị cụ thể để các cơ quan liên quan có hướng giải quyết, quyết định. Chương 1: Giới thiệu chung Đối với sự cố môi trường: Đề xuất một phương án chung về phòng ngừa và ứng phó sự cố, trong đó nêu rõ: + Nội dung, biện pháp mà chủ dự án chủ động thực hiện trong khả năng của mình; nhận xét, đánh giá về tính khả thi và hiệu quả. + Nội dung, biện pháp cần phải có sự hợp tác, giúp đỡ của các cơ quan nhà nước và các đối tác khác. + Những vấn đề bất khả kháng và kiến nghị hướng xử lý 1.11. Tổng mức đầu tư và nguồn kinh phí 1.11.1. Tổng mức đầu tư: 1.11.2. Nguồn kinh phí: Theo nguồn vốn ngân sách nhà nước 1.11.3. Hoàn thành và phê duyệt: - Báo cáo kinh tế - kỹ thuật xây dựng công trình trong tháng 5 năm 2016 1.11.4. Hoàn thành giải phóng mặt bằng: - Công tác giải phóng mặt bằng hoàn thành tháng 8 năm 2016. 1.11.5. Thời gian xây dựng: - Khởi công xây dựng công trình: Tháng 9 năm 2016. - Thời gian hoàn thành: Tháng 11 năm 2017. 1.12. Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính, hiệu quả xã hội của dự án. - Về kinh tế: đem lạ hiệu quả thiết thực, phục vụ trực tiếp nhu cầu đi lại và vận tải hàng hóa, hàng tiêu dùng, các thiết bị phục vụ sản xuất, tạo một số chuyển biến tích cực thực hiện công nghiệp hóa ở nông thôn, đầu tư khai thác tài nguyên tiềm năng kinh tế sẵn có, khuyến khích các vùng khác cùng phát triển. - Về xã hội: Cầu Khuồi A được xây dựng có ý nghĩa rất lớn về chính trị, nâng cao đời sống sinh hoạt của nhân dân các xã lân cận xung quanh khu vực. 1.13. Kiến nghị - Qua phân tích về tình hình kinh tế-xã hội, vận tải hàng hóa trên tuyến và thực trạng hiện tại về giao thông vận tải trong vùng, đặc biệt là vị trí qua sông Năng. Hiên tại là đường tràn và cống hộp đã xuống cấp nghiêm trọng. Vì vậy việc đầu tư xây dựng công trình Cầu Khuồi A là thực sự cần thiết nhằm nối liền giữa QL2 với QL3 tạo thành mạng lưới giao thông xuyên suốt trong bốn mùa. Chương 2: Thiết kế cơ sở CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ SỞ 2.1. Giới thiệu chung - Thiết kế cơ sơ : là thiết kế được lập trong giai đoạn Đầu tư xây dựng công trình trên cơ sở phương án thiết kế được lựa chọn. Đảm bảo được các thông số kỹ thuật chủ yếu phù hợp với các quy chuẩn, tiêu chuẩn được áp dụng. 2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế - Mục đích chính của nhiệm vụ thiết kế cơ sở là đưa ra đươc phương án tối ưu nhất, vừa đảm bảo chất lượng công trình, vừa đảm bảo về mặt chi phí hợp lý nhất. - Dựa vào các số liệu đã có để đưa ra đươc các phương án làm cầu loại gì. Để làm được điều đó chúng ta cần dựa vào chủ yếu là đặc điểm địa chất, đặc điểm thủy văn. 2.1.2. Đặc điểm thủy văn - Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn ở khu vực này ổn định: +Q2%= 85.5 m3/s +H2%=158.95m + V2%=3.06m3/s 2.1.3. Đặc điểm địa chất Theo kết quả thăm dò địa chất và báo địa chất công trình, địa tầng khu vực xây dựng cầu từ trên xuống dưới như sau: + Lớp số 1: Lớp phủ sườn đồi: Sét pha màu xám đen, lẫn rễ cây, dăm sạn, xốp có chiều dày từ 0,5m đến 1,0 m. Lớp này xuất hiện ở các lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp 148.188m, ở lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 155.33m + Lớp số 2: Đá dăm sạn, màu xám vàng đến nâu đỏ, nguồn gốc phong hoá từ đá phiến sét, bột, cát kết, trạng thái cứng có chiều dày từ 1m đến 1,1 m. Lớp này xuất hiện ở lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp là 147,08m, lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 154,33m. Giá trị SPT Ntb/30cm =43, sức chịu tải quy ước R = 3.5KG/cm2 + Lớp số 3: Lớp đá phiến sét, bột, cát kết phong hoá nứt nẻ mạnh có chiều dày thay đổi từ 2.5m đến 3.4m. Lớp này xuất hiện ở các lỗ khoan KC3 cao độ đáy lớp 143,68m, lỗ khoan KC4 cao độ đáy lớp 151,83m; cường độ kháng nén khô R n = 99,4KG/cm2, cường độ kháng nén bão hoà Rnbh = 77,80KG/cm2. * Dựa vào tình hình đặc điểm thủy văn, đặc điểm địa chất. Chúng ta có thể đưa ra 2 phương án sơ bộ sau: + Phương án sơ bộ 1: Cầu dầm bê tông cốt thép dự ưng lực mặt cắt ngang chữ T + Phương án sơ bộ 2: Cầu dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép. 2.2. Phương án sơ bộ 1: Cầu dầm BTCT DƯL mặt cắt ngang chữ T 2.2.1. Giới thiệu chung về phương án Chương 2: Thiết kế cơ sở - Cầu có một nhịp dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép dự ứng lực kéo sau, tiết diện dầm dạng chữ T, chiều dài nhịp 33m, thi công bằng biện pháp lắp ghép. - Hai mố cầu kiểu chữ U bê tông cốt thép được đặt trên nền thiên nhiên, có gia cố neo chống trượt D32@ 1m A B 46600 §i Quèc lé 3 8000 50 155.29 33000 50 155.26 5500 4000 155.26 1 800 750 155.33 2 9000 147.57 1 2 145.73 3800 1600 2100 1500 3 Hmax = 144.91 H2% = 144.70 153.07 154.33 15001400 2600 149.07 1500 4000 153.07 Gia cè ®¸ héc x©y v÷a XM 16MPa 147.00 5500 3 M2 142.57 I 7500 M1 A B Hình 2.1: Bố trí chung của cầu 2.2.2. Kết cấu phần dưới: - Hai mố cầu kiểu chữ U bằng bê tông cốt thép, móng có gia cố bằng neo chống trượt D32 @ 1 m. + Theo phương ngang cầu: 7 m + chiều dài tường cánh: 3.8 m, rộng 0.5 m + Đáy bệ lót bê tông đệm dày 10 cm + Kích thước bệ mố: 5.5x7x1.5 m + Hệ thống neo chống trượt bằng thép D32@1m chiều dài 0.9 m + Chiều cao thân mố 4.0 m Chương 2: Thiết kế cơ sở 6500 5500 1000 5100 PhÇn BT ®æ sau khi thi c«ng khe co gi·n 400 155.70 500 2130 1702 Tim gèi 153.70 300 300 1400 520 170 600 155.70 300 2500 153.07 6630 4000 4740 8130 450 2130 2500 149.07 1500 1500 1400 450 1500 2600 450 147.57 5@1000=5000 250 250 5500 Líp bª t«ng ®Öm 16 MPa dµy 100mm Neo chèng tr ît D32-@1m L=900 Hình 2.2: Mặt đứng của mố 8000 5500 3750 250 3750 1000 chuyÓn vÞ 3500 400 Khèi chèng 900 Chèt neo dÇm 3500 275 900 275 3000 500 §¸ kª gèi 1000 350 200 2500 3500 3000 400 250 500 300 300 2600 1400 Chèt neo b¶n dÉn @500 Hình 2.3: Mặt bằng mố 1500 5500 250 5500 5@ 1000=5000 250 Chương 2: Thiết kế cơ sở 250 250 7@1000=7000 Hình 2.4: Mặt bằng móng mố 2.2.3. Kết cấu phần trên: - Chiều dài toàn dầm là 33 m, mỗi bên đầu dầm để thừa 0,3m kê gối, nên chiều dài tính toán của dầm là Ltt = 32,4m. Trên mặt cắt ngang cầu bố trí 3 dầm có mặt cắt chữ T, chế tạo bằng bêtông có fc’=40MPa, bản mặt cầu có chiều dày bằng chiều dày bản cánh dầm là 17cm. Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nước. Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông lưới thép f’c = 35Mpa, dày trung bình 10cm. Mặt cắt giữa nhịp 7000 6000 650 170 1230 200 1530 650 170 2450 150 170 650 650 1050 610 Líp phñ mÆt cÇu dµy 100mm b»ng BTXM 35MPa (®é thÊm B=8) l íi thÐp D6 ®an « 75x75mm 2% 2% 150 500 650 2450 Hình 2.5: Mặt cắt ngang cầu giữa nhịp 1050 1700 170 610 500 Chương 2: Thiết kế cơ sở 7000 6000 500 1 500 Líp phñ mÆt cÇu dµy 100mm b»ng BTXM 2% 1530 650 500 1 150 500 200 200 500 1285 650 150 610 2% 1700 170 610 35MPa (®é thÊm B=8) l íi thÐp D6 ®an « 75x75mm 650 650 1050 2450 650 2450 1050 Hình 2.6: Mặt cắt ngang cầu tại gối Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu - Bề rộng phần xe chạy: Số làn xe thiết kế: Độ dốc ngang cầu: Bề rộng chân lan can: Bề rộng toàn cầu: Số dầm chủ thiết kế: Khoảng cách giữa các dầm: Chiều dài phần hẫng cánh dầm: Bề rộng mối nối mặt cầu: Bxe= 6000 (mm) ni=2 (làn) i=2 (%) bclc=2x500 (mm) Bcầu= 6000+2x500=7000 mm n= 3 (dầm) S=2450 (mm) 0 de = 1050 (mm) 650 (mm) 2.2.3. 1 Cấu tạo dầm chủ: - Chiều cao kết cấu nhịp tối thiểu (2.5.2.6.3-1) được xác định như sau: h min = 0,045 Ltt Trong đó: Ltt: Chiều dài nhịp tính toán Ltt=32400mm hmin: chiều cao tối thiểu của kết cấu nhịp kể cả bản mặt cầu: hmin = 1458 mm - Chiều cao dầm chủ tính theo công thức thực nghiệm: Hb= ( -:- ). Ltt= ( -:- ). 32,4=1,62-:- 2,16 (m) Vậy chọn chiều cao dầm là : h=1700mm. Chiều dày các phần của dầm được chọn theo điều 5.14.1.2.2 phải đảm bảo không nhỏ hơn : + Bản cánh trên : 50mm. + Sườn dầm kéo sau : 165mm. + Bản cánh dưới : 125mm. Chương 2: Thiết kế cơ sở Căn cứ vào các điều kiện ở trên, ta chọn kích thước mặt cắt ngang của dầm như hình vẽ : 99000 Líp phñ mÆt cÇu dµy 100mm b»ng BTXM 35MPa (®é thÊm B=8) l íi thÐp D6 ®an « 75x75mm 3 16350 3 4500 4 900 5100 4500 5100 1830 24150 4 900 Tim gèi Tim gèi 1200 48300 49500 Hình 2.7: Mặt cắt bố trí chung KCN mÆt c¾t chi tiÕt dÇm gi÷a MÆt c¾t gi÷a nhÞp mÆt c¾t t¹i gèi Cèt thÐp chê b¶n mÆt cÇu Cèt thÐp chê b¶n mÆt cÇu Cèt thÐp chê b¶n mÆt cÇu Cèt thÐp chê b¶n mÆt cÇu V¸t 20x20 V¸t 20x20 Cèt thÐp chê dÇm ngang M2 - D16 Cèt thÐp chê dÇm ngang M2 - D16 Hình 2.8: Mặt cắt chi tiết dầm giữa mÆt c¾t chi tiÕt dÇm biªn MÆt c¾t gi÷a nhÞp mÆt c¾t t¹i gèi ThÐp chê lan can ThÐp chê lan can Cèt thÐp chê nèi b¶n Cèt thÐp chê nèi b¶n Cèt thÐp chê dÇm ngang M2 - D16 V¸t 20x20 V¸t 20x20 Hình 2.9: Mặt cắt chi tiết dầm giữa và dầm biên 2.2.3. 2 Cấu tạo dầm ngang: Cèt thÐp chê dÇm ngang M2 - D16 Chương 2: Thiết kế cơ sở CThÐp Nèi b¶n Chi tiÕt A D16 D16 M2 N1 M2 D16 B B U1-D12 D12 U2 Liªn kÕt mèi nèi däc D16 N2 M1 D12 D12 M1 N2 D16 Hình 2.10: Mặt cắt bố trí dầm ngang 2.2.3.3 Cấu tạo lan can MÆt c¾t ngang V¸t mÐp 20x20mm C¸nh dÇm Hình 2.11: Mặt cắt chi tiết lan can - Trọng lượng lan can phần bằng thép: glcth = 0,397 kN/m. - Trọng lượng lan can phần bằng bê tông: glcbt = 6,045 kN/m. - Như vậy trọng lượng lan can là: glc = 6,442 kN/m. 2.2.3.4 Cấu tạo khe con giãn Chương 2: Thiết kế cơ sở BT kh«ng co ngãt 40MPa Bu l«ng neo M16 G1a-D16 G1-D16 TÊm cao su Líp mÆt ® êng 50 293 264 243 Líp phñ mÆt cÇu BTXM 50 170 100 70 100 Líp cÊp phèi ®¸ d¨m G3-D16 DÇm B¶n v ît 30 Mè G2-D16 Cèt thÐp chê tr íc trong dÇm Cèt thÐp mè 50 NhÐt ma tÝt bitum 300 400 50 50 50 258 350 42 300 20 a 300 a G1-D16 G3-D16 200 G2-D16 300 200 G1a-D16 Bu l«ng neo M16 2.3. Phương án sơ bộ 2: Cầu dầm liên hợp thép – bê tông cốt thép. 2.3.1- Giới thiệu phương án: - Cầu có một nhịp dầm giản đơn bằng dầm thép liên hợp bê tông cốt thép chiều dài nhịp 33m, thi công bằng biện pháp lắp ghép. - Hai mố cầu dạng chữ U bê tông cốt thép có găm thép chống trượt D32@1 m 2.3.2- Vật liệu chế tạo: 2.3.2.1. Số liệu của thép dầm chủ - Mô đuyn đàn hồi của thép Es = - Thép hợp kim thấp cường độ cao M270M 200000 MPa Cấp 345W - Cường độ chịu kéo nhỏ nhất, Fu = 485 MPa - Cường độ chảy nhỏ nhất, Fy = 250 MPa - Tỷ trọng của thép ys = 7.85 kN / m3 3 Dầm - Khoảng cách giữa các dầm chủ S = 2450 mm - Chiều dài phần hẫng kể cả lan can = 1050 mm - Chiều cao dầm chủ H = (1/20 1/15)Ltt = 1460 mm - Chiều rộng bản cánh trên Bft = 400 mm - Chiều dày bản cánh trên tft = 30 mm - Chiều rộng bản cánh dưới Bfb = 500 mm - Chiều dày bản cánh dưới tfb = 30 mm 2.3.2.2. Lựa chọn hình dáng và kích thước mặt cắt dầm chủ - Số lượng dầm chủ n = Chương 2: Thiết kế cơ sở - Chiều dày sườn dầm tw = 20 mm - Chiều cao sườn dầm Dw = 1400 mm - Bề rộng lan can = 500 mm - Bề rộng dải phân cách = 0 mm - Tổng bề rộng của cầu = 7000 mm - Diện tích dầm thép Anc = 61380 mm2 2.3.3 - Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp: Chiều dài toàn dầm là 33 m, mỗi bên đầu dầm để thừa 0,3m kê gối, nên chiều dài tính toán của dầm là Ltt = 32.4 m. Trên mặt cắt ngang cầu bố trí 3 dầm , chế tạo bằng bêtông có f c’=40MPa, bản mặt cầu có chiều dày bằng chiều dày bản cánh dầm là 20cm. Trong quá trình thi công, kết hợp với thay đổi chiều cao đá kê gối để tạo dốc ngang thoát nước. Lớp phủ mặt cầu bằng bê tông lưới thép f’c = 30Mpa, dày trung bình 10cm. 155.26 2% 1500 1460 2% 1/2 mÆt c¾t gi÷a nh?p 610 1/2 mÆt c¾t t¹i gèi 1050 2x2450=4900 1050 7000 Hình2.12: Mặt cắt ngang tại gối và mặt cắt ngang giữa nhịp Như vậy: - Số dầm chủ n = 3 dầm . - Khoảng cách giữa các dầm S = 2,450m - Độ dốc ngang cầu 2% . - Khoảng cách từ tim dầm biên đến đầu mút bản hẫng là 1,050m 2.3.4 - Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang dầm chủ : a. Dầm giữa Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thể lấy giá trị nhỏ nhất của: Chương 2: Thiết kế cơ sở 1 Ltt +/ 4 chiều dài nhịp : 4 = = 8100(mm) +/ 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm hoặc 1 bề rộng bản cánh trên của dầm : 2 = 12  tS + max ( tw , 1 1  Bft ) = 12  200 +  350 = 2575 mm 2 2 +/ Khoảng cách trung bình của các dầm kề nhau : SC = 2450 (mm)  bi = 2450 (mm) b. Dầm biên Bề rộng hữu hiệu của bản cánh có thể được lấy bằng: 1 bề rộng hữu hiệu của dầm giữa, 2 cộng trị số nhỏ nhất của các đại lượng sau: Ltt 1 +/ 8 chiều dài nhịp : 8 = = 4050 mm +/ 6 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của hoặc 1 bề dày bản bụng dầm 2 1 bề rộng bản cánh trên của dầm : 4 = 6  tS + max ( 1 1 1  tW ,  Bft )= 6  200 +  350 = 1387.5 mm 2 4 4 +/ Chiều dài phần hẫng = 1050 (mm)  bi = 1  2450 + 1050 = 2275 (mm) 2 Vậy bề rộng bản cánh dầm hữu hiệu Dầm trong (bi) 2450 (mm) Dầm ngoài (be) 2275 (mm) Xác định hệ số quy đổi n: (A. 6. 10. 3. 1. 1 – b) n= Edam 200000 ES  = =7.03. Chọn n = 8 Eban 29440,1 EC Đối với tải trọng tạm thời: n = 8. Đối với tải trọng dài hạn: n = 3 x 8 = 24. Tính đặc trưng hình học của mặt cắt a. Đối với mặt cắt nguyên - Các công thức tính toán: Diện tích mặt cắt nguyên: Anc = Bft  tft + Bfb  tfb + Dw  tw + Bcp  tcp Chương 2: Thiết kế cơ sở Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dưới cùng của mặt cắt: Snc = Bft  tft  (D - t ft 2 ) + Bfb  tfb  t fb 2 + D w  tw  ( Dw + tfb) 2 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa nhất: S nc , Ynct = D - Yncd Anc Yncd = Mômen quán tính của mặt cắt: Inc = B ft t 3ft + t ft + Bft  tft  (Ynct - 12 2 )2 + B fb t 3fb 12 + Bfb  tfb  (Yncd - t fb 2 )2 + D Dw t w3 + Dw  tw  (Yncd - w - tfb)2 2 12 - Thay sôố tnh toán ta được kếốt quả sau: Đơn vị 61380 mm2 Mômen tĩnh Snct đối với đáy dầm chủ = 43454650 mm3 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo Yncd = 707.96106 mm Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu nén Ynct = 892.03894 mm Mômen quán tính Inc = 2.31E+10 mm4 Diện tích mặt cắt nguyên Anc = Bảng 2.1: Bảng các đặc trưng hình học của mặt cắt b. Mặt cắt liên hợp dài hạn: (n = 24) - Công thức tính toán: Diện tích mặt cắt liên hợp: Bs t s n Alt = Bft  tft + Bfb  tfb + Dw  tw + Mômen tĩnh của mặt cắt đối với mép dưới cùng của mặt cắt: Slt = Bft  tft  (D - t ft 2 ) + Bfb  tfb  t fb 2 + D w  tw  ( Dw + tfb) + Bs  ts  (D + tvs + 2 ts ) 2 Khoảng cách từ trục trung hoà đến thớ chịu kéo và chịu nén xa của dầm chủ: Yltd = S ltd , Yltt = D – Yltd Altd Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp dài hạn: Ilt = + B ft t 3ft 12 Dw t 12 3 w + Bft  tft  (Yltt + Dw  tw  (Yltd - t ft 2 )2 + B fb t 3fb 12 + Bfb  tfb  (Yltd - Dw B t - tfb)2 + s 2 12 3 s t fb 2 )2 + + Bs  ts  (D + tvs + - Bảng kết quả tính đặc trưng hình học của mặt cắt liên hợp dài hạn: ts - Yltd)2 2