›
›

Đồ án Thiết kế cầu qua sông Lạch Tray-Hải Phòng - Trần Anh Tuấn

pdf 248 trang huongle 2600
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế cầu qua sông Lạch Tray-Hải Phòng - Trần Anh Tuấn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_cau_qua_song_lach_tray_hai_phong_tran_anh_tua.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế cầu qua sông Lạch Tray-Hải Phòng - Trần Anh Tuấn

  1. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Lêi nãi ®Çu Trong xu thÕ ph¸t triÓn chung cña thÕ giíi ,sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ lu«n ®i kÌm víi sù ph¸t triÓn cë së h¹ tÇng GTVT nãi c¸ch kh¸c GTVT lu«n lu«n ph¶i ®i tr•íc mét b•íc . §èi víi mét n•íc cã nÒn kinh tÕ ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn m¹nh nh• n•íc ta ,viÖc ph¸t triÓn c¬ s¬ h¹ tÇng GTVT h¬n lóc nµo hÕt cã mét ý nghÜa v« cïng to lín. Nh÷ng c©y cÇu míi x©y ,nh÷ng tuyÕn ®•êng míi më kh«ng nh÷ng hoµn thiÖn thªm m¹ng l•íi giao th«ng quèc gia t¹o nÒn t¶ng v÷ng ch¾c cho giao l•u ,th«ng th•¬ng gi÷a c¸c vïng miÒn mµ cßn thu hót vèn ®Çu t• n•íc ngoµi gãp phÇn ®Èy nhanh tiÕn tr×nh c«ng nghiÖp hãa hiÖn ®¹i hãa ®Êt n•íc . NhËn thøc ®•îc ®iÒu ®ã, sau 4 n¨m rưỡi häc tËp vµ nghiªn cøu vÒ chuyªn ngµnh “ThiÕt kÕ cÇu” t¹i bé m«n “X©y dùng cÇu ®­êng” cña tr­êng ®¹i häc d©n lËp H¶i Phßng, em ®· cã ®•îc nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vµ nh÷ng kinh nghiÖm thùc tÕ quý b¸u vÒ chuyªn ngµnh thiÕt kÕ cÇu ®•êng. KÕt qu¶ häc tËp qua qu¸ tr×nh 4 n¨m häc ®· phÇn nµo ®•îc ph¶n ¸nh trong ®å ¸n tèt nghiÖp mµ em xin tr×nh bµy ë d•íi ®©y. §Ó cã ®•îc kÕt qu¶ nµy, em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« gi¸o thuéc bé m«n x©y dùng tr•êng §HDL H¶i Phßng, ®· gióp ®ì em trong suèt 4 n¨m rưỡi häc qua. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy, c« trong bé m«n x©y dùng ®Æc biÖt lµ c¸c thÇy : TH.S TrÇn Anh TuÊn, Th.S Ph¹m V¨n Th¸i ®· trùc tiÕp h•íng dÉn em hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. Do thêi gian vµ kinh nghiÖm cßn h¹n chÕ, ®å ¸n cña em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. RÊt mong ®•îc sù th«ng c¶m vµ gióp ®ì cña c¸c thÇy cô. H¶i Phßng, ngµy 5 th¸ng 01 n¨m 2012 Sinh viªn Trịnh Thị Thùy Hoan SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 1 MSV: 111052
  2. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 2 MSV: 111052
  3. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN I- HIỆN TRẠNG KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ GTVT KHU VỰC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CẦU. 1 - Hiện trạng kinh tế xã hội khu vực xây dựng cầu: Thành phố Hải Phòng là cửa biển ở phía Bắc Việt Nam với đất đai màu mỡ, nông nghiệp, công nghiệp đều phát triển mạnh mẽ. Trong thời kỳ đổi mới chung của cả nƣớc, gần đây nền kinh tế TP. Hải Phòng đang có hƣớng chuyển biến theo hƣớng giảm tƣơng đối tỷ trọng ngành nông lâm nghiệp, tăng tỷ trọng ngành công nghiệp, dịch vụ để phù hợp với xu thế chung. Theo số liệu thống kê nhịp độ tăng trƣởng kinh tế GDP 6 tháng đầu năm 2009 đạt 9.39% ( 6 tháng ssầu năm 2007 tăng 13.54%, 6 tháng đầu năm 2008 tăng 14.75%), nhịp độ tăng trƣởng tuy có cao nhƣng chƣa ổn định. Công nghiệp: Chủ yếu là các nghành sản xuất máy móc thiết bị, dệt, da, may, xi măng và vật liệu xây dựng, chế biến nông sản thực phẩm. Giá trị sản xuất ngành Công Nghiệp 6 tháng đầu năm tăng 10.99% so với cùng kỳ năm 2010 (6 tháng đầu năm 2009 tăng 43.64%). Tuy nhiên quy mô công nghiệp còn nhỏ, năng súât lao động chƣa cao. Nông - lâm - ngƣ nghiệp: Các ngành này trƣớc những nguy cơ tái phát dịch bệnh hiện nay tuy không tăng trƣởng mạnh nhƣng cũng vẫn đảm bảo cung cấp đủ nguyên vật liệu cho các ngành sản xuất khác. Ngoài ra với việc ứng dụng trong thâm canh sản xuất, nỗ lực trong công tác phòng chống dịch trên cây trồng, vật nuôi cùng việc thực hiện nghiêm ngặt lịch thời vụ đã làm cho lợi nhuận trong sản xuất nông nghiệp tăng lên. Dịch vụ và du lịch: Với tiềm năng phong phú, ngành du lịch – dịch vụ trong những năm qua phát triển mạnh mẽ. Giá trị GDP tăng 34.54% so với cùng kì năm ngoái với mức doanh thu trong tháng 6 - 2011 ƣớc đạt 32 tỷ đồng và 6 tháng đầu năm đạt 194 tỷ đồng, tăng 38.43% so với 6 tháng đầu năm 2010. Xuất nhập khẩu: Do chịu nhiều tác động của khủng hoảng kinh tế thế giới và sự biến động giá cả, nên xuất nhập khẩu của tỉnh còn gặp nhiều khó khăn SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 3 MSV: 111052
  4. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Xuất khẩu trong những tháng đầu năm tuy tăng nhƣng mức tăng rất thấp so với cùng kỳ năm 2010. Giá trị nhập khẩu do giá hàng hóa nhập khẩu giảm nên chỉ bằng hơn nửa so với cùng kỳ năm 2010. Tổng trị giá hàng nhập khẩu tháng 6 ƣớc tính 42.093 ngàn USD, tăng 41.68% so với cùng kỳ năm 2010. Kinh ngạnh xuất nhập khẩu 6 tháng đầu năm ƣớc tính 217.966 ngàn USD, bằng 55.24% so với cùng kỳ năm 2010 và đạt 48.44% kế hoạch cả năm. Tóm lại với vai trò là một bộ phận phát triển kinh tế xã hội của vùng Bắc Bộ một cực cân bằng trong cơ cấu lãnh thổ toàn quốc. Thành phố Hải Phòng đã có những bƣớc tiến và phát triển tƣơng đối lớn về mọi mặt. 2 - Hiện trạng giao thông đƣờng bộ trong khu vực: Mạng lƣới giao thông đƣờng bộ và đƣờng thủy tƣơng đối lớn, phân bố hợp lý có trục quốc lộ chính là quốc lộ đƣờng 5, đƣờng 10 và nhiều tuyến tỉnh lộ, huyện lộ nối trục này. Tuy nhiên chất lƣợng còn kém. Quốc lộ 5: Là trục quan trọng nhất qua địa phận tỉnh đóng vai trò hàng đầu trong giao lƣu liên tỉnh, nội tỉnh. Trên tuyến có một số đoạn bị ngập trong mùa mƣa vad một số đoạn bị ùn tắc cục bộ. Hệ thống tỉnh lộ và huyện lộ cùng với các trục quốc lộ tạo thành mạnh lƣới giao thông, phân bố hợp lý, các tuyến vùng núi thƣờng chạy song song với địa hình tự nhiên xuyên qua các khu vực dân cƣ và khu công nghiệp. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 4 MSV: 111052
  5. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN II- CÁC ĐỊNH HƢỚNG KINH TẾ XÃ HỘI. DỰ BÁO NHU CẦU VẬN TẢI - SỰ CẦN THIẾT PHẢI ĐẦU TƢ 1-Những định hƣớng phát triển kinh tế – xã hội: Do là một tỉnh chủ yếu là sản xuất nông nghiệp nên tuy có khủng hoảng kinh tế trong thời gian qua nhƣng đời sống ngƣời dân nhất là vung nông thôn không bị ảnh hƣởng nhiều. Tuy nhiên do tình hình giá cả tiêu dùng dứng ở mức cao, trong điều kiện trên 60% dân cƣ của tỉnh sống nghề nông nghiệp có thu nhập tuy tăng nhƣng vẫn ở mức trungg bình, vì vậy đời sống vẫn bị ảnh hƣởng đấng kể. Đối với những hộ nghèo và cận nghèo càng chịu ảnh hƣởng lớn hơn vì chi tiêu dùng của những hộ này thƣờng chiếm 80% - 90% là để mua lƣơng thực, thực phẩm. Đây là vấn đề đòi hỏi chính quyền và đoàn thể các cấp cần đặc biệt quan tâm trong việc thực hiện chính sách xã hội, triển khai các dự án cho vay hay tạo việc làm và chƣơng trình xóa đói giảm nghèo. Đố với công tác xóa đói giảm nghèo, hiện tại sở Lao Động và Thƣơng Binh xã hội đã tổng hợp xong phiếu điều tra, kết quả cho they tỷ lệ hộ nghèo còn 5.72%, tỷ lệ hộ cận nghèo là 13.28%. Do đó hƣớng phát triển cho tỉnh thành một trung tâm kinh tế, thƣơng mại, du lịch của toàn khu vực, đầu mối giao thông quan trọng về đƣờng bộ đƣờng thủy cụ thể: - Về công nghiệp: Coi trọng đầu tƣ chiều sâu, ƣu tiên phát triển quy mô vừa và nhỏ với công nghiệp tiên tiến hiện đại. Đồng thời xây dựng nhiều khu công nghiệp mới, tập trung, liên kết liên doanh với nƣớc ngoài để phát triển công nghiệp xuất khẩu, hƣớng vào các nghành công nghiệp chế biến nông lâm hải sản chế biến gia công xuất khẩu. Sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dung. Quy hoạch các khu công nghiệp kỹ thuật cao với các ngành công nghiệp sạch để không ảnh hƣởng tới cảnh quan du lịch của khu vực SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 5 MSV: 111052
  6. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Về du lịch: Nghành dịch vụ du lịch giữ vai trò quan trọng có tiềm năng lớn là nghành mũi nhọn trong nền kinh tế của tỉnh. Phấn đấu GDP năm 2012 đạt 2600 tỷ đồng và mức tăng trƣởng bình quân hàng năm đạt 12%. Đầu tƣ xây dựng các khu du lịch mới - Về nông lâm, ngƣ nghiệp và phát triển nông thôn: Phấn đấu gía trị GDP của nghành nông lâm ngƣ nghiệp năm 2012 đạt 500 tỷ đồng, phát triển nền nông nghiệp sạch theo hƣớng đa dạng hoá, xây dựng vùng cây công nghiệp, tái tạo và bảo vệ khoanh nuôi rừng khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, lấy khai thác xuất khẩu làm mũi nhọn. 2 - Định hƣớng phát triển giao thông - dự báo nhu cầu vận tải: Trên cơ sở những định hƣớng quy hoạch phát triển vùng trọng điểm TP. Hải Phòng đồng thời với việc hình thành các xa lộ Bắc-Nam, cần thiết phải xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật vùng mà đặc biệt là mạng lƣới giao thông vận tải. Với sự phát triển của một chuỗi các khu công nghiệp kéo dài dự báo trong những năm tới nhu cầu vận tải sẽ tăng mạnh, ngoài ra còn phải xét tới dự án đƣờng xuyên Á sẽ đƣợc xây dựng vào những năm tiếp theo, lƣợng hàng hoá thông qua sẽ rất lớn. 3 - Sự cần thiết phải đầu tƣ xây dựng: Nhƣ các nội dung đã phân tích trên, việc xây dựng cầu qua sông Lạch Tray có ý nghĩa to lớn về mặt kinh tế, xã hội chính trị, văn hoá du lịch, an ninh quốc phòng với TP. Hải Phòng nói riêng và cả nƣớc nói chung. Việc đầu tƣ xây dựng cầu là cần thiết vì các lý do sau đây: Đồng bộ với việc xây dựng xa lộ Bắc-Nam theo chủ trƣơng của nhà nƣớc phù hợp với nguyện vọng chính đáng của nhân dân cả nƣớc và địa phƣơng có đƣờng xa lộ đi qua. Đảm bảo giao thông thông suốt trên toàn tuyến xa lộ Bắc-Nam. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 6 MSV: 111052
  7. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Thu hút bớt phƣơng tiện vận tải, giảm bớt lƣu lƣợng xe và ách tắc trên quốc lộ 5 nhất là về mùa lũ. Đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông vận tải góp phần phát huy tốt tiềm năng sẵn có, phục vụ chiến lƣợc quy hoạch phát triển kinh tế xã hội tỉnh trong tƣơng lai. Việc đầu tƣ xây dựng tuyến đƣờng trong đó có cầu qua sông Lach Tray cùng với hệ thống các đƣờng quốc lộ tỉnh lộ khác tạo nên mạng lƣới giao thông vận tải liên hoàn giữa các miền, nối các khu trung tâm kinh tế, chính trị, công nghiệp, văn hoá góp phần chuyển dịch cơ cấu lao động, dân cƣ, sử dụng hết đất đai, đƣa công nghiệp lên miền núi, phát triển vốn rừng từng bƣớc xây dựng nền kinh tế HĐH, CNH, củng cố an ninh quốc phòng và tăng cƣờng hợp tác quốc tế. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 7 MSV: 111052
  8. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III - ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU 1- Đặc điểm địa chất: a. Địa chất thuỷ văn: Địa chất thuỷ văn gồm hai nguồn nƣớc chính: Nƣớc mặt: Gồm nƣớc ao hồ, nƣớc sông. Lƣợng nƣớc mặt thay đổi theo mùa, mùa mƣa nƣớc lớn, mùa khô lƣợng nƣớc giảm. nƣớc mặt rất phong phú về trữ lƣợng. Nƣớc ngầm: Chủ yếu trong tầng cát, động thái, thành phần hoá học phụ thuộc vào điều kiện khí tƣợng thuỷ văn. Kết quả tính toán thuỷ văn cầu nhƣ sau: - Mực nƣớc lũ thiết kế: MNCN = +2.7 m - Mực nƣớc thông thuyền: MNTT = +1.5 m - Mực nƣớc thấp nhất: MNTN = - 1.2 m - Khổ thông thuyền: B = 60 m, H = 9.0 m b. Điều kiện địa chất công trình: Kết quả khoan thăm dò địa chất ở vị trí xây dựng cầu cho thấy cấu tạo địa tầng ở đây nhƣ sau: - Lớp 1: Cát mịn. - Lớp 2: Sét lẫn sỏi. - Lớp 3: Sạn cát. - Lớp 3: Cát cuội sỏi chắc Hố khoan 1 Hố khoan 2 Hố khoan 3 Hố khoan 4 Hố khoan 5 Đặc điểm địa chất (Km 0+25) (Km 0+125) (Km0+230) (Km 0+330) (Km 0+440) Lớp 1: Cát mịn 10 8 8 9 12 Lớp 2: Sét lẫn sỏi 12 10 10 14 15 Lớp 3: Sạn cát - - - - - Lớp 3: Cát cuội - - - - - sỏi chắc SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 8 MSV: 111052
  9. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 2 - Đặc điểm khí tƣợng: Khí hậu mang tính chất chung của khí hậu nƣớc ta là nhiệt đới gió mùa và mang tính chất riêng của khí hậu vùng Bắc bộ, mùa mƣa bắt đầu từ tháng giữa tháng 8 đến tháng 2 năm sau còn lại là mùa khô. Nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam, tháng nóng nhất là tháng 5-7 nhiệt độ có thể tới 400C , tháng thấp nhất là tháng 2 vào khoảng 10.20C , nhìn chung nhiệt độ trung bình là 250C. IV- CÁC PHƢƠNG ÁN VƢỢT SÔNG VÀ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 1- Quy trình thiết kế Quy phạm thiết kế cầu: Quy phạm thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN – 272-05 của Bộ GTVT. 2 - Các thông số kỹ thuật cơ bản  Quy mô xây dựng: Cầu thiết kế cầu qua sông. Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải : Đoàn xe HL93. + Tải trọng ngƣời đi: 300 kg/m2 (3kN/m2). Khổ cầu: 9 + 2*1.5 m. Trong đó: + Phần xe chay: 9m + Phần bộ hành: 2*1,5 = 3m. Khổ thông thuyền: Sông thông thuyền là sông cấp II có khổ thông thuyền H = 9m và Ltt = 60m. 3- Phƣơng án kết cấu Việc lựa chọn phƣơng án kết cấu phải dựa trên các nguyên tắc sau: Công trình thiết kế vĩnh cửu, có kết cấu thanh thoát, phù hợp với quy mô của tuyến vận tải và điều kiện địa hình, địa chất khu vực. Đảm bảo sự an toàn cho khai thác đƣờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông thuyền cấp II. Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công trong nƣớc. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 9 MSV: 111052
  10. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Giá thành xây dựng hợp lý. Căn cứ vào các nguyên tắc trên có 3 phƣơng án kết cấu sau đƣợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh. 3.1 Phƣơng án 1: Cầu dầm hộp BTCT DƢL liên tục 3 nhịp cộng dầm dẫn, thi công theo phƣơng pháp đúc hẫng cân bằng. Sơ đồ nhịp: 33*4 +64 + 92 + 64 + 33*2 (m). Chiều dài toàn cầu tính đến đuôI mố: Ltc = 440 m. Kết cấu phần dƣới: + Mố: Mố nhẹ BTCT móng cọc khoan nhồi 1.2 m. + Trụ đặc, BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi 1.2 m. 3.2 Phƣơng án 2: Cầu dầm hộp BTCT DƢL liên tục 3 nhịp cộng dầm dẫn, thi công theo phƣơng pháp đúc hẫng cân bằng. Sơ đồ nhịp: 33*4 +53 + 81 + 53 + 33*3 (m). Chiều dài toàn cầu tính đến đuôI mố: Ltc = 440 m. Kết cấu phần dƣới: + Mố: Mố nhẹ BTCT móng cọc khoan nhồi 1.2 m. + Trụ đặc, BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi 1.2 m. 3.3 Phƣơng án 3: Cầu dàn thép 5 nhịp liên tục thi công theo phƣơng pháp lao kéo dọc. Sơ đồ nhịp: 83*5 (m) Chiều dài toàn cầu tính đến đuôi mố: Ltc = 435(m). + Mố: Mố nhẹ BTCT móng cọc khoan nhồi 1.2 m. + Trụ: BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi 1.2 m. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 10 MSV: 111052
  11. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN PHẦN II THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 11 MSV: 111052
  12. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG 1: PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ 1 CẦU DẦM BTCT ƢST LIÊN TỤC 3 NHỊP + DẦM DẪN. (4x33+64+92+64+2x33m) I . GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƢƠNG ÁN: 1. Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên: - Cầu BTCTUST gồm 3 nhịp liên tục và dầm dẫn đƣợc bố trí theo sơ đồ Lc= 33*4 + 64 + 92 + 64 + 33*2 (m). - Khổ cầu B = 9 + 2*1.5 m - Cầu đƣợc thi công theo phƣơng pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng từ 2 trụ. - Mặt cắt ngang dầm tiết diện hình vách xiên, bề rộng bản đáy thay đổi tăng dần từ gối ra nhịp. 11 + Hnhịp = L = (3.1 2.3) m Chọn Hnhịp = 2.6 m 30 40 nhip 1 1 + Htrụ = L = (6.2 4.6) m Chọn Htrụ = 5.5 m 15 20 nhip ()Hh - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol: y = xh2 0,1 với L2 L là chiều dài cánh hẫng cong đảm bảo yêu cầu chịu lực và thẩm mỹ. Phần mặt cầu cong đều theo đƣờng tròn bán kính R = 4500m. - Chiều cao dầm dẫn Hd = (1/16 1/20 ) Lnhịp . Với chiều dài nhịp là L= 33 m, kết hợp với khổ cầu B = 9+2*1.5 m chọn chiều cao dầm dẫn Hd = 1.65m. Hd = 1.65m, mặt cắt ngang cầu có 5 dầm, khoảng cách giữa các dầm là s = 2.6 m - Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép. Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố. Khe co giãn cao su. - Mặt xe chạy: Bê tông atphan (5 cm) + tầng phòng nƣớc (1 cm). Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nƣớc mặt ra 2 phía lan can qua các ống thoát nƣớc. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 12 MSV: 111052
  13. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn. 2. Kết cấu phần dƣới: - Mố: Mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.2 m. - Trụ: Trụ thân đặc BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.2 m. 3. Vật liệu - Bê tông: Sử dụng các loại bê tông sau: Mác áp dụng 400 Dầm chủ và dầm ngang BTCT đổ tại chỗ. 350 Cọc khoan nhồi, cọc đóng. 300 Mố trụ, lan can, bản quá độ. 150 Bê tông tạo phẳng và bịt đáy móng. - Cốt thép thƣờng. - Thép dự ứng lực. II. SƠ CHỌN KÍCH THƢỚC CẦU 1. Kết cấu phần trên Các kích thước chung của mặt cắt dầm. * Mặt cắt ngang đầm liên tục đƣợc chọn sơ bộ: - Mặt cắt ngang dầm liên tục có dạng hình hộp, thành hộp xiên. - Chiều cao của dầm thay đổi, mặt cắt trụ cao 5.5m, tại đốt hợp long cao 2.6m. - Chiều dày bản đáy cũng thay đổi, từ 90cm ở đỉnh trụ và 30cm tại vị trí giữa nhịp. - Chiều dày bản nắp thay đổi: chiều dày sƣờn hộp coi nhƣ không thay đổi là 45cm. Tại ngoài cánh hẵng và giữa nhịp bằng 25cm, tại đầu cánh hẫng bằng 60cm. - Lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: Lớp bê tông atphan: 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nƣớc : 1cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang : 1.0 - 12 cm SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 13 MSV: 111052
  14. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 1/2 MÆt c¾t gèi 1/2 MÆt c¾t gi÷a nhÞp 323 2% 2% Hình 1 : mặt cắt ngang dầm cầu phần đúc hẫng. 1/2 MÆT C¾T GèI 1/2 MÆT C¾T GI÷A NHÞP 2% 2% Hình 2 : Mặt cắt ngang cầu phần nhịp dẫn SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 14 MSV: 111052
  15. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 2. Kết cấu phần dƣới 2.1. Chọn các kích thƣớc sơ bộ mố cầu. Mố cầu đƣợc chọn sơ bộ là mố nặng chữ U với kích thƣớc sơ bộ nhƣ hình vẽ. 2.2. Chọn kích thƣớc sơ bộ trụ cầu Cấu tạo trụ: - Thân trụ rộng 2.5-3 m theo phƣơng dọc cầu và 9.5m theo phƣơng ngang cầu, đƣợc vuốt tròn theo đƣờng tròn bán kính R = 1.75m. - Bệ móng cao 2.5m, rộng 9.6 m theo phƣơng dọc cầu, và 11.0 m theo phƣơng ngang cầu, đƣợc đặt dƣới lớp đất tự nhiên. - Dùng cọc khoan nhồi D120cm, mũi cọc đặt vào lớp sạn cát. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 15 MSV: 111052
  16. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Hình 3: Cấu tạo tru cầu đúc hẫng III . TÍNH TOÁN PHƢƠNG ÁN : Sơ bộ khối lƣợng công tác: III.1.1 Tĩnh tải g1 và g2 Tính toán mô men do tĩnh tải 2. Tĩnh tải 2 gồm: trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn: 3 3 Ta chọn sơ bộ BTCT = C = 2.4 T/m = 24 KN/m . Trọng lƣợng gờ chắn mặt cầu: ggc = 2 x [(0.25 x 0.25 + 0.25 x (0.05/2)] x 1 x 24) = 3.30 (KN/m). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 16 MSV: 111052
  17. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Trọng lƣợng cột lan can, tay vịn: Ta có trọng lƣợng lan can: glc = (0.25x0.5+0.5x0.35x0.5+0.5x0.25/2+0.5x0.2x0.25/2+0.25x0.075) x 24 glc= 7.35 (KN/m). Vậy trọng lƣợng của lan can, tay vịn là: glc = 7.35 (KN/m). Trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: Gồm 5 lớp: Bê tông atphan : 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nƣớc : cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 – 1.2 cm;  Chọn sơ bộ lớp phủ dày 12cm. Vậy trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: gbmc = 0.12 x 24 x 10 = 28.8 (KN/m). Vậy trọng lƣợng tĩnh tải g2: g2 = gbmc + ggc+ glc= 28.8 + 3.30 + 7.35 = 39.45 (KN/m). Trọng lƣợng lớp mặt đƣờng của toàn cầu là: P = 1.5 x gmđ x L = 1.5 x 39.45 x 418 = 24735.15 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 17 MSV: 111052
  18. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Hợp lực tính toán đƣợc theo công thức: Q= i iQi Trong đó: Qi = tải trọng tiêu chuẩn i = hệ số tải trọng i =1 hệ số điều chỉnh hệ số tải trọng đƣợc lấy nhƣ sau: Loại tải trọng Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất Tải trọng thƣờng xuyên DC:cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.90 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.5 0.65 Hoạt tải:Hệ số làn m=1, hệ số xung kích (1+IM)=1.25 1.75 1.00 III.1.2 Tĩnh tải: - Gồm trọng lƣợng bản thân mố và trọng lƣợng kết cấu nhịp III.1.2.1 Trọng lƣợng kết cấu nhịp dẫn: -Do trọng lƣợng bản thân dầm đúc trƣớc: Hình 4: Mặt cắt đầu và giữa dầm dẫn SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 18 MSV: 111052
  19. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 2 Fl/2 = 0.6924( m ). Fgối = 1.02( m ). - 2 Diện tích mặt cắt ngang dầm : Fdd = 4.28 (m ). 3 Vdd = 4.28 x 33 = 141.1 (m ). 4.28 25 gdc = = 3.24 (KN/m). 33 - Do 4 tấm đan và bản đúc tại chỗ: 3 Vban+td = 11 x 0.2 + 4 x 0.08 x 1.6 = 2.712 (m ). Trọng lƣợng tấm đan và bản đúc tại chỗ: 2.712 25 gban+td = = 6.16(KN/m). 11 - Do dầm ngang : gn = (H - Hb - 0.25)(s - bw )( bw / L1 ) C Trong đó: L1 = L/n =33/5 = 6.6 (m): Khoảng cách giữa 2 dầm ngang Thể tích của 4 dầm ngang: 3 Vdn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.20)(0.20/6.6) x 4 = 0.315 (m ). gn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.25)(0.25/6.6)x4x24 = 7.56(KN/m). Vậy thể tích của 6 dầm dẫn là: Vnhd =(Vdd + Vbản+tđ + Vdn)x6 = (141.1 + 2.712 + 0.315)x6 = 144.027 x 6 = 864.162 (m3). III.1.2.2 Tính trọng lƣợng phần nhịp liên tục III.1.2.2.1 Xác định phƣơng trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phƣơng trình parabol, đỉnh đƣờng parabol tại mặt cắt giữa nhịp. - Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và trục hoành . - Phƣơng trình có dạng: (H p hm ) 2 Y1 = .x + hm L2 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 19 MSV: 111052
  20. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Trong đó: Hp = 5.5m; hm = 2,6 m, chiều cao dầm tại đỉnh trụ và tại giữa nhịp. 92 2 L : Phần dài của cánh hẫng L = 45(m ) . 2 Thay số ta có: (5.8 2.7) 2 2 Y1 = .x 2.7 = 0.0013x + 2.7 49 2 III.1.2.2.2 Phân đốt dầm thi công - Chọn chiều dài đốt K0 đúc trên đỉnh trụ có chiều dài là 12 m. - Chia đoạn thi công thành 12 đốt có chiều dài mỗi đốt nhƣ sau: Chiều dài các đốt K1, K2, K3, K4, K5, có chiều dài là 3 m. Chiều dài các đốt K6 ,K7, K8 ,K9, K10, K11, có chiều dài là 4 m. - Chiều dài đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên là 2 m - Chiều dài đốt thi công trên giàn giáo là 17 m. Hình 5: Sơ đồ chia đốt dầm đúc hẫng. III.1.2.2.3 Xác định phƣơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm Bề dày tại bản đáy hộp tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một khoảng Lx ()hh21 đƣợc tính theo công thức sau: Yh2 h L xx1 L Trong đó: h2 , h1 : Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp = 0.9 và 0.3 m. Lx : Chiều dày phần cánh hẫng. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 20 MSV: 111052
  21. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Thay số vào ta có phƣơng trình bậc nhất: 0.6 Y2 = 0.3 + xLx = 0.3 + 0.01224Lx 49 Việc tính toán khối lƣợng kết cấu nhịp sẽ đƣợc thực hiện bằng cách chia dầm thành những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện cho việc tính toán), tính diện tích tại vị trí đầu các nút, từ đó tính thể tích của các đốt một cách tƣơng đối bằng cách nhân diện tích trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó. III.1.2.2.4 Xác định cao độ mặt dầm chủ - Mặt dầm chủ đƣợc thiết kế với độ dốc dọc 2% , với bán kính cong R = 4200 m. III.1.2.2.5 Xác định các kích thƣớc cơ bản của mặt cắt dầm - Trên cơ sở các phƣơng trình đƣờng cong đáy dầm và đƣờng cong thay đổi chiều dày bản đáy lập đƣợc ở trên ta xác định đƣợc các kích thƣớc cơ bản của từng mặt cắt dầm. Hình 6: Sơ đồ chia đốt đúc và đà giáo. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 21 MSV: 111052
  22. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng Yo Lđốt F Jx Jy TD Hdầm Hbản Bbản (Y1- (cm) (cm2) cm4 cm4 Y2) 1 0 5.50 90.0 6.00 161840 293.7 5399433512 6360837418 2 600 4.88 0.90 6.20 158995 249.6 3839460143 5908363517 3 300 4.57 0.77 6.30 156845 229.8 3234744517 5693942370 4 300 4.29 0.71 6.39 154405 211.6 2726637121 5489144152 5 300 4.03 0.65 6.47 151965 194.8 2301971498 5295210630 6 300 3.78 0.59 6.55 149525 177.2 1896490113 5084253259 7 300 3.57 0.55 6.62 146975 161.6 1572585119 4891426904 8 400 3.37 0.50 6.68 144530 148.0 1316469026 4718324791 9 400 3.14 0.46 6.75 141880 136.4 1116534240 4566375674 10 400 2.96 0.41 6.81 138430 125.6 944591221 4420218776 11 400 2.81 0.37 6.86 134880 117.3 822117788 4304888351 12 400 2.70 0.34 6.89 128550 111.3 740545615 4221619061 13 400 2.63 0.32 6.92 122220 107.8 693929749 4171299977 14 200 2.62 0.31 6.92 115470 107.8 693929749 4171299977 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 22 MSV: 111052
  23. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bảng tính toán các kích thƣớc cơ bản của mặt cắt dầm chủ 2 3 STT F1đốt (cm ) Chiều dài (cm) Thể tích (m ) KO/2 158995 600 111.2965 K1 156845 300 47.0535 K2 154405 300 46.3215 K3 151965 300 45.5895 K4 149525 300 44.8575 K5 146975 300 44.0925 K6 144530 400 43.359 K7 141880 400 56.752 K8 138430 400 55.372 K9 134880 400 53.952 K10 128550 400 51.42 K11 122220 400 48.888 HL/2 115470 200 21.352 Tổng: 605.1975 (m3).  Thể tích bê tông 1/2 phần nhịp đúc hẫng là: 3 Vlt = 583.8455 m Thể tích của toàn bộ phần đúc hẫng: Vđh =583.8455 x 4 = 2335.382 (m3). Thể tích của phần nhịp cầu đúc hẫng đúc trên giàn giáo: 3 Vdg = 19 x 21.352 x 2 = 811.376 (m ). Thể tích của đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên: 3 Vhl = 2 x 3 x 21.352 = 128.112 (m ). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 23 MSV: 111052
  24. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Tổng thể tích phân nhịp liên tục: Vlt = 2335.382 +128.112 + 811.376 = 3274.87 (m3). 3274.87 25 Khối lƣợng phần cầu liên tục : Glt = = 372.144 (KN/m). 64 92 64 III.1.2.3 Tính toán khối lƣợng móng mố và trụ cầu III.1.2.3.1 Móng mố M1: III.1.2.3.1.1 Khối lƣợng mố: M? T C? T M? M1 Chiều dày tƣờng cánh : d = 0.5 m, diện tích tƣờng cánh (hai cánh): 2 2Ftc = 2.(3.0x7.1+ 8.1x2.5 + 5.1x7.1x1/2) = 119.31 (m ). - Thể tích tƣờng cánh: 3 Vtc = 2 Ftc x 0.5 = 119.31 x 0.5 = 59.7 (m ). - Thể tích thân mố: 3 Vth = 10 x1.5 x 6.90 + 0.5 x 2 x 10 = 113.5 (m ). - Thể tích bệ mố: 3 Vb = 2.0 x 13.5 x 9.6 = 259.2 (m ). Thể tích đá tảng: 3 Vdt = 0.2 x 1.0 x 1.0 = 0.20 (m ). => Khối lƣợng 01 mố cầu: 3 Vmố = (Vtc + Vth + Vb + Vdt) = (119.31 + 113.5 + 259.2 + 0.20) = 492.21 (m ). Gmố = 411.455 x 25 = 12312.75 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 24 MSV: 111052
  25. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: Đƣờng ảnh hƣởng tải trọng tác dụng lên mố: 33 - Tĩnh tải: DC = Pmố+(6gdâm+gbmc+glan can+gdn+ggờ chắn) x = 12312.75+ (6x141.1+ 28.8 + 7.35 + 7.56 + 3.30)x 1/2 x 1 x 33 = 27047.4 (KN). DW= glp x = 28.8 x 0.5 x 1 x 33 = 475.2 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố nhƣ sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1). + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2). • Xét tổ hợp tải trọng A1 3KN/M2 4.3 4.3 9.3KN/M 145 145 35 33 1 0.855 0.739 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế + tải trọng làn + ngƣời đi bộ): IM LL = n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL = 2 x Pngƣời x Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m =1. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 25 MSV: 111052
  26. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Pngƣời: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 9.3 KN/m. Pngƣời = 3.0 KN/m (tính trên 1m dài). LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.855 35 0.739) 2 1 9.3 1 33 1/ 2 LLTr = 896.58 (KN). PL = 2 x 3.0 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 3KN/M2 1.2 9.3KN/M 110 110 33 1 0.960 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.960) 2 1 9.3 1 33 1/ 2 = 738.1 (KN). PL = 2 x 3.0 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). LL = max (LLTr; LLTad) = 896.58 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(KN) 27047.4 475.2 896.58 99 36246.3 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 26 MSV: 111052
  27. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.1.3 Xác định sức chịu lực nén của cọc đơn theo cƣờng độ đất nền: Vì các cọc ở mố đƣợc khoan ngàm vào trong đá cho nên theo điều 10.8.3.5 – 22TCN272-05: Để vác định sức kháng dọc trục của cọc khoan ngàm trong các hốc đá, có thể bỏ qua sức kháng mặt bên từ trầm tích đất phủ tầng trên. Trong quy trình, không đề cập đến công thức tính toán sức kháng của cọc khoan trong đá cứng, do đó lấy công thức tính sức kháng đỡ đơn vị danh định của cọc đóng trong đá theo 10.7.3.5 – 22TCN-05. QP = 3 x qu x KSP x d. Trong đó: S 3 d D H s KSP (10.7.3.5-2), và d = 1+0.4 3.4 t D 10 1 300 d s Sd Trong đó: qu - là cƣờng độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá (Mpa), qu = 54.2 Mpa. d - hệ số chiều sâu không thứ nguyên. KSP - là hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên. Sd - là khoảng cách các đƣờng nứt, giả thiết lấy Sd = 1600 mm. td - chiều rộng các đƣờng nứt, lấy td = 5mm. D - đƣờng kính cọc. D = 1200mm. Hs - chiều sâu chôn cọc trong hố đá, trung bình lấy Hs = 1000mm Ds - đƣờng kính hố đá. Ds = 1300mm. Tính đƣợc: 1000 d = 1 + 0.4 = 1.31 < 3.4 1300 KSP = 0.312 qP = 3 x 54.2 x 0.312 x 1.31 = 66.46 (Mpa). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 27 MSV: 111052
  28. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Sức chịu tải tính toán của cọc theo công thức 10.7.3.2-1 là: Qr = Qn = qP.As Trong đó: Qr - sức kháng tính toán của các cọc. - hs sức kháng đối với mũi cọc đƣợc quy định trong bảng 10.5.5-3, lấy = 0.5 As - diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc. (1200)2 Vậy ta có: Qr = 0.5 x 66.46 x 3.14 x = 37563.192 (KN). 4 III.1.2.3.1.4 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc: Chọn cọc khoan nhồi có đƣờng kính cọc D = 1.2 m, cọc dài 30m. 2 2 Bê tông M350 có Rn = 155kg/cm = 1.55 KN/ cm . 2 2 Cốt chịu lực 18 25 AIII có Fa = 132.54 cm , Ra = 3600kg/cm = 36KN/ cm2. Pv = .(m1.m2. Rn.Fb + Ra. Fa) Trong đó: : hệ số uốn dọc = 1. m1: hs điều kiện làm việc, do cọc đƣợc nhồi BT theo phƣơng đứng nên m1 = 0.85 m2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công, m2 = 0.7 Fb : diện tích tiết diện cọc bê tông. Rn : cƣờng độ chịu nén của bê tông cọc. Ra : cƣờng độ của thép chịu lực. Fa : diện tích cốt thép chịu lực. (120)2 Pv = 1 x (1 x 0.85 x 0.7 x 1.55 x 3.14 x + 36 x 132.54) 4 = 15196.55 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 28 MSV: 111052
  29. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Từ các kết quả tính đƣợc chọn sức chịu tải của cọc là: [ N ] = min ( Pv; Qr) = 15196.55 (KN). III.1.2.3.1.5 Xác định số lƣợng cọc trong mố: P 36264.3 Công thức tính toán: n 1.5m 1.5 3.5 (cọc). Nc 15196.55 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 6 cọc. (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). III.1.2.3.2 Móng trụ T5 ,T6: III.1.2.3.2.1 Khối lƣợng bản thân trụ T5 , T6: - Thể tích thân trụ : 2 1 1.75 3 Vth = 2 3.14 13.25 0.175 1/ 2 3.5 15.00 5.0 294.56 (m ). 2 4 3 - Thể tích bệ trụ: Vbệ= 2 11.1 9.6 1/2 11.1 9.6 266.4 (m ). 3 - Thể tích đá tảng : Vdt = 1.0 x 1.0 x 0.2 = 0.2 (m ). 3 - Tổng thể tích trụ: Vtrụ= 294.56 266.4 0.2 561.16 (m ). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 29 MSV: 111052
  30. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Khối lƣợng trụ: Gtrụ= 561.16 x 24 = 13467.84 (KN). III.1.2.3.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: - Đƣờng ảnh hƣởng tải trọng tác dụng lên trụ gần đúng có dạng tam giác: - Tĩnh tải: DC = Ptru+(gdam+ gbmc + glan can + ggờ chăn) x = 13467.84 +( 472.786 + 28.8 + 7.35 + 3.30)x1/2 x 1 x 170 = 57008(KN). DW = glp x = 28.8 x 1/2 x 1 x 170 = 2448 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố nhƣ sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) • Xét tổ hợp tải trọng A1 64 3KN/m2 92 4.3 4.3 9.3KN/m 145 145 35 1 0.914 0.957 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 30 MSV: 111052
  31. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+ngƣời đi bộ): IM LL= n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL=2Pngƣờix Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m = 1. IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Pngƣời: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 9.3 KN/m, Pngƣời = 3.0 KN/m. LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.957 35 0.914) 2 1 9.3 1/ 2 1 170 LLTr = 2212.51 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 3KN/M2 64 92 1.2 9.3KN/M 110 110 1 0.987 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.987) 2 1 1/ 2 1 170 9.3 = 2018.14 (KN). PL = 2 x 3 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 31 MSV: 111052
  32. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 3KN/M2 64 92 4.3 4.3 4.3 4.3 15 9.3KN/M 145 145 35 145 145 35 0.807 0.764 1 0.732 0.939 0.957 LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.939 35 0.957 145 0.807 145 0.764 35 0.732) 2 1 1/2 1 9.3 170 = 2717.13 (KN). Tr LL A3 = 0.9 x LL = 0.9 x 2717.13 = 2445.42 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 170 = 510 (KN). Tr Tad Tr LL = max(LL ; LL ; LL A3) = 2445.42 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ trụ là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(T) 57008 2448 2445.42 510 82954.385 III.1.2.3.2.3 Xác định số lƣợng cọc của trụ T5: Công thức tính toán: P 82954.385 n 1.5 m 1.5 8.18 cọc Nc 15196.55 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 9 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 32 MSV: 111052
  33. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.3 Dự kiến phƣơng án thi công: a.Thi công mố cầu Bƣớc 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi : - Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Đào đất hố móng: - Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. - Đặt máy bơm hút nƣớc hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bƣớc 4: Thi công bệ mố, thân mố, tƣờng cánh: - Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tƣờng đỉnh, tƣờng cánh. Bƣớc 5 : Hoàn thiện mố: - Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. - Hoàn thiện mố cầu. b.Thi công trụ Bƣớc 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: - Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 33 MSV: 111052
  34. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi: - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Thi công vòng vây cọc ván: - Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. - Lắp dựng vành đai trong và ngoài. - Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. - Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bƣớc 4 : Thi công bệ móng: - Đổ bê tông bịt đáy, hút nƣớc hố móng. - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bƣớc 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bƣớc 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. - Giải phóng lòng sông. c.Thi công kết cấu nhịp Bƣớc 1: Thi công khối K0 trên đỉnh các trụ T1, T6 và thi công phần nhịp dẫn 2 đầu cầu bằng lao kéo dọc: 1. Tập kết vật tƣ, thiết bị phục vụ thi công lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu, tiến hành lao kéo dầm 2. Chuẩn bị vật tƣ, thiết bị cho thi công dầm hộp liên tục 3. Thi công đúc các khối đỉnh trụ K0. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 34 MSV: 111052
  35. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Lắp dựng hệ đà giáo mở rộng trụ. - Lắp dựng giá 3 chân để lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu. - Dự ứng lực các bó cáp trên các khối K0. - Lắp đặt ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông khối K0. - Cố định các khối K0 và thân trụ thông qua các thanh dự ứng lực. - Khi bê tông đạt cƣờng độ, tháo dỡ đà giáo mở rộng trụ. Bƣớc 2 : Đúc hẫng cân bằng: 1. Thi công các đốt tiếp theo đối xứng qua trụ. - Lắp dựng các cặp xe đúc cân bằng lên các khối K0, lắp đặt ván khuôn, cốt thép, ống ghen. - Đổ bê tông các đốt đúc trên nguyên tắc đối xứng cân bằng qua các trụ. - Khi bê tông đủ cƣờng độ theo quy định, tiên hành căng kéo cốt thép. 2. Thi công đốt đúc trên đà giáo. - Lắp dựng trụ tạm, đà giáo ván khuôn. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, ồng ghen. - Đổ bê tông, căng kéo cốt thép khi bê tông đạt cƣờng độ theo quy định. - Bơm vữa ống ghen. Bƣớc 3 : Hợp long nhịp biên: - Di chuyển xe đúc vào vị trí đốt hợp long, định vị xe đúc. - Cân chỉnh các đầu dầm trên mặt bằng và trên trắc dọc. - Dựng các thanh chống tạm, căng các thanh DƢL tạm thời. - Khi bê tông đủ cƣờng độ, tiến hành căng kéo cốt thép. - Bơm vữa ống ghen. Bƣớc 4 : Hợp long nhịp chính: Trình tự nhƣ trên. Bƣớc 5 : Hoàn thiện cầu: Hoàn thiện cầu. Thanh thải lòng sông. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 35 MSV: 111052
  36. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.4 LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƢ Bảng thông kê vật liệu phƣơng án cầu liên tục 3 nhịp + dầm dẫn. Đơn Khối Đơn giá Thành tiền TT Hạng mục vị lƣợng (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 63,088,328,200 1 Bêtông dầm LT 3nhịp m3 3274.87 15,000,000 49,123,050,000 2 Bêtông nhịp dẫn m3 864.16 15,000,000 12,962,400,000 3 Bêtông át phan mặt cầu m3 283.5 2,000,000 567,000,000 4 Bêtông lan can m3 74.89 2,000,000 149,780,000 5 Cốt thép lan can Tấn 11.234 15,000,000 168,510,000 6 Gối dầm liên tục cái 4 5,000,000 20,000,000 7 Khe co giãn khe 8 3,000,000 24,000,000 8 Lớp phòng nƣớc m2 48.235 120,000 5,788,200 9 Ống thoát nƣớc ống 22 3,000,000 66,000,000 10 Đèn chiếu sáng Cột 12 150,000 1,800,000 II Kết cấu phần dƣới đ 21,663,679,875 1 Bêtông mố m3 544.51 2,000,000 1,089,020,000 2 Bêtông trụ m3 1346.78 2,000,000 2,693,560,000 3 Cốt thép mố T 81.6765 15,000,000 1,225,147,500 4 Cốt thép trụ T 202.017 15,000,000 3,030,255,000 5 Cọc khoan nhồi D = 1.2m m 2160 5,000,000 10,800,000,000 6 Công trình phụ trợ % 15 1+2+3+4+5 2,825,697,375 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 36 MSV: 111052
  37. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III Đƣờng hai đầu cầu 162,214,800 1 Đắp đất m3 1865.16 30,000 55,954,800 2 Móng + mặt đƣờng m2 708.4 150,000 106,260,000 AI Giá trị dự toán xây lắp chính đ I+II+III 84,914,222,875 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 12,737,133,431 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 97,651,356,306 B Chi phí khác % 10 A 9,765,135,631 C Trƣợt giá % 3 A 2,929,540,689 D Dự phòng % 5 A+B 107,416,491,937 Tổng mức đầu tƣ đ A+B+C+D 217,762,524,563 Đơn giá cho 1m2 mặt cầu đ 38,589,850 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 37 MSV: 111052
  38. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG 2: PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ CẦU DẦM BTCT ƢST LIÊN TỤC 3 NHỊP + DẦM DẪN. (4x33+53+81+53+3x33m) I . GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƢƠNG ÁN: 1. Sơ đồ cầu và kết cấu phần trên: - Cầu BTCTUST gồm 3 nhịp liên tục và dầm dẫn đƣợc bố trí theo sơ đồ Lc= 33*4 + 53 + 81 + 53 + 33*3 (m). - Khổ cầu B = 9 + 2*1.5 m - Cầu đƣợc thi công theo phƣơng pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng từ 2 trụ. - Mặt cắt ngang dầm tiết diện hình vách xiên, bề rộng bản đáy thay đổi tăng dần từ gối ra nhịp. 11 + Hnhịp = L = (2.7 2.1) m Chọn Hnhịp = 2.4 m 30 40 nhip 1 1 + Htrụ = L = (5.53 4.15) m Chọn Htrụ = 4.5 m 15 20 nhip ()Hh - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol: y = xh2 0,1 với L2 L là chiều dài cánh hẫng cong đảm bảo yêu cầu chịu lực và thẩm mỹ. Phần mặt cầu cong đều theo đƣờng tròn bán kính R = 4500m. - Chiều cao dầm dẫn Hd = (1/16 1/20 ) Lnhịp . Với chiều dài nhịp là L= 33 m, kết hợp với khổ cầu B = 9+2*1.5 m chọn chiều cao dầm dẫn Hd = 1.65m. Hd = 1.65m, mặt cắt ngang cầu có 5 dầm, khoảng cách giữa các dầm là s = 2.7 m - Gối cầu: Dùng gối cao su chậu thép. Khe co giãn: Toàn cầu có 2 khe co giãn trên 2 mố. Khe co giãn cao su. - Mặt xe chạy: Bê tông atphan (5 cm) + tầng phòng nƣớc (1 cm). Mặt cắt ngang cầu tạo dốc ngang 2% đảm bảo thoát nƣớc mặt ra 2 phía lan can qua các ống thoát nƣớc. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 38 MSV: 111052
  39. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Lan can trên cầu dùng lan can bằng thép ống tròn. 2. Kết cấu phần dƣới: - Mố: Mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.2 m. - Trụ: Trụ thân đặc BTCT, móng cọc khoan nhồi 1.2 m. 3. Vật liệu - Bê tông: Sử dụng các loại bê tông sau: Mác áp dụng 400 Dầm chủ và dầm ngang BTCT đổ tại chỗ. 350 Cọc khoan nhồi, cọc đóng. 300 Mố trụ, lan can, bản quá độ. 150 Bê tông tạo phẳng và bịt đáy móng. - Cốt thép thƣờng. - Thép dự ứng lực. II. SƠ CHỌN KÍCH THƢỚC CẦU 1. Kết cấu phần trên Các kích thước chung của mặt cắt dầm. * Mặt cắt ngang đầm liên tục đƣợc chọn sơ bộ: - Mặt cắt ngang dầm liên tục có dạng hình hộp, thành hộp xiên. - Chiều cao của dầm thay đổi, mặt cắt trụ cao 4.5m, tại đốt hợp long cao 2.4m. - Chiều dày bản đáy cũng thay đổi, từ 80cm ở đỉnh trụ và 30cm tại vị trí giữa nhịp. - Chiều dày bản nắp thay đổi: chiều dày sƣờn hộp coi nhƣ không thay đổi là 50cm. Tại ngoài cánh hẵng và giữa nhịp bằng 50cm, tại đầu cánh hẫng bằng 30cm. - Lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: Lớp bê tông atphan: 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nƣớc : 1cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang : 1.0 - 12 cm SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 39 MSV: 111052
  40. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 1/2 MÆt c¾t gèi 1/2 MÆt c¾t gi÷a nhÞp 323 2% 2% Hình 1 : mặt cắt ngang dầm cầu phần đúc hẫng. 1/2 MÆt c¾t t¹i gèi 1/2 MÆt c¾t gi÷a nhÞp 2% 2% Hình 2 : Mặt cắt ngang cầu phần nhịp dẫn 2. Kết cấu phần dƣới 2.1. Chọn các kích thƣớc sơ bộ mố cầu. Mố cầu đƣợc chọn sơ bộ là mố nặng chữ U với kích thƣớc sơ bộ nhƣ hình vẽ. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 40 MSV: 111052
  41. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN mÆt c¾t mè 1 2.2. Chọn kích thƣớc sơ bộ trụ cầu Cấu tạo trụ: - Thân trụ rộng 3 m theo phƣơng dọc cầu và 9.5m theo phƣơng ngang cầu, đƣợc vuốt tròn theo đƣờng tròn bán kính R = 1.75m. - Bệ móng cao 2.5m, rộng 9.6 m theo phƣơng dọc cầu, và 13.0 m theo phƣơng ngang cầu, đƣợc đặt dƣới lớp đất tự nhiên. - Dùng cọc khoan nhồi D120cm, mũi cọc đặt vào lớp sạn cát. mÆt c¾t trô t4,t7 Hình 3: Cấu tạo tru cầu đúc hẫng SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 41 MSV: 111052
  42. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III . TÍNH TOÁN PHƢƠNG ÁN : Sơ bộ khối lƣợng công tác: III.1.1 Tĩnh tải g1 và g2 Tính toán mô men do tĩnh tải 2. Tĩnh tải 2 gồm: trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn: 3 3 Ta chọn sơ bộ BTCT = C = 2.4 T/m = 24 KN/m . Trọng lƣợng gờ chắn mặt cầu: ggc = 2 x [(0.25 x 0.25 + 0.25 x (0.05/2)] x 1 x 24) = 3.30 (KN/m). Trọng lƣợng cột lan can, tay vịn: Ta có trọng lƣợng lan can: glc = (0.25x0.5+0.5x0.35x0.5+0.5x0.25/2+0.5x0.2x0.25/2+0.25x0.075) x 24 glc= 7.35 (KN/m). Vậy trọng lƣợng của lan can, tay vịn là: glc = 7.35 (KN/m). Trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: Gồm 5 lớp: Bê tông atphan : 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nƣớc : 1cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 – 1.2 cm; SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 42 MSV: 111052
  43. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN  Chọn sơ bộ lớp phủ dày 12cm. Vậy trọng lƣợng lớp phủ mặt cầu: gbmc = 0.12 x 24 x 10 = 28.8 (KN/m). Vậy trọng lƣợng tĩnh tải g2: g2 = gbmc + ggc+ glc= 28.8 + 3.30 + 7.35 = 39.45 (KN/m). Trọng lƣợng lớp mặt đƣờng của toàn cầu là: P = 1.5 x gmđ x L = 1.5 x 39.45 x 4 = 24735.15 (KN). - Hợp lực tính toán đƣợc theo công thức: Q= i iQi Trong đó: Qi = tải trọng tiêu chuẩn i = hệ số tải trọng i =1 hệ số điều chỉnh hệ số tải trọng đƣợc lấy nhƣ sau: Loại tải trọng Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất Tải trọng thƣờng xuyên DC:cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.90 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.5 0.65 Hoạt tải:Hệ số làn m=1, hệ số xung kích (1+IM)=1.25 1.75 1.00 III.1.2 Tĩnh tải: - Gồm trọng lƣợng bản thân mố và trọng lƣợng kết cấu nhịp III.1.2.1 Trọng lƣợng kết cấu nhịp dẫn: -Do trọng lƣợng bản thân dầm đúc trƣớc: SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 43 MSV: 111052
  44. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Hình 4: Mặt cắt đầu và giữa dầm dẫn 2 Fl/2 = 0.69 ( m ). Fgối = 1.02( m ). - 2 Diện tích mặt cắt ngang dầm : Fdd = 4.28 (m ). - Thể tích của kết cấu dầm chủ nhịp dẫn là: 3 Vdd = 4.28 x 33 = 141.1 (m ). 4.28 24 gdc = = 3.11 (KN/m). 33 - Do 4 tấm đan và bản đúc tại chỗ: 3 Vban+td = 11 x 0.2 + 4 x 0.08 x 1.6 = 2.712 (m ). Trọng lƣợng tấm đan và bản đúc tại chỗ: 2.712 25 gban+td = = 6.16(KN/m). 11 - Do dầm ngang : gn = (H - Hb - 0.25)(s - bw )( bw / L1 ) C SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 44 MSV: 111052
  45. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Trong đó: L1 = L/n =33/5 = 6.6 (m): Khoảng cách giữa 2 dầm ngang Thể tích của 4 dầm ngang: 3 Vdn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.20)(0.20/6.6) x 4 = 0.315 (m ). gn = (1.75 - 0.2 - 0.25 )( 2.2 - 0.25)(0.25/6.6)x4x24 = 7.56(KN/m). Vậy thể tích của 6 dầm dẫn là: Vnhd =(Vdd + Vbản+tđ + Vdn)x6 = (141.1 + 2.712 + 0.315)x6 = 144.13 x 6 = 864.76 (m3). III.1.2.2 Tính trọng lƣợng phần nhịp liên tục III.1.2.2.1 Xác định phƣơng trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phƣơng trình parabol, đỉnh đƣờng parabol tại mặt cắt giữa nhịp. - Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và trục hoành . - Phƣơng trình có dạng: (H p hm ) 2 Y1 = .x + hm L2 Trong đó: Hp = 4.5m; hm = 2,4 m, chiều cao dầm tại đỉnh trụ và tại giữa nhịp. 81 2 L : Phần dài của cánh hẫng L = 39.5(m ) . 2 Thay số ta có: (5.8 2.7) 2 2 Y1 = .x 2.7 = 0.0013x + 2.7 49 2 III.1.2.2.2 Phân đốt dầm thi công - Chọn chiều dài đốt K0 đúc trên đỉnh trụ có chiều dài là 12 m. - Chia đoạn thi công thành 11 đốt có chiều dài mỗi đốt nhƣ sau: Chiều dài các đốt K1, K2,có chiều dài là 3 m. Chiều dài các đốt, K3 có chiều dài là 3.5 m. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 45 MSV: 111052
  46. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Chiều dài các đốt K4, K5, K6, K7, K8 ,K9, có chiều dài 4m - Chiều dài đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên là 2 m - Chiều dài đốt thi công trên giàn giáo là 13.5 m. 2m Hình 5: Sơ đồ chia đốt dầm đúc hẫng. III.1.2.2.3 Xác định phƣơng trình thay đổi chiều dày đáy dầm Bề dày tại bản đáy hộp tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một khoảng Lx ()hh21 đƣợc tính theo công thức sau: Yh2 h L xx1 L Trong đó: h2 , h1 : Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp = 0.8 và 0.3 m. Lx : Chiều dày phần cánh hẫng. Thay số vào ta có phƣơng trình bậc nhất: 0.6 Y2 = 0.3 + xLx = 0.3 + 0.01224Lx 49 Việc tính toán khối lƣợng kết cấu nhịp sẽ đƣợc thực hiện bằng cách chia dầm thành những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện cho việc tính toán), tính diện tích tại vị trí đầu các nút, từ đó tính thể tích của các đốt một cách tƣơng đối bằng cách nhân diện tích trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó. III.1.2.2.4 Xác định cao độ mặt dầm chủ - Mặt dầm chủ đƣợc thiết kế với độ dốc dọc 2% , với bán kính cong R = 4200 m. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 46 MSV: 111052
  47. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.2.5 Xác định các kích thƣớc cơ bản của mặt cắt dầm - Trên cơ sở các phƣơng trình đƣờng cong đáy dầm và đƣờng cong thay đổi chiều dày bản đáy lập đƣợc ở trên ta xác định đƣợc các kích thƣớc cơ bản của từng mặt cắt dầm. Hình 6: Sơ đồ chia đốt đúc và đà giáo. Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng Lđốt F Yo Jx Jy TD Hdầm Hbản Bbản 2 (cm) (cm ) (Y1-Y2) cm4 cm4 1 0 4.50 0.8 6.00 159810 293.7 5399433512 6360837418 2 600 4.04 0.69 6.19 147600 249.6 3839460143 5908363517 3 300 3.77 0.63 6.3 145900 229.8 3234744517 5693942370 4 300 3.52 0.57 6.39 143920 211.6 2726637121 5489144152 5 350 3.23 0.5 6.47 139700 194.8 2301971498 5295210630 6 400 2.98 0.44 6.55 135400 177.2 1896490113 5084253259 7 400 2.78 0.39 6.62 129270 161.6 1572585119 4891426904 8 400 2.62 0.35 6.68 123070 148.0 1316469026 4718324791 9 400 2.5 0.32 6.75 116650 136.4 1116534240 4566375674 10 400 2.43 0.31 6.81 110140 125.6 944591221 4420218776 11 400 2.4 0.3 6.86 104140 117.3 822117788 4304888351 12 200 2.4 0.30 6.00 103000 107.8 693929749 4171299977 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 47 MSV: 111052
  48. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bảng tính toán các kích thƣớc cơ bản của mặt cắt dầm chủ 2 3 STT F1đốt (cm ) Chiều dài (cm) Thể tích (m ) KO/2 147600 600 88.56 K1 145900 300 43.77 K2 143920 300 43.176 K3 139700 350 48.895 K4 135400 400 54.16 K5 129270 400 51.708 K6 123070 400 49.228 K7 116650 400 46.66 K8 110140 400 44.056 K9 104140 400 41.656 HL/2 103000 200 20.6 Tổng :532.469 (m3).  Thể tích bê tông 1/2 phần nhịp đúc hẫng là: 3 Vlt = 511.87 m 3 Thể tích của toàn bộ phần đúc hẫng: Vđh =511.87 x 4 = 2047.5 (m ). Thể tích của phần nhịp cầu đúc hẫng đúc trên giàn giáo: 3 Vdg = 19 x 20.6 x 2 = 782.8 (m ). Thể tích của đốt hợp long nhịp giữa và nhịp biên: 3 Vhl = 2 x 3 x 20.6 = 123.6 (m ). 3 Tổng thể tích phân nhịp liên tục: Vlt = 2047.5 +123.6 + 782.8 = 2953.9(m ). 2953.9 25 Khối lƣợng phần cầu liên tục : Glt = = 394.9 (KN/m). 53 81 53 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 48 MSV: 111052
  49. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3 Tính toán khối lƣợng móng mố và trụ cầu III.1.2.3.1 Móng mố M1: III.1.2.3.1.1 Khối lƣợng mố: 540 30 100 150 150 150 20 590 440 420 440 50 300 150 100 50 500 500 50 200 1100 250 120 60 60 120 310 120 310 120 60 60 120 Chiều dày tƣờng cánh : d = 0.5 m, diện tích tƣờng cánh (hai cánh): 2 2Ftc = 85,32(m ). - Thể tích tƣờng cánh: 3 Vtc = 2 Ftc x 0.5 = 85,32 x 0.5 = 42.66 (m ). - Thể tích thân mố: 3 Vth = 11 x1.5 x 5.90 + 0.3 x 1.7 x 11 = 103(m ). - Thể tích bệ mố: 3 Vb = 2.0 x 11 x 9.6 = 211.2 (m ). Thể tích đá tảng: 3 Vdt = 0.2 x 1.0 x 1.0 = 0.20 (m ). => Khối lƣợng 01 mố cầu: 3 Vmố = (Vtc + Vth + Vb + Vdt) = (42.66 + 103 + 211.2 + 0.20) = 357.06 (m ). Gmố = 411.455 x 24 = 8569.44 (KN). III.1.2.3.1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: Đƣờng ảnh hƣởng tải trọng tác dụng lên mố: SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 49 MSV: 111052
  50. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 33 - Tĩnh tải: DC = Pmố+(6gdâm+gbmc+glan can+gdn+ggờ chắn) x = 8569.44+ (6x141.1+ 28.8 + 7.35 + 7.56 + 3.30 )x 1/2 x 1 x 33 = 23314 (KN). DW= glp x = 28.8 x 0.5 x 1 x 33 = 475.2 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố nhƣ sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1). + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2). • Xét tổ hợp tải trọng A1 3KN/M2 4.3 4.3 9.3KN/M 145 145 35 33 1 0.855 0.739 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế + tải trọng làn + ngƣời đi bộ): IM LL = n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL = 2 x Pngƣời x Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m =1. IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 50 MSV: 111052
  51. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Pngƣời: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 9.3 KN/m. Pngƣời = 3.0 KN/m (tính trên 1m dài). LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.855 35 0.739) 2 1 9.3 1 33 1/ 2 LLTr = 896.58 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 3KN/M2 1.2 9.3KN/M 110 110 33 1 0.960 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.960) 2 1 9.3 1 33 1/ 2 = 738.1 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1 x 33 x 1/2 = 99 (KN). LL = max (LLTr; LLTad) = 896.58 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(KN) 23314 475.2 896.58 99 31597.6 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 51 MSV: 111052
  52. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.1.3 Xác định sức chịu lực nén của cọc đơn theo cƣờng độ đất nền: Vì các cọc ở mố đƣợc khoan ngàm vào trong đá cho nên theo điều 10.8.3.5 – 22TCN272-05: Để vác định sức kháng dọc trục của cọc khoan ngàm trong các hốc đá, có thể bỏ qua sức kháng mặt bên từ trầm tích đất phủ tầng trên. Trong quy trình, không đề cập đến công thức tính toán sức kháng của cọc khoan trong đá cứng, do đó lấy công thức tính sức kháng đỡ đơn vị danh định của cọc đóng trong đá theo 10.7.3.5 – 22TCN-05. QP = 3 x qu x KSP x d. Trong đó: S 3 d D H s KSP (10.7.3.5-2), và d = 1+0.4 3.4 t D 10 1 300 d s Sd Trong đó: qu - là cƣờng độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá (Mpa), qu = 54.2 Mpa. d - hệ số chiều sâu không thứ nguyên. KSP - là hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên. Sd - là khoảng cách các đƣờng nứt, giả thiết lấy Sd = 1600 mm. td - chiều rộng các đƣờng nứt, lấy td = 5mm. D - đƣờng kính cọc. D = 1200mm. Hs - chiều sâu chôn cọc trong hố đá, trung bình lấy Hs = 1000mm Ds - đƣờng kính hố đá. Ds = 1300mm. Tính đƣợc: 1000 d = 1 + 0.4 = 1.31 < 3.4 1300 KSP = 0.312 qP = 3 x 54.2 x 0.312 x 1.31 = 66.46 (Mpa). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 52 MSV: 111052
  53. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Sức chịu tải tính toán của cọc theo công thức 10.7.3.2-1 là: Qr = Qn = qP.As Trong đó: Qr - sức kháng tính toán của các cọc. - hs sức kháng đối với mũi cọc đƣợc quy định trong bảng 10.5.5-3, lấy = 0.5 As - diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc. (1200)2 Vậy ta có: Qr = 0.5 x 66.46 x 3.14 x = 37563.192 (KN). 4 III.1.2.3.1.4 Xác định sức chịu tải trọng nén của cọc nhồi theo vật liệu làm cọc: Chọn cọc khoan nhồi có đƣờng kính cọc D = 1.2 m, cọc dài 30m. 2 2 Bê tông M350 có Rn = 155kg/cm = 1.55 KN/ cm . 2 2 Cốt chịu lực 18 25 AIII có Fa = 132.54 cm , Ra = 3600kg/cm = 36KN/ cm2. Pv = .(m1.m2. Rn.Fb + Ra. Fa) Trong đó: : hệ số uốn dọc = 1. m1: hs điều kiện làm việc, do cọc đƣợc nhồi BT theo phƣơng đứng nên m1 = 0.85 m2 : hệ số điều kiện làm việc kể đến biện pháp thi công, m2 = 0.7 Fb : diện tích tiết diện cọc bê tông. Rn : cƣờng độ chịu nén của bê tông cọc. Ra : cƣờng độ của thép chịu lực. Fa : diện tích cốt thép chịu lực. (120)2 Pv = 1 x (1 x 0.85 x 0.7 x 1.55 x 3.14 x + 36 x 132.54) 4 = 15196.55 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 53 MSV: 111052
  54. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Từ các kết quả tính đƣợc chọn sức chịu tải của cọc là: [ N ] = min ( Pv; Qr) = 15196.55 (KN). III.1.2.3.1.5 Xác định số lƣợng cọc trong mố: P 31597.6 Công thức tính toán: n 1.5m 1.5 3.2 (cọc). Nc 15196.55 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 6 cọc. (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). III.1.2.3.2 Móng trụ T5, T6: III.1.2.3.2.1 Khối lƣợng bản thân trụ T5: 500 350 50 100 200 100 50 100 175 850 1500 1500 50 50 50 75 175 250 250 175 75 50 255 350 255 50 250 1100 200 250 960 60 120 310 120 310 120 60 60 120 240 120 240 120 60 - Thể tích thân trụ : 2 1 1.75 3 Vth = 2 3.14 13.25 0.175 1/ 2 3.5 15.00 5.0 294.56 (m ). 2 4 3 - Thể tích bệ trụ: Vbệ= 2 11 9.6 1/ 2 11 9.6 264 (m ). 3 - Thể tích đá tảng : Vdt = 1.0 x 1.0 x 0.2 = 0.2 (m ). 3 - Tổng thể tích trụ: Vtrụ= 294.56 264 0.2 558.76 (m ). - Khối lƣợng trụ: Gtrụ= 558.76 x 24 = 13410.24 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 54 MSV: 111052
  55. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: - Đƣờng ảnh hƣởng tải trọng tác dụng lên trụ gần đúng có dạng tam giác: - Tĩnh tải: DC = Ptru+(gdam+ gbmc + glan can + ggờ chăn) x = 13410.24 +( 472.786 + 28.8 + 7.35 + 3.30)x1/2 x 1 x 134 = 57008(KN). DW = glp x = 28.8 x 1/2 x 1 x 134 = 2448 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố nhƣ sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) • Xét tổ hợp tải trọng A1 53 81 3KN/m2 4.3 4.3 145 145 35 9.3KN/m 1 0.957 0.914 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+ngƣời đi bộ): IM LL= n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL=2Pngƣờix Trong đó n : số làn xe n = 2. m : hệ số làn xe m = 1. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 55 MSV: 111052
  56. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe. yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Pngƣời: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 9.3 KN/m, Pngƣời = 3.0 KN/m. LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.957 35 0.914) 2 1 9.3 1/ 2 1 134 LLTr = 2212.51 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 134 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 53 3KN/M2 81 1.2 110 110 9.3KN/M 1 0.987 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.987) 2 1 1/ 2 1 134 9.3 = 2018.14 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 134 = 510 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 3KN/M2 53 81 4.3 4.3 4.3 4.3 15 9.3KN/M 145 145 35 145 145 35 0.807 0.764 1 0.732 0.939 0.957 LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.939 35 0.957 145 0.807 145 0.764 35 0.732) 2 1 1/ 2 1 9.3 134 = 2717.13 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 56 MSV: 111052
  57. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Tr LL A3 = 0.9 x LL = 0.9 x 2717.13 = 2445.42 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 134 = 510 (KN). Tr Tad Tr LL = max(LL ; LL ; LL A3) = 2445.42 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ trụ là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(T) 57008 2448 2445.42 510 82954.385 III.1.2.3.2.3 Xác định số lƣợng cọc trong mố: Công thức tính toán: P 82954.385 n 1.5 m 1.5 8.18 cọc Nc 15196.55 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 9 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). III.1.2.3.3 Dự kiến phƣơng án thi công: a.Thi công mố cầu Bƣớc 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi : - Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Đào đất hố móng: - Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 57 MSV: 111052
  58. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Đặt máy bơm hút nƣớc hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bƣớc 4: Thi công bệ mố, thân mố, tƣờng cánh: - Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tƣờng đỉnh, tƣờng cánh. Bƣớc 5 : Hoàn thiện mố: - Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. - Hoàn thiện mố cầu. b.Thi công trụ Bƣớc 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: - Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi: - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Thi công vòng vây cọc ván: - Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. - Lắp dựng vành đai trong và ngoài. - Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. - Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bƣớc 4 : Thi công bệ móng: - Đổ bê tông bịt đáy, hút nƣớc hố móng. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 58 MSV: 111052
  59. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bƣớc 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bƣớc 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. - Giải phóng lòng sông. c.Thi công kết cấu nhịp Bƣớc 1: Thi công khối K0 trên đỉnh các trụ T1, T6 và thi công phần nhịp dẫn 2 đầu cầu bằng lao kéo dọc: 1. Tập kết vật tƣ, thiết bị phục vụ thi công lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu, tiến hành lao kéo dầm 4. Chuẩn bị vật tƣ, thiết bị cho thi công dầm hộp liên tục 5. Thi công đúc các khối đỉnh trụ K0. - Lắp dựng hệ đà giáo mở rộng trụ. - Lắp dựng giá 3 chân để lao kéo dầm dẫn 2 đầu cầu. - Dự ứng lực các bó cáp trên các khối K0. - Lắp đặt ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông khối K0. - Cố định các khối K0 và thân trụ thông qua các thanh dự ứng lực. - Khi bê tông đạt cƣờng độ, tháo dỡ đà giáo mở rộng trụ. Bƣớc 2 : Đúc hẫng cân bằng: 1. Thi công các đốt tiếp theo đối xứng qua trụ. - Lắp dựng các cặp xe đúc cân bằng lên các khối K0, lắp đặt ván khuôn, cốt thép, ống ghen. - Đổ bê tông các đốt đúc trên nguyên tắc đối xứng cân bằng qua các trụ. - Khi bê tông đủ cƣờng độ theo quy định, tiên hành căng kéo cốt thép. 2. Thi công đốt đúc trên đà giáo. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 59 MSV: 111052
  60. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Lắp dựng trụ tạm, đà giáo ván khuôn. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, ồng ghen. - Đổ bê tông, căng kéo cốt thép khi bê tông đạt cƣờng độ theo quy định. - Bơm vữa ống ghen. Bƣớc 3 : Hợp long nhịp biên: - Di chuyển xe đúc vào vị trí đốt hợp long, định vị xe đúc. - Cân chỉnh các đầu dầm trên mặt bằng và trên trắc dọc. - Dựng các thanh chống tạm, căng các thanh DƢL tạm thời. - Khi bê tông đủ cƣờng độ, tiến hành căng kéo cốt thép. - Bơm vữa ống ghen. Bƣớc 4 : Hợp long nhịp chính: Trình tự nhƣ trên. Bƣớc 5 : Hoàn thiện cầu: Hoàn thiện cầu. Thanh thải lòng sông. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 60 MSV: 111052
  61. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III.1.2.3.4 LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƢ Bảng thông kê vật liệu phƣơng án cầu liên tục 3 nhịp + dầm dẫn. Đơn Khối Đơn giá Thành tiền TT Hạng mục vị lƣợng (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 58,282,778,200 1 Bêtông dầm LT 3nhịp m3 2953.9 15,000,000 44,308,500,000 2 Bêtông nhịp dẫn m3 864.76 15,000,000 12,971,400,000 3 Bêtông át phan mặt cầu m3 283.5 2,000,000 567,000,000 4 Bêtông lan can m3 74.89 2,000,000 149,780,000 5 Cốt thép lan can Tấn 11.234 15,000,000 168,510,000 6 Gối dầm liên tục cái 4 5,000,000 20,000,000 7 Khe co giãn khe 8 3,000,000 24,000,000 8 Lớp phòng nƣớc m2 48.235 120,000 5,788,200 9 Ống thoát nƣớc ống 22 3,000,000 66,000,000 10 Đèn chiếu sáng Cột 12 150,000 1,800,000 II Kết cấu phần dƣới đ 21,232,544,875 1 Bêtông mố m3 357.06 2,000,000 714,120,000 2 Bêtông trụ m3 1346.8 2,000,000 2,693,560,000 3 Cốt thép mố T 81.677 15,000,000 1,225,147,500 4 Cốt thép trụ T 202.02 15,000,000 3,030,255,000 5 Cọc khoan nhồi m 2160 5,000,000 10,800,000,000 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 61 MSV: 111052
  62. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN D = 1.2m 6 Công trình phụ trợ % 15 1+2+3+4+5 2,769,462,375 III Đƣờng hai đầu cầu 162,214,800 1 Đắp đất m3 1865.2 30,000 55,954,800 2 Móng + mặt đƣờng m2 708.4 150,000 106,260,000 AI Giá trị dự toán xây lắp chính đ I+II+III 79,677,537,875 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 11,951,630,681 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 91,629,168,556 B Chi phí khác % 10 A 9,162,916,856 C Trƣợt giá % 3 A 2,748,875,057 D Dự phòng % 5 A+B 100,792,085,412 Tổng mức đầu tƣ đ A+B+C+D 204,333,045,880 Đơn giá cho 1m2 mặt cầu đ 36,210,002 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 62 MSV: 111052
  63. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG 3: PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ 3 CẦU DÀN THÉP 5 NHỊP ĐƠN GIẢN. I. Giới thiệu chung về phƣơng án: II. Sơ bộ khối lƣợng công tác: - Dàn có đƣờng biên song song có thanh đứng thanh treo. - Chiều cao dàn H = 10 m. - Chiều rộng khoang dàn d = 8.3 m. - Số khoang dàn n = 10. - Thép hợp kim thấp có: 2 2 + Ro = 1900 kG/cm = 190000 KN/m . + Trọng lƣợng riêng = 7.85 T/m3 = 78.5 KN/m3. - Chiều dài tính toán dàn cầu L = 83.0 m. 1. Tính toán kết cấu phần trên - Trọng lƣợng dàn chủ đƣợc tính bằng công thức a n k [n g n (g d g )] b g = h 1 mc 2 mc lk l R n2 b l Trong đó: +g - Trọng lƣợng giàn chủ trên một mét dài. +k - Tải trọng phân bố đều của hoạt tải có kể đến hệ số xung kích và HSPPN. k = (1 + IM) x x x ktđ + 0.3 T Với ktđ - Tải trọng tƣơng đƣơng của một làn xe ôtô tra với đah tam giác 1 có đỉnh ở nhịp : 4 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 63 MSV: 111052
  64. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 1 Pi * yi 145 (0.75 0.711) 35 0.652 ktđ = = = 7.11 (KN/m). 0.5*88 *0.75 - hệ số phân phối ngang của ô tô - hệ số làn xe = 1.0 (hai làn xe) T - hệ số phân bố ngang cuả ngƣời đi bộ (1 + IM) - là hệ số xung kích, (1 + IM) = 1.25 M?t c?t dàn 0.355 0.550 1 0.680 0.875 1.045 1.227 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 64 MSV: 111052
  65. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 1.1.Tính toán hệ số phân bố ngang của giàn chủ -Ta tính đƣợc hệ số phân phối ngang là: Xe HL93: HL93 = 0.5 x yi = 0.5 x (0.875 + 0.680 + 0.550 + 0.355) = 1.23 Ngƣời đi : ng = [(y’2+ y’1)/2] x 1.0 = [(1.227 + 1.045)/2]x1.0 = 1.136 Tổng tải trọng tƣơng đƣơng (hể cả hệ số phân phối ngang và hệ số xung kích): k = (1 + IM)* * *ktđ + 0.3 T k = 1.25 x 1.23 x 1.0 x 7.11 + 0.3 x 1.136 = 11.27 (KN/m) +nh - Hệ số vƣợt tải của hoạt tải nh = 1.75 (ô tô) +gmc - trọng lƣợng phân bố đều của lớp mặt đƣờng trên 1 m chiều dài giàn. Tính đều cho các giàn chủ. gmc = 0.12 x (8 + 2 x 1.0) x 24 = 28.8 (KN/m). +n1 - hệ số vựơt tải của gmc lấy n1 = 1.5 +gdmc - Tải trọng phân bố đều trên 1 m dài do trọng lƣợng của hệ mặt cầu (dầm dọc, dầm ngang, bản mặt cầu) và kết cấu đƣờng ngƣời đi bộ, tính đều cho các giàn chủ. gdmc = gdng + gdd + gbmc Với : gdng + gdd = 0.5 T/m = 5KN/m (tính cho một giàn chủ). 0.12 24 (8 2 1.0) g bmc = = 14.4(KN/m). (Tính cho một giàn chủ). 2 gdmc = 5.0 + 14.4 = 19.4 (KN/m). +glk - Tải trọng phân bố đều trên 1 m dài do trọng lƣợng của hệ liên kết. +n2 - Hệ số vƣợt tải đối với phần tĩnh tải còn lại n2 = 1.1 +R - Cƣờng độ tính toán của vật liệu. Đối với thép AII, Ro = 270000 KN/m2. + - Trọng lƣợng riêng của thép = 7.85 (T/m3) = 78.5 (KN/m3). +l - Chiều dài nhịp tính toán của giàn. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 65 MSV: 111052
  66. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN +a, b - hệ số đặc trƣng trọng lƣợng. Sơ bộ có thể lấy a = b = 3.5 a n k [n g n (g g )] b g = h 1 bmc 2 dmc lk l R n2 b l 3.5 1.75 11.27 [1.5 14.4 1.1 19.4] 3.5 - => g = 83 = 9.27 (KN/m). g 190000 1.1 3.5 83 78.5 Trọng lƣợng thép của toàn bộ kết cấu nhịp: - Trọng lƣợng thép của giàn: gg = 9.27 x 2 x 5 x 2 x 88 = 16318.40 (KN). - Trọng lƣợng thép của hệ liên kết: glk = 0.1 x gg = 0.1 x 16318.40 = 1631.84 (KN). Toàn bộ khối lƣợng thép là: G = 16318.40 + 1631.84 = 17950.24 (KN). 2 Tính toán khối lƣợng móng mố và trụ cầu 2.1 Móng mố M1 M? T C? T M? M1 2.1.1 Khối lƣợng mố cầu: SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 66 MSV: 111052
  67. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Thể tích tƣờng cánh: Chiều dày tƣờng cánh : d = 0,5 m 3 Vtc = 2.(3.0x4.2+ 5.2x1.5+ 1/2x2.2x4.2)x0.5 = 25.02 (m ). - Thể tích thân mố: 3 Vth = 10.0x1.5x4.0 + 0.3x1.7x10 = 65.10 (m ). - Thể tích bệ mố: 3 Vb = 2.0 x 11.0 x 6.0 = 132 (m ). - Thể tích đá tảng: 3 Vdt = 0.2 x 1.0 x 1.0 = 0.2 (m ). => Khối lƣợng 01 mố cầu: 3 Vmố = Vtc + Vth + Vb + Vdt = 25.02 + 65.10 + 132 + 0.2 = 222.32 (m ). Gmố = 222.32 x 24 = 5335.68 (KN). 2.1.2 Xác định tải trọng tác dụng lên mố: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(Gd +glc+g dmc+ggc)x = 5335.68 +(386.76 + 7.35 + 19.4 + 3.3)x1/2x1x83 = 23675.32 (KN). DW = glp x = 28.8 x 1/2 x 1 x 83 = 1267.2 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tải trọng tác dụng lên mố nhƣ sau: + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) • Xét tổ hợp tải trọng A1 3KN/m2 4.3 4.3 9.3KN/m 145 145 35 83 1 0.958 0.902 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 67 MSV: 111052
  68. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+ngƣời đi bộ): IM LL = n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL = 2Pngx Trong đó n : số làn xe n = 2 m : hệ số làn xe m = 1 IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1 Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Png: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 9.3 KN/m, Png = 3 KN/m. LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.958 35 0.902) 2 1 9.3 1/ 2 1 83 LLTr = 1449.36 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 83 = 264 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A2 3KN/m2 12 9.3KN/m 110 110 83 1 0.986 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.986) 2 1 9.3 1/ 2 1 83 = 1255.32 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 83 = 264 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế là: SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 68 MSV: 111052
  69. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN LL = max (LLtr; LLTad) = 1449.36 (KN). Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL ` Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(kN) 23675.32 1267.2 1449.36 264 34493.33 Xác định số lƣợng cọc trong mố: Công thức tính toán: P 34493.33 n 2 m 1.5 3.4 (cọc). Nc 15196.55 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 6 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). 2.2 Móng trụ cầu: 2.2.1 Khối lƣợng trụ cầu: M?t c?t Tr? T3 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 69 MSV: 111052
  70. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 3 - Thể tích đỉnh trụ: Vđ = 11x0.75x2.5+0.6x10x2.5 = 35.625 (m ). 2 2.0 3 - Thể tích thân trụ trên: Vtht= 2x3.14x 7.5 = 47.1 (m ). 4 - Thể tích thân trụ dƣới: 2 1 1.25 3 Vthd = 2 3.14 9.30 7.7 2.5 9.30 190.432 (m ). 2 4 - Thể tích phần vút : 2 1 1.25 3 Vvút = 2 3.14 0.2 7.7 2.5 0.2 4.095 (m ). 2 4 3 - Thể tích bệ trụ: Vbệ= 2.5 13.2 6 1/2 12.60 5.5 231.15 (m ). 3 - Thể tích đá tảng : Vdt = 0.2 x 0.6 x 0.6 = 0.072 (m ). - Tổng thể tích trụ: 3 Vtrụ= 35.625 47.1 190.432 4.095 231.15 0.072 508.474 (m ). - Khối lƣợng trụ: Gtrụ= 508.474 x 24 = 12203.376 (kN). 2.2.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: - Đƣờng ảnh hƣởng tải trọng tác dụng lên trụ: - Tĩnh tải: DC = Pmố+(Gd +glc+g dmc+ggc) x = 12203.376 + (386.76 + 7.35 + 19.4 + 3.3)x 1/2 x1x 166 = 48882.656 (KN). DW = glp x = 2 x 28.8 x 1/2 x 1 x 166 = 5068.8 (KN). - Hoạt tải: xét 3 tổ hợp tảI trọng tác dụng lên mố nhƣ sau + Xe tải 3 trục và tải trọng làn (A1) + Xe tải 2 trục và tải trọng làn (A2) + 90% tải trọng 2 Xe tải 3 trục đặt cách nhau 15 m và tải trọng làn (A3) SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 70 MSV: 111052
  71. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN • Xét tổ hợp tải trọng A1 3KN/m2 9.3KN/m2 4.3 4.3 145 145 35 83 83 1 0.951 0.951 - Với tổ hợp A1 (xe tải thiết kế+tải trọng làn+ngƣời đi bộ): IM LL= n m 1 ( p y ) n m W 100 i i lan PL=2Pngƣờix Trong đó: n : số làn xe n = 2 m : hệ số làn xe m = 1 IM: lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100) = 1. Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đƣờng ảnh hƣởng. : diện tích đƣởng ảnh hƣởng. Wlàn, Pngƣời: tải trọng làn và tải trọng ngƣời. Wlàn = 0.93 kN/m, Pngƣời = 0.30 kN/m LLTr = 2 1 1 (145 1 145 0.951 35 0.951) 2 1 9.3 1/ 2 1 166 LLTr = 2269.16 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 166 = 528 (KN). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 71 MSV: 111052
  72. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN • Xét tổ hợp tải trọng A2 3KN/m2 9.3KN/m2 1.2 110 110 83 83 1 0.986 LLTad = 2 1 1 (110 1 110 0.986) 2 1 9.3 1/ 2 1 176 = 2073.72 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 166 = 528 (KN). • Xét tổ hợp tải trọng A3 3KN/m2 4.3 4.3 4.3 4.3 9.3KN/m2 15 145 145 35 14.5 14.5 3.5 83 83 1 0.781 0.681 0.732 0.951 0.951 Tr LL A3 = 2 1 1 [145 (1 0.951 0.781 0.732) 35 (0.951 0.681)] 2 1 9.3 1/ 2 1 166 = 2755.6 (KN). LLA3 = 0.9 x LL = 0.9 x 2755.6 = 2480.04 (KN). PL = 2 x 4.5 x 1/2 x 1 x 166 = 528 (KN). Vậy tổ hợp HL đƣợc chọn làm thiết kế: Tr Tad Tr LL = max (LL ; LL ; LL A3) = 2480.04 (T). Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nội lực Nguyên nhân TTGH DC DW LL PL Cƣờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) ( PL=1.75) P(kN) 48882.656 5068.8 2480.04 528 73970.59 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 72 MSV: 111052
  73. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 2.2.3 Xác định số lƣợng cọc trong mố: Công thức tính toán: P 73970.59 n 1.5 m 1.5 7.30 (cọc). Nc 19664.46 Vậy ta chọn số lƣợng cọc trong một mố là 8 cọc (1.5 là hệ số xét đến lực ngang). 2.3 Dự kiến phƣơng án thi công: a.Thi công mố cầu Bƣớc 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi : - Xác định vị trí tim các cọc tại móng mố. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Đào đất hố móng: - Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. - Đặt máy bơm hút nƣớc hố móng đồng thời đặt khung chống cọc ván thép. - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Bƣớc 4: Thi công bệ mố, thân mố, tƣờng cánh: - Vệ sinh, đầm chặt đáy hố móng, đổ bê tông lót dày 10cm. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông bệ móng, dùng máy để bơm bê tông. - Lắp đặt cốt thép, dựng ván khuôn, bổ bê tông xà mũ, tƣờng đỉnh, tƣờng cánh. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 73 MSV: 111052
  74. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bƣớc 5 : Hoàn thiện mố: - Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. - Hoàn thiện mố cầu. b.Thi công trụ Bƣớc 1 : Xác định chính xác vị trí tim cọc ,tim đài: - Xây dựng hệ thống cọc định vị, xác định chính xác vi trí tim cọc, tim trụ tháp. - Dựng giá khoan Leffer hạ ống vách thi công cọc khoan nhồi. Bƣớc 2 : Thi công cọc khoan nhồi: - Lắp đặt hệ thống cung cấp dung dịch Bentonite, hệ thống bơm thải vữa mùn khi khoan cọc. - Dùng máy khoan tiến hành khoan cọc. - Hạ lồng côt thép, đổ bê tông cọc. Bƣớc 3 : Thi công vòng vây cọc ván: - Định vị khu vực đóng vòng vây cọc ván. - Lắp dựng vành đai trong và ngoài. - Đóng cọc đến độ sâu thiết kế. - Lắp đặt máy bơm xói hút trên hệ nổi, xói hút đất trong hố móng đến độ sâu thiết kế. Bƣớc 4 : Thi công bệ móng: - Đổ bê tông bịt đáy, hút nƣớc hố móng. - Xử lý đầu cọc khoan nhồi. - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông bệ móng. Bƣớc 5: Thi công thân trụ: - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông thân trụ. Bƣớc 6: Hoàn thiện trụ: - Hoàn thiện tháo dỡ giàn giáo ván khuôn. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 74 MSV: 111052
  75. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN - Giải phóng lòng sông. c. Thi công kết cấu nhịp Bƣớc 1: Giai đoạn chuẩn bị: - Tập kết vật tƣ phục vụ thi công. - Lắp dựng hệ đà giáo, trụ tạm phục vụ thi công nhịp gần bờ. Bƣớc 2: Lắp dựng các khoang trên dàn giáo, trụ tạm: - Lắp 4 khoang đầu tiên trên dàn giáo làm đối trọng. - Dùng hệ cáp neo kết cấu vào mố. - Chêm, chèn chặt các gối di động. - Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng các khoang còn lại của nhịp. Các thanh dàn đƣợc chở ra vị trí lắp hẫng bằng hệ ray. Bƣớc 3: Lắp hẫng các thanh giàn cho các nhịp tiếp theo: - Dùng hệ cáp neo kết cấu vào trụ. - Chêm, chèn chặt các gối di động trên các trụ. - Dùng các thanh liên kết tạm để kiên tục hoá các nhịp khi thi công. - Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng các khoang dàn còn lại của nhịp tiếp theo. Bƣớc 4: Hợp long nhịp giữa. - Hợp long các khoang giàn lắp hẫng từ hai mố trụ giữa. Bƣớc 5: Hoàn thiện cầu: - Tháo bỏ các thanh liên tục hoá kết cấu nhịp. - Tháo bỏ các nêm chèn các gối di động, các chi tiết neo kết cấu vào mố trụ. - Lắp dựng hệ bản mặt cầu. - Hoàn thiện toàn cầu, thu dọn công trƣờng, thanh thải lòng sông. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 75 MSV: 111052
  76. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN III. LẬP TỔNG MỨC ĐẦU TƢ Bảng thông kê vật liệu phƣơng án cầu giàn thép T Đơn Khối Đơn giá Thành tiền T Hạng mục vị lƣợng (đ) (đ) I Kết cấu phần trên đ 46,472,694,840 Khối lƣợng thép dàn và hệ 1 liên kết kN 1957.0056 24,000,000 43,080,576,000 2 Khối lƣợng BT bản mặt cầu m3 902 2,000,000 1,804,000,000 3 Bêtông át phan mặt cầu m3 284.13 2,000,000 568,260,000 4 Bêtông lan can, gờ chắn m3 208.9 2,000,000 417,800,000 5 Cốt thép lan can m3 31.335 15,000,000 470,025,000 6 Gối dàn thép Bộ 12 1,000,000 12,000,000 7 Khe co giãn loại lớn 10cm m 12 3,000,000 36,000,000 8 Lớp phòng nƣớc m2 397.782 120,000 47,733,840 9 ống thoát nƣớc ống 22 150,000 3,300,000 10 Đèn chiếu sáng Cột 11 3,000,000 33,000,000 II Kết cấu phần dƣới đ 18,276,035,000 1 Bêtông mố m3 1067.14 2,000,000 2,134,280,000 2 Bêtông trụ m3 2440.68 2,000,000 4,881,360,000 3 Cốt thép mố T 111 15,000,000 2,401,065,000 4 Cốt thép trụ T 305 15,000,000 5,491,530,000 5 Cọc khoan nhồi D = 1.2m m 672 5,000,000 3,360,000,000 6 Công trình phụ trợ % 20 1+2+3+4 7,800,000 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 76 MSV: 111052
  77. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Đƣờng hai đầu cầu 680,707,440 1 Đắp đất m3 2031.12 62,000 125,929,440 2 Móng + mặt đƣờng m2 1499.4 370,000 554,778,000 AI GT dự toán xây lắp chính đ I+II+III 65,429,437,280 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 9,814,415,592 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 75,243,852,872 B Chi phí khác % 10 A 7,524,385,287 C Trƣợt giá % 3 A 2,257,315,586 D Dự phòng % 5 A+B 4,138,411,908 Tổng mức đầu tƣ đ A+B+C+D 89,163,965,653 Đơn giá trên 1m2 mặt cầu đ 15,690,699 IV. SO SÁNH CÁC PHƢƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN IV.1 Phƣơng án cầu BTCT ƢST 3 nhịp liên tục + dầm dẫn.(64+92+64) IV.1.1 ƣu điểm: Công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hƣởng và phụ thuộc địa hình, điều kiện thông thuyền. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc hẫng tại chỗ. Đã đƣợc đúc rút kinh nghiệm qua nhiều cầu lớn liên tục thi công trƣớc nên cán bộ, công nhân có nhiều kinh nghiệm và trình độ thực tiễn cao. Hình dạng đảm bảo tính thẩm mỹ cao, phù hợp với cảnh quan, kiến trúc. Giá thành xây dung thấp nhất trong 3 phƣơng án đƣợc đem ra so sánh. IV.1.2 Nhƣợc điểm: Dùng vật liệu bê tông nên trọng lƣợng bản thân tƣơng đối lớn. Khi dùng vƣợt nhịp lớn thì chiều cao kiến trúc cao, chiều cao đất đắp lớn. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 77 MSV: 111052
  78. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Có nhiều khe co giãn, đƣờng đàn hồi không liên tục dẫn tới xe chạy không êm thuận do có nhiều nhịp đơn giản. IV.2 Phƣơng án cầu BTCT ƢST 3 nhịp liên tục (53+81+53). IV.2.1 ƣu điểm: Công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hƣởng và phụ thuộc địa hình, điều kiện thông thuyền. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc hẫng tại chỗ. Đã đƣợc đúc rút kinh nghiệm qua nhiều cầu lớn liên tục thi công trƣớc nên cán bộ, công nhân có nhiều kinh nghiệm và trình độ thực tiễn cao. Hình dạng đảm bảo tính thẩm mỹ cao, phù hợp với cảnh quan, kiến trúc. IV.1.2 Nhƣợc điểm: Dùng vật liệu bê tông nên trọng lƣợng bản thân tƣơng đối lớn. Khi dùng vƣợt nhịp lớn thì chiều cao kiến trúc cao, chiều cao đất đắp lớn. Có giá thành cao nhất trong 3 phƣơng án đƣợc đem ra so sánh. IV.3 Phƣơng án cầu giàn thép IV.3.1 Ƣu điểm: Tiến độ thi công nhanh do khối lƣợng sản xuất tại xƣởng tƣơng đối nhiều. Kết cấu cầu và công nghệ thi công hiện đại phù hợp với công nghệ thi công hiện nay, không ảnh hƣởng và phụ thuộc vào địa hình hay điiều kiện thông thuyền. Giá thành xây dựng tƣơng đối thấp. Không cần mặt bằng thi công rộng do đúc nửa hẫng tại chỗ. IV.2.2 Nhƣợc điểm: Có nhiều khe biến dạng, đƣờng đàn hồi gãy khúc khiến cho mặt cầu kém êm thuận. Công tác duy tu bảo dƣỡng phải thƣờng xuyên liên tục, tốn kém do khí hậu Việt Nam có độ ẩm cao. Khi thông xe gây nhiều tiếng ồn. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 78 MSV: 111052
  79. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IV.4 Lựa chọn phƣơng án và kiến nghị Qua so sánh và phân tích ƣu, nhƣợc điểm, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phƣơng án. Xét năng lực, trình độ công nghệ, khả năng vật tƣ thiết bị của các đơn vị xây lắp trong nƣớc, nhằm nâng cao trình độ, tiếp cận với công nghệ thiết kế và thi công tiên tiến, đáp ứng cả hiện tại và tƣơng lai phát triển của khu kinh tế. Dựa trên nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp. Kiến nghị: Xây dựng cầu theo phƣơng án cầu BTCT ƢST 3 nhịp liên tục + dầm dẫn với các nội dung sau: IV.4.1. Vị trí xây dựng Lý trình: Km0 +10 đến Km0 + 460. IV.4.2. Qui mô và tiêu chuẩn Cầu vĩnh cửu bằng BTCT ƢST và BTCT thƣờng. Khổ thông thuyền ứng với sông cấp II là:; B = 60m và H = 9m. Khổ cầu: B = 9.0 + 2x1.5 m. Tải trọng: xe HL93 và tải trọng ngƣời 300kg/m2 hay 3KN/m2. Tần suất luc thiết kế: P = 1%. Quy phạm thiết kế: quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22TCN – 272-05 của Bộ GTVT. IV.4.3. Tiến độ thi công Khởi công xây dựng dự kiến vào cuối năm 20 , thời gian thi công dự kiến năm. IV.4.4. Kinh phí xây dựng Theo kết quả tính toán trong phần tính tổng mức đầu tƣ ta dự kiến kinh phí xây dựng cầu qua sông Vàm Cỏ Tây- Tây An theo phƣơng án kiến nghị vào khoảng 217,762,524,563đồng. IV.4.5. Nguồn vốn Toàn bộ nguồn vốn xây dựng do Chính phủ cấp và quản lý. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 79 MSV: 111052
  80. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN PHẦN III THIẾT KẾ KỸ THUẬT SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 80 MSV: 111052
  81. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ Sơ đồ kết cấu: 33 + 33 +33 + 64 + 92 + 64 + 33 +33 + 33. Tổng chiều dài cầu tính đến đuôi 2 mố là 436 m. Chiều cao dầm: Tại vị trí trụ H = 5.5 m, h = 2.6 m (H h) - Phần đáy dầm có dạng đƣờng cong parabol: y = x2 h với L là L2 chiều dài cánh hẫng cong. - Phần mặt cầu cong đều theo đƣờng tròn bán kính R = 4500m. Tiết diện ngang của dầm hộp: - Dầm liên tục có mặt cắt ngang là một hộp đơn thành nghiêng so với phƣơng thẳng đứng một góc 1/7, tiết diện dầm thay đổi trên chiều dài nhịp. - Chiều dày bản mặt cầu ở cuối cánh vút: 25 cm - Chiều dày bản mặt cầu ở tiếp giáp với sƣờn dầm: 60 cm - Chiều dày bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp: 25 cm, có đoạn vát về sƣờn 150 cm. - Chiều dày sƣờn dầm: 50 cm. - Chiều dày bản đáy hộp của nhịp tại trụ là 90cm, tại giữa nhịp là 30cm và thay đổi trên chiều dài nhịp theo đƣờng parabol nhƣ mặt đáy. - Phần trên đỉnh trụ đƣợc thiết kế đặc, bề rộng theo phƣơng ngang là 6 m, có để lối thông kích thƣớc 1.2x1.8m và đƣợc tạo vát 30x30cm ở trên. Cấu tạo mặt cầu: - Mặt cầu đƣợc thiết kế theo đƣờng cong bán kính 4500 m. - Độ dốc ngang cầu là 2% về hai phía. - Lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: Lớp bê tông atfalt: 5cm; Lớp bảo vệ : 4cm; Lớp phòng nƣớc : 1cm; Đệm xi măng : 1cm; Lớp tạo độ dốc ngang : 1.0 - 12 cm SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 81 MSV: 111052
  82. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Cấu tạo trụ: - Thân trụ rộng 3 m theo phƣơng dọc cầu và 9 m theo phƣơng ngang cầu và đƣợc vuốt tròn theo đƣờng tròn bán kính R = 1.75 m. - Bệ móng cao 2.5m, rộng 10.6 m theo phƣơng ngang cầu, 9.6 m theo phƣơng dọc cầu và đặt dƣới lớp đất phủ (dự đoán là đƣờng xói chung). - Dùng cọc khoan nhồi D120cm, mũi cọc đặt vào lớp đá sạn cát không phong hóa, chiều dài cọc là 30 m. Cấu tạo mố: - Dạng mố nặng chữ U có tƣờng cánh ngƣợc bê tông cốt thép. - Bệ móng mố cao 2.5m, dày 6.0 m, dài 8.1 m, rộng 13.5m đƣợc đặt dƣới lớp đất phủ. - Dùng cọc khoan nhồi D120cm, mũi cọc đặt vào lớp sỏi sạn cát, chiều dài cọc là 30m. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 82 MSV: 111052
  83. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG II: TÍNH CHẤT VẬT LIỆU VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ I. VẬT LIỆU: I.1. Bê tông: 3 Bê tông thƣờng có tỷ trọng c = 2400kg/m Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thƣờng 10.8x10-6/oc (5.4.2.2) Hệ số Poisson 0.2 (5.4.2.5) 1.5 Mô đun đàn hồi của BT tỷ trọng thƣờng lấy nhƣ sau: Ec 0.043 c fc ' (5.4.2.4) Trong đó: 3 c = tỷ trọng của bê tông (kg/m ). f’c = Cƣờng độ qui định của bê tông (MPa). Cƣờng độ chịu nén của bê tông dầm hộp, nhịp cầu dầm, qui định ở tuổi 28 ngày là: f’c = 50Mpa. Cƣờng độ chịu nén của BT làm trụ cầu dẫn, trụ chính, mố bản quá độ, sau 28 ngày: f’c = 30Mpa. Cƣờng độ chịu kéo khi uốn của bê tông tỷ trọng thƣờng: fr = 0.63 f 'c (5.4.2.6) Đối với các ứng suất tạm thời trƣớc mất mát: (5.9.4.1) - Giới hạn ứng suất nén của cấu kiện bê tông căng sau,bao gồm các cầu XD phân đoạn: 0.60f’ci - Giới hạn ứng suất kéo của bê tông : 0.25 f'ci SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 83 MSV: 111052
  84. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Trong đó: f’ci = cƣờng độ nén qui định của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ƢST (MPa) f’ci = 0.9 f’c = 0.9 50 = 45 MPa. Đối với các ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng sau các mất mát (5.9.4.2) - Giới hạn ứng suất nén của bê tông ƣst ở TTGHSD sau mất mát : 0.45f’c (MPa) - Giới hạn ứng suất kéo của bê tông : 0.50 f'c (cầu xây dựng phân đoạn) Tỷ số giữa chiều cao vùng chịu nén có ứng suất phân bố đều tƣơng đƣơng đƣợc giả định ở TTGH cƣờng độ trên chiều cao vùng nén thực (5.7.2.2) là: Độ ẩm trung bình hàng năm: H = 82%. I.2. Thép thƣờng (A5.5.3) Thép sử dụng là cốt thép có gai. 5 Mô đun đàn hồi của thép thƣờng: Es = 2x10 Mpa. Giới hạn chảy của cốt thép : fy = 400 Mpa. I.3. Thép ứng suất trƣớc Vật Mác thép Đƣờng Cƣờng độ chịu Giới hạn chảy fpy liệu hoặc loại kính(mm) kéo fpu (MPa) (Mpa) Tao 1860 Mpa 9.53 đến 90%fpu 1860 thép (Mác 270) 15.24 = 1674MPa Mô đun đàn hồi của tao thép Ep = 197000 Mpa. Giới hạn ứng suất cho bó thép ƢST ở trạng thái giới hạn sử dụng [A5.9.3-1 AASHTO]. fpt = ứng suất trong thép ƢST ngay sau khi truyền lực (MPa). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 84 MSV: 111052
  85. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Cáp sử dụng là loại có độ trùng dão thấp của hãng VSL – tiêu chuẩn ASTM A416M Grade 270. Loại tao 12.7mm và 15.2mm. Hệ số ma sát của tao thép với ống bọc (ống thép mạ cứng) = 0.2 (5.9.5.2.2b-1) Hệ số ma sát lắc (trên mm của bó thép): K = 6.6x10-7 Chiều dài tụt neo, lấy trung bình: L = 0.006m/neo. II. HOẠT TẢI THIẾT KẾ(3.6.1.2) Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đƣợc đặt tên là HL-93, gồm tổ hợp: - Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế. - Tải trọng làn thiết kế. Trừ trƣờng hợp qui định trong điều (3.6.1.3.1), mỗi làn thiết kế đƣợc xem xét phải đƣợc bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục (Tandem) chồng với tải trọng làn khi áp dụng đƣợc. Tải trọng đƣợc giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang một làn thiết kế. 3KN/m2. II.1. Xe tải thiết kế Trọng lƣợng và khoảng cách các trục và bánh xe của tải thiết kế phải lấy theo hình dƣới, lực xung kích lấy theo điều 3.6.2. Trừ quy định trong điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1 cự ly giữa hai trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 85 MSV: 111052
  86. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 35 kN 145 kN 145 kN 35 kN 145 kN 145 kN 4300 4300 4300 mmmm 4300 mm mmtíi 900mm tíi 9000mm mmmmmm 600600 mm mm nãi nãi chung chung 300mm300mm mót mót thõa thõa cña cña mÆt mÆt cÇu cÇu LµnLµn thiÕt thiÕt kÕ 3000 kÕ 3600 mm mm II.2. Xe hai trục thiết kế Xe hai trục gồm một cặp trục 110 KN cách nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm. Tải trọng động cho phép lấy theo điều 3.6.2. II.3. Tải trọng làn thiết kế Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9.3KN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu đƣợc giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 86 MSV: 111052
  87. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU I. THIẾT KẾ CẤU TẠO MẶT CẦU I.1. Cấu tạo của bản mặt cầu Chiều cao mặt cầu bê tông không bao gồm bất kỳ dự phòng nào về mài mòn, xói rãnh và lớp mặt bỏ đi, không đƣợc nhỏ hơn 175mm. (9.7.1.1) Theo bảng A2.5.2.6.3-1 chiều cao tối thiểu thông thƣờng của bản mặt cầu đƣợc xác định dựa trên chiều dài nhịp của (L). Chọn chiều dày bản phải thoả mãn các điều kiện sau: - Độ dầy bản phải đủ để coi là bản cánh chịu nén đối với mô men dƣơng dầm chính hoặc bản cánh chịu kéo với mô men âm. - Độ dầy cần thiết đƣợc coi là phần bản chịu hoạt tải trực tiếp. - Độ dày cần thiết để bố trí thép (thép ƣst căng ngang , dọc và thép thƣờng). Chiều dài nhịp của bản L lấy tại giữa nhịp là lớn nhất nên trong đồ án này thiết kế bản tại giữa nhịp. Bản mặt cầu đƣợc thiết kế với kích thƣớc nhƣ sau: - Chiều dầy bản tại giữa nhịp là 25cm. - Chiều dầy bản tại vị trí tiếp giáp với sƣờn dầm là 50cm. - Chiều dầy bản tại vị trí mép là 30cm (bố trí neo của cáp căng ngang). Chi tiết thể hiện nhƣ hình vẽ sau (mặt cắt tại giữa nhịp). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 87 MSV: 111052
  88. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 1/2 M? T C? T T? I G? I 1/2 M? T C? T GI? A NH?P 2% 2% Lan can đƣợc xây dựng liền với bản mặt cầu. I.2. Cấu tạo lớp mặt cầu Lớp mặt cầu đƣợc thiết kế với cấu tạo cơ bản sau: Bê tông asphant 50mm Lớp bê tông bảo vệ có lƣới thép 40mm Lớp phòng nƣớc 10mm Lớp đệm xi măng 10mm Lớp đệm vữa tạo độ dốc 1 12cm, trung bình 6cm Bản mặt cầu Bªt«ng asphant 50mm Bªt«ng b¶o vÖ 40mm Líp phßng n•íc 10mm Líp ®Öm xi m¨ng 10mm Líp t¹o ®é dèc ngang 1-12cm B¶n mÆt cÇu Cấu tạo chung lớp mặt cầu II. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NỘI LỰC: Do bản mặt cầu đƣợc cấu tạo liền khối với sƣờn dầm không bố trí bản chắn ngang nên chỉ tồn tại liên kết theo phƣơng dọc cầu áp dụng phƣơng pháp tính toán gần đúng theo Điều 4.6.2(AASHTO-98). Phƣơng pháp phân tích gần đúng trong đó bản mặt cầu đƣợc chia thành những dải nhỏ vuông góc với cấu kiện đỡ. Khi áp dụng phƣơng pháp dải thì phải SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 88 MSV: 111052
  89. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN lấy mô men dƣơng cực trị trong bất cứ panel sàn giữa các dầm để đặt tải cho tất cả các vùng có mô men dƣơng, tƣơng tự phải lấy mômen âm cực trị trên bất cứ dầm nào để đặt tải cho tất cả các vùng có mômen âm. Khi tính hiệu ứng lực do tĩnh tải gây ra, ta phân tích một dải bản rộng 1m theo phương dọc cầu. III. SƠ ĐỒ TÍNH: Nhƣ vậy ta có thể có sơ đồ tính nhƣ sau: - Khi tính bản mút thừa ta coi nó nhƣ một công xôn 1 đầu ngàm, với chiều dài nhịp tính từ mép bản đến tim của cấu kiện đỡ. - Khi tính bản giữa ta coi nó nhƣ một dầm 2 đầu ngàm, nhịp là khoảng cách từ tim đến tim các cấu kiện đỡ. Để đơn giản trong tính toán ta dùng phƣơng pháp gần đúng : Quan niệm nhƣ một dầm giản đơn, hai đầu khớp, nhịp của bản là khoảng cách từ tim đến tim của cấu kiện đỡ. Sau khi tính đƣợc mômen giữa nhịp ta nhân với các hệ số kể đến ngàm sẽ ra đƣợc mô men tại ngàm và giữa nhịp. Hệ số đó lấy nhƣ sau: - Đối với mô men giữa nhịp: Khi chiều cao bản / chiều cao dầm 0.25 thì hệ số là 0.5 - Đối với mô men trên gối hệ số đó là 0.7 Lực cắt xác định nhƣ dầm giản đơn tƣơng ứng. 3200 7100 3200 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 89 MSV: 111052
  90. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IV.TÍNH TOÁN NỘI LỰC : : - Bản bê tông phần hẫng (DC1) - Lan can (DC2) - Lớp mặt cầu (DW) 1. Do lan can 3200 150 3050 DC = 4.104N/mm Coi là tải trọng tập trung có trọng lƣợng (đã tính ở phần sơ bộ): DC2 = (0.25x0.5 + 0.5x0.35x0.05 + 0.05x0.25/2 + 0.5x0.2x0.25/2 + 0.25x0.075) = 0.171 (m2). 3 2 Pb = 2400kg/m x 10N/kg x 0.171m = 4104 (N/m) = 4.104 (N/mm). Lan can coi là tải trọng tập trung đặt tại trọng tâm của lan can Pb = 4.104 N/mm, cách mép ngoài lan can là 100 mm cách mép bản tính toán là 150 mm cách ngàm là 3200 -150 = 3050 (mm) MDC2 = - 4.104 x 3050 = - 12517.2 (Nmm/mm) = -12.517 (KNm/m). VDC2 = -Pb = - 4.104 N/mm = - 4.104 (KN/m). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 90 MSV: 111052
  91. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 2. Do lớp mặt cầu 3200 250 2950 DW =2.7E - 3 N/mm2 Coi là tải trọng phân bố đều với tỷ trọng bằng tỷ trọng trung bình các lớp (2250Kg/m3) 2 -3 2 wDW = 2950 x 10 x 0.12 = 3500 (N/m ) = 3.5 x10 (N/mm ). Lớp mặt cầu là tải trọng phân bố tác dụng lên phần hẫng trên chiều dài kể từ mép trong của lan can đến vị trí ngàm L = 3200 - 250 = 2950 (mm.) -3 2 MDW = - 3.5 x10 x 2950 /2 = - 11748.4 (Nmm/mm) = - 11.748 (KNm/m). -3 VDW = - 3.5x10 x 2950 = - 7965 (N/mm) = - 7.965 (KN/m). 3. Do bản bê tông 3200 DW =9.48E - 3 M/m Coi là tải trọng phân bố đều có bề dầy trung bình: 395(mm) 2 -3 2 DC1 = 2400 x 10 x 0.395 = 9480 (N/m ) = 9.48x10 (N/mm ). Bản bê tông là tải trọng phân bố đều trên toàn bộ phần hẫng -3 2 MDC1= - 9.48 x10 x 3200 /2 = - 48537.6(Nmm/mm) = - 48.537 (KNm/m). -3 VDC1 = - 9.48 x10 x 3200 = - 30.34(Nmm/mm) = - 30.34 (KN/m). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 91 MSV: 111052
  92. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IV.1.5. Do hoạt tải xe: Bề rộng của phần đƣờng bộ hành là 1500mm, dải phân cách bằng bê tông là 250mm nên xe tải không vi phạm phần đƣờng bộ hành, phần hẫng chịu tải trọng xe tải tác dụng lên là 950mm. 323 Hoạt tải tác dụng lên phần hẫng Phần hẫng 1140+0,833X = 1140 + 0,833x650= 1681,5 Đôi với phần bản kê 2 đầu Phần momen dƣơng 660 + 0,55X = 660 + 0,55x7100=5060 mm Phần momen âm 1220 + 0.25x7100 = 3220 mm Đối với trục bánh xe gần lan can, bề rộng tƣơng đƣơng của dải ngang là: 1140 + 0.833X = 1140 + 0.833x650 = 1681.5(mm) và hệ số làn m =1.2 3 72.5x 10 MTr = 1.2 650 33631.7(Nmm / mm ) = - 33.632(KNm/m). 1681.5 72.5 VTr = -1.2 = - 51.7(KN/m). 1.682 -3 2 MLn = - 1.2 x 3.1x10 x 650 /2 = - 786 (Nmm/mm) = - 0.786(KNm/m). -3 VLN = - 1.2 x 3.1 x10 x 650 = - 2.42 (KN/m). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 92 MSV: 111052
  93. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Vậy ta có: MLL+IM = 1.25MTr + MLn = - 1.25x33.632 – 0.786 = - 42.8 (KNm/m). VLL+IM = 1.25VTr + VLn = - 1.25x51.7 – 2.42 = - 67 (KN/m). Theo điều [A3.6.1.5] Đối với tất cả đƣờng bộ hành rộng hơn 600mm phải lấy tải trọng bộ hành bằng 3x10-3 Mpa = 3x10-4 Kg/mm2 và phải tính đồng thời cùng hoạt tải thiết kế. PL = 3x10-4 Kg/mm2 x 10 N/kg = 30x10-4 (N/mm2). -4 MPL = - 30x10 x 1500 x (1500/2 + 1200) = - 8775 Nmm/mm = - 8.775 (KNm/m). -4 VPL = - 30x10 x 1500 = - 4.5 (N/mm) = - 4.5 (KN/m). Hoạt tải bộ hành. Tải trọng do bộ hành sẽ đƣợc tổ hợp với hoạt tải xe của mục 2.4.1.5, sau đó sẽ so sánh hiệu ứng lực với trƣờng hợp chỉ do hoạt tải gây ra trong mục 2.4.1.4 giá trị lớn hơn sẽ đƣợc lấy để tính tiếp. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 93 MSV: 111052
  94. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN : 1. Tính toán hiệu ứng lực cho nhịp giản đơn Ta tính mômen tại giữa nhịp và lực cắt tại gối của dầm giản đơn. 1.1. Do tải trọng phân bố của lớp mặt cầu 7.1 WDW = 3.936E-3 1.73 Sdah = 6.1 1 Sdah = 3.55 MDW = wDW(Diện tích DahM105) = 3.936 x 10-3 x 6.1 x106 = 31015.7 (Nmm/m) = 31.01 (KNm/m). -3 3 VDW = wDW(Diện tích DahVgối) = 3.936x10 x 3.55 x10 = 15.744 (KN/m). 1.2. Do tải trọng của bản bê tông 7.1 WDW = 8.4 E-3 1.7 Sdah = 6.1 1 Sdah = 3.55 Bản bê tông coi là tải trọng phân bố đều, có bề dầy trung bình là: 2445064/7100 = 344mm 0.35 m. 2 -3 2 wS = 2400 x 9.81 x 0.35 =8400 N/m = 8.4x10 (N/mm ). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 94 MSV: 111052
  95. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN -3 6 MS = wS(Diện tích DahM0.5) = 8.4x10 x 6.1 x10 = 56736 Nmm/mm = 56.736 (KNm/m). -3 3 VS = wS(Diện tích DahVgối) = 8.4x10 x 3.55 x10 = 28.8 (KN/m). 1.3. Do hoạt tải xe Bề rộng dải tƣơng đƣơng với mômen dƣơng: 660 + 0.55S = 660 + 0.55x7100 = 5060 mm. Bề rộng dải tƣơng đƣơng với mômen âm: 1220 +0.25S = 1220 +0.25x7100 = 3220 mm. Áp dụng bề rộng dải đối với lực cắt, do qui trình không qui định nên giả thiết là theo mômen. Lực cắt tại gối là vị trí có mômen âm. . Giá trị của mô men dƣơng ở khu vực giữa nhịp bản: P MTr = y MLn = wLn Đahmômen 660 0.55S i . Giá trị lực cắt tại khu vực gối bản: P VTr = y VLn = wLn Đahlựccắt 1220 0.25S i Trong đó: - P = 72.5 KN (Tải trọng nửa trục bánh xe Truck). - yi = Tung độ của Đah tại vị trí bánh xe tập trung (P). - wLn = Tải trọng làn. - Đah = diện tích Đah bên dƣới vị trí đặt tải trọng làn. Tính toán Mômen: yi = 0.56x2 +1.44x2 =4 Đah = 6.1 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 95 MSV: 111052
  96. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN 7100 600 1800 1200 1800 600 3.1N/mm 72.5KN 72.5KN 72.5KN 72.5KN 0.56 0.56 1.73 1.44 1.44 Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng mô men P 72.5 103 MTr = y 4 (KNm/m) (Hệ số làn xe m=1). 660 0.55SSi 660 0.55 + + Mngàm = M/Sw . 0,5 - - Mngàm = M/Sw . 0,7 MLn = wLn Đahmômen = 3.1 x 6.1 = 18.91 (KN/m). MLL+IM = m(1.75MTr + MLn ) = 1.0x(1.75 x 55.44 + 18.91) = 121.5(KNm/m). Tính toán Lực cắt tại gối: yi =1.0 + 0.75 + 0.58 +0.32 = 2.65 Đah = 3.55 SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 96 MSV: 111052
  97. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Sơ đồ tính toán: 7100 1800 1200 1800 1800 3.1N/mm 72.5KN 72.5KN 72.5KN 72.5KN 1 0.32 0.58 0.75 Xếp hoạt tải lên đường ảnh hưởng lực cắt P 72.5 103 VTr = yi 2.65 (KN/m). 1220 0.25SSw VLn = wLn Đahlựccắt = 3.1 x 3.55 = 11 (KN/m). VLL+IM = m(1.75VTr + VLn ) = 1x(1.75 x 63.26 + 11) = 123.1 (KN/m). IV.3. Tổ hợp nội lực IV.3.1. Bảng kết quả tính nội lực Bảng tổng hợp nội lực Mb Vb MS VS MDW VDW MPL VPL MLL+IM VLL+IM DC2 DC2 DC1 DC1 DW DW PL PL LL LL Phần -12.517 -4.10 -48.537 -30.34 -11.7 -7.9 -8.77 -4.5 -42.8 -67 hẫng Phần - - 56.74 28.8 31 15.74 - - 121.5 123.1 giữa Đơn vị mômen là (KNm/m), lực cắt là (KN/m). SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 97 MSV: 111052
  98. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN IV.3.2. Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn. Tổng hiệu ứng lực tính toán phải lấy nhƣ sau [A3.4.1] Q = i i Qi Trong đó: - i = Hệ số tải trọng bảng [A3.4.1-1] và [A3.4.1-2] - Qi = Tải trọng qui định ở đây. - i = Hệ số điều chỉnh tải trọng i = D R I ở trạng thái giới hạn cƣờng độ: - D = 1.00 cho các thiết kế thông thƣờng. - R = 1.00 cho các mức dƣ thông thƣờng. - I = 1.05 cho các cầu quan trọng. i = D R I = 1.05 Các trạng thái giới hạn khác: i = D R I = 1x1x1 = 1.0 Đối với trạng thái GHCĐ1 Mu = 1.05[1.25MDC+1.5MDW + 1.75(MLL+IM +MPL)] Đối với trạng thái GHSD I Mu = MDC + MDW + MLL+IM +MPL . Giá trị mô men uốn vừa tính ở trên là của sơ đồ bản kê tự do lên gối. Để kế đến ảnh hƣởng liên kết của bản với dầm ngang, ta đƣa vào hệ số ngàm k. Khi đó, mô men dùng để tính toán sẽ là: Mu = k.M Trong đó: M : Là mô men giữa nhịp của bản khi coi bản là dầm đơn giản. k : Là hệ số ngàm. Tính gần đúng: k = 0.5 cho tiết diện giữa nhịp, k = 0.7 cho tiết diện tại gối. SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 98 MSV: 111052
  99. THIẾT KẾ CẦU QUA SÔNG LẠCH TRAY – HẢI PHÒNG GVHD: TH.S TRẦN ANH TUẤN Bảng tổ hợp nội lực của bản mặt cầu TTGHC§I TTGHSDI Mu Vu Mu Vu HÉng -193.4 -189 -106.18 -113.9 NhÞp gi¶n ®¬n 346.55 288.78 209.6 167.64 Ngµm -242.6 -189 -146.7 -113.9 Gi÷a nhÞp 173.3 288.78 104.8 167.64 Đơn vị mômen (KNm/m), lực cắt (KN/m). Chọn max (Mhẫng , M ngàm)= 242.6 V. THIẾT KẾ CỐT THÉP BẢN MẶT CẦU V.1. Tính toán diện tích cốt thép Từ kết quả tính nội lực ở trên, ta có cặp mômen để thiết kế là: Mômen âm tại gối: M- = - 242.6 KNm/m. Mômen dƣơng tại giữa nhịp: M+ = 173.3 KNm/m. Các đặc trƣng vật liệu thiết kế Cƣờng độ chịu nén của bê tông qui định ở tuổi 28 ngày là: f’c = 50Mpa. Cƣờng độ bê tông khi căng cáp 0.9 f’c = 45 Mpa. 1.5 Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thƣờng lấy nhƣ sau: Ec 0.043 c fc ' = 35750 Mpa Lớp bảo vệ: - Lớp bê tông bảo vệ phía trên: 50mm. - Lớp bê tông bảo vệ phía dƣới : 50mm. Khoảng cách từ trọng tâm bó cáp đến mép ngoài chịu kéo với vùng chịu moomen âm là 100mm và vùng chịu momen dƣơng là 60mm Chiều cao làm việc của bê tông là: SVTH: TRỊNH THỊ THÙY HOAN – LỚP: CĐ1101 99 MSV: 111052