›
›

Đồ án Thiết kế cầu qua sông - Nguyễn Đức Quang

pdf 161 trang huongle 1620
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế cầu qua sông - Nguyễn Đức Quang", 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_nguyen_duc_quang.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế cầu qua sông - Nguyễn Đức Quang

  1. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Lời nói đầu Sau hơn 4 năm đ•ợc học tập và nghiên cứu trong tr•ờng ĐHDL Hải Phòng, em đã hoàn thành ch•ơng trình học đối với một sinh viên ngành Xây Dựng Cầu Đ•ờng và em đ•ợc giao nhiệm vụ tốt nghiệp là đồ án tốt nghiệp với đề tài thiết kế cầu qua sông. Nhiệm vụ của em là thiết kế công trình cầu thuộc sông A nối liền 2 trung tâm kinh tế có những khu công nghiệp trọng điểm của tỉnh Hà tĩnh. Nơi tập chung những khu công nghiệp đang thu hút đ•ợc sự chú ý của các doanh nhân trong và ngoài. Sau gần 3 tháng làm đồ án em đã nhận đ•ợc sự giúp đỡ rất nhiệt từ phía các thầy cô và bạn bè, đặc biệt là sự chỉ bảo của thầy,Th.s Trần Anh Tuấn, đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đã rất cố gắng tìm tòi tài liệu, sách, vở. Nh•ng do thời gian có hạn, phạm vi kiến thức phục vụ làm đồ án về cầu rộng, vì vậy khó tránh khỏi nhữnh thiếu sót. Em rất mong nhận đ•ợc sự đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô và bạn bè, để đồ án của em đ•ợc hoàn chỉnh hơn. Nhân nhịp này em xin chân thành cám ơn các thầy, cô và các bạn đã nhiệt tình, chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em rất mong sẽ còn tiếp tục nhận đ•ợc những sự giúp đỡ đó để sau này em có thể hoàn thành tốt những công việc của một kỹ s• cầu đ•ờng. Em xin chân thành cám ơn ! Hải Phòng, Ngày 28 Tháng 1 Năm 2013 Sinh Viên: Nguyễn Đức Quang SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 1
  2. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Phần I Thiết kế sơ bộ SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 2
  3. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Ch•ơng I:giới thiệu chung I. Nghiên cứu khả thi : Giới thiệu chung: - Cầu A là cầu bắc qua sông B lối liền hai huyện C và nằm trên tỉnh lộ E. Đây là tuyến đ•ờng huyết mạch giữa hai huyện C và D, nằm trong quy hoạch phát triển kinh tế của tỉnh Hà Tĩnh. Hiện tại, các ph•ơng tiện giao thông v•ợt sông qua phà A nằm trên tỉnh lộ E. Để đáp ứng nhu cầu vận tải, giải toả ách tắc giao thông đ•ờng thuỷ khu vực cầu và hoàn chỉnh mạng l•ới giao thông của tỉnh, cần tiến hành khảo sát và nghiên cứu xây dựng mới cầu A v•ợt qua sông B . Các căn cứ lập dự án . Căn cứ quyết định số 1206/2004/QD – UBND ngày11 tháng 12 năm 2004 của UBND tỉnh E về việc phê duyệt qui hoạch phát triển mạng l•ới giao thông tỉnh E giai đoạn 1999 - 2010 và định h•ớng đến năm 2020. . Căn cứ văn bản số 215/UB - GTXD ngày 26 tháng 3 năm 2005 của UBND tỉnh E cho phép Sở GTVT lập Dự án đầu t• cầu A nghiên cứu đầu t• xây dựng cầu A. . Căn cứ văn bản số 260/UB - GTXD ngày 17 tháng 4 năm 2005 của UBND tỉnh E về việc cho phép mở rộng phạm vi nghiên cứu cầu E về phía Tây sông B. . Căn cứ văn bản số 1448/CĐS - QLĐS ngày 14 tháng 8 năm 2001 của Cục đ•ờng sông Việt Nam. Phạm vi của dự án: - Trên cơ sở quy hoạch phát triển đến năm 2020 của hai huyện C-D nói riêng và tỉnh Quang Ngãi nói chung, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến nối hai huyện C-D I.2 Đặc điểm kinh tế xã hội và mạng l•ới giao thông : Hiện trạng kinh tế xã hội tỉnh Hà Tĩnh: I.2.1.1 Về nông, lâm, ng• nghiệp -Nông nghiệp tỉnh đã tăng với tốc độ 6% trong thời kỳ 1999-2000. Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm 70% giá trị sản l•ợng nông nghiệp, còn lại là chăn nuôi chiếm khoảng 30%. Tỉnh có diện tích đất lâm ngiệp rất lớn thuận lợi cho trông cây và chăn nuôi gia súc, gia cầm Với đ•ờng bờ biển kéo dài, nghề nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản cũng là một thế mạnh đang đ•ợc tỉnh khai thác I.2.1.2 Về th•ơng mại, du lịch và công nghiệp -Trong những năm qua, hoạt động th•ơng mại và du lịch bát đầu chuyển biến tích cực. Tỉnh Quãng Ngãi có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích, danh lam thắng cảnh. Nếu đ•ợc đầu t• khai thác đúng mức thì sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn. Công nghiệp của tỉnh vẫn ch•a phát triển cao. Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý kém không đủ sức cạnh tranh. Những năm gần đây tỉnh đã đầu t• xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu xây dựng, mía, đ•ờng làm đầu tàu thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát triển Định h•ớng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu I.2.1.3 Về nông, lâm, ng• nghiệp -Về nông nghiệp: Đảm bảo tốc độ tăng tr•ởng ổn định, đặc biệt là sản xuất l•ơng thực đủ để đáp ứng nhu cầu của xã hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu. Tốc độ tăng tr•ởng nông nghiệp giai đoạn 2006-2012 là 8% và giai đoạn 2010-2020 là 10% SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 3
  4. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Về lâm nghiệp: Đẩy mạnh công tác trồng cây gây rừng nhằm khôi phục và bảo vệ môi tr•ờng sinh thái, cung cấp gỗ, củi -Về ng• nghiệp: Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản, đặc biệt là các loại đặc sản và khai thác biển xa I.2.1.4 Về th•ơng mại, du lịch và công nghiệp Tập trung phát triển một số ngành công nghiệp chủ yếu: -Công nghiệp chế biến l•ơng thực thực phẩm, mía đ•ờng -Công nghiệp cơ khí: sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa và đóng mới tàu thuyền. -Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản cuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, tấm lợp, khai thác cát sỏi Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo gái trị kim ngạch của vùng là 1 triệu USD năm 2010 và 3 triệu USD năm 2020. Tốc độ tăng tr•ởng là 7% giai đoạn 2006-2010 và 8% giai đoạn 2011-2020 Đặc điểm mạng l•ới giao thông: I.2.1.5 Đ•ờng bộ: -Năm 2000 đ•ờng bộ có tổng chiều dài 1000km, trong đó có gồm đ•ờng nhựa chiếm 45%, đ•ờng đá đỏ chiếm 35%, còn lại là đ•ờng đất 20% Các huyện trong tỉnh đã có đ•ờng ôtô đi tới trung tâm. Mạng l•ới đ•ờng phân bố t•ơng đối đều. Hệ thống đ•ờng bộ vành đai biên giới, đ•ờng x•ơng cá và đ•ờng vành đai trong tỉnh còn thiếu, ch•a liên hoàn I.2.1.6 Đ•ờng thuỷ: -Mạng l•ới đ•ờng thuỷ khoảng 200 km (ph•ơng tiện 1 tấn trở lên có thể đi đ•ợc). Hệ thống đ•ờng sông th•ờng ngắn và dốc nên khả năng vận chuyển là khó khăn. I.2.1.7 Đ•ờng sắt: - Hiện tại có hệ thống vấn tỉa đ•ờng sắt Bắc Nam chạy qua I.2.1.8 Đ•ờng không: - Có sân bay V nh•ng chỉ là một sân bay nhỏ, thực hiện một số chuyến bay nội địa Quy hoạch phát triển cơ sở hạ tầng: -Tỉnh lộ E nối từ huyện C qua sông B đến huyện D. Hiện tại tuyến đ•ờng này là tuyến đ•ờng huyết mạch quan trộng của tỉnh. Tuy nhiên tuyến lại đi qua trung tâm thị xã C là một điều không hợp lý. Do vậy quy hoạch sẽ nắn đoạn qua thị xã C hiện nay theo vành đai thị xã. Các quy hoạch khác có liên quan: -Trong định h•ớng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thị xã C là tất yếu. Mở rộng các khu đô thị mới về các h•ớng và ra các vùng ngoại vi. Dự báo nhu cầu giao thông vận tải do Viện chiến l•ợc GTVT lập, tỷ lệ tăng tr•ởng xe nh• sau: . Theo dự báo cao: Ô tô: 2005-2010: 10% 2010-2015: 9% 2015-2020: 7% Xe máy: 3% cho các năm Xe thô sơ: 2% cho các năm . Theo dự báo thấp: Ô tô: 2005-2010: 8% 2010-2015: 7% 2015-2020: 5% Xe máy: 3% cho các năm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 4
  5. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Xe thô sơ: 2% cho các năm I.3 đặc điểm về điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu: I.3.1 Vị trí địa lý - Cầu A v•ợt qua sông B nằm trên tuyến E đi qua hai huyện C và. Dự án đ•ợc xây dựng trên cơ sở nhu cầu thực tế là cầu nối giao thông của tỉnh với các tỉnh lân cận và là nút giao thông trọng yếu trong việc phát triển kinh tế vùng. Địa hình tỉnh hình thành 2 vùng đặc thù: vùng đồng bằng ven biển và vùng núi phía Tây. Địa hình khu vực tuyến tránh đi qua thuộc vùng đồng bằng, là khu vực đ•ờng bao thị xã C hiện tại. Tuyến cắt đi qua khu dân c•. Lòng sông tại vị trí dự kiến xây dựng cầu t•ơng đối ổn định, không có hiện t•ợng xói lở lòng sông. Thành phố là thuộc tỉnh lỵ, trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá, khoa học kỹ thuật và an ninh- quốc phòng của tỉnh Hà Tĩnh; thành phố Hà Tĩnh i nằm vị trí gần trung độ của tỉnh (cách địa giới về phía Bắc 28 Km, phía Nam 58 Km, phía Tây 57 Km, cách bờ biển 10 Km); cách thành phố Đà Nẵng 123 km; cách thành phố Quy Nhơn 170 km; cách thành phố Hồ Chí Minh 821 Km và cách thủ đô Hà Nội 889 Km. Có toạ độ địa lý từ 15005’ đến 15008’ vĩ độ Bắc và từ 108034’ đến 108055’ kinh độ Đông. Địa giới hanh chính thành phố Hà Tĩnh - Phía Bắc giáp huyện Sơn Tịnh,Nam giáp huyện T• Nghĩa Số liệu đ•ợc tính đến cuối năm 2004 Dân số là 133.843 ng•ời, mật đô dân c• nội thành 10677 ng•ời /Km2. Thành phố Quãng Ngãi có 10 đơn vị hành chính,08 ph•ờng,2 xã. - Về điều kiện tự nhiên: Diện tích tự nhiên 37,12 Km2.Thành phố Hà Tĩnh nằm ven sông Sảo Phong , địa hình bẵng phẳng, tròng vùng nội thị có núi Thiên Bút,núi Ông , sông Bàu Giang tạo nên môi tr•ờng sinh thái tốt,cảnh quan đẹp,mực n•ớc ngầm cao, địa chất ổn định.Nhiệt độ trung bình hàng năm 270C, l•ợng m•a trung bình 2.000 mm, tổng giờ nắng 2.000-2.200 giờ/năm, độ ẩm t•ơng đối trung bình troang năm khoảng 85%,thuộc chế độ gió mùa thịnh hành:Mùa hạ gió Đông Nam, mùa Đông gió Đông Bắc. Điều kiện khí hậu thuỷ văn I.3.1.1 Khí t•ợng . Về khí hậu: Tỉnh thanh hoá nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có những đặc điểm cơ bản về khí hậu nh• sau: - Nhiệt độ bình quân hàng năm: 270 - Nhiệt độ thấp nhất : 120 - Nhiệt độ cao nhất: 380 Khí hậu chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa m•a từ tháng 10 đến tháng 12 . Về gió: Về mùa hề chịu ảnh h•ởng trực tiếp của gió Tây Nam hanh và khô. Mùa đông chịu ảnh h•ởng của gió mùa Đông Bắc kéo theo m•a và rét I.3.1.2 Thuỷ văn . Mực n•ớc cao nhất MNCN = +9.8 m . Mực n•ớc thấp nhất MNTN = +7.0 m . Mực n•ớc thông thuyền MNTT = 5.0 m . Khẩu độ thoát n•ớc L 0 = 200m . L•u l•ợng Q , L•u tốc v = 1.52m3/s SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 5
  6. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông I.3.2 Điều kiện địa chất Theo số liệu thiết kế có 3 hố khoan với đặc điểm địa chất nh• sau: Hố khoan II III IV I Lý trình 70 130 170 20 Địa chất 1 Cát pha sét 3 4 4 2.5 2 Cát min chặt vừa 6 7 9 5 3 Cát pha sét 9 10 11 9 4 Cát thô lẫn sỏi Ch•ơng II:thiết kế cầu và tuyến II.đề xuất các ph•ơng án cầu: II.1.Các thông số kỹ thuật cơ bản: Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật: . Cầu vĩnh cửu bằng BTCT ƯST và BTCT th•ờng . Khổ thông thuyền ứng với sông cấp V là: B = 25m; H =3,5m . Khổ cầu: B= 8,0 + 2x0.5 = 9.0 m . Tần suất lũ 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 . Tải trọng: xe HL93 II.2. Vị trí xây dựng: Vị trí xây dựng cầu A lựa chọn ở đoạn sông thẳng khẩu độ hẹp. Chiều rộng thoát n•ớc 200 m. II.3. Ph•ơng án kết cấu: Việc lựa chọn ph•ơng 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 đ•ờng thuỷ trên sông với quy mô sông thông thuyền cấp V.  Dạng kết cấu phải có tính khả thi, phù hợp với trình độ thi công trong n•ớc.  Giá thành xây dựng hợp lý. Căn cứ vào các nguyên tắc trên có 3 ph•ơng án kết cấu sau đ•ợc lựa chọn để nghiên cứu so sánh. A. Ph•ơng án 1: Cầu dầm BTCT DƯL nhịp đơn giản 6 nhịp 29 m, thi công theo ph•ơng pháp bắc cầu bằng tổ hơp lao cầu.  Sơ đồ nhịp: 29+29+29+29+29+29 m.  Chiều dài toàn cầu: Ltc =174 m  Kết cấu phần d•ới: + Mố: Dùng mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m + Trụ: Dùng trụ thân đặc mút thừa BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 6
  7. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông B. Ph•ơng án 2: Cầu dầm đơn giản BTƯST bắn lắp ghép Sơ đồ nhịp: 35+35+35+35+35 m.  Chiều dài toàn cầu: Ltc = 175 m.  Kết cấu phần d•ới: + Mố: Dùng mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi D=1m + Trụ: Dùng trụ thân đặc mút thừa,móng cọc khoan nhồi D=1m C. Ph•ơng án 3: Cầu giàn thộp 3 nhịp 58 * 3 Sơ đồ nhịp: 58 + 58 + 58 m.  Chiều dài toàn cầu: Ltc = 174 m.  Kết cấu phần d•ới: + Mố: Mố U BTCT, móng cọc khoan nhồi D= 1m. + Trụ đặc, BTCT trên nền móng cọc khoan nhồi D= 1m. Bảng tổng hợp bố trí các ph•ơng án Khổ Thông Sơ đồ P.An thuyền cầu Lm() Kết cấu nhịp (m) (m) (m) Cầu dầm nhịp đơn I 25*3.5 8.0+2*0.5 29+29+29+29+29+29 174 giản BTCT DƯL lắp ghép Cầu dầm nhịp đơn II 25*3.5 8.0+2*0.5 35+35+35+35+35 175 giản BTCT DƯL bán lắp ghép III 25*3.5 8.0+2*0.5 58 + 58 + 58 174 Cầu giàn thép Ch•ơng III Tính toán sơ bộ khối l•ợng các ph•ơng án và lập tổng mức đầu t• Ph•ơng án 1: Cầu dầm đơn giản I. Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ•ợc thiết kế cho 2 làn xe K = 8.0 + 2*0.5 = 9 m - Tổng bề rộng cầu kể cả lan can và gờ chắn bánh : B =8.0 + 2*0.5= 9 m - Sơ đồ nhịp: 29+29+29+29+29+29 = 174 m (Hình vẽ : Trắc dọc cầu ) - Cầu đ•ợc thi công theo ph•ơng pháp lắp ghép. 1. Kết cấu phần d•ới: a.Kích th•ớc dầm chủ:Chiều cao của dầm chủ là h = (1/15 1/20)l = (1.93 1.45) (m), chọn h = 1,65(m). S•ờn dầm b = 20(cm) Theo kinh nghiệm khoảng cách của dầm chủ d = 2 3 (m), chọn d = 2 (m). Các kích th•ớc khác đựơc chọn dựa vào kinh nghiệm và đ•ợc thể hiện ở hình 1. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 7
  8. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 180 20 10 25 15 20 165 20 25 60 Hình 1. Tiết diện dầm chủ b.Kích th•ớc dầm ngang : Chiều cao hn = 2/3h = 1,1 (m). -Trên 1 nhịp 29 m bố trí 5 dầm ngang cách nhau 7.1 m. Khoảng cách dầm ngang: 2,5 4m(8m) - Chiều rộng s•ờn bn = 12 16cm (20cm), chọn bn = 20(cm). 130 15 20 10 85 160 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 8 50 800 50 i = 2% i = 2% 86.5 50 20 110 165 90 180 180 180 180 90
  9. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Hình 2. Kích th•ớc dầm ngang. c.Kích th•ớc mặt cắt ngang cầu: -Xác định kích th•ớc mặt cắt ngang: Dựa vào kinh nghiệm mối quan hệ chiều cao dầm, chiều cao dầm ngang, chiều dày mặt cắt ngang kết cấu nhịp, chiều dày bản đổ tại chỗ nh• hình vẽ. MặT CắT NGANG CầU 1/2 mặt cắt giữa nhịp 1/2 mặt cắt gối - Vật liệu dùng cho kết cấu. + Bê tông M300 + Cốt thép c•ờng độ cao dùng loại S-31, S-32 của hãng VSL-Thụy Sĩ thép cấu tạo dùng loại CT3 và CT5 2. Kết cấu phần d•ới: + Trụ cầu: - Dùng loại trụ thân đặc BTCT th•ờng đổ tại chỗ - Bê tông M300 Ph•ơng án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đ•ờng kính 100cm + Mố cầu: - Dùng mố chữ U bê tông cốt thép - Bê tông mác 300; Cốt thép th•ờng loại CT3 và CT5. - Ph•ơng án móng: : Dùng móng cọc khoan nhồi đ•ờng kính 100cm. A. Chọn các kích th•ớc sơ bộ mố cầu. Mố cầu M1,M2 chọn là mố trữ U, móng cọc với kích th•ớc sơ bộ nh• hình 3. B Chọn kích th•ớc sơ bộ trụ cầu: Trụ cầu chọn là trụ thân đặc BTCT th•ờng đổ tại chỗ,kích th•ớc sơ bộ hình 4. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 9
  10. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 580 40 60 90 180 180 180 180 90 180 20 150 165 30 70 70 70 70 70 400 20 75 150 100 75 20 20 400 50 260 140 50 850 850 500 200 125 180 180 100 300 100 50 50 140 50 70 460 70 50 50 40 800 500 200 200 300 300 300 50 50 50 50 180 100 100 450 500 100 800 100 180 100 140 300 500 300 140 800 400 300 100 100 300 300 100 100 100 100 300 100 100 300 100 Hình 3. Kích th•ớc mố M1,M2 Hình 4. Kích th•ớc trụ T3 II. Tính toán sơ bộ khối l•ợng ph•ơng án kết cấu nhịp: -Cầu đ•ợc xây dựng với 6 nhịp 29 m , với 5 dầm T thi công theo ph•ơng pháp lắp ghép. 1. Tính tải trọng tác dụng: a) Tĩnh tải giai đoạn 1 (DC): * Diện tích tiết diện dầm chủ T đ•ợc xác định: 180 Ad = Fcánh+ Fbụng+ Fs•ờn 20 Ad =1,8x0,2 + 1/2x0,1x0,15x2 + 1,0x0,2 2 10 25 + 0,25x0,6+ 1/2x0,2x0,2x2= 0,785 (m ) 15 - Thể tích một dầm T 29 (m) 3 V1dầm31 =29* F = 29*0.785 = 22.765 (m ) 20 165 Thể tích một nhịp 29* (m), (có 5 dầm T) 3 20 ` Vdcnhịp31 = 5*22.765 = 113.825(m ) * Diện tích dầm ngang: 25 2 60 Adn = 1.1*1.2 = 1.32 m -Thể tích một dầm ngang : 3 V1dn = Fn*bn=1.32x0.2= 0.264 m Thể tích dầm ngang của một nhịp 29m : 3 Vdn = 4*5*0.264 = 5.28 (m ) Vậy tổng khối l•ợng bê tông của 6 nhịp 29 m là: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 10
  11. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông V=6*(5.28 + 113.825) = 714.63 (m3) + Hàm l•ợng cốt thép dầm là 160 kg/m3 Vậy khối l•ợng cốt thép là:160*714.63 1143.4 (Kg) =114.34(T) b) Tĩnh tải giai đoạn 2(DW): *Trọng l•ợng lớp phủ mặt cầu: - Bê tông Asfalt dày trung bình 0,05 m có trọng l•ợng = 22,5 KN/m3 0,05x22,5 = 1,125 KN/m2 - Bê tông bảo vệ dày 0,03m có = 24 KN/m3 0,03.24= 0,72 KN/m2 -Lớp phòng n•ớc dày 0.01m -Lớp bê tông đệm dày 0,03m có = 24 KN/m3 0,03x24= 0,72 KN/m2 Trọng l•ợng mặt cầu:. gmc = B* hi* i/6 B = 8 (m) : Chiều rộng khổ cầu + h : Chiều cao trung bình h= 0,12 (m) 3 + I : Dung trọng trung bình( =2,25T/m ) gmc = 8*0.12*22.5/6 = 3.6 (KN/m) Nh• vậy khối l•ợng lớp mặt cầu là : V =(L * g )/ =(174*3.6)/2.25= 278.4 (m3) mc Cầu mc I 18 * Trọng l•ợng lan can , pLC =FLCx2.5 = [(0.865x0.180)+(0.50-0.18)x0.075+0.050x0.255 53.5 86.5 +0.535 x0.050/2 + (0.50-0.230)x0.255/2]x2.4=0.57 T/m , 5 27 FLC=0.24024 m2 Thể tích lan can: 25.5 VLC = 2 x 0.24024 x 229 = 110 m3 50 7.5 2. Chọn các kích th•ớc sơ bộ kết cấu phần d•ới: - Kích th•ớc sơ bộ của mố cầu: Mố cầu đ•ợc thiết kế sơ bộ là mố chữ U, đ•ợc đặt trên hệ cọc khoan nhồi. Mố chữ U có nhiều •u điểm nh•ng nói chung tốn vật liệu nhất là khi có chiều cao lớn, mố này có thể dùng cho nhịp có chiều dài bất kỳ. - Kích th•ớc trụ cầu: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 11
  12. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Trụ cầu gồm có 5 trụ (T1, T2, T3, T4, T5,),đ•ợc thiết kế sơ bộ có chiều cao trụ T1, cao 7(m); trụ T2,T4 cao 8.5(m) và trụ T3.cao 10.0(m) 580 40 60 90 180 180 180 180 90 180 20 150 165 30 70 70 70 70 70 400 20 75 150 100 75 20 20 400 50 260 140 50 850 850 500 200 125 180 180 100 300 100 50 50 140 50 70 460 70 50 50 40 800 500 200 200 300 300 300 50 50 50 50 180 100 100 450 500 100 800 100 180 100 140 300 500 300 140 800 400 300 100 100 300 300 100 100 100 100 300 100 100 300 100 2.1.Khối l•ợng bê tông côt thép kết cấu phần d•ới : * Thể tích và khối l•ợng mố: a.Thể tích và khối l•ợng mố: -Thể tích bệ móng một mố 3 Vbm = 2 *5*10 = 100 (m ) -Thể tích t•ờng cánh 3 Vtc = 2*(2.6*5.8 + 1/2*3.2*4.45 + 1.5*3.2)*0.4 = 21.9 (m ) -Thể tích thân mố 3 Vtm = (0.4*1.85+4.0*1.4)*9 = 12.6 ( m ) -Tổng thể tích một mố 3 V1mố = Vbm + Vtc + Vtm = 100 + 12.6 + 21.9 =134.5 (m ) -Thể tích hai mố 3 V2mố = 2*134.5= 269 (m ) -Hàm l•ợng cốt thép mố lấy 80 (kg/m3) 80*269= 21520(kg) = 21.52 (T) b.Móng trụ cầu:  Khối l•ợng trụ cầu: - Thể tích mũ trụ (cả 6 trụ đều có Vmũ giống nhau) 6 10 3 VM.Trụ= V1+V2= 0.75*10*2 + *0.75*2= 30.375 (m ) 2 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 12
  13. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Thể tích bệ trụ : các trụ kích th•ớc giống nhau Sơ bộ kích th•ớc móng : B*A= 7*5-0.5*0.5=34.75 (m2) 3 Vbtr = 2*34.75 = 69.5 (m ) - Thể tích thân trụ: VTtr +Trụ T1,T5 cao 7.0-1.5=5.5 m 1 6 2 3 V ttr = V tr =(4.6*1.4 + 3.14*0.7 )*5.5 = 43.86 (m ) +Trụ T2,T4 cao 8.5-1.5=7 m 2 5 2 3 V ttr = V tr=(4.6*1.4 +3.14*0.7 )*7.0= 75.56 (m ) +Trụ T3 cao 10.0-1.5=8.5 m 3 2 3 V ttr =(4.6*1.4 +3.14*0.7 )*8.5 = 67.83 (m ) Thể tích toàn bộ trụ (tính cho 1 trụ) 3 VT1 = VT5= Vbtr + Vttr +Vmtr= 69.5+ 43.86 + 30.375 = 143.735 (m ) 3 VT2 = VT4= Vbtr + Vttr +Vmtr = 69.5+ 75.56 + 30.375 = 175.435 (m ) 3 VT3 = Vbtr + Vttr +Vmtr = 69.5+ 67.83 +30.375= 167.705 (m ) Thể tích toàn bộ 6 trụ: V = VT1+ VT2+ VT3 + VT4 + VT5 =2*175.435 +2*143.735 +*167.705 = 806.045 (m3) Khối l•ợng trụ: Gtrụ= 1.25 x 806.045x 2.5 = 2518.89 T Sơ bộ chọn hàm l•ợng cốt thép thân trụ là 150 kg/m3, hàm l•ợng thép trong móng trụ là 80 3 3 kg/m ,hàm l•ợng thép trong mũ trụ là 100 kg/m . Nên ta có : khối l•ợng cốt thép trong 6 trụ là mth=806.045* 0.15+79.5x0.08+30.375x0.1=130.304 (T) 2.2. Xác định sức chịu tải của cọc: vật liệu : 2 - Bê tông cấp 30 có fc’ =300 kg/cm - Cốt thép chịu lực AII có Ra=2400kg/cm2 * . Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Sức chịu tải của cọc D=1000mm Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc tính theo công thức sau PV = .Pn . Với Pn = C•ờng độ chịu lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn tính theo công thức : Pn = .{m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast)= 0,75.0.85[0,85. fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast] Trong đó : = Hệ số sức kháng, =0.75 m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc. fc’ =30MPa: C•ờng độ chịu nén nhỏ nhất của bêtông fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định của thép Ac: Diện tích tiết diện nguyên của cọc 2 2 Ac=3.14x1000 /4=785000mm 2 Ast: Diện tích của cốt thép dọc (mm ). Hàm l•ợng cốt thép dọc th•ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3%. với hàm l•ợng 2% ta có: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 13
  14. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 2 Ast=0.02xAc=0.02x785000=15700mm Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là: 3 PV =0.75x0,85x[0,85x30x(785000-15700)+ 420x15700] = 16709.6x10 (N). Hay PV = 1670.9 (T). *. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Pn=Pđn -Sức chịu tải của cọc đ•ợc tính theo công thức sau: (10.7.3.2-2 22TCN-272-05 ) Với cọc ma sát: Pđn = pq*PP+ qs*PS Có: Pp = qp.Ap Ps = qs.As +Pp : sức kháng mũi cọc (N) +Ps : sức kháng thân cọc (N) +qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) +qs : sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) qsi =0,0025.N 0,19(MPa)_Theo Quiros&Reese(1977) 2 +As : diện tích bề mặt thân cọc (mm ) 2 +Ap : diện tích mũi cọc (mm ) + qp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các ph•ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất cát qp = 0,55. + qs : hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3 dùng cho các ph•ơng pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Đối với đất sét qs = 0,65.Đối với đất cát qs = 0,55. - Sức kháng thân cọc của Mố : Khi tính sức kháng thành bên bỏ qua 1D tính từ chân cọc trở lên. Sức chịu tải của cọc trụ M1 theo ma sát thành bên Chiều Diện tích Chiều dày bề mặt cọc dày 3 tính As=Ltt.P q =0,0025.N.10 P =A .q thực Trạng s s s s Lớp đất toán N thái =3,14.Ltt (KN) (KN) Lt 2 Ltt (m ) (m) (m) Lớp 1 3 3 Cat 8 9.42 20 188.4 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 14
  15. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông pha set Cat min Lớp 2 6 6 18 18.8 45 846 chat vua Cat Lớp 3 9 9 9 28.3 22.5 636.75 pha set Cat tho Lớp 4 7 36 21.98 90 1978.2 lan soi PS 3649.4 -Sức kháng mũi cọc: 3 PP = 0,057.N.10 = 0,057.36.1000 =2052 (KN) Tổng sức chịu tải của một cọc đơn: Pđn = 0,55.PP+0,55.PS = 0,55x2052+0,55x3649.2 = 31356.6 (KN) =313.6(T) - Sức kháng thân cọc của Trụ : Khi tính sức kháng thành bên bỏ qua 1D tính từ chân cọc trở lên. Sức chịu tải của cọc trụ T4 theo ma sát thành bên Chiều Diện tích Chiều dày bề mặt cọc dày 3 tính Trạng A =L .P qs=0,0025.N.10 Ps=As.qs Lớp đất thực N s tt toán thái =3,14.Ltt (KN) (KN) Lt Ltt 2 (m) (m ) (m) Cat Lớp 1 4 4 8 12.56 20 251.2 pha set Cat min Lớp 2 8 8 18 25.12 45 1130.4 chat vua Cat Lớp 3 10 10 9 28.3 22.5 636.75 pha set Cat tho Lớp 4 3 36 9.42 90 847.8 lan soi PS 2866.15 -Sức kháng mũi cọc: 3 PP = 0,057.N.10 = 0,057.36.1000 = 2052(KN) SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 15
  16. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Tổng sức chịu tải của một cọc đơn: Pđn = 0,55. PP+0,55.PS = 0,55x2052+0,55x2866.15= 2713(KN) =271.3(T) 3.Tính toán số l•ợng cọc móng mố và trụ cầu: 3.1.Tĩnh tải: *Gồm trọng l•ợng bản thân mố và trọng l•ợng kết cấu nhịp -Do trọng l•ợng bản thân 1 dầm đúc tr•ớc: gd ch = 0,785*24=18.84 (KN/m) - Trọng l•ợng mối nối bản: gmn= Hb*bmn * C = 0.02*0.5* 24= 2.4(KN/m) - Do dầm ngang : gn = (H - Hb - 0.25)(S - bw )( bw / L1 ). C Trong đó: L1=L/n=28.4/4=7.1 m:khoảng 2 dầm ngang. => gdn=(1.65 - 0.2 - 0.25 )x ( 1.8 - 0.2 )x(0.2/7.1)x24 = 1.29 (K/m) - Trọng l•ợng của lan can: glc = p lc *2/n=0.57*2/5=0.228T/m=2.28KN/m - Trọng l•ợng lớp phủ mặt cầu: glp =4.5 KN/m 3.2. Xác định áp lực tác dụng lên mố: tĩnh tải 29m 1 Hình 3-1 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên mố DC = Pmố+(gdầm+gmn+glan can)x =(200x2.5)+[1.884x5+0.129+0.45]x0.5x29= 661.82 T DW = glớpphủx =0.45x0.5x29= 6.525T -Hoạt tải: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 16
  17. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Theo quy định của tiêu chuẩn 22tcvn272-05 thì tải trọng dùng thiết kế là giá trị bất lợi nhất của tổ hợp: +Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế +Xe tải 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế +(2 xe tải 3 trục+tải trọng làn+ tải trọng ng•ời)x0.9 Tính áp lực lên mố do hoạt tải: +Chiều dài nhịp tinh toán: 28.4 m 28.4 0.93T/m 11T 11T 1.2m 14.5T 14.5T 3.5T 4.3m 4.3m 1 0.957 0.848 0.697 Hình 2-2 Sơ đồ xếp tải lên đ•ờng ảnh h•ởng áp lực mố Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng nh• sau - Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn): LL=n.m.(1+IM/100).(Piyi) + n.m.Wlàn. Trong đó: n : số làn xe n=2 m : hệ số làn xe IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100)=1.25 Pi : tải trọng trục xe, yi: tung độ đ•ờng ảnh h•ởng :diện tích đ•ởng ảnh h•ởng Wlàn,: tải trọng làn Wlàn=0.93T/m, +LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.848+3.5x0.697)+2x1x0.93x(0.5x28.4)=99.5 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 17
  18. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông + LLxe tải 2 trục= 2x1x1.25x(11+11x0.957)+2x1x0.93x(0.5x28.4)= 80.23 T Vậy tổ hợp HL đ•ợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nguyên nhân Trạng thái giới Nội DC DW LL hạn lực C•ờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) P(T) 661.8 x1.25 6.98 x1.5 99.5x1.75 986.9 3.3. Xác định áp lực tác dụng trụ: tĩnh tải 29m 29m 1 Hình 2-3 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên trụ DC = Ptrụ+( gdầm+gmn)x = (167.705)+ ([1.884x5+0.129]x29 =444.626 DW = glớpphủx =0.45x29=13.05T -Hoạt tải: 14.5T 14.5T 3.5T 4.3m 4.3m 0.93T/m 29m 29m 0.848 1 0.848 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 18
  19. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 11T 11T 1.2 m 0.93 T/m 29m 29m 0.96 1 14.5T 14.5T 3.5T 14.5T 14.5T 3.5T 4.3 m 4.3 m 15m 4.3 m 4.3 m 0.93T/m 29m 29m 0.334 0.517 0.186 1 0.848 0.697 Hình 2-4 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên móng LL=n.m.(1+IM/100).(Pi.yi)+n.m.Wlàn. 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)=1.25 Pi: tải trọng trục xe, yi: tung độ đ•ờng ảnh h•ởng :diện tích đ•ởng ảnh h•ởng Wlàn,: tải trọng làn Wlàn=0.93T/m +Tổ hợp 1: 1 xe tải 3 trục+ tt làn: LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.848+3.5x0.697)+2x1x0.93x29=127.02 T +Tổ hợp 2: 1 xe tải 2 trục+ tt làn: LLxe tải 2 trục= 2x1x1.25x(11+11x0.96)+2x1x0.93x29=87.4 T +Tổ hợp 3: 2 xe tải 3 trục+ tt làn SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 19
  20. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông LLxetải=2x1x1.25x[14.5x(1+0.848)+3.5x0.697+3.5x0.517+14.5x(0.186+0.334)] +2x1x0.93x29 =143.6 T Vậy tổ hợp HL đ•ợc chọn làm thiết kế Tổng tải trọng tính đ•ới đáy đài là Tĩnh tảI x hệ số Trạng thái giới Nội DC DW LL hạn lực C•ờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) P(T) 701.2x1.25 13.05 x1.5 143.6x1.75 826.65 3.4. Tính số cọc cho móng trụ, mố: n= xP/Pcọc Trong đó: : hệ số kể đến tải trọng ngang; =1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải trong ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr•ợt của đất đắp trên mố). P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên. Pcọc=min (Pvl,Pnđ) Hạng mục Tên Pvl Pnđ Pcọc Tải trọng Hệ số số cọc Chọn Trụ giữa T3 1670.9 314 314 826.65 1.5 5.2 6 Mố M1 1670.9 271 271 986.9 2 4.96 6 4. khối l•ợng đất đắp hai đầu cầu. Chiều cao đất đắp ở đầu mố là 4.5 m nh• vậy chiều dài đoạn đ•ờng đầu cầu là: L đầu = 4.5+4.2= 8.7m, độ dốc mái ta luy 1:1.5 3 Vđ = (FTb* Lđầu cầu)*k = 2*(4.5*9* 8.7)*1.2= 845.64(m ) K: hệ số đắp nền k= 1.2 5. Khối l•ợng các kết kấu khác: a) Khe co giãn Toàn cầu có 6 nhịp 29 (m), do đó có 8 vị trí đặt khe co giãn đ•ợc làm trên toàn bộ bề rộng cầu, vì vậy chiều dài chiều trên toàn bộ cầu là: 8*9 = 72(m). b) Gối cầu Gối cầu của phần nhịp đơn giản đ•ợc bố trí theo thiết kế, nh• vậy mỗi dầm cần có 2 gối. Toàn cầu có 2. 6. 7 = 84 (cái). c) Đèn chiếu sáng Dựa vào độ dọi của đèn và nhu cầu cần thiết chiếu sáng trên cầu ta tính đ•ợc số đèn trên cầu. Theo tính toán ta bố trí đèn chiếu sáng trên cầu so le nhau, mỗi cột cách nhau 43.4(m), nh• vậy số đèn cần thiết trên cầu là 10 cột. d) ống thoát n•ớc SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 20
  21. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Dựa vào l•u l•ợng thoát n•ớc trên mặt cầu ta tính ra số ống thoát n•ớc và bố trí nh• sau: ống thoát n•ớc đ•ợc bố trí ở hai bên cầu, bố trí so le nhau, mỗi ônga cách nhau 10(m), nh• vậy số ống cần thiết trên cầu là 44 ống. 6. Dự kiến ph•ơng án thi công: 6.1.Thi công mố: B•ớc 1 : Chuẩn bị mặt bằng. -chuẩn bị vật liệu ,máy móc thi công. -xác định phạm vi thi công,định vị trí tim mố. -dùng máy ủi ,kết hợp thủ công san ủi mặt bằng. B•ớc 2 : Khoan tạo lỗ - đ•a máy khoan vào vị trí. - định vị trí tim cọc - Khoan tạo lỗ cọc bằng máy chuyên dụng với ống vách dài suốt chiều dài cọc. B•ớc 3 : Đổ bê tông lòng cọc - Làm sạch lỗ khoan. - Dùng cẩu hạ lồng cốt thép. - Lắp ống dẫn ,tiến hành đổ bê tông cọc B•ớc 4: - Kiểm tra chất l•ợng cọc - Di chuyển máy thực hiện các cọc tiếp theo . B•ớc 5 : - đào đất hố móng. B•ớc 6 : - Làm phẳng hố móng. - đập đầu cọc. - đổ bê tông nghèo tạo phẳng. B•ớc 7 : - Làm sạch hố móng ,lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép bệ móng. - đổ bê tông bệ móng. - Tháo dỡ văng chống ,ván khuôn bệ. B•ớc 8 : - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép thân mố. - đổ bê tông thân mố. - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép t•ờng thân ,t•ờng cánh mố. - Tháo dỡ ván khuôn đà giáo. - Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp. 6.2.Thi công trụ cầu: B•ớc 1: - Dùng phao trở nổi đến vị trí thi công trụ bằng các máy chuyên dụng. - Phao trở nổi phải có đối trọng để đảm bảo an toàn thi công. Không bị lệch phao khi khoan. B•ớc 2: - Đo đạc xác định tim trụ, tim vòng vây cọc ván thép, khung định vị - Hạ khung định vị, đóng cọc ván thép. Vòng vây cọc ván B•ớc 3: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 21
  22. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Đổ bê tông bịt đáy theo ph•ơng pháp vữa dâng - Hút n•ớc ra khỏi hố móng - Đập đầu cọc, sửa sang hố móng - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bệ trụ. B•ớc 4 - Lắp dựng ván khuôn ,bố trí cốt thép. - Đổ bê tông thân trụ ,mũ trụ . - Hoàn thiện trụ, tháo dỡ đà giáo ván khuôn, dùng búa rung nhổ cọc ván thép tháo dỡ hệ thống khung vây cọc định vị 5.3.Thi công kết cấu nhịp: B•ớc 1: Chuẩn bị : - Lắp dựng giá ba chân - Sau khi bê tông trụ đạt c•ờng độ tiến hành thi công kết cấu nhịp - Tập kết dầm ở 1 bên đầu cầu B•ớc 2: - Dùng giá ba chân cẩu lắp dầm ở một bên đầu cầu - Tiến hành đổ bê tông dầm ngang. - Đổ bê tông bản liên kết giữa các dầm - Di chuyển giá ba chân thi công các nhịp tiếp theo B•ớc 3: Hoàn thiện -Tháo lắp giá ba chân - Đổ bê tông mặt đ•ờng - Lắp dựng vỉa chắn ô tô lan can, thiết bị chiếu sáng, ống thoát n•ớc ,Lắp dựng biển báo SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 22
  23. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Tổng mức đầu t• cầu Hà Tĩnh ph•ơng án I. Khối TT Hạng mục Đơn vị Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) l•ợng 45,636,906,20 Tổng mức đầu t• đ A+B+C+D 2 36,158,442,60 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 0 32,316,766,00 AI Giá trị DTXL chính đ I+II+III 0 18,678,360,00 I Kết cấu phần trên đ 0 714.6 10,710,775,00 1 Dầm BTCT ƯST 29m m3 15,000,000 3 0 2 Cốt thép dầm T 146.1 15,000,000 2,190,025,000 3 Bê tông lan can, m3 110 2,000,000 299,000,000 4 Cốt thép lan can, T 21.5 15,000,000 322,500,000 5 Gối cầu Cái 84 5,000,000 420,000,000 6 Khe co giãn m 72 3,000,000 216,000,000 7 Lớp phủ mặt cầu m3 278.4 2,200,000 556,820,000 8 ống thoát nớc Cái 40 150,000 6,600,000 9 Điện chiếu sáng Cái 15 14,000,000 210,000,000 10 Lớp phòng n•ớc m2 2387 120,000 286,440,000 14,651,920,00 II Kết cấu phần d•ới 0 1 Cọc khoan nhồi m 1200 5,000,000 6,000,000,000 2 Bê tông mố, trụ m3 1874 2,000,000 2,701,600,000 3 Cốt thép mố, trụ T 120 15,000,000 2,775,000,000 4 Công trình phụ trợ % 20 II1 II3 2,295,320,000 III Đ•ờng hai đầu cầu 199,486,000 1 Đắp đất m3 1628 62,000 100,936,000 2 Móng + mặt đ•ờng m2 115 370,000 42,550,000 3 Đá hộc xây m3 100 560,000 56,000,000 AI Giá trị xây lắp khác % 10 AI 3,088,676,600 I 1 San lấp mặt bằng thi công 2 CT phục vụ thi công 3 Chuyển quân,máy,ĐBGT,lán B Chi phí khác % 10 A 3,554,844,260 1 KSTK,t• vấn,bảo hiểm 2 Chi phí ban quản lý Khánh thành bàn giao,đền 3 bù 4 Chi phí rà phá bom mìn C Tr•ợt giá % 5 A 1,777,422,130 D Dự phòng % 6 A+B 2,346,197,212 Chỉ tiêu 1m2 cầu 15,658,521 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 23
  24. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông PHƯƠNG AN 2 .2. Ph•ơng án 1: Cầu dầm đơn giản BTƯST bắn lắp ghép I. Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ•ợc thiết kế cho 2 làn xe K = 8 + 2x0.5 =9(m) - Tổng bề rộng cầu kể cả lan can: B = 8 + 2x0.5= 9(m) - Sơ đồ nhịp: 35 x 5= 175 (m) II. Tính toán sơ bộ khối l•ợng ph•ơng án kết cấu nhịp: -Cầu đ•ợc xây dựng với 5 nhịp 35(m) với 6 dầm I thi công theo ph•ơng pháp bán lắp ghép. 70 5 5 20 20 160 20 25 60 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 24
  25. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 1. Tính tải trọng tác dụng: a) Tĩnh tải giai đoạn 1(DC): *Ta có diện tích tiết diện dầm chủ đ•ợc xác định nh• sau(nhịp 35m): 2 Fl/2 = 0.65x0.05+0.2x0.8+2x0.11x0.275+0.2x1.54+2x(0.5x0.2x0.25+0.3x0.2) =0.731 (m ) 2 Fgối = 0.65x1.6+2x(0.056x0.21+0.21x0.25) =1.364 (m ) + Trọng l•ợng dầm 1m dài: gdầm = n.F. = 6 0.731 24 = 105.264 KN/m Trong đó: n: số dầm F: diện tích mặt cắt ngang dầm : Tỷ trọng bản bê tông b) Tĩnh tải giai đoạn 2(DW): + Ta có diện tích tiết diện dầm ngang : 2 Fdn = 1.9x1.25+1.25x1.6=4.375 m gdn =2x1.9x1.25+3x1.25x1.6=10.75 KN/m DC= DCdc + DCdn = 105.264 + 10.75 = 116.014 KN/m +Trọng l•ợng kết cấu bản mặt cầu 1 m dài : gbản = h.b. = 0.2 11.4x24 = 54.72 KN/m Trong đó: h: chiều dầy bản b: bề rộng bản : Tỷ trọng bản bê tông +trọng l• ợng tấm đan : gđ = 0.5 x1.25 = 0.625 KN/m c) Tĩnh tải giai đoạn 3(DW): +Trọng l•ợng lan can: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 25
  26. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 180.0 535.0 865.0 50.0 270.0 255.0 75.0 450 glc = 2x[(0.865x0.180)+(0.45-0.18)x0.075+0.050x0.255+0.535x0.050/2+(0.45- 0.230) x 0.255/2] x2.5 =0.575 T/m =11.5 KN/m +Trọng l•ợng của gờ chắn : gcx = 2 x(0.2+0.3)x0.25x2.4 = 0.6 T/m=6 KN/m +Trọng lượng lớp phủ trờn 1m dài: glớp phủ = htb. .bb=0.18 24 10.4= 44.928 KN/m 2 Chọn các kích th•ớc sơ bộ kết cấu phần d•ới: Kích th•ớc sơ bộ của mố cầu: *Mố cầu đ•ợc thiết kế sơ bộ là mố chữ U, đ•ợc đặt trên hệ cọc đóng. Mố chữ U có nhiều •u điểm nh•ng nói chung tốn vật liệu nhất là khi có chiều cao lớn, mố này có thể dùng cho nhịp có chiều dài bất kỳ. Cấu tạo của mố nh• hình vẽ SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 26
  27. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 580 40 50 40 60 20 150 160 30 400 20 100 150 450 350 150 50 260 140 50 500 200 400 100 300 100 150 100 300 100 -Kích th•ớc trụ cầu: Trụ cầu gồm có 5 trụ với 3 trụ chính đ•ợc thiét kế sơ bộ có chiều cao 13 m, hai trụ còn lại giảm dần chiều cao: Kích th•ớc sơ bộ của trụ cầu nh• hình vẽ : 2.1.Khối l•ợng bê tông côt thép kết cấu phần d•ới : 2.1.1.Thể tích và khối l•ợng mố: a.Thể tích và khối l•ợng mố: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 27
  28. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 580 40 50 40 60 20 150 175 30 400 20 100 150 450 350 150 50 260 140 50 500 200 400 100 300 100 150 100 300 100 -Thể tích bệ móng một mố 3 Vbm = 2.5*5*12 = 150(m ) -Thể tích t•ờng cánh 3 Vtc = 2*(2.6*6.4 + 1/2*3.3*3.3 + 1.5*3.3)*0.5 = 27.03 (m ) -Thể tích thân mố 3 Vtm = (0.4*1.9+4.5*1.4)*11.1 = 78.36( m ) -Tổng thể tích một mố 3 V1mố = Vbm + Vtc + Vtm = 150 + 27.03+ 78.36 =255.39(m ) -Thể tích hai mố 2 V2mố = 2*255.39= 510.78 (m ) -Hàm l•ợng cốt thép mố lấy 80 (kg/m3) 80*510.78 = 40862.4 (kg) = 40.86 (T) b.Móng trụ cầu: Khối l•ợng trụ cầu: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 28
  29. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông  Khối l•ợng trụ chính : Năm trụ có MCN giống nhau nên ta tính gộp cả năm trụ : 2 3  Khối l•ợng thân trụ : Vtt=(4.4*1.8+3.14/4x1.8 )x10.5=110(m ) 3  Khối l•ợng móng trụ : Vmt=5x2.5x8=100 (m ) 3  Khối l•ợng mũ trụ :Vxm=11.6 1,5 2.5 - 2(2.8 0,75 0,75 2,5)= 35.625m 3  Khối l•ợng 1 trụ là : V1tru=35.625+100+110=245.625 m  Khối l•ợng 5 trụ là : V = 5 x 245.625 = 1228.125 m3 Khối l•ợng trụ: Gtrụ= 1.25 x 245.625 x 2.5 = 767.58 T Thể tích BTCT trong công tác trụ cầu: V = 767.58 m3 Sơ bộ chọn hàm l•ợng cốt thép thân trụ là 150 kg/ m3 , hàm l•ợng thép trong móng trụ là 80 Nên ta có : khối l•ợng cốt thép trong 1 trụ là mth=110x0.15+100x0.08+19.87x0.1=26.487(T) c. Xác định sức chịu tải của cọc: vật liệu : 2 - Bê tông cấp 30 có fc’ =300 kg/cm - Cốt thép chịu lực AII có Ra=2400kg/cm2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Sức chịu tải của cọc D=1000mm Theo điều A5.7.4.4-TCTK sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc tính theo công thức sau PV = .Pn . Với Pn = C•ờng độ chịu lực dọc trục danh định có hoặc không có uốn tính theo công thức : Pn = .{m1.m2.fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast}= 0,75.0.85{0,85. fc’.(Ac - Ast) + fy.Ast} SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 29
  30. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Trong đó : = Hệ số sức kháng, =0.75 m1,m2 : Các hệ số điều kiện làm việc. fc’ =30MPa: C•ờng độ chịu nén nhỏ nhất của bêtông fy =420MPa: Giới hạn chảy dẻo quy định của thép Ac: Diện tích tiết diện nguyên của cọc 2 2 Ac=3.14x1000 /4=785000mm 2 Ast: Diện tích của cốt thép dọc (mm ). Hàm l•ợng cốt thép dọc th•ờng hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3%. với hàm l•ợng 2% ta có: 2 Ast=0.02xAc=0.02x785000=15700mm Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu là: 3 PVl =0.75x0,85x(0,85x30x(785000-15700)+ 420x15700) = 16709.6x10 (N). Hay PVl = 1670.9 (T). d.Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Số liệu địa chất: - Lớp 1: Cát pha sét - Lớp 2: Cát mịn chặt vừa - Lớp 3: Sét pha cát - Lớp 4: Cát thô lẫn sỏi Theo điều 10.7.3.2 sức kháng đỡ của cọc đ•ợc tính theo công thức sau: QR= Qn= qpQp Với Qp=qpAp; Trong đó: Qp :Sức kháng đỡ mũi cọc qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (Mpa) qp : Hệ số sức kháng qp=0.55 (10.5.5.3) 2 Ap : Diện tích mũi cọc (mm ) SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 30
  31. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Xác định sức kháng mũi cọc : qp=3qu Ksp d (10.7.3.5) Trong đó : Ksp : khả năng chịu tải không thứ nguyên. d : hệ số chiều sâu không thứ nguyên. s (3 d ) D K sp (10.7.3.5-2) t 10 1 300 d sd H S d 1 0,4 3,4 D S qu : C•ờng độ chịu nén dọc trục trung bình của lõi đá (Mpa), qu = 35 Mpa Ksp : Hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên Sd : Khoảng cách các đ•ờng nứt (mm).Lấy Sd = 400mm. td : Chiều rộng các đ•ờng nứt (mm). Lấy td=6mm. D : Chiều rộng cọc (mm); D=1000mm. Hs : Chiều sâu chôn cọc trong hố đá(mm). HS = 1800mm. Ds : Đ•ờng kính hố đá (mm). DS = 1200mm. Tính đ•ợc : d =1.6 KSP = 0.145 2 Vậy qp = 3 x30 x0,145x1,6=20.88Mp = 2088T/m Sức chịu tải tính toán của cọc (tính theo công thức 10.7.3.2-1) là : 2 6 QR = .Qn = qP.Ap = 0.5 x 2088 x 3.14 x 1000 /4 = 819.5x10 N =819.5 T Trong đó: QR : Sức kháng tính toán của các cọc. : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc đ•ợc quy định trong bảng 10.5.5-3 As : Diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc S q D (mm) H D (mm) t (mm) d u d K Q (KN) s s đ (mm) (MPa) sp p 1200 1800 1000 6 400 35 0.145 2088 I.3.2.2 3.Tính toán số l•ợng cọc móng mố và trụ cầu: Tính tải  *Gồm trọng l•ợng bản thân mố và trọng l•ợng kết cấu nhịp A.Xác định tải trọng tác dụng lên mố: - Đ•ờng ảnh h•ởng tải trọng tác dụng lên mố : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 31
  32. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông tĩnh tải 35m 1 Hình 2-1 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên mố DC = Pmố+(gdầm+gbmc+glan can)x =(255.39x24)+((105.264+54.72+11.5+6)x0.5x35= 866.74 KN DW = glớpphủx =44.928 x0.5x35= 696.38 KN -Hoạt tải: Theo quy định của tiêu chuẩn 22tcvn272-05 thì tải trọng dùng thiết kế là giá trị bất lợi nhất của tổ hợp: +Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế +Xe tải 2 trụcthiết kế và tải trọng làn thiết kế +(2 xe tải 3 trục+tải trọng làn)x0.9 Tính phản lực lên mố do hoạt tải: +Chiều dài nhịp tinh toán: 34.4 m Đ•ờng ảnh h•ởng phản lực và sơ đồ sếp tải thể hiện nh• sau: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 32
  33. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 0.93T/m 11T 11T 1.2m 14.5T 14.5T 3.5T 4.3m 4.3m 1 0.96 0.88 0.74 Hình 2-2 Sơ đồ xếp tải lên đ•ờng ảnh h•ởng áp lực mố Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng nh• sau - Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn+ng•ời đi bộ): LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn Trong đó: + n : số làn xe , n = 2 + m : Hệ số làn xe , m = 1 IM + IM : Lực xung kích , (1 ) 1.25 100 + Pi, yi : tải trọng trục xe và tung độ đ•ờng ảnh h•ởng + : Diên tích đ•ờng ảnh h•ởng + W : tải trọng làn W = 9.3KN/m. + do xe 3 trục và tải trọng làn thiết kế : LL =2 1 1.25 [(1+0.859) 145+0.717 35] + 2 1 9.3 0.5 34.4 = 1019.345KN + do xe 2 trục và tải trọng là thiết kế : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 33
  34. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông LL(Xe 2 trục) = 2 1 1.25 (1+0.96) 110+2 1 9.3 15.2 = 821.72 KN=82.17T Vậy: LL = max(LL(Xe tải), LL(Xe 2 trục) ) = 1019.345 KN=101.93T Vậy tổ hợp HL đ•ợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nguyên nhân Trạng thái giới Nội DC DW LL hạn lực ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) C•ờng độ I P(T) 866.74x1.25 59.68 x1.5 101.93T x1.75 1383.2425 B.Xác định tải trọng tác dụng trụ: - Đ•ờng ảnh h•ởng tải trọng tác dụng lên móng: tĩnh tải 35m 35m 1 Hình 2-3 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên móng DC = Ptrụ+(gdầm1+glan can)x = (245.625 x2.5)+(1.9x6+ 0.6+0.11)x42 =1122.68T DW = glớpphủx =3.85x42 =161.7 T -Hoạt tải: Đ•ờng ảnh h•ởng tải trọng tác dụng lên trụ: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 34
  35. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 14.5T 14.5T 3.5T 4.3m 4.3m 0.93T/m 35m 35m 0.898 1 0.898 11T 11T 1.2m 0.93T/m 35m 35m 0.971 1 14.5T 14.5T 3.5T 14.5T 14.5T 3.5T 4.3m 4.3m 15m 4.3m 4.3m 0.93T/m 35m 35m 0.540 0.438 0.795 0.898 1 0.643 Hình 2-4 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên móng - Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn): LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn Trong đó: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 35
  36. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông + n : số làn xe , n = 2 + m : Hệ số làn xe , m = 1 IM + IM : Lực xung kích , (1 ) 1.25 100 + Pi, yi : tải trọng trục xe và tung độ đ•ờng ảnh h•ởng + : Diên tích đ•ờng ảnh h•ởng + W : tải trọng làn W = 9.3KN/m. +Tổ hợp 1: 1 xe tải 3 trục+ tt làn: LLxetải=2x1x1.25x(14.5+14.5x0.898+3.5x0.898) +2x1x0.93x42=154.78 +Tổ hợp 2: 1 xe tải 2 trục+ tt làn: LLxe tải 2 trục= 2x1x1.25x(11+11x0.971)+2x1x0.93x42=132.323T +Tổ hợp 3: 2 xe tải 3 trục+ tt làn: LLxetải=(2x1x1.25x(14.5+14.5x0.898+3.5x0.795+14.5x0.438+14.5x0.540+3.5x0.643) +2x1x0.93x42)x0.9 =175.46 T Vậy tổ hợp HL đ•ợc chọn làm thiết kế Tổng tải trọng tính đ•ới đáy đài là Tĩnh tảI x hệ số Trạng thái Nội DC DW LL giới hạn lực ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) C•ờng độ I P(T) 1122.68x1.25 161.7 x1.5 154.78x1.75 1982.915 Tính số cọc cho móng trụ, mố: n= xP/Pcọc Trong đó: : hệ số kể đến tải trọng ngang; =1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải trong ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr•ợt của đất đắp trên mố). SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 36
  37. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên. Pcọc=min (Pvl,Pnđ) Hạng Tên Pvl Pnđ Pcọc Tải trọng Hệ số số cọc Chọn mục Trụ giữa T2 1670.9 819.5 819.5 1982.915 1.5 3.6 6 Mố M1 1670.9 819.5 819.5 1383.2425 2 3.4 6 4.Dự kiến ph•ơng án thi công: 4.1.Thi công mố: B•ớc 1 : Chuẩn bị mặt bằng. -chuẩn bị vật liệu ,máy móc thi công. -xác định phạm vi thi công,định vị trí tim mố. -dùng máy ủi ,kết hợp thủ công san ủi mặt bằng. B•ớc 2 : Khoan tạo lỗ - đ•a máy khoan vào vị trí. - định vị trí tim cọc - Khoan tạo lỗ cọc bằng máy chuyên dụng với ống vách dài suốt chiều dài cọc. B•ớc 3 : Đổ bê tông lòng cọc - Làm sạch lỗ khoan. - Dùng cẩu hạ lồng cốt thép. - Lắp ống dẫn ,tiến hành đổ bê tông cọc B•ớc 4: - Kiểm tra chất l•ợng cọc - Di chuyển máy thực hiện các cọc tiếp theo . B•ớc 5 : - đào đất hố móng. B•ớc 6 : - Làm phẳng hố móng. - đập đầu cọc. - đổ bê tông nghèo tạo phẳng. B•ớc 7 : - Làm sạch hố móng ,lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép bệ móng. - đổ bê tông bệ móng. - Tháo dỡ văng chống ,ván khuôn bệ. B•ớc 8 : - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép thân mố. - đổ bê tông thân mố. - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép t•ờng thân ,t•ờng cánh mố. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 37
  38. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Tháo dỡ ván khuôn đà giáo. - Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp. 4.2.Thi công trụ cầu: B•ớc 1: - Dùng phao trở nổi đến vị trí thi công trụ bằng các máy chuyên dụng. - Phao trở nổi phải có đối trọng để đảm bảo an toàn thi công. Không bị lệch phao khi đóng cọc B•ớc 2: - Đo đạc xác định tim trụ, tim vòng vây cọc ván thép, khung định vị - Hạ khung định vị, đóng cọc ván thép. Vòng vây cọc ván B•ớc 3: - Đổ bê tông bịt đáy theo ph•ơng pháp vữa dâng - Hút n•ớc ra khỏi hố móng - Đập đầu cọc, sửa sang hố móng - Lắp dựng ván khuôn, cốt thép và đổ bê tông bệ trụ. B•ớc 4 - Lắp dựng ván khuôn ,bố trí cốt thép. - Đổ bê tông thân trụ ,mũ trụ . - Hoàn thiện trụ, tháo dỡ đà giáo ván khuôn, dùng búa rung nhổ cọc ván thép tháo dỡ hệ thống khung vây cọc định vị 3.3.Thi công kết cấu nhịp: B•ớc 1: Chuẩn bị : - Lắp dựng giá ba chân - Sau khi bê tông trụ đạt c•ờng độ tiến hành thi công kết cấu nhịp - Tập kết dầm ở hai đầu cầu B•ớc 2: - Dùng giá ba chân cẩu lắp dầm ở hai đầu cầu - Tiến hành đổ bê tông dầm ngang. - Đổ bê tông bản liên kết giữa các dầm - Di chuyển giá ba chân thi công các nhịp tiếp theo B•ớc 3:Thi công nhịp 35 m - Lắp dựng giá ba chân - Cẩu dầm vào vị trí lắp dựng - Bố trí cốt thép, đổ dầm ngang - Đổ bê tông bản liên kết các dầm B•ớc 4: Hoàn thiện -Tháo lắp giá ba chân - Đổ bê tông mặt đ•ờng SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 38
  39. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Lắp dựng vỉa chắn ô tô lan can, thiết bị chiếu sáng, ống thoát n•ớc ,Lắp dựng biển báo Lập tổng mức đầu t• Bảng thông kê vật liệu ph•ơng án cầu dầm giản đơn Đơn giá Thành tiền TT Hạng mục Đơn vị Khối l•ợng (đ) (đ) 46.652,593, Tổng mức đầu t• đ (A+B+C+D) ,500 Đơn giá trên 1m2 mặt đ cầu 14,433,429 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 28,114,625,740 Giá trị dự toán xây lắp AI đ chính I+II+III 24,447,500,640 I Kết cấu phần trên đ 18,281,763,840 1 Khối l•ợng bê tông m3 1650 8,000,000 13,200,000,000 2 Bêtông át phan mặt cầu m3 385 1,300,000 500,500,000 3 Bêtông lan can m3 111.47 800,000 89,176,000 4 Cốt thép lan can kg 16.72 8,500,000 142,120,000 5 Gối dầm Bộ 30 140,000,000 4,200,000,000 6 Khe co giãn loại 5cm m 21 2,000,000 42,000,000 7 Lớp phòng n•ớc m2 5.504 85,000 467,840 8 ống thoát n•ớc ống 90 150,000 13,500,000 9 Đèn chiếu sáng Cột 16 8,500,000 136,000,000 II Kết cấu phần d•ới đ 6,035,464,800 1 Bêtông mố m3 510.78 800,000 408,624,000 2 Bêtông trụ m3 1074.45 1,000,000 1,074,450,000 3 Cốt thép mố T 40.86 8,000,000 326,880,000 4 Cốt thép trụ T 121.20 8,000,000 969,600,000 Cọc khoan nhồi D = 5 m 1.0m 900 3,000,000 2,700,000,000 6 Công trình phụ trợ % 20 (1+2+3+4) 555,910,800 III Đ•ờng hai đầu cầu 130,272,000 1 Đắp đất m3 877.4 30,000 26,322,000 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 39
  40. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 2 Móng + mặt đ•ờng m2 693 150,000 103,950,000 AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 3,667,125,096 B Chi phí khác % 10 A 2,811,462,574 C Tr•ợt giá % 3 A 843,438,772 D Dự phòng % 5 A+B 1,546,304,416 Ph•ơng án 3: Cầu giàn thép. I.Mặt cắt ngang và sơ đồ nhịp: - Khổ cầu: Cầu đ•ợc thiết kế cho 2 làn xe và 2 làn ng•ời đi K = 8 + 2*0.5=9(m) - Tổng bề rộng cầu kể cả lan can và giải phân cách: B = 9(m) - Sơ đồ nhịp: 58+58+58=174(m) -khổ thông thuyền : B =25m, H = 3.5m (khổ thông thuyền cấp 4). II. Tính toán sơ bộ khối l•ợng ph•ơng án kết cấu nhịp: 1.Ph•ơng án kết cấu: . +Cấu tạo dàn chủ: -Chọn sơ đồ dàn chủ là loại dàn thuộc hệ tĩnh định, có 2 biên song song, có đ•ờng xe chạy d•ới. Từ yêu cầu thiết kế phần xe chạy 8m nên ta chọn khoảng cách hai tim dàn chủ là 7.5m. +Chiều cao dàn chủ: Chiều cao dàn chủ chọn sơ bộ theo kinh nghiệm với biên song song: 1 1 1 1 h l 58 (10.7 5.8)mvà h > H + h + h + h 7 10 nhịp 7 10 dng mc cc + Chiều cao tĩnh không trong cầu : H = 5 m + Chiều cao dầm ngang: 1 1 h B (1.6 0.95)m chọn h = 1.2 m dng 7 12 dng + Chiều dày bản mặt cầu chọn: hmc = 0.2m + Chiều cao cổng cầu: hcc = (0.15 0.3)B= 1.71-3.42 m. Chọn hcc = 1.8m *Chiều cao cầu tối thiểu là: h > 4.5 + 1.2 + 0.2 + 1.8 = 7.7 m *Với nhịp 58m ta chia thành 10 khoang giàn, chiều dài mỗi khoang d = 5.8m . +Chọn chiều cao dàn sao cho góc nghiêng của thanh dàn so với ph•ơng ngang 450 600 , hợp lý nhất 500 530 . SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 40
  41. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông . +Chọn h = 9m 450 hợp lý. Cấu tạo hệ dầm mặt cầu: +Chọn 5 dầm dọc đặt cách nhau 1.7m. +Chiều cao dầm dọc sơ bộ chọn theo kinh nghiệm : 1 1 h d 0.75 0.5m chọn h = 0.5m dng 10 15 dng . +Bản xe chạy kê tự do lên dầm dọc. . +Đ•ờng ng•ời đi bộ bố trí ở bên ngoài dàn chủ. . +Cấu tạo hệ liên kết gồm có : . -liên kết dọc trên . -liên kết dọc d•ới . - hệ liên kết ngang 50 900 50 165 330 135 265 265 135 50 2% 800 2% 50 60 170 170 170 170 60 50 900 50 Hình 1: Cấu tạo hệ dầm mặt cầu Cấu tạo mặt cầu: - Độ dốc ngang cầu là 2% về hai phía - Lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: +Lớp bê tông atfan: 5cm. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 41
  42. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông +Lớp bảo vệ : 4cm +Lớp phòng n•ớc : 1cm +Đệm xi măng : 1cm +Lớp tạo độ dốc ngang : 1.0 – 1.2 cm Cấu tạo trụ: +Thân trụ gồm 2 cột trụ tròn đ•ờng kính 160cm cách nhau theo ph•ơng ngang cầu là 4.4m +Bệ móng cao 2.5m, rộng 8m theo ph•ơng ngang cầu, 8m theo ph•ơng dọc cầu và đặt d•ới lớp đất phủ (dự đoán là đ•ờng xói chung) +Dùng cọc khoan nhồi D100cm, mũi cọc đặt vào lớp sét cứng, chiều dài cọc là 25m Kich th•ớc sơ bộ trụ cầu nh• hình vẽ 1150 900 30 75 75 75 75 60 200 60 450 450 180 1 1 400 400 100 200 100 50 50 100 500 100 250 500 200 250 1000 2 2187 2 150 350 350 150 100 300 100 MC 2-2 MC 1-1 1000 100 500 300 100 150 350 Cấu tạo mố: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 42
  43. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông +Dạng mố có t•ờng cánh ng•ợc bê tông cốt thép +Bệ móng mố dày 2.5m, rộng 5m theo ph•ơng dọc cầu, rộng 8m theo ph•ơng ngang cầu ,đ•ợc đặt d•ới lớp đất phủ +Dùng cọc khoan nhồi D100cm, mũi cọc đặt vào lớp sét cứng, chiều dài cọc là 25 Kich th•ớc sơ bộ mố cầu nh• hình vẽ 580 40 50 40 60 20 150 150 30 400 20 100 450 450 150 50 260 140 50 1000 500 250 350 100 300 100 150 100 300 100 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 43
  44. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông I.3.2.3 2.Tính toán khối l•ợng công tác : I.3.3 2.1.Sơ bộ khối l•ợng công tác I.3.3.1 2.1.1.Hoạt tải HL93: Tải trọng t•ơng đ•ơng của tất cả các loại hoạt tải bao gồm ôtô HL93 đ•ợc tính theo công thức: IM k m 1 .q . m. .q . m. q 0 100 ll ll lan lan ng ng Trong đó: IM: lực xung kích tính theo phần trăm; IM=25% m: hệ số làn xe,vì có 2 làn nên m=1. HL93, lan,: hệ số phân phối ngang xe HL93, làn, qHL93,qlan,: tải trọng t•ơng đ•ơng của xe 3 trục, tải trọng làn, qHL93=0,93 T/m, (Ytr =1.218; Yph =1.059) HL9=0.5(y1+y2+y3+y4) =0.5(0.871+0.659+0.518+0.306) =1.177 14.5 14.5 3.5 qL L/4 10.838 12.988 14.063 L=58m qllx =14.5x10.838+14.5x14.063+3.5x12.988 =406.522 qll=406.522/ =406.522/(58x14.063)x0.5 =0.7708 T/m Vậy ta có: k0 1x1.25x0.7708 1.333 1x1.333x0.93. 1.2x1.5x0.3 =3.424 T/m 2.1.2.Tĩnh tải g1 và g2 -Vật liệu: 2 +Bê tông cấp 30 có fc’ =300 kg/cm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 44
  45. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông +Cốt thép chịu lực AII có Ra=2400kg/cm2 + 2 C•ờng độ tính toán khi chịu lực dọc R0 = 2700 Kg/cm . 2 +C•ờng độ tính toán khi chịu uốn Ru = 2800 Kg/cm . -Trọng l•ợng lớp phủ mặt cầu gồm 5 lớp: +Bê tông alpha: 5cm +Lớp bảo vệ : 4cm +Lớp phòng n•ớc: 1cm +Đệm xi măng: 1cm +Lớp tạo độ dốc ngang: 1.0 - 12 cm) trên 1m2 của kết cấu mặt đ•ờng -phần bộ hành lấy sơ bộ nh• sau: 2 g = 0.35 T/m glp =0.35 x 12 =4.2 T/m -Trọng l•ợng bản BTCT mặt cầu: gmc = 2.5(0.2x7.5 + 0.15x3) = 4.875 T/m. - -Trọng l•ợng hệ dầm mặt cầu trên 1m2 mặt bằng giữa hai tim giàn (khi có dầm ngang và dầm dọc hệ mặt cầu) lấy sơ bộ là 0.1 T/m2 => gdmc = 0.1 x 9 = 0.9 T/m. -Trọng l•ợng của lan can : glc=[(0.865x0.180)+(0.50-0.18)x0.075+0.050x0.255+0.535x0.050/2+(0.50- 0.230)x0.255/2]x2.5=0.6006 T/m Thể tích lan can: Vl c = 2x0.24x240 = 115.315(m3) Cốt thép lan can : ml c = 0,15x115.315 = 17.29 T(hàm l•ợng cốt thép trong lan can và gờ chắn bánh lấy bằng 150 kg/ m3) -Trọng l•ợng của giàn xác định theo công thức N.K.Ktoreletxki n a k n g n g b g h 0 1 mc 2 dmc l d R n2 1 b l Trong đó: + l: nhịp tính toán của giàn lấy bằng 58 m. + nh=1.75 n1=1.5, n2=1.25. các hệ số v•ợt tải của hoạt tải, tĩnh tải lớp mặt cầu, của dầm mặt cầu và hệ liên kết + : trọng l•ợng riêng của thép = 7.85 T/m3. + R: c•ờng độ tính toán của thép, R= 19000 T/m2 + a, b: đặc tr•ng trọng l•ợng tuỳ theo các loại kết cấu nhịp khác nhau. Với nhịp giàn giản đơn l= 58m thì lấy a = b = 3.5 + : hệ số xét đến trọng l•ợng của hệ liên kết giữa các dầm chủ; =0.12 + k0: tải trọng t•ơng đ•ơng của tất cả các loại hoạt tải (ô tô HL93). SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 45
  46. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông k0=3.424 T/m Vậy ta có trọng l•ợng của giàn là: 1.75 3.5 3.424 3.51.25 4.875 0.9 1.5 4.2 0.9 0.11 g 58 2.68 T/m d 19000 1.251 0.12 3.5 58 7.85 -Trọng l•ợng của hệ liên kết là: glk = 0.1 x gd = 0.1 x 2.68= 0.268T/m -Trọng l•ợng của 1 giàn chính là: Gd = gd + glk = 2.68 +0.268 = 2.948 T/m => Trọng l•ợng thép của toàn bộ 1 kết cấu nhịp là : Gg =2.948*80=236 T => Trọng l•ợng thép của toàn bộ 3 nhịp là : Ggian=3*236=708 T SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 46
  47. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông a.a.Móng mố M1 , M2 : Khối l•ợng mố cầu: 580 40 50 40 60 20 150 150 30 400 20 100 450 450 150 50 260 140 50 1000 500 250 350 100 300 100 150 100 300 100 - Thể tích t•ờng cánh: Chiều dày t•ờng cánh : 3 Vtc = 2*(2.6*6.2+1/2*3.3*3.3+1.5*3.3)x0.5 = 26.51 m - Thể tích thân mố: 3 Vth = (1.4x4.5 + 0.4x1.7)x10.1 = 77.47m - Thể tích bệ mố: 3 Vb = 2.5 x 5 x 12 = 150 m => Khối l•ợng 01 mố cầu: 3 Vmố = 26.51+77.47+150=253.98 m => Khối l•ợng 2 mố cầu: 3 Vmố = 2*253.98=507.96 m Sơ bộ chọn hàm l•ợng cốt thép trong mố 80 kg/ m3 Khối l•ợng cốt thép trong mố là : mth 0.08x507.96 40.63 T Xác định tải trọng tác dụng lên mố: - Đ•ờng ảnh h•ởng tải trọng tác dụng lên mố: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 47
  48. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 14.5T14.5T3.5T 0.93T/m 4.3m 4.3m L=58m 1 11T 11T 1.2m 0.93T/m L=58m 1 0.984 Hình 1-1 Đ•ờng ảnh h•ởng áp lực lên mố DC = Pmố+(ggian+gbmc+glan can+g dệ mc)x = (2.5x253.98)+(2.948x2+0.11+ 0.9+ 4.875)x0.5x58=1100.17T DW = glớpphủx =3.85x0.5x58=144.375 T -Hoạt tải: Theo quy định của tiêu chuẩn 22tcvn272-05 thì tải trọng dùng thiết kế là giá trị bất lợi nhất của tổ hợp: +Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế +Xe tải 2 trụcthiết kế và tải trọng làn thiết kế Tính phản lực lên mố do hoạt tải: +Chiều dài nhịp tinh toán:58m Đ•ờng ảnh h•ởng phản lực và sơ đồ sếp tải thể hiện nh• sau SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 48
  49. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 14.5T 14.5T 3.5T 0.93T/m L=58m 1 0.943 0.885 11T 11T 0.93T/m L=58m 1 0.984 Hình 1-2 Sơ đồ xếp tải lên đ•ờng ảnh h•ởng áp lực mố Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng nh• sau - Với tổ hợp HL-93K(xe tải thiết kế+tải trọng làn): LL=n.m.(1+IM/100)(Piyi)+n.m.Wlàn 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 đ•ờng ảnh h•ởng :diện tích đ•ởng ảnh h•ởng Wlàn, Wlàn=0.93T/m, LLxetải=2x1x1x(14.5+14.5x0.943+3.5x0.885)+2x1x0.93x(0.5x58)=132.292T PL=2x0.45x(0.5x58) =33.75 T LLxe tải 2 trục= 2x1x1x(11+11x0.984)+2x1x0.93x(0.5x58) =113.398 T Vậy tổ hợp HL đ•ợc chọn làm thiết kế Vậy toàn bộ hoạt tải và tỉnh tải tính toán tác dụng lên bệ mố là: Nguyên nhân Trạng thái giới Nội DC DW LL hạn lực C•ờng độ I ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 49
  50. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông P(T) 1100.17x1.25 144.375x1.5 132.292x1.75 1882.35 b.b.Móng trụ cầu: Khối l•ợng trụ cầu: 1150 900 30 75 75 75 75 60 200 60 450 450 180 1 1 400 400 100 200 100 50 50 100 500 100 250 500 200 250 1000 2 2187 2 150 350 350 150 100 300 100 MC 2-2 MC 1-1 1000 100 500 300 100 150 350  Khối l•ợng trụ chính : Hai trụ có MCN giống nhau nên ta tính gộp cả hai trụ T1 và T1’ 2 3  Khối l•ợng thân trụ : Vtt=(4.4x1.6+3.14x1.6 /4)x10.5=95.02(m ) 3  Khối l•ợng móng trụ : Vmt=8x2.5x8=160 (m ) 3  Khối l•ợng mũ trụ :Vxm=8 1,5 2.0 -2(1 0,75 0,75 2,0)=21.75m 3  Khối l•ợng 1 trụ là : V1tru=95.02+160+21.75=276.77m  Khối l•ợng 2 trụ là : V = 2 x 276.77 = 553.54 m3 Khối l•ợng trụ: Gtrụ= 1.25 x 276.77 x 2.5 = 864.90 T Thể tích BTCT trong công tác trụ cầu: V = 553.54 m3 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 50
  51. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Sơ bộ chọn hàm l•ợng cốt thép thân trụ là 150 kg/ m3 , hàm l•ợng thép trong móng trụ là 80 Nên ta có : khối l•ợng cốt thép trong 1 trụ là mth=95.02x0.15+160x0.08+21.75x0.1=29.23(T) Xác định tải trọng tác dụng lên trụ: Trọng l•ợng kết cấu nhịp - Trọng l•ợng lớp phủ mặt cầu : glp =3.85 T/m - Trọng l•ợng bản BTCT mặt cầu : gmc = 4.875T/m. - Trọng l•ợng của gờ chắn : gcx = 0.625 T/m. - Trọng l•ợng hệ dầm mặt cầu : gdmc = 0.9 T/m. - Trọng l•ợng của lan can lấy sơ bộ : glc = 0.11 T/m. - Trọng l•ợng của 1 giàn chính là : Gd = 2.948T/m - Đ•ờng ảnh h•ởng tải trọng tác dụng lên trụ: 58m 58m 1 Hình 1-3 Sơ đồ xếp tải lên đ•ờng ảnh h•ởng áp lực móng -Diện tích đ•ờng ảnh h•ởng áp lực trụ : =58 DC = Ptrụ+(ggiàn+gbản n+glan can)x DC =(276.77x2.5)+(2.948x2+4.875+0.11)x58=1598.625 T DW = glớp phủx =3.85x75=288.75 T Hoạt tải: - Do hoạt tải HL 93+ SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 51
  52. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 14.5T 14.5T 3.5T 0.93T/m 58m 58m 1 0.943 0.943 11T 11T 0.93T/m 58m 58m 1 0.984 3.5T 14.5T 14.5T 3.5T 14.5T 14.5T 0.93T/m 15m 58m 58m 1 0.943 0.943 Hình 1-4 Sơ đồ xếp tải lên đ•ờng ảnh h•ởng áp lực móng LL=n.m.(1+IM/100).(Pi.yi)+n.m.Wlàn. Trong đó n: số làn xe m: hệ số làn xe IM:lực xung kích của xe, khi tính mố trụ đặc thì (1+IM/100)=1 Pi: tải trọng trục xe, yi: tung độ đ•ờng ảnh h•ởng :diện tích đ•ởng ảnh h•ởng Wlàn,: tải trọng làn Wlàn=0.93T/m,Png•ời=0.45 T/m +Tổ hợp 1: Xe tải 3 trục+tải trọng làn LLxetải=2x1x1x(14.5+14.5x0.943+3.5x0.943) +2x1x(0.93)x58=202.448T +Tổ hợp 2: 1 xe tải 2 trục+tải trọng làn LLxe tải 2 trục= 2x1x1x(11+11x0.984)+2x1x0.93x58=183.148T +Tổ hợp 3: (2 xe tải 3 trục+tải trọng làn)x0.9 LLxetải=(2x1x1x(14.5+14.5x0.943+3.5x0.885+14.5x0.685+14.5x0.743+ +3.5x0.8)+2x1x0.93x57)x0.9 = 224.148 T SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 52
  53. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Vậy tổ hợp 2 đ•ợc chọn làm thiết kế Tổng tải trọng tính đ•ới đáy đài là Nguyên nhân Trạng thái giới Nội DC DW LL hạn lực ( D=1.25) ( W=1.5) ( LL=1.75) C•ờng độ I P(T) 1598.62x1.25 288.75x1.5 224.148x1.75 2941.79 c.Tính số cọc cho móng trụ, mố: n= xP/Pcọc Trong đó: : hệ số kể đến tải trọng ngang; =1.5 cho trụ , = 2.0 cho mố(mố chịu tải trong ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr•ợt của đất đắp trên mố). P(T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ đã tính ở trên. Pcọc=min (Pvl,Pnđ) Hạng mục Tên Pvl Pnđ Pcọc Tải trọng Hệ số số cọc Chọn Trụ giữa T2 1670.9 819.5 819.5 2941.79 1.5 5.38 6 Mố M1,2 1670.9 819.5 819.5 1735.91 2 4.23 6 I.3.3.2 I.3.3.3 III.Biện pháp thi công cầu giàn thép: I.3.3.4 III.1Ph•ơng án cầu giàn thép: a.a.Thi công mố cầu: B•ớc 1 : Chuẩn bị mặt bằng. -chuẩn bị vật liệu ,máy móc thi công. -xác định phạm vi thi công,định vị trí tim mố. -dùng máy ủi ,kết hợp thủ công san ủi mặt bằng. B•ớc 2 : Khoan tạo lỗ - đ•a máy khoan vào vị trí. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 53
  54. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - định vị trí tim cọc - Khoan tạo lỗ cọc bằng máy chuyên dụng với ống vách dài suốt chiều dài cọc. B•ớc 3 : Đổ bê tông lòng cọc - Làm sạch lỗ khoan. - Dùng cẩu hạ lồng cốt thép. - Lắp ống dẫn ,tiến hành đổ bê tông cọc B•ớc 4: - Kiểm tra chất l•ợng cọc - Di chuyển máy thực hiện các cọc tiếp theo . B•ớc 5 : - đào đất hố móng. B•ớc 6 : - Làm phẳng hố móng. - đập đầu cọc. - đổ bê tông nghèo tạo phẳng. B•ớc 7 : - Làm sạch hố móng ,lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép bệ móng. - đổ bê tông bệ móng. - Tháo dỡ văng chống ,ván khuôn bệ. B•ớc 8 : - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép thân mố. - đổ bê tông thân mố. - Lắp dựng đà giáo ván khuôn ,cốt thép t•ờng thân ,t•ờng cánh mố. - Tháo dỡ ván khuôn đà giáo. - Hoàn thiện mố sau khi thi công xong kết cấu nhịp. b.b.Thi công trụ : -Trụ cầu đ•ợc xây dựng nh• ph•ơng án cầu liên tục c.c.Thi công kết cấu nhịp: B•ớc 1 : Giai đoạn chuẩn bị - Tập kết vật t• phục vụ thi công - Lắp dựng hệ đà giáo, tru tạm phục vụ thi công nhịp gần bờ B•ớc 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 đ•ợc chở ra vị trí lắp hẫng bằng hệ ray B•ớc 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 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 54
  55. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Dùng cẩu chân cứng lắp hẫng các khoang còn lại của nhịp. B•ớc 4 : Hợp long nhịp giữa B•ớc 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 - Thi công lớp phủ mặt cầu - Thi công lan can, hệ thống thoát n•ớc, lan can ng•ời đi bộ - Thi công 10m đ•ờng 2 đầu mố - Hoàn thiện toàn cầu, thu dọn công tr•ờng, thanh thải lòng sông SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 55
  56. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Lập tổng mức đầu t• Bảng thông kê vật liệu ph•ơng án cầu giàn thép Đơn giá Thành tiền TT Hạng mục Đơn vị Khối l•ợng (đ) (đ) (A+B+C+D 48,636,952,80 Tổng mức đầu t• đ ) 0 Đơn giá trên 1m2 mặt đ cầu 15,960,286 38,480,314,60 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 0 Giá trị dự toán xây lắp 32,561,143,13 AI đ chính I+II+III 0 23,522,117,53 I Kết cấu phần trên đ 0 Khối l•ợng thép dàn và 22,240,000,00 1 T hệ liên kết 708 30,000,000 0 2 Bêtông át phan mặt cầu m3 420 1,300,000 546,000,000 3 Bêtông lan can m3 115.315 800,000 92,252,000 4 Cốt thép lan can T 17.29 8,000 138,320 140,000,00 5 Gối dàm thép Bộ 20 0 2,650,000,000 Khe co giãn loại lớn 6 m (10cm) 42 2,000,000 84,000,000 7 Lớp phòng n•ớc m2 2.673 85,000 227,205 8 ống thoát n•ớc ống 90 150,000 13,500,000 9 Đèn chiếu sáng Cột 16 8,500,000 136,000,000 II Kết cấu phần d•ới đ 8,418,753,600 1 Bêtông mố m3 507.96 800,000 406,368,000 2 Bêtông trụ m3 553.54 1,000,000 553,540,000 3 Cốt thép mố T 40,636 7,500 304,770,000 4 Cốt thép trụ T 58,460 7,500 438,450,000 Cọc khoan nhồi D = 5 m 1.0m 750 8,500,000 6,875,000,000 6 Công trình phụ trợ % 20 (1+2+3+4) 335,625,600 III Đ•ờng hai đầu cầu 142,272,000 1 Đắp đất m3 877.40 30,000 26,322,000 2 Móng + mặt đ•ờng m2 693 150,000 163,950,000 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 56
  57. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông AII Giá trị xây lắp khác % 15 AI 5,234,171,470 B Chi phí khác % 10 A 3,458,031,460 C Tr•ợt giá % 3 A 1,894,409,438 D Dự phòng % 5 A+B 2,235,417,303 Phần 2: Thiết Kế Kỹ Thuật SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 57
  58. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Ch•ơng I : Tính toán bản mặt cầu +Chiều dài dầm: 29 m +Khổ cầu: B = 8.0 + 2x0.5 m +Tải trọng: đoàn xe HL93 +Quy trình thiết kế BGTVT 22 TCN 272-05. +Tiêu chuẩn thiết kế đ•ờng ôtô TCVN4054-05. Vật liệu : ' +C•ờng độ bêtông 28 ngày tuổi fc 50MPa . +C•ờng độ thép th•ờng Fy 400MPa . MặT CắT NGANG CầU 1/2 Mặt cắt giữa nhịp 1/2 Mặt cắt gối 50 800 50 35 i = 2% i = 2% 86.5 50 20 110 165 90 180 180 180 180 90 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 58
  59. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông mặt cắt 1/2 dầm chủ 20 a 165 a 30 150 100 1450 mặt cắt a-a 725 60 Mặt cắt giữa dầm chủ Mặt cắt gối dầm chủ 180 180 20 20 10 25 10 25 15 20 165 165 20 25 60 60 I .Ph•ơng pháp tính toán nội lực bản mặt cầu. -áp dụng ph•ơng pháp tính toán gần đúng theo TCN 4.6.2( điều 4.6.2 của 22TCN272-05) . Mặt cầu có thể phân tích nh• một dầm liên tục trên các gối là các dầm. II. Xác định nội lực bản mặt cầu . Sơ đồ tính và vị trí tính nội lực: Bản mặt cầu làm việc theo hai giai đoạn. * Giai đoạn một : Khi ch•a nối bản , bản làm việc nh• một dầm công son ngàm ở s•ờn dầm -. Sơ đồ tính: Là sơ đồ mũ thừa, chịu tải trọng phân bố đều : g1 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 59
  60. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 130 20 10 15 20 g1 +Trọng l•ợng bản thân bản: 2 -3 2 DC =Ws= g1 = hbản* BTCT = 0.2 x 24 = 4.8 KN/m = 4.8 x10 N/mm . S 2 1800 2 2 2 + Momen tại gối: Mo g . 4,8x10-3. 1944(N.mm) 1 2 2 * Giai đoạn hai : Sau khi nối bản, bản đ•ợc nối bằng mối nối •ớt, đổ trực tiếp với dầm ngang. Để tính nội lực giai đoạn này , phải tính tải trọng tác dụng lên bản : 1.Xác định chiều rộng bản cánh hữu hiệu: * Tổng chiều dài một dầm là 29m , để hai đầu dầm mỗi bên 0.3m để kê len gối. Nh• vậy chiều dài tính toán của nhịp cầu là: 28.4 m. * Đối với dầm giữa : - Bề rộng bản cánh hữu hiệu có thẻ lấy giá trị nhỏ nhất của : + 1/4 chiều dài nhịp =28400/4 =7100 mm + 12 lần độ dày trung bình của bản cộng với số lớn nhất của bề dày bản bụng dầm hoặc 1/2 bề rộng bản cánh trên của dầm chính: 1300/ 2 =12 x 200 + max 200 = 3050 mm + Khoảng cách giữa các dầm kề nhau = 1800 mm. * Đối với dầm biên : - Bề rộng cánh dầm hữu hiệu có thể lấy đ•ợc bằng bề rộng hữu hiệu của dầm kề trong (=1800/2 = 900) cộng trị số nhỏ nhất của : + 1/8 chiều dài nhịp hữu hiệu = 28400/8 = 3550 mm + 6 lần trung bình chiều dầy của bản cộng số lớn hơn giữa 1/2 độ dầy bản bụng hoặc 1/4 bề rộng bản cánh trên của dầm chính : 200/ 2 = 6 x 200 + max 1300/ 4 = 1525 mm +Bề rộng phần hẫng = 900 mm be = 900 +900 = 1800 mm. Kết luận bề rộng cánh hữu hiện: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 60
  61. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Dầm giữa ( bi) 1800 mm Dầm biên (be) 1800 mm 2-Xác định tĩnh tải cho 1 mm chiều rộng của bản. 1 -Trọng l•ợng bản mặt cầu : -5 -5 2 WS = Hb x c = 200 x 2.4x10 =480 x10 N/mm 2- Trọng l•ợng bản mút thừa: W0=WS 3- Trọng l•ợng lớp phủ: -Lớp phủ mặt cầu : + Bê tông Asphalt dày 5cm trọng,l•ợng riêng là 22,5 KN/m3. + Bê tông bảo vệ dày 3cm trọng,l•ợng riêng là 24 KN/m3. + Lớp phòng n•ớc Raccon#7(không tính) + Lớp tạo phẳng dày 3 cm,trọng l•ợng riêng là 24 KN/m3. Bề dày TL riêng Khối l•ợng Tên lớp (m) (KN/m3) (KN/m2) BT Asfalt 0,05 22,5 1,12 BT bảo vệ 0,03 24 0,72 Lớp tạo phẳng 0,03 24 0,72 Tĩnh tải rải đều của lớp phủ tính cho 1mm cầu là: 2 WDW 1,12 0,72 0,72 2,56 KN/m 4- Trọng l•ợng lan can : -5 Pb=(( 865x180+(500-180)x75+50x255+535x50/2+(500-230)x255/2))x2.4x10 =240250 x 2.4 x 10-5=576600x10-5=5.766N/mm 180 150 270 865 50 255 500 75 Cấu tạo lan can 3- Tính nội lực bản mặt cầu : 1- Nội lực do tĩnh tải: ( Nội lực tính cho dải bản ngang có chiều rộng là 1 mm) 1.1. Nội lực do lan can: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 61
  62. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông - Tải trọng lan can coi nh• một lực tập trung có giá trị Pb 5.766N / mm đặt tại trọng tâm của lan can . - Xếp tải lên đah để tìm tung độ đah t•ơng ứng . - Tra bảng với: L1 900 150 750mm Pb=5.766 N/mm 150 750 200 300 400 900 1800 1800 R200 = Pb x (tung độ đah) = Pb(1+1.27L1/S) =5.766x(1+1.127x750/1800) = 8.47 N/mm M200 = Pb x (tung độ đah)x L1 =Pb(-1xL1) =5.766x(-1x750) = - 4324 N.mm/mm M204 = Pb x (tung độ đah)x L1 =Pb(-0.4920xL1) =5.766x(-0.492x750) = -2094.65N.mm/mm M300 = Pb x (tung độ đah)x L1 =Pb(0.27xL1) =5.766x(0.27x750) = 1167.6 N.mm/mm 1.2. Nội lực do lớp phủ : WDW Sơ đồ : 5 2 WDW 256x10 N / mm Dùng bảng tra với : L2=900-500 = 400 mm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 62
  63. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 500 Wdw 200 300 400 900 1800 1800 L R = W *[(1+ 0.635* 2 )* L +0.3928*S ] 200 DW S 2 = 256x10-5 * [(1+0.635*400/1800)*400+0.3928*1800] = 2.97 N/mm 2 M200 = WDW*(-0.5) * L2 -5 2 = 256x10 x(-0.5)x400 = 204.8N.mm/mm 2 2 M204 = WDW[(-0.246)x L2 +(0.0772)x S ) = 256x10-5x[(-0.246)x4002+(0.0772)x18002] = 539.5 N.mm/mm M300 = WDWx[(0.135)x +(-0.1071)x ) = 256x10-5x[(0.135)x400 2 +(-0.1071)x1800 2 ] = - 833.0 N mm/mm 2- Nội lực do hoạt tải : Nội lực tính cho dải bản trong( nằm giữa 2 s•ờn dầm ) 2.1 Mômen d•ơng lớn nhất do hoạt tải bánh xe: + Với các nhịp bằng nhau ( S = 1800) mômen d•ơng lớn nhất gần đúng tại điểm 204 ( 0.4 x S của nhịp b-c) + Chiều rộng của dải bản khi tính M+ là: + SW = 660 + 0.55S =660+0.55x1800 =1650 mm + Chất tải một làn xe hệ số làn xe : m=1.2 2.1.1 Tr•ờng hợp khi xếp 1 làn xe : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 63
  64. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 1800 W=72.5 KN W ĐAH M204 M 200 204 300 Y 400 M 500 600 M 302 Y 204 V V + 3 * R200 = m *(y1 + y2 )*W/ SW =1.2*(0.51-0.0634)*72.5*10 /1650=23.54 N.mm V V Trong đó: y1 , y2 là tung độ đ.a.h R200 d•ới lực thứ nhất và l•c thứ 2 V V Tra đah R200 có : y204 =0.51 , y302 = -0.0634 Tra đah M204 có : y204 = 0.204 , y302 = - 0.0254 V V + * M204 = m *(y1 + y2 )*S*W/ SW =1.2x(0.204 + 0.0254)x1800x72.5 x103/1650 =21772.5 N.mm/mm 2.1.2 Tr•ờng hợp khi xếp 2 làn xe: Chất tải 2 làn xe hệ số làn xe m=1 1800 2760 1800 W=72.5 KN W W W ĐAH M204 200 204 300 M 400 500 M 600 Y302 M Y M Y404 502 Y204 Tra đah R200 có : y204 = 0.51 , y302 = - 0.0634 , y404 = - 0.0476 , y502 = 0.0201 Tra đah M204 có : y204 = 0.204 , y302 = - 0.0254 , y404 = 0.0086 , y502 = - 0.0012 + * R200 = m *(y204 + y302 + y307 + y405) * W/ SW = 1*(0.51 - 0.0634 - 0.0476 + 0.0201)*72.5*103/1650= 18.4 N.mm + * M204 = m *(y204 + y302 + y307 + y405) *S* W/ SW = 1*(0.204 +0.0254 +0.0086-0.0012)*1800*72.5 *103/1650 = 18728.7 N.mm/mm So sánh 2 tr•ờng hợp: M 204 LL max(M 204 LL 1 , M 204 LL 2 ) M 204 LL 21772.5Nmm / mm Vậy kết quả lấy 1 làn xe. 2.2 Mômen âm lớn nhất do hoạt tải bánh xe. +Thông th•ờng mômen âm lớn nhất đạt tại gối C ( điểm 300) - + Chiều rộng dải bản khi tính mômen âm là S W - S W=1220 + 0.25S = 1220+0.25x1800 = 1670 mm + Chất tải một làn xe bất lợi hơn hệ số làn xe m= 1.2 2.2.1 Tr•ờng hợp khi xếp 1 làn xe ( đah M300 có tung dọ lớn nhất tại 206) SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 64
  65. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 1800 W=72.5 KN W ĐAH M300 200 206 300 M 400 500 600 M Y M Y206 304 Tra đah M200 có : y206 = 0.2971 , y304 = - 0.0789 Tra đah M300 có : y206 = - 0.1029 , y304 = - 0.0789 - 3 * R200 = m *(y206 + y304 )*W/ SW =1.2*(0.2971-0.0789)*72.5*10 /1670=11.36 N - 5 * M300 = m.(y206 + y304 ).S.W/ SW = -1.2x(0.1029+0.0789)x1800x72.5x10 /1670=-19495 N.mm 2.2.2 Tr•ờng hợp khi xếp 2 làn xe ( đah M300 có tung dọ lớn nhất tại 206) Chất tải 2 làn xe hệ số làn xe m=1 1800 1200 1800 W=72.5 KN W W W ĐAH M300 206 M 200 300 M 400 M 500 600 M Y Y309 M Y206 304 Y407 Tra đah R200 có : y206 = 0.2971 , y304 = - 0.0789 , y309 = - 0.0143 , y407 = 0.0131 Tra đah M300 có : y206 = - 0.1029 , y304 = - 0.0789 , y309 = - 0.0143 , y407 = 0.0131 + * R200 = m *(y206 + y304 + y309 + y407) * W/ SW = 1*(0.2971 - 0.0789 - 0.0143 + 0.0131)*72.5*103/1650= 9.53 N.mm + * M300 = m *( y206 + y304 + y309 + y407) *S* W/ SW = 1*(- 0.1029- 0.0789- 0.0143+ 0.0131)*18*72.5*105/1650 = -14473.6 N.mm/mm So sánh 2 tr•ờng hợp: M 300 LL max(M 300 LL 1 , M 300 LL 2 ) M 300 LL 19495Nmm / mm Vậy kết quả lấy 1 làn xe 2.3 Mômen bản hẫng tại tiết diện 200: *Mụmen õm do hoạt tải trờn bản hẫng: Sơ đồ 500 300 x W ĐAH m200 200 300 400 500 600 S/2 M Y1 Chiều rộng làm việc của dải bản : 0 SW = 1140+0.833 *X Chỉ tính mômen âm của bản hẫng nếu: X = (L – Bc – 300) > 0 Thay số: X = (900 - 500 - 300) =100 mm 0 => SW = 1140 + 0.833*100 = 1223.3 Nmm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 65
  66. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Do đó phải tính mômen âm do hoạt tải: 0 M200= - m*y1 *W*(L – Bc – 300)/ SW ) = -1.2* 0.3*72.5*103*100/1223.3 = - 2133.57 Nmm * Phản lực do hoạt tải trên bản hẫng: Sơ đồ 1800 W W ĐAH r200 200 204 300 400 M 500 600 v Y v 2 Y1 0 R200 = m*(y1v + y2v )*(W/ SW ) = 1.2*(1.413+0.2971)* 72.5*103/1223.3 = 121.6 N 3- Tổ hợp tải trọng : Công thức tổng quát do hiệu ứng tải trọng gây ra : RU . i.Qi . 3.1 Theo TTGHCĐ1: Mu = 0.95*[ p1*( MWS + MWo+ M WPb)+ p2* MWdw+1.75*(1+IM)*MW] Qu = 0.95*[ p1*(QWS + QWo+ Q WPb)+ p2* QWdw+1.75*(1+IM)*QW] Trong đú: MWS , QWS là mômen và lực cắt do trọng l•ợng bản mặt cầu MWo, QWo là mômen và lực cắt do trọng l•ợng bản hẫng MPb, QPb là mômen và lực cắt do trọng l•ợng lan can MwDW, QwDW là mômen và lực cắt do trọng l•ợng lớp phủ Mw, Qw là mômen và lực cắt do hoạt tải bánh xe (1+IM) là hệ số xung kớch = 1.25 p1 là hệ số v•ợt tải cho nội lực do tĩnh tải không kể lớp phủ ; p2 là hệ số v•ợt tải cho nội lực do tĩnh tải kể lớp phủ Chỳ ý: + Nếu nội lực do tĩnh tải và hoạt tải cùng dấu thì : p1 = 1.25, p2 = 1.5 + Nếu nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trái dấu thì: p1 = 0.9, p2 = 0.65 Thay số: * Q200 =0.95*(1.25*(4.3+7.27+5.59)+1.5*4.15+1.75*1.25*121.6)=302.37N/mm * Mômen âm tại gối 200: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 66
  67. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông M200=0.95*(1.25*(- 4324 -1944)+1.5*(-204.8)+1.75*1.25*(-2133.57)) = -2717.58.mm/mm * Mômen d•ơng tại vị trí 204: Do trọng l•ợng bản thân của bản hẫng và trọng l•ợng lan can gây ra mômen âm làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen d•ơng tại vị trí 204 nên lấy với hệ số 0.9 M204=0.95*(1.25*539.5+0.9*(-2127)+1.5*807.3+1.75*1.25*21772) = 45217.09 N.mm/mm * Mômen âm tại vị trí 300: Do trọng l•ợng của bản hẫng, lan can gây ra mômen d•ơng làm giảm hiệu ứng bất lợi của mômen âm tại vị trí 300 nên lấy với hệ số 0.9 M300=0.95*(1.25*(-2719.4)+0.9*(+1556.82)+1.5*(-1145.4)+1.75*1.25*(-19495)) = - 42694 N.mm/mm 3.2 Theo TTGHSD1: 1 , i 1( cả tĩnh tải và hoạt tải ) , IM 25%. M200 =-4324-1944-204.8+1.25x(- 2133.57) = -9139.77 Nmm/mm. M204 = -2127+539.5+1.25x21772= 25627.5 mm/mm M300 = 2719.4+1556.82-1145.4-1.25x(-19495) = - 27499.57 N mm/mm Bảng tổng hợp nội lực TTGH CĐ1 TTGH SD1 Tiết diện M(KN.m/m) M(KN.m/m) 200 - 2.717 -91.3977 204 45.217 25.627 300 - 42.69 -27.499 4- Tính cốt thép và kiểm tra: * Nội lực đ•a về tính cho 1mm: - C•ờng độ vật liệu : - Bê tông: f’c = 50Mpa - Cốt thép: f’y = 400Mpa - Dựng cốt thép phủ epôcxy cho bản mặt cầu và lan can. Chiều cao có hiệu quả của bản bê tông khi uốn d•ơng và âm khác nhau vì các lớp bảo vệ trên và d•ới khác nhau. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 67
  68. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 40 15 A's + - d hf Hb d As 25 Chiều dầy bản Hb = 200 mm , lớp bảo vệ = 15 mm hf = 200-15 = 185 mm 2 Giả thiết dùng : Db = 16mm, Ab = 200mm Sơ bộ chọn : ddương = 200 – 15 - 25 – 16/2 = 152 mm dõm = 200 – 40 – 16/2 = 152 mm 4.1 Sơ bộ chọn diện tích cốt thép: Mu As với Mu là mômen theo TTGHCĐ 1, d là chiều cao có hiệu(d hoặc d ) 330d d•ơng âm + Kiểm tra đ.kiện hàm l•ợng cốt thép tối đa ( yêu cầu độ dẻo c 0.42d hoặc a 0.42ò1d) A f f ' a s y 0.03 c với b = 1mm 0.85f 'c b f y Theo Điều 5.7.2.2, ò1 = 0.85-0.05*(2/7) = 0.836 => a 0.35d A f Vậy, a s y 0.35d 0.85f 'c b + L•ợng cốt thép tối thiểu : As f ' 0.03 c bd f y Với các tính chất của vật liệu đó chọn , diện tích cốt thép nhỏ nhất của thép trên 1 đơn vị chiều 0.03* f ' *b*d c 0.03*50*1*d 2 rộng bản: min AS = fy 400 =0.00375*d ( mm /m) +Khoảng cách lớn nhất của cốt thép chủ của bản mặt cầu bằng 1.5 lần chiều dầy bản hoặc 450mm. Với chiều dày bản 200mm: smax = 1.5*200 = 300mm. 4.1.2Cốt thép chịu moomen d•ơng: Mu = 45.217 KN.m/m; d+ = 152 mm Thử chọn: =45217/(330* 152)=0.901 mm2/mm=9.01cm2/1m minAs =0.00375*d = 0.00375*152=0.57 mm2/mm =>Đạt yêu cầu Theo phụ lục B, Bảng 4, thử chọn 5 =16 ;a= 200 cho As =1 mm2/mm =10 cm2/1m SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 68
  69. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông As f y 1*400 a =9.4 mm 0.85f 'c b 0.85*50*1 *Kiểm tra độ dẻo dai: a 0.35d+ = 0.35*(152) = 53.2 mm => đạt yêu cầu. *Kiểm tra c•ờng độ mômen: Moomen uốn danh định: Mn=As*fy*( d - a/2 ) = 1*400*(152-9.4/2) = 58920 Nmm/mm = 58.92 KN.m/m > 45.217 KN.m/m => đạt yêu cầu. Mômen kháng uốn: Mr= Mn=0.9*58.92 =53.028 KNm/m Vây : Ta chọn 5 =16; a= 200mm cho cốt thép chịu moomen d•ơng 4.1.3Cốt thép chiu mômen âm: Mu = 44.914 KNm/m; d = 152 mm. Mu Thử chọn A = As =42.691/(330*152)=8.56 mm2/mm s 330d - 2 Min As = 0.00375*d = 0.00375*152 =0.57 mm /mm 2 Theo bảng B4, thử dựng 5 =16; a= 200mm, cho As = 10cm /1m 1*400 =9.4 mm Đạt yờu cầu 0.85*50*1 Kiểm tra c•ờng độ momen : Mn=As*fy*( d - a/2 )=1*400*(152-9.4/2) = 58920 N.mm/mm =58.92 KN.m/m >42.691 KNm/m => => đạt yêu cầu. Vây : Ta chọn 5 =16; a= 200mm cho cốt thép chịu moomen âm 4.1.4 Cốt thép phân bố : Cốt thép phụ theo chiều dọc đ•ợc đặt d•ới đáybản để phân bố tải trọng bánh xe dọc cầu đến cốt thép chịu lực theo ph•ơng ngang. Diện tích yêu cầu tính theo phần tram cốt thép chính chịu moomen d•ơng . Đối với cốt thép chính đặt vuông góc với h•ớng xe chạy (Điều 9.7.3.2): 3840 Số phần trăm = 67% Sc Trong đó, Sc la chiều dài có hiệu của nhịp Đối với dầm T toàn khối , Sc là khoảng cách giữa hai mặt vách, tức l Sc = 1800 - 200 = 1600, va: SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 69
  70. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 3840 Số phần trăm = 71%, ta lấy %. 1600 2 Bố trí :As = 0.67 *(d•ơng As) = 0.67*1= 0.67 mm /mm 2 2 Đối với cốt thép dọc bên trên dùng 6 =12;a=180 mm, As = 0.67 mm /mm=6.7 cm /1m 4.1.5 Cốt thép chống co ngót và nhiệt độ : L•ợng cốt thép tối thiểu cho mỗi ph•ơng : (5.10.8.2): Ag As 0.75 f y Trong đó, As là diện tích tiết diện nguyên. Trên chiều dày toàn phần 200mm: =0.75*200/400=0.375 mm2/mm Cốt thép chings và phụ đều đ•ợc chọn lớn hơn giá trị này . Tuy nhiên đối với bản dày > 150 mm cốt thép chống co ngót và nhiệt độ phải bố trí đều trên cả 2 mặt . Khoảng cách lớn nhất của cốt thép này là 3 lần chiều dày bản hoặc 450 mm. 2 2 Đối với cốt thép dọc bên trên dùng 6 =12;a=170mm, As = 0.67 mm /mm=6.7 cm /1m. 4.3 kiểm tra c•ờng độ theo mômen: + Theo mômen d•ơng : Mn = As .fy(d+ – a /2) = 0.9 x 1 x 400 x(152 – 9.4/2) =53028 Nmm/mm Mn Mu = 38298 Nmm/mm ( đạt) + Theo mômen âm: Mn = 0.9 x1x 400 x (152 – 9.4/2) =53028 N mm/mm Mn Mu =44914 Nmm/mm ( đạt) 4.4.Kiểm tra nứt – Tổng quát: Theo điều (5.7.3.4): Z f f 0.6 f s sa 1/ 3 y (dc A) Trong đú: fs là tải trọng sử dụng fsa là ứng suất kéo cho thép Moodun dàn hồi Es của thép là 200000MPa Moodun dàn hồi bản bụng Ec d đ•ợc cho: 1.5 ' Ec 0.043 c fc Trong đú: 3 c ,là tỉ trọng của bản bụng c =2400 kg/m SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 70
  71. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông ' f c = 50MPa 1.5 Thay số: Ec 0.043*2400 50 = 35749.5Mpa Và n = ES / EC = 200000/35749.5 = 5.59 , Chọn : n = 6 Trong đó +Z:thông số bảo vệ nứt = 23000 N/mm +dc khoảng cách từ thớ chịu kéo xa nhất đến tim thanh gần nhất 50 mm +A : Diện tích có hiệu của bê tông chịu kéo có trọng tâm trùng trọng tâm cốt thép A=ys*S , Với S : b•ớc thép + Để tính •.s kéo fS trong cốt thép ta tính mômen trong trạng thái GHSD là M với =1 M = MDC + MDW + 1.25 MLL + MPL ( theo TTSD1) -Các hệ số 1 , 2 = 1 a. Theo mômen d•ơng : d' A's x d hf As c d b = 1 mm ’ ’ Ta giả thiết x d , dc = 33 mm , d = 48 mm , d = 152 mm, hf = 185 Ta có : 2 ’ ’ 0,5bx = n A S(d - x) + n AS (d - x ) 0,5 bx2 =6 . 1.(48 - x ) + 6. 1.(152- x ) 0,5 bx2 = 288- 6x + 912 -6x = 1200-12x 0.5 x2 =1200-12x Giải ph•ơng trình ta có : x = 38.44< da= 48 Ta có : 3 ’ ’ 2 2 ICT = bx /3 + nA S (d - x) + nAS(d- x) 3 2 2 ICT = 38.44 /3 + 6.1.(48 -38.44) + 6.1.(152- 38.44) 4 ICT = 96857 mm Vậy ta có : ứng suất kéo M 21381 f = n. .y = 6x x(152-38.44) = 150.4 N/mm2 S I 96857 ứng Suất kéo cho phép: 1/3 2 fS a = 23000/[33*(2*33*200)] = 303.4 N/mm 2 Kết luận: fS < fSa =0.6 fy = 182 N/mm đạt b. Theo mômen âm : Do số hiệu của AS và A’s sau khi tính toán và chọn cốt thép có số hiệu là nh• nhau : 2 AS = A’s =1 mm /mm , 5 16; a=200mm 4 Nên ta có : ICT = 96857 mm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 71
  72. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 2 fs = 150.4 N/mm 2 fs a= 303.4 N/mm 4.5. Bố trí cốt thép bản: + Cốt thép chịu mômen + là : 1.0 mm2/mm = 10 cm2/1m chọn cốt thép 5 16, a = 200 + Cốt thép chịu mômen - là : 1.0 mm2/mm = 10 cm2/1m chọn cốt thép 5 16, a = 200 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 72
  73. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông A 12;a=180 16;a=200 180 40 A 12;a=180 16;a=200 Sơ đồ bố trí thép SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 73
  74. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Ch•ơng II : Tính toán dầm chủ I – Tính Nội Lực : 1. Tĩnh tải cho 1 dầm: 1. 1 Tĩnh tải giai đoạn 1 ( g1) 130 20 20 10 15 47 20 165 20 25 60 Mặt cắt MC105 ( Ch•a nối bản) Diện tích dầm chủ đ•ợc xác định nh• sau: + MC105: A105 = 1300x200+(1650-200)x200+100x150+(600-200)x250+200x200 2 2 A105 = 705000 mm = 0.705 m + MC100: A100 = (1800-500)*200+(1650-200)*600 2 2 A100 = 119000mm = 1.19 m c + g1 = A105*(29-2*(1.5+1))+ A100*2*1.5+1/2*(A105 +A100)*2*1 * /29 g1= [0.805*(29-2*(1.5+1))+1.23*2*1.5+1/2*(0.705+1.23)*2*1]*24/29 g1=18.66 KN/m 1. 2. Tĩnh tải giai đoạn 2 ( g2) 1. Trọng l•ợng mối nối bản : gmn =bmn xhbx =0.5*0.2*24 = 2.4 Kn/m. 2. Do dầm ngang : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 74
  75. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông c gdn =(S-b n)*(h - hb –h1 ) *bn * x1/ l1 =(1.8-0.2)*(1.65-0.2-0.25)*0.2*24/7.1=1.29 Kn/m Với bn =200mm, l=L-2 l =29000-2x300=28400mm l1 :khoảng cách các dầm ngang : chọn 5 dầm ngang /nhịp l1 = l/4= 7100mm 3. Do cột lan can : glc =plc x2/n =5.766*2/5=2.31 Kn/m 4. Do lớp phủ : -lớp phủ mặt cầu: + Bê tông Asphalt dày 5cm trọng,l•ợng riêng là 22,5 KN/m3. + Bê tông bảo vệ dày 3cm trọng,l•ợng riêng là 24 KN/m3. + Lớp phòng n•ớc Raccon#7(không tính) + Lớp tạo phẳng dày 3 cm,trọng l•ợng riêng là 24 KN/m3. Bề dày TL riêng Khối l•ợng Tên lớp (m) (KN/m3) (KN/m2) BT Asfalt 0,05 22,5 1,12 BT bảo vệ 0,03 24 0,72 Lớp tạo phẳng 0,03 24 0,72 Tĩnh tải rải đều của lớp phủ tính cho 1mm cầu là: glp 1,12 0,72 0,72 2,56(KN/m) kí hiệu : g2a = gmn + gdn + glc =2.4+1.29+2.31=6.0 Kn/m g2b = glp =2.56 Kn/m Tĩnh tải giai đoạn 2: g2 = g2a + g2b =8.86 Kn/m 2. Vẽ đah mômen và lực cắt : SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 75
  76. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông L=28.4 m x 100 101 102 103 104 105 Đ.a.h M (L-X).X x w = 2 w (L-X).X L X 2 w = w X 2L L Đ.a.h Q x 2 (L-X) w = L-X 2L L w 3.Nội lực do tĩnh tải (không hệ số): Công thức :Nội Lực =g*w ,với g là tĩnh tảI phân bố đều ,w là tổng diện tích đ.a.h Lập bảng nội lực tĩnh tải (không hệ số): Mặt tĩnh tải Mômen Lực cắt cắt G1 G2a Glp Wm M1 M2a Mlp w w w v1 v2a vlp 100 18.66 6. 0 2.56 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14.20 14.20 264.97 85.2 36.35 101 18.66 6. 0 2.56 36.29 677.17 217.72 92.9 0.142 11.5 11.36 211.94 68.16 29.08 102 18.66 6. 0 2.56 64.52 1203.9 387.12 165.17 0.57 9.09 8.52 158.98 51.12 21.81 103 18.66 6. 0 2.56 84.68 1580.1 508.1 216.78 1.28 6.96 5.68 105.9 34.08 14.54 104 18.66 6. 0 2.56 96.78 1805.9 698.67 247.75 2.27 5.11 2.84 52.99 17.04 7.27 105 18.66 6.0 2.56 100.8 1881.3 604.9 258.1 3.55 3.55 0.00 0.00 0.00 0.00 180 20 10 25 1 15 *l 28400/ 4 7100mm 4 20 b= min 12*ts bw 12*(200 15) 200 2420mm 165 S 1800mm 20 25 SVTH: Nguyễn Đức Quang 60 Page 76
  77. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Chọn b= 1800 mm h= Hd -15=1650-15=1635 mm (b bw ) * t s bv * hv (1800 200) *185 200*100 hf = 197.5mm (b bw ) (1800 200) 1 200 (b b )*h (b bw)*h (600 200)* 250 (600 200)* 1 w 1 1 2 2 2 hđ = 350mm (b1 bw ) (600 200) Ag= (b bw)*hf h*bw (b1 bw)*hd =(1800-200)*197.5+1635*200+(600-200)*350 =783000 mm2 . h h2 (h ) 2 S =( (b b ) * h *(h f ) b * (b b )* d đ w f 2 w 2 1 w 2 16352 3502 =(1800-200)*197.5*(1635-197.5)+200* +(600-200)* =686072500 mm3 2 2 S d ts (200 15) Yd = 960 mm , Ytr = h- Yd =675mm , eg= Ytr - =675- = 582 mm Ag 2 2 (h )3 h h3 h (h )3 h I = (b- b )* f (b b )h (y f )2 b b h(y )2 (b b ) d (b b )(y d )2 g w 12 w f tr 2 w 12 w d 2 1 w 12 1 w d 2 197.53 16353 =(1800-200)* +(1800-200)*197.5*(675-197.5 /2) 2 +200* + 12 12 1635 3503 350 +200x1635x(960- ) 2 +(600-200) +(600-200)(960- ) 2 2 12 2 =0.812*10 11 mm 4 2.Tính hệ số phân phối mômen : 9 M dầm ngoài dầm ngoài S=1.8 M dầm trong 2.1.Tính hệ số phân phối mômen cho dầm trong : a.Tr•ờng hợp 1 làn xe : SI S 0.4 S 0.3 Kg 0.1 mg M 0.06 ( ) ( ) ( 3 ) 4300 L Lt s Trong đó: - S :khoảng cách giữa 2 dầm chủ=1800 mm -L :chiều dài tính toán của nhịp=28400 mm SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 77
  78. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông -t s :chiều dày tính toán của bản mặt cầu=165 mm. 2 Eb K g n(I g Ag eg ) , n= 1 Ed - Eb :Môđun đàn hồi của vật liệu làm dầm. - Ed :Môđun đàn hồi của vật liệu làm bản mặt cầu. - Ig :Mômen quán tính của dầm không liên hợp - eg :khoảng cách giữa trọng tâm dầm và trọng tâm bản mặt cầu. -Ag:Diện tích dầm chủ. Thay vào : 11 2 11 K g =1x(0.812x10 +582 x7783000) = 3.4562 x10 SI mg M = 0.3456 b.Tr•ờng hợp 2 làn xe : MI S 0.6 S 0.2 Kg 0.1 mg M =0.075+ ( ) ( ) ( 3 ) = 0.546 2900 L Lt s 600 1800 2.2.Tính hệ số phân phối mômen cho dầm ngoài: a.Tr•ờng hợp xếp 1 làn xe: 500 400 1200 600 (tính theo ph•ơng pháp đòn bẩy) 900 1800 đah áp lực Ta tính đ•ợc : y 1 =0.465 dầm ngoài y2 y1 SE * mg M = m L *y1/2 = 1.2*0.465/2 = 0.279 , Với m = 1.2 * b.Tr•ờng hợp xếp 2 làn xe : d * mg ME =e*mg MI . Với e =0.77+ c 1 M M 2800 650 Với d = 650 ,suy ra : e =0.77+ 1 c 2800 ME * mg M =1*0.546 = 0.546 Ta có bảng tổng hợp nh• sau : Xếp tải Dầm trong Dầm ngoài 1 làn xe 0.345 0.279 2 làn xe 0.546 0.546 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 78
  79. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông ME Kết luận : Hệ số phân phối mômen khống chế lấy : mg M = 0.546 3. Hệ số phân phối lực cắt : 3.1.Tính hệ số phân phối lực cắt cho dầm trong : a.Tr•ờng hợp xếp 1 làn xe : SI S * mg =0.36+ = 0.36+ 1800/7600 = 0.597 V 7600 b.Tr•ờng hợp xếp 2 làn xe : MI s s * mg =0.2+ ( )2 = 0.2+1800/3600-(1800/10700)^2 = 0.671 V 3600 10700 3.2.Tính hệ số phân phối lực cắt cho dầm ngoài : a.Tr•ờng hợp xếp 1 làn xe (theo ph•ơng pháp đòn bẩy ): SE * mg V = 0.279 b.Tr•ờng hợp xếp 2 làn xe : 600 1800 * mg ME =e*mg MI , V V 500 400 1200 600 650 với e =0.6 + = 0.82 3000 900 1800 đah áp lực ME dầm ngoài * mg V =0.82*0.691 = 0.567 y2 y1 Ta có bảng tổng hợp nh• sau : 1 Xếp tải Dầm trong Dầm ngoài 1 làn xe 0.597 0.279 2 làn xe 0.671 0.567 Kết luận : Hệ số phân phối lực cắt khống chế lấy : mg =0.567 So sánh : chọn hệ số phân phối mômen và lực cắt nh• sau : MI 0.546 mg M MI 0.567 mg V 4. Nội lực do hoạt tải (không có hệ số): 4.1. Tại MC Gối:100 (x0 =0.00 m) 1.2 m SVTH: Nguyễn Đức Quang 110 110 KN Page 79 4.3 4.3 m q = 9.3KN/m 145 145 35 KN L 100 101 102 103 104 105 L=28.4 m Đ.a.h V100 y y y y 1 2 3 4
  80. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông a. Nội lực do mômen : M gối=0. b. Nội lực do lực cắt :V gối Tính đ•ợc: y1=1m 28.4 1.2 y = 0.96 2 28.4 28.4 4.3 y = 0.859m 3 28.4 28.4 8.6 y = 0.697m 4 28.4 2 WM =1/2*28.4=14.2 m VTR=145*(y1+ y3) +35* y4 = 145*(1+0.859)+35*0.697 = 287.65 KN VTad=110( y1+ y2) =110*(1+0.96) = 215.6 KN VLN =9.3x W = 9.3*14.2 =134.85 KN Suy ra : Vgối = VTR + VLN =287.65+134.36= 422.01KN 4.2.Tại mặt cắt: 101 (x1 =2.84 m) a.Nội lực do Lực cắt V101 : 1.2 m Tính đ•ợc: 110 110 KN 4.3 4.3 m q 28.4 2.84 145 145 35 KN L y = 0.900m X 1 28.4 1 28.4 2.84 1.2 y = 0.857m 100 101 102 103 104 105 2 28.4 L=28.4 m 28.4 2.84 4.3 X y = 0.743m L Đ.a.h V101 3 28.4 28.4 2.84 8.6 y = 0.602m 4 y = L-X y y y 28.4 1 L 2 3 4 WV =1/2*(28.4-2.84)*0.9=11.502 m VTR=145*(y1+ y3) +35*y4 =256.13KN VTad=110*( y 2 + y 1 ) =179.3KN VLN =9.3* W = 9.3*11.502 =106.9 KN Suy ra : V101 = VTR + VLN =256.13 +106.9 = 363.0986 KN 1.2 m 110 110 KN 4.3 4.3 m X1 q SVTH: Nguyễn Đức Quang 145 145 35 KN PageL 80 100 101 102 103 104 105 L=28.4 m Đ.a.h M101 X =3.04 y y y y 1 1 2 3 4
  81. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông b. Nội lực do Mômen : M101 Tính đ•ợc: (28.4 2.84)x2.84 Y = 2.556m 1 28.4 (28.4 1.2 2.84)x28.4 Y = 24.36 m 2 28.4 (28.4 4.3 3.675)x3.675 Y = 2.131m 3 28.4 (28.4 8.6 2.84)x2.84 Y = 1.876m 4 28.4 2 WM =1/2*28.4*2.736 = 41.587 m MTR=145(y1+ y3)+35 y4 =807.23 KN.m MTad=110( y 2 + y 1 )= 536.87 KN.m MLN =9.3* W = 356.89 KN.m Suy ra : M101 = MTR + MLN =807.23 +356.89 = 1164.12 KN.m 1.2 m 4.3.Taị mặt cắt: M102 (x =5.68 m) 110 110 KN 2 4.3 4.3 m q 145 145 35 KN L a.Nội lực do lực cắt : X2 Tính đ•ợc: 28.4 5.68 100 101 102 103 104 105 Y = 0.800 m 1 28.4 L=28.4 m 28.4 5.68 1.2 X Y2= 0.757 m L Đ.a.h V 28.4 102 28.4 5.68 4.3 Y = 0.648 m 3 28.4 y = L-X y y y 28.4 5.68 8.6 1 L 2 3 4 Y = 0.497 m 4 28.4 W =1/2*(28.4-5.68)*0.8 = 9.088 m VTR=145(y1+ y3) +35y4 =227.355 KN VTad=110( y1+ y2)=168.6 KN VLN =9.3* W = 87.47 KN Suy ra : V102 = VTR + VLN =227.355 +87.47 = 314.825 KN b. Nội lực do Mômen : 1.2 m T ính đ•ợc: 110 110 KN 4.3 4.3 m X2 q (28.4 5.68)x5.68 L y = 4.544 m 145 145 35 KN 1 28.4 100 101 102 103 104 105 SVTH: Nguyễn Đức Quang L=28.4 m Page 81 Đ.a.h M102 y = (L-X).X y y y 1 L 2 3 4
  82. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông (28.4 1.2 5.68)x5.68 y = 4.304 m 2 28.4 (28.4 4.3 5.68)x5.68 y = 3.684 m 3 28.4 (28.4 8.6 5.68)x5.68 y = 2.824 m 4 28.4 W =1/2*28.4*4.544 = 64.52 m MTR=145(y1+ y3) +35 y4 =1381.8 KN.m MTad=110( y1+ y2)=973.28 KN.m MLN =9.3x W =600 KN.m Suy ra : M101 = MTR + MLN =1381.8 +600 = 1981.8 KN.m 1.2 m 110 110 KN 4.4.Tại mặt cắt : M103 (x =8.52 m) 4.3 4.3 m q 3 145 145 35 KN L X a. Nội lực do lực cắt : 3 Tính đ•ợc: 100 101 102 103 104 105 28.4 8.52 L=28.4 m Y1= 0.7 m 28.4 X 28.4 1.2 8.52 L Đ.a.h V103 Y = 0.657m 2 28.4 28.4 4.3 8.52 y = L-X y y y Y3 = 0.548m L 28.4 1 2 3 4 28.4 8.6 8.52 Y = 0.397m 4 28.4 W =1/2*(28.4-8.52)*0.7 = 6.958m VTR=145(y1+ y3) +35y4 =194.855 KN VTad=110( y1+ y2) =149.3 KN VLN =9.3* W = 64.71 KN Suy ra : V103 = VTR + VLN =194.855+64.71 = 259.644 KN b.Nội lực do Mômen : Tính đ•ợc: 28.4 8.52)x8.52 Y1= 5.964m 28.4 1.2 m 110 110 KN (28.4 1.2 8.52)x8.52 Y = 5.604m 4.3 4.3 m q 2 28.4 145 145 35 KN L X4 (28.4 4.3 8.52)x8.52 Y = 4.674m 3 28.4 100 101 102 103 104 105 (28.4 8.6 8.522)x8.52 L=28.4 m Y = 3.384m 4 28.4 X W=1/2*28.4*5.964 = 84.688m L Đ.a.h V104 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 82 y = L-X y y y 1 L 2 3 4
  83. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông MTR=145(y1+ y3) +35 y4 =1660.95 KN.m MTad=110( y1+ y2)= 1272.48 KN.m MLN =9.3* W = 787.59 KN.m Suy ra : M103 = MTR + MLn =1660.95+787.59 = 2448.55 KN.m 4.4.Tại mặt cắt : M104 (x4=11.36 m) a. Nội lực do lực cắt : Tính đ•ợc: 28.4 11.36 y = 0.6 m 1 28.4 28.4 1.2 11.36 y = 0.556m 2 28.4 28.4 4.3 11.36 y = 0.448m 3 28.4 28.4 8.6 11.36 y = 0.297m 4 28.4 W =1/2*(28.4-11.36)*0.6 = 5.112 m VTR=145(y1+ y3) +35y4 =162.355 KN m V =110( y + y ) =127.16 KN 1.2 Tad 1 2 110 110 KN VLN =9.3* W = 47.54 KN 4.3 4.3 m X4 q Suy ra : V104 = VTR + VLN 145 145 35 KN L =162.355+47.54 = 209.896 KN b.Nội lực do Mômen : 100 101 102 103 104 105 Tính đ•ợc: L=28.4 m (28.4 11.36)x11.36 y = 6.816 m 1 28.4 Đ.a.h M104 (28.4 1.2 11.36)x11.36 y = 6.336 m 2 28.4 y = (L-X).X y y y (28.4 4.3 11.36)x11.36 1 L 2 3 4 y = 5.096 m 3 28.4 (28.4 8.6 11.36)x11.36 y = 3.376m 4 28.4 W=1/2*28.4*6.816 = 96.787 m MTR=145(y1+ y3) +35 y4 = 1845.4 KN.m MTad=110( y1+ y2)= 1446.72 KN.m MLN =9.3* W = 900.119 KN.m Suy ra : M104 = MTR + MLN =1845.4+900.119 =2745.519 KN.m SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 83
  84. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 4.4.Tại mặt cắt : M105 (x5=14.2 m) a. Nội lực do lực cắt : Tính đ•ợc: 1.2 m 28.4 14.2 110 110 KN y1= 0.5m 28.4 4.3 4.3 m q 145 145 35 KN L 28.4 1.2 14.2 X y = 0.457m 5 2 28.4 28.4 4.3 14.2 y = 0.348m 100 101 102 103 104 105 3 28.4 L=28.4 m 28.4 8.6 14.2 y = 0.197m X 4 L 28.4 Đ.a.h V105 W =1/2*(28.4-14.2)*0.5 = 3.55 m VTR=145(y1+ y3) +35y4 =129.855 KN y = X y y y VTad=110( y1+ y2) =105.3 KN 1 L 2 3 4 VLN =9.3* W = 33.015 KN Suy ra : V105 = VTR + VLN =129.855+33.015 = 162.87 KN b. Nội lực do Mômen : 1.2 m 110 110 KN 4.3 4.3 m Tính đ•ợc: X5 q 145 145 35 KN L (28.4 14.2)x14.2 y = 7.1m 1 28.4 (28.4 1.2 14 2)x14.2 100 101 102 103 104 105 y = 6.5 m 2 28.4 L=28.4 m (28.4 4.3 14.2)x14.2 y = 4.95m Đ.a.h M105 3 28.4 (28.4 8.6 14.2)x14.2 y4 = 2.8m y (L-X).X y y 28.4 4 y = 2 3 1 L W=1/2*28.4*7.1 = 100.8 m MTR=145(y1+ y3) +35 y4 = 1845.25 KN.m MTad=110( y1+ y2)= 1496KN.m MLN =9.3* W = 937.44 KN.m Suy ra : M105 = MTR + MLN =1845.25+937.44 = 2782.69 KN.m *. BảNG Tổng hợp nội lực do hoạt tải: SE LN TR SI LN TR Mu=mgM *(1.75*M +1.75*1.25*M Vu=mgV *(1.75*V +1.75*1.25*V ) SE Với : mg M = 0.597 MI mg V = 0.671 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 84
  85. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông Nội lực Tải trọng Các tiết diện 100 101 102 103 104 105 Xe tải HL-93 0.000 807.23 1381.8 1660.95 1845.4 1845.25 M(KN.m) xe Taden 0.000 536.87 973.28 1272.48 1446.72 1496 tải trọng làn 0.000 356.89 600 7873.59 900.119 937.44 Xe tải HL-93 287.68 256.13 227.355 197.150 162.355 129.855 Q(KN) xe Taden 215.600 179.3 168.6 149.600 127.16 105.3 tải trọng làn 134.85 106 87.47 69.266 47.54 33.015 Mu(KN.m) 0.000 1700.99 2955.08 3721.02 4192.239 4278.69 Qu(KN) 638.13 542.19 483.425 408.865 337.055 268.17 5. Tổ hợp nội lực theo các TTGH: 5.1.TTGH c•ờng độ 1 : +Tổ hợp nội lực do mômen : NL= * pi*Mi = *[ p1*(M1+M2a)+ p1.MLP + (1.75*1.25*MTR+1.75MLN)*mgM+1.75*] = *[ p1*(V1+V2a)+ p1.VLP +MU] +Tổ hợp nội lực do lực cắt : NL= * pi*Vi = *[ p1*(V1+V2a)+ p1.VLP + (1.75*1.25*VTR+1.75VLN)*mgM] = *[ p1*(V1+V2a)+ p1.VLP +VU] Trong đó : D R I 1 P1 :hệ số tĩnh tải không kể lớp phủ =1.25 P2 :hệ số tĩnh tải do lớp phủ =1.5 mg:hệ số phân phối ngang . a.Tại mặt cắt L/2 (105): M105=1.25*(1881.3+604.92)+1.5*258.1+4278.69 = 7773.615 (KN.m) V105=1.25*0 +1.5*0+ 268.17 = 268.17 (KN) T•ơng tự cho các tiết diện khác Ta có bảng sau. Bảng tổng hợp nội lực theo TTGHCĐ1: Mặt cắt Các tiết diện 100 101 102 103 104 105 Mômen(KN.m) 0.000 2514.47 5191.61 6656.42 7547.1 7773.615 Lực cắt(KN) 1130.36 935.935 778.765 605.76 356.71 268.17 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 85
  86. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 5.2. TTGH sử dụng : +Tổ hợp nội lực do mômen : NL= * pi*Mi = *[ M1+M2a+ MLP + (1.25*MTR+MLN)*mgM] +Tổ hợp nội lực do lực cắt : NL= * pi*Vi = *[ V1+V2a+ VLP + (1.25*VTR+VLN)*mgM] a.Tại mặt cắt L/2(105): M105= 1881.3+604.92+ 268.17+ (1.25*1845.25+937.44)*0.597 =4691.1 (KN.m) V105= 0+(1.25* 129.855+33.015)* 0.671+11.400*1.065= 116.61 (KN) T•ơng tự cho các tiết diện khác Ta có bảng sau. Bảng tổng hợp nội lực theo TTGHSD: Mặt cắt Các tiết diện 100 101 102 103 104 105 Mômen(KN.m) 0.000 1766.64 3145.55 4086.64 4548.64 4691.1 Lực cắt(KN) 789.27 591.2 431.4 342.8 210.728 116.61 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 86
  87. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 100 101 102 103 104 105 L=28.4 m BIểU Đồ MÔMEN 0.000 0.000 5191.61 5191.61 6656.42 6656.42 2514.47 2514.47 7773.615 7547.1 7547.1 BIểU Đồ LựC CắT 1130.36 935.935 778.765 605.76 356.71 268.17 268.17 356.71 605.76 778.765 935.935 1130.36 III. tính và bố trí cốt thép d•l: 1.Tính cốt thép : -Sử dụng tao thép 7 sợi 12.7mm ,A=98.71 mm2 . +C•ờng độ kéo quy định của thép UST : f pu 1860MPa . +Giới hạn chảy của thép ứng suất tr•ớc : f py 0.9 f pu 1674MPa . +Môđun đàn hồi của thép ứng suất tr•ớc : Ep 197000MPa . +ứng suất sau mất mát : fT 0.8 f y 0.8x1674 1339.2MPa . + Giới hạn ứng suất cho bêtông : f’c =50(Mpa) c•ờng độ chịu nén 28 ngày. Sơ bộ chọn cốt thép: M APS = fT * Z h h 194 Trong đó : Z= d f 0.9h f 0.9x1650 1388.5mm P 2 2 2 M :mômen lớn nhất tại mặt cắt L/2 (105)–TTGH c•ờng độ. 6 M=ML/2=7773.615x10 N.mm. SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 87
  88. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 6 M 7773.615x10 2 A PS = = 4180.53mm fT * Z 1339.2x1388.5 4180.53 Số bó = 6.45 bó(7 tao 12.7) =7 (bó) 98.71x7 2 Suy ra : APS =4180 mm 2.Bố trí và uốn cốt chủ : MC100 101 102 103 104 105 15 200 200 5 200 4 3 2 1650 200 200 1 150 2840 300 L = 28400 L = 29000 Bố trí 7 bó nh• hình vẽ : Mặt cắt Gối _100 Mặt cắt L/2_105 1800 1800 200 200 100 5 150 4 3 200 5 1650 1650 1450 4 1250 1050 2 2 3 Yp 200 2 2 110 1 1 110 400 250 1 1 Yp 200 90 120 360 120 120 180180 120 600 Ta có : -Tại mặt cắt Gối : f (200x2 400x2 1050 1250 1450) y 707mm P 7 f SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 88
  89. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông -Tại mặt cắt giữa nhịp( L/2): f (90x3 200x3 310) y 168mm P 7 f 2.1.Đặc tr•ng hình học tiết diện: a.Tại MC L/2 (giữa nhịp): *Giai đoạn 1 :(không có mối nối ,trừ lỗ rỗng): bmn/2 bmn/2 Ta có : b0 b0 s bmn 1800 500 1300mm tr2 Y tr1 Y ts hf hf = 194mm,bw 200mm , h d =350mm 2 2 1 c 1 h =1650-15=1635mm h bw 2 c d2 g Y d e r d1 e b 600mm , F n , n:số bó=7 F0 Y 1 0 4 2 d F0 19782 mm h p y b1 dr 60mm :đ•ờng kính lỗ rỗng . yp =168mm. Diện tích : Ag (b0 bw)hf bwh (b1 bw)hd F0 . =(1300-200)*194+200*1635+(600-200)*350-19782=468558 mm2. Mômen tĩnh với đáy Sd . h h2 h2 S (b b )h (h f ) b (b b ) d F y =396868626 mm3 . d 0 w f 2 w 2 1 w 2 0 p S y d =847mm y 1635 y 788mm , e y y 847 168 679mm . d1 tr1 d1 g d1 p Ag h3 h h3 h h3 h h I (b b ) f (b b )h (y f )2 b b h(y )2 (b b ) d (b b )h (y d )2 F (y d )2 g 0 w 12 0 w f tr 2 w 12 w d 2 1 w 12 1 w d d 2 0 d 2 =2.67131x1011 mm4 11 4 Vậy mômen quán tính với trục 1-1 : Ig=2.6713x10 mm * giai đoạn 2 :(trục 2-2) có kể đến mối nối và cốt thép DƯL: +Diện tích t•ơng đ•ơng : E p 2 Ac Ag xAPS bmnts 468558+(197000*4180)/30358+500*185=5633770 mm Ec +Mômen tĩnh với trục 1-1 : ts Ep 185 197000 S1 1 500x185x(ytr ) xAPS xeg 500x185x(788 ) x4180x679 2 Ec 2 30358 =42199770 mm3 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 89
  90. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông S1 1 tr tr d d C= 75mm , y2 y1 c 788 75 713mm , y2 y1 c 874 75 949mm . Ac ec eg c 679 75 757mm . +Mômen quán tính t•ơng đ•ơng (GĐ 2): 3 2 ts tr ts 2 Ep d 2 Ic I g Ag xc bmn bmnts (y2 ) xAPS x(y2 yp ) 12 2 Ec 1853 185 197000 =2.67131x1011+468558*752+500x +500*185*(744- ) 2 + x4180x(949 168)2 12 2 30358 =3.11929x1011 ( mm4 ) bmn/2 bmn/2 b.Tại mặt cắt gối: b0 -giai đoạn 1 : tr2 y tr1 ts Ta có: 2 2 y 1 1 c g e b s b 1800 500 1300mm h 0 mn 0 e F d2 2 y d1 d y F n r ,n:số bó=7 F 19782 mm2 0 0 p 4 y hd h=1650-15=1635mm , b 600mm , 1 b1 y p 707mm. Diện tích : 2 Ag b0 b1 ts b1h F0 (1300 600)x185 600x1635 19782 1109218mm Mômen tĩnh với đáy Sd . t h2 S (b b )t (h s ) b F y 1005985626mm3 d 0 1 s 2 1 2 0 p d Sd tr y1 906mm y1 1635 906 729mm , eg 906 707 199mm . Ag t3 t h3 h I (b b ) s (b b )t (ytr s )2 b b h(yd )2 F e2 2.897521x1011(mm4 ) g 0 1 12 0 1 s 1 2 1 12 1 1 2 0 g -giai đoạn 2 : Ep 2 Ac Ag bmnts xAPS =1228842 mm . Ec tr ts Ep S1 1 bmnts (y1 ) xAPS xeg 2 Ec 185 197000 =500x185x(729- )- x4180x199= 53478379.9 mm3 . 2 30358 S1 1 tr tr C= 43.5mm y2 y1 c 729 43.5 685.5mm . Ac SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 90
  91. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông d d y2 y1 c 949.5mm , ec eg c 242.5mm . 3 2 ts tr ts 2 Ep 2 Ic I g Agc bmn bmnts (y2 ) APS ec 12 2 Ec 1853 185 =2.897521x10 11 +1109218x43.5 2 +500x +500x185x(685- ) 2 + 12 2 197000 + x4180x1992 =3246477658 11 mm4 . 30358 2.2.Tính toán chiều dài bó cáp(Tất cả các bó đều uốn cong dạng parabôn bậc 2) : +Tính chiều dài và toạ độ của các bó cốt thép : Chiều dài 1 bó : L/2 L/2 8 f 2 L=l+ x 3l Y f - Bó 1: l=28400, f 200 90 110 , 4f.(l-x).x 1 X y= H l2 8x1102 L 28400 28401 mm a 1 3x28400 Đáy dầm H= (f +a-y) T•ơng tự ta có bảng : y Tên bó Số bó L(mm) fi (mm) Li (mm) Bó 1 2 28400 110 28401 Bó 2 2 28400 200 28404 Bó 3 1 28400 940 28481 Bó 4 1 28400 1030 28497 Bó 5 1 28400 1120 28514 Chiều dài trung bình : 28401x2 28404x2 28481 28497 28514 L 28443mm tb 7 4 f (l x)* x +Toạ độ y và H : H=f +a –y ,với y= . l 2 Tại mặt cắt gối có: x0=0 mm. Tên bó a(mm) (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 0 0 200 2 200 200 0 0 400 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 91
  92. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 3 90 940 0 0 1050 4 200 1030 0 0 1250 5 310 1120 0 0 1450 Tại mặt cắt 1 có : x1=2840 mm. Tên bó a(mm) fi (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 2840 40 160 2 200 200 2840 72 328 3 90 940 2840 346 704 4 200 1030 2840 378 872 5 310 1120 2840 410 1040 Tại mặt cắt 2 có :x2=5680 mm. Tên bó a(mm) (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 5680 70 130 2 200 200 5680 128 272 3 90 940 5680 614 436 4 200 1030 5680 672 578 5 310 1120 5680 730 720 Tại mặt cắt 3 có :x3=8520 mm: Tên bó a(mm) (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 8520 92 108 2 200 200 8520 168 232 3 90 940 8520 806 244 4 200 1030 8520 882 368 5 310 1120 8520 958 492 Tại mặt cắt 4 có :x4=11360 mm. Tên bó a(mm) (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 11360 106 94 2 200 200 11360 192 208 3 90 940 11360 922 128 4 200 1030 11360 1008 242 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 92
  93. Đồ án tốt nghiệp : Thiết kế cầu qua sông 5 310 1120 11360 1094 356 Tại mặt cắt 5 (L/2) có :x5=14200mm. Tên bó a(mm) fi (mm) x(mm) y(mm) H(mm) 1 90 110 14200 110 90 2 200 200 14200 200 200 3 90 940 14200 960 90 4 200 1030 14200 1030 200 5 310 1120 14200 1120 310 Bảng tổng hợp toạ độ y và H trong các mặt cắt: Mặt cắt Toạ độ các mặt cắt (y) mm Tên bó 100 101 102 1003 104 105 1 0 40 70 92 106 110 2 0 72 128 168 192 200 3 0 346 614 806 922 940 4 0 378 672 882 128 1030 5 0 410 730 958 1094 1120 Mặt cắt Toạ độ các mặt cắt (H) mm Tên bó 100 101 102 1003 104 105 1 200 160 130 108 94 90 2 400 328 272 232 208 200 3 1050 704 436 244 128 90 4 1250 872 578 368 242 200 5 1380 1040 720 492 356 310 1800 200 * Ví dụ mặt cắt 101:(hình bên) 1650 1040 872 IV.Tính ứng suất mất mát: 0.1*L 0.1*L 0.1*L704 0.1*L 0.1*L 160 1. Mất do ma sát : 328 100 101 102 103 104 105 (kx ) fPF fPI (1 e ) Gối Y1 Y2 Trong đó : X Y3 1 Y4 01 f =0.8 f =0.8x1860=1488 MP X Y5 = f PI PU a 2 X 3 - K=6.6x10 7 /mm X 4 X 5 SVTH: Nguyễn Đức Quang Page 93