ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: Thầy Nguyễn Sỹ Nguyên NHIỆM VỤ VÀ SỐ LIỆU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : THIẾT KẾ CẦU BTCT DƯL ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG Qui mô thiết kế : Vónh cửu Tiêu chuẩn thiết kế :22TCN272-05 Tổng chiều dài cầu : 141 m Trong đó: Nhòp : 70 m Nhòp biên : 2x45.5 m Nhòp dẫn : 6x40 m Mố cầu :2x3.85 m Khổ cầu : 2x1.3 + 2x0.3 + 2x5.5 = 14.2m Trong đó: Lề hành : 2x1.3 m Lan can : 2x0.3 m Phần xe chạy : 2x5.5 m Tải trọng thiết kế : HL93, Người 300KG/m2 Khổ thông thuyền Chiều cao thông thuyền :7m Bề rộng thông thuyền : 50 m Thuỷ văn: MNCN : +1.0m MNTT : -2.03m MNTN : -4.25m Giải pháp kết cấu nhòp : Nhòp dẫn : dầm SupperT40 m căng trước Nhòp : Dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng cân 70m Sơ đồ kết cấu nhòp : 40 + 45.5+70+45.5 + 40 (m) MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: Thầy Nguyễn Sỹ Nguyên Điều kiện đòa chất : Lớp (L1) :Sét hữu lẫn cát màu xám đen : Chiều dày lớp : h1 = 25 m Các tiêu lý :      Trọng lượng thể tích : γn = 1.58 T/m3 Dung trọng đẩy : γdn = 0.59 T/m3 Lực dính : c = 0.06 (KG/cm2) Góc ma sát : ϕ = 4.80 SPT trung bình :3 Lớp (L2) :Sét gầy pha cát-Sét béo lẫn cát ,màu nâu ,vàng ,xám xanh ,dẻo cứng- nửa cứng : Chiều dày lớp : h2 = 14 m Các tiêu lý :      Trọng lượng thể tích : γn = 1.87 T/m3 Dung trọng đẩy : γdn = 0.91 T/m3 Lực dính : c = 0.16 (KG/cm2) Góc ma sát : ϕ = 9.20 SPT trung bình :7 Lớp (L3) : Cát pha ,màu xám vàng xám đen,kết cấu chặt vừa- chặt : Chiều dày lớp : h3 = 11 m Các tiêu lý :      Trọng lượng thể tích : γn = 1.959 T/m3 Dung trọng đẩy : γdn = 0.979 T/m3 Lực dính : c = 0.493 (KG/cm2) Góc ma sát : ϕ = 25 020’ SPT trung bình : 28 Nội dung thiết kế kỹ thuật cho phương án • Đề xuất hai phương án thiết kế cầu • So sánh để chọn phương án để thiết kế chi tiết • Thiết kế lan can • Thiết kế lề hành MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: Thầy Nguyễn Sỹ Nguyên • Thiết kế mặt cầu • Thiết kế dầm chủ • Thiết kế mố, móng mố • Thiết kế trụ, móng trụ • Thiết kế thi công MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: Thầy Nguyễn Sỹ Nguyên CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH I GIỚI THIỆU VỀ CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG Hiện nay, việc xây dựng cầu qua sông rộng sâu, có nhu cầu lưu thông đường thuỷ lớn điều kiện đòa chất phức tạp đòi hỏi phải sử dụng loại nhòp độ lớn Và cầu BTCT DƯL đúc hẫng cân lựa chọn phù hợp với yêu cầu có nhiều ưu điểm sau: Hệ đà giáo phần lớn treo dầm luân chuyển nên giảm đáng kể khối lượng ván khuôn đà giáo, giới hoá thi công, tăng suất lao động, không cản trở giao thông đường thuỷ, đường phía cầu thời gian thi công Các nghiên cứu lí thuyết đúc kết kinh nghiệm thực tiễn nước cho thấy phạm vò ứng dụng có hiệu công nghệ đúc hẫng khoảng từ 70m đến 150m Cây cầu lựa chọn để thực mục tiêu chuyển giao ứng dụng công nghệ nêu cầu Phú Lương quốc lộ 5, tỉnh Hải Dương Cầu có sơ đồ nhòp 64.84+2x102+64.84m bêtông ứng suất trước, mặt cắt ngang gồm hộp riêng biệt vách đứng, hộp rộng 11m tổng bề rộng cầu 23m đối tác chuyển giao Hãng tư vấn VSL- Th Só (nay thuộc tập đoàn Bouyge – Pháp) Đơn vò tiếp nhận thiết kế Tổng công ty TVTKGTVT; Đơn vò tiếp nhận xây dựng Tổng công ty xây dựng công trình giao thông Sau tham khảo kinh nghiệm thiết kế, giải thi công cầ Phú Lương kinh nghiệm tư vấn giám sát cầu sông Gianh kó sư tư vấn nước mạnh dạn bước vững việ triển khai thiết kế, giám sát xây dựng nhiều cầu dầm hộp dạng liên tục, bêtông ứng suất trước thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng.Khẩu độ nhòp tư ø61m, 63m, 70m, 78m, 85m, 90m, 100m, 102m, 110m, 120m, 130m, 135m, lớn cầu Hàm Luông Bến Tre Các cầu dầm hộp xây dựng nước ta thời gian qua có mặt cắt ngang gồm hai, ba vách đứng hai vách xiên, bề rộng hộp thay đổi từ 11m đến 23m với ứng suất trước nằm nằm bê tông Hình 1: Cầu Sông Gianh- Quảng Bình MSSV : CD06081 SVTH : NGUYỄN DUY NAM MỐC CAO+7.0ĐỘ0M +9.587 M1 50 50 40000 40000 T1 50 T1 50 40000 40000 23 33 55 78 18 38 39 3940 4144 48 53 60 65 6768 70 7375 T2 50 50 +4.000 40000 40000 T3 T3 100 T4 T4 -3.000 Htn:+1.20 Mặt Cầu -44.13 -36.13 -31.13 -25.13 A A Mặt Cầu 409200 45000 Htt:+2.60 409200 22 33 55 77 18 38 39 39 4041 44 4853 60 6567 68 7073 75 Hcn:+4.20 T5 T5 B B -3.000 T6 +3.000 40000 40000 T7 50 T7 50 +4.000 40000 40000 -30.32 -22.32 -17.32 -11.32 MSSV : CD06081 3850 3850 22 33 33 55 57 18 38 39 3940 4144 4853 60 65 6768 7073 75 T8 50 T8 50 +4.000 40000 40000 +4.500 C C 50 50 M2 M2 3850 3850 +9.587 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU GVHD: Thầy Nguyễn Sỹ Nguyên 8000 Hìn h 2: Hìn h ng tổn g qua ùt cầu 300 15007000 70001500 17600 300 SVTH : NGUYỄN DUY NAM -30.25 -22.25 -17.25 -11.25 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ VẬT LIỆU : 1.Bê tông dầm hộp:  Sử dụng bê tông có tỉ trọng thông thường  Có hệ số giãn nở nhiệt: c =10.8 x 10-6/oC  Cường độ chòu nén: f’c =50MPa  Trọng lượng bê tông: γ c = 25KN / m 1.5 fc, = 38007 MPa  Môđun đàn hồi: Ec = 0.043γ c  Hệ số Poisson: 0.2 2.Cốt thép thường: Cốt thép dùng dầm hộp,  Thép dễ hàn Mác RB500W  Giới hạn chảy: fy =500MPa  Môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa Cốt thép dùng cấu kiện lại tru, mố, cọc…  Thép khó hàn Mác RB300  Giới hạn chảy: fy =300MPa  Môđun đàn hồi: Es = 200000 MPa 3.Cốt thép dự ứng lực:  Mác thép M270  Dùng tao sợi 15.2mm  Đường kính danh đònh: Ap = 140mm2  Cường độ kéo đứt: fu =1860MPa  Cường độ kéo chảy fy =0.9fu = 1674MPa  Môđun đàn hồi: E p = 197000 MPa  Lực kích : fpj = 0.74fu=1376.4MPa 4.ng gen: Có dạng cứng mạ kẽm toàn 5.Neo:  Dùng neo sống  Neo hảng VSL kiểu EC 6.Thanh dự ứng lực:  Dùng thép loại 2, có gờ Φ38  Diện tích thanh: A =1134.11mm2  Cường độ chòu kéo: fu =1035MPa  Giới hạn chảy: fy = 0.8fu =828MPa  Môđun đàn hồi: E p = 207000 MPa 7.xe đúc ,ván khuôn:  Tổng trọng lượng (gồm ván khuôn): CE =70T  Độ lệch tâm e = 1m so với cuối đốt phía trước II TIẾN ĐỘ VÀ TRÌNH TỰ THI CÔNG: MSSV : CD06081 NAM SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Tiến độ thi công: Tiến độï thi công hai bên cánh hẫng hai trụ thi công đồng thời Trình tự thi công:  Đốt đỉnh trụ K0  Các đốt hẫng lại  Đúc đà giáo  Hợp long biên  Hợp long  Hoàn thiện Trình tự thi công ảnh hưởng lớn đến nội lực kết cấu thi công Ta hợp long nhòp biên trước sau hợp long nhòp Trình tự thi công mức độ nguy hiểm cuả kết cấu thấp điều chỉnh độ vồng kết cấu lúc hợp long, mặt khác hợp long biên trước di chuyển máy móc vật liệu từ bờ dễ dàng Cách căng kéo cáp:  Neo dùng neo sống  Việc căng kéo cáp phải đảm bảo tính đối xứng qua tim dọc cầu  Căng đầu MSSV : CD06081 NAM SVTH : NGUYỄN DUY đàĐúgic oạùo n Đốt K9 NGÀY ngày (4 ng ày bảo dưỡn g) Đốt K8 20 ngày bảo (dưỡ10 nngàg) y GĐ: 10 Đúđỉnchđoạtrụn 30 ngày bảo (dưỡ15 nngàg) y 10 GĐ: ỡng) aỳ bảo dư ngày (4 ng hoàCôn60tnhgiengàtänácy 20 ngày bảo (dưỡ10 nngàg) y GĐ: 10 ngày (4 ng ày bảo dư ỡng) trênĐúđỉnchđoạtrunï 30 ngày bảo (dưỡ15 nngàg) y 10 ngày GĐ: ûo dưỡng) (4 ngày ba Đốt K4 Đốt K3 Đốt K8 Đốt K9 Đốt K4 Đốt K3 30 ngày bảo (dưỡ15 nngàg) y 20 ngày bảo (dưỡ10 nngàg) y Đốt K8 MSSV : CD06081 NAM Đốt K9 160170150 140130 120110 10090 708060 5040 30 1020 đàĐúgic oạùo n 30 ngày bảo (dưỡ15 nngàg) y ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Đốt K1 Đốt K2 Đốt K3 Đốt K4 Đốt K5 Đốt K6 Đốt K7 Đốt K8 Đốt K7 Đốt K6 Đốt K5 Hìn h 3: Tiế n độ thi côn g đúc hẫ ng SVTH : NGUYỄN DUY Đốt K9 HLB Đốt K7 Đốt K6 Đốt K5 Đốt K2 Đốt K1 Đốt K2 Đốt K1 Đốt K1 Đốt K2 Đốt K3 Đốt K4 Đốt K5 Đốt K6 Đốt K7 HLB MSSV : CD06081 NAM Bước 4: Thi công hợp long nhòp Dỡ bỏ xe đúc, trụ tạm Lắp ván khuôn lên đàu cánh hẫng Thi công đốt hợp long nhòp Bảo dưỡng kéo cáp chòu momen dương nhòp Bước 3: Thi công hợp long nhòp biên Tháo đồng thời xe đúc khỏi cánh hẫng kéo cáp xong đốt K9 Gắn xe đúc lên giàn giáo trụ tạm Bảo dưỡng kéo cáp chòu momen dương nhòp biên Dỡ bỏ liên kết tạm trụ thay gối vónh cửu Bước 2: Thi công đốt đúc hẫng lại Di chuyển xe đúc , lắp cốt thép thường, ống gen Đổ bê tông bảo dưỡng Kéo cáp chòu momen âm Bước 1: Thi công đốt K0 đỉnh trụ Lắp giàn giáo ván khuôn cốt thép Đổ bê tông bảo dưỡng Kéo cáp chòu momen âm đỉnh trụ ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Hìn h 4: Trì nh tự thi côn g cầu CHƯƠNG II SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẦU I NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ: Các giải pháp kết cầu đề xuất dựa nguyên tắc chủ yếu sau: + Thiết kế cầu phải phù hợp với quy hoạch tổng thể + Mặt cắt ngang cầu phù hợp với mặt cắt ngang đường phải dựa kết điều tra lưu lượng xe tính toán dự báo nhu cầu vận tải khu vực + Bảo đảm khổ tónh không thông thuyền tónh không xe chạy cho đường chạy + Kết cấu cầu phù hợp với khả thi công nhà thầu Việt Nam + Thời gian thi công ngắn, thi công thuận tiện + Hạn chế tối đa tác động tới môi trường + Thuận tiện cho công tác tu bảo dưỡng + Kiểu dáng kiến trúc phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng II CÁC PHƯƠNG ÁN KHẨU ĐỘ NHỊP CHÍNH: Trên sở nghiên cứu yêu cầu kinh tế, kỹ thuật, mỹ thuật, đặc điểm đòa hình lòng sông, đòa chất, thuỷ văn, yêu cầu thông thuyền nghiên cứu lựa chọn số dạng kết cấu nhòp với độ nhòp phù hợp sau: Phương án I: Cầu dầm hộp bê tông dự ứng lực đúc hẫng cân Phương án II: Cầu vòm thép nhồi bê tông So sánh phương án: + Để có lựa chọn giải pháp kết cấu cầu nên xem xét đánh giá phương án dựa điều kiện đây: + Kinh tế + Chiều cao đắp đầu cầu + Điều kiện thi công (mức độ đơn giản, kiểm soát thi công, thời gian thi công) + Duy tu bảo dưỡng + Mức độ an toàn va tầu + Tính thẩm mỹ kiến trúc Bảng so sánh phương án thiết kế cầu MSSV : CD06081 NAM 10 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ WLdọc WLngang Kí hiệu q h WL q Giá trò 1.500 1.800 86.625 0.750 Đơn vò KN/m m KN KN/m h 1.800 m WL 43.313 KN IV.7 Tải trọng nước tác dụng lên trụ: Lực đẩy (B): Theo bố trí cấu tạo bệ trụ đặt mực nước thấp , ta tính áp lực nước đẩy tác dụng lên phần trụ ngập nước ta tính với mực nước thấp Lực đẩy nước lực đẩy hướng lên trên, lấy tổng thành phần thẳng đứng áp lực tónh tác dụng lên tất phận nằm mực nước thiết kế p lực tónh xác đònh theo công thức : B = V0 γ w Trong đó: V0 : Thể tích phần ngập nước γ w : Trọng lượng riêng nước Bảng kết lực đẩy B: Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò hn1 0.285 m B 7.146 KN hn2 2.750 m -p lực đẩy B 68.937 KN Tính tải mặt cắt đỉnh trụ B KN Tính tải mặt cắt đỉnh bệ -Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đỉnh bệ -p lực đẩy Tính tải mặt cắt đáy bệ -Chiều cao cột nước từ MNTN đến mặt cắt đáy bệ p lực nước tónh (WA): p lực nước tónh tính theo công thức: γ w h WA = Trong đó: γ w : trọng lượng riêng nước h : chiều sâu mực nước tính đến mặt cắt xét ứng với MNCN Hạng mục MSSV : CD06081 NAM Kí hiệu 196 Giá trò Đơn vò SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Tónh tải mặt cắt đỉnh bệ -Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ hn1 5.535 m -p lực tónh WA 153.181 KN/m 1.845 m -Vò trí đặt lực tính từ mặt cắt xét Tónh tải mặt cắt đáy bệ -Chiều cao cột nước từ MNCN đến mặt cắt đỉnh bệ hn2 8.000 m -p lực tónh WA 320.000 KN/m 2.667 m 0.000 KN/m -Vò trí đặt lực tính từù mặt cắt xét Tónh tải mặt cắt đỉnh trụ WA p lực dòng chảy p: Áp lực dòng chảy lớn ứng với mực nước cao , ta tính với mực nước cao Áp lực dòng chảy theo phương ngang cầu: p = 5.14 × 10-4 CDV² Trong đó: p : áp lực dòng chảy CD: Hệ số cản trụ theo phương dọc Với trụ đầu tròn CD = 0.7 m/s V : Vận tốc nước thiết kế , V =2.5m/s ⇒ p = 5.14 × 10−4 × 0.7 × 2.52 = 2.249 × 10 −3 MPa = 2.249 KN / m Bảng kết áp lực dòng chảy vuông góc: Hạng mục Giá trò Đơn vò Tính mặt cắt đỉnh bệ -Diện tích chắn trụ 16.605 m2 -Lực cản dòng chảy 37.340 KN -Vò trí đặt lực tính từ mặt cắt xét 2.768 m -Diện tích chắn trụ 24.000 m2 -Lực cản dòng chảy 53.970 KN -Vò trí đặt lực tính từ mặt cắt xét 4.000 m Tính tại mặt cắt đỉnh trụ 0.000 KN Tính mặt cắt đáy bệ p lực nước theo phương dọc cầu: Do cầu vuông góc với sông nên bỏ qua áp lực nước theo phương dọc IV.8 Lực va tàu (CV): Cầu thiết kế với cấp đường sông cấp III ,nên theo điều 3.14.2 ta có : Tải trọng thiết kế : MSSV : CD06081 NAM 197 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Tàu tự hành : 300 DWT Sà lan kéo : 400 DWT Tải trọng va tàu tàu tự hành: Vận tốc va tàu thiết kế : V = 2.5+Vs = 5m/s Lực va tàu vào trụ : Ps = 1.2 × 105 V DWT (N) Suy Ps = 1.2 × 105 × × 300 = 1.039 × 10 N = 10392.2 KN Điểm đặt lực : Cách mặt cắt đỉnh móng : 2.505m Cách mặt cắt đáy móng : 4.970m Tải trọng va xà lan : Năng lượng va tàu : KE = 500CHM.V2 Với : CH : hệ số khối lượng thuỷ động học M : lượng nước rẽ cuả tàu, giả sử lượng nước rẽ tàu M =400Mg V =1.6+2.5 =4.1m/s => KE = 5250000 (joule) Chiều dài hư hỏng mũi xà lan : aB = 3100 + 1.3 × 10 −7 KE − 1) = 3100 + 1.3 × 10 −75250000 − 1) = 921.048mm Lực va xà lan vào trụ: PB = × 106 + 1600aB = × 10 + 1600 × 921.048 = 7473676 N = 7473.676 KN Tổng hợp nội lực tác dụng lên mặt cắt: Bảng tổng hợp nội lực mặt cắt đỉnh móng (1-1): Hệ số Gravity γ N Hx Z My Hy Z Mx KN m KNm KN m KNm TLBT cấu kiện (DC) γDC KN 20019.18 Lớp phủ mặt cầu (DW) γDW 1594.478 Hoạt tải HL93 (LL) (4 làn) γLL 2896.822 Hoạt tải HL93 (LL) (2 làn) γLL 1842.865 Tải trọng người (PL) γPL Lực hãm xe (BR) γBR Lực li tâm (CE) γCE Tải trọng gió ngang (SW) - Lên phần công trình γSW Tải trọng MSSV : CD06081 NAM Dọc cầu Ngang cầu 4607.163 637.692 207.188 13.28 2752.431 0.000 0.000 389.785 10.87 4238.858 198 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ 35.073 5.753 201.757 - Lên thân trụ Tải trọng gió dọc (SW) 0.000 γSW 10.87 1059.715 8.768 5.753 50.439 97.446 - Lên phần công trình - Lên thân trụ Tải trọng gió lên xe cộ (WL) 0.000 γWL 86.625 - Gió ngang 43.313 - Gió dọc Lực đẩy (B) γWA p lực nước tónh (WA) γWA p lực dòng chảy p γWA Lực va tàu (CV) γCV 13.28 1150.790 13.28 575.395 7.145 1225.44 1.845 2260.953 37.340 2.768 103.340 5196.15 13016.36 2.505 2 - Va tàu dọc 10392.30 2.505 26032.724 -Va tàu ngang Bảng hệ số tải trọng TTGH : TTGH Hệ số tải trọng γi γDC γDW γLL,γBR γWA γWS γWL γCV 0 Cường độ I 1.25 1.5 γPL,γCE 1.75 Cường độ II 1.25 1.5 1.4 0 Cường độ III 1.25 1.5 1.35 0.4 0.4 Sử dụng 1 1 0.3 0.3 Đặc biệt 1.25 1.5 0.5 0 Bảng tổ hợp nội lực mặt cắt đỉnh móng (1-1): TTGH MSSV : CD06081 NAM Gravity Dọc cầu 199 Ngang cầu SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ N Cường độ I My Hy Mx -3 KN KN 33608.244 1588.03 KNm 7077.71 KN 37.34 KNm 103.34 -2 31763.82 1588.03 7077.71 37.34 5862.29 27422.845 1374.15 3815.17 37.34 103.34 27422.845 1225.45 2260.95 632.14 6320.20 32194.439 1564.96 6650.95 37.34 103.34 -2 làn, gió ngang 30771.597 1505.15 5976.73 241.93 8559.57 -3 làn, gió dọc 25155.323 1477.49 5519.05 37.34 103.34 -2 làn, gió ngang 24101.366 1432.64 5013.38 190.79 6387.92 -3 làn, va tàu dọc 29190.102 6525.20 16653.53 37.34 103.34 -2 làn, va tàu ngang 28663.123 1329.04 3637.17 Cường độ II -Gió dọc -Gió ngang Cường độ III -3 làn, gió dọc Sử dụng Đặc biệt Hx 10429.65 28439.6452 Bảng tổng hợp nội lực mặt cắt đáy móng (2-2): Hệ số Gravity γ N Hx Z My Hy Z Mx KN m KNm KN m KNm TLBT cấu kiện (DC) γDC KN 30466.83 Lớp phủ mặt cầu (DW) γDW 1594.478 Hoạt tải HL93 (LL) (3 làn) γLL 2896.822 Hoạt tải HL93 (LL) (2 làn) γLL 1448.411 Tải trọng người (PL) γPL 637.692 Tải trọng Lực hãm xe (BR) γBR Lực li tâm (CE) γCE Tải trọng gió ngang (SW) γSW Dọc cầu Ngang cầu 4607.163 15.78 207.188 3270.400 0.000 13.37 389.785 5213.320 -Lên phần công trình -Lên thân trụ Tải trọng gió dọc (SW) 35.073 8.253 γSW -Lên phần công trình -Lên thân trụ Tải trọng gió lên xe cộ (WL) MSSV : CD06081 NAM 289.440 0.000 0.000 13.37 97.446 1303.330 8.768 8.253 72.360 γWL 15.78 86.625 1367.353 - Gió ngang -Gió dọc 0.000 43.313 200 15.78 683.676 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN Lực đẩy (B) γWA p lực nước tónh (WA) γWA p lực dòng chảy p γWA Lực va tàu (CV) γCV GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ 68.939 2560.00 2.667 6826.667 53.970 4.000 215.880 5196.15 25824.87 4.970 - Va tàu dọc 10392.30 4.97051649.755 -Va tàu ngang Bảng hệ số tải trọng TTGH : TTGH γDC γDW Cường độ II Cường độ III Sử dụng 1.25 1.25 1.25 1.5 1.5 1.5 Đặc biệt 1.25 1.5 Cường độ I Hệ số tải trọng γi γLL,γBR γWA γPL,γCE 1.75 1 1.35 1 0.5 γWS γWL γCV 1.4 0.4 0.3 0 0.4 0.3 0 0 0 Bảng tổ hợp nội lực mặt cắt đáy móng (2-2): TTGH Gravity Dọc cầu Ngang cầu N Hx My Hy Mx Cường độ I -3 KN 46729.60 KN 2922.58 KNm 12549.87 KN 53.97 KNm 215.88 -2 44194.881 2922.58 12549.87 53.97 8278.42 40544.20 2708.70 8752.63 53.97 215.88 40544.20 2560 45315.80 2899.51 Cường độ II -Gió dọc -Gió ngang Cường độ III -3 làn, gió dọc Sử dụng Đặc biệt 6826.667 648.7709 7919.74403 12065.45 53.97 215.88 -2 làn, gió ngang 43360.44 2839.70313 11241.71 258.5631 9183.59561 -3 làn, gió dọc 35664.77 -2 làn, gió ngang 34216.356 2767.1875 10097.07 207.4148 6884.07717 -3 làn, va tàu dọc 42311.46 7859.75 34286.74 -2 làn, va tàu ngang 41587.253 2663.59 8461.87 10446.27 54169.2168 2812.05 10714.88 53.97 53.97 215.88 215.88 VII KIỂM TOÁN TIẾT DIỆN: V.1 Kiểm toán tiết diện đỉnh móng (I-I): Tiết diện trụ chọn vát cạnh theo bán kính nửa chiều rộng thân trụ, tính toán quy đổi tiết diện hình chữ nhật để gần với mô hình tính toán theo lý thuyết MSSV : CD06081 NAM 201 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Cách quy đổi hình chữ nhật có chiều rộng chiều rộng trụ, chiều dài lấy giá trò cho có momen quán tính tương đương 8.00 3.00 5.00 3.00 7.355 Hình 86: Mặt cắt ngang trụ trước sau quy đổi Các thông số mặt cắt (I-I) sau quy đổi: h b Iy Ix F (m) (m) (m ) (m ) (m²) 7.355 3.000 16.549 99.469 22.06 4 Thông số vật liệu kích thước tiết diện tính toán: Hạng mục Kí hiệu Giá trò Đơn vò b,bw 3.000 m Chiều cao mặt cắt h 7.355 m Chiều cao có hiệu ds 7.305 m Chiều dày bêtông bảo vệ a 0.050 m Cường độï thép fy 300.000 MPa Môđun đàn hồi thép Es 200000 MPa Cường độ bêtông f'c 30.000 MPa Hệ số quy đổûi ứng suất β1 0.836 Môđun đàn hồi bêtông Ec 28605 Bề rộng mặt cắt MSSV : CD06081 NAM 202 MPa SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Tỉ số môđun đàn hồi n 6.992 V.1.1 Kiểm toán khả chòu uốn tiết diện: Ta kiểm toán theo tính chất mặt chòu uốn hai phương Kiểm tra điều kiện N < 0.1φ.f'c.Ag Trong đó: N : lực nén lớn tác dụng lên mặt cắt φ : hệ số sức kháng, cấu kiện chòu nén: j=0.75 Ag: diện tích mặt cắt Lực nén lớn tác dụng: Nmax=max(CĐI, CĐII, CĐIII, ĐB)=32765.88KN Tính 0.1φ.f'c.Ag=0.1x0.75x30x16.069=37754.31KN ⇒ N = 32756.8 KN < 0.1ϕ.8 f c, Ag = 37754.31KN Điều kiện thoả ta kiểm tra mặt cắt theo công thức: Mux Muy + ≤1 Mrx Mry Trong đó: Mux,Muy: momen tải trọng gây theo trục x y Mrx, Mry : sức kháng danh đònh theo trục x y Tính sức kháng danh đònh Mrx theo phương x: a  Mrx = ϕ As fy  ds − ÷ 2  Với φ: hệ số sức kháng, cấu kiện chòu uốn j=0.9 ds: chiều cao có hiệu, ds=7305mm Bố trí thép theo phương dọc: Φ25a100 πr π× 1500 = = 47thanh a 100 πd π× 252 As = n = 47 × = 23071mm Diện tích thép bố trí: 4 Số thép bố trí : n = Từ phương trình cân lực ta có chiều cao vùng nén: Asfy 23071× 300 = = 90.5mm , 0.85 fc b 0.85 × 30 × 3000 a 90.5    ⇒ Mrx = ϕ As fy  ds − ÷ = 0.9 × 23071× 300 ×  7305 − ÷ 2    = 4.49406 ×1010 Nmm = 44940.6KNm a= MSSV : CD06081 NAM 203 SVTH : NGUYỄN DUY GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ a ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN 0.85f'c.a.b As.fy Hình 87: Sơ đồ ứng suất Tính sức kháng danh đònh Mry theo phương y: a  Mry = ϕ As fy  ds − ÷ 2  Với j: hệ số sức kháng, cấu kiện chòu uốn j=0.9 ds: chiều cao có hiệu, ds=2950mm Bố trí thép theo phương dọc: Φ25a150 b 7355 = = 49 a 150 πd π× 252 As = n = 49 × = 24052.8 mm Diện tích thép bố trí: 4 Số thép bố trí : n = Từ phương trình cân lực ta có chiều cao vùng nén: a= Asfy 24052.8 × 300 = = 38.5 mm , 0.85 f c b 0.85 × 30 × 7355 a 38.5    ⇒ Mry = ϕ As fy  ds − ÷ = 0.9 × 24052.8 × 300 ×  2950 − ÷ 2    = 1.89 ×1010 Nmm = 18920.9 KNm Kiểm toán nội lực ứng với tổ hợp nội lực TTGH CĐI (3 làn): Mx=103.34KNm My=7071.7KNm Đối với cấu kiện chòu nén dọc trục, lực nén dọc tác dụng lệch tâm, biến dạng tải trọng làm tăng độ lệch tâm lực dọc so với trọng tâm kết cấu gây hiệu ứng độ mảnh Vì tính kết cấu chòu nén dọc cần phải xác đònh độ mảnh KLu để xem xét hiệu ứng r Xác đònh độ mảnh theo phương dọc: Bán kính quán tính: ry = MSSV : CD06081 NAM Iy 16.549 = = 0.85m A 22.605 204 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN ⇒ GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ K Lu 2.1× = = 21.8 r 0.85 Với K: hệ số chiều dài hữu hiệu, K=2.1 Lu: chiều dài chòu nén, Lu=9m Ta thấy K Lu = 21.8 < 22 bỏ qua hiệu ứng độ mảnh r Vậy Muy=My=7071.7 KNm Xác đònh độ mảnh theo phương ngang: Bán kính quán tính: Ix 99.469 = = 2.1m A 22.605 K Lu 2.1× ⇒ = =9 r 2.1 rx = Với K: hệ số chiều dài hữu hiệu, K=2.1 Lu: chiều dài chòu nén, Lu=9.7m K Lu = < 22 bỏ qua hiệu ứng độ mảnh r Vậy Mux = Mx = 103.34 KNm Ta thấy Kiểm tra điều kiện: Mux Muy 103.34 7071.7 + = + = 0.38 < Đạt Mrx Mry 44940.6 18920.9 Ta kiểm tra tương tự tổ hợp TTGH khác: TTGH Mux Muy KNm KNm Cường độ I -3 103.34 7071.7 0.38 OK -2 5862.29 7071.7 0.51 OK 103.34 3836.12 0.20 OK 6320.20 2273.37 0.26 OK 103.34 6687.47 0.36 OK -2 làn, gió ngang 8559.57 6009.55 0.51 OK -3 làn, va tàu dọc 103.34 16744.96 0.89 OK 28439.65 3657.14 0.83 OK Cường độ II -Gió dọc -Gió ngang Cường độ III -3 làn, gió dọc Đặc biệt -2 làn, va tàu ngang V.1.2 Kiểm toán khả chòu cắt tiết diện: MSSV : CD06081 NAM 205 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Bố trí cốt đai sau: Φ16 bước đai S=200mm Sử dụng thép đai có fy=300MPa Sức kháng cắt danh đònh tiết diện: V = 0.25 fc' b v d v Vn =  n1 Vn2 = Vc + Vs Trong đó:  0,9d s = 6574.5 mm  d v = max 0,72h=5295.6mm ⇒ dv = 7260 mm  a d s − = 7260 mm  bv = 3000mm Vc: sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông Vs: sức kháng cắt cốt thép ngang Tính sức kháng cắt danh đònh ứng suất kéo bê tông: Vc = 0.083.β f c, bv d v Với β=2, cấu kiện DƯL ⇒ Vc = 0.083 × × 30 × 3000 × 7260 = 19802152N = 19802.152KN Tính sức kháng cắt cốt thép ngang: Av f y d v cotgθ Vs = S Với θ: góc nghiêng ứng suất nén chéo, θ=450 Av: diện tích cốt thép đai, πd π× 162 = 2× = 402mm đai nhánh ⇒ Av = 4 402 × 300 × 7260 × cotg 45 ⇒ Vs = = 4378985.64N = 4378.98KN 200 Sức kháng cắt danh đònh: Vn1 = 0.25.fc' b v d v = 0.25 × 30 × 3000 × 7260 = 1.6 × 10 N = 1.6 × 10 KN  Vn1 = 1.6 × 10 KN ⇒ Vn =   Vn2 = Vc + Vs = 24181.132KN Sức kháng cắt tính toán: Vr = ϕVn = 0.9 × 24181.132 = 21763.02 KN Với ϕ = 0.9 hệ số sức kháng Kiểm tra điều kiện: Vu = 10429 KN < 21763.02 KN Đạt V.1.3 Kiểm tra khả chòu nứt tiết diện: MSSV : CD06081 NAM 206 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Điều kiện kiểm tra: fs ≤ fsa 0,6 f y Trong đó: fs: ứng suất cốt thép TTGH SD với sơ đồ tính đàn hồi nứt fsa: ứng suất cho phép cốt thép Kiểm toán khả chòu nứt theo phương dọc: Tiết diêïn b x h = 7355 x 3000 mm , d s = 2950 mm b ds x fc fs As Hình 88: Sơ đồ ứng suất tính khả chòu nứt tiết diện Tính ứng suất cốt thép: M f s = s ( d s − x ) n I cr Chiều dày làm việc bêtông sau bò nứt : n As  2.d s b   + − 1÷ ÷ b  n As  6.992 × 24069  × 2950 × 7355  =  + − 1÷ ÷ = 345.25mm 7355 6.992 × 24069   x= Momen quán tính tiết diện nứt : b.x + n As ( d s − x ) 7355 × 345.253 = + 6.992 × 24069 × ( 2950 − 345.25 ) = 1.24267 × 1012 mm4 I cr = Momen tính toán TTGH SD theo phương dọc: Ms=5519.05KNm ⇒ fs = Tính fsa MSSV : CD06081 NAM 5519.5 × 106 × 2950 − 345.25 × 6.992 = 80.8 MPa 1.24 × 1012 ( ) 207 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN fsa = GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Z d A c Thông số vết nứt : Z = 23000 N/mm Diện tích trung bình bêtông bao quanh thép : A A= c n Ac = 7355 × 50 × = 735500mm 735500 = 15000 mm 49 Z 23000 = = 253.14 MPa dc A 50 × 15000 ⇒A= ⇒ f sa = Tính 0,6.fy 0,6 f y = 0.6 × 300 = 180 MPa Vậy: f s = 88.8 MPa ≤ f sa = 253.14 MPa 0, f y = 180 MPa Thoả điều kiện Kiểm toán khả chòu nứt theo phương ngang: Tiết diêïn b x h = 7355 x 3000 mm , d s = 7305 mm Tính ứng suất cốt thép: M f s = s ( d s − x ) n I cr Chiều dày làm việc bêtông sau bò nứt : n As  2.d s b   + − 1÷ ÷ b  n As  6.992 × 23071  × 7305 × 3000  =  + − 1÷ ÷ = 834.2mm 3000 6.992 × 23071   x= Momen quán tính tiết diện nứt : b.x I cr = + n As ( d s − x ) 3000 × 834.23 = + 6.992 × 23071× ( 7305 − 834.2 ) = 7.33 ×1012 mm Momen tính toán TTGH SD theo phương dọc: Ms=10334KNm ⇒ fs = Tính fsa MSSV : CD06081 NAM 10334 × 106 × 7305 − 834.2 × 6.992 = 39.40 MPa 7.33 × 1012 ( ) 208 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN fsa = GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Z d A c Thông số vết nứt : Z = 23000 N/mm Diện tích trung bình bêtông bao quanh thép : A A= c n Ac = 3000 × × 50 = 300000mm 300000 ⇒ A= = 6366mm 47 Z 23000 ⇒ fsa = =3 = 336.856 MPa d A 50 × 6366 c Tính 0,6.fy 0,6 f y = 0.6 × 300 = 180 MPa Vậy: f s = 39.40 MPa ≤ f sa = 336.856 MPa 0, f y = 180 MPa Thoả điều kiện VI TÍNH TOÁN GỐI CẦU: Xác đònh lực đứng lớn tác dụng vào gối: Bố trí gối, khoảng cách dự kiến gối cầu là: 7000mm Tónh tải: Tải trọng kết cấu phần tổng lực chia cho hai gối Tải trọng thân kết cấu phần trên: PDC = 16988.736 = 8494.368KN Tải trọng lớp phủ mặt cầu: PDW = 2029.335 = 1014.668KN Hoạt tải: Xếp hoạt tải cho phản lực gối lớn MSSV : CD06081 NAM 209 SVTH : NGUYỄN DUY GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ 1800 1200 1800 1300 300 1.471 1.286 0.943 1.000 3000 0.771 0.514 0.429 3000 600 1.200 ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN Hình 89: Sơ đồ xếp xe để tính phản lực gối hoạt tải Xe tải thiết kế: Pxe = m Ptru ∑y i = 1× Tải trọng làn: 581.915 × 0.514 + 0.771 + 0.953 + 1.200 = 1000.31KN ( ) Plan = qlan ω = 205.707 × ( ⇒ PLL = 0.9 × Plan + IM × Pxe ) 0.429 + 1.286 × 6000 = 1058362.5 N = 1058.4 KN = 0.9 × 1058.4 + 1.25 × 1000.31 = 2077.9 KN ( ) Tải trọng người: PPL = qPL ω = 205.707 × Tổ hợp nội lực: 1.286 + 1.471 × 1300 = 368637 N = 368.637 KN ( ) Pu = ϕ  γ DC PDC + γ DW PDW + γ LL PLL + PPL  = 0.95 × 1.25 × 8494.368 + 1.5 × 1014.668 + 1.75 × 2077.9 + 495.857  = 15811.8 KN ( ) Dựa vào Catologue (MAGEBA) gối cầu ta chọn sau: MSSV : CD06081 NAM Loại gối Kí hiệu Cố đònh Di động 1phương Di động 2phương TF 10 TE 10i TA 10 Vmax KN 20986 19917 20986 210 SVTH : NGUYỄN DUY [...]... công kết cấu phần trên lại phức tạp hơn Đây cũng là loại hình kết cấu mới, ở Việt Nam chỉ có một số ít nhà thầu đã từng tham gia thi công, do đó sẽ khó khăn trong đảm bảo chất lượng Từ những nhận xét nêu trên, ta chọn phương án I với kết cấu cầu BTCT DƯL thi công đúc hẫng cân bằng, khẩu độ nhòp chính L=70m để xây dựng cầu CHƯƠNG III THIẾT KẾ SƠ BỘ KẾT CẤU NHỊP CHÍNH I SƠ BỘ CHỌN CÁC THÔNG SỐ PHẦN KẾT... RW = CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU I SƠ ĐỒ TÍNH: Vì tỉ số cạnh ngắn trên cạnh dài >1.5 nên ta coi bản chỉ làm việc theo phương cạnh ngắn đây ,phương cạnh ngắn là phương ngang cầu và vuông góc hướng xe chạy Với cầu dầm hộp , thi công đúc hẫng cân bằng thì chiều dài nhòp tính toán là khoảng cách giữa hai tim thành hộp Ta tính theo dải bản gần đúng, theo phương pháp này, dải bản coi như một tấm có bề... 4915N Sơ đồ tính và biểu đồ momen bằng chương trình Midas Civil 2006 MSSV : CD06081 NAM 35 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Hình 69:Sơ đồ tính và nội lực của trọng lượng bản thân Hình 70:Sơ đồ tính và nội lực của lớp phủ mặt cầu Hình 71:Sơ đồ tính và nội lực của bó vỉa và lan can Ta được bảng tổng hợp nội lực do tónh tải: BẢNG TỔNG HP NỘI LỰC DO TĨNH TẢI Mặt cắt (100)... diện nguyên này rất cần thiết cho việc tính toán sơ bộ trong giai đoạn thi công và khai thác để xác đònh tónh tải rồi sau đó thiết kế nội lực và tính ra số bó thép dự ứng lực cần thiết Tuy nhiên các kiểm toán sau này chúng ta sở dụng đặc trưng hình học tính đổi Và việc quy đổi đó dựa trên nguyên tắc sau: Đổi từ tiết diện hình hộp , hình phức tạp sang tiết diện chữ I có: Chiều cao bằng chiều cao hình hộp...ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN Yếu tố so sánh GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ Cầu dầm hộp bê tông DUL Cầu vòm ống thép nhồi bê tông (I) (II) Đặc điểm kết cấu Khẩu độ nhòp chính L=70m là khẩu độ nhòp cầu đúc hẫng vừa phải ở Việt Nam Chiều cao dầm tại vò trí trụ H1=4,0m, tại giữa nhòp H2=2,0m Kết cấu có độ cứng lớn nhất, chòu tác dụng của tải trọng gió tốt nhất Khẩu độ... hơn phương án I Chỉ tiêu giá thành 1 m2 mặt cầu 23,374 triệu đồng ~ 30 triệu đồng Điều kiện thi công Thi công đơn giản nhất trong các phương án kết cấu Đây là khẩu độ dầm đúc hẫng đã từng xây dựng tại một số cầu Thi công kết cấu phần dưới phức tạp tương đương phương án (II) Thi công phức tạp hơn phương án I Đây cũng là loại hình kết cấu mới ở Việt Nam Thi công kết cấu phần dưới phức tạp tương đương phương... 0.09 + 0.77 = 2.51N / mm Tónh tải bản thân bản mặt cầu: DCγ1 =.t b = 10× c s 2,45 −5 250 × 1000 × 7.19N/mm = Tải trọng lan can và lề bộ hành truyền xuống bản mặt cầu được quy thành hai lực tập trung đặt ở chân của bó vỉa : - Bó vỉa trong: gồm tải trọng bó vỉa và ½ lề bộ hành DC2−1 = 200 × 250 × 2.45 ×10−5 × 1000 + 2.45 ×10 −5 × 100 × 1100 × 1000 = 2572.5 N 2 Đặt cách mép hẫng 1 đoạn: 1500 mm - Bó vỉa ngoài:... tường là sơ đồ dẻo 4Ø14 Ø12a200 Hình 64: Cấu tạo cốt thép của bó vỉa Theo 22TCN 272_05 ta chọn cấp lan can là cấp 3 dùng cho cầu có xe tải Phương lực tác dụng Lực tác dụng (KN) Chiều dài lực tác dụng (mm) Phương nằm ngang Ft =240 Lt =1070 Phương thẳng ứng Fv =80 Lv=5500 Phương dọc cầu FL =80 LL=1070 Khi xe va vào giữa tường Theo 22TCN 272_05 Biểu thức kiểm toán cường độ của lan can có dạng Rw ≥ Ft ... nhòp Hgn 2000 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt gối bg 700 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt giữa nhòp bgn 250 Bề rộng bản đáy tại gối b 6000 MSSV : CD06081 NAM 13 SVTH : NGUYỄN DUY ĐATN: CHUYÊN NGÀNH CẦU NGUN GVHD : Th.S NGUYỄN SỸ 4000 400 40 0 1000 250 300 400 3400 1000 600 2000 500 600 200 1000 300 250 300 14200 3000 Hình 7: Mặt cắt ngang cầu II XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CONG ĐÁY DẦM: + Giả thiết đáy dầm thay đổi theo... tới gối biên: X=404 (mm) Sơ đồ tính là một dầm liên tục qua các gối là tim các thành hộp 3504 3596 3596 3504 3504 3596 3596 3504 100 105 200 Hình 67: Sơ đồø tính của bản mặt cầu II TẢI TRỌNG, NỘI LỰC: 1 Tónh tải: Cấu tạo bản mặt cầu: - Bản bêtông cốt thép (nắp hộp) dày: 250 mm; −5 2 trọng lượng riêng: γ = 2.45 × 10 N / mm - Lớp mui luyện dốc 1% dày trung bình : 35 mm; −5 2 trọng lượng riêng: γ = 2.21×