đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Lời nói đầU Bớc vào thời kỳ đổi đất nớc ta trình xây dựng sở vật chất hạ tầng kỹ thuật, giao thông vận tải ngành đợc quan tâm đầu t nhiều nh huyết mạch kinh tế đất nớc, tảng để phát triển ngành khác Thực tế lĩnh vực cần ngời kỹ s có chuyên môn vững vàng để nắm bắt đợc công nghệ mới, đại, để xây dựng công trình cầu, đờng có chất lợng cao góp phần phát triển sở hạ tầng đất nớc Sau thời gian học tập trờng nỗ lực thân cộng với bảo tận tình thầy, cô giáo Trờng Đại học Giao Thông Vận Tải nói chung, thầy, cô giáo môn Cầu Hầm nói riêng đến em tích luỹ đợc nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho ngời kỹ s Đồ án tốt nghiệp kết nỗ lực học hỏi năm học, đánh giá, tổng kết kiến thức đợc học sinh viên Trong thời gian đợc giúp đỡ thầy, cô giáo môn Cầu Hầm, đặc biệt giúp đỡ : Thầy giáo hớng dẫn: Trần Thế Truyền Thầy giáo đọc duyệt: Bùi Tiến Thành Em hoàn thành nhiệm vụ mình, thực xong Đồ án thiết kế tốt nghiệp Vì điều kiện thời gian trình độ hạn chế nên tập đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đợc góp ý, bảo thầy, cô giáo Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 17 tháng 05 năm 2008 Sinh viên Vơng Chí Hớng Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm NHận xét giáo viên hớng dẫn Hà Nội, Ngày tháng năm 2008 giáo viên hớng dẫn Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm NHận xét giáo viên đọc duyệt Hà Nội, Ngày tháng năm 2008 giáo viên đọc duyệt Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm mục lục Phần .9 thiết kế phơng án sơ .9 Chơng 10 cầu dầm liên tục đúc hẫng cân 10 1.1.Giới thiệu chung phơng án 10 1.1.1.Kết cấu phần .10 1.1.2.Kết cấu phần dới 10 1.1.3.Mặt cầu công trình phụ khác 10 1.1.4 Vật liệu xây dựng .11 1.2 Tính toán kết cấu nhịp 12 1.2.1.Yêu cầu tính toán cho phơng án sơ .12 1.2.2 Tính toán kết cấu nhịp 12 1.3 Tính toán trụ cầu 33 1.3.1 Kết cấu phần 33 1.3.2.Số liệu trụ .34 1.3.3 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 35 1.3.4.Tính toán bố trí cọc móng trụ 36 1.4 Tính toán mố cầu 39 1.4.1.Cấu tạo mố M0 .39 1.4.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố .40 1.4.3.Tính toán bố trí cọc bệ móng mố 44 1.5.Dự kiến công tác thi công 46 1.5.1.Thi công mố M0 46 1.5.2.Thi công trụ T3 47 1.5.3.Thi công kết cấu nhịp liên tục .47 Chơng 50 cầu dàn thép liên tục 50 2.1.Giới thiệu chung 50 2.1.1.Sơ đồ kết cấu nhịp .50 2.1.2.Kết cấu phần .50 2.1.3 Kết cấu phần dới 51 2.1.4 Vật liệu 51 2.2.Tính toán kết cấu nhịp 51 2.2.1.Yêu cầu tính toán phơng án sơ .51 2.2.2.Tính toán đặc trng hình học dàn 52 2.2.3.Tải trọng tác dụng lên giàn 58 2.2.4.Tính hệ số phân bố ngang 60 Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm 2.2.5.Tính duyệt số giàn 61 2.3.Tính toán thiết kế trụ 65 2.3.1.Tổng quát .65 2.3.2.Kết cấu phần .65 2.3.3 Số liệu trụ 65 2.3.4.Tải trọng tác dụng lên trụ 66 2.3.5 Sức chiụ tải cọc 67 2.4 Tính toán mố cầu 69 2.4.1.Cấu tạo mố M0 .69 2.4.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố .71 2.4.3.Tính toán bố trí cọc bệ móng mố 74 2.5 dự kiến biện pháp thi công 76 2.5.1 Thi công mố 76 2.5.2.Thi công trụ .77 2.5.3 Thi công kết cấu nhịp .77 2.5.4 Thi công kết cấu nhịp dẫn 77 Chơng 78 cầu dầm thép liên hợp 78 3.1 Giới thiệu chung phơng án 78 3.1.1 Tiểu chuẩn thiết kế 78 3.1.2 Bố trí chung phơng án .78 3.2 chọn kích thớc mặt cắt ngang tính toán kết cấu nhịp 79 3.2.1 Chọn sơ mặt cắt ngang dầm chủ 79 3.2.2 Tính đặc trng hình học .80 3.2.3.Tính tĩnh tải tác dụng 83 3.2.4.Tính hoạt tải tác dụng 84 3.2.5.Nối lực mặt cắt đặc trng 86 3.3.Kiểm toán sức kháng uốn theo trạng thái giới hạn cờng độ 89 3.3.1.Mặt cắt giửa nhịp(chịu moment dơng) 89 3.3.2.Mặt cắt đỉnh trụ(chịu moment âm) 92 3.4.Tính toán kết cấu bên dới 95 3.4.1.Tính toán trụ cầu 95 3.4.2.Tính toán mố cầu 99 3.5.Dự kiến công tác thi công 103 3.5.1 Thi công mố 103 3.5.2.Thi công trụ 103 3.5.3 Thi công kết cấu nhịp 104 Chơng 105 so sánh lựa chọn phơng án 105 Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm 4.1.Khái niệm chung so sánh phơng án kết cấu cầu 105 4.2 So sánh u nhợc điểm phơng án 105 4.2.1.Phơng án 1:Cầu dầm hộp BTCT DƯL liên tục nhịp 105 4.2.2.Phơng án 2: Cầu giàn thép liên tục .106 4.2.3.Phơng án 3: Cầu vòm liên hợp 107 4.3.Lựa chọn phơng án 107 Phần 109 thiết kế Kĩ THUậT 109 Chơng 110 Tổng quan phơng án kĩ thuật 110 5.1 Tổng quan công nghệ thi công cầu BTCTDƯL phơng pháp đúc hẫng cân 110 5.2 Giới thiệu chung phơng án .110 5.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 110 5.2.2 Sơ đồ kết cấu 110 Chơng 113 tính toán thiết kế dầm chủ 113 6.1 giới thiệu kết cấu nhịp 113 6.1.1.Chọn độ nhịp .113 6.1.2 Xác định kích thớc mặt cắt ngang 113 6.1.3 Phân chia đốt dầm 113 6.1.4.Tính đặc trng hình học mặt cắt dầm chủ 114 6.2.Tính toán nội lực 118 6.2.1.Tĩnh tải giai đoạn I giai đoạn II .118 6.2.2.Xác định sơ đồ tính toán nội lực 120 6.2.3.Nội dung tính toán nội lực 122 6.3.Tính toán bố trí cốt thép dự ứng lực 146 6.3.1.Quy đổi tiết diện 146 6.3.2.Tính toán cốt thép DƯL 147 6.3.3.Bố trí cốt thép DƯL 159 6.4.kiểm toán kết cấu nhịp .161 6.4.1.Kiểm toán giai đoạn thi công hẫng 161 6.4.2.Kiểm toán giai đoạn sử dụng 173 Chơng 186 tính toán mặt cầu 186 7.1.Cấu tạo mặt cầu 186 7.1.1.Kích thớc hình học mặt cầu 186 7.1.2.Cấu tạo kết cấu áo đờng .186 7.2.Tính toán nội lực mặt cầu 186 7.2.1.Nguyên tắc tính toán mặt cầu 186 Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm 7.2.2.Tải trọng tác dụng lên mặt cầu 187 7.2.3.Các công thức tính nội lực mặt cầu 187 7.2.4.Số liệu tính toán mặt cầu 188 7.2.5.Tính toán giá trị momen tĩnh tải gây .189 7.2.6.Tính toán giá trị momen hoạt tải 190 7.3.Tổ hợp nội lực mặt cầu 191 7.4.Tính toán bố trí cốt thép mặt cầu 192 7.4.1.Vật liệu chế tạo mặt cầu 192 7.4.2.Tính toán bố trí cốt thép .192 Chơng 197 tính toán Thiết kế trụ 197 8.1 Kết cấu phần .197 8.2.Số liệu trụ 197 8.3 Các loại tải trọng tác dụng lên trụ 198 8.3.1 Tĩnh tải thân trụ 198 8.3.2 Tải trọng kết cấu nhịp truyền xuống .198 8.3.3.Tính áp lực nớc tĩnh ứng với mực nớc thấp .199 8.3.4.Tính áp lực nớc đẩy 199 8.3.5 Lực hãm xe (BR) .199 8.3.6.Tải trọng gió tác động lên công trình 200 8.4.Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt 203 8.5.Kiểm toán tiết diện 204 8.5.1.Trình tự kiểm toán 204 8.5.2.Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ 207 8.5.3.Kiểm toán mặt cắt đáy bệ 211 8.6.Tính toán bố trí cọc móng .214 8.6.1.Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu 214 8.6.2.Tính toán sức chịu tải cọc theo đất .214 8.6.3.Tính toán số cọc móng 216 8.6.4.Kiểm toán sức chịu tải cọc 216 Chơng 221 tính toán Thiết kế mố 221 9.1.Cấu tạo mố M0 221 9.1.1.Cấu tạo mố M0 221 9.1.2.Bảng kích thơc mố 221 9.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 222 9.2.1.Nguyên tác chung tính toán mố 222 9.2.2.Xác định tải trọng tác dụng lên mố 223 9.2.3.Tổng hợp nội lực mặt cắt .231 9.2.4.Tổng hợp nội lực kiểm toán theo TTGHCĐ I mặt cắt 236 Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm 9.3.Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt 241 9.3.1.Nguyên tắc tính toán bố trí cốt thép 241 9.3.2.Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I) 244 9.3.3.Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt chân tờng thân (Mặt cắt II-II) 246 9.3.4.Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt chân tờng đỉnh (Mặt cắt III-III) 248 9.3.5.Tính toán bố trí cốt thép mặt cắt chân tờng cánh (Mặt cắt IV-IV) 250 9.4.thiết kế móng cọc 252 9.4.1.Tính toán bố trí cọc bệ móng mố .252 9.4.2.Sơ kiểm tra nội lực dọc trục cọc móng 254 9.4.3.Tính toán thiết kế móng cọc bệ cao 255 Chơng 10 257 tính toán thiết kế thi công 257 10.1.Tổ chức thi công 257 10.1.1.Tổ chức thi công tổng thể 257 10.1.2.Tổ chức thi công chi tiết 258 10.2.tính toán thi công 268 10.2.1.Tính toán vòng vây cọc ván thép (CVT) 268 10.2.2.Tính toán ván khuôn thép .272 10.2.3.Tính neo đỉnh trụ .276 10.2.4.Tính toán mở rộng trụ 277 Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Phần thiết kế phơng án sơ Vơng chí hớng Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Chơng cầu dầm liên tục đúc hẫng cân 1.1.Giới thiệu chung phơng án 1.1.1.Kết cấu phần - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 2x33+60+90 +60+2x33 - Dầm liên tục nhịp, tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi: + Chiều cao dầm đỉnh trụ hđt= 5.5 m + Chiều cao dầm nhịp hgn= 2.5 m - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực mỹ quan kiến trúc - Mặt cắt hộp dạng thành xiên: + Chiều dày nắp : tb = 30 (cm) + Chiều dày đáy : Tại mặt cắt gối 80 cm , mặt cắt nhịp 30 cm + Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm + Chiều dày ngàm : tn = 80cm + Chiều dày sờn dầm : ts = 45 cm 1.1.2.Kết cấu phần dới 1.1.2.1.Cấu tạo trụ cầu - Trụ cầu dẫn dùng loại trụ thân hẹp, trụ cầu dùng loại trụ thân nặng, đổ bê tông chỗ có fc=30 Mpa - Trụ đợc đựng móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm - Phơng án móng : Móng cọc đài cao 1.1.2.2.Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ chỗ mác bê tông chế tạo fc=30 Mpa - Mố đợc đặt móng cọc khoan nhồi đờng kính D=150cm 1.1.3.Mặt cầu công trình phụ khác - Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : Lớp mui luyện có chiều dầy trung bình 7cm (thay đổi từ 2cm đến 12cm để tạo độ dốc ngang 2%), lớp chống thấm dày 1cm, lớp bêtông cốt thép dày 3cm lớp bêtông nhựa dày 5cm - Mặt cầu có độ dốc ngang 2% Vơng chí hớng 10 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm + Chất tải trọng khử lún đổ lớp bê tông dày 30 cm làm móng + Dùng cần cẩu 25 (T) lắp dựng đoạn đà giáo UYKM + Đặt gỗ nêm có chiều dài thay đổi + Lắp ván đáy suốt chiều dài hộp, liên kết với ván dọc đinh, ván tôn dày mm, liên kết tôn với ván đinh, sau mài nhẵn + Lắp đặt ván khuôn thành, định vị định vị đầu hộp + Lắp đặt ván khuôn đáy, ống ghen cho cốt thép dự ứng lực + Lắp đặt cốt thép thờng + Chỉnh lại cao độ toàn đà giáo ván khuôn Trình tự đổ bê tông : Tiến hành tơng tự nh phần đổ bê tông đúc hẫng Sau bê tông đạt cờng độ, tiến hành căng kéo cốt thép dự ứng lực , tiến hành phun vữa Sau hợp long nhịp biên xong, bê tông đạt đủ cờng độ yêu cầu, tiến hành căng kéo bó cốt thép dự ứng lực, phun vữa Sau tiến hành tháo dỡ đà giáo ván khuôn + Tháo dỡ ván khuôn: * Tháo nêm gỗ vị trí nêm điểm kê (tiến hành tháo ván khuôn biên trớc) * Xiết chặt bu lông chôn sẵn khối đà giáo tạo thành lực đẩy tách ván khuôn khỏi mặt khối bê tông * Tháo dỡ ván khuôn đem thi công vị trí khác + Tháo dỡ đà giáo: * Nới bu lông, nêm đà giáo, hạ góc dàn xuống, hạ đốt * Khi toàn đà giáo đợc hạ xuống (cm) dừng lại Dùng bu lông vít tách ván đáy dầm khỏi bê tông * Hạ tiếp đà giáo xuống khoảng từ - (cm) nữa, dùng cẩu 25T để hạ đà giáo xuống e.Hợp long nhịp Hợp long nhịp sau căng kéo cốt thép nhịp biên tháo dỡ đà giáo cố định, hạ nhịp xuống gối Nếu giữ nguyên liên kết tạm đỉnh trụ, tiến hành hợp long nhịp giữa, điều kiện ổn định nhịp trình hợp long tốt nhng nội lực toàn kết cấu nhịp phân lại sau hợp long tháo dỡ liên kết tam Thông thờng ngòi ta tháo dỡ liên kết tạm hạ nhịp xuống gối trớc tiến hành hợp long nhịp Khi nội lực dầm dễ kiểm soát Vơng chí hớng 267 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Trong thời điểm hợp long có hai xe đúc đứng đầu hẫng có xe đúc làm nhiệm vụ ổn định cho đốt hợp long xe đợc di chuyển khỏi nhịp * Điều chỉnh vị trí đầu mút hẫng: Nếu nửa đốt đối diện cao hơn, dùng kích cột chống đẩy xuống Nếu thấp dùng treo CĐC kích thông tâm kéo lên cho Chèn chân cột vữa Sikagrout neo giữ PC38 để cố định vị trí điều chỉnh Trong trình đổ bêtông đốt hợp long đầu mút hẫng đợc chất tải nặng dần gây biến dạng cho phần bêtông đổ đáy sờn bêtông phận vừa ninh kết gây nứt đốt hợp long giai đoạn đổ bêtông Nh hai đầu mút hẫng phải đợc khóa cứng tạm thời lại với để đảm bảo ổn định trình hợp long *Giữ ổn định hai đầu hẫng trình hợp long: Chống hai văng hai nửa dầm chữ H tì vào mặt bêtôngở phía ụ chặn lòng hộp Trên mặt cầu kéo hai PC giằng chéo chữ X, phía dới căng kéo hai bó cốt thép ƯST lên đến 70% lực kéo kiểm tra 10.1.2.5.Thi công kết cấu nhịp dẫn Nhịp dẫn 33m đợc thi công giá ba chân: - Dầm 33m đợc chế tạo công trờng ( Bãi đúc gần vị cầu xây dựng ) - Lắp dựng giá ba chân ,làm đờng di chuyển - Dùng giá ba chân cẩu dầm vào vị trí liên kết tạm dầm - Sau cẩu lắp xong dầm tiến hành hạ dầm xuống gối, đổ bê tông dầm ngang -Tiếp tục trình tự thi công nh , sau thi công xong nhịp dẫn bắt đầu đổ bê tông lớp phủ mặt cầu, lắp lan can, tay vịn, đèn chiếu sáng tiến hành hoàn thiện cầu 10.2.tính toán thi công 10.2.1.Tính toán vòng vây cọc ván thép (CVT) 10.2.1.1.Cấu tạo vòng vây CVT Vòng vây CVT kết cấu ngăn nớc phổ biến dùng thi công cầu Ưu điểm có độ cứng lớn, kích thớc vòng vây không hạn chế, kết cấu gọn chắn dòng, sử dụng đợc nhiều lần Phạm vi sử dụng CVT phải đợc đóng vào đất chiều sâu đủ đẻ không xảy xói lở chân cọc Vòng vây CVT đợc ghép từ cọc riêng rẽ, cọc đơn trờng hợp sử dụng loại cọc Larxen IV cóc thông số kĩ thuật nh sau: Vơng chí hớng 268 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp Mã hiệu LS IV bmin Bmin môn cầu hầm Hmin F W J (cm) (cm) (cm) (cm ) (kg/m) (cm ) ( cm3) 292 400 180 94,3/236 74/185 4660/39600 405/2200 ( Ghi chú: Giá trị tử số tính cho cọc đơn, giá trị mẫu số tính cho m vòng vây) Ngoài sử dụng vành đai II500, văng chống II360 bar cờng độ cao 38 Kích thớc vòng vây CVT đợc xác định vào kích thớc bệ móng, cho đmr bảo khoảng cách tĩnh không vòng vây bề mặt bệ móng 70cm Vị trí chân cọc phải cách lng hàng cọc 0.5m, đỉnh cọc ván cao MNTC 0.7m, hình dạng vòng vây phụ thuộc vào hình dạng bệ móng 10.2.1.2.Kích thớc số lợng CVT Trong phạm vi đồ án xin trình bày tính toán vòng vây CVT sử dụng thi công trụ T4 Kích thớc đài cọc trụ T4: - Chiều rộng đài cọc( theo phơng dọc cầu): 10m - Chiều dài đài cọc( theo phơng ngang cầu): 13.75m Căn vào quy định kích thớc vòng vây trình bày ta tính đợc: Chiều dài vòng vây theo phơng dọc cầu 10.8m, chiều dài theo phơng ngang cầu 17.6m; tổng số cọc cần dùng theo phơng ngang cầu 84 cọc, theo phơng dọc cầu 57 cọc 10.2.1.3.Tính toán vòng vây CVT a.Tính chiều dày lớp bêtông bịt đáy: Chiều dày lớp bê tông bịy đáy phụ thuộc vào chiều sâu đáy hố móng so với MNTC loại đất dới đáy hố móng Chiều dày lớp bê tông bịt đáy tính theo công thức: [t ] H A W nFC d + PFS + A C Trong đó: + C - Trọng lợng riêng bê tông bịt đáy , C = 24.5 kN/m3 + W - Trọng lợng riêng nớc, W = 10 kN/ m2 + [t] - Chiều dày lớp bê tông bịt đáy,m + n - Số lợng cọc hố móng, n = 12 cọc + d - Đờng kính cọc , d=1.5 m + FC - Lực ma sát bê tông cọc bê tông, FC =100 kN/m2 + FS - Lực ma sát bê tông cọc ván thép, FS =100 kN/m2 + A - Diện tích bê tông bịt đáy, A = 10.8ì 17.6 = 190.08 m2 Vơng chí hớng 269 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm + P Chu vi vùng bê tông bịt đáy, P= 56.8 m + H- Cao độ từ mặt nớc thi công đến đáy bệ, H = 10.1 m [t ] H A W 10.1 ì 190.08 ì 10 = = m nFC d + PFS + A C 12 ì 100 ì ì 1.5 + 56.8 ì 100 + 190.08 ì 24.5 Vậy chiều dày lớp bê tông cần thiết t = 1.2 m > [t] m b.Tính chiều sâu tối thiểu chân cọc ván ngàm vào đất Chân cọc ván phải chôn vào độ sâu cần thiết để không xảy tợng ổn định chân cọc bị xói hở Chiều sâu đợc xác định nh sau: t = hn m dn Trong : hn - chiều sâu cột nớc,phía vòng vây tính từ MNTC trừ 2m đến cao độ đáy hố móng trạng thái trớc đổ bê tông bịt đáy, hn =10.13m m1 - hệ số điều kiện làm việc ( tra bảng ) dn - trọng lợng đẩy đất dn = 1+ o - dung trọng hạt khoáng 27 kN/m3 -hệ số độ rỗng 0.4-1 Đối với cát, chọn : m1= 0.5 , =0.9 Thay số ta đợc: tmin= 0.471m c.Tải trọng tác dụng lên vòng vây Trạng thái tính ổn định vòng vây CVT giai đoạn đào lấy đất vòng vây cha có lớp bêtông bịt đáy, chênh cao mực nớc vòng vây 2m - áp lực thủy tĩnh: Khi tính áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên vòng vây cọc ván, phải xét riêng loại : đất không dính đất dính đất đất sét (đất dính) Ta có: + Chiều sâu ngập nớc: Hn = 7m + Chiều sâu hố móng: hm = 5m Khi đó: Giá trị áp lực thủy tĩnh: 20kN/m( chênh cao mực nớc vòng vây vòng vây nhân với trọng lợng riên nớc) - áp lực đất chủ động từ phía đất nền: áp lực ngang chủ động đất xét trờng hợp mặt đất phẳng lng tờng thẳng nhẵn Tính theo lý thuyết cân dẻo Rankin, đất dính bão hòa nớc a = chân cọc không chuyển vị: Pa = đnhm - 2cu (kN/m2) Trong đó: Vơng chí hớng 270 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm đn: dung đẩy đất nền, 13.68kN/m3 hm: chiều sâu chôn móng, 5m cu: cờng độ lực dính đất bão hòa nớc 30kN/m2 Thay số đợc: Pa = 8.4kN/m2 - áp lực bị động: áp lực ngang bị động xuất có chênh lệch áp lực chủ động Đối với đất dính bão hòa nớc p = 1: Pp = đnt + 2cu d.Tính toán điều kiện ổn định vòng vây cọc ván Sơ đồ tính ổn định vòng vây cọc ván có tầng chống Đây sơ đồ tính ổn định vòng vây phổ biến Đối với vòng vây có nhiều tầng văng chống giai đoạn đào lấy đất vòng vây lắp tầng văng chống cùng, tầng lắp có lớp bêtông bịt đáy sau bơm cạn nớc đến đâu ngời ta lắp văng chống đến Trạng thái tính ổn định vòng vây CVT giai đoạn đào lấy đất vòng vây cha có lớp bêtông bịt đáy, chênh cao mực nớc vòng vây 2m Hình vẽ sơ đồ tính: Hn 2m MNTC Hm H CDTN 0.5t CDDM Pa Điều kiện ổn định: M Pp Pt a -m M p Trong đó: M a :tổng momen điểm đặt văng chống áp lực thủy tĩnh áp lực chủ động gây M p : tổng momen so điểm đặt văng chống áp lực bị động m - hệ số điều kiện làm việc lấy 0.9 Thay số ta đợc phơng trình bậc nh sau: 1.01t3 + 38.92t2 - 8.64t-1576.57=0 Giải đợc t= 6m So sánh với tmin xác định trên, chọn t = 6m e.Tính toán cờng độ độ cứng vòng vây cọc ván Vơng chí hớng 271 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Tính vòng vây cọc ván theo điều kiện cờng độ nhằm kiểm soát đợc khả cọc bị gãy chịu tải Điều kiện độ cứng khống chế độ võng cọc ván, không cho vợt giá trị cho phép làm hở me gây chảy nớc vào vòng vây Sơ đồ tính toán theo điều kiện cờng độ đợc lập cho vòng vây trạng thái bơm cạn nớc sau đổ lớp bêtông bịt đáy Vì vòng vây có tầng văng chống nên sơ đồ tính dầm giản đơn, gối điểm cách mặt bêtông bịt đáy 0.5m gối thứ vị trí văng chống Tải trọng áp lực thủy tĩnh Tính toán Midas ta đợc Mmax= 377.72 kN.m mặt cắt nhịp (tính cho 1m bề rộng tờng cọc ván theo phơng thắng đứng) - Tính duyệt cọc ván theo điều kiện chịu cờng độ: Ta có: max = M max 377.72 = = 171690.90kN / m W 2200 *10 => max < [] = 190000 kN/m2 (Đạt yêu cầu) - Tính duyệt độ cứng: f [f] Trong đó: + Độ võng cho phép kết cấu: [f]= L/250 = 0.0434 + Độ võng áp lực thủy tĩnh: f = 0.335 Kết luận: Đạt 10.2.2.Tính toán ván khuôn thép Ván khuôn thép phục vụ thi công thân mố, trụ Cấu tạo ván khuôn tiêu chuẩn thiết kế nh hình vẽ Các thông số ván khuôn tiêu chuẩn thiết kế: - Chiều dày ván thép : 0,3 cm - Chiều dày sờn đứng, sờn ngang 0,5 cm - Kích thớc mảnh ván tiêu chuẩn: ì m - Chiều cao sờn đứng , sờn ngang : cm Các mảnh ván khuôn đợc ghép nối với bu lông Hệ nẹp đứng, nẹp ngang sử dụng thép góc L100 ì 100 ì 14 Khoảng cách nẹp đứng, nẹp ngang 1,5 m - Hệ giằng đợc bố trí dạng hoa mai Thanh giằng thép 20 - AII Lới giằng 1,5 ì 1,5 m 10.2.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên ván khuôn Chọn tốc độ thi công h = 0,75 m/h Đầm sử dụng để đầm bê tông đầm dùi Chiều cao biểu đồ áp lực vữa : H = 4ì h = 0,75ì4 = m Vơng chí hớng 272 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm áp lực ngang lớn bê tông tơi tác dụng lên ván khuôn: PMax = (q+ ìR)ìn Trong đó: + q: Lực xung động đổ bê tông Bê tông đổ phơng pháp rút ống thẳng đứng nên lấy q = 200 daN/m2 = 0,2 T/m2 + R = 0,7 m Bán kính tác động đầm dùi + = 2,4 T/m3 - Trọng lợng riêng bê tông + n = 1,3 Hệ số vợt tải Do đó: PMax = (0,2 + 2,4ì0,7)ì1,3 = 2,44 T/m2 0,5 x 0,5 R = 0,7 m H = 3m x 0,5 q 0,5 Pmax Ván khuôn tiêu chuẩn 10.2.2.2 Tính duyệt ván thép theo độ võng Nhận thấy H = 4ìh = m > l = 0,5 m Do ta có áp lực quy đổi toàn chiều cao F tác dụng: pqđ = Hal Trong Fal - Diện tích biểu đồ áp lực PMax = 0,2 + 2,4ì0,7 = 1,88 T/m2 áp lực không kể tác động xung kích hệ số vợt tải 1 Fal = 0,7ì2 (q + PMax) + 2,3ìPMax = 0,7ì2 ì(0,2 + 1,88) + 2,3ì1,88 = 5,05 Thay số vào công thức ta có pqđ = Vơng chí hớng 5,052 = 1,684 T/m2 273 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 môn cầu hầm 1,5m đồ án tốt nghiệp 1,5 m Tấm đợc tính với sơ đồ có cạnh ngàm cứng độ võng nhịp ván thép áp lực vữa không kể đến hệ số xung kích tính theo công thức: f = p qd b E. tra bảng 2.1 Giáo trình thi công cầu BTCT với a = b = 0,5 m cạnh ván khuôn thép có: = 0,0513 = 0,0138 E - Mô dul đàn hồi thép làm ván khuôn E = 2,1ì106 kG/cm2 - Chiều dày thép làm ván khuôn = 0,5 m Thay số có: f = 0,1684.50 0,0138 = 0.055cm 2,1.10 6.50 Độ võng cho phép L 50 [f] = 250 = 250 = 0,2 cm Nhận thấy f < [f] Đạt yêu cầu 10.2.2.3 Tính duyệt ván khuôn theo cờng độ M Công thức tính duyệt: = W R = 1900 kG/cm2 Mômen uốn lớn nhịp ván thép áp lực vữa có xét tới hệ số xung kích tính theo công thức M = ìpqđttìb2 Trong đó: pqđtt : áp lực vữa có xét tới tác động xung kích hệ số vợt tải 1 Fal = 0,7ì2 (q + PMax) + 2,3ìPmax = 0,7ì2 ì(0,2 + 2,44) + 2,3ì2,44 = 6,54 F 6,54 = 2,1822 T/m2 Do ta có pqđ = Hal = Thay số có: M = 0,0513ì2,1822ì0,52 = 0,027987 T.m = 2798,7 kG.cm Mômen kháng uốn m ván khuôn Vơng chí hớng 274 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm J 49,6 = 11,2 cm3 W=y = 4,42 Do ta có = 2798,7 = 248,88 kG/cm2 11,2 < R = 1900 kG/cm2 Đạt yêu cầu 10.2.2.4.Tính toán nẹp ngang Tính toán nẹp ngang đợc tính toán nh chịu uốn có độ tính toán khoảng cách hai nẹp dọc Lực dải tác dụng lên nẹp ngang đợc tính nh sau: P qd H (l 0,25 H ) l qd P H (l 0,25 H ) PB = l PA = Mômen uốn nẹp ngang: M = mPA Lực kéo nẹp ngang: S = l P qd l H (l1 0,25.H ) = 10l1 P qd B.H (l1 0,125H ) 2l1 Pqđ = 2.1822 T/m2 , H = m l = 1,5 m - Nhịp tính toán nẹp ngang khoảng cách nẹp đứng l1 = 1,5 m - Chiều dài ảnh hởng ván thép lên nẹp ngang Thay số: M = S= 2,1822.1,5 2.3.(1,5 0,25.3) = 0,74Tm = 74000KG.cm 10.1,5 2,1822.3.3.(1,5 0,125.3) = 7,36Tm = 7360 Kg.cm 2.1,5 ứng suất nẹp ngang : = S M 7360 74000 kG + = + = 1651,1 F W 26,3 53,98 cm Với F = 26,3 cm2 W = 53,98 cm3 đặc trng hình học thép góc L100 x 100 x 14) Nhận thấy < R = 1900 kG/cm2 Đạt yêu cầu 10.2.2.5 Tính toán giằng Thanh giằng đợc tính nh chịu kéo dọc trục Nội lực giằng áp lực bê tông tơi đợc tính theo công thức T = FalìPqđ Fal : Diện truyền tải ván khuôn lên giằng Fal = 1,5 ì 1,5 = 2,25 m2 Do ta có T = 2,25 ì 2,1822 = 4,909T = 4909kG Vơng chí hớng 275 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Do ứng suất giằng đợc tính theo công thức T 4909 kG = 1536 = f = 3,14 cm = 1563 kG/cm2 < R = 1900 kG/cm2 Đạt yêu cầu 10.2.3.Tính neo đỉnh trụ Thanh neo đỉnh trụ đợc tính sở ổn định chống lật cho cánh hẫng trình thi công Tải trọng gây lật cho cánh hẫng nhịp đúc tải trọng tai biến, khả đúc lệch vợt tải ngẫu nhiên Xét tổ hợp 1: Tải trọng tai biến xét cố tụt ván khuôn đốt đúc cuối bị rơi xuống gây lực xung kích lần trọng lợng đốt đúc ván khuôn, mô men tính lật bằng: M lat = 2(Qn + Qv)L + 0.1p1 0.1(p1 p n )L2h Lh + Qn: trọng lợng đốt cuối cùng, Qn =87.84T Qv: trọng lợng ván khuôn, Qv = 20T P1: Tĩnh tải đốt K1, P1 = 30.42 T/m Pn : Tĩnh tải đốt cuối Kn = 21.96T/m L: cánh tay đòn, L = 42m Lh: Chiều dài phía cánh hẫng:, Lh = 44m 0.1 ì 30.42 0.1(30.42 21.96)44 44 + = 12549.17 (Tm) M lat = 2(87.84 + 20) ì 42 + Xét tổ hợp 2: Mô men lật gây tải trọng tai biến xét cố bị đổ xe đúc với ván khuôn gây lực xung kích lần trọng lợng xe đúc, tải trọng tổ hợp với tải trọng chênh lệch ngẫu nhiên trọng lợng hai nửa đúc hẫng gây mô men lật: 0.1p n 0.1(p1 p n )L2h M lat = 2Qxe ì L + Lh + 0.1 ì 21.96 0.1(30.42 21.96)44 = 2(60 + 20) ì 42 + = 9391.68 (Tm) 44 + 2 M lat Xét tổ hợp 3: Là khả vợt tải ngẫu nhiên, trọng lợng nửa nửa 10% tác dụng đồng thời với tải trọng gió pw thổi dọc cầu theo hớng xiên góc = 100 so với phơng nằm ngang tác dụng phía cánh hẫng với cờng độ áp lực gió 1.25 KN/m2 tơng ứng với áp lực gió thẳng đứng pw = 0.22KN/m2 Tính phía với bề rộng cầu 12m thì: pw = 0.22x 11 = 2.42kN/m2 =2.42 T/m2 Mo men gây lật là: Vơng chí hớng 276 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm (p w + 0.1p n ) 0.1(p1 p n )L2h M lat = Lh + 2.42 + 0.1 ì 21.96 0.1(30.42 21.96)44 = = 5014.24 (Tm) 44 + 2 M lat Mô men lật tính toán giá trị lớn tổ hợp trên: Mlật = 12549.17 (Tm) Số lợng Bar đờng kính 38 xác định theo công thức chống lật nhổ: n= M cApc R Trong đó: c: khoảng cách hai hàng neo, c =2.4m Apc : diện tích PC Apc =1.13x10-3 m2 R: cờng độ PC, R = 1080 Mpa n= 12549.17 ì 9.81 = 34.78 2.9 ì 1.13 ì 1080 Chọn số Bar 36 phía đỉnh trụ Chiều dài ngàm vào trụ Bar xác định từ phơng trình nén lệch tâm: P1hang + ì Qxe + 2.5 Ftru ì x Ftru M Wtru P1hãng : trọng lợng phần nhịp đúc hẫng, 1192.52 T Ftrụ : diện tích tiết diện trụ, F tru = 19.8m2 Wtru: Mô men kháng uốn tiết diện trụ tính theo tim ngang cầu tiết diện quy đổi, Wtru = 9.9m3 1192.52 + ì 80 + 2.5 ì 19.8 ì x 12549.17 19.8 9 Khi đó: x=5m (tính cho 36 thanh) 10.2.4.Tính toán mở rộng trụ 10.2.4.1.Tải trọng tác dụng Các tải trọng coi phân bố ván khuôn đáy truyền vào nút dàn theo tỷ lệ diện tích - Trọng lợng thân (gbt) - Trọng lợng thân khối K0 đúc (g1) g1 =n.b.Vb/F=1.2*2.5*77.56/(5.5*6)=7.05 (T/m2) - Trọng lợng hệ thống ván khuôn,ở sử dụng ván khuôn cóván lát gỗ, khung thép, trọng lợng tạm chọn 1.15T 1m3 bê tông (g2) Vơng chí hớng 277 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm g2 =n.1,15Vb/F=1,1*1,15*77,56/(4.5*6)=3,63 (T/m2) - Trọng lợng ngời thiết bị thi công (g3), tính toán cột chống đỡ cấu kiện lấy 1T/m2 g3=1,3*1=1,3 (T/m2) Tổng tải trọng phân bố ván khuôn đáy: g =11,98 (T/m2) P4 P2 P4 P3 P1 P3 P4 P2 F4 P4 F2 F3 F4 F1 F3 F4 F2 F4 Khi tải trọng tập trung quy đổi nút là: P1=g.F1=11.98*(2.75*3)= 98.84 T P2=g.F2=11.98*(1.375*3)= 49.42 T P3=g.F3=11.98*(2.75*1.5)= 49.17 T P4=g.F1=11.98*(1.375*1.5)= 24.7 T Để đơn giản ta coi dàn làm việc độc lập nên ta cần tính hệ dàn giữa, sau kết dùng cho hệ dàn lại Mô hình tính toán đà giáo mở rộng trụ P2 P1 P2 Biểu đồ mô men Vơng chí hớng 278 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Biểu đồ lực dọc trục Sau tính toán, ta có bảng tổng hợp nội lực hệ kiên kết : Thanh M+ (T.m) N (T) 18 64.9 -120.5 -186.54 145 10.2.4.2 Chọn tiết diện kết cấu đà giáo mở rộng trụ - Thanh chịu lực dọc trục: Fs = N .R0 Trong đó: Fs diện tích mặt cắt ngang N lực dọc tính toán hệ số chiết giảm khả chịu lực thanh, = 0.7 Vơng chí hớng 279 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm R0 cờng độ chịu lực dọc trục thép, R0 = 190000 kN/m2 M - Thanh chịu moment: W = R u Trong W moment chống uốn măt cắt M moment tải trọng gây cho Ru cờng độ chịu uốn thanh, Ru = 190000 kN/m2 Chọn kết cấu hệ mở rộng trụ(thanh số1 có tiết diện hình hộp, khác có tiết diện hình chữ H): 10.2.4.3 Kiểm toán hệ đà giáo mở rộng trụ: Bảng tổng hợp đặc trng hình học chọn: Thanh F Ix Wx rx cm2 cm4 cm3 cm 203.04 27021.00 1801.40 11.54 130.50 6757.60 - 7.20 130.50 6757.60 - 7.20 130.50 6757.60 - 7.20 a Kiểm toán chịu kéo (Thanh số 4): Điều kiện kiểm toán: N = F Ru = 1450/(130.5*10-4) =11111,11 kN/m2 Ru = 190000 kN/m2 Kết luận : Thanh đạt yêu cầu cờng độ b Kiểm toán chịu uốn (Thanh số 1): Điều kiện kiểm toán M N =W+ Ru F =180/(1801.4*10-6)+649/(203.04*10-4)= 131886.42 kN/m2 Vơng chí hớng 280 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 đồ án tốt nghiệp môn cầu hầm Ru = 190000 kN/m2 Kết luận: Thanh số đạt yêu cầu cờng độ c Kiểm toán chiu nén (Thanh số 3) Điều kiện kiểm toán: = N Ru .F Trong đó: : đợc xác định từ bảng phụ lục 13 Giáo trình Kết cấu Thép, dựa vào hệ số độ mảnh àL - Với số 3: = r o =36.45 x Tra bảng ta có = 0.93 = 9928,72 kN/m2 = 190000 kN/m2 R0 Kết luận: Vậy số đạt yêu cầu cờng độ àL - Với số 2: = r o =51.56 x Tra bảng ta có : = 0.88 = 16243,47 kN/m2 = 190000 kN/m2 R0 Kết luận: Vậy số đạt yêu cầu cờng độ Vơng chí hớng 281 Lớp: Cầu Đờng Bộ A K44 ... lợng lan can: Theo tiêu chuẩn AASSHTO ta chọn cấu tạo lan can gồm phần : phần dới bê tông cốt thép, có chiều dày 0.5m, phần thép , có trọng lợng W=50kg/m Tính toán ta có trọng lợng lan can: DWtcLC=... thoát xuống gầm cầu - Toàn cầu có khe co giãn - Gối cầu dùng loại gối chậu cao su - Lan can cầu dùng loại lan can thép - Hệ thống chiếu sáng bố trí dọc hai bên thành biên cầu với cự ly 50m/1 cột... bó thép bao gồm 19 tao xoắn đờng kính danh định 15.2 mm hãng VSL sản xuất với thông số kỹ thuật nh sau: - Mặt cắt danh định: Astr = 140 (mm2) - Đờng kính danh định: dn = 15.2 (mm) - Cấp thép: 270