Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp chơng III pasb III: cầu dây văng Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 86 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp I Tổng quan cầu dây văng - Trong nghiệp công nghiệp hóa, đại hoá nớc ta nay, xây dựng hạ tầng sở vấn đề vô quan trọng Trong việc xây dựng mới, cải tạo nâng cấp hệ thống giao thông tất yếu - Một yêu cầu đặt cầu đợc xây dựng khắp nớc nh tơng lai là: vừa đáp ứng đợc yêu cầu giao thông đại, giá thành kinh tế đồng thời đẹp mặt kiến trúc, mỹ quan để trở thành biểu tợng Việt Nam đại tơng lai - Trớc xây dựng cầu vợt qua sông thờng sử dụng cầu BTCT, BTCTƯST, Cầu thép dạng cầu dầm đơn giản liên tục kê gối cứng mố trụ, loại cầu kinh tế vợt nhịp vừa, nhịp nhỏ - Nh cần phải sử dụng loại cầu vừa đảm bảo vợt đợc nhịp lớn, công nghệ thi công đơn giản, giá thành hạ đồng thời đẹp mỹ quan - Qua nghiên cứu tìm hiểu số nớc phát triển giới nay, thấy khoảng 50 ữ 150m cầu bê tông cốt thép ứng suất trớc xây dựng theo công nghệ lắp hẫng tỏ có hiệu cao quan điểm kỹ thuật Nhịp lớn xây dựng theo công nghệ đạt tới 240m (cầu Hamana Nhật Bản) Tuy nhiên giới hạn nhịp kinh tế loại cầu khoảng 200m - Cầu dây văng kết cấu không biến dạng hình học đảm bảo đợc độ cứng lớn.Hệ làm việc nh dầm cứng kê gối đàn hồi dây văng.Việc tăng số lợng gối đàn hồi không làm tăng khối lợng dây lực nén dầm chủ nhng lại giảm đợc đáng kể mômen uốn trong dầm cứng , đặc biệt dới tác dụng tĩnh tải mômen uốn dầm cứng gần nh đợc triệt tiêu Do CDV vợt đợc nhịp lớn mà lợng vật liệu tăng không đáng kể - Hơn nữa, lịch sử phát triển nghành cầu đờng cha có loại cầu có sức hấp dẫn, tập trung trí tuệ gây đợc niềm say mê cảm xúc sáng tạo cho nhà khoa học, nhà kiến trúc đông Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 87 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp đảo nhân dân nh cầu treo văng Trong vòng 40 năm, kể từ ngày xây dựng cầu Stromsund Thụy Điển năm 1955 nay, cầu treo dây văng đợc xây dựng hầu hết nớc giới, từ công trình có chiều dài vài chục đến hàng nghìn mét, đảm bảo giao thông an toàn cho ôtô xe lửa Nhiều cầu với kết cấu kiến trúc độc đáo trở thành biểu tợng kiến trúc, di sản văn hóa thời đại - Đặc điểm cở có sức hấp dẫn cầu dây văng tính đa dạng Tính đa dạng cầu dây văng thể số lợng chiều dài nhịp, số mặt phẳng sơ đồ phân bố dây Hình thái tầm cao tháp cầu nh tính độc đáo loại tiết diện ngang tạo cho công trình có đủ tầm cao, tầm xa để thể hoài bão trí tởng tợng ngời - Cầu dây văng với u khả chịu lực, hợp lý công nghệ thi công, tính đa dạng sơ đồ kết cấu trở thành công trình trọng điểm nhiều nớc trở thành công trình đặc trng kỷ 20 tơng lai - nớc ta , CDV đợc xây dng vào năm 1976 Đakrông (Quảng Trị) nhng đến tháng năm 1999 cầu bị sập gỉ đứt neo, sau đến năm 2000 cầu đợc sủa lại với dầm băng BTCT.Tiếp theo việc xây dựng cầu Mỹ Thuận (Tiền Giang Vĩnh Long) bắc qua sông Tiền từ năm 1998 2001 , cầu sông Hàn (Đà Nẵng) , tiếp tục xây dựng hoàn thiện cầu dây văng lớn đại nh : cầu Cần Thơ bắc qua sông Hậu (Cần Thơ ), cầu Kiền bắc qua sông Cấm (Hải Phòng ) , cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh), cầu Bính (Hải Phòng) hàng loạt CDV cho nông thôn , miền núi đồng sông Cửu Long II Giới thiệu chung phơng án Bố trí chung phơng án: Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 88 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Phạmvi đờngcong tròn R= 4000m , L= 326 m 326200 80000 166000 80000 100 100 51.19 51.19 16.80 15.94 15.94 13.48 13.48 9.48 9.48 6.74 MNTT+ 5.80 2.36 0.92 0.00 1.15 MNCN+ 7.00 6.74 MNTN+ 2.30 -7.50 -16.00 -22.52 -22.52 -37.30 -37.30 MSS:-40.00 Sơ đồ cầu : 80+166+80 m Khổ cầu : 7.0 + 2x2.0 m Tải trọng thiết kế: + Hoạt tải thiết kế : HL93 + Ngời : 3KN/m2 Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu: 22 TCN 272 - 05 Sông thông thuyền cấp II, khổ thông thuyền : B = 60m , H = 9,0m Trắc dọc cầu: Toàn cầu nằm đờng cong tròn có R = 4000m a Kết cấu phần trên: - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu (80 + 166 + 80 )m Tổng cộng chiều dài toàn cầu 326.6 m - KCN cầu dây văng ba nhịp - Chiều cao cột tháp dự tính: T1 49,45 m; T2 49,45 m tính từ đỉnh bệ tháp - Mặt cắt ngang thiết kế dầm đơn hở sờn BTCT dạng ,có chiều cao không đổi 1,5 m - Số lợng dây cho cột tháp 22 dây,toàn cầu có 22 cặp dây - Vật liệu chế tạo kết cấu nhịp : + Bê tông Grade 45 + Cốt thép cờng độ cao dùng loại tao đơn sợi + Thép cấu tạo dùng thép CT3 b Kết cấu phần dới: Cấu tạo tháp cầu : - Tháp cầu dùng loại thân hộp chữ nhật rỗng đổ BT chỗ Bê tông có cờng độ fc=30 MPa - Phơng án móng: Móng cọc đài thấp, cọc khoan nhồi đờng kính 1,5m Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 89 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Cấu tạo mố cầu: - Mố cầu dùng loại mố U BTCT, fc=30 MPa - Mố cầu đợc đặt móng cọc khoan nhồi đờng kính 1,0 m III Tính toán kết cấu nhịp cầu dây văng Chọn sơ đồ nhịp cầu Chọn phơng án cầu dây văng ba nhịp có hai mặt phẳng dây đối xứng qua tháp cầu Sơ đồ phân nhịp 80+166+80 m - Chiều dài khoang dầm d=7 m - Chiều dài khoang dầm nhịp dg=6 m - Chiều dài khoang dầm cạnh tháp =(1.2-1.7)d; dt=10 m Hình dạng chiều cao dầm cứng Mỗi loại tiết diện dầm đa đơn có u điểm nhợc điểm khác Song theo xu hớng thi công việc sử dụng loại tiết diện việc đảm bảo đợc điều kiện chịu lực đồng thời đảm bảo công nghệ thi công đơn giản phù hợp với trình độ thi công đợc sử dụng nớc Do ta định sử dụng tiết diện ngang dầm chủ đơn bê tông cốt thép theo kiểu dáng tiết diện ngang cầu Mỹ Thuận ( thi công ) Cầu Mỹ Thuận gồm nhịp có sơ đồ kết cấu 150 + 350 + 150m, tiết diện ngang gồm dầm chủ tiết diện hình thang cao 2m, mặt cầu dày 25cm, dầm ngang cách 5,2m Dây văng neo vào đầu dầm ngang bố trí hẫng mặt cầu Theo thống kê cầu dây văng giới nớc xây dựng, tỉ số chiều cao dầm chủ h 1 = ữ l 300 100 Vậy sơ ban đầu chọn dầm chủ có mặt cắt ngang gồm hai chữ có kích thứơc nh hình vẽ : Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 90 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp mặ t cắ t nhị p 14200 7000/2 800 200 1200 600 250 2000 i= 2% i= 2% 1000 500 200 2700 2700 1200 1000 Lựa chọn thiết bị phụ cho cầu dây văng Hiện nay, tao cáp đơn đợc sử dụng rộng rãi cho kết cấu BTCT ƯST cầu dây văng tao đơn dễ vận chuyển, dễ lắp đặt thích hợp với hệ neo thông dụng neo kẹp Sử dụng loại tao đơn gồm sợi thép đờng kính 15,2 mm Đồng thời sử dụng dây văng đợc tổ hợp từ tao thép giảm đợc độ giãn dây ( độ võng trọng lợng thân gây chịu tác dụng hoạt tải ) Các tao thép đợc căng kéo riêng biệt đợc ghép thành bó lớn khối neo trờng Công tác lắp đặt dây văng đơn giản dây đợc lắp tao nhỏ lên không cần giàn dáo Hệ neo dùng với loại dây văng neo kẹp mảnh giống hệ neo dùng cầu BTCT - ƯST Khối neo khối thép hình trụ có khoan lỗ hình côn để luồn tao thép tao thép đợc kẹp chặt nêm mảnh hình côn có ren Bên khối neo đợc ren dùng êcu đủ lớn để xiết neo theo nguyên tắc vặn bu - lông Phơng án dùng dây văng tổ hợp từ tao thép sợi hệ neo kẹp phơng án tối u so với dây văng sử dụng cáp xoắn ốc hay cáp kín thờng phải dùng neo đúc, loại neo cần đợc đổ nhiệt độ 4500ữ 5000 yêu cầu khó đảm bảo công trờng Đồng thời việc vận chuyển lắp đặt bó cáp lớn dài gặp khó khăn việc Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 91 Cầu Đờng 250 25 50 700 7000/2 800 500 200 250 600 200 2000 25 50 700 250 Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp điều chỉnh nội lực dây văng cách thay đổi chiều dài dây hạn chế Hình dạng tiết diện tháp cầu - Chiều cao tháp cầu đợc chọn cho đảm bảo yêu cầu sau : +) Đảm bảo liên kết dây văng tháp +) Đảm bảo cho góc nghiêng dây văng hơp lý trình chịu lực +) Góc nghiêng dây văng = 22 ữ 26 o - Từ phân tích ta chọn tháp cầu có thông số nh sau : +) Chiều cao toàn tháp h th = 49,45 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm: htd= 7,2 m +) Chiều cao từ đáy dầm đến đỉnh tháp: htt = 42,25 m +) Chiều cao bố trí dây văng: hdv =17 m +) Chiều cao từ đáy dầm đến dây văng thấp : htt = 24 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây đến đỉnh tháp: h dt = 1,25m - Sơ đồ bố trí dây : - Bảng tính toán góc nghiêng dây văng: Dây văng nhịp biên Dây S1 S2 S3 H(m) 22.97 24.84 26.72 x(m) 10 17 24 Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 (độ) i 66.47 55.61 48.07 Dây văng nhịp Dây S'1 S'2 S'3 92 H(m) 22.55 24.13 25.72 x(m) 10 17 24 (độ) i 66.08 54.83 46.98 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 28.6 30.52 32.44 34.37 36.31 38.27 40.23 42.21 31 38 45 52 59 66 73 80 42.69 38.77 35.79 33.46 31.61 30.11 28.86 27.82 S'4 S'5 S'6 S'7 S'8 S'9 S'10 S'11 27.33 28.94 30.57 32.21 33.86 35.52 37.20 38.89 31 38 45 52 59 66 73 80 41.40 37.29 34.19 31.78 29.85 28.29 27.00 25.93 Tính toán nội lực a Tính nội lực tĩnh tải: Tính tĩnh tải giai đoạn I - Tĩnh tải giai đoạn I gồm có phân sau: +) Trọng lợng thân dầm chủ: DCdc +) Trọng lợng dầm ngang: DCdn +) Trọng lợng phần dầm ngang hẫng (tai đeo) đeo dây văng: DCtd DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd Kích thớc dầm chủ: 250 250 250 14200 2200 1000 1000 2900 2900 800 200 1250 800 200 1000 2200 1000 - Tính trọng lợng dầm chủ: DCdc Tên gọi đại lợng Chiều cao dầm T Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 Kí hiệu Giá trị Đơn vị H 1.5 m 93 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Bề rộng mặt cầu Chiều rộng cánh dầm chủ Bề rộng sờn dầm Chiều dày cánh (bản mặt cầu) Rộng vút Cao vút Chiều dày cánh tính đổi Diện tích mặt cắt thực dầm chủ Bcau bc bs Trọng lợng dầm chủ dải DCdc hc bv hv hc' A 14.2 6.55 m m m 0.25 0.2 0.2 0.2638 m m m m 6.13 m2 150.19 KN /m - Tính trọng lợng dầm ngang tai đeo dây văng: DCdc, DCtd Tên gọi đại lơng Kí hiệu Chiều cao dầm ngang hdn Chiều dày dầm ngang ddn Chiều dài dầm ngang Ldn Trọng lợng dầm ngang Pdn Số dầm ngang toàn nhịp ndn Khoảng cách dầm ngang sdn Chiều cao tai đeo htd Chiều dày tai đeo dtd Chiều dài tai đeo Ltd Trọng lợng tai đeo Ptd Số tai đeo toàn cầu ntd Giá trị Đơn vị 1.25 m 0.3 m 5.4 m 49.613 KN 66 0.8 0.8 15.68 88 dầm m m m m KN Trọng lợng dầm ngang dải DCdn 10.04 KN /m Trọng lợng dầm tai đeo dải DCtd 4.23 KN /m - Tĩnh tải dải tiêu chuẩn giai đoạn I: DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd = 150,19+10,04+ 4,23 = 164,48 kN/m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCITT = DCITC = 1,25 x 164.48 = 205.60 kN/m Tính tĩnh tải giai đoạn II: Tĩnh tải giai đoạn II gồm có phận sau : +) Trọng lợng lan can phần xe chạy +) Trọng lợng lan can phần ngời +) Trọng lợng lớp phủ mặt cầu DWIITC = DWlp+ DWlc+tv Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 94 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp - Tính trọng lợng lớp phủ mặt cầu : Tên gọi đại lợng h (m ) Lớp bê tông Atphan 0.05 Lớp bê tông bảo vệ 0.03 Lớp chống thấm 0.01 Lớp mui luyện tạo dốc Chiều dày lớp phủ mặt cầu 0.03 0.12 Trọng lựơng lớp phủ mặt cầu ( KN / m3 ) DWtc 1.128 22.563 0.735 24.525 0.147 14.715 0.676 22.563 Đơn vị KN/m2 KN/m2 KN/m2 m 2.687 DWlpTC KN/m2 Trọng lợng dải lớp phủ mặt cầu : DWmctc= 1.71871 x (14,2-4x0.25-2x0.5-2x0.6)= 29,567 (kN/m) - Tính trọng lợng lan can phần xe chạy: Kí hiệu Tên gọi đại lợng 1- Tính trọng lợng chân lan can Chiều rộng chân lan can Blct Chiều cao chân lan can Hlct Chiều rộng lan chân lan can dới Blcd Chiều cao chân lan can dới Hlcd Phần vát vat Trọng lợng dải phần chân lan can DWlc1 2- Tính trọng lợng cột lan can tay vịn DWtv Giá trị Đơn vị 300 100 500 150 350 mm mm mm mm mm 6.009 KN/m 1.611 7.620 KN/m KN/m - Tính trọng lợng lan can phần ngời bộ: DWlc1= 0.25*0.25*24.525=1.532 (KN/m) - Tính tĩnh tãi giai đoạn II: +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWIITC = DWlp+DWlc1+ DWlc2 = 29.567 + 2x7.620+4x1.532 = 29.567+15.24+6.13=50.938 kN/m +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : Nguyễn Ngọc Thạch Bộ B-K 44 95 Cầu Đờng Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp S'10 S'11 1490.8 1528.2 1921.7 1943.5 430.06 414.72 3842.6 3886.5 Chọn tiết diện dây văng: - Tiết diện dây văng đợc xác định theo công thức Ai = Si f Trong : +) Si: Nội lực tĩnh tải hoạt tải dây văng xác định với hệ số tơng ứng theo tiêu chuẩn hành +) f : Cờng độ tính toán vật liệu làm dây, f = 83,7 (kN/cm2) Các công thức xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả làm việc dây (trờng hợp dây nhiều khoang nhỏ) Theo tiết diện tất dây văng khác Tuy nhiên tính toán thiết kế khác biệt không lớn ta chọn tiết diện số dây giống số mục đích trình thiết kế ta tăng giảm tiết diện số dây - Loại tao sợi có diện tích mặt cắt ngang 140 mm2 - Số tao dây bằng: Ai/140 Chọn tiết diện dây văng nh bảng Nhịp biên Dâ y i S1 S2 S3 S4 S5 S6 Si max KN 2354.7 2051.4 2298.4 2565.1 2790.7 3039.4 Ai cm2 28.13 24.51 27.46 30.65 33.34 36.31 Số tao Chọn Ai n n tao chọn 35.0 20.10 25 35.0 17.51 25 35.0 19.61 25 37.8 21.89 27 37.8 23.82 27 25.94 31 43.4 Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 Dây i S'1 S'2 S'3 S'4 S'5 S'6 104 Nhịp Si Số max Ai tao Chọn Ai KN cm2 n n tao chọn 2355.4 28.14 20.10 25 35.00 2053.6 24.54 17.53 25 35.00 2303.0 27.52 19.65 25 35.00 2572.5 30.73 21.95 27 37.80 2801.2 33.47 23.91 27 37.80 3053.0 36.48 26.05 31 43.40 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp S7 S8 S9 S10 S11 3222.4 3410.4 3673.3 3817.1 3890.3 38.50 27.50 31 40.75 29.10 31 43.89 31.35 37 45.61 32.58 37 46.48 33.20 37 43.4 43.4 51.8 51.8 51.8 S'7 S'8 S'9 S'10 S'11 3239.1 3430.1 3696.0 3842.6 3886.5 38.70 27.64 31 43.40 40.98 29.27 31 43.40 44.16 31.54 37 51.80 45.91 32.79 37 51.80 46.43 33.17 37 51.80 Kiểm tra ứng suất kéo dây văng: i = (Su )i (MPa) 0,45fpu Ai (Su)i: ứng lực tính toán dây thứ i (N) Ai: diện tích dây thứ i (mm2) Fpu: cờng độ chịu kéo quy định cáp, fpu = 1860 (Mpa) - Bảng tính nội lực, kiểm tra ứng suất kéo dây văng: Dây S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S'1 S'2 S'3 S'4 S'5 S'6 S'7 S'8 S'9 A Số tao 1tao(mm Ai (Cm2) 2) 25 140 35.00 25 140 35.00 25 140 35.00 27 140 37.80 27 140 37.80 31 140 43.40 31 140 43.40 31 140 43.40 37 140 51.80 37 140 51.80 37 140 51.80 25 140 35.00 25 140 35.00 25 140 35.00 27 140 37.80 27 140 37.80 31 140 43.40 31 140 43.40 31 140 43.40 37 140 51.80 Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 Su (KN) ứng suất (Mpa) 2354.79 2051.42 2298.46 2565.19 2790.78 3039.45 3222.42 3410.43 3673.31 3817.19 3890.33 2355.43 2053.66 2303.07 2572.50 2801.23 3053.03 3239.11 3430.17 3696.07 672.80 586.12 656.70 678.62 738.30 700.33 742.49 785.81 709.13 736.91 751.03 672.98 586.76 658.02 680.56 741.07 703.46 746.34 790.36 713.53 105 0.45 fpuKết luận 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 837 Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp S'10 S'11 37 37 140 140 51.80 51.80 3842.69 3886.53 741.83 750.30 837 837 Đạt Đạt 7.Điều kiện làm việc tốt dây văng - Để dây văng làm việc tốt trình chịu tác dụng tải trọng dây văng phải thoả mãn điều kiện sau: +) Đảm bảo điều kiện độ bền: đảm bảo khả chịu lực +) Đảm bảo điều kiện độ cứng: tức dây văng cần phải đợc kiểm tra theo điều kiện biến dạng cho phép hệ - Độ võng nút dây thứ i hoạt tải đợc xác định theo công thức sau Yi = lo Soh li Sih + E Ao cos o tg i Ai cos i sin i Trong : +) E : Mô đun đàn hồi vật liệu dây +) Soh, Sih : Nội lực tiêu chuẩn dây neo dây thứ i hoạt tải +) Ao,Ai : Diện tích dây neo dây thứ i +) lo, li : Hình chiếu dây neo dây thứ i ên mặt - Điều kiện đảm bảo độ cứng : yi < {y} III Tính toán trụ tháp III.1.Cấu tạo tháp cầu - Do điều kiện địa hình địa chất khu vực đặt tháp phía cầu tơng đối giống nên thiết kế hai trụ tháp có chiều cao giống Trong phạm vi thiết kế sơ ta tiến hành thiết kế tính toán cho trụ tháp T1 - Tháp cầu dùng loại phần thân chân thân tháp đặc, phần đỉnh tháp có dạng hộp rỗng đổ BT chỗ Bê tông chế tạo Grade40, trọng lợng riêng 2500 kG/m3 - Phơng án móng: Móng cọc đài thấp, cọc khoan nhồi đờng kính 1,5m - Tháp cầu đợc cấu tạo nh sau : Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 106 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp +) Chiều cao toàn tháp h th = 49,45 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm: htd= 7,2 m +) Chiều cao từ đáy dầm đến đỉnh tháp: htt = 42,25 m +) Chiều cao bố trí dây văng: hdv =17 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây đến đỉnh tháp: h dt = 1.25m Cấu tạo tháp cầu : mặt đứng trụ tháp mặt trụ tháp 51.19 15.94 1.65 -37.30 III.2.Tính toán thiết kế Tính trọng lợng tháp : Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 107 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp - Bảng tính toán trọng lợng tháp Tên gọi đại lợng Chiều cao chân tháp Chiều cao phần thân tháp Chiều cao phần đỉnh tháp Chiều cao toàn tháp Trọng lợng phần chân tháp Trọng lợng phần thân tháp Trọng lợng phần đỉnh tháp Trọng lợng dầm ngang đỉnh tháp Trọng lợng dầm ngang Trọng lợng dầm ngang dới Trọng lợng toàn tháp Kí hiệu Giá trị Đơn vị hct 5.2 m htt 18.25 m hdt 22.5 m hth 49.45 m Pct 6155.79 KN Ptt 7341.8 KN Pdt 3480.07 KN pdnd Pdnt Pdnd Pth 1056.20 1127.41 1900 20005 KN KN KN Tính trọng lợng bệ tháp: Tên gọi đại lợng Chiều cao bệ tháp Bề rộng bệ tháp Chiều dài bệ tháp Trọng lợng bệ tháp Kí hiệu Hbt Bbt Lbt Pbt Giá trị Đơn vị m 12 m 36 m 34080 KN Tính phản lực kết cấu nhịp hoạt tải truyền lên trụ tháp - Phản lực kết cấu nhịp tác dụng lên trụ tháp bao gồm: + Phản lực lên trụ tháp dới tác dụng DC + Phản lực lên trụ tháp dới tác dụng DW + Phản lực trụ tháp dói tác dụng hoạt tải lực xung kích IM - Sử dụng xe tải thiết kế đặt cách 15 m (khoảng cách trục sau lấy 4,3 m) - Hiệu ứng hoạt tải thiết kế đợc lấy 90% giá trị phản lực tính đợc cộng với hiệu ứng 90% tải trọng + hiệu ứng tải trọng Ngời - Vẽ ờng ảnh hởng phản lực gối: Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 108 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Tiến hành xếp tải lên đờng ảnh hởng phản lực gối vị trí tháp để tính phản kực hiệu ứng tải gây - Sử dụng phần mềm MIDAS để tính phản lực lên trụ tháp, kết ghi bảng sau: Load FZ (kN) Phản lực tải trọng phần TTp2 3468.94 Phản lực tải trọng thân KCN Phản lực hoạt tải (xe tải trọng làn) TTBT 50265.7 HL93 5227 Phản lực tải trọng ngời Ngời 1582 Tính tổng phản lực mà KCN truyền xuống móng trụ tháp PKCN =Ptháp+Pbệ+ PDC+PDW+PLL =1.25x(20005+32863+50265.7)+1.5x3468.94+1.75x(0.9x5227+1582) =145121.56 kN III.3.Tính duyệt mặt cắt chân tháp - Trong phơng án sơ ta tiến hành kiểm toán mặt cắt chân tháp theo điều kiện chịu nén tâm - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên chân tháp : P = PTH + PKCN = 145121.56 KN - Tổng diện tích chân tháp : ATH = 3.5 3.5 = 24.5 (m2 ) - ứng suất pháp mặt cắt chân tháp: = P 145121.56 = = 5923.33 (KN/m2) PLL+IM+PL = 2022.667 kN IV.2.5 Tải trọng hoạt tải độ - Chiều dài độ : Lqd = 4,0 (m) - Bề rộng độ : Bqd = 12 (m) - Vẽ ĐAH phản lực gối độ vị trí vai kê Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 112 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp Xe trục 1,2m Xe tải 4.3 m 1.00 4.3 m 4.00 m Sơđồ xếp tải độ +) Tổng diện tích ĐAH : S = +) Diện tích ĐAH dơng : S+ = +) Diện tích ĐAH âm : S- = - Xếp xe tải xe trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH xếp xe tải P (KN) Y 145 0.00 145 1.00 35 0.00 Pi.Yi 145 +) Tung độ ĐAH xếp xe trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 0.70 187 - Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê hoạt tải độ Giá trị TC TT Đơn vị áp lực tải trọng Plan 19.0 33.2 KN áp lực tải trọng Ngời PNg 9.0 15.8 KN áp lực thẳng đứng xe tải PXT 290 507.5 KN áp lực thẳng đứng xe trục P2T 374 654.5 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Ngời P1 318 556.5 KN Tổ hợp : Xe trục + Làn + Ngời P2 402 703.5 KN Tổng áp lực từ độ Pht bqd 402 703.5 KN IV.2.6 Tổng áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng theo TTGH cờng độ1 Tên gọi đại lợng Các tải trọng truyền lên bệ móng Trọng lợng thân mố Tĩnh tải KCN Tĩnh tải phần II Hoạt tải Xe + Làn + Ngời Hoạt tải độ Tổng áp lực Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 Kí hiệu Ptc (KN) 6713.12 -318.84 -103.37 2022.67 402 8715.58 113 max 1.25 1.25 1.5 1.75 1.75 Ptt (KN) 8391.4 -398.55 -155.055 3539.67 703.50 12080.965 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp IV.3 Bố trí cọc móng mố Móng mố đợc thiết kế móng cọc khoan nhồi đờng kính 1,2m IV.3.1 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu Qcoc = (0,85 f c Ac + f y As ) ' Trong : +) fc : Cờng độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày +) AC : Diện tích phần bê tông tiết diện cọc +) fy : Giới hạn chảy thép chế tạo cọc +) AS : Diện tích phần cốt thép tiết diện cọc +) : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy 0,75 Bảng tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu: Tên gọi đại lợng Kí hiệu Giá trị Mác bê tông chế tạo cọc M300 IV.3.2 Thép chế tạo cọc AII Tính Đờng kính cọc thiết kế D sức Đờng kính cốt thép d 28 chịu Số thép thiết kế nthanh 24 Diện tích phần bê tông Ac 0.785 theo As 0.015 Diện tích phần cốt thép Hệ số uốn dọc 0.75 Công Cờng độ chịu nén bê tông fc' 1150 Q = Q + Q W R pq p ps s tính Cờng độ chịu kéo thép fy 24000 sức Sức chịu tải cọc theo vật 8418.01 chịu liệu Qvl cọc đất Trong : +) QR : Sức chịu tải cọc theo đất +) QS = qS AS : Sức kháng thân cọc +) QP = qP AP : Sức kháng chân cọc +) qS : Sức kháng đơn vị thân cọc +) qP : Sức kháng đơn vị chân cọc +) AS : Diện tích bề mặt thân cọc +) AP : Diện tích bề mặt chân cọc +) qS : Hệ số sức kháng thân cọc Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 114 Đơn vị m mm Thanh M2 M2 toán tải cọc đất KN/m2 KN/m2 thức toán KN tải theo Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp +) qP : Hệ số sức kháng chân cọc +) W : Trọng lợng cọc Theo Reese oneill (1999 ) ta có : qS = .Su , qp=9 Su Nếu cọc nhồi có đờng kính 0.7-1.8m đất không yếu(Su>50 kpa) Thì 1.5m đoạn cọc =0 1d cọc cuối =0 đoạn cọc giửa =0.55nếu Su Chọn số cọc bố trí móng n = 10 (cọc) Sơ đồ bố trí cọc: 12000 1600 6000 1500 3000 1500 1600 15270 V Dự kiến công tác thi công Thi công trụ - Phơng pháp thi công trụ giống giống nhau, ta chọn mực nớc thi công 4.65 m - Với MNTC nh ta tiến hành thi công trụ nh sau : +) San lấp mặt bằng, làm đờng công vụ , đắp gạt bỏ lớp đất yếu dày 2m +) Hạ vòng vây cọc ván thép theo phía Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 116 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp +) Lắp dựng máy khoan, đa máy lên đảo tiến hành khoan cọc, giữ thành ống vách vữa sét Thi công đổ bê tông cọc khoan phơng pháp rút ống thẳng đứng +) Hạ vòng vây cọc ván thép phía lại.Tiến hành đào đất hố móng +) Đổ bê tông bịt đáy phơng pháp vữa dâng +) Hút nớc hố móng Đập đầu cọc,lắp dựng đà giáo ván khuôn đổ bê tông bệ cọc +) Đổ bê tông thân trụ ván khuôn trợt Thi công mố - Mố cầu đợc bố trí đối xứng đợc thi công điều kiện ngập nớc ta đề xuất biện pháp thi công mố nh sau : +) Gạt lớp đất yếu, đắp đảo thi công +) Lắp dựng, đa máy đóng cọc lên đảo tiến hành đóng cọc +) Đào đất hố móng, đập BT đầu cọc,đổ lớp BT tạo phẳng, lắp dựng đà giáo ván khuôn, đổ BT bệ cọc +) Lắp dựng đà giáo ván khuôn, đổ BT thân mố, +) Qua tờng thân 100mm dừng lại chờ thi công kết cấu nhịp dẫn +) Tờng đỉnh, tờng cánh đợc thi công sau thi công xong kết cấu nhịp Thi công kết cấu nhịp - Kết cấu nhịp cầu kết cấu cầu treo dây văng nhịp đối xứng, đợc thi công theo phơng pháp đúc hẫng cân - Trình tự bớc thi công nh sau : +) Mở rộng trụ hệ thống đà giáo thép +) Tiến hành đổ bê tông đốt KO đỉnh trụ +) Đợi cho đốt KO đạt cờng độ tiến hành căng sơ chỉnh dây văng số 1, sau lắp xe đúc lên đốt KO +) Tiến hành đúc cân đốt phía, đúc đốt ta tiến hành kéo cốt thép DƯL đồng thời căng sơ chỉnh dây văng đốt Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 117 Cầu Đ- Bộ môn cầu hầm đồ án tốt nghiệp +) Tiến hành hợp long nhịp - Công tác hoàn thiện cầu : +) Tháo dỡ hệ thống xe đúc KCN +) Hạ KCN xuống gối,và neo đầu kết cấu nhịp xuống gối neo trụ mố +) Đổ bê tông phần chân lan can gờ chắn bánh +) Thi công lớp phủ mặt cầu +) Lắp dựng hệ thống lan can, tay vịn hệ thống đèn chiếu sáng cầu +) Căng chỉnh dây văng toàn cầu để đạt đợc độ võng mong muốn +) Hoàn thiện cầu đa vào sử dụng Nguyễn Ngọc Thạch ờng Bộ B-K 44 118 Cầu Đ- ... đồ án tốt nghiệp S1 11 21. 1 212 . 97 S2 8 71 .95 236.62 S3 9 67. 21 10 61. 1 11 49 .1 1230.4 13 04.9 1 372 .9 14 34.4 14 90.8 15 28.2 262. 47 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S 11 1020.6 942.85 10 68 .7 12 16.0 13 29.8 1 475 .0 15 63.3... 89 .16 94.50 10 0.6 11 1.8 11 6 .1 113 .3 1 475 .0 15 63.3 16 64.9 18 49.5 19 21 .7 19 43.5 Ngời Shmax (KN) 56.94 10 20.6 56.99 64. 61 73 . 51 80.39 89 .16 94.50 10 0.6 11 1.8 11 6 .1 113 .3 942.85 10 68 .7 12 16.0 13 29.8... KN 11 21. 1 11 21. 1 S1 66. 47 0.92 S '1 66.08 0. 91 8 71 .94 S2 55. 61 0.83 8 71 .95 S'2 54.83 0.82 9 67. 21 S3 48. 07 0 .74 9 67. 21 S'3 46.98 0 .73 10 61. 1 10 61. 1 S4 42.69 0.68 S'4 41. 40 0.66 11 49 .1 114 9 .1 S5