THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG LỜI NÓI ĐẦU Bƣớc vào thới kỳ đổi đất nƣớc ta trình xây dựng sở vật chất hạ tầng kỹ thuật Giao thông vận tải ngành đƣợc quan tâm đầu tƣ xây dựng nhiều huyết mạch kinh tế đất nƣớc, tảng tạo điều kiện cho ngành khác phát triển Thực tế cho thấy lĩnh vực cần kỹ sƣ có trình độ chun mơn vững để nắm bắt cập nhật đƣợc công nghệ tiên tiến đại giới xây dựng nên cơng trình giao thơng mới, đại, có chất lƣợng tính thẩm mỹ cao góp phần vào cơng xây dựng đất nƣớc thời đại mở cửa Sau thời gian học tập trƣờng ĐHHH Việt Nam nỗ lực thân với bảo dạy dỗ tận tình thầy trƣờng ĐHHH Việt Nam nói chung thầy Bộ mơn Kỹ Thuật Cầu Đƣờng – Khoa Cơng trình nói riêng, em tích lũy đƣợc nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho cơng việc kỹ sƣ tƣơng lai Đồ án tốt nghiệp kết cố gắng suốtquá trình học tập tìm hiểu kiến thức trƣờng, đánh giá tổng kết công tác học tập suốt thời gian qua sinh viên Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đƣợc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Bộ mơn Kỹ Thuật Cầu Đƣờng – Khoa Cơng trình để hồn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian làm đồ án trình độ lý thuyết nhƣ kinh nghiệm thực tế có hạn nên tập Đồ án chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em xin kính mong thầy, cô Bộ môn bảo để em hồn thiện Đồ án nhƣ kiến thức chun mơn Em xin chân thành cảm ơn ! Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG Mục lục Phần 1: Thiết kế sơ GIỚI THIỆU CHUNG 12 CHƢƠNG 1: PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ 14 CẦU DẦM BTCT DƢL ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 14 1.1 Tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân 14 1.1.1 Lịch sử phát triển 14 1.1.2 Ƣu nhƣợc điểm phạm vi áp dụng 14 1.2 Giới thiệu chung phƣơng án 14 1.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 14 1.2.2 Sơ đồ kết cấu 14 1.3 Số liệu tính tốn 15 1.3.1 Khổ cầu 15 1.3.2 Khổ thông thuyền 15 1.3.3 Tải trọng thiết kế 15 1.3.4 Các yếu tố hình học cầu 15 1.3.5 Vật liệu thiết kế 15 1.4 Các hệ số tính tốn 16 1.4.1 Hệ số tải trọng 16 1.4.2 Hệ số xung kích 16 1.4.3 Hệ số xe 16 1.5 Kích thƣớc cấu tạo dầm chủ 16 1.5.1 Cấu tạo dầm chủ 16 1.5.2 Cấu tạo dầm ngang 21 1.5.3 Cấu tạo Bê tông mặt cầu 21 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 1.5.4 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 21 1.6 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 22 1.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I 22 1.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II 23 1.7 Tính tốn nội lực 23 1.7.1 Ngun tắc tính tốn 23 1.7.2 Tính tốn nội lực 24 1.8 Tính tốn bố trí cốt thép cho dầm chủ 33 1.8.1 Tính tốn bố trí cốt thép cho mặt cắt nhịp 33 1.8.2 Tính tốn bố trí cốt thép cho mặt cắt nhịp biên 37 1.8.3 Tính tốn bố trí cốt thép cho mặt cắt đỉnh trụ 42 1.9 Tính tốn mố cầu 47 1.9.1 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 47 1.9.3 Tính tốn áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố 50 1.9.4 Bố trí cọc móng mố 58 1.10 Tính tốn trụ cầu 64 1.10.1 Kích thƣớc cấu tạo Trụ T4 64 1.10.2 Các mặt cắt kiểm toán trụ 66 1.10.2 Tính trọng lƣợng phận trụ 67 1.10.3 Tính trọng lƣợng áp lực thẳng đứng trọng lƣợng kết cấu nhịp 67 1.10.4 Tính áp lực thẳng đứng hoạt tải đứng KCN 67 1.10.5 Tính áp lực nƣớc 69 1.10.7 Bố trí cọc móng trụ 70 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG ÁN SƠ BỘ 77 CẦU DÂY VĂNG 77 2.1 3.1 Tổng quan cầu treo dây văng 77 2.2 Giới thiệu chung phƣơng án 77 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 2.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 77 2.2.2 Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu 77 a Đặc điểm kinh tế - xã hội 77 2.2.3 Sơ đồ kết cấu 77 2.3 Số liệu tính tốn 78 2.3.1 Khổ cầu 78 2.3.2 Khổ thông thuyền 78 2.3.3 Tải trọng thiết kế: 78 2.3.4 Các yếu tố hình học cầu: 78 2.3.5 Vật liệu thiết kế: 78 2.4 Các hệ số tính tốn 79 3.4.1 Hệ số tải trọng 79 2.4.2 Hệ số xung kích 79 2.4.3 Hệ số xe 79 2.5 Kích thƣớc cấu tạo dầm chủ 79 2.5.1 Cấu tạo chung: 79 2.5.2 Phân đoạn đúc kết cấu nhịp cầu 80 2.6 Xác định tĩnh tải tác dụng lên dầm chủ 80 2.6.1 Tĩnh tải giai đoạn I 80 2.6.2 Tĩnh tải giai đoạn II: 81 2.7 Tính tốn nội lực chọn tiết diện dây văng 82 2.7.1 Chọn loại cáp làm dây văng: 82 2.7.2 Tính góc nghiêng dây văng so với phƣơng nằm ngang: 82 2.7.3 Tính tốn nội lực dây văng tĩnh tải giai đoạn I: 83 2.7.4 Tính tốn nội lực dây văng tĩnh tải giai đoạn II Hoạt tải: 86 2.7.5 Tính tốn nội lực dây văng Tĩnh tải, Lực căng Hoạt tải: 89 2.8 Tính tốn mố cầu 90 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 2.8.2 Tính tốn áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng mố 92 1.9.4 Bố trí cọc móng mố 96 2.9 Tính tốn tháp cầu 102 2.9.1 Kích thƣớc cấu tạo Tháp T1 102 2.9.2 Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ móng trụ 104 3.9.3.Bố trí cọc móng trụ 107 CHƢƠNG 3: SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN CẦU 113 3.1 Nguyên tắc lựa chọn phƣơng án cầu 113 3.2 So sánh ƣu nhƣợc điểm phƣơng án 113 3.2.1 Phƣơng án 1: Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân 113 3.2.2 Phƣơng án 2: Cầu dây văng 114 3.3 Lựa chọn Phƣơng án 114 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN DẦM CHỦ 115 4.1 Giới thiệu chung phƣơng án 115 4.1.1 Tiêu chuẩn thiết kế 115 4.1.2 Điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng cầu 115 4.1.3 Sơ đồ kết cấu 115 4.2 Số liệu tính tốn 116 4.2.1 Khổ cầu 116 4.2.2 Bề rộng toàn cầu 116 4.2.3 Tải trọng thiết kế 116 4.2.4 Các yếu tố hình học cầu 116 4.2.5 Vật liệu thiết kế 116 4.3 Các hệ số tính tốn 118 4.3.1 Hệ số tải trọng 118 4.3.2 Hệ số xung kích 118 4.3.3 Hệ số xe 118 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 4.4 Kích thƣớc cấu tạo dầm chủ 118 4.4.1 Cấu tạo dầm chủ 118 4.4.2 Tính tốn đặc trƣng hình học tiết diện dầm chủ 121 4.4.3 Cấu tạo dầm ngang 123 4.4.4 Cấu tạo Bê tông mặt cầu 123 4.4.5 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 123 4.5 Xác định tảI trọng tác dụng lên dầm chủ 124 4.5.1 Tĩnh tải giai đoạn I 124 4.5.2 Tĩnh tải giai đoạn II 125 4.5.3 Tải trọng thi công 126 4.5.4 Hoạt tải 126 4.6 Các tổ hợp tải trọng 126 4.6.1 Tổ hợp theo TTGH Cƣờng độ I 126 4.6.2 Tổ hợp theo TTGH Sử dụng 127 4.7 Tính tốn nội lực 127 4.7.1 Nguyên tắc tính tốn 127 4.7.2 Các sơ đồ tính tốn nội lực 127 4.7.3 Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng cân đốt đúc Ki 128 4.7.4 Sơ đồ 2: Thi công hợp long nhịp 131 4.7.5 Sơ đồ 3: Dỡ bỏ tải trọng thi công: 135 4.7.6 Sơ đồ 4: Thi cơng lớp phủ mặt cầu tiện ích 138 4.7.7 Sơ đồ 5: Sơ đồ chịu hoạt tải tải khai thác 141 4.7.8 Tổng hợp nội lực mặt cắt tính tốn qua giai đoạn 145 4.8 Tính tốn bố trí cốt thép cho dầm chủ 148 4.8.1 Các tiêu lý vật liệu 148 4.8.2 Tính tốn bố trí cốt thép chịu mơmen âm 149 4.8.3 Tính tốn bố trí cốt thép chịu mơmen dƣơng 154 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 4.8.4 Tính tốn Đặc trƣng hình học mặt cắt tính tốn 155 4.8.5 Tính tốn mát ứng suất 158 4.9 kiểm toán dầm chủ theo ttgh cƣờng độ I 164 4.9.1 Kiểm toán sức kháng uốn mặt cắt chịu mômen âm qua giai đoạn: 164 4.9.4 Tính tốn kiểm tra điều kiện chịu lực cắt dầm chủ 171 4.10 kiểm toán dầm chủ theo ttgh sử dụng 177 4.10.1 Tính duyệt mặt cắt theo điều kiện chống nứt: 177 CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN BẢN MẶT CẦU 195 5.1 Sơ đồ tính tốn mặt cầu 195 5.1.1 Sơ đồ tính tốn mặt cầu: 195 5.1.2 Ngun tắc tính tốn: 196 5.2 Tính tốn nội lực mặt cầu 197 5.2.4 tính tốn bố trí cốt thép mặt cầu 206 6.1 Số liệu tính tốn thiết kế mố cầu 216 6.1.1 Khổ thông thuyền 216 6.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp thiết kế 216 6.1.3 Tải trọng thiết kế 217 6.1.5 Vật liệu Bê tông mố 217 6.1.6 Vật liệu Bê tông dầm 217 6.1.7 Vật liệu Bê tông dầm ngang + 217 6.1.8 Cốt thép thƣờng 218 6.1.9 Bê tông atphan+ nƣớc 218 6.1.10 Đất đắp sau mố 218 6.2 Cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn 218 6.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang 218 6.2.3 Kích thƣớc bê tông (Slab) 220 6.2.4 Dầm ngang (Transerve beam) 220 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 6.2.6 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 220 6.2.7 Cấu tạo lan can 221 6.3 Cấu tạo mố cầu 221 6.3.1 Kích thƣớc mố 221 6.4 Tính tốn tải trọng tác dụng lên mố 223 6.4.1 Các mặt cắt kiểm toán mố 223 6.4.2 Các tải trọng tác dụng lên mố 224 6.4.3 Trọng lƣợng phận mố 224 6.4.4 Áp lực thẳng đứng lên mố trọng lƣợng KCN 225 6.4.5 Áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp 226 6.4.6 Áp lực thẳng đứng hoạt tải đứng độ 228 6.4.7 Tính áp lực ngang đất 229 6.4.8 Tính lực hãm xe tác dụng mố 238 6.4.9 Tính lực hãm xe tác dụng mố 238 6.4.10 Lực ly tâm (CE): 238 6.4.11 Nội lực tải trọng nƣớc WA: 239 6.5 Tính tốn mặt cắt đáy bệ i-i 239 6.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 239 6.5.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ (mặt cắt I-I) 240 6.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tƣờng thân (mặt cắt II-II) 252 6.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tƣờng đỉnh (mặt cắt III-III) 265 6.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm tƣờng cánh (mặt cắt IV-IV) 271 6.6 Tính tốn q độ 275 6.6.1 Sơ đồ tính tốn: 275 6.6.2 Tĩnh toán nội lực lên độ: 276 6.7 Kiểm toán khả chịu tải cọc khoan nhồi 278 6.7.1 Bố trí cọc móng Mố M0: 278 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 6.7.2 Tính tốn sức kháng đỡ dọc trục cọc đơn: 279 6.7.3 Sức kháng đỡ dọc trục nhóm cọc: 279 6.7.4 Tính tốn nội lực dọc trục cọc: 283 6.7.5 Kiểm toán theo TTGH Cƣờng độ I: 284 CHƢƠNG 7: TÍNH TỐN TRỤ CẦU 285 7.1 Số liệu thiết kế 285 7.1.1 Khổ thông thuyền 285 7.1.2 Chiều dài kết cấu nhịp 285 7.1.3 Tải trọng thiết kế 285 7.1.4 Hệ số tải trọng 285 7.1.5 Bêtông trụ 286 7.1.6 Bêtông dầm 286 7.1.7 Bêtông dầm ngang + Bản 286 7.1.8 Bêtông cọc 286 7.1.9 Bêtông atphan + Nƣớc 286 7.1.10 Cốt thép thƣờng 286 7.2 Cấu tạo kết cấu nhịp 287 7.2.1 Cấu tạo mặt cắt ngang cầu 287 7.2.2 Kích thƣớc cấu tạo dầm chủ (Beam) 287 7.2.3 Cấu tạo lớp phủ mặt cầu 288 7.2.4 Cấu tạo lan can 288 7.3 Cấu tạo kết cấu nhịp 289 7.3.1 Kích thƣớc trụ 289 7.4 Tính tốn tải trọng tác dụng lên trụ 290 7.4.1 Các mặt cắt kiểm toán trụ 290 7.4.2 Tính trọng lƣợng phận trụ 292 7.4.3 Tính áp lực thẳng đứng trọng lƣợng kết cấu nhịp 292 Bùi Kiều Hƣng KCĐ51 - ĐH THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƢƠNG I: PHƢƠNG ÁN CẦU ĐÚC HẪNG 7.4.4 Tính áp lực thẳng đứng hoạt tải kết cấu nhịp 293 7.4.4 Tính lực hãm xe tác dụng lên trụ 294 7.4.5 Lực ly tâm (CE): 295 7.4.6 Tính lực ma sát gối cầu 295 7.4.7 Tính áp lực nƣớc 296 7.4.8 Tính áp lực gió tác dụng lên trụ cầu 297 7.5 Tính tốn mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I): 299 7.5.1 Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 299 7.5.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ 300 7.5.3 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân thân trụ (Mặt cắt II-II) 309 7.5.4 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm bệ trụ (Mặt cắt III-III) 320 7.5.5 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm bệ trụ (Mặt cắt IV-IV) 326 CHƢƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT 331 8.1 Tính tốn ổn định chống lật thi cơng đúc hẫng 331 8.1.1 Nguyên tắc chung 331 8.1.2 Các thông số tính tốn: 331 8.1.4 Mômen lật tổ hợp tải trọng bất lợi thi công: 333 8.1.5 Tính tốn số lƣợng Cƣờng độ cao cần thiết: 336 8.2 Tính tốn chiều dày lớp bê tông bịt đáy 341 8.3 Tính tốn thiết kế tƣờng vây cọc ván thép 342 9.3.1 Tính tốn theo điều kiện ổn định vòng vây cọc ván 342 9.3.2 Chọn vòng vây cọc ván thép 342 8.3.3 Tính hệ số áp lực ngang đất 343 8.3.4 Xác định chiều sâu chôn cọc ván thép 344 8.3.5 Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 345 8.3.6 Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 345 8.3.6 Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 347 Bùi Kiều Hƣng 10 KCĐ51 - ĐH ... tính: + Diện tích mặt cắt: F = 1/2. ( xi - xi+1)(yi +yi+1) + Tọa độ trọng tâm mặt cắt: yc = 1/6.F. (xi - xi+1)(yi2 + yi.yi+ 1+ yi+12) + Mômen tĩnh mặt cắt trục x : Sx = 1/6. (xi - xi+1)(yi3 + yi2.yi+1... Trong đó: + x: Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt cắt xét + y1: Khoảng cách từ đáy dầm đến trục y + y2: Khoảng cách từ đáy dầm (mép trong) đến trục y + y3: Khoảng cách từ đỉnh dầm đến trục y + hdam:... điểm cuối cách cầu Lùng (huyện Diên Khánh) gần 300m hƣớng Bắc Với chiều dài gần 10 km, giới xây dựng 22,5m từ Cao Bá Quát đến cầu sông Quán Trƣờng 60m từ sông Quán Trƣờng đến Quốc lộ 1A, tuyến đƣờng