BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHẢ THI DỰ ÁN KHẢ THI XÂY DỰNG CẦU PC TRÊN QUỐC LỘ Y ch¬ng 1.1 Giới thiệu CHUNG Vị trí xây dựng cầu Cầu PC bắc qua sông TB thuộc tỉnh HY Cầu dự kiến đợc xây dựng Km X quốc lộ Y nằm tam giác kinh tế HN-HP-QN 1.2 Đối tợng nghiên cứu Dự án khả thi xây dựng cầu PC quốc lộ Y, nghiên cứu nội dung chủ yếu dới đây: - Đặc điểm vị trí xây dựng cầu - Quy mô công trình tiêu chuẩn kỹ thuật - Lựa chọn phơng án kết cấu biện pháp thi công đạo - Xác định tổng mức đầu t - Kiến nghị phơng thức đầu t chơng 2.1 Đặc điểm vị trí xây dựng cầu Địa hình Vị trí xây dựng cầu PC thuộc ngoại thành tỉnh HY phía thợng lu sông TB Do vị trí xây dựng cầu nằm vùng đồng nên hai bờ sông có bÃi rộng, mức nớc thấp, lòng sông tơng đối phẳng, địa chất ổn định tợng xói lở Hình dạng chung mặt cắt sông không đối xứng, mà có xu hớng sâu dần bờ bên phải 2.2 Địa chất Giai đoạn lập dự án khả thi đà tiến hành khoan lỗ khoan địa chất công trình, đợc kí hiệu HK1, HK2, HK3, HK4 tơng ứng lí trình 5,160,340,500m Kết khảo sát địa chất công trình nh sau: Nớc sông : Theo tiêu chuẩn Việt Nam ( chống ăn mòn xây dựng ) TCVN 3994- 85 nớc có tính ăn mòn mức độ yếu với loại kết cấu bê tông BTCT Địa tầng : tơng đối ổn định, phân tầng thành lớp rõ rệt Đợc mô tả từ xuống dới theo lớp sau: + Lớp số 1: Lớp cát mịn gặp hầu hết lỗ khoan Lớp có bề dày từ 3.2m(ở HK3) ®Õn 5.2m (HK1) + Líp sè : Líp sÐt trạng thái dẻo mềm Lớp có chiều dày không đồng lỗ khoan Có bề dày tõ 1.3m (ë HK1) ®Õn 6.8m (HK3) + Líp sè : Lớp cát hạt vừa gặp tất lỗ khoan Lớp có chiều dày lớn 9.4m HK1 phân bố đồng lỗ khoan lại Chiều dày nhỏ 3.7m (HK4) + Líp sè : Líp sÐt dỴo cứng Đây lớp có chiều dày biến đổi lỗ khoan có chiều dày thay đổi tõ 5.9m (ë HK1) ®Õn 6.8m (HK4) + Líp sè 5: Lớp cát sỏi sạn có chiều dày lớn lỗ khoan 15m Từ kết thăm dò cho thấy: - Địa chất đợc phân bố tơng đối đồng lỗ khoan, lớp địa chất nói chung gần giống gồm loại cát sét có cờng độ không lớn - Do trụ mố cầu sử dụng hệ móng cọc Cọc khoan nhồi cọc đóng đợc lựa chọn vào giải pháp kết cấu móng 2.3 Thuỷ văn Vị trí xây dựng cầu bÃi sông TB phía thợng lu Đây nơi dòng chảy thắt hẹp nhiều so với chiều rộng sông Đặc điểm thuỷ văn sông đồng bằng, không ¶nh hëng trùc tiÕp thủ triỊu - Sè liƯu ®iỊu tra mực nớc thuỷ văn: - Hmax = 2.14m - Htt(5%) = 1.20m - Hmin = -2.50m Sè liÖu tÝnh to¸n thiÕt kÕ: - Hmax = 2.14m - Htt(5%) = 1.20m - Hmin 2.4 = -2.50m KhÝ hËu Theo thèng kê trạm khí tợng HY, đặc trng khí tợng khu vực xây dựng cầu theo số liệu sau đây: Lợng Ma -Lợng ma tung bình năm : 1800 mm -Lợng ma ngày lớn nhất: 520 mm -Lợng ma trung bình tháng lớn nhất: 358 mm (tháng 6) -Lợng ma trung bình tháng thấp nhất: 46.5 mm (tháng 12) Độ ẩm không khí -Độ ẩm tơng đối hàng năm : 80% -Độ ẩm tơng đối hàng tháng cao nhất: 91% -Độ ẩm tơng đối hàng tháng thấp : 65% Nhiệt độ không khí -Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm: 230C -Nhiệt độ trung bình mùa đông: 170C (Lóc thÊp nhÊt xng tíi 2,70C) -NhiƯt ®é trung bình mùa hè: 290C (Lúc cao lên tới 42,80C) Gió -Hớng gió hớng Đông Bắc (mùa đông) Đông Nam (mùa hè) -Vận tốc gió bình quân năm v = 20 m/s (Các số liệu có tính chất giả định) chơng 3.1 Các phơng án kết cấu Qui mô công trình + Cầu lín, vÜnh cưu + VËn tèc thiÕt kÕ v = 80 km/h 3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật Căn dự án khả thi cải tạo nâng cấp QL Y Tỉnh HY Qui hoạch phát triển vận tải Tỉnh, cầu PC đợc xây dựng với tiêu chuẩn sau: Tải trọng thiết kế + Hoạt tải thiết kế HL93 + Ngời ®i bé 300kg/m2 Khỉ cÇu + K = 11 (m) bao gồm xe ôtô 2x4m ngời 2x1.5m Khổ thông thuyền + Khổ thông thuyền cầu PC nh sau: - Chiều cao thông thuyền : H = m - ChiỊu réng th«ng thun: B = 80m Số liệu thuỷ văn + Số liệu thuỷ văn thiết kế - Tần suất thiết kế P=1% - Hmax = 2.14m - Htt(5%) = 1.20m - Hmin 3.3 = -2.50m Các phơng án kết cấu cầu PC Căn vào điều kiện địa hình, địa chất nơi xây dựng cầu, đặc biệt khu vực đồng bằng, chiều cao đất đắp cho phép 3ữ12m Căn vào yêu cầu cấu tạo Căn vào điều kiện thi công đáp ứng đợc Căn vào yêu cầu mỹ quan, cảnh quan xung quanh Sau xem xét lựa chọn kiến nghị phơng án xây dựng cầu PC: + Phơng án 1: Cầu dầm liên tục + Phơng án 2: Cầu dây văng + Phơng án 3: Cầu Extradosed Phơng án 1: Cầu dầm liên tục Mặt cắt dọc sông cho thấy phía bờ sông rộng phẳng đồng thời mực nớc thông thuyền thấp, phía sông lòng sông sâu dần nhiên độ dốc nhỏ Mặt cắt sông dài không đối xứng, sâu dần bờ bên phải Vì ta tính toán chọn ph ơng án cầu liên tục nhịp có cầu dẫn hai phía, nhịp liên tục lớn để tránh phải bố trí trụ vào chỗ sâu lòng sông Các thông số kết cấu nhịp 3.3.1.1 Cầu gồm nhịp dầm liên tục bê tông cốt thép ứng suất trớc, kết hợp với nhịp dẫn đầu cầu (mỗi bên nhịp 33m) Sơ đồ cầu là: 2x33+57+3x90+57+2x33 (m), tổng chiều dài cầu 516.400 m (tính từ đầu mố) Độ dốc dọc cầu theo đờng cong tròn bán kính R=3000m phần dầm liên tục, phần cầu dẫn dốc dọc i=4% Các kích thớc dầm liên tục đợc chọn nh sau: - Dầm liên tục có mặt cắt ngang hộp hai thành xiên có chiều cao thay đổi - Chiều cao vị trí trụ chän H=5.5m, ®ã H/l = 5.5/90 =1/16,36 n»m khoảng H=(1/15 ữ1/20)l, với l khoảng cách tim trụ (l=90m) - Chiều cao vị trí nhịp chọn h=2,0m, h/l=2.0/90=1/45 khoảng h=(1/30ữ1/50)l - Chiều cao dầm thay đổi theo đờng cong bậc Chiều cao dầm vị trí cách nhịp đoạn x đợc tính theo công thức sau: y= (h p − hm ) L x + hm Trong ®ã : hp, hm, chiỊu cao ®Ønh trơ nhịp L: Chiều dài phần cách hẫng - Các kích thớc mặt cắt ngang dầm hộp đợc chọn nh sau: + Bề rộng hộp D=(0.51ữ0.59)B, B bề rộng mặt cầu, B=11m, chọn D=6m đỉnh trụ, D/B=0.55 + Chiều cao mặt cầu ë ci c¸nh vót : d4 = 25cm + ChiỊu cao mặt cầu đầu cánh vút : d3 = 50cm + Chiều cao mặt cầu vị trí nhịp bản: d1 = 32cm + Bề dày sờn dầm: Bề dầy sờn dầm không thay đổi 50cm + Bề dày đáy hộp thay đổi từ 80cm vị trí mép trụ tới vị trí cách mép trụ 1m, giảm theo đờng bậc tới 30cm vị trí nhịp Bề dày đáy vị trí cách nhịp đoạn Lx đợc tính theo công thức sau: hx = h2 (h2 − h1 ) Lx L Trong ®ã : h2, h1, bề dày đáy đỉnh trụ nhịp L: Chiều dài phần cách hẫng + Tại vị trí đỉnh trụ, dầm đợc thiết kế dầm ngang đặc, chừa lại lối thông có kích thớc 1.8 x1.2m đợc tạo vút 20cm Hình Cấu tạo kết cấu nhịp liên tục Các kích thớc kết cấu nhịp dẫn - Kết cấu nhịp dẫn dùng nhịp giản đơn BTCT DƯL bán lắp ghép chiều dài nhịp 33m - Mặt cắt ngang cầu gồm dầm chữ I đặt cách 2.4m, chiều cao dầm 1.65m (h/L=1.65/33=1/20) Mỗi nhịp bố trí dầm ngang với khoảng cách 8.25m - Bản mặt cầu đổ chỗ ván khuôn BTCT có chiều dày 20cm - Giữa nhịp bố trí liên tục nhiệt để nối liên tục - Cấu tạo kết cấu nhịp dẫn nh hình vẽ Hình Cấu tạo kết cấu nhịp dẫn Các thông số kÕt cÊu mè trơ 3.3.1.2 - Trơ nhÞp dÉn P1, P2,P7,P8 trụ thân hẹp, có mũ bê tông cốt thép, móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đờng kính 1000mm + Thân trụ rộng 2.0m theo phơng dọc cầu, 6.5m theo phơng ngang cầu đợc vuốt tròn + Bệ móng cao 2.5m, rộng 4.5m theo phơng dọc dọc cầu, 10.5m theo phơng ngang cầu + Số cọc dùng móng trụ nhịp dẫn P1, P2,P7,P8 dù kiÕn lµ cäc khoan nhåi D=1.0m bè trí thành hàng hàng cọc - Trụ nhịp P3, P4,P5,P6 trụ thân đặc bê tông cốt thép, móng cọc khoan nhồi đờng kính 1000mm + Bề rộng trụ theo phơng dọc cầu 3.0m, theo phơng ngang cầu 8.5m đợc vuốt tròn + Bề rộng móng theo phơng dọc cầu 7.5m, theo phơng ngang cầu 13.5m, chiều cao bệ móng 3.0m + Số cọc khoan nhồi cho trụ nhịp P3, P4,P5,P6 dù kiÕn lµ 15 cäc khoan nhåi D=1.0m bố trí thành hàng, hàng cọc - Mố A1,A2 có chiều cao đất đắp khoảng 5.3m nên chọn dạng mố chữ U Nhật có sờn đứng, móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đờng kính D=1.0m + BƯ mãng cđa mè cã chiỊu cao 2m, réng 5.0m theo phơng dọc cầu, dài 12m theo phơng ngang cầu + Số cọc khoan nhồi cho mố dự kiÕn lµ cäc khoan nhåi D=1.0m bè trÝ thµnh hàng hàng cọc - Cao độ mũi cọc khoan nhồi đặt xuống lớp cát mịn(lớp số 5), theo số liệu khảo sát địa chất lớp số nằm sâu nên dự án khả thi kiến nghị cao độ mũi cọc khoan nhồi nằm vào lớp cát mịn chiều dài cọc dự kiến nằm lớp cát mịn khoảng 8m, thiết kế kỹ thuật phải có số liệu địa chất tất vị trí trụ từ định cao độ mũi cọc khoan nhồi cho cọc cụ thể Cấu tạo trụ nhịp dẫn trụ nhịp thể nh hình vẽ sau Hình 33 Cấu tạo trụ nhịp nhịp dẫn Ưu nhợc điểm phơng án1 3.3.1.3 - Ưu điểm: STT Hạng mục G Tổng mức đầu t A Giá trị dự toán xây lắp AI Xây lắp I Kết cấu phần Bê tông kết cấu nhịp Thép kết cấu nhịp Bê tông asphalt Bê tông lan can Thép lan can Gối dầm liên tục Gối cao su nhịp 33m Khe co gi·n lo¹i nhá Khe co gi·n lo¹i lín 10 Đèn chiếu sáng 11 Hệ thống thoát nớc II Kết cấu phần dới 12 Bê tông mố 13 Cốt thép mố 14 Bê tông trụ 15 Cốt thép trụ 16 Cọc khoan nhồi D100 AII Xây lắp khác B Chi phí khác C Dự phòng D Trợt giá Đơn giá(nghìn đồng) Đơn vị Khối lợng Đồng Đồng Đồng A+B+C+D AI+AII I+II m3 TÊn m3 m3 TÊn C¸i C¸i m m Cét Bé 4612.564 950.766 681.65 227.22 22.27 40 48 24 30 80 4,000 8,500 1,300 800 8,000 140,000 7,000 2,000 5,000 8,500 200 m3 TÊn m3 TÊn m % % % % 415.62 20.578 3202.46 256.2 2976 5 5 2,000 8,500 2,000 8,500 4,000 AI A A+B A Phơng án ( Cầu dây văng ) 4.2 Tính toán sơ khối lợng công tác kết cấu nhịp - Khổ cầu: xe 8m + ngời 3m, B = 11m - Sơ đồ nhịp (4x33+84+174 +84+33) = 507m Khối lợng công tác nhịp cầu dây văng 4.2.1.1 - Dầm chủ có tiết diện ngang nh hình vẽ đà trình bày chơng Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ: + S = 6.1125 m2 ThĨ tÝch dÇm chđ: + V = 6.1125x(84+174+84) = 2090.475 m3 Thành tiền(nghìn đồng) 61,907,116 53,715,502 51,157,621 29,664,848 18,450,256 8,081,511 886,145 181,776 178,160 1,120,000 280,000 96,000 120,000 255,000 16,000 21,492,773 831,240 174,913 6,404,920 2,177,700 11,904,000 2,557,881 2,685,775 2,820,064 2,685,775 Trọng lợng dầm chủ phân bố cầu là: + P = 6.1125x2.5 = 15.28 T/m Sơ lấy hàm lợng cốt thép 220 kg/m3 Khối lợng cốt thép cho dầm chủ là: + G = 0.22x2090.475= 459.904 T - DÇm ngang DÇm ngang cã kÝch thíc 70x120x1340 cm ThĨ tÝch dÇm ngang: + Vn = 0.7x1.2x13.4 = 11.256 m3 Cø 8m bè trÝ dÇm ngang Tổng số dầm ngang 36 dầm, thể tích tất dầm ngang: + V = 11.526x36 = 414.94 m3 Quy dầm ngang tải trọng phân bố phần cầu dây văng: + P = 414.94x2.5/(84+174+84) = 3.033 T/m Sơ lấy hàm lợng cốt thép 150 kg/m3 Khối lợng cốt thép cho dầm ngang: + G = 0.15x414.94 = 62.241 T - Träng lợng lớp phủ mặt cầu( tính cho toàn cầu) Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : + Bê tông asphal dày 5cm + Lớp bảo vệ dày 3cm + Lớp phòng nớc dày 1cm + Đệm xi măng tạo dốc 2% dày cm + Chiều dầy trung bình lớp phủ mặt cầu : d tb = γ tb = 2, 25T / m VËy thÓ tích lớp phủ mặt cầu : + Vlp = 0,12ì11ì507 = 669.24 ( m3) Quy tải trọng phân bố cầu: P = 0.12x11x2.5 = 3.3 T/m Cột lan can, tay vịn lấy: Vlc= 0,22 ì2ì507=223.08( m3) Cốt thép lan can,tay vịn : mlc = 0.100 ì 223.08 = 22.308 (T) Quy tải trọng phân bố cầu: P = 0.22x2.5 = 0.55 T/m Tổng hợp tĩnh tải phân bố toàn cầu 12 cm Tên cấu kiện Tĩnh tải phân bố tiêu chuẩn(T/m) DÇm chđ DÇm ngang Líp phđ Lan can Tỉng 15.28 3.033 3.3 0.55 23.485 Hệ số tải trọng Tải phân bè tÝnh to¸n(T/m) 1.25 1.25 1.5 1.5 19.1 3.791 4.95 0.825 28.666 Kết cấu nhịp cầu dẫn 4.2.1.2 Tơng tự nh phơng án Nhịp dẫn dùng nhịp 33m bán lắp ghép Mặt cắt ngang gồm dầm chủ, khoảng cách dầm chủ 2.4m Dầm chủ cao 1.65m Thể tích BT nhịp cầu dẫn gồm: + V1 = Vc + Vn +V® + Vb = 119.625+11.256+18.48+79.2=228.561 m3 Theo Polivanop hàm lợng cốt thép cho dầm chữ I nằm khoảng 150-160 kg/m3 Chọn hàm lợng thép 150 Kg/m3 Khối lợng thép cho nhịp dẫn lµ: + G1 = 0.15x228.561 = 34.284 T Tỉng khèi lợng nhịp dẫn là: + V = 228.561x5 = 1142.805 m3 + G = 34.284x4 = 171.42 T Tính toán khối lợng tháp cầu Kích thớc tháp cầu xem vẽ Thể tích đỉnh tháp + Vd = 2x16.538x4.58 = 151.488 m3 Thể tích thân tháp + Vt = 2x33.063x(4.58+6.08) /2 = 352.452 m3 ThĨ tÝch ch©n th¸p + Vc = 2x 6x9 = 108 m3 ThĨ tích dầm ngang phía + Vn = 10.4x1.5x2 = 31.2 m3 ThĨ tÝch bƯ th¸p + Vb = 24.5x4x11 = 1078 m3 Thể tích tháp cầu tính sơ + V = Vd+Vt+Vc+Vn+Vb = 151.488+352.452+108+31.2+1078 = 1721.14 m3 Khèi lợng thép sơ bộ: + G = 0.15x1721.14 = 258.171 T Thể tích tháp cầu: + V = 2x1721.14 = 3442.28 m3 Khối lợng thép tháp cầu: + G =2x258.171= 516.342 T Tính toán sơ dây văng Sơ đồ bố trí dây văng nh hình vẽ Hình 44 Sơ đồ bố trí dây văng Lực dọc dây thoải nhịp, dới tác dụng tĩnh tải hoạt tải xác định theo công thøc : S max = ( g + q ) × ( d + dg ) sin α g Trong đó: g, q - Tĩnh tải hoạt tải tính toán phân bố toàn cầu g = 28.666 T/m q = 10.849 T/m d, d g - Chiều dài khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhÊt d = 8m; dg = 6m αg αg - Góc ngiêng dây văng thoải = 250 Dây neo dây hai đầu cầu, làm việc bất lợi hoạt tải đứng kín nhịp dây nhịp biên trừ dây neo không làm việc dầm bị uốn vồng lên hai đầu nhịp biên, nội lực dây neo xác định theo công thức : k tĩnh S neo = S max + ∑ S ih i=j S tÜnhx ma cos α i cos α - Néi lùc tĩnh tải gây dây neo Nội lực dây văng lại phạm vi nhịp đợc xác định theo: Si = Smax sin g sin i : góc nghiêng dây thứ i Fi = Tiết diện dây văng đợc xác ®Þnh nh sau : Trong ®ã : Si Si R - Nội lực tĩnh tải hoạt tải dây văng R - Cờng độ tính toán cáp làm dây văng R = 0,45.Rtc = 0,45.1860 = 837 Mpa = 8.37 T/cm2 Theo ASTM A416-80: tao ®êng kính danh định 15,2mm có: + Cờng độ giới hạn cáp làm dây văng Rtc = 1860Mpa + Diện tích tiết diện ngang danh định A = 1,4 cm2 + Trọng lợng 1m dài g = 1,099 kg/m Kết tính toán sơ dây văng đợc thể bảng sau: Góc Chiều a0 dài(m) g 25 91.76 28 85.42 30 77.55 D©y TÜnh tải(T) 474.81 427.42 401.32 Hoạt tải(T) 179.70 161.76 151.89 Số tao cÇn 654.50 78.20 55.85 589.18 70.39 50.28 553.21 66.09 47.21 S(T) F(cm2) Chän Khèi lỵng(T) 56 51 48 5.65 4.79 4.51 neo Tæng 32 34 38 42 48 56 67 25 69.76 378.67 62.09 358.84 54.57 325.93 47.3 299.88 40.39 270.02 34.06 242.04 28.70 217.99 93.36 474.81 684.96 3871.73 143.31 135.81 123.35 113.50 102.19 91.60 82.50 928.91 2214.51 521.98 494.65 449.28 413.38 372.21 333.65 300.49 1403.71 6086.24 62.36 59.10 53.68 49.39 44.47 39.86 35.90 167.71 727.15 44.54 42.21 38.34 35.28 31.76 28.47 25.64 119.79 519.39 46 43 39 36 32 29 26 120 526 3.92 3.30 2.66 2.16 1.42 1.09 0.82 12.32 42.66 Tính toán sơ khối lợng mố trụ Khối lợng công tác trụ - Bảng tính khối lợng công tác trụ cầu 4.2.1.3 Tên trụ Chiều cao(m) P1 Nhịp P2 dÉn P3 NhÞp P4 chÝnh P5 1.57 2.56 6.00 9.00 4.34 DiƯn ThĨ tÝch ThĨ tÝch ThĨ tÝch Träng lThể tích bệ Tổng thể tích thân xà gối ợng mãng(m3) tÝch(m3) TD(m2) trơ(m3) mị(m3) kª(m3) BT(T) 14.91 14.91 14.91 14.91 14.91 23.41 38.17 89.45 134.18 64.70 47.40 47.40 47.40 47.40 47.40 118.13 118.13 118.13 118.13 118.13 1.80 1.80 1.80 0.90 0.90 190.73 205.49 256.78 300.60 231.13 ThÓ tÝch BT công tác trụ cầu + V = 190.73+205.49+256.78+ 300.60+231.13 = 1184.7 m3 Hàm lợng cốt thép dùng trụ khoảng 80kg/m3 Khối lợng cốt thép dùng trụ: + G = 0.08x1184.7 = 94.778 T - Khối lợng công tác hai tháp cầu( đà tính trên) Thể tích tháp cầu: + V = 2x1721.14 = 3442.28 m3 Khối lợng thép tháp cầu: + G =2x258.171= 516.342 T Công tác mố cầu: 4.2.1.4 Ta có bảng tính khối lợng công tác mố cầu 476.83 513.73 641.94 751.51 577.82 Tên mố A1 A2 Vthân Vtờng Vtờng Vtờng Vbệ Vgối mố(m3) cánh(m3) đỉnh(m3) tai(m3) móng(m3) kê(m3) 44.93 108.00 7.32 11.98 1.11 1.11 0.38 0.38 108.00 108.00 1.80 1.80 Tæng TLBT 163.53 231.27 392.48 555.04 Tỉng thĨ tÝch BT công tác mố: + V = 163.53 + 231.27 = 394.80 m3 Hàm lợng cốt thép dùng mố khoảng 80kg/m3 Khèi lỵng cèt thÐp dïng mè: + G = 0.08x394.80 = 31.584 T Tính toán sơ số lợng cọc cho mố, trụ 4.2.1.5 Tính toán sơ số lợng cọc cho mố, trụ cách xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đồng thời xác định sức chịu tải cọc Từ sơ chon số cọc sơ đồ bố trí cọc 4.2.1.5.1 Xác định tải trọng tác dụng lên mố Tơng tự phơng án ta có tải trọng tác dụng lên mè - Do tÜnh t¶i Ph¶n lùc gèi tÜnh tải nhịp : V = 0.5x33x16.608 = 274.034 T Do tĩnh tải thân tác dụng lên mố A1 lµ: V = 1.25 x 163.53 x 2.5 = 511.03 T Do tĩnh tải thân tác dụng lên mố A2 lµ: V = 1.25 x 231.27 x 2.5 = 693.79 T - Do hoạt tải Tổ hợp HL-93K đợc chän lµm thiÕt kÕ Khi xÕp lµn xe bÊt lợi ta có phản lực lên mố hoạt tải + V = 2x51.828x1.75x1.33 = 241.259 T Vậy toàn tĩnh tải hoạt tải tính toán tác dụng lên đáy bệ mố A1 là: + V = 274.034 + 392.48x1.25 + 241.259 = 1026.323 T VËy toµn bé tĩnh tải hoạt tải tính toán tác dụng lên đáy bệ mố A2 là: + V = 274.034 + 555.04x1.25 + 241.259 = 1209.08 T 4.2.1.5.2 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ - Phản lực trụ tĩnh tải nhịp tĩnh tải thân trụ tính toán ( đà kể hệ số vợt tải ) Tên trụ Tĩnh tải nhịp(T) Tĩnh tải thân P1 P2 P3 P4 T1 T2 P5 548.07 548.07 548.07 811.39 4753.81 4753.81 811.39 596.04 642.16 802.43 939.39 5161.13 5161.13 722.28 - Phản lực trụ hoạt tải Kết tính phản lực lên trụ hoạt tải tính toán theo bảng sau: Tên trụ Do hoạt tải(T) P1 482.52 P2 462.05 P3 462.05 P4 481.35 T1 658.32 T2 658.32 P5 481.35 Tổ hợp nội lực cho mố trụ đợc trình bày bảng sau: Tĩnh tải nhịp(T) Kết cấu Tĩnh tải thân(T) 274.03 548.07 548.07 548.07 811.39 4753.81 4753.81 811.39 274.03 511.03 596.04 642.16 802.43 939.39 5161.13 5161.13 722.28 693.79 Mè A1 Trô P1 Trô P2 Trô P3 Trơ P4 Th¸p T1 Th¸p T2 Trơ P5 Mè A2 Hoạt tải(T) 241.259 482.52 462.05 462.05 481.35 658.32 658.32 481.35 241.26 Tæng(T) 1026.32 1626.62 1652.28 1812.55 2232.13 10573.26 10573.26 2015.02 1209.08 4.2.1.5.3 Tính toán số lợng cọc Số lợng cọc cần thiết tính theo công thức N = xN/Pr Trong ®ã men, lÊy β = 1.5 + β: HƯ số kinh nghiệm kể đến ảnh hởng lực ngang mô + N = Lực thẳng đứng truyền xuống cọc + Pr = 575.3 T 965.4T sức chịu tải cọc theo đất Ta có bảng chọn cọc nh sau Kết cấu Nội lực đáy bệ(T) Qr(T) N yêu cầu Mố A1 Trụ P1 Trụ P2 Trơ P3 Trơ P4 Th¸p T1(cäc D1.5m) Th¸p T2(cäc D1.5m) Trô P5 Mè A2 1026.32 1626.62 1652.28 1812.55 2232.13 10573.26 10573.26 2015.02 1209.08 575.3 575.3 575.3 575.3 575.3 965.4 965.4 575.3 575.3 2.68 4.24 4.31 4.73 5.82 16.43 16.43 5.25 3.15 N chän 8 8 18 18 8 bảng Dự toán giá trị xây lắp phơng án Đơn giá(nghìn đồng) STT Hạng mục Đơn vị Khèi lỵng G A AI I 10 11 12 II 13 14 Tổng mức đầu t Giá trị dự toán xây lắp Xây lắp Kết cấu phần Bê tông kết cấu nhịp Thép kết cấu nhịp Dây văng Bê tông asphalt Bê tông lan can Thép lan can Gối dầm liên tục Gối cao su nhịp 33m Khe co giÃn loại nhỏ Khe co giÃn loại lớn Đèn chiếu sáng Hệ thống thoát nớc Kết cấu phần dới Bê tông mố Cốt thép mố Đồng Đồng Đồng A+B+C+D AI+AII I+II m3 TÊn TÊn m3 m3 TÊn C¸i C¸i m m Cét Bé 3648.22 693.565 170.64 669.24 223.08 22.308 50 60 24 30 80 4,000 8,500 80,000 1,300 800 8,000 140,000 7,000 2,000 5,000 8,500 200 m3 TÊn 394.8 31.584 2,000 8,500 Thành tiền(nghìn đồng) 76,506,361 66,382,960 63,221,867 37,347,323 14,592,880 5,895,303 13,651,200 870,012 178,464 178,464 1,120,000 350,000 120,000 120,000 255,000 16,000 25,874,544 789,600 268,464 15 16 17 18 19 20 AII B C D Bê tông trụ Cốt thép trụ Bê tông tháp Cốt thép tháp Cọc khoan nhồi D100 Cọc khoan nhồi D150 Xây lắp khác Chi phí khác Dự phòng Trợt giá m3 Tấn m3 Tấn m m % % % % 1184.7 94.778 3442.28 516.342 1512 1080 5 5 2,000 8,500 2,000 8,500 4,000 4,000 AI A A+B A 2,369,400 805,613 6,884,560 4,388,907 6,048,000 4,320,000 3,161,093 3,319,148 3,485,105 3,319,148 Phơng án (Cầu Extrandosed) 4.3 - Khổ cầu: xe 8m + ngời 3m, B = 11m - Sơ đồ nhịp (2x33+75+2x120+75+2x33) = 522m Tính toán sơ khối lợng công tác kết cấu nhịp Kết cấu nhịp dầm liên tục 4.3.1.1 Các kích thớc mặt cắt ngang kết cấu nhịp liên tục đà trình bày chơng Dầm hộp có tiết diện thay đổi từ điểm neo cáp đến mép trụ với phơng trình chiều cao dầm theo công thức: hx = hm + ( hp − hm ) ®ã: Lx L + hm = 2.2m chiều cao dầm điểm neo cáp + hp = 3.5m chiều cao dầm mép trụ + L = 19.5m khoảng cách từ mép trụ đến điểm neo cáp + Lx = khoảng cách mặt cắt tới điểm neo Thay số: hx = 2.2 + 1.3Lx/19.5 Bề dày đáy vị trí cách điểm neo đoạn Lx đợc tính theo công thức sau: h x = h1 + (h − h1 ) Lx L Trong : h2=0.6m, h1=0.3m, bề dày đáy đỉnh trụ điểm neo + L = 19.5m khoảng cách từ mép trụ đến điểm neo cáp Thay số ta có phơng trình bậc hx = 0.3 + 0.3Lx/19.5 Việc tính toán khối lợng kết cấu nhịp đợc thực cách chia dầm thành đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện tính toán), tính diện tích vị đầu đốt từ tính thể tích đốt cách tơng đối cách nhân diện tích trung bình đốt với chiều dài Phân chia đốt dầm nh sau: + Khối Ko đỉnh trụ dài 12m + Đốt hợp long dài 2m + Cánh hẫng đợc chia thành 14 đốt nh sau: 53m = 5x3m + 7x4m + 5x2m + Khèi ®óc dàn giáo dài 14m Hình 44 Sơ đồ chia đốt dầm Bảng tính diện tích mặt cắt STT Mặt cắt Vị trí(m) S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 15 12 ChiỊu cao(m) ChiỊu dµy(m) DiƯn tÝch(m2) 3.50 3.20 3.00 2.80 2.60 2.40 2.20 0.60 0.53 0.48 0.44 0.39 0.35 0.30 14.42 13.52 12.90 12.28 11.64 11.00 10.34 Bảng tính khối lợng đốt đúc nh sau Khối đúc Diện tích TB(m2) Chiều dài(m) Thể tích(m3) Khối lỵng(T) 1/2Ko K1 K2 K3 K4 K5 K6 Tỉng KN(hỵp long) KT(đúc ĐG) đó: 13.97 13.21 12.59 11.96 11.32 10.67 10.67 3 3 38 10.67 10.67 14 83.82 39.64 37.78 35.89 33.96 32.00 405.36 668.44 21.33 149.34 209.55 99.09 94.44 89.71 84.90 80.01 1013.41 1671.11 53.34 373.36 ThĨ tÝch = DiƯn tÝch TB x Chiều dài Khối lợng = Thể tích x 2.5 T/m3( trọng lợng riêng BT) - Vậy tổng thể tích BT sử dụng nhịp liên tục là: V1 = 6x405.36 + 4x21.33 + 2x149.34 = 2816.16 m3 Theo Polivanop hàm lợng cốt thép cho kết cấu liên tục nhịp lớn 40m nằm khoảng 200-230 kg/m3 Chọn hàm lợng thép 220Kg/m3 - Khối lợng thép sử dơng: G1 = 0.22x2816.16 = 619.55 (T)  Träng lỵng lớp phủ mặt cầu( tính cho toàn cầu) Lớp phủ mặt cầu gồm lớp : + Bê tông asphal dày 5cm + Lớp bảo vệ dày 3cm + Lớp phòng nớc dày 1cm + Đệm xi măng tạo dốc 2% dày cm + Chiều dầy trung bình lớp phủ mặt cầu : tb = 2, 25T / m - VËy thĨ tÝch líp phđ mặt cầu : + Vlp = 0,12ì11ì522 = 689.04 ( m3) - Cét lan can, tay vÞn lÊy: Vlc= 0,22 ×2×522 = 229.68 ( m3) - Cèt thÐp lan can,tay vịn : mlc = 0.100 ì 229.68 = 22.968 (T) d tb = 12 cm Kết cấu nhịp cầu dẫn 4.3.1.2 Tơng tự nh phơng án Nhịp dẫn dùng nhịp 33m bán lắp ghép Mặt cắt ngang gồm dầm chủ, khoảng cách dầm chủ 2.4m Dầm chủ cao 1.65m Thể tích BT nhịp cầu dẫn gồm: + V1 = Vc + Vn +Vđ + Vb = 119.625+11.256+18.48+79.2=228.561 m3 Theo Polivanop hàm lợng cốt thép cho dầm chữ I nằm khoảng 150-160 kg/m3 Chọn hàm lợng thép 150 Kg/m3 Khối lợng thép cho nhịp dẫn là: + G1 = 0.15x228.561 = 34.284 T Tổng khối lợng nhịp dẫn là: + V = 228.561x4 = 914.244 m3 + G = 34.284x4 = 137.136 T Tính toán khối lợng tháp cầu Kích thớc tháp cầu xem vẽ Tháp cầu có tiết diện ngang nh hình vẽ Hình 45 Mặt cắt ngang tháp cầu extradosed Diện tích tiết diện tháp: S = 4.42 m2 ThĨ tÝch cđa mét th¸p: V = 2x 4.42 x 11 = 97.24 m3 Khèi lỵng thÐp s¬ bé: + G = 0.15x97.24 = 14.586 T Thể tích tháp cầu: + V = 2x97.24 = 194.48 m3 Khối lợng thép tháp cầu: + G = 2x14.586 = 29.172 T Tính toán sơ dây văng Sơ đồ bố trí dây văng nh hình vẽ tháp tháp nhịp nhịp Hình 46 Sơ đồ bố trí dây cầu extradosed Theo ASTM A416-80: tao đờng kính danh định 15,2mm có: + Cờng độ giới hạn cáp làm dây văng Rtc = 1860Mpa + Diện tích tiết diện ngang danh định A = 1,4 cm2 + Trọng lợng 1m dài g = 1,099 kg/m Chọn sơ bó cáp gồm 30 tao 15,2mm Kết tính toán sơ dây văng đợc thể bảng sau: Dây Góc Chiều dài(m) Chọn sơ F(cm2) Khối lợng(T) Tæng 14 15 15 16 17 18 19 21 48.97 44.94 40.91 36.89 32.88 28.88 24.89 20.92 279.28 30 30 30 30 30 30 30 30 42 42 42 42 42 42 42 42 1.62 1.48 1.35 1.22 1.09 0.95 0.82 0.69 9.22 Tính toán sơ khối lợng mố trụ Khối lợng công tác trụ 4.3.1.3 Bảng tính khối lợng công tác trụ cầu Chiều Tên trụ cao(m) Nhịp dẫn Nhịp P1 4.12 P2 5.00 P3 5.00 P4 4.12 T1 11.71 T2 13.15 T3 11.71 ThĨ tÝch DiƯn ThĨ tÝch ThĨ tích Thể tích bệ Tổng thể Trọng lợng tích thân xà gối móng(m3 tích(m3) BT(T) TD(m2) trụ(m3) mũ(m3) kê(m3) ) 14.91 14.91 14.91 14.91 11.84 11.84 11.84 61.42 74.54 74.54 61.42 138.65 155.70 138.65 47.40 47.40 47.40 47.40 - 118.13 118.13 118.13 118.13 438.75 438.75 438.75 1.80 1.80 1.80 1.80 - 228.75 241.87 241.87 228.75 577.40 594.45 577.40 571.87 604.67 604.67 571.87 1443.49 1486.12 1443.49 ThĨ tÝch BT c«ng tác trụ cầu + V = 2x228.75+2x241.87+2x577.40+594.45 = 2690.47 m3 Hàm lợng cốt thép dùng trụ khoảng 80kg/m3 Khối lỵng cèt thÐp dïng trơ: + G = 0.08x2690.47 = 215.238 T Công tác mố cầu: 4.3.1.4 Ta có bảng tính khối lợng công tác mố cầu Tên mố Vthân Vtờng Vtờng Vtờng Vbệ Vgối mố(m3) cánh(m3) đỉnh(m3) tai(m3) mãng(m3) kª(m3) Tỉng A1 95.69 10.84 1.11 0.38 108.00 1.80 217.82 A2 95.69 10.84 1.11 0.38 108.00 1.80 217.82 Tæng thể tích BT công tác mố: + V = x 217.82 = 435.64 m3 Hàm lợng cốt thép dùng mố khoảng 80kg/m3 Khối lợng cốt thép dùng mè: + G = 0.08x435.64 = 34.85 T TLBT 522.7 522.7 ... thi? ??u CHUNG Vị trí x? ?y dựng cầu Cầu PC bắc qua sông TB thuộc tỉnh HY Cầu dự kiến đợc x? ?y dựng Km X quèc lé Y n»m tam gi¸c kinh tÕ HN-HP-QN 1.2 Đối tợng nghiên cứu Dự án khả thi x? ?y dựng cầu PC. .. phơng thức đầu t chơng 2.1 Đặc điểm vị trí x? ?y dựng cầu Địa hình Vị trí x? ?y dựng cầu PC thuộc ngoại thành tỉnh HY phía thợng lu sông TB Do vị trí x? ?y dựng cầu nằm vùng đồng nên hai bờ sông có bÃi... vào y? ?u cầu mỹ quan, cảnh quan xung quanh Sau xem xét lựa chọn kiến nghị phơng án x? ?y dựng cầu PC: + Phơng án 1: Cầu dầm liên tục + Phơng án 2: Cầu d? ?y văng + Phơng án 3: Cầu Extradosed Phơng án