ĐỒ ÁN TỐ NGHIỆP XÂY DỰNG CẦU ĐÚC HẪNG

Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
SO SáNH V L A CH N PH ơNG áN CầU . . . . .140
4.1. nguyên tắc lựa chọn phơng án cầu . . . . . . . . . .140
4.2. so sánh u nhợc điểm của từng phơng án . . . . . . . . .140
4.2.1. Phơng án 1: Cầu dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 140
4.2.2. Phơng án 2: Cầu dàn thép . . . . . . .141
4.2.3. Phơng án 3: Cầu dây văng . . . . . .141
4.3. Lựa chọn Phơng án . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
CHơNG 5 143
TíNH TOáN DầM CHẹ . . . . . . . . . . 143
5.1. giới thiệu chung về phơng án . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.1.1. Tiêu chuẩn thiết kế . . . . . . . . . ..143
5.1.2. Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu . . ..143
5.1.3. Sơ đồ kết cấu . . . . . . . . 143
5.2. số liệu tính toán . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
5.2.1. Khổ cầu . . . . . . . . 145
5.2.2. Khổ thông thuyền . . . . . . .145
5.2.3. Tải trọng thiết kế . . . . . . . . . . 145
5.2.4. Các yếu tố hình học của cầu . . . . . . .145
5.2.5. Vật liệu thiết kế . . . . . . . . 145
5.3. các hệ số tính toán . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5.3.1. Hệ số tải trọng . . . . . . . . .147
5.3.2. Hệ số xung kích . . . . . . . . ..147
5.3.3. Hệ số làn xe . . . . . . . . . .147
5.4. kích thớc cấu tạo dầm chủ. . . . . . . . . . . . . . . . 148
5.4.1. Cấu tạo dầm chủ . . . . . . . . 148
5.4.2. Tính toán đặc trng hình học tiết diện dầm chủ . . . . .151
5.4.3. Cấu tạo dầm ngang . . . . . . . . .153
5.4.4. Cấu tạo bản Bê tông mặt cầu . . . . ..153
5.4.5. Cấu tạo lớp phủ mặt cầu . . . . . .153
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
5
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
5.5. xác định tảI trọng tác dụng lên dầm chủ. . . . . . . . . . . 154
5.5.1. Tĩnh tải giai đoạn I . . . . . . . . ..154
5.5.2. Tĩnh tải giai đoạn II . . . . . . . ..155
5.5.3. Tải trọng thi công . . . . . . . . ..155
5.5.4. Hoạt tải . . . . . . . . . 155
5.6. các tổ hợp tải trọng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.6.1. Tổ hợp theo TTGH Cờng độ I . . . . . . 156
5.6.2. Tổ hợp theo TTGH Sử dụng . . . . . . ..156
5.7. tính toán nội lực . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
5.7.1. Nguyên tắc tính toán . . . . . ..157
5.7.2. Các sơ đồ tính toán nội lực . . . . . . ..157
5.7.3. Sơ đồ 1: Thi công đúc hẫng cân bằng các đốt đúc Ki . . . 157
5.7.4. Sơ đồ 2: Thi công hợp long nhịp giữa . . . . 161
5.7.5. Sơ đồ 3: Dỡ bỏ tải trọng thi công: . . . . . .164
5.7.6. Sơ đồ 4: Thi công lớp phủ mặt cầu và các tiện ích . . . .166
5.7.7. Sơ đồ 5: Sơ đồ chịu hoạt tải tải khai thác . . . . . . 168
5.7.8. Tổng hợp nội lực tại các mặt cắt tính toán qua các giai đoạn . . . 171
5.8. tính toán và bố trí cốt thép cho dầm chủ . . . . . . . . .174
5.8.1. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu . . . . . . 174
5.8.2. Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen âm . . . . .175
5.8.3. Tính toán và bố trí cốt thép chịu mômen dơng . . . . 180
5.8.4. Tính toán Đặc trng hình học tại các mặt cắt tính toán. . . . . ..181
5.8.5. Tính toán mất mát ứng suất . . . . . ..184
5.8.5.2. Tính toán mất mát ứng suất . . . . . .186
5.9. kiểm toán dầm chủ theo ttgh cờng độ I. . . . . . . . . . .188
5.9.1. Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen âm qua các giai đoạn:
. . . . . . . . . . . . . . .188
5.9.2. Kiểm toán sức kháng uốn của các mặt cắt chịu mômen dơng: . 200
5.9.3. Kiểm tra các giới hạn cốt thép . . . . . . . ..200
5.9.4. Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu lực cắt của dầm chủ. . . ..203
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
6
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
5.10. kiểm toán dầm chủ theo ttgh sử dụng . . . . . . . . . . . . . . .209
5.10.1. Tính duyệt mặt cắt theo điều kiện chống nứt: . . . .209
CHơNG 6 226
TíNH TOáN BảN MặT CầU . . . . . . . . . . 226
6.1. sơ đồ tính toán bản mặt cầu. . . . . . . . . . . . . . . . . 226
6.1.1. Sơ đồ tính toán bản mặt cầu: . . . . . 226
6.1.2. Nguyên tắc tính toán: . . . . . . .227
6.2. tính toán nội lực bản mặt cầu. . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
6.2.1. Nội lực bản chịu mô men dơng . . . . . . . .228
6.2.2. Xác định nội lực bản hẫng . . . . . . . . .230
6.3. tính toán bố trí cốt thép bản mặt cầu . . . . . . . . . . . . .232
6.3.1. Đặc trng cơ lý của vật liệu: . . . . . 232
6.3.2. Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen âm tại mặt cắt trên gối 1 . . . . 233
6.3.3. Tính toán bố trí cốt thép chịu mômen dơng tại mặt cắt giữa nhịp: .234
6.3.4. Kiểm tra điều kiện giới hạn cốt thép: . . . . . . .235
6.3.5. Tính toán và kiểm tra điều kiện chịu cắt: . . . ..237
CHơNG 7 226
TíNH TOáN Mẩ CầU . . . . . . . . .226
7.1. số liệu tính toán thiết kế mố cầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..226
7.1.1. Khổ thông thuyền . . . . . . .226
7.1.2. Chiều dài kết cấu nhịp thiết kế . . . . . ..226
7.1.3. Tải trọng thiết kế . . . . . . . . . .226
7.1.5. Vật liệu Bê tông mố . . . . . . . .226
7.1.6. Vật liệu Bê tông dầm . . . . . . . . . ..227
7.1.7. Vật liệu Bê tông dầm ngang + bản . . . . . . 227
7.1.8. Cốt thép thờng . . . . . . . . . . .227
7.1.9. Bê tông atphan+ nớc . . . . . . . .227
7.1.10. Đất đắp sau mố . . . . . . . . 227
7.2. cấu tạo kết cấu nhịp cầu dẫn . . . . . . . . . . . . . . . 228
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
7
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
7.2.1. Cấu tạo mặt cắt ngang . . . . . . . .228
7.2.3. Kích thớc bản bê tông (Slab) . . . . . . .229
7.2.4. Dầm ngang (Transerve beam) . . . . . 229
7.2.6. Cấu tạo lớp phủ mặt cầu . . . . . .229
7.2.7. Cấu tạo lan can . . . . . . . . 230
7.3. Cấu tạo mố cầu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
7.3.1. Kích thớc cơ bản của mố . . . . . . . . .231
7.4. tính toán tải trọng tác dụng lên mố . . . . . . . . . . . . 233
7.4.1. Các mặt cắt kiểm toán mố . . . . . . . ..233
7.4.2. Các tải trọng tác dụng lên mố . . . . . .234
7.4.3. Trọng lợng các bộ phận của mố . . . . . .234
7.4.4. áp lực thẳng đứng lên mố do trọng lợng KCN . . . . . 235
7.4.5. áp lực thẳng đứng từ kết cấu nhịp . . . . ..235
7.4.6. áp lực thẳng đứng khi hoạt tải đứng trên bản quá độ . . 237
7.4.7. Tính áp lực ngang của đất . . . . . . . . .238
7.4.8. Tính lực hãm xe tác dụng mố . . . . . 244
7.4.9. Tính lực hãm xe tác dụng mố . . . . . 245
7.4.10. Lực ly tâm (CE): . . . . . . . . . 245
7.4.11. Nội lực do tải trọng nớc WA: . . . . . . ..245
7.5. tính toán mặt cắt đáy bệ i-i . . . . . . . . . . . . . . . . . .246
7.5.1. Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ . . . . .246
7.5.1. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ (mặt cắt I-I). . . . . .247
7.5.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng thân (mặt cắt II-II) . ..257
7.5.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân tờng đỉnh (mặt cắt III-III) 268
7.5.4. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm tờng cánh (mặt cắt IV-IV) ........274
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
7.6. tính toán bản quá độ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279
7.6.1. Sơ đồ tính toán: . . . . . . 279
7.6.2. Tĩnh toán nội lực lên bản quá độ: . . . . . . . .279
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
8
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
7.7. Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi . . . . . . 282
7.7.1. Bố trí cọc trong móng của Mố M0: . . . . . ..282
7.7.2. Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: . . 282
7.7.3. Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: . . . . . . ..283
7.7.4. Tính toán nội lực dọc trục trong các cọc: . . . . . ..285
7.7.5. Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: . . . . . . 286
CHơNG 8 32
TíNH TOáN TRễ CầU . . . . . . . . . . .32
8.1. số liệu thiết kế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..32
8.1.1. Khổ thông thuyền . . . . . . . 32
8.1.2. Chiều dài kết cấu nhịp . . . . . . . ..32
8.1.3. Tải trọng thiết kế . . . . . . . . . . 32
8.1.4. Hệ số tải trọng . . . . . . . .32
8.1.5. Bêtông trụ . . . . . . . . . . 32
8.1.6. Bêtông dầm . . . . . . . .33
8.1.7. Bêtông dầm ngang + Bản . . . . . . ..33
8.1.8. Bêtông cọc . . . . . . . . . 33
8.1.9. Bêtông atphan + Nớc . . . . . . . . . 33
8.1.10. Cốt thép thờng . . . . . . . . . ..33
8.2. Cấu tạo kết cấu nhịp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
8.2.1. Cấu tạo mặt cắt ngang cầu . . . . . . 34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
8.2.2. Kích thớc cấu tạo của dầm chủ (Beam) . . . 34
8.2.3. Cấu tạo lớp phủ mặt cầu . . . . . .35
8.2.4. Cấu tạo lan can . . . . . . . .35
8.3. Cấu tạo kết cấu nhịp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
8.3.1. Kích thớc cơ bản của trụ . . . . . . . . 36
8.4. tính toán tải trọng tác dụng lên trụ. . . . . . . . . . 38
8.4.1. Các mặt cắt kiểm toán trụ . . . . . .38
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
9
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
8.4.2. Tính trọng lợng các bộ phận trụ . . . . . ..39
8.4.3. Tính áp lực thẳng đứng do trọng lợng kết cấu nhịp . . . . . 39
8.4.4. Tính áp lực thẳng đứng do hoạt tải trên kết cấu nhịp. . . . . .39
8.4.4. Tính lực hãm xe tác dụng lên trụ . . . . 41
8.4.5. Lực ly tâm (CE): . . . . . . . . . 41
8.4.6. Tính lực ma sát gối cầu . . . . . . . . 41
8.4.7. Tính áp lực nớc . . . . . . . 42
8.4.8. Tính áp lực gió tác dụng lên trụ cầu . . . . . ..44
8.5. tính toán mặt cắt đáy bệ (Mặt cắt I-I): . . . . . . . . . . . . .46
8.5.1. Các tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ . . . ..46
8.5.2. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt đáy bệ . . . . ..47
8.5.3. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt chân thân trụ (Mặt cắt II-II). . . . 55
8.5.4. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt III-III). . .64
8.5.5. Tổ hợp tải trọng tác dụng lên mặt cắt ngàm của bệ trụ (Mặt cắt IV-IV). .....68
8.6. Kiểm toán khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi . . . . . . 73
8.6.1. Bố trí cọc trong móng của Trụ T4: . . . . . . . ..73
8.6.2. Tính toán sức kháng đỡ dọc trục của cọc đơn: . . ..73
8.6.3. Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc: . . . . . . . .73
8.6.4. Tổ hợp tải trọng bất lợi xét tới mặt cắt đáy móng: . . . . . ..76
8.6.5. Kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc: . . . ..76
8.6.6. Tính toán nội lực trong các cọc của móng: . . . . ..77
8.6.7. Kiểm toán theo TTGH Cờng độ I: . . . . . . 82
CHơNG 9 82
THIếT Kế THI CôNG CHI TIếT . . . . . . . 82
9.1. Tính toán ổn định chống lật khi thi công đúc hẫng ..82
9.1.1. Nguyên tắc chung . . . . . . . . ..82
9.1.2. Các thông số tính toán: . . . . . . 82
9.1.4. Mômen lật do các tổ hợp tải trọng bất lợi trong thi công: . . . 83
9.1.5. Tính toán số lợng thanh Cờng độ cao cần thiết: . . ..85
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
10
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
9.2. tính toán chiều dày lớp bê tông bịt đáy. . . . . . . . . . . . . . 90
9.3. tính toán thiết kế tờng vây cọc ván thép . . . . . . . . 91
9.3.1. Tính toán theo điều kiện ổn định của vòng vây cọc ván . . . .91
9.3.2. Chọn vòng vây cọc ván thép. . . . . . . . ..91
9.3.3. Tính hệ số áp lực ngang của đất . . . . . . .91
9.3.4. Xác định chiều sâu chôn cọc ván thép . . . .92
9.3.5. Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 1 . . . . ..94
9.3.6. Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 2 . . . . ..94
9.3.6. Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 3 . . . . ..95
9.3.7. Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 4 . . . . ..96
. . . . . . . . . . . . . 97
9.3.8. Tính vòng vây cọc ván theo sơ đồ 5 . . . . ..97
9.4. Tính toán thiết kế đà giáo mở rộng trụ . . . . . . . . . . . . .99
9.4.1. Cấu tạo đà giáo mở rộng trụ T4: . . . . 99
9.4.2. Các tải trọng tác dụng lên đà giáo: . . . . ..99
9.4.3. Tính toán nội lực . . . . . . . .100
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
11
Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp
Giới thiệu CHUNG
1. Tiêu chuẩn kỹ thuật
- Tiêu chuẩn 22TCN - 272 - 05 Bộ Giao thông vận tải
- Tải trọng thiết kế : HL93
2. Quy mô công trình
Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm.
3. Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I
- Tĩnh không thông thuyền: H= 10 m
- Chiều rộng khổ thông thuyền: B= 80m
4. Khổ cầu thiết kế
Mặt cắt ngang cầu đợc thiết kế gồm 4 làn xe.
Khổ cầu : 2x3,75 + 2x3 ++3x0,2+ 2 x0,5= 15,1 (m)
5. Đặc điểm địa chất, thuỷ văn
Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:
- MNCN: + 7,00 m
- MNTT : + 4,50 m
- MNTN: + 2,30 m
Đặc điểm địa chất:
- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m
- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m
- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m
- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m
- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
12
Thiết kế sơ bộ Chơng I: Phơng án cầu đúc hẫng
Chơng 1: phơng án sơ bộ 1
Cầu dầm btct dl đúc hẫng cân bằng
1.1. tổng quan vễ công nghệ đúc hẫng cân bằng
1.1.1. Lịch sử phát triển.
Trong số rất nhiều công nghệ thi công cầu BTCT, công nghệ thi công hẫng nổi lên
với nhiều u điểm và đã đợc áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới cũng nh ở Việt Nam.Từ
năm 1977 phơng pháp đúc hẫng và lắp hẫng đã đợc áp dụng để thi công một số cây
cầu ở Việt Nam nh: cầu Rào, Niệm, An Dơng ở Hải Phòng (lắp hẫng), cầu khung T-dầm
đeo theo sơ đồ tĩnh định nhiều nhịp ở công trờng cầu Bình ở Quảng Ninh, cầu Nông
Tiến ở Tuyên Quang, cầu Phú Lơng trên QL5, gần đây có cầu Thanh Trì và cầu Vĩnh
Tuy bắc qua sông Hồng ở Hà Nội v.v .
1.1.2. Ưu nhợc điểm và phạm vi áp dụng
Phơng pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ
hẫng cho tới khi nối liền thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh. Có thể thi công hẫng từ trụ đối
xứng ra 2 phía (gọi là đúc hẫng cân bằng) hoặc thi công hẫng dần từ bờ ra. Ưu điểm nổi
bật của loại cầu này là việc đúc hẫng từng đốt dầm trên đà giáo giảm đợc chi phí đà
giáo. Mặt khác đối với các dầm có chiều cao mặt cắt thay đổi thì chỉ việc điều chỉnh cao
độ ván khuôn. Phơng pháp thi công hẫng không phụ thuộc vào điều kiện sông nớc và
và không gian dới cầu . Loại cầu này thờng sử dụng cho các loại nhịp từ 80 - 130 m và
lớn hơn nữa.
ở nớc ta, nhiều cầu BTCT DƯL thi công hẫng đã xây dựng nh cầu Phù Đổng, cầu
Non Nớc, cầu Hoà Bình, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh .
Từ các phân tích trên, ta lựa chọn phơng án cầu liên tục BTCT dự ứng lực thi công
theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
13
Thiết kế sơ bộ Chơng I: Phơng án cầu đúc hẫng
1.2. giới thiệu chung về phơng án
1.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế .
- Cầu đợc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 và tiêu chuẩn thiết kế đ-
ờng ô tô TCVN 4054 - 05
1.2.2. Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu .
a. Đặc điểm về kinh tế xã - hội
Cầu nằm trên đờng quốc lộ nối liền các trung tâm kinh tế của vùng.
b. Đặc điểm về thủy lực thủy văn
Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi:
- MNCN: + 7,00 m
- MNTT: + 4,50 m
- MNTN: + 2,30 m
c. Đặc điểm về địa hình - địa chất
Đặc điểm địa chất:
- Lớp 1: Sét hẹt vừa, dày trung bình 4,66 m.
- Lớp 2: Sét chảy dẻo, dày trung bình 1,44 m.
- Lớp 3: Sét pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày trung bình 8,42 m.
- Lớp 4: Cát hạt vừa,trạng thái chặt, dày trung bình 8,50 m.
- Lớp 5: Cát pha sỏi sạn,trạng thái chặt, dày vô hạn.
1.2.2. Sơ đồ kết cấu .
a. Kết cấu phần trên
- Phần nhịp chính vợt dòng chủ là kết cấu dầm liên tục ba nhịp làm bằng BTCT
DƯL.Sơ đồ nhịp 75 + 120 + 75 (m)
- Phần nhịp dẫn hai phía bờ sử dụng kết cầu nhịp giản đơn,mặt cắt dầm chữ I khẩu độ
33m
b. Kết cấu phần dới
- Trụ phần cầu chính dùng trụ thân rộng bằng BTCT
- Trụ cầu dẫn dùng trụ thân hẹp bằng BTCT
- Hai mố dùng mố chữ U-BTCT
- Móng dùng móng cọc khoan nhồi BTCT
phạm quang duy cầu đờng bộ a k48 - ĐH GTVT
14

Xem chi tiết: ĐỒ ÁN TỐ NGHIỆP XÂY DỰNG CẦU ĐÚC HẪNG