ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DẦM I CĂNG SAU 32M
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.36 MB, 196 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
MỤC LỤC
PHẦN I: SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.............................................4
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG
4
PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ....................................................................6
A.PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 1: CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT DỰ ỨNG
LỰC – DẦM I CĂNG SAU.........................................................................6
1.KẾT CẤU NHỊP:
6
1.1 CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU NHỊP:.............................................................................................................6
1.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP.............................................................................................7
1.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC TRONG MẶT CẮT NGANG...............................................12
1.4.KIỂM TOÁN CƯỜNG ĐỘ M Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ VÀ KIỂM TOÁN VÕNG.......................14
2. THIẾT KẾ MỐ CẦU
16
2.2. TÍNH TOÁN NỘI LỰC MỐ..........................................................................................................................17
2.3 TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỌC TRONG MỐ..........................................................................................19
3.THIẾT KẾ TRỤ CẦU (TRỤ T1)
21
3.1.CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA TRỤ....................................................................................................................21
3.2.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC, BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ................................................................................22
4. BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO PHƯƠNG ÁN I
26
4.1 THI CÔNG MỐ CẦU....................................................................................................................................26
4.2. THI CÔNG TRỤ CẦU..................................................................................................................................26
4.3. THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP..........................................................................................................................27
3. THIẾT KẾ MỐ CẦU........................................................................................................................................34
4.THIẾT KẾ TRỤ CẦU (TRỤ T1)
40
4.1.CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA TRỤ....................................................................................................................40
4.2.TÍNH TOÁN SỐ LƯỢNG CỌC, BỐ TRÍ CỌC TRONG BỆ................................................................................40
PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT...........................................................45
2.8. ĐTHH CỦA CÁC MẶT CẮT..........................................................................................................................72
2.10. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT TRONG DẦM BÊTÔNG DO DƯL GÂY RA...............................................................80
2.11. KIỂM TRA ĐỘ VÕNG THEO TTGH SỬ DỤNG...........................................................................................87
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN MẶT CẦU
90
3.1.SỐ LIỆU CHUNG.........................................................................................................................................90
3.3 KIỂM TOÁN BẢN MẶT CẦU THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG (KIỂM TOÁN NỨT).......................100
5.2. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÁC DỤNG LÊN DẦM NGANG:.................................................................................103
5.3. THIẾT KẾ CỐT THÉP CHO DẦM NGANG..................................................................................................107
5.4 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỊU NỨT DẦM NGANG:......................................................................................107
5.5. THIẾT KẾ CỐT ĐAI VÀ KIỂM TOÁN MẶT CẮT THEO ĐIỀU KIỆN CHỊU CẮT................................................109
6.7 KIỂM TOÁN CỌC......................................................................................................................................140
6.8 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP TẠI MẶT CẮT D – D..............................................................................142
PHẦN 3 : THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG.....................................177
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THI CÔNG CHỦ ĐẠO
177
1. MỤC ĐÍCH - Ý NGHĨA..................................................................................................................................177
2. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ MẶT BẰNG, BỐ TRÍ CÔNG TRƯỜNG :......................................................................178
3. THI CÔNG MỐ............................................................................................................................................178
4. THI CÔNG TRỤ............................................................................................................................................181
5. THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP............................................................................................................................183
6. THI CÔNG BÊ TÔNG BẢN MẶT CẦU:...........................................................................................................184
7. THI CÔNG CÁC BỘ PHẬN TRÊN CẦU :.........................................................................................................184
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THI CÔNG
185
2.2.Chọn búa đóng cọc..................................................................................................................................187
2.3.TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN BỆ....................................................................................................................188
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 1
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
2.6. Kiểm toán giá ba chân...........................................................................................................................195
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 2
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
PHẦN I
THIẾT KẾ SƠ BỘ
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 3
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
PHẦN I: SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
CHƯƠNG I: CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG
− Vị trí và ý nghĩa: Xây dựng cầu có một ý nghĩa quan trọng, nó có một vị trí cần
thiết trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân nhằm đảm bảo nối liền các mạng lưới
giao thông đảm bảo trong công tác vận tải, lưu thông hàng hóa và phục vụ sự đi lại cho
nhân dân.
− Yêu cầu: Trong xây dựng cầu cần đảm bảo hợp lý với các điều kiện thực tế trong
thi công, phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật, hợp lý trong khai thác sử dụng.
− Kết cấu, vật liệu xây dựng cần phải phù hợp với điều kiện thực tế về địa hình, địa
chất, thủy văn nhằm đảm bảo cho công trình có tuổi thọ cao và khai thác tận dụng các
mỏ vật liệu sẵn có.
− Các tiêu chuẩn, quy chuẩn được sử dụng: Quy trình thiết kế 22TCN 272-05.
1.2.ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN.
1.2.1.ĐỊA HÌNH
Sông do địa phương quản lý, cấp sông theo phân cấp là sông cấp 5.
1.2.2.SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
Lỗ khoan địa chất: Lỗ khoan PA05 gồm các lớp địa chất như sau:
Bề
Tên
γ
ϕ
dày W
e
C
Cu
lớp
lớp
(m) (%) (kN/m3) (-)
(Độ) (kN/m2) (kPa)
1
10.2 31.6
19.1
0.888 17°14’
39.1
160
2
10.3 34.8
18.5
0.975 13°26’
15.1
31
19.3
0.668 31°16’
2.0
-
3
-
21.5
1.2.3.THỦY VĂN
- Theo tài liệu của đài khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ, chế độ thủy văn tại khu
vực chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều. Biên độ triều lớn từ 2 – 3m.
- Mực nước thông thuyền là
:
+ 2.9m.
- Mực nước cao nhất là
:
+ 3.9m.
- Mực nước thấp nhất là
:
+ 0.9m.
- Hiện tượng xói lỡ :theo kết quả điều tra xói lỡ dòng sông, bờ sông hiện tại không
có hiện tượng xói lỡ nghiêm trọng, bờ sông tương đối ổn định.
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 4
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
1.3.NHỮNG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ
1.3.1.VỀ VẬT LIỆU
− Cát, đá, sỏi sạn được vận chuyển tập kết gần khu vực xây dựng cầu.
− Xi măng, sắt thép vận chuyển bằng đường ô tô đến khu vực cầu.
− Vật liệu được tập trung tại bãi của công trường và kho chứa.
1.3.2.MÁY MÓC, NHÂN LỰC
Máy móc phương tiện được trang bị đầy đủ, đội ngũ công nhân tay nghề cao. Tận
dụng nguồn lao động địa phương, nhân lực và máy móc được tập trung tại công trường.
1.4.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Gồm 3 phần :
♦
Phần 1 : Thiết kế sơ bộ
Phần thiết kế sơ bộ thiết kế hai phương án xây dựng căn cứ vào điều kiện cụ thể về
địa hình, địa chất thủy văn, về kinh tế kỹ thuật và phương tiện thi công. So sánh lựa
chọn một phương án tối ưu trong hai phương án để thiết kế kỹ thuật.
♦
Phần 2 : Thiết kế kỹ thuật
Từ phương án được chọn tiến hành thiết kế kỹ thuật.
Phần 3 : Tổ chức thi công
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 5
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ
A.PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 1: CẦU DẦM GIẢN ĐƠN BTCT DỰ ỨNG LỰC – DẦM
I CĂNG SAU
1.KẾT CẤU NHỊP:
1.1 CHỌN KÍCH THƯỚC KẾT CẤU NHỊP:
1.1.1.CẤU TẠO LỚP PHỦ:
-
Lớp bê tơng nhựa : 7(cm)
-
Lớp phòng nước dạng phun
-
Lớp bê tơng bảo vệ : 4 (cm)
1.1.2.LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG CẦU:
-
Bề rộng phần xe chạy: Bxe = 2. 4=8m
-
Khoảng cách từ chân lan can đến vạch sơn phân làn: Bkcvs = 0.5m
-
Bề rộng lan can: Blc = 0,5m
-
Bề rộng dải phân cách giữa mặt xe chạy và người đi bộ: Bvs = 0,15m
-
Vạch sơn phân làn B=0.3 m
-
Chiều rộng tồn bộ ngang cầu: Btc = 0,3 +8 + 0,15. 2 + 0.35. 2+0,5. 2 = 10.3m
-
Khoảng cách giữa các dầm chủ: S = 2m
-
Chều rộng bản hẫng: Sh =1.150m
-
Số dầm chủ : 5
-
Chiều dày bản mặt cầu: ts = 0,2m
MẶ
T CẮ
T NGANG DẦ
M
TL 1/45
LỚ
P BÊTÔ
NG NHỰA DÀ
Y 7 CM
LỚ
P P HÒ
NG NƯỚ
C DẠNG P HUN
BẢ
N MẶ
T CẦ
U DÀ
Y 20 CM
LỚ
P BÊTÔ
NG BẢ
O VỆDÀ
Y 4 CM
VẠC H SƠN
VẠC H SƠN
SVTH: TRƯƠNG VĂN HỊA
Trang: 6
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
1.1.3.THIẾT KẾ DẦM CHỦ
-
Chiều dài toàn dầm: L = 32m
-
Chiều dài tính toán: Ltt = 32 – 2. 0,4 = 31.2 m
-
Chiều cao dầm chủ :H = (1/18 ÷ 1/22)L = (0,055 ÷ 0,045)L; L=32m
chọn kích thước như hình vẽ
Mặt cắt ngang dầm chủ
850
650
100
850
650
100
100
330
275
325
90 120 120
1650
4x275=1100
1320
275
100
215 110110 215
325
650
650
Mặt cắt giữa dầm
Mặt cắt tại gối
1.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TẠI MẶT CẮT GIỮA NHỊP
1.2.1.KÍCH THƯỚC CỦA DẦM CHỦ
1.2.2.KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG QUI ĐỔI
MẶT CẮT NGANG QUI ĐỔI
bc
bc1
bc
850
650
100
1320
275
100
330
275
bb
325
325
650
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 7
90 120 120
bb
h' b
Fvb
Fb
100
1650
4x275=1100
bw
h
h' s
h
Fvc
bw
850
650
100
h' c
Fc1
Fc2
215 110110 215
650
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
1.2.3.DIỆN TÍCH MẶT CẮT QUI ĐỔI
Ag = 2192+ 934 + 2625 = 5750cm2 = 0,575m2
1.2.4.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DO TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU
-
Để xác định nội lực ta vẽ đường ảnh hưởng cho các mặt cắt đặc trưng sau đó xếp
tải và tính theo công thức:
-
Mô mem theo trạng thái giới hạn cường độ I :
M U = η . ( γ i1.DC + γ i 2 .DW ) .Ω M
Với ΩM là diện tích đường ảnh hưởng tại mặt cắt đang xét
-
Đường ảnh hưởng Mô men tại mặt cắt giữa nhịp:
DW
DC
Dah M1/2
Bảng tổng hợp nội lực do tĩnh tải theo trạng thái giới hạn cường độ I (đã nhân hệ số)
Tĩnh tải
TLBT
qi
(kN/m)
15.658
GĐ1 Dầm ngang
1.26
Bản mặt cầu
GĐ2 Lớp phủ
10
4.17
Ѡm
(m2)
∑Mi
(kN/m)
3275.37
Mi
(kN/m)
1905.26
ɣi
1.25
Mu
(kNm)
ŋ
1
153.31
4855.31
121.68
1216.8
507.4
507.4
1.5
1.2.5.XÁC ĐỊNH THAM SỐ ĐỘ CỨNG DỌC
K g = n. ( I + A.eg2 )
c
Edam
-
Diện tích mặt cắt ngang dầm chưa liên hợp: Ag = 575000 (mm2)
-
Mô men tĩnh của tiết diện với trục 0-0 đi qua đáy dầm
c
ban
E
=
33.99
= 0.866
29.44
-
Hệ số mô đun đàn hồi giữa dầm và bản: n =
Sb = ΣAi . yi = 468416250(mm2)
-
Khoảng cách từ đáy dầm đến trục trung hoà
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 8
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
yb =
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
Sb 468416250
=
= 667, 27 ( mm )
A
575000
-
Mô men quán tính của mặt cắt dầm với trục trung hoà :I =2.40039* 1011 mm
-
Khoảng cách giữa trọng tâm bản mặt cầu đến trọng tâm dầm chưa liên hợp
e g = h − yb +
hf
2
= 1600 − 667, 27 +
11
4
=> K g = 5,39586.10 ( mm )
200
= 932.73 ( mm )
2
1.2.6.TÍNH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI MÔ MEN
1.2.5.1.Đối với dầm trong:
-
Kiểm tra phạm vi áp dụng:
1100 ≤ S ≤ 4900 (mm) với S = 2000 (mm)
110 ≤ ts ≤ 350 (mm) với ts = 200 (mm)
6000 ≤ L ≤ 73000 (mm) với L = 31200 (mm)
Nb ≥ 4 với Nb = 5
=>Thỏa mãn
-
Một làn thiết kế chịu tải:
SI
mg momen
S
= 0,06 +
4300
0, 4
S
*
L
0, 3
Kg
* 3
L.t s
0,1
SI
Trong đó: mg momen hệ số phân bố tải trọng đối với mômen
S : khoảng cách giữa tim các dầm chủ
L : chiều dài nhịp tính toán
ts : chiều dày bản mặt cầu
Kg : tham số độ cứng dọc
SI
=> mg momen = 0, 4088
-
Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tải:
0, 6
mg
MI
momen
S
= 0,075 +
2900
0, 2
S
*
L
Kg
*
L.t 3
s
0 ,1
MI
mg momen
= 0, 5739
1.2.6.2.Đối với dầm biên:
-
Kiểm tra phạm vi áp dụng:
-300 ≤ de ≤ 1700 (mm) với de = 650 (mm) =>Thỏa mãn
(de: Khoảng cách từ tim dầm biên tới mép lan can)
-
Một làn thiết kế chịu tải: sử dụng nguyên tắc đòn bẩy (với một làn thiết kế chịu
tải ta lấy m =1,2).
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 9
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
Với y3=1.025 , y5=0.125
+ Với xe tải và xe hai trục thiết kế :
mg pl =
-
mg
1
1
( y3 + y5 ) * m = ( 1.025 + 0.125 ) *1, 2 = 0, 69
2
2
Hai hoặc nhiều làn thiết kế chịu tải:
ME
momen
MI
= e * mg momen
e : hệ số điều chỉnh, e = 0,77 +
de
2800
de : khoảng cách từ tim dầm đến mép đá vỉa (-300 ≤ d e ≤ 1700mm), de = 650(mm)
=> e = 0, 77 +
650
= 0,575
2800
=> mg momen = e * mg momen = 0,5739*0,575 = 0.329
1.2.6.3.Tổng hợp hệ số phân bố ngang mô mem
ME
-
MI
Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang mô mem đối với dầm trong:
Số Làn
Chất Tải
-
Tải Trọng
mg Mxe 3truc
mg Mxe 2truc
mg Mlan
1 Làn
0,4088
0,4088
0,4088
2 Làn
0,5739
0,5739
0,5739
Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang mô mem đối với dầm biên:
Số Làn
Chất Tải
Tải Trọng
mg Mxe 3truc
mg Mxe 2truc
mg Mlan
1 Làn
0.69
0.69
0.69
2 Làn
0.329
0.329
0.329
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 10
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
So sánh hệ số phân bố ngang mô mem giữa dầm trong và dầm biên, giữa 1 làn chất
tải và 2 làn chất tải ta thấy hệ số phân bố ngang của dầm trong trường hợp 1 làn chất
tải là lớn nhất tức là trường hợp này chịu lực bất lợi nhất ⇒ Ta tính toán thiết kế cho
dầm trong trường hợp xếp tải trên 1 làn.
⇒ Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang tính toán:
Số Làn
Chất Tải
2 Làn
Tải Trọng
mg Mxe 3truc
mg Mxe 2truc
mg Mlan
0,5977
0,5977
0,5977
1.2.6.TÍNH TOÁN NỘI LỰC DO HOẠT TẢI TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU
1.2.6.1.Tính nội lực do tải trọng làn :
-
Để xác định nội lực ta vẽ đường ảnh hưởng cho các mặt cắt đặc trưng sau đó xếp tải
và tính theo công thức:
-
Mô men theo trạng thái giới hạn cường độ I :
(
M U = η * γ h * mg Mlan * qL * ωm
-
)
Đường ảnh hưởng mô men tại giữa nhịp
9.3kN/m
Dah M1/2
Bảng tổng hợp nội lực do tải trọng làn(đã nhân hệ số)
Hoạt
qi
Mi
ɣi
Ѡm
mg Mlan
ŋ
tải
(kN/m)
(kN/m)
Mu (kNm)
Làn
9.3
121.68
1131.63
1.75
1
0,5739 1136.51
1.2.6.2.Tính nội lực do xe tải thiết kế(truck) và xe hai trục thiết kế(tanden)
-
Mô men theo trạng thái giới hạn cường độ I :
M U = η * ( γ h * mg Mtruc * ( 1 + IM ) * ∑ Pi * yim )
-
Đường ảnh hưởng môn men tại giữa nhịp
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 11
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
110
110
35
145
145
Dah M1/2
Mô men tại mặt cắt giữa nhịp
Tung
độ
y1
5.7
Xe 3 trục y2
7.8
y3
5.7
Xe 2 trục y1
7.8
y2
7.2
1.2.7.2.Tổ hợp tải trọng
Hoạt tải
Tải trọng
trục
35
145
145
110
110
mgi
1+IM (trục)
1.25 0,5739
-
Tổ hợp I: Tĩnh tải + Truch(3 trục ) +Làn
-
Tổ hợp II : Tĩnh tải + Tanden (2 trục )+Làn
ɣi
1.75
ŋ
1
Mu
(kNm)
2709.91
2071.42
Bảng tổng hợp nội lực theo Mu TTGH cường độ I
Do tĩnh
tải
Do hoạt
Nội lực
tai
Tổ hợp
Tổ hợp Mu (Max)
Xe 3 trục Xe 2 trục
Làn
I
II
(kNm)
4855.31
Mu
2709.91
2071.42 1136.51 8701.73 8062.24 8701.73
1.3 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC TRONG MẶT CẮT
NGANG.
1.3.1.CÁC THÔNG SỐ VỀ CÁP DỰ ỨNG LỰC:
-
Dùng loại cáp có độ chùng nhão thấp của hãng VLS, ASTM A416 Grade 270
-
Tao thép tao 7 sợi xoắn có
-
Đường kính tao cáp 15,2(mm), diện tích 1 tao cáp A ps1 =140(mm2) ,đường kính
ống gen xỏ cáp 54 mm
-
Mô đun đàn hồi của thép Ep = 197000 (Mpa)
-
Cường độ chịu kéo fpu = 1860 (Mpa)
-
Cường độ chảy fpy = 90%* fpu = 0,9*1860 = 1674(Mpa)
-
Hệ số quy đổi từ thép dul về bê tông dầm n =
-
Ta có : Aps – diện tích mặt cắt ngang cốt thép dul
Ep
Ec
= 6.161
Apsg- diện tích mặt cắt ngang cốt thép dul tính kinh nghiệm
Aps ≥ Apsg
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 12
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
1.3.2.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CÁP DỰ ỨNG LỰC CẦN DÙNG
-
Bỏ qua cốt thép thường ta có Apsg =
M umax
M umax
=
Φ * f ps * jd 0,85 f pu *0,9 H
f pu : Cường độ chịu kéo của cáp, f pu = 1860( Mpa )
H: Chiều cao của dầm , H = 1650(mm)
M umax : Mô mem uốn do tổ hợp tải trọng ở TTGH CĐ I tại mặt cắt giữa nhịp
M umã = 8701.73 ( KN .m) = 8701.73*106 ( Nm)
⇒ Diện tích cốt thép DƯL cần bố trí theo TTGH CĐ I
Apsg
8701.73 *106
=
= 3706.35(mm 2 )
0,85*1860*0,9*1650
Apsg
Vậy số tao cáp cần thiết là : nbo =
-
Vậy ta chọn số tao cáp : n = 26.4+26.4x10% = 29.04
-
Vậy ta chọn số tao cáp nc = 30 tao cáp có diện tích Aps= 30.140 = 4200 mm2
-
Vậy số bó cáp n = Aps/aps = 4.2/(7x1.4) = 4.28
-
Vậy ta chọn số bó thép n = 5 bó
Fps
=
3706.35
= 26.4 tao
140
-
1.3.3.BỐ TRÍ CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC TRONG MẶT CẮT NGANG
-
Vị trí neo cáp tại đầu dầm: điểm neo cao nhất tại đầu dầm cách thớ trên của dầm
20cm
-
Số lượng bó cáp uốn lên: tiến hành uốn cong các bó cáp
-
Khoảng cách giữa các bó cáp:
+ Đối với ống cáp thẳng: cự ly tĩnh ngang nhỏ nhất giữa các bó cáp là t min
=100(mm) và cự ly tĩnh đứng nhỏ nhất giữa các bó cáp là t min =1,33Dmax hoặc
38(mm)
+ Đối với ống cong: cự ly từ tim đến tim cốt thép neo giữ ống bọc s ≤ 3Ф ngoài ống
bọc hoặc 600(mm)
-
Kích thước của ống bọc cáp:
+ Diện tích của ống bọc cáp
Aongboc = (2÷2,5)Abo = (2÷2,5)*980 = 1960÷2450
⇒ Dong boc = 49,97÷ 55,87(mm)
chọn Dongboc = 55(mm ) ⇒Aongboc =(3,14*552)/4 = 2371,63(mm2)
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 13
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
N TT NGHIP
GVHD: THS.H VIT LONG
1.3.4.B TR CP TRONG MT CT U DM V GIA NHP
MAậ
T CAẫ
T A-A
MAậ
T CAẫ
T D-D
1
2
3
4
1
5
2
4
3
5
1.4.KIM TON CNG M TRNG THI GII HN CNG
V KIM TON VếNG
1.4.1.KIM TON CNG M TRNG THI GII HN CNG
S tớnh toỏn
-
Tớnh toỏn ng sut trung bỡnh trong ct thộp.
c
f ps = f pu * 1 k *
d p
Vi:
f py
0,9*1860
k = 2* 1,04
= 2* 1, 04
ữ
ữ = 0.28
ữ
f
1860
pu
d p : Khong cỏch t th ngoi cựng chu nộn n trng tõm cỏc bú thộp DL.
d p = H a'
a ' : Khong cỏch t th ngoi cựng chu kộo n trng tõm cỏc bú thộp DL.
SVTH: TRNG VN HềA
Trang: 14
LP CU NG B 1 K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
a' =
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
10*50 + 10*100 + 6*150 + 2*200 + 2*250 + 2*300 + 2*350 + 2*400 + 2*450
= 166 ( mm )
38
⇒ d p = 1, 65 − 0,166 = 1.484 ( m )
-
Xác định vị trí của trục trung hoà c:
Giả sử trục trung hòa đi qua bụng dầm (c >hf) khi đó:
Aps * f pu + As * f y − As' * f y' − 0,85 * f c' * β1 * ( b − bw ) * h f
c=
f pu
0,85 * f c' * β1 * bw + k * Aps *
dp
-
Trong đó :
fpu = 1860(Mpa): Cường độ chịu kéo quy định của cốt thép DƯL
fpy = 09*1860(Mpa): Giới hạn chảy của cốt thép DƯL
dp = 1490(mm): khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trọng tâm bó thép
dự ứng lực
f'c = 32(Mpa): Cường độ chịu nén qui định của bê tông ở tuổi 28 ngày
b = 800(mm): Chiều rộng của bản cánh chịu nén
hf = 280(mm): Chiều dày cánh chịu nén
c :Khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén (mm)
f c' − 28
32 − 28
β1 = 0,85 − 0,05 *
= 0,85 − 0.05 *
= 0,82
7
7
c = 914.08 ( mm ) > h f = 280(mm) ⇒ Đúng với giả thuyết
⇒ Trục trung hòa đi qua bụng dầm
914.08
⇒ f ps = 1860* 1 − 0, 28*
÷ = 1540.5 ( Mpa )
1490
⇒ a = β1*c = 0,82*914.08 = 749.5(mm)
-
Sức kháng uốn danh định:
a
749.5
10
M n = Aps * f ps * d p − ÷ = 5320*1540.5* 1490 −
÷ = 8.73145*10 ( N .mm ) = 8731.45( KN .m)
2
2
-
Sức kháng uốn tính toán:
Mr = φ.Mn = 1,0*8731 = 8731( KN.m) > Mu = 8701.73 ( KN.m) ⇒ Đạt
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 15
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
2. THIẾT KẾ MỐ CẦU
2.1.CẤU TẠO MỖ CHỮ U – BTCT
1/2 MẶ
T TRƯỚ
C MỐ
1/2 MẶ
T SAU MỐ
1/2 MẶ
T BÊ
N MỐ
TL: 1/50
TL: 1/50
F
a7
D
C
C
b2
a2
a3
a4
b12
a12
B
B
b1
Z
b8
a11
b6
b5
a9
a5
E
a8
a10
b3
b4
b11 b10
F
b7
a6
X
A
Y
Qui ướ
c chiề
u
SVTH: TRƯƠNG VĂN HỊA
A
a1
F
D
Trang: 16
E
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
2.2. TÍNH TOÁN NỘI LỰC MỐ
2.2.1. NỘI LỰC DO TỈNH TẢI
- Trọng lượng riêng của bê tông
γc
= 24 kN/m3
- Trọng lượng riêng của đất
γs
= 18 kN/m3
- Góc ma sát của đất
φs
= 31 độ
- Tĩnh tải tiêu chuẩn : P = V . γ
* Tải trọng do tĩnh tải kết cấu phần trên
-Trọng lượng do tĩnh tải phần trên tác dụng xuống mố chỉ tính một nửa, đã tính toán ở
phần kết cấu nhịp
Tĩnh
tải
Dầm chủ
Dầm ngang
Bản mặt cầu
Lan can
Lớp phủ
q
Số lượng
Ѡm
P
15.658
1.26
10
5.07
4.17
5
20
1
2
1
15.6
15.6
15.6
15.6
15.6
DC
DW
1221.324
393.12
156
158.184
65.052
1993.68
30.47
Tổng
Đơn
Vị
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
* Tải trọng do tĩnh tải kết cấu phần dưới
Tĩnh tải tiêu chuẩn bản thân trụ tính theo công thức:
P=Vxγ
Trong đó: V : Thể tích các bộ phận (m3)
γ: Dung trọng riêng của bê tông γ= 24 kN/m3
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 17
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
STT
Tên kết cấu
Thể
tích
(m3)
63
Trọng
lượng P
(KN)
1575
1
Bệ mố
2
Tường thân
49.680
1242
3
Tường đầu ( trên )
7.200
180
4
Mấu đỡ bản quá độ
1.485
37.125
5
Tường cánh ( phần đuôi)
6.983
174.56
6
Tường cánh ( phần thân)
91
227.5
7
Đá kê gối
Tường tai
0.356
8.9
0.3
7.5
8
Tổng cộng (DC)
3452.598
2.2.2. NỘI LỰC DO HOẠT TẢI
Kết qủa tính toán
Tải trọng
Xe hai trục
thiết kế
Xe tải thiết kế
Tải trọng làn
Vị trí
1
2
4
3
1
WL
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Tung
độ
1
0.96
0,72
0,86
1,00
15.6
Tải
trọng
110
110
35
145
145
9.3
Trang: 18
Phản
lực
Tổng
110,00
105,6 215,6
25.2
124.7 294.9
145,00
145.08 145.08
Đơn
vị
kN
kN
kN
kN
kN
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
-Tổ hợp tải trọng ở TTGH CD1:
Mu = η . γ DC .RDC + γ DW .RDW + γ LL . ( m.n.(1 + IM).Rxe3truc + m.n.RLan )
Tĩnh
tải
DC
DW
5446.27 30.47
Hoạt
tải
Làn
1+IM ŋ
ɣdc
ɣdw
ɣLL
m.n Mu
294.9
145.08
1.25
1.25
1.5
1.75
2
1
Đơn
vị
8651.51 kN
2.3 TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỌC TRONG MỐ
2.3.1. CÁC DỮ LIỆU TÍNH TOÁN :
- Đường kính cọc (cạnh vuông): D = 400 mm
- Chu vi cọc : U = 1600 mm
- Diện tích mũi cọc : Ap = 160000 mm2
- Chiều dài cọc trong đất : L = 26000 mm
- Cường độ bê tông cọc : fc’ = 30 Mpa
- Trọng lượng riêng bt cọc : γ = 24 Kn/m3
- Loại đất dưới mũi cọc : Sét
2.3.2. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỦA CỌC:
QR = φ qp.Qp + φ qs.Qs = φ qp.qp.Ap + φ qs.qs.As
- Trong đó:
- Qp : Sức kháng mũi cọc,
Qs : Sức kháng thân cọc
- qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc
qs : Sức kháng đơn vị thân cọc
- Ap: Diện tích mũi cọc
As: Diện tích bề mặt thân cọc
- φ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc qui định dùng cho các phương
pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và sức kháng thân cọc.
Tra bảng : 10.5.5-2 tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Loại đất
Hệ số sức kháng φqp
Đất cát
0,45λv
(λv = 0,8)
0,36
Đất sét
0,7λv
(λv = 0,8)
0.56
- φ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc qui định dùng cho các phương
pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và sức kháng thân cọc.
Tra bảng : 10.5.5-2 tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Loại đất
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Hệ số sức kháng φ qs
Trang: 19
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
0,45λv
Đất cát
(λv = 0,8)
0,36
0,7λv
(λv = 0,8)
Đất sét
2.3.2.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
0,56
Chọn tiết diện ngang thân cọc 400x400 mm. Cốt thép dọc chịu nén gồm 8 thanh
d1=22mm, bố trí theo chu vi tiết diện cọc, khoảng cách u=150mm. Cốt đai tròn trơn có
đường kính d2=16mm, bước cốt đai s=200mm. Sử dụng bê tông f’c=30Mpa=30
M/mm2. Giới hạn chảy fy=400 Mpa=400 N/mm2
Hình 3.3 Bố trí cốt thép cọc đóng BTCT 400x400mm
Hệ số sức kháng dọc trục ϕ = 0, 75
π .d12
π .222
= 8.
= 3041, 06 mm 2
Diện tích cốt thép trong mặt cắt ngang: AST = n.
4
4
Diện tích mặt cắt ngang thân cọc: AC = a 2 = 160000 mm2
Sức kháng của cọc theo vật liệu làm cọc theo các công thức sau đây:
PVL = min
ϕ .0,85. 0,85.f c' ( AC − AST ) + f y .A ST = 3327034, 068 N
0,85.ϕ .f c' . AC = 3060000 N
= 3060 KN
2.3.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền
-Sức kháng mũi cọc đơn vị Qp:
Bảng tính sức kháng ở mũi cọc
Lớp
đất
Chiều
dài cọc
(m)
γi
σ vi,
σ v,
(kN/m3)
(Mpa)
(Mpa)
Lớp 1
7.94
19.1
Lớp 2
10.3
18.5
Lớp 3
7.76
19.3
0.1516
54
0.1905
0.482322
5
0.1401
18
Ncorr
14.79
qp
As
Qp
(Mpa)
(mm2)
(KN)
7
160000
1120
-Sức kháng đơn vị thân cọc Qs:
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 20
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
Tính toán sức kháng đơn vị thân cọc
Lớp 1
Lớp 2
0,56
0,56
7.94
10.3
Chiều sâu cọc trong lớp đất Z (m)
1270400 1648000
Diện tích bề mặt thân cọc A (mm2)
0
0
α
1
0,54
0.00955 0.10289
Su (Mpa)
N (Mpa)
qs= α . Su (Mpa)
0.00955
0.051445
qs=0,0019.N (Mpa)
Qs= ∑ (ϕi .qi . Ai ) KN
835.4795
Hệ số ϕ
Lớp đất
Lớp 3
0,36
7.76
1156800
0
37
0.0703
Sức chịu tải của cọc theo đất nền: PDN=QP+QS= 1955.479 KN
2.3.3. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC TRONG MÓNG
n = β.
N tt
Q min
R
β : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực ngang và mômen (1÷1,5)
Chọn β =1,5
Ntt = 7246.91 KN: tải trọng tính toán thẳng đứng tại đáy bệ
n = 1,5.
8651.51
= 6.6 (cọc)
1955.479
Ta chọn số lượng cọc là 15 (cọc) và bố trí như sau:
3.THIẾT KẾ TRỤ CẦU (TRỤ T1)
3.1.CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA TRỤ
3.1.1.CHỌN HÌNH DÁNG TRỤ
-
Sử dụng trụ đặc thân hẹp đặt trên nền móng cọc đóng kích thước 40x40cm.
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 21
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
N TT NGHIP
GVHD: THS.H VIT LONG
MAậ
T BE
N TRUẽ
MAậ
T ẹệ
NG TRUẽ
TL 1/50
3.2.TNH TON S LNG CC, B TR CC TRONG B
3.2.1. XC NH TI TRNG TC DNG LấN KT CU :
3.2.1.1.Tnh ti tỏc dng lờn mt ct ỏy b
-Trng lng do tnh ti phn trờn tỏc dng xung:
Tnh
ti
Dm ch
Dm ngang
Bn mt cu
Lan can
Lp ph
q
S lng
m
P
15.658
1.26
10
5.07
4.17
5
20
1
2
1
31.2
31.2
31.2
31.2
31.2
DC
DW
2513.11
786.24
312
316.368
130.104
4057.82
130.104
Tng
n
V
KN
KN
KN
KN
KN
KN
KN
-Ti trng tnh do kt cu phn di:
Tnh ti tiờu chun bn thõn tr tớnh theo cụng thc:
Trong ú: V : Th tớch cỏc b phn (m3)
P=Vx
SVTH: TRNG VN HềA
LP CU NG B 1 K54
Trang: 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
γ: Dung trọng riêng của bê tông γ= 24 kN/m3
Thể tích(
Tên kết cấu
Bệ tru
63
Thân trụ
75.6
Xà mũ
15.036
Đá kê gối
0.2156
Tổng (DC)
116.27
3.2.2.1. Hoạt tải xe ô tô trên kết cấu nhịp (LL)
)
Trọng
lượng(kN)
1575
1890
375.9
5.36
3846.26
Bảng tính toán nội lực do hoạt tải
Tải trọng
Xe ba trục
Xe hai trục
Tải trọng làn
Tung độ Đah Tải trọng trục Phản lực Ri
y1
0.72
35
25.2
y2
0.86
145
124.7
y3
1
145
145
y4
0.52
35
18.2
y5
0.38
145
55.1
y6
0.24
145
34.8
y7
0.96
110
105.6
y3
1
110
110
ωLan
31.2
9,3
290.16
Tổng
294.9 KN
108.1 KN
215.6 KN
290.16 KN
Ta có RLL=max ( xe 3 trục + Lan; xe 2 trục + Lan ; 90% (2 xe 3 trục + Lan))
-Tổ hợp tải trọng ở TTGH CD1:
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 23
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
Mu = η . γ DC .RDC + γ DW .RDW + γ LL .90% ( m.n.(1 + IM).Rxe3truc + m.n.RLan )
= 1.[ 1, 25.7904.08 + 1,5.130,104 + 1, 75.0,9.(2.1, 25.403 + 2.290.16)]
= 12576.07 KN
3.3.2. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG ĐỠ CỦA CỌC TRONG TRỤ:
QR = φ qp.Qp + φ qs.Qs = φ qp.qp.Ap + φ qs.qs.As
- Qp : Sức kháng mũi cọc,
Qs : Sức kháng thân cọc
- qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc
qs : Sức kháng đơn vị thân cọc
- Ap: Diện tích mũi cọc
As: Diện tích bề mặt thân cọc
- φ qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc qui định dùng cho các phương
pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và sức kháng thân cọc.
Tra bảng : 10.5.5-2 tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Loại đất
Hệ số sức kháng φqp
Đất cát
0,45λv
(λv = 0,8)
0,36
Đất sét
0,7λv
(λv = 0,8)
0,56
- φ qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc qui định dùng cho các phương
pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và sức kháng thân cọc.
Tra bảng : 10.5.5-2 tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05
Loại đất
Hệ số sức kháng φ qs
Đất cát
0,45λv
(λv = 0,8)
0,36
Đất sét
0,7λv
(λv = 0,8)
0.56
3.3.2.1.Sức chịu tải cọc theo vật liệu
Tương tự như cọc ở mố (mục 3.2.2.1) ta có PVL = 3060 KN
3.3.2.2.Sức chịu tải cọc theo đất nền
Chiều dài cọc: 26m
-Sức kháng mũi cọc đơn vị Qp:
Bảng 4.4 Bảng tính sức kháng ở mũi cọc
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 24
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: THS.HỒ VIỆT LONG
Lớp
đất
Chiều
dài cọc
(m)
γi
σ vi,
σ v,
(kN/m3)
(Mpa)
(Mpa)
Lớp 1
7.94
19.1
Lớp 2
10.3
18.5
0.482322
Lớp 3
7.76
19.3
0.1516
54
0.1905
5
0.1401
18
Ncorr
qp
As
Qp
(Mpa)
(mm2)
(KN)
7
160000
1120
14.79
-Sức kháng đơn vị thân cọc Qs:
Bảng 4.5 Tính toán sức kháng đơn vị thân cọc
Lớp đất
Lớp 1
Lớp 2
ϕ
Hệ số
0,56
0,56
7.94
10.3
Chiều sâu cọc trong lớp đất Z (m)
12704000 16480000
Diện tích bề mặt thân cọc A (mm2)
α
1
0,54
0.00955
0.10289
Su (Mpa)
N (Mpa)
α
qs= . Su (Mpa)
0.00955
0.051445
qs=0,0019.N (Mpa)
Qs= ∑ (ϕi .qi . Ai ) KN
835.4795
Lớp 3
0,36
7.76
11568000
37
0.0703
Sức chịu tải của cọc theo đất nền: PDN=QP+QS= 1955.47 KN
Vậy Po = min( PVL ; PDN ) = 1955.47 KN
3.3.2.3. Xác định sơ bộ số lượng cọc trong móng:
n = β.
N tt
;β : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực ngang và mômen (1÷1,5)
Q min
R
n = 1,5.
9728.13
= 13.49 (cọc)
1955.47
Ta chọn số lượng cọc là 15 (cọc) và bố trí như sau:
SVTH: TRƯƠNG VĂN HÒA
Trang: 25
LỚP CẦU ĐƯỜNG BỘ 1 – K54
