Chng 8: Tính toán khối l-ợng công tác 1.1.1.1. Khối l-ợng công tác phần kết cấu nhịp: Phần cầu chính: - Dầm hộp có chiều cao thay đổi từ 5.5m đến 3,5m đúc hẫng trên xe đúc, phần này có tổng chiều dài là chiều dài của phần cầu chính 90 +180 + 90 = 360. Có diện tích mặt cắt ngang: A K0 = 12.26 m 2 , A HL = 8.92 m 2 Thể tích phần cầu có chiều cao dầm thay đổi: V thay đổi = 430(A K0 + A HL )/2 = 430(12.26 + 8.92)/2 = 1270.8 m 3 Thể tích phần cầu có chiều cao dầm không thay đổi: V không đổi = (360 - 120)A HL = 2608.92 = 2340 m 3 Thể tích bê tông phần vách trên trụ có diện tích mặt cắt A = 43.57 m 2 là: V vách = 23A Dỉnhtru = 2343.57 = 261.42 m 3 Thể tích bê tông phần kết cấu nhịp toàn cầu là V toàn cầu = V thay đổi + V không đổi + V vách = 3872 m 3 1.1.1.2. Tính toán khối l-ợng công tác của mố, trụ, tháp cầu: 1.1.1.2.1. Khối l-ợng mố cầu: - Sử dụng kết quả tính toán của ph-ơng án trên, ta có: Thể tích của mố = Thể tích của thân mố + thể tích của cánh mố + thể tích bệ mố. Thể tích thân mố : VT (Bề rộng 12m) Thể tích cánh mố : VC Thể tích bệ mố : VB (Bề rộng 13m) Thể tích của mố Mố VT(m 3 ) VC (m 3 ) VB(m 3 ) V(m 3 ) V mố (m 3 ) A 138.3 24.43 156 319.7 A8 138.3 24.43 156 319.7 639.5 Khối l-ợng cốt thép: + Hàm l-ợng sơ bộ: 80 (kg/m3) + Khối l-ợng cốt thép : 51157 (kg) 1.1.1.2.2. Khối l-ợng tháp cầu Khối l-ợng tháp cầu Tháp V trên V thân trụ V đài cọc V tháp P2 99 330 1550 1979 P3 99 392 1550 2041 Tổng khối l-ợng BT trụ tháp 4020 Tổng khối l-ợng công tác bê tông tháp: V tháp = 4020 (m 3 ) Khối l-ợng công tác bê tông tháp và mố: V = V tháp +V Mố = 639.5 + 4020 = 5316.74 m 3 1.1.1.3. Tính toán khối l-ợng lan can và lớp phủ mặt cầu: - Lớp phủ mặt cầu: + Lớp phòng n-ớc: 12 x 360 = 4320 (m 2 ) + Bê tông asphal: 11 x 360x 0.07 = 277.2 (m 3 ) - Đèn chiếu sáng: 38 cột (Bố trí dọc hai bên cầu với khoảng cách 20m) - Bê tông lan can: 0.3 x 2 x 360 = 216 (m 3 ) - Cốt thép lan can và thép tay vịn: + Hàm l-ợng sơ bộ: 100 (kg/m 3 ) + Khối l-ợng: 21600 (kg) 1.1.1.4. Tính toán khối l-ợng dây văng. - Khoảng cách neo các cáp văng trên dầm chủ lấy bằng một đốt đúc đầm, trong đồ án ta lấy khoảng cách này là 5m. Một điểm quan trọng là khoảng cách neo cáp văng đầu tiên tính từ tim trụ có thể đ-ợc lấy bằng a = 20 30m. Trong ph-ơng án này ta chọn là a = 30m. Trên bản vẽ thể hiện ta có các giá trị của góc nghiêng dây văng là min = 12 0 , max = 14 0 Dây cáp ngoài: Cấu tạo bởi các tao song song, đ-ờng kính 15.2mm, bọc trong ống HDPE. Liên kết cáp văng với cột tháp theo cách neo qua kết cấu yên ngựa, liên kết với dầm chủ ở vị trí mở rộng của cánh dầm chủ. 1.1.1.4.1. Tính sơ bộ tiết diện các dây cáp : + Nguyên lý: Các dây cáp đ-ợc tính sơ bộ nh- những bó cáp DƯL căng ngoài, đ-ợc tăng c-ờng nhằm tăng khả năng chống nứt cho dầm d-ới tác dụng của tĩnh tải 2 và hoạt tải. + Nh- vậy, từ điều kiện chống nứt cho dầm d-ới tác dụng của tĩnh tải 2 và hoạt tải, ta sẽ tính ra lực căng cần thiết trong dây, từ đó tính ra tiết diện của dây. + Trong tính toán sơ bộ, ta xét điều kiện chống nứt cho thớ trên của tiết diện dầm tại vị trí tháp. Đó là điểm có ứng suất kéo lớn d-ới tác dụng của tĩnh tải 2 và hoạt tải. Đồng thời, ta cũng chấp nhận giả thiết cho tiết diện các dây bằng nhau và thay tác dụng của cụm dây (ở 1 bên tháp) bằng 1 dây có điểm neo trên dầm và tháp ở vị trí trung bình (Điểm neo trên dầm cách vị trí tháp 50m, điểm neo trên tháp có độ cao H = 12m t-ơng ứng với góc nghiêng của dây là 13 0 ) . + Trong quá trình thi công, dây cáp văng đ-ợc lắp vào dầm sau khi đã thi công xong phần hẫng. Có nghĩa là dây cáp văng không chịu tĩnh tải phần một, mà tĩnh tải phần một hoàn toàn do cáp trong chịu. Cáp văng chỉ chịu một phần tĩnh tải phần hai là tải trọng lan can và lớp phủ mặt cầu. Trong đồ án, ta coi nh- cáp văng chịu 30% tĩnh tải phần hai và hoạt tải. Biểu thức điều kiện chống nứt có dạng: 0)HT,2TT(3.0)N( t b t b t b Trong đó: Ny J M A N )N( tt b : ứng suất trong bê tông thớ trên cùng do lực căng trong dây. M,N : lực dọc và mô men uốn của tiết diện dầm tại vị trí tháp, do lực căng dây đơn vị gây ra. t HT2TTHT2TT t b y J MM A NN )HT,2TT( : ứng suất trong bê tông thớ trên do tĩnh tải 2 và hoạt tải. M TT2 , M HT : mô men uốn của tiết diện dầm tại vị trí tháp, do tính tải 2 và hoạt tải gây ra, trên sơ đồ không có dây. P6P3 P 4 P5 N = 1 N = 1 N = 1N = 1 Sơ đồ tính M và N P 6 P 3 P4 P5 Sơ đồ tính M TT2 và M HT Diện tích cần thiết của các bó cáp đ-ợc tính theo công thức : a a R N F Trong đó R a là c-ờng độ tính toán của vật liệu làm dây. R a = 0.6R tc . R tc = 1860 MPa = 1860000 KN/m 2 : c-ờng độ cực hạn của thép làm dây cáp. Diện tích của 1 bó là: bo 1bo n F F Số tao cáp cho một bó: n tao = F 1bó / F 1tao Diện tích thực tế của mỗi bó: F thực = n chọn .F 1tao . F 1tao = 140mm 2 : diện tích danh định một tao cáp đ-ờng kính 15.2mm. Trong đồ án, M TT2 , M HT , M,N đ-ợc tính bằng ch-ơng trình Midas Civil, kết quả nh- sau: M TT2 = - 159165 KNm. N TT2 = - 954 KN. M HT = - 70583 KNm. N HT = -618 KN. N = - 0.982 KN M = 9.31 KNm Đặc tr-ng hình học của tiết diện là: J = 59.14 m 4 . y t = 2.48m, y d = 2.52 m A = 12.26 m 2 . Ta giải ph-ơng trình : N 48.2 14.59 31.9 26.12 982.0 +0.3( 48.2) 14 . 59 70583159165 26 . 12 618954 = 0 Tổng lực căng cần thiết của các dây cáp là: N = 13822.5 KN. Tổng diện tích cần thiết của các dây là: F a = 1860000 6 . 0 5.13822 = 0.01244 m 2 = 122.4 cm 2 Diện tích của 1 dây là: F 1dây = 20 4.122 = 6.12 cm 2 Số tao của mỗi dây là: n tao = F 1dây /F 1tao = 6.12 /1.4 = 4.4 tao Chọn n = 5 tao Diện tích thực tế của mỗi dây : F thực = n chọn .F 1tao = 51.4 = 7 cm 2 1.1.1.5. Tính sơ bộ khối l-ợng cọc của trụ, mố: 1.1.1.5.1. Xác định số cọc tại mố A 1 , A 4 : Xác định tải trọng tác dụng lên mố A1: + Tải trọng th-ờng xuyên bao gồm trọng l-ợng bản thân mố và trọng l-ợng kết cấu nhịp (DC, DW) Tải trọng th-ờng xuyên (DC, DW): gồm trọng l-ợng bản thân mố và trọng l-ợng kết cấu nhịp Trọng l-ợng bản thân mố: P Mố = 2.5xV Mố = 2.4 x 254.985 = 637.463 T Trọng l-ợng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): 1.1Trọng l-ợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): g dầm = 8.92 x 2.4 + 5 2.75.025.44.2 = 28.75T/m Trọng l-ợng lớp phủ: g lp = 75x10 -3 x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng l-ợng lan can: g lan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đ-ờng ảnh h-ởng áp lực mố: Diện tích đ-ờng ảnh h-ởng áp lực mố: = 45 DC = P Mố + (g dầm + g lan can ) x = 637.463 + ( 28.75 + 1.44 ) x 45 = 1996.01 T DW = g lớp phủ x 1.856 x 45 = 83.52 T Hoạt tải: Do tải trọng HL93: + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế: Ta có: LL Xe tải = n.m.(1 + 100 IM ).(P i .y i ) + n.m.P. Trong đó: n : Số làn xe , ( n = 1, 2, 3 ). m : Hệ số làn xe, ( m = 1.2, 1, 0.85 ) (3.6.1.1.2 22 TCVN272-05) IM : Lực xung kích (lực động) của xe , khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn d-ới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+ 100 IM ) = 1. w=0.93T/m 90 m 1 4.3m4.3m P=14.5T P=14.5T P=3.5T 0.95 0.90 Tuyến tính Đah áp lực mố 1 90m A1 P i , y i : Tải trọng trục xe, tung độ đ-ờng ảnh h-ởng. : Diện tích đ-ờng ảnh h-ởng. W làn : Tải trọng làn, W làn = 0.93T/m LL 1l (Xe tải)= 1 x 1.2 x {1x[14.5x(1 + 0.95) + 0.90 x 3.5)] + 0.93 x 45} = 58.524(T) LL 2l (Xe tải)= 2 x 1 x {1x[14.5x(1 + 0.95) + 0.90 x 3.5)] + 0.93 x 45} = 142.53 (T) LL 3l(Xe tải) = 3 x 0.85 x {1x[14.5x(1 + 0.95) + 0.90 x 3.5)] + 0.93 x 45} = 186.84 (T) + Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế: LL 1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]= 48.324(T) LL 2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]=80.54 (T) LL 3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]= 102.688 (T) Vậy: LL = max (LL Xe tải , LL Xe 2 trục ) = 186.84 (T) + Tổng tải trọng tính toán d-ới đáy đài là: Nguyên nhân Nội lực DC ( D = 1.25) DW ( W = 1.5) LL ( LL = 1.75) PL ( PL = 1.75) Trạng thái giới hạn c-ờng độ I P(T) 1996.01 83.52 186.84 0 2947.26 P Đáy đài = 2947.26 ( T ) * Xác định số l-ợng cọc khoan nhồi cho móng trụ, mố: n c = xP/P cọc Trong đó: P=11T 1 90 m 1.2m 0.97 P=11T w=0.93T/m + : Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn; sơ bộ lấy = 1.5 cho trụ; = 2 cho mố (mố chịu tải trọng ngang lớn do áp lực ngang của đất và tác dụng của hoạt tải truyền qua đất trong phạm vi lăng thể tr-ợt của đất đắp trên mố) + P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ. + P cọc = P nđ - Xác định số l-ợng cọc cho mố A 1 : Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn c-ờng độ I là: R Đáy đài = R = 2947.26(T) Các cọc đ-ợc bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a 3D (D: Đ-ờng kính cọc khoan nhồi). Ta có : Với P = P đn = 800 T Vậy số l-ợng cọc sơ bộ là : n c = 800 2947.26 2 P R = 7.4 (cọc) Chọn 8 cọc bố trí nh- hình vẽ Dùng 8 cọc khoan nhồi 1500 mm bố trí ngàm vào đài 1200 mm, cự ly các cọc và khoảng cách các cọc đ-ợc thể hiện trên hình vẽ. - Dùng 8 cọc khoan nhồi 1000 mm bố trí ngàm vào đài 1200 mm, cự ly các cọc và khoảng cách các cọc đ-ợc thể hiện trên hình vẽ. 350 125 125350125 D = 1 0 0 125 350 350 Mặt bằng móng A 1 A8 . T Trọng l-ợng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): 1.1Trọng l-ợng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): g dầm = 8. 92 x 2.4 + 5 2.75.025.44.2 = 28. 75T/m Trọng. Lớp phủ mặt cầu: + Lớp phòng n-ớc: 12 x 360 = 4320 (m 2 ) + Bê tông asphal: 11 x 360x 0.07 = 277.2 (m 3 ) - Đèn chiếu sáng: 38 cột (Bố trí dọc hai bên cầu với khoảng cách 20m) - Bê tông lan can:. đ-ờng kính 15.2mm, bọc trong ống HDPE. Liên kết cáp văng với cột tháp theo cách neo qua kết cấu yên ngựa, liên kết với dầm chủ ở vị trí mở rộng của cánh dầm chủ. 1.1.1.4.1. Tính sơ bộ tiết diện