TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN CẦU HẦM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CẦU – ĐÚC HẪNG Giáo viên hướng dẫn : PHẠM QUỐC TRƯỞNG Giáo viên đọc duyệt : Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VIỆT TÙNG Lớp : Cầu - Đường K45 TP.HCM : Tháng - 2009 Lời nói đầu * * * Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư tương lai. Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu - Hầm , đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy : Phạm Quốc Trưởng. Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! TP.HCM, tháng năm 2009. Sinh viên : Nguyễn Việt Tùng. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Phạm Quốc Trưởng Nhận xét của giáo viên đọc duyệt Giáo viên đọc duyệt ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 1 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 MỤC LỤC Phần I: THIẾT KẾ SƠ BỘ A: Mở đầu I. Khái quát về công trình II. Dự kiến các phương án xây dựng cầu B: Thiết kế các phương án sơ bộ Chương I: Phương án sơ bộ 1 cầu đúc hẫng cân bằng liên tục 3 nhịp I. Giới thiệu chung phương án II. Tính toán kết cấu nhịp III. Tính toán mố cầu IV. Tính toán trụ cầu V. Dự kiến phương án thi công Chương II: Phương án 2 cầu dàn thép liên tục I. Giới thiệu chung phương án II. Tính toán kết cấu nhịp III. Kết cấu nhịp dẫn IV. Tính toán trụ cầu P2 V. Tính toán mố cầu VI. Dự kiến phương án thi công Chương III: Phương án 3 Cầu vòm ống thép nhồi Bê Tông I.Giới thiệu chung phương án II.Tính toán vòm chủ III.Kiểm toán nội lực IV.Tính toán trụ cầu P3 V.Tính toán mố cầu VI.Dự kiến phương án thi công Chương IV: lựa chọn phương án kỹ thuật Phần II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT Chương V: kích thước cấu tạo kết cấu nhịp I. Giới thiệu chung II. Lựa chọn kích thước kết cấu nhịp ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 2 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 chương VI: Tính nội lực theo các giai đoạn I. Tải trọng và tổ hợp tải trọng II. Tính toán theo các giai đoạn III. Tổ hợp nội lực trong giai đoạn khai thác IVTổng hợp nội lực trong các giai đoạn Chương VII :Tính toán và bố trí cốt thép I. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu II. Tính toán cốt thép dự ứng lực Chương VIII: Kiểm toán kết cấu nhịp I. Kiểm toán sức kháng uốn II. Kiểm tra hàm lượng cốt thép ứng suất trước III. Tính toán mất mát ứng suất IV. Kiểm toán sức kháng cắt cho tiết diện Chương IX : Tính toán bản mặt cầu I. Cấu tạo bản mặt cầu II. Tính toán nội lực trong bản mặt cầu III. Bố trí cốt thép bản mặt cầu Chương X : Tính toán trụ cầu I. Các kích thước cơ bản của trụ II. Các tải trọng tác dụng lên trụ III. Tổ hợp tải trọng IV. Kiểm toán các tiết diện với các tổ hợp tải trọng Chương XI : Tính toán mố cầu I. Các kích thước cơ bản của mố II. Các tải trọng tác dụng lên mố III. Tổ hợp tải trọng IV. Kiểm toán các tiết diện với các tổ hợp tải trọng Phần III: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG Chương XII : Thiết kế thi công I. Tính toán mở rộng trụ II. tính toán thanh dự ứng lực neo đỉnh trụ Chương XIII : tổ chức thi công I. thi công mố II. thi công trụ III. thi công kết cấu nhịp ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 3 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 Phần I THIẾT KẾ SƠ BỘ Giới thiệu chung I. Khái quát công trình. A. Quy trình thiết kế. Cầu được thiết kế vĩnh cửu dành cho đường ôtô tiêu chuẩn đường đồng bằng. Khổ cầu : 9 + 2×1.5 m. Tải trọng thiết kế : HL-93 và người đi bộ 300 Kg/cm 2 Sông thông thuyền cấp : I ( 80x10 m ) Tiêu chuẩn thiết kế : 22 TCN: 272 - 05. B. Địa chất. Địa chất công trình cầu: Lớp 1 : Sét. Lớp 2 : Sét pha cát. Lớp 3 : Cát bụi. Lớp 4 : Cát hạt trung. Lớp 5 : Tầng địa chất chịu lực. C. Thuỷ văn. - Mực nước cao nhất : 32,00 m - Mực nước thông thuyền 30,50 m - Mực nước thấp nhất: 27,00 m II. Dự kiến các phương án xây dựng cầu. A. Lựa chọn dạng kết cấu. Do điều kiện địa chất thuỷ văn, khổ thông thuyền 80x10 m như trên nên việc chọn phương án thiết kế sao cho hợp lý,đáp ứng được những điều kiện về kinh tế kỹ thuật, về cảnh quan , môi trường là rất khó khăn và phức tạp. Vì vậy, em đã tham khảo các công trình cầu đã và đang được xây dựng cũng như tự mình tìm tòi, sáng tạo ra mô hình cầu phù hợp rồi đưa ra 3 lựa chọn sơ bộ sau: - Cầu bê tông cốt thép liên tục đúc hẫng. - Cầu dàn thép. - Cầu vòm ống thép nhồi bêtông. ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 4 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 B. Vật Liệu. 1. Bê tông Loại bê tông Cường độ f’ c (MPa) Sử dụng B 40 Đúc dầm dẫn và các khối K C 35 Đổ tại chỗ dầm hộp, đúc sẵn cọc dẫn và bản mặt cầu DUL D 30 Thi công cọc khoan nhồi, lan can, bản mặt cầu. Đổ tại chỗ trụ , mố, tường chắn F 20 Đổ bêtông bệ móng G 15 Đổ bê tông bịt đáy 2. Cốt thép 2.1.Cốt thép thường Cốt thép thường sử dụng theo Tiêu chuẩn ASTM A706M 2.2 Cốt thép dự ứng lực Cốt thép cường độ cao lấy theo Tiêu chuẩn ASTM A416M - grade 270 CHƯƠNG I : CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 1 . bố trí chung cầu Cầu được bố trí theo sơ đồ: (65+100+65)m. Chiều dài toàn cầu: L = 241,330 m. Cầu gồm 2 trụ P1,P2 và 2 mố A0,A3: § Hai nhịp biên dầm hộp đúc trên đà giáo đoạn dài 14 m từ mố A0 và từ mố A3. § Trên 2 trụ P1,P2 đúc hẫng cân bằng (49+49)m. Bán kính cong cầu R=8000 m. Độ dốc ngang cầu : 2% Độ dốc dọc cầu : 2%. 2 . kết cấu phần trên Cầu được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng. Dầm tiết diện hình hộp có chiều cao tại gối 6 m, tại giữa nhịp và dầm dẫn có chiều cao 2.5 m . Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol bậc 2 đảm bảo yêu cầu chịu lực và mỹ quan. ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 5 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 Mặt cắt ngang cầu dạng hình hộp, thành đứng, phần cánh hẫng của hộp 3.05m, sườn dầm có chiều dầy 50 cm, bản nắp hộp không thay đổi dầy 30 cm, bản đáy hộp thay đổi từ 80 cm tại gối đến 30 cm tại giữa nhịp. Vật liệu dùng cho kết cấu: Ø Bê tông loại B ( 40 Mpa ). Ø Cốt thép cường độ cao lấy theo Tiêu chuẩn ASTM A416M – grade 270 Ø Thép thường lấy theo ASTM A706M 3 . Kết cấu phần dưới 3.1.Trụ cầu Dùng loại trụ thân đặc BTCT thường đổ tại chỗ Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đường kính cọc 1.5 m. 3.2.Mố cầu: Dùng mố chữ U bê tông cốt thép . Phương án móng: Dùng móng cọc khoan nhồi đổ tại chỗ đường kính cọc 1.0 m. Tính toán phương án sơ bộ: ü Tính toán kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác. ü Tính duyệt tại hai mặt cắt + Mặt cắt hợp long nhịp chính . + Mặt cắt hợp long nhịp biên . ü Tính toán một trụ, một mố, sơ bộ tính toán cọc. I . TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHỊP 1.Chọn các kích thước. Chiều dài kết cấu nhịp: § Nhịp chính chọn chiều dài : L = 100 m. § Nhịp biên chọn : L’ = (0.6 ÷ 0.7)L = 65 m, với L là nhịp chính . Xác định kích thước mặt cắt ngang: Dựa vào kinh nghiệm mối quan hệ chiều cao hộp, chiều dày nắp, dầy đáy với chiều dài Lmax và với khổ cầu ta sơ bộ chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp như hình vẽ sau: ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ NGUYỄN VIỆT TÙNG 6 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 20,10 m 23,10m -1,109m 35,957m 37,957 m 10,957 m 1/2 MẶT CẮT MỐ A3 (TỈ LỆ 1:100) lớp bêtông atphal dày 5 Cm lớp BTCT bảo vệ M200, dày 5Cm lớp phòng nước 3 Cm B?n M ?t C?u dày 30 Cm 39,691 m 1/2 MẶT CẮT TRỤ P1 41,417 m 2. Xác định phương trình thay đổi dầm Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi là 1 parabol bậc 2 tại mặt cắt giữa nhịp. (0,0) X Y Khi chọn đường cong đáy dầm ta bỏ qua khối trên đỉnh trụ vì đáy hộp nằm ngang. Vậy parabol sẽ cắt trục hồnh tại hai điểm A(0,0) và B(100,0). [...]... LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TÍNH TOÁN NỘI LỰC THEO CÁC GIAI ĐOẠN Do đặc điểm của công nghệ thi công hẫng, sơ đồ kết cấu bị thay đổi liên tục qua các giai đoạn thi công Căn cứ vào trình tự thi công và sơ đồ kết cấu ta chia ra các giai đoạn tính toán : + Giai đoạn thi công hẫng từ hai trụ P1,P2 + Hợp long nhịp biên A0-P1 và P2-A3 + Hợp long nhịp giữa P2-P1 + Tháo xe đúc và ván... 40 0.75 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP b bW THIẾT KẾ SƠ BỘ hf c dp fps ASP (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (MPa) (mm2) Vị trí trục trung hoà ϕMn Mr Kết luận 10668 1000 300 176 2750 1673.72 21128 Cánh 6.75E+10 5.41E+10 Đạt (N.mm) (N.mm) ϕMn≥ Mr 5982 1000 800 989.44 5500 1673.72 79230 Sư n 6.31E+11 5.68E+11 Đạt 10668 1000 300 176 2750 1673.72 21128 Cánh 6,75E+10 5.11E+10 Đạt II TÍNH TOÁN MỐ CẦU giới thiệu... thi công hẫng: Kết cấu nhịp được thi công hẫng đối xứng từ trụ ra Đối với đốt trên trụ (K0) được đổ tại chỗ trên ván khuôn Các đốt tiếp theo được đúc trên xe đúc chuyên dụng theo phương pháp đúc hẫng cân bằng Sơ đồ làm việc trong giai đoạn này là công son Sơ đồ 1 Nội dung tính toán trong giai đoạn này là xác định nội lực trọng lượng cốt thép dự ứng lực cần thiết cho mỗi đợt thi công Số lượng cốt thép... (1 − 0,272 × Mr= -469869.8 (kN.m).= -469869.8.106 N.mm Mr=ϕ Mn Mn : Sức kháng uốn danh định N.mm ϕ : hệ số sức kháng, ϕ =1 Vây Mn = Mr= -469869.8.106 N.mm Bề rộng cánh dầm hữu hiệu của dầm hộp đổ tại chỗ được tính theo điều 4.6.2.6.2 NGUYỄN VIỆT TÙNG 26 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ Ta có bảng tính bề rộng cánh dầm hữu hiệu sau: TT Chiều rông thực tế Bi Bi/Li Bm/Bi (Tra bảng 4.6.2.2-2)... 1881.17 0 NGUYỄN VIỆT TÙNG Đỉnh trụ 13 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ 3 giai đoạn hợp long nhịp giữa P1-P2 Tải trọng gồm có : Tải trọng dỡ 1/2 xe đúc : 1/2 Xe đúc nặng 300 kN đặt cách đầu mút 0.5m(γce = 1.25) Tải trọng 1/2 đốt hợp long 1/2Phl= 93.99 (kN) đặt tại đầu mút (γpl = 1.25) Sơ đồ 3 Tính nội lực tại các mặt cắt trong chương trình MIDAS Kết quả được ghi ở bảng sau: Mặt cắt ghi... bỏ gối tạm thanh liên kết tạm tại gối Tiến hành tháo dỡ đà giáo Lúc này có sự phân bố lại nội lực trong dầm do kết cấu chuyển từ sơ đồ khung sang sơ đồ dầm mút thừa Các tải trọng gồm có : Tải trọng phần I: Trọng lượng bản thân của dầm đúc trên đà giáo(γP = 1.25) Lực căng DƯL ở phần dưới đốt hợp long Tải trọng dỡ xe đúc Sơ đồ 2 Tính nội lực tại các mặt cắt trong chương trình MIDAS Kết quả được ghi ở bảng... Tải trọng xe đúc lấy chọn loại xe đúc có trọng lượng : CE = 600 (kN) đặt cách mép khối ngoài cùng 0.5m NGUYỄN VIỆT TÙNG 9 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ 1.4 Hệ số tải trọng Hệ số điều chỉnh tải trọng ηi=1 Hệ số tải trọng γi: Tuỳ thộc vào tổ hợp tải trọng ta sẽ có các hệ số γi khác nhau Hệ số xung kích: (Điều 3.6.2.1) 1+IM/100 = 1+75/100=1.75 ( áp dụng cho tính bản mặt cầu ) 1+IM/100... chất tốt để hạn chế tối đa sự lún Từ những yêu cầu đó và tình hình thực tế hiện nay ta quyết định lựa chọn móng mố là loại móng cọc khoan nhồi đường kính Φ1000 NGUYỄN VIỆT TÙNG 31 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP A THIẾT KẾ SƠ BỘ A 1 2 M? T C? T A-A CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỐ 1.Tĩnh tải (DL) Tĩnh tải tác dụng lên mố có thể chia riêng thành các tải trọng như sau: Để tính được tĩnh tải kết cấu... 13442.62 11981.83 10764.02 9572.14 8394.53 7398.53 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 28 29 30 31 32 HL GIỮA GIỮA NHỊP THIẾT KẾ SƠ BỘ 102 106 110 114 116 -1484.2 -1554.41 -1624.73 -1695.19 -1777.68 211.98 207.01 203.31 200.81 199.33 -15782.3 -18326 -21848.6 -25707.7 -30638.7 6419.81 5466 5225.3 5579.8 6128.05 6.2.2.Nội lực do xe hai trục thiết kế (Tandem): Mặt cắt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14... vào năng lực thi công của xe đúc Ta chia đốt như sau: Đốt Ko : Đốt trên đỉnh trụ dài 12m Còn lại các đốt từ chiều dài mỗi đốt là như sau: Đốt K1, ,K9 có chiều dài 3 m Đốt K10, ,K13 có chiều dài 4 m K 13 K 12 K11 K10 K9 K8 NGUYỄN VIỆT TÙNG K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 7 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K 10 K11 K12 LỚP CẦU ĐƯỜNG –K45 K 13 ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ 5 tính toán đặc trưng hình học của tiết