THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Trờng Đại học giao thông vận tải hà Nội Khoa công trình bộ môn cầu hầm ********** Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu dầm liên tục đúc hẫng cân bằng Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Văn Vĩnh Giáo viên đọc duyệt: PGS.TS Nguyễn Minh Nghĩa Sinh viên thực hiện: Ngô Thanh Phúc Lớp: Cầu - Đờng bộ B K43 Trờng: ĐH Giao trhông vận tải Hà nội : tháng 5 2007 Lời nói đầu **************** Bớc vào thới kỳ đổi mới đất nớc ta đang trong quá trình xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng kỹ thuật. Giao thông vận tải là một ngành đợc quan tâm đầu t xây dựng nhiều vì đây là huyết mạch của nền kinh tế đất nớc, là nền tảng tạo điều kiện cho các ngành khác phát triển. Thực tế cho thấy hiện nay lĩnh vực này rất cần những kỹ s có trình độ chuyên môn vững chắc để nắm bắt và cập nhật đợc những công nghệ tiên tiến hiện đại của thế giới và xây dựng nên những công trình giao thông mới, hiện đại, có chất lợng và tính thẩm mỹ cao góp phần vào công cuộc xây dựng đất nớc trong thời đại mới mở cửa. Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 1 THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Sau thời gian học tập tại trờng ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của những tầy cô trong trờng ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình nói riêng, em đã tích lũy đợc nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ s trong tơng lai. Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trờng, 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 đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong Bộ môn Cầu Hầm Khoa Công trình để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình theo đúng tiến độ. Do thời gian làm đồ án và trình độ lý thuyết cũng nh các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em xin kính mong các thầy, cô trong Bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng nh kiến thức chuyên môn của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 5 tháng 5 năm 2007 NGÔ THANH PHúC Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 2 THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp NHËn xÐt cña gi¸o viªn h íng dÉn …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ng« thanh phóc CÇu ®êng bé b k43 3 THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp NHận xét của giáo viên đọc duyệt Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 4 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 , tải trọng ngời 3 KN/m 2 2. Quy mô công trình Công trình cầu vĩnh cửu có tuổi thọ > 100 năm. 3. Cấp thông thuyền : Sông thông thuyền cấp I -Khổ tĩnh không : H=10 m - Chiều dài : B= 80m 4. Khổ cầu thiết kế Mặt cắt ngang cầu đợc thiết kế cho 2 làn xe chạy với vận tốc V=60Km/h Khổ cầu : 8+ 2 x 1,5+2 x0,5=12 (m) 5. Đặc điểm địa chất, thuỷ văn Điều kiện thuỷ văn ít thay đổi: - MNCN : +2.98 m - MNTT : 0.00 m - MNTN : -0.9 m Đặc điểm địa chất: - Lớp 1 : Lớp bùn. - Lớp 2 : Lớp cát hạt nhỏ. - Lớp 3 : Lớp sét pha. - Lớp 4 : Sỏi sạn. - Lớp 5 : Đá gốc. Từ -29m trở xuống là tầng đá gốc. Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 5 THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Mục lục Trang Giới thiệu chung 5 Phần 1 Thiết kế sơ bộ Chơng 1: Phơng án sơ bộ 1 Cầu BTCT DƯL đúc hẫng cân bằng 1.1. Khái quát 10 1.2. Tổng quan công nghệ đúc hẵng 10 1.3. Bố trí chung 11 1.4. Tính toán thiết kế sơ bộ kcn 14 1.5. Tính toán mố cầu 38 1.6. Tính toán trụ cầu 51 1.7. Phơng án thi công chỉ đạo 55 Chơng 2: Phơng án sơ bộ 2 Cầu dây văng 2.1. Tổng quan về cầu dây văng 58 2.2. Bố trí chung 58 2.3. Tính toán thiết kế sơ bộ kcn 61 2.4. Tính toán thiết kế mố cầu 74 2.5. Tính toán thiết kế trụ tháp 79 2.6. Phơng án thi công chỉ đạo 84 Chơng 3: Phơng án sơ bộ 1 Cầu dàn thép liên tục 3.1.Giới thiệu chung phơng án 87 3.2.Tính toán kết cấu nhịp chính 88 3.3. Tính toán trụ cầu 104 3.4.Tính toán mố cầu 109 3.5. Phơng án thi công chỉ đạo 114 Chơng 4: So sánh lựa chọn phơng án 4.1. Nguyên tắc lựa chọn phơng án 118 4.2. Ưu nhợc điểm của từng phơng án 118 4.3. Lựa chọn phơng án 119 phần II thiết kế kỹ thuật Chơng 5: tổng quan về phơng án kỹ thuật 5.1.Tiêu chuẩn kỹ thuật 122 5.2. Bố trí chung cầu 122 5.3. Kết cấu phần trên 122 5.4. Vật liệu dùng cho kết cấu 122 5.5. Kết cấu phần dới 123 Chơng 6: Tính toán dầm chủ Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 6 THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp 6.1. Lựa chọn kích thớc 125 6.2. Tính toán nội lực theo các giai đoạn 130 6.3. Tính toán và bố trí cốt thép 197 6.4. Kiểm toán kết cấu nhịp 210 Chơng 7: tính toán bản mặt cầu 7.1. Cấu tạo bản mặt cầu 252 7.2. Nguyên tắc tính toán 254 7.3. Tính toán mô men trong bản mặt cầu 254 7.4. Bố trí cốt thép cho bản mặt cấu 262 7.5. Kiểm tra tiết diện 269 Chơng 8: Thiết kế mố cầu 8.1. Cấu tạo chung 278 8.2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mố 281 8.3. Yêu cầu tính toán 280 8.4. Phân tích kết cấu 284 8.5. Tổ hợp tải trọng tại các mặt cắt 291 8.6. Chọn và tính duyệt mặt cắt 294 8.7. Tính toán móng 302 Chơng 9: thiết kế trụ 9.1. Các kích thớc cơ bản của trụ 315 9.2. Các tải trọng tác dụng lên trụ 317 9.3. Tổ hợp tải trọng 324 9.4. Kiểm toán các tiết diện với các tổ hợp tải trọng 343 9.5. Tính toán móng 352 Chơng 10: thiết kế thi công 10.1. Trình tự thi công chỉ đạo 365 10.2. Tính toán thi công 374 10.3. Công nghệ thi công chi tiết 386 10.4. Tiến độ thi công 389 Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 7 THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp PhÇn I ThiÕt kÕ s¬ bé Ng« thanh phóc CÇu ®êng bé b k43 8 THIếT Kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Chơng 1: phơng án sơ bộ 1 Cầu btct dl đúc hẫng cân bằng 1.1. Khái quát Mục đích của thiết kế sơ bộ là đa ra các phơng án về kết cấu cũng nh giải pháp thi công trên cơ sở một mặt cắt sông đã đợc khảo sát. Công việc này đòi hỏi ngời kỹ s phải tìm hiểu, phân tích và đánh giá đợc những đặc điểm của khu vực xây dựng cầu để từ đó đề ra một số giải pháp phù hợp. Việc quyết định phơng án kỹ thuật sẽ phải căn cứ vào thiết kế sơ bộ để lựa chọn một phơng án tối u. Yêu cầu tính toán cho phơng án sơ bộ Tính toán KCN: - Lựa chọn mặt cắt ngang đặc trng. - Xác định hiệu ứng tải tác dụng lên KCN theo công nghệ thi công và giai đoạn khai thác. Tổ hợp tải trọng theo TTGH Cờng độ I . - Sơ bộ bố trí cốt thép dự ứng lực hoặc số tao cáp trong các dây văng (cáp văng). Kiểm toán sức kháng uốn của dầm tại 2 mặt cắt giữa nhịp và đỉnh trụ. Tính toán kết cấu phần d ới: Tính toán một mố, một trụ - Sơ bộ lựa chọn các kích thớc cơ bản của mố, trụ. - Xác định các hiệu ứng tải, tổ hợp tải trọng tại mặt cắt đáy bệ móng theo TTGH Cờng độ I. Sơ bộ xác định số cọc trong móng. 1.2. Tổng quan công nghệ đúc hẫng cân bằng 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. 1.3. Bố trí chung Ngô thanh phúc Cầu đờng bộ b k43 9 THIÕT KÕ s¬ bé ®å ¸n tèt nghiÖp Bè trÝ chung cÇu Ng« thanh phóc CÇu ®êng bé b k43 10 [...]... trên trụ (K0) đợc đổ tại chỗ trên ván khuôn Các đốt tiếp theo đợc đúc trên xe đúc chuyên dụng theo phơng pháp đúc hẫng cân bằng Sơ đồ làm việc trong giai đoạn này là công son ngô thanh phúc 20 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Sơ đồ giai đoạn thi công hẫng Nội dung tính toán trong giai đoạn này là xác định nội lực trọng lợng cốt thép dự ứng lực cần thiết cho mỗi đợt thi công Số lợng... này là dầm giản đơn mút thừa, vì trên trụ đã chuyển từ ngàm sang gối 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 ngô thanh phúc 21 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Tải trọng tác dụng lên sơ đồ này là: + Trọng lợng bản thân các đốt dầm + Tải trọng do xe đúc và thiết bị thi công + Tải trọng bê tông ớt của đốt đúc hợp long Sơ đồ chất... giai đoạn 2 Để tính đợc nội lực theo sơ đồ này sử dụng chơng trình MIDAS để tính kết quả đợc ghi ở bảng sau: Phần tử 63 Tải trọng TH Đót 16 Sz My (kN) (kN.m) -18101.08 -444405.4 c giai đoạn khai thác Hoàn thiện cầu, đổ lan can lớp phủ và lắp đặt các thiết bị khác trên cầu Khi đó kết cấu làm việc theo sơ đồ dầm liên tục Khi kết cấu làm việc theo sơ đồ dầm liên tục năm nhịp, chịu tải trọng do đoàn xe... 91451,44kN.m > 1.33 Mu = 67841.84kN.m đạt Kết luận: - Số bó cốt thép âm là 30 bó - Số bó cốt thép dơng là 8 bó ngô thanh phúc 33 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp 1.4 Tính toán Mố cầu 1.5.1 Cấu tạo mố: chiếu đứng mố M0 1/2 a-a c c a 1/2 b-b B b a 1/2 c-c mặt bằng móng cọc Cấu tạo mố cầu ngô thanh phúc 34 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Mặt cắt ngang KCN Các tải trọng... 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 T4, T5 + Chuẩn bị hợp long nhịp giữa + Đang thi công hợp long nhịp giữa + Tháo xe đúc và ván khuôn + Giai đoạn khai thác Nội dung tính toán các... Lan can LC = 11,36 KN/m ngô thanh phúc 22 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp + Hoạt tải : HL93 + PL (Tải trọng ngời) HL93K-Tandem (Xe hai trục thiết kế+ Tải trọng làn)+ PL HL93M-Truck (Xe ba trục + Tải trọng làn) + PL Tải trọng ngời PL= 2 x 3 x1.5 = 9 KN/m Sơ đồ tính toán nh sau: - Sơ đồ dỡ tải trọng thi công Nội lực đợc xác định bằng MIDAS, kết quả nh sau: Phần tử 31 Tải trọng THTTTC...Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt tnghiệp 1.3.1 KCN cầu chính Dầm hộp liên tục 3 nhịp có chiều cao thay đổi, bằng bêtông Grade 4500 CTDƯL loại tao cáp 7 sợi xoắn có đờng kính danh định 15,2 mm - Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 5,5 m - Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m Kích thớc sơ bộ mặt cắt ngang đặc trng 1.3.2 Nhịp cầu dẫn 6 nhịp dẫn là dầm giản đơn Super T khẩu độ 40m - Chiều... max và với khổ cầu ta sơ bộ chọn mặt cắt ngang kết cấu nhịp nh hình vẽ sau: Kích thớc mặt cắt ngang KCN 1.4.2 Xác định phơng trình thay đổi dầm 1.4.2.1 Đờng cong đáy dầm Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi là 1 parabol bậc 2 tại mặt cắt giữa nhịp ngô thanh phúc 12 cầu đờng bộ b k43 Bộ môn cầu hầm Đồ án tốt tnghiệp Đờng cong đáy dầm Khi chọn đờng cong đáy dầm ta bỏ qua khối trên đỉnh trụ vì đáy hộp nằm... an toàn ta lấy mômen d ờn lớn nhất của hai sơ đồ 2 và 3 cộng lại với nhau để làm mômen tính toán Dùng chơng trình MIDAS đê tính ta đợc kết quả sau: Sơ đồ giai đoạn 3: Mômen dơng lớn nhất tại nhịp biên: 40641.6kN.m Mômen dơng lớn nhất tại giữa nhịp: 47562.4kN.m Với sơ đồ giai đoạn 2 ta có kết quả sau: ngô thanh phúc 29 cầu đờng bộ b k43 Thiết kế sơ bộ đồ án tốt nghiệp Mômen dơng lớn nhất tại nhịp biên:... công hẫng Vì sơ đồ có kết cấu tĩnh định nên ta tính bảng kết quả sau: Phần Tải Sz Đót My (kN.m) tử trọng (kN) 63 TH 14 -17753.56 -423029.1 Đây cũng là nội lực tại các mặt cắt tại đỉnh trụ T4, T5 trong quá trình thi công hẫng b Giai đoạn đang tiến hành thi công nhịp giữa Sau khi tiến hành hợp long nhịp biên xe đúc đợc đa ra đốt đúc xa nhất của cánh hẫng để tiến hành hợp long nhịp giữa Sơ đồ tính toán