Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………………….5 PHẦN I:………………………………………………………………………………… THIẾT KẾ DỰ ÁN SƠ BỘ………………………………………………………………6 (30%)…………………………………………………………………………………… CHƯƠNG I:…………………………………………………………………………… TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG M3/07………………………….7 I Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Quãng Bình:……………………… II Thực trạng xu hướng phát triển mạng lưới giao thông:……………………… III Nhu cầu vận tải qua sông M3/07:…………………………………………………7 IV Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông M10:……………………………8 V Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu:…………………………………………… VI Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu:………………………10 VII.Đề xuất phương án sơ bộ:………………………………………………… 10 CHƯƠNG II:………………………………………………………………………… 14 THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM LIÊN TỤC BTCT DƯL…………………………… 14 I.Tính toán hạng mục công trình:………………………………… .………14 II Tính toán số lượng cọc bệ móng mố, trụ: 24 III Tính toán nội lực dầm chủ bố trí cốt thép ƯLT:…………………………… 34 IV.Kiểm toán tiết diện đặc trưng dầm chủ theo mômen TTGH cường độ:.43 V.Tổng hợp khối lượng tính dự toán cho phương án 1:………………………… 45 CHƯƠNG III: 46 THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÂY VĂNG 46 I.Tính toán hạng mục công trình: 46 II.Tính toán số lượng cọc bệ móng mố , tháp: .52 III.Tính duyệt khả chịu lực dây văng dầm chủ: .61 CHƯƠNG IV: 73 THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DẦM ĐƠN GIẢN LIÊN HỢP BẢN BTCT 73 I Tính toán hạng mục công trình: .73 II.Tính toán số lượng cọc bệ móng mố, trụ 78 III.Tính toán nội lực dầm chủ duyệt tiết diện: 85 SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường CHƯƠNG V: 101 SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN .101 I Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật: 101 II So sánh phương án theo giá thành dự toán: 101 III So sánh phương án theo điều kiện thi công chế tạo: 101 IV So sánh phương án theo điều kiện khai thác sử dụng 103 V.Nhân lực địa phương, nguồn cung cấp nguyên vật liệu .104 VI Kết luận: .104 PHẦN II 105 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 105 (45%) .105 CHƯƠNG I: 106 THIẾT KẾ KỸ THUẬT DẦM THÉP 106 PHẦN I: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẦM CHỦ 106 I.Số liệu ban đầu: .106 II.Tính toán nội lực dầm chủ: 106 PHẦN II: DUYỆT TIẾT DIỆN .117 I.Tiết diện thiết kế yêu cầu: 117 II.Kích thước yêu cầu cấu tạo: 132 PHẦN III: TÍNH TOÁN CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN KHÁC .136 I.Tính toán neo chịu cắt: 136 II.Tính toán vị trí cắt bớt táp: 141 III.Tính toán mối nối dầm chủ: 142 IV.Tính toán liên kết tiết diện dầm chủ: 152 CHƯƠNG II: .156 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TRỤ P1 156 I.Tải trọng tổng hợp nội lực: .156 II.Kiểm toán mặt cắt: 169 III.Tính toán móng : 190 SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường PHẦN III: 205 THIẾT KẾ KỸ THUẬT THI CÔNG 205 (25%) .205 CHƯƠNG I: 206 THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ P1 206 I Đặc điểm cấu tạo trụ P1: .206 II Sơ lược đặc điểm nơi xây dựng cầu: 206 III Đề xuất phương án thi công trụ P1: 208 IV Trình tự thi chung công trụ P1: 208 V Các công tác trình thi công trụ: 209 VI Thi công bệ cọc, thân trụ: 217 CHƯƠNG II: .231 THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 231 I Sơ lược đặc điểm xây dựng cầu: 231 II Đề xuất phương án chọn phương án thi công: .232 III.Tính toán thiết kế lao kéo kết cấu nhịp dầm thép: 233 TÀI LIỆU THAM KHẢO .241 Phụ luc 242 Phụ lục 244 Phụ lục 246 Phụ lục 248 Phụ lục 254 SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường PHẦN I: THIẾT KẾ DỰ ÁN SƠ BỘ (30%) CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CẦU QUA SÔNG M3/07 I Quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh Quãng Bình: I.1 Vị trí địa lý trị : Cầu qua sông M3/07 thuộc địa phận tỉnh Quãng Bình Công trình cầu M3/07 nằm tuyến đường nối trung tâm thị xã với vùng có nhiều tìm chiến lược phát triển kinh tế tỉnh, tuyến đường cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, trị Khu vực xây dựng cầu vùng đồng bằng, bờ sông rộng phẳng, dân cư tương đối đông Cầu nằm tuyến đường chiến lược làm thời kỳ chiến tranh nên tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, không thống Mạng lưới giao thông khu vực I.2 Dân số đất đai định hướng phát triển : Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cư sinh sống tăng nhiều vài năm gần đây, mật độ dân số tương đối cao, phân bố dân cư đồng Dân cư sống nhiều nghề nghiệp đa dạng buôn bán, kinh doanh dịch vụ du lịch Bên cạnh có phần nhỏ sống nhờ vào nông nghiệp Vùng có cửa biển đẹp, nơi lý tưởng thu hút khách tham quan nên lượng xe phục vụ du lịch lớn Mặt khác vài năm tới nơi trở thành khu công nghiệp tận dụng vận chuyển đường thủy tiềm sẵn có II Thực trạng xu hướng phát triển mạng lưới giao thông : II.1 Thực trạng giao thông : Một cầu qua sông M3/07 xây dựng từ lâu tác động môi trường, đáp ứng yêu cầu cho giao thông với lưu lượng xe cộ ngày tăng Hai tuyến đường hai bên cầu nâng cấp, lưu lượng xe chạy qua cầu bị hạn chế đáng kể II.2 Xu hướng phát triển : SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Trong chiến lược phát triển kinh tế tỉnh vấn đề đặt xây dựng sở hạ tầng vững ưu tiên hàng đầu cho hệ thống giao thông III Nhu cầu vận tải qua sông M3/07: Theo định hướng phát triển kinh tế tỉnh vài năm tới lưu lượng xe chạy qua vùng tăng đáng kể IV Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng cầu qua sông M10 : Qua quy hoạch tổng thể xây dựng phát triển tỉnh nhu cầu vận tải qua sông M3/07 nên việc xây dựng cầu cần thiết Cầu đáp ứng nhu cầu giao thông ngày cao địa phương Từ tạo điều kiện thuận lợi cho ngành kinh tế phát triển đặc biệt ngành dịch vụ du lịch Cầu M3/07 nằm tuyến quy hoạch mạng lưới giao thông quan trọng tỉnh Quãng Bình Nó cửa ngõ, mạch máu giao thông quan trọng trung tâm thị xã vùng kinh tế mới, góp phần vào việc giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa xã hội tỉnh Về kinh tế: phục vụ vận tải sản phẩm hàng hóa, nguyên vật liệu, vật tư qua lại hai khu vực, nơi giao thông hàng hóa tỉnh đặc biệt cảng biển mở tuyến quan trọng trình vận chuyển hàng hóa từ cảng đến vùng khác tỉnh toàn đất nước Do tầm quan trọng trên, nên việc cần thiết phải xây dựng cầu cần thiết cấp bách nằm quy hoạch phát triển kinh tế chung tỉnh V Đặc điểm tự nhiên nơi xây dựng cầu : V.1 Địa hình : Khu vực xây dựng cầu nằm vùng đồng bằng, hai bên bờ sông tương đối phẳng thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, máy móc thi công việc tổ chức xây dựng cầu V.2 Khí hậu : Khu vực xây dựng cầu có khí hậu nhiệt đới gió mùa Thời tiết phân chia rõ rệt theo mùa, lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng năm sau Ngoài chịu ảnh hưởng trực tiếp gió mùa đông bắc vào tháng mưa, độ ẩm tương đối cao gần cửa biển V.3 Thủy văn : SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Các số liệu đo đạc thủy văn cho thấy chế độ thủy văn khu vực ổn định, mực nước chênh lệch hai mùa: mùa mưa mùa khô tương đối lớn, sau nhiều năm khảo sát đo đạc ta xác định được: MNCN: 9,0m MNTT: 6,0m MNTN: 0,0m V.4 Địa chất : Trong trình khảo sát tiến hành khoan thăm dò địa chất xác định lớp địa chất sau: Lớp 1: Cát hạt nhỏ dày 2m Lớp 2: Cát hạt trung dày 3m Lớp 3: Cuội dày vô Với địa chất khu vực trên, xây dựng cầu ta dùng móng cọc khoan nhồi ma sát chống vào lớp cuội sỏi V.5 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu : Vật liệu đá: vật liệu đá khai thác mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá vận chuyển đến vị trí thi công đường cách thuận tiện Đá đảm bảo cường độ kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ số lượng Vật liệu thép: sử dụng loại thép nước thép Thái Nguyên,… loại thép liên doanh thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép lấy đại lý lớn khu vực lân cận Xi măng: nhà máy xi măng xây dựng tỉnh thành đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vậy, vấn đề cung cấp xi măng cho công trình xây dựng thuận lợi, đảm bảo chất lượng số lượng mà yêu cầu công trình đặt Thiết bị công nghệ thi công: để hòa nhập với phát triển xã hội cạnh tranh theo chế thị trường thời mở cửa, công ty xây dựng công trình giao thông mạnh dạn giới hóa thi công, trang bị cho máy móc thiết bị công nghệ thi công đại đáp ứng yêu cầu xây dựng công trình cầu Nhân lực máy móc thi công: tỉnh có nhiều công ty xây dựng cầu đường có kinh nghiệm thi công SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường Về biên chế tổ chức thi công đội xây dựng cầu hoàn chỉnh đồng Cán có trình độ tổ chức quản lí, nắm vững kỹ thuật, công nhân có tay nghề cao, có ý thức trách nhiệm cao Các đội thi công trang bị máy móc thiết bị tương đối đầy đủ Nhìn chung vật liệu xây dựng, nhân lực, máy móc thiết bị thi công, tình hình an ninh địa phương thuận lợi cho việc thi công đảm bảo tiến độ đề VI Các tiêu kỹ thuật để thiết kế cầu giải pháp kết cấu : VI.1 Các tiêu kỹ thuật : - Việc tính toán thiết kế cầu dựa tiêu kỹ thuật sau: - Quy mô xây dựng: vĩnh cửu - Tải trọng : đoàn xe HL-93 đoàn người 300daN/m2 - Khổ cầu : B= 8,0+ × 1,5(m) - Khẩu độ cầu : L0=245(m) - Độ dốc ngang : 1,5% - Sông thông thuyền cấp : VI.2 Giải pháp kết cấu : - Với điều kiện trình bày ta đưa giãi pháp kết cấu sau: Nguyên tắc chung: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật duyệt - Kết cấu phải phù hợp với khả thiết bị đơn vị thi công - Ưu tiên sử dụng công nghệ tiên tiến nhằm tăng chất lượng công trình, tăng tính thẩm mỹ - Quá trình khai thác an toàn thuận tiện kinh tế Giải pháp kết cấu công trình:  Kết cấu thượng bộ: Đưa giải pháp nhịp lớn kết cấu liên tục, cầu dây văng nhằm tạo mỹ quan cho công trình giảm số lượng trụ, bên cạnh đưa giải pháp giản đơn kết cấu ƯST để so sánh chọn phương án  Kết cấu hạ bộ: - Móng cọc khoan nhồi - Kết cấu mố chọn loại mố chữ U tường mỏng - Kết cấu trụ ta nên dùng trụ đặc VII.Đề xuất phương án sơ bộ: SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Từ tiêu kỹ thuật, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, khí hậu, vào độ cầu,… ta đề xuất loại kết cấu sau: Phương án 1: Cầu liên tục BTCT ƯST nhịp 56+80+56m nhịp dẩn BTCT ƯLT 2x33m Phương án 2: Cầu dây văng nhịp 60 + 125 + 60 m Phương án 3: Cầu thép liên hợp BTCT 9x28m Phương án 1: cầu dầm liên tục BTCT ƯST 56+80+56m nhịp dẩn BTCT ƯLT 2x33m Khẩu độ cầu : ∑L TK = 56 + 80 + 56 + x33 + x 0,05 − x − x1,05 = 248m ∑L TK − L0 L0 ×100% = 248 − 245 245 ×100% = 1,23% < 5% Vậy đạt yêu cầu Kết cấu nhịp: - Cầu gồm nhịp dầm BTCT ƯST có f’c=50MPa dầm liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng theo sơ đồ 56+80+56m=192m nhịp dẩn dầm đơn giản BTCT ƯST 2x33m - Các lớp mặt cầu gồm : +Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 1,5% +Lớp phòng nước dày 1,5cm - Lề hành cao mặt cầu 30cm, làm BTCT có lát đá sâu - Chân đế lan can tay vịn dải phân cách BTCT, phần lan can tay vịn làm ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu mặt mỹ quan - Gối cầu sử dụng gối cao su cốt thép - Bố trí lỗ thoát nước Φ =100 ống nhựa PVC Kết cấu mố trụ: - Kết cấu mố: Hai mố chữ U BTCT có f’c=30MPa Móng mố dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 10,3m SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Trên tường ngực bố trí giảm tải BTCT 300 × 300 × 20cm Gia cố 1/4 mô đất hình nón đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt mặt đất sau xói 0,5m tiết diện 100 × 50cm - Kết cấu trụ: Hai trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp BTCT có f’c = 30MPa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 10,3m Phương án 2: Cầu dây văng nhịp 60+125+60m Khẩu độ cầu : ∑L TK ∑L TK L0 − L0 = 60 + 125 + 60 − x1,8 − x1,05 = 239,3m ×100% = 239,3 − 245 245 ×100% = 2,33% < 5% Vậy đạt yêu cầu Kết cấu nhịp: - Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm nhịp: 60 +125+60(m) - Dầm liên tục BTCT ƯST có f’c = 40MPa chiều cao dầm chủ 1,2m - Chân đế lan can tay vịn dải phân cách BTCT, phần lan can tay vịn làm ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu mặt mỹ quan - Gối cầu sử dụng gối cao su cốt thép - Bố trí lỗ thoát nước Φ =100 ống nhựa PVC - Các lớp mặt cầu gồm: +Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 2% +Lớp phòng nước 1,5cm - Lề hành mặt cầu 30cm, làm BTCT có lát đá sâu - Chân đế lan can tay vịn dải phân cách BTCT, phần lan can tay vịn làm ống thép tráng kẽm Kết cấu mố trụ: -Kết cấu mố: Hai mố chữ U BTCT có f’c=30MPa Móng mố dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 10,3m SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 10  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Trên tường ngực bố trí giảm tải BTCT 300 × 300 × 20cm Gia cố 1/4 mô đất hình nón đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt mặt đất sau xói 0,5m tiết diện 100 × 50cm -Kết cấu trụ: Bốn trụ sử dụng loại trụ đặc thân hẹp BTCT có f’c=30MPa Móng trụ dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30MPa, chiều dài dự kiến 10,3m Phương án 3: Cầu dầm liên hợp BTCT x 28 m Khẩu độ cầu : ∑L TK ∑L TK L0 = * 28 + * 0,05 − * − 1,05 * = 234,30m − L0 ×100% = 234,30 − 245 245 ×100% = 4,37% < 5% Vậy đạt yêu cầu Kết cấu nhịp: - Sơ đồ nhịp: Sơ đồ cầu gồm nhịp: 9x28 (m) - Dầm giản đơn liên hợp BTCT có chiều cao dầm chủ 1,4m - Mặt cắt ngang có dầm chủ, khoảng cách dầm chủ 2,45 m - Chân đế lan can tay vịn dải phân cách BTCT, phần lan can tay vịn làm ống thép tráng kẽm, đáp ứng yêu cầu mặt mỹ quan - Gối cầu sử dụng gối cao su cốt thép - Bố trí lỗ thoát nước Φ =100 ống nhựa PVC - Các lớp mặt cầu gồm: +Lớp BTN hạt mịn dày 6cm tạo mui luyện 1,5% +Lớp phòng nước 1,5cm - Lề hành cao mặt cầu xe chạy 30 cm có dốc 1,5% hướng vào cầu Kết cấu mố trụ: - Kết cấu mố: Hai mố chữ U cải tiến BTCT có f’c=30MPa Móng mố dùng móng cọc khoan nhồi BTCT có f’c=30Mpa, chiều dài dự kiến 10,3m Trên tường ngực bố trí giảm tải BTCT 300 × 300 × 20cm Gia cố 1/4 mô đất hình nón đá hộc xây vữa M100 dày 25cm, đệm đá 4x6 dày 10cm; chân khay đặt mặt đất sau xói 0,5m tiết diện 100 × 50cm SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 11  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường VI.3.2.2.Tính toán ván khuôn: *Ta dùng ván khuôn số I bố trí cho xà mũ không cần phải tính toán ván khuôn *Tính toán ván khuôn số IV (ván khuôn đáy) 65 65 65 90 45 45 65 260 Hình 1.6.11: Cấu tạo ván khuôn số IV -Dùng ván khuôn đáy ván khuôn thép có chiều dày 5mm -Thép sườn thép góc L75x75x8, sườn tăng cường thép 75x8 a.Các tải trọng tác dụng lên ván khuôn đáy: +Trọng lượng bêtông tươi q1=2,5 T/m³ +Trọng lượng thiết bị công nhân q2=0,25 T/m² +Lực xung kích đổ bêtông q3=0,1 T/m² +Ván khuôn đáy tính kê cạnh ngàm cứng +Khi tính ván thép đáy ta tính cho 1m rộng ván b.Xác định chiều dày bêtông tươi tác dụng lên ván khuôn H=4h: -Do góc nghiêng ván khuôn đáy nhỏ nên tính toán ta xem ván khuôn đáy nằm ngang -Diện tích đổ bêtông trung bình là: F = 1,8.10 = 18m2 -Năng xuất máy trộn bêtông có dung tích thùng trộn 1m3; N =10,31 m3/h -Chiều cao đổ bêtông : h= N 10,31 = = 0,573 (m) F 18 -Chiều cao đổ bêtông H = 4h H = 4.h = 4.0,573 = 2,292 (m) -Có chiều cao đỗ bê tông trung bình xà mũ htb= 1,025m < H =2,292m nên phải lấy chiều cao trung bình xà mũ để tính toán => q 1tc = 2,5×1,025 = 2,563 (T/m2) => tt tc q = 1,1.q = 1,1×2,563 = 2,819 (T/m2) Vậy tổng trọng lượng tác dụng lên ván khuôn đáy: qtt =qtt1+q2+q3 = 2,819 + 0,25 + 0,1 = 3,169 (T/m2) SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 228  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Vì xét cho 1m rộng nên: qtt = 3,169 (T/m) c.Tính toán ván khuôn: -Thép ván khuôn tính kê bốn cạnh ngàm cứng (Tính với ván khuôn số có: a=0,65m ; b = 0,45m) mômen uốn lớn theo công thức tt M max = α q.b2 + α hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b có a 0,65 = =1,2 => α =0,06346 b 0,45 Mmax = 0,06346×3,169×0,452 = 0,0407 (T.m) => +Mômen kháng uốn ván thép 100.0,5 = 4,167cm Wx = • Kiểm tra điều kiện ổn định ván thép: σ max = M max ≤ Ru Wx Trong : + Ru cường độ tính toán thép chịu uốn, có : R u = 2100kg/cm2 σ max 0,0407 × 10 = = 976,72(Kg/cm2) < Ru 4,167 Điều kiện ổn định thỏa mãn • Kiểm tra điều kiện độ võng ván thép: f= tc q max b l β ≤ [ f ] = 400 E.δ Trong : tc + qtc = q +q2 = 2,563+ 0,25 = 2,813 (T/m2): áp lực tiêu chuẩn lớn bê tông tươi Xét cho 1m rộng ván thép => qtc = 2,813 (T/m) a 0,65 = = 1,2 => β =0,0868 b 0,45 + β hệ số phụ thuộc tỷ số a/b có : + + b = 45cm = 0,45 m δ =0,5 cm chiều dày ván thép + E mô đun đàn hồi ván thép; E = 2,1.106kg/cm2 =>f = 2,813.10 −1 × 45 × 0,01868 = 0,082 (cm) 2,1 × 10 × 0,5 SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 229  Đồ án tốt nghiệp [f] = Khoa xây dựng cầu đường l 45 = =0,1125 (cm) 400 400 có f = 0,082 < [f] = 0,125cm Vậy độ võng ván thép đảm bảo d.Kiểm toán khả chịu lực thép sườn: -Kiểm tra khả chịu lực thép góc chịu lực bất lợi thép sườn đứng với chiều dài nhịp: l=0,9 (m) -Các thép sườn đứng xem dầm liên tục kê gối chống -Chiều dài nhịp tính toán ltt = 0,9 m tt -Các thép sườn đứng chịu tải trọng phân bố : Ptt= q max a tt q max = 3,169(T/m2) Với => Ptt = 3,169×0,65 =2,06 (T/m) -Mômen lớn nhịp : Ptt l 2,06 × 0,9 = M max = =0,167 (T.m) 10 10 tt • Kiểm tra điều kiện cường độ : σ max = M max ≤ Ru Wx Ru cường độ tính toán thép chịu uốn : Ru=2100KG/cm2 -Thép góc L75x75x8 có: + F = 11,5cm2 + Jx = 59,8 cm4 + Z = 2,15 (cm) + Wx = 27,81 cm3 => 0,167 × 10 σ max= =600,53 (kG/cm2) 27,81 Vậy điều kiện cường độ thép sườn đứng đảm bảo • Kiểm tra độ võng thép sườn đứng : P tc l l f= ≤ [f ] = 127.EJ 400 Trong : tc Ptc = q max a tc q max = 2,813(T/m2) ; E = 2,1×106KG/cm2 ; Jx= 59,8cm4 => Ptc = 2,813×0,65 = 1,828 (T/m) SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 230  Đồ án tốt nghiệp => f Khoa xây dựng cầu đường 1,828.10 × 90 =0,075 (cm) 127 × 2,1 × 10 × 59,8 90 = 0,225 (cm) [f]= 400 = Vậy điều kiện độ võng thỏa mãn e.Tính toán khả chịu lực chống: -Để đỡ phần ván khuôn đáy xà mũ ta dùng thép góc L75×75×8 làm chống -Thanh chống chịu lực tập trung P với diện tích chịu F tính sau: F’ = 2a.b = 2×0,65×0,45 = 0,585 (m2) tt -Tính lực tập trung : P = q max F’ = 3,169×0,585 = 1,854 (T) -Diện tích chịu lực thép F = 11,5 (cm2) • Kiểm tra điều kiện ổn định chống : σ max= P tt ϕ F ≤ R0 + ϕ hệ số uốn dọc ϕ = 0,85 + R0 cường độ tính toán chịu nén dọc trục : R0 = 1900KG/cm2 => σ max= 1,854 × 10 =189,667 (Kg/cm2) 0,85 × 11,5 Vậy điều kiện ổn định chống đảm bảo CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP I Sơ lược đặc điểm xây dựng cầu: I.1 Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu: -Cầu qua sông M3/07 thuộc địa phận tỉnh Quảng Bình Công trình cầu M3/07 nằm tuyến đường nối trung tâm thành phố với vùng có nhiều tiềm chiến lược phát triển kinh tế tỉnh, tuyến đường cửa ngõ quan trọng nối liền hai trung tâm kinh tế, trị -Các nguồn cung cấp nguyên vật liệu: SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 231 Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường - Vật liệu đá: vật liệu đá khai thác mỏ gần khu vực xây dựng cầu Đá vận chuyển đến vị trí thi công đường cách thuận tiện Đá đảm bảo cường độ kích cỡ để phục vụ tốt cho việc xây dựng cầu - Vật liệu cát: cát dùng để xây dựng khai thác gần vị trí thi công, đảm bảo độ sạch, cường độ số lượng - Vật liệu thép: sử dụng loại thép nước thép Thái Nguyên,… loại thép liên doanh thép Việt-Nhật, Việt-Úc…Nguồn thép lấy đại lý lớn khu vực lân cận - Xi măng: nhà máy xi măng xây dựng tỉnh thành đáp ứng nhu cầu phục vụ xây dựng Vì vấn đề cung cấp xi măng cho công trình xây dựng thuận lợi, đảm bảo chất lượng số lượng mà yêu cầu công trình đặt Nhìn chung nguồn cung cấp nguyên vật liệu đầy đủ, cự ly vận chuyển nhỏ thuận lợi Đảm bảo cung cấp kịp thời để hoàn thành tiến độ thi công công trình đặt I.2 Nhân lực máy móc: -Hiện nước nói chung tỉnh miền Trung nói riêng có nhiều đơn vị thi công xây dựng cầu mà gần Tổng Công Ty Xây Dựng Công Trình Giao Thông V với đội ngũ cán kỹ thuật có trình độ cao, công nhân lành nghề -Máy móc thi công đầy đủ đáp ứng công nghệ thi công tiên tiến đại ngày (đặc biệt công nghệ hẫng) I.3 Điều kiện địa chất thuỷ văn: - Về địa chất: địa chất tương đối tốt, khả chịu lực đất tương đối lớn lớp cuội sỏi - Về thuỷ văn: mực nước lòng sông tương đối cao ổn định nên thuận lợi cho các phương tiện thi công nước I.4 Tình hình dân cư: -Công trình cầu nằm cách trung tâm thị xã 3km nên dân cư tập trung xung quanh cầu tương đối nhiều Do cần phải kết hợp chặt chẽ với tổ chức quyền, đoàn thể xã, phường nhằm đảm bảo an ninh trật tự an toàn khu vực xây dựng cầu SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 232 Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường I.5 Điều kiện ăn sinh hoạt công nhân: -Lán trại xây dựng gần công trình Hệ thống điện, nước, thông tin liên lạc nhu yếu phẩm sinh hoạt đảm bảo đầy đủ I.6 Chọn thời gian thi công: -Dựa vào số liệu khảo sát thống kê địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, thời tiết khí hậu, điều kiện giao thông, vận tải ta chọn thời gian thi công từ đầu tháng ba Thi công sớm gặp mưa gió rét, thi công muộn gặp mưa cuối giai đoạn xây dựng cầu Nếu vào mùa mưa không tiện, tiến độ thi công không đảm bảo, điều kiện thi công gặp nhiều khó khăn, chất lượng công trình khó đạt thiết kế II Đề xuất phương án chọn phương án thi công: - Các dầm thép lắp ghép có trọng lượng không lớn Tuy nhiên việc lao lắp không dể dàng Đặc biệt với dầm nhịp lớn lại khó khăn phức tạp, đòi hỏi phải cẩn thận nhẹ nhàng Dầm thép thường có chiều cao lớn độ ổn định không cao, khả biến dạng lớn làm cho dầm bị võng, xoắn gây phá hoại - Thiết bị cẩu lắp phải đảm bảo thao tác nhanh gọn đẩy mạnh tiến độ thi công tốt di chuyển dể dàng cấu kiện phía Cần kiểm tra an toàn thiết bị trước lao lắp -Trình tự thi công kết cấu nhịp: Bước -Khi thi công xong trụ, mố thi công đến phần bệ ta tiến đắp đường đầu cầu đến cao độ đỉnh bệ mố chuẩn bị bãi lắp ráp dầm thép -Lắp ráp dầm thép bãi lắp theo sơ đồ mặt bằng, sử dụng cần cẩu để lắp ráp cấu kiện Để giảm nhẹ trọng lượng thân kết cấu nhịp dầm thép lắp phần dầm ngang, hệ liên kết dọc phần hệ dầm mặt cầu thi công chổ sau đặt nhịp lên gối -Đặt đường trượt chuẩn bị lao cầu thép Bước -Lao kéo dọc nhịp cầu thép đường đầu cầu tời kéo đặt đầu, dây cáp neo vào hố thế, kết cấu thiết bị di chuyển lăn hình trụ thép đặc SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 233  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường -Dầm lao đến đầu hẫng đủ đón đỡ kết cấu nhịp, lúc đầu sau KCN đặt lên lăn -Kích hạ dần KCN xuống gối nhờ kích đặt trụ -Thi công hệ dầm mặt cầu III.Tính toán thiết kế lao kéo kết cấu nhịp dầm thép: - Kết cấu nhịp gồm dầm lao ta tiên hành lao lần dầm lần dầm sau liên kết chúng lại với Khi tính toán ta phải tính toán cho cho trường hợp, nhiên để đơn giản cho khâu tính toán ta chi tính cho trường hợp lao kéo dầm (trường hợp bất lợi hơn) - Khi lao ban đầu ta tiến hành lao kết cấu nhịp lần sau mủi dẩn vừa kê lên trụ tiếp tục nối kết cấu nhịp lao kéo tương tự 300 x 20 III.1.Tính lực kéo Nk: -Lực kéo lớn phải kéo toàn kết cấu nhịp (9 nhịp 28m) -Công thức tính lực kéo sau: N k =N ±iP Trong đó: 16 x 1040 i độ dốc đường trượt, i = % P tải trọng tiêu chuẩn KCN thép lao -Tiết diện mặt cắt ngang: F = 2.0,3.0,02 + 1,04.0,016 + 0,4.0,02=0,037 m2 -Trọng lượng riêng thép: γ = 7.85 T/m3 300 x 20 400 x 20 -Trọng lượng dầm: p = 0,037.28.7,85 = 8,133 T -Trọng lượng hệ liên kết : g =0,12.p = 0,12.8,133 =0,976 T -Trọng lượng thiết bị trượt 3,77 T -Trọng lượng mũi dẩn: SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 234  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường A-A 20 170 x 500 1040 16 170 7000 20 x 750 A A Hình 2.3.1: Sơ đồ làm việc sườn đứng +Chiều dài mũi dẩn lấy (0,25-0,5)l > Chọn mũi dẩn dài 7m + Tiết diện ngang hình 2.3.1 Jx = 1  1,6.753 + 2. 17.23 + 17.2.38,52  = 157065,67cm 12  12  +Trọng lượng trung bình mũi dẩn tính sau: gmd = (2.0,17.0,02+0,016.0,75).7,85 = 0,15 T/m Vậy tổng toàn trọng lượng kết cấu nhịp (9 nhịp, BMC) lao kéo là: P= 8,133.3.9 +0,976.2.9 + 3,77 +7.3.0,15 = 244,08 T -Nk lực kéo đường nằm ngang tính theo công thức sau: N = Kf P R R bán kính lăn, R = 10 cm f2 hệ số ma sát lăn , f2 = 0,05 K hệ số dự trữ, kéo ray K = Do tính N k = 2.0,05 244.08 = 2,4593T 10 Kết tính: Nk = 2,4593 T III.2.Tính lực hãm: -Công thức tính lực hãm sau: Trong đó: N h = N k +W W lực gió tác dụng theo phương dọc cầu, tính sau: W = 0,4p(k.F+F1) SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 235  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường p cường độ gió, lấy p = 0,1.V2 V vận tốc gió 49Km/h p=0,1.492=220 KG/m2 F diện tích chắn gió: F = 9.28.1,1 =277,2 m2 K hệ số chắn gió K=0.4 F1=0 ( hệ mặt cầu) ⇒ W =0,4.220.0,4.277,2 = 9757,44 kG = 9,757 T Kết qủa tính: Nh = 2,4593 + 9,757 = 12,216 T @Mục đích: -Tính lực hãm để bố trí tời hãm thích hợp Tời hãm nhằm mục đích không cho kết cấu nhịp tự di chuyển, đồng thời cần thiết kéo lùi KCN lại cự ly ngắn, kiểm soát độ quán tính kết cấu nhịp thiết bị lắp đặt III.3.Tính lực đạp ngang H: -Khi kéo dọc, xuất lực ngang theo phương vuông góc với hướng kéo lệch hướng lăn, đường trượt không song song với -Lực đạp ngang tính theo công thức sau: H = 0.03N Trong đó: N áp lực thẳng đứng lên đường trượt Trường hợp tính toán lực đạp ngang cho trường hợp dầm thép lao dọc phần đường đầu cầu, số đường trượt tính N = 245,93/3 = 81,98 T Kết tính toán được: H = 0,03.81,98 =2,46 T III.4.Tính toán độ ổn định lật dầm lao kéo trụ cầu: -Khối lượng kết cấu nhịp m dài kết cấu nhịp dang lao: 244,08 − 7.0,45 = 0,956T / m l1=35m 9.28 l2=21m g= l3=7m g = 0,956 T/m SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B q=0,45 T/m o Trang 236 x =28 Tru  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường Hình 2.3.2: Sơ đồ lao kết cấu nhịp -Xét trường hợp bất lợi lao kết cấu nhịp dầm chưa kê lên trụ P1 -Điều kiện ổn định: Mg Ml Trong : ≥ 1,3 Mg: Mômen giữ chống lật dầm Mg = g l 21 0,956.35 = = 690,23Tm 2 Ml: Mô men gây lật dầm l  0,956.212 g l 7   M l = + q.l  l +  = + 0,45.7. 21 +  = 269,87Tm 2 2   Với : g:trọng lượng dầm 1m dầm q: trọng lượng mũi dẩn 1m dài l1: Chiều dài dầm bờ l1= 38 m l2: chiều dài dầm hẩng l2= 18m l3 chiều dài mũi dẩn l3=10m ⇒ Mg Ml = 690,23 = 2,56〉1,3 269,87 →Đảm bảo ổn định lật Vậy ta không cần bố trí đối trọng III.5.Kiểm tra cường độ tính toán độ võng dầm : l=28m l1=21m l2=7m q1=0,956T/m q2=0,45T/m M1 Mmax M2 Mp Hình 2.3.3: Sơ đồ làm việc sườn đứng III.5.1.Kiểm tra cường độ: SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 237  Đồ án tốt nghiệp -Điều kiện kiểm tra: δ max = M max ≤ Ro W M max = M + M = Khoa xây dựng cầu đường q1.l1 q l 0,956.212 0,45.7 + 2 = + = 221,82T m 2 2 W=10 ,25.106mm3.=10,25.103 cm3 ⇒ δ max = M max 221,82.10 = = 721,37kG / cm ≤ R0 = 1900kG / cm W 3.10,25.10 Vậy điều kiện cường độ thoã mãn III.5.1.Tính toán độ võng dầm: -Độ võng dầm hẩng chưa kê lên trụ: l=28m l1=21m l2=7m q1=0,956T/m Mmax M1 s1 Mk q2=0,45T/m M2 s2 s´1 y1 y´1 y2 Mp Pk=1 Mk Hình 2.3.4: Sơ đồ làm việc kết cấu nhịp lao Công thức : f = ( ) ( ) 1 M ( M1 ) + M k2 ( M ) E.J E.J Trong : E = 2,1.105 (T/m2) J: Mômen quán tính mặt cắt ngang dầm (3 dầm) J1=3.6,67.105 = 20,01.105 (cm4) J2=3.157056,67= 4,71.105 (cm4) f = 1 * * S1 y1 + S y + S y2 E.J1 E.J1 E.J SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 238  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường  0,956.212  22,75   0,45.7  17,5    21 28  + 21 28  + 5   2,1.10 20,01.10   3  28  28  0,45.7  5,25  l  +   = 4,9.10 −7 m = 4,9.10 −5 cm < 5  400 2,1.10 4,71.10    = 2,1.10 20,01.10 -Độ võng nhỏ đủ để mủi dẩn trượt vào lăn dể dang lao Vậy điều kiện độ võng đảm bảo III.7.Tính toán số lăn: III.7.1.Áp lực lên đường lăn đầu cầu: -Áp lực lên đường lăn tính lực tập trung lao gối di động, áp lực xem phân bố kéo lăn - Để đơn giản tính toán ta quan niệm nhịp cầu tuyệt đối cứng áp lực nhịp cầu đường lăn dược xác định phương pháp nén lệch tâm -Ta tính tải trọng lên đường lăn tương ứng với kết cấu nhịp P = 2.(245,93-10.0,5)/9+10.0,5 = 53,54+5 = 58,54 T trọng lượng dầm nhịp mũi dẩn đặt trọng tâm hệ -Tính toán trọng tâm hệ: AO1.P1+AO2.P2=AO.P→28.53,54+61.5=AO.58,54→AO=30,8m P cách mép mố đoạn a =7,2m Trong đó: + O1: trọng tâm kết cấu nhịp lao + O2: trọng tâm mủi dẩn + O : trọng tâm hệ 56m 30,8m 25,2m p1 c/2=19m 10m o o1 A p o2 a =7,2m x = 28m p2 c/2=19m p2 Hình 2.3.5: Sơ đồ phân bố áp lực lên đường lăn đầu cầu ∗) Khi c< 3a SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 239  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường c c c c ΣM = ⇔ P.e = (P2+P1)  −   3 ΣY= ⇔ P = P1 c + (P2 - P1) Giải ta : P1 = P  6e  P 6e  1 −  ; P2 = 1 +  c c  c c  ∗ ) Khi c ≥ 3a: P1 = 0; P2 = 2.P 3.a Ta thấy C=38m >3a=21,6m tiết diện xuất ứng suất kéo không chịu ứng suất kéo nên P1 = 2.P 2.58,54 = = 5,42(T / m ) P2 = 3.a 3.7,2 III.7.2.Tính toán số lăn 1m dài đường trượt: -Công thức tính: n = kn Trong đó: P mR m: số lượng ray đường trượt, m = P: áp lực đường trượt, P=5,42 R: khả chịu lực mổi lăn, tra bẳng với Φ=100mm, R = T kn : hệ số kể đến phân phối lực không đều, kn = 1,25 -Kết quả: n = 1,25 5,42 = 0,68 lăn/1m (tính cho dầm) 2.5 -Vậy ta bố trí lăn 1m dài đường trượt (mổi dầm con) III.8.Tính toán Tavet SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 240  Đồ án tốt nghiệp Khoa xây dựng cầu đường L=2.2,45m P dahMp Hình 2.3.6: Sơ đồ làm việc Tavet - Ta bố trí Tavet gổ với khoảng cách 2m, Tavet có tiết diện 20.20cm Tavet làm việc dầm đơn giản chịu tác dụng lực tập trung P tính sau: P= p+g 8,133 + 0,976 2= = 0,65T 28 28 Với : p=8,133T trọng lượng 1dầm thép g=0,976T trọng lượng hệ liên kết dầm thép - Momen gây nhịp Tavet: M = P y = 0,65.2,45 = 1,60(T m) - Đặc trưng hình học mặt cắt ngang Tavet: W= 20.20 = 1333,33(cm ) σ = M ≤ R0 = 1400kG / cm W - Kiểm tra bền Tavet: Điều kiện: σ= 650 = 0,49 ≤ R0 1333,33 Vậy Tavet đảm bảo cường độ TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 241 Đồ án tốt nghiệp  Khoa xây dựng cầu đường [1] Bộ Giao Thông Vận Tải Quy Trình Thiết Kế Cầu 22TCN 272-05, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội -2005 [2] GS.TS Lê Đình Tâm Cầu Bê Tông Cốt Thép Trên Đường Ôtô -Tập 1, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2005 [3] PGS.TS Nguyễn Viết Trung -PGS.TS Hoàng Hà -Th.S Đào Duy Lâm Các Ví Dụ Tính Toán Dầm Cầu Chữ I, T, Super-T Bê Tông Cốt Thép Dự Ứng Lực Theo Tiêu Chuẩn 22TCN 272-05, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2005 [4] PGS.TS Nguyễn Viết Trung -PGS.TS Hoàng Hà Công Nghệ Đúc Hẫng Cầu Bê Tông Cốt Thép, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội -2004 [5] GS.TS Lê Đình Tâm –Ks Phạm Duy Hòa Cầu Dây Văng, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội -2000 [6] Nguyễn Tiến Oanh -Nguyễn Trâm -Lê Đình Tâm Thi Công Cầu Bê Tông Cốt Thép, NXB Xây Dựng, Hà Nội -1995 [7] Nguyễn Trâm -Nguyễn Tiến Oanh -Lê Đình Tâm -Phạm Duy Hòa Thi Công Móng Trụ Mố Cầu, NXB Bộ Xây Dựng, Hà Nội -2005 [8] N.I POLIVANOV Thiết Kế Cầu Bê Tông Cốt Thép Và Cầu Thép Trên Đường Ôtô, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội –1979 [9] Nguyễn Như Khải -Phạm Duy Hòa -Nguyễn Minh Hùng Những Vấn Đề Chung Và Mố Trụ Cầu, NXB Xây Dựng, Hà Nội -2000 [10] Lê Đức Thắng -Bùi Anh Định -Phan Trường Phiệt Nền Và Móng, NXB Giáo dục, 2000 [11] Th.S Nguyễn Lan Hướng Dẫn Sử Dụng Các Chương Trình Ứng Dụng Trong Xây Dựng (tài liệu lưu hành nội bộ), Đà Nẵng -2003 SVTH: Hoàng Chí Dũng - Lớp 02X3B Trang 242