Đề tài Thiết kế cầu qua sông - Hoàng Năng Tú

Lời nói đầu Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá của nước ta hiện nay, xây dựng cơ sở hạ tầng là vấn đề vô cùng quan trọng, việc xây dựng mới, cải tạo và nâng cấp hệ thống giao thông là một tất yếu khách quan. Trong đó công tác xây mới các cầu luôn là nhiệm vụ hàng đầu và được đầu tư phát triển. Trong những năm gần đây một loạt các cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng được áp dụng phổ biến tại Việt Nam, điển hình như các cầu Phú Lương, cầu Sông Gianh, cầu An Dương II, cầu Hoà Bình. Mới đây một loạt các cầu liên tục khác trên quốc lộ 1A như cầu Hoàng Long, cầu Quán Hầu, trên tuyến đường nâng cấp quốc lộ 1A đoạn Hà Nội - Lạng Sơn các cầu Đuống, cầu Bắc Giang, cầu Đáp Cầu đã lựa chọn phương án thi công cầu liên tục theo công nghệ đúc hẫn cân bằng. Các cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục khẩu độ lớn được áp dụng phổ biến trên thế giới, sự ra đời của các loại hình kết cấu này có xuất phát từ một số ưu điểm như là: Có thể công nghiệp hoá được trong xây dựng cầu, đáp ứng được các khẩu độ lớn mà dầm giản đơn BTCT không vượt qua được hoặc do kết cấu khác khó thi công, có thể vượt qua được khu vực có điều kiện địa hình phức tạp, chi phí duy tu bảo dưỡng sau này thấp, khai thác triệt để những thành tựu trong công nghiệp vật liệu xây dựng, thời gian thi công nhanh. Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục đúc hẫng có thể áp dụng cho các chiều dài nhịp từ 40m -200m một số cầu đã áp dụng khẩu độ trên 200m như cầu Confederation ở Canada có 43 nhịp có chiều dài 250m. Cầu Gateway ở Australia có chiều dài nhịp chính là 260m. Các cầu này đều không xuất phát từ tính kinh tế mà bị khống chế từ điều kiện tại vị trí xây dựng cầu. Cầu bê tông cốt thép dự ứng lực có ưu điểm là hình dáng đẹp, khẩu độ vượt lớn có thể đảm bảo được các khổ thông thuyền lớn, nhờ công nghệ thi công hẫng trên dàn giáo di động do đó không bị ảnh hưởng của nước lũ. Cầu bê tông cốt thép thi công bằng công nghệ đúc hẫng là kết qủa của sự phát triển của ngành cầu trên thế giới. Đối với Việt Nam tuy mới được ứng dụng để xây dựng cầu chưa lâu nhưng nó đã được ứng dụng cho nhiều cầu vì nó có thể đảm bảo thông thuyền khẩu độ lớn lại rất phù hợp với các sông của Việt Nam, các sông của nước ta thường có mặt cắt ngang sông không lớn nên nếu áp dụng các kết cấu như dây văng không phải bao giờ cũng hợp lý. Để đảm bảo khẩu độ cầu có một số kết cấu như là cầu khung T dầm treo, cầu dàn thép, cầu liên tục lắp hẫng. Các kết cấu này đã được áp dụng để xây dựng một số ở nước ta. Sau một thời gian sử dụng nó đã xuất hiện những nhược điểm của mình làm cho tuổi thọ của các công trình cầu giảm. Do đó kết cấu nhịp liên tục thi công bằng công nghệ đúc hẫng với những ưu việt của mình đã và đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta và trên thế giới. Được sự phân công, hướng dẫn của cô giáo Th.S Nguyễn Thị Như Mai em đã hoàn thành ‘’Đồ án tốt nghiệp’’ với đề tài “Thiết kế cầu qua sông” với phương án ‘’Cầu dầm bê tông cốt thép ƯST liên tục thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng”. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu – hầm đặc biệt là cô giáo Th.S Nguyễn Thị Như Mai đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn Mục Lục 1 báo cáo khả thi 12 1.Báo cáo khả thi Nghiên cứu khả thi Giới thiệu chung - Cầu X vượt qua sông LG nằm trên tuyến tránh QL1A đoạn qua thành phố TB tỉnh TB. Dự án được xây dựng trên cơ sở nhu cầu thực tế là cầu nối giao thông của tỉnh với các tỉnh lân cận và là nút giao thông trọng yếu trong việc phát triển kinh tế vùng ĐBSH trong đó có tỉnh TB. Các căn cứ lập dự án Quyết định số …/QĐ/GTVT ngày ... / .../ ... của Bộ trưởng Bộ GTVT về việc cho phép tiến hành chuẩn bị đầu tư lập báo cáo NCKT xây dựng câu X qua thành phố TB tỉnh TB. Công văn số …/GTVT-KHĐT ngày .../.../... của Bộ trưởng Bộ GTVT gửi Ban quản lý dự án X về việc giao nhiệm vụ Chủ đầu tư và lập báo cáo NCKT xây dựng cầu X. Công văn số …/CĐS-QLĐS ngày ... / ... / ... của Cục đường sông Việt Nam về việc chiều rộng tĩnh không thông thuyền cầu X. Thông báo số …/GTVT-KHĐT ngày .../.../... về Hội nghị thẩm định báo cáo NCKT dự án mở rộng QL1A. Văn bản số …/CV-UB ngày .../.../... của Uỷ ban nhân dân tỉnh TB về vị trí tuyến tránh QL1A qua thành phố TB và cầu X. Một số văn bản liên quan khác. Mục tiêu, đối tượng và nội dung nghiên cứu của dự án: Dự án xây dựng tuyến tránh QL1A qua thành phố TB và cầu X nhằm nâng cao hiệu quả giao thông trên toàn đoạn tuyến trong thời gian trước mắt và có thể tới năm 2020. Cụ thể sẽ nghiên cứu những nội dung chủ yếu sau đây: Phân tích những quy hoạch phát triển kinh tế giao thông vận tải khu vực liên quan đến sự cần thiết đầu tư xây dựng cầu. Đánh giá hiện trạng các công trình hiện tại trên tuyến. Lựa chọn vị trí xây dựng cầu và tuyến tránh. Lựa chọn quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật và và các giải pháp kết cấu. Lựa chọn giải pháp kỹ thuật và các giải pháp xây dựng. Xác định tổng mức đầu tư. Phân tích hiệu quả kinh tế. Kiến nghị giải pháp thực hiện và phương án đầu tư. Phạm vi dự án: - Trên cơ sở qui hoạch phát triển không gian đô thị đến năm ... của tỉnh TB nói chung và thành phố TB nói riêng, phạm vi nghiên cứu dự án xây dựng tuyến tránh QL1A giới hạn trong khu vực thành phố TB. đặc điểm kinh tế - xã hội, mạng lưới giao thông và sự cần thiết đầu tư Hiện trạng kinh tế xã hội tỉnh TB: - Tỉnh TB là một tỉnh lớn của cả nước. Tuy vậy cơ sở vật chất kỹ thuật của tỉnh TB chưa phát triển. Cơ cấu kinh tế sản xuất nông nghiệp mang tính đặc trưng, sản xuất công nghiệp chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ trong cơ cấu. Về nông nghiệp, lâm, ngư nghiệp: - Nông nghiệp tỉnh đã tăng với tốc độ ...% trong thời kỳ ....Sản xuất nông nghiệp phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt, chiếm ...% giá trị sản lượng nông nghiệp tỷ trọng chăn nuôi chiếm khoảng ...% giá trị sản lượng. - Tỉnh cũng có diện tích đất lâm nghiệp rất lớn thuận lợi cho trồng cây công nghiệp và chăn nuôi gia súc. - Với bờ biển kéo dài cũng rất thuận lợi cho việc nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản. Về thương mại, du lịch và công nghiệp: - Trong những năm qua, hoạt động thương mại và du lịch bắt đầu chuyển biến tích cực. - Tỉnh TB có tiềm năng du lịch rất lớn với nhiều di tích danh lam thắng cảnh. Nếu được đầu tư khai thác đúng mức thì sẽ trở thành nguồn lợi rất lớn. - Công nghiệp của tỉnh vẫn chưa phát triển: Thiết bị lạc hậu, trình độ quản lý kém, không đủ sức cạnh tranh. - Những năm gần đây tỉnh đã đầu tư xây dựng một số nhà máy lớn về vật liệu xây dựng, mía đường…làm đầu tàu thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển. Định hướng phát triển các ngành kinh tế chủ yếu Nông lâm ngư nghiệp: Về nông nghiệp: + Đảm bảo tốc độ tăng trưởng ổn định, đặc biệt là sản xuất lương thực đảm bảo an toàn lương thực cho xã hội, tạo điều kiện tăng kim ngạch xuất khẩu. Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp phương án cao là: ..% giai đoạn 1999-2005; ..% giai đoạn 2006-2010; và ...% giai đoạn 2010-2020. Về lâm nghiệp: + Đẩy mạnh công tác trồng cây rừng nhằm khôi phục và bảo vệ môi trường sinh thái, cung cấp gỗ, củi. Về ngư nghiệp: + Đặt trọng tâm phát triển vào nuôi trồng thuỷ sản đặc biệt là nuôi trồng các loại đặc sản và khai thác biển xa. Công nghiệp, thương mại và du lịch: Tập trung phát triển một số ngành chủ yếu như sau: Công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm, mía đường. Công nghiệp cơ khí: Sửa chữa, chế tạo máy móc thiết bị phục vụ nông nghiệp, xây dựng, sửa chữa và đóng mới tàu thuyền. Công nghiệp vật liệu xây dựng: sản xuất xi măng, các sản phẩm bê tông đúc sẵn, gạch bông, tấm lợp, khai thác cát sỏi. Đẩy mạnh xuất khẩu, dự báo các giá trị kim ngạch của vùng là ... triệu USD năm 2010 và ... triệu USD năm 2020. Tốc độ tăng trưởng là ...% giai đoạn 1999-2005, ...% giai đoạn 2006-2010 và ...% giai đoạn 2011-2020. Tiếp tục đầu tư phát triển những địa điểm có tiềm năng phát triển du lịch thành những điểm du lịch và giải trí. Phát triển cơ sở hạ tầng công cộng và dịch vụ tư nhân cần thiết để thu hút khách du lịch. Đặc điểm mạng lưới giao thông: Đường bộ: - Năm 2000 đường bộ tỉnh có tổng chiều dài ... km trong đó gồm đường nhựa chiếm ...%. Đường đá đỏ: chiếm ...%. Đường đất: chiếm ...% - Các huyện trong tỉnh đã có đường ôtô đi tới trung tâm. Mạng lưới đường bộ phân bố tương đối đều, hầu hết đường sỏi đá và đường đất, trừ quốc lộ 1A. - Hệ thống đường bộ vành đai biên giới và đường xương cá, đường vành đai trong tỉnh còn thiếu, chưa liên hoàn. - Các công trình vượt sông LG trên QL1A: Trên tuyến hiện tại có duy nhất Cầu X cũ. Đường thuỷ: - Mạng lưới đường thuỷ của tỉnh TB khoảng ... km (phương tiện từ 1 tấn trở lên đi được). Hệ thống sông thường ngắn và dốc nên khả năng vận chuyển là khá khó khăn. Đường sắt: - Hiện tại tỉnh TB có hệ thống vận tải đường sắt Bắc Nam chạy qua. Đường không: - Có sân bay H, tuy vậy chỉ là sân bay nhỏ thực hiện một vài tuyến nội địa. Quy hoạch phát triển hạ tầng GTVT - Quốc lộ 1A nối từ thành phố TB qua sông LG đến tỉnh HT. Hiện tại tuyến đường là một tuyến đường huyết mạch quan trọng của Quốc gia. Hiện tại tuyến đi qua trung tâm thành phố TB là một điều không hợp lý. Do vậy quy hoạch sẽ nắn đoạn qua thành phố TB hiện nay theo vành đai thành phố…. Các qui hoạch khác có liên quan đến dự án: Quy hoạch đô thị của thành phố TB: - Trong định hướng phát triển không gian đến năm 2020, việc mở rộng thành phố TB là điều tất yếu. Mở rộng các khu đô thị mới về phía Bắc, Tây và Đông Nam ra các vùng ngoại vi. Đô thị hoá các khu dân cư nông thôn thuộc các xã ĐT, PM v.v... Dự báo nhu cầu vận tải: - Căn cứ vào tốc độ tăng trưởng GDP của cả nước và khu vực GB - Căn cứ vào các báo cáo về nhu cầu vận tải do Viện chiến lược GTVT lập cho QL1 Dự báo tỷ lệ tăng trưởng xe như sau: Theo dự báo cáo: Ô-tô: 2000-2005 :10% 2005-2010 : 9%. 2010-2020 : 7%. Xe máy : 3% cho các năm. Xe thô sơ : 2% cho các năm. Theo dự báo thấp: Ô-tô: 2000-2005 :8% 2005-2010 : 7%. 2010-2020 : 5%. Xe máy : 3% cho các năm. Xe thô sơ : 2% cho các năm. Sự cần thiết phải đầu tư: - Cầu X cũ nằm trên quốc lộ 1A là tuyến huyết mạch của cả nước, lại nằm ở cửa ngõ Thành phố TB, thủ phủ của cả vùng ĐBSH. Cầu vượt sông có chiều dài lớn, trường hợp cầu hiện tại có sự cố thì giao thông trên tuyến QL sẽ bị đình trệ hoàn toàn. Cầu cũ hiện đã khai thác được gần 20 năm với khổ cầu 2 làn xe. Mặc dù cầu cũ có được cải tạo nâng cấp với khả năng thông xe H30, XB80 và các trụ có thể chịu được lực va tàu thuyền cũng chỉ đáp ứng được với lưu lượng xe hiện nay. Đến năm 2010 đã cần phải xây dựng thêm 1 cầu mới 2 làn xe với đáp ứng được yêu cầu lưu thông. - Mặt khác với quy hoạch phát triển của thành phố TB thì việc để tuyến quốc lộ 1A đi qua trung tâm thành phố là không hợp lý. Như vậy việc xây dựng thêm cầu X mới có quy mô vĩnh cửu phù hợp với khả năng lưu thông là giải pháp cần thiết và cấp bách. Kết luận: Việc xây dựng cầu X trên tuyến tránh QL1A qua thành phố TB là rất cần thiết và cấp bách có ý nghĩa to lớn về phát triển kinh tế xã hội, chính trị và an ninh quốc phòng tỉnh TB, khu vực ĐBSH nói riêng và cả nước nói chung. điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu Vị trí địa lý - Tỉnh TB có diện tích khoảng 17.000km2, nằm ở trung tâm vùng kinh tế ĐBSH. Phía Đông giáp biển Đông với 100 Km bờ biển. Phía Bắc giáp tỉnh TH, phía Nam giáp tỉnh HT. Phía Tây giáp Lào với đường biên giới chung là 350 km, có ý nghĩa quan trọng về kinh tế xã hội và an ninh quốc phòng. Đặc điểm địa hình Địa hình tỉnh TB hình thành hai vùng đặc thù: vùng đồng bằng ven biển và vùng núi phía Tây. Địa hình khu vực tuyến tránh đi qua thuộc vùng đồng bằng, thuộc khu vực đường bao thành phố TB hiện tại. Tuyến cắt qua 1 số khu dân cư ví dụ như điểm hai đầu cầu X mới, giao cắt với 1 số Tỉnh lộ và điểm cuối tuyến nối với QL1A hiện hữu. Lòng sông tại vị trí dự kiến xây dựng cầu tương đối ổn định, không có hiện tượng xói lở lớn. Điều kiện khí hậu thuỷ văn Khí tượng : - Thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và mưa nhiều, thể hiện tương phản rõ rệt giữa hai mùa. Mùa đông trùng gió mùa đông bắc kéo dài từ tháng X tới tháng III năm sau, có thời tiết lạnh ít mưa và khô. Mùa hè trùng với gió Tây Nam kéo dài từ tháng V tới tháng IX, có thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều. - Nhiệt độ bình quân hàng năm là 27,5oC. Nhiệt độ thấp nhất 10oC. Nhiệt độ cao nhất 40,5oC. - Lượng mưa năm lớn nhất: 2500mm. Lượng mưa năm nhỏ nhất 1200mm. Lượng mưa bình quân nhiều năm: 1980mm - Độ ẩm lớn nhất 98%. Độ ẩm nhỏ nhất: 37%. Trung bình năm 80%. Thuỷ văn: - Hàng năm chịu ảnh hưởng chủ yếu của thuỷ triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều. - Tình hình mưa lũ: Mùa lũ hàng năm vào trung tuần tháng 8 đến tháng 11. Ngập lũ chủ yếu do mưa lớn ở thượng nguồn sông LG. Các số liệu tính toán thuỷ văn dùng trong thiết kế : Mực nước thấp nhất : Hmin = +5.65 m Mực nước cao nhất : Htk = H1% = +8.47 m Mực nước thông thuyền : Htt = H5% = +8.06 m Điều kiện địa chất công trình: Đặc điểm địa chất thuỷ văn: - Kết quả quan trắc mực nước dưới đất sau khi kết thúc hố khoan 24 giờ, mực nước này thay đổi từ 0.5 đến 2,5m. Qua thí nghiệm một số mẫu nước cho thấy nước ở đây có khả năng ăn mòn bê tông tương đối mạnh. - Nước mặt ở đây được cung cấp chủ yếu bởi nước mưa, qua thí nghiệm một số mẫu nước cho thấy nước có khả năng ăn mòn bê tông yếu Đặc điểm địa tầng - Dọc theo tim cầu,tại các vị trí trụ dự kiến khoan thăm dò 1 lỗ khoan (LC1 ~ LC8), tính chất địa tầng từ trên xuống cụ thể như sau: Lớp 1 : Đất đắp sét cát màu nâu, nửa cứng dày 3m Lớp 2 : Bụi lẫn cát màu xám nâu rất mềm dày 12.8m Lớp 3 : Các cấp phối kém lẫn bụi màu xám nâu trạng thái chặt vừa dày 2.2m Lớp 4 : Sét cát màu xám nâu, rất mềm dày 3m Lớp 5 : Bụi màu nâu mềm dày 6.5m Lớp 6 : Sét gầy lẫn cát màu xám xanh rất cứng dày 10m Lớp 7 : Cát bụi màu vàng chặt rất dày Kiến nghị: Giải pháp móng kiến nghị sử dụng cho công trình là móng cọc khoan nhồi và mũi cọc đặt trong lớp số 7 là lớp cát bụi chặt. Tuỳ theo đặc điểm tải trọng công trình và điều kiện ĐCCT tại từng vị trí mố trụ cầu để quyết định độ sâu đặt móng cho thích hợp. Thiết kế phương án Cầu Tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên tắc thiết kế. Quy trình thiết kế - Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn AASHTO LRFD 1998 - Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054 - 98. - Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22 TCN 211- 95. - Quy trình khảo sát đường ô tô 22TCN-263-2000 Các nguyên tắc thiết kế: - Công trình thiết kế vĩnh cửu, hình thức cầu đẹp. - Đáp ứng được các yêu cầu về nhu cầu giao thông trong tương lai . - Thời gian thi công ngắn, thuận lợi, tính cơ giới cao. - Sử dụng các công nghệ mới hiện đại trên cơ sở phát huy được khả năng sẵn có của các đơn vị thi công trong nước. - Giá thành xây lắp công trình hợp lý. Các thông số kỹ thuật cơ bản Qui mô công trình: - Cầu được thiết kế bằng BTCT và BTCT-DƯL - Tải trọng: + Xe HL 93 - Tần suất lũ thiết kế: P1% - Độ dốc dọc thiết kế i = 2% trên cầu chính và 4% trên cầu dẫn,phần cầu chính bố trí một đường cong đứng bán kính R = 5000m. - Độ dốc ngang 2% - Động đất cấp 6. Khổ cầu: - K = 11 + 2x0.5 (m) - Ba làn xe ô tô chạy rộng 11m - Bề rộng gờ chân lan can mỗi bên 0.5m. Khổ thông thuyền: - Cục đường sông có văn bản số…/CĐS-QLĐS đề nghị tĩnh không thông thuyền tạo cầu X là sông cấp I: B = 50m, H = 7m. - Vậy thiết kế cầu có tĩnh không thông thuyền cấp I (B = 50m, H = 7m) Phương án vị trí cầu: - Việc lựa chọn vị trí tuyến và vị trí cầu cầu dựa trên các nguyên tắc cơ bản như sau: + Phù hợp với quy hoạch phát triển giao thông trong khu vực, ít tác động đến môi trường dân sinh và xã hội. + Thuận lợi cho hoạt động giao thông của thành phố VP + Thoả mãn các tiêu chuẩn về hình học của tuyến và cầu. + Thoả mãn yêu cầu về thuỷ văn thuỷ lực. + Thuận lợi cho thi công và tổ chức thi công. + Có giá thành xây lắp công trình hợp lý. - Từ các đặc điểm về địa hình, chiều dài tuyến, tổng diện tích giải phóng mặt bằng ta chọn phương án vị trí cầu có mặt cắt sông như hình vẽ trong các bản vẽ kèm theo. Phương án kết cấu cầu Nguyên tắc lựa chọn loại hình kết cấu - Thoả mãn khẩu độ thoát nước (trường hợp này đề bài không khống chế) và khổ thông thuyền. - Phù hợp với các điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cầu (đặc biệt là điều kiện địa chất và thuỷ lực, thuỷ văn) - Thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế và khai thác. - Công nghệ thi công phù hợp với năng lực các nhà thầu trong nước. - Chi phí xây dựng hợp lý. Khái quát chung về đề xuất phương án về sơ đồ cầu : Trên cơ sở các nguyên tắc đã nêu, một số lựa chọn chung nhất để tiến hành thiết lập các phương án là: Yêu cầu về đảm bảo khẩu độ thoát nước, các cao độ khống chế: - Khẩu độ thoát nước tối thiểu: Không khống chế - Cao độ đỉnh trụ hoặc mố lớn hơn cao độ Hmax 1% là 0.5m: Hđt,m ³ 8.47 + 0.5 = 8.97m - Mực nước thông thuyền: Htt = +8.06 m - Cao độ đáy dầm lớn hơn cao độ khống chế của khổ thông thuyền là +15.06m. - Tĩnh không ngang tại vị trí nhịp thông thuyền ³ 50m Phương án về vật liệu kết cấu: - Trong điều kiện hiện tại về công nghệ thi công, giá thành xây dựng tại Việt Nam, đang có rất nhiều công trình cầu đã sử dụng vật liệu kết cấu là bê tông cốt thép, hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước. Mặt khác, đây là vùng biển nồng độ muối cao nên khó có thể áp dụng các kết cấu cầu kim loại. Do đó trong công trình này ta lựa chọn vật liệu xây dựng là bê tông cốt thép ứng suất trước. Loại hình kết cấu phần trên: - ứng với khẩu độ cầu đã tính toán và địa hình thực tế tại khu vực xây dựng các loại hình kết cấu sau có thể được cân nhắc xem xét : + Cầu Extradosed + Cầu dầm liên tục thi công bằng công nghệ đúc hẫng. + Cầu dây văng khẩu độ nhịp trung bình Loại hình kết cấu dưới: - Dựa vào kết quả thăm dò địa chất khu vực, kết cấu nền móng đề xuất dùng cho các phương án là cọc khoan nhồi đường kính từ 1m – 2.0m. - Có 3 phương án kết cấu sau được đưa vào xem xét, cùng với phương án vị trí tuyến đã được chọn để tiến hành so sánh tổng mức đầu tư . phương án kết cấu 1: cầu liên tục 3 nhịp Tổng quát Sơ đồ nhịp: - Cầu dầm bê tông cốt thép ƯST giản đơn + liên tục: ( 40m+80m+120m+80m+40m ) Kết cấu phần trên: - phần cầu chính là cầu dầm hộp liên tục: Sơ đồ nhịp: 80m + 120m + 80m , có chiều cao thay đổi từ 6.0m tại đỉnh trụ đến 3.0m tại vị trí giữa nhịp. Chiều dài toàn cầu tính đến đuôi mố là 374.20m trong đó phần cầu chính nằm trên đường cong đứng R = 5000m là - Phần cầu dẫn là dầm giản đơn BTCT DƯL Super T cao 175cm. Các kích thước cơ bản dầm liên tục được chọn như sau + Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp đơn thành xiên có chiều cao thay đổi + Chiều cao tại vị trí trên trụ chọn H = 6m, khi đó H/l = 6/120 = 1/20 nằm trong khoảng H = (1/15 á1/20)l, với l là khoảng cách tim 2 trụ (l = 120m) + Chiều cao tại vị trí giữa nhịp chọn h = 3.0m, khi đó H/l = 3/120 = 1/40 nằm trong khoảng H = (1/30-1/50)l + Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong bậc 2 Chiều cao dầm tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn x được tính theo công thức sau: Trong đó: hp, hm : Chiều cao dầm tại đỉnh trụ và giữa nhịp L : Chiều dài phần cánh hẫng. Các kích thước mặt cắt ngang dầm hộp được chọn sơ bộ: + Bề rộng hộp D = (0.51á0.59)B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B = 12m, chọn D tại đỉnh trụ bằng 6.7m Khi đó D/B = 6.7/12 = 0.56 + Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : d4 = 25cm + Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : d3 = 60cm + Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: d1 = 30cm + Bề dày sườn dầm: Bề dầy sườn dầm thay đổi tuyến tính từ trên đỉnh trụ tới giữa nhịp 60cm - 30cm + Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ 110cm tại vị trí đỉnh trụ và giảm theo đường cong tới 30cm tại vị trí giữa nhịp. Bề dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn Lx được tính theo công thức sau: Trong đó: h2, h1: Bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp L : Chiều dài phần cách hẫng. + Tại vị trí đỉnh trụ, dầm được thiết kế dầm ngang đặc, chỉ chừa lại một lối thông có kích thước 1.5x1m và được tạo vút 20x20cm Kích thước chung dầm Super T 40m: Kết cấu phần dưới: - Mố hai đầu cầu kết cấu chữ U BTCT tựa trên nền móng cọc khoan nhồi đường kính 100cm. Sử dụng các trụ BTCT có tiết diện thân đặc đặt trên nền móng các cọc khoan nhồi đường kính (1á1.5)m Phương pháp thi công: - Phần dầm nhịp liên tục có tiết diện thay đổi được thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng, phần dầm nhịp liên tục có tiết diện không đổi được thi công đổ tại chỗ trên giàn giáo cố định, các nhịp giản đơn thi công bằng giá lao. Tính toán sơ bộ khối lượng kết cấu phương án 1 Tính toán kết cấu nhịp: - Kết cấu phần trên: Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn 4% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong là R=5000m Lớp phủ mặt cầu gồm các lớp: Bêtông nhựa hạt vừa 75mm. Lớp phòng nước 4mm. Sơ đồ phân đốt thi công nhịp chính Tính chiều cao mỗi đốt dầm hộp tại đáy biên ngoài theo đường cong bậc 2 có phương trình là: Y1 = a1X2 + b1 , a1 = = 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m Chú ý: chiều cao phần đốt hợp long và phần đốt trên trụ là không đổi. Bảng tổng hợp chiều cao tiết diện Thứ tự Tiết diện a1 b1 x(m) h(m) 1 S1 0.00095663 3 -1.00 3.00 2 S2 0.00095663 3 0.00 3.00 3 S3 0.00095663 3 4.50 3.019 4 S4 0.00095663 3 9.00 3.077 5 S5 0.00095663 3 13.50 3.174 6 S6 0.00095663 3 18.00 3.310 7 S7 0.00095663 3 22.50 3.484 8 S8 0.00095663 3 27.00 3.697 9 S9 0.00095663 3 31.50 3.949 10 S10 0.00095663 3 36.00 4.240 11 S11 0.00095663 3 40.00 4.531 12 S12 0.00095663 3 44.00 4.852 13 S13 0.00095663 3 48.00 5.204 14 S14 0.00095663 3 52.00 5.587 15 S15 0.00095663 3 57.50 6.000 16 S16 0.00095663 3 59.00 6.000 Phần cầu dẫn: dầm SUPER T Chiều dài: 40 m Chiều cao: 1750 mm Bản mặt cầu là bản liên tục nhiệt đổ tại chỗ, dày 200mm. Mặt cắt ngang phần cầu dẫn Tính toán khối lượng công tác phần kết cấu nhịp chính: Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng STT Tên đốt Tên mặt cắt Chiều dài đốt X (m) Diện tích mặt cắt Thể tích V(m3) 1 K0 S16 59.00 31.9528 2 K0 S15 1.5 57.50 31.9528 47.9292 3 K0 S14 5.5 52.00 14.7242 84.4267 4 K1 S13 4 48.00 13.8962 57.2408 5 K2 S12 4 44.00 13.1366 54.0656 6 K3 S11 4 40.00 12.4445 51.1622 7 K4 S10 4 36.00 11.8189 48.5268 8 K5 S9 4.5 31.50 11.1933 51.7774 9 K6 S8 4.5 27.00 10.6491 49.1454 10 K7 S7 4.5 22.50 10.1850 46.8768 11 K8 S6 4.5 18.00 9.7995 44.9651 12 K9 S5 4.5 13.50 9.4912 43.4041 13 K10 S4 4.5 9.00 9.2587 42.1872 14 K11 S3 4.5 4.50 9.1005 41.3082 15 K12 S2 4.5 0.00 9.0153 40.7606 16 1/2HL S1 1 -1.00 9.0153 9.0153 Tổng thể tích 712.7914 Thể tích khối đúc phần dầm hộp có chiều cao thay đổi: Vh thay đổi = 4 x 712.7914 = 2851,1656 m3 Phần dầm hộp đúc trên giàn giáo có chiều cao không đổi h = 3 m, chiều dày bản đáy cũng không đổi bằng 40 cm, chiều dày bản sườn không đổi ts = 40 cm. Như vậy tiết diện không đổi có diện tích mặt cắt ngang A = 9.0153 m2. Thể tích phần khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo là: Vh không đổi = A x 19 x 2 = 9.0153 x 19 x 2 = 342.5814 m3 Thể tích bê tông phần vách trên trụ là: Avách = 24,1623- 1.76= 22.4023 m2 Vvách = 2xV1vách = 4 x (3 x Avách ) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m3 Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là: Vliên tục = Vh thay đổi + Vh không đổi + Vvách = 3462.5746 m3 Tính toán khối lượng công tác phần kết cấu nhịp dẫn: Thể tích dầm Super T của cầu dẫn: Vdc=n.V1dầm=2x5x28.7=287 m3 Thể tích của dầm ngang: Vdn=0.25x1.42x2.35x4x6x2=40.04m3 Thể tích bản: Vb= 2x40x2.40= 192 m3 Thể tích của tấm đúc sẵn: VT= 2x40x0.128 = 10.2 m3 Thể tích bê tông phần nhịp cầu dẫn: Vnhịp cầu dẫn = VDc + VDn + VB + VT = 287+ 40.04+ 192+ 10.2 = 529.24 m3 Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu Vkết cấu nhịp toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn = 3991.82 m3 Khối lượng thép được tính theo hàm lượng cốt thép thường và cốt thép DƯL tham khảo của các cầu cùng kiểu kết cấu và có chiều dài nhịp tương đương được thiết kế và thi công trong thời gian gần đây. - Hàm lượng cốt thép thường: 110 (kg/m3 bê tông) - Hàm lượng cốt thép DƯL dầm hộp: 40 (kg/m3 bê tông) - Hàm lượng cốt thép DƯL dầm giản đơn: 30 (kg/m3 bê tông) Tính toán kết cấu trụ: Phương án I có 4 trụ từ P2 – P5: Khối lượng trụ cầu Trụ Chiều cao (m) Xà mũ (m3) Thân trụ Bệ trụ Tổng P2 10.300 40.320 114.742 552.000 707.062 P3 17.500 0.000 409.472 768.000 1177.472 P4 18.100 0.000 423.511 768.000 1191.511 P5 8.200 40.320 91.348 552.000 683.668 Tổng 80.640 1039.073 2640.000 3759.713 Tổng khối lượng bê tông trụ: V= 3759.713 m3 Hàm lượng cốt thép sơ bộ: 80 (kg/m3) Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu - Lan can: VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3 x 374.2 = 224.52 m3 - Diện tích lớp phòng nước dày 0.4 cm: APhòng nước = 11 x 374.2 = 4116.2 m2 - Thể tích bê tông nhựa: VBê tông nhựa = 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m3 ) Tính toán kết cấu mố: Thể tích của mố = Thể tích của thân mố + thể tích của cánh mố + thể tích bệ mố. Khối lượng mố cầu Mố Bệ mố Tường cánh Tường đỉnh Tường trước Tổng A1 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 A6 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 Vậy : Tổng khối lượng công tác bê tông mố: Vmố = 509.97 m3 Khối lượng bản quá độ cho cầu: V=11.2 m3 Cấu tạo mố cầu Figure 1 Tính toán sơ bộ số lượng cọc:  - Để tính toán sơ bộ số lượng cọc, ta sẽ tiến hành tính toán khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và khả năng chịu tải của cọc theo đất nền. Chọn loại cọc: - Dựa vào điều kiện địa chất của khu vực (lớp đất tốt nằm ở sâu), quyết định chọn móng cọc khoan nhồi cho tất cả các mố trụ của cầu. Với mố, trụ phần nhịp dẫn, dùng cọc D = 1m; trụ phần nhịp liên tục, dùng cọc D = 1.5m. Xác định sức chịu tải của cọc: - Thông thường và theo kinh nghiệm sức chịu tải của cọc theo vật liệu thường đảm bảo nên ta chỉ tính sức chịu tải theo đất nền. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Số liệu địa chất: Lớp 1 : Đất đắp sét cát màu nâu, nửa cứng dày 3m Lớp 2 : Bụi lẫn cát màu xám nâu rất mềm dày 12.8m Lớp 3 : Các cấp phối kém lẫn bụi màu xám nâu trạng thái chặt vừa dày 2.2m Lớp 4 : Sét cát màu xám nâu, rất mềm dày 3m Lớp 5 : Bụi màu nâu mềm dày 6.5m Lớp 6 : Sét gầy lẫn cát màu xám xanh rất cứng dày 10m Lớp 7 : Cát bụi màu vàng chặt rất dày - Các lớp đất yếu ta bỏ qua sức kháng của cọc. Sức kháng ở đầu cọc khoan nhồi tính theo công thức: QR = h{S(Qs.jqs + Qp.jqp) - W} (10.3.7.2- Trang 743) Trong đó: Qp = qp.Ap  và Qs = qs.As - QR: Sức chịu tải của cọc theo nền đất (N) - Qs: Sức kháng thân cọc (N) - Qp: Sức kháng mũi cọc (N) - jqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc (Bảng 10.5.5-2) - jqs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc (Bảng 10.5.5-2) - qp, Ap : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) và diện tích mũi cọc (mm2) - qs, As : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) và diện tích thân cọc (mm2) - h : Hệ số nhóm cọc, trong trường hợp này lấy h = 1 - W :Trọng lượng bản thân cọc (N) Theo Reese và Wright (1977) bảng 10.8.3.4.3–1 ta có: qs = 0.0028N (N), qp = 0.064N (N(Mpa). Do đó ta lập bảng tính như sau, tính với giá trị SPT trung bình theo chiều dày lớp: - Các hệ số jqp  và jqs tính theo bảng có giá trị jqs  = jqp = 0.45với = 0.9 theo “Phương pháp kiểm tra việc thi công các cọc và đánh giá khả năng chịu tải của chúng trong và sau khi đóng cọc vào đất sẽ được quy định trong các hồ sơ thầu”. Ta dùng phương pháp ‘’Đo sóng ứng suất cho 2% đến 5% số cọc, dùng phương pháp đơn giản để kiểm tra khả năng chịu tải, thí dụ phân tích đóng cọc” Sức chịu tải theo nền đất của cọc tại mố A1 (D = 1m, L= 70m) được tính như bảng sau: Bảng tính toán sức chịu tải của cọc D = 1m Chiều dày (m) Giá trị N As (m2) Ap (m2) qs (Mpa) qp (Mpa) Qs (T) Qp (T) jqs jqp S(Qi .jqi) 3 4 9.42 0.0112 0.256 10.55 0.405 0.405 4 5 15 15.7 0.042 0.96 65.94 0.405 0.405 27 2 17 6.28 0.0476 1.088 29.89 0.405 0.405 12 2 28 6.28 0.0784 1.792 49.24 0.405 0.405 20 2 32 6.28 0.0896 2.048 56.27 0.405 0.405 23 2 37 6.28 0.1036 2.368 65.06 0.405 0.405 26 2 30 6.28 0.084 1.92 52.75 0.405 0.405 21 2 33 6.28 0.0924 2.112 58.03 0.405 0.405 24 2 40 6.28 0.112 2.56 70.34 0.405 0.405 28 30 38 94.2 0.785 0.1064 2.432 1002.29 190.91 0.405 0.405 483 Sức chịu tải của cọc: QR 586 T Do địa chất tại khu vực làm cầu là tương đối đồng nhất, chiều dài các cọc gần bằng nhau, trong phần thiét kế sơ bộ, ta sẽ lấy sức chịu tải theo nền đất của cọc tại A1 làm kết quả chung cho các cọc có đường kính 1m còn lại. Tuy nhiên do thực tế thiết kế, để đảm bảo an toàn ta chọn Pnđ (D = 1m) = 400 T. Tương tự như vậy, ta sẽ tính sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ P6 và dùng kết quả này cho tất cả các cọc có đường kính 1.5m. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng dưới : Sức chịu tải theo nền đất của cọc tại trụ P6 (D = 1.5m, L= 70m) được tính như bảng sau: Bảng tính toán sức chịu tải của cọc D = 1.5m Chiều dày (m) Giá trị N As (m2) Ap (m2) qs (Mpa) qp (Mpa) Qs (T) Qp (T) jqs jqp S(Qi .jqi) 3 4 14.13 0.0112 0.256 15.83 0.405 0.405 6 5 15 23.55 0.042 0.96 98.91 0.405 0.405 40 2 17 9.42 0.0476 1.088 44.84 0.405 0.405 18 2 28 9.42 0.0784 1.792 73.85 0.405 0.405 30 2 32 9.42 0.0896 2.048 84.40 0.405 0.405 34 2 37 9.42 0.1036 2.368 97.59 0.405 0.405 40 2 30 9.42 0.084 1.92 79.13 0.405 0.405 32 2 33 9.42 0.0924 2.112 87.04 0.405 0.405 35 2 40 9.42 0.112 2.56 105.50 0.405 0.405 43 30 38 141.3 1.77 0.1064 2.432 1503.43 430.46 0.405 0.405 783 Sức chịu tải của cọc: QR 979 T Chọn Pnđ (D = 1.5m) = 800 (T) đưa vào sử dụng. Số cọc tại mố A1 – A6 - Xác định tải trọng tác dụng lên mố A1: + Tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp (DC, DW) Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp Trọng lượng bản thân mố: PMố = 2.5xVMố = 2.4 x 254.985 = 637.463 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = T/m Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.40 x 2.5 = 6.00 T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực mố: A1 Tuyến tính Đah áp lực mố 1 40m Diện tích đường ảnh hưởng áp lực mố: w = 20 DC = PMố+ (gdầm + gbản + glan can ) x w = 637.463 + ( 10.22 + 6.00 + 1.44 ) x 20 = 990.663 T DW = glớp phủ x w = 1.856 x 20 = 37.120 T Hoạt tải: Do tải trọng HL93: + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế: w=0.93T/m 40 m 1 4.3m 4.3m P=14.5T P=14.5T P=3.5T 0.89 0.79 Ta có: LL Xe tải= n.m.(1 + ).S(Pi .yi) + n.m.P. w 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 dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi, yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m LL1l(Xe tải)= 1 x 1.2 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20} = 58.524(T) LL2l(Xe tải)= 2 x 1 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20} = 97.54 (T) LL3l(Xe tải)= 3 x 0.85 x {1x[14.5x(1 + 0.87) + 0.739 x 3.5)] + 0.93 x 16.5} = 124.3635 (T) + Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế: P=11T 1 40 m 1.2m 0.97 P=11T w=0.93T/m LL1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 48.324(T) LL2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]=80.54 (T) LL3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 102.688 (T) Vậy: LL = max (LLXe tải , LLXe 2 trục ) = 124.364 (T) + Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài là: Nội lực Nguyên nhân Trạng thái giới hạn cường độ I DC (g D = 1.25) DW (gW = 1.5) LL (gLL= 1.75) PL (gPL= 1.75) P(T) 990.663 37.12 124.364 0 1511.645 PĐáy đài = 1511.645 ( T ) * Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng trụ, mố: nc = bxP/Pcọc Trong đó: + b: Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn; sơ bộ lấy b = 1.5 cho trụ; b = 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 trượt của đất đắp trên mố) + P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ. + Pcọc = Pnđ - Xác định số lượng cọc cho mố A1: Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: RĐáy đài = R = 1511.64(T) Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D: Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có : Với P = Pđn = 400 T Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = = 7.8 (cọc) Chọn 8 cọc bố trí như hình vẽ Dùng 8 cọc khoan nhồi f1000 mm bố trí ngàm vào đài 1200 mm, cự ly các cọc và khoảng cách các cọc được thể hiện trên hình vẽ. Mặt bằng móng A1 Số cọc của mố A6: Do cầu cấu tạo đối xứng, nên mố A1 và mố A6 có tải trọng tác dụng tại đáy đài là như nhau và cấu tạo giống nhau. Mặt bằng móng mố A6 Số cọc trụ P2 – P5 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ P2: Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: Trọng lượng bản thân trụ: Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 707.062 = 1696.9488 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = T/m Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.4 x 2.4 = 5.76 T/m Trọng lượng kết cấu nhịp chính: gnhịp ==26.793 T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối ( gần đúng ): 40m 80m 1 Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: w1 = 20, w2 = 40, w = 60 DC = PTrụ + (gcầu dẫn + glan can )xw1 + (g dầm liên tục + glan can)xw2 = 1696.9488 + (10.22 + 5.76 + 1.44 ) x 20 + ( 26.793 +1.44 ) x 40 = 3174.6688 (T) DW = glớp phủ x w = 1.856 x 60 = 111.36 ( T ) Hoạt tải: do tải trọng HL93 (LL) bao gồm 3 trường hợp, chọn trường hợp lớn hơn +TH1: 90% (2 xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế ) 4.3m 15m 4.3m 4.3m 14.5T 3.5T 14.5T w(LL) = 0.93T 14.5T 14.5T 3.5T 0.893 0.946 0.759 0.705 0.651 40m 80m 1 4.3m LL = 90% x n x m x [(1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải)= 0.9x3x0.85 x [1x14.5x(1+0.893+0.759+0.705) + + 1x3.5x(0.9463+0.6513) + 0.93 x 60] = 252.601 (T) +TH 2 : xe tải thiết kế + Tải trọng làn 40m 80m 1 4.3m 4.3m 14.5T 3.5T 14.5T w(LL) = 0.93T 0.893 0.946 LL = n x m x [(1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải)= 3x0.85 x [1x14.5x(1 + 0.9463) + 1x3.5x 0.893 + 0.93 x 60 ] = 222.224 (T ) +TH3: xe hai trục thiết kế+ tải trọng làn: 40 m 80m 1 1.2m 11T 11T w(LL) = 0.93T 0.9636 LL(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x [1x11x(1 + 0.9636 ) + 0.93 x 60] = 197.369 (T) Vậy: LL = max (LLTH1, LLTH2, LLTH3 ) = 252.601 ( T ) + Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài là: Nội lực Nguyên nhân Trạng thái giới hạn cường độ I DC (g D = 1.25) DW (gW = 1.5) LL (gLL= 1.75) PL (gPL= 1.75) P(T) 3174.668 111.36 252.601 0 4577.388 Vậy số lượng cọc cho trụ P2 là n = 1.5 x (4577.388/800) = 8.6 cọc Chọn 12 cọc bố trí 3 hàng Vì trụ P2 và P5 có ĐAH giống nhau nên tính tương tự ta cũng có số cọc bố trí cho P5 là 12 cọc Bố trí cọc cho cả hai trụ P2, P5 như hình vẽ : Mặt bằng móng trụ P2 – P5 Số cọc trụ P3 – P4 Tải trọng thường xuyên (DC , DW): gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: Trọng lượng bản thân trụ: Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 1177.472 = 2825.932 ( T ) Trọng lượng kết cấu nhịp (Hệ dầm mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Trọng lượng hệ dầm mặt cầu: gnhịp biên = 26.793 T/m gnhịp giữa = =28.512T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối trụ P3 ( gần đúng) Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: DC = PTrụ + gnhịp biên x w1 + gnhịp giữa x w2 + glan can x w = 2825.932 + 26.793 x 40 + 28.512 x 60 + 1.44 x 100 = 6742.136 ( T ) DW = glớp phủ x w = 1.856 x 100 = 185.6 ( T ) Hoạt tải:do tải trọng HL93 (LL) gồm 3 trường hợp lấy trường hợp lớn hơn TH1: 90%( 2 xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế ): LL = 90%.n.m.[ (1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn: Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải) = 0.9x3x0.85x [1x14.5x(1+0.9463+0.8392+0.8033) + 3.5x(0.9641+0.7675) + 0.93 x 100] = 346.77 ( T ) TH2: xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế: LL = n.m.[ (1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn: Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải) = 3x0.85x [1x14.5x(1+ 0.9641 )+ 1x3.5 x 0.9463 + 0.93 x 100] = 318.218 ( T ) TH3: xe hai trục thiết kế + tải trọng làn thiết kế: LL(Xe 2 trục) = 3x0.85x [1x 11x(1+0.99 ) + 0.93 x 100] = 292.97 ( T ) Vậy: LL= max (LLTH1 , LLTH2, LLTH3) = 346.77 ( T ) Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài ở trạng thái cường độ I là : PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL =1.25x 6742.136+ 1.5x 185.6 + 1.75x 346.77 = 9312.96 T Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: PĐáy đài = 9312.96 (T) Với phản lực đó ta chọn cọc đường kính là 1.5 m với cao độ mũi cọc là -73.3m Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D : Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có : Pc = 800 ( T ) Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = (cọc). Dùng 20 cọc khoan nhồi f1500 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên hình vẽ. Mặt bằng móng trụ P3 Bảng tổng hợp tính toán cọc Hạng mục Tên KL Bê tông(m3) P mố, trụ (T) DC DW LL Tổ hợp tải trọng Số lợng cọc bố trí Trụ biên P2 707.062 1696.949 3174.669 111.360 252.601 4577.388 12 (D=1.5) Trụ giữa P3 1177.472 2825.932 6742.136 185.600 346.770 9312.960 20 (D=1.5) Trụ giữa P4 1191.511 2859.626 6775.830 185.600 346.770 9355.036 20 (D=1.5) Trụ biên P5 683.668 1640.803 3118.523 111.360 252.601 4507.246 12 (D=1.5) Mố A1 254.985 611.964 990.663 37.120 124.364 1511.646 8 (D=1.0) Mố A6 254.985 611.964 990.663 37.120 124.364 1511.646 8 (D=1.0) Thống kê vật liệu cọc Hạng mục Số cọc D(m) chiều dài(m) Tổng Mố A1 8 1.00 70 560 Trụ biên P2 12 1.50 70 840 Trụ giữa P3 24 1.50 70 1680 Trụ giữa P4 24 1.50 70 1680 Trụ biên P5 12 1.50 70 840 Mố A6 8 1.00 70 560 Tổng chiều dài cọc d = 1m là L = 1120 m Tổng chiều dài cọc d = 1.5m là L = 5040m. Tính toán khối lượng mặt cầu và các tiện ích công cộng: - Lớp phủ mặt cầu: + Lớp phòng nước: 12 x 374.2 = 4490.4 (m2) + Bê tông asphal: 11 x 374.2 x 0.07 = 288.134(m3). - Đèn chiếu sáng: 38 cột (Bố trí dọc hai bên cầu với khoảng cách 20m) - Bê tông lan can: 0.3 x 2 x 374.2 = 224.52 (m3) - Cốt thép lan can và thép tay vịn: + Hàm lượng sơ bộ: 100 (kg/m3) + Khối lượng: 22452 (kg) Tổng mức đầu tư Các căn cứ lập Tổng mức đầu tư: Định mức xây dựng cơ bản số 1242/1998/QĐ - BXD ngày 25/11/998 của Bộ xây dựng Đơn giá ca máy số 1260/1998/QĐ - BXD ngày 28/11/1998. Điều chỉnh theo TT 03/2000/TT - BXD. Máy thi công 1,07x hệ số 1,055. Chi phí nhân công theo bảng lương A6 với lương khởi điểm là 210 000 đồng. Thông tư 03/2001/TTLT - BLĐTBXH - BTC ngày 18/1/2001 hướng dẫn thực hiện chế độ phụ cấp khu vực. Thông tư số 19/LĐTBXH - TT ngày 2/6/1993 hướng dẫn thực hiện chế độ phụ cấp lưu động. Thông tư 09/2000/TT - BXD ngày 17/7/2000 của Bộ xây dựng về việc hướng dẫn lập và quản lý chi phí xây dựng công trình thuộc các dự án đầu tư. Thông tư 109/2000/TT - BTC ngày 13/11/2000 hướng dẫn chế độ thu, nộp và sử dụng lệ phí thẩm định đầu tư. Quyết định số 14/2000/QĐ - BXD ngày 20/7/2000 về việc ban hành định mức chi phí tư vấn đầu tư và xây dựng. Thông tư số 633TC/QĐ - TCNH ngày 14/6/1995 về quy tắc bảo hiểm mọi rủi ro trong xây dựng. Thông tư 70/2000/TT - BTC ngày 17/7/2000 của Bộ Tài Chính về quyết toán vốn đầu tư. Giá vật liệu: Theo thông báo số 88/2001.TB.LS của UBND tỉnh – Sở XD – Sở TC - VG ngày 16 tháng 7 năm 2001 của UBND tỉnh NA về việc ban hành đơn giá vật liệu xây dựng đến hiện trường xây lắp. Các văn bản hiện hành khác. Tổng kinh phí Thống kê vật liệu chủ yếu PA 1 STT Hạng mục công trình Chỉ tiêu VL Khối lượng A. Kết cấu phần trên 1 Bê tông dầm Super T 40m +dầm ngang =55MPa 327.04 2 Bê tông bản mặt cầu (Phần dầm Super T)+ tấm đúc sẵn =30MPa 202.2 3 Bê tông dầm hộp liên tục =55MPa 3462.57 4 Bê tông át phan mặt cầu 308.7 5 Bê tông lan can =30MPa 224.52 6 Cốt thép thường dầm Super T (170kg/1m3) fy=400MPa 55.59 7 Cốt thép thường bản mặt cầu (Phần dầm Super T), (170kg/1m3) fy=400MPa 34.37 8 Cốt thép thường dầm hộp liên tục (160kg/1m3) fy=400MPa 554.01 9 Cốt thép lan can (100kg/1m3) fy=400MPa 22.45 10 Cốt thép CĐC Super T (23.25kg/1m3) 12.7mm 76.04 11 Cốt thép C.Đ.C dầm hộp liên tục(64.5kg/1m3) 15.2mm 223.34 12 Gối cao su 18.00 13 Điện chiếu sáng 40.00 B. Kết cấu phần dưới 15 Bê tông mố + Bản liên tục nhiệt =30MPa 521.17 16 Bê tông thân trụ =30MPa 1039.07 17 Bê tông xà mũ, bệ kê gối trụ cầu dẫn =30MPa 80.64 18 Bê tông bệ móng trụ =30MPa 2640 21 Cốt thép mố ( 90kg/1m3) fy=400MPa 47.05 22 Cốt thép thân trụ (100kg/1m3) fy=400MPa 103.9 23 Cốt thép xà mũ, bệ kê gối trụ cầu dẫn,(100kg/1m3) fy=400MPa 8.06 24 Cốt thép bệ móng trụ (100kg/1m3) fy=400MPa 264.0 25 Cọc khoan nhồi D100 cm 768.00 26 Cọc khoan nhồi D150cm 1728 27 Cọc khoan nhồi D200 cm 2400 Tổng mức đầu tư phương án 1 Số hiệu đơn giá Hạng mục Đơn vị Khối lợng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) G Tổng mức đầu tư đồng A+B+C+D 92,632,998,600 A Giá trị dự toán xây lắp đồng AI+AII 73,169,825,118 AI Xây lắp chính đồng I+II 70,355,601,075 I Kết cấu phần trên 35,293,917,000 1 Bê tông át phan mặt cầu m3 308.7 1,300,000 401,310,000 2 Bê tông lan can m3 224.52 600,000 134,712,000 3 Thép lan can T 22.452 6,500,000 145,938,000 4 Bê tông dầm cầu m3 3789.61 6,500,000 24,632,465,000 5 Cthép thờng bản - dầm cầu T 666.42 7,500,000 4,998,150,000 6 Cốt thép DƯL dầm cầu T 299.38 12,000,000 3,592,560,000 7 Gối cao su loại nhỏ cái 10 6,000,000 60,000,000 8 Gối cao su loại lớn cái 8 60,000,000 480,000,000 9 Khe co dãn 10cm m 2 8,000,000 16,000,000 10 Khe co dãn 20cm m 2 20,000,000 40,000,000 11 Lớp phòng nớc m2 4116.2 110,000 452,782,000 12 Điện chiếu sáng cột 40 8,500,000 340,000,000 II Kết cấu phần dưới 35,061,684,075 13 Bê tông mố m3 521.17 800,000 416,936,000 14 Bê tông trụ m3 1039.07 800,000 831,256,000 15 Cốt thép mố T 47.05 7,000,000 329,350,000 16 Cốt thép trụ T 103.9 7,500,000 779,250,000 17 Cọc khoan nhồi F100cm m 768 3,000,000 2,304,000,000 18 Cọc khoan nhồi F150cm m 1728 4,500,000 7,776,000,000 19 Cọc khoan nhồi D200cm m 2360 7,500,000 17,700,000,000 20 Công trình phụ trợ % 7 I +II 4,924,892,075 AII Xây lắp khác % 4 AI 2,814,224,043 B Chi phí khác(Tạo MB, QLDA..) % 6 A 4,390,189,507 C Dự phòng % 10 A+B 7,756,001,463 D Trượt giá % 10 A 7,316,982,512 E1 Các chỉ tiêu kinh tế E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 g/f 20,629,120 Phương án kết cấu 2: cầu dây văng 3 nhịp Tổng quát Sơ đồ nhịp: Cầu dây văng 3 nhịp: (87 + 182 + 87)m Lựa chọn sơ bộ kết cấu nhịp Theo yêu cầu về độ võng của nút dây treo là nhỏ nhỏ nhất: yi = Trong đó: Si , Li : Là lực dọc và hình chiếu của dây văng thứ i lên phương dọc cầu. E, Ai : Độ cứng chịu kéo của dây văng thứ i ai : Góc nghiêng của dây văng thứ i Ta thấy yi nhỏ nhất khi sin2ai = 1 2ai = 90o ai = 45o Theo yêu cầu về chuyển vị của đỉnh tháp cầu là nhỏ nhất: Trong đó: So : Lực dọc trong dây neo. H : Chiều cao tháp cầu. E.Ao : Độ cứng chịu kéo của dây neo. ai : Góc nghiêng của dây neo so với phương ngang. nhỏ nhất khi sin2ao = 1 2ao = 90o ao = 45o Như vậy khi góc nghiêng đạt giá trị 45o thì độ cứng của cầu đạt giá trị lớn nhất, lúc đó chiều cao của tháp cầu bằng chiều dài nhịp biên. Tuy nhiên góc nghiêng của dây neo lớn thì tháp cầu sẽ rất cao, làm tăng kích thước và khối lượng vật liệu. Khi đó tháp cầu làm việc bất lợi do chịu uốn dọc, làm tăng lực nhổ, đặc biệt công nghệ thi công gặp nhiều khó khăn. Thực tế cho thấy góc nghiêng hợp lý về chịu lực và kinh tế của dây văng nghiêng nhất là 22o – 24o . Từ đó xác định được chiều cao hợp lý của tháp cầu. Góc nghiêng của các dây văng còn lại được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo độ cứng tốt nhất của hệ và tránh mô men uốn lớn trong tháp. Do đó kiến nghị dùng sơ đồ dây hình rẻ quạt là hợp lý nhất, nó khắc phục được nhược điểm của sơ đồ dây đồng quy và song song. Căn cứ vào yêu cầu thiết kế, tình hình địa chất, thuỷ văn, yêu cầu mỹ quan, kiến trúc, địa hình của vị trí dựng cầu, ta đưa ra sơ đồ của cầu dây văng như sau. Sơ đồ cầu chính dây văng Theo sơ đồ trên ta thấy cầu dây văng có một hình dáng kiến trúc đẹp, hài hoà và thích hợp với công nghệ thi công hiện nay (Dùng xe đúc để đúc hẫng từ 2 tháp ra 2 bên mà không cần giàn giáo hay hệ phao, phà trên sông). Với công nghệ thi công này thì hầu như không ảnh hưởng tới chế độ thuỷ văn của sông. Số lượng dây và chiều dài khoang: - Chiều dài khoang: + Hiện nay cầu dây văng thường được thi công theo công nghệ đúc hẫng hay lắp hẫng. Trong công nghệ thi công hẫng thì khoang dầm càng nhỏ vừa thích hợp với chiều dài đốt đổ bê tông, vừa làm cho cấu tạo neo đơn giản do lực tác dụng lên dây nhỏ. Khoang dầm nhỏ làm giảm mô men uốn cục bộ trong phạm vi khoang, nâng cao độ an toàn cho công trình khi sửa chữa thay thế dây hoặc neo. Do đó kiến nghị dùng hệ dây nhiều khoang nhỏ. Với dầm cứng bằng BTCT thì ta quyết định chọn như sau: + Nhịp giữa gồm 29 khoang trong đó: 2 khoang áp trụ tháp mỗi khoang dài 9 m. 1 khoang đốt hợp long 8 m. 26 khoang còn lại đều nhau mỗi khoang 6 m. Nhịp biên gồm 14 khoang trong đó: 1 khoang áp trụ tháp dài 9m. 13 khoang giữa mỗi khoang dài 6 m. - Số lượng dây và tiết diện dây: Theo số lượng khoang và chiều dài khoang đã chọn thì số lượng dây nhịp biên là 14 cặp dây và nhịp giữa là 28 cặp dây. Hiện nay các tao cáp cường độ cao trong cầu dây văng thường được tổ hợp từ các tao cáp đơn vì các tao cáp đơn dễ vận chuyển, lắp đặt và thích hợp với các hệ thống neo hiện nay. Do đó sử dụng các tao cáp đơn loại 15.2mm gồm 7 sợi thép f5. Thiết kế mặt cắt ngang dầm chính: Dầm cứng đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong cầu dây văng, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải trọng, độ cứng, độ ổn định, công nghệ thi công và giá thành xây dựng. Do dầm cứng chủ yếu chịu nén nên dùng BTCT, đặc biệt là công nghệ thi công hẫng. Do đó em quyết định chọn mặt cắt ngang dầm cứng là loại dầm đơn năng bằng BTCT gồm 2 dầm chủ tiết diện hình thang (tạo vát để thoát gió). Liên kết với nhau bằng dầm ngang và bản mặt cầu. - Chiều cao dầm chủ: Với hệ 3 nhịp 2 mặt phẳng dây: Với L = 182m h = 1.8m. Chiều cao bản mặt cầu hb = 30cm. Chiều cao dầm ngang: hdn = 1,5m, dầy 50cm, bố trí cách nhau 6m. Tháp cầu: Từ góc nghiêng của dây văng thoải nhất amin = 23.4o, ta xác định được chiều cao của tháp htháp = 42m (Chiều cao từ gối cầu đến đỉnh tháp ). Dự kiến thiết kế tiết diện của tháp là dạng tiết diện hộp rỗng. Kết cấu phần trên: Dầm chủ là dầm bê tông cốt thép kết hợp với dây văng với sơ đồ nhịp 87m + 182m + 87m có chiều cao không đổi 1.8m. Chiều dài toàn cầu tính đến 2 đuôi mố là 370 m. Kết cấu phần dưới: Mố hai đầu cầu kết cấu chữ U trên nền móng gồm các cọc khoan nhồi đường kính100 cm. 2 trụ T1, T2 là 2 trụ dây văng có chiều cao 54m trên nền móng gồm các cọc khoan nhồi đường kính 150cm. Bề rộng móng trụ theo phương dọc cầu 11m, phương ngang cầu 20m. Phương pháp thi công : Thi công kết cấu nhịp bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng. Tính toán sơ bộ khối lượng kết cấu phương án 2 Tính toán kết cấu nhịp: Phương án II là một kết cấu dây văng 3 nhịp, nhịp chính dài 182m + 2 nhịp biên dài 87m. Mặt cắt ngang dầm gồm 2 dầm chủ bê tông cốt thép tiết diện có chiều cao không đổi 1.8m, bản mặt cầu dầy 30cm. Khoảng cách giữa các dầm ngang là 6m bằng khoảng cách giữa các khoang dây văng. Diện tích tiết diện dầm: 7.33m2 + Thể tích dầm: Vd = 7.33x370 = 2609.48m3 + Thể tích 1 dầm ngang: Vn = 0.5 x 1.5x11.6 = 8.7 m3 + Số lượng dầm ngang n = 56 dầm ( bằng số cặp dây) + Khối lượng dầm ngang: Vn= 8.7 x 54 = 469.8 m3 + Khối lượng bê tông dầm chủ + dầm ngang: Vd= Vdc+ Vdn= 3079.28m3 + Khối lượng thép được tính theo hàm lượng cốt thép thường và cốt thép DƯL tham khảo của các cầu cùng kiểu kết cấu và có chiều dài nhịp tương đương được thiết kế và thi công trong thời gian gần đây. - Hàm lượng cốt thép thường: 110 (kg/m3 bê tông) - Hàm lượng cốt thép DƯL dầm chủ: 40 (kg/m3 bê tông) Vậy: - Khối lượng cốt thép thường dầm chủ + dầm ngang: 338720.8 kg - Khối lượng cốt thép DƯL dầm chủ : 104379.2 (kg) Tính toán sơ bộ kích thước của tháp, tiết diện dây văng: - Tính toán sơ bộ tiết diện kích thước tháp cầu: Coi cầu dây văng là hệ đối xứng chịu nguyên nhân đối xứng, theo cơ học kết cấu có thể đưa về sơ đồ nửa hệ có sơ đồ như sau: - Để tính toán áp lực lên trụ tháp lấy mô men đối với điểm O (coi toàn bộ dây văng và dầm là một hệ cứng) Sử dụng tháp có dạng hình thang (Chữ H), diện tích tối thiểu của một cột tháp có thể xác định theo công thức: At = = Trong đó: At : Diện tích một cột tháp (tháp 2 cột) g, W :Tĩnh tải và hoạt tải (tải trọng làn) tính toán tác dụng đều trên một giàn dây. l1 , l2 : Chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính l1 = 87m, l2 = 182m. Rn: Cường độ vật liệu làm tháp bê tông cấp 40 Mpa có Rn = 190Kg/cm2 a :Góc nghiêng của chân tháp so với phương ngang, a = 83o. Pxe :Tải trọng xe thiết kế, coi gần đúng xe là lực tập trung đứng tại vị trí tháp cầu: 35 + 145 + 145 = 325KN Xét trường hợp nguy hiểm, em tính toán cho một chân của trụ tháp (có kể đến hệ số phân phối ngang của hoạt tải) + Tĩnh tải : Do tải trọng bản thân hệ dầm mặt cầu: DC1 Tải trọng lớp phủ mặt cầu (DW): Tải trọng lan can (DC2): Phản lực tác dụng lên trụ do kết cấu nhịp cầu tác dụng lên một chân trụ tháp: với l1 = 87m, l2 = 182m Nội lực do tĩnh tải Nội lực gi(KN/m) Pit(KN) DC1 202.00 18391.29 DC2 11.04 1005.15 DW 18.98 1728.05 + Hoạt tải: Xác định hệ số phân phối ngang: Đường ảnh hưởng của gối dây văng: Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn xe HL93: Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế HL93: Vậy nội lực do tải trọng hoạt tải : W = 3.1 KN/m (Theo phương ngang cầu tải trọng rải đều trên 3000mm nên lấy (1/3)x9.3 = 3.1 KN/m) Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn I: Tải trọng DC1 DC2 DW P Hệ số vượt tải n 1.25 1.25 1.5 1.75 Pi(KN) 18391.28 1005.15 1728.05 3653.49 Pixni(KN) 22989.1 1256.4375 2592.075 6393.6075 PTT=1,05.S Pixni(KN) 34892.781 Diện tích tối thiểu của cầu là: Chọn tiết diện của tháp cầu chữ H có dạng hình hộp thay đổi. - Diện tích thật của đỉnh tháp: 3.8x2 - 2.8x1 = 4.8 m2 > 3.67 m2 - Diện tích thật của chân tháp:2 x 4.5 = 9m2 > 3.67m2 Diện tích trung bình của một cột tháp: >3.67m2Đạt - Tính toán sơ bộ khối lượng tháp cầu Thể tích một trụ tháp: V 1trụ= 2x(12.1x9 + 42x4.8) + 1.5x2.5x15.75+1.5x2x11= 713.06m3 Thể tích bệ móng của một tháp: Vbệ= 16 x 28 x 5 = 2240 m3 Thể tích bê tông 1 tháp cầu: Vtháp=(V 1trụ+ Vbệ) = 2953.06 m3 Thể tích bê tông 2 tháp cầu: V2tháp= 5906.12 m3 + Hàm lượng sơ bộ: 80(kg/m3). + Khối lượng cốt thép: 472489.6 kg Tính toán khối lượng dây cáp: - Để tính toán khối lượng dây cáp ta phải tính sơ bộ diện tích từng dây. Trước tiên phải tính toán nội lực trong các dây + Trong cầu dây văng, dây làm việc như gối đàn hồi chịu kéo, nội lực trong dây đạt giá trị lớn nhất khi hoạt tải đứng trên toàn cầu. Khi đó lực dọc trong dây thoải nhất ở giữa nhịp là lớn nhất xác định theo công thức: 0.463 ai i-1 p g 6000 4300 i di 0.283 P i+1 di+1 8000 1 4300 Trong đó: g :Tĩnh tải tính toán phân bố đều tác dụng lên dây. p: Hoạt tải tính toán phân bố đều tác dụng trên dây. Trong đoàn xe HL93 có một xe tải thiết kế, để tiện tính toán ta đưa về tải trọng phân bố đều (xe hai trục thiết kế qui về tải trọng tập trung không gây bất lợi bằng) Ktđ= d,dg: Chiều dài 2 khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhất ag: Góc nghiêng của dây văng thoải nhất ở khu giữa nhịp. Tĩnh tải : Do tải trọng bản thân hệ dầm mặt cầu: DC1 Tải trọng lớp phủ mặt cầu (DW): Tải trọng lan can (DC2): Nội lực trong dây văng do tải trọng tĩnh tác dụng (một dây): Với d = 8m, dg= 6m, ag= 230 Nội lực do tĩnh tải Nội lực gi(KN/m) Pit(KN) DC1 202.00 1810.30 DC2 11.04 98.94 DW 18.98 170.10 Hoạt tải: Hệ số phân phối ngang của tải trọng làn xe HL93: Hệ số phân phối ngang của tải trọng xe tải thiết kế HL93: pLL= 1.74 x Ktđ = 1.74 x 31.72 = 55.19 KN/m Nội lực trong dây văng do tải trọng hoạt tải tác dụng (một dây): Với d =6m, dg = 8m, g= 230 Nội lực p (KN/m) Simax (KN) W 16.18 281.91 LL 55.19 961.60 Tổ hợp nội lực theo trạng thái giới hạn I: Tải trọng Hệ số Stcmax(KN) Sttmax(KN) DC1 1.25 1810.30 2262.87 DC2 1.25 98.94 123.67 DW 1.5 170.10 255.14 W 1.75 281.91 493.35 LL 1.75 961.60 1682.81 S1 max= 4817.84 KN - Nội lực trong các dây văng còn lại trong phạm vi nhịp được xác định theo công thức: với ai là góc nghiêng của dây văng thứ i Bảng tổng hợp nội lực trong dây Dây số ai sinai Smax (KN) Si (KN) 1 23 0.391 4817.84 4817.84 2 24 0.407 4817.84 4628.24 3 25 0.422 4817.84 4454.30 4 26 0.438 4817.84 4294.23 5 27 0.454 4817.84 4146.47 6 28 0.469 4817.84 4009.73 7 29 0.485 4817.84 3882.86 8 31 0.515 4817.84 3654.95 9 34 0.559 4817.84 3366.31 10 37 0.602 4817.84 3127.86 11 41 0.656 4817.84 2869.20 12 46 0.719 4817.84 2616.73 13 53 0.798 4817.84 2356.82 14 64 0.899 4817.84 2094.03 - Tiết diện dây văng được xác định theo công thức Si: Nội lực trong dây thứ i R: Cường độ tính toán của vật liệu, R = 0.45Rg Rg: Cường độ giới hạn của dây, Rg= 1860 MpaR = 0.45x1860 = 837 Mpa = 83.7 KN/cm2 Tiết diện dây văng được tổ hợp từ các tao cáp đường kính 15.2mm có diện tích f = 1.4 cm2 (gồm 7 sợi f5) Số tao cáp trong từng dây văng: Bảng tổng hợp tiết diện dây văng Dây số Si (KN) Ai(cm2) Số tao Chọn Diện tích thực (cm2) 1 4817.84 57.56 41.11 42 58.8 2 4628.24 55.30 39.50 40 56 3 4454.30 53.22 38.01 39 54.6 4 4294.23 51.30 36.65 37 51.8 5 4146.47 49.54 35.39 36 50.4 6 4009.73 47.91 34.22 35 49 7 3882.86 46.39 33.14 34 47.6 8 3654.95 43.67 31.19 32 44.8 9 3366.31 40.22 28.73 29 40.6 10 3127.86 37.37 26.69 27 37.8 11 2869.20 34.28 24.49 25 35 12 2616.73 31.26 22.33 23 32.2 13 2356.82 28.16 20.11 21 29.4 14 2094.03 25.02 17.87 18 25.2 - Tính toán nội lực trong dây neo Riêng dây neo làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp giữa. khi đó nội lực trong dây neo xác định theo công thức: Trong đó St o: Nội lực trong dây neo do tĩnh tải (một dây) neo i 6000 dn a n g 1 i với dn = 6m, an= 230 Tải trọng Hệ số gi (KN/m) Simax (KN) DC1 1.25 202.00 969.80 DC2 1.25 11.04 53.00 DW 1.50 18.98 91.12 S0t = 1113.93 KN Sho: Nội lực trong dây neo do hoạt tải Shi: Nội lực trong dây văng thứ i do hoạt tải :Tổng số lực trong dây do hoạt tải, tính từ dây thứ j đến dây thứ k (j, k là dây đầu và dây cuối ở nhịp chính tính từ tháp cầu ra giữa nhịp chính j = 1, k = 14) ai: Góc nghiêng của dây văng thứ i a0: Góc nghiêng của dây neo - Trong trường hợp này hoạt tải bao gồm tải trọng làn phân bố đều W = 3.1 KN/m trên 1/2 nhịp giữa theo phương dọc cầu (91m), tải trọng xe 3 trục thiết kế (bất lợi hơn 2 trục) coi như lực tập trung đặt tại nhịp giữa theo phương thẳng đứng có kể tới hệ số phân phối ngang (vì chiều dài trục xe quá nhỏ so với chIều dài cầu) + Ta có nội lực trong dây lớn nhất do tải trọng làn gây ra phía nhịp giữa là: Shmax = 493.35 KN (tính ở trên như đối với trường hợp tính 1 dây vì tải trọng làn phân bố đều trên toàn cầu) + Tải trọng lớn nhất của xe tải có thể đạt được: Pxe = 1.74 x (1 + 0.25) x 325 = 706.88 KN Do trên cầu chỉ có tối đa 1xe tải/1làn nên kể đến trường hợp bất lợi nhất (hoạt tải lệch hẳn về 1 phía theo ngang cầu). Theo phương dọc cầu có khi hoạt tải lệch về 1 bên dây neo đầu cầu nên để an toàn ta coi như toàn bộ tải trọng xe chỉ tác dụng lên 1 dây neo( toàn cầu có 4 dây neo). Dời lực tập trung này đặt tại dây neo, ta tính được nội lực do xe tải gây ra trong dây neo: Shmax = 706.88 x sinαneo = 706.88 x sin230 = 276.2 KN Bảng tính toán nội lực trong các dây do tải trọng làn gây ra Dây số ai cosai Shmax(KN) Shimax(KN) Shimaxx cosai/cosan 1 23 0.921 493.350 493.350 493.350 2 24 0.914 493.350 473.935 470.356 3 25 0.906 493.350 456.124 449.096 4 26 0.899 493.350 439.732 429.371 5 27 0.891 493.350 424.602 411.010 6 28 0.883 493.350 410.599 393.864 7 29 0.875 493.350 397.608 377.809 8 31 0.857 493.350 374.269 348.544 9 34 0.829 493.350 344.712 310.496 10 37 0.799 493.350 320.295 277.935 11 41 0.755 493.350 293.808 240.944 12 46 0.695 493.350 267.955 202.280 13 53 0.602 493.350 241.340 157.870 14 64 0.439 493.350 214.430 102.227 Tổng nội lực do hoạt tải gây ra tại dây neo là: Sh0 = Sh0W + Sh0LL = 4665.15 + 276.2 = 4941.35 KN Vậy: tao Chọn n = 60 tao - Tính toán sơ bộ khối lượng dây văng + Tính cho một dàn dây khối lượng dây phần nhịp chính Dây số Số tao chọn Diện tích dây (cm2) Chiều dài dây(m) V(m3) M(kg) 1 42 58.8 94.81 0.557 4376.240 2 40 56.0 88.72 0.497 3900.131 3 39 54.6 77.25 0.422 3311.012 4 37 51.8 76.59 0.397 3114.379 5 36 50.4 70.56 0.356 2791.636 6 35 49.0 64.55 0.316 2482.916 7 34 47.6 58.59 0.279 2189.274 8 32 44.8 52.68 0.236 1852.650 9 29 40.6 46.84 0.190 1492.838 10 27 37.8 41.10 0.155 1219.560 11 25 35.0 35.51 0.124 975.637 12 23 32.2 30.15 0.097 762.102 13 21 29.4 25.17 0.074 580.898 14 18 25.2 20.84 0.053 412.257 Tổng 29461.530 khối lượng dây phần nhịp biên Dây số Số tao chọn Diện tích dây (cm2) Chiều dài dây(m) V(m3) M(kg) neo 60 84.00 94.81 0.796 6251.771 2 40 56.00 88.72 0.497 3900.131 3 39 54.60 77.25 0.422 3311.012 4 37 51.80 76.59 0.397 3114.379 5 36 50.40 70.56 0.356 2791.636 6 35 49.00 64.55 0.316 2482.916 7 34 47.60 58.59 0.279 2189.274 8 32 44.80 52.68 0.236 1852.650 9 29 40.60 46.84 0.190 1492.838 10 27 37.80 41.1 0.155 1219.560 11 25 35.00 35.51 0.124 975.637 12 23 32.20 30.15 0.097 762.102 13 21 29.40 25.17 0.074 580.898 14 18 25.20 20.84 0.053 412.257 Tổng 31337.062 Khối lượng dây văng 1 dàn dây: M = Mb + Mc = 29461.53 + 31337.062 = 60798.592 kg Khối lượng dây văng toàn cầu: Mv = 4.M = 243195 kg Kết cấu bên dưới: - Mố cầu: Trong cầu dây văng thì hầu hết tảI trọng đều truyền vào dây văng nên gần đúng có thể coi mố chịu tảI trọng như phương án 1 => Lấy kết quả tính toán từ phương án I, 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 Cao Tường cánh Thân mố Bệ móng Vmố(m3) A0 7.8 25.838 161.951 440 627.789 A3 7.8 25.838 161.951 440 627.789 Khối lượng cốt thép : + Hàm lượng sơ bộ: 80 (kg/m3) + Khối lượng cốt thép :m = 2 X 80 X 627.789 = 100446.24 (kg) Tính toán số cọc: Tải trọng tác dụng lên trụ T1-T2 Tĩnh tải Phản lực Hoạt tải Tung độ đường ảnh hưởng DT DAH Phản lực Tháp cầu 10392.863 Làn 205 486.158 Kết cấu nhịp + dây 4143.624 2 xe tải 141.942 Lan can (T/m) 246 14.5 1 0.968 0.928 0.912 Lớp phủ (T/m) 659.5875 3.5 0.984 0.898 1 xe tải 82.01348 14.5 1 0.984 3.5 0.968 DC 14782.487 2 trục 55.97658 DW 659.5875 11 1 0.995 Tổng tải trọng tính toán dới đáy bệ mố ở TTGH cờng độ I 20566.66 Tính toán sức chịu tải của cọc: - Tính giống như phương án I, do tải trọng tác dụng lớn nên ta chọn cọc D = 2.0m (L = 100 m) Sử dụng cọc D = 2.0mPcọc = 1900 T Do 2 trụ tháp giống nhau nên ta bố trí cho 1 trụ Số lượng cọc cần thiết là : n = chọn 18 cọc Với mố chọn 8 cọc D = 1.0m (sức chịu tải của cọc như PAI) Bố trí cọc cho mố và trụ tháp như hình vẽ Bảng tính toán sức chịu tải của cọc D = 2.0 m Chiều dày (m) Giá trị N As (mm2) Ap (mm2) qs (Mpa) qp (Mpa) Qs (T) Qp (T) jqs jqp S(Qs.jqs+Qp.jqp)(T) 3 4 18.84 3.14 0.0112 21.10 0.405 0.405 9 5 15 31.4 3.14 0.042 131.88 0.405 0.405 53 2 17 12.56 3.14 0.0476 59.79 0.405 0.405 24 2 28 12.56 3.14 0.0784 98.47 0.405 0.405 40 2 32 12.56 3.14 0.0896 112.54 0.405 0.405 46 2 37 12.56 3.14 0.1036 130.12 0.405 0.405 53 2 30 12.56 3.14 0.084 105.50 0.405 0.405 43 2 33 12.56 3.14 0.0924 116.05 0.405 0.405 47 2 40 12.56 3.14 0.112 140.67 0.405 0.405 57 60 38 376.8 3.14 0.1064 2.432 4009.15 764.04 0.405 0.405 1933 Sức chịu tải của cọc: QR 1973 Mặt bằng cọc mố A0 Mặt bằng cọc tháp cầu T1 – T2 Thống kê vật liệu cọc A0 T1 T2 A1 D(mm) 1000 2000 2000 1000 Số lượng 8 18 18 8 l(m) 70 100 100 70 Tổng 560 1800 1800 560 - Tổng chiều dài cọc d = 1000 là L = 1120 m - Tổng chiều dài cọc d = 2000 là L = 3600m Tính toán khối lượng mặt cầu và các tiện ích công cộng: - Lớp phủ mặt cầu: + Lớp phòng nước: 12 x 370 = 4440 (m2) + Bê tông asphal: 11 x 370 x 0.07 = 305.25 (m3). - Đèn chiếu sáng: 38 cột (Bố tri dọc hai bên cầu với khoảng cách 20m) - Bê tông lan can: 0.3 x 2 x 370 = 222 (m3) - Cốt thép lan can và thép tay vịn: + Hàm lượng sơ bộ: 100 (kg/m3) + Khối lượng: 22200 (kg) Tổng kinh phí Thống kê vật liệu toàn cầu PA 2 STT Hạng mục công trình Vật liệu Đơn vị Khối lượng A. Kết cấu phần trên 1 Bê tông dầm cứng + dầm ngang f'c=50MPa m3 4594.986 2 Dây văng m 1853.804585 3 Bê tông át phan mặt cầu m2 779.35 4 Bê tông lan can f'c=50MPa m3 272.5 5 Lớp phòng nước m2 5995 6 Cốt thép thường dầm cứng (160kg/1m3) fy=400MPa T 735.19776 7 Cốt thép lan can (100kg/1m3) fy=400MPa T 27.25 8 Cốt thép C.Đ.C dầm cứng (64.5kg/1m3) 15.2mm T 296.376597 9 Gối cao su cái 8 10 Điện chiếu sáng cột 40 B. Kết cấu phần dưới 11 Bê tông mố + bản quá độ f'c=30MPa m3 1268.338 12 Bê tông trụ + tháp cầu f'c=50MPa m3 8660.7195 13 Cốt thép mố ( 90kg/1m3) fy=400MPa T 114.15042 14 Cốt thép trụ + tháp cầu ( 100kg/1m3) fy=400MPa T 866.07195 15 Cọc khoan nhồi F200 cm f'c=30MPa m 4392 Tổng mức đầu tư phương án 2 Số hiệu đơn giá Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền Tổng mức đầu tư đ (A+B+C+D) 151,270,970,612 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 119,487,338,556 AI Gtrị dtoán xây lắp chính đ I+II 114,891,671,689 I Kết cấu phần trên đ 73,118,713,429 1 Cáp văng T 303.405 25,000,000 7,585,126,666 2 ống HDPE( Hight density polyethylene sheath) m 5.461 300,000 1,638,387 3 Neo + phụ kiện cái 352 30,000,000 10,560,000,000 4 Căng cáp văng T 145.2 5,000,000 726,000,000 5 BTCT nhịp dây văng m3 4,595 5,000,000 22,974,930,000 6 Cốt thép tháp T 866.07 7,500,000 6,495,539,625 7 Bê tông tháp m3 8,661 2,500,000 21,651,798,750 9 Cốt thép lan can T 27.25 6,500,000 177,125,000 10 Bê tông lan can m3 272.5 800,000 218,000,000 11 Bê tông atphan m3 779.35 1,300,000 1,013,155,000 12 Gối cầu cái 8 60,000,000 480,000,000 14 Khe co dãn 15 cm m 22 8,000,000 176,000,000 16 Lớp phòng nớc m2 5,995 120,000 719,400,000 17 Điện chiếu sáng Cột 40 8,500,000 340,000,000 II Kết cấu phần dưới 41,772,958,260 1 Cọc khoan nhồi D=2.0 m m 4,392 7,500,000 32,940,000,000 2 Cốt thép mố T 114.150 7,500,000 856,128,150 3 Bê tông mố m3 1,268 800,000 1,014,670,400 4 Phụ trợ thi công % 20 1+2+3 6,962,159,710 AII Gía trị xây lắp khác % 4 AI 4,595,666,868 B Chi phí khác (Tạo mặt bằng, bến bãi, quản lý dự án ...) % 6 A 7,169,240,313 C Dự phòng % 10 A+B 12,665,657,887 D Trượt giá % 10 A 11,948,733,856 Chỉ tiêu 1m2 cầu theo GTDTXL 22,554,865 Phương án kết cấu 3: cầu extradosed 3 nhịp Giới thiệu phương án thiết kế: ã Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp cầu dẫn dầm giản đơn mỗi bên 1 nhịp ã Sơ đồ cầu : 90 + 180 + 90 ã Khổ cầu : 11 + 2 ´ 0.5 m ã Tải trọng thiết kế: ă Hoạt tải thiết kế : HL93. ă Người đi bộ : 3 KN/m2. ă Quy phạm thiết kế: Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 - 05 ã Khổ thông thuyền: B = 50m , H = 7m (Sông cấp III) ã Trắc dọc cầu: Toàn bộ cầu nằm trên đường cong bán kính 6000m (tương ứng với độ dốc dọc cầu là 1.5%) ã Phương án kết cấu: ă Kết cấu phần trên: + Cầu chính cầu Extradosed 3 nhịp (90 + 180 + 180). Dầm chủ tiết diện hộp có sườn nghiêng với chiều cao dầm thay đổi từ h = 5.5m trên gối đến h = 3.5m giữa nhịp. ă Kết cấu phần dưới: + Mố: Sử dụng loại mố chữ U BTCT đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m. + Trụ: - Phần cầu chính trụ tháp BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5 m. ă Kết cấu khác: + Khe co giãn bằng cao su. + Gối cầu bằng cao su. + Lan can cầu bằng bê tông và thép ống + Lớp phủ mặt cầu: - Bêtông nhựa hạt vừa 7cm - Lớp phòng nước 0.4cm Vật liệu: ã Bê tông: + 50 Mpa dùng cho kết cấu nhịp. + 50 Mpa dùng cho tháp cầu. + 30 Mpa dùng cho kết cấu mố, trụ, cọc khoan nhồi. ã Thép: ă Thép thường : AI có Ra = 1900 kG/cm2 AII có Ra = 2600 kG/cm2 Es = 2x106 kG/cm2 (5.4.3.2 – 22 TCN 272 - 05) ă Thép cường độ cao : Cường độ chịu kéo : fpu = 18600 kG/cm2 Giới hạn chảy : fpy = 16000 kG/cm2 (= 0,85fpu) Es = 1,95x106 kG/cm2 (5.4.3.2 – 22 TCN 272 - 05) Chọn tiết diện: Cầu Extradosed (cầu BTCT DƯL căng ngoài), hay còn gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp, là dạng kết hợp giữa kết cấu của cầu dầm và cầu dây văng. Do vậy cầu dầm cáp hỗn hợp phát huy được các ưu điểm của cả hai loại kết cấu trên. Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp là một dạng kết cấu đặc biệt của cầu dầm cứng nhịp lớn được bố trí thêm cáp văng làm việc chịu kéo dọc theo chiều dài dầm để tăng cường khả năng chịu lực của toàn cầu cũng như vượt được khẩu độ lớn hơn. Do đó cầu dầm cáp hỗn hợp có một số đặc điểm sau: + Chiều cao dầm chủ nhỏ hơn chiều cao cầu dầm cứng có cùng khẩu độ, có thể tham khảo số liệu h/l = 1/30 á1/35, với h là chiều cao của dầm chủ trên trụ tháp, l là chiều dài nhịp lớn nhất. + Chiều cao cột tháp thấp hơn nhiều so với cầu dây văng có cùng khẩu độ, tham khảo số liệu H/l = 1/8 á 1/10, với H là chiều cao của tháp. + Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu kéo cho phép đối với cáp văng có thể lấy bằng hoặc nhỏ hơn cường độ giới hạn của cáp CĐC. + Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt trên đỉnh cột tháp để đặt cáp văng, do đó việc lắp đặt cáp văng rất đơn giản, cấu tạo của hệ thống neo cũng không cần phức tạp, có thể sử dụng hệ thống neo như trong cầu dầm cứng. Qua tham khảo một số cầu đã thiết kế ở Nhật Bản và các nước khác ta chọn sơ bộ các kích thước như sau: Dầm hộp phần cầu chính: + Với Lnhịp = 180m, chọn H = 5.5m tại trụ tháp (H/Lnhịp = 1/32.7), h = 3.5m tại giữa nhịp. + Chiều dày sườn dầm không đổi 40cm. + Chiều dày bản mặt cầu 25cm + Chiều dày bản đáy thay đổi từ 30cm tại giữa nhịp tới 60cm tại gần trụ + Cấu tạo chi tiết mặt cắt ngang dầm hộp tại trụ tháp và ở giữa nhịp được thể hiện như hình vẽ dưới đây. + Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc 1.5% (toàn bộ cầu bố trí trên đường cong đứng R = 6000 m) + Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông có kích thước 2x1.4m + Lớp phủ mặt cầu dày gồm các lớp: - Bêtông nhựa dày 7cm - Lớp phòng nước dày 0.4cm - Tĩnh tải phân bố của lớp phủ mặt cầu: glp = 0.07´23 + 0.004´15 = 1.67 KN/m2. Tháp cầu - Tháp cầu Extradosed là kết cấu làm việc chịu nén, chiều cao cột tháp thấp, do vậy ta chọn cột tháp có các tham số như sau: + Chiều cao cột tháp Htháp= 18.0m tính từ bản mặt cầu tới đỉnh của cột tháp (Htháp/Lnhịp= 1/10 ) + Tiết diện cột tháp dạng hình chữ nhật đặc, tiết diện không đổi. Có 2 loại tiết diện, ở chân tháp có kích thước lớn 3.0´3.4m và phần bên trên là tiết diện hình chữ nhật có kích thước 1.0´3.0m. + Các vị trí neo dây được bố trí cách nhau 1m trên cột tháp và sử dụng kết cấu neo dạng yên ngựa Cấu tạo chi tiết của tháp cầu thể hiện trong hình vẽ sau: Hệ cáp văng - Dùng các tao cáp đường kính 15.2mm. Cáp văng được mạ và bọc nhựa để chống gỉ. Các tao cáp được đặt trong ống HDPE bảo vệ. Khoảng cách điển hình giữa các cáp văng tại vị trí mặt cầu là 5m. Cấu tạo mố trụ cầu: + Mố, trụ BTCT đặt trên nền móng cọc khoan nhồi D = 1-1.5m Tính toán khối lượng công tác: Khối lượng 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: AK0 = 12.26 m2, AHL = 8.92 m2 Thể tích phần cầu có chiều cao dầm thay đổi: Vthay đổi = 4´30´(AK0 + AHL)/2 = 4´30´(12.26 + 8.92)/2 = 1270.8 m3 Thể tích phần cầu có chiều cao dầm không thay đổi: Vkhông đổi = (360 - 120)´AHL = 260´8.92 = 2340 m3 Thể tích bê tông phần vách trên trụ có diện tích mặt cắt A = 43.57 m2 là: Vvách= 2´3´ADỉnhtru = 2´3´43.57 = 261.42 m3 Thể tích bê tông phần kết cấu nhịp toàn cầu là Vtoàn cầu = Vthay đổi + Vkhông đổi + Vvách = 3872 m3 Tính toán khối lượng công tác của mố, trụ, tháp cầu: Khối lượng mố cầu: - Sử dụng kết quả tính toán của phương 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(m3) VC (m3) VB(m3) V(m3) Vmố(m3) A 138.3 24.43 156 319.7 639.5 A8 138.3 24.43 156 319.7 Khối lượng cốt thép: + Hàm lượng sơ bộ: 80 (kg/m3) + Khối lượng cốt thép : 51157 (kg) Khối lượng tháp cầu Khối lượng 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 lượng BT trụ tháp 4020 ã Tổng khối lượng công tác bê tông tháp: Vtháp = 4020 (m3) Khối lượng công tác bê tông tháp và mố: V = Vtháp+VMố = 639.5 + 4020 = 5316.74 m3 Tính toán khối lượng lan can và lớp phủ mặt cầu: - Lớp phủ mặt cầu: + Lớp phòng nước: 12 x 360 = 4320 (m2) + Bê tông asphal: 11 x 360x 0.07 = 277.2 (m3) - 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 (m3) - Cốt thép lan can và thép tay vịn: + Hàm lượng sơ bộ: 100 (kg/m3) + Khối lượng: 21600 (kg) Tính toán khối lượng 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 được lấy bằng a = 20 – 30m. Trong phương án này ta chọn là a = 30m. Trên bản vẽ thể hiện ta có các giá trị của góc nghiêng dây văng là αmin= 120, αmax= 140 Dây cáp ngoài: Cấu tạo bởi các tao song song, đường 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. Tính sơ bộ tiết diện các dây cáp : + Nguyên lý: Các dây cáp được tính sơ bộ như những bó cáp DƯL căng ngoài, được tăng cường nhằm tăng khả năng chống nứt cho dầm dưới tác dụng của tĩnh tải 2 và hoạt tải. + Như vậy, từ điều kiện chống nứt cho dầm dưới 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 dưới 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 tương ứng với góc nghiêng của dây là 130) . + Trong quá trình thi công, dây cáp văng được 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 như cáp văng chịu 30% tĩnh tải phần hai và hoạt tải. Biểu thức điều kiện chống nứt có dạng: Trong đó: : ứng suất trong bê tông thớ trên cùng do lực căng trong dây. : lực dọc và mô men uốn của tiết diện dầm tại vị trí tháp, do lực căng dây đơn vị gây ra. : ứng suất trong bê tông thớ trên do tĩnh tải 2 và hoạt tải. MTT2 , MHT : 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. Sơ đồ tính M và N Sơ đồ tính MTT2 và MHT Diện tích cần thiết của các bó cáp được tính theo công thức : Trong đó Ra là cường độ tính toán của vật liệu làm dây. Ra = 0.6Rtc . Rtc = 1860 MPa = 1860000 KN/m2: cường độ cực hạn của thép làm dây cáp. Diện tích của 1 bó là: Số tao cáp cho một bó: ntao = F1bó / F1tao Diện tích thực tế của mỗi bó: Fthực = nchọn .F1tao . F1tao = 140mm2 : diện tích danh định một tao cáp đường kính 15.2mm. Trong đồ án, MTT2, MHT, được tính bằng chương trình Midas Civil, kết quả như sau: MTT2 = - 159165 KNm. NTT2 = - 954 KN. MHT = - 70583 KNm. NHT = -618 KN. = - 0.982 KN = 9.31 KNm Đặc trưng hình học của tiết diện là: J = 59.14 m4. yt = 2.48m, yd = 2.52 m A = 12.26 m2. Ta giải phương trình : +0.3´( = 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= = 0.01244 m2 = 122.4 cm2 Diện tích của 1 dây là: F1dây = = 6.12 cm2 Số tao của mỗi dây là: ntao = F1dây/F1tao = 6.12 /1.4 = 4.4 tao Chọn n = 5 tao Diện tích thực tế của mỗi dây : Fthực = nchọn .F1tao = 5´1.4 = 7 cm2 Tính sơ bộ khối lượng cọc của trụ, mố: Xác định số cọc tại mố A1, A4: Xác định tải trọng tác dụng lên mố A1: + Tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp (DC, DW) Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp Trọng lượng bản thân mố: PMố = 2.5xVMố = 2.4 x 254.985 = 637.463 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = 8.92 x 2.4 + = 28.75T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực mố: A1 Tuyến tính Đah áp lực mố 1 90m Diện tích đường ảnh hưởng áp lực mố: w = 45 DC = PMố+ (gdầm + glan can ) x w = 637.463 + ( 28.75 + 1.44 ) x 45 = 1996.01 T DW = glớp phủ x w = 1.856 x 45 = 83.52 T Hoạt tải: Do tải trọng HL93: + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế: w=0.93T/m 90 m 1 4.3m 4.3m P=14.5T P=14.5T P=3.5T 0.95 0.90 Ta có: LL Xe tải= n.m.(1 + ).S(Pi .yi) + n.m.P. w 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 dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi, yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m LL1l(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) LL2l(Xe tải)= 2 x 1 x {1x[14.5x(1 + 0.95) + 0.90 x 3.5)] + 0.93 x 45} = 142.53 (T) LL3l(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: P=11T 1 90 m 1.2m 0.97 P=11T w=0.93T/m LL1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]= 48.324(T) LL2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]=80.54 (T) LL3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 45]= 102.688 (T) Vậy: LL = max (LLXe tải , LLXe 2 trục ) = 186.84 (T) + Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài là: Nội lực Nguyên nhân Trạng thái giới hạn cường độ I DC (g D = 1.25) DW (gW = 1.5) LL (gLL= 1.75) PL (gPL= 1.75) P(T) 1996.01 83.52 186.84 0 2947.26 PĐáy đài = 2947.26 ( T ) * Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng trụ, mố: nc = bxP/Pcọc Trong đó: + b: Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn; sơ bộ lấy b = 1.5 cho trụ; b = 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 trượt của đất đắp trên mố) + P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ. + Pcọc = Pnđ - Xác định số lượng cọc cho mố A1: Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: RĐáy đài = R = 2947.26(T) Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D: Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có : Với P = Pđn = 800 T Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = = 7.4 (cọc) Chọn 8 cọc bố trí như hình vẽ Dùng 8 cọc khoan nhồi f1500 mm bố trí ngàm vào đài 1200 mm, cự ly các cọc và khoảng cách các cọc được thể hiện trên hình vẽ. - Dùng 8 cọc khoan nhồi f1000 mm bố trí ngàm vào đài 1200 mm, cự ly các cọc và khoảng cách các cọc được thể hiện trên hình vẽ. Mặt bằng móng A1 – A8 Xác định số cọc tại tháp P2 và P3 : - Xác định tải trọng tác dụng lên tháp P2: + Tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng bản thân tháp và trọng lượng kết cấu nhịp (DC, DW) - Trọng lượng bản thân tháp PTháp = 2.4 x VTháp = 2.4 x 2041 = 4898.4 T Trọng lượng kết cấu nhịp. Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối (gần đúng): Diện tích đường ảnh hưởng áp lực tháp: DC = PTháp + gLT x w = 4898.4+28.75x135=8779.65 T DW = gLP x w = 1.856 x 135 = 250.56 T Hoạt tải: Do tải trọng HL93 + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế: Ta có: LL = 90%ớn.m.(1 +).S(Pi .yi) + n.m.P.wý Vậy: LL(Xe tải) = 0.9 x ớ3 x 0.85 x 1 x (3.71 x 14.5 + 1.83 x 3.5) + 3 x 0.85 x 0.93 x 135ý = 426.37 T (Theo quy định ta chỉ lấy 90% tổ hợp tải trọng trên) + Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế: LL(Xe 2 thápc) = 3 x 0.85 x 1 x (1 x 11 + 0.9927 x 11) + 3 x 0.85 x 0.93 x 135 = 384.3 (T) Vậy: LL = max (LLXe tải , LLXe 2 thápc ) = 426.37 (T) + Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài là: Nội lực Nguyờn nhõn Trạng thỏi giới hạn cường độ I DC (g = 1.25) DW (g = 1.5) LL (g = 1.75) 12096.55 P (T) 8779.65 250.56 426.37 Dự kiến cọc D = 1.5m, L = 80m. Sức chịu tải của cọc được tính ở bảng bên dưới Bảng tính toán sức chịu tải của cọc D = 1.5m Chiều dày (m) Giá trị N As (m2) Ap (m2) qs (Mpa) qp (Mpa) Qs (T) Qp (T) jqs jqp S(Qi .jqi) 3 4 14.13 0.0112 0.256 15.83 0.405 0.405 6 5 15 23.55 0.042 0.96 98.91 0.405 0.405 40 2 17 9.42 0.0476 1.088 44.84 0.405 0.405 18 2 28 9.42 0.0784 1.792 73.85 0.405 0.405 30 2 32 9.42 0.0896 2.048 84.40 0.405 0.405 34 2 37 9.42 0.1036 2.368 97.59 0.405 0.405 40 2 30 9.42 0.084 1.92 79.13 0.405 0.405 32 2 33 9.42 0.0924 2.112 87.04 0.405 0.405 35 2 40 9.42 0.112 2.56 105.50 0.405 0.405 43 40 38 188.4 1.77 0.1064 2.432 2004.58 430.46 0.405 0.405 986 Sức chịu tải của cọc: QR 1182 T Chọn Pcọc = 900 T (D = 1.5m, L =80m) Vậy số lượng cọc cho tháp P5 là n = 1.5 x (12096.5/900) = 19.01 cọc ị Chọn 20 cọc, bố trí như hình vẽ Mặt bằng móng tháp P2 - P3 Vì tháp P2 và P3 có ĐAH giống nhau nên ta bố trí cọc 2 tháp giống nhau Thống kê vật liệu cọc A1 P2 P3 A4 D (m) 1.5 1.5 1.5 1.5 Số cọc 8 20 20 8 l (m) 70 80 80 70 Tổng 560 1600 1600 560 Tổng chiều dài cọc d = 1.5m là L = 4320m Tổng kinh phí Khối lượng và tổng mức đầu tư phương án 3 Số hiệu đơn giá Hạng mục Đơn vị Khối lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) G Tổng mức đầu tư đồng (A+B+C+D) 130,998,959,869 A Giá trị dự toán xây lắp đồng (AI+AII) 103,474,691,840 AI Xây lắp chính đồng (I + II) 99,494,896,000 I Kết cấu phần trên 56,808,300,000 1 Bê tông át phan mặt cầu m3 401.08 1,300,000 521,404,000 2 Bê tông lan can, gờ chắn m3 312.53 800,000 250,024,000 3 Thép lan can, gờ chắn T 31.25 8,000,000 250,000,000 4 Bê tông dầm cầu m3 4808 8,500,000 40,868,000,000 5 Cthép thường bản + dầm cầu T 528 7,500,000 3,960,000,000 6 Cốt thép DƯL dầm cầu T 183 40,000,000 7,320,000,000 7 Cáp dây văng kg 20222 80,000 1,617,760,000 8 Gối cao su loại lớn cái 4 120,000,000 480,000,000 9 Khe co giãn cao su m 24 8,000,000 192,000,000 10 Neo + phụ kiện bộ 80 2,500,000 200,000,000 11 Lớp phòng nước m2 6148.8 115,000 707,112,000 12 Điện chiếu sáng cột 52 8,500,000 442,000,000 II Kết cấu phần dưới 42,686,596,000 13 Bê tông mố m3 639.5 750,000 479,625,000 14 Bê tông trụ + tháp m3 4677 1,000,000 4,677,000,000 15 Cốt thép mố T 51.16 7,500,000 383,700,000 16 Cốt thép trụ + tháp T 514.5 7,500,000 3,858,750,000 17 Cọc khoan nhồi D = 150cm m 3900 6,000,000 23,400,000,000 18 Cọc khoan nhồi D = 100cm m 1960 3,000,000 5,880,000,000 19 Công trình phụ trợ % 7 I + II 4,007,521,000 AII Xây lắp khác % 4 AI 3,979,795,840 B Chi phí khác (Tạo mặt bằng, bến bãi, quản lý dự án ...) % 6 A 6,208,481,510 C Dự phòng % 10 A + B 10,968,317,335 D Trượt giá % 10 A 10,347,469,184 E1 Các chỉ tiêu kinh tế E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 G/f 20,785,567 Tổ chức thi công Trình tự và biện pháp thi công các hạng mục chủ yếu. Mặt bằng bố trí công trường: Dùng máy ủi C100 san ủi, đắp đất tạo mặt bằng thi công. Bố trí công trường cả hai phía bờ sông LG, làm đường công vụ. Lắp đặt trạm trộn bê tông 60m3/h phía thành phố V. Xây dựng lán trại, kho tàng vật tư thiết bị. Bố trí bãi đúc và chứa dầm ở phía thành phố V. Thi công mố (cho cả 3PA): Bước 1 : San ủi mặt bằng, định vị tim mố. Bước 2 : Thi công cọc khoan nhồi : Dùng búa rung và cần cẩu, hạ ống vách tạm đến cao độ theo yêu cầu qui phạm. Dùng thiết bị khoan nhồi chuyên dụng thi công cọc khoan nhồi. Đổ bê tông cọc khoan nhồi theo phương pháp đổ bê tông dưới nước, bê tông có thể bơm trực tiếp từ trạm trộn hoặc vận chuyển bằng xe vận chuyển bê tông chuyên dụng) Bước 3 : Đào đất hố móng -Thi công bê tông mố: Dùng máy xúc kết hợp với thủ công đào đất hố móng đến cao độ thiết kế. Hút nước hố móng. Thi công lớp bê tông đệm móng, xử lý đầu cọc khoan nhồi. Lắp dựng đà giáo, ván khuôn bệ mố. Đổ bê tông bệ móng bằng máy bơm bê tông và cần cẩu. Lắp dựng đà giáo, ván khuôn, cốt thép thân mố, tường mố. Đổ bê tông bằng máy bơm bê tông và cần cẩu cẩu. Bước 4 : Hoàn thiện Đắp đất sau mố, lắp đặt bản dẫn, xây chân khay, tứ nón. Hoàn thiện mố cầu. Thi công trụ (cho cả 3PA): Thi công các trụ trên cạn: - Trình tự các bước thi công tương tự như thi công mố. Thi công trụ dưới nước sâu: Bố trí lắp ráp và hạ thuỷ các hệ nổi để thi công trụ, thi công hệ cầu phao tạm đỡ ống bơm bê tông. Bước 1 : Thi công cọc khoan nhồi Dùng búa Điêzen trên hệ nổi đóng cọc định vị, lắp đặt hệ khung định vị dẫn hướng. Dùng cần cẩu và búa rung, rung hạ ống vách tạm đến cao độ theo yêu cầu theo qui phạm. Dùng thiết bị khoan nhồi chuyên dụng trên hệ xà lan thi công cọc khoan nhồi. Đổ bê tông cọc theo phương pháp đổ bê tông dưới nước, bằng máy bơm bê tông và cần cẩu. Bước 2 : Thi công vòng vây, thi công lớp bịt đáy móng. Dùng cần cẩu và búa rung, đóng cọc ván thép Larsen IV. Thi công bịt đáy. Bước 3 : Hút nước hố móng - Thi công bê tông trụ. Hút nước hố móng. Xử lý đầu cọc khoan nhồi. Đổ bê tông bệ móng bằng máy bơm bê tông và cần cẩu. Lắp dựng đà giáo, ván khuôn thân trụ. Đổ bê tông bằng máy bơm bê tông và cần cẩu. Bước 4 : Hoàn thiện Tháo dỡ đà giáo ván khuôn, hệ khung vây cọc ván thép. Hoàn thiện. Thi công kết cấu nhịp Phương án 1 Nhịp chính: Dầm liên tục thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng Nhịp dẫn: Dùng giá long môn để lao lắp các dầm I33m. Phương án 2 Dầm cứng bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng từng đoạn + neo căng cáp dây văng, bêtông được chở bằng hệ thống xà lan và cẩu. Phương án 3 Dầm liên tục : Thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng từng đoạn, thi công xong hết phần liên tục mới tiến hành căng cáp dây văng (căng ngoài hoàn toàn) Dầm dẫn I33m : Lao lắp dầm dẫn bằng các giá long môn Thi công đường hai đầu cầu Tóm tắt công nghệ thi công đường hai đầu cầu như sau: Lập biện pháp tổ chức thi công, phương án bảo đảm an toàn giao thông trong khi thi công. Thi công hệ thống nền đường, bệ phản áp. Thi công lớp móng dưới, móng trên. Rải thảm lớp bê tông nhựa. Hoàn thiện hệ thống cây xanh, chiếu sáng, cọc tiêu biển báo. Đánh giá tác động môi trường Mục đích  - Mục đích của việc nghiên cứu đánh giá tác động môi trường là giúp các nhà quản lý dự án, lập dự án, kỹ thuật có trách nhiệm thực thi các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động môi trường khi thực hiện và khai thác dự án. Đồng thời thông báo cho các cơ quan có liên quan và một bộ phận dân cư những ảnh hưởng tích cực và tiêu cực của dự án tới các thành phần môi trường tự nhiên và xã hội. Các tác động tới môi trường trong giai đoạn xây dựng, khai thác  - Việc hình thành cầu X sẽ có những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường tự nhiên và môi trường xã hội ở vị trí xây dựng. Tuy vậy trong giai đoạn thi công cũng như khai thác, không ảnh hưởng nhiều đến môi trường xung quanh và ngược lại môi trường xung quanh cũng không ảnh hưởng nhiều đến quá trình thi công và khai thác. Các biện pháp giảm thiểu những tác động bất lợi. - Các biện pháp giảm thiểu nhằm để giảm tầm ảnh hưởng của một tác động hay loại bỏ hoàn toàn các hiệu ứng tiêu cực nhằm cải thiện sự hoà nhập của dự án và môi trường. Các giải pháp giảm thiểu cũng có thể cho phép tối ưu hoá các tác động tích cực làm cho dự án tốt hơn. Các biện pháp giảm thiểu cần được áp dụng trong suốt quá trình xây dựng và khai thác nhằm ngăn chặn hoặc giảm tới mức thấp nhất các tác động xấu Các kết luận - Vị trí tuyến cầu đi qua thuộc một phần khu vực dân cư, mật độ dân cư trung bình, các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ở mức độ nhẹ, tác động môi trường trong thời gian xây dựng tuy có nhưng chỉ là tạm thời. Trong giai đoạn khai thác các tác động này có thể giảm xuống mức thấp bằng các biện pháp xử lý và thực tế chúng chỉ có tác động nhỏ đến môi trường - Tiếng ồn và rung động là không thể tránh khỏi, tuy vậy có thể giảm thiểu bằng cách sử dụng thiết bị hợp lý và đúng thời điểm. - Ô nhiễm không khí do khí thải động cơ là nguy cơ xẩy ra khi dự án hoàn thành, tuy nhiên độ ô nhiễm này có thể kiểm soát bằng cách tăng các tiêu chuẩn về môi trường của các loại phương tiện tham gia giao thông. Phân tích ưu nhược điểm các phương án ưu nhược điểm các phương án Phương án 1 ưu điểm Tiến độ thi công nhanh do khối lượng công xưởng hoá, các nhịp dẫn sử dụng dầm I định hình. Sử dụng bêtông dự ứng lực nên có điều kiện tận dụng bêtông mác cao. Công nghệ thi công hiện đại, phù hợp với công nghệ thi công hiện nay ở Việt Nam Dùng bản liên tục nhiệt để khắc phục cho những bất lợi mà khe co giãn gây ra. Sơ đồ cầu có tiết diện những nhịp biên không đổi, có hình dáng đẹp và tính thẩm mỹ cao. Giá thành xây dựng thấp và ít phải duy tu bảo dưỡng. Nhược điểm Dùng vật liệu bêtông nên trọng lượng bản thân lớn. Nhiều trụ trên sông nên phải thi công phần dưới nhiều, làm chậm tiến độ thi công so với khi có ít trụ hơn. Khối lượng đổ tại chỗ trên đà giáo Phương án 2 ưu điểm: Các dây văng trong hệ chỉ chịu kéo, do đó tận dụng triệt để khả năng làm việc của vật liệu cường độ cao, dây làm việc như gối tựa đàn hồi của dầm liên tục nên giảm mômen trong dầm cứng rất nhiều. Dầm cứng chịu nén uốn do đó phù hợp với vật liệu là BTCT. Các dây văng còn cho phép điều chỉnh trạng thái ứng suất biến dạng của hệ trong quá trình thi công cũng như trong quá trình khai thác, sử dụng. Xe chạy êm thuận do ít khe co giãn, đường đàn hồi liên tục. Khẩu độ lớn, ít trụ trên sông, trụ bố trí vào phía bờ do đó tránh được địa chất xấu ở khu vực giữa sông. Có thể thi công bằng phương pháp đúc hẫng hoặc lắp hẫng cân bằng, không cần giàn giáo. Kết cấu phù hợp với công nghệ hiện đại hiện nay trong xây dựng cầu. Tiến độ thi công nhanh, ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ văn dòng sông và thông thuyền của sông. Kết cấu thanh mảnh hơn so với cầu liên tục BTCT dầm tiết diện hộp. Nhược điểm: Có độ cứng nhỏ hơn so với cầu dầm liên tục. Dây văng có độ dãn khá lớn nên độ võng của cầu lớn. Phải có nhiều biện pháp bảo vệ dây văng và hệ neo trong quá trình khai thác, sử dụng. Về mặt thiết kế và công nghệ thi công đối với Việt Nam thì cầu dây văng vẫn còn khá mới mẻ, được tiếp cận chưa nhiều. Kết cấu trụ tháp lớn, cấu tạo phức tạp và thi công khó khăn hơn các loại trụ khác. Giá thành xây dựng lớn hơn phương án 1 và 3. Phương án 3 + Cầu Extradosed là sự kết hợp giữa cầu dây văng và cầu liên tục (nó gần giống với cầu liên tục hơn) do đó nó kết hợp những ưu nhược điểm của cả hai loại cầu trên. ưu điểm: Công nghệ đúc hẫng gần giống như cầu liên tục, là khá quen thuộc ở Việt Nam. Chiều cao tháp tương đối thấp nên ít ảnh hưởng đến giới hạn về hàng không. Về tính kinh tế, thẩm mỹ, điều kiện thi công, điều kiện khai thác nằm giữa 2 phương án cầu liên tục và cầu dây văng. - Một cách định tính chúng ta có thể tiến hành so sánh giữa cầu Extrados với cầu dầm và cầu dây văng, từ đó cho thấy ưu điểm của loại kết cấu này cũng như phạm vi áp dụng phù hợp. Các sơ đồ cầu so sánh Nhược điểm: - Dạng cầu này tương đối mới ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Nó cũng bao gồm các nhược điểm của cả cầu dây văng lẫn cầu liên tục nhưng ở mức độ ít hơn. Vì vậy việc áp dụng đòi hỏi nhiều công nghiên cứu về lý thuyết tính toán cũng như công nghệ thi công. Lựa chọn phương án kiến nghị - Qua so sánh, phân tích ưu, nhược điểm, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, tổng mức đầu tư của các phương án. Xét năng lực, trình độ công nghệ, khả năng vật tư thiết bị của các đơn vị xây lắp trong nước, nhằm nâng cao trình độ, tiếp cận với công nghệ thiết kế và thi công tiên tiến, đáp ứng cả hiện tại và tương lai phát triển của khu kinh tế. - Dựa trên nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp. Kiến nghị: Xây dựng cầu X theo phương án I 2.thiết kế kĩ thuật Tính chất vật liệu và tải trọng thiết kế Vật liệu Bê tông Bê tông thường có tỷ trọng: gc = 2400 Kg/m3 Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông tỷ trọng thường: 10.8 x10-6/oC (5.4.2.2) Mô đun đàn hồi của bê tông tỷ trọng thường lấy như sau: (5.4.2.4) Trong đó: gc = Tỷ trọng của bê tông (Kg/m3) f’c = Cường độ qui định của bê tông (Mpa) Cường độ chịu nén của bê tông dầm hộp, nhịp cầu bản, trụ chính qui định ở tuổi 28 ngày là f’c = 50 Mpa Cường độ chịu nén của bê tông làm trụ dẫn, mố bản quá độ, cọc khoan nhồi sau 28 ngày f’c = 35 Mpa Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông tỷ trọng thường: fr = (5.4.2.6) Đối với các ứng suất tạm thời trước mất mát (5.9.4.1) Giới hạn ứng suất nén của cấu kiện bê tông căng sau, bao gồm các cầu XD phân đoạn: 0.5f’ci Giới hạn ứng suất kéo của bê tông: Trong đó: f’ci = Cường độ nén qui định của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo ưst (MPa) Đối với các ứng suất ở trạng thái giới hạn sử dụng sau các mất mát (5.9.4.2) Giới hạn ứng suất nén của bê tông ƯST ở TTGHSD sau mất mát: 0.45f’c (MPa) Giới hạn ứng suất kéo của bê tông: (Cầu xây dựng phân đoạn) Tỷ số giữa chiều cao vùng chịu nén có ứng suất phân bố đều tương đương được giả định ở trạng thái GH cường độ trên chiều cao vùng nén thực (5.7.2.2) là: Độ ẩm trung bình hàng năm: H = 80% F Thép thường (A5.4.3) Thép sử dụng là cốt thép có gai Mô đun đàn hồi của thép thường: Es = 200 000Mpa Giới hạn chảy của cốt thép : fy = 400 Mpa Thép ứng suất trước + fpt = ứng suất trong thép ƯST ngay sau khi truyền lực (MPa) - Cáp sử dụng là loại khử ứng suất dư của hãng VSL – Tiêu chuẩn ASTM A416M Grade 270 - Loại tao 12.7mm Hệ số ma sát của tao thép với ống bọc (ống thép mạ cứng) m = 0.25 (5.9.5.2.2b - 1) Hệ số ma sát lắc (trên mm của bó thép): K = 6.6x10-7 Chiều dài tụt neo, lấy trung bình: DL = 0.006m Vật liệu Mác thép hoặc loại Đường kính(mm) Cường độ chịu kéo fpu (MPa) Giới hạn chảy fpy (Mpa) Tao thép 1860 Mpa (Mác 270) 9.53 đến 15.24 1860 90%fpu = 1670MPa Mô đun đàn hồi của tao thép Ep = 197 000 Mpa Giới hạn ứng suất cho bó thép ƯST ở trạng thái giới hạn sử dụng (theo bảng 5.9.3-1 AASHTO) Điều kiện Tao thép khử ứng suất dư Ngay trước khi đệm neo: Có thể dùng fs ngắn hạn 0.9fpy = 1503 MPa ở cuối vùng mất mát ở tấm đệm neo sau bộ neo (fpt + Dfp.ES + Dfp.A) 0.7fpu = 1302 MPa ở trạng thái giới hạn sử dụng sau toàn bộ mất mát fpe 0.8fpy = 1339 MPa Tải trọng thiết kế Hoạt tải thiết kế (A3.6.1.2) Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ bao gồm một tổ hợp của: + Xe tải thiết kế hoặc xe hai trục thiết kế + Tải trọng làn thiết kế Trừ trường hợp qui định trong điều (3.6.1.3.1), mỗi làn thiết kế được xem xét phải được bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục (Tandem) chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Tải trọng được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang một làn thiết kế. Xe tải thiết kế Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của tải thiết kế phải lấy theo hình 1, lực xung kích lấy theo điều 3.6.2. Trừ quy định trong điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1 cự ly giữa hai trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm để gây ra hiệu ứng lực lớn nhất. Xe hai trục thiết kế Xe hai trục gồm một cặp trục 110 KN cách nhau 1.2mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1.8mm. Tải trọng động cho phép lấy theo điều 3.6.2. Tải trọng làn thiết kế Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3KN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Hiệu ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích. Tính bản mặt cầu. Thiết kế cấu tạo bản mặt cầu. Chọn chiều dày của bản mặt cầu. Mô tả bản mặt cầu : Bản dài 11,8m mỗi bên có 10cm lan can phủ xuống để che phần neo của thép DƯL, phần mút thừa dài 2,86m có sơ đồ chịu lực như hình vẽ: Theo giải pháp kết cấu mặt cắt ngang, đối với dầm hộp liên tục có bề rộng 12m < B <16m thì phải sử dụng dự ứng lực ngang bản mặt cầu. Chiều dày nhỏ nhất của bản được tính dựa trên cơ sở chiều dài nhịp tính toán L của bản, tra bảng 2.5.2.6.3 - 1 ta được: Để tiện cho việc bố trí cáp ứng suất trước trong bản mặt cầu uốn xuống, chọn chiều dày bản mặt cầu là 300mm. Lan can được xây dựng liền với bản mặt cầu, lại cần có khoảng rộng để neo cốt thép vì vậy bản mặt cầu ở phần hẫng được làm dày đủ để đặt neo, chịu tải trọng va đập của xe do lan can truyền xuống ị Chọn hhẫng = 250mm Cấu tạo các lớp áo đường Lớp áo đường được thiết kế là bêtông Asphan dày 75 mm đã bao gồm lớp phòng nước. Nguyên tắc tính Sử dụng phương pháp phân tích gần đúng để thiết kế bản mặt BTCT của cầu dầm hộp đổ tại chỗ và đúc liền khối. Khi tính toán hiệu ứng lực trong bản, phân tích một dải bản rộng 1 đơn vị chiều dài theo chiều dọc cầu. Mô hình hoá sơ đồ làm việc của kết cấu thành hai sơ đồ: dầm hai đầu ngàm và dầm công xôn, với các sườn dầm hộp là các điểm ngàm cứng. Các tải trọng tác dụng lên kết cấu là: Lan can: DC2 Trọng lượng bản thân: DC1 Trọng lượng lớp mặt đường: DW Tải trọng người: PL Tải trọng xe: LL Lực xung kích: IM, lấy bằng 25%LL Về nguyên tắc để tính toán nội lực trong bản mặt cầu ta xếp tải lên sơ đồ kết cấu sao cho gây ra nội lực nguy hiểm nhất và lấy kết quả đó để thiết kế. Đối với dầm hai đầu ngàm, để đơn giản cho quá trình tính toán ta giả thiết đây là dầm đơn giản và xếp tải lên đường ảnh hưởng sao cho nội lực lớn nhất và sẽ nhân giá trị nội lực này với hệ số ngàm, còn phần công xôn ta trực tiếp xếp tải sao cho nội lực lấy với đầu ngàm là lớn nhất. Sau đó lựa chọn giá trị lớn nhất để tính toán trong các bước tiếp theo. Tính toán hiệu ứng lực cho từng tải trọng thành phần gây ra trong bản mặt cầu, sau đó tổ hợp lại như đúng như điều 3.4.1-1 quy trình AASHTO, gồm hai tổ hợp tải trọng nguy hiểm là tổ hợp tải trọng cường độ 1 và tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng. Sử dụng nội lực này để tính toán và kiểm tra tiết diện bản. Tính toán nội lực trong bản mặt cầu. Như trên đã phân tích, ta sẽ tính toán cho 2 phần : - Phần cánh hẫng được tính như dầm công xôn (có một đầu ngàm vào sườn dầm), với chiều dài tính toán bằng khoảng cách từ đầu cánh hẫng đến tim sườn dầm. - Phần nhịp bản được tính với sơ đồ dầm hai đầu ngàm với chiều dài tính toán là khoảng cách giữa hai tim sườn dầm. Để đơn giản cho quá trình xác định nội lực, khi tính toán ta coi sơ đồ làm việc của bản như một dầm đơn giản (nghĩa là không xét đến hiện tượng ngàm giữa bản và sườn dầm). Sau khi có kết quả nội lực, ta đem kết quả tính nhân với hệ số ngàm tại tiết diện tương ứng thì ta sẽ có kết quả tính toán. Tính toán nội lực do các lực thành phần gây ra. Nội lực phần nhịp bản giữa hai sườn dầm. Sơ đồ tính toán nội lực phần nhịp bản giữa hai sườn dầm. Nội lực do trọng lượng bản mặt cầu gây ra. - Tính toán mômen theo công thức sau: Trong đó : M0S : Mômen tại tiết diện 1/2 do trọng lượng bản thân gây ra. ws : Trọng lượng bản thân mặt cầu, được tính bằng trọng lượng của một mét dài bản mặt cầu chia cho chiều rộng toàn bộ bản mặt cầu. Khối lượng riêng của bê tông lấy sơ bộ 2400 kg/m3 tra trong bảng 3.5.1-1 ws = A1/2 : Diện tích đường ảnh hưởng mômen của tải trọng bản mặt cầu tại giữa nhịp. - Tính toán lực cắt theo công thức sau: Trong đó: Q0S : Lực cắt tại gối do trọng lượng bản thân gây ra. A1/2 : Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt của tải trọng bản mặt cầu tại gối. Nội lực do lớp phủ mặt cầu gây ra. - Tính toán mômen theo công thức: Trong đó : M0DW : Mômen tại tiết diện 1/2 do trọng lượng lớp phủ mặt cầu gây ra. wDW : Trọng lượng lớp phủ bản mặt cầu, wDW = 75 x 2250 x 9.81 x 10-6 = 1.66 KN/m2. Được tính bằng trọng lượng của một mét dài bản mặt cầu chia cho chiều rộng toàn bộ bản mặt cầu. Khối lượng riêng của lớp phủ lấy sơ bộ 2250 kg/m3 tra trong bảng 3.5.1-1 A1/2 : Diện tích đường ảnh hưởng mômen của tải trọng bản mặt cầu tại giữa nhịp. - Tính toán lực cắt theo công thức sau: Trong đó : Q0DW : Lực cắt tại gối do trọng lượng bản thân gây ra. A1/2 : Diện tích đường ảnh hưởng lực cắt của tải trọng bản mặt cầu tại gối. Do đó: Nội lực do hoạt tải gây ra. - Bản mặt cầu được phân tích theo phương pháp dải gần đúng, được quy định trong điều 4.6.2.1. Với dải phân tích là ngang và có chiều dài nhịp là 6080mm > 4600mm. Do đó bản được thiết kế cho tải trọng trục 145kN và tải trọng làn. Các bánh xe trong trục cách nhau 1800mm, tải trọng mỗi bánh xe là 72.5 KN. - Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3 KN/m phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều theo chiều rộng 3000 mm. Hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích. - Khi thiết kế vị trí ngang của xe được bố trí s