Đồ án Thiết kế cầu dây văng

Trường Đại học giao thông vận tải hà Nội Khoa công trình bộ môn cầu hầm ---------------------------- Đồ án tốt nghiệp thiết kế cầu dây văng Giáo viên hướng dẫn : CHU VIếT BìNH Giáo viên đọc duyệt : Nguyễn đại việt Sinh viên thực hiện : Hồ XUÂN NAM Lớp : Cầu - Đường bộ A K41 Trường : ĐH Giao thông vận tải – Hà Nội. Hà Nội : Tháng 5 - 2005 Lời nói đầu * * * Sau thời gian học tập tại trường ĐHGTVT bằng sự nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong trường ĐHGTVT nói chung và các thầy cô trong Khoa Công trình nói riêng em đã tích luỹ được nhiều kiến thức bổ ích trang bị cho công việc của một kỹ sư tương lai. Đồ án tốt nghiệp là kết quả của sự cố gắng trong suốt 5 năm học tập và tìm hiểu kiến thức tại trường , đó là sự đánh giá tổng kết công tác học tập trong suốt thời gian qua của mỗi sinh viên . Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp này em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Cầu – Hầm , đặc biệt là sự giúp đỡ trực tiếp của thầy : Chu Viết Bình. Do thời gian tiến hành làm Đồ án và trình độ lý thuyết cũng như các kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong tập Đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em xin kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn Đồ án cũng như kiến thức chuyên môn của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, 30 tháng 04 năm 2005. Sinh viên : Hồ Xuân Nam. NHận xét của giáo viên hướng dẫn. .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... NHận xét của giáo viên đọc duyệt ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Mục lục Tên mục Nội dung thiết kế Trang Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2 Nhận xét của giáo viên đọc duyệt 3 Tổng quan 6 Phần I Thiết kế sơ bộ Các phương án 8 Chương I Phương án sơ bộ I : Cầu dây văng 8 Chương II Phương án sơ bộ I : Cầu liên tục đúc hẫng 36 Chương III Phương án sơ bộ I : Cầu Liên hợp liên tục 70 Chương IV So sánh lựa chọn PA thiết kế kĩ thuật 108 Phần II Thiết kế kĩ thuật 112 Chương V Điều chỉnh nội lực Cầu dây văng. 112 Chương VI Xác định nội lực và tính duyệt dầm chủ. 137 Chương VII Kiểm duyệt dây văng. 156 Chương VIII Tính và kiểm duyệt Mặt cầu - dầm ngang. 163 Chương IX Thiết kế tháp cầu. 186 Chương X Thiết kế mố cầu. 233 Chương XI Thiết kế tổ chức thi công 272 Tổng quan * * * I – Điều kiện tự nhiên tại khu vực Xây dựng cầu I.1 – Đặc điểm về địa hình – Thuỷ văn. - Chế độ thuỷ văn ít thay đổi +) MNCN : +1.65 m +) MNTT : +1.59 m +) MNTN : -1.10 m - Khẩu độ thoát nước yêu cầu : L > 300m I.2 – Đặc điểm về Địa chất - Đã tiến hành khoan tại 6 lỗ khoan ỏ vị trí xây dựng cầu dự kiến và có kết quả sau : +) Lớp 1a : Lớp đất đắp,cát san lấp,hạt trung +) Lớp 1b: Lớp bùn sét màu xám đen,trạng thái dẻo chảy : +) Lớp 2 : Lớp sét màu xám đen, nâu,nâu vàng.Trạng thái cứng đến nửa cứng +) Lớp 3a : Cát hạt trung màu nâu đỏ,vàng,vàng nâu đôi chỗ lẫn thạch anh,kết cấu chặt vừa +) Lớp 3b : Lớp sét màu xám đen.Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng +) Lớp 3c : Lớp sét màu nâu vàng.Trạng thái dẻo cứng +) Lớp 3d : Lớp sét màu vàng.Trạng thái dẻo mềm +) Lớp 3e : Lớp cát lẫn ít sét màu xám.Trạng thái dẻo mềm II – Các phương án và phương pháp xây dựng II.1 – Quy trình thiết kế và các nguyên tắc chung II.1.1 – Quy trình thiết kế - Quy trình thiết kế : Quy trình thiết kế đường ôtô 4054-98 - Quy trình thiết kế cầu cống : 22TCN – 272 – 01 (Bộ GTVT) II.1.2 – Các nguyên tắc thiết kế - Công trình được thiết kế vĩnh cửu , có kết cấu thanh thoát phù hợp vơi squy mô của tuyến đường. - Đáp ứng được yêu cầ quy hoạch , phân tích tương lai của tuyến đường. - Thời gian thi công ngắn. - Thuận tiện cho công tác duy tu bảo dưỡng - Giá thành xây dựng thấp. II.2 – Các thông số kĩ thuật cơ bản. II.2.1 – Quy mô xây dựng - Cầu được thiết kế vĩnh cửu với tuổi thọ >100 năm. II.2.2 – Tải trọng thiết kế - Sử dụng cấp tải trọng theo quy trình thiết kế cầu : 22TCN – 272 - 2001 +) Hoạt tải thiết kế : HL93 Xe tải thiết kế : P = 325 KN Xe 2 trục thiết kế : P = 220 KN Tải trọng làn thiết kế : q = 9,3 KN /m +) Tải trọng Người : 3 KN /m2 - Hệ số tải trọng +) Tĩnh tải giai đoạn 1 : g1 = 1,25 +) Tĩnh tải giai đoạn 2 : g2 = 1,5 +) Hoạt tải : g1 = 1,75 - Hệ số động (hệ số xung kích ) : IM = 1+ 25 / 100 = 1,25 II.2.3 – Khổ cầu thiết kế - Mặt cắt ngang thiết kế cho 3 làn xe với vận tốc thiết kế : V=80 km/h - Mặt cắt ngang khổ : K = 10.5+2x1.5 m +) Phần xe chạy : Bxe = 3x3.5 m +) Phần lề bộ hành : Ble = 2x1.5m II.2.4 – Khổ thông thuyền - Sông thông thuyền cấp II : +) Tĩnh cao : H = 9 m +) Tĩnh ngang : B = 60 m II.2.5 – Trắc dọc cầu - Cầu nằm trên đường cong tròn R = 5000 m - Độ dốc dọc cầu : i = 3% III – Các phương án cầu và so sánh lựa chọn . III.1 – Nguyên tắc lựa chọn phương án cầu - Đáp ứng yêu cầu thông thuyền - Giảm tối thiểu các trụ giữa sông - Sơ đồ nhịp cầu chính xét đến việc ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước. - Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công. - Đạt hiệu quả kinh tế cao , giá thành rẻ. Phần I : Thiết kế sơ bộ các Phương án cầu Chương I : Phương án sơ bộ I Thiết kế Cầu dây văng I – Giới thiệu chung về phương án I.1 – Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình thiết kế : 22TCN – 272 – 01 Bộ Giao thông vân tải - Tải trọng thiết kế : HL93 , đoàn Người bộ hành 300 Kg/m2 I.2 – sơ đồ kết cấu I.2.1 – Kết cấu phần trên - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 3x33+90+187+90+2x33 - Kết cấu cầu không đối xứng gồm 5 nhịp dẫn 33 m và hệ cầu dây văng ba nhịp . - Chiều cao cột tháp dự tính : 53.05 m tính từ đỉnh bệ tháp - Mặt cắt ngang dầm có chiều cao không đổi dạng TT . - Chiều dài một khoang sơ bộ chọn 8 m . - Số lượng dây cho một cột tháp 22 dây - Các dầm ngang được bố trí trên suốt chiều dài dầm dọc với khoảng cách 4m một dầm ngang . - Vật liệu chế tạo kết cấu nhịp : + Bê tông mác 400 + Cốt thép cường độ cao dùng các loại tao đơn 7 sợi . + Thép cấu tạo dùng thép CT3 I.2.2 – Kết cấu phần dưới 1 - Cấu tạo tháp cầu : - Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ . Bê tông chế tạo M300 - Phương án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đường kính f 1,5 m. 2- Cấu tạo trụ cầu : - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300 - Trụ cầu dẫn : được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi D= 120 cm -Trụ cầu chính : được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi D= 150 cm - Phương án móng : Móng cọc đài cao . 3 - Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo M300. - Mố của kết cấu nhịp được đặt trên móng cọc khoan nhồi f1.2 m. III– Tính toán kết cấu nhịp cầu dây văng II.1 – Chọn sơ đồ nhịp cầu Nghiên cứu các đặc điểm địa chất - địa hình - thủy văn và kiến trúc cảnh quan xung quanh, điều kiện kinh tế - xã hội - chính trị của các vùng mà tuyến đi qua. Ta quyết định chọn phương án cầu dây văng ba nhịp có hai mặt phẳng giàn dây đối xứng qua tháp cầu. Sơ đồ phân nhịp 90 + 187 + 90 m. Từ những phân tích đã nêu ở trên ,áp dụng cụ thể cho phương án cầu ở đây ,chọn : - Chiều dài khoang dầm d=8 m. - Chiều dài khoang dầm giữa nhịp chính dg=(0,7-0,8)d = 7 m - Chiều dài khoang dầm cạnh tháp dt= (1,1-1,2)d = 10 m II.2 – hình dạng và chiều cao dầm cứng Theo thống kê các cầu dây văng trên thế giới và trong nước đã và đang xây dựng, tỉ số chiều cao dầm chủ = á . Vậy sơ bộ ban đầu chọn dầm chủ có mặt cắt ngang gồm hai chữ T có kích thứơc như hình vẽ . II.3 – Lựa chọn các thiết bị phụ cho cầu dây văng Hiện nay, các tao cáp đơn được sử dụng rộng rãi cho kết cấu BTCT Ư.S.T và cầu dây văng vì các tao đơn dễ vận chuyển, dễ lắp đặt và thích hợp với hệ neo thông dụng nhất hiện nay là neo kẹp. Sử dụng loại tao đơn gồm 7 sợi thép f5 đường kính ngoài 15,2 mm. Đồng thời sử dụng dây văng được tổ hợp từ các tao thép giảm được độ giãn của dây ( do độ võng của trọng lượng bản thân gây ra khi chịu tác dụng của hoạt tải ). Các tao thép được căng kéo riêng biệt và được ghép thành bó lớn trong các khối neo ở ngay hiện trường. Công tác lắp đặt dây văng rất đơn giản vì dây được lắp từng tao nhỏ lên không cần giàn dáo. Hệ neo dùng với loại dây văng này là neo kẹp 3 mảnh giống hệ neo dùng trong cầu BTCT - ƯST. Khối neo là khối thép hình trụ có khoan các lỗ hình côn để luồn các tao thép và các tao thép này được kẹp chặt bằng nêm 3 mảnh hình côn có ren răng. Bên ngoài khối neo được ren răng và dùng một êcu đủ lớn để xiết neo theo nguyên tắc vặn bu - lông. Phương án dùng dây văng tổ hợp từ các tao thép 7 sợi và hệ neo kẹp là phương án tối ưu nhất vì so với các dây văng sử dụng cáp xoắn ốc hay cáp kín thường phải dùng neo đúc, loại neo này cần được đổ ở nhiệt độ 4500á 5000 là yêu cầu khó đảm bảo ở ngay tại công trường. Đồng thời việc vận chuyển lắp đặt các bó cáp lớn và dài sẽ gặp khó khăn hơn và việc điều chỉnh nội lực dây văng bằng cách thay đổi chiều dài dây cũng rất hạn chế. II.4 – Hình dạng và tiết diện của tháp cầu - Chiều cao tháp cầu được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau : +) Đảm bảo liên kết giữa dây văng và tháp +) Đảm bảo cho goc nghiêng của dây văng hơp lý trong quá trình chịu lực Góc nghiêng của dây văng giữa a = 20 25 o - Từ các phân tích trên ta chọn tháp cầu có các thông số như sau +) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 53.05 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 10.30 m +) Chiều cao từ tai neo đến dây văng thấp nhất : htt = 24.14 m +) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =18 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 2.5m 1 - Bảng tính toán góc nghiêng dây văng nhịp biên : Dây văng nhịp biên Dây văng nhịp giữa Dây x h ai (độ) Dây x h ai S1 10 24.14 67.50 S1' 10 24.14 67.50 S2 18 26.75 56.06 S2' 18 26.75 56.06 S3 26 28.25 47.37 S3' 26 28.25 47.37 S4 34 29.75 41.19 S4' 34 29.75 41.19 S5 42 31.25 36.65 S5' 42 31.25 36.65 S6 50 32.75 33.22 S6' 50 32.75 33.22 S7 58 34.25 30.56 S7' 58 34.25 30.56 S8 66 35.75 28.44 S8' 66 35.75 28.44 S9 74 37.25 26.72 S9' 74 37.25 26.72 S10 82 38.75 25.29 S10' 82 38.75 25.29 S11 90 40.25 24.10 S11' 90 40.25 24.10 II.5 – Tính toán nội lực II.5.1 – Tính tĩnh tải 1- Tính tĩnh tải giai đoạn I - Tĩnh tải giai đoạn I gồm có các bộ phân sau : +) Trọng lượng bản thân dầm chủ : DCdc +) Trọng lượng dầm ngang : DCdn +) Trọng lượng tai đeo dây văng : DCtd DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd - Tính trọng lượng dầm chủ: DCdc Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao dầm T H 183 cm Bề rộng mặt cầu Bcau 1600 cm Chiều rộng bản cánh dầm chủ bc 602 cm Bề rộng sườn dầm bs 122 cm Chiều dày bản cánh (bản mặt cầu) hc 25 cm Chiều dày bản cánh tính đổi hc' 31.71 cm Diện tích mặt cắt thực của dầm chủ A 43826 cm2 Trọng lượng dầm chủ dải đều DCdc 109.57 KN /m - Tính trọng lượng dầm ngang và tai đeo dây văng: DCdc, DCtd Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao dầm ngang hdn 158 cm Chiều dày dầm ngang ddn 30 cm Chiều dài dầm ngang Ldn 416 cm Trọng lượng 1 dầm ngang Pdn 49.3 KN Số dầm ngang trên toàn cầu ndn 94 dầm Khoảng cách giữa các dầm ngang adn 400 cm Chiều cao tai đeo htd 80 cm Chiều dày tai đeo dtd 80 cm Chiều dài tai đeo Ltd 100 cm Khoảng cách giữa các tai đeo atd 800 cm Trọng lượng 1 tai đeo Ptd 16 KN Số tai đeo trên toàn cầu ntd 44 chiếc Trọng lượng dầm ngang dải đều DCdn 12.1 KN /m Trọng lượng dầm tai đeo dải đều DCtd 2 KN /m - Tĩnh tải dải đều tiêu chuẩn giai đoạn I DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd = 109,57+12,1+ 2 = 123,67 KN/m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCITT = g.DCITC = 1,25 . 123,67 = 154,57 KN/m 2 - Tính tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau : +) Trọng lượng gờ chắn bánh +) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người đi bộ DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi các đại lượng Chiều dày h (cm) DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 5 1.15 KN/m2 Lớp bê tông bảo Vử 3 0.69 KN/m2 Lớp chống them 3 0.69 KN/m2 Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.24 KN/m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 12.03 cm Trọng lượng lớp phủ mặt cầu DWmcTC 2.77 KN/m2 Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu tính cho 1 dầm : DWmctc= 2,77. 5,25= 14,53 (KN/m) - Tính trọng lượng của lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề Người đi bộ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1- Tính trọng lượng chân lan can Chiều rộng chân lan can ngoài Blcn 20 cm Chiều cao chân lan can ngoài Hlcn 25 cm Chiều rộng chân lan can trong Blct 20 cm Chiều cao chân lan can trong Hlct 25 cm Trọng lượng dải đều phần chân lan can DWlc 4.25 KN/m 2- Tính trọng lượng cột lan can và tay vịn Trọng lượng 1 ống thép tròn lan can Polc 237.49 KN Trọng lượng dải đều phần ống thép polc 1.294 m Trọng lượng 1 thép bản lan can Ptb 0.0407 KN/m Trọng lượng dải đều phần thép bản ptb 1.356 KN/m Trọng lượng dải đều lan can Pot 2.65 KN/m 3- Tính trọng lượng gờ chắn bánh Chiều rộng chân gờ Bg 25 cm Chiều rộng đỉnh gờ Hg 25 cm Trọng lượng dải đều của gờ chắn bánh DWg 1.41 KN/m 4 - Tính trọng lượng lề người đi bộ Bề rộng lề người đi bộ Ble 150 cm Chiều dày trung bình lề người đi bộ Hle 10 cm Trọng lượng lề người đi bộ DWNG 3.45 KN/m - Tính tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng = 14,53 + 4,25 + 2x 2,65 + 1,41 + 3,45 = 24,16 KN/m +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWIItt = g . DWIITC = 1,5. 24,16 = 36,24 KN/m 3 - Tổng hợp tĩnh tải 2 giai đoạn - Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTCI = 123,67 KN/m - Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTCII = 24,16 KN/m - Tĩnh tải tiêu chuẩn tổng cộng : DTC = 155,3 KN/m - Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : DCTCI = 154,57 KN/m - Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : DWTCII = 36,24 KN/m - Tĩnh tải tính toán tổng cộng : DTT = 190,81 KN/m II.5.2 – Tính hoạt tải 1 - Hoạt tải xe tính toán theo quy trình 22TCN – 272 - 01 - Hoạt tải xe HL 93 lấy theo quy trình 22TCN – 272 – 01 . Tuỳ thuộc vào dạng ĐAH mà xếp tải sao cho đạt được hiệu bất lợi nhất. +) Hệ số điều chỉnh tải trọng : hi = 1 +) Hệ số tải trọng của hoạt tải : gi = 1,75 +) Hệ số xung kích 1+IM/100 = 1+25/100 = 1,25 2 - Tính hệ số phân bố ngang - Nguyên tắc tính hệ số phân bố ngang. - Nội dung tính hệ số phân bố ngang +) Coi bản mặt cầu là dầm hẫng kê trên các gối cứng là các dầm chủ +) Vẽ ĐAH phản lực gối. +) Xếp tải trọng bất lợi theo phương ngang cầu +) Xác định tung độ ĐAH +) Tính hệ số phân bố ngang theo công thức. - Tính hệ số phân bố ngang . +) Xe tải thiết kế : gXT = =1,569 +) Xe 2 trục thiết kế : g2T = =1,569 +) Tải trọng làn : gL ==2,352 +) Tải trọng Người : gNG = =0,856 II.6 – Tính toán nội lực và chọn tiêt diện dây văng II.6.1 – Chọn loại cáp làm dây văng - Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu như sau : +) Đường kính danh định : 15,2 mm +) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa +) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa +) Cường độ sử dụng : f = b.fpu b = 0,45 với tổ hợp tải trọng chính b = 0,5 với tổ hợp tải trọng phụ b = 0,56 với tổ hợp tải trọng thi công => Cường độ sử dụng của cáp với tổ hợp tải trọng chính là : fsa = 0,45.1860.102 = 873 Mpa II.6.2 – Tính nội lực trong dây văng 1 – Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I - Nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I được tính với sơ đồ của giai đoạn thi công - Công thức tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I +) Nội lực trong dây thứ i +) Nội lực trong dây giữa b- Bảng tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I Dâyi ai (độ) Sinai SiI tĩnhKN Dây i ai (độ) Sinai SiI tĩnhKN 1 67.50 0.924 1338.46 1' 67.50 0.924 1338.46 2 56.06 0.830 1490.42 2' 56.06 0.830 1490.42 3 47.37 0.736 1680.54 3' 47.37 0.736 1680.54 4 41.19 0.659 1877.80 4' 41.19 0.659 1877.80 5 36.65 0.597 2071.47 5' 36.65 0.597 2071.47 6 33.22 0.548 2256.77 6' 33.22 0.548 2256.77 7 30.56 0.508 2431.84 7' 30.56 0.508 2431.84 8 28.44 0.476 2596.23 8' 28.44 0.476 2596.23 9 26.72 0.450 2750.15 9' 26.72 0.450 2750.15 10 25.29 0.427 2894.14 10' 25.29 0.427 2894.14 11 24.10 0.408 3028.84 11' 24.10 0.408 2839.54 2 – Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải - Nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải được tính với sơ đồ KCN cầu hoàn chỉnh trong giai đoạn khai thác. - Để tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải dg2 và hoạt tải thì ta sử dụng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH nội lực trong dây văng sau đó xếp tải trọng lên ĐAH để tính nội lực - Nội lực trong các dây được tính với sơ đồ xếp tải trọng trên toàn cầu , riêng dây neo được tính với sơ đồ xếp hoạt tải tại nhịp giữa . - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II SttII = qttII . - Nội lực do hoạt tải +) Do tải trọng làn : SLantt = glan. qlan . v+ +) Do tải trọng Người : SNGtt = gNG. qNG . v+ +) Nội lực do xe tải : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất (với khoảng cách các trục sau của xe thay đổi từ 4,3 – 9 m ) PttXT = gxt . m.IM. +) Nội lực do xe 2 trục : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất Ptt2T = gxt . m.IM. b- Đường ảnh hưởng nội lực trong dây văng - Đường ảnh hưởng nội lực dây 1 và 1’ - Đường ảnh hưởng nội lực dây neo (xếp tải trên nhịp giữa) c - Bảng tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải A - Nội lực dây văng nhịp biên Dây thứi v+ v- v St IIKN S hoạt tải (KN) Si h max KN Xe tải Xe 2 trục Làn Người 1 5.96 -3.78 2.18 80.50 125.32 86.62 238.53 41.99 405.84 2 10.18 -4.37 5.81 210.54 196.95 135.38 389.72 68.61 655.27 3 12.34 -3.63 8.71 315.54 225.35 160.08 472.36 83.16 780.87 4 13.02 -2.03 11.00 398.50 245.30 167.78 498.43 87.75 831.48 5 13.47 -0.42 13.05 473.05 247.28 169.71 515.54 90.76 853.58 6 14.67 -0.52 14.14 512.61 220.34 151.10 561.47 98.85 880.66 7 15.96 -1.10 14.87 538.84 171.37 117.42 611.04 107.58 889.99 8 17.70 -2.40 15.30 554.49 145.97 99.45 677.42 119.26 942.65 9 21.27 -5.74 15.53 563.01 113.38 61.27 814.30 143.36 1071.04 10 27.88 -12.79 15.09 547.06 283.61 193.13 1067.33 187.90 1538.84 Dây neo 34.03 -18.80 15.24 551.52 346.38 235.15 1300.48 228.95 1875.82 B - Nội lực dây văng nhịp giữa Dây i v+ v- v S tĩnh IIKN S hoạt tải (KN) Si h max KN Xe tải Xe 2 trục Làn Người 1' 5.55 -2.67 2.89 113.52 123.54 85.01 231.74 40.80 396.08 2' 9.835 -3.078 6.757 244.90 190.72 132.17 376.47 66.28 633.47 3' 12.405 -2.462 9.943 360.37 224.52 155.91 474.85 83.60 782.97 4' 13.96 -1.622 12.338 447.17 240.24 165.54 534.37 94.08 868.69 5' 15.7 -1.026 14.674 531.84 255.71 174.84 600.98 105.80 962.49 6' 16.675 -0.811 15.864 574.97 253.19 172.92 638.30 112.37 1003.86 7' 17.748 -1.209 16.539 599.43 244.66 167.14 679.37 119.60 1043.64 8' 18.55 -1.885 16.665 604.00 231.59 158.16 710.07 125.01 1066.67 9' 19.058 -2.87 16.188 586.71 215.89 148.21 729.52 128.43 1073.84 10' 19.473 -4.389 15.084 546.70 207.58 141.80 745.40 131.23 1084.21 11' 19.48 -6.48 13 470.37 199.88 137.31 744.06 130.99 1074.93 3 – Tổng hợp nội lực trong dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dây i S tĩnh IKN St IIKN S hoạtmax KN S tổngKN Dây i St IKN St IIKN S hoạtmax KN S tổngKN 1 1338.46 80.50 405.84 1824.81 1' 1338.46 113.52 396.08 1848.06 2 1490.42 210.54 655.27 2356.24 2' 1490.42 244.90 633.47 2368.79 3 1680.54 315.54 780.87 2776.95 3' 1680.54 360.37 782.97 2823.87 4 1877.80 398.50 831.48 3107.78 4' 1877.80 447.17 868.69 3193.67 5 2071.47 473.05 853.58 3398.10 5' 2071.47 531.84 962.49 3565.80 6 2256.77 512.61 880.66 3650.04 6' 2256.77 574.97 1003.86 3835.60 7 2431.84 538.84 889.99 3860.66 7' 2431.84 599.43 1043.64 4074.91 8 2596.23 554.49 942.65 4093.37 8' 2596.23 604.00 1066.67 4266.91 9 2750.15 563.01 1071.04 4384.20 9' 2750.15 586.71 1073.84 4410.70 10 2894.14 547.06 1538.84 4980.04 10' 2894.14 546.70 1084.21 4525.05 11 3028.84 551.52 1875.82 5456.18 11' 2839.54 470.37 1074.93 4384.85 II.6.3 – Chọn tiết diện trong dây văng - Tiết diện của các dây văng được xác định theo công thức Trong đó : +) S : Nội lực tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng xác định với các hệ số tương ứng theo qui phạm hiện hành . +) ful : Cường độ tính toán của vật liệu làm dây, ful = 8370 (KG/cm2) Các công thức trên xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả năng làm việc của dây ( trường hợp dây nhiều khoang nhỏ ) . Theo đó tiết diện của tất cả các dây văng khác nhau . Tuy nhiên trong tính toán thiết kế khi sự khác biệt không lớn thì ta có thể chọn tiết diện của một số dây giống nhau hoặc do một số mục đích nào đó trong quá trình thiết kế thì ta cũng có thể tăng hoặc giảm tiết diện của một số dây. - Bảng chọn tiết diện dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi Si  max KN Aicm2 Số taon Chọn n tao Aichọn Dây i Si  max KN Aicm2 Số taon Chọn n tao Aichọn 1 1824.81 21.80 15.57 31 43.4 1' 1848.06 22.08 15.77 31 43.4 2 2356.24 28.15 20.11 31 43.4 2' 2368.79 28.30 20.21 31 43.4 3 2776.95 33.18 23.70 31 43.4 3' 2823.87 33.74 24.10 31 43.4 4 3107.78 37.13 26.52 37 51.8 4' 3193.67 38.16 27.25 37 51.8 5 3398.10 40.60 29.00 37 51.8 5' 3565.80 42.60 30.43 37 51.8 6 3650.04 43.61 31.15 37 51.8 6' 3835.60 45.83 32.73 37 51.8 7 3860.66 46.13 32.95 43 60.2 7' 4074.91 48.68 34.77 43 60.2 8 4093.37 48.91 34.93 43 60.2 8' 4266.91 50.98 36.41 43 60.2 9 4384.20 52.38 37.41 43 60.2 9' 4410.70 52.70 37.64 43 60.2 10 4980.04 59.50 42.50 55 77.0 10' 4525.05 54.06 38.62 43 60.2 11 5456.18 65.19 46.56 55 77.0 11' 4384.85 52.39 37.42 43 60.2 II.6.4 – kiểm tra điều kiện kéo đứt của dây văng Công thức: Trong đó: Si max:Nội lực lớn nhất trong mỗi dây fpu: Cường độ kéo đứt của thép Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi Si  max T Aichọn f Dây i Si  max T Aichọn f 1 1824.81 43.4 42.05 1' 1848.06 43.4 42.05 2 2356.24 43.4 54.29 2' 2368.79 43.4 54.58 3 2776.95 43.4 63.98 3' 2823.87 43.4 65.07 4 3107.78 51.8 60.00 4' 3193.67 51.8 61.65 5 3398.10 51.8 65.60 5' 3565.80 51.8 68.84 6 3650.04 51.8 70.46 6' 3835.60 51.8 74.05 7 3860.66 60.2 64.13 7' 4074.91 60.2 67.69 8 4093.37 60.2 68.00 8' 4266.91 60.2 70.88 9 4384.20 60.2 72.83 9' 4410.70 60.2 73.27 10 4980.04 77.0 64.68 10' 4525.05 60.2 75.17 11 5456.18 77.0 70.86 11' 4384.85 60.2 72.84 Kết luận:Các dây đều thoã mãn điều kiện kéo đứt. II.6.5 – Điều kiện làm việc tốt của dây văng - Để dây văng làm việc tốt trong quá trình chịu tác dụng của tải trọng thì dây văng phải thoả mãn các điều kiện sau : +) Đảm bảo điều kiện về độ bền : đảm bảo khả năng chịu lực +) Đảm bảo điều kiện về độ cứng : tức là dây văng cần phải được kiểm tra theo điều kiện biến dạng cho phép của hệ - Độ võng của nút dây thứ i do hoạt tải được xác định theo công thức sau Trong đó : +) E : Mô đun đàn hồi của vật liệu dây +) Soh, Sih : Nội lực tiêu chuẩn trong dây neo và dây thứ i do hoạt tải +) Ao,Ai : Diện tích dây neo và dây thứ i +) lo , li : Hình chiếu của dây neo và dây thứ i lên mặt bằng - Điều kiện đảm bảo về độ cứng : yi < {y} III – Tính toán kết trụ tháp III.1 – Cấu tạo tháp và trụ tháp - Do điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực đặt tháp ở 2 phía cầu là tương tự như nhau do đó để thuận tiện cho công tác tính toán và thiết kế thì ta thiết kế tháp cầu 2 bên là như nhau , do vậy ta chỉ cần tính toán cho 1 tháp - Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ . Bê tông chế tạo M300 - Phương án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đường kính f1,5m. - Tháp cầu được cấu tạo như sau : +) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 53.05 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 10.03 m +) Chiều cao từ tai neo đến dây văng thấp nhất : htt = 24.14 m +) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =18 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 2.5m III.2 – Tính toán thiết kế III.2.1 - Tính trọng lượng của tháp : - Bảng tính toán trọng lượng tháp Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao chân tháp hct 10.30 m Chiều cao phần thân tháp htt 22.25 m Chiều cao phần đỉnh tháp hdt 2.5 m Chiều cao toàn bộ của tháp hth 53.05 m Trọng lượng phần chân tháp Pct 689.94 KN Trọng lượng phần thân tháp Ptt 689.9 KN Trọng lượng phần đỉnh tháp Pdt 156.3 KN Trọng lượng dầm ngang trên Pdnt 562.5 KN Trọng lượng dầm ngang dưới Pdnd 1811.3 KN Trọng lượng toàn bộ tháp Pth 4650.1 KN III.2. 2 - Tính trọng lượng của bệ tháp - Bảng tính toán trọng lượng tháp Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bệ tháp Hbt 4 m Bề rộng của bệ tháp Bbt 38 m Chiều dài của bệ tháp Lbt 12 m Trọng lượng bệ tháp Pbt 45600 KN III.2.3 - Tính áp lực nước đẩy nổi ứng với mực nước thấp nhất - Theo như bố trí cấu tạo thì bệ của cả 2 tháp đều đặt dưới mực nước thấp nhất 0,5 m do đó ta chỉ tính áp lực nước đẩy nổi tác dụng lên phần bệ tháp ngập trong nước. - Công thức tính III.2. 4 - Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải truyền lên trụ tháp - Để tính được phản lực của kết cấu nhịp lên móng trụ tháp thì trong phương án sơ bộ ta tính gần đúng như sau : bằng phản lực của dầm liên tục (tĩnh tải + hoạt tải ) cộng với hình chiếu của nội lực trong dây văng theo phương thẳng đứng. 1 - Tính phản lực của dầm liên tục - Dùng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH phản lực gối của dầm liên tục ta có : +) Diện tích ĐAH dương : v+ = 33,87 +) Diện tích ĐAH âm : v- = - 6,06 +) Tổng diện tích ĐAH : v = 27,81 * Phản lực do tĩnh tải . +) Do tĩnh tải giai đoạn I : PTTI = 1,25. DCTC . v+ + 0,9. DCTC . v- = 4560,7 KN +) Do tĩnh tải giai đoạn II : PTTI = 1,5. DWTC . v+ + 0,65. DWTC . v- = 1132,3 KN * Phản lực do hoạt tải : Khi tính phản lực tác dụng lên gối trụ thì ta tính như sau : +) Sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m ( khoảng cách trục sau lấy bằng 4,3 m ) +) Hiệu ứng của hoạt tải thiết kế được lấy bằng 90% giá trị phản lực tính được cộng với hiệu ứng của 90% tải trọng làn + hiệu ứng của tải trọng Người - Tính phản lực do tải trọng làn PLantt = glan. qlan . v+ = 1,75 . 9,3 . 33,87 = 551,2 KN - Tính phản lực do tải trọng Người PNGtt = gNG. qNG . v+ = 1,75 . 4,5 . 33,87 = 266,7 KN - Tính phản lực do xe tải thiết kế : xếp 2 xe lên ĐAH phản lực gối ( 2 xe đặt cách nhau 15 m , khoảng cách trục sau bằng 4,3m) PttXT = gxt . m.IM. +) Xếp xe 1 : P (KN) 145 145 35 Pi . Yi Y 0.493 0.659 0.827 195.99 +) Xếp xe 2 : P (KN) 145 145 3.5 Pi . Yi Y 0.827 0.658 0.491 232.51 => PttXT = 1,75 . 1 . 1,25 . (195,99 + 232,51 ) = 796,7 KN - Tính tổng phản lực do hoạt tải thiết kế : PttHT = 0,9 . 796,7 + 0,9. 551,2 + 266,7 = 1479,9 KN 2 - Tính phản lực xét đến nội lực trong dây văng Trong đó : +) Si : Tổng nội lực trong các dây văng do tĩnh tải và hoạt tải - Bảng tính toán phản lực truyền lên trụ tháp khi xét đến nội lực trong dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi ai (độ) Sinai Si maxKN Si.Sinai Dây i ai (độ) Sinai Si maxKN Si.Sinai 1 67.50 0.924 2006.73 1853.92 1' 67.50 0.924 2025.70 1871.44 2 56.06 0.830 2649.57 2198.23 2' 56.06 0.830 2652.39 2200.57 3 47.37 0.736 3125.80 2299.97 3' 47.37 0.736 3173.56 2335.11 4 41.19 0.659 3479.64 2291.36 4' 41.19 0.659 3580.97 2358.09 5 36.65 0.597 3779.52 2256.14 5' 36.65 0.597 3994.14 2384.26 6 33.22 0.548 4040.94 2214.14 6' 33.22 0.548 4281.34 2345.86 7 30.56 0.508 4251.87 2161.99 7' 30.56 0.508 4536.93 2306.93 8 28.44 0.476 4505.06 2145.69 8' 28.44 0.476 4737.74 2256.5 9 26.72 0.450 4848.04 2179.81 9' 26.72 0.450 4883.41 2195.71 10 25.29 0.427 5655.51 2416.35 10' 25.29 0.427 5001.54 2136.94 Dây neo 24.10 0.408 6279.62 2563.68 11' 24.10 0.408 4856.82 1982.82 Tổng 24581.3 Tổng 24374.2 => Tổng phản lực truyền lên trụ tháp khi xét đến nội lực trong dây văng là : Pdv = 24581,3 + 24374,2 = 48955,5 (KN) 3 - Tính tổng phản lực từ KCN truyền lên móng trụ tháp PKCN = 2.(Ptttt + PHTtt) + PDV =2. (4560,7+ 1132,3 +1479,9) + 48955,5 = 63484 (KN 4 - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc P = PTH + PBT + Pdn + PKCN = = 4650,1 + 45600+ (-18240) + 63484= 95494 KN III.3 – Tính toán số cọc cần thiết trong móng - Móng bệ tháp được thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 150 cm III.3.1 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Trong đó : +) fc’ : Cường độ chịu nén của bê tông +) Ac : Diện tích phần bê tông trên mặt cắt ngang cọc +) fy : Cường độ chịu kéo của thép +) As : Diện tích phần thép trên mặt cắt ngang cọc +) j : Hệ số uốn dọc , j = 0,75 - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác bê tông chế tạo cọc M300 Thép chế tạo cọc AII Đường kính cọc thiết kế D 1.5 m Đường kính cốt thép d 28 mm Số thanh thép thiết kế nthanh 24 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.767 M2 Diện tích phần cốt thép As 0.015 M2 Hệ số uốn dọc j 0.75 Cường độ chịu nén của bê tông fc' 3000 KN/m2 Cường độ chịu kéo của thép fy 240000 KN/m2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN III.3.2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Bảng số liệu địa chất khảo sát tại khu vực thi công cọc khoan nhồi STT Loại đất H m e g T/m3 C KG/cm2 j độ R' KG/cm2 Lớp 1 Bùn sét xám đen 3.53 0.5 2 0.16 22 1.5 Lớp 2 Sét xám đen nâu 7.86 0.6 1.95 0.19 20 1 Lớp 3 Cát hạt trung 16.7 1.95 0.02 38 2.5 Lớp 4 Sét xám đen 4.05 0.6 1.95 0.19 20 1 Lớp 5 Cát hạt trung vô hạn 1.95 0.02 38 2.5 - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Trong đó : +) QR : Sức chịu tải của cọc theo đất nền +) QS = qS. AS : Sức kháng tại thân cọc +) QP = qP. AP : Sức kháng tại chân cọc +) qS : Sức kháng đơn vị tại thân cọc +) qP : Sức kháng đơn vị tại chân cọc +) AS : Diện tích bề mặt thân cọc +) AP : Diện tích bề mặt chân cọc +) jqS : Hệ số sức kháng tại thân cọc +) jqP : Hệ số sức kháng tại chân cọc - Theo Reese và Wright (1977 ) ta có : qP = 0,064. N (Mpa), qS = a.Su Trong đó : +) N : Số búa SPT chưa hiệu chỉnh (búa /300 mm) +) a : Hệ số dính bám +) Su : Cường độ kháng cắt không thoát nướ trung bình . Giá trị Su phải được xác định từ kết quả thí ngiệm hiện trường hoặc kết quả trong phòng thí nghiệm của các mẫu nguyên dạng lấy trong khoảng độ sâu 2D ở dưới chân cọc. Giá trị Su còn được tính theo công thức : Su = s.tgj + C - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Loại đất D m Li m As m2 N Su KN /m2 a qsKN /m2 QsKN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.5 5.28 16.63 12 110.60 0.28 30.97 515.16 0.65 Sét xám đen nâu 1.5 7.86 37.04 15 104.40 0.65 67.86 2513.43 0.65 Cát hạt trung 1.5 16.7 78.70 25 197.32 0.38 74.98 5900.89 0.45 Sét xám đen 1.5 4.05 19.09 15 104.40 0.3 31.32 597.73 0.65 Cát hạt trung 1.5 10.11 40.57 25 197.32 0.38 74.98 3042.32 0.45 Sức kháng thành cọc Qthan 6381.56 KN Sức kháng mũi cọc Loại đất D m Ap m2 N qp KN /m2 Qp KN jqp Cát hạt trung 1.5 1.767 25 1600 2827.44 0.65 Sức kháng mũi cọc Qmui 1837.84 KN Q cọc theo đất nền Qr 8219.4 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 8219.4 KN Chiều dài cọc Lcoc 44 m L coc III.3.3 - Tính số cọc trong móng Trong đó : +) b : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với móng cọc đài cao ta lấy b = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 8219,4 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 95494 KN Số cọc bố trí trong móng là n = 24 (cọc) . Bố trí thành như hình vẽ -Chiều dài cọc bố trí là 44 m - Sơ đồ bố trí cọc trong móng bệ tháp IV – Tính toán thiết kế mố cầu iV.1 – Kích thước thiết kế mố IV.1.1 – Cấu tạo mố M1 IV.1.2 – Các kích thước cơ bản của mố Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao mố hmo 460 cm Chiều rộng mố bmo 1600 cm Loại gối Gối Cao su Hệ số ma sát gối với bê tông f 0.30 Chiều cao tường đỉnh htd 211 cm Bề dầy tường đỉnh dtd 50.0 cm Chiều cao tường thân htt 249 cm Bề dầy tường thân dtt 170 cm Chiều dài tường cánh ltc 270 cm Bề dầy cánh dtc 50.0 cm Chiều dài bản quá độ lqd 400 cm Chiều dày bản quá độ dqd 20.0 cm Chiều rộng bản quá độ bqd 1400 cm Chiều cao bệ móng hm 250 cm Chiều dài bệ móng lm 630 cm Bề rộng bê móng bm 1800 cm IV.2 – Kích thước thiết kế kết cấu nhịp cầu dẫn IV.2.1 – Cấu tạo mặt cắt ngang KCn cầu dẫn IV.2.2 – Các kích thước cơ bản của KCN cầu dẫn - Kết cấu nhịp cầu dẫn được sử dụng kết cấu định hình dầm giản đơn L = 33 m với các kích thước thiết kế cơ bản như sau : - Bảng các kích thước thiết kế KCN cầu dẫn : Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều dài nhịp thiết kế L 33 m Chiều dài nhịp tính toán Ltt 32.4 m Chiều cao dầm chủ hdc 165 cm Chiều rộng bầu trên bdt 85 cm Chiều cao bầu trên hdt 25.5 cm Chiều rộng bản bụng b 20 cm Chiều cao bầu dưới hd 35 cm Chiều rộng bầu dưới bd 65 cm Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ Fdc 5342.5 cm2 Số dầm chủ ndc 6 dầm Khoảng cách giữa các dầm chủ adc 230 cm Chiều dày bản mặt cầu d 18 cm Diện tích mặt cắt dầm chủ kể cả bmc Fdc 9842.5 cm2 Trọng lượng 1 dầm chủ và dầm ngang Pdc 862.9 KN Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 10 cm Tổng trọng lượng KCN PKCN 6040.4 KN Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DCtc 183.04 KN /m IV.2.3 – Tĩnh tải kết cấu nhịp cầu dẫn trên mố - Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn : DCTC = 183,04 KN m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 47,94 KN /m - Tĩnh tải tiêu chuẩn toàn bộ : gTT = 231 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 228,8 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 71,9 KN /m - Tĩnh tải tính toán toàn bộ : gTT = 300,7 KN /m IV.3 – Xác định tải trọng tác dụng lên mố IV.3.1 – Nguyên tác chung khi tính toán mố 1 - Các tải trọng tác dụng lên mố - Mố ở trên mực nước thông thuyền và hầu như không ngập nước nên không tính tải trọng va xô tầu bè và cũng không tính tải trọng gió. Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có g = 1.8 T/m3 . j = 350. - Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm : 1 Trọng lượng bản thân mố 2 Phản lực thẳng đứng do trọng lượng KCN 3 Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN 4 Lực hãm dọc cầu 5 Ma sát gối cầu 6 áp lực của đất sau mố 7 Phản lực truyền xuống từ bản quá độ 2 - Các mặt cắt cần kiểm toán với mố - Mặt cắt I-I : Mặt cắt bệ móng mố - Mặt cắt II-II : mặt cắt chân tường đỉnh - Mặt cắt III-III : mặt cắt chân tường thân - Mặt cắt IV-IV : mặt cắt chân tường cánh IV. 3 .2 – Xác định các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố 1 – Xác định tải trọng do trọng lương bản thân của mố - Bảng tổng hợp tải trọng do trọng lượng bản thân mố Tên các bộ phận của mố Ptc KN Mặt cắt I - I Mặt cắt II - II Mặt cắt III - III Mặt cắt IV - IV e1 m M1 KN.m e2 m M2 KN.m e3 m M3 KN.m e4 m M4 KN.m Tường thân 169.32 0.4 677.3 0 0 0 0 0 0 Tường đỉnh 422 -0.2 -84.4 -0.6 -253.2 0 0 0 0 Tường cánh 310.5 -1.8 -558.9 00.0 0.00 0 Bệ móng mố 7087.5 0 00.0 0 0 0 0 0 0 Bản quá độ 280.0 -0.6 -168 -1 -280 -0.4 -112 0 0 Gờ kê 13.5 -0.6 -8.1 -1 -13.5 -0.4 -5.4 0 0 Đất đắp sau mố 3353.4 -1.8 -6036.1 0.0 0.00 0.00 2 – Xác định tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải trên kết cấu nhịp - Chiều dài nhịp tính toán : L = 33 m - Sơ đồ xếp tải trên nhịp dẫn như sau : +) Tổng diện tích ĐAH : S = 16,2 +) Diện tích ĐAH dương: S+ = 16,2 +) Diện tích ĐAH âm: S- = 0 - Tĩnh tải kết cấu nhịp được tính cho toàn bộ cầu +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTC = 183,04 (KN/m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I : DCTT = 1,25.183,04 = 228,8 (KN/m) +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTC = 47,94 (KN /m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn II : DWTT = 1,5. 47,94 = 71,9 (KN/m) - Hoạt tải trên kết cấu nhịp được tính cho cả 3 làn +) Tải trọng Người : qNG = 2.4,5 = 9 (KN/m) +) Tải trọng làn : qLan = 3.9,3 = 27,9 (KN/m) +) Xe tải thiết kế : PXT = 3. 325 = 975 (KN) +) Xe 2 trục thiết kế : PXT = 3. 22O = 660 (KN) - Nội lực do hoạt tải được lấy với hiệu ứng lớn nhất trong số các hiệu ứng sau : +) Hiệu ứng 1 : Xe tải thiết kế (với cự ly trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9 m ) tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng đoàn Người. +) Hiệu ứng của 1 xe 2 trục tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng Người. - Xếp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải P (KN) 145 145 35 Pi.Yi Y 1.00 0.867 0.735 296.47 +) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 1.00 0.963 215.93 - Bảng tính toán áp lực từ KCN truyền xuống mố Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị TC TT áp lực do tải trọng làn Plan 153.6 268.8 KN áp lực do tải trọng Người PNg 72.9 127.6 KN áp lực do xe tải PXT 252.0 551.2 KN áp lực do xe 2 trục P2T 183.5 401.5 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người P1 1435.4 2842.7 KN Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người P2 1230.0 2393.5 KN Tổng áp lực do hoạt tải max Pht 1435.4 2842.7 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn I PttI 2965.3 3706.6 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn II PttII 776.6 1164.9 KN Tổng áp lực từ KCN PKCN 5177.4 7586.7 KN 3 – Xác định tải trọng do hoạt tải trên bản qúa độ - Chiều dài bản quá độ : Lqd = 4,0 (m) - Bề rộng bản quá độ : Bqd = 14 (m) - Vẽ ĐAH phản lực gối trên bản quá độ tại vị trí vai kê +) Tổng diện tích ĐAH : S = 2 +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 2 +) Diện tích ĐAH âm : S- = 0 - Xếp xe tải và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải P (KN) 145 145 35 Pi.Yi Y 0.00 1.00 0.00 145.0 +) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 0.70 1 187.0 - Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê khi hoạt tải trên bản quá độ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị TC TT áp lực do tải trọng làn Plan 19.0 33.2 KN áp lực do tải trọng Người PNg 9.0 15.8 KN áp lực thẳng đứng do xe tải PXT 123.3 269.6 KN áp lực thẳng đứng do xe 2 trục P2T 159.0 347.7 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người P1 453.6 955.6 KN Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người P2 560.7 1189.9 KN Tổng áp lực từ bản qua độ Pht bqd 560.7 1189.9 KN 4- Tổng hợp áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng (mặt cắt I-I) Tên các tải trọng truyền lên bệ móng Ptc (KN) gmax Ptt(KN) Tường thân 1693.2 1.25 2116.5 Tường đỉnh 422 1.25 527.5 Tường cánh 310.5 1.25 388.1 Bệ móng mố 7087.5 1.25 8859.4 Bản quá độ 280.0 1.25 350.0 Gờ kê bản quá độ 13.5 1.25 16.9 Đất đắp sau mố 3353.4 1.50 5030.1 Tĩnh tải giai đoạn I 2965.3 1.25 3706.6 Tĩnh tải giai đoạn II 776.6 1.50 1164.9 Hoạt tải trên KCN 1435.4 1.75 3140.0 Hoạt tải trên bản quá độ 560.7 1.75 1226.6 Tổng áp lực 18542.3 26521 IV.2.4 – Bố trí cọc trong móng mố - Móng bệ tháp được thiết kế với móng cọckhoan nhồi D=120 cm 1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Trong đó : +) fc’ : Cường độ chịu nén của bê tông tuổi 28 ngày. +) AC : Diện tích phần bê tông của tiết diện cọc. +) fy : Giới hạn chảy của thép chế tạo cọc +) AS : Diện tích phần cốt thép của tiết diện cọc. +) j : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy j = 0,75 - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác bê tông chế tạo cọc M300 Thép chế tạo cọc AII Hệ số điều kiện làm việc m 0.9 Hệ số đồng nhất vật liệu cọc k 0.7 Đường kính cọc thiết kế d 1.2 m Đường kính cốt thép f 28 mm Số thanh thép thiết kế nthanh 24 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.131 M2 Diện tích phần cốt thép As 0.015 M2 Hệ số uốn dọc j 0.75 Cường độ chịu nén của bê tông fc' 3000 KN/m2 Cờng độ chịu kéo của thép fy 240000 KN/m2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 24290 KN 2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Loại đất D m Li m As m2 N Su KN /m2 a qsKN /m2 Qs KN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.2 10.44 39.36 10 110.60 0.55 60.83 2394.23 0.65 Sét xám đen nâu 1.2 10.54 39.73 15 104.40 0.55 57.42 2281.52 0.55 Cát hạt trung 1.2 3.87 14.59 25 197.32 0.5 98.66 1439.42 0.45 Sức kháng thành cọc Qthân 3458.8 KN Sức kháng mũi cọc Loại đất D m Ap m2 N qp KN m2 Qp KN jqp Cát hạt trung 1.2 1.131 25 1600 1809.56 0.65 Sức kháng mũi cọc Qmui 1176.22 KN Q cọc theo đất nền Qr 4635.04 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 24290 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 4635.04 KN Chiều dài cọc Lcoc 25 m L coc 3 - Tính toán số cọc trong móng Trong đó : +) b : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với móng cọc đài cao ta lấy b = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 4635,04 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 26521 KN => Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) . Bố trí thành 2 hàng mỗi hàng 5 cọc - Chiều dài cọc bố trí là 25 m Sơ đồ bố trí cọc trong móng V – Dự kiến công tác thi công VI.1 – Thi công trụ - Phương pháp thi công các trụ giống nhau giống nhau, với mực nước thấp nhất là -1.10m , ta chọn mực nước thi công -0.1m. - Với MNTC như vậy ta tiến hành thi công trụ như sau : Bước 1: -Dùng xe cẩu có gắn giá búa đứng trên xà lan , tiến hành đóng khung định vị và vòng vây cọc ống thép đến cao độ thiết kế. -Tiến hành bơm cát vào vòng vây làm đảo nhân tạo, tạo mặt bằng thi công, xác định các vị trí tim cọc chuẩn bị thi công khoan cọc nhồi. Bước 2: - Dùng máy khoan nhồi đứng trên các tấm bê tông kê trên đảo đất tiến hành khoan cọc. - Hạ ống vách thép dài 12m, kết hợp với vữa sét để giữ ổn định cho thành vách - Khoan cọc đến cao độ thiết kế. - Vệ sinh lỗ khoan, hạ lồng cốt thép. - Đổ bê tông cọc. Bước 3: Sau khi thi công song các cọc, dùng máy xúc kết hợp nhân lực đào đất ra khỏi vòng vây cọc ván. - Đổ bê tong bịt đáy với chiều dầy theo tính toán, dùng máy bơm hút khô nước . -Lắp dựng ván khuôn, bố trí cốt thép, đổ bê tông bệ tháp. -Dùng kết cấu UYKM làm sàn thi công và đà giáo đỡ ván khuôn,lắp đặt ván -khuôn cốt thép đổ bê tông thân tháp đến cao độ trên xà ngang dưới. Bước 4: Dùng ván khuôn leo đúc phần thân tháp (từ xà ngang dưới lên)cho đến hết phần thân tháp. -Lắp cần trục tháp quay đứng trên hệ nổi cẩu lắp ván khuôn cốt thép , cấp vữa cho ván khuôn leo. -Dựng đà giáo xà ngang trên bằng các thanh I400 chôn sẵn. -Lắp dựng ván khuôn và cốt thép đổ bê tông xà ngang trên. -Tiếp tục đúc phần đỉnh tháp. -Tháo dỡ các thiết bị thi công . -Hoàn thiện tháp. VI.2 – Thi công mố - Mố cầu được bố trí đối xứng và được thi công trong điều kiện không ngập nước do đó ta đề xuất biện pháp thi công mố như sau : +) Gạt lớp đất yếu, đắp đến cao độ thiết kế +) Lắp dựng, đưa máy đóng cọc lên đảo và tiến hành đóng cọc. +) Đào đất hố móng , đập BT đầu cọc ,đổ lớp BT tạo phẳng, lắp dựng đà giáo ván khuôn, đổ BT bệ cọc +) Lắp dựng đà giáo ván khuôn,.đổ BT thân mố, +) Tường đỉnh, tường cánh được thi công sau khi thi công xong kết cấu nhịp VI.3 – Thi công kết cấu nhịp VI.3.1 – Thi công kết cấu nhịp cầu dẫn - Nhịp cầu dẫn được thiết kế là nhịp giản đơn với các thông số kĩ thuật như sau : +) Chiều dài nhịp L = 33 m +) Bề rộng mặt cầu : B = 16 m +) Trọng lượng 1 dầm : P = 600 KN - Do số lượng KCN cầu dẫn tương đối nhiều do đó để có thể tiến hành thi công nhanh chóng thì cần thiết phải áp dụng các thiết bị lao dầm chuyên dụng . Căn cứ vào trang thiết bị hiện có của đơn vị thi công thì ở đây ta dự kiến thi công KCN cầu dẫn bằng giá lao 3 chân . - Trình tự thi công KCN cầu dẫn như sau : +) Xây dựng đường di chuyển, tập kết dầm . +) Lắp dựng giá ba chân trên nền đường đầu cầu. +) Di chuyển giá búa ba chân ra ngoài mố ở vị trí có thể lắp nhịp. +) Kê một chân trước của giá ba chân lên đỉnh trụ +) Di chuyển dầm đeo bằng xe con theo phương pháp di chuyển dọc. +) Dùng 2 móc 1 và 2 để nâng dầm lên và di chuyển dầm trên giá ra vị trí. +) Lao lắp KCN cầu dãn vào vị trí. VI.3.2 – Thi công kết cấu nhịp cầu chính - Kết cấu nhịp cầu chính là kết cấu cầu treo dây văng 3 nhịp đối xứng , được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng . - Trình tự các bước thi công như sau : +) Mở rộng trụ tại bằng hệ thống đà giáo thép . +)Tiến hành đổ bê tông đốt KO trên đỉnh trụ . +) Đợi cho đốt KO đạt cường độ thì tiến hành căng sơ chỉnh 2 dây văng số 1 và 1’ , sau đó lắp 2 xe đúc lên đốt KO . +) Tiến hành đúc cân bằng các đốt tiếp theo về 2 phía , đúc đốt nào thì ta tiến hành kéo cốt thép DƯL ngay đồng thời căng sơ chỉnh dây văng của đốt đó. +) Tiến hành hợp long nhịp giữa . - Công tác hoàn thiện cầu : +) Tháo dỡ hệ thống xe đúc trên KCN. +) Hạ KCN xuống gối ,và neo đầu kết cấu nhịp xuống gối neo trên trụ và mố +) Đổ bê tông phần chân lan can và gờ chắn bánh. +) Thi công lớp phủ mặt cầu. +) Lắp dựng hệ thống lan can , tay vịn và hệ thống đèn chiếu sáng trên cầu. +) Căng chỉnh từng dây văng trên toàn cầu để đạt được độ võng mong muốn. +) Hoàn thiện cầu và đưa vào sử dụng.