Thiết kế cầu liên tục liên hợp thép - bê tông cốt thép

Chương III : Phương án sơ bộ III Thiết kế Cầu liên tục liên hợp thép - BTCT * * * 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 5x33 + 95 + 120 + 95 + 3x33 m - Kết cấu cầu không đối xứng gồm 4 nhịp dẫn phía bên trái và 2 nhịp dẫn phía bên phải và hệ kết cấu cầu liên tục liên hợp thép - BTCT - Dầm liên tục 3 nhịp 95 + 120 + 95 m tiết diện dầm thép có chiều cao thay đổi +) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 4,65 m. +) Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 3,15 m. - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật tuyến tính đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực và mỹ quan kiến trúc. - Mặt cắt dầm chủ là dạng mặt cắt chữ I có bản cánh không đối xứng Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Số dầm chủ thiết kế ndc 5 cm Khoảng cách giữa các dầm chủ d 296 cm Chiều dài phần cánh trong ct 148 cm Chiều dài phần cánh hẫng ch 148 cm Chiều cao bản bụng mặt cắt gối hb 457 cm Chiều cao bản bụng mặt cắt giữa nhịp hbg 307 cm Chiều dày bản bụng db 3 cm Bề rộng bản cánh trên bc 80 cm Chiều dày bản cánh trên dc 4 cm Bề rộng bản cánh dưới bd 100 cm Chiều dày bản cánh dưới dd 4 cm Chiều cao dầm chủ mặt cắt gối h 465 cm Chiều cao dầm chủ mặt giữa nhịp hg 315 cm - Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp. 1- Bê tông mác M400 có: +) f’c = 40 (MPa). +) gc = 25 (kN/m3). +) Ec = 0,043. gc1,5.= 38006.99 (MPa). 2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau: +) Diện tích một tao Astr = 98.71mm +) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12. 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu: +) Rs = 300 (MPa). +) Es = 200000 (MPa). +) fy = 420 (MPa). 5- Thép chế tạo dầm : sử dụng thép M270M, cấp 345 W +) Cường độ chịu kéo của thép : Fy = 345 (Mpa) +) Cường độ chịu kéo khi uốn : Fu = 485 (Mpa) +) Es = 200000 (MPa). +) Trọng lượng riêng của thép : g = 78,5 (KN /m3) +) Hệ số tính đổi từ bê tông sang thép : n = 7 (khi xét mặt cắt liên hợp dài hạn n = 21) - Nhịp dẫn : Dầm dẫn 2 bờ dùng dầm BTCT dự ứng lực giản đơn chiều dài 33 m chế tạo định hình theo công nghệ căng sau. + Chiều cao 1,65 m + Có dầm ngang 1I.2.2 – Kết cấu phần dưới 1 - Cấu tạo trụ cầu : - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300 - Trụ cầu chính: được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi: D = 150 cm - Trụ cầu dẫn: được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 120 cm - Phương án móng : Móng cọc đài cao . 2 - 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 dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi: D = 120 cm II – tính toán kết cấu nhịp II.1 – Yêu cầu tính toán cho phương án sơ bộ - Trong phương án sơ bộ yêu cầu tính toán KCN trong giai đoạn khai thác. - Tiết diện tại hai mặt cắt. + Mặt cắt gối + Mặt cắt giữa. - Tính toán một trụ , một mố: kiểm toán và tổ hợp chất tại mắt cắt đỉnh bệ móng, sơ bộ tính cọc. - Nhịp dẫn cho phép chọn thiết kế định hình. II.2 – Tính toán kết cấu nhịp - Cần kiểm toán tại 2 mặt cắt trên đỉnh trụ và mặt cắt giữa nhịp II.2.1 – Sơ bộ chọn các kích thước cầu chính - Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên Lnb= (0,7 á 0,8) chiều dài nhịp giữa Lng. +) Trong phương án này chọn Lng = 120 m. +) Lấy : Lnb = 95 m - Xác định kích thước mặt cắt ngang: Dựa vào công thức kinh nghiệm mối quan hệ, ta chọn mắt cắt ngang như hình vẽ II.2.2 – Tính đặc trưng hình học của dầm chủ giai đoạn I 1 – Các công thức tính đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn I chỉ là giai đoạn mới chi có dầm thép tham gia chịu lực do đó ĐTHH của mặt cắt giai đoạn I sẽ là ĐTHH của dầm thép với các kích thước như hình vẽ a- Xác định trọng tâm mặt cắt : - Chọn hệ trục đi qua mép bản cánh dưới . - Toạ độ trọng tâm mặt cắt tính từ mép bản cánh dưới được tính theo công thức YO = b- Tính các đặc trưng hình học của mặt cắt - Công thức tính diện tích mặt cắt: - Tính mômen quán tính của mặt cắt: +) Công thức tính mômen quán tính của phần bản bụng: +) Công thức tính mômen quán tính bản cánh trên : +) Công thức tính mômen quán tính bản cánh dưới : +) Công thức tính mômen quán tính của mặt cắt: Jt=Jb+ Jct+ Jcd - Tính mômen tĩnh cảu mặt cắt đối với trục trung hoà : - Tính moomen kháng uốn của mặt cắt : 2 – Tính đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I - Thay các kích thước của mặt cắt vào các công thức ta tính được các đặc trưng hình học của mặt cắt dầm trong giai đoạn I (kết quả tính toán được lập thành bảng) Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị MC gối MC giữa Diện tích mặt cắt At 2091 1641 cm2 Mô men tĩnh của mặt cắt So 467718 246018 cm3 Vị trí TTH so với đáy mặt cắt Yo 223.681 149.919 cm Mô men quán tính của bản bụng Jb 2.4E+07 7286538 cm4 Mô men quán tính của bản cánh trên Jct 1.8E+07 8510932 cm4 Mô men quán tính của bản cánh dưới Jcd 2E+07 8752576 cm4 Mô men quán tính của mặt cắt Jt 6.2E+07 2.5E+07 cm4 Mômen kháng uốn của mặt cắt Wt 276971 163755 cm3 Mô men tĩnh của mặt cắt St 161062 91106.3 cm3 II.2.3 – Tính đặc trưng hình học của dầm chủ giai đoạn II 1 – Các công thức tính đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn I - Giai đoạn II là giai đoạn mà dầm thép và bản BTCT đã tạo hiệu ứng liên hợp để cùng tham gia chịu lực do đó ĐTHH giai đoạn II sẽ là ĐTHH của mặt cắt liên hợp - Tính diện tích mặt cắt tính đổi của dầm chủ : +) Tính đổi phần bản bê tông : +) Tính đổi phần vút bản bê tông : +) Diện tích mặt cắt tính đổi dầm chủ: Atd= At + Ac+ Av - Công thức tính mômen tĩnh của tiết diện liên hợp với trục trung hoà của tiết diện thép (trục I-I): - Tính khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp: - Tính mômen quán tính của tiết diện liên hợp với trục trung hoà của nó (trục II-II) +)Mômen quán tính của dầm thép: +)Mômen quán tính của phần bản bê tông : +)Mômen quán tính của phần vút bản bê tông : +)Mômen quán tính của dầm liên hợp : Jtd=JtII + Jban + Jvut - Tính mômen tĩnh của bản bê tông với trục trong hoà của tiết diện liên hợp. 2 – Tính đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II Mặt cắt dầm biên tại gối Mặt cắt dầm biên tại giữa nhịp - Bảng tính ĐTHH mặt cắt giai đoạn II Tên các đặc trưng hình học của dầm Kí hiệu Mặt cắt liên hợp ngắn hạn (n=7) Mặt cắt liên hợp dài hạn (n=21) Đơn vị Giá trị Giá trị MC gối MC giữa MC gối MC giữa Bề rộng cánh hẫng b1 148 148 148 148 cm Bề rộng cánh trong b2 148 148 148 148 cm Bề rộng tính toán bản bb 296 296 296 296 cm Diện tích bản tính đổi Ac 845.71 845.71 281.90 281.90 cm2 Diện tích phần vút bản Av 214.29 214.29 71.43 71.43 cm2 Diện tích mặt cắt tính đổi Atd 3151.00 2701.00 2444.33 2444.33 cm2 Mômen tĩnh của mc với trục I-I SxI 414345.87 263577.6 245490 148597 cm4 KC giữa hai trục I-I và II-II Z 131.50 97.59 100.43 60.79 cm MMQT dầm thép với trục II-II JtII 98109360 40177081 8.3E+07 3.1E+07 cm4 MMQT bản BTCT với trục II-II Jban 15400743 7263635 7766936 1.2E+07 cm4 MMQT vút bản với trục II-II Jvut 3594004.4 1482683 1909929 1088539 cm4 MMQT mc liên hợp với trục II-II Jtd 117104107 48923399 9.3E+07 4.4E+07 cm4 MM tĩnh của bản vói trục II-II Sban 139268.59 94402.41 57398.9 44467.6 cm3 II.2.3 – Tính tĩnh tải giai đoạn I 1 – Chọn cấu tạo các bộ phận liên kết của cầu a- Chọn cấu tạo hệ liên kết ngang tại gối - Tại gối trong quá trình thi công sẽ phải bố trí kích để kích dầm do đó hệ liên kết ngang tại gối phải được cấu tạo đảm bảo chịu lực . - Hệ liên kết ngang tậi các mặt cắt tại gối được cấu tạo từ các thanh thép góc đều cánh L 100x100x10 và thanh thép I90 - Dầm ngang I90 được tổ hợp từ các thép bản với kích thước như sau : Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bản bụng hbn 84 cm Chiều dày bản bụng dbn 2 cm Bề rộng bản cánh bcn 40 cm Chiều dày bản cánh dcn 3 cm Chiều cao dầm ngang hdn 90 cm Diện tích mặt cắt dầm ngang Fdn 408 cm2 Mômen quán tính của dầm ngang Jdn 454320 cm4 Trọng lượng trên 1 m dài gn 3.2028 KN/m Số liên kết ngang theo phương dọc cầu nd 2 Số liên kết ngang theo phương ngang cầu nn 4 Tổng số liên kết ngang trên toàn cầu nlkn 8 thanh Chiều dài mỗi thanh liên kết ngang Ln 2.9 m Trọng lượng dầm ngang Pdn 74.30 KN Trọng lượng dầm ngang dải đều qdn 0.17 KN /m b- Chọn cấu tạo hệ liên kết ngang tại các mặt cắt ngoài gối - Hệ liên kết ngang tậi các mặt cắt ngoài gối được cấu tạo từ các thanh thép góc đều cánh L 100x100x10 - Cấu tạo hệ liên kết ngang như sau : Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Trọng lượng thanh trên 1 m dài glkn 0.15 KN /m Chiều dài thanh ngang Ltn 2.42 m Số thanh ngang trên 1 mặt cắt ntn 8 thanh Chiều dài thanh xiên Ltx 2.71 m Số thanh xiên trên 1 mặt cắt ntx 8 thanh Khoảng cách giữa các liên kết ngang alkn 4 m Trọng lượng liên kết ngang dải đều qlkn 0.36 KN /m c - Chọn cấu tạo hệ liên kết dọc cầu - Hệ liên kết ngang tậi các mặt cắt ngoài gối được cấu tạo từ các thanh thép góc đều cánh L 100x100x10 Cấu tạo hệ liên kết dọc dưới như sau : Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Trọng lượng thanh trên 1 m dài glkd 0.15 KN /m Chiều dài 1 thanh liên kết dọc Llkd 4.86 m Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang nlkd 8 thanh Chiều dài khoang liên kết dọc Lkh 4 m Trọng lượng liên kết dọc dải đều qlkd 0.29 KN /m d- Chọn cấu tạo sườn tăng cường đứng cho các dầm chủ - Hệ sườn tăng cường cho các dầm chủ được cấu tạo từ các thanh thép bản có chiều dày 3 cm - Cấu tạo hệ sườn tăng cường đứng cho dầm chủ như sau : Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao sườn tăng cường tại gối hsg 457 cm Chiều cao sườn tăng cường tại giữa nhịp hsg 307 cm Chiều cao trung bình sườn tăng cường hs 382 cm Chiều dày sườn tăng cường ds 23 cm Bề rộng sườn tăng cường bs 3 cm Trọng lượng thanh sườn tăng cường gs 2.7 KN Khoảng cách giữa các sườn tăng cường as 2 m Trọng lượng sườn tăng cường dải đều qs 2.7 KN /m 2 – Tổng hợp tĩnh tải giai đoạn I - Trọng lượng của dầm chủ. (KN/m) - Trọng lượng neo liên kết : qneo=0,1 (KN/m) - Trọng lượng bản bê tông : KN/m - Trọng lượng gờ chắn bánh : Gờ chắn bánh được đổ cùng với bản mặt cầu do đó thuộc tĩnh tải giai đoạn I. KN /m - Trọng lượng mối nối dầm : qmn=0,1 (K N /m) - Bảng tổng hợp tĩnh tải giai đoạn I (Tính cho 1 m dài 1 dầm chủ) Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Trọng lượng dầm chủ qdc 14.65 KN / m Trọng lượng dầm ngang qdn 0.16 KN / m Trọng lượng liên kết ngang qlkn 0.36 KN / m Trọng lượng sườn tăng cường qs 2.7 KN / m Trọng lượng liên kết dọc qlkd 0.29 KN / m Trọng lượng bản bê tông cốt thép qb 18.55 KN / m Trọng lượng gờ chắn bánh qg 0.56 KN / m Trọng lượng chân lan can glc 2.00 KN / m Trọng lượng mối nối dầm qmn 0.1 KN / m Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I DCtc 38.98 KN / m Tĩnh tải tính toán giai đoạn I DCtt 48.72 KN / m II.2.4 – Tính tĩnh tải giai đoạn II 1 – Tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau : +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người đi bộ DWIITC = (DWgc+ DWlc+tv+ DWng ) - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi các đại lượng Dày h (cm) DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 5 1.15 KN /m2 Lớp bê tông bảo vệ 3 0.69 KN /m2 Lớp chống thấm 3 0.69 KN /m2 Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.24 KN /m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 120. 3 cm Trọng lượng lớp phủ mặt cầu DWmcTC 2.77 KN /m2 Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu tính cho toàn cầu DWmctc= 2,77.10,5= 29,05 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 cột lan can và tay vịn Trọng lượng 1 cột lan can Pclc 0.276 KN Khoảng cách bố trí cột lan can aclc 2 m Trọng lượng dải đều của cột lan can Pclc 0.138 KN /m Trọng lượng dải đều phần tay vịn Ptv 0.7 KN /m Trọng lượng dải đều lan can và tay vịn Plv 1.68 KN /m 2 - Tính trọng lượng lề người đi bộ Bề rộng lề người đi bộ ble 1.5 cm Chiều dày trung bình lề người đi bộ hle 10 cm Trọng lượng lề người đi bộ DWNG 6.9 KN /m 2 – Tổng hợp tĩnh tải tải giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = KN /m +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWIItt = g . DWIITC = 1,5.7,53 = 11,29 KN /m II.2.5 – Tính hệ số phân bố ngang 1- Tính hệ số phân bố mômen a - Công thức tính toán hệ số phân bố mô men - Công thức hệ số phân bố cho dầm giữa Với : - Điều kiện áp dụng công thức : +) 1100 S 4900 (mm) +) 110 ts 300 (mm) +) 600 L 73000 (mm) +) 4 ndc (dầm) Trong đó : +) L : Chiều dài nhịp , L = 120000 (mm) +) S : Khoảng cách giữa các dầm chủ, S = 2960 (mm) +) n = : tỷ số giữa mô đun đàn hồi của dầm với mô đun đàn hồi của bản. +) kg : Tham số độ cứng dọc. +) I : Mômen quán tính của dầm không liên hợp. +) J : Mô men quán tính chống xoắn của dầm không liên hợp. +) ts : Chiều dày bản bê tông mặt cầu. +) eg : Khoảng cách giữa trọng tâm dầm chủ và trọng tâm của bản bê tông . +) A : Diện tích mặt cắt ngang của dầm (có liên hợp) - Công thức tính hệ số phân bố mô men cho dầm biên gdb = e . gdg Với : Trong đó : +) de : Chiều dài hẫng của phần đường xe chạy , de = 1060 mm +) gdb : Hệ số phân bố ngang mô men cho dầm biên. +) gdg : Hệ số phân bố ngang mô men cho dầm giữa. b - Bảng tính hệ số phân bố mô men cho đầm chủ. Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị MC gối MC giữa Chiều dài tính toán nhịp L 120000 120000 m Số dầm chủ thiết kế ndc 5 5 dầm Mômen quán tính của dầm (không liên hợp) I 6.195E+11 2.455E+11 mm4 Mômen quán tính chống xoắn của dầm J 6.195E+11 2.455E+11 mm4 Tỉ số I/J I/J 1 1 Diện tích mặt cắt ngang dầm A 315100 270100 mm2 Tỉ số EB/ED n 5.714 5.714 Kc giữa trọng tâm dầm chủ và trọng tâm bản eg 2575 1825 mm Tham số độ cứng dọc kg 1.194E+13 5.141E+12 Chiều dày bản bê tông mặt cầu ts 200 200 mm KC giữa các dầm chủ S 2960 2960 cm Chiều dài phần hẫng của đờng xe chạy de 1065 1065 mm Hệ số phân bố ngang mômen cho dầm giữa gdg 0.565 0.526 Hệ số tính đổi từ dầm giữa sang dầm biên e 1.150 1.150 Hệ số phân bố ngang mômen cho dầm biên gdb 0.650 0.605 II.2.6 – Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ 1- Vẽ ĐAH mômen mặt cắt đỉnh trụ - Diện tích ĐAH mômen mặt cắt đỉnh trụ +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 222.987 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -1526.776 +) Tổng diện tích ĐAH : S = - 1303.789 2- Tính nội lực mặt cắt đỉnh trụ a - Tính giá trị mômen do tĩnh tải - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 48,72 (KN /m) - Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : DWTT = 11,29 (KN /m) - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : MTTI = 48,72. (-1303,789) = -63521 KN.m - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : MTTII = 11,29. (-1303,789) = - 14718 KN.m b - Tính giá trị mômen do hoạt tải (xếp tải trên cả 3 làn) - Đối với tải trọng làn và tải trọng Người thì ta xếp tải trọng lên phần ĐAH âm khi đó nội lực do tải trọng được tính theo công thức : MTT = gi .g. q. - +) Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 KN /m +) Tải trọng Người : qNG = 4,5 KN /m +) Nội lực do tải trọng làn : MlanTT = 1,75 . 0,650. 9,3 . (-1526,776 )= - 16606 KN.m +) Nội lực do tải trọng Người : MNgTT = 1,75 . 0,650. 4,5 . (-1526,776)= - 7880 KN.m - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m , khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m +) Xếp xe lên ĐAH ta có Xe 2 Xe 1 P (KN) 145 145 35 P (KN) 145 145 35 Y -12.007 -12.340 12.572 Y -11.697 -11.087 -10.417 +) Nội lực do 2 xe tải thiết kế : MXTTT = = - 8236,1 KN.m - Tổng nội lực do hoạt tải : Hiệu ứng do hoạt tải được tính như sau MHTTT = 90% MXTTT + 90% MlanTT + MTTNG = 0,9. (-8236,1) + 0,9 . (-16606 ) + (-7880) = - 30233 KN.m - Bảng tính toán nội lực tại mặt cắt đỉnh trụ: Tên các nội lực Kí hiệu Giá trị Đơn vị Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I Mtt1 -63521 KN.m Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II Mtt2 -14718 KN.m Nội lực do tải trọng làn Mlan -16476 KN.m Nội lực do đoàn Người Mng -7820.7 KN.m Nội lực do 2 xe tải thiết kế M2XT -8174.1 KN.m Tổ hợp : 90% 2 Xe tải + 90% Làn + Người Mht -30005 KN.m Nội lực tính toán tổng hợp Mu 108244 KN.m 3- Vẽ ĐAH lực cắt mặt cắt đỉnh trụ - Diện tích ĐAH lực cắt mặt cắt đỉnh trụ +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 7.325 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -66.883 +) Tổng diện tích ĐAH : S = - 59.558 4- Tính lực cắt mặt cắt đỉnh trụ a - Tính giá trị lực cắt do tĩnh tải - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 48,72 (KN /m) - Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : DWTT = 11,29 (KN /m) - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : VTTI = 48,72. (-59,558) = -2901,7 KN - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : VTTII = 11,29. (-59,558) = - 672,4 KN b - Tính giá trị lực cắt do hoạt tải (xếp tải trên cả 3 làn) - Đối với tải trọng làn và tải trọng Người thì ta xếp tải trọng lên phần ĐAH âm khi đó nội lực do tải trọng được tính theo công thức : VTT = gi .g. q. - +) Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 KN /m +) Tải trọng Người : qNG = 4,5 KN /m +) Nội lực do tải trọng làn : VlanTT = 1,75 . 0,650. 9,3 . (-66,883)= - 721,2 KN +) Nội lực do tải trọng Người : VNgTT = 1,75 . 0,650. 4,5 . (-66,883)= - 342,4 KN - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m , khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m +) Xếp xe lên ĐAH ta có Xe 2 Xe 1 P (KN) 145 145 35 P (KN) 145 145 35 Y -1 -0.975 -0.95 Y -0.792 -0.754 -0.714 +) Nội lực do 2 xe tải thiết kế : VXTTT = = - 6874 KN - Tổng lực cắt do hoạt tải : Hiệu ứng do hoạt tải được tính như sau VHTTT = 90% VXTTT + 90% VlanTT + VTTNG = 0,9. (-687,4) + 0,9 . (-748,6 ) + (-342,4 ) = - 1634,8 KN - Bảng tính toán lực cắt tại mặt cắt đỉnh trụ: Tên các nội lực Kí hiệu Giá trị Đơn vị Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I Vtt1 -2901.7 KN Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II Vtt2 -672.4 KN Nội lực do tải trọng làn Vlan -721.2 KN Nội lực do đoàn Người Vng -342.4 KN Nội lực do 2 xe tải thiết kế V2XT -687.4 KN Tổ hợp : 90% 2 Xe tải + 90% Làn + Người Vht -1634.8 KN Nội lực tính toán tổng hợp Vu 6960 KN 5.Xác định sức kháng uốn âm của mặt cắt đỉnh trụ: Lấy giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị sau: Mn=Mp Trong đó: Qp=3 (Mặt cắt đối xứng) Xác định trục trung hoà dẻo: Các lực dẻo: Bản biên chịu kéo: Pt = Fybttt = 345x800x40 = 1,38x107 N Vách đứng Pw = FyDtw = 345x30x4570 = 4,73x107 N. Bản biên chịu nén: Pc = Fybctc = 345x800x40 = 1,104x107 N Bản bê tông: Ps =0.85f’cbsts = 0,85x40x(2960x20+15x(800+150)) = 2,054365x107N. Ta thấy: Như vậy: Vị trí trục trung hoà dẻo ở bản bụng ị= tfb.(Pw + Pt –PS+PC)/(2Pc) = 1426 mm Dcp==1426 mm Thay vào ta có: Qn=2,65 5.1.Xác định mô men dẻo: MP Được lấy bằng tổng mô men của các lực dẻo đối với trục trung hoà dẻo: Thay số vào ta có: MP=132740,17 KN.m 5.2.Xác định mô men chảy:MY *Trường hợp cót thép bản và mép trên bản chịu kéo xuất hiện giới hạn chảy: -ứng suất cánh chịu kéo: -ứng suất mép dưới cánh chịu nén : Mô men chảy của tiết diện: *Trường hợp bản bê tông đạt giới hạn chảy,mép dưới của bản cánh chịu kéo bắt đầu xuất hiện giới hạn chảy -ứng suất mép trên cánh chịu kéo: -ứng suất mép trên cánh chịu nén: -ứng suất mép dưới cánh chịu nén: Mô men chảy của tiết diện: Mô men chảy là: My=min(136324;137080)=136324 KNm Thay số vào ta có: Mn(1)=Mp=132740,17 KN.m Vậy sức kháng uốn của mặt cắt là: Mn=0,957.Mp=0,957.132740,17=127062 KNm Hệ số sức kháng uốn f= 1   Mômen uốn tính toán Mu=108244 KNm Như vậy: fMn>Mu Đạt 6. Thiết kế sườn tăng cường mặt cắt đỉnh trụ Chiều rộng phần chìa ra Chọn bt= 300 mm   tp= 30 mm Thoả mãn điều kiện trên: *Xác định số gờ tăng cường: Lực cắt tính toán Vu= 6960 KN     Hệ số kháng tựa fb=1       Diện tích kháng tựa cần thiết Apn=Vu.fb/Fys=20243 mm2 Số cặp gờ tăng cường: n= . Chọn n=2 7- Vẽ ĐAH lực cắt mặt cắt 1/4 nhịp giữa - Diện tích ĐAH lực cắt mặt cắt 1/4 nhịp giữa +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 10.224 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -39.778 +) Tổng diện tích ĐAH : S = - 29.554 8- Tính lực cắt mặt cắt 1/4 nhịp giữa a - Tính giá trị lực cắt do tĩnh tải - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 48,72 (KN /m) - Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : DWTT = 11,29 (KN /m) - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : VTTI = 48,72. (-29,554) = -1439,9 KN - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : VTTII = 11,29. (-29,554) = - 333,7 KN b - Tính giá trị lực cắt do hoạt tải (xếp tải trên cả 3 làn) - Đối với tải trọng làn và tải trọng Người thì ta xếp tải trọng lên phần ĐAH âm khi đó nội lực do tải trọng được tính theo công thức : VTT = gi .g. q. - +) Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 KN /m +) Tải trọng Người : qNG = 4,5 KN /m +) Nội lực do tải trọng làn : VlanTT = 1,75 . 0,650. 9,3 . (-39,224)= - 423 KN +) Nội lực do tải trọng Người : VNgTT = 1,75 . 0,650. 4,5 . (-39,224)= - 200,8 KN - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 1 xe tải thiết kế, khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m +) Xếp 1 xe tải lên ĐAH ta có Xe tải thiết kế P (KN) 145 145 35 Y -0.792 -0.754 -0.714 +) Nội lực do 1 xe tải thiết kế : VXTTT = = - 301,1 KN +) Xếp 1 xe 2 trục lên ĐAH ta có P (KN) 110 110 Y -0.792 -0.781 +) Nội lực do xe 2 trục thiết kế : VX2TTT = = - 209,1 KN - Tổng lực cắt lớn nhất do hoạt tải : Hiệu ứng do hoạt tải được tính như sau VHTTT = VXTTT + VlanTT + VTTNG = (-301,1) + (-432 ) + (-200,8 ) = - 933,9 KN - Bảng tính toán lực cắt tại mặt cắt 1/4 nhịp giữa: Tên các nội lực Kí hiệu Giá trị Đơn vị Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I Vtt1 -1439.9 KN Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II Vtt2 -333.7 KN Nội lực do tải trọng làn Vlan -432. KN Nội lực do đoàn Người Vng -200.8 KN Nội lực do 1 xe tải thiết kế V1XT -301.1 KN Nội lực do 1 xe 2 trục thiết kế V1X2T -209.1 KN Tổ hợp lớn nhất : Xe tải + Làn + Người Vht -933.9 KN Nội lực tính toán tổng hợp Vu -2707.5 KN 9- Vẽ ĐAH mô men mặt cắt 1/4 nhịp giữa - Diện tích ĐAH mô men mặt cắt 1/4 nhịp giữa +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 442.446 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -409.749 +) Tổng diện tích ĐAH : S = - 32.697 10- Tính mô men mặt cắt 1/4 nhịp giữa a - Tính giá trị mô men do tĩnh tải - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 4,8,72 (KN /m) - Tĩnh tải giai đoạn II tính toán : DWTT = 11,29 (KN /m) - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : MTTI = 48,72. (-32,697) = -1593 KN.m - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I : MTTII = 11,29. (-32,697) = - 369,2 KN.m b - Tính giá trị mô men do hoạt tải (xếp tải trên cả 3 làn) - Đối với tải trọng làn và tải trọng Người thì ta xếp tải trọng lên phần ĐAH dương khi đó nội lực do tải trọng được tính theo công thức : MTT = gi .g. q. + +) Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 KN /m +) Tải trọng Người : qNG = 4,5 KN /m +) Nội lực do tải trọng làn : MlanTT = 1,75 . 0,650. 9,3 . (442,446)= 4771,1 KN.m +) Nội lực do tải trọng Người : MNgTT = 1,75 . 0,650. 4,5 . (442,446)= 2264,8 KN.m - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 1 xe tải thiết kế, khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m +) Xếp 1 xe tải lên ĐAH ta có Xe tải thiết kế P (KN) 145 145 35 Y 10.5 12.692 10.907 +) Nội lực do 1 xe tải thiết kế : VXTTT = = 452,57 T.m +) Xếp 1 xe 2 trục lên ĐAH ta có P (KN) 110 110 Y 12.692 12.194 +) Nội lực do xe 2 trục thiết kế : VX2TTT = = 3308,5 KN.m - Tổng mô men lớn nhất do hoạt tải : Hiệu ứng do hoạt tải được tính như sau MHTTT = VXTTT + VlanTT + VTTNG = (4525,7) + (4771,1) + (4424,46 ) = 13721,3 TKN.m - Bảng tính toán mô men tại mặt cắt 1/4 nhịp giữa: Tên các nội lực Kí hiệu Giá trị Đơn vị Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I Mtt1 -1593. KN.m Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II Mtt2 -369.2 KN.m Nội lực do tải trọng làn Mlan 4771.1 KN.m Nội lực do đoàn Người Mng 4424.46 KN.m Nội lực do 1 xe tải thiết kế M1XT 4525.7 KN.m Nội lực do 1 xe 2 trục thiết kế M1X2T 3308.5 KN.m Tổ hợp lớn nhất : Xe tải + Làn + Người Mht 13121.3 KN.m Nội lực tính toán tổng hợp Mu 11459.1 KN.m 11. Sức kháng cắt danh định của mặt cắt của mặt cắt 1/4 nhịp giữa       Nếu Mu<=0,5.fr.Mp thì Nếu Mu>0,5.fr.Mp thì     Trong đó Mu: Mômen lớn nhất trong các dầm đang nghiên cứu Mu=11459100 Nm   Vp: Lực cắt dẻo   Vp= 36070850 N Mp: Mômen dẻo     Mp=85364697 Nm   Mr: Sức kháng uốn tính toán  Mr= 77694880 Nm   jr: Hệ số kháng uốn     jr = 1     My: Mômen chảy     My=80777000 Nm   D: Chiều cao bản bụng     D= 3150 mm   do: Khoảng cách giữa các gờ tăng cờng do= 2000 mm   C: Tỷ số độ oằn cắt với cường độ chảy cắt Nếu D/tw<=1,1.sqrt(Eyc/Fyw) thì C= 1 Nếu 1,1.sqrt(Eyc/Fyw)<=D/tw<1,38.sqrt(Eyc/Fyw) thì C= =0,38 Nếu D/tw>1,38.sqrt (Eyc/Fyw) thì C= =0,18 Ta có: D/tw=105   1,1.sqrt (Eyc/Fyw)= 26,5   1,38.sqrt (Eyc/Fyw)=33,23 Do đó : R=min(0,6+0,4.(Mr-Mu)/(Mr-0,75.fr.My),1)=min(2,15;1)=1 Do Mu>0,5.fr.Mp Vậy: Vn=0,78.Vp=2821,68 T Ta có Vu<jr.Vn Đạt II.2.7 – Tính duyệt mặt cắt giữa nhịp 1- Vẽ ĐAH mômen mặt cắt giữa nhịp - Diện tích ĐAH mômen mặt cắt đỉnh trụ +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 889.028 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -419.549 +) Tổng diện tích ĐAH : S+ = 469.479 - Xếp hoạt tải lên ĐAH ta có : Xe tải thiết kế Xe 2 trục thiết kế P (KN) 145 145 35 P (KN) 110 110 Y 16.266 18.303 16.266 Y 18.019 18.019 2- Tính nội lực mặt cắt giữa nhịp - Bảng tính toán nội lực tại mặt cắt giữa nhịp Tên các nội lực Kí hiệu Giá trị Đơn vị Nội lực do tĩnh tải giai đoạn I Mtt1 22873.3 KN.m Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II Mtt2 5299.7 KN.m Nội lực do tải trọng làn Mlan 8339.7 KN.m Nội lực do đoàn Người Mng 3958.7 KN.m Nội lực do xe tải thiết kế MXT 5868.5 KN.m Nội lực do xe 2 trục thiết kế M2T 4167.8 KN.m Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Người Mht1 18166.9 KN.m Tổ hợp 2 : Xe 2 trục + Làn + Người Mht2 16466.2 KN.m Nội lực tính toán do hoạt tải Mht 18166.9 KN.m Nội lực tính toán tổng hợp Mu 46339.9 KN.m 3.Xác định sức kháng uốn dương của mặt cắt giữa nhịp: Nếu: DP<D’ thì Mn=Mp Nêư: DP>D’ thì: Xác định D’ Trong đó: b= 0.7           d: Chiều cao mặt cắt thép =3070 mm       th: Chiều dày nách BT phía trên bản cánh = 15 mm     ts: Chiều dày của bản BT= 200 mm Thay vào biểu thức ta có: D’=314,1 mm Xác định trục trung hoà dẻo: Các lực dẻo: Bản biên chịu kéo: Pt = Fybttt = 345x1000x40 = 1,38x107 N Vách đứng Pw = FyDtw = 345x30x3070 = 3,17745x107 N. Bản biên chịu nén: Pc = Fybctc = 345x800x40 = 1,104x107 N Bản bê tông: Ps =0.85f’cbsts = 0,85x40x(2960x20+15x(800+150)) =2,054365x107N. Ta thấy: Như vậy: Vị trí trục trung hoà dẻo ở bản bụng ị= tfb.(Pw + Pt –PS+PC)/(2Pc) = 676 mm Dcp==676 mm Khoảng cách từ đỉnh bản của mặt cắt đến TTH dẻo là: Dp=Dcp+tc+tv+ts=1066  mm Vậy 5.D’ >DP>D’ 3.1.Xác định mô men dẻo: MP Được lấy bằng tổng mô men của các lực dẻo đối vớẳttục trung hoà dẻo Thay số vào ta có: MP=85364,7 KN.m 3.2.Xác định mô men chảy:MY *Trường hợp tiết diện làm việc ở giai đoạn đàn hồi dẻo,ứng suất trong bản bê tông và cánh nén bắt đầu xuất hiện giới hạn chảy -ứng suất cánh chịu kéo: -ứng suất mép dưới cánh chịu nén : Mô men chảy của tiết diện: *Trường hợp bản bê tông đạt giới hạn chảy,mép dưới của bản cánh chịu kéo bắt đầu xuất hiện giới hạn chảy -ứng suất mép trên cánh chịu kéo: -ứng suất mép trên cánh chịu nén: -ứng suất mép dưới cánh chịu nén: Mô men chảy của tiết diện: Mô mên chảy là: My=min(80777;80880,2)=80777 KNm Vậy sức kháng uốn của mặt cắt là: Hệ số sức kháng uốn f=1   Mômen uốn tính toán Mu=46339,9 KNm Như vậy: fMn>Mu =>Đạt III – tính toán thiết kế trụ cầu. III.1 – Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc III.1.1 – Tính áp lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân trụ - Cấu tạo tru cầu - Bảng tính toán trọng lượng trụ và bệ trụ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao trụ htr 8.44 m Bề rộng thân trụ btr 10.84 m Chiều dày thân trụ dtr 2.00 m Bề rộng xà mũ trụ bxm 15.84 m Chiều cao xà mũ trụ hxm 1.50 m Chiều dày xà mũ trụ dxm 3.00 m Chiều dài phần cánh hẫng ch 2.50 m Chiều cao bệ trụ hbt 2.50 m Bề rộng bệ trụ bbt 13.84 m Chiều dày bệ trụ dbt 5.50 m - Bảng tính áp lực do trọng lượng bản thân trụ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Trọng lượng thân trụ Pttr 4574.5 KN Trọng lượng xà mũ trụ Pxm 178.2 KN Trọng lượng bệ trụ Pbt 4757.5 KN Tổng trọng lượng trụ Ptr 11114 KN III.1.2 - 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 - Tính toán : III.1.3 - Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải truyền lên trụ - 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 ) - Dùng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH phản lực gối của dầm liên tục ta có : - Diện tích ĐAH +) S = 119.386 +) S+ = 129.064 +) S- = - 9.678 1- Phản lực do tĩnh tải . Ptttt = qtt . = 63,02. 119,386 = 7523,24 (KN) 2 - 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+ = 3. 1,75 . 9,3 . 129,064= 6423,52 KN - Tính phản lực do tải trọng Người PNGtt = gNG. qNG . v+ = 2. 1,75 . 4,5 . 129,064= 2032,76 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 0.973 0.984 1 318.765 +) Xếp xe 2 : P (KN) 145 145 35 Pi . Yi Y 0.978 0.962 0.944 314.34 => PttXT = 3. 1,75 . 1 . 1,25 . (318,765 + 314,34 ) = 4154,75 KN - Tính tổng phản lực do hoạt tải thiết kế xếp tải 3 làn PttHT = 0,9 . 4154,75 + 0,9. 6423,52 + 2032,76 = 1155,3,2 KN 3- Tổng phản lực do KCN truyền lên trụ PKCN = PTinh + PHoat = 7523,24 + 11553,2 = 19076,4 KN 4-Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc P = PTR + Pdn + PKCN = 11114+ (-1903 ) + 19076,4 = 28287,4 KN III.4 – Tính và bố trí cọc trong móng - Móng của trụ được thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 150cm III.4.1- 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.4.2 - 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 QsKN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.5 13.27 18.85 12 110.6 0.28 31.0 583.8 0.65 Sét xám đen nâu 1.5 2.45 11.55 15 104.4 0.65 67.9 783.4 0.65 Cát hạt trung 1.5 16.81 79.22 25 197.3 0.38 75.0 5939.8 0.45 Sét xám đen 1.5 3.89 18.33 15 104.4 0.3 31.3 574.1 0.65 Cát hạt trung 1.5 6.58 23.94 25 197.3 0.38 75.0 1795.0 0.45 Sức kháng thành cọc Qthan 4742.5 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 2827.4 0.65 Sức kháng mũi cọc Qmui 1837.8 KN Q cọc theo đất nền Qr 6580.3 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 6580.3 KN Chiều dài cọc Lcoc 43 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 = 6580,3 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 28287,8 KN => Số cọc bố trí trong móng là n = 8 (cọc) . Bố trí thành 2 hàng mỗi hàng 4 cọc 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 450 cm Chiều rộng mố bmo 1500 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 239 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 1200 cm Chiều cao bệ móng hm 250 cm Chiều dài bệ móng lm 630 cm Bề rộng bê móng bm 1600 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 898.6 KN Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 10 cm Tổng trọng lượng KCN PKCN 5391.8 KN Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DCtc 163.39 KN /m IV.2.3 – Tĩnh tải kết cấu nhịp cầu dẫn trên mố - Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn : DCTC = 163,39 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 47,94 KN /m - Tĩnh tải tiêu chuẩn toàn bộ : gTT = 211,13 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 20,4,23 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 71,9 KN /m - Tĩnh tải tính toán toàn bộ : gTT = 276,1 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 T.m e2 m M2 KN.m e3 m M3 KN.m e4 (m) M4 KN.m Tường thân 1523.6 0.5 761.8 0 0 0 0 0 0 Tường đỉnh 395.6 -0.1 -39.6 -0.6 -237.38 0 0 0 0 Tường cánh 303.8 -1.7 -516.4 0.00 0.00 0 Bệ móng mố 6300 0 0.00 0 0 0 0 0 0 Bản quá độ 240.0 -0.5 -120.0 -1 -240 -0.4 -96 0 0 Gờ kê 13.5 -0.5 -06.8 -1 -13.5 -0.4 -5.4 0 0 Đất đắp sau mố 3288.6 -1.8 -5919.5 0.00 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 = 163,39 (KN /m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I : DCTT = 1,25.163,39 = 204,23 (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. 220 = 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 2715.1 KN Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người P2 1230.0 2265.9 KN Tổng áp lực do hoạt tải max Pht 1435.4 2842.7 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn I PttI 2646.9 3308.6 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn II PttII 776.6 1164.9 KN Tổng áp lực từ KCN PKCN 4858.9 7188.7 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 = 12 (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 +) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 0.70 1 187 - 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) g Ptt(KN) Tường thân 1523.6 1.25 190.45 Tường đỉnh 395.6 1.25 49.45 Tường cánh 303.8 1.25 37.98 Bệ móng mố 6300 1.25 7875 Bản quá độ 240 1.25 300 Gờ kê bản quá độ 13.5 1.25 16.9 Đất đắp sau mố 3288.6 1.50 4932.9 Tĩnh tải giai đoạn I 2646.9 1.25 3308.6 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 17684.8 24993.7 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 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 QsKN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.2 10.55 39.77 10 110.60 0.55 60.83 2419.46 0.65 Sét xám đen nâu 1.2 10.95 41.28 15 104.40 0.55 57.42 2370.27 0.55 Cát hạt trung 1.2 3.35 12.63 25 197.32 0.5 98.66 1246.01 0.45 Sức kháng thành cọc Qthan 3437 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 4613.22 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 24290 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 4613.22 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 = 4613,22 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 24993,7 KN => Số cọc bố trí trong móng là n = 10 (cọc) . Bố trí thành 2 hàng mỗi hàng 5 cọc - Chiều dài cọc bố trí là 24,1 m Sơ đồ bố trí cọc trong móng V – Dự kiến công tác thi công V.1 – Thi công trụ - Phương pháp thi công các trụ chính giống nhau giống nhau, với mực nước thấp nhất là -0.1 m , ta chọn mực nước thi công 0.9 m. - Với MNTC như vậy ta tiến hành thi công trụ như sau : +) Dùng 2 xà lan và đóng mỗi bên xà lan 4 cọc để định vị ,sau đó tiến hành lắp dựng các dầm định hình xung quanh những vị trí khoan cọc +) Lắp dựng máy khoan, đưa máy lên xà lan và tiến hành khoan cọc, khoan tuần hoàn nghịch,để lại ống vách sau khi khoan. Thi công đổ bê tông cọc khoan bằng phương pháp rút ống thẳng đứng. +)Thùng chụp được lắp trên xà lan. Hạ thùng chụp.Neo giữ thùng chụp bằng các cọc định vị +) Đổ bê tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng. +) Hút nước trong hố móng. Cắt ống vách và đập đầu cọc, đổ bê tông bệ cọc +) Đổ bê tông thân trụ. V.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 khoan cọc và tiến hành đổ bê tông cọc khoan nhồi +) 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 V.3 – Thi công kết cấu nhịp V.3.1 – Thi công kết cấu nhịp cầu dần - 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 = 15 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 hạ dầm. +) Lao lắp KCN cầu dãn vào vị trí. V.3.2 – Thi công kết cấu nhịp cầu chính - Đặc điểm của KCN nhịp cầu chính là dầm liên hợp thép – BTCT có chiều cao mặt cắt thay đổi do đó biện pháp thi công bằng cách lao kéo dọc KCN là không thể áp dụng được , do đó ở đây căn cứ vào tình hình thực tế tại vị trí thi công ta đề xuất biện pháp thi công KCN cầu chính bằng phương pháp lắp hẫng và thi công sàng ngang dầm bằng hệ nổi và sàn đạo. - Công tác thi công phần KCN dầm thép +) Chế tạo các đoạn dầm tại công xưởng và vận chuyển đến công trường . +) Mở rộng trụ bằng hệ đà giáo thép . +) Tiến hành lắp các đoạn dầm trên đỉnh trụ , liên kết các dầm chủ bằng hệ liên kết dọc và ngang . +) Tiếp tục lắp các đoạn dầm tiếp theo phương pháp lắp hẫng cân bằng đến vị trí cách đỉnh trụ 35 m thì cho dầm kê lên trụ tạm +) Sàng dầm ở một bên thông qua hệ nổi,dùng 2 cần cẩu chân cứng để sàng ngang dầm.Phía bên kia ta làm sần đạo để đưa dầm ra vị trí sau đó sàng ngang bằng 2 cần cẩu tháp +) Neo đầu KCN xuống gối. +) Tiến hành hợp long nhịp giữa nhờ hệ nổi và cần cẩu chân cứng - Công tác điều chỉnh nội lực trong dầm: Sử dụng hệ thống kích và tăng đơ để kích dầm tại vị trí giữa nhịp nhằm tạo ra hiệu ứng DƯL trước trong dầm thép. - Công tác thi công bản mặt cầu : Các bản mặt cầu được thi công theo phương pháp đổ bê tông tại chỗ : +) Lắp dựng hệ thống ván khuôn bản mặt cầu. +) Bố trí cốt thép bản mặt cầu. +) Đổ bê tông bản mặt cầu. +) Đổ bê tông luôn phần chân lan can , gờ chắn bánh - Công tác hoàn thiện cầu : +) Tháo dỡ ván khuôn bản mặt cầu. +) Thi công lớp phủ mặt cầu . +) Lắp dựng hệ thông lan can , tay vịn và hệ thống đèn chiếu sáng trên cầu. +) Hoàn thiện và đưa công trình cầu vào sử dụng.