Thiết kế khả thi

MỤC LỤC PHẦN I : THIẾT KẾ KHẢ THI ................................................................. 1 PHẦN 1 LẬP DỰ ÁN KHẢ THI. GIỚI THIỆU CHUNG VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU. Cầu PC bắc qua sông Bằng thuộc tỉnh Cao Bằng. Cầu dự kiến được xây dựng tại Km X trên quốc lộ 03 nằm trên con đường thuộc dự án đường Hồ Chí Minh. Cầu nằm trên quốc lộ 03 nối vào thị xã Cao Bằng, bắc qua sông Bằng . CĂN CỨ PHÁP LÝ LẬP DỰ ÁN. Quyết định số …/QĐ/GTVT ngày ... / .../ ... của Bộ trưởng Bộ GTVT về việc cho phép tiến hành chuẩn bị đầu tư lập báo cáo NCKT xây dựng cầu PC qua sông Bằng thuộc tỉnh Cao Bằng. Công văn số …/GTVT-KHĐT ngày .../.../... của Bộ trưởng Bộ GTVT gửi Ban quản lý dự án PC về việc giao nhiệm vụ Chủ đầu tư và lập báo cáo NCKT xây dựng cầu PC. Công văn số …/CĐS-QLĐS ngày ... / ... / ... của Cục đường sông Việt Nam về việc chiều rộng tĩnh không thông thuyền cầu PC. Thông báo số …/GTVT-KHĐT ngày .../.../... về Hội nghị thẩm định báo cáo NCKT dự án mở rộng QL03 đoạn tuyến Bắc Cạn – Cao Bằng. Một số văn bản liên quan khác. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. Dự án khả thi xây dựng cầu PC trên quốc lộ 03, nghiên cứu những nội dung chủ yếu dưới đây: - Đặc điểm vị trí xây dựng cầu - Quy mô công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật - Lựa chọn phương án kết cấu và biện pháp thi công chỉ đạo - Xác định tổng mức đầu tư - Kiến nghị phương thức đầu tư ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ XÂY DỰNG CẦU ĐỊA HÌNH. Vị trí xây dựng cầu PC thuộc tỉnh Cao Bằng về phía trung lưu của sông Bằng. Do vị trí xây dựng cầu nằm ở vùng thung lũng sông nên hai bờ sông có bãi rộng, mức nước thấp, lòng sông tương đối bằng phẳng, địa chất ổn định không có hiện tượng xói lở. Hình dạng chung của mặt cắt sông đối xứng. ĐỊA CHẤT Giai đoạn lập dự án khả thi đã tiến hành khoan 5 lỗ khoan địa chất công trình, được kí hiệu HK1, HK2, … , HK5. Kết quả khảo sát địa chất công trình như sau: Nước sông : Theo tiêu chuẩn Việt Nam ( chống ăn mòn trong xây dựng ) TCVN 3994- 85 thì nước này có tính ăn mòn ở mức độ yếu với các loại kết cấu bê tông và BTCT. Địa tầng : ở đây tương đối ổn định, phân tầng thành các lớp rõ rệt. Được mô tả từ trên xuống dưới theo các lớp sau: + Lớp số 1: Lớp cát pha sét chiều dày khá đồng đều, gặp ở tất cả các hố khoan. Lớp này có bề dày trung bình khoảng 4,5 đến 6 m. + Lớp số 2 : Lớp sét ở trạng thái dẻo mềm. Lớp này có chiều dày khá đồng đều ở các lỗ khoan. Có bề dày từ 4.0m (ở HK1) đến 6.0 m (HK5) + Lớp số 3 : Lớp cát hạt to ở trạng thái chặt vừa. Lớp này là lớp chịu lực cơ bản cho móng công trình. Từ kết quả thăm dò cho thấy: - Địa chất được phân bố tương đối đồng đều ở các lỗ khoan, các lớp địa chất ở phía trên nói chung gần giống nhau chỉ gồm 2 loại là cát có cường độ không lớn. - Do đó trụ và mố cầu có thể sử dụng hệ móng cọc. Cọc khoan nhồi hoặc cọc đóng sẽ được lựa chọn vào giải pháp kết cấu móng. THUỶ VĂN Vị trí xây dựng cầu là bãi sông Bằng về phía trung lưu. Đây là nơi dòng chảy mở rộng nhiều so với chiều rộng sông. Đặc điểm thuỷ văn ở đây là sông miền núi, không ảnh hưởng trực tiếp thuỷ triều. - Số liệu điều tra mực nước thuỷ văn: - Hmax = 25.00 m. - Htt(5%) = 20.20 m. - Hmin = 17.00 m. Số liệu tính toán thiết kế: - Hmax = 25.00 m. - Htt(5%) = 20.20 m. - Hmin = 17.00 m. KHÍ HẬU Theo thống kê trạm khí tượng Cao Bằng, đặc trưng khí tượng của khu vực xây dựng cầu theo các số liệu sau đây: Lượng Mưa -Lượng mưa tung bình năm : 1800 mm -Lượng mưa ngày lớn nhất: 520 mm -Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất: 358 mm (tháng 6) -Lượng mưa trung bình tháng thấp nhất: 46.5 mm (tháng 12) Độ ẩm không khí -Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm : 80% -Độ ẩm tương đối hàng tháng cao nhất: 91% -Độ ẩm tương đối hàng tháng thấp nhất : 65% Nhiệt độ không khí -Nhiệt độ không khí trung bình hàng năm: 230C -Nhiệt độ trung bình mùa đông: 170C (Lúc thấp nhất xuống tới 20C). -Nhiệt độ trung bình mùa hè: 270C (Lúc cao nhất lên tới 350C). Gió -Hướng gió chính là hướng Đông Bắc (mùa đông) và Đông Nam (mùa hè) -Vận tốc gió bình quân năm là v = 20 m/s (Các số liệu trên có tính chất giả định) ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU QUI MÔ CÔNG TRÌNH + Cầu lớn, vĩnh cửu. + Vận tốc thiết kế v = 80 km/h + Tổng chiều rộng sông : 340 m TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT Căn cứ dự án khả thi cải tạo và nâng cấp QL 03 Tỉnh Cao Bằng. Qui hoạch phát triển giao thông vận tải Tỉnh Cao Bằng, cầu PC được xây dựng với tiêu chuẩn sau: Tải trọng thiết kế. + Hoạt tải thiết kế HL93 + Người đi bộ 3 kN/m2. Khổ cầu. Khổ cầu thiết kế : 10.5 + 2x 1 ( m ). Khổ thông thuyền + Khổ thông thuyền của cầu : sông thông thuyền cấp II - Chiều cao thông thuyền : H = 9 m - Chiều rộng thông thuyền: B = 60m Số liệu về thuỷ văn + Số liệu thuỷ văn thiết kế - Tần suất thiết kế P = 1% - Hmax = 2.14m - Htt(5%) = 1.20m - Hmin = -2.50m + Khổ thoát nước : 320 ( m ). CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU CẦU . Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất nơi xây dựng cầu, đặc biệt đối với khu vực thung lũng sông, chiều cao đất đắp chỉ cho phép 3¸12m Căn cứ vào các yêu cầu về cấu tạo. Căn cứ vào khổ thông thuyền và khổ thoát nước của sông. Căn cứ vào điều kiện thi công có thể đáp ứng được. Căn cứ vào yêu cầu về mỹ quan, và cảnh quan xung quanh. Sau khi xem xét và lựa chọn kiến nghị các phương án xây dựng cầu PC: + Phương án 1: Cầu dầm liên tục + Phương án 2: Cầu giàn thép đơn giản. + Phương án 3: Cầu dây văng. Phương án 1: Cầu dầm liên tục Mặt cắt dọc sông cho thấy 2 phía bờ sông rộng và khá bằng phẳng đồng thời mực nước thông thuyền rất thấp, càng ra phía giữa sông lòng sông càng sâu dần tuy nhiên độ dốc nhỏ. Mặt cắt sông không dài và khá đối xứng, sâu dần về bờ bên phải. Vì thế ở đây ta có thể tính toán và chọn phương án cầu liên tục 3 nhịp có cầu dẫn ở hai phía, nhịp chính liên tục lớn để tránh phải bố trí trụ vào chỗ sâu nhất của lòng sông. Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp Cầu gồm 3 nhịp dầm liên tục bê tông cốt thép ứng suất trước, kết hợp với nhịp dẫn 2 đầu cầu (mỗi bên 2 nhịp 33m) Sơ đồ cầu là: 2x33 + 58 + 94 + 58 + 2x33 = 342 (m). Tổng chiều dài cầu là 352.50 m (tính từ 2 đầu mố). Độ dốc dọc cầu theo đường cong tròn bán kính R=3000m ở phần dầm liên tục, phần cầu dẫn dốc dọc là i =2,5%. * Các kích thước cơ bản dầm liên tục được chọn như sau: + Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp hai thành xiên có chiều cao thay đổi. + Chiều cao tại vị trí trụ chọn H=5m, khi đó H/l = 5/94 =1/19 nằm trong khoảng H=(1/15 ¸1/20)l, với l là khoảng cách tim 2 trụ nhịp chính (l=94m). + Chiều cao tại vị trí giữa nhịp chọn h=2,6m, khi đó h/l=2.6/94=1/36 trong khoảng h=(1/30¸1/50)l. + Chiều cao dầm thay đổi theo đường cong bậc 2 Chiều cao dầm tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn x được tính theo công thức sau: Trong đó : hp, hm, chiều cao đỉnh trụ và giữa nhịp L: Chiều dài phần cách hẫng. * Các kích thước mặt cắt ngang dầm hộp được chọn như sau: Bề rộng hộp D=(0.51¸0.59)B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B=13.6 m, chọn D=6.8 m tại đỉnh trụ, khi đó D/B=0.50 Chiều rộng phần cánh hẫng là : L1 = 3.4 m, khi đó L1/D = 0.5 Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : t3 = 35 cm. Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : t2 = 56 cm. Chiều cao bản mặt cầu tại vị trí giữa nhịp bản: t1 = 35cm. Bề dày sườn dầm: Bề dầy sườn dầm không thay đổi: ts = 40 cm Bề dày bản đáy hộp thay đổi từ 60 cm tại vị trí mép trụ tới vị trí cách mép trụ 1m, và giảm theo đường bậc nhất tới 35cm . Bề dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn Lx được tính theo công thức sau: Trong đó : t2, t1: bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp L: Chiều dài phần cách hẫng. Tại vị trí đỉnh trụ, dầm được thiết kế dầm ngang đặc, chỉ chừa lại một lối thông có kích thước 1 x 2m và được tạo vút 20 x 30 cm Hình 3. 1. Mặt cắt ngang nhịp liên tục. * Các kích thước cơ bản của kết cấu nhịp dẫn - Kết cấu nhịp dẫn dùng nhịp giản đơn BTCT DƯL bán lắp ghép chiều dài nhịp 33m. - Mặt cắt ngang cầu gồm 6 dầm chữ I đặt cách nhau 2.3m, chiều cao các dầm là 1.65m (h/L=1.65/33=1/20). Mỗi nhịp bố trí 5 dầm ngang với khoảng cách 8.00m - Bản mặt cầu đổ tại chỗ trên ván khuôn bằng BTCT có chiều dày 20cm - Giữa 2 nhịp bố trí bản liên tục nhiệt để nối liên tục - Cấu tạo kết cấu nhịp dẫn như hình vẽ Hình 3. 2. Cấu tạo kết cấu nhịp dẫn Các thông số cơ bản của kết cấu mố trụ. - Trụ nhịp dẫn T1,T2,T5,T6 là trụ thân hẹp, có mũ bằng bê tông cốt thép, móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính 1000mm - Trụ nhịp chính T3, T4 là trụ thân đặc bằng bê tông cốt thép, móng cọc khoan nhồi đường kính 1000mm. + Bề rộng trụ theo phương dọc cầu 3.0m, theo phương ngang cầu 9.0m và được vuốt tròn + Bề rộng móng theo phương dọc cầu là 8m, theo phương ngang cầu là 17m, chiều cao bệ móng là 2.5 ( m ). - Cao độ mũi cọc khoan nhồi đặt xuống lớp cát hạt to (lớp số 3). Cấu tạo trụ nhịp dẫn và trụ nhịp chính thể hiện như hình vẽ sau Hình 3. 3. Cấu tạo trụ nhịp chính và nhịp dẫn Hình 3. 4. Cấu tạo sơ bộ mố cầu M1. Phương án 2: Cầu giàn thép Theo yêu cầu thông thuyền của sông 1 khổ thông thuyền rộng 60m. Với đặc điểm mặt cắt ngang tương đối đối xứng có dòng chảy ở giữa sông. Đưa ra phương án cầu giàn thép nhịp đơn giản với kết cấu nhịp 68 m. Sơ đồ kết cấu nhịp : 5 x 68 m = 340 ( m ). Tổng chiều dài cầu : 349.64 ( m ) Khổ thoát nước : S L0 = 349.64 - 9.0 - 2 x 1.2 - 4 x1.5 = 332.24 ( m ). Đảm bảo điều kiện thông thuyền và thoát nước của sông. Hình 3. 5. sơ đồ cầu giàn thép nhịp đơn giản. Thông số cơ bản kết cấu nhịp . Chiều dài nhịp : 68 m chia thành 8 khoang. Chiều dài một khoang : d = 8.5 ( m ). Chiều cao giàn : H = 9.5 ( m ). ( thoả mãn tỷ lệ H/L nằm trong khoảng : 1/10 ¸ 1/7 ) Góc nghiêng của thanh xiên : a = 46.180  ( Hợp lý ). Sơ đồ cấu tạo giàn như sau : Hình 3. 6.: sơ đồ cấu tạo dầm. Kích thước của hệ dầm mặt cầu : + Dầm dọc : ( dầm hàn ) Chiều cao dầm : h = 65 cm ( thoả mãn trong khoảng 1/8 -1/15d) Chiều dài dầm : d = 850 ( cm ). Khoảng cách giữa các dầm : a = 160 cm ( nằm trong khoảng 1.2 đến 1.8 m ). Chiều rộng bản cánh : B = 30 ( cm ). Chiều dày bản cánh : tc = 2.4 ( cm ). Chiều dày sườn : ts = 1.4 ( cm ). + Dầm ngang ( dầm hàn ). Chiều cao dầm : h = 100 cm ( thoả mãn trong khoảng 1/8 -1/15d) Chiều dài dầm : B = 1150 ( cm ) Khoảng cách giữa các dầm : d = 850 ( cm ). Chiều rộng bản cánh : B = 35 ( cm ). Chiều dày bản cánh : tc = 2.6 ( cm ). Chiều dày sườn : ts = 1.4 ( cm ). Mặt cắt ngang cầu : Tiết diện ngang của dầm mặt cầu Hình 3. 7. Mặt cắt ngang cầu. Kết cấu mố trụ. Mố cầu : Như trong phương án I : cầu liên tục. Kích thước cụ thể trình bày trong phần tính toán khối lượng. Trụ cầu : Kết cấu cầu giàn thép nhịp đơn giản cho trọng lượng bản thân kết cấu khá nhỏ so với các loại sơ đồ kết cấu khác. Do vậy để tiết kiệm vật liệu, vừa tạo dáng thanh thoát cho kết cấu nên sử dụng kết cấu trụ cột. Dạng trụ là loại trụ cột hai thân, đường kính thân trên 1.5m, đường kính thân dưới 2.0m. Riêng với hai trụ nhịp giữa do có chiều cao lớn hơn nên để đảm bảo ổn định và điều kiện làm việc của trụ có cấu tạo thêm giằng ngang ở phần vút thay đổi đường kính thân. Hình 3. 8. Sơ bộ cấu tạo trụ cầu. Phương án 3: Cầu dây văng Vì tuyến đi qua sông rộng lại có thông thuyền, yêu cầu về tổng nhịp tĩnh(L0=320m), và khổ thông thuyền(B=60m) do đó phải lựa chọn và đưa ra loại hình cầu có thể vượt được nhịp lớn. Đồng thời lòng sông không có điều kiện đặc biệt về về địa chất- địa hình- thuỷ văn. Vì vậy ta đề xuất phương án cầu dây văng 3 nhịp ( cầu dây văng có ưu điểm về kết cấu vượt được nhịp lớn, khả năng chịu lực cũng như công nghệ thi công). Các thông số cơ bản của kết cấu nhịp. Cầu gồm 3 nhịp liên tục bê tông cốt thép ứng suất trước. Sơ đồ cầu là: 84+174+84 (m), tổng chiều dài cầu là 350.2 m (tính từ 2 đầu mố). Độ dốc dọc cầu theo đường cong tròn bán kính R=4000m ở phần dầm liên tục. Sơ đồ cầu đối xứng. Hình 3. 9. Sơ đồ cầu dây văng. Mặt cắt ngang cầu Dầm cứng đóng vai trò đặc biệt trong cầu dây văng, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực, độ ổn định, công nghệ thi công và đặc biệt là giá thành công trình. Theo thống kê, các cầu đây văng trên thế giới và trong nước đã và đang xây dựng, tỉ số chiều cao dầm chủ của các cầu có chiều dài nhịp giữa : lnhịp giữa > 100m. Vậy sơ bộ ban đầu chọn chiều cao dầm chủ h = 1,2m.(h/l = 1,2/174 = 1/135) + Mặt cắt ngang dầm gồm 2 dầm chủ hình thang chiều cao là 1.2m + Bề dày bản mặt cầu: 22cm. + Bề rộng bản mặt cầu: 10.5 + 2x(0.5+0.6+0.5)=15.7m + Chiều cao dầm ngang 1.45m + Độ dốc ngang mặt cầu: 2% Hình 3. 10. Mặt cắt ngang cầu dây văng Số lượng dây và chiều dài khoang dầm. * Chiều dài khoang. Hiện nay cầu treo dây văng thường thi công theo công nghệ đúc hẫng.Với công nghệ này khoang càng ngắn càng có nhiều thuận lợi khi thi công. Tuy nhiên khoang quá ngắn sẽ tăng số lượng dây. Vậy quyết định sử dụng chiều dài khoang là 8m. + Tại nhịp biên gồm 9 khoang dầm 8m. + Tại nhịp giữa gồm 9x2+1 khoang, bao gồm 18 khoang 8m và một khoang giữa nhịp 6m. * Số lượng dây và tiết diện dây. Theo số lượng khoang dầm đã chọn, thì số lượng dây văng ở nhịp biên là 10 dây và nhịp giữa là 20 dây (Tính cho một mặt phẳng dây). Sử dụng loại tao cáp gồm 7 sợi 15,2mm Chiều cao và tiết diện tháp cầu. Góc nghiêng tốt nhất của dây văng xa nhất từ 220¸ 250 sẽ đảm bảo giá thành chung toàn cầu nhỏ nhất. Vậy quyết định chọn Htháp= 40.50m (tính từ mặt cầu đến đỉnh tháp). Chọn cấu tạo tháp cầu dạng hình thang. Khi đó góc nghiêng dây văng xa nhất : amin= = 23054’ Î [220 ; 250] Sử dụng tháp cầu mềm dạng hình thang có dầm ngang nối bằng BTCT với dây neo có độ cứng cao, đảm bảo độ cứng và độ võng, sẽ kinh tế hơn so với tháp cứng. At = = Trong đó : At : Diện tích cột tháp(tháp 2 cột). g , p : Tĩnh tải và hoạt tải tác dụng đều trên một giàn dây. l1 , l2 : Chiều dài nhịp biên và chiều dài nhịp chính l1 = 106m, l2 = 220m. Rt : Cường độ vật liệu làm tháp.Bê tông mác 400 có Rtt = 190kG/cm2. a : Góc nghiêng của chân tháp so với phương ngang, a = 82o24’. : Hệ số phân phối ngang của xe thiết kế đối với ĐAH gối dầm tại tháp. P :Tải trọng xe thiết kế, coi gần đúng xe là lực tập trung đứng tại vị trí tháp. Hình 3. 11.: Sơ đồ tính áp lực tại tháp: (Công thức trên là lấy mô men đối với điểm O) Tĩnh tải: Trọng lượng bản thân của hệ dầm mặt cầu: + Trọng lượng bản thân dầm chủ và bản : với Fdc+b = 2 x 0.931 + 0.22x 15.7 = 5.316 ( m2 ). g = 25 ( kN/m3 ). 25 x 5.316 = 132.90 ( kN/m ). + Trọng lượng dầm ngang: Dầm ngang tiết diện 70 x120 x 1420 cm , bố trí cách đều nhau: 8 m tại vị trí neo cáp. Trọng lượng dầm ngang trên một mét dài cầu: = 29.907 ( kN/m ). (với L là chiều dài toàn cầu ) Vậy trọng lượng bản thân của hệ dầm mặt cầu là: 132.90 + 29.91 = 162.81 ( kN/m ). Trọng lượng lớp phủ mặt cầu: Diện tích lớp phủ : 0.12x15.7 = 1.884 ( m2 ). 22.5 ( kN/m3). 1.884x22.5 = 42.39 ( kN/m ). Trọng lượng lan can và gờ chắn: Diện tích gờ chắn đường người đi 1 bên : 916 ( cm2 ). Diện tích lan can ô tô một bên : 2165 ( cm2 ). Thể tích một cột lan can, tay vịn : 750 ( cm3 ). Khoảng cách các cột lan can sơ bộ : 150 ( cm ). Trọng lượng gờ chắn và lan can : = 15.43 ( kN/m ). Tải trọng phân bố đều của lớp phủ và lan can : g2 = 42.39 + 15.43 = 57.82 ( kN/m ). Hoạt tải: Hình 3. 12. Sơ đồ tính áp lực tại tháp đối với hoạt tải xe. Hoạt tải xe và lực xung kích trên một làn tác dụng lên tháp cầu. P = [(0.840 + 0.975 )x35 + (0.864 + 0.889 + 1 + 0.949)x145] x 1.25 = 750.393( kN ). Tải trọng rải đều tương ứng do hoạt tải xe tác dụng lên cầu: pxe = 750.393 : 0.5 ´ (84 + 174) = 8.78 ( kN/m ). Tải trọng tương đương tính đổi cho hoạt tải xe và lực xung kích : pHL+IM = 8.78 + 9.3 = 18.08 ( kN/m ). Hoạt tải phân bố đều tính toán tác dụng lên một giàn giây PHL + IM = 1.75 x 0.5x ( 0.9 x 3 x 0.85 x 18.08 ) = 36.30 Kết quả tổng hợp tải trọng tính toán được thể hiện trong bảng sau : TT Tải trọng KH g giá trị số làn hệ số tổ hợp tải tính toán 1 tĩnh tải kết cấu DC 1.25 162.807 1 1 101.75 2 tĩnh tải lớp phủ và lan can DW 1.5 57.820 1 1 43.37 3 Hoạt tải người đi bộ PL 1.75 3 2 1.0 5.25 4 Hoạt tải và xung kích HL+IM 1.75 18.08 3 0.9 (*) 36.30 Tổng tải trọng phân bố đều tính toán tác dụng lên một giàn ( kN ). 186.670 * Ghi chú : cột hệ số ở đây dùng trong trường hợp khi tính toán với hoạt tải , xếp hai xe trên hai nhịp kề nhau thì được tổ hợp 0.9 hiệu ứng do hai xe với 0.9 tải trọng làn Diện tích một cột tháp yêu cầu : = 3.45 ( m2 ). Chọn tiết diện của tháp cầu có dạng hình hộp thay đổi từ đỉnh tháp đến chân tháp: Diện tích thật của đỉnh tháp: 3.5 x 2.0 – 1.5 x 1.0 = 5.5 m2 > 3.45 ( m2 ). Diện tích thật của chân tháp(tại đáy dầm cứng): 4.752 x 2.0 – 3.352 x 1.0 = 6.152 m2 > 3.45 ( m2 ). Diện tích thật của chân tháp(tại mặt đài): 5.056 x 2.0 = 10.112 m2 > 3.45 ( m2 ). Diện tích trung bình trong đoạn có tiết diện thay đổi : 0.5 x (5.50 + 6.152 ) = 5.826 ( m2). Móng tháp dự kiến sử dụng cọc khoan nhồi đường kính D = 1.5m, đặt vào lớp địa chất 3 là lớp cát hạt to. Hình 3. 13. Mặt cắt ngang và tiết diện thân tháp cầu. Chọn tiết diện dây văng. Trong cầu dây văng, dây làm việc như gối đàn hồi chịu kéo, nội lực trong dây đạt giá trị lớn nhất khi hoạt tải đứng trên toàn cầu.Khi đó lực dọc trong dây thoải nhất ở giữa nhịp là lớn nhất xác định theo công thức gần đúng: Trong đó : g,p : tĩnh tải và hoạt tải phân bố đều trên toàn cầu. Hệ số phân bố lực ngang lên dây văng được tính theo đường ảnh hưởng gối dây văng như sau : Hình 3. 14.Đường ảnh hưởng áp lực gối tính phân bố cho dây văng. d, dg: chiều dài hai khoang dầm nằm kề dây văng thoải nhất. ag : góc của dây văng thoải nhất. Pi : tải trọng xe đứng trong khoang tính toán, được tính theo đ.a.h dưới. Hình 3. 15. Đường ảnh hưởng tính nội lực trong dây văng do hoạt tải. Tĩnh tải tính toán phân bố đều theo phương dọc cầu tác dụng một giàn dây : g = 0.5 x ( 1.25 x g1 + 1.5 x g2 ) = 0.5 x (1.25 x 162.81 + 1.5 x 57.82 ) = 145.12 ( kN/m ). Hoạt tải tính toán phân bố đều tác dụng lên một giàn dây : + tải trọng làn : pWL = n x g x hWL x WL . Trong đó : n : hệ số làn xe, n = 0.85. g : hệ số vượt tải, = 1.75. hWL : hệ số phân bố ngang, hWL = 0.5 x 9 x 1.005 = 4.52 Vậy : pWL = 0.85 x 1.75 x 4.52 x 3.1 = 20.85 ( kN/m ). + Tải trọng người đi bộ : pPL = n x g x hPL x PL . = 1 x 1.75 x 0.5 x ( 1.147 + 1.245 ) x 3 =6.28 ( kN/m ). Hoạt tải xe và lực xung kích: Hệ số phân bố ngang của hoạt tải xe : hxe = Syi = 0.956 + 0.779 + 0.662 + 0.485 + 0.368 + 0.191 = 3.441 Nội lực lớn nhất trong dây văng khi xe tiêu chuẩn đứng tại giữa nhịp. 1/2hxeSPi.yi = 0.5 x [ 35 x 0.283 + 145 x ( 1 + 0.463 )] x 3.441 = 382.02 ( kN ). Nội lực xe tải và lực xung kích P = 1.25 x 382.02 = 477.525 ( kN ). Nội lực lớn nhất trong dây văng thoải nhất giữa nhịp : = 1873.62 + 2952.41 = 4826.03 ( kN ). Nội lực trong các dây văng còn lại trong phạm vi nhịp được xác định theo công thức: ai : góc nghiêng của dây văng thứ i Riêng dây neo làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp giữa. Khi đó nội lực trong dây neo xác định theo công thức: Trong đó Sto : Nội lực trong dây neo do tĩnh tải Sti : Nội lực trong dây văng thứ i do tĩnh tải (i là chỉ số của dây, tính từ dây văng thứ 2(không kể dây neo là thứ nhất) đến dây neo thứ 20 ở giữa nhịp) Vì các dây neo bố trí đối xứng qua tháp cầu nên: Sho : Nội lực trong dây neo do hoạt tải: Shi : Nội lực trong dây văng thứ i do hoạt tải : Tổng số lực trong dây do hoạt tải , tính từ dây thứ i đến dây thứ k(j,k là dây đầu và dây cuối ở nhịp chính từ tháp ra giữa nhịp chính j = 11 , k = 20). ai : góc nghiêng của dây văng thứ i thay đổi từ j đến k. a0 : góc nghiêng của dây neo Ta có: ( kN ). ( kN ). 2559.729 ( kN ). = 2948.285 ( kN ). Kết quả tính toán nội lực trong các dây văng nhịp giữa thể hiện trong bảng : STT Dây ai sinai cosai Shi STi Si độ ( kN ). ( kN ). ( kN ). 11 63.68 0.89633 0.44338 195.9057 1133.326 2172.773 12 52.02 0.78823 0.61539 222.7744 1288.764 2470.771 13 43.95 0.69403 0.71995 253.0098 1463.677 2806.110 14 38.25 0.61909 0.78532 283.6346 1640.844 3145.767 15 34.1 0.56064 0.82806 313.2077 1811.926 3473.760 16 30.97 0.51459 0.85744 341.2362 1974.073 3784.621 17 28.55 0.47793 0.87840 367.4139 2125.512 4074.956 18 26.63 0.44823 0.89392 391.7577 2266.343 4344.951 19 25.08 0.42388 0.90572 414.2566 2396.5 4594.485 20 23.8 0.40355 0.91496 435.1345 2517.28 4826.039 neo 25.87 0.43633 0.89979 2919.648 2559.729 5479.378 Tiết diện dây văng được xác định theo công thức: Trong đó: Si : Nội lực do tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng thứ i R : Cường độ tính toán của vật liệu làm dây: R = 0.45 x Rg Rg : Cường độ giới hạn của vật liệu làm dây, Rg = 18600 kG/cm2 R = 0.45x18600 = 8370 kG/cm2 = 83.7 ( kN/cm2). Tiết diện các dây văng được tổ hợp từ các tao cáp đường kính 15.2mm có diện tích f = 1.37444cm2(gồm 7 sợi f5). Số tao cáp trong từng dây văng được tính theo công thức. ni = Kết quả tính toán được thể hiện theo bảng sau : STT chiều dài Si diện tích cần số tao cần chọn A thực tế 11 12 2172.773 25.959055 18.89305 25 34.35 12 8 2470.771 29.519371 21.48426 25 34.35 13 8 2806.110 33.525802 24.40015 25 34.35 14 8 3145.767 37.583835 27.35359 30 41.22 15 8 3473.760 41.502509 30.20561 30 41.22 16 8 3784.621 45.216505 32.90866 40 54.96 17 8 4074.956 48.685256 35.43323 40 54.96 18 8 4344.951 51.911005 37.78094 40 54.96 19 8 4594.485 54.89229 39.95072 40 54.96 20 8 4826.039 57.658768 41.96417 45 61.83 neo 6 5479.378 65.464486 47.64519 50 68.70 Các thông số cơ bản của kết cấu mố Kết cấu cầu dây văng 3 nhịp không có nhịp dẫn, dây neo được neo vào đầu dầm. Do vậy mố cầu cần có cấu tạo gối chịu kéo. Chọn loại mố chữ U toàn khối. Hình 3. 16. Cấu tạo trụ và mố Mố được xây dựng trên nền cọc khoan nhồi đường kính cọc D = 1m. Dự kiến số cọc sử dụng là 12 cọc. Mũi cọc trong lớp địa chất 3 là lớp cát hạt to. Với mặt cắt địa chất và kết cấu nhịp đối xứng nên cấu tạo hai mố như nhau. TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÁC PHƯƠNG ÁN PHƯƠNG ÁN 1 (CẦU DẦM LIÊN TỤC). - Khổ cầu: 3 làn xe : 10.5 + 2 x 1 m - Sơ đồ nhịp : 2x33+ 58 + 94 + 58 +2x33 = 352 m Tính toán sơ bộ khối lượng công tác kết cấu nhịp. Kết cấu nhịp dầm liên tục. Dầm hộp có tiết diện thay đổi với phương trình chiều cao dầm theo công thức: Trong đó hp =5.0m, hm=2.6m, chiều cao đỉnh trụ và giữa nhịp L: Chiều dài phần cánh hẫng + Thay số ta có: Bề dày bản đáy tại vị trí bất kỳ cách giữa nhịp một đoạn Lx được tính theo công thức sau: Trong đó : td2, td1 : bề dày bản đáy tại đỉnh trụ và giữa nhịp, td2 = 0.6, t21 =0.35 L : Chiều dài phần cách hẫng, L = 44.5 ( m ). + Thay số ta có phương trình bậc nhất Việc tính toán khối lượng kết cấu nhịp sẽ được thực hiện bằng cách chia dầm thành những đốt nhỏ (trùng với đốt thi công để tiện tính toán), tính diện tích tại các vị trí đầu mỗi đốt từ đó tính thể tích của các đốt một cách tương đối bằng cách nhân diện tích trung bình của mỗi đốt với chiều dài của nó. Phân chia các đốt dầm như sau: + Khối Ko trên đỉnh trụ dài 12m + Đốt hợp long dài 2m + Cánh hẫng được chia thành 10 đốt như sau: 40m=10x4.0m + Khối đúc trên dàn giáo dài 10 m Hình 4. Sơ đồ chia đốt dầm liên tục Bảng tính diện tích các mặt cắt tại các bị trí : stt tiết diện vị trí chiều cao Tdx rộng đáy diện tích x ( m ) ( cm ) ( cm ) ( cm ) ( cm2) 1 S00 - 500.00 80.00 600.00 310630.00 2 S0 4450 500.00 60.00 600.00 131370.00 3 S1 4000 453.91 57.47 611.52 126595.17 4 S2 3600 417.07 55.22 620.73 122615.94 5 S3 3200 384.11 52.98 628.97 118892.99 6 S4 2800 355.02 50.73 636.25 115432.86 7 S5 2400 329.81 48.48 642.55 112242.09 8 S6 2000 308.48 46.24 647.88 109327.21 9 S7 1600 291.03 43.99 652.24 106694.77 10 S8 1200 277.45 41.74 655.64 104351.29 11 S9 800 267.76 39.49 658.06 102303.31 12 S10 400 261.94 37.25 659.52 100557.37 13 S11 0 260.00 35.00 660.00 99120.00 14 S11 - 260.00 35.00 660.00 99120.00 Khối lượng của các đốt đúc có thể tính theo công thức gần đúng WKi = 0.5 x ( ASi + ASi-1 ) x lKi x gbt Trong đó: WKi : khối lượng đốt đúc Ki ASi và ASi-1 : diện tích hai mặt cắt ngang ở hai đầu của đốt đúc. gbt : khối lượng riêng của bê tông, với bêtông cốt thép lấy 2.5 T/m3. Bảng tính khối lượng các đốt đúc như sau: stt khối đúc Stb chiều dài thể tích Khối lượng Trọnglượng ( m2) ( m ) ( m3) ( T ) kN 1 1/2đỉnh trụ 31.06 1.5 46.595 116.486 1164.863 2 1/2K0-đt 12.90 4.5 58.042 145.105 1451.054 3 K1 12.46 4.0 49.842 124.606 1246.056 4 K2 12.08 4.0 48.302 120.754 1207.545 5 K3 11.72 4.0 46.865 117.163 1171.629 6 K4 11.38 4.0 45.535 113.837 1138.375 7 K5 11.08 4.0 44.314 110.785 1107.847 8 K6 10.80 4.0 43.204 108.011 1080.110 9 K7 10.55 4.0 42.209 105.523 1055.230 10 K8 10.33 4.0 41.331 103.327 1033.273 11 K9 10.14 4.0 40.572 101.430 1014.303 12 K10 9.98 4.0 39.935 99.839 998.387 Tổng của 10 đốt đúc 46.00 546.75 1366.87 13668.67 13 KHL 9.91 2.0 19.824 49.560 495.600 14 KĐG 9.91 10.0 99.120 247.800 2478.000 Tổng nhịp biên  58 665.691 1664.227 16642.271 Trong đó: Thể tích = Diện tích TB x Chiều dài Khối lượng = Thể tích x 2.5 T/m3( khối lượng riêng BT) - Vậy tổng thể tích BT sử dụng trong 3 nhịp liên tục là: V1 = 4x546.75 + 3x19.824 + 2 x 99.120 = 2444.712 m3 Theo Polivanop hàm lượng cốt thép cho kết cấu liên tục nhịp lớn hơn 40m nằm trong khoảng 200-230 kg/m3. Chọn hàm lượng thép là 220Kg/m3. - Khối lượng thép sử dụng: G1 = 0.22 x 2444.712 = 537.834 (T) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu( tính cho nhịp liên tục ) Lớp phủ mặt cầu gồm 3 lớp : + Bê tông asphal dày 5cm + Lớp bảo vệ dày 3 cm + Lớp phòng nước dày 2 cm + Chiều dầy trung bình của lớp phủ mặt cầu : dtb = 10 cm. Vậy thể tích lớp phủ mặt cầu : + Vlp = 0.1 ´ 12. 9 ´ 210 = 270.90 ( m3). - Cột lan can, tay vịn lấy toàn cầu: Vlc= 0,228 ´ 2 ´ 352.40 = 160.69( m3). - Cốt thép lan can,tay vịn : mlc = 0.100 ´ 160.69 = 22.7 (T). Kết cấu nhịp cầu dẫn - Dầm chủ. Diện tích mặt cắt ngang của một dầm chủ: + Fdc = 0.637 ( m2 ). Thể tích BT của một dầm: + Vdc = 0.637 x 33 = 21.03 ( m3 ). Mặt cắt ngang có 6 dầm chủ. Thể tích của 6 dầm chủ là: + Vc = 21.03 x 6 = 126.176 ( m3 ). - Dầm ngang. Mỗi nhịp 33m bố trí 5 dầm ngang tiết diện chữ nhật kích thước 20x120cm. Khoảng cách giữa các dầm là 8.1 m. Dầm dài 10.5 m Thể tích của các dầm ngang mỗi nhịp là: + Vn = 5 x 0.2 x 1.2 x 10.5 = 12.6 m3 - Tấm đan BTCT Tấm đan BTCT dày 8cm, rộng 175cm kê lên các dầm chủ có tác dụng như ván khuôn để thi công lớp bê tông bản mặt cầu Thể tích của các tấm đan BT trong 1 nhịp là: + Vđ = 0.08x1.75 x 5 x 33 = 21.78 m3 - Bê tông bản mặt cầu Bản mặt cầu dày 20cm đổ tại chỗ, rộng theo phương ngang cầu 12m Thể tích bê tông bản mặt cầu trong 1 nhịp là: + Vb = 0.2 x 13.8 x 33 = 91.08 m3 Tổng thể tích bêtông cho một nhịp dẫn. -Thể tích BT 1 nhịp cầu dẫn gồm: + V1 =Vc+Vn +Vđ+Vb = 126.76+12.6+21.78+91.08=251.636 m3 -Theo Polivanop hàm lượng cốt thép cho dầm chữ I nằm trong khoảng 150-160 kg/m3. Chọn hàm lượng thép là 150 Kg/m3. -Khối lượng thép cho 1 nhịp dẫn là: + G1 = 0.15 x 251.636 = 37.745 ( T ). -Lớp phủ mặt cầu gồm 4 lớp : + Bê tông asphal dày 5cm. + Lớp bảo vệ dày 3 cm. + Lớp phòng nước dày 2 cm. + Lớp đệm, tạo dốc : 2 cm. + Chiều dầy trung bình của lớp phủ mặt cầu : dtb = 12 cm Thể tích lớp phủ mặt cầu cho một nhịp dẫn : Vlp = 0.12 ´ 12. 9 ´ 33 = 51.08 ( m3). Thể tích của gờ chắn bánh và cột lan can : Vlc = 0.228 + 0.006 : 1.5 = 0.232 ( m3/m ) Hàm lượng cốt thép trong lan can và gờ chắn bánh lấy 100 kg/m3. Tổng khối lượng của 4 nhịp dẫn là: G = [(251.636 ´ 2.5 + 51.08 ´2.25 ) +37.745 ]´ 4 = 3127.092 ( T ). Khối lượng công tác mố, trụ. Công tác trụ cầu. Khối lượng công tác trụ cầu được tính toán trong bảng sau : trụ chiều cao thể tích Tổng thể tích khối lượng thân trụ xà mũ bệ móng đá kê BT lót T1 9.52 122.94973 24.5664 110 1.92 9.4875 268.92363 672.30908 T2 11.33 137.48566 67.74 176 2.04 14.6625 397.92816 994.8204 T3 9.61 273.21052 0 340 1.2 22.3125 636.72302 1591.8076 T4 9.61 273.21052 0 340 1.2 22.3125 636.72302 1591.8076 T5 11.81 144.75363 67.74 176 2.04 14.6625 405.19613 1012.9903 T6 8.65 109.77655 24.5664 110 1.92 9.4875 255.75045 639.37612 Tổng 2601.2444 6503.111 Hàm lượng cốt thép dùng trong trụ khoảng 80kg/m3 Khối lượng cốt thép dùng trong trụ: + G = 0.08x2601.2444 = 208.10 ( T ). Công tác mố cầu. Tính chất đối xứng của mặt cắt ta có thể đặt hai trụ cùng cao độ như vậy thể tích của chúng là như nhau : Thành phần Đá kê Tường cánh Tường đỉnh Thân Bệ mố Tổng Thể tích m3 0.96 13.7518 17.2224 84.3456 108.3975 224.6773 Khối lượng T 2.4 34.3795 43.056 210.864 270.99375 561.69325 Hàm lượng cốt thép dùng trong mố khoảng 80kg/m3 Khối lượng cốt thép dùng trong mố: + G = 0.08 x 224.68 x 2 = 35.95 ( T ). Tính toán sơ bộ số lượng cọc cho mố, trụ. Tính toán sơ bộ số lượng cọc cho mố, trụ bằng cách xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đồng thời xác định sức chịu tải của cọc. Từ đó sơ bộ chon số cọc và sơ đồ bố trí cọc. Xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố. Lực tính toán được tính theo công thức: Trong đó: Qi = Tải trọng tiêu chuẩn = Hệ số tải trọng = 1 Hệ số điều chỉnh Bao gồm : Hệ số tải trọng được lấy theo quy trình như sau : Loại tải trọng Hệ số tải trọng Lớn nhất Nhỏ nhất Tải trọng thường xuyên DC: Cấu kiện và các thiết bị phụ 1.25 0.90 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1.50 0.65 Hoạt tải: Hệ số làn m=0.85,hệ số xung kích (1+IM)=1.25 1.75 1.00 - Do tĩnh tải: Tĩnh tải kết cấu nhịp dẫn phân bố đều trên nhịp + g1 = 251.636 x 25 / 33 = 190.633 ( kN/m ). Tĩnh tải lớp phủ và lan can phân bố đều trên nhịp + g2 = 0.12 x 12.9 x 22.5 + 2 x 0.232 x 25 = 46.43 ( kN/m ). Ta có đường ảnh hưởng áp lực lên mố do tĩnh tải như hình vẽ Hình 4. Đường ảnh hưởng áp lực lên mố - Do hoạt tải Theo quy định của tiêu chuẩn 22TCN272-05 thì tải trọng dùng để thiết kế là giá trị bất lợi nhất của tổ hợp: + Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế + Xe hai trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế Từ sơ đồ xếp tải ta có phản lực gối do hoạt tải tác dụng như sau - Với tổ hợp HL-93K + IM tiêu chuẩn (xe tải thiết kế + tải trọng làn+ tải trọng xung kích): V1làn = IM x å Pi. yi + wL x W Với yi là tung độ đường ảnh hưởng áp lực lên mố tương ứng với tải trọng trục Pi, W là diện tích đường ảnh hưởng áp lực lên gối. = 1.25 x [14.5x(1+0.87) + 3.5 x 0.74] + 0.5x1x33x0.93 = 52.476 T áp lực tính toán do toàn bộ hoạt tải xe và lực xung kích : VLL + IM = gn x b x n x V1làn Trong đó : gn : hệ số vượt tải dùng cho hoạt tải : = 1.75 b : hệ số làn xe , tương ứng với số làn xe n. với n = 3 làn b = 0.85 Vậy ta tính được : VLL + IM = 1.75 x 0.85 x 3 x 52.476 = 234.16 ( T ) = 2341.6 ( kN ). áp lực của các tải trọng khác tác dụng lên mố được tổng hợp trong bảng sau : Áp lực thẳng đứng tại đáy móng mố được tổng hợp theo bảng sau : TT Tải trọng Kí hiệu H ệ số V (kN) gn TC TT 1 Tĩnh tải bản thân mố DD 1.25 5616.933 7021.166 2 Kết cấu nhịp và các bộ phận kết cấu DC 1.25 3145.444 3931.805 3 Lớp phủ mặt đường và các tiện ích DW 1.50 766.095 1149.143 4 Hoạt tải xe và lực xung kích LL + IM 1.75 1243.359 2175.879 5 Hoạt tải người đi bộ PL 1.75 99.000 173.250 Tổng hợp tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố V = 11651.186 15474.022 Trong đó g là hệ số vượt tải của loại tải trọng tương ứng. Xác định tải trọng tác dụng lên trụ. - Áp lực thẳng đứng lên trụ do tác động của tĩnh tải Với tĩnh tải do trọng lượng kết cấu nhịp liên tục ta chia đốt tính toán như trong phần tính toán khối lượng cho dầm liên tục. Ta tính toán với đường ảnh hưởng áp lực lên trụ như với dầm đơn giản có kể đến hệ số diện tích đường ảnh hưởng là 1.2 khi tính áp lực lên hai trụ chính T3 và T4 Áp lực thẳng đứng tác động lên trụ do tác động của trọng lượng bản thân mỗi đốt dầm liên tục được tính theo công thức: Vđ = 1.2 x 10 x Gđ x 0.5 x (yi + yj ). Trong đó: Vđ : áp lực thẳng đứng lên trụ bởi trọng lượng một đốt. 1.2 : hệ số kể đến sai lệch của diện tích đường ảnh hưởng. Gđ : trọng lượng bản thân dầm đã tính ở phần trên. yi, yj : tung độ đường ảnh hưởng tương ứng với tiết diện đốt. - Áp lực lên trụ do tác động của hoạt tải : Đặc điểm của tải trọng thiết kế sơ bộ lấy xe tải thiết kế : Xe tải thiết kế  Tải trọng làn   P1 35 kN WL 9.3 kN/m P2 145 kN Tải trọng người P3 145 kN Wng 3 kN/m2 V1 4.3 m Số làn xe: 3, hệ số làn 0,85 V2 4.3 m Lực xung kích : 25% V 15 m khoảng cách hai xe 15m Đối với trường hợp đặt tải để tính mô men âm và phản lực lên gối trụ ( của cầu dầm liên tục) khi có tải trọng rải đều trên nhịp thì quy định dùng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15m khoảng cách hai trục sau lấy thống nhất bằng 4.3m. Hiệu ứng của hai xe tải thiết kế lấy bằng 90% kết hợp với 90% hiệu ứng tải trọng làn thiết kế. Với chiều dài nhịp như trong đồ án ta thấy rằng ảnh hưởng áp lực lên trụ do 90 % hiệu ứng của hai xe tải sẽ cho tổ hợp tải trọng bất lợi nhất. Tính toán áp lực thẳng đứng lên đáy bệ trụ T4 với đường ảnh hưởng như của dầm đơn giản với hệ số diện tích kể đến là 1.2 : Hình 4. Đường ảnh hưởng áp lực lên trụ T4 tính theo đường ảnh hưởng của dầm đơn giản. Kết quả tính toán áp lực thẳng đứng lên đáy bệ trụ T4 được thể hiện trong bảng. Bảng áp lực lên trụ do tải trọng kết cấu nhịp giữa và nhịp biên dầm liên tục. Toạ độ tung độ đ.a.h Đốt tính toán Chiều dài đốt Diện tích đ.a.h Tải trọng áp lực lên trụ 0 0.000 6 0.067 K0 6 0.240 322.456 77.390 10 0.111 K1 4 0.427 311.514 132.913 14 0.156 K2 4 0.640 301.886 193.207 18 0.200 K3 4 0.853 292.907 249.948 22 0.244 K4 4 1.067 284.594 303.567 26 0.289 K5 4 1.280 276.962 354.511 30 0.333 K6 4 1.493 270.027 403.241 34 0.378 K7 4 1.707 263.808 450.232 38 0.422 K8 4 1.920 258.318 495.971 42 0.467 K9 4 2.133 253.576 540.962 46 0.511 K10 4 2.347 249.597 585.720 48 0.533 HL 2 1.253 247.800 310.576 52 0.578 K10 4 2.667 249.597 665.591 56 0.622 K9 4 2.880 253.576 730.298 60 0.667 K8 4 3.093 258.318 799.064 64 0.711 K7 4 3.307 263.808 872.324 68 0.756 K6 4 3.520 270.027 950.497 72 0.800 K5 4 3.733 276.962 1033.990 76 0.844 K4 4 3.947 284.594 1123.196 80 0.889 K3 4 4.160 292.907 1218.494 84 0.933 K2 4 4.373 301.886 1320.249 88 0.978 K1 4 4.587 311.514 1428.810 94 1.044 K0 6 7.280 322.456 2347.483 Tổng 58.90666667 DC21 = 16588.23356 Toạ độ Tung độ đ.a.h Đốt tính toán Chiều dài đốt Diện tích đ.a.h Tải trọng áp lực lên trụ 0 1.0000 6 0.9000 K0 6 6.84 322.456 2205.602 10 0.8333 K1 4 4.16 311.514 1295.898 14 0.7667 K2 4 3.84 301.886 1159.243 18 0.7000 K3 4 3.52 292.907 1031.034 22 0.6333 K4 4 3.2 284.594 910.700 26 0.5667 K5 4 2.88 276.962 797.650 30 0.5000 K6 4 2.56 270.027 691.270 34 0.4333 K7 4 2.24 263.808 590.929 38 0.3667 K8 4 1.92 258.318 495.971 42 0.3000 K9 4 1.6 253.576 405.721 46 0.2333 K10 4 1.28 249.597 319.484 48 0.2000 HL 2 0.52 247.800 128.856 58 0.0333 ĐG 10 1.4 247.800 346.920 Tổng 35.96 DC22 = 10379.27722 Tổng hợp áp lực thẳng đứng tác dụng lên trụ T4 theo bảng sau: TT Tải trọng Kí hiệu gn V (kN) hệ số vượt tải TC TT 1 Tĩnh tải bản thân trụ   DD 1.25 15918.076 19897.595 2 Kết cấu nhịp và các bộ phận kết cấu DC 1.25 26967.511 33709.388 3 Lớp phủ mặt đờng và các tiện ích DW 1.5 3858.702 5788.053 4 Hoạt tải xe và lực xung kích LL + I M 1.75 3625.578 6344.761 5 Hoạt tải ngời đi bộ   PL 1.75 569.200 996.100 Tổng hợp tải trọng thẳng đứng tác dụng lên trụ V = 48328.003 63354.919 Tính toán cho các trụ tiếp theo được bảng tổng hợp áp lực tại đáy móng của mố trụ. TT kết cấu Thành phần gây áp lực Vtc Vtt DD DC DW LL + IM PL ( kN ) ( kN ) 1 Mố M0 5616.933 3145.444 766.095 1243.359 99.000 10870.831 14451.242 2 Trụ T1 6723.091 4013.888 1532.190 1525.888 99.000 13894.056 18563.062 3 Trụ T2 9948.204 10989.175 2157.447 1811.444 99.000 25005.270 32751.171 4 Trụ T3 15918.076 26967.511 3858.702 3625.578 569.200 50939.066 66735.897 5 Trụ T4 15918.076 26967.511 3858.702 3625.578 569.200 50939.066 66735.897 6 Trụ T5 10129.903 10989.175 2157.447 1811.444 99.000 25005.270 32978.295 7 Trụ T6 6393.761 4013.888 1532.190 1525.888 99.000 13894.056 18563.062 8 Mố M1 5616.933 3145.444 766.095 1243.359 99.000 10870.831 14451.242 Tính sức chịu tải của cọc. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu. Sức chịu tải của cọc D=1000mm và cọc D=1500mm Theo điều A 5.7.4.4 sức chịu tải của cọc theo vật liệu tính theo công thức sau: Pr = jPn Trong đó: + j: Hệ số sức kháng, j = 0.75 + Pn: đối với cấu kiện có cốt đai xoắn tính theo công thức Pn = 0.85 x ( 0.85f’c x (Ag-Ast) + fyAst ) Với: + f’c = 30 MPa cường độ của bê tông + Ag = Tiết diện nguyên của cọc Ac = 3.14x5002=785000mm2(D=1m) +Ag= Tiết diện nguyên của cọc Ac=3.14x7502=1766250mm2(D=1.5m) + Ast = Tổng diện tích cốt thép dọc thường Hàm lượng cốt thép dọc thường hợp lý chiếm vào khoảng 1.5-3.0%.Với hàm lượng 1.5% ta có: Cọc D= 1m : Ast = 0.015 x Ac = 11775 mm2. Chọn cốt dọc là f32. Số thanh cốt dọc cần thiết là: N = 11775/(3.14x322/4) = 14.65 Chọn 15f32 Ast = 12058 ( mm2 ). Cọc D = 1,5 m : Ast = 0.015 x Ac = 26493.8 mm2.Chọn cốt dọc là f32. Số thanh cốt dọc cần thiết là: N = 26493.8/(3.14x322/4) = 32.95. Chọn 33f32 Ast = 26527.6 + fy = Giới hạn chảy của thép fy = 420 MPa Bê tông cọc mác C30 có f’c = 30 Mpa Vậy sức chịu tải của cọc D=1.0m theo vật liệu là: Pr = 0.75x0.85x(0.85x30x(785000-12058)+420x12058) = 15793670 N = 15793.67 ( kN ). Vậy sức chịu tải của cọc D=1.5m theo vật liệu là: Pr =0.75x0.85x(0.85x30x(1766250-26527.6)+420x26527.6) =35384127 N = 35384.127( kN ). - Sức chịu tải của cọc theo đất nền Sức chịu tải của cọc theo đất nền QT được xác định : QT = Qr - Qpile Trong đó : - Qr : sức kháng đỡ dọc trục của cọc. - Qpile : trọng lượng bản thân của cọc. Theo điều 10.7.3.2 sức kháng đỡ của cọc được tính theo công thức sau: Qr = j Qn = jqpQp + jqsQs Với: Qp = qpAp ; Qs = qsAs Trong đó: + Qp : Sức kháng đỡ của mũi cọc + Qs : Sức kháng đỡ của thân cọc + jqp : 0.55 hệ số sức kháng đỡ của mũi cọc + jqs : 0.55 hệ số sức kháng đỡ của thân cọc + qp : Sức kháng đỡ đơn vị của mũi cọc + qs : Sức kháng đỡ đơn vị của thân cọc + Ap : Diện tích của mũi cọc + As : Diện tích của bề mặt thân cọc - Sức kháng đỡ mũi cọc Đầu cọc nằm trong lớp địa chất 3 : cát hạt to ở trạng thái chặt vừa, có : N = 30. Theo công thức của Reese và O’neill - Với N < 75 thì qp = 0.057 (MPa) - Với N < 75 thì qp = 0.057 x 30 = 1.71 (MPa) Vậy với D = 1000mm: j.qp .Qp = 0.55x1.71x(3.14x10002/4) = 738293 (N) = 738.293 ( kN ). Vậy với D = 1500mm: j.qp.Qp = 0.55x1.71x(3.14x15002/4) = 1661158 (N) = 1661.158 ( kN ). Giả thiết dùng các cọc khoan nhồi đường kính D = 1000 mm, chiều dài 40m cho hai trụ giữa và L = 30m cho mố và các trụ còn lại ta có được sức chịu tải dọc trục của các cọc : Cọc lớp đất CĐđáy l AS Su a N qs jqsQs Mố 21.83 cát pha sét 16.9 4.93 15.4802 0.075 1 0.075 638.5583 sét dẻo 11.84 5.06 15.8884 0.07 1 0.07 611.7034 cát hạt to -8.32 20.16 63.3024 30 0.084 2924.571 Tổng cộng 30.15 94.671 4147.833 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu (kN) 4321.431 Trụ T1 và T6 17.86 cát pha sét 15.35 2.51 7.881 0.075 1 0.075 325.10775 sét dẻo 10.38 4.97 15.606 0.07 1 0.07 600.8233 cát hạt to -12.29 22.67 71.184 30 0.084 3288.6916 Tổng cộng 30.15 142.007 4214.6226 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu (kN) 4361.2214 Trụ T2và T5 15.93 0 cát pha sét 14.35 1.57 4.930 0.075 1 0.075 203.3543 sét dẻo 9.26 5.09 15.983 0.07 1 0.07 615.3301 cát hạt to -14.23 23.49 73.759 30 0.084 3407.647 Tổng cộng 30.15 94.671 4226.332 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu 4372.93 Trụ T3 Và T4 13.68 0 cát pha sét 8.49 5.19 16.297 0.075 1 0.075 672.23475 sét dẻo 3.48 5.01 15.731 0.07 1 0.07 605.6589 cát hạt to -26.47 29.95 94.043 30 0.084 4344.7866 Tổng cộng 40.15 126.071 5622.6803 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu (kN) 573.029 Trong đó trọng lượng bản thân cọc : Qpile = (3.14x D2/4)x L x25 ( kN ). Với D là đường kính cọc , L là chiều dài cọc , 25 kN/m3 là trọng lượng riêng của bê tông. Tính toán số lượng cọc Số lượng cọc cần thiết tính theo công thức N = bxN/ QT Trong đó + b: Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của lực ngang và mô men, lấy b = 1.5 + N = Lực thẳng đứng truyền xuống các cọc. + QT : sức chịu tải của cọc theo đất nền tính ở trên. Do đặc điểm cấu tạo kết cấu có tính chất đối xứng nên ta chọn cọc cho một nửa kết cấu như sau : Kết cấu Nội lực đáy bệ N QT hệ số Nyêu cầu N chọn Chiều dài cọc Đường kính cọc Mố M0,M7 14451.242 4321.43128 2 6.688173718 8 30 1 m Trụ T1,T6 17180.364 4361.22136 1.5 5.909020479 8 30 1 m Trụ T2, T5 32978.295 4372.93042 1.5 11.31219523 12 30 1 m Trụ T3 , T4 66735.897 5557.76232 1.5 17.45153764 18 40 1 m Hình 4. Mặt bằng bố trí cọc trụ T4. Tổng mức đầu tư cho phương án được xác định căn cứ theo khối lượng sơ bộ của các hạng mục kết cấu đã tính toán ở trên và đơn giá dự toán. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau BẢNG DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN I STT Hạng mục đơn vị Khối lượng đơn giá thành tiền G Tổng mức đầu tư đồng 71,372,805,033.82 A Giá trị dự toán xây lắp đồng 53,663,763,183.32 AI Xây lắp chính đồng 42,931,010,546.66 I Kết cấu phần trên đồng 24,483,488,046.66 1 BTCTDƯL nhịp liên tục M3 2,433 7,000,000 17,032,635,006.66 2 BTCTDƯL nhịp giản đơn M3 642.22 6,500,000 4,174,443,000.00 3 Cốt thép lan can T 16.06944 8,000,000 128,555,520.00 4 Bê tông lan can M3 160.6944 800,000 128,555,520.00 5 Lan can thép T 9.67 8,500,000 82,195,000.00 6 Bê tông atsphan M3 359.04 1,200,000 430,848,000.00 7 Gối cầu ( loại lớn) cái 8 120,000,000 960,000,000.00 8 Gối cầu ( loại nhỏ) cái 48 8,000,000 384,000,000.00 9 Khe co dãn 10cm M 27.2 8,000,000 217,600,000.00 10 Khe co dãn 5cm M 54.4 2,500,000 136,000,000.00 11 Lớp phòng nớc M2 4,651 130,000 604,656,000.00 12 Điện chiếu sáng Cột 24 8,500,000 204,000,000.00 II Kết cấu phần dưới đồng 18,447,522,500.00 12 Bê tông mố m3 415.62 800,000 332,496,000.00 13 Cốt thép mố Tấn 20.578 8,000,000 164,624,000.00 14 Bê tông trụ m3 3202.46 1,300,000 4,163,198,000.00 15 Cốt thép trụ Tấn 256.2 8,500,000 2,177,700,000.00 16 Cọc khoan nhồi D100 M 2640 3,000,000 7,920,000,000.00 17 Công trình phụ trợ đồng 20% II 3,689,504,500.00 AII Xây lắp khác đồng 25% AI 10,732,752,636.66 B Chi phí khác Đồng 10% A 5,366,376,318.33 C Dự phòng Đồng 10% A+B 5,903,013,950.17 D Trượt giá Đồng 12% A 6,439,651,582.00 Các chỉ tiêu kinh tế E1 Chi tiêu xây lắp đ/m2 A/F 11,031,712.03 E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 G/F 14,672,177.00 PHƯƠNG ÁN 2 (CẦU GIÀN THÉP) Tính toán sơ bộ khối lượng công tác kết cấu nhịp. Sơ đồ cầu : 5 x 68 = 340 ( m ). Chiều dài toàn cầu ( tính từ đuôi hai mố ) : 349.64 ( m ). Chiều rộng toàn cầu ( tính từ hai mép lan can) : 14.90 ( m ). Tính toán cho một nhịp : + Dầm dọc. Diện tích tiết diện ngang của dầm : ADD = 228.28 ( cm2 ). Trên mặt cắt ngang bố trí 7 dầm với chiều dài : d = 8.50 ( m ). Tổng khối lượng thép cho dầm dọc : GDD = 8 x 8.5 x 7 x 0.228 x 0.785 = 85.19 ( T ) + Dầm ngang. Diện tích tiết diện ngang của dầm : ADN = 314.72 ( cm2 ). Dầm ngang được bố trí tại các nút giàn : d = 8.5 ( m ). Chiều dài dầm ngang tính bằng khoảng cách giữa hai giàn chủ : 11.5 ( m ). Tổng khối lượng thép cho dầm ngang một nhịp : GDN = 9 x 11.5 x 0.315 x 0.785 = 25.59 ( T ) + Bê tông bản mặt cầu: Diện tích tiết diện ngang của bản mặt cầu : Abc = 10.9 x 0.2 = 2.18 ( m2 ). Thể tích bê tông bản mặt cầu cho một nhịp : Vb = 66 x 2.18 = 143.88 ( m3 ). Khối lượng bê tông bản mặt cầu cho một nhịp : Gb = 143.88 x 2.5 = 359.70 ( T ). + Bêtông asphalt cho mặt cầu ( cấu tạo các lớp mặt cầu như trong nhịp dẫn PAI) Diện tích tiết diện ngang : Alp = 825 ( cm2). Thể tích asphalt mặt cầu cho một nhịp Vas = 66 x 0.0825 = 5.445( m3 ). Khối lượng lớp phủ cho một nhịp : Gas = 5.445 x 2.25 = 12.25 ( T ). + Bêtông đường người đi và gờ chắn : Diện tích tiết diện ngang : Alc = 3100 ( cm2). Thể tích bê tông lan can Vl c = 66 x 0.31 x 2 = 20.46 ( m3 ). Khối lượng bê tông lan can tính cho một nhịp : Glc = 20.46 x 2.5 = 102.3 ( T ). + Trọng lượng cột lan can và các tiện ích sử dụng khác chọn sơ bộ phân bố đều dọc cầu với g=0.28 T/m. Trọng lượng toàn bộ : G’lc = 66 x 0.28 = 18.48 ( T ). + Thép giàn chủ :tính toán trong phụ lục (đã có hệ số cấu tạo ): 5.478 ( T/m ). Trọng lượng trên 1m dài dàn chủ có thể được xác định theo công thức: Trong đó : l là nhịp tính toán của dàn,l = 68 m. nh , n’t , nt là các hệ số vượt tải hoạt tải , tĩnh tải và các lớp mặt cầu. Theo tiêu chuẩn 22TCN – 272 – 05 : nh = 1.75 , nt = 1.5 , n't = 1.25 Ru là cường độ tính toán của thép làm dàn, Ru =27000 T/m2. g là trọng lượng riêng của thép, g = 7.85T/m3. gmc là trọng lượng mặt cầu và đường người đi. gmc = (12.25 +102.3) /66 +0.28 = 2.015 ( T/m ) k0 là tải trọng tương đương của tất cả các loại hoạt tải (ôtô + người), kể cả hệ số phân bố ngang, hệ số làn xe và hệ số xung kích. Được xác định theo công thức : 1+m là hệ số xung kích , = 1.25 k1/4 là tải trọng tương đương của 1 làn xe ôtô với đường ảnh hưởng tam giác có đỉnh ở 1/4 nhịp. b0 :là hệ số làn xe. Với 2 làn xe thì b0 =0.85. T : là tải trọng đoàn người đi bộ trên 1m2 đường người đi. h là các hệ số phân bố ngang. a = 3.5 là các hệ số đặc trưng trọng lượng cho kết cấu giàn nhịp đơn giản. a : là hệ số tính đến trọng lượng của hệ liên kết, lấy 0.1 Tính hệ số phân bố ngang của hoạt tải : Hình 4. Đường ảnh hưởng áp lực áp lực ngang lên giàn chủ. Từ đường ảnh hưởng ta tính được : + Hệ số phân bố ngang của tải trọng làn : hWL = 0.5 x ( 0.96 + 0.17) x 9 = 5.058 + Hệ số phân bố ngang của hoạt tải xe HL 93 3 trục. hLL = 0.5 x ( 0.9+0.75+0.64+0.49+0.38+0.23) = 1.695. + Hệ số phân bố ngang của hoạt tải người. hPL = 0.5 x ( 1.13+1.04 ) x 1 = 1.085. Đường ảnh hưởng tam giác có đỉnh ở 1/4 nhịp : Hình 4. Đường ảnh hưởng tính tải trọng tương đương của 1 làn xe K1/4. Tải trọng tương đương của 1 làn xe tải : ( với Pi , yi,W lần lượt là tải trọng trục xe giá trị tung độ, diện tích đường ảnh hưởng ) Tải trọng tương đương của toàn bộ hoạt tải ứng với đường ảnh hưởng tam giác đỉnh ở gối: K0 = 0.85 x ( 1.25 x 0.925 x 1.695 + 0.585 x 0.31 ) + 0.3 x 1.085 = 2.438 ( T/m ). ( Khi tính hệ số phân bố ngang của tải trọng làn tính tương ứng là diện tích phần đường ảnh hưởng tương ứng do vậy giá trị phân bố đều tương ứng tính trong công thức trên là tính với giá trị phân bố theo diện tích ). Thay số vào công thức tính trọng lượng 1 giàn chủ : = 1.242 ( T/ m ). Trọng lượng của giàn được nhân với hệ số cấu tạo c = 1.8. Vậy trọng lượng thép tính cho toàn bộ giàn chủ : gd = 1.8 x 1.242 x 2 = 4.47 ( T/ m ). Khối lượng thép cho giàn chủ một nhịp : Ggc = 68 x 4.478 = 295.03 ( T ). + Hệ liên kết lấy theo tỷ lệ 0.1 trọng lượng giàn chủ Glk = 0.1 x4.47 x 68 = 0.295 ( T ). Tính toán khối lượng công tác kết mố trụ. Khối lượng trụ. Trụ nhịp biên T1 và T4. Kích thước cơ bản của trụ thể hiện trong bảng sau : Hình 4. Kích thước cơ bản xác định khối lượng trụ. cm Trụ T1 Trụ T4 cm Trụ T1 Trụ T4 cm Trụ T1 Trụ T4 H7 25 25 b2 90 90 a2 150 150 H6 60 60 B1 1420 1420 a1 25 25 H5 60 60 b1 90 90 H4 648 648 D1 150 150 a3 60 60 H3 25 25 D2 200 200 a4 250 250 H2 254 398 H1 250 250 B 1600 1600 A 700 700 Khối lượng bê tông cho công tác trụ T1 và T4 được tính toán theo từng hạng mục và được tổng hợp theo bảng sau: Hạng mục Trụ T1 Trụ T4 V (m3) G ( T ) V (m3) G ( T ) Đá kê gối 0.675 1.6875 0.675 1.6875 Xà mũ 22.152 55.3800 22.152 55.3800 Thân trên 22.902 57.2555 22.902 57.2555 Chuyển tiếp 0.614 1.5340 0.614 1.5340 Thân dưới 7.980 19.9491 12.504 31.2588 Bệ móng 280 700 280 700 Tổng 334.322 835.81 338.846 847.116 Sơ bộ chọn hàm lượng cốt thép trong thân trụ là 200kg/m3 và hàm lượng cốt thép trong bệ trụ là 80 kg/m3. Cốt thép dùng trong trụ T1 : GT1 = 0.2 x (334.322 – 280) + 0.08 x 280 = 33.264 ( T ). Cốt thép dùng trong trụ T4 : GT4 = 0.2 x (338.846 – 280) + 0.08 x 280 = 34.17 ( T ). Trụ giữa T2 và T3. Khối lượng trụ T2 và T3 tính toán tương tự như hai trụ trên chỉ có thêm khối lượng của phần giằng ngang trụ. Kích thước của hai trụ như bảng sau. Hình 4. Kích thước cơ bản xác định khối lượng trụ T2, T3. cm Trụ T2 Trụ T3 cm Trụ T2 Trụ T3 cm Trụ T2 Trụ T3 H7 25 25 b2 90 90 a2 150 150 H6 60 60 B1 1420 1420 a1 25 25 H5 60 60 b1 90 90 H4 780 780 D1 150 150 a3 60 60 H3 25 25 D2 200 200 a4 250 250 H2 620 959 H2’ 140 140 90 90 150 150 H1 250 250 B 1600 1600 A 700 700 Khối lượng bêtông kết cấu trụ được tính toán trong bảng sau : Hạng mục Trụ T2 Trụ T3 V (m3) G ( T ) V (m3) G ( T ) Đá kê gối 0.675 1.6875 0.675 1.6875 Xà mũ 22.152 55.3800 22.152 55.3800 Thân trên 27.567 68.9187 22.902 57.2555 Chuyển tiếp 0.614 1.5340 0.614 1.5340 Thân dưới 19.478 48.6947 30.128 75.3197 Giằng ngang 26.600 66.5000 26.600 66.5000 Bệ móng 280 700 280 700 Tổng 377.086 942.715 387.736 969.340 Cốt thép dùng trong trụ T2 : GT1 = 0.2 x (377.086 – 280) + 0.08 x 280 = 41.817 ( T ). Cốt thép dùng trong trụ T3 : GT4 = 0.2 x (387.736 – 280) + 0.08 x 280 = 43.947( T ). Tổng thể tích bê tông dùng trong 4 trụ Vtrụ = 334.322 + 338.846 + 377.086 + 387.736 = 1437.99(m3 ). Khối lượng thép dùng trong 4 trụ : GT = 33.264 + 34.17 + 41.817 + 43.947 = 153.198 ( T ). Khối lượng mố. Về cấu tạo cơ bản như cấu tạo của mố cầu trong phương án I . Theo tính đối xứng của mặt cắt ngang sông và kết cấu nhịp nên chỉ tính toán khối lượng cho một mố. Hình 4. Kích thước cơ bản xác định khối lượng Mố. Thành phần cao dọc cầu rộng Lớp lót h4' 10 D+lót 480 B' 1420 Bệ mố h4 200 D 450 B 1400 Thân mố h6 320 D5 160 B 1400 tờng đỉnh h5' 155 D2 40 b2 30 b3 1240 tờng cánh h3 187.7 D1 500 b4 40 h2 183.3 D1-D2 460 h1 150 D8 140 h5 342.3 đá kê 25 D4 80 b1 80 Tính toán khối lượng sơ bộ của mố cầu cho kết quả như bảng sau : Hạng mục Bê tông lót Bệ mố Thân mố Tường đỉnh Tường cánh Đá kê Tổng V (m3) 6.816 126.000 71.680 11.060 12.681 0.320 228.557 G (T) 17.040 315.000 179.200 27.649 31.704 0.800 571.392 Hàm lượng cốt thép dùng trong mố khoảng 80kg/m3 Khối lượng cốt thép dùng trong mố: + G = 0.08 x 228.557 x 2 = 36.569 ( T ). Tính toán sơ bộ số lượng cọc cho mố, trụ. Xác định tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố,trụ. Tải trọng tác dụng lên mố trụ : + Tĩnh tải Trọng lượng bản thân mố trụ : DD Trọng lượng bản thân kết cấu nhịp : DC Trọng lượng bản thân lớp phủ mặt đường và các tiện ích khác ( lan can,... ) + Hoạt tải Hoạt tải xe : HL93 – tính toán với tải trọng làn WL và xe tải thiết kế Hoạt tải người đi bộ : PL là 3kN/m + Đường ảnh hưởng áp lực lên mố trụ . Hình 4. Đường ảnh hưởng áp lực lên Mố. Hình 4. Đường ảnh hưởng áp lực lên Trụ. Công thức và cách tính toán đã trình bày cụ thể trong tính toán sơ bộ khối lượng phương án I. Kết quả tính toán áp lực lên kết cấu mố trụ cụ thể trong bảng sau : Các hệ số tải trọng lấy như trong bảng sau: TT Tải trọng KH hệ số 1 Tĩnh tải bản thân mố  DD 1.25 2 Kết cấu nhịp và các bộ phận kết cấu DC 1.25 3 Lớp phủ mặt đường và các tiện ích DW 1.5 4 Hoạt tải xe và lực xung kích LL + IM 1.75 5 Hoạt tải người đi bộ   PL 1.75 Tổng hợp kết quả áp lực lên kết cấu mố trụ như trong bảng sau : TT hạng mục Nguyên nhân gây áp lực Vtc Vtt DD DC DW LL + IM PL ( kN ). ( kN ). 1 M0,M1 5713.924 4342.314 665.156 1773.883 198.000 12693.277 17018.827 2 Trụ T1 7545.561 8816.627 1330.313 3266.639 396.000 21355.140 28857.822 3 Trụ T2 8614.649 8816.627 1330.313 3266.639 396.000 22424.227 30194.181 4 Trụ T3 8880.899 8816.627 1330.313 3266.639 396.000 22690.477 30526.994 5 Trụ T4 7658.659 8816.627 1330.313 3266.639 396.000 21468.237 28999.194 Tính sức chịu tải của cọc. Tính toán sức chịu tải của cọc trong kết cấu mố trụ như phương án 1 ta sử dụng sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền. Với dự kiến cọc sử dụng cho mố là cọc khoan nhồi đường kính D = 1m, cọc dùng cho móng trụ là cọc D = 1.5 m. Kết quả sức chịu tải tính toán của cọc trong từng hạng mục như trong bảng sau : Cọc lớp đất CĐđáy l AS Su a N qs jqsQs K.c m m m2 Mpa ( kN ). Mố M0, M1 20.86 Cát pha sét 16.14 4.72 14.8208 0.075 1 0.075 611.358 Sét dẻo 11.15 4.99 15.6686 0.07 1 0.07 603.2411 Cát hạt to -9.14 20.29 63.7106 30 0.084 2943.43 Tổng cộng 30 94.2 4158.029 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu QT 4307.571 Trụ T1 15.16 Cát pha sét 13.87 1.29 6.076 0.075 1 0.075 250.6309 Sét dẻo 9.13 4.74 22.325 0.07 1 0.07 859.5279 Cát hạt to -14.84 23.97 112.899 30 0.084 5215.92 Tổng cộng 30 141.300 6326.079 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu QT  6662.549 T2 11.50 0 Cát pha sét 6.33 5.17 24.351 0.075 1 0.075 1004.466 Sét dẻo 0.90 5.43 25.575 0.07 1 0.07 984.6491 Cát hạt to -18.50 19.4 91.374 30 0.084 4221.479 Tổng cộng 30 141.300 6210.594 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu   6547.065 Trụ T3 8.11 0 Cát pha sét 6.91 1.2 5.652 0.075 1 0.075 233.145 Sét dẻo 1.79 5.12 24.115 0.07 1 0.07 928.4352 Cát hạt to -21.89 23.68 111.533 30 0.084 5152.815 Tổng cộng 30 141.300 6314.396 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu  QT 6650.866 Trụ T4 13.72 0 Cát pha sét 11.70 2.02 9.514 0.075 1 0.075 392.4608 Sét dẻo 6.60 5.1 24.021 0.07 1 0.07 924.8085 Cát hạt to -16.28 22.88 107.765 30 0.084 4978.734 Tổng cộng 30 141.300 6296.003 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu QT 6632.474 Số lượng cọc trong móng được xác định theo công thức : N = bxN/ QT Với b là hệ số tính toán kể đến ảnh hưởng của lực ngang và mô men. Số lượng cọc trong móng kết cấu được xác định theo bảng sau : TT hạng mục V QT hệ số yêu cầu chọn 1 M0,M1 17018.827 4307.571 2.5 9.88 10 2 Trụ T1 28857.822 6662.549 1.5 6.50 8 3 Trụ T2 30194.181 6547.065 1.5 6.92 8 4 Trụ T3 30526.994 6650.866 1.5 6.88 8 5 Trụ T4 28999.194 6632.474 1.5 6.56 8 Mặt bằng bố trí cọc như hình : Hình 4. Mặt bằng bố trí cọc trong móng trụ. Hình 4. Mặt bằng bố trí cọc trong móng mố. Tổng mức đầu tư cho phương án được xác định căn cứ theo khối lượng sơ bộ của các hạng mục kết cấu đã tính toán ở trên và đơn giá dự toán. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau BẢNG DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN II STT Hạng mục Đ.vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền G Tổng mức đầu tư đ (A+B+C + D) 75,089,153,157 A Giá trị dự toán xây lắp đ AI+AII 62,970,391,938 AI Xây lắp chính đ I+II 55,625,688,168.3078 I Kết cấu phần trên đ 29,378,815,077 1 Bê tông bản mặt cầu m3 719.4 1000000 719,400,000 2 Bê tông atphan mặt cầu m3 27.9675 1200000 33,561,000 3 Bê tông lan can, gờ chắn m3 241.56 800000 193,248,000 4 Cốt thép bản mặt cầu T 71.94 9000000 647,460,000 5 Cốt thép lan can T 24.156 8000000 193,248,000 6 Thép giàn và hệ liên kết T 1622.66 15000000 24,339,965,477 7 Lan can thép T 41 8500000 348,500,000 8 Gối cầu ( loại lớn) cái 20 75000000 1,500,000,000 9 Khe co dãn 10 cm m 79.8 8000000 638,400,000 10 Lớp phòng nớc m2 4,381 130000 569,532,600 11 Điện chiếu sáng Cột 23 8500000 195,500,000 II Kết cấu phần dới 26246873091.25 12 Cọc khoan nhồi D=1.0m m 600 3,000,000 11,720,000,000 13 Cọc khoan nhồi D=1.5 m m 960 4,500,000 5,649,000,000 14 Cốt thép mố (cạn) T 36.56911 8,000,000 734,529,320 15 Bê tông mố (trên cạn ) m3 457.1139 800,000 734,529,320 16 Cốt thép trụ (dưới nớc) T 142.803 8,500,000 853,732,027 17 Bê tông trụ (dươi nớc) m2 1307.991 1,300,000 1,305,707,806 18 Công trình phụ trợ đ 20% II 5,249,374,618.25 AII Xây lắp khác đ 25 AI 7,344,703,769.26 B Chi phí khác đ 10 A 3,672,351,884.63 C Dự phòng đ 10 A+B 4,039,587,073.10 D Trượt giá đ 12 A 4,406,822,261.56 Các chỉ tiêu kinh tế E1 Chi tiêu xây lắp đ/m2 A/F 13,941,743.04 E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 G/F 16,624,855.68 PHƯƠNG ÁN 3 (CẦU DÂY VĂNG) Tính toán sơ bộ khối lượng công tác kết cấu nhịp - Khổ cầu : 10.5 + 2 x 1 ( m ). - Sơ đồ nhịp : 84+174 +84 = 342( m ). Dầm chủ có tiết diện ngang như hình vẽ đã trình bày ở chương 3. Thể tích dầm chủ: + V = 5.316 x (84+174+84) = 1818.072 ( m3 ). Khối lượng dầm chủ và bản mặt cầu : + P = 1818.072 x 2.5 = 4545.18( T ). Trọng lượng phân bố của dầm chủ và bản mặt cầu. + p = 5.316 x 25 = 132.9 ( kN/m ). Sơ bộ lấy hàm lượng cốt thép là 220 kg/m3. Khối lượng cốt thép cho dầm chủ là: + G = 0.22 x 1818.072 = 39.976 (T) Dầm ngang: Đặc trưng hình học của dầm ngang đã trình bày trong chương 3 Thể tích bê tông dầm ngang : Vn = 409.1304 ( m3 ). Trọng lượng phân bố đều trên toàn cầu : p = 29.907 ( kN/m ). Sơ bộ lấy hàm lượng cốt thép là 150 kg/m3. Khối lượng cốt thép: + G = 0.15 x 409.13 = 61.370 ( T ). Trọng lượng lớp phủ mặt cầu( tính cho toàn cầu). Chiều dày trung bình của lớp phủ : d = 12 ( cm ). Vậy thể tích lớp phủ mặt cầu : + Vlp = 0.12´15.7 ´342 = 644.328( m3 ). Trọng lượng của lớp phủ mặt cầu và lan can. Plp + Plc = 342 x ( 0.12 x 15.7 + 2 x 0.309 ) = 1977.44 ( T ). Trọng lượng phân bố đều. plp + lc = 1977 : 342 x 10 = 57.82( kN/m ). Cốt thép lan can,tay vịn : mlc = 0.100 ´ 342 x 2 x 0.308 = 21.108 (T). Tính toán khối lượng tháp cầu Kích thước tháp cầu xem trong bản vẽ Thể tích đỉnh tháp phần tiết diện không đổi. + Vd = 2 x 5.5 x 20 = 220 ( m3 ). Thể tích thân tháp phần có tiết diện thay đổi. + Vt = 2 x 5.826 x 28.183 = 328.394 ( m3 ). Thể tích chân tháp: + Vc = 2 x 10.112 x 6.843 = 138.395 ( m3 ). Thể tích dầm ngang phía trên : + Vn1 = 3.72 x 2 x 0.5 x (6.02+5.36) + 3.5 x 5.36 = 61.108 ( m3 ). Thể tích dầm ngang kê dầm : + Vn2 = 3.67 x 2 x 0.5 x (6.96 + 5.16) + 9.2 x 5.16 + 2 x 1 x 2 x 3 = 103.95( m3 ). Thể tích bệ tháp + Vb = 29.5 x 4 x 11.5 = 1357 ( m3 ). Thể tích tháp cầu tính sơ bộ + V = Vd+Vt+Vc+Vn1+ Vn1+Vb = 220 + 328.394 + 138.395 + 61.108 + 103.95 + 1357 = 2208.85 ( m3 ). Khối lượng thép sơ bộ: + G = 0.15 x 2208.85 = 331.33 ( T ). Thể tích 2 tháp cầu: + V = 2 x 2208.85 = 4417.70 ( m3 ). Khối lượng thép 2 tháp cầu: + G = 2 x 331.33 = 662.66 ( T ). Tính toán sơ bộ khối lượng dây văng. Chọn sơ bộ dây văng ở phần trên. Trọng lượng riêng của cáp (Theo ASTM A416-80 ). + Trọng lượng trên 1m dài g = 1,099 kg/m Kết quả tính toán sơ bộ dây văng được thể hiện trong bảng sau: STT góc toạ độ số tao chiều dài khối lượng độ m m kg Neo 25.87 84 60 93.355 6155.861 2 25.08 76 40 83.911 3688.747 3 26.63 68 35 76.069 2926.012 4 28.55 60 35 68.306 2627.390 5 30.97 52 35 60.646 2332.743 6 34.10 44 30 53.136 1751.901 7 38.25 36 30 45.841 1511.390 8 43.95 28 25 38.892 1068.553 9 52.02 20 25 32.500 892.935 10 63.68 12 25 27.065 743.599 Tính toán sơ bộ khối lượng mố. Công tác mố cầu: Thể tích tường thân : + VT = 87.515 ( m3 ). Thể tích mũ mố : + VM = 0.85 x 0.4 x 16.0 = 5.44 ( m3 ). Thể tích tường cánh : + VC = 20.505 ( m3 ). Thể tích bệ móng : + VB = 121.635 ( m3 ). Tổng thể tích BT trong công tác mố: + V = 87.515 + 5.44 + 20.505 + 121.635 = 235.095 ( m3 ). Trọng lượng bản thân mố : DC = 235.095 x 25 = 5877.375 ( kN ). Hàm lượng cốt thép dùng trong mố khoảng 100kg/m3 Khối lượng cốt thép dùng trong mố: + G = 0.1 x 235.905 = 23.59 ( T ). Tính toán sơ bộ số lượng cọc cho mố, trụ. Tính toán sơ bộ số lượng cọc cho mố, trụ bằng cách xác định tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đồng thời xác định sức chịu tải của cọc. Từ đó sơ bộ chon số cọc và sơ đồ bố trí cọc. Xác định tải trọng tác dụng lên mố Tương tự phương án 1 ta có tải trọng tác dụng lên mố với đường ảnh hưởng áp lực như sau : Hình 4.: Đường ảnh hưởng áp lực mố. Các giá trị tải trọng phân bố đều của tĩnh tải kết cấu nhịp và tĩnh tải lớp phủ đã tính toán trong phần trên. + Hoạt tải : Tải trọng tác dụng của một xe tiêu chuẩn : P1lànxe = 35 x 0.898 + 145 x ( 0.950 + 1)= 314.18 ( kN ). Tải trọng xung kích : IM = 25 % Hoạt tải xe tính 3 làn với hệ số làn 0.85 Tác dụng của hoạt tải xe và lực xung kích : Ptc xe+IM = 1.25 x 3 x 0.85 x 314.18 = 1001.449 ( kN ). Tác dụng của tải trọng làn : Ptc làn = 9.3 x 3 x 0.85 x 84 x 0.5 = 996.03 ( kN ). Tác dụng của tải trọng người đi bộ : Ptcng = 3 x 2 x 84 x 0.5 = 252 ( kN ). Hệ số vượt tải của hoạt tải lầy g = 1.75 cho tất cả hoạt tải. Kết quả tính toán được tổ hợp theo bảng sau : stt nguyên nhân Kí hiệu hệ số vượt tải Giá trị TC áp lực TT ( kN ). ( kN ). 1 trọng lượng bản thân DC 1.25 5877.37375 7346.7172 2 kết cấu dầm DC 1.25 6837.902105 8547.3776 3 lớp phủ và lan can DW 1.5 2428.44 3642.66 4 hoạt tải và xung kích HL +IM 1.75 1711.337 2695.3556 5 tải trọng người đi PL 1.75 252 396.9 Tổng áp lực cực đại 21190.320 Xác định tải trọng tác dụng lên trụ tháp. Áp lực do tĩnh tải của kết cấu nhịp và hoạt tải tác dụng lên tháp đã tính toán trong phần tính sơ bộ tháp. Tổng áp lực lên đáy móng tháp là V = ( g + p) x 0.5 x ( l1 +0.5 x l2 ) + DD = = 186.67 x 2 x 0.5 x (84 + 0.5x174) + 1.25 x 55221.23 = 100947 ( kN ). Trong đó l1, l2 : lần lượt là chiều dài hai nhịp gần kề tháp. g, p : tĩnh tải và hoạt tải phân bố đều trên toàn cầu, đã tính toán trong phần trước. DD : trọng lượng bản thân của tháp, tính toán trong phần tính khối lượng của tháp. Tính toán cọc khoan nhồi cho móng. Khả năng chịu tải của cọc : + Khả năng chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu : Khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi theo điều kiện của vật liệu như đã tính ở phương án 1 ta có: Cọc D=1.0m : Pr = 15793.67 ( kN ). Cọc D=1.5m : Pr = 35384.127 ( kN ). + Khả năng chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền : dự kiến cọc mố D = 1m, chiều dài 30m và cọc cho trụ tháp là cọc D = 1,5 m với chiều dài L = 35 m. Công thức tính toán và các số liệu như đã trình bày trong phương án 1. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau : Cọc lớp đất CĐđáy l AS Su a N qs jqsQs m m m2 Mpa kN Mố 23 Cát pha sét 17 6 18.85 0.075 1 0.075 777.5625 Sét dẻo 12 5 15.71 0.07 1 0.07 604.835 Cát hạt to -7 19 59.69 30 0.084 2757.678 Tổng cộng 30 94.25 4140.0755 Sức kháng của cọc đơn trong kết cấu ( kN ). 4289.618 Trụ tháp 12.71 cát pha sét 12.23 0.48 2.260 0.075 1 0.075 93.225 sét dẻo 8.23 4 18.850 0.07 1 0.07 725.725 cát hạt to -22.29 30.52 143.820 30 0.084 6644.484 Tổng cộng 35 164.930 7463.434 sức kháng của cọc đơn trong kết cấu ( kN ). 7579.123 Tính toán số lượng cọc. Số lượng cọc cần thiết tính theo công thức N = b x V/ Pr Trong đó : + b : Hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hưởng của lực ngang và mô men,1.5 + V : Lực thẳng đứng truyền xuống các cọc + Pr : sức chịu tải của cọc theo đất nền Ta có bảng chọn cọc như sau Kết cấu Nội lực đáy bệ ( kN ). Qr ( kN ). Hệ số b N yêu cầu N chọn Mố 22629.01 4289.618 2.000 10.550595 12 Trụ tháp 100947.01 7579.123375 1.5 19.978632 21 Tổng chiều dài cọc cho khoan nhồi cho toàn bộ cầu : + Cọc D = 1 m dùng cho móng mố. L1m = 2 x 12 x 30 = 360 ( m ). + Cọc D = 1.5 m dùng cho móng trụ tháp. L1m = 2 x 21 x 35 = 1470 ( m ). Mặt bằng bố trí cọc thể hiện như dưới đây : Hình 4.:Mặt bằng bố trí cọc trong mố, tháp. BẢNG DỰ TOÁN GIÁ TRỊ XÂY LẮP PHƯƠNG ÁN III STT Hạng mục Đ.vị Khối lượng Đơn giá thành tiền G Tổng mức đầu tư Đồng A+B+C+D 103271300112.1260 A Giá trị dự toán xây lắp Đồng AI+AII 83149194937.2993 AI Xây lắp chính Đồng I +II 66519355950 I Kết cấu phần trên 50634671900 1 Cáp văng T 187.732 70000000 13141238511 2 ống HDPE m 11560 500000 5780000000 3 Neo + phụ kiện cái 160 30000000 4800000000 4 Căng cáp văng T 187.732 6000000 1126391872 5 BTCT nhịp dây văng (m3) 2227 6500000 14476815600 6 Cốt thép thân tháp T 264.5476 12000000 3174570779 7 Bê tông thân tháp (m3) 1763.65 3000000 5290951298 9 Cốt thép lan can T 21.10824 8000000 168865920 10 Bê tông lan can (m3) 211.0824 800000 168865920 11 Bê tông atphan (m3) 328.125 1200000 0 12 Gối cầu ( loại lớn) cái 8 120000000 393750000 13 Khe co dãn 10 cm m 31.4 8000000 960000000 14 Lớp phòng nớc ( m2 ) 5369 130000 251200000 15 Điện chiếu sáng Cột 24 8500000 698022000 II Kết cấu phần dới 204000000 16 Bê tông mố (m3) 382 800000 15884684050 17 Cốt thép mố T 38.24334 8000000 305946720 18 Bê tông móng tháp (m3) 2552 1300000 305946720 19 Cốt thép bệ tháp T 382.8 8500 3317600000 20 Cọc khoan nhồi D100 m 720 3000000 3253800 20 Cọc khoan nhồi D150 m 735 4500000 2160000000 21 Công trình phụ trợ % 20% II 6615000000 AII Xây lắp khác 25% AI 3176936810 B Chi phí khác Đồng 10 % A 16629838987.46 C Dự phòng Đồng 10% A+B 1662983898.75 D Trượt giá Đồng 12% A 8481217883.60 Các chỉ tiêu kinh tế E1 Chi tiêu xây lắp đ/m2 A/F 15123149.82 E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 G/F 18782952.07 CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ YẾU Biện pháp thi công chủ yếu của 3 phương án thực hiện theo các bước cơ bản sau: THI CÔNG MỐ CẢ 2 PHÍA Điều kiện thi công: + Thi công trên cạn + Mặt bằng thi công tương đối bằng phẳng Các bước thi công: - San ủi mặt bằng bằng máy ủi định vị tim mố tim cọc - Lắp đặt máy khoan để khoan tạo lỗ cọc đồng thời lắp đặt khung định vị ống vách hạ ống vách để giữ thành - Vệ sinh lỗ khoan hạ lồng thép đổ bê tông cọc - Đào hố móng bằng máy xúc kết hợp thủ công đập đầu cọc vệ sinh hố móng hoàn thiện hố móng. - Ghép ván khuôn đổ bê tông tại chỗ bệ thân mũ mố . - Hoàn thiện mố. THI CÔNG TRỤ NHỊP DẪN Điều kiện thi công: + Thi công trên cạn + Mặt bằng thi công tương đối bằng phẳng Tương tự như thi công mố THI CÔNG TRỤ GIỮA SÔNG NƯỚC SÂU - Định vị tim trụ tim mố bằng máy trắc đạc - Dùng máy khoan đặt trên hệ nổi khoan tạo lỗ cọc đồng thời giữ thành vách bằng ống vách và dung dịch bentonit. - Xói hút vệ sinh lòng cọc thả lồng thép đổ bê tông cọc - Dùng giá búa đặt trên hệ nổi kết hợp với cần cẩu đóng cọc định vị lắp đặt vành đai khung dẫn rung hạ cọc ván thép đến cao độ thiết kế - Xói hút đất trong vòng vây cọc ván thép đổ bê tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng đập đầu cọc vệ sinh hố móng - Lắp đặt ván khuôn cốt thép đổ bê tông bệ thân mũ trụ. - Hoàn thiện trụ THI CÔNG TRỤ THÁP CỦA PHƯƠNG ÁN 2- DÂY VĂNG Cột tháp dạng khung thi công đổ bê tông tại chỗ bằng phương pháp nâng sàn và ván khuôn trượt kết hợp cần cẩu. THI CÔNG DẦM 33 M PHƯƠNG ÁN I Dầm BTCT 33m được chế tạo tại bãi đúc dầm đầu cầu lao lắp vào vị trí bằng hệ thống đường goòng và giá long môn. THI CÔNG DẦM LIÊN TỤC PHƯƠNG ÁN I: + Thi công khối K0: Mở rộng trụ làm gối tạm lắp đặt dàn giáo ván khuôn cốt thép... tiến hành đổ bê tông khối K0 trên đỉnh trụ + Đúc hẫng cân bằng ra hai bên thi công khối KT trên dàn giáo: - Lắp đặt các thanh DƯL trên đỉnh trụ căng kéo các thanh DƯL giữ ổn định cho cánh hẫng trong quá trình thi công. - Lắp xe đúc hẫng cân bằng trên khối K0 tiến hành đúc hẫng ra hai bên trụ. - Lắp đặt ván khuôn cốt thép ống ghen đổ bê tông các đốt - Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo cáp DƯL - Di chuyển xe đúc để đúc đốt tiếp theo + Hợp long nhịp biên - Sau khi đúc hẫng đến đốt cuối cùng gông đầu cánh hẫng với khối đúc trên đà giáo KT - Di chuyển xe đúc để hợp long nhịp biên - Lắp đặt ván khuôn cốt thép đổ bê tông đốt hợp long nhịp biên - Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo cáp DƯL chịu mômen dương tháo dỡ dàn giáo di chuyển xe đúc giải phóng liên kết tạm trên đỉnh trụ T3 và T4 + Hợp long nhịp 3 và 5 - Gông 2 đầu cánh hẫng ở nhịp 3 và 5 lại với nhau. - Di chuyển xe đúc lắp đặt ván khuôn cốt thép đổ BT khối hợp long - Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo cáp DƯL chịu mômen dương tháo dỡ dàn giáo di chuyển xe đúc giải phóng liên kết tạm trên đỉnh trụ T3 và T4 + Hợp long nhịp giữa - Quá trình hợp long tương tự như các nhịp trên THI CÔNG GIÀN THÉP ĐƠN GIẢN PHƯƠNG ÁN II + Thi công nhịp biên : Lắp trước giàn trên bãi đầu cầu xây dựng trụ tạm. Thi công lắp tiếp giàn ra đến trụ tạm thanh giàn và dầm được vận chuyển bằng cẩu. Qua trụ tạm thi công các đốt tiếp theo theo công nghệ nửa hẫng các thanh được tháo ra từ đoạn đã lắp trên bờ. Xe lắp được lắp dựng và di chuyển ở biên trên của giàn. + Thi công lắp tiếp tục các nhịp tiếp theo phương pháp lắp hẫng. + Hợp long giữa nhịp giữa. + Tháo bỏ các thanh liên kết giữa các giàn đưa giàn về sơ đồ làm việc đơn giản. Sau khi hoàn thiện thi công bê tông bản mặt cầu lan can và các lớp mặt đường. THI CÔNG DẦM DÂY VĂNG PHƯƠNG ÁN III. + Thi công khoang K0 - Mở rộng tháp lắp đặt dàn giáo sàn công tác ván khuôn cốt thép... tiến hành đổ bê tông khoang K0 trên đỉnh tháp. - Khi bê tông khối K0 đạt cường độ tiến hành căng cáp DƯL - Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng + Đúc hẫng cân bằng ra hai bên - Lắp xe đúc hẫng cân bằng vào hai bên khoang Ko tiến hành đúc hẫng ra hai bên tháp. - Lắp đặt ván khuôn cốt thép ống ghen đổ bê tông các khoang - Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo cáp DƯL - Lắp đặt dây văng và căng sơ chỉnh dây văng - Di chuyển xe đúc để đúc khoang tiếp theo - Neo dầm ở đốt Ki vào trụ neo ở nhịp biên - Di chuyển xe đúc để đúc các đốt còn lại + Hợp long nhịp giữa - Định vị hai đầu dầm bằng máy trắc đạc - Lắp dựng hệ thống quang treo chuẩn bị hợp long nhịp giữa - Lắp đặt ván khuôn cốt thép đổ bê tông đốt hợp long - Sau khi bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo cáp DƯL tháo dỡ hệ quang treo ván khuôn. + Căn cứ biểu đồ nội lực và biến dạng thực tế tiến hành điều chỉnh dây văng lần cuối nhằm đạt được trạng thái tối ưu trước khi đưa công trình vào khai thác. SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN: Việc so sánh đánh giá ưu nhược điểm của các phương án cùng với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật yêu cầu đã đặt ra trong phần trên. Với tổng chiều rộng sông : L = 340 m Khẩu độ thoát nước yêu cầu : SL0 = 320 m. Phương án 1. (Cầu chính dầm liên tục cầu dẫn dầm đơn giản) Ưu điểm. Về phương diện kết cấu nhịp : Cầu liên tục tiết diện hộp chiều cao thay đổi có hình dạng gần giống với dạng biểu đồ nội lực ( biểu đồ mô men uốn ) do vậy tiết kiệm vật liệu hơn nhiều so với kết cấu nhịp đơn giản có cùng chiều dài nhịp. Cũng chính vậy mà cầu liên tục có khả năng vượt nhịp lớn hơn. Xe chạy êm thuận do ít khe co giãn đường đàn hồi liên tục. Tiết diện dầm hộp nên độ cứng chống xoắn lớn ít bị ảnh hưởng của xung kích do hoạt tải tiếng ồn nhỏ dao động ít. Hình dáng kiến trúc cầu đẹp. Có ít trụ trên sông đặc biệt là ở khu vực giữa nhịp nên ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ văn dòng sông và thông thuyền của sông. Với tổng chiều dài toàn cầu 352.40 m. Khẩu độ thoát nước thiết kế : SL0 = 352.40 – 2 x (5 + 1.2) – 4 x 2 – 2 x 3 = 326 ( m ). Phần cầu dẫn dầm PCI phù hợp với công nghệ thi công lao lắp từ 2 phía bờ ra được thi công bằng xe lao chuyên dụng đơn giản an toàn và có tính kinh tế Thi công cầu liên tục bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ văn dòng sông và thông thuyền của sông phù hợp với công nghệ thi công cầu hiện nay. Qúa trình thi công kết cấu nhịp liên tục không phụ thuộc vào điều kiện địa hình địa chất. Quá trình thi công hẫng từ trụ ra hai phía nên biểu đồ mô men uốn trong quá trình thi công chế tạo gần giống với biểu đồ mô men trong khai thác sử dụng. Vì vậy không phải tăng cường vật liệu trong quá trình thi công so với sự làm việc thực tế của vật liệu. Kết cấu nhịp liên tục với chiều dài nhịp chính 94 m không phải là nhịp lớn nhưng sát với yêu cầu khổ thông thuyền. Về tính kinh tế xét với tổng mức đầu tư lại là phương án có tổng mức đầu tư thấp nhất có tính kinh tế nhất. Về giai đoạn khai thác sử dụng : chi phí đầu tư cho duy tu bảo dưỡng trong quá trình khai thác nhỏ không đáng kể so với hai phương án còn lại. Nhược điểm: Dễ phát sinh ứng suất phụ do lún trụ mố không đều do thay đổi nhiệt độ do co ngót từ biến của bê tông. Kết cấu nặng nề do sử dụng dầm tiết diện hộp với vật liệu bê tông. Chính do đó tĩnh tải bản thân dầm lớn. Thời gian thi công lâu. Cấu tạo phức tạp khối lượng lớn nên đòi hỏi phải có công nghệ thi công đảm bảo đòi hỏi trình độ chuyên môn và kinh nghiệm của nhà thầu thi công. Phương án 2. (Cầu giàn thép). Ưu điểm: Với kết cấu nhịp định hình 5 nhịp thì chi phí cho thiết kế đỡ tốn kém hơn. Chế tạo các thanh dễ dàng đồng bộ và định hình hoá. Trọng lượng kết cấu hệ số trọng lượng bản thân của kết cấu nhỏ. Công nghệ thi công theo phương pháp lắp hẫng được ứng dụng thi công đã lâu ở Việt nam. Do vậy kinh nghiệm của nhà thầu thi công có thể áp dụng triệt để. Kết cấu trụ cột thanh thoát phù hợp với kết cấu giàn giảm đáng kể khối lượng cho kết cấu phần dưới. Tiết kiệm được chi phí cho xây dựng kết cấu phần dưới. Tiến độ thi công : có thể thực hiện trong thời gian ngắn khi các thanh giàn đã được chế tạo định hình và đồng bộ. Nhược điểm: Kết cấu giàn đơn giản mô men và độ võng tại giữa nhịp lớn khi chế tạo đồng bộ thanh giàn gây lãng phí vật liệu. Không tận dụng hết khả năng của vật liệu. Công nghệ thi công lắp hẫng đòi hỏi độ chính xác cao công nhân có trình độ tay nghề cao. Sự làm việc toàn khối giữa bản mặt cầu và hệ thống dầm mặt cầu kém. Nhiều khe biến dạng xe chạy không êm thuận. Vật liệu chế tạo bằng kim loại gây tiếng ồn lớn khi phương tiện tham gia giao thông. Với điều kiện khí hậu Việt nam độ ẩm trong không khí lớn cộng thêm nhiệt độ cao nên tác động ăn mòn của môi trường đối với kết cấu lớn. Do vậy trong quá trình khai thác sử dụng thì chi phí đầu tư bỏ ra hàng năm để duy tu bảo dưỡng cầu là rất lớn. Phương án 3. (Cầu dây văng ) Ưu điểm: Các dây văng trong hệ chỉ chịu kéo do đó tận dụng triệt để khả năng làm việc của vật liệu cường độ cao dây làm việc như gối tựa đàn hồi của dầm liên tục nên giảm mô men trong dầm cứng rất nhiều. Dầm cứng chịu nén uốn do đó phù hợp với vật liệu là BTCT.Các dây văng còn cho phép điều chỉnh trạng thái ứng suất biến dạng của hệ trong quá trình thi công cũng như trong quá trình khai thác sử dụng. Xe chạy êm thuận do ít khe co giãn đường đàn hồi liên tục. Khẩu độ lớn ít trụ trên sông. Có thể thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng không cần giàn giáo. Kết cấu phù hợp với công nghệ hiện đại hiện nay trong xây dựng cầu. Tiến độ thi công nhanh ít ảnh hưởng đến chế độ thuỷ văn dòng sông và thông thuyền của sông. Kết cấu thanh mảnh hơn so với cầu liên tục BTCT dầm tiết diện hộp. Về mặt kiến trúc mỹ quan: + Hình dáng cầu đẹp phù hợp với cảnh quan kiến trúc hiện đại. + Cầu xây dựng ở vùng đồng bằng hình dạng và chiều cao của tháp tạo cho công trình có đủ tầm cao tầm xa để thể hiện được hoài bão trí tượng tượng của con người. +Phù hợp với cảnh quan của vùng có khai thác về du lịch. Nhược điểm: Có độ cứng nhỏ hơn so với cầu dầm liên tục. Dây văng có độ dãn khá lớn nên độ võng của cầu lớn. Để đảm bảo cho dây neo vào mố cầu thì mố phải có cấu tạo đặc biệt và đường đầu cầu đòi hỏi chi phí xây dựng lớn. Phải có nhiều biện pháp bảo vệ dây văng và hệ neo trong quá trình khai thác sử dụng. Chi phí bảo dưỡng thường xuyên trong quá trình khai thác khá tốn kém Về mặt thiết kế và công nghệ thi công đối với Việt Nam thì cầu dây văng vẫn còn khá mới mẻ được tiếp cận chưa nhiều. Kết cấu trụ tháp lớn cấu tạo phức tạp và thi công khó khăn hơn các loại trụ khác. Với chiều dài nhịp như thiết kế cầu dây văng không có tính kinh tế cao như tính toán sơ bộ ở trên phương án này có giá thành xây dựng cao nhất. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT: Qua phân tích các ưu nhược điểm cảu từng phương án ta thấy: + Về điều kiện thi công khai thác thì ta có thể chọn cả 3 phương án làm phương án thiết kế kỹ thuật + Về kiểu dáng kiến trúc và công nghệ hiện đại thì phương án 3 là phương án tốt hơn. + Về giá thành xây dựng thì phương án 1 là phương án tốt hơn. Việc lựa chọn phương án còn căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật khác như kinh tế thi công khai thác cấu tạo kiến trúc xã hội khả năng tài chính của chủ đầu tư công nghệ thi công của các đơn vị thi công... Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp ngoài việc dùng các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật để đánh giá lựa chọn phương án còn phải xét đến ý nghĩa của mỗi phương án đối với kiến thức thu được của sinh viên sau khi làm đồ án tốt nghiệp và đặc biệt là xu hướng phát triển của công nghệ xây dựng cầu hiện nay. KẾT LUẬN Lựa chọn phương án kiến nghị Qua phân tích ưu nhược điểm chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các phương án xét năng lực trình độ công nghệ khả năng vật tư thiết bị của các đơn vị xây lắp trong nước. Cảnh quan kiến trúc tự nhiên xung quanh. Nhận thấy phương án I là hợp lý. Với chiều rộng sông điều kiện thuỷ văn thông thuyền điều kiện vật liệu và nhân công địa phương trong quá trình thi công có thể sử dụng rất tốt. Cầu thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng là công nghệ khá phổ biến hiện nay. Do đó có thể tận dụng được tốt kinh nghiệm của các nhà thầu trong nước. Trình độ và kinh nghiệm thi công của công nhân không đòi hỏi cao. Kiến nghị: Xây dựng cầu theo phương án kết cấu 1 Cầu liên tục ba nhịp kết cấu nhịp liên tục : 58 + 94 + 58 m có tiết diện hộp với chiều cao thay đổi. Kết hợp với 4 nhịp dẫn là dầm đơn giản định hình PCI 33 m. Tổng chiều dài toàn cầu là 352.4 m.