Thiết kế sơ bộ phương án 1

Chương III: Thiết kế sơ bộ phương án 1 ( Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp, cầu dẫn dầm giản đơn PCI ) ( Sơ đồ phân nhịp 40 + 80 + 120 + 80 + 40 ) Giới thiệu phương án thiết kế: Sơ đồ nhịp: 40 + 80 + 120 + 80 + 40 m Khổ cầu: K =12m Tiêu chuẩn thiết kế: 22 TCVN 272-05 với tải trọng thiết kế HL93 Khổ thông thuyền: B = 50 m, H = 7 m Khẩu độ thoát nước: SL0=358.5 - 8 = 350.8 > 300m Trắc dọc cầu: toàn bộ cầu nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn i=4% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong là R=5000m Phương án kết cấu: Kết cầu phần trên: Cầu chính dầm liên tục 3 nhịp (80 + 120 + 80). Dầm liên tục tiết diện hộp 2 thành nghiêng. Chiều cao dầm trên trụ là H = 6.7 m, giữa nhịp là h = 3.0 m, chiều cao phần dầm đúc trên giàn giáo cố định không đổi là h = 3.0 m. Cầu dẫn dầm đơn giản Super T 1x 40m, mỗi bên và sau khi thi công bản sẽ được nối liên tục nhiệt. Chiều cao dầm không đổi h = 1.75m, mặt cắt ngang gồm 5 dầm Super T Kết cấu phần dưới: Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tường thẳng, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m. Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi có D= 1.5m và D= 2.0m Kết cấu khác: Khe co giãn bằng cao su. Gối cầu bằng cao su. Lan can cầu bằng bê tông và thép ống Lớp phủ mặt cầu: Bêtông nhựa hạt mịn 75mm Lớp phòng nước 4mm. Chọn tiết diện Dầm hộp phần cầu chính: Đối với cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn, mặt cắt ngang có tiết diện hình hộp được coi là thích hợp về khả năng chịu lực ( đặc biệt là khả năng chống xoắn) cũng như phân bố vật liệu. Dầm liên tục có mặt cắt ngang là 1 hộp thành xiên có chiều cao thay đổi dần từ mố trụ ra giữa nhịp. Trên gối : H = (1/15 – 1/20)Lnhịp Giữa nhịp : h = (1/30 – 1/ 45)Lnhịp ; không nhỏ hơn 2m. Với Lnhịp = 120m, ta chọn H = 6.0 m, h = 3.0 m. Khi đó : H/l = 6.0/120 = 1/20 , h/l = 3.0/120 = 1/40. Chiều cao phần dầm biên không thay đổi h = 3.0 m. Khoảng cách tim 2 thành hộp D = ()B, trong đó B là bề rộng mặt cầu, B = 11.7m, với D = 6.00m ta có D/B = 1/1.95 Chiều cao bản mặt cầu ở cuối cánh vút : 25cm Chiều cao bản mặt cầu ở đầu cánh vút : 60 cm Đáy dầm biến thiên theo quy luật đường cong bậc 2 có phương trình là: Y = X2 + h ,m Với L là chiều dài cánh hẫng cong, L = 56 m.Vậy ta có phương trình đường cong biên dưới đáy dầm hộp là: Y = X2 + 3.0 ,m Chiều dày bản đáy thay đổi theo đường parabol từ chiều dày tại mép trụ là 100 cm đến chiều dày giữa nhịp là 30 cm. Hbđ = X2 + 40 ,cm Chiều dày sườn dầm thay đổi tuyến tính, tại gối là 60cm, tại giữa nhịp là 30cm. Hsd = X + 30 ,cm Trên tiết diện ngang tại gối có bố trí một lối thông có kích thước : Trên gối nhịp chính bxh = 1x1.7m, được tạo vút 30x00cm. . MCN 1/2 mặt cắt trên trụ và giữa nhịp Mặt cầu có độ dốc ngang 2% và độ dốc dọc không đổi trên cầu dẫn 4% và thay đổi đều trên cầu chính với bán kính cong là R=5000m Lớp phủ mặt cầu gồm các lớp: Bêtông nhựa hạt vừa 75mm. Lớp phòng nước 4mm. Sơ đồ phân đốt thi công nhịp chính Tính chiều cao mỗi đốt dầm hộp tại đáy biên ngoài theo đường cong bậc 2 có phương trình là: Y1 = a1X2 + b1 a1 = = 9.5663 x 10-4 ; b1 = 3.0 m Chú ý: chiều cao phần đốt hợp long và phần đốt trên trụ là không đổi. Bảng tổng hợp chiều cao tiết diện Thứ tự Tiết diện a1 b1 x(m) h(m) 1 S1 0.00095663 3 -1.00 3.00 2 S2 0.00095663 3 0.00 3.00 3 S3 0.00095663 3 4.50 3.019 4 S4 0.00095663 3 9.00 3.077 5 S5 0.00095663 3 13.50 3.174 6 S6 0.00095663 3 18.00 3.310 7 S7 0.00095663 3 22.50 3.484 8 S8 0.00095663 3 27.00 3.697 9 S9 0.00095663 3 31.50 3.949 10 S10 0.00095663 3 36.00 4.240 11 S11 0.00095663 3 40.00 4.531 12 S12 0.00095663 3 44.00 4.852 13 S13 0.00095663 3 48.00 5.204 14 S14 0.00095663 3 52.00 5.587 15 S15 0.00095663 3 57.50 6.000 16 S16 0.00095663 3 59.00 6.000 Phần cầu dẫn: dầm SUPER T Chiều dài: 40000 mm Chiều cao: 1750 mm Bản mặt cầu là bản liên tục nhiệt đổ tại chỗ, dày 200mm. Mặt cắt ngang phần cầu dẫn Cấu tạo mố trụ cầu Mố: Hai mố đối xứng, loại mố chữ U, BTCT tường thẳng, đặt trên móng cọc khoan nhồi đường kính D = 1m. Bản quá độ : Hay bản giảm tải có tác dụng làm tăng dần độ cứng nền đường khi vào cầu, tạo điều kiện cho xe chạy êm thuận, giảm tải cho mố khi hoạt tải đứng trên lăng thể phá hoại. Bản quá độ bằng BTCT dày 30cm, dài 3.0m. Bản quá độ được đặt nghiêng 2%, một đầu gối lên vai kê, một đầu gối lên dầm kê bằng BTCT, được thi công bằng phương pháp đổ tại chỗ, đổ thành tấm cách tường cánh của mố 23 cm. Trụ: Trụ đặc, BTCT, đặt trên móng cọc khoan nhồi, sử dụng cọc đường kính D=1.5 m và đường kính D = 2.0m. Cấu tạo mố Cấu tạo trụ nhịp dẫn Cấu tạo trụ nhịp chính Vật liệu Bê tông: =30 MPa cho các kết cấu không ƯST =40 MPa, =55 MPa cho các kết cấu ƯST : cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày : cường độ nén quy định của bê tông lúc bắt đầu đặt tải hoặc tạo dự ứng lực) Thép: (5.4.3.2- 22 TCN 272 - 05) Thép thường: fy= 400 MPa, Es =200000 MPa Thép cường độ cao: Cường độ chịu kéo: fpu=1860 MPa. Giới hạn chảy: fpy=0.9 x fpu (đối với thép có độ tự chùng thấp ) Mô đun đàn hồi: Ep=197000 MPa Thép tự chùng thấp: loại thép dự ứng lực kéo mà mất mát ứng suất do thép tự chùng được giảm đáng kể do xử lý kéo ở nhiệt độ cao ngay trong lúc chế tạo. Lớp phủ: sử dụng bê tông nhựa hạt mịn, Tính toán khối lượng công tác: Khối lượng công tác phần kết cấu nhịp: Phần cầu chính Bảng tính toán xác định thể tích các khối đúc hẫng STT Tên đốt Tên mặt cắt Chiều dài đốt X (m) Diện tích mặt cắt Thể tích V(m3) 1 K0 S16 59.00 31.9528 2 K0 S15 1.5 57.50 31.9528 47.9292 3 K0 S14 5.5 52.00 14.7242 84.4267 4 K1 S13 4 48.00 13.8962 57.2408 5 K2 S12 4 44.00 13.1366 54.0656 6 K3 S11 4 40.00 12.4445 51.1622 7 K4 S10 4 36.00 11.8189 48.5268 8 K5 S9 4.5 31.50 11.1933 51.7774 9 K6 S8 4.5 27.00 10.6491 49.1454 10 K7 S7 4.5 22.50 10.1850 46.8768 11 K8 S6 4.5 18.00 9.7995 44.9651 12 K9 S5 4.5 13.50 9.4912 43.4041 13 K10 S4 4.5 9.00 9.2587 42.1872 14 K11 S3 4.5 4.50 9.1005 41.3082 15 K12 S2 4.5 0.00 9.0153 40.7606 16 1/2HL S1 1 -1.00 9.0153 9.0153 Tổng thể tích 712.7914 Thể tích khối đúc phần dầm hộp có chiều cao thay đổi: Vh thay đổi = 4 x 712.7914 = 2851,1656 m3 Phần dầm hộp đúc trên giàn giáo có chiều cao không đổi h = 3 m, chiều dày bản đáy cũng không đổi bằng 40 cm, chiều dày bản sườn không đổi ts = 40 cm. Như vậy tiết diện không đổi có diện tích mặt cắt ngang A = 9.0153 m2. Thể tích phần khối đúc phần dầm hộp đúc trên giàn giáo là: Vh không đổi = A x 19 x 2 = 9.0153 x 19 x 2 = 342.5814 m3 Thể tích bê tông phần vách trên trụ là: Avách = 24,1623- 1.76= 22.4023 m2 Vvách = 2xV1vách = 4 x (3 x Avách ) = 4 x (3 x 22.4023) = 268.8276 m3 Thể tích bê tông phần nhịp liên tục là: Vliên tục = Vh thay đổi + Vh không đổi + Vvách = 3462.5746 m3 Phần cầu dẫn Thể tích dầm Super T của cầu dẫn: Vdc=n.V1dầm=2x5x28.7=287 m3 Thể tích của dầm ngang: Vdn=0.25x1.42x2.35x4x6x2=40.04m3 Thể tích bản: Vb= 2x40x2.40= 192 m3 Thể tích của tấm đúc sẵn: VT= 2x40x0.128 = 10.2 m3 Thể tích bê tông phần nhịp cầu dẫn: Vnhịp cầu dẫn = VDc + VDn + VB + VT = 287+ 40.04+ 192+ 10.2 = 529.24 m3 Thể tích bê tông kết cấu nhịp toàn cầu Vkết cấu nhịp toàn cầu = Vliên tục + Vnhịp cầu dẫn = 3991.82 m3 Tính toán khối lượng công tác của trụ mố Khối lượng mố cầu Mố Bệ mố Tường cánh Tường đỉnh Tường trước Tổng A1 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 A6 97.500 25.510 20.735 111.240 254.985 Vậy : Tổng khối lượng công tác bê tông mố: Vmố = 509.97 m3 Khối lượng bản quá độ cho cầu: V=11.2 m3 Khối lượng trụ cầu Trụ Chiều cao (m) Xà mũ (m3) Thân trụ Bệ trụ Tổng P2 10.300 40.320 114.742 552.000 707.062 P3 17.500 0.000 409.472 768.000 1177.472 P4 18.100 0.000 423.511 768.000 1191.511 P5 8.200 40.320 91.348 552.000 683.668 Tổng 80.640 1039.073 2640.000 3759.713 Tổng khối lượng bê tông trụ: V= 3759.713 m3 Tính toán khối lượng công tác lan can và lớp phủ mặt cầu Lan can: VLan can = 2 x ALan can x Llan can = 2 x 0.3 x 374.2 = 224.52 m3 Diện tích lớp phòng nước dày 0.4 cm: APhòng nước = 11 x 374.2 = 4116.2 m2 Thể tích bê tông nhựa: VBê tông nhựa = 0.075 x A = 0.075 x 11 x 374.2 = 308.715 ( m3 ) Xác định sức chịu tải của cọc: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Bêtông: =30 MPa Cốt thép chịu lực: fy =400 MPa Công thức tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu: =j.Pn Trong đó : Pn=0.8x( 0.85 x x Ac + fy x As) (đối với cấu kiện có cốt thép đai thường, điều 5.7.4.4). Với: j : hệ số sức kháng, j = 0.75 (5.5.4.2.1 22 TCN 272-05) Ac : Diện tích nguyên của bê tông(m2) fc: Cường độ chịu nén của bê tông ở 28 ngày, fc =3000 (T/m2) As : Diện tích cốt thép chịu lực (m2). Chọn sơ bộ: 1825 cho cọc D=1m, và 2435 cho cọc D=1.5m, 5036 cho cọc D=2m D=1m: As==0.0088 m2 Ac==0.785 m2 = > 0.8 D=1.5 m: As==0.023 m2 Ac==1.767 m2 = > 0.8 D=2.0 m: As==0.05 m2 =3.142 m2 > 0.8 ( Hàm lượng cốt thép thoả mãn điều 5.13.4.5.2 22 TCN 272-05) fy: giới hạn chảy của thép chịu lực, fy =40000( T/m2) Với cọc D = 1m: ị=0.75x0.8x[0.85x3000x(0.785-0.0088)+40000x0.0088] = 1487.71 ( T ) Với cọc D = 1.5m: ị=0.75x0.8x[0.85x3000x(1.767- 0.023)+40000x0.023] = 3423.993 ( T ) Với cọc D = 2m: ị=0.75x0.8x[0.85x3000x(3.142-0.05)+40000x0.05] = 6322.109( T ) Sức chịu tải tính toán theo đất nền: Trong đó: :hệ số chiết giảm do ảnh hưởng của nhóm cọc : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của mũi cọc qp: sức kháng đầu cọc danh định (T/m2) : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2) Qc: trọng lượng bản thân cọc ( T ). Tính toán sức kháng danh định của cọc gồm sức kháng thành bên và sức kháng mũi theo công thức của Reese và Wright (1977) (10.8.3.4 22 TCVN 272-05): Sức kháng thành bên: Với N53: qS=0,0028N (MPa) Với : qs=0,0021(N-53) + 0.15 (MPa) Sức kháng mũi cọc: qP=0,064.N (MPa) đối với N 60 qP=3.8 (MPa) đối với N > 60 Sức kháng tính toán phải xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm sẵn có trong điều kiện tương tự. (10.8.3.4.1) Sơ bộ chọn hệ số sức kháng cho cả sức kháng thành bên và sức kháng mũi là: =0.65 ( Điều 10.8.3.4.1 – Sức kháng tính toán phải được xác định bằng cách sử dụng các kinh nghiệm trong điều kiện tương tự ) Theo quy định của 10.8.3.9 22 TCN 272-05 ta cần chiết giảm sức kháng của cọc đơn do ảnh hưởng của nhóm cọc. Với khoảng cách các cọc chọn L=3D ta có hệ số chiết giảm =0.7 ( 10.8.3.9.3 22 TCN 272-05) Tính sức chịu tải của cọc D=1m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 45m Lớp N li Chiều sâu U (m) A(m2) qs qp QR 1 0.0 4.0 4.0 3.142 0.7854 0 2 5.4 12.5 16.500 3.142 0.7854 0.015 3 17.5 3.5 20.000 3.142 0.7854 0.049 4 22.0 11.0 31.000 3.142 0.7854 0.062 5 36.1 14.0 45.000 3.142 0.7854 0.101 2.31 348.632 Vậy QR = 348.632T Tính sức chịu tải của cọc D=1.5m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 50m Lớp N li Chiều sâu U (m) A(m2) qs qp QR 1 0.0 4.0 4.0 4.712 1.767 0 2 5.4 12.5 16.500 4.712 1.767 0.0152 3 17.5 3.5 20.000 4.712 1.767 0.049 4 22.0 11.0 31.000 4.712 1.767 0.061 5 36.1 19.0 50.000 4.712 1.767 0.1011 2.3104 608.413 Vậy QR =608.413 T Tính sức chịu tải của cọc D= 2.0m khi chiều dài cọc tính từ mặt đất tự nhiên là 57m Lớp N li Chiều sâu U (m) A(m2) qs qp P 1 0.0 4.0 4.0 6.283 3.14159 0 2 5.4 12.5 16.500 6.283 3.14159 0.01524 3 17.5 3.5 20.000 6.283 3.14159 0.049 4 22.0 11.0 31.000 6.283 3.14159 0.0616 5 36.1 26.0 57.000 6.283 3.14159 0.10108 2.3104 949.035 Vậy: QR = 949.035 T Sức kháng nhổ của cọc Theo quy định của điều 10.8.3.7.2: Sức kháng nhổ của cọc khoan đơn có thể ước tính theo cách tương tự như để xác định xác định sức kháng thành bên với cọc khoan đơn chịu nén. Chọn hệ số sức kháng nhổ =0.5 ta có sức kháng nhổ của cọc D = 2.0m có chiều dài từ mặt đất tự nhiên 57m ta có sức kháng nhổ của cọc đơn gồm sức kháng thành bên và trọng lượng bản thân của cọc: Trong đó: :hệ số chiết giảm do ảnh hưởng của nhóm cọc (=0.7 ) : hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của thân cọc qp: sức kháng thành bên danh định (T/m2) Qc: trọng lượng bản thân cọc ( T ). Vậy sức kháng nhổ của cọc đơn D2.0m : P = 1236.347T Tính toán sơ bộ móng của mố trụ: Số liệu địa chất: Lớp Chiều dày(m) Mô tả NTB 1 4 Đất đắp ( cát pha lẫn đá ) 0.0 2 12.5 Sét béo, xanh, xám đen, mềm đến trung bình cứng 5.4 3 3.5 Sét béo, nhiều màu (nâu, xám, vàng) rất cứng 17.5 4 11 Cát pha, vàng xám, xanh xám, chặt vừa 22.0 5 Rất dày Cát pha, vàng xám, xanh xám, chặt 36.1 Xác định số cọc tại mố A1 , A6 Số cọc của mố A1: Xác định tải trọng tác dụng lên mố A0 : Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân mố và trọng lượng kết cấu nhịp Trọng lượng bản thân mố: PMố = 2.5xVMố = 2.5 x 254.985 = 637.463 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( Hệ dầm, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = T/m Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.40 x 2.5 = 6.00 T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối tại mố: 40 m Đah áp lực gối tại mố 1 Diện tích đường ảnh hưởng áp lực mố: w = 20 DC = PMố+ (gdầm + gbản + glan can ) x w = 637.463 + ( 10.22 + 6.00 + 1.44 ) x 20 = 990.663 T DW = glớp phủ x w = 1.856 x 20 = 37.120 T Hoạt tải: do tải trọng HL93 Xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế: w=0.93T/m 40 m 1 4.3m 4.3m P=14.5T P=14.5T P=3.5T 0.89 0.79 LL = nxmx[(1+).(Pi .yi)+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , ( n = 1, 2, 3 ). m : Hệ số làn xe, ( m = 1.2, 1, 0.85 ) (3.6.1.1.2 22 TCVN272-05) IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi, yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m LL1l(Xe tải)= 1 x 1.2 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20} = 58.524(T) LL2l(Xe tải)= 2 x 1 x {1x[14.5x(1 + 0.89) + 0.79 x 3.5)] + 0.93 x 20} = 97.54 (T) LL3l(Xe tải)= 3 x 0.85 x {1x[14.5x(1 + 0.87) + 0.739 x 3.5)] + 0.93 x 16.5} = 124.3635 (T) Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn thiết kế P=11T 1 40 m 1.2m 0.97 P=11T w=0.93T/m LL1l(Xe 2 trục) = 1 x 1.2 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 48.324(T) LL2l(Xe 2 trục) = 2 x 1 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]=80.54 (T) LL3l(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x[1x11x( 1+0.97 ) + 0.93 x 20]= 102.688 (T) Vậy: LL= max(LL(Xe tải), LL(Xe 2 trục) ) = 124.364 (T) Tổng tải trọng tính toán dưới đáy bệ mố ở trạng thái giới hạn cường độ Ilà: PĐáy bê =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL PĐáy bệ = 1.25x 990.663 + 1.5x 37.12 + 1.75 x 124.364 =1511.645 ( T ) Số cọc được xác định sơ bộ theo công thức: nc = bxP/Pcọc Trong đó: b: Hệ số kể đến tác dụng của tải trọng ngang và mô men uốn (sơ bộ chọn b=1.5 ) P (T) : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng mố, trụ. Pcọc = min (Pvl, Pnđ). Xác định số lượng cọc khoan nhồi cho móng mố A1: Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: PĐáy bê = 1511.645 (T) Dự kiến dùng cọc D=1m mũi cọc đặt ở cao độ - 42.6m, các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D: đường kính cọc khoan nhồi). Pcọc = Min (QR, PVl) = Min (348.632, 1487.71) = 348.632 (T) Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = (cọc). Dùng 8 cọc khoan nhồi f1000 mm bố trí cự ly các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên hình vẽ. Số cọc mố A11 Do tính đối xứng của mố cầu và cấu tạo tương tự địa chất ở hai bên bờ sông (theo đề bài ra) nên ta chọn số cọc ở mố A6 là n =8 cọc, có cấu tạo và bố trí với cao độ mũi cọc -42.9m trên bệ tương tự như mố A0 Xác định số cọc tại trụ P2 - P5 Số cọc của trụ P2: Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: Trọng lượng bản thân trụ: Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.5 x 390.433= 937.039 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = + = 9.099 T/m Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.468 x 2.4 = 5.923 T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối: Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: j = 33 DC = PTrụ+ (gdầm + gbản + glan can) x w = 937.039 +( 9.099 + 5.923 + 1.44 ) x 33= 1480.302 (T) DW = glớp phủ x w = 1.856 x 33 = 61.256 (T) Hoạt tải:do tải trọng HL93. ứng lực phải được lấy giá trị lớn hơn trong các trường hợp TH1: Theo quy định của quy trình 22TCN 272-05 (điều 3.6.1.3.1) : Đối với các mômen âm giữa các điểm uốn ngược chiều khi chịu tải trọng rải đều trên các nhịp và chỉ đối phản lực gối giữa thì lấy 90% hiệu ứng của hai xe tải thiết kế có khoảng cách trục bánh trước xe này đến trục bánh sau xe kia là 15000mm tổ hợp 90% hiệu ứng của tải trọng làn thiết kế, khoảng cách giữa các trục 145KN của mỗi xe tải phải lấy bằng 4300mm. LL = 90%.[n.m.(1+).(Pi .yi )+ n.m.Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m: Hệ số làn xe, m = 0.85 (3.6.1.1.2 22 TCVN272-05) IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. j: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn, Wlàn = 0.93 T/m . LL(Xetải) = 0.9x3x0.85x{1x(1+0.8697+0.4512+0.2848)x14.5+ +1x(0.8697+0.1545)x3.5 + 0.93x33} = 165.372 (T) TH2: xe tải thiết kế + tải trọng làn LL(Xe tải) = 3x0.85x{1x(1+0.8697)x14.5 + 1x0.8697x3.5 + 0.93x33} = 155,154 (T) TH3: Xe 2 trục thiết kế và tải trọng làn: LL(Xe 2 trục) = 0.9x3 x 0.85 x {1 x[11x(1+0.96] + 0.93x 33} = 133.268 (T) Vậy: LL = max ( LLTH! , LLTH2 , LLTH3 ) = 165.372 (T) Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài ở TTGHCĐ1 là : PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL =1.25x 1480.302 + 1.5x 61.256 + 1.75x 165.372 = 2231.662 T Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: PĐáy đài = 2231.662 (T) Với phản lực đó ta chọn cọc đường kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 49.5m Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D : Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có: P = Min (Pđn , PVl) = Min (608.413, 3423.993 ) =608.413( T ) Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = = 5.5 (cọc). Dùng 8 cọc khoan nhồi f1500 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên bản vẽ. Mặt bằng móng trụ P3 Số cọc ở các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 Các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 phần cầu dẫn có cấu tạo giống nhau, chỉ khác nhau là do chiều cao của thân trụ khác nhau để nâng dần cao độ cầu (Độ dốc 4%).Do đó tải trọng tác dụng tại đáy đài có thể sơ bộ lấy giống nhau và giống trụ P3 là trụ có chiều cao lớn nhất.Vì vậy các trụ P1, P2 , P8,P9,P10 có cùng số cọc và cùng mặt bằng móng như trụ P3. Xác định số cọc tại trụ P2, P5 Tải trọng thường xuyên (DC, DW): gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: Trọng lượng bản thân trụ: Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 707.062 = 1696.9488 T Trọng lượng kết cấu nhịp ( hệ dầm mặt cầu, kết cấu bản mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng hệ dầm mặt cầu ( dầm chủ + dầm ngang): gdầm = T/m Trọng lượng kết cấu bản mặt cầu: gbản = 2.4 x 2.4 = 5.76 T/m Trọng lượng kết cấu nhịp chính: gnhịp ==26.793 T/m Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối ( gần đúng ): 40m 80m 1 Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: w1 = 20, w2 = 40, w = 60 DC = PTrụ + (gcầu dẫn + glan can )xw1 + (g dầm liên tục + glan can)xw2 = 1696.9488 + (10.22 + 5.76 + 1.44 ) x 20 + ( 26.793 +1.44 ) x 40 = 3174.6688 (T) DW = glớp phủ x w = 1.856 x 60 = 111.36 ( T ) Hoạt tải: do tải trọng HL93 (LL) bao gồm 3 trường hợp, chọn trường hợp lớn hơn TH1: 90% (2 xe tải thiết kế và tải trọng làn thiết kế ) 4.3m 15m 4.3m 4.3m 14.5T 3.5T 14.5T w(LL) = 0.93T 14.5T 14.5T 3.5T 0.893 0.946 0.759 0.705 0.651 40m 80m 1 4.3m LL = 90% x n x m x [(1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải)= 0.9x3x0.85 x [1x14.5x(1+0.893+0.759+0.705) + + 1x3.5x(0.9463+0.6513) + 0.93 x 60] = 252.601 (T ) TH2: Xe tải thiết kế + tải trọng làn 40m 80m 1 4.3m 4.3m 14.5T 3.5T 14.5T w(LL) = 0.93T 0.893 0.946 LL = n x m x [(1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi :Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn : Tải trọng làn , Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải)= 3x0.85 x [1x14.5x(1 + 0.9463) + 1x3.5x 0.893 + 0.93 x 60 ] = 222.224 (T ) TH3: xe hai trục thiết kế+ tải trọng làn: 40 m 80m 1 1.2m 11T 11T w(LL) = 0.93T 0.9636 LL(Xe 2 trục) = 3 x 0.85 x [1x11x(1 + 0.9636 ) + 0.93 x 60] = 197.369 (T) Vậy: LL = max (LLTH1, LLTH2, LLTH3 ) = 252.601 ( T ) Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài là: PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL =1.25 x 3174.6688 + 1.5 x 111.36 + 1.75x 252.601 = 4577.388 T Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: PĐáy đài = 4577.388 (T) Với phản lực đó ta chọn cọc đường kính là 1.5m với cao độ mũi cọc là - 54.9m Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D : Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có : P = Min (Pđn , PVl) = Min (608.413, 3423.993 ) =608.413 ( T ) Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = (cọc). Dùng 16 cọc khoan nhồi f1500 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên hình vẽ. Mặt bằng móng trụ P2 Trụ P5 cũng sử dụng loại cọc và cách bố trí tương tự như trụ P2 Xác định số cọc của trụ P3 Tải trọng thường xuyên (DC , DW): gồm trọng lượng bản thân trụ và trọng lượng kết cấu nhịp: Trọng lượng bản thân trụ: Ptrụ = 2.4 x Vtrụ = 2.4 x 1177.472 = 2825.932 ( T ) Trọng lượng kết cấu nhịp (Hệ dầm mặt cầu, lớp phủ, lan can): Trọng lượng lớp phủ: glp = 75x10-3x11x2.25 = 1.856 T/m Trọng lượng lan can: glan can = 2 x 0.3 x 2.4 = 1.44 T/m Trọng lượng hệ dầm mặt cầu: gnhịp biên = 26.793 T/m gnhịp giữa = =28.512T/m Vẽ đường ảnh hưởng áp lực gối trụ P6 ( gần đúng) Diện tích đường ảnh hưởng áp lực trụ: DC = PTrụ + gnhịp biên x w1 + gnhịp giữa xw2 + glan can x w = 2825.932 + 26.793 x 40 + 28.512 x 60 + 1.44 x 100 = 6742.136 ( T ) DW = glớp phủ xw = 1.856 x 100 = 185.6 ( T ) Hoạt tải:do tải trọng HL93 (LL) gồm 3 trường hợp lấy trường hợp lớn hơn TH1: 90%( 2 xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế ): LL = 90%.n.m.[ (1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn: Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải) = 0.9x3x0.85x [1x14.5x(1+0.9463+0.8392+0.8033) + 3.5x(0.9641+0.7675) + 0.93 x 100] = 346.77 ( T ) TH2: xe tải thiết kế + tải trọng làn thiết kế: LL = n.m.[ (1+).(Pi .yi )+ Wlàn.w] Trong đó: n : Số làn xe , n = 3. m : Hệ số làn xe, m = 0.85 IM : Lực xung kích (lực động) của xe, khi tính thành phần móng nằm hoàn toàn dưới mặt đất thì không cần xét lực xung kích (3.6.2.1) nên (1+) = 1. Pi , yi : Tải trọng trục xe, tung độ đường ảnh hưởng. w: Diện tích đường ảnh hưởng. Wlàn: Tải trọng làn, Wlàn = 0.93T/m . LL(Xe tải) = 3x0.85x [1x14.5x(1+ 0.9641 )+ 1x3.5 x 0.9463 + 0.93 x 100] = 318.218 ( T ) TH3: xe hai trục thiết kế + tải trọng làn thiết kế: LL(Xe 2 trục) = 3x0.85x [1x 11x(1+0.99 ) + 0.93 x 100] = 292.97 ( T ) Vậy: LL= max (LLTH1 , LLTH2, LLTH3) = 346.77 ( T ) Tổng tải trọng tính toán dưới đáy đài ở trạng thái cường độ I là : PĐáy đài =1.25 x DC + 1.5 x DW + 1.75 x LL =1.25x 6742.136+ 1.5x 185.6 + 1.75x 346.77 = 9312.96 T Phản lực tại gối do tổ hợp tải trọng ở trạng thái giới hạn cường độ I là: PĐáy đài = 9312.96 (T) Với phản lực đó ta chọn cọc đường kính là 2.0 m với cao độ mũi cọc là -73.3m Các cọc được bố trí trong mặt phẳng sao cho khoảng cách giữa tim các cọc a ³ 3D (D : Đường kính cọc khoan nhồi). Ta có : Pc = Min (Pđn , PVl) = Min (949.035, 6322.109) = 949.035 ( T ) Vậy số lượng cọc sơ bộ là : nc = = 18.55 (cọc). Dùng 20 cọc khoan nhồi f2000 mm, cự ly các cọc và chiều dài cọc được thể hiện trên hình vẽ. Mặt bằng móng trụ P3 Số cọc tại trụ P4 Trụ P4 ta cũng sử dụng cọc và cách bố trí tương tự như trụ P3 Tổ chức thi công và xây dựng Mực nước thi công (MNTC) là +5.65m Với mực nước thi công như trên thì có thể coi 2 mố A1 và A6 , 2 trụ T2, T5 là thi công trên cạn, các trụ còn lại thi công dưới nước. Thi công mố A1 , A6 San ủi mặt bằng thi công. Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi đường kính D = 1m. Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm f’c =10 tại cao độ đáy bệ Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ mố, thân mố, mũ mố. Đổ bê tông tại chỗ bệ mố, thân mố, mũ mố. Hoàn thiện mố: Tháo dỡ ván khuôn, thi công bấc thấm đất đắp sau mố, xây 1/4 nón, hoàn thiện mố, thanh thải lòng sông. Thi công trụ trên cạn San ủi đất bãi sông tạo mặt bằng thi công. Lắp dựng máy khoan, tiến hành thi công cọc khoan nhồi. Đào hố móng bằng máy xúc kết hợp với thủ công. Đổ lớp bê tông đệm dày 10cm f’c=10 tại cao độ đáy đài. Lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép bệ trụ, thân trụ, mũ trụ. Đổ bê tông tại chỗ bệ trụ, thân trụ, mũ trụ. Hoàn thiện trụ: Tháo dỡ ván khuôn, hoàn thiện trụ, thanh thải lòng sông. Thi công trụ dưới nước Hạ ống vách:  Xác định vị trí tim trụ và tim cọc. Lắp dựng giá búa trên hệ nổi. Đóng cọc định vị, hàn giằng các cọc định vị. Lắp dựng hệ thống khung dẫn hướng ống vách. Dùng cần cẩu búa rung trên hệ nổi hạ ống vách Thi công cọc khoan nhồi. Lắp dựng máy khoan trên hệ nổi, tiến hành thi công cọc khoan nhồi đường kính D = 2.0m Thi công vòng vây cọc ván thép: Lợi dụng ống vách lắp đặt vành đai khung dẫn hướng. Rung hạ cọc ván thép đến cao độ thiết kế. Thiết lập vòng vây cọc ván thép. Đáo hút đất trong vòng vây cọc ván thép đến cao độ thiết kế. Thi công lớp bê tông bịt đáy. Thi công đổ bê tông bệ trụ: Hút nước hố móng. Đập đầu cọc Lắp đặt ván khuôn, cốt thép. Đổ bê tông bệ trụ. Thi công đổ bê tông thân trụ: Dùng hệ ván khuôn, lắp đặt cốt thép và các chi tiết chôn sẵn phục vụ thi công dầm. Đổ bê tông thân trụ. Hoàn thiện trụ: Tháo dỡ ván khuôn, hoàn thiện trụ, thanh thải lòng sông. Thi công kết cấu nhịp Phần cầu dẫn Trình tự thi công: Thi công đường công tác sau mố. Lắp dựng giá lao dầm chuyên dụng (loại giá lao mút thừa). Bố trí đường ray cho xe goòng. Dùng xe goòng vận chuyển dầm vào vị trí. Dùng pa lăng kéo dầm ra khỏi xe goòng và lao dầm vào nhịp thi công bằng thiết bị lao dầm chuyên dụng (loại giá lao mút thừa). Lao dầm và sàng ngang dầm vào vị trí thiết kế. Hạ dầm xuống đỉnh trụ, cố định dầm và tiến hành lao các dầm tiếp theo. Thi công dầm ngang và phần bản mặt cầu đổ tại chỗ cho hệ dầm Super T. Phần cầu liên tục Phần thi công trên đà giáo treo: Lắp đặt và cố định dàn giáo, ván khuôn. Lắp đặt cốt thép, căng kéo các bó thép dự ứng lực căng ngoài phục vụ thi công, đổ bê tông kết cấu nhịp. Bảo dưỡng bê tông và dỡ bỏ các bó thép sau khi thi công xong. Phần thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng: Chuẩn bị vật tư, thiết bị cho thi công dầm hộp liên tục Thi công khối Ko trên các đỉnh trụ T3 , T4 trên đà giáo mở rộng trụ. Thi công các đốt tiếp theo - đốt đúc trên đà giáo bằng xe đúc chuyên dụng, đúc từng đốt cân bằng 2 bên trụ. Hợp long nhịp biên sau đó tháo giàn giáo đốt D0, cắt các thanh liên kết tạm của kết cấu nhịp Hợp long nhịp giữa. Hoàn thiện kết cấu nhịp. Thống kê khối lượng vật liệu dùng trong công trình Khối lượng bê tông sẽ được tính dựa theo kích thước hình học của các cấu kiện còn khối lượng cốt thép sẽ được tính dựa vào tỷ lệ so với bê tông của các công trình đã xây dựng và theo định mức dự toán cơ bản của Bộ xây dựng ban hành. Tổng mức đầu tư được lập dựa trên những căn cứ sau : Sự thống kê vật liệu toàn cầu. Định mức dự toán XDCB số 1242/1998/QĐ-BXD ngày 25 tháng 11 năm 1998 của Bộ xây dựng Giá ca máy và thiết bị xây dựng số 1260/1998/QĐ-BXD ngày 28 tháng 11 năm 1998 của Bộ xây dựng Giá vật tư, vật liệu lấy theo mặt bằng giá tại thời điểm lập. Tiền lương và các khoản phụ cấp theo thông tư số 23/BXD-VTK ngày 15 tháng 12 năm 1994 của Bộ xây dựng Thông tư số 01/1999/TT-BXD ngày 16 tháng 01 năm 1999 của Bộ xây dựng, hướng dẫn lập dự toán công trình xây dựng cơ bản theo luật thuế giá trị gia tăng và thuế thu nhập doanh nghiệp. Các chi phí theo tỷ lệ được rút ra từ các công trình đã làm. Thống kê vật liệu toàn cầu và lập tổng mức đầu tư được thể hiện dưới dạng bảng như sau : Thống kê khối lượng vật liệu chủ yếu của phương án 1 STT Hạng mục công trình Chỉ tiêu VL Khối lượng A. Kết cấu phần trên 1 Bê tông dầm Super T 40m +dầm ngang =55MPa 327.04 2 Bê tông bản mặt cầu (Phần dầm Super T)+ tấm đúc sẵn =30MPa 202.2 3 Bê tông dầm hộp liên tục =55MPa 3462.57 4 Bê tông át phan mặt cầu 308.7 5 Bê tông lan can =30MPa 224.52 6 Cốt thép thường dầm Super T (170kg/1m3) fy=400MPa 55.59 7 Cốt thép thường bản mặt cầu (Phần dầm Super T), (170kg/1m3) fy=400MPa 34.37 8 Cốt thép thường dầm hộp liên tục (160kg/1m3) fy=400MPa 554.01 9 Cốt thép lan can (100kg/1m3) fy=400MPa 22.45 10 Cốt thép CĐC Super T (23.25kg/1m3) 12.7mm 76.04 11 Cốt thép C.Đ.C dầm hộp liên tục(64.5kg/1m3) 15.2mm 223.34 12 Gối cao su 18.00 13 Điện chiếu sáng 40.00 B. Kết cấu phần dưới 15 Bê tông mố + Bản liên tục nhiệt =30MPa 521.17 16 Bê tông thân trụ =30MPa 1039.07 17 Bê tông xà mũ, bệ kê gối trụ cầu dẫn =30MPa 80.64 18 Bê tông bệ móng trụ =30MPa 2640 21 Cốt thép mố ( 90kg/1m3) fy=400MPa 47.05 22 Cốt thép thân trụ (100kg/1m3) fy=400MPa 103.9 23 Cốt thép xà mũ, bệ kê gối trụ cầu dẫn,(100kg/1m3) fy=400MPa 8.06 24 Cốt thép bệ móng trụ (100kg/1m3) fy=400MPa 264.0 25 Cọc khoan nhồi D100 cm 768.00 26 Cọc khoan nhồi D150cm 1728 27 Cọc khoan nhồi D200 cm 2400 Tổng mức đầu tư phương án 1 Số hiệu đơn giá Hạng mục Đơn vị Khối lợng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng) G Tổng mức đầu t đồng A+B+C+D 92,632,998,600 A Giá trị dự toán xây lắp đồng AI+AII 73,169,825,118 AI Xây lắp chính đồng I+II 70,355,601,075 I Kết cấu phần trên 35,293,917,000 1 Bê tông át phan mặt cầu m3 308.7 1,300,000 401,310,000 2 Bê tông lan can m3 224.52 600,000 134,712,000 3 Thép lan can T 22.452 6,500,000 145,938,000 4 Bê tông dầm cầu m3 3789.61 6,500,000 24,632,465,000 5 Cthép thờng bản - dầm cầu T 666.42 7,500,000 4,998,150,000 6 Cốt thép DƯL dầm cầu T 299.38 12,000,000 3,592,560,000 7 Gối cao su loại nhỏ cái 10 6,000,000 60,000,000 8 Gối cao su loại lớn cái 8 60,000,000 480,000,000 9 Khe co dãn 10cm m 2 8,000,000 16,000,000 10 Khe co dãn 20cm m 2 20,000,000 40,000,000 11 Lớp phòng nớc m2 4116.2 110,000 452,782,000 12 Điện chiếu sáng cột 40 8,500,000 340,000,000 II Kết cấu phần dới 35,061,684,075 13 Bê tông mố m3 521.17 800,000 416,936,000 14 Bê tông trụ m3 1039.07 800,000 831,256,000 15 Cốt thép mố T 47.05 7,000,000 329,350,000 16 Cốt thép trụ T 103.9 7,500,000 779,250,000 17 Cọc khoan nhồi F100cm m 768 3,000,000 2,304,000,000 18 Cọc khoan nhồi F150cm m 1728 4,500,000 7,776,000,000 19 Cọc khoan nhồi D200cm m 2360 7,500,000 17,700,000,000 20 Công trình phụ trợ % 7 I +II 4,924,892,075 AII Xây lắp khác % 4 AI 2,814,224,043 B Chi phí khác(Tạo MB, QLDA..) % 6 A 4,390,189,507 C Dự phòng % 10 A+B 7,756,001,463 D Trợt giá % 10 A 7,316,982,512 E1 Các chỉ tiêu kinh tế E2 Chỉ tiêu toàn bộ 1m2 mặt cầu đ/m2 g/f 20,629,120