Đồ án Thiết kế cầu dây văng theo quy trình thiết kế cầu 22TCN – 272 - 2001

ứng dụng công nghệ mới nhưng có ưu tiên việc tận dụng thiết bị công nghệ thi công quen thuộc đã sử dụng trong nước. - Đảm bảo tính khả thi trong quá trình thi công. - Đạt hiệu quả kinh tế cao , giá thành rẻ. Phần I : Thiết kế sơ bộ các Phương án cầu Chương I : Phương án sơ bộ I Thiết kế Cầu dây văng I – Giới thiệu chung về phương án I.1 – Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình thiết kế : 22TCN – 272 – 01 Bộ Giao thông vân tải - Tải trọng thiết kế : HL93 , đoàn Người bộ hành 300 Kg/m2 I.2 – sơ đồ kết cấu I.2.1 – Kết cấu phần trên - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 3x33+90+187+90+2x33 - Kết cấu cầu không đối xứng gồm 5 nhịp dẫn 33 m và hệ cầu dây văng ba nhịp . - Chiều cao cột tháp dự tính : 53.05 m tính từ đỉnh bệ tháp - Mặt cắt ngang dầm có chiều cao không đổi dạng TT . - Chiều dài một khoang sơ bộ chọn 8 m . - Số lượng dây cho một cột tháp 22 dây - Các dầm ngang được bố trí trên suốt chiều dài dầm dọc với khoảng cách 4m một dầm ngang . - Vật liệu chế tạo kết cấu nhịp : + Bê tông mác 400 + Cốt thép cường độ cao dùng các loại tao đơn 7 sợi . + Thép cấu tạo dùng thép CT3 I.2.2 – Kết cấu phần dưới 1 - Cấu tạo tháp cầu : - Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ . Bê tông chế tạo M300 - Phương án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đường kính f 1,5 m. 2- Cấu tạo trụ cầu : - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300 - Trụ cầu dẫn : được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi D= 120 cm -Trụ cầu chính : được xây dựng trên móng cọc khoan nhồi D= 150 cm - Phương án móng : Móng cọc đài cao . 3 - Cấu tạo mố cầu - Mố cầu dùng loại mố U BTCT , đổ tại chỗ mác bê tông chế tạo M300. - Mố của kết cấu nhịp được đặt trên móng cọc khoan nhồi f1.2 m. III– Tính toán kết cấu nhịp cầu dây văng II.1 – Chọn sơ đồ nhịp cầu Nghiên cứu các đặc điểm địa chất - địa hình - thủy văn và kiến trúc cảnh quan xung quanh, điều kiện kinh tế - xã hội - chính trị của các vùng mà tuyến đi qua. Ta quyết định chọn phương án cầu dây văng ba nhịp có hai mặt phẳng giàn dây đối xứng qua tháp cầu. Sơ đồ phân nhịp 90 + 187 + 90 m. Từ những phân tích đã nêu ở trên ,áp dụng cụ thể cho phương án cầu ở đây ,chọn : - Chiều dài khoang dầm d=8 m. - Chiều dài khoang dầm giữa nhịp chính dg=(0,7-0,8)d = 7 m - Chiều dài khoang dầm cạnh tháp dt= (1,1-1,2)d = 10 m II.2 – hình dạng và chiều cao dầm cứng Theo thống kê các cầu dây văng trên thế giới và trong nước đã và đang xây dựng, tỉ số chiều cao dầm chủ = á . Vậy sơ bộ ban đầu chọn dầm chủ có mặt cắt ngang gồm hai chữ T có kích thứơc như hình vẽ . II.3 – Lựa chọn các thiết bị phụ cho cầu dây văng Hiện nay, các tao cáp đơn được sử dụng rộng rãi cho kết cấu BTCT Ư.S.T và cầu dây văng vì các tao đơn dễ vận chuyển, dễ lắp đặt và thích hợp với hệ neo thông dụng nhất hiện nay là neo kẹp. Sử dụng loại tao đơn gồm 7 sợi thép f5 đường kính ngoài 15,2 mm. Đồng thời sử dụng dây văng được tổ hợp từ các tao thép giảm được độ giãn của dây ( do độ võng của trọng lượng bản thân gây ra khi chịu tác dụng của hoạt tải ). Các tao thép được căng kéo riêng biệt và được ghép thành bó lớn trong các khối neo ở ngay hiện trường. Công tác lắp đặt dây văng rất đơn giản vì dây được lắp từng tao nhỏ lên không cần giàn dáo. Hệ neo dùng với loại dây văng này là neo kẹp 3 mảnh giống hệ neo dùng trong cầu BTCT - ƯST. Khối neo là khối thép hình trụ có khoan các lỗ hình côn để luồn các tao thép và các tao thép này được kẹp chặt bằng nêm 3 mảnh hình côn có ren răng. Bên ngoài khối neo được ren răng và dùng một êcu đủ lớn để xiết neo theo nguyên tắc vặn bu - lông. Phương án dùng dây văng tổ hợp từ các tao thép 7 sợi và hệ neo kẹp là phương án tối ưu nhất vì so với các dây văng sử dụng cáp xoắn ốc hay cáp kín thường phải dùng neo đúc, loại neo này cần được đổ ở nhiệt độ 4500á 5000 là yêu cầu khó đảm bảo ở ngay tại công trường. Đồng thời việc vận chuyển lắp đặt các bó cáp lớn và dài sẽ gặp khó khăn hơn và việc điều chỉnh nội lực dây văng bằng cách thay đổi chiều dài dây cũng rất hạn chế. II.4 – Hình dạng và tiết diện của tháp cầu - Chiều cao tháp cầu được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau : +) Đảm bảo liên kết giữa dây văng và tháp +) Đảm bảo cho goc nghiêng của dây văng hơp lý trong quá trình chịu lực Góc nghiêng của dây văng giữa a = 20 25 o - Từ các phân tích trên ta chọn tháp cầu có các thông số như sau +) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 53.05 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 10.30 m +) Chiều cao từ tai neo đến dây văng thấp nhất : htt = 24.14 m +) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =18 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 2.5m 1 - Bảng tính toán góc nghiêng dây văng nhịp biên : Dây văng nhịp biên Dây văng nhịp giữa Dây x h ai (độ) Dây x h ai S1 10 24.14 67.50 S1' 10 24.14 67.50 S2 18 26.75 56.06 S2' 18 26.75 56.06 S3 26 28.25 47.37 S3' 26 28.25 47.37 S4 34 29.75 41.19 S4' 34 29.75 41.19 S5 42 31.25 36.65 S5' 42 31.25 36.65 S6 50 32.75 33.22 S6' 50 32.75 33.22 S7 58 34.25 30.56 S7' 58 34.25 30.56 S8 66 35.75 28.44 S8' 66 35.75 28.44 S9 74 37.25 26.72 S9' 74 37.25 26.72 S10 82 38.75 25.29 S10' 82 38.75 25.29 S11 90 40.25 24.10 S11' 90 40.25 24.10 II.5 – Tính toán nội lực II.5.1 – Tính tĩnh tải 1- Tính tĩnh tải giai đoạn I - Tĩnh tải giai đoạn I gồm có các bộ phân sau : +) Trọng lượng bản thân dầm chủ : DCdc +) Trọng lượng dầm ngang : DCdn +) Trọng lượng tai đeo dây văng : DCtd DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd - Tính trọng lượng dầm chủ: DCdc Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao dầm T H 183 cm Bề rộng mặt cầu Bcau 1600 cm Chiều rộng bản cánh dầm chủ bc 602 cm Bề rộng sườn dầm bs 122 cm Chiều dày bản cánh (bản mặt cầu) hc 25 cm Chiều dày bản cánh tính đổi hc' 31.71 cm Diện tích mặt cắt thực của dầm chủ A 43826 cm2 Trọng lượng dầm chủ dải đều DCdc 109.57 KN /m - Tính trọng lượng dầm ngang và tai đeo dây văng: DCdc, DCtd Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao dầm ngang hdn 158 cm Chiều dày dầm ngang ddn 30 cm Chiều dài dầm ngang Ldn 416 cm Trọng lượng 1 dầm ngang Pdn 49.3 KN Số dầm ngang trên toàn cầu ndn 94 dầm Khoảng cách giữa các dầm ngang adn 400 cm Chiều cao tai đeo htd 80 cm Chiều dày tai đeo dtd 80 cm Chiều dài tai đeo Ltd 100 cm Khoảng cách giữa các tai đeo atd 800 cm Trọng lượng 1 tai đeo Ptd 16 KN Số tai đeo trên toàn cầu ntd 44 chiếc Trọng lượng dầm ngang dải đều DCdn 12.1 KN /m Trọng lượng dầm tai đeo dải đều DCtd 2 KN /m - Tĩnh tải dải đều tiêu chuẩn giai đoạn I DCITC = DCdc+ DCdn+ DCtd = 109,57+12,1+ 2 = 123,67 KN/m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCITT = g.DCITC = 1,25 . 123,67 = 154,57 KN/m 2 - Tính tĩnh tải giai đoạn II - Tĩnh tải giai đoạn II gồm có các bộ phận sau : +) Trọng lượng gờ chắn bánh +) Trọng lượng phần chân lan can +) Trọng lượng lan can tay vịn +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu +) Trọng lượng phần lề Người đi bộ DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi các đại lượng Chiều dày h (cm) DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 5 1.15 KN/m2 Lớp bê tông bảo Vử 3 0.69 KN/m2 Lớp chống them 3 0.69 KN/m2 Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.24 KN/m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 12.03 cm Trọng lượng lớp phủ mặt cầu DWmcTC 2.77 KN/m2 Trọng lượng dải đều lớp phủ mặt cầu tính cho 1 dầm : DWmctc= 2,77. 5,25= 14,53 (KN/m) - Tính trọng lượng của lan can + tay vịn +gờ chắn bánh + lề Người đi bộ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1- Tính trọng lượng chân lan can Chiều rộng chân lan can ngoài Blcn 20 cm Chiều cao chân lan can ngoài Hlcn 25 cm Chiều rộng chân lan can trong Blct 20 cm Chiều cao chân lan can trong Hlct 25 cm Trọng lượng dải đều phần chân lan can DWlc 4.25 KN/m 2- Tính trọng lượng cột lan can và tay vịn Trọng lượng 1 ống thép tròn lan can Polc 237.49 KN Trọng lượng dải đều phần ống thép polc 1.294 m Trọng lượng 1 thép bản lan can Ptb 0.0407 KN/m Trọng lượng dải đều phần thép bản ptb 1.356 KN/m Trọng lượng dải đều lan can Pot 2.65 KN/m 3- Tính trọng lượng gờ chắn bánh Chiều rộng chân gờ Bg 25 cm Chiều rộng đỉnh gờ Hg 25 cm Trọng lượng dải đều của gờ chắn bánh DWg 1.41 KN/m 4 - Tính trọng lượng lề người đi bộ Bề rộng lề người đi bộ Ble 150 cm Chiều dày trung bình lề người đi bộ Hle 10 cm Trọng lượng lề người đi bộ DWNG 3.45 KN/m - Tính tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng = 14,53 + 4,25 + 2x 2,65 + 1,41 + 3,45 = 24,16 KN/m +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWIItt = g . DWIITC = 1,5. 24,16 = 36,24 KN/m 3 - Tổng hợp tĩnh tải 2 giai đoạn - Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTCI = 123,67 KN/m - Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTCII = 24,16 KN/m - Tĩnh tải tiêu chuẩn tổng cộng : DTC = 155,3 KN/m - Tĩnh tải tính toán giai đoạn I : DCTCI = 154,57 KN/m - Tĩnh tải tính toán giai đoạn II : DWTCII = 36,24 KN/m - Tĩnh tải tính toán tổng cộng : DTT = 190,81 KN/m II.5.2 – Tính hoạt tải 1 - Hoạt tải xe tính toán theo quy trình 22TCN – 272 - 01 - Hoạt tải xe HL 93 lấy theo quy trình 22TCN – 272 – 01 . Tuỳ thuộc vào dạng ĐAH mà xếp tải sao cho đạt được hiệu bất lợi nhất. +) Hệ số điều chỉnh tải trọng : hi = 1 +) Hệ số tải trọng của hoạt tải : gi = 1,75 +) Hệ số xung kích 1+IM/100 = 1+25/100 = 1,25 2 - Tính hệ số phân bố ngang - Nguyên tắc tính hệ số phân bố ngang. - Nội dung tính hệ số phân bố ngang +) Coi bản mặt cầu là dầm hẫng kê trên các gối cứng là các dầm chủ +) Vẽ ĐAH phản lực gối. +) Xếp tải trọng bất lợi theo phương ngang cầu +) Xác định tung độ ĐAH +) Tính hệ số phân bố ngang theo công thức. - Tính hệ số phân bố ngang . +) Xe tải thiết kế : gXT = =1,569 +) Xe 2 trục thiết kế : g2T = =1,569 +) Tải trọng làn : gL ==2,352 +) Tải trọng Người : gNG = =0,856 II.6 – Tính toán nội lực và chọn tiêt diện dây văng II.6.1 – Chọn loại cáp làm dây văng - Sử dụng loại cáp CĐC loại bó xoắn 7 sợi của hãng VSL có các chỉ tiêu như sau : +) Đường kính danh định : 15,2 mm +) Giới hạn chảy : fpy = 1670 Mpa +) Giới hạn bền : fpu = 1860 Mpa +) Cường độ sử dụng : f = b.fpu b = 0,45 với tổ hợp tải trọng chính b = 0,5 với tổ hợp tải trọng phụ b = 0,56 với tổ hợp tải trọng thi công => Cường độ sử dụng của cáp với tổ hợp tải trọng chính là : fsa = 0,45.1860.102 = 873 Mpa II.6.2 – Tính nội lực trong dây văng 1 – Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I - Nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I được tính với sơ đồ của giai đoạn thi công - Công thức tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn I +) Nội lực trong dây thứ i +) Nội lực trong dây giữa b- Bảng tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn I Dâyi ai (độ) Sinai SiI tĩnhKN Dây i ai (độ) Sinai SiI tĩnhKN 1 67.50 0.924 1338.46 1' 67.50 0.924 1338.46 2 56.06 0.830 1490.42 2' 56.06 0.830 1490.42 3 47.37 0.736 1680.54 3' 47.37 0.736 1680.54 4 41.19 0.659 1877.80 4' 41.19 0.659 1877.80 5 36.65 0.597 2071.47 5' 36.65 0.597 2071.47 6 33.22 0.548 2256.77 6' 33.22 0.548 2256.77 7 30.56 0.508 2431.84 7' 30.56 0.508 2431.84 8 28.44 0.476 2596.23 8' 28.44 0.476 2596.23 9 26.72 0.450 2750.15 9' 26.72 0.450 2750.15 10 25.29 0.427 2894.14 10' 25.29 0.427 2894.14 11 24.10 0.408 3028.84 11' 24.10 0.408 2839.54 2 – Tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải a- Công thức tính nội lực dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải - Nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải được tính với sơ đồ KCN cầu hoàn chỉnh trong giai đoạn khai thác. - Để tính nội lực trong dây văng do tĩnh tải dg2 và hoạt tải thì ta sử dụng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH nội lực trong dây văng sau đó xếp tải trọng lên ĐAH để tính nội lực - Nội lực trong các dây được tính với sơ đồ xếp tải trọng trên toàn cầu , riêng dây neo được tính với sơ đồ xếp hoạt tải tại nhịp giữa . - Nội lực do tĩnh tải giai đoạn II SttII = qttII . - Nội lực do hoạt tải +) Do tải trọng làn : SLantt = glan. qlan . v+ +) Do tải trọng Người : SNGtt = gNG. qNG . v+ +) Nội lực do xe tải : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất (với khoảng cách các trục sau của xe thay đổi từ 4,3 – 9 m ) PttXT = gxt . m.IM. +) Nội lực do xe 2 trục : Tiến hành đặt 1 xe tải lên ĐAH ở vị trí bất lợi nhất Ptt2T = gxt . m.IM. b- Đường ảnh hưởng nội lực trong dây văng - Đường ảnh hưởng nội lực dây 1 và 1’ - Đường ảnh hưởng nội lực dây neo (xếp tải trên nhịp giữa) c - Bảng tính toán nội lực trong dây văng do tĩnh tải giai đoạn II và hoạt tải A - Nội lực dây văng nhịp biên Dây thứi v+ v- v St IIKN S hoạt tải (KN) Si h max KN Xe tải Xe 2 trục Làn Người 1 5.96 -3.78 2.18 80.50 125.32 86.62 238.53 41.99 405.84 2 10.18 -4.37 5.81 210.54 196.95 135.38 389.72 68.61 655.27 3 12.34 -3.63 8.71 315.54 225.35 160.08 472.36 83.16 780.87 4 13.02 -2.03 11.00 398.50 245.30 167.78 498.43 87.75 831.48 5 13.47 -0.42 13.05 473.05 247.28 169.71 515.54 90.76 853.58 6 14.67 -0.52 14.14 512.61 220.34 151.10 561.47 98.85 880.66 7 15.96 -1.10 14.87 538.84 171.37 117.42 611.04 107.58 889.99 8 17.70 -2.40 15.30 554.49 145.97 99.45 677.42 119.26 942.65 9 21.27 -5.74 15.53 563.01 113.38 61.27 814.30 143.36 1071.04 10 27.88 -12.79 15.09 547.06 283.61 193.13 1067.33 187.90 1538.84 Dây neo 34.03 -18.80 15.24 551.52 346.38 235.15 1300.48 228.95 1875.82 B - Nội lực dây văng nhịp giữa Dây i v+ v- v S tĩnh IIKN S hoạt tải (KN) Si h max KN Xe tải Xe 2 trục Làn Người 1' 5.55 -2.67 2.89 113.52 123.54 85.01 231.74 40.80 396.08 2' 9.835 -3.078 6.757 244.90 190.72 132.17 376.47 66.28 633.47 3' 12.405 -2.462 9.943 360.37 224.52 155.91 474.85 83.60 782.97 4' 13.96 -1.622 12.338 447.17 240.24 165.54 534.37 94.08 868.69 5' 15.7 -1.026 14.674 531.84 255.71 174.84 600.98 105.80 962.49 6' 16.675 -0.811 15.864 574.97 253.19 172.92 638.30 112.37 1003.86 7' 17.748 -1.209 16.539 599.43 244.66 167.14 679.37 119.60 1043.64 8' 18.55 -1.885 16.665 604.00 231.59 158.16 710.07 125.01 1066.67 9' 19.058 -2.87 16.188 586.71 215.89 148.21 729.52 128.43 1073.84 10' 19.473 -4.389 15.084 546.70 207.58 141.80 745.40 131.23 1084.21 11' 19.48 -6.48 13 470.37 199.88 137.31 744.06 130.99 1074.93 3 – Tổng hợp nội lực trong dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dây i S tĩnh IKN St IIKN S hoạtmax KN S tổngKN Dây i St IKN St IIKN S hoạtmax KN S tổngKN 1 1338.46 80.50 405.84 1824.81 1' 1338.46 113.52 396.08 1848.06 2 1490.42 210.54 655.27 2356.24 2' 1490.42 244.90 633.47 2368.79 3 1680.54 315.54 780.87 2776.95 3' 1680.54 360.37 782.97 2823.87 4 1877.80 398.50 831.48 3107.78 4' 1877.80 447.17 868.69 3193.67 5 2071.47 473.05 853.58 3398.10 5' 2071.47 531.84 962.49 3565.80 6 2256.77 512.61 880.66 3650.04 6' 2256.77 574.97 1003.86 3835.60 7 2431.84 538.84 889.99 3860.66 7' 2431.84 599.43 1043.64 4074.91 8 2596.23 554.49 942.65 4093.37 8' 2596.23 604.00 1066.67 4266.91 9 2750.15 563.01 1071.04 4384.20 9' 2750.15 586.71 1073.84 4410.70 10 2894.14 547.06 1538.84 4980.04 10' 2894.14 546.70 1084.21 4525.05 11 3028.84 551.52 1875.82 5456.18 11' 2839.54 470.37 1074.93 4384.85 II.6.3 – Chọn tiết diện trong dây văng - Tiết diện của các dây văng được xác định theo công thức Trong đó : +) S : Nội lực tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng xác định với các hệ số tương ứng theo qui phạm hiện hành . +) ful : Cường độ tính toán của vật liệu làm dây, ful = 8370 (KG/cm2) Các công thức trên xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả năng làm việc của dây ( trường hợp dây nhiều khoang nhỏ ) . Theo đó tiết diện của tất cả các dây văng khác nhau . Tuy nhiên trong tính toán thiết kế khi sự khác biệt không lớn thì ta có thể chọn tiết diện của một số dây giống nhau hoặc do một số mục đích nào đó trong quá trình thiết kế thì ta cũng có thể tăng hoặc giảm tiết diện của một số dây. - Bảng chọn tiết diện dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi Si  max KN Aicm2 Số taon Chọn n tao Aichọn Dây i Si  max KN Aicm2 Số taon Chọn n tao Aichọn 1 1824.81 21.80 15.57 31 43.4 1' 1848.06 22.08 15.77 31 43.4 2 2356.24 28.15 20.11 31 43.4 2' 2368.79 28.30 20.21 31 43.4 3 2776.95 33.18 23.70 31 43.4 3' 2823.87 33.74 24.10 31 43.4 4 3107.78 37.13 26.52 37 51.8 4' 3193.67 38.16 27.25 37 51.8 5 3398.10 40.60 29.00 37 51.8 5' 3565.80 42.60 30.43 37 51.8 6 3650.04 43.61 31.15 37 51.8 6' 3835.60 45.83 32.73 37 51.8 7 3860.66 46.13 32.95 43 60.2 7' 4074.91 48.68 34.77 43 60.2 8 4093.37 48.91 34.93 43 60.2 8' 4266.91 50.98 36.41 43 60.2 9 4384.20 52.38 37.41 43 60.2 9' 4410.70 52.70 37.64 43 60.2 10 4980.04 59.50 42.50 55 77.0 10' 4525.05 54.06 38.62 43 60.2 11 5456.18 65.19 46.56 55 77.0 11' 4384.85 52.39 37.42 43 60.2 II.6.4 – kiểm tra điều kiện kéo đứt của dây văng Công thức: Trong đó: Si max:Nội lực lớn nhất trong mỗi dây fpu: Cường độ kéo đứt của thép Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi Si  max T Aichọn f Dây i Si  max T Aichọn f 1 1824.81 43.4 42.05 1' 1848.06 43.4 42.05 2 2356.24 43.4 54.29 2' 2368.79 43.4 54.58 3 2776.95 43.4 63.98 3' 2823.87 43.4 65.07 4 3107.78 51.8 60.00 4' 3193.67 51.8 61.65 5 3398.10 51.8 65.60 5' 3565.80 51.8 68.84 6 3650.04 51.8 70.46 6' 3835.60 51.8 74.05 7 3860.66 60.2 64.13 7' 4074.91 60.2 67.69 8 4093.37 60.2 68.00 8' 4266.91 60.2 70.88 9 4384.20 60.2 72.83 9' 4410.70 60.2 73.27 10 4980.04 77.0 64.68 10' 4525.05 60.2 75.17 11 5456.18 77.0 70.86 11' 4384.85 60.2 72.84 Kết luận:Các dây đều thoã mãn điều kiện kéo đứt. II.6.5 – Điều kiện làm việc tốt của dây văng - Để dây văng làm việc tốt trong quá trình chịu tác dụng của tải trọng thì dây văng phải thoả mãn các điều kiện sau : +) Đảm bảo điều kiện về độ bền : đảm bảo khả năng chịu lực +) Đảm bảo điều kiện về độ cứng : tức là dây văng cần phải được kiểm tra theo điều kiện biến dạng cho phép của hệ - Độ võng của nút dây thứ i do hoạt tải được xác định theo công thức sau Trong đó : +) E : Mô đun đàn hồi của vật liệu dây +) Soh, Sih : Nội lực tiêu chuẩn trong dây neo và dây thứ i do hoạt tải +) Ao,Ai : Diện tích dây neo và dây thứ i +) lo , li : Hình chiếu của dây neo và dây thứ i lên mặt bằng - Điều kiện đảm bảo về độ cứng : yi < {y} III – Tính toán kết trụ tháp III.1 – Cấu tạo tháp và trụ tháp - Do điều kiện địa hình và địa chất tại khu vực đặt tháp ở 2 phía cầu là tương tự như nhau do đó để thuận tiện cho công tác tính toán và thiết kế thì ta thiết kế tháp cầu 2 bên là như nhau , do vậy ta chỉ cần tính toán cho 1 tháp - Tháp cầu dùng loại thân hộp đặc đổ BT tại chỗ . Bê tông chế tạo M300 - Phương án móng : Móng cọc đài cao ,cọc khoan nhồi đường kính f1,5m. - Tháp cầu được cấu tạo như sau : +) Chiều cao toàn bộ của tháp h th = 53.05 m +) Chiều cao từ bệ tháp đến đáy dầm : hct= 10.03 m +) Chiều cao từ tai neo đến dây văng thấp nhất : htt = 24.14 m +) Chiều cao bố trí dây văng : hdv =18 m +) Khoảng cách từ điểm neo dây trên cùng đến đỉnh tháp : hdt = 2.5m III.2 – Tính toán thiết kế III.2.1 - Tính trọng lượng của tháp : - Bảng tính toán trọng lượng tháp Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao chân tháp hct 10.30 m Chiều cao phần thân tháp htt 22.25 m Chiều cao phần đỉnh tháp hdt 2.5 m Chiều cao toàn bộ của tháp hth 53.05 m Trọng lượng phần chân tháp Pct 689.94 KN Trọng lượng phần thân tháp Ptt 689.9 KN Trọng lượng phần đỉnh tháp Pdt 156.3 KN Trọng lượng dầm ngang trên Pdnt 562.5 KN Trọng lượng dầm ngang dưới Pdnd 1811.3 KN Trọng lượng toàn bộ tháp Pth 4650.1 KN III.2. 2 - Tính trọng lượng của bệ tháp - Bảng tính toán trọng lượng tháp Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao bệ tháp Hbt 4 m Bề rộng của bệ tháp Bbt 38 m Chiều dài của bệ tháp Lbt 12 m Trọng lượng bệ tháp Pbt 45600 KN III.2.3 - Tính áp lực nước đẩy nổi ứng với mực nước thấp nhất - Theo như bố trí cấu tạo thì bệ của cả 2 tháp đều đặt dưới mực nước thấp nhất 0,5 m do đó ta chỉ tính áp lực nước đẩy nổi tác dụng lên phần bệ tháp ngập trong nước. - Công thức tính III.2. 4 - Tính phản lực của kết cấu nhịp và hoạt tải truyền lên trụ tháp - Để tính được phản lực của kết cấu nhịp lên móng trụ tháp thì trong phương án sơ bộ ta tính gần đúng như sau : bằng phản lực của dầm liên tục (tĩnh tải + hoạt tải ) cộng với hình chiếu của nội lực trong dây văng theo phương thẳng đứng. 1 - Tính phản lực của dầm liên tục - Dùng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH phản lực gối của dầm liên tục ta có : +) Diện tích ĐAH dương : v+ = 33,87 +) Diện tích ĐAH âm : v- = - 6,06 +) Tổng diện tích ĐAH : v = 27,81 * Phản lực do tĩnh tải . +) Do tĩnh tải giai đoạn I : PTTI = 1,25. DCTC . v+ + 0,9. DCTC . v- = 4560,7 KN +) Do tĩnh tải giai đoạn II : PTTI = 1,5. DWTC . v+ + 0,65. DWTC . v- = 1132,3 KN * Phản lực do hoạt tải : Khi tính phản lực tác dụng lên gối trụ thì ta tính như sau : +) Sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m ( khoảng cách trục sau lấy bằng 4,3 m ) +) Hiệu ứng của hoạt tải thiết kế được lấy bằng 90% giá trị phản lực tính được cộng với hiệu ứng của 90% tải trọng làn + hiệu ứng của tải trọng Người - Tính phản lực do tải trọng làn PLantt = glan. qlan . v+ = 1,75 . 9,3 . 33,87 = 551,2 KN - Tính phản lực do tải trọng Người PNGtt = gNG. qNG . v+ = 1,75 . 4,5 . 33,87 = 266,7 KN - Tính phản lực do xe tải thiết kế : xếp 2 xe lên ĐAH phản lực gối ( 2 xe đặt cách nhau 15 m , khoảng cách trục sau bằng 4,3m) PttXT = gxt . m.IM. +) Xếp xe 1 : P (KN) 145 145 35 Pi . Yi Y 0.493 0.659 0.827 195.99 +) Xếp xe 2 : P (KN) 145 145 3.5 Pi . Yi Y 0.827 0.658 0.491 232.51 => PttXT = 1,75 . 1 . 1,25 . (195,99 + 232,51 ) = 796,7 KN - Tính tổng phản lực do hoạt tải thiết kế : PttHT = 0,9 . 796,7 + 0,9. 551,2 + 266,7 = 1479,9 KN 2 - Tính phản lực xét đến nội lực trong dây văng Trong đó : +) Si : Tổng nội lực trong các dây văng do tĩnh tải và hoạt tải - Bảng tính toán phản lực truyền lên trụ tháp khi xét đến nội lực trong dây văng Nhịp biên Nhịp giữa Dâyi ai (độ) Sinai Si maxKN Si.Sinai Dây i ai (độ) Sinai Si maxKN Si.Sinai 1 67.50 0.924 2006.73 1853.92 1' 67.50 0.924 2025.70 1871.44 2 56.06 0.830 2649.57 2198.23 2' 56.06 0.830 2652.39 2200.57 3 47.37 0.736 3125.80 2299.97 3' 47.37 0.736 3173.56 2335.11 4 41.19 0.659 3479.64 2291.36 4' 41.19 0.659 3580.97 2358.09 5 36.65 0.597 3779.52 2256.14 5' 36.65 0.597 3994.14 2384.26 6 33.22 0.548 4040.94 2214.14 6' 33.22 0.548 4281.34 2345.86 7 30.56 0.508 4251.87 2161.99 7' 30.56 0.508 4536.93 2306.93 8 28.44 0.476 4505.06 2145.69 8' 28.44 0.476 4737.74 2256.5 9 26.72 0.450 4848.04 2179.81 9' 26.72 0.450 4883.41 2195.71 10 25.29 0.427 5655.51 2416.35 10' 25.29 0.427 5001.54 2136.94 Dây neo 24.10 0.408 6279.62 2563.68 11' 24.10 0.408 4856.82 1982.82 Tổng 24581.3 Tổng 24374.2 => Tổng phản lực truyền lên trụ tháp khi xét đến nội lực trong dây văng là : Pdv = 24581,3 + 24374,2 = 48955,5 (KN) 3 - Tính tổng phản lực từ KCN truyền lên móng trụ tháp PKCN = 2.(Ptttt + PHTtt) + PDV =2. (4560,7+ 1132,3 +1479,9) + 48955,5 = 63484 (KN 4 - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc P = PTH + PBT + Pdn + PKCN = = 4650,1 + 45600+ (-18240) + 63484= 95494 KN III.3 – Tính toán số cọc cần thiết trong móng - Móng bệ tháp được thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 150 cm III.3.1 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Trong đó : +) fc’ : Cường độ chịu nén của bê tông +) Ac : Diện tích phần bê tông trên mặt cắt ngang cọc +) fy : Cường độ chịu kéo của thép +) As : Diện tích phần thép trên mặt cắt ngang cọc +) j : Hệ số uốn dọc , j = 0,75 - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Mác bê tông chế tạo cọc M300 Thép chế tạo cọc AII Đường kính cọc thiết kế D 1.5 m Đường kính cốt thép d 28 mm Số thanh thép thiết kế nthanh 24 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.767 M2 Diện tích phần cốt thép As 0.015 M2 Hệ số uốn dọc j 0.75 Cường độ chịu nén của bê tông fc' 3000 KN/m2 Cường độ chịu kéo của thép fy 240000 KN/m2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 36