Đồ án Thiết kế Cầu Ông Đội

PHẦN 1 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG đỊA HÌNH – ĐỊA CHẤT – THUỶ VĂN : Cầu Ông Đội nằm trên đường tỉnh lộ 15B, là trục chính quan trọng nối Quận 7 với Huyện Nhà Bè. Địa hình : Hệ cao độ sử dụng : hệ cao độ quốc gia Hòn Dấu. Toạ độ, cao độ khu vực xây dựng cầu tỷ lệ 1/500 lập năm 2004. Địa hình khu vực tương đối bằng phẳng Địa chất : Căn cứ báo cáo khảo sát địa chất do Xí nghiệp TVXD CTGT lập năm 2006, địa tầng tại hố khoan H1 tại vị trí mố M1 của cầu Oâng Đội có thể phân thành các lớp sau: Lớp 1: Lớp cát đắp hạt trung màu xám đen, trạng thái bời rời, bề dày 2.3m. Giá trị SPT N=4, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 24.4% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.801g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.904g/cm3 Góc nội ma sát j = 17o35’ Lớp 2: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái nhão, bề dày 18m. Giá trị SPT N=0, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 73.3% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.534g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.545g/cm3 Lực dính C = 1KG/cm2 Góc nội ma sát j = 4o36’ Độ sệt IL = 1 Lớp 3: Á sét hữu cơ màu xám trắng nâu vàng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, bề dày 8.1m. Giá trị SPT N=7-12, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 25.2% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.911g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.955g/cm3 Sức chịu nén đơn Qu = 1.038kg/cm2 Lực dính C = 0.8KG/cm2 Góc nội ma sát j = 9o30’ Độ sệt IL = 0.6 Lớp 4: Cát mịn màu xám trắng, trạng thái chặt, dày đến hết chiều dày hố khoan. Giá trị SPT N=30-56, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 17.3% Dung trọng thiên nhiên gW = 2.056g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.096g/cm3 Góc nội ma sát j = 31o56’ Căn cứ báo cáo khảo sát địa chất do Xí nghiệp TVXD CTGT lập năm 2005, địa tầng tại hố khoan H1&H2 (đường vào cầu), H3 (trụ T1) của cầu Oâng Đội có thể phân thành các lớp sau: Lớp 1: Lớp cát đắp hạt mịn màu nâu vàng, xám đen, trạng thái bời rời, bề dày tại H1=2.1m, H2=2m. Giá trị SPT N=2, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 31.9% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.881g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.89g/cm3 Góc nội ma sát j = 16o38’ Lớp 2: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái nhão, bề dày tại H1=17.9m, H2=18.7m, H3=16.7m. Giá trị SPT N=0, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 73.5% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.548g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.549g/cm3 Lực dính C = 1KG/cm2 Góc nội ma sát j = 3o54’ Độ sệt IL = 1 Lớp 3: Á sét màu xám trắng nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, bề dày tại H1=2.5m, H2=5.8m, H3=10.6m. Giá trị SPT N=10-13, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 26.8% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.945g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.96g/cm3 Sức chịu nén đơn Qu = 1.259kg/cm2 Lực dính C = 0.8KG/cm2 Góc nội ma sát j = 11o24’ Độ sệt IL = 0.6 Lớp 4: Cát thô màu xám trắng, trạng thái chặt, bề dày tại H3=22.7m. Giá trị SPT N=36-41, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% =16.5% Dung trọng thiên nhiên gW = 2.012g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.079g/cm3 Góc nội ma sát j = 32o55’ Căn cứ báo cáo khảo sát địa chất do Xí nghiệp TVXD CTGT lập năm 2004, địa tầng tại hố khoan H1 ( hố khoan dưới nước)(trụ T2) của cầu Oâng Đội có thể phân thành các lớp sau: Lớp 1: OH-CH, đất sét hữu cơ lẫn bột, màu xám đen, độ dẻo cao, trạng thái rất mềm, bề dày 20.0m. Giá trị SPT (N) thay đổi 0 –2 búa /30cm, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 81.1% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.496g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.509g/cm3 Sức chịu nén đơn Qu = 0.243kg/cm2 Lực dính C = 0.086KG/cm2 Góc nội ma sát j = 3o59’ Độ sệt IL = 1 Lớp 2: CL, Sét pha cát, màu nâu vàng xám xanh, độ dẻo trung bình,trạng thái rất rắn (nửa cứng), bề dày lớp 4.2m. Giá trị SPT (N) thay đổi 25-47 búa/30cm, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 21.3% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.988g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.207g/cm3 Lực dính C = 0.35KG/cm2 Góc nội ma sát j = 15o10’ Độ sệt IL = 0.3 Lớp 3: SM, Cát vừa đến mịn lẫn bột và ít sét,màu xám trắng nâu vàng, trạng thái chặt vừa đến chặt, bề dày lớp 25.8m. Giá trị SPT (N) thay đổi 25-47 búa/30cm, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 18.3% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.999g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.507g/cm3 Góc nội ma sát j = 32o17’ Căn cứ báo cáo kết quả khảo sát địa kỹ thuật công trình cầu Oâng Đội do Trung Tâm Nghiên Cứu Công nghệ và Thiết bị Công nghiệp Trường ĐHBK lập tháng 08/2003, địa tầng tại các hố khoan HK1 (trụ T3), HK2 (trên cạn)(mố M2) như sau : Lớp 1: Cát san lấp, màu xám đen, độ dẻo cao, bề dày 2m (hố khoan KH1) và 1.0m (hố khoan HK2 ). Giá trị SPT (N) 0 búa/30cm. Lớp 2: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy, bề dày 20.7m ( hố khoan HK1) và 22.5m (hố khoan HK2) . Giá trị SPT (N) thay đổi 0 búa/30cm, các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 81.53% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.47g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.51g/cm3 Lực dính C = 1KG/cm2 Góc nội ma sát j = 1o40’ Độ sệt IL = 1 Lớp 3: Á sét màu xám đen, trạng thái chảy, bề dày 9.6m ( hố khoan HK1) và 12.3m (hố khoan HK2). Giá trị SPT (N) thay đổi 9 -23 búa/30cm (hố khoan HK1 )và 12-18 búa/30cm (hố khoan HK2), các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 25.49% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.96g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 0.99g/cm3 Lực dính C = 0.8KG/cm2 Góc nội ma sát j = 17o13’ Độ sệt IL = 0.6 Lớp 4: Cát mịn màu xám trắng, trạng thái dẻo, chặt vừabề dày 13.4( hố khoan HK1). Lớp này xuất hiện tại hố khoan HK1, không xuất hiện tại hố khoan HK2. Giá trị SPT (N) thay đổi 9 -11 búa/30cm (hố khoan HK1 ), các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 18.62% Dung trọng thiên nhiên gW = 2.08g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.09g/cm3 Góc nội ma sát j = 15o35’ Lớp 5: Sét pha nặng lẫn bụi, màu nâu loang xám xanh, trạng thái nửa cứng, chặt vừa, bề dày 4.3m ( hố khoan HK1).Lớp này xuất hiện tại hố khoan HK1, không xuất hiện tại hố khoan HK2. Giá trị SPT (N) thay đổi 30 - 25búa/30cm (hố khoan HK1), các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 20.94% Dung trọng thiên nhiên gW = 2.07g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.08g/cm3 Lực dính C = 0.216KG/cm2 Góc nội ma sát j = 21o59’ Độ sệt IL = 0.3 Lớp 6: Cát mịn, trạng thái dẻo, kết cấu chặt vừa, bề dày chưa xác định hết chiều dày lớp; bề dày 12.2m ( hố khoan HK2 ) . Giá trị SPT (N) thay đổi 15 -16búa/30cm (hố khoan HK2), các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Độ ẩm thiên nhiên W% = 22.42% Dung trọng thiên nhiên gW = 1.97g/cm3 Dung trọng đẩy nổi gđn = 1.01g/cm3 Góc nội ma sát j = 26o54’ Thuỷ văn Theo điều tra của đà khí tượng thuỷ văn khu vực Nam Bộ, trạm thuỷ văn Nhà Bè cung cấp: - Mực nước cao nhất với tần suất P = 1%: + 1.72m (Theo hệ cao độ Hòn Dấu) QUY MÔ, TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ : Cầu thiết kế sử dụng kết cấu BTCT theo các tiêu chuẩn sau: Tuổi thọ thiết kế 100 năm Tải trọng thiết kế Đoàn người đi bộ: 3x10-3Mpa. Hoạt tải HL93 gồm tổ hợp của xe tải thiết kế hoặc xe tải hai trục và tải trọng làn thiết kế, được chất tải theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05. Khổ thông thuyền Cấp đường sông : Cấp VI.Tra theo 22TCN 272 05 (2.3.3.1.1) tĩnh không thuyền như sau: Theo phương ngang : 10m Theo phương đứng : 2.5m Khổ cầu Khổ thông xe : 7m x 2 Lề bộ hành : 2.25m x 2 Trắc dọc cầu Trắc dọc cầu phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Tĩnh không thông thuyền - Dốc dọc tối đa : 4% - Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất : R = 2500 m - Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất : R = 1000 m - Chiều cao đất đắp khống chế sau mố : H = 3.5 m PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 1 CẦU GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC DẦM I CĂNG TRƯỚC 1.Yêu cầu thiết kế: Dầm I căng trước Tải trọng thiết kế HL93,tải trọng làn,người đi bộ Chiều dài toàn cầu : 112m Gồm 4 nhịp : 28 + 28 + 28 + 28 (m) Khổ cầu : 7x2 + 2.25x2 + 0.25x2 = 19(m) Thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 2.Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 9 dầm I Khoảng cách các dầm S = 2.15 m Chiều cao mỗi dầm là 1.4 m .Tra theo 22TCN 272 05 (2.5.2.6.3.1) Bản mặt cầu dày 0.2 m Lớp phủ mặt cầu bằng Bê tông atpha dày 70 mm Lớp phòng nước dày 5 mm Gối cầu sử dụng gối cao su Kết cấu hạ tầng bằng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 3.Mố cầu: Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 4.Trụ cầu: Thân trụ dạng trụ khung Pi Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 5.Thép dầm chính: - Dùng loại tao tự chùng thấp: Dps = 12.7 mm - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn: fpu = 1860106 Pa = 1860000 KN/m2 - Cấp của thép: 270 (theo ASTM A416-85) - Giới hạn chảy (TCN 5.9.4.4.1): fpy = 0.9fpu = 1674106 Pa - Ứng suất trong thép dự ứng lực khi kích: fpj = 0.75fpu = 1395 Mpa - DT 1 tao cáp: Aps1 = 98.7 mm2 - Modul đàn hồi của cáp: Eps = 197000 Mpa PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 2 CẦU GIẢN ĐƠN DẦM LIÊN HỢP THÉP – BTCT 1.Yêu cầu thiết kế: Dầm thép liên hợp bê tông cốt thép Tải trọng thiết kế HL93,tải trọng làn,người đi bộ Chiều dài toàn cầu : 112 m Gồm 4 nhịp : 28 + 28 + 28 + 28 (m) Khổ cầu : 7x2 + 2.25x2 + 0.25x2 = 19(m) Thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 2.Chọn sơ đồ kết cấu nhịp: Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 9 dầm I Khoảng cách các dầm S = 2.15 m Chiều cao mỗi dầm là 1.4 m Bản mặt cầu dày 0.2 m Lớp phủ mặt cầu bằng Bê tông atpha dày 70 mm Lớp phòng nước dày 5 mm Gối cầu sử dụng gối cao su Kết cấu hạ tầng bằng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 3.Mố cầu: Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 4.Trụ cầu: Thân trụ dạng trụ khung Pi Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT M300 đổ tại chỗ Thép làm dầm: sử dụng thép 27MPa cấp 345 PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 3 CẦU GIẢN ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC DẦM BẢN 1. Yêu cầu thiết kế - Dạng dầm: Dầm bản - Tải trọng thiết kế: Đoàn xe tiêu chuẩn HL93, tải trọng làn, người đi bộ. Chiều dài toàn cầu : 112 m Gồm 4 nhịp : 28 + 28 + 28 + 28 (m) Khổ cầu : 7x2 + 2.25x2 + 0.25x2 = 19(m) - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 – 05 2. Chọn sơ đồ kết cấu nhịp - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp gồm 19 dầm bản, khoảng cách các dầm là 1.0 m - Chiều cao mỗi dầm là 0.8 m. - Bản mặt cầu dày 0.12m - Dùng bê tông 30MPa làm mối nối ướt liên kết các dầm chủ lại với nhau - Lớp phủ mặt cầu bằng bêtông asphalt dày 70 mm - Lớp phòng nước dày 5 mm - Gối cầu sử dụng gối cao su 3.Mố cầu: Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT 30MPa đổ tại chỗ 4.Trụ cầu: Thân trụ dạng trụ khung Pi Dùng móng cọc đóng 40x40 (cm) Dùng BTCT 30MPa đổ tại chỗ