Đồ án Thiết kế cầu qua sông B3

nên không có khả năng gây xói lỡ. 4. Điều kiện cung ứng nguyên vật liệu, nhân lực, thiết bị : Đá các loại lấy tại mỏ đá cách công trình 20Km - Cát sạn lấy cách công trình 10 Km - Đất đắp lấy mỏ có cự ly vận chuyển 15Km - Sắt thép các loại, xi măng, bê tông nhựa, nhựa đường lấy tại Thị Xã cách công trình 10Km Để tận dụng vật liệu địa phương nên sử dụng các loại vật liệu xi măng, sắt thép, đá hộc ... - Địa phương có nguồn lao động dồi dào, có thể tận dụng lao động địa phương trong quá trình thi công. - Vận chuyển vật liệu bằng ô tô, các thiết vị máy móc phục vụ thi công đơn vị thi công tự cung cấp. Từ những điều kiện cung cấp nguyên vật liệu ta đề xuất : + Mố : dạng mố chữ U có tường mỏng bằng BTCT + Trụ : dạng trụ đặt chử T bằng BTCT CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ Trên cơ sở phân tích đánh giá ở trên và dựa vào điều kiện kinh tế ở địa phương thì giải pháp kỹ thuật chính ở đây với kinh phí rẻ nhất, dễ thi công nhất và có thời gian thi công ngắn nhất là sử dụng các nhịp dầm giản đơn bằng BTCT DUL đúc tại chỗ. 1. Phương án I : Cầu giản đơn BTCT DUL theo sơ đồ 6x35m a. Kết cấu phần trên : - Toàn cầu gồm 6 nhịp dầm BTCT DUL, tồng chiều dài cầu 210m. Mặt cắt ngang bố trí 6 dầm DUL dạng chữ T cách khoảng 200cm. bản mặt cầu bằng BTCT M400 đổ sau. Hệ lan can tay vịn, gờ bộ hành bằng BTCT M300. Khe co giãn đầu nhịp dùng tấm cao su đúc sẵn lắp ghép. b. Kết thúc phần dưới : - Mố cầu : Hai mố cầu kiểu mố chân dê bằng BTCT M300. Bản dầm đầu cầu bằng BTCT M300, đá kề gối BTCT M300. Móng mố dùng cọc BTCT M300 tiết diện cọc 40 x 40(cm x cm) mũi cọc nằm trong lớp cát hạt trung. - Trụ cầu : các trụ cầu bằng BTCT M300, dạng trụ thân hẹp chữ T xà mũ và xà gối kê BTCT M300, trụ đặt trên móng cọc đài cao, bệ trụ BTCT M300 móng trụ dùng cọc đóng BTCT M300 tiết diện 40x 40 (cm x cm) mũi cọc nằm trong lớp cát hạt trung. c. Biện pháp thi công : - Mố trụ được thiết kế trên móng cọc với chiều dài cọc dự kiến 12m, trước khi đúc cọc hàng loạt cần phải đúc và đóng thử các mố trụ, sau khi đóng cọc thử, mới xác định chiều dài cọc chính xác cho từng mố, trụ, cọc được đúc ở hai bên bờ khi đạt cường độ mới vận chuyển ra vị trí đóng cọc bằng xe đầu kéo và cần cẩu. Dùng búa đóng cọc chuyên dụng đóng đến độ cao thiết kế, việc đóng cọc các trụ dưới lòng sông phải thực hiện trên sà lan. Sau khi đóng cọc xong dùng vòng vây cọc ván thép đóng xung quanh rồi đào đất hố móng đổ bê tông bịt đáy, sau khi bê tông bịt đáy đạt yêu cầu về cường độ thì hút nước, tiến hành đặt cốt thép lắp dựng ván khuôn đổ bê tông bệ rồi đến thân, xà, mũ. - Dầm BTCT DUL T : được đúc tại đầu cầu phía Nam, sau khi cường độ đạt 80% cường độ thiết kế thì tiến hành căng cốt thép, dầm chế tạo xong được tập kết tại bãi, sau đó được lao lắp bằng xe chuyên dùng. 2. Phương án II : Cầu dầm liên tục theo sơ đồ 65+84+65 (m) a. Kết cấu phần trên : - Toàn cầu dài lc = 214m. Mặt cắt ngang hình hộp vách xiên. Hệ lan can tay vịn, gờ bộ hành bằng BTCT M300. b. Kết cấu phần dưới : -Mố cầu : Hai mố là mố nặng chữ U cải tiến BTCT M300 , đá kê gối BTCT M300,dùng cọc khoan nhồi f100. -Trụ cầu : dạng trụ đặc BTCT M300, đá kê gối M300, dùng cọc khoan nhồi f100. c. Biện pháp thi công: - Mố, trụ được thiết kế trên móng cọc khoan nhồi với chiều dài cọc dự kiến tại mố là 21m, tại trụ là 31m. Dùng máy khoan đặt trên xà lan, khoan đến độ sâu thiết kế thì hạ lồng thép, sau đó đổ bêtông đúc cọc. Sau khi thi công xong cọc khoan nhồi thì dùng vòng vây cọc ván thép đóng xung quanh rồi đào hố móng đổ bêtông bịt đáy, sau khi bêtông bịt đáy đạt yêu cầu về cường độ thì hút nước, tiến hành đặt cốt thép, lắp dựng ván khuôn đổ bêtông bệ trụ rồi thân trụ . - Nhịp : + Phần 2 đầu gần mố : tiến hành lắp ván khuôn đổ tại chỗ + Phần trên trụ : dùng phương pháp đúc hẫng đối xứng từ trụ ra hai bên. + Phần giữa nhịp : tiến hành hợp long theo phương pháp tăng dần bậc siêu tĩnh. 3. Phương án III : Dầm Super Tee theo sơ đồ 6x36 (m) a. Kết cấu phần trên : Toàn cầu gồm 6 dầm Super Tee, tiết diện hình hộp, đoạn đầu dầm thu hẹp và đổ bêtông đặc, bản mặt cầu liên tục nhiệt. Hệ lan can, tay vịn, gờ chắn bánh bằng bêtông M300 b. Kết cấu phần dưới : -Mố cầu : Hai mố là mố nặng chữ U cải tiến BTCT M300 , đá kê gối BTCT M300,dùng cọc đóng bằng BTCT 40 x 40 (cm x cm) . -Trụ cầu : dạng trụ đặc BTCT M300, đá kê gối M300, dùng cọc đóng bằng BTCT 40 x 40 (cm x cm) . c. Biện pháp thi công: - Mố trụ được thiết kế trên móng cọc với chiều dài cọc dự kiến là 15m, trước khi đúc cọc hàng loạt cần phải đúc và đóng thử các mố trụ, sau khi đóng cọc thử, mới xác định chiều dài cọc chính xác cho từng mố, trụ, cọc được đúc ở hai bên bờ khi đạt cường độ mới vận chuyển ra vị trí đóng cọc bằng xe đầu kéo và cần cẩu. Dùng búa đóng cọc chuyên dụng đóng đến độ cao thiết kế, việc đóng cọc các trụ dưới lòng sông phải thực hiện trên sà lan. Sau khi đóng cọc xong dùng vòng vây cọc ván thép đóng xung quanh rồi đào đất hố móng đổ bê tông bịt đáy, sau khi bê tông bịt đáy đạt yêu cầu về cường độ thì hút nước, tiến hành đặt cốt thép lắp dựng ván khuôn đổ bê tông bệ rồi đến thân, xà, mũ. -Nhịp: Dầm Super Tee được đúc sẵn trên bờ phía Nam đến lúc đạt được 80% cường độ thì tiến hành căng kéo cốt thép rồi dùng xe chuyên dung để lao lắp 4. Tiêu chuẩn kỹ thuật đường đầu cầu : (Chung cho cả 3 phương án) - Đường 2 đầu cầu dự tính trong phạm vi 10m theo tiêu chuẩn đường cấp IV + Nền đường là đất đồi đầm chặt dày 30cm lu lèn chặt đạt K98. + Móng đường CPĐD loại I dày 30cm. + Mặt đường BNT chặt hạt trung dày 5cm - Biện pháp thi công nền, mặt đường hai đầu cầu + Dùng ô tô để vận chuyển đất đồi đến đổ đống + San rải bằng máy san kết hợp nhân lực, chiều dày mỗi lớp san từ 15 -20cm. + Lu lèn bằng lu bánh cứng hoặc bánh lốp hoặc lu rung + Thi công lớp cấp phối đá dăm bằng máy, kiểm tra nghiệm thu theo quy trình 252 -1998 + Dùng máy san san rải CPDD, tiến hành lu lèn đúng quy trình thi công + Thi công lớp bê tông nhựa bằng cơ giới kết hợp thủ công Điều kiện thi công : thi công vào những ngày khô ráo, nhiệt độ không khí không dưới 5oC Bê tông nhựa được vận chuyển từ trạm trộn đến công trường đổ vào máy rải chuyên dùng. Rải bê tông : dùng máy rải tạo mui luyện theo yêu cầu, nhiệt độ bê tông nhựa trước khi rải tạo mui luyện theo yêu cầu, nhiệt độ bê tông nhựa trước khi rải phải lớn hơn 120oC Lu lèn : san thi san rải tiến hành lu lèn, việc chọn loại lu, tải trọng lu, số lượt lu, vận tốc lu ... đúng quy trình thi công hiện hành. PHƯƠNG ÁN I : CẦU DẦM ĐƠN GIẢN BTCT ƯST I.1 Tính khối lượng kết cấu nhịp (KCN). I.1.1 Tính khối lượng bêtông, cốt thép nhịp 35m. 1/2 MẶT CẮT DỌC DẦM MẶT CẮT NGANG DẦM Tại giữa nhịp Tại gối -Khối lượng bêtông dầm chủ : S1 = 0,15.1,7 + + 0,18.0,99 + + 0,25.0,6 = 0,7302 (m2) S2 = 0,15.1,7 + 1,6.0,6 = 1,215 (m2) S3 = = = 0,9726 (m2) V1 = S1.28 = 0,7302.28 = 20,45 (m3) V2 = S2.2.1,75 = 1,215.3,5 = 4,25 (m3) V3 = S3.2.1,75 = 0,9726.3,5 = 3,41 (m3) -Ở phương án này ta chọn dầm biên và dầm giữa có kích thước giống nhau nên thể tích là như nhau : Vg = V1 + V2 + V3 = 20,45+4,25+3,41 = 28,11 (m3) . -Thể tích bêtông dầm ngang tại giữa nhịp : Vng1 = 5.{ + 1,82.0,9 + + }.0,15 = 1,7 (m3) -Thể tích bêtông dầm ngang tại 2 gối : Vng2 = 5.2.0,15.{1,05.1,4 + 2. }= 2,45 (m3). Þ Thể tích toàn bộ kết cấu nhịp dài 35m (gồm 6 dầm chủ và 3 dầm ngang) V = 6.28,11 + 1,7 + 2,45 = 172,81(m3). -Khối lượng thép trong toàn bộ kết cấu nhịp : G = .172,81 = 30,25 (m3). Với là hàm lượng thép tính sơ bộ cho KCN Þ Trọng lượng KCN : G = 172,81.24 = 4147,44 (KN). I.2 Tính khối lượng các bộ phận trên cầu. I.2.1 Tính khối lượng lan can tay vịn. Ở phương án này ta dùng một loại nhịp nên số cột lan can trên một nhịp là như nhau. Khoảng cách cột lan can 2,2m . 220 220 10 20 * Kết quả tính toán cột lan can tay vịn cho nhịp 35m được thể hiện ở bảng sau: STT Hạng mục Số lượng Thể tích (m3) Hàm lượng thép (KN/m3) Trọng lượng thép(KN) Trọng lượng bêtông(KN) 1 Cột lan can 17.2 34.0,026 0,6 0,5 21,2 2 Tay vịn 32.2 64.0,01 0,6 0,38 15,36 3 Bệ đặt cột 17.2 34.0,42 0,6 8,6 342,7 Tổng cộng : 15,804 9,48 379,26 I.2.2 Tính khối lượng gờ chắn bánh. Kích thước và cấu tạo gờ chắn bánh như hình vẽ, kích thước ghi bằng cm. 250 150 20 Ở phương án này gờ chắn bánh được bố trí trên các nhịp tương tự nhau và mỗi nhịp đặt 9x2 cái. Thể tích bêtông được tính như sau : .(0,15 + 0,2).0,25.2,5.9.2 = 1,97 (m3). Khối lượng của gờ chắn bánh cho mỗi nhịp: 1,97.24 = 47,28(KN). I.2.3 Tính khối lượng các lớp phủ mặt cầu Các lớp mặt cầu gồm : Lớp BTN dày 5cm. Lớp bảo vệ dày 4cm. Lớp phòng nướcdày 2cm. Lớp đệm 4cm tạo mui luyện 2%. Lớp bêtông nhựa dày 5cm : 0,05. (7+2.1,5).23 = 11,5 (KN/m) Lớp bảo vệ dày 4 cm : 0,04. (7+2.1,5).24 = 9,6 (KN/m) Lớp phòng nước dày 1cm : 0,01.(7+2.1,5).15 = 1,5 (KN/m) Lớp đệm dày 4cm tạo độ dốc 2% : 0,04.(7+2.1,5).22 = 8,8 (KN/m) Þ Trọng lượng các lớp phủ mặt cầu trên toàn nhịp là : (11,5+9,6+1,5+8,8).35 = 1099 (KN). I.3 Tính khối lượng mố trụ cầu. I.3.1 Tính khối lượng mố. Kích thước và cấu tạo mố được thể hiện như sau : Kết quả tính toán mố được thể hiện ở bảng sau : (2 mố có cấu tạo giống nhau) STT Hạng mục Thể tích (m3) Hàm lượng thép (KN/m3) Khối lượng thép (KN) Trọng lượng (KN) 1 Đá tảng 0,864 1,2 1,04 20,7 2 Tường cánh 7,28 1 7,3 174,7 3 Tường đỉnh 7,9 1 8 189,6 4 Bệ mố 70,2 1 7,1 1684,8 Tổng cộng 86,24 23,44 2069,8 I.3.2 Tính khối lượng trụ : Trụ là loại trụ đặc thân hẹp bêtông M300, bêtông đá tảng M300 Tính khối lượng bêtông của trụ : -Phần đá tảng : V1 = 0,8.0,6.0,3.6 = 0,864 (m3) -Phần bệ móng : V2 = 4.2.10 = 80 (m3) -Phần xà mũ : V3 = 0,7.11,8.1,8 + .0,7.1,8 = 27,342 (m3) -Phần thân trụ : V4 = 1,6.5.6,4 + 3,14.0,82.5 = 61,248 (m3) ==> Thể tích bêtông toàn trụ là : V = 0,864 + 80 + 27,342 + 61,248 = 169,436 (m3) Trọng lượng của trụ là : 169,436.24 = 4066,5 (KN) Kết quả tính toán của trụ được lập thành bảng sau : Với bán kính thân trụ là (m) STT Hạng mục Thể tích (m3) Hàm lượng thép (KN/m3) Khối lượng thép (KN) Trọng lượng (KN) 1 Đá tảng 0,864 1,2 1,04 20,7 2 Xà mũ 27,342 1 27,4 656,2 3 Thân trụ 61,248 1 61,2 1469,9 4 Bệ trụ 80 1 80 1920 Tổng cộng 169,248  169,64 4066,8 II. Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố, trụ : II.1 Tính toán sức chịu tải của cọc tính toán cho mố : Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau : Ptt=min {Qr,Pr} *Sức chịu tải của cọc theo vật liệu : -Sức kháng dọc trục danh định : Pn= 0,85.[0,85f'c(Ap-Ast) +fyAst]; MN Trong đó: f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa . Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=160000 mm2. Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8F16 : Ast = 1608mm2 fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa - Thay vào ta được: Pn= 0,85.[0,85.30.(160000-1608)+420.1608]=4,007MN - Sức kháng dọc trục tính toán: Pr= FxPn ; MN Với F: Hệ số sức kháng mũi cọc, F = 0,75 ÞPr=0,75.4,007=3,01MN Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền: Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hiện trường CPT có kết quả như sau : 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0,3 0,2 0,1 0,05 0 2 4 6 8 10 14 18 22 26 f s (MPa) q c (MPa) AÏ SEÏT CAÏT HAÛT MËN, CHÀÛT VÆÌA CAÏT HAÛT TRUNG, CHÀÛT Chia đất thành các lớp phân tố Sức kháng tính toán Qr của cọc có thể tính toán như sau : QR = j.Qn = jqp.Qp + jqs.Qs + jqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. + jqs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 có φqp= φqs= 0,45 + Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap. qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc, tra bảng C1 tr438 TCXD 205:1998 có qp= 120 (kPa) Ap: Diện tích mũi cọc, Ap=0,16 (m2) Qp= 120.0,16 = 19,2 (kN) + Qs : Sức kháng thân cọc Qs = Ks,c ; (N) (10.7.3.4.3c-1) Trong đó: Ks,c: Các hệ số hiệu chỉnh: Kc cho các đất sét và Ks cho đất cát. Li:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm). D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm). fsi: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa). asi : Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm). hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm). N1 : Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dưới mặt đất 8D, 0 khoảng N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc, 17 khoảng . Tên lớp Số lớp Z/D Kc,s Li (mm) Li/8D fsi (Mpa) asi (mm) Hi (mm) Qs i(N) cát hạt mịn , chặt vừa 1.1 13.75 0.5 5000 1.563 0.039 1600 1000 31200 1.2 16.25 0.47 6000 1.875 0.026 1600 1000 19552 1.3 18.75 0.43 7000 2.188 0.065 1600 1000 44720 1.4 21.25 0.43 8000 2.500 0.053 1600 1000 36464 1.5 22.5 0.43 8750 2.734 0.061 1600 1000 41968 cát hạt trung, chặt 2.1 25 0.43 9500 2.969 0.085 1600 1000 58480 2.2 27.5 0.43 10500 3.281 0.122 1600 1000 83936 2.3 30 0.43 11500 3.594 0.141 1600 1000 97008 2.4 32.5 0.43 12500 3.906 0.197 1600 1000 135536 2.5 35 0.43 13500 4.219 0.235 1600 1000 161680 2.6 37.5 0.43 14500 4.531 0.217 1600 1000 149296 2.7 40 0.43 15500 4.844 0.187 1600 1000 128656 2.8 42.5 0.43 16500 5.156 0.164 1600 1000 112832 2.9 45 0.43 17500 5.469 0.181 1600 1000 124528 2.10 47.5 0.43 18500 5.781 0.173 1600 1000 119024 2.11 50 0.43 19500 6.094 0.196 1600 1000 134848 2.12 51.25 0.43 20250 6.3281 0.161 1600 1000 110768 Tổng : Qs = 1590496 QR = jqp.Qp + jqs.Qs = 0,45.19,2 + 0,45.1590,496 = 724,36 (kN) Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{3,005;0,724) = 0,724 MN II.2 Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc ở trụ : Sức chịu tải tính toán của cọc đóng được lấy như sau: Ptt= min{Qr, Pr} * Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu: - Sức kháng dọc trục danh định: Pn= 0,85[0,85.f'c.(Ap-Ast) +fy.Ast]; MN Trong đó: f'c: Cường độ chiụ nén của BT cọc(Mpa); f'c=30Mpa . Ap: Diện tích mũi cọc(mm2); Ap=160000 mm2. Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 8F16 : Ast = 1608 mm2 fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa - Thay vào ta được: Pn= 0,85.[0,85.30.(160000-1608 )+420.1608]=4,007 MN - Sức kháng dọc trục tính toán: Pr= F.Pn ; MN Với F: Hệ số sức kháng mũi cọc, F = 0,75 ÞPr=0,75.4,007=3,01MN * Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền: Giả sử ta có số liệu của thí nghiệm hiện trường CPT có kết quả như sau : Chia đất thành các lớp phân tố Sức kháng tính toán Qr của cọc có thể tính toán như sau : QR = j.Qn = jqp.Qp + jqs.Qs + jqp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. + jqs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 có φqp= φqs= 0,45 + Qp : Sức kháng mũi cọc Qp= qp.Ap. qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc, tra bảng C1 tr438 TCXD 205:1998 có qp= 120 (kPa) Ap: Diện tích mũi cọc, Ap=0,16 (m2) Qp= 120.0,16 = 19,2 (kN) + Qs : Sức kháng thân cọc Qs = Ks,c ; (N) (10.7.3.4.3c-1) Trong đó: Ks,c: Các hệ số hiệu chỉnh: Kc cho các đất sét và Ks cho đất cát. Li:Chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét(mm). D : Chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm). fsi: Sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa). asi : Chu vi cọc tại điểm xem xét (mm). hi : Khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm). N1 : Số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dười mặt đất 8D, 3 khoảng. N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc, 16 khoảng. Tên lớp Số lớp Z/D Kc,s Li (mm) Li/8D fsi (Mpa) asi (mm) Hi (mm) Qsi (N) á sét 1.1 2.5 1.2 500 0.156 0.02 1600 1000 6000 1.2 5 1.2 1500 0.469 0.037 1600 1000 33300 1.3 7.5 0.8 2500 0.781 0.042 1600 1000 42000 1.4 10 0.6 3500 1.094 0.037 1600 1000 35520 1.5 11.25 0.53 4250 1.328 0.024 1600 500 10176 cát hạt mịn , chặt vừa 2.1 13.75 0.5 5000 1.563 0.039 1600 1000 31200 2.2 16.25 0.47 6000 1.875 0.026 1600 1000 19552 2.3 18.75 0.43 7000 2.188 0.065 1600 1000 44720 2.4 21.25 0.43 8000 2.500 0.053 1600 1000 36464 2.5 22.5 0.43 8750 2.734 0.061 1600 500 20984 cát hạt trung, chặt 3.1 25 0.43 9500 2.969 0.085 1600 1000 58480 3.2 27.5 0.43 10500 3.281 0.122 1600 1000 83936 3.3 30 0.43 11500 3.594 0.141 1600 1000 97008 3.4 32.5 0.43 12500 3.906 0.197 1600 1000 135536 3.5 35 0.43 13500 4.219 0.235 1600 1000 161680 3.6 37.5 0.43 14500 4.531 0.217 1600 1000 149296 3.7 40 0.43 15500 4.844 0.187 1600 1000 128656 3.8 42.5 0.43 16500 5.156 0.164 1600 1000 112832 3.8 42.5 0.43 16500 5.156 0.164 1600 1000 112832 3.9 45 0.43 17500 5.469 0.181 1600 1000 124528 Tổng: Qs= 1331868 QR = jqp.Qp + jqs.Qs = 0,45.19,2 + 0,45.1331,868 = 607,98 (kN) Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{3,005;0,608) = 0,608 MN II.3 Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ mố Xác định tải trọng tác dụng lên mố trái, phải : + Tĩnh tải - Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω -Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh =1,25 γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5 Ω : diện tích dah của mố DCdckt, DWmc : trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh; các lớp mặt cầu DCdckt= DWmc= P1 = (1,25.21,8+1,5.5,23).Ω 1 3440 O = 17,2 P1 =(1,25.21,8+1,5.5,23).17,2 = 603,63(KN) + Hoạt tải - Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω -Trong đó: γ : hệ số tải trọng = 1,75 Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1,5m PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2 m: hệ số làn xe . Hai làn xe thì m =1 n : số làn xe = 2 IM : lực xung kích = 25% Ω : diện tích dah của mố 3440 1 430 430 0.875 0.75 o = 17,2 P2=1,75.2.1,5.3.17,2+1,75.1.2.(145.1+145.0,875+35.0,75).(1+0,25)+1,75.1.2.9,3.17,2 = 2135,05 (KN) - Hoạt tải do PL + Xe hai trục + Tải trọng làn P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω o = 17,2 1 3440 120 0,965 P3=1,75.2.1,5.3.17,2+1,75.1.2.(110.1+110.0,965).(1+0,25)+1,75.1.2.9,3.17,2 = 1776,42 (KN) - Trọng lượng bản thân mố truyền xuống P mố = 1,25.2069,8 = 2587,25 (KN) - Vậy tổng tải trọng tác dụng lên mố trái P = P1 + P2 + Pmố = 603,63+ 2135,05 + 2587,25 = 5325,93 (KN) → Tính toán số cọc cho mố trái Số lượng cọc được xác định theo công thức = 1,6 = 11,7 cọc Chọn 18 cọc. III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ Tính toán áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ trụ Xác định tải trọng tác dụng lên trụ 1, 2, 3, 4, 5: + Tĩnh tải - Tĩnh tải do giai đoạn 1 và 2 truyền xuống P1 = (γ1.DCdckt+γ2.DWmc).Ω -Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25 γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5 Ω : diện tích dah của trụ 1 DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng P1 = (1,25.21,8+1,5.5,23).Ω 1 6880 o = 34,4 P1 = (1,25.21,8+1,5.5,23).34,4 = 1207,27 (KN) + Hoạt tải - Hoạt tải do PL + Xe tải + Tải trọng làn P2 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(145.y1 + 145.y2 + 35.y3 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω -Trong đó: γ : hệ số tải trọng = 1,75 Tn : bề rộng phần người đi bộ = 1,5m PL : tải trọng người đi = 3 KN/m2 m: hệ số làn xe . Hai làn xe thì m =1 n : số làn xe = 2 IM : lực xung kích = 25% Ω : diện tích dah của trụ 1 1 6880 o = 34,4 430 430 0.875 0.875 P2=1,75.2.1,5.3.34,4+1,75.1.2.(145.1+145.0,875+35.0,875).(1+0,25)+1,75.1.2.9,3.34,4 = 2984,96 (KN) - Hoạt tải do PL + Xe hai trục + Tải trọng làn P3 = γ.2.Tn.PL.Ω + γ.m.n.(110.y1 + 110.y2 ).(1+IM) + γ.m.n.9,3.Ω o = 34,4 6880 120 0.983 0.983 P3=1,75.2.1,5.3.34,4+1,75.1.2.(110.0,983+110.0,983).(1+0,25)+1,75.1.2.9,3.34,4 = 2607,66 (KN) - Trọng lượng bản thân trụ truyền xuống P trụ = 1,25.4066,8 = 5083,5 (KN) - Vậy tổng tải trọng tác dụng lên trụ 1 P = P1 + P2 + Ptrụ = 1207,27 + 2984,96 + 5083,5 = 9275,73 (KN) → Tính toán số cọc cho trụ Số lượng cọc được xác định theo công thức = = 21,3 cọc Chọn 24 cọc IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp: IV.1 Tính toán hệ số phân bố tải trọng đối với dầm kế biên IV.1.1 Khi cầu có một làn xe thiết kế Trong đó: g : hệ số phân bố tải trọng S : khoảng cach giữa các dầm chủ (mm) L : chiều dài nhịp tính toán (mm) ts : chiều dày bản mặt cầu (mm) Kg : hệ số trong tính toán sơ bộ cho phép lấy tỷ số =1 g1 = 0,374 IV.1.2 Khi cầu có hai làn xe thiết kế : Trong đó: g : hệ số phân bố tải trọng S : khoảng cach giữa các dầm chủ (mm) L : chiều dài nhịp tính toán (mm) ts : chiều dày bản mặt cầu (mm) Kg : hệ số trong tính toán sơ bộ cho phép lấy tỷ số =1 g2 = 0,528 - Với xe tải thiết kế gHL = mlàn.1/2 (0,95 + 0,05) = 0,5 - Với tải trọng làn Thiên về an toàn coi tải trọng làn theo phương ngang cầu là tải trọng tập trung glàn = 1,2.0,5 = 0,6 - Với tải trọng người gPL = 0,5.1,3.0,65 = 0,42 IV.2 Xác định nội lực tại giữa nhịp Đường ảnh hưởng tại giữa nhịp 8,6 O = 147,92 3440 + Trường hợp 1: Tĩnh tải + PL + xe tải + tải trọng làn 8,6 O = 147,92 430 430 6,45 6,45 Tải trọng làn Xe thiết kê M1 = (γ1.DCdckt + γ2.DW).Ω + γ.gPL.PL.Ω + γ.gHL.(145.y1 +145.y2 +35.y3).(1 + IM)+ γ.gLL.9,3.Ω -Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25 γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5 Ω : diện tích dah momen giữa nhịp của dầm DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính nội lực γ : hệ số tải trọng = 1,75 gPL: hệ số phân bố tải trọng của đoàn người gHL: hệ số phân bố tải trọng của xe hai trục gLL : hệ số phân bố tải trọng của làn xe IM : lực xung kích = 25% y1, y2,y3 : tung độ của các trục xe lên đah M1 = (1,25.21,8+1,5.5,23).147,92 + 1,75.0,42.3.147,92 + 1,75.0,5.(145.6,45 +145.8,6 + 35.6,45).(1 + 0,25) + 1,75.0,6.9,3.147,92 = 9595,6 KNm + Trường hợp 2: Tĩnh tải + PL + xe hai trục + tải trọng làn 120 8,6 O = 147,92 8,3 8,3 Tải trọng làn Xe hai trục M = (γ1.DCdckt + γ2.DW).Ω + γ.gPL.PL.Ω + γ.gHL.(110.y1 +110.y2).(1 + IM)+ γ.gLL.9,3.Ω -Trong đó: γ1 : hệ số tải trọng của trọng lượng bản thân, lan can tay vịn, gờ chắn bánh = 1,25 γ2 : hệ số tải trọng của các lớp mặt cầu = 1,5 Ω : diện tích dah momen giữa hịp của dầm DCdckt, DWmc : đã giải thích ở phần tính khối lượng γ : hệ số tải trọng = 1,75 gPL: hệ số phân bố tải trọng của đoàn người gHL: hệ số phân bố tải trọng của xe hai trục gLL : hệ số phân bố tải trọng của làn xe IM : lực xung kích = 25% y1, y2, : tung độ của các trục xe lên đah M2 = (1,25.21,8+1,5.5,23).147,92 + 1,75.0,42.3.147,92 + 1,75.0,5.(110.8,3 +110.8,3).(1 + 0,25) + 1,75.0,6.9,3.147,92 M2 = 8959,04 KNm - Vậy ta chọn M1 để duyệt tiết diện V Tính toán và bố trí cốt thép: V.1 Tính toán diện tích cốt thép: - Dùng loại tao tự chùng thấp Dps = 15,2mm tiêu chuản ASTM A416M Grade 270 - Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn : fpu = 1860 MPa - Hệ số quy đổi ứng suất : Φ = 0,9 - Giới hạn chảy : fpy = 0,85.fpu = 0,85.1860 = 1581 MPa - Cường độ cho TTGH sử dụng : fpe = 0,85.fpy = 0,85.1581 = 1343 MPa - Diện tích một tao cáp : Aps1 = 140 mm2 - Modun đàn hồi cáp : Ep = 197000 MPa - Bê tông dầm cấp : f’c1 = 40 MPa - Mô men tính toán : M = 9595,6 KNm - Ta có thể xác định diện tích cốt thép theo kinh nghiệm sau: h: chiều cao dầm chủ Aps = 4281,8 (mm2) - Số tao cáp DUL cần thiết theo công thức trên là: ncg = 30,6 tao Vậy chọn ncg = 38 tao - Bố trí cốt thép DUL tại mặt cắt giữa dầm V.2 Tính duyệt theo TTGH cường độ: Ta quy đổi tiết diện hộp về tiết diện tiết diện chữ T và sử dụng công thức tính như đối với tiết diện chữ T trong quy trình. - Sức kháng uốn tính toán Mr được tính như sau Mr = ψ.Mn - Trong đó: Mn sức kháng uốn danh định Ψ hệ số sức kháng - Coi thớ dưới chỉ có cốt thép DUL chịu lực. Với mặt cắt hình chữ T quy đổi sức kháng danh định Mn được xác định như sau: (TCn 5.7.3.2.2.1) - Với mặt cắt hình chữ nhật thì sức kháng danh định Mn được xác định như sau(TCN 5.7.3.2.3) - Trong công thức trên: Aps = 5320 (mm2) - Bỏ qua diện tích cốt thép thường : As = 0, A’s = 0 dp : khoảng cách từ thớ nén mép trên dầm liên hợp đến trọng tâm cốt thép DƯL - Tọa độ trọng tâm cốt thép DƯL bầu dầm tại gối (tính đến đáy dầm) = 136,8 mm = 13,7 cm dp = 175 – 13,7 = 161,3 cm b : bề rộng mặt cắt chịu nén của cấu kiện : b = 1,7 m bw : bề dày bản bụng = 0,18 m hf = chiều dày cánh nén = 0,163 m β1 : hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy định trong điều 5.7.2.2 β1 = 0,85 – 0,05(f’c1 – 28 MPa)/7 MPa =