MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỒ ÁN 5
LỜI CÁM ƠN 6
CHƯƠNG II : CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA CÔNG TRÌNH 7
II.1 Điều kiện địa hình 7
II.2 Điều kiện địa chất 7
II.3 Điều kiện khí hậu thủy văn 7
II.4 Điều kiện cung ứng vật liệu 7
II.5 Năng lực và máy móc thi công 8
II.6 Điều kiện kinh tế xã hội 8
II.7 Hiện trạng giao thông 8
PHẦN I : 9
THIẾT KẾ SƠ BỘ (30%) 9
CHƯƠNG I : ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA PHƯƠNG ĐỀ RA CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU 10
I.1 Đánh gia điều kiện địa hình 10
I.2 Đánh giá điều kiện địa chất 10
I.3 Điều kiện khí hậu, thủy văn, thông thuyền 10
I.4 Điều kiện cung ứng vật liệu, nhân lực, thiết bị 10
I.5 Các giải pháp kết cấu 11
CHƯƠNG II : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 12
II.1 Phương án 1 : Cầu liên tục BTCT 12
II.2 Phương án 2 : Cầu dây văng 13
II.3 Phương án 3 : Cầu giản đơn Super T 14
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU LIÊN TỤC BTCT DƯL THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 16
I Tính toán các hạng mục công trình 16
II Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu 20
III Tính toán số lượng cọc trong bệ mố 21
IV Tính toán số lượng cọc cho trụ 23
V Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 26
VI Tính toán số cọc cho mố 33
VII Tính toán số cọc cho trụ 33
VIII Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 34
IX Tổng hợp khố lượng 40
X Tính khái toán phương án 1 41
CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU DÂY VĂNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG CÂN BẰNG 43
I Tính toán khối lượng các hạng mục công trình trên cầu 43
II Tính toán khối lượng các bộ phận công trình 46
III Chi tiết cấu tạo và tính toán khối lượng dây văng 47
IV Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố 48
V Tính toán và xác định số lượng cọc cho tháp 50
VI Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ 52
VII Tính toán số cọc cho mố 61
VIII Tính toán số cọc cho tháp 61
IX Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 62
X Tổng hợp khối lượng phương án 2 68
XI Tính khái toán phương án 2 69
CHƯƠNG V : THIẾT KẾ SƠ BỘ CẦU SUPER T 71
I Tính toán các hạng mục công trình 71
II Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố 77
III Tính toán và xác định số lượng cọc cho trụ 82
IV Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp 86
V Tính toán và bố trí cốt thép 89
VI Tổng hợp khối lượng phương án 3 92
VII Tính khái toán phương án 3 93
CHƯƠNG VI : SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN 95
I Cơ sở để chọn phương án đưa vào thiết kế kỹ thuật 95
II So sánh các phương án theo giá thành dự toán 95
III So sánh các phương án theo điều kiện thi công, chế tạo 95
IV So sánh các phương án theo điều kiện khai thác sử dụng 97
V kết luận và kiến nghi 97
PHẦN II 99
THIẾT KẾ KỸ THUẬT CẦU LIÊN TỤC BTCT ĐÚC HẪNG (50%) 99
CHƯƠNG I : THIẾT KẾ KẾT CẤU NHỊP 100
I Tính toán dầm theo phương ngang cầu 100
I.1 Cấu tạo dầm 100
I.2 Nguyên lý tính toán 100
I.3 Xác định nội lực trong dầm theo phương ngang cầu 101
I.4 Xác định cốt thép tại các tiết diện tính toán 120
II Tính toán dầm theo phương dọc cầu 132
II.1 Đặc điểm cấu tạo 132
II.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực 132
II.3 Kết cấu nhịp trong giai đoạn thi công 136
II.4 Kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác, sử dụng 145
II.5 Mất mát ứng suất 147
II.6 kiểm tra các tiết diện trong giai đoạn thi công theo TTGH CĐ1 149
II.7 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHCĐ
152
II.8 Kiểm toán các tiết diện trong giai đoạn khai thác, sử dụng theo TTGHSD
160
PHẦN III 162
THIẾT KẾ THI CÔNG (20%) 162
CHƯƠNG I : THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ T1 163
I Đặc điểm cấu tạo của trụ T1 163
II Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu 163
III Đề xuất phương án thi công trụ T1 164
IV Trình tự thi công trụ T1 165
V Các công tác chính trong quá trình thi công trụ 165
VI Thi công bê cọc, thân trụ 181
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 190
I Sơ lược về đặc điểm nơi xây dựng cầu 190
II Đề xuất các phương án và chọn phương án thi công 191
III Xác định trình tự thi công kết cấu nhịp 193
IV Một số yêu cầu về vật liệu 215
V Nguyên lý cấu tạo và chọn loại xe đúc 222
VI An toàn lao động 222
TÀI LIỆU THAM KHẢO 224
99 trang |
Chia sẻ: lethao | Lượt xem: 2385 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế cầu qua sông V29, tỉnh Quảng Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ng lượng bản thân, trọng lượng của BT tươi, lực căng kéo cáp chương trình sẽ tự động gán cho kết cấu; ở đây ta chỉ gán tỉnh tải trong giai đoạn 2 như: Trọng lượng các lớp phủ BMC, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách. Việc gán được thực hiện như sau:
Chọn các phần tử cần gán tải trọng, gọi menu Load>Element Beam Load… => Xuất hiện hôp thoại; trong hộp thoại này ta khai báo các thông số cần thiết như hình bên dưới: Tỉnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ, riêng tỉnh tải lan can tay vịn và tỉnh tải dải phân cách được quy về một lực phân bố và một mômen phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ.
Sau khi khai báo xong nhấn nút Add để chấp nhận việc gán tải trọng.
Gán lực phân bố. Gán mômen phân bố.
9_Khai báo các tổ hợp tải trọng:
Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo các tổ hợp tải trọng; cách khai báo như sau:
Gọi menu Load>Create load Cases Using Load Combination => Xuất hiện hộp thoại Load Combination; trong hộp thoại này ta khai báo các loại tổ hợp tải trọng:
Khai báo các tổ hợp tải trọng.
CÁC LOẠI TỔ HỢP ĐƯỢC KHAI BÁO TRONG CHƯƠNG TRÌNH
S
TT
Tên
Tổ hợp
Loại tổ
hợp
Mô tả
Hệ số vượt tải
1
Tổ hợp 1
Add
Xe tải + tải trọng làn + người
1,75
2
Tổ hợp 2
Add
Xe hai trục + tải trọng làn người
1,75
3
Tổ hợp 3
Envelope
Max ( HOẠT TẢI)
1.75
4
Tổ hợp 4
Add
Tổng tĩnh tải
1,25;1,5
5
Tổ hợp 5
Add
Tổng tĩnh tải + max(hoạt tải)
1
10_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:
Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 5 gây ra
VI.Tính toán số cọc cho mố
VI. 1 Mố trái
= 4,5 cọc
Chọn 6 cọc
VI. 1 Mố phải
= 4,5 cọc
Chọn 6 cọc
VII.Tính toán số cọc cho trụ
VII. 1 Trụ 1
= 6,9 cọc
Chọn 8 cọc
VII.2 Trụ 2
= 6,9 cọc
Chọn 8 cọc
VIII Tính toán và kiểm tra kết cấu nhịp:
Giá trị momen trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 5 gây ra:
Giá trị momen min lớn nhất trong giai đoạn thi công
M+max = 55568 KNm
M-min = 173925 KNm
VIII.1 Tính toán số bó cáp
Cáp DƯL được sử dụng là loại theo tiêu chuẩn ASTM A416-270 (Normal) với các chỉ tiêu như sau:
Loại Cáp DƯL
19 tao 12,7mm
Diện tích 1 tao
140mm2
Diện tích 1 bó
1875,3mm2
Giới hạn bền fpu
1860 Mpa
Giới hạn chảy fpy
1670 Mpa
Môđun đàn hồi
197000 Mpa
Ống ghen sử dụng là loại đường kính D = 100/107mm.
Công thức tính toán số bó cáp:
- Với bó chịu mô men âm: (Tại gối).
+ Ứng suất thớ trên:
=> =>
+ Ứng suất thớ dưới:
=> =>
- Với bó chịu mô men dương: (Tại giữa nhịp).
+ Ứng suất thớ trên:
=> =>
+ Ứng suất thớ dưới:
=> =>
Trong đó:
N’T : Lực căng trong bó thép DƯL chịu mômen âm;
N’T = n’b xfKTxAbó
NT : Lực căng trong bó thép DƯL chịu mômen dương;
NT = nbxfKTxAbó
e’T, eT: Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm bó thép DƯL.
A: Diện tích tiết diện bêtông.
M: Mômen do tải trọng tác dụng gây ra tại tiết diện tính toán.
W: Mômen kháng uốn tiết diện.
n’b, nb : Số bó cốt thép cần tính.
fKT: Ứng suất cho phép khi căng kéo cốt thép; fKT = 0.8fpy = 1336 Mpa.
Abó: Diện tích một bó cáp; Abó =1875,3mm2.
Giả thiết khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp đến thớ ngoài cùng chịu kéo (nén) là a = 250mm.
Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình:
Mặt cắt giữa nhịp Mặt cắt trên trụ
Kết quả tính đặc trưng hình học từ chương trình
BẢNG TÍNH ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC
Tiết diện
h(m)
A (m2)
J (m4)
yt(m)
yd(m)
Wt(m3)
Wd(m3)
Trên trụ
4,4
9,98
27,714
2,08
2,31
13,324
11,997
Giữa nhịp giữa
2,2
5,96
3,972
0,81
1,39
4,903
2,857
Giữa nhịp biên
2,2
5,96
3,972
0,81
1,39
4,903
2,857
BẢNG TÍNH TOÁN SỐ BÓ CÁP.
Tiết diện
Trên trụ
Giữa nhịp
Thớ
Trên
Dưới
Trên
Dưới
Mmax/Mmin (KN.m)
173925
173925
55568
55568
A(m2)
9,98
9,98
5,96
5,96
Wtr/Wd (m3)
13,324
11,997
4,903
2,857
ytr/yd (m)
2,08
2,31
0,81
1,39
eT/e'T (m)
1,85
2,06
0,56
1,14
AxMmax/Mmin
1735771,5
1735771,5
331185,2
331185.2
fTKxAbó
2505,4
2505,4
2505,4
2505,4
Số bó tính
nbo>
nbo<
nbo>
nbo<
20,4
68,6
13,6
62,7
Số bó chọn
22
14
Dự kiến bố trí cốt thép tại giữa nhịp.
Dự kiến bố trí cốt thép trên trụ.
VIII.2 Tính duyệt theo TTGH cường độ:
- 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 thì 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 : diện tích cốt thép
- 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
b : bề rộng mặt cắt chịu nén của cấu kiện
bw : bề dày bản bụng
hf = chiều dày cánh nén
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 = 0,693
fpu cường độ chịu kéo quy định của thép = 1860 MPa
fpy giới hạn chảy của thép DƯL fpy = 1581 MPa
Hệ số k : = 0,38
c : khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hòa với giả thiết là thép DƯL của bó tao thép đã bị chảy dẻo (TCN 5.7.3.1.1)
i = 0,4
atd = c.β1 : chiều dày của khối ứng suất tương đương
fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DƯL với sức kháng uốn danh định tính theo TCN 5.7.3.1.1-1
Để thiên về an toàn và đơn giản trong tính toán ta bỏ qua ảnh hưởng của cốt thép thường. Khi đó, ta có:
Mặt cắt
Trên trụ
Giữa nhịp
Aps (m2)
0,041
0,026
fps (Mpa)
1744.48
1667,23
dp (m)
4,28
2,08
a (m)
0,44
0,31
f'c (Mpa)
50.00
50.00
b (m)
4,05
11
bw (m)
1
1
b1
0.69
0.69
hf (m)
0,8
0,25
c (m)
0,639
0,45
k
0,38
0,38
fpu (Mpa)
1860,00
1860,00
fpy (MPa)
1581.00
1581,00
Mn (KN.m)
321851,28
131809,37
Kết quả kiểm toán
Tiết diện
Mn (KN.m)
Mtt (KN.m)
Kết luận
Trên trụ
321851,28
173925
Đạt
Giữa nhịp
131809,37
55568
Đạt
IX Tổng hợp khối lượng:
STT
HẠNG MỤC
VẬT LIỆU
ĐƠN VỊ
KHỐI LƯỢNG
1
KCN
BT KCN
m3
1369.06
CT THƯỜNG
KN
2738.12
CT DƯL
KN
1256.28
2
GỜ CHẮN BÁNH
BT GCB
m3
22
CT GCB
KN
22
3
LAN CAN TAY VỊN
BT LCTV
m3
26.43
CT THƯỜNG
KN
15.85
4
LỚP PHỦ
LỚP PHỦ+PHÒNG NƯỚC
m3
82.43
LỚP TẠO DỐC
m3
110
5
MỐ TRÁI
BT MỐ TRÁI
m3
244.64
CT MỐ TRÁI
KN
244.74
6
MỐ PHẢI
BT MỐ PHẢI
m3
199.73
CT MỐ PHẢI
KN
199.83
7
TRỤ 1
BT TRỤ 1
m3
242.47
CT TRỤ 1
KN
242.53
8
TRỤ 2
BT TRỤ 2
m3
242.47
CT TRỤ 2
KN
242.53
9
CỌC KHOAN NHỒI
BT CỌC
m3
559.2
CT CỌC
KN
559.2
10
BẢN GIẢM TẢI
BT
m3
19.8
CT
KN
19.8
X Tính khái toán phương án 1 :
Tổng dự toán xây dựng cảu phương án cầu liên tục
STT
Hạng mục chính
Kí hiệu
Cách tính
Thành tiền
1
Chi phí trực tiếp
T
VL+NC+M + K
9909588.65
2
Chi phí vật liệu
VL
6470542.54
3
Chi phí nhân công
NC
1659163.45
4
Chi phí xe máy
M
1633435.54
5
Chi phí trực tiếp khác
K
(VL+NC+M)*1.5%
146447.12
6
Chi phí chung
C
T*5.3%
525208.20
7
Thu nhập chịu thuế tính trước
TL
(T+C)*6%
626087.81
8
Giá trị DT trước thuế
Z
T+C+TL
11060884.66
9
Thuế GTGT đầu ra
VAT
Z*10%
1106088.47
10
Chi phí xây dựng nhà tạm
F
Z*2%
221217.69
11
Giá trị DT sau thuế
A
Z+VAT+F
12388190.82
12
CHI PHÍ KHÁC
CK
CB+TH+KT
974633.98
13
Chuẩn bị đầu tư
CB
K1+K2
67639.52
14
Chi phí khảo sát lập DA
K1
A*0.5%
61940.95
15
Lập báo nghiên cứu khả thi
K2
A*0.046%
5698.57
16
Thực hiện dầu tư
TH
K3+...+K10
886994.46
17
Lập thiết kế
K3
A*1.1%
136270.10
18
Thẩm định dự toán
K4
A*0.06%
7432.91
19
Thẩm định Thiết kế KTTC
K5
A*0.06%
7432.91
20
Lập hồ sơ mời thầu
K6
A*0.385%
47694.53
21
Lựa chọn nhà thầu
K7
A*0.08%
9910.55
22
Giám sát kỹ thuật
K8
A*1%
123881.91
23
Quản lí công trình
K9
A*4%
495527.63
24
Bảo hiểm công trình
K10
A*0.475%
58843.91
25
Kết thúc xây dựng
KT
K11+K12
20000.00
26
Lập hồ sơ hoàn công
K11
15000.00
27
Thẩm tra phê duyệt QT
K12
5000.00
28
CHI PHÍ DỰ PHÒNG
DP
(A+CK)*10%
1336282.48
29
TỔNG DỰ TOÁN
G
A+CK+DP
14699107.29
Chương IV: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN
CẦU DÂY VĂNG DẦM LIÊN TỤC BTCT THI CÔNG THEO CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG CÂN BẰNG
I. Tính toán khối lượng các hạng mục công trình:
I.1 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp:
Kết cấu nhịp gồm 3 nhip lien tục có sơ đồ sau: 46m +98m +46m.
Dầm liên tục BTCT của cầu dây văng được thi công theo công nghệ đúc hẫng. Khoảng cách giữa các dây văng là 6 m.
Dầm lien tục BTCT dài 190 (m) của cầu được cấu tạo từ 24 khối đúc dây văng, 48 khối đúc tiêu chuẩn, 1 đốt hợp long đổ tại chổ dài 6m và 2 khối K0 tại 2 tháp đổ tại chổ chiều dài 1 khối là 20 (m).
Cấu tạo các khối dầm như sau:
+ Diện tích MCN
A= 2.0,5.2,65 + 0,25.7,7 + 4.1/2.0,25.0,75 + 4.1/2.0.19.0.25 + 1,55.0,3 + 7,55.0,2 + 2.1,3.0,3
= 7,8 (m2)
→ Thể tích bê tông của một khối tiêu chuẩn:
7,8.2 = 15,6 (m3)
+ Diện tích mặt cắt ngang của khối dây văng: 7,8 (m3)
+ Diện tích mặt cắt ngang của vách ngăn ở khối dây văng: vách ngăn có chiều dày 3cm
A1 = 2.1/2.(2,2 + 3,7).0,25 + 1,05.3,7 – [2.1/2.(0,8 +1,2).0,2 + 0,6.1,2]
= 4,24 (m2)
→ Thể tích bê tông của một khối neo:
7,8.2 + 4,24.0,03 = 15,73 (m3)
+ Lượng cốt thép trung bình lấy trong 1 m3 bê tong dầm là 2 KN/m3
+ Trọng lượng của 1 khối tiêu chuẩn:
15,6.24.+ 15,6.2 = 405,6 (KN)
+ Trọng lượng của 1 khối dây văng:
15,73.24 + 15,73.2 = 408,98 (KN)
+ Trọng lượng của 1 khối K0 đổ tại chổ tại vị trí tháp:
7,8.20. ( 24 + 2) = 4056(KN)
+ Trọng lượng của khối hợp long đổ tại chổ:
7,8.6.(24 + 2) = 1216,8 (KN)
Tổng trọng lượng của dầm:
405,6.48 + 408,98.24 + 4056.2 + 1216,8 = 38613,12 (KN)
Tải trọng dầm tính ra phân bố đều:
DC = 38613,12/190 = 203,2 (KN/m)
I.2 Tính toán khối lượng Tháp cầu:
- Hai tháp cầu có cấu tạo hoàn toàn giống nhau, chi tiết kích thước như hình vẽ:
- Thể tích bêtông phần bệ tháp:
V1 = 1/3.[20,62.4 + 22,62.6 + ] + 22,62.2.6
= 379,44 (m3)
- Thể tích bêtông đoạn tháp xiên
V2 = 2.1/2.24,4.1,5.2 = 73,2 (m3)
- Thể tích bêtông phần đỉnh tháp:
V3 = 9,6.1,5.2 = 28,8 ( m3)
- Thể tích bêtông dầm ngang trên:
V4 = (1,6.2,6 – 1,2.1,6).10,5 = 23,52 ( m3)
- Thể tích bêtông dầm ngang dưới
V5 = (2,6.1,6 – 1,6.1,2).24,4 + 2.1,6.1,6.0,5 = 57,21 ( m3)
Tổng thể tích bêtông 1 tháp cầu:
V = 379,44 +(73,2 +28,8 ).2 +23,52 +57,21 = 664,17 (m3)
- Lượng cốt thép trung bình lấy trong 1m3 bêtông tháp là 2 KN/m3.
Tổng trọng lượng của 1 tháp :
Ptháp = 664,17.24 + 664,17.2 = 17268,42 (KN)
I.3 Tính toán khối lượng mố :
Mố là loại mố chữ U cải tiến BTCT M300, 2 mố có kích thước giống nhau như hình vẽ:
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG 1 MỐ
Stt
Tên cấu kiện
Thể tích(m3)
Hàm lượng thép(KN/m3)
Trọng Lượng Thép(KN)
Trọng Lượng Bê Tông(KN)
1
Tường Cánh
22,74
1
22,74
545,76
2
Tường Trước
13,0
1
13,0
312
3
Bệ Mố
112,32
1
112,32
2695,68
4
Thân mố
75,67
1
75,67
1816,08
5
Đá Tảng
0.54
1.2
0,65
15,55
6
Tổng
224,27
224,38
5385,07
II. Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu
II.1 Trọng lượng các lớp mặt cầu
- Lớp phủ (BTN) và lớp phòng nước dày 7,5cm:DW1=1/2. 0.075.13.23=11,21 (KN/m)
- Lớp tạo dốc 2% 10cm: DW2 = 1/2. 0.1.13 .23= 14,95 (KN/m)
Trọng lượng các lớp mặt cầu:
DWmc = (11,21+14,95)= 26,16 (KN/m)
II.2 Trọng lượng phần lan can, tay vịn, gờ chắn bánh xe:(xem hình vẽ)
II.2.1 Trọng lượng phần lan can, tay vịn :
- Cột lan can cách nhau 2,00m có kích thước 15x15 cm
- Tay vịn:10x10 cm.
- Bệ đáy cột lan can : 15x25x25 cm.
Kết quả tính toán cột lan can, tay vịn cho toàn cầu:
BẢNG TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG LAN CAN TAY VỊN
Stt
Tên cấu kiện
Thể tích(m3)
Hàm lượng thép(KN/m3)
Trọng Lượng Thép(KN)
Trọng Lượng Bê Tông(KN)
1
Cột Lan Can
3,45
0.6
2,07
82,8
2
Tay Vịn
7,03
0.6
4,21
168,72
3
Bệ Đặt Cột
14,25
0.6
8,55
342
4
Tổng
24,73
14,83
593,52
ÞDWlc+tv+bc== 3,12 (KN/m)
II.2.2 Trọng lượng phần gờ chắn bánh xe :
DWgcb == 2,64(KN/m)
ÞTổng tĩnh tải giai đoạn 2 :
DW = DWmc+ DWlc+tv+bc + DWgcb = =26,16 +3,12 + 2,64 = 31,92 (KN/m)
III Chi tiết cấu tạo và tính toán khối lượng dây văng:
- Sơ đồ kết cấu trong cầu dây văng là hệ siêu tỉnh, nội lực trong hệ phụ thuộc độ cứng của của các bộ phận cấu thành nên hệ. Do đó để tính toán được nội lực trong hệ phải sơ bộ lựa chọn cấu tạo tiết diện dây văng.
- Sử dụng các bó cáp CĐC gồm nhiều tao có đường kính danh định 12,7 mm. Mỗi tao cáp có 7 sợi thép cường độ cao.
- Các chỉ tiêu các bó cáp sử dụng như sau:
37 tao
61 tao
91 tao
Tải trọng giới hạn () (KN)
6724
11102
16562
Tải trọng sử dụng (0,45.) (KN)
3030
4995,9
7452,9
Các Thông Số Của Dây Văng
Tên dây
Số tao
Chiều dài(1dây)
Khối lượng 1 dây
Dây 1
37
18,08
5,18
Dây 2
37
18,08
5,18
Dây 3
37
22,29
6,39
Dây 4
37
22,29
6,39
Dây 5
61
27,38
12,94
Dây 6
61
27,38
12,94
Dây 7
61
32,84
15,52
Dây 8
61
32,84
15,52
Dây 9
91
38,51
27,15
Dây 10
91
38,51
27,15
Dây 11
91
44,30
31,24
Dây 12
91
44,30
31,24
Dây 13
91
50,16
35,37
Dây 14
91
50,16
35,37
- Tổng khối lượng thép cường độ cao dùng cho các dây văng: 1070 (KN)
IV.Tính toán và xác định số lượng cọc cho mố
IV.1 Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc
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=785398,16 mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 22F20 : Ast = 6908mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
- Thay vào ta được:
Pn= 0,85.[0,85.30.(785398,16-6908)+420.6908]=19,33MN
- Sức kháng dọc trục tính toán: Pr= F.Pn ; MN
Với F: Hệ số sức kháng mũi cọc, F = 0,75 ÞPr=0,75.19,33=14,49MN
* Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Sức kháng bề mặt danh định của 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.
N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.
BẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC.
Tên lớp
Số
lớp
Z/D
Kc,s
Li
(mm)
Li/8D
Fsi
(Mpa)
asi (mm)
hi
(mm)
Qsi
(N)
Cát hạt mịn
1.1
4
0.86
3270
0.41
0.036
3141
1460
200189.3
1.2
6
0.76
5000
0.62
0.04
3141
2000
309375.9
Á cát
2.1
7
0.73
6500
0.81
0.042
3141
1000
174308.5
2.2
9
0.56
8000
1
0.044
3141
2000
309577
Cát hạt
thô
3.1
10.54
0.53
9770
1.22
0.065
3141
1540
369939.6
3.2
12.54
0.5
11770
1.47
0.067
3141
2000
519804.1
Qs=
1883194
Qr = φqp.Qp+φqsQs
Trong đó :
Qp : sức kháng mũi cọc (N) Qp = qp.Ap
Ap : diện tích mũi cọc (mm2)
qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs : sức kháng thân cọc (N)
φqp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
φqs : hệ số sức kháng đối với sức kháng than cọc
Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 có φqp= φqs= 0.45
qp = ; (MPa)
Trong đó:
k = 1 : đối với Dp £ 500mm.
k = 0.6Dp : đối với Dp ≥ 500mm.
Dp = 1000 mm: Đường kính mũi cọc khoan.
=> qp = = MPa = 2500 KPa
Qp = 2500. 0,78=1950
Qr = 0,45.1950+0,45.1883,1
= 1724,8(KN)
Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{14,49:1,7248)=1,7248MN=1724,8KN
V.Tính toán và xác định số lượng cọc cho tháp
Tính toán sức chịu tải tính toán của cọc
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=785398,16 mm2.
Ast: Diện tích cốt thép chủ (mm2); dùng 22F20 : Ast = 6908mm2
fy: Giới hạn chảy của cốt thép chủ (Mpa); fy = 420Mpa
- Thay vào ta được:
Pn= 0,85.[0,85.30.(785398,16-6908)+420.6908]=19,33MN
- Sức kháng dọc trục tính toán: Pr= F.Pn ; MN
Với F: Hệ số sức kháng mũi cọc, F = 0,75 ÞPr=0,75.19,33=14,49MN
* Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền:
- Sức kháng bề mặt danh định của 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.
N2 : Số khoảng điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc.
BẢNG TÍNH SỨC KHÁNG BỀ MẶT DANH ĐỊNH CỦA CỌC.
Tên lớp
Số lớp
Z/D
Kc,s
Li(mm)
Li/8D
fsi(Mpa)
asi (mm)
hi (mm)
Qsi(N)
Cát hạt mịn
1.1
4
0.86
3345
0.42
0.036
3141
1310
180895.8
1.2
6
0.76
5000
0.62
0.04
3141
2000
309375.9
Á cát
2.1
7
0.73
6500
0.81
0.042
3141
1000
174308.5
2.2
9
0.56
8000
1
0.044
3141
2000
309577
Cát hạt thô
3.1
10.69
0.53
9845
1.23
0.065
3141
1690
407801.4
3.2
12.69
0.5
11845
1.48
0.069
3141
2000
537487.9
3.3
14.69
0.46
13845
1.73
0.07
3141
2000
552225.5
3.4
16.69
0.46
15845
1.98
0.073
3141
2000
628629.7
3.5
18.69
0.46
17845
2.23
0.076
3141
2000
709368.5
3.6
20.69
0.46
19845
2.48
0.079
3141
2000
794441.8
3.7
22.69
0.46
21845
2.73
0.081
3141
2000
873071.1
3.8
24.69
0.46
23845
2.98
0.084
3141
2000
966091.2
3.9
26.69
0.46
25845
3.23
0.087
3141
2000
1063446
3,10
28.69
0.46
27845
3.48
0.089
3141
2000
1152189
3.11
30.69
0.46
29845
3.73
0.093
3141
2000
1271159
3.12
32.69
0.46
31845
3.98
0.095
3141
2000
1367127
3.13
34.69
0.46
33845
4.23
0.098
3141
2000
1481097
3.14
36.69
0.46
35845
4.48
0.01
3141
2000
158356.7
Qs=
12936649
Qr = φqp.Qp+φqsQs
Trong đó :
Qp : sức kháng mũi cọc (N) Qp = qp.Ap
Ap : diện tích mũi cọc (mm2)
qp : sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa)
Qs : sức kháng thân cọc (N)
φqp : hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc
φqs : hệ số sức kháng đối với sức kháng than cọc
Tra bảng 10.5.5-2 TC 272-05 có φqp= φqs= 0.45
qp = ; (MPa)
Trong đó:
k = 1 : đối với Dp £ 500mm.
k = 0.6Dp : đối với Dp ≥ 500mm.
Dp = 1000 mm: Đường kính mũi cọc khoan.
=> qp = = MPa = 2500 KPa
Qp = 2500. 0,78=1950
Qr = 0,45.1950+0,45.12936,6
= (KN)
Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{14,49:6,6989)=6,6989MN=6698,9 KN
= 6698,9(KN)
Vậy Ptt= min{Qr, Pr}=min{14,49:2,8214)=2,8214MN=6698,9KN
VI.Tính toán áp lực tác dụng lên mố, trụ
Để xác định áp lực lớn nhất tác dụng lên mố trụ ta sử dụng chương trình MIDAS/Civil6.3.0 để tính toán.
VI.1.Các bước chính thực hiện trong chương trình:
1_Mô hình hóa kết cấu;
2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu;
3_Khai báo các làn xe;
4_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn;
5_Khai báo các lớp xe;
6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động;
7_Khai báo các trường hợp tải trọng di động và các hệ số tải trọng và
hệ số xung kích;
8_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu;
9_Khai báo các tổ hợp tải trọng;
10_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết.
1_Mô hình hóa kết cấu:
Kết cấu cầu liên tục đúc hẫng được mô hình hóa trong chương trình gần giống như kết cấu thật bên ngoài thực tế.
Dầm chủ là dầm hộp liên tục được mô hình là phần tử Beam. Mặt cắt ngang dầm chủ là loại 2 hộp 3 sườn, thành xiên; các thông số về mặt cắt ngang dầm chủ được thể hiện bên dưới
Khai báo MCN dầm chủ.
Do tháp cầu làm việc chủ yếu là chịu nén, uốn nên tháp cầu được mô hình là phần tử Beam. Mặt cắt ngang tháp là dạng hộp rỗng với kích thước được thể hiện hình
Bên dưới.
Khai báo MCN tháp
Dầm ngang tháp chủ yếu là chịu uốn nên được mô hình là phần tử Beam, kích thước dầm ngang đươc thể hiện ở hình bên dưới.
Trong cầu dây văng nội lực xuất hiện trong dây văng chủ yếu là lực kéo do đó dây văng sẽ được khai báo là phần tử TENS-TRUSS, loại Cable. Cáp dây văng được dùng 3 loại khác nhau: Loại 91tao, loại 61tao, loại 37tao.
Khai báo MCN dây văng loại 91tao
Mô hình kết cấu dưới dạng không gian.
2_Khai báo vật liệu dùng cho kết cấu và các thuộc tính của vật liệu:
Vật liệu dùng cho kết cấu được khai báo trong hộp thoại MSS Brigde Wizard khi ta mô hình hóa kết cấu. Trong bước này ta chỉ khai báo các thuộc tính của vật liệu
Khai báo các thuộc tính của vật liệu thay đổi theo thời gian: Model>Property>
Time Depent Material(Creep/Shrinkage). Chương trình xuất hiện hôp thoại: Time Depent Material(Creep/Shrinkage). Nhấn nút Add để khai báo các thông số liên quan đến đặc trưng vật liệu thay đổi theo thời gian của bê tông:
Khai báo các thông số VL thay đổi theo thời gian.
Kết quả khai báo VL thay đổi theo thời gian.
Khai báo sự thay đổi của cường độ vật liệu theo thời gian: Model>Property>
Time Depent Material(Comp,Strength). Chương trình xuất hiện hôp thoại Time Depent Material(Comp,Strength), kích nút Add… Sau đó khai báo các thông số như hình bên dưới:
Kết quả khai báo cường độ VL theo thời gian.
Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho bê tông: Model>Property> Time Depent Material Link; việc gán được minh họa như hình bên dưới:
Gán các thuộc tính phụ thuộc vào thời gian cho VL.
3_Khai báo các làn xe:
Việc khai báo tiêu chuẩn được thực hiện như sau: Gọi menu Load>Moving Load Analysis Data, trong giao diện Select Moving Load Code chọn ASSHTO LRFD.
Khai báo các làn xe: Gọi menu Load>Moving Load Analysis Data>Traffic Lane, sau khi xuất hiện hộp thoại ta ấn nút Add để nhập các thông số liên quan như hình bên dưới
Tên làn
Độ lệch tâm (m)
Làn 1
1,75
Làn 2
-1,75
Làn 3
4,5
Làn 4
-4,5
Khai báo các làn xe.
4_Khai báo các tải tải trọng theo 22TCN272-05 gồm xe tải thiết kế + tải trọng làn, xe 2 trục thiết kế + tải trọng làn:
Khai báo hai trường hợp hoạt tải theo ASSHTO LRFD:
+ HL-93TDM: Hoạt tải xe hai trục thiết kế và tải trọng làn.
+ HL-93 TRK: Hoạt tải xe tải thiết kế và tải trọng làn.
.
Khai báo các trường hợp của hoạt tải
5_Khai báo các lớp xe:
Khai báo các lớp xe.
6_Khai báo các trường hợp tải trọng di động:
Khai báo các trường hợp tải trọng di động.
7_Khai báo các trường hợp tải trọng:
Việc khai báo các trường hợp tải trọng được tiến hành như sau: Gọi menu Load>Static Load Cases => Chương trình xuất hiện hộp thoại Static Load Cases
Do việc khai báo được tiến hành từ hộp thoại MSS Brigde Wizard nên chương trình tự động đưa các trường hợp tải trọng gồm: trọng lượng bản thân, tải trọng do căng kéo cáp, trọng lượng của bê tông tươi và tự động gán tương ứng với từng giai đoạn thi công . Do vậy, chỉ khai báo thêm tỉnh tải trong giai đoạn 2 gồm trọng lượng lớp phủ, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách.
Khai báo các trường hợp tải trọng.
8_Gán các trường hợp tải trọng cho kết cấu:
Các loại tải trọng như: Trọng lượng bản thân, trọng lượng của BT tươi, lực căng kéo cáp chương trình sẽ tự động gán cho kết cấu; ở đây ta chỉ gán tỉnh tải trong giai đoạn 2 như: Trọng lượng các lớp phủ BMC, trọng lượng lan can tay vịn, trọng lượng dải phân cách. Việc gán được thực hiện như sau:
Chọn các phần tử cần gán tải trọng, gọi menu Load>Element Beam Load… => Xuất hiện hôp thoại; trong hộp thoại này ta khai báo các thông số cần thiết như hình bên dưới: Tỉnh tải các lớp phủ BMC được quy về một lực phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ, riêng tỉnh tải lan can tay vịn và tỉnh tải dải phân cách được quy về một lực phân bố và một mômen phân bố dọc suốt chiều dài dầm chủ.
Sau khi khai báo xong nhấn nút Add để chấp nhận việc gán tải trọng.
Gán lực phân bố. Gán mômen phân bố.
9_Khai báo các tổ hợp tải trọng:
Để chương trình tính ra các trường hợp bất lợi nhất của tải trọng ta phải khai báo các tổ hợp tải trọng; cách khai báo như sau:
Gọi menu Load>Create load Cases Using Load Combination => Xuất hiện hộp thoại Load Combination; trong hộp thoại này ta khai báo các loại tổ hợp tải trọng:
Khai báo các tổ hợp tải trọng.
CÁC LOẠI TỔ HỢP ĐƯỢC KHAI BÁO TRONG CHƯƠNG TRÌNH
S
TT
Tên
Tổ hợp
Loại tổ
hợp
Mô tả
Hệ số vượt tải
1
Tổ hợp 1
Add
Xe tải + tải trọng làn + người
1,75
2
Tổ hợp 2
Add
Xe hai trục + tải trọng làn người
1,75
3
Tổ hợp 3
Envelope
Max ( HOẠT TẢI)
1.75
4
Tổ hợp 4
Add
Tổng tĩnh tải
1,25;1,5
5
Tổ hợp 5
Add
Tổng tĩnh tải + max(hoạt tải)
1
10_Chạy chương trình và xuất ra các giá trị cần thiết:
Giá trị phản lực lớn nhất tại các gối trong giai đoạn khai thác do tổ hợp 5 gây ra:
VII.Tính toán số cọc cho mố
VII. 1 Mố trái
= 1,8 cọc
Chọn 5 cọc
VII. 2 Mố phải
= 1,8 cọc
Chọn 5 cọc
VIII.Tính toán số cọc cho tháp
VIII. 1 Tháp 1
= 11,8 cọc
Chọn 12 cọc
VIII. 2 Tháp 2
= 11,8