Đồ án Thiết kế cầu qua sông V29, tỉnh Quảng Nam

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