Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép DƯL thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng

Chương II : Phương án sơ bộ II Cầu dầm liên tục BTCT DƯL Thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng I – Giới thiệu chung về phương án I.1 – sơ đồ kết cấu I.1.1 – Kết cấu phần trên - Sơ đồ bố trí chung toàn cầu 6 x33+66+110+66+ 4x33 m - Kết cấu cầu không đối xứng gồm 6 nhịp dẫn phía bên trái và 4 nhịp dẫn phía bên phải và hệ cầu BTCTDƯL liên tục 3 nhịp thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng. - Dầm liên tục 3 nhịp 66+110+66 m tiết diện hình hộp chiều cao thay đổi +) Chiều cao dầm trên đỉnh trụ h= 6,0 m. +) Chiều cao dầm tại giữa nhịp h= 2,5 m. - Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol đảm bảo phù hợp yêu cầu chịu lực và mỹ quan kiến trúc. - Mặt cắt hộp dạng thành xiên +) Chiều dày bản nắp : tb = 30 (cm) +) Chiều dày bản đáy : Mặt cắt gối là 80 cm , tại mặt cắt giữa nhịp là 30 cm +) Chiều dày phần cánh hẫng : hc = 25 cm +) Chiều dày bản mặt cầu tại ngàm : tn = 100 cm +) Chiều dày sườn dầm : Mặt cắt gối là 60 cm, tại mặt cắt giữa nhịp là 40 cm - Vật liệu dùng cho kết cấu nhịp. 1- Bê tông cấp A có: +) f’c = 40 (MPa). +) gc = 25 (kN/m3). +) Ec = 0,043.gc1,5 .= 38006.99 (MPa). 2- Cốt thép DƯL của hãng VSL theo tiêu chuẩn ASTM - grade 270 có các chỉ tiêu sau: +) Diện tích một tao Astr = 98.71mm +) Cường độ cực hạn: fpu = 1860 MPa +) Độ chùng sau 1000h ở 200C là 2.5% 3- Neo: Sử dụng loại neo EC-5-31, EC-5-22 và EC 5-12. 4- Cốt thép thường: Sử dụng loại cốt thép có gờ với các chỉ tiêu: +) Rs = 300 (MPa). +) Es = 200000 (MPa). +) fy = 420 (MPa). - Nhịp dẫn : Dầm dẫn 2 bờ dùng dầm BTCT dự ứng lực giản đơn chiều dài 33 m chế tạo định hình theo công nghệ căng sau. + Chiều cao 1,65 m + Cáp: Dùng loại bó xoắn + Có dầm ngang I.1.2 – Kết cấu phần dưới 1- Cấu tạo trụ cầu : - Trụ cầu dùng loại trụ thân hẹp , đổ bê tông tại chỗ mác M300 - Trụ cầu dẫn: được đựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 120 cm - Trụ cầu chính: được đựng trên móng cọc khoan nhồi : D = 150 cm - Phương án móng : Móng cọc đài cao . 2 - 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 dẫn được đặt trên móng cọc khoan nhồi : D = 120 cm II – tính toán sơ bộ kết cấu nhịp II.1 – Xác định các kích thước cơ bản của cầu - Cần kiểm toán tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 như hình vẽ. - Chiều dài kết cấu nhịp: đối với kết cấu nhịp liên tục chiều dài nhịp biên Lnb= (0,6 á 0,7) chiều dài nhịp giữa Lng. +) Trong phương án này chọn Lng = 110m. +) Lấy : Lnb = 66 m II.1.1 – Phân chia đốt dầm - Để đơn giản trong quá trình thi công và phù hợp với các trang thiết bị hiện có của đơn vị thi công ta phân chia các đốt dầm như sau : +) Đốt trên đỉnh trụ : do = 14m (khi thi công sẽ tiến hành lắp đồng thời 2 xe đúc trên trụ) +) Đốt hợp long nhịp giữa : dhl = 2m, đốt hợp long nhịp biên : dhl = 2m +) Chiều dài đoạn đúc trên đà giáo : ddg = 10 m +) Số đốt ngắn trung gian : n = 5 đốt , chiều dài mỗi đốt : d = 3 m +) Số đốt trung gian còn lại : n = 8 đốt , chiều dài mỗi đốt d = 4 m Phân chia đốt dầm nhịp giữa - Sơ đồ phân chia đốt dầm II.1. 2 – Xác định phương trình thay đổi cao độ đáy dầm - Giả thiết đáy dầm thay đổi theo phương trình parabol , 3.5 0 đỉnh đường parabol tại mặt cắt giữa nhịp. - Cung Parabol cắt trục hoành tại sát gối cầu bên trái và trục hoành 90. - Phương trình có dạng ax2 + bx +c Thay vào ta có: C=0; a = , 107 53.5 Vậy phương trình có dạng: II.1.3 – Xác định phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm - Tính toán tương tự ta có phương trình thay đổi chiều dày đáy dầm như sau : II.1. 4 – Xác định cao độ mặt dầm chủ Mặt dầm chủ được thiết kế với độ dốc dọc 2.5% , với bán kính cong R = 5000 m II.1.5 – Tính toán đặc trưng hình học của mặt cắt tiết diện Để tính toán đặc trưng hình học ta có thể sử dụng công thức tổng quát như sau để tính: + Diện tích mặt cắt : F = 1/2 * ồ ( xi-xi+1) * (yi+yi+1). + Tọa độ trọng tâm mặt cắt : yc = 1/6 * F* ồ (xi-xi+1) * (yi2+yi.yi+1+yi+12). + Mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục x : Sx = 1/6 * ồ (xi-xi+1) * (yi3+yi2.yi+1+yi.yi+12+yi+13). + Mômen quán tính đối với trục trung hòa : Jth = Jx - yc2 * F. Ta có bảng kết quả sau: Số liệu tính toán đặc trưng hình học mặt cắt thay đổi (kích thước tính theo cm) STT Bộ phận hộp dầm Kí hiệu Số liệu 1 Chiều rộng toàn bộ nắp hộp t 1500 2 Chiều dày nắp hộp ht 30 3 Chiều rộng phần hộp của bản nắp to 1050 4 Chiều rộng phần nắp hộp có chiều dày không đổi tt 300 5 Chiều rộng phần bản cánh có chiều dày thay đổi tv 249 6 Chiều dày bản nắp tại tiếp giáp với vút hng 50 7 Chiều dày tại đầu mút của cánh hẫng bản nắp hc 25 8 Bề dày bản bụng tại gối w 60 9 Bề dày bản bụng giữa nhịp w’ 40 10 Chiều rộng vút trên bv 50 11 Chiều cao vút trên hv 50 12 Chiều rộng vút dưới bvd 45 13 Chiều cao vút dưới hvd 45 16 Chiều cao tại mặt cắt gối H 600 17 Chiều cao tại mặt cắt không đổi Ho 250 18 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt gối hgoi 80 19 Chiều dày bản đáy tại mặt cắt không đổi h1/2 30 20 Chiều rộng bản đáy tại mặt cắt gối b 870 21 Chiều dài phần dầm có chiều cao thay đổi L 5350 22 Số đốt m 13 23 Đường hình dạng của đáy dầm - Parabol 24 Mác bê tông dầm - 40Mpa 25 Chiều dài đốt K0 (tính từ mặt cắt sát trụ) K0 550 26 Chiều dài đốt K1 K1 300 27 Chiều dài đốt K2 K2 300 28 Chiều dài đốt K3 K3 300 29 Chiều dài đốt K4 K4 300 30 Chiều dài đốt K5 K5 300 31 Chiều dài đốt K6 K6 400 32 Chiều dài đốt K7 K7 400 33 Chiều dài đốt K8 K8 400 34 Chiều dài đốt K9 K9 400 35 Chiều dài đốt K10 K10 400 36 Chiều dài đốt K11 K11 400 37 Chiều dài đốt K12 K12 400 38 Chiều dài đốt K13 K13 400 - Kích thước mặt cắt ngang: - Trên cơ sơ các phương trình đường cong đáy dầm và đường cong thay đổi chiều dày bản đáy lập được ở trên ta xác định được các kích thước cơ bản của từng mặt cắt dầm Bảng tính toán các kích thước cơ bản của mặt cắt dầm chủ(mặt cắt giữa mỗi đốt) Sau khi chạy chương trình ta sẽ có được các đặc trưng hình học của các mặt cắt phần dầm đúc hẫng như sau: số hiệu mc Chiều dài đốt li (cm) Chiều cao tiết diện H Chiều dày bản đáy hb Chiều rộng bản đáy b Diện tích trừ rãnh fo Diện tích tính đổi fbt Vị trí trục trung hoà yo jx cm4 jy cm4 0 0 600 80.0 870 188089 188089 309.6 9186442480 3.3145E+10 1 550 531.7 70.2 892 173779 173779 268.0 6778842271 3.1605E+10 2 300 497.6 65.4 902 166481 166481 247.3 5728811769 3.0777E+10 3 300 465.7 60.8 912 159566 159566 228.1 4836514979 2.9966E+10 4 300 436.0 56.6 922 153051 153051 210.3 4082289622 2.9179E+10 5 300 408.5 52.6 930 146952 146952 194.0 3448312854 2.8421E+10 6 300 383.2 49.0 938 141286 141286 179.1 2918536857 2.77E+10 7 400 352.8 44.7 948 134426 134426 161.5 2349702057 2.6804E+10 8 400 326.4 40.9 956 128389 128389 146.4 1911260756 2.5995E+10 9 400 303.9 37.7 963 123200 123200 133.7 1578480138 2.5284E+10 10 400 285.3 35.0 969 118881 118881 123.4 1331093256 2.4683E+10 11 400 270.7 33.0 974 115451 115451 115.4 1152965332 2.4198E+10 12 400 259.9 31.4 977 112925 112925 109.7 1031779134 2.3837E+10 13 400 253.1 30.4 980 111312 111312 106.0 958754989 2.3605E+10 14 400 250 30.0 980 110619 110619 104.4 928423590 2.3505E+10 II.2 – Tính tĩnh tải giai đoạn I và giai đoạn II II.2.1 – Tính tĩnh tải giai đoạn I - Từ đặc trưng hình học của mặt cắt dầm ta tính được trọng lượng các đốt dầm Bảng tính toán trọng lượng các đốt dầm và tĩnh tải dải đều của từng đốt Khối Chiều dài khối (m) Diện tích (cm2) n DCtc (KN) DCtt (KN) ai (m) Mtci (KN.m) 188089 K0 7 173779 1.25 3166.3 3957.9 3.5 11082.2 K1 3 166481 1.25 1276.0 1595.0 8.5 10845.8 K2 3 159566 1.25 1222.7 1528.3 11.5 14060.8 K3 3 153051 1.25 1172.3 1465.4 14.5 16998.6 K4 3 146952 1.25 1125.0 1406.3 17.5 19687.7 K5 3 141286 1.25 1080.9 1351.1 20.5 22158.3 K6 4 134426 1.25 1378.6 1723.2 24 33085.4 K7 4 128389 1.25 1314.1 1642.6 28 36794.1 K8 4 123200 1.25 1257.9 1572.4 32 40254.2 K9 4 118881 1.25 1210.4 1513.0 36 43574.6 K10 4 115451 1.25 1171.7 1464.6 40 46866.5 K11 4 112925 1.25 1141.9 1427.3 44 50242.7 K12 4 111312 1.25 1121.2 1401.5 48 53816.7 K13 4 110619 1.25 1109.7 1387.1 52 57702.0 Tổng cộng 81698 18748.6 23435.7 457169.7 II.2.2 – Tính tĩnh tải giai đoạn II 1 - 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 = 2. (DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng ) - Tính trọng lượng lớp phủ mặt cầu Tên gọi các đại lượng Chiều dày h DWtc Đơn vị Lớp bê tông Atphan 5 1.15 KN /m2 Lớp bê tông bảo vệ 3 0.69 KN /m2 Lớp chống thấm 3 0.69 KN /m2 Lớp bê tông mui luyện dày 1.03 0.24 KN /m2 Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 120.30 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 a - Trọng lượng chân lan can Chiều rộng chân lan can bclc 50 cm Chiều cao chân lan can hclc 30 cm Trọng lợng dải đều phần chân lan can Plc 3.75 KN /m b - Trọng lượng cột lan can và tay vịn Trọng lượng 1 cột lan can Pclc 2.76 KN Khoảng cách bố trí cột lan can aclc 2 m Trọng lượng dải đều của cột lan can pclc 1.38 KN /m Trọng lượng dải đều phần tay vịn Ptv 7 KN /m Trọng lượng dải đều lan can và tay vịn Plv 0.838 KN /m c – Tính trọng lượng gờ chắn bánh Chiều rộng chân gờ bgc 25 cm Chiều rộng đỉnh gờ hgc 20 cm Trọng lượng dải đều của gờ chắn bánh Pgc 1.406 KN /m d – 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 Png 3.45 KN /m Trọng lượng lề người đi bộ 2 - Tổng hợp tĩnh tãi giai đoạn II +) Tính tải giai đoạn II tiêu chuẩn DWIITC = 2. (DWgc+ DWclc+ DWlc+tv+ DWng ) = 2.(14,53 + 3,75 + 0,838 + 1,406 + 3,45) = 47,94 (KN /m) +) Tĩnh tải giai đoạn II tính toán DWIItt = g . DWIITC = 1,5x47,94= 71,91 (KN /m) II.3 – Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công. - Các giai đoạn thi công bao gồm : Sơ đồ 1 – Giai đoạn sau khi đã hạ gối xong rồi thi công tiếp và hợp long đốt giữa nhịp. - Sơ đồ : - Tải trọng : +) Trọng lượng bản thân các đốt dầm (tĩnh tải GĐ I ) +) Tải trọng thi công tính toán : qTC =1,5. 0,2 . 15 = 5,4 KN /m. +) Trọng lượng 1/2 đốt hợp long : PHL = 1,25x553,1/ 2 = 345,7 KN +) Trọng lượng 1 xe đúc : PXD = 600 KN. - Sử dụng bảng tính trên exel ở trên để tính toán và phân tích nội lực theo sơ đồ tĩnh định ta có : giá trị mômen mặt cắt đỉnh trụ lớn nhất trong giai đoạn hợp long nhịp giữa : Mhlmax = 630870 KN.m => Giá trị nội lực lớn nhất trong giai đoạn thi công : MTCmax = 630870 KN.m II.4 – Tính toán nội lực mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn khai thác II.4.1 – Nguyên tắc tính nội lực dầm chủ giai đoạn khai thác. Giai đoạn khai thác là giai đoạn kết cấu cầu đã hình thành hoàn chỉnh , đó là sơ đồ kết cấu liên tục kê trên các gối cứng . - Nội lực dầm chủ trong giai đoạn khai thác được lấy theo nguyên lý cộng tác dụng giá trị nội lực của dầm chủ trong 3 sơ đồ 2-3-4 II.4.2 . Sơ đồ 2 – Sơ đồ dỡ tải trọng thi công ,xe đúc,dỡ ván khuôn treo đốt hợp long và tĩnh tải đốt hợp long Sơ đồ : - Tải trọng : +) Hiệu ứng dỡ tải trọng thi công : qTC =1. 0,24 . 15 = 3,6 KN /m. +) Hiệu ứng dỡ xe đúc : PXD = 600 KN. - Sử dụng chương trình Sap2000 để vẽ đường ảnh hưởng và xếp tải ta có : giá trị mômen mặt cắt đỉnh trụ lớn nhất trong giai đoạn đúc hẫng : Mdxmax = 9542,7 KN.m II.4.3. Sơ đồ 3 – Sơ đồ cầu chịu tĩnh tải giai đoạn II Sơ đồ : - Tải trọng : +) Trọng lượng lớp phủ mặt cầu ( tĩnh tải giai đoạn II ) , DWTT=71,91 KN/m - Sử dụng chương trình Sap2000 để vẽ đường ảnh hưởng và xếp tải ta có : giá trị mômen mặt cắt đỉnh trụ lớn nhất trong giai đoạn đúc hẫng : Mdhmax = -65252,6 KN.m II.4.4. Sơ đồ 4 – Sơ đồ cầu chịu hoạt tải Sơ đồ : - Tải trọng : +) Hoạt tải thiết kế : HL 93 và tải trọng Người (300 Kg/m2). +) Nội lực do hoạt tải mặt cắt đỉnh trụ được lấy giá trị lớn nhất trong tổ hợp : 1 – Tổ hợp 1 : Xe tải + Làn + Người 2 – Tổ hợp 1 : Xe 2 trục + Làn + Người 3 – Tổ hợp 3 : 90 % Xe tải + 90% Làn + Người (Với điều kiện xe tải được xếp 2 xe cách nhau 15 m , khoảng cách giữa các trục bánh xe là 4,3 m) 1 - Vẽ ĐAH mômen mặt cắt đỉnh trụ Sử dụng chương trình SAP2000 vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt đỉnh trụ như sau : +) Tổng diện tích ĐAH : S = -907,403 +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 72,562 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -979,965 2 - Tính giá trị mômen do hoạt tải - Đối với tải trọng làn và tải trọng Người thì ta xếp tải trọng lên phần ĐAH âm khi đó nội lực do tải trọng được tính theo công thức : MTT = gi . q. - +) Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 (KN /m) +) Tải trọng Người : qNG = 4,5 (KN /m) +) Nội lực do tải trọng làn : MlanTT = 1,75 .9,3. (-979,965)= -16257,6 (KN.m) +) Nội lực do tải trọng Người : MNgTT = 1,75 .0,45 .(-979,965)= -7717,22 (KN.m) - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt đỉnh trụ thì ta sử dụng 2 xe tải thiết kế đặt cách nhau 15 m , khoảng cách các trục lấy bằng 4,3 m +) Xếp xe lên ĐAH ta có Xe 1 Xe 2 P (KN) 145 145 35 P (KN) 145 145 35 Y -9.503 -10.204 -10.697 Y -10.925 -10.664 -10.159 +) Nội lực do xe tải thiết kế : MXTTT = = - 12491,1 (KN.m) - Tổng nội lực do hoạt tải (xếp trên 3 làn) : Hiệu ứng do hoạt tải được tính như sau MHTTT = 90% MXTTT + 90% MlanTT + MTTNG = 0,9. 3.(- 12491,1) + 0,9 .3. (-16257,6) + 2.(-7717,22) = - 93095,9 KN.m II.4.5 – Tính tổng nội lực mặt cắt giai đoạn khai thác - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 2 : MTT = 9542,7 KN.m - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 3 : MTT = - 65252,6 KN.m - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 4 : MTT = - 93095,9 KN.m => Mttmax = 9542,7 + (-65252,6) + (-93095,9) = -148766 KN.m Kết luận : Nộilực mặt cắt đỉnh trụ là: M= Mtc + Mkt= 630870 + 148766 = 779636 KN.m II.4.6 – Tính toán và bố trí cốt thép 1 – Các công thức tính toán và bố trí cốt thép. a - Xác định vị trí TTH của mặt cắt - Giả thiết TTH đi qua mép dưới bản cánh khi đó ta có : a = hf - Lấy tổng mômen với trong tâm cốt thép DƯL ta có : +) Nếu MTTmax Thì TTH đi qua bản cánh khi đó ta tính toán theo các công thức của mc chữ nhật +) Nếu MTTmax > MC => Thì TTH đi qua sườn dầm khi đó ta tính toán theo các công thức của mc chữ T. - Sau khi xác định được vị trí TTH thì ta giải hệ phương trình bậc 2 để tìm được chiều cao vùng chịu nén tương đương a - Xác định chiều cao vùng chịu nén c theo công thức : c = a/b1 b - Tính diện tích cốt thép DƯL cần thiết - Trường hợp TTH đi qua sườn dầm - Trường hợp TTH đi cánh dầm Trong đó : +) Aps : Diện tích cốt thép DUL +) dp : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL +) f’c : Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 50 Mpa +) b : Bề rộng mặt cắt chịu nén +) bw : Bề dày bản bụng +) hf : Chiều dày cánh chịu nén +) b1 : Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, b1 = 0.8 theo 5.7.2.2. +) fpu : Cường độ chịu kéo quy định của thép DUL, fpu = 1860 MPa. +) fpy : Giới hạn chảy của thép DUL, fpy = 85%fpu = 1581 MPa. (bó 12 tao) +) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DUL đã bị chảy dẻo. +) a = c.b1: Chiều dày của khối ứng suất tương đương +) fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1. Với - Hàm lượng thép DƯL và thép thường phải được giới hạn sao cho : 2– Bảng tính toán và bố trí cốt thép mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tổng giá trị mô men tại mặt cắt đỉnh trụ Mtt 779636 KN.m Chiều cao mặt cắt h 600 cm Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 20 cm Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL dp 580 cm Bề rộng bản cánh chịu nén b 870 cm Chiều dày bản cánh chịu nén hf 82.33 cm Bề dày bản bụng bw 120 cm Cốt thép thường chịu kéo Đờng kính cốt thép d 2.8 cm Diện tích 1 thanh as 6.16 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo ats 15.00 cm Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài cùng ds 585 cm Khoảng cách bố trí @ 15 cm Số thanh thép trên 1 lưới n thanh 98 thanh Số lưới thép chịu kéobố trí n luoi 2 lưới Tổng diện tích thép thường chịu kéo As 1206.88 cm2 Cốt thép thường chịu nén Đờng kính cốt thép d 2 cm Diện tích 1 thanh as' 3.14 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu nén ats' 41.17 cm Khoảng cách đến mép chịu nén ngoài cùng ds' 41.17 cm Khoảng cách bố trí @ 15 cm Số thanh thép trên 1 lưới n thanh 57 thanh Số lưới thép chịu nén bố trí n luoi 3 lưới Tổng diện tích thép thường chịu nén As' 537.21 cm2 Xác định vị trí trục trung hoà Mô men quán trính bản cánh Mc 143635 T.m Vị trí trục trung hoà TTH Qua cánh Tính toán cốt thép DƯL Chiều dày khối ƯS tương đương a 39.6 cm Chiều cao vùng chịu nén c 49.5 cm Tỉ số c/dp c/dp 0.09 <0,42 ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 181.5 KN /cm2 Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 487.84 cm2 Số bó thép DƯL cần thiết n cần 29.04 bó Số bó chọn bố trí nbt 32 bó Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 537.6 cm2 Kết luận : - Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn thi công +) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 32 bó ( 12 tao 15,2mm) +) Diện tích cốt thép bố trí : APS = 32 x16,8 = 537,6 cm2 II.4.7 – Tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ. a-Xác định vị trí TTH của mặt cắt - Giả thiết TTH đi qua mép dưới bản cánh khi đó mặt cắt làm việc giống như mặt cắt chữ nhật . - Cân bằng phương trình lực theo phương ngang ta có : N1 = b1.0,85.fc’.b.hf + AS’.fy = APS.fPS + AS.fY = N2 +) Nếu N1 > N2 : thì TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật +) Nếu N1 tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T. - Ta có : N1 = 265960 (KN) N2 = 148600 (KN) => N1 > N2 => TTH đi qua bản cánh b - Các công thức tính duyệt mặt cắt - Công thức tính chiều cao vùng chịu nén (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật) - Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật) - Công thức tính sức kháng uốn tính toán của mặt cắt Mr = j .Mn Trong đó : +) j : Hệ số sức kháng , lấy j = 1 +) Aps : Diện tích cốt thép DUL +) dp : Khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép DUL +) f’c : Cường độ của bê tông ở tuổi 28 ngày, f’c = 40 MPa. +) b : Bề rộng mặt cắt chịu nén +) bw : Bề dày bản bụng +) hf : Chiều dày cánh chịu nén +) b1 : Hệ số chuyển đổi hình khối ứng suất, b1 = 0.8 theo 5.7.2.2. +) fpu : Cường độ chịu kéo quy định của thép DUL, fpu = 1860 MPa. +) fpy : Giới hạn chảy của thép DUL, fpy = 85%fpu = 1581 MPa. +) c : Khoảng cách từ thớ chịu nén ngoài cùng đến trục trung hoà với giả thiết là thép DUL đã bị chảy dẻo. +) a = c.b1: Chiều dày của khối ứng suất tương đương +) fps : ứng suất trung bình trong cốt thép DUL ở sức kháng uốn danh định tính theo công thức 5.7.3.1.1-1. Với +) Hàm lượng thép DƯL và thép thường phải được giới hạn sao cho : Bảng tính duyệt mặt cắt đỉnh trụ giai đoạn sử dụng Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 537.6 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép at 20 cm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 580 cm Lực nén trong bản cánh dầm N1 265960 KN Lực kéo trong thép DƯL và thép thường N2 148600 KN Vị trí trục trung hoà TTH Qua cánh Chiều cao vùng chịu nén c 42.77 cm Chiều cao khối ứng suất tương đương a 34.21 cm Tỉ số c/dp c/dp 0.074 <0,42 ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 182.1 KN /cm2 Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 835480 KN.m Hệ số sức kháng j 1 Sức kháng uốn tính toán Mr 835480 > Mtt Tỉ số Mr/Mtt Mr/Mtt 1.07 Kết luận : Mr = 835480 (KN.m) > MTT= 779636 (KN.m) => Đạt =>Vậy việc bố trí cốt thép DƯL đảm bảo khả năng chịu lực cho mặt cắt II.5 – Tính toán nội lực mặt cắt giữa nhịp giai đoạn khai thác II.5.1 – Nguyên tắc tính nội lực dầm chủ giai đoạn khai thác. Giai đoạn khai thác là giai đoạn kết cấu cầu đã hình thành hoàn chỉnh , đó là sơ đồ kết cấu liên tục kê trên các gối cứng . - Nội lực dầm chủ trong giai đoạn khai thác được lấy theo nguyên lý cộng tác dụng giá trị nội lực của dầm chủ trong 3 sơ đồ 2-3-4 - Nội lực mặt cắt giữa nhịp theo sơ đồ 2 và 3 được tính tương tự như khi tính nội lực cho mặt cắt đỉnh trụ . II.5.2 – Tính nội lực do hoạt tải theo sơ đồ 5 1 - Vẽ ĐAH mômen mặt cắt giữa nhịp - Sử dụng chương trình SAP2000 vẽ ĐAH mômen tại mặt cắt giữa nhịp như sau : +) Tổng diện tích ĐAH : S = 604,604 +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 762,401 +) Diện tích ĐAH âm : S- = -157,797 2- Tính giá trị mômen do hoạt tải - Tải trọng làn dải đều : qlan = 9,3 (KN /m) - Tải trọng Người : qNG = 4,5 (KN /m) - Nội lực do tải trọng làn : MlanTT = 1,75 . 9,3 . 762,401= 12648,2 (KN.m) - Nội lực do tải trọng Người : MNgTT = 1,75 . 4,5 . 762,401= 6003,9 (KN.m) - Tính nội lực do xe tải : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt giữa nhịp thì ta sử dụng 1 xe tải thiết kế, khoảng cách các trục thay đổi từ 4,3 m đến 9 m để tạo nên hiệu ứng bất lợi nhất +) Xếp xe lên ĐAH ta có Xe tải thiết kế P (KN) 145 145 35 Y 15.017 17.04 15.017 +) Nội lực do xe tải thiết kế : MXTTT = = 9620,1 (KN.m) - Tính nội lực do xe 2 trục (Tandem) : +) Khi tính giá trị mômen tại mặt cắt giữa nhịp thì ta sử dụng 1 xe 2 trục thiết kế, khoảng cách các trục 1,2 m xếp sao cho tạo được hiệu ứng bất lợi nhất +) Xếp xe lên ĐAH ta có P (KN) 110 110 Y 16.455 17.04 +) Nội lực do xe 2 trục thiết kế : M2TTT = = 6850,77 (KN.m) - Tổng nội lực do hoạt tải (xếp trên 3 làn) : Hiệu ứng do hoạt tải được lấy giá trị nội lực lớn nhất gây ra bởi một trong 2 tổ hợp tải trọng +) Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người : M1hTT = 3. 9620,1 +3. 12648,2 + 2. 6003,9 = 78813 (KN.m) +) Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người : M2hTT = 3.6850,77 +3. 12648,2 + 2. 6003,9 = 70504,8 (KN.m) => Giá trị nội lực do hoạt tải : MHTTT = 78813 (KN.m) II.5.3 – Tổng hợp nội lực mặt cắt giữa nhịp giai đoạn khai thác - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 2 : MTT = -12400,6 KN.m - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 3 : MTT = 43478 KN.m - Nội lực mặt cắt theo sơ đồ 4 : MTT = 78813, KN.m => Mttmax = -12400,6 + 43478 + 78813 = 109890,3 KN.m II.5.4 – Tính toán và bố trí cốt thép . -Trường hợp TTH đi qua sườn dầm - Trường hợp TTH đi cánh dầm - Bảng tính toán diện tích cốt thép DƯL cần thiết tại mặt cắt giữa nhịp Tên g Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Tổng giá trị mô men tại mặt cắt giữa nhịp Mtt 109890.3 KN.m Chiều cao mặt cắt h 250 cm Chiều cao bố trí cốt thép DƯL atp 15 cm Chiều cao có hiệu mặt cắt dp 235 cm Chiều dày bản cánh chịu nén hf 41.14 cm Bề dày bản bụng bw 80 cm Cốt thép thường chịu kéo Đường kính cốt thép d 2 Diện tích 1 thanh as 3.14 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu kéo ats 15 cm KC đến mép chịu nén ngoài cùng ds 235 cm Khoảng cách bố trí @ 15 cm Số thanh thép trên 1 lưới n thanh 64 thanh Số lới thép chịu kéo bố trí n luoi 2 lưới Tổng diện tích thép thường chịu kéo As 402.13 cm2 Cốt thép thường chịu nén Đờng kính cốt thép d 2.8 Diện tích 1 thanh as' 6.12 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép thường chịu nén ats' 20.57 cm KC đến mép chịu nén ngoài cùng ds' 20.57 cm Khoảng cách bố trí @ 15 cm Số thanh thép trên 1 lưới n thanh 98 thanh Số lới thép chịu nén bố trí n luoi 3 lưới Tổng diện tích thép thường chịu nén As' 1810.32 cm2 Xác định vị trí trục trung hoà Mô men quán trính bản cánh Mc 612940 KN.m Vị trí trục trung hoà TTH Qua cánh 1 Tính toán cốt thép DƯL Chiều dày khối ƯS tương đương a 4.39 cm Chiều cao vùng chịu nén c 5.942 cm Tỉ số c/dp c/dp 0.023 <0,42 ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 187.2 KN /cm2 Diện tích cốt thép DƯL cần thiết Aps 196.21 cm2 Số bó thép DƯL cần thiết n cần 11.68 bó Số bó chọn bố trí nbt 12 bó Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 201.6 cm2 Kết luận : - Bố trí cốt thép DƯL mặt cắt giữa nhịp giai đoạn khai thác +) Số bó thép DƯL bố trí là : n = 12 bó ( 12 tao 15,2mm) +) Diện tích cốt thép bố trí : APS = 12. 16,8 = 201,6 cm2 II.5.5.Tính duyệt mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng theo trạng thái giới hạn cường độ 1 a) Xác định vị trí TTH của mặt cắt - Giả thiết TTH đi qua mép dưới bản cánh khi đó mặt cắt làm việc giống như mặt cắt chữ nhật . - Cân bằng phương trình lực theo phương ngang ta có : N1 = b1.0,85.fc’.b.hf APS.fPS = N2 +) Nếu N1 > N2 : thì TTH đi qua bản cánh => tính toán theo công thức của mặt cắt chữ nhật +) Nếu N1 tính toán theo công thức của mặt cắt chữ T. - Ta có : N1 = 0,8 . 0,85 . 5 . 1500.41,14 = 209814 (KN) N2 = 201,6. 187,2 = 37746,7 (KN) => N1 > N2 => TTH đi qua bản cánh b) Các công thức tính duyệt mặt cắt - Công thức tính chiều cao vùng chịu nén (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật) - Công thức tính mômen kháng uốn danh định của mặt cắt (tính theo công thức của mặt cắt chữ nhật) - Công thức tính sức kháng uốn tính toán của mặt cắt Mr = j .Mn - Bảng tính duyệt mặt cắt giữa nhịp giai đoạn sử dụng T Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị Diện tích cốt thép DƯL bố trí Aps 201.6 cm2 Chiều cao bố trí cốt thép at 15 cm Chiều cao có hiệu của mặt cắt dp 235 cm Lực nén trong bản cánh dầm N1 209814 KN Lực kéo trong thép DƯL và thép thường N2 37746.7 KN Vị trí trục trung hoà TTH Qua cánh Chiều cao vùng chịu nén c 4.21 cm Chiều cao khối ứng suất tương đương a 3.37 cm Tỉ số c/dp c/dp 0.018 <0,42 ứng suất trung bình trong thép DƯL fps 186.9 KN /cm2 Sức kháng uốn danh định của mặt cắt Mn 112256 KN.m Hệ số sức kháng j 1 Sức kháng uốn tính toán Mr 112256 > Mtt Tỉ số Mr/Mtt Mr/Mtt 1.02 >1 Kết luận : Mr = 112256 (KN.m) > MTT= 109890 (KN.m) => Đạt =>Vậy việc bố trí cốt thép DƯL đảm bảo khả năng chịu lực cho mặt cắt III – tính toán thiết kế trụ cầu Iii.1 – Tính áp lực thẳng đứng tác dụng lên bệ cọc III.1.1 – Tính áp lực thẳng đứng do trọng lượng bản thân trụ Cấu tạo trụ T7 , T8 - Bảng tính toán trọng lượng trụ và bệ trụ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị a) Kích thước cơ bản trụ Chiều cao trụ htr 9.3 m Chiều dày thân trụ dtr 3 m Bề rộng thân trụ btr 10.7 m Trọng lượng thân trụ Pttr 7463.25 KN b) Kích thước bệ trụ Chiều cao bệ trụ hbt 3 m Bề rộng bệ trụ bbt 13.7 m Chiều dày bệ trụ dbt 9.5 m Trọng lượng bệ trụ Pbt 9761.25 KN Tổng trọng lượng trụ Ptr 17224.5 KN III.1.2 - Tính áp lực nước đẩy nổi ứng với mực nước thấp nhất - Theo như bố trí cấu tạo thì bệ của cả 2 trụ 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 - Tính toán : III.1.3 - 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 ) - Dùng chương trình Sap2000 vẽ ĐAH phản lực gối của dầm liên tục ta có : - Diện tích ĐAH +) S = 105,306 +) S+ = 111,971 +) S- = -6,665 1- Phản lực do tĩnh tải . Ptttt = qtt . = 498,09. 105,306 = 52452,2 (KN) 2- 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 . 111,971= 1857,6 (KN) - Tính phản lực do tải trọng Người PNGtt = gNG. qNG . v+ = 1,75 . 4,5 . 111,971= 881,77 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) 35 145 145 Pi . Yi Y 1 1.014 1.025 33.0655 +) Xếp xe 2 : P (KN) 35 145 145 Pi . Yi Y 1.024 1.008 0.984 32.468 => PttXT = 1,75 . 0.85 . 1,25 . (330,655 + 324,68) = 1218,5 (KN) - Tính tổng phản lực do hoạt tải thiết kế xếp tải 3 làn PttHT = 0,9 . 3.1218,5+ 0,9. 3. 1857,6 + 2. 881,77 = 10069 (KN) 3 - Tổng phản lực do KCN truyền lên trụ PKCN = PTinh + PHoat = 52452,2 + 10069 = 62521,3 KN 4 - Tổng phản lực thẳng đứng tác dụng lên đáy bệ cọc P = PTrụ + PBệ + Pdn + PKCN = = 17224,5+ (-3904,5) + 62521,3 = 75841,3 KN III.2 – Tính và bố trí cọc trong móng - Móng bệ tháp được thiết kế với móng cọc khoan nhồi D = 15 0cm 1 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu 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' 30000 KN /m2 Cường độ chịu kéo của thép fy 240000 KN /m2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN 2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Loại đất D m Li m As m2 N Su T/m2 a qsKN/m2 QsKN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.5 13.44 20.92 12 110.60 0.28 30.97 647.97 0.65 Sét xám đen nâu 1.5 1.4 6.60 15 104.40 0.65 67.86 447.68 0.65 Cát hạt trung 1.5 17.25 81.29 25 197.32 0.38 74.98 6095.23 0.45 Sét xám đen 1.5 3.41 16.07 15 104.40 0.3 31.32 503.28 0.65 Cát hạt trung 1.5 28.5 127.23 25 197.32 0.38 74.98 9540.37 0.45 Sức kháng thành cọc Qthan 8075.33 KN Sức kháng mũi cọc Loại đất D m Ap m2 N qp KN/m2 Qp KN jqp Cát hạt trung 1.5 1.767 25 1600 2827.44 0.65 Sức kháng mũi cọc Qmui 1837.84 KN Q cọc theo đất nền Qr 9913.16 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 36457 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 9913.16 KN Chiều dài cọc Lcoc 64 m L coc 3 - Tính toán số cọc trong móng Trong đó : +) b : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với móng cọc đài cao ta lấy b = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 9913,16 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 75841,3 => Số cọc bố trí trong móng là n = 12 (cọc) . Bố trí thành 3 hàng mỗi hàng 4 cọc IV – Tính toán thiết kế mố cầu iV.1 – Kích thước thiết kế mố IV.1.1 – Cấu tạo mố M1 IV.1.2 – Các kích thước cơ bản của mố Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều cao mố hmo 515 cm Chiều rộng mố bmo 1500 cm Loại gối Gối Cao su Hệ số ma sát gối với bê tông f 0.30 Chiều cao tường đỉnh htd 211 cm Bề dầy tường đỉnh dtd 50.0 cm Chiều cao tường thân htt 304 cm Bề dầy tường thân dtt 170 cm Chiều dài tường cánh ltc 270 cm Bề dầy cánh dtc 50.0 cm Chiều dài bản quá độ lqd 400 cm Chiều dày bản quá độ dqd 20.0 cm Chiều rộng bản quá độ bqd 1200 cm Chiều cao bệ móng hm 250 cm Chiều dài bệ móng lm 630 cm Bề rộng bê móng bm 1600 cm IV.2 – Kích thước thiết kế kết cấu nhịp cầu dẫn IV.2.1 – Cấu tạo mặt cắt ngang KCn cầu dẫn IV.2.2 – Các kích thước cơ bản của KCN cầu dẫn - Kết cấu nhịp cầu dẫn được sử dụng kết cấu định hình dầm giản đơn L = 33 m với các kích thước thiết kế cơ bản như sau : - Bảng các kích thước thiết kế KCN cầu dẫn : Tên gọi các kích thước Kí hiệu Giá trị Đơn vị Chiều dài nhịp thiết kế L 33 m Chiều dài nhịp tính toán Ltt 32.4 m Chiều cao dầm chủ hdc 165 cm Chiều rộng bầu trên bdt 85 cm Chiều cao bầu trên hdt 25.5 cm Chiều rộng bản bụng b 20 cm Chiều cao bầu dưới hd 35 cm Chiều rộng bầu dưới bd 65 cm Diện tích mặt cắt ngang dầm chủ Fdc 5342.5 cm2 Số dầm chủ ndc 6 dầm Khoảng cách giữa các dầm chủ adc 230 cm Chiều dày bản mặt cầu d 18 cm Diện tích mặt cắt dầm chủ kể cả bmc Fdc 9842.5 cm2 Trọng lượng 1 dầm chủ và dầm ngang Pdc 898.6 KN Chiều dày lớp phủ mặt cầu hmc 10 cm Tổng trọng lượng KCN PKCN 5391.8 KN Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn DCtc 163.39 KN /m IV.2.3 – Tĩnh tải kết cấu nhịp cầu dẫn trên mố - Tĩnh tải giai đoạn I tiêu chuẩn : DCTC = 163,39 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 47,94 KN /m - Tĩnh tải tiêu chuẩn toàn bộ : gTT = 211,13 T KN /m - Tĩnh tải giai đoạn I tính toán : DCTT = 204,23 KN /m - Tĩnh tải giai đoạn II tiêu chuẩn : DWTC = 71,9 T KN /m - Tĩnh tải tính toán toàn bộ : gTT = 276,1 KN /m IV.3 – Xác định tải trọng tác dụng lên mố IV.3.1 – Nguyên tác chung khi tính toán mố 1 - Các tải trọng tác dụng lên mố - Mố ở trên mực nước thông thuyền và hầu như không ngập nước nên không tính tải trọng va xô tầu bè và cũng không tính tải trọng gió. Đất đắp sau mố sử dụng đất tốt đầm chặt có g = 1.8 T/m3 . j = 350. - Nên tải trọng tác dụng lên mố gồm : 1 Trọng lượng bản thân mố 2 Phản lực thẳng đứng do trọng lượng KCN 3 Phản lực thẳng đứng do hoạt tải đứng trên KCN 4 Lực hãm dọc cầu 5 Ma sát gối cầu 6 áp lực của đất sau mố 7 Phản lực truyền xuống từ bản quá độ 2 - Các mặt cắt cần kiểm toán với mố - Mặt cắt I-I : Mặt cắt bệ móng mố - Mặt cắt II-II : mặt cắt chân tường đỉnh - Mặt cắt III-III : mặt cắt chân tường thân - Mặt cắt IV-IV : mặt cắt chân tường cánh IV. 3 .2 – Xác định các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mố 1 – Xác định tải trọng do trọng lương bản thân của mố - Bảng tổng hợp tải trọng do trọng lượng bản thân mố Tên các bộ phận của mố Ptc KN Mặt cắt I - I Mặt cắt II - II Mặt cắt III - III Mặt cắt IV - IV e1 m M1 KN.m e2 m M2 KN.m e3 m M3 KN.m e4 (m) M4 KN.m Tường thân 1938.0 0.5 969.0 0 0 0 0 0 0 Tường đỉnh 395.6 -0.1 -39.6 -0.6 -237.38 0 0 0 0 Tường cánh 347.6 -1.7 -591.0 0.00 0.00 0 Bệ móng mố 6300 0 0.00 0 0 0 0 0 0 Bản quá độ 240.0 -0.5 -120.0 -1 -240 -0.4 -96 0 0 Gờ kê 13.5 -0.5 -06.8 -1 -13.5 -0.4 -5.4 0 0 Đất đắp sau mố 3763.6 -1.8 -6774.5 0.00 0.00 0.00 2 – Xác định tải trọng do tĩnh tải và hoạt tải trên kết cấu nhịp - Chiều dài nhịp tính toán : L = 33 m - Sơ đồ xếp tải trên nhịp dẫn như sau : +) Tổng diện tích ĐAH : S = 16,2 +) Diện tích ĐAH dương: S+ = 16,2 +) Diện tích ĐAH âm: S- = 0 - Tĩnh tải kết cấu nhịp được tính cho toàn bộ cầu +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I : DCTC = 163,39 (KN /m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn I : DCTT = 1,25.163,39 = 204,23 (KN /m) +) Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn II : DWTC = 47,94 (T/m) +) Tĩnh tải tĩnh tải giai đoạn II : DWTT = 1,5. 47,94 = 71,9 (KN /m) - Hoạt tải trên kết cấu nhịp được tính cho cả 3 làn +) Tải trọng Người : qNG = 2.4,5 = 9 (KN /m) +) Tải trọng làn : qLan = 3.9,3 = 27,9 (KN /m) +) Xe tải thiết kế : PXT = 3. 325= 975 (KN) +) Xe 2 trục thiết kế : PXT = 3. 220 = 660 ( KN) - Nội lực do hoạt tải được lấy với hiệu ứng lớn nhất trong số các hiệu ứng sau : +) Hiệu ứng 1 : Xe tải thiết kế (với cự ly trục sau thay đổi từ 4,3 đến 9 m ) tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng đoàn Người. +) Hiệu ứng của 1 xe 2 trục tổ hợp với tải trọng làn và tải trọng Người. - Xếp xe tải thiết kế và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải P (KN) 145 145 35 Pi.Yi Y 1.00 0.867 0.735 296.47 +) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 1.00 0.963 215.93 - Bảng tính toán áp lực từ KCN truyền xuống mố Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị TC TT áp lực do tải trọng làn Plan 153.6 268.8 KN áp lực do tải trọng Người PNg 72.9 127.6 KN áp lực do xe tải PXT 252.0 551.2 KN áp lực do xe 2 trục P2T 183.5 401.5 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người P1 1435.4 2715.1 KN Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người P2 1230.0 2265.9 KN Tổng áp lực do hoạt tải max Pht 1435.4 2842.7 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn I PttI 2646.9 3308.6 KN áp lực do tĩnh tải giai đoạn II PttII 776.6 1164.9 KN Tổng áp lực từ KCN PKCN 4858.9 7188.7 KN 3 – Xác định tải trọng do hoạt tải trên bản qúa độ - Chiều dài bản quá độ : Lqd = 4,0 (m) - Bề rộng bản quá độ : Bqd = 12 (m) - Vẽ ĐAH phản lực gối trên bản quá độ tại vị trí vai kê +) Tổng diện tích ĐAH : S = 2 +) Diện tích ĐAH dương : S+ = 2 +) Diện tích ĐAH âm : S- = 0 - Xếp xe tải và xe 2 trục thiết kế lên ĐAH phản lực gối ta có +) Tung độ ĐAH khi xếp xe tải P (KN) 145 145 35 Pi.Yi Y 0.00 1.00 0.00 145 +) Tung độ ĐAH khi xếp xe 2 trục P (KN) 110 110 Pi.Yi Y 0.70 1 187 - Bảng tính toán áp lực truyền lên vai kê khi hoạt tải trên bản quá độ Tên gọi các đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị TC TT áp lực do tải trọng làn Plan 19.0 33.2 KN áp lực do tải trọng Người PNg 9.0 15.8 KN áp lực thẳng đứng do xe tải PXT 123.3 269.6 KN áp lực thẳng đứng do xe 2 trục P2T 159.0 347.7 KN Tổ hợp : Xe tải + Làn + Người P1 453.6 955.6 KN Tổ hợp : Xe 2 trục + Làn + Người P2 560.7 1189.9 KN Tổng áp lực từ bản qua độ Pht bqd 560.7 1189.9 KN 4- Tổng hợp áp lực thẳng đứng truyền xuống bệ móng (mặt cắt I-I) Tên các tải trọng truyền lên bệ móng Ptc (KN) gmax Ptt(KN) Tường thân 1938.0 1.25 2422.5 Tường đỉnh 395.6 1.25 494.5 Tường cánh 347.6 1.25 434.5 Bệ móng mố 6300 1.25 7875 Bản quá độ 240.0 1.25 300.0 Gờ kê bản quá độ 13.5 1.25 16.9 Đất đắp sau mố 3763.6 1.50 5645.4 Tĩnh tải giai đoạn I 2646.9 1.25 3308.6 Tĩnh tải giai đoạn II 776.6 1.50 1164.9 Hoạt tải trên KCN 1435.4 1.75 3140.0 Hoạt tải trên bản quá độ 560.7 1.75 1226.6 Tổng áp lực 18618 26279 IV.2.4 – Bố trí cọc trong móng mố - Móng bệ tháp được thiết kế với móng cọckhoan nhồi D=120 cm 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 tuổi 28 ngày. +) AC : Diện tích phần bê tông của tiết diện cọc. +) fy : Giới hạn chảy của thép chế tạo cọc +) AS : Diện tích phần cốt thép của tiết diện cọc. +) j : Hệ số sức kháng , với kết cấu chịu nén ta lấy 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 Hệ số điều kiện làm việc m 0.9 Hệ số đồng nhất vật liệu cọc k 0.7 Đường kính cọc thiết kế d 1.2 m Đường kính cốt thép f 28 mm Số thanh thép thiết kế nthanh 24 Thanh Diện tích phần bê tông Ac 1.131 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 Cờng độ chịu kéo của thép fy 240000 KN /m2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Qvl 24290 KN 2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền 2 - Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền - Công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Bảng tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền Loại đất D m Li m As m2 N Su KN /m2 a qsKN /m2 QsKN jqs Sức kháng thân cọc Bùn sét xám đen 1.2 9.6 36.57 10 110.60 0.55 60.83 2224.53 0.65 Sét xám đen nâu 1.2 10.95 41.28 15 104.40 0.55 57.42 2370.27 0.55 Cát hạt trung 1.2 3.3 12.44 25 197.32 0.5 98.66 1227.42 0.45 Sức kháng thành cọc Qthan 3301.93 KN Sức kháng mũi cọc Loại đất D m Ap m2 N qp KN /m2 Qp KN jqp Cát hạt trung 1.2 1.131 25 160 1809.56 0.65 Sức kháng mũi cọc Qmui 1176.22 KN Q cọc theo đất nền Qr 4478.14 KN Q cọc theo vật liệu Qvl 24290 KN Qi tính toán của cọc Qcoc 4478.14 KN Chiều dài cọc Lcoc 24 m L coc 3 - Tính toán số cọc trong móng Trong đó : +) b : Hệ số xét đến loại móng và độ lớn của mô men với móng cọc đài cao ta lấy b = 1,5 +) Qcoc : Sức chịu tải tính toán của cọc : Qcoc = 4478,14 KN +) P : Tổng áp lực thẳng đứng truyền lên bệ cọc : P = 2627 9 KN => Số cọc bố trí trong móng là n = 10 (cọc) . Bố trí thành 2 hàng mỗi hàng 5 cọc - Chiều dài cọc bố trí là 24 m Sơ đồ bố trí cọc trong móng V – Dự kiến công tác thi công V.1 – Thi công trụ - Phương pháp thi công các trụ chính giống nhau giống nhau, với mực nước thấp nhất là -0.1 m , ta chọn mực nước thi công 0.9 m. - Với MNTC như vậy ta tiến hành thi công trụ như sau : +) Dùng 2 xà lan và đóng mỗi bên xà lan 4 cọc để định vị ,sau đó tiến hành lắp dựng các dầm định hình xung quanh những vị trí khoan cọc +) Lắp dựng máy khoan, đưa máy lên xà lan và tiến hành khoan cọc, khoan tuần hoàn nghịch,để lại ống vách sau khi khoan. Thi công đổ bê tông cọc khoan bằng phương pháp rút ống thẳng đứng. +)Thùng chụp được lắp trên xà lan. Hạ thùng chụp.Neo giữ thùng chụp bằng các cọc định vị +) Đổ bê tông bịt đáy bằng phương pháp vữa dâng. +) Hút nước trong hố móng. Cắt ống vách và đập đầu cọc, đổ bê tông bệ cọc +) Đổ bê tông thân trụ. V.2 – Thi công mố - Mố cầu được bố trí đối xứng và được thi công trong điều kiện không ngập nước do đó ta đề xuất biện pháp thi công mố như sau : +) Gạt lớp đất yếu, đắp đến cao độ thiết kế +) Lắp dựng, đưa máy khoan cọc và tiến hành đổ bê tông cọc khoan nhồi +) Đào đất hố móng , đập BT đầu cọc ,đổ lớp BT tạo phẳng, lắp dựng đà giáo ván khuôn, đổ BT bệ cọc +) Lắp dựng đà giáo ván khuôn,.đổ BT thân mố, +) Tường đỉnh, tường cánh được thi công sau khi thi công xong kết cấu nhịp V.3 – Thi công kết cấu nhịp V.3.1 – Thi công kết cấu nhịp cầu dần - Nhịp cầu dẫn được thiết kế là nhịp giản đơn với các thông số kĩ thuật như sau : +) Chiều dài nhịp L = 33 m +) Bề rộng mặt cầu : B = 15 m +) Trọng lượng 1 dầm : P = 600 KN - Do số lượng KCN cầu dẫn tương đối nhiều do đó để có thể tiến hành thi công nhanh chóng thì cần thiết phải áp dụng các thiết bị lao dầm chuyên dụng . Căn cứ vào trang thiết bị hiện có của đơn vị thi công thì ở đây ta dự kiến thi công KCN cầu dẫn bằng giá lao 3 chân . - Trình tự thi công KCN cầu dẫn như sau : +) Xây dựng đường di chuyển, tập kết dầm . +) Lắp dựng giá ba chân trên nền đường đầu cầu. +) Di chuyển giá búa ba chân ra ngoài mố ở vị trí có thể lắp nhịp. +) Kê một chân trước của giá ba chân lên đỉnh trụ +) Di chuyển dầm đeo bằng xe con theo phương pháp di chuyển dọc. +) Dùng 2 móc 1 và 2 để nâng dầm lên và di chuyển dầm trên giá ra vị trí hạ dầm. +) Lao lắp KCN cầu dãn vào vị trí. V.3.2 – Thi công kết cấu nhịp cầu chính - Kết cấu nhịp cầu chính là kết cấu cầu BTCT DƯL liên tục , được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng . - Trình tự các bước thi công như sau : +) Mở rộng trụ tại bằng hệ thống đà giáo thép . +) Tiến hành đổ bê tông đốt KO trên đỉnh trụ . +) Đợi cho đốt KO đạt cường độ thì lắp 2 xe đúc lên đốt KO . +) Tiến hành đúc cân bằng các đốt tiếp theo về 2 phía , đúc đốt nào thì ta tiến hành kéo cốt thép DƯL ngay đốt đó , sau đó mới đúc các đốt tiếp theo. +) Tiến hành đổ bê tông đoạn dầm trên đà giáo có chiều dài ( L = 10 m) trên đà giáo mở rộng trụ +) Tiến hành hợp long nhịp biên sau đó mới hợp long nhịp giữa . - Công tác hoàn thiện cầu : +) Tháo dỡ hệ thống xe đúc trên KCN. +) Hạ KCN xuống gối thật. +) Đổ bê tông phần chân lan can và gờ chắn bánh. +) Thi công lớp phủ mặt cầu. +) Lắp dựng hệ thống lan can , tay vịn và hệ thống đèn chiếu sáng trên cầu. +) Hoàn thiện cầu và đưa vào sử dụng.